智能交替爬楼机器人

Value Engineering0引言随着中国经济快速的发展，所有中国公民生活质量也逐渐提高，中国老年化现状是老年化越来越严重，而这些老年人的子女都在忙碌自己事业很少陪伴在自己父母的身边，可想而知，当人到达一定年龄的时候不管在生活方面还是在行走方面都会带来一定困扰，根据国家2019年老龄化人口报告显示：其中孤寡老人占非常大的比重，所以我们设计一种能方便孤寡老人智能轮椅，目的是让所有独自生活的老人能照顾好自己，减少子女对他们的担心。

1市场分析由于老年人和残疾人数量明显增加给经济，社会的发展带来了巨大的影响，医疗、护理、社会服务等方面需求压力越来越大，从而推进了助老助残机械的发展。

在爬楼梯轮椅的研究方面，国外开始的比较早。

近几十年来国外的高校以及相关的科研机构提出了许多不同爬楼梯轮椅的方案，目前部分方案已经实现了产品化，在生活中得到了应用，相比而言，国内对于爬楼梯轮椅的研究基础比较落后、起步晚，随着近些年来国内高校和企业的深入研究，虽然已经有了一定的成果，但是在技术上还是不成熟，没能实现爬梯轮椅的产品化，现阶段能够看到的爬楼梯轮椅产品几乎都是从国外进口的状况。

针对国内外现有较成熟的爬楼梯轮椅的原理，我们可以把它们分为：腿足式爬校惊轮椅、行星轮式爬棱梯轮椅、履带式爬楼梯轮椅、复合式爬楼梯轮椅以及其它爬楼梯装置，以上各种爬楼梯轮椅在实现爬楼梯方面都有各自的优势，但同时也有相应的局限。

2设计方案2.1工作原理该轮椅主要具备座位旋转与爬楼功能。

正常运行时，保持如图1姿态，三角轮后驱，转向轮前驱。

当遇到楼梯的，启动座椅旋转按钮，座椅旋转180°，此时三角轮变为前驱，开始攀爬台阶，爬楼梯台阶过程中，三个轮子交替攀爬，若攀爬过程中动力不足，三角轮启动制动装置，停止攀爬，保证老人安全。

此外增加紧急救助功能，当老人遇到紧急情况，可以通过手动折叠转换为可推动担架姿态，方便医护人员操作。

2.2机械系统设计2.2.1三角轮机械结构设计三角轮轮毂平面图如图1所示，当轮椅攀爬台阶或者平地行走时，由电机提供动力通过锥齿轮把动力传送到传送杆，然后传送杆带动中心齿轮1，中心齿轮1再带动齿轮2、3、4实现三角轮的运转。

爬楼越障机器人机构分析与综合研究一、本文概述Overview of this article随着科技的飞速发展和城市建设的日新月异，高楼大厦的维护、救援和侦察等任务对机器人的需求日益增加。

爬楼越障机器人作为一种新型移动机器人，具有在复杂环境中自主导航、越障和爬楼的能力，因此受到了广泛关注。

本文旨在对爬楼越障机器人的机构进行深入的分析与综合研究，以期为该类机器人的设计、优化和应用提供理论支持和实践指导。

With the rapid development of technology and the rapid progress of urban construction, the demand for robots in tasks such as maintenance, rescue, and reconnaissance of high-rise buildings is increasing. As a new type of mobile robot, the obstacle climbing robot has the ability to autonomously navigate, overcome obstacles, and climb buildings in complex environments, thus receiving widespread attention. This article aims to conduct in-depth analysis and comprehensive research on the mechanism of climbing and obstacle crossingrobots, in order to provide theoretical support and practical guidance for the design, optimization, and application of such robots.本文首先介绍了爬楼越障机器人的研究背景和意义，阐述了机器人在高楼维护、救援和侦察等领域的应用价值。

基于递进式爬楼结构的创新轮椅设计宋彦1刘涵宇1惠思龙2 王兴宇2阮航31.武汉商学院湖北武汉4300002.东北电力大学吉林1320123.武汉船舶职业技术学院湖北武汉430000摘要：中国的人口老龄化程度逐步加大，而城市中的老式小区及乡村复式房屋，电梯的使用还没有得到普及。

