題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 可伸縮葉輪式爬樓機(jī)器人
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 可伸縮葉輪式爬樓機(jī)器人是基于車輛-地面力學(xué)理論，借助單片機(jī)控制，具有動(dòng)力源，采用蝸輪蝸桿減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，安全可靠。圓輪-葉輪變換機(jī)構(gòu)根據(jù)行星輪系中行星輪軌跡多樣性，采用弧形桿與行星小齒輪固結(jié)，實(shí)現(xiàn)圓弧桿的收縮。通過控制行星輪系中太陽(yáng)輪與行星架的轉(zhuǎn)差，實(shí)現(xiàn)圓弧桿收縮程度可調(diào)，使機(jī)器人可以在一定范圍尺寸變化的不同樓梯上爬行。 可伸縮葉輪式爬樓機(jī)器人作為一個(gè)無(wú)障礙平穩(wěn)移動(dòng)平臺(tái)，其載重能力比較強(qiáng)，基于平臺(tái)可以衍生出很多相關(guān)產(chǎn)品，例如用于爬樓梯輪椅，用于上下樓搬運(yùn)，樓梯清掃等樓梯間作業(yè)。
- 詳細(xì)介紹：
- 可伸縮葉輪式爬樓機(jī)器人是基于車輛-地面力學(xué)理論，借助單片機(jī)控制，具有動(dòng)力源，采用蝸輪蝸桿減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，安全可靠。圓輪-葉輪變換機(jī)構(gòu)根據(jù)行星輪系中行星輪軌跡多樣性，采用弧形桿與行星小齒輪固結(jié)，實(shí)現(xiàn)圓弧桿的收縮。通過控制行星輪系中太陽(yáng)輪與行星架的轉(zhuǎn)差，實(shí)現(xiàn)圓弧桿收縮程度可調(diào)，使機(jī)器人可以在一定范圍尺寸變化的不同樓梯上爬行。 可伸縮葉輪式爬樓機(jī)器人作為一個(gè)無(wú)障礙平穩(wěn)移動(dòng)平臺(tái)，其載重能力比較強(qiáng)，基于平臺(tái)可以衍生出很多相關(guān)產(chǎn)品，例如用于爬樓梯輪椅，用于上下樓搬運(yùn)，樓梯清掃等樓梯間作業(yè)。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1.可平穩(wěn)連續(xù)爬樓； 2.實(shí)現(xiàn)爬樓動(dòng)作與走平地的自如轉(zhuǎn)換； 3.實(shí)現(xiàn)了在一定范圍尺寸變化的不同樓梯上爬行。 技術(shù)關(guān)鍵： 1.其輪心軌跡逼近直線，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)連續(xù)爬樓作業(yè)； 2.基于行星輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)輪形變換（圓輪-葉輪）；
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的： 研發(fā)一種通過輪形變換（圓輪-葉輪）來(lái)達(dá)到既能平穩(wěn)、連續(xù)爬樓梯作業(yè)又能平穩(wěn)走平地，且可普遍適應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樓梯的可伸縮葉輪式爬樓機(jī)器人。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1.可平穩(wěn)連續(xù)爬樓； 2.實(shí)現(xiàn)爬樓動(dòng)作與走平地的自如轉(zhuǎn)換； 3.實(shí)現(xiàn)了在一定范圍尺寸變化的不同樓梯上爬行。 技術(shù)關(guān)鍵： 1.其輪心軌跡逼近直線，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)連續(xù)爬樓作業(yè)； 2.基于行星輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)輪形變換（圓輪-葉輪）； 本作品可以用于爬樓梯輪椅，上下樓搬運(yùn)，樓梯清掃等樓梯間作業(yè)。 主要技術(shù)指標(biāo)： 適應(yīng)樓梯規(guī)格：踏面長(zhǎng)280mm-320mm， 踢面高130mm-150mm； 樓梯段移動(dòng)速度：0.1m／s； 平地行進(jìn)最高速度：0.3 m／s； 載重：25Kg。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 可伸縮葉輪式爬樓機(jī)器人特點(diǎn)： 相對(duì)于履帶爬樓輪椅，可伸縮葉輪式爬樓機(jī)器人通過行星輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)輪形變換（圓輪-葉輪），使爬樓機(jī)在樓梯與平地接合處自如轉(zhuǎn)換；通過控制行星輪系中太陽(yáng)輪與行星架轉(zhuǎn)差實(shí)現(xiàn)了在一定范圍尺寸變化的不同樓梯上爬行；相對(duì)于iBOT3000，可伸縮葉輪式爬樓機(jī)器人運(yùn)用葉輪爬樓，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)連續(xù)作業(yè)，運(yùn)行軌跡逼近直線，且成本低廉?？