基本信息
- 项目名称：
- 楼梯运输机器人
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 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。
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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
- 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： 此机器人主要由机械结构和电气控制两部分构成。机械结构可分为载物架和支撑架两部分，共有八根行走用的“腿”，支撑架上具有导轨供载物架滑动，结构牢固，运行平稳安全。电气控制部分主要包括单片机、红外测距传感器、电力驱动装置。上楼时先将载物架抬高，然后向前移动载物架，如此重复这两个过程，实现上楼功能。 创新点： 1、通过机电结合，实现机器人载重上楼的自动化，节省人力，提高效率； 2、八条腿结构，承载能力大，运行平稳，提高了运输安全系数； 3、通过红外测距传感器，能够适应不同楼梯高度； 4、电力驱动装置为电动推杆，反应灵敏、动作迅速，承载能力大，运行平稳； 5、此机器人拆装简单，便于存放； 技术关键： 1、如何控制机器人上楼过程的稳定性； 2、如何使此机器人适应不同高度的楼梯； 3、如何提高此机器人上楼的速度； 4、如何控制此机器人上楼运动过程，使其快速响应； 5、如何减小机器人的体积和质量； 6、如何使此机器人拆装简单，便于存放； 主要技术指标： 承载能力：200-400Kg，具体由所选电动推杆和框架性能决定； 主要结构尺寸：长为950mm，宽为500mm，载物台高815mm，载物台有效面积875*500mm²； 上楼一层楼所需时间：90-300秒，具体由所选电机决定；
科学性、先进性
- 1、此机器人共有8条腿，结构牢固，承载能力大；载物台水平放置，做竖直、水平运动，重心变化小，运行平稳。 2、通过红外测距传感器，能够适应在不同楼梯高度下工作，增强了环境适应性。 3、采用倾角传感器，时刻检测载物台角度变化，反馈给单片机，控制电机运转，实现运动平稳； 4、采用电动推杆，响应灵敏，承载能力大，运行速度快。 5、轮子为万向轮，此万向轮设制动开关，上楼梯时可以防止机器人倒退。 6、机械部分主要为框架和四个电动推杆，结构简单，体积小，质量轻，成本低，便于市场推广。 7、此机器人的8条腿与框架螺栓联接，容易拆装，便于存放；
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 合作生产
作品可展示的形式
- 模型、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
- 使用说明： 使用者只需把货物放置于载物台上，将机器人推至楼梯口，打开启动开关，机器人自动开始工作；当爬完一层楼后，按下暂停开关，手动推至下一楼梯前，按下开始开关，如此反复。 技术特点和优势： 1、载物台水平放置，运行平稳。 2、通过红外测距传感器，增强环境适应性。 3、采用倾角传感器，实现运动平稳； 4、体积小，质量轻，成本低，便于市场推广。 5、腿与框架螺栓联接，容易拆装，便于存放； 适用范围及推广前景的技术性说明： 可以广泛地运用到居民楼、仓库重物搬运等场合。对此机器人进行适当改造，便可承载老人和残疾人上下楼。 市场分析和经济效益预测： 全国有将近3200个县、市，其中6层以下楼房占相当大比例； 2007年，我国60岁以上的老年人口为1.53亿人；据第二次全国残疾人抽样调查，全国有残疾人的家庭共7050万户，城镇残疾人口为2071万人，占24.96％。因此，楼梯运输机器人具有很好的市场前景，一旦成熟并投入市场，必将带来巨大的经济效益和社会效益。
同类课题研究水平概述
- 目前国内外对于爬楼梯机器人主要存在以下三种方案： 1、 履带式机器人 直接利用履带转动达到上楼的目的。履带式结构传动效率比较高，行走时重心波动很小，运动非常平稳。（如图1） 此装置重量大、运动不够灵活；爬楼时在楼梯边缘造成巨大的压力，对楼梯有一定的损坏；平地使用时所受阻力较大，行动缓慢，转弯不方便；体积大，不便于存放；成本高；载物台倾斜，减小了承载能力和稳定性。 2、 轮式机器人 直接利用车轮或类轮转动达到爬坡目的。轮组式爬楼梯装置的活动范围广，运动灵活。（如图2） 此类装置对环境适应性取决于轮子大小和数量，带来体积和质量的增加；运行时重心起伏较大，运行不平稳；体积大，不便于存放；成本高；载物台倾斜，减小了承载能力和稳定性。 3、 腿式机器人 模仿人类或其他动物行走运动。载物台水平，重心平稳，承载能力高（如图3） 早期腿式机器人，环境适应性差，自动化程度低；缺乏对载物台平衡性控制；机构控制复杂，体积大，不便于存放；成本高。 通过国内外同类课题研究水平分析知，体积大、质量大、不便于存放、成本高、环境适应性差、行动缓慢是现在楼梯运输机器人存在的共同问题。由于研究成果的不成熟，主要停留在研究或模型上，鲜有转化为实际产品投入市场，没有实现产业化。
