一种新型的爬楼梯机器人
全国3D大赛作品助老助残爬楼梯机器人说明书
全国3D大赛作品助老助残爬楼梯机器人说明书一、产品概述全国3D大赛作品——助老助残爬楼梯机器人，是一款专为老年人和残障人士设计的辅助设备。
本产品设计目的在于提供一种能够方便、安全、高效地帮助他们上下楼梯的解决方案。
通过精密的机械设计和先进的控制系统，本产品能够有效地提升使用者的上下楼梯能力，减轻他们的负担，提高生活质量。
二、产品特点1、安全性：本产品设计首要考虑的是使用者的安全。
采用稳定的机械结构和防滑材料，确保在使用过程中不会发生意外。
同时，设有紧急停止按钮，可在必要时立即停止机器运行。
2、易用性：操作简单，使用者只需轻轻推动控制杆，即可轻松上下楼梯。
同时，设有语音提示功能，引导使用者进行操作。
3、适应性：本产品设计考虑了不同使用者的需求，可以通过调节座椅和脚踏板的位置来适应不同身高和使用者需求。
4、节能性：采用高效电机和节能设计，保证机器在运行过程中的能源消耗最小化。
三、使用方法1、开启：按下开启按钮，机器人将自动识别楼梯并开始运行。
2、操作：推动控制杆来控制机器人的上下移动。
向上推动控制杆，机器人将向上爬楼梯；向下推动控制杆，机器人将向下爬楼梯。
3、停止：在任何时候，按下紧急停止按钮，机器人将立即停止运行。
4、关闭：在完成使用后，按下关闭按钮，机器人将自动返回待机状态。
四、注意事项1、使用前请仔细阅读本说明书，了解机器人的操作方法和注意事项。
2、请在安全环境下使用本产品，避免在潮湿、高温或极寒环境中使用。
3、请勿让儿童或未经训练的人使用本产品，避免发生意外。
4、使用过程中，如遇任何问题或故障，请立即停止使用，并售后服务。
5、在使用结束后，请关闭机器人，以节约能源并延长机器寿命。
五、售后服务我们提供全面的售后服务，包括产品咨询、使用指导、维修保养等。
在使用过程中遇到任何问题，您可以随时我们的客服团队，我们将尽快为您解决问题。
同时，我们也提供定期的保养服务，以确保您的机器始终处于良好的工作状态。
一种可爬楼梯的扫地机器人[发明专利]
![一种可爬楼梯的扫地机器人[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/7795e58f7e21af45b207a8bf.png)
专利名称：一种可爬楼梯的扫地机器人专利类型：发明专利
发明人：姚季林
申请号：CN202010620694.4
申请日：20200701
公开号：CN111714039A
公开日：
20200929
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开的一种可爬楼梯的扫地机器人，包括扫地壳，所述扫地壳内设有扫地内腔，所述扫地内腔上端固连有电机，所述电机下端转动连接有输出轴，所述输出轴下端固连有大锥齿轮，所述大锥齿轮左端啮合有啮合锥齿轮，所述大锥齿轮右端啮合有双向锥齿轮，所述双向锥齿轮以及所述啮合锥齿轮相互远离的一端固连有横轴，所述横轴相互远离的一端转动连接有吸尘扇箱，本发明通过扫地刷来将地面的污渍灰尘以及赃物扫除，再将扫下的灰尘进行收集，并且收集的灰尘落入水槽中将更容易处理，并且扫地壳可以通过滑块的上下移动，带动长轮杆以及短轮杆与台阶接触，进而撑起扫地壳抬升到更高一级的台阶上完成对楼梯的清扫。
申请人：温州市渡绪春电子科技有限公司
地址：325000 浙江省温州市温州经济技术开发区滨海六路2180号旭日小区8幢517室南首国籍：CN
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一种星轮式爬楼梯电动轮椅设计
