一种可以爬楼的AGV及机器人的制作方法

一种可以爬楼的agv及机器人
技术领域
1.本技术属于机器人技术领域，具体涉及一种可以爬楼的agv及机器人。


背景技术：

2.公开号cn111422273a的中国发明专利，其公开了一种爬楼梯装置及系统，涉及运输机械领域。该爬楼梯装置包括本体、设于本体上的主控模块、机器视觉识别系统、行进驱动机构、乘载机构、储能供能单元；爬楼梯系统包括人机界面模组、传感器模组、用户调度终端、agv导航模块、楼梯路径数据库模块以及固定安装于地面、楼层表面或楼梯旁墙面上能被磁铁磁化的铁质板，使用者通过用户调度终端和人机界面模组来操控爬楼梯装置自动前往出发地和到达目的地。其主要是通过机械臂机构以及吸盘实现爬楼过程中的稳定性问题，具体地行进过程通过履带实现；但是其在爬楼过程中还存在一定安全隐患，如吸盘的吸附力问题等，并且履带在水平地面行使时，其灵活度欠佳等。
3.公开号为cn211835056u的中国实用新型专利，其公开了一种爬楼梯轮椅，包括座椅、前支架、后支架、y型轮、万向轮、agv轮、支撑件、轮摆连杆、动力源和控制系统，座椅设在后支架的上部，y型轮2个，设置在前支架的下方，万向轮两个，设置在万向轮架下方，agv轮2个，设置在后支架的下方，控制系统的位置适合食用者方便操作。但是其依靠车轮等组件来实现爬楼，一方面存在爬楼稳定性的问题，另一方面一旦刹车不灵还存在一定的安全隐患。
4.因此，研发一种可以爬楼且稳定性强、安全性能高的agv及机器人是亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术的缺点或不足，本技术要解决的技术问题是提供一种可以爬楼的agv及机器人，可以保证agv在爬楼的过程中，不会因为故障而滑下楼梯，确保安全。
6.为解决上述技术问题，本技术通过以下技术方案来实现：
7.本技术一方面提出了一种可以爬楼的agv，包括：
8.车本体，
9.履带，其安装在所述车本体上并用于驱动所述车本体运动；
10.多个车轮，其通过转动轴转动安装在所述车本体上，其中，所述车轮还配置有用于驱动其转动的第一驱动机构；
11.连杆机构，所述连杆机构活动安装在同侧设置的所述转动轴之间。
12.可选地，上述的可以爬楼的agv，其中，所述连杆机构包括：第一连杆以及第二连杆，所述第一连杆的第一端与所述车本体转动连接，所述第一连杆的第二端与所述转动轴转动连接，所述第二连杆的两端部还分别与前后设置的所述第一连杆转动连接。
13.可选地，上述的可以爬楼的agv，其中，在所述连杆机构上还设有用于驱动所述第一连杆和所述第二连杆发生相对运动的推杆机构。
14.可选地，上述的可以爬楼的agv，其中，所述推杆机构包括：第一电动推杆，所述第
一电动推杆的活塞端安装在所述第二连杆的安装耳上，所述第一电动推杆的缸体端安装在所述第二连杆上，或者，所述第一电动推杆的缸体端安装在所述第二连杆的安装耳上，所述第一电动推杆的活塞端安装在所述第二连杆上。
15.可选地，上述的可以爬楼的agv，其中，在所述第一电动推杆的缸体端和所述第二连杆之间还设有第一安装块以及第一弹簧，其中，所述第一弹簧竖直安装在所述第二连杆上，所述第一弹簧的顶部安装所述第一安装块，所述第一电动推杆的缸体端则安装在所述第一安装块上。
16.可选地，上述的可以爬楼的agv，其中，还包括：第二安装块以及第二弹簧，所述第二弹簧竖直安装在所述第二连杆上，且所述第二弹簧与所述第一弹簧间隔设置，所述第二弹簧的顶部安装所述第二安装块。
17.可选地，上述的可以爬楼的agv，其中，所述第二连杆上还设有避让部。
18.可选地，上述的可以爬楼的agv，其中，还包括：棘齿组件，所述棘齿组件包括：安装在所述转动轴上的棘轮以及安装在所述连杆机构上的挡齿，所述棘轮与所述挡齿匹配设置。
19.可选地，上述的可以爬楼的agv，其中，所述挡齿安装在所述连杆机构中的第一连杆上。
20.可选地，上述的可以爬楼的agv，其中，当所述连杆机构中的第一连杆处于竖直状态时，所述棘轮与所述挡齿处于分离状态；当所述第一连杆处于非竖直状态时，所述棘轮与所述挡齿处于卡合状态。
