[发明专利]智能爬楼运载机器人及方法

权利要求书

1.一种智能爬楼运载机器人，其特征是：它包括爬楼机械系统（1）、载物平台（2）、交互感应单元（3）、集成式智能单片机（4）和回转升降装置（5）；所述载物平台（2）位于爬楼机械系统（1）的上部与固定支撑（12）连接，交互感应单元（3）的超声波传感器（31）与前固定臂（13）连接，巡线传感器（32）与升降轮（19）连接的前升降臂（17）连接，回转升降装置（5）与爬楼机械系统（1）的水平框（11）连接；所述集成式智能单片机（4）与前自驱动轮（21）、后自驱动轮（20）、前升降机构（15）、后升降机构（16）、交互感应单元（3）和回转升降装置（5）电性连接。

2.根据权利要求1所述的智能爬楼运载机器人，其特征是：所述爬楼机械系统（1）包括与水平框（11）上侧连接的固定支撑（12）和与水平框（11）下侧连接的前固定臂（13）和后固定臂（14）。

3.根据权利要求1所述的智能爬楼运载机器人，其特征是：所述水平框（11）与前升降机构（15）和后升降机构（16）的电机座连接；位于水平框（11）下部与其连接的回转升降装置（5）驱动水平框（11）升降和旋转。

4.根据权利要求1所述的智能爬楼运载机器人，其特征是：所述固定支撑（12）分别与前升降臂（17）和后升降臂（18）滑动配合，前升降臂（17）和后升降臂（18）分别与升降轮（19）和后自驱动轮（20）；所述升降轮（19）为万向轮。

5.根据权利要求1所述的智能爬楼运载机器人，其特征是：所述前固定臂（13）与前自驱动轮（21）连接，后固定臂（14）与固定轮（22）连接；所述固定轮（22）为万向轮。

6.根据权利要求1所述的智能爬楼运载机器人，其特征是：所述前升降机构（15）和后升降机构（16）的升降机构包括与齿条啮合的齿轮，齿条与前升降臂（17）和后升降臂（18）连接，齿轮与升降电机的输出端连接。

7.根据权利要求1所述的智能爬楼运载机器人，其特征是：所述载物平台（2）为上侧开口的中空箱体结构，下侧与固定支撑（12）连接。

8.根据权利要求1所述的智能爬楼运载机器人，其特征是：所述前自驱动轮（21）和后自驱动轮（20）的驱动轮为自动转向驱动轮，包括与车轮连接车轮轴、与车轮轴连接的驱动电机，以及与车轮轴配合的车轮座，与车轮座连接的转向机与前固定臂（13）和后升降臂（18）连接。

9.根据权利要求1所述的智能爬楼运载机器人，其特征是：所述交互感应单元（3）包括与超声波传感器（31）、巡线传感器（32），超声波传感器（31）用于感应障碍物，巡线传感器（32）用于水平线性跟踪。

10.根据权利要求1~9所述的智能爬楼运载机器人的爬楼运载方法，其特征是，它包括如下步骤：

S1，行走，当前自驱动轮（21）或后自驱动轮（20）的驱动电机工作时，驱动电机驱动车轮轴带动车轮旋转行走；此过程中，升降轮（19）、固定轮（22）、前自驱动轮（21）和后自驱动轮（20）的车轮均与地面接触；

S2，前自驱动轮避障，当超声波传感器（31）感应到楼梯踏步垂直面时，前升降机构（15）和后升降机构（16）同时工作驱动前升降臂（17）和后升降臂（18）沿固定支撑（12）向下运动顶升水平框（11），使前自驱动轮（21）和固定轮（22）悬空；当超声波传感器（31）感应不到楼梯踏步垂直面时前升降机构（15）和后升降机构（16）停止工作，此时，前自驱动轮（21）的离地高度与楼梯踏步的高度一致；此步骤中，前升降机构（15）和后升降机构（16）的升降电机顺转；

S3，爬升，后自驱动轮（20）的驱动电机工作，该驱动电机驱动该车轮旋转行走推动前自驱动轮（21）的车轮与楼梯踏步接触；此过程中，升降轮（19）与后自驱动轮（20）的车轮同步行走；

S4，升降轮提升，当前自驱动轮（21）的车轮与楼梯踏步接触后，前自驱动轮（21）和后自驱动轮（20）同时工作共同运载载物平台（2）；当巡线传感器（32）感应到楼梯踏步水平线时，前自驱动轮（21）和后自驱动轮（20）的驱动电机停止工作，前升降机构（15）的升降电机工作，该升降电机驱动前升降臂（17）沿固定支撑（12）上升带动升降轮（19）提升；当升降轮（19）的高度与前自驱动轮（21）和固定轮（22）的高度一致时该升降电机停止工作；此步骤中，该升降电机逆转；

S5，后自驱动轮提升，前自驱动轮（21）和后自驱动轮（20）同时工作运载载物平台（2），升降轮（19）和固定轮（22）依次与楼梯踏步接触滚动；当后自驱动轮（20）的车轮与楼梯踏步垂直面接触时，前自驱动轮（21）和后自驱动轮（20）停止工作，后升降机构（16）的升降电机工作，该升降电机驱动后升降臂（18）沿固定支撑（12）上升带动后自驱动轮（20）提升，后自驱动轮（20）处于悬空状态；此步骤中，该升降电机逆转；

S6，再次爬升，前自驱动轮（21）工作带动后自驱动轮（20）的车轮与上一级楼梯踏步接触滚动，当超声波传感器（31）感应到楼梯上一级踏步垂直面时，依次重复S2~S5，直到爬升至楼梯平台后停止；

S7，转向，回转升降装置（5）工作，液压缸的伸缩端伸展与楼梯平台接触顶升水平框（11），使升降轮（19）、固定轮（22）、前自驱动轮（21）和后自驱动轮（20）脱离与楼梯平台接触；回转平台旋转驱动水平框（11）旋转90°，重复S2~S6爬向上一楼梯。