对于部分腿脚不便的老人而言，传统轮椅已不能完全满足人们的需求。

而本文在这一背景下研究设计了一款在保证安全性的同时能够不改变轮椅角度且适应百分之九十五以上楼梯的全自动爬楼轮椅。

在现有轮椅的基础上，通过功能需求分析确定爬楼轮椅的总体设计方案，并将爬楼与升降在轮椅中融为一体，其中结构分为：轮椅支撑框架和控制上下楼所用的内、外两部分支架。

根据人体尺寸应用原则,确定爬楼轮椅的相关尺寸后，将设计方案利用solidworks软件实体建模，并对设计的结构进行强度校核，结果表明所设计的三个主机构满足强度需求，性能良好，设计安全。

关键词：爬楼设计强度计算一、研究背景与市场前景随着国内人口老龄化加快，养老、助老问题已逐渐到达刻不容缓的地步。

对于部分腿脚不便的老人而言，传统轮椅已不能完全满足需求。

根据调查发现：国外在爬楼装置方面的研究已经有一百多年的历史，成果显著，但这类装置大多结构复杂、造价昂贵，远超出普通民众的经济承受能力。

国内的研究相对较晚，虽然也诞生了很多专利，但由于体积、重量、稳定性、安全性等多方面的限制，还没有真正走入人们的生活[1]。

随机抽查一台上楼轮椅，在上楼的动力来源和结构的优化设计上均存在缺陷，处于半自动阶段，安全性和自动性不能得到保证。

电动轮椅作为轮椅的细分领域，得益于消费升级，近年来也得到了迅速发展。

但我国的轮椅市场产品质量参差不齐，优质产品主要依赖于国外进口，一款性能优越、操作简便、行驶安全可靠的电动爬楼轮椅的出现将会在一定程度上符合国内对优质轮椅的需求，给予人们更好的生活体验。

因此，设计一款安全有保障的全自动爬楼轮椅将有广阔的市场。

爬楼梯机器人设计摘要机器人是一门涉及计算机科学、机械、电子、自动控制、人工智能等多个方面的科学。

步行者机器人是一台在四连杆机构的基础上而设计出来的爬楼梯机器人。

它最大的特点是能够始终保持自身重心，实现爬上楼梯的目的，动作稳定，优美。

虽然该作品结构较为简单，但是其中采用了模块化设计，使其可以随时更新、升级（这是现今机电一体化工程中鲜有的设计方法）；使机器不仅能适应不同的楼梯，更可以在不同情况的路面上发挥其作用。

其中利用的仿生学原理使该机器人即使在路况不是很好的情况下也可以稳定的进行工作。

1、进行了较完善和全面的方案设计而后分析论证。

重点分析讨论了其中具有代表性的三个方案。

并从中选取一个作为设计方案。

2、对于机器人运动方式，系统设计及其驱动要求进行了认真仔细的分析，对比和计算校核。

3、针对已定方案的设计计算，进行了实际制作从而验证了机构的可行性。

关键词：机器人爬行台阶目 录前 言 (1)第一章机械的功能原理设计1．1 实现功能 (2)1．2 原理设计 (2)第二章运动方案设计分析2．1 方案设计 (3)2．1．1 方案一 (3)2．1．2 方案二 (3)2．1．3 方案三 (3)2．2 方案的对比和分析 (4)第三章零件的选定与基本计算3．1 材料选取与电机选取 (4)3．2 驱动系统技术参数的计算 (5)3．2．1 功率的计算 (5)3．2．2 死点位置的计算与处理 (6)第四章 制作与改进4．1 制作过程遇到的问题及改进方案 (7)4．2 调试及改进结果 (7)4．3机械运动方案图 (9)第五章总结5．1总结和设计制作感受 (10)参考文献及相关网址 (11)前言在一个学期的《机械原理》课程学习中，我们学到了有关机械原理的基本概念、基本理论和基本方法。

