專利名稱：爬梯機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，屬于在危險(xiǎn)場合或高層建筑火災(zāi)現(xiàn)場完成作業(yè)或滅火救援任務(wù)的機(jī)器人。
背景技術(shù)：
在高層建筑失火時(shí)，或危險(xiǎn)作業(yè)場所施救時(shí)，消防或救援人員往往難以接近現(xiàn)場，通過爬梯接近現(xiàn)場作業(yè)是常用的方法，特殊情況下人員不能或無法靠近的現(xiàn)場，只能是由機(jī)器人代替人來完成了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是設(shè)計(jì)一種爬梯機(jī)器人，代替人來完成人員難以完成的危險(xiǎn)作業(yè)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣來完成的一種爬梯機(jī)器人，包括機(jī)器人軀干、上臂、下臂、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、限位開關(guān)、光電傳感器、智能接口板和公知計(jì)算機(jī)，其特征在于該機(jī)器人還包括一個(gè)絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，上臂傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和下臂傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在前述絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上套裝傳動(dòng)滑塊，該滑塊與下臂傳動(dòng)機(jī)構(gòu)固定連接，上臂傳動(dòng)機(jī)構(gòu)則與軀干連成一體，驅(qū)動(dòng)電機(jī)、限位開關(guān)、光電傳感器，通過智能接口板與公知計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)電連接。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案還包括所述的絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1、絲杠、滑塊、限位開關(guān)E4、限位開關(guān)E1、燈泡M4和光電傳感器E2所組成，燈泡和光電傳感器裝在軀干的頂端。所述的上臂傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由上臂、驅(qū)動(dòng)電機(jī)M3、限位開關(guān)E3、限位開關(guān)E8、限位開關(guān)E7、上臂齒條和齒輪所組成，上臂齒條固定于上臂上，齒輪固裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的軸端并與上臂齒條相嚙合。
所述的下臂傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由下臂、驅(qū)動(dòng)電機(jī)M2、限位開關(guān)E5、限位開關(guān)E6、下臂齒條及齒輪所組成，齒輪固裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)M2的軸端，并與下臂齒條相嚙合。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案包括采取如下一些步驟對(duì)爬梯機(jī)器人進(jìn)行控制(1)置爬梯機(jī)器人于初始狀態(tài)，下臂伸入梯中并搭在梯子上；(2)計(jì)算機(jī)給出指令，驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1驅(qū)動(dòng)絲杠逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，由于下臂被梯子約束，機(jī)器人軀干和上臂作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使梯子向上爬升；(3)當(dāng)運(yùn)動(dòng)到適當(dāng)位置時(shí)，限位開關(guān)E4由斷路變通路，反饋信息觸發(fā)計(jì)算機(jī)發(fā)出相應(yīng)指令，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1停轉(zhuǎn)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)上臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)M3控制上臂伸入梯子，當(dāng)其達(dá)到一定位置時(shí)，臂端的限位開關(guān)E8由斷路變通路，反饋信息觸發(fā)計(jì)算機(jī)給出指令，控制上臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)M3止轉(zhuǎn)；同時(shí)由控制程序的延時(shí)命令驅(qū)動(dòng)絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1順時(shí)針反轉(zhuǎn)3-5秒時(shí)間使上臂支撐在梯子上而下臂抬起并與梯子脫離接觸；(4)延時(shí)程序結(jié)束后，當(dāng)限位開關(guān)E5由斷路變通路時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)M2止動(dòng)，同時(shí)啟動(dòng)絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)使下臂沿梯子向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)限位開關(guān)E3由斷路變通路時(shí)，絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1止動(dòng)，下臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)M2反轉(zhuǎn)，把下臂伸入下一級(jí)梯子。
(5)重復(fù)上述控制步驟，并以此往復(fù)就完成了機(jī)器人的爬梯動(dòng)作。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較爬梯機(jī)器人通過實(shí)現(xiàn)爬梯動(dòng)作模仿人的攀爬動(dòng)作來完成人類無法完成的危險(xiǎn)作業(yè)或消防救援工作。爬梯機(jī)器人可以作為一個(gè)平臺(tái)，同時(shí)搭截滅火和救援設(shè)備集滅火與救援雙重任務(wù)于一身，也同樣可以搭截偵察與武器對(duì)潛伏在高層建筑場的敵人進(jìn)行偵察與發(fā)起攻擊；當(dāng)裝上清洗設(shè)備可用來清洗小高層建筑物的玻璃或墻面，裝上修理設(shè)備也可以對(duì)輸電設(shè)備進(jìn)行維護(hù)與修理等等。