一种星轮式爬楼梯电动轮椅设计王占礼;孟祥雨;陈延伟【摘要】A three star wheels stairs-climbing electric wheelchair is designed.One of the star wheels is wheel motor.The three star wheels stairs-climbing device climbs up the obstacles,with the wheel motor driving on the ground, which realizes the organic combination of climb building and the electric wheelchair function.The Star wheel stair-climbing device is the key to it.The stair-climbing device and its walking mechanisms was designed by in梔epth study, with fully consideration of the requirements of structure,size and climb power,and security of the stair-climbing device.The results of analysis of performance of wheel chair show that stair-climbing wheel chair reaches the design requirements and has the advantages of safety, stability,simple operation and easy control.%设计了一款三星轮式爬楼梯电动轮椅,其中一个星轮为轮毂电机.采用三星轮机构实现爬楼越障,采用轮毂电机驱动轮椅平地行驶,实现了爬楼功能和电动轮椅功能的有机结合.爬升装置是爬楼梯轮椅的关键,在深入研究爬楼梯轮椅工作机理基础上,充分考虑爬楼梯轮椅爬升装置的结构和尺寸以及爬升功率、安全性等要求,在对爬升装置设计的同时还对轮椅行走环节进行了设计.经过性能分析,设计的爬楼梯轮椅达到了功能要求,并具有乘坐安全、爬楼梯稳定、控制容易以及操作简单等特点.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2012(000)010【总页数】3页(P56-58)【关键词】星轮式;爬楼梯轮椅;爬升装置【作者】王占礼;孟祥雨;陈延伟【作者单位】长春工业大学机电工程学院,长春130012;长春工业大学机电工程学院,长春130012;空军航空大学航空机械工程系,长春130022;长春工业大学机电工程学院,长春130012【正文语种】中文【中图分类】TH12;TP242.61 引言随着21 世纪的到来我国现已进入老龄化社会，现在我国的老年人口已达到1.32 亿，并以年均3.30%的速度持续增长，此外，我国还有各类残疾人约6 千万，大量的老年人和残疾人的存在使助老助残问题日益成为一个重大的社会问题[1]。
爬楼梯机器人设计
爬楼梯机器人设计摘要机器人是一门涉及计算机科学、机械、电子、自动控制、人工智能等多个方面的科学。
步行者机器人是一台在四连杆机构的基础上而设计出来的爬楼梯机器人。
它最大的特点是能够始终保持自身重心，实现爬上楼梯的目的，动作稳定，优美。
虽然该作品结构较为简单，但是其中采用了模块化设计，使其可以随时更新、升级（这是现今机电一体化工程中鲜有的设计方法）；使机器不仅能适应不同的楼梯，更可以在不同情况的路面上发挥其作用。
其中利用的仿生学原理使该机器人即使在路况不是很好的情况下也可以稳定的进行工作。
1、进行了较完善和全面的方案设计而后分析论证。
重点分析讨论了其中具有代表性的三个方案。
并从中选取一个作为设计方案。
2、对于机器人运动方式，系统设计及其驱动要求进行了认真仔细的分析，对比和计算校核。
3、针对已定方案的设计计算，进行了实际制作从而验证了机构的可行性。
关键词：机器人爬行台阶目 录前 言 (1)第一章机械的功能原理设计1．1 实现功能 (2)1．2 原理设计 (2)第二章运动方案设计分析2．1 方案设计 (3)2．1．1 方案一 (3)2．1．2 方案二 (3)2．1．3 方案三 (3)2．2 方案的对比和分析 (4)第三章零件的选定与基本计算3．1 材料选取与电机选取 (4)3．2 驱动系统技术参数的计算 (5)3．2．1 功率的计算 (5)3．2．2 死点位置的计算与处理 (6)第四章 制作与改进4．1 制作过程遇到的问题及改进方案 (7)4．2 调试及改进结果 (7)4．3机械运动方案图 (9)第五章总结5．1总结和设计制作感受 (10)参考文献及相关网址 (11)前言在一个学期的《机械原理》课程学习中，我们学到了有关机械原理的基本概念、基本理论和基本方法。
