智能爬楼车.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108706060A(43)申请公布日2018.10.26(21)申请号201810667291.8(22)申请日2018.06.26(71)申请人石高荣地址100854北京市海淀区金沟河路5号院820楼4单元8号(72)发明人石高荣(51)Int.Cl.B62D63/02(2006.01)B62D63/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称智能爬楼车(57)摘要本发明公开了一种智能爬楼车的技术和方法。是利用传感器、推拉杆等技术，采用计算机控制的方法实现车体上下楼梯。智能爬楼车除被控对象车体外，主要由感知部分、控制部分和执行部分组成。其中感知部分由测距传感器、压力传感器等组成。控制部分由数据采集器、嵌入式计算机和软件等组成；执行部分由进退系统、升降系统组成。进退系统由8个动力车轮和控制器组成；升降系统由4个或8个电动推杆和控制器等组成。(图1)智能爬楼车通过传感器实时对外界环境和自身状态进行感知，并把这些信息传给计算机。计算机根据这些信息，通过比较、分析、判别、计算，控制电动推拉杆上下运动和电动车轮的前进运动，从而实现自主上下楼梯。CN108706060ACN108706060A权利要求书1/1页智能爬楼车是利用传感器，计算机控制，动力推拉杆升降和动力轮进退等技术，采用多轮稳定结构，使用综合协调控制方法，实现车辆自主水平、稳定的上下楼梯。它的实现包括的技术、方法、系统产品等，其特征在于以下几个方面：1.利用测距传感器和压力传感器的组合技术实现车体相对于台阶的位置、距离以及车辆状态的感知(技术与方法)。2.利用电动推拉杆实现车体的抬升与下降，利用电动车轮运动带动车体前进，使得人或物平稳上下楼梯。(技术)3.利用传感器感知、采用计算机控制、操纵电动推拉杆与电动车轮执行，使车体运动，构成闭环爬楼控制系统。(系统产品)4.利用算法对电动推拉杆和电动车轮，进行协同组合控制实现自主爬楼。(方法)5.采用8个电动车轮4个电动推拉杆的8轮4组，或8电动车轮8个电动推拉杆构成或8轮8组稳定结构形式。能保证在一般正常使用条件下，被载物体重心都在几个承重轮构成的几何图形内部，而不会在它们外部。(结构)以上特征均属于保护内容。2CN108706060A说明书1/4页智能爬楼车技术领域[0001]本车包含传感器测量、计算机系统、动力车轮系统、动力推拉杆上升下降运动系统和软件算法的组合，它是一个完整的系统，涉及设备与控制方法。尤其涉及机械、电机、电子、光电、计算机、自动控制和软件等内容，属于机器人、智能控制、自动驾驶等类领域。背景技术[0002]台阶和楼梯可以说是人类的伟大发明创造之一。有了它，人类在爬山等向上行进过程中可以向走平地一样，解放双手。它对于人类发展起到了重要的作用。是人类进步的必然产物。但不论是对于腿脚不好的老年人和残疾人，还是对搬运较重的物体来说，还是一个难以克服的障碍。特别是在没有电梯的楼房或缺少无障碍通道的公共场所。尽管各国都在大力推行残疾人员的无障碍通道，但不可避免的有很多场合只有台阶而没有电梯。为了能够在这些场地能够像走平地一样利用机械车辆代替人们行走，研制发明能够上下楼梯的车是社会和人类发展的需要。[0003]为了解决上台阶的问题，目前很多工程师和发明家已经设计和开发了各种爬楼梯车，主要实现方式有腿式、履带式和轮式，但在主现实生活中都没能得到普及应用。主要问题是体积较大，结构复杂，难以操作，适用性差，负载小，稳定性差，不安全等从而使应用受到限制。[0004]由于科技水平的进步，传感器技术，机电一体化，光电一体化、智能控制等高科技的发展已有可能设计出一种实用的智能爬楼的设备，实现人们希望利用机器上下楼梯的愿望。发明内容[0005]如前所述，利用机器帮助人们爬楼车是人们日常生活的需要。目前上下楼梯车大多存在着安全性、稳定性、操作性、灵活性、负载小等各种问题。为了帮助人们上下楼梯，并解决上述爬楼梯车存在的问题，本发明提出了一种利用传感器、动力推拉杆和动力车轮技术，采用垂直升降与水平运动相结合的计算机控制方法实现爬楼的车——智能爬楼车。[0006]1.产品组成：[0007]该智能爬楼车由车体、传感与控制系统硬件、动力进退系统、动力升降系统和控制软件组成五大部分组成(图1)：[0008]1)车体[0009]车体主要包括底盘、车身、车把、操纵机构等；[0010]2)传感与控制系统硬件[0011]传感与控制系统硬件主要包括距离、位置、速度、压力传感器，数据采集、通信电路和嵌入式计算机；[0012]3)动力升降系统[0013]动力升降系统主要包括4或8个电动推拉杆，控制器和制动锁紧装置；3CN108706060A说明书2/4页[0014