老师授课深入浅出，很适合我们学习专业课的认识规律，便于我们理解和掌握，在整个课程的学习中取得了良好的效果和成绩。

通过一个学期的学习，我们有了基本的机构分析方面的能力，包括机构结构分析、运动分析、力分析和动力学分析。

爬楼机器人原理一、引言随着科技的不断进步和人们对于生活品质的要求提高，爬楼机器人应运而生。

爬楼机器人是一种能够沿着垂直表面爬升的机器人，可以在高楼大厦等场所执行各种任务，如清洁窗户、维修管道等。

本文将介绍爬楼机器人的原理以及其工作方式。

二、爬楼机器人的原理爬楼机器人的原理主要基于两个方面：附着力和移动方式。

1. 附着力爬楼机器人的附着力是指机器人能够稳定地与垂直表面接触，以防止在爬升过程中的滑动或脱落。

现有的爬楼机器人通常采用以下几种附着力原理：a) 吸盘附着力原理：机器人通过使用吸盘在表面上产生负压，以增加与垂直表面的接触力，从而保持稳定的附着力。

b) 磁性附着力原理：机器人通过使用磁性材料与垂直表面产生吸引力，以实现稳定的附着力。

c) 静电附着力原理：机器人通过携带带电物质，使其与垂直表面产生静电作用力，以保持稳定的附着力。

2. 移动方式爬楼机器人的移动方式一般分为两种：轮式移动和腿式移动。

a) 轮式移动：轮式移动是一种常见的移动方式，机器人通过安装轮子，以滚动的方式在垂直表面上行走。

轮式移动具有简单、稳定的特点，但受到表面粗糙度的限制。

b) 腿式移动：腿式移动是一种仿生学的移动方式，机器人通过模仿昆虫的步态，在垂直表面上使用多个腿部进行爬升。

腿式移动具有较好的适应性和灵活性，可以适应复杂的表面条件。

三、爬楼机器人的工作方式爬楼机器人的工作方式可以分为以下几个步骤：1. 附着爬升准备：爬楼机器人在执行任务前需要判断表面的条件，选择合适的附着力方式来保持稳定。

例如，如果表面光滑，可以选择使用吸盘附着力原理；如果表面具有磁性，可以选择磁性附着力原理。

2. 附着爬升：机器人利用附着力原理，稳定地附着在垂直表面上，并开始进行爬升。

在此过程中，机器人需要动态地调整附着力，并确保稳定的接触面积。

3. 导航与控制：爬楼机器人通常配备有导航与控制系统，可以通过传感器获取周围环境信息，并根据任务要求进行准确的导航和控制。

中文译文B轮组式爬楼机器人的设计与实现1.引言爬楼机器人是一种能适应多种参数楼梯及复杂障碍的移动机器人。

本设计通过轮组交替变换的方式实现机器人的爬楼功能，系统应用无线远程控制模式，采用PWM调速实现机器人的行进控制，通过步进电机驱动实现爬楼和越障功能。

本文完成了对爬楼机器人的硬件系统和软件控制程序设计，并通过实物验证了设计方案的可行性和实用性。

2.爬楼机器人结构现有轮式机器人具有较好的水平移动能力，但其越障性能较差，难以满足现场工作的复杂环境要求。

为了使爬楼机器人能自主探知障碍，并调整运动状态，其硬件系统应包括以下功能模块：主控模块、驱动模块、障碍检测模块、电源模块等。

爬楼机器人控制系统结构图如图1所示。

本系统以STC89C52单片机为控制核心，通过红外传感器探测爬楼机器人周围有无障碍以及车体离障碍的距离等信息，经CPU处理后产生行进控制信号和爬楼控制信号，分别实现直流电机的行进PWM调速控制和步进电机的爬楼越障控制。

图1 爬楼机器人系统结构图3.爬楼机器人的硬件设计3.1系统结构设计轮组式爬楼机器人的整体结构由两部份组成，包括位于机器人中问部位由两个轮组驱动的主车架，及轮组机构。