老师授课深入浅出，很适合我们学习专业课的认识规律，便于我们理解和掌握，在整个课程的学习中取得了良好的效果和成绩。
通过一个学期的学习，我们有了基本的机构分析方面的能力，包括机构结构分析、运动分析、力分析和动力学分析。
爬楼机器人原理
爬楼机器人原理一、引言随着科技的不断进步和人们对于生活品质的要求提高，爬楼机器人应运而生。
爬楼机器人是一种能够沿着垂直表面爬升的机器人，可以在高楼大厦等场所执行各种任务，如清洁窗户、维修管道等。
本文将介绍爬楼机器人的原理以及其工作方式。
二、爬楼机器人的原理爬楼机器人的原理主要基于两个方面：附着力和移动方式。
1. 附着力爬楼机器人的附着力是指机器人能够稳定地与垂直表面接触，以防止在爬升过程中的滑动或脱落。
现有的爬楼机器人通常采用以下几种附着力原理：a) 吸盘附着力原理：机器人通过使用吸盘在表面上产生负压，以增加与垂直表面的接触力，从而保持稳定的附着力。
b) 磁性附着力原理：机器人通过使用磁性材料与垂直表面产生吸引力，以实现稳定的附着力。
c) 静电附着力原理：机器人通过携带带电物质，使其与垂直表面产生静电作用力，以保持稳定的附着力。
2. 移动方式爬楼机器人的移动方式一般分为两种：轮式移动和腿式移动。
a) 轮式移动：轮式移动是一种常见的移动方式，机器人通过安装轮子，以滚动的方式在垂直表面上行走。
轮式移动具有简单、稳定的特点，但受到表面粗糙度的限制。
b) 腿式移动：腿式移动是一种仿生学的移动方式，机器人通过模仿昆虫的步态，在垂直表面上使用多个腿部进行爬升。
腿式移动具有较好的适应性和灵活性，可以适应复杂的表面条件。
三、爬楼机器人的工作方式爬楼机器人的工作方式可以分为以下几个步骤：1. 附着爬升准备：爬楼机器人在执行任务前需要判断表面的条件，选择合适的附着力方式来保持稳定。
例如，如果表面光滑，可以选择使用吸盘附着力原理；如果表面具有磁性，可以选择磁性附着力原理。
2. 附着爬升：机器人利用附着力原理，稳定地附着在垂直表面上，并开始进行爬升。
在此过程中，机器人需要动态地调整附着力，并确保稳定的接触面积。
3. 导航与控制：爬楼机器人通常配备有导航与控制系统，可以通过传感器获取周围环境信息，并根据任务要求进行准确的导航和控制。
爬楼机器人
摘要摆臂式爬楼机器人是一种能够在多种特殊地形上进行作业的移动式机器人。
它属于作业机器人的一种，可以将人从危险的工作中解脱出来，是当前机器人领域研究的热点之一。
本文通过对国内外各种类型爬楼机器人现状进行了系统的分析与比较，论述了爬楼机器人的运动方式、控制系统等。
首先介绍了国内外爬楼机器人研究现状，阐明本课题研究的目的、意义。
然后进一步介绍了本爬楼机器人总体结构。
本文在此基础上，设计了抓扶手支架机械手，着重阐述了爬楼机器人夹持机械手主要问题及其解决方法，并对关键部件进行设计和分析。
关键词: 爬楼机器人履带机械手AbstractThe wall climbing robot of hook claw is a climbing robot can worked at height on the vertical wall of mobile service robots. It belongs to a robot of limit, Will work from the dangerous freed, currently, it is one of the hotspots where the field of robotics research. Based on the current situation at home and abroad to conduct various types of wall-climbing robot system for analysis and comparison, discusses the wall climbing robot of hook claw’s mode, adsorption and control systems. Firstly, it is introduce that Research to the climbing