圖1是爬梯機(jī)器人的主視2是爬梯機(jī)器人的左視3是爬梯機(jī)器人的俯視4是爬梯機(jī)器人手臂傳動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)示意5是圖4的俯視6是爬梯機(jī)器人軀干部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意7是爬梯機(jī)器人傳感器及電機(jī)的布線1是本發(fā)明的說明書摘要附中1、絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1 2、下臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)M2 3、上臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)M3 4、燈泡M45、下臂限位開關(guān)E5 6、上臂限位開關(guān)E7 7、限位開關(guān)E4 8、光電傳感器E29、絲杠 10、下臂 11、限位開關(guān)E1 12、限位開關(guān)E3 13、傾斜滑板 14、上臂15、上臂限位開關(guān)E8 16、下臂齒條 17、上臂齒條 18、齒輪 19、滑塊20、下臂限位開關(guān)E6 21、上臂限位開關(guān)E8 22、智能接口板具體實(shí)施方式
如圖1、2、3中所示的爬梯機(jī)器人處于初始狀態(tài)，下臂10伸入并搭在梯子上，上臂14伸出。通過計(jì)算機(jī)程序控制，絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)M11，驅(qū)動(dòng)絲杠9逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，由于下臂10支撐在梯子上，相對(duì)于機(jī)器人軀干和上臂是固定的，故此時(shí)機(jī)器人軀干、上臂14與下臂10發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即沿梯子方向向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)到合適位置時(shí)在軀干頂部安裝的限位開關(guān)E4 7會(huì)接受到信號(hào)由斷路變?yōu)橥?，其發(fā)出的信號(hào)會(huì)反饋給計(jì)算機(jī)，并由計(jì)算機(jī)發(fā)出相應(yīng)的指令控制絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)M11停止轉(zhuǎn)動(dòng)，上臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)M33會(huì)同時(shí)啟動(dòng)控制上臂14伸入梯子。當(dāng)上臂伸入一定位置時(shí)安裝在其一端的上臂限位開關(guān)E8 15由斷路變?yōu)橥?，其發(fā)出的信號(hào)同樣會(huì)反饋給計(jì)算機(jī)并由計(jì)算機(jī)發(fā)出相應(yīng)的指令，控制上臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)M33停止轉(zhuǎn)動(dòng)。這里為了使下臂10更順利地從梯子間伸出，最理想的狀態(tài)是下臂10與梯子之間沒有接觸，其摩擦力為0。所以上臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)M33停止轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，通過延時(shí)程序控制絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)M11順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一小段時(shí)間，約3-5秒，使上臂14支撐在梯子上而下臂10伸出梯子，當(dāng)安裝在下臂一端的下臂限位開關(guān)E55由斷路變?yōu)橥?，下臂?qū)動(dòng)電機(jī)M22止動(dòng)，同時(shí)絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)M11啟動(dòng)，絲杠9轉(zhuǎn)動(dòng)使下臂10沿梯子向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)限位開關(guān)E3 12由斷路變?yōu)橥窌r(shí)，絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)M11止動(dòng)；下臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)M22反轉(zhuǎn)，把下臂10伸入下一級(jí)梯子。如此往復(fù)就完成了機(jī)器人爬梯的動(dòng)作。
一旦機(jī)器人接觸到火源，光電傳感器E28會(huì)發(fā)出信號(hào)反饋給計(jì)算機(jī)，程序會(huì)自動(dòng)控制機(jī)器人進(jìn)入工作模式，此時(shí)燈泡M44會(huì)頻閃，顯示機(jī)器人正處于工作狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.文件來源電子申請(qǐng)
2.收文日期2004-11-1
3.申請(qǐng)?zhí)?/b>
4.權(quán)利要求項(xiàng)權(quán)利要求1一種爬梯機(jī)器人，包括機(jī)器人軀干、上臂、下臂、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、限位開關(guān)、光電傳感器、智能接口板和公知計(jì)算機(jī)，其特征在于該機(jī)器人還包括一個(gè)絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，上臂傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和下臂傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在前述絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上套裝傳動(dòng)滑塊，該滑塊與下臂傳動(dòng)機(jī)構(gòu)固定連接，上臂傳動(dòng)機(jī)構(gòu)則與軀干連成一體，驅(qū)動(dòng)電機(jī)、限位開關(guān)，光電傳感器通過智能接口板與公知計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)電連接。權(quán)利要求2根據(jù)權(quán)利要求1所述的爬梯機(jī)器人，其特征在于所述的絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1(1)、絲杠(9)、滑塊(19)、限位開關(guān)E4(7)、限位開關(guān)E1(11)、燈泡M4(4)和光電傳感器E2(8)所組成，燈泡和光電傳感器裝在軀干的頂端。