21.可选地，上述的可以爬楼的agv，其中，在所述车本体上还设置有至少一个视觉相机。
22.可选地，上述的可以爬楼的agv，其中，所述第一驱动机构包括：驱动电机，每个所述车轮均单独配置有所述驱动电机。
23.可选地，上述的可以爬楼的agv，其中，所述车本体的前端设有倾斜设置的弧形部，其中，所述履带与所述车本体的外部轮廓相适配设置。
24.可选地，上述的可以爬楼的agv，其中，所述车本体上还设有用于驱动所述履带运动的第二驱动机构。
25.可选地，上述的可以爬楼的agv，其中，当所述车本体处于非爬楼状态时，所述车轮与地面接触设置，所述履带与地面非接触设置。
26.可选地，上述的可以爬楼的agv，其中，当所述车本体处于爬楼状态时，所述履带与爬楼面接触设置。
27.本技术另一方面还提出了一种机器人，包括：所述的可以爬楼的agv以及机器人本体，所述机器人本体安装在车本体上。
28.可选地，上述的机器人，其中，在所述车本体上还安装有支撑平台，所述支撑平台用于安装机器人本体。
29.可选地，上述的机器人，其中，所述支撑平台的第一端与所述车本体转动连接，所述支撑平台的第二端和所述车本体之间还安装有第二电动推杆。
30.可选地，上述的机器人，其中，所述第二电动推杆的缸体端与所述车本体转动连接，所述第二电动推杆的活塞端与所述车本体转动连接。
31.可选地，上述的机器人，其中，所述第二电动推杆的活塞端与所述车本体转动连接，所述第二电动推杆的缸体端与所述车本体转动连接。
32.可选地，上述的机器人，其中，在所述车本体内还安装有用于检测所述支撑平台与水平面角度变化的陀螺仪。
33.与现有技术相比，本技术具有如下技术效果：
34.本技术通过配置车轮、连杆机构以及履带，在所述连杆机构的驱动作用下，可实现爬楼功能；其还可增加现有agv的应用领域，如，可应用于物流搬运、爬楼搬运货物或者抢险救灾等情况；当然，在agv爬楼过程中，如果所述履带失效，所述车轮可以刹车制动，防止agv滑下等。
35.在本技术中，当所述第一电动推杆推动所述第二连杆至所述第一连杆为竖直位置时，此时姿态是agv在水平地面的姿态，此时所述棘齿组件是分离设置，不接触的；当所述agv爬楼时，所述agv的第二驱动机构带动履带转动，履带接触楼梯，带动小车开始爬楼，此时挡齿转动到与棘轮接触，此时，用于驱动车轮的驱动电机断电，所述车轮只能逆时针转动；当履带突然失灵或断裂，agv小车在重力作用下下滑时，车轮的轮胎可起到刹车保护作用。
36.在本技术中，当agv爬楼时，所述陀螺仪可获取所述支撑平台与水平面的角度变化，所述第二电动推杆可基于所述角度变化，来保证所述支撑平台与地面水平，从而使得所述机器人主体一直保持水平重心不会倾斜，可防止重心失衡而发生侧翻事故等。
附图说明
37.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
38.图1：本技术一实施例可以爬楼的agv的立体图一；
39.图2：本技术一实施例可以爬楼的agv的立体图二；
40.图3：本技术一实施例可以爬楼的agv的侧视图；
41.图4：如图3所示结构的局部放大图；
42.图5：本技术一实施例可以爬楼的agv的立体图三；
43.图6：本技术一实施例可以爬楼的agv爬楼前的结构示意图；
44.图7：本技术一实施例可以爬楼的agv爬楼时的结构示意图；
45.图8：本技术一实施例可以爬楼的agv实现刹车保护时的结构示意图；
46.图9：如图8所示结构的局部放大图。
具体实施方式
47.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
48.如图1至图5所示，在本技术的其中一个实施例中，一种可以爬楼的agv，包括：
49.车本体10，
50.履带20，其安装在所述车本体10上并用于驱动所述车本体10运动；
51.多个车轮30，其通过转动轴转动安装在所述车本体10上，其中，所述车轮30还配置有用于驱动其转动的第一驱动机构；