主车架由一根车轴及辅助支撑部分组成。

机器人的控制部分固定于主车轴四周的支撑机构上，移动时和主轴一起同步旋转。

轮组结构由两个双层的“Y”型铝制支架构成，三个等长的轮辐互成120°夹角，如图2所示。

主轴和用于越障的步进电机分别位于固定于轮辐的交点的内外侧。

车轮的传动部分位于各轮辐的端点处，由大减速比的直流电机直接驱动轮子运动。

从而通过轮组的翻转与步进电机的配合实现机器人水平运动及爬楼动作。

图2 轮组结构示意图3.2控制电路设计该电路采用STC89C52单片机作为控制芯片，各控制部分使用模块化的设计结构。

为了提高整个系统的可靠性，其输入部分采用无线输入控制与键盘输入控制两种形式相结合的方式。

3.3电机驱动电路设计本机器人轮辐处使用直流减速电机，采用集成芯片L298来驱动左右两组直流减速电机。

爬墙机器人原理
爬墙机器人是一种可以在垂直墙面上爬行的智能机器人，它通常被用于特殊环境下的搜救、检测和维护工作。

爬墙机器人的原理主要包括机械结构、运动控制和附着力三个方面。

首先，爬墙机器人的机械结构设计非常重要。

它通常采用轮式或者履带式的结构，配合多关节的机械臂和传感器，以便在垂直墙面上实现稳定的移动和操作。

机械结构的设计需要考虑重量、强度和灵活性的平衡，以及对墙面的适应能力。

其次，爬墙机器人的运动控制是实现其爬墙功能的关键。

通过精确的电机控制和传感器反馈，爬墙机器人可以实现对自身姿态的调整和对墙面的粘附力控制。

这需要复杂的算法和实时的数据处理能力，以确保机器人在爬行过程中保持稳定和安全。

最后，爬墙机器人的附着力是其能够在墙面上爬行的基础。

通常，爬墙机器人会采用吸盘、气压或者粘附材料等方式来实现对墙面的附着。

这些附着装置需要具有足够的抓地力和对墙面的适应性，以确保机器人可以在各种环境下实现稳定的爬行和操作。

综上所述，爬墙机器人的原理是基于其机械结构、运动控制和附着力三个方面的技术实现。

通过合理的设计和精密的控制，爬墙机器人可以在垂直墙面上实现高效的移动和操作，为特殊环境下的工作提供了重要的技术支持。

随着科技的不断进步，相信爬墙机器人在未来会发挥更加重要的作用，为人类创造更多的可能性。

摘要摆臂式爬楼机器人是一种能够在多种特殊地形上进行作业的移动式机器人。

它属于作业机器人的一种，可以将人从危险的工作中解脱出来，是当前机器人领域研究的热点之一。

本文通过对国内外各种类型爬楼机器人现状进行了系统的分析与比较，论述了爬楼机器人的运动方式、控制系统等。

首先介绍了国内外爬楼机器人研究现状，阐明本课题研究的目的、意义。

然后进一步介绍了本爬楼机器人总体结构。

本文在此基础上，设计了抓扶手支架机械手，着重阐述了爬楼机器人夹持机械手主要问题及其解决方法，并对关键部件进行设计和分析。

关键词: 爬楼机器人履带机械手AbstractThe wall climbing robot of hook claw is a climbing robot can worked at height on the vertical wall of mobile service robots. It belongs to a robot of limit, Will work from the dangerous freed, currently, it is one of the hotspots where the field of robotics research. Based on the current situation at home and abroad to conduct various types of wall-climbing robot system for analysis and comparison, discusses the wall climbing robot of hook claw’s mode, adsorption and control systems. Firstly, it is introduce that Research to the climbing robot at home and abroad, clarify the purpose of the research, significance. And then further describes the overall structure of the wall-climbing robot, meanwhile it is also asked to design reasonable and efficient of crawling device, and in this basis, it is focused on the main problems and solutions for climbing robot control system, the robot's control system must be simple, safe, reliable, efficient, and convenient.Keywords: wall-climbing robot; hook claw; rough wall; Development目录摘要 (I)Abstract (II)目录 ....................................................................................................................... I II 第1章绪论 (1)1.1 本文研究的目的及意义 (1)1.2 国内外爬壁机器人的发展现状和趋势 (2)1.3 爬楼机器人的相关技术 (3)1.4 研究内容及研究方法 (4)1.4.1 研究内容 (4)1.4.2 研究方法 (4)第2章摆臂式爬楼机器人系统方案构成与设计 (5)2.1 机器人系统方案 (5)2.1.1 机器人移动载体机构设计 (5)2.1.2 行走模块 (5)2.2 机器人履带的选择 (6)2.2.1 车体模块选择 (7)2.2.2 动力装置的设计 (8)2.3 爬楼机器人的控制系统 (8)2.3.1 系统控制 (9)2.3.2 系统控制总体结构 (9)2.4 本章小结 (10)第3章机器人履带和气动机械手设计 (11)3.1 履带式机械行驶原理 (11)3.1.1 行驶原理 (11)3.1.2 履带的基本结构和参数 (12)3.2 机械手手部的设计计算 (13)3.2.1 手部设计基本要求 (18)3.2.2 选择手抓的类型及夹紧装置................................ 错误!未定义书签。