權(quán)利要求3根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的爬梯機(jī)器人，其特征在于所述的上臂傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由上臂(14)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)M3(3)、限位開關(guān)E3(12)、限位開關(guān)E8(15)、限位開關(guān)E8(21)、限位開關(guān)E7(6)、上臂齒條(17)和齒輪(18)所組成，上臂齒條固定于上臂上，齒輪鍵裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的軸端并與上臂齒條相嚙合。權(quán)利要求4根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的爬梯機(jī)器人，其特征在于所述的下臂傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由下臂(10)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)M2(2)、限位開關(guān)E5(5)、限位開關(guān)E6(20)、下臂齒條(16)及齒輪(18)所組成，齒輪(18)固裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)M2的軸端，并與下臂齒條(16)相嚙合。權(quán)利要求5一種對(duì)權(quán)利要求1或2所述的爬梯機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)控制的方法，其特征在于控制過程包括下述步驟(1)置爬梯機(jī)器人于初始狀態(tài)，下臂(10)伸入梯中并搭在梯子上；(2)計(jì)算機(jī)給出指令，驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1(1)驅(qū)動(dòng)絲杠(9)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，由于下臂(10)被梯子約束，機(jī)器人軀干和上臂(10)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使梯子向上爬升；(3)當(dāng)運(yùn)動(dòng)到適當(dāng)位置時(shí)，限位開關(guān)E4(7)由斷路變通路，反饋信息觸發(fā)計(jì)算機(jī)發(fā)出相應(yīng)指令，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1(1)停轉(zhuǎn)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)上臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)M3(3)控制上臂(14)伸入梯子，當(dāng)其達(dá)到一定位置時(shí)，臂端的限位開關(guān)E8(15)由斷路變通路，反饋信息觸發(fā)計(jì)算機(jī)給出指令，控制上臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)M3(3)止轉(zhuǎn)；同時(shí)由控制程序的延時(shí)命令驅(qū)動(dòng)絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1(1)順時(shí)針反轉(zhuǎn)3~5秒時(shí)間使上臂(14)支撐在梯子上而下臂(10)抬起并與梯子脫離接觸；(4)延時(shí)程序結(jié)束后，當(dāng)限位開關(guān)E5(5)由斷路變通路時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)M2(2)止動(dòng)，同時(shí)啟動(dòng)絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1(1)，絲杠(9)轉(zhuǎn)動(dòng)使下臂(10)沿梯子向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)限位開關(guān)E3(12)由斷路變通路時(shí)，絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1(1)止動(dòng)，下臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)M2(2)反轉(zhuǎn)，把下臂(10)伸入下一級(jí)梯子；(5)重復(fù)上述控制步驟，并以此往復(fù)就完成了機(jī)器人的爬梯動(dòng)作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種爬梯機(jī)器人，包括機(jī)器人軀干、上臂、下臂、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、限位開關(guān)、光電傳感器、智能接口板和公知計(jì)算機(jī)，其特征在于該機(jī)器人還包括一個(gè)絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、上臂機(jī)構(gòu)和下臂機(jī)構(gòu)，在前述絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上套裝傳動(dòng)滑塊，該滑塊與下臂機(jī)構(gòu)固定連接，上臂機(jī)構(gòu)則與軀干連成一體，驅(qū)動(dòng)電機(jī)、限位開關(guān)、光電傳感器通過智能接口板與公知計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)電連接。該機(jī)器人通過對(duì)絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)，上臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)和下臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)的程序控制，形成了能夠模擬人攀爬動(dòng)作的機(jī)器人爬梯動(dòng)作，使其成為一種能身臨危險(xiǎn)場所或火災(zāi)現(xiàn)場的搭截平臺(tái)，通過搭截多種模塊化設(shè)備完成急難險(xiǎn)重的任務(wù)，特別適于高層建筑的消防救援、輸電設(shè)備維修、高層建筑的清洗和城市治安戰(zhàn)斗。
文檔編號(hào)B62D57/024GK1603198SQ20041015541
公開日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2004年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月1日
發(fā)明者張琳 申請(qǐng)人:大連大學(xué)