52.连杆机构，所述连杆机构活动安装在同侧设置的所述转动轴之间。
53.本实施例通过配置车轮30、连杆机构以及履带20，在所述连杆机构的驱动作用下，可实现爬楼功能，本实施例还可增加现有agv的应用领域，如可应用于物流搬运、爬楼搬运货物以及抢险救灾等情况；当然，在agv爬楼过程中，如果所述履带20失效，所述车轮30可以刹车制动，防止agv滑下等。
54.其中，在本实施例中，所述第一驱动机构包括：驱动电机，每个所述车轮30均单独配置有所述驱动电机。本实施例以驱动电机进行举例说明。其中，具体应用时，所述车轮30优选地设置有四个，四个所述驱动电机均配置有驱动其运动的所述驱动电机，通过上述设置，可实现对车轮30的单独控制，灵敏度更高。当然，在具体应用时，为了实现控制的联动性等，如前两个所述车轮30采用同一个所述驱动电机驱动，后两个所述车轮30采用同一个所述驱动电机驱动。当然，作为一可选地方案，四个所述车轮30亦可采用同一个所述驱动电机驱动。上述技术方案比较灵活，本领域技术人员在本实施例公开的基础上可以做出其他适配性选择。
55.在本实施例中，所述车本体10上还设有用于驱动所述履带20运动的第二驱动机构。其中，所述第二驱动机构可以采用驱动电机等以实现对所述履带20的驱动作用，进而使得本实施例在爬楼过程时，在所述履带20的驱动作用下实现爬楼功能。
56.进一步优选地，所述车本体10的前端设有倾斜设置的弧形部，其中，所述履带20与所述车本体10的外部轮廓相适配设置，见图1所示。上述弧形部设置有一向上的倾角，其可以适配现有的楼梯等场景的倾斜角度，更利于爬楼作业的进行，其中，所述弧形部的具体倾斜角度，本实施例并不做限定。
57.如图1至图6所示，在本实施例中，在所述车本体10上还设置有至少一个视觉相机11。其中，通过所述视觉相机11的设置，可用于检测判断前方楼梯等，以方便本实施例及时有效地做出爬楼动作。
58.进一步优选地所述视觉相机11优选地设置有两个，所述视觉相机11设置在所述车本体10的前端。
59.在本实施例中，如图1至图5所示，所述连杆机构包括：第一连杆41以及第二连杆42，所述第一连杆41的第一端与所述车本体10转动连接，所述第一连杆41的第二端与所述转动轴转动连接，所述第二连杆42的两端部还分别与前后设置的所述第一连杆41转动连接。
60.进一步地，在所述连杆机构上还设有用于驱动所述第一连杆41和所述第二连杆42发生相对运动的推杆机构。其中，当所述推杆机构推动所述第二连杆42至所述第一连杆41为竖直位置时，此时姿态是agv在水平地面的姿态，此时下文所述棘齿组件是分离设置，不接触的；当本实施例爬楼时，所述推杆机构的推动作用消失，所述第一连杆41逆时针转动，此时下文所述的棘齿组件是卡合的。
61.其中，在本实施例中，所述推杆机构包括：第一电动推杆43，所述第一电动推杆43的活塞端安装在所述第二连杆42的安装耳421上，所述第一电动推杆43的缸体端安装在所
述第二连杆42上。在所述第一电动推杆43的作用下，驱动所述第二连杆42与所述第一连杆41的相对运动，如，当所述推杆机构推动所述第二连杆42至所述第一连杆41为竖直位置时，此时姿态是agv在水平地面的姿态；此种情况下，所述第一电动推杆43的缸体端是固定的，所述第一电动推杆43的活塞端相对所述缸体端伸缩，从而驱动所述第二连杆42转动。本实施例仅示意了所述第一电动推杆43的其中一种实现方式的安装示意图。
62.但是，在具体应用时，所述第一电动推杆43的缸体端和活塞端是可以调整的，如，所述第一电动推杆43的缸体端安装在所述第二连杆42的安装耳421上，所述第一电动推杆43的活塞端安装在所述第二连杆42上，此种情况下，所述第一电动推杆43的活塞端是固定的，所述缸体端相对所述活塞端伸缩，从而驱动所述第二连杆42转动。