自动爬楼小车毕业论文自动爬楼小车毕业论文摘要：自动爬楼小车是一种能够自主进行楼梯上下行的机器人，具有广泛的应用前景。

本文主要研究了自动爬楼小车的工作原理、设计方案及其控制算法。

通过对其机械结构、传感器系统、动力系统和控制系统的优化设计，实现了安全、稳定、高效的自动爬楼过程。

通过实验验证了该小车的性能优势，并对未来的研究方向进行了展望。

关键词：自动爬楼小车；楼梯爬升；机械结构；控制算法；性能优化引言：随着科技的不断发展，机器人技术在多个领域都取得了巨大的进步，自动爬楼小车作为其中的一个重要创新，具有重要的应用价值。

传统的楼梯爬升方式往往需要人力操作，效率低且存在安全隐患，而自动爬楼小车能够通过自主导航和控制算法，实现自动爬升过程，具有显著的应用潜力。

因此，对自动爬楼小车的研究与开发具有重要的意义。

一、自动爬楼小车的工作原理自动爬楼小车主要由机械结构、传感器系统、动力系统和控制系统组成。

其工作原理是通过传感器系统感知楼梯的形状和距离，并通过控制系统计算最佳行进策略，再由动力系统驱动机械结构完成楼梯爬升过程。

二、自动爬楼小车的设计方案2.1 机械结构设计机械结构设计是自动爬楼小车的关键部分，它需要具备足够的稳定性和承重能力。

通过采用铝合金材料和模块化设计，提高了机械结构的强度和稳定性。

同时，为了适应不同楼梯的形状和高度，机械结构设计了可调节的抓握装置和脚踏装置。

2.2 传感器系统设计传感器系统是自动爬楼小车的感知器官，它需要准确地感知楼梯的形状和距离。

通过采用多种传感器，如红外传感器、超声波传感器和视觉传感器，实现了对楼梯的全方位感知。

2.3 动力系统设计动力系统是自动爬楼小车的动力来源，它需要提供足够的动力输出，使得小车能够稳定爬升楼梯。

通过采用直流电机和齿轮传动机构，提高了动力系统的效率和可靠性。

2.4 控制系统设计控制系统是自动爬楼小车的大脑，它需要准确地控制机械结构和动力系统，实现自动爬升的目标。

爬楼梯机器人说明书简介：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。

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：上楼时先该机器人本体与平行四边形机构用铰链相连六个车轮的直径均为85 mm。

前轮上安装有二个电动机，一个驱动转向另一个驱动小车的前进和后退。

中间轮和后轮上各安装有一个电动机驱动小车前进和后退，四个电动机具有相同的功率。

利用平行四边形变形特点改变与主体相连平行四边形机构的角度可使前车轮、中间车轮分别抬起和落下来实现自适应在楼梯面的爬行。

爬楼梯运动分析经试验在驱动力允许条件下该机器可爬楼梯台阶的高度为40 mm。

爬楼梯过程：首先整车向前运动直到前轮接触台阶，然后前轮越过台阶，这时前车轮机构向上抬起，然后在中间轮和后轮电动机驱动力的作用下前两个轮子越过台阶而中间轮和后轮与台阶始终保持接触当中间两个轮子越过台阶时安装在主体机构上的后车轮在电动机作用下同时爬楼梯台阶楼道、墙面自动吸尘器。

楼道、墙面自动吸尘器本体采用平行四边形机构实现上下楼梯功能爬行速度快、平稳可靠。

转向机构采用传统差速机构增加红外线位置扫描系统实现智能化。