本發(fā)明涉及一種智能小車(chē)及其使用方法，特別是涉及一種爬樓梯智能小車(chē)及其使用方法。

背景技術(shù)：

如今智能機(jī)器技術(shù)逐漸成熟，越障機(jī)器人的研究對(duì)生活、生產(chǎn)、救援等起著十分重要的作用。在生活中，樓梯是越障機(jī)器人需要克服的一個(gè)突出問(wèn)題，其一是由于樓梯的設(shè)計(jì)，無(wú)論是追求美感還是實(shí)用，無(wú)論是為了滿(mǎn)足人體工程學(xué)和環(huán)境心理學(xué)還是簡(jiǎn)單敷衍，都造成了樓梯的不統(tǒng)一，存在著不同的樓梯踏板和樓梯立板，這使得爬樓梯機(jī)器人的實(shí)際開(kāi)發(fā)有著局限性；其二是爬樓梯的過(guò)程中肯定會(huì)存在或多或少的顛簸，如何舒適的上樓梯，這是在開(kāi)發(fā)載人載物機(jī)械時(shí)需要考慮的。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)爬樓梯智能機(jī)器，以實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器在生活中上下樓梯的功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種爬樓梯智能小車(chē)及其使用方法，以實(shí)現(xiàn)小車(chē)快速爬樓梯，降低顛簸。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種爬樓梯智能小車(chē)，包括：前、后輪組，以及位于車(chē)體兩側(cè)用于支撐小車(chē)翻爬的側(cè)臂機(jī)構(gòu)；其中所述側(cè)臂機(jī)構(gòu)適于在翻爬時(shí)抵住下層樓梯的踏板面與上層樓梯的立面構(gòu)成的直角處，且將前輪沿上層樓梯的立面抬起至上層樓梯的踏板面后，再翻轉(zhuǎn)至下層樓梯的踏板面，以將后輪組從下層樓梯的踏板面沿上層樓梯的立面頂至上層樓梯的踏板面。

進(jìn)一步，所述爬樓梯智能小車(chē)還包括：控制模塊，與該控制模塊相連的測(cè)距傳感器，以及控制側(cè)臂機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)的側(cè)臂舵機(jī)；其中控制模塊安裝于車(chē)體的前部，以使車(chē)體重心前移。

進(jìn)一步，所述側(cè)臂機(jī)構(gòu)包括：位于側(cè)臂末端的側(cè)輪；

所述前、后輪組及側(cè)輪中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)均由控制模塊控制；以及

前、后輪組及側(cè)輪處均安裝有相應(yīng)測(cè)距傳感器，位于車(chē)體前端還安裝有觸碰開(kāi)關(guān)，觸碰開(kāi)關(guān)和各測(cè)距傳感器均與控制模塊相連。

進(jìn)一步，所述側(cè)臂的長(zhǎng)度等于后輪半徑加上立面的高度，并且

后輪的支撐結(jié)構(gòu)采用圓弧結(jié)構(gòu)，以及后輪的尾部加裝一個(gè)擋板。

又一方面，本發(fā)明還提供了一種爬樓梯智能小車(chē)的工作方法。

所述爬樓梯智能小車(chē)包括：前、后輪組，以及位于車(chē)體兩側(cè)用于支撐小車(chē)翻爬的側(cè)臂機(jī)構(gòu)。

所述爬樓梯智能小車(chē)的工作方法包括：側(cè)臂機(jī)構(gòu)適于在翻爬時(shí)抵住下層樓梯的踏板面與上層樓梯的立面構(gòu)成的直角處，以將前輪沿上層樓梯的立面抬起至上層樓梯的踏板面后，再翻轉(zhuǎn)至下層樓梯的踏板面；最后將后輪組從下層樓梯的踏板面沿上層樓梯的立面頂至上層樓梯的踏板面。

進(jìn)一步，所述爬樓梯智能小車(chē)還包括：控制模塊，與該控制模塊相連的測(cè)距傳感器，以及控制側(cè)臂機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)的側(cè)臂舵機(jī)；其中控制模塊安裝于車(chē)體的前部，以使車(chē)體重心前移；并且所述側(cè)臂機(jī)構(gòu)包括：位于側(cè)臂末端的側(cè)輪；所述前、后輪組及側(cè)輪中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)均由控制模塊控制；前、后輪組及側(cè)輪處均安裝有相應(yīng)測(cè)距傳感器，位于車(chē)體前端還安裝有觸碰開(kāi)關(guān)，觸碰開(kāi)關(guān)和各測(cè)距傳感器均與控制模塊相連；以及所述側(cè)臂的長(zhǎng)度等于后輪半徑加上立面的高度，并且后輪的支撐結(jié)構(gòu)采用圓弧結(jié)構(gòu)；后輪的尾部加裝一個(gè)擋板。

