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基本信息

项目名称:
可伸缩叶轮式爬楼机器人
小类:
机械与控制
简介:
可伸缩叶轮式爬楼机器人是基于车辆-地面力学理论,借助单片机控制,具有动力源,采用蜗轮蜗杆减速电机驱动,安全可靠。圆轮-叶轮变换机构根据行星轮系中行星轮轨迹多样性,采用弧形杆与行星小齿轮固结,实现圆弧杆的收缩。通过控制行星轮系中太阳轮与行星架的转差,实现圆弧杆收缩程度可调,使机器人可以在一定范围尺寸变化的不同楼梯上爬行。 可伸缩叶轮式爬楼机器人作为一个无障碍平稳移动平台,其载重能力比较强,基于平台可以衍生出很多相关产品,例如用于爬楼梯轮椅,用于上下楼搬运,楼梯清扫等楼梯间作业。
详细介绍:
可伸缩叶轮式爬楼机器人是基于车辆-地面力学理论,借助单片机控制,具有动力源,采用蜗轮蜗杆减速电机驱动,安全可靠。圆轮-叶轮变换机构根据行星轮系中行星轮轨迹多样性,采用弧形杆与行星小齿轮固结,实现圆弧杆的收缩。通过控制行星轮系中太阳轮与行星架的转差,实现圆弧杆收缩程度可调,使机器人可以在一定范围尺寸变化的不同楼梯上爬行。 可伸缩叶轮式爬楼机器人作为一个无障碍平稳移动平台,其载重能力比较强,基于平台可以衍生出很多相关产品,例如用于爬楼梯轮椅,用于上下楼搬运,楼梯清扫等楼梯间作业。 创新点: 1.可平稳连续爬楼; 2.实现爬楼动作与走平地的自如转换; 3.实现了在一定范围尺寸变化的不同楼梯上爬行。 技术关键: 1.其轮心轨迹逼近直线,实现平稳连续爬楼作业; 2.基于行星轮机构实现轮形变换(圆轮-叶轮);

作品图片

  • 可伸缩叶轮式爬楼机器人
  • 可伸缩叶轮式爬楼机器人
  • 可伸缩叶轮式爬楼机器人

作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

目的: 研发一种通过轮形变换(圆轮-叶轮)来达到既能平稳、连续爬楼梯作业又能平稳走平地,且可普遍适应国家标准楼梯的可伸缩叶轮式爬楼机器人。 创新点: 1.可平稳连续爬楼; 2.实现爬楼动作与走平地的自如转换; 3.实现了在一定范围尺寸变化的不同楼梯上爬行。 技术关键: 1.其轮心轨迹逼近直线,实现平稳连续爬楼作业; 2.基于行星轮机构实现轮形变换(圆轮-叶轮); 本作品可以用于爬楼梯轮椅,上下楼搬运,楼梯清扫等楼梯间作业。 主要技术指标: 适应楼梯规格:踏面长280mm-320mm, 踢面高130mm-150mm; 楼梯段移动速度:0.1m/s; 平地行进最高速度:0.3 m/s; 载重:25Kg。

科学性、先进性

可伸缩叶轮式爬楼机器人特点: 相对于履带爬楼轮椅,可伸缩叶轮式爬楼机器人通过行星轮机构实现轮形变换(圆轮-叶轮),使爬楼机在楼梯与平地接合处自如转换;通过控制行星轮系中太阳轮与行星架转差实现了在一定范围尺寸变化的不同楼梯上爬行;相对于iBOT3000,可伸缩叶轮式爬楼机器人运用叶轮爬楼,实现平稳连续作业,运行轨迹逼近直线,且成本低廉。可以用于爬楼梯轮椅,上下楼搬运,楼梯清扫等楼梯间作业。

获奖情况及鉴定结果

2009年5月在校第十五届“五四杯”课外科技作品竞赛中获一等奖

作品所处阶段

中试阶段

技术转让方式

专利转让

作品可展示的形式

实物,图纸,现场演示,图片,录像,样品

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

可伸缩叶轮式爬楼机器人具有动力源,采用蜗轮蜗杆减速电机驱动,安全可靠。圆轮-叶轮变换机构根据行星轮系中行星轮轨迹多样性,采用弧形杆与行星小齿轮固结,实现圆弧杆的收缩。通过控制行星轮系中太阳轮与行星架的转差,实现圆弧杆收缩程度可以调节,使机器人可以在一定范围尺寸变化的不同楼梯上爬行。 本科技作品是基于链传动,齿轮传动,行星轮机构的综合移动平台,相对于以往发明成果来讲: 结构简单紧凑,在楼梯始末端变换自如,体积小巧,运行过程平稳连续;具有动力源,以最少的驱动实现最多的运动形式,楼梯适应性强,使用方便,操作简单,开发成本低,实用价值高,适合广泛推广;可伸缩叶轮式爬楼机器人作为一个无障碍移动平台,其载重能力比较强,基于平台可以衍生出很多相关产品,例如用于爬楼梯轮椅,用于上下楼搬运,楼梯清扫等楼梯间作业。 结合国内外的发展状况及本发明的技术特点及优势,可伸缩叶轮式爬楼机器人在军用和民用方面具有广泛的适用性及很好的应用前景。

同类课题研究水平概述

目前国外研制的相关成果: iBOT3000是目前星型轮机构爬楼机中性能指标最高的产品,它的结构非常紧凑,而且运动灵活,操作简便。 iBOT3000是基于星型轮机构的助残轮椅,它采用了比普通爬楼机复杂的驱动结构,目前,iBOT已获得FDA批准在欧美上市,售价与中高档轿车相当,且受星型轮爬楼机构的限制,轮心轨迹起伏相对较大。 国内的研究现状: 一、星型轮爬楼机 目前国内有多种星型轮爬楼机的发明,大都采用如3个或3个以上的星型轮,星型轮多的优点是爬楼梯时的稳定性好,缺点是体积较大,很难在普通住宅楼梯上使用,这也是星型轮爬楼机尽管发明专利很多,真正实施和推广很少的主要原因。 二、履带型机构爬楼机 履带型机构爬楼机应用较多,它采用比星型轮更为连续的行走方式,传动效率比较高。在上下楼过程中,爬楼机的重心总是沿着与楼梯台阶沿的连线相平行的直线运动,其重心波动很小,运动非常平稳。 履带式爬楼机最大的不足是平地行走时阻力较大,运动不灵活,在爬楼梯时履带磨损楼梯沿。受接触面积小的限制,承载力有限。
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