[发明专利]一种直动式四足导轨爬楼梯机器人装置

说明书

本发明涉及一种直动式四足导轨爬楼梯机器人装置，包括主板、主卡爪组件、副卡爪组件、副卡爪升降组件、行走组件和机械手，其中：主卡爪组件由一左一右设置与主板正面的两个主臂以及其顶端的主L型卡爪组成；副卡爪组件由可上下滑动地设置于两个主臂内侧的两个副臂以及其顶端的副L型卡爪组成；副卡爪升降组件设置于主板上，带动两个副臂上下运动；行走组件设置于主板底部，用于带动装置移动到爬梯前；机械手设置于主板背面；主L型卡爪和副L型卡爪通过卡爪伸缩驱动机构带动实现伸缩。与现有技术相比，本发明可以平稳地爬垂直梯，不必通过大量实验去模拟机器人的运动步态；通过改进可以避免攀爬过程中被卡住，并可避免卡爪脱离。

技术领域

本发明涉及爬楼梯机器人领域，尤其是涉及一种直动式四足导轨爬楼梯机器人装置。

背景技术

现有的四足机器人更多的实现的是在坡面，碎石子路面，土路面，跨越砖头障碍物等方面的研究，涉及到攀爬垂直梯子的机器人较少。四足机器人等仿生类爬梯机器人在爬垂直梯子时，由于机体重心颠簸起伏、重心自扰动等不良运动特性，导致其控制难度大。

中国专利CN111605638A公开了一种爬梯检测机器人，用于攀爬一垂直爬梯，包括两条上臂，每条所述上臂分别通过一第一连接轴可转向地设置于靠近所述爬梯检测机器人一主躯体的上部的第一侧和第二侧；两条下臂，每条所述下臂分别通过一第二连接轴可转向地设置于靠近所述主躯体的下部的第一侧和第二侧，其中，所述爬梯检测机器人包括一检测模块和一防坠落模块，均设置于一主躯体内，然而其四肢的仿生设计，使得其存在四足机器人在爬垂直梯子时普遍存在的问题，而且需要通过大量实验去模拟机器人的运动步态。

发明内容

本发明对四足机器人的核心技术进行分析，能够适应垂直攀爬梯子是结构设计主要突破点。尤其是在爬垂直梯子时机器人机体重心颠簸起伏、机体重心自扰动等不良运动特性是四足机器人控制难度大的主要原因。如何协调解决腿类移动装置的配合成为研究四足机器人步态的根本目的。

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种直动式四足导轨爬楼梯机器人装置。可以平稳地爬垂直梯，不必通过大量实验去模拟机器人的运动步态；通过改进可以避免攀爬过程中被卡住，并可避免卡爪脱离。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种直动式四足导轨爬楼梯机器人装置，包括：

主板，

主卡爪组件，由一左一右设置与主板正面的两个主臂以及分别设置于各主臂顶部的主L型卡爪组成，

副卡爪组件，由可上下滑动地设置于两个主臂内侧的两个副臂以及分别设置于各副臂顶部的副L型卡爪组成，

副卡爪升降组件，设置于主板上，并与两个副臂连接，用于带动两个副臂上下运动，

行走组件，设置于主板底部，用于带动装置移动到爬梯前，

机械手，设置于主板背面；

所述的主L型卡爪和副L型卡爪通过卡爪伸缩驱动机构带动实现伸缩。

优选地，所述的主L型卡爪和副L型卡爪均呈L型，具有平直段和设置于平直段前端并朝下的竖向段，所述的平直段与卡爪伸缩驱动机构传动连接，所述的竖向段用于爬楼梯时勾在爬梯的横杆上。

优选地，所述的主L型卡爪和副L型卡爪的水平段的前后两端均设有限位传感器，主臂和副臂上均设有与主L型卡爪和副L型卡爪上的限位传感器相匹配的铜螺柱。

优选地，卡爪伸缩驱动机构由卡爪齿条、与卡爪齿条相啮合的驱动齿轮以及用于带动驱动齿轮转动的减速电机组成；所述的卡爪齿条设置于主L型卡爪和副L型卡爪的水平段上，所述的减速电机固定于主臂和副臂上。

优选地，所述的副臂的底部前端设有D字形托角。