進(jìn)一步，側(cè)臂機(jī)構(gòu)適于在翻爬時(shí)抵住所述直角處，以將前輪沿上層樓梯的立面抬起至上層樓梯的踏板面；即所述側(cè)臂舵機(jī)適于提供逆時(shí)針的力，后輪組提供推力，以使前輪組在立面上爬行提升。

進(jìn)一步，側(cè)臂機(jī)構(gòu)將后輪組從下層樓梯的踏板面沿上層樓梯的立面頂至上層樓梯的踏板面，即所述側(cè)臂舵機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)至下層樓梯的踏板面，側(cè)輪向前轉(zhuǎn)動(dòng)，后輪組貼緊上層樓梯的立面后，將后輪組推舉至上層樓梯的踏板面；以及當(dāng)車(chē)體位于上層樓梯的踏板面后，所述側(cè)臂舵機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，以復(fù)位。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，能夠快速平穩(wěn)的實(shí)現(xiàn)爬樓梯，降低顛簸發(fā)生，并且可以適應(yīng)多種樓梯結(jié)構(gòu)，提高了小車(chē)爬樓梯的穩(wěn)定性和智能性。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明的爬樓梯智能小車(chē)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2(a)至圖2(e)是本發(fā)明的爬樓梯智能小車(chē)的爬樓示意圖；

圖3是本發(fā)明的爬樓梯智能小車(chē)的模塊化流程圖。

圖中：

樓梯1、下層樓梯的踏板面101、上層樓梯的立面102、前輪2、后輪3、側(cè)臂機(jī)構(gòu)4、側(cè)輪401、側(cè)臂402、側(cè)臂舵機(jī)403；

F0為側(cè)臂舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向、F1為前輪移動(dòng)方向、F2為后輪移動(dòng)方向、F3為側(cè)輪移動(dòng)方向。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。

實(shí)施例1

圖1呈現(xiàn)了本爬樓梯智能小車(chē)的側(cè)面結(jié)構(gòu)。

如圖1所示，本實(shí)施例1提供了一種爬樓梯智能小車(chē)，包括：前、后輪組，以及位于車(chē)體兩側(cè)用于支撐小車(chē)翻爬的側(cè)臂機(jī)構(gòu)4；其中所述側(cè)臂機(jī)構(gòu)4適于在翻爬時(shí)抵住下層樓梯的踏板面101與上層樓梯的立面102構(gòu)成的直角處，且將前輪沿上層樓梯的立面102抬起至上層樓梯的踏板面后，再翻轉(zhuǎn)至下層樓梯的踏板面101，以將后輪組從下層樓梯的踏板面101沿上層樓梯的立面102頂至上層樓梯的踏板面。

具體的，所述爬樓梯智能小車(chē)還包括：控制模塊，與該控制模塊相連的測(cè)距傳感器，以及控制側(cè)臂機(jī)構(gòu)4轉(zhuǎn)動(dòng)的側(cè)臂舵機(jī)403；其中控制模塊安裝于車(chē)體的前部，以使車(chē)體重心前移。

所述側(cè)臂機(jī)構(gòu)4包括：位于側(cè)臂末端的側(cè)輪；所述前、后輪組及側(cè)輪中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)均由控制模塊控制；以及前、后輪組及側(cè)輪處均安裝有相應(yīng)測(cè)距傳感器，位于車(chē)體前端還安裝有觸碰開(kāi)關(guān)，觸碰開(kāi)關(guān)和各測(cè)距傳感器均與控制模塊相連。

優(yōu)選的，所述側(cè)臂的長(zhǎng)度等于后輪半徑加上立面的高度，并且

后輪的支撐結(jié)構(gòu)采用圓弧結(jié)構(gòu)，防止上樓梯時(shí)被立板的凸出部分卡死，以及后輪的尾部加裝一個(gè)擋板，減少翻倒的可能性。