robot at home and abroad, clarify the purpose of the research, significance. And then further describes the overall structure of the wall-climbing robot, meanwhile it is also asked to design reasonable and efficient of crawling device, and in this basis, it is focused on the main problems and solutions for climbing robot control system, the robot's control system must be simple, safe, reliable, efficient, and convenient.Keywords: wall-climbing robot; hook claw; rough wall; Development目录摘要 (I)Abstract (II)目录 ....................................................................................................................... I II 第1章绪论 (1)1.1 本文研究的目的及意义 (1)1.2 国内外爬壁机器人的发展现状和趋势 (2)1.3 爬楼机器人的相关技术 (3)1.4 研究内容及研究方法 (4)1.4.1 研究内容 (4)1.4.2 研究方法 (4)第2章摆臂式爬楼机器人系统方案构成与设计 (5)2.1 机器人系统方案 (5)2.1.1 机器人移动载体机构设计 (5)2.1.2 行走模块 (5)2.2 机器人履带的选择 (6)2.2.1 车体模块选择 (7)2.2.2 动力装置的设计 (8)2.3 爬楼机器人的控制系统 (8)2.3.1 系统控制 (9)2.3.2 系统控制总体结构 (9)2.4 本章小结 (10)第3章机器人履带和气动机械手设计 (11)3.1 履带式机械行驶原理 (11)3.1.1 行驶原理 (11)3.1.2 履带的基本结构和参数 (12)3.2 机械手手部的设计计算 (13)3.2.1 手部设计基本要求 (18)3.2.2 选择手抓的类型及夹紧装置................................ 错误!未定义书签。
Bear”(战地援助机器人)
Vecna公司研发的这款具有人性化设计的机器人可以行走、奔跑、举起重物，甚至可以依靠由履带提供能量的接合式腿爬楼梯。
有一天，你会看到关于它援救战场伤员的录像。
你有可能在毫无准备的情况下见到“Bear”(战地援助机器人)。
毕竟这不是一种全自动喷涂机器人。
由马萨诸塞州一家公司为美国陆军研制的这款机器人只能说是成百上千的商业机器人的后代。
在机器人技术等级上，它不像是一个流水线上组装的机器人，更像是星球大战中的C3PO或施瓦辛格饰演的终结者。
Bear 的发明人Daniel Theobald 发现并用“Bear”填补了小型控测机器人和运输遥控交通工具市场之间的空白。
在许多方面，它都像是直接出自科幻小说画册。
不同于它的前辈们，“Bear”的灵活性不依赖于滑动、门架或转盘。
它有腿，膝盖，肘以及面部。
在不久的将来，它还可以蹲坐，举起一个250磅的人，并且可以把他从一段楼梯上抱下来。
此外，即使是伤员在其两臂间活动，它仍可保持平衡。
它坚固、灵巧、可移动，某些方面接近人的感觉。
美国陆军和技术研究中心知识工程部主席加里·吉尔伯特（Gary Gilbert）指出：“我们对这一技术研究得越深入，这款机器人的外形就越接近于人，人性化的外形设计使它可以做到很多人们希望它做的事情。
”填补市场空白在三年多的制作过程中，“Bear”确实采用了类似于人的外形，而且一直以来它看上去就很接近于人。
美国陆军的工程师们说他们需要这些人性化的特点，因为这种机器人要承担的战场任务要求它们反应敏捷且力气足够大。
初期任务包括援救战场伤员和布置炸弹——这些任务由机器人来完成会减少士兵的伤亡。