63.进一步地，为实现所述第一电动推杆43的安装，在本实施例中，在所述第一电动推杆43的缸体端和所述第二连杆42之间还设有第一安装块44以及第一弹簧45，其中，所述第一弹簧45竖直安装在所述第二连杆42上，所述第一弹簧45的顶部安装所述第一安装块44，所述第一电动推杆43的缸体端则安装在所述第一安装块44上。其中，所述第一弹簧45的设置，可在所述第一电动推杆43断电的情况下，通过所述第一弹簧45的弹力作用施加部分作用力给所述第二推杆，具体工作原理见下文本实施例爬楼时的工作原理描述。
64.为保证安装稳定性，本实施例还包括：第二安装块46以及第二弹簧47，所述第二弹簧47竖直安装在所述第二连杆42上，且所述第二弹簧47与所述第一弹簧45间隔设置，所述第二弹簧47的顶部安装所述第二安装块46。
65.其中，进一步优选地，所述第一弹簧45和所述第二弹簧47优选地采用同一型号。
66.在本实施例中，在所述第一电动推杆43的作用下，所述第二连杆42会发生转动，为了更好地实现转动，所述第二连杆42上还设有用于避让车轮30的避让部422，如所述避让部422可采用凹槽结构等。其中，所述避让部422的具体形状和设置位置本实施例并不做限定。
67.本实施例还包括：棘齿组件，所述棘齿组件包括：安装在所述转动轴上的棘轮71以及安装在所述连杆机构上的挡齿72，所述棘轮71与所述挡齿72匹配设置。其中，所述棘齿组件可配合上文所述的连杆机构使用。具体地，当所述推杆机构推动所述第二连杆42至所述第一连杆41为竖直位置时，此时姿态是agv在水平地面的姿态，此时所述棘齿组件是分离设置，不接触的，即，所述棘轮71与所述挡齿72处于分离状态；当本实施例爬楼时，所述推杆机构的推动作用消失，所述第一连杆41逆时针转动，此时所述棘齿组件是卡合的，即，此时所述挡齿72卡合在所述棘轮71上。
68.进一步优选地，所述挡齿72安装在所述连杆机构中的第一连杆41上。
69.当所述连杆机构中的第一连杆41处于竖直状态时，所述棘轮71与所述挡齿72处于分离状态，此时的状态优选地为agv在水平地面的姿态；当所述第一连杆41处于非竖直状态时，所述棘轮71与所述挡齿72处于卡合状态，此时的状态优选地为agv在爬楼时的姿态。
70.当所述车本体10处于非爬楼状态时，所述车轮30与地面接触设置，所述履带20与地面非接触设置。如，当所述agv在水平地面时，所述车轮30用于驱动agv的行进，此时履带20并不直接与水平地面接触。
71.当所述车本体10处于爬楼状态时，所述履带20与爬楼面接触设置，所述车轮30与爬楼面非接触设置。如，当所述agv爬楼时，所述履带20用于驱动所述agv爬楼。
72.如图6所示，本实施例agv在地面工作时，4个轮胎与地面接触，4个轮胎分别由4个
驱动电机驱动带动agv运动，驱动电机直驱轮胎，所述连杆机构中的第一电动推杆43推动第二连杆42到第一连杆41竖直位置，此时的姿态是agv在水平地面的姿态，此时，挡齿72与棘轮71是分离的，不接触。当agv小车上面的视觉相机11检测判断到前方楼梯，如图6所示；小车运动到台阶前，agv小车前面的斜向上的履带20接触到台阶，如图7所示，agv的第二驱动机构带动履带20转动，履带20接触楼梯，带动小车开始爬楼，此时挡齿72转动到与棘轮71接触，此时，用于驱动车轮30的驱动电机断电，所述车轮30只能逆时针转动，同时，所述第一电动推杆43断电，所述第一电动推杆43的推力消失，所述第一连杆41可以逆时针摆动，如图7所示。在agv爬楼过程中，楼梯与轮胎接触，爬梯推动所述第一连杆41的逆时针转动，所述第二连杆42压缩所述第一弹簧45和所述第二弹簧47，所述第二连杆42在所述第一弹簧45和所述第二弹簧47的作用下，实现了所述第二连杆42的逆时针单方向弹性带动，而所述车轮30在所述挡齿72与所述棘轮71组合的作用下，只能逆时针转动；当agv爬到此处，所述第一弹簧45和所述第二弹簧47推动所述第二连杆42及所述第一连杆41，使所述车轮30与台阶接触，而所述车轮30只能逆时针转动，车轮30可以起到刹车作用，当履带20突然失灵或断裂，agv小车在重力作用下下滑时，车轮30的轮胎可起到刹车保护作用，如图8和图9所示。