梢杂糜谂罉翘葺喴?，上下樓搬運(yùn)，樓梯清掃等樓梯間作業(yè)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2009年5月在校第十五屆“五四杯”課外科技作品競(jìng)賽中獲一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物，圖紙，現(xiàn)場(chǎng)演示，圖片，錄像，樣品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 可伸縮葉輪式爬樓機(jī)器人具有動(dòng)力源，采用蝸輪蝸桿減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，安全可靠。圓輪-葉輪變換機(jī)構(gòu)根據(jù)行星輪系中行星輪軌跡多樣性，采用弧形桿與行星小齒輪固結(jié)，實(shí)現(xiàn)圓弧桿的收縮。通過控制行星輪系中太陽(yáng)輪與行星架的轉(zhuǎn)差，實(shí)現(xiàn)圓弧桿收縮程度可以調(diào)節(jié)，使機(jī)器人可以在一定范圍尺寸變化的不同樓梯上爬行。 本科技作品是基于鏈傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)，行星輪機(jī)構(gòu)的綜合移動(dòng)平臺(tái)，相對(duì)于以往發(fā)明成果來(lái)講： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，在樓梯始末端變換自如，體積小巧，運(yùn)行過程平穩(wěn)連續(xù);具有動(dòng)力源，以最少的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)最多的運(yùn)動(dòng)形式，樓梯適應(yīng)性強(qiáng)，使用方便，操作簡(jiǎn)單，開發(fā)成本低，實(shí)用價(jià)值高，適合廣泛推廣；可伸縮葉輪式爬樓機(jī)器人作為一個(gè)無(wú)障礙移動(dòng)平臺(tái)，其載重能力比較強(qiáng)，基于平臺(tái)可以衍生出很多相關(guān)產(chǎn)品，例如用于爬樓梯輪椅，用于上下樓搬運(yùn)，樓梯清掃等樓梯間作業(yè)。 結(jié)合國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r及本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，可伸縮葉輪式爬樓機(jī)器人在軍用和民用方面具有廣泛的適用性及很好的應(yīng)用前景。
同類課題研究水平概述
- 目前國(guó)外研制的相關(guān)成果： iBOT3000是目前星型輪機(jī)構(gòu)爬樓機(jī)中性能指標(biāo)最高的產(chǎn)品，它的結(jié)構(gòu)非常緊湊，而且運(yùn)動(dòng)靈活，操作簡(jiǎn)便。 iBOT3000是基于星型輪機(jī)構(gòu)的助殘輪椅，它采用了比普通爬樓機(jī)復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，目前，iBOT已獲得FDA批準(zhǔn)在歐美上市，售價(jià)與中高檔轎車相當(dāng)，且受星型輪爬樓機(jī)構(gòu)的限制，輪心軌跡起伏相對(duì)較大。 國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀： 一、星型輪爬樓機(jī) 目前國(guó)內(nèi)有多種星型輪爬樓機(jī)的發(fā)明，大都采用如3個(gè)或3個(gè)以上的星型輪，星型輪多的優(yōu)點(diǎn)是爬樓梯時(shí)的穩(wěn)定性好，缺點(diǎn)是體積較大，很難在普通住宅樓梯上使用，這也是星型輪爬樓機(jī)盡管發(fā)明專利很多，真正實(shí)施和推廣很少的主要原因。 二、履帶型機(jī)構(gòu)爬樓機(jī) 履帶型機(jī)構(gòu)爬樓機(jī)應(yīng)用較多，它采用比星型輪更為連續(xù)的行走方式，傳動(dòng)效率比較高。在上下樓過程中，爬樓機(jī)的重心總是沿著與樓梯臺(tái)階沿的連線相平行的直線運(yùn)動(dòng)，其重心波動(dòng)很小，運(yùn)動(dòng)非常平穩(wěn)。 履帶式爬樓機(jī)最大的不足是平地行走時(shí)阻力較大，運(yùn)動(dòng)不靈活，在爬樓梯時(shí)履帶磨損樓梯沿。受接觸面積小的限制，承載力有限。