所述控制模塊例如但不限于采用單片機(jī)、嵌入式處理器，通過(guò)測(cè)距傳感器獲得各輪與樓梯立面的距離，以使控制模塊調(diào)節(jié)各輪及舵機(jī)工作。

實(shí)施例2

在實(shí)施例1基礎(chǔ)上，實(shí)施例2提供了一種爬樓梯智能小車(chē)的工作方法。

其中爬樓梯智能小車(chē)如實(shí)施例1所述，這里不再贅述。

所述工作方法包括：側(cè)臂機(jī)構(gòu)4適于在翻爬時(shí)抵住下層樓梯的踏板面101與上層樓梯的立面102構(gòu)成的直角處，以將前輪沿上層樓梯的立面102抬起至上層樓梯的踏板面后，再翻轉(zhuǎn)至下層樓梯的踏板面101；最后將后輪組從下層樓梯的踏板面101沿上層樓梯的立面102頂至上層樓梯的踏板面。

具體的，側(cè)臂機(jī)構(gòu)4適于在翻爬時(shí)抵住所述直角處，以將前輪沿上層樓梯的立面102抬起至上層樓梯的踏板面；即所述側(cè)臂舵機(jī)403適于提供逆時(shí)針的力，后輪組提供推力，以使前輪組在立面上爬行提升。

進(jìn)一步，側(cè)臂機(jī)構(gòu)4將后輪組從下層樓梯的踏板面101沿上層樓梯的立面102頂至上層樓梯的踏板面，即所述側(cè)臂舵機(jī)403順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)至下層樓梯的踏板面101，側(cè)輪向前轉(zhuǎn)動(dòng)，后輪組貼緊上層樓梯的立面102后，將后輪組推舉至上層樓梯的踏板面；以及當(dāng)車(chē)體位于上層樓梯的踏板面后，所述側(cè)臂舵機(jī)403逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，以復(fù)位，完成上樓梯動(dòng)作。

對(duì)爬樓梯智能小車(chē)的工作方法進(jìn)行展開(kāi)說(shuō)明如下：

如圖2(a)至圖2(e)所示，在遇到樓梯時(shí)候，首先靠近樓梯，利用側(cè)臂舵機(jī)403提供的逆時(shí)針的力和摩擦力抬起前輪，當(dāng)前輪完全放置在樓梯踏板面上時(shí)緩慢向前行進(jìn)，同時(shí)側(cè)臂舵機(jī)403提供順時(shí)針的力，翻轉(zhuǎn)使側(cè)輪放下至下層樓梯的踏板面101，此時(shí)，后輪貼近立面，產(chǎn)生了向上的摩擦力，在側(cè)輪臂舵機(jī)持續(xù)提供支撐力和側(cè)輪持續(xù)提供的推動(dòng)力下，緩慢舉起后輪，當(dāng)后輪高于上層樓梯的立面102時(shí)，且位于上層樓梯的踏板面，繼續(xù)行進(jìn)，車(chē)體整體爬上臺(tái)階，回收側(cè)臂，完成上樓梯動(dòng)作。

本爬樓梯智能小車(chē)適于采用模塊化整體行動(dòng)方式。首先根據(jù)小車(chē)響應(yīng)，選擇相應(yīng)的模式(上或下樓梯)，當(dāng)前方未出現(xiàn)樓梯時(shí)，正常行駛，其中包括直走、轉(zhuǎn)彎及遇到障礙物避障等(即行駛模塊)。當(dāng)前方出現(xiàn)樓梯時(shí)，開(kāi)始執(zhí)行上樓梯的動(dòng)作模塊(即前輪抬起模塊、放下側(cè)輪模塊和抬起后輪模塊)，或執(zhí)行下樓梯的動(dòng)作模塊(即后輪模塊、抬起側(cè)輪模塊及放下前輪模塊)，執(zhí)行完畢后，重新開(kāi)始判斷，如此，成規(guī)律的進(jìn)行動(dòng)作的處理。

當(dāng)爬樓梯的過(guò)程中，容易出現(xiàn)打滑或者卡住的現(xiàn)象，本爬樓梯智能小車(chē)會(huì)多次嘗試，提高相應(yīng)前、后輪，側(cè)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)值，克服此問(wèn)題，完成上樓梯動(dòng)作。

本爬樓梯智能小車(chē)還能夠完成自主下樓動(dòng)作，工作方式如圖3所示。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。