73.进一步地，当所述agv爬到第二层水平面时，第一电动推杆43会推动连杆机构，将所述第一连杆41摆动到竖直方向，所述车轮30与地面接触，所述棘轮71与所述挡齿72脱离，所述驱动电机继续带动所述车轮30转动，同时，下文所述的第二电动推杆51会收缩到原位，使下文所述的支撑平台50保持水平。
74.本技术另一方面还提出了一种机器人，包括：所述的可以爬楼的agv以及机器人本体，所述机器人本体60安装在车本体10上。
75.进一步地，在本实施例中，在所述车本体10上还安装有支撑平台50，所述支撑平台50用于安装机器人本体60。其中，所述支撑平台50优选地采用板状结构，其可以为所述机器人本体60提供安装和支撑作用。
76.进一步优选地，所述支撑平台50的第一端与所述车本体10转动连接，所述支撑平台50的第二端和所述车本体10之间还安装有第二电动推杆51。所述支撑平台50的转动连接方式可便于适配agv在不同运动状态时，调节所述支撑平台50始终处于水平状态，即，基于下文所述的陀螺仪，使得所述第二电动推杆51能够实时地调整所述支撑平台50始终处于水平状态。
77.进一步地，在本实施例中，在所述车本体10内还安装有用于检测所述支撑平台50与水平面角度变化的陀螺仪。当agv爬楼时，所述陀螺仪可获取所述支撑平台50与水平面的角度变化，上文所述的第二电动推杆51可基于所述角度变化，来保证所述支撑平台50与地面水平，从而使得所述机器人60主体一直保持水平重心不会倾斜，从而防止其重心失衡而发生侧翻事故等。
78.进一步地，在本实施例中，所述第二电动推杆51的缸体端与所述车本体10转动连接，所述第二电动推杆51的活塞端与所述车本体10转动连接。此种情况下，所述第二电动推杆51的缸体端作为固定侧，所述第二电动推杆51的活塞端相对所述缸体端做伸缩动作。
79.当然，在具体应用时，所述第二电动推杆51的具体安装方式还可做调整，如，所述第二电动推杆51的活塞端与所述车本体10转动连接，所述第二电动推杆51的缸体端与所述车本体10转动连接。此种情况下，所述第二电动推杆51的活塞端作为固定侧，所述第二电动
推杆51的缸体端相对所述活塞端做伸缩运动。
80.本技术通过配置车轮30、连杆机构以及履带20，在所述连杆机构的驱动作用下，可实现爬楼功能；还可增加现有agv的应用领域，如可应用于物流搬运、爬楼搬运货物以及抢险救灾等情况；当然，在agv爬楼过程中，如果所述履带20失效，所述车轮30可以刹车制动，防止agv滑下等。在本技术中，当所述第一电动推杆43推动所述第二连杆42至所述第一连杆41为竖直位置时，此时姿态是agv在水平地面的姿态，此时所述棘齿组件是分离设置，不接触的；当所述agv爬楼时，所述agv的第二驱动机构带动履带20转动，履带20接触楼梯，带动小车开始爬楼，此时挡齿72转动到与棘轮71接触，此时，用于驱动车轮30的驱动电机断电，所述车轮30只能逆时针转动；当履带20突然失灵或断裂，agv小车在重力作用下下滑时，车轮30的轮胎可起到刹车保护作用。在本技术中，当agv爬楼时，所述陀螺仪可获取所述支撑平台50与水平面的角度变化，所述第二电动推杆51可基于所述角度变化，来保证所述支撑平台50与地面水平，从而使得所述机器人60主体一直保持水平重心不会倾斜，可防止重心失衡而发生侧翻事故等。综上，本技术具有良好的市场应用前景。
81.在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
82.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
83.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
84.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限定，参照较佳实施例对本技术进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本技术的权利要求范围内。