“它需要到达现场，履行任务，安全返回，并且要保证伤员免受外界环境的威胁，”吉尔伯特说。
尽管目前“Bear”靠轮子移动，但是现在的模型采用了履带式接合腿，这种结构保证了它可以实施更高级别的任务，包括把自己依附在地面交通工具上、在战场上履行任务的同时保证自身安全、寻找伤员并把他/她放到担架上安全撤退。
爬楼梯机器人说明书
爬楼梯机器人说明书简介：该项目涉及一种用于搬运重物上下楼梯的机器人，实现上下楼的智能化，该机器人机械系统设计较为巧妙，控制方式灵活，具有较高的技术水平。
可适用于各种工厂、住宅楼的货物搬运。
同时，对载物台稍加人性化设计，便可实现载人上下楼，解决老人和残疾人上下楼问题，具有较大的社会价值和经济价值。
详细介绍：该项目涉及一种用于搬运重物上下楼梯的机器人。
通过倾角传感器控制平衡；通过红外测距传感器增强环境适应性；载物台做水平、竖直运动，重心变化平稳；腿与框架螺栓联接，便于拆卸存放；结构设计合理，体积小，质量轻，便于市场推广。
可适用于各种工厂、住宅楼的货物搬运。
同时，对载物台稍加人性化设计，便可实现载人上下楼，解决老人和残疾人上下楼问题，具有较大的社会价值和经济价值。
作品设计、发明的目的：设计一种智能化程度高、快速、稳定，同时体积小、质量轻、拆装方便、价格低廉、环境适应性强的楼梯运输机器人，解决载重上下楼梯的自动化问题。
基本思路：上楼时先该机器人本体与平行四边形机构用铰链相连六个车轮的直径均为85 mm。
前轮上安装有二个电动机，一个驱动转向另一个驱动小车的前进和后退。
中间轮和后轮上各安装有一个电动机驱动小车前进和后退，四个电动机具有相同的功率。
利用平行四边形变形特点改变与主体相连平行四边形机构的角度可使前车轮、中间车轮分别抬起和落下来实现自适应在楼梯面的爬行。
爬楼梯运动分析经试验在驱动力允许条件下该机器可爬楼梯台阶的高度为40 mm。
爬楼梯过程：首先整车向前运动直到前轮接触台阶，然后前轮越过台阶，这时前车轮机构向上抬起，然后在中间轮和后轮电动机驱动力的作用下前两个轮子越过台阶而中间轮和后轮与台阶始终保持接触当中间两个轮子越过台阶时安装在主体机构上的后车轮在电动机作用下同时爬楼梯台阶楼道、墙面自动吸尘器。
楼道、墙面自动吸尘器本体采用平行四边形机构实现上下楼梯功能爬行速度快、平稳可靠。
转向机构采用传统差速机构增加红外线位置扫描系统实现智能化。
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机械2009年第5期总第36卷机器人技术75 •
收稿日期：2009-03-23
作者简介:黄先琪（1959-，四川南部人，教授级高级工程师，工学学士,主要研究方向为机电系统设计。
一种新型的爬楼梯机器人
黄先琪
（四川交通职业技术学院机电工程研究所，四川成都611130
摘要：研制了一种利用平行四边形变形特点，实现上下楼梯功能的机器人，用于楼道、墙面自动吸尘器。
该机器人结构紧凑、体积小、重量轻、操作方便，爬楼梯
速度快、平稳可靠,采用单片机控制系统,用以协调整个系统的行走、转向等动作,实
现全工作过程的自动化。
实验结果验证平行四边形机构机器人具有较强的越障能力和路面适应能力。
关键词：爬越;楼梯;机器人;设计
中图分类号：TP242.3文献标识码:A文章编号：1006-0316 (2009 05-0075-02
A new type of stair climbing robot research
HUANG Xian-qi
(Sichuan Traffic Vocational and Technical College, Chengdu 611130, China
Abstract ：A new type of stair climbing robot using parallelogram deformation characteristics is designed for auto vacuum cleaner for corridors and walls. The robot is compact, small size, light weight, easy to operate, stair climbing fast, reliable and stable.
A single-chip computer control system is used for coordinating the entire operating system, which can coordinate the actions of processing and turning. The experimental results verify the parallelogram robot has a good ability to over obstacles and adapt roads.
Key words：climbing ; stairs ; robot ; design
1爬楼梯机器人现状
移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统。
早在20世纪60年代,就已经开始了关于移动机器人的研究, 按照移动方式可以采用轮式、履带式和腿式三种机构模型。
1.1轮式机器人
直接利用车轮或类轮转动达到行进或爬坡目的的机器人称为轮式机器人(图
1 。
在满足一定地形适应性前提下, 可充分发挥移动机器人移动灵活、控制简单等优点。
但对地形的适应性大小与轮子的数量成正比,随着轮子数量的增加又带来了体积庞大、重量重等缺点。
1.2履带式机器人
直接利用履带转动达到行进或爬坡目的的机器
人称为履带式机器人（图2。
地面适应性强、稳定性高、机构简单,但能量损耗
高。
1.3腿式机器人
模仿人类或其它动物腿部运动的机器人称为腿式机器人（图3。
地面适应性强, 稳定性高,但机构及控制复杂、运行速度低。
图 1 轮式机器人图 2 履带式机器人图 3 腿式机器人
2爬越楼梯机器人机构设计
2.1 楼道、墙面自动吸尘器设计方案
楼道、墙面自动吸尘器由原动系统、传动系统、
76 •机器人技术机械2009年第5期总第36卷
工作系统和控制系统等组成,通过德国慧鱼创意组合模型完成组装（图4。
该机器人本体与平行四边形机构用铰链相连, 六个车轮的直径均为85 mm; 前轮上安装有二个电动机,一个驱动转向,另一个驱动小车的前进和后退;中间轮和后轮上各安
装有一个电动机,驱动小车前进和后退;四个电动机具有相同的功率。
利用平行四边形变形特点,改变与主体相连平行四边形机构的角度,可使前车
轮、中间车轮分别抬起和落下,来实现自适应在楼梯面的爬行。
2.2 楼道、墙面自动吸尘器本体结构分析
本体主要起支撑整车支架的作用。
前端、中间采用二轴四轮驱动轮,分别安装
在两侧向平行四边形机构上,与其链接在一起。
同时,本体上安放了小车控制机构,
尾部安装一轴二轮驱动轮。
后车轮也用来起支撑作用，后车轮采用电动轮，其动力有助于提高吸尘器爬越楼梯的能力。
在本体上连接两
个四边形机构来达到在楼梯上行进的目的。
2.3爬楼梯运动分析
经试验，在驱动力允许条件下，该机器可爬楼梯台阶的高度为40 mm。
爬楼梯过程如图6所示:首先整车向前运动，直到前轮接触台阶（图6（a ,然后前轮越过台阶（图6（b，这时前车轮机构向上抬起，然后在中间轮和后轮电动机驱动力的作用下，前两个
轮子越过台阶（图6（c，而中间轮和后轮与台阶始终保持接触，当中间两个轮子越过台阶时（图6（d ,安装在主体机构上的后车轮在电动机作用下同时爬楼梯台阶（图
6(e 0
图4楼道、墙面自动吸尘器图5本体结构
(a (b (c
(d (e
图6爬楼梯示意图
3小结
楼道、墙面自动吸尘器本体采用平行四边形机构实现上下楼梯功能，爬行速度快、平稳可靠。
转向机构采用传统差速机构，增加红外线位置扫描系统实现智能化。
吸尘器机构采用伸缩机构，同时实现对地面、楼梯、扶手及墙面的自动吸尘。
控制系统采用单片机控制器，用以协调整个系统行走、转向、伸缩及吸尘等动作, 实现全工作过程的自动化。
该机器人参加2008年9月第三届全国大学生机
械创新设计大赛慧鱼组竞赛并荣获一等奖。
参考文献:
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