本發明涉及一種智能小車及其使用方法，特別是涉及一種爬樓梯智能小車及其使用方法。

背景技術：

如今智能機器技術逐漸成熟，越障機器人的研究對生活、生產、救援等起著十分重要的作用。在生活中，樓梯是越障機器人需要克服的一個突出問題，其一是由于樓梯的設計，無論是追求美感還是實用，無論是為了滿足人體工程學和環境心理學還是簡單敷衍，都造成了樓梯的不統一，存在著不同的樓梯踏板和樓梯立板，這使得爬樓梯機器人的實際開發有著局限性；其二是爬樓梯的過程中肯定會存在或多或少的顛簸，如何舒適的上樓梯，這是在開發載人載物機械時需要考慮的。

為了解決上述技術問題，需要設計爬樓梯智能機器，以實現智能機器在生活中上下樓梯的功能。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種爬樓梯智能小車及其使用方法，以實現小車快速爬樓梯，降低顛簸。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種爬樓梯智能小車，包括：前、后輪組，以及位于車體兩側用于支撐小車翻爬的側臂機構；其中所述側臂機構適于在翻爬時抵住下層樓梯的踏板面與上層樓梯的立面構成的直角處，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。

進一步，所述爬樓梯智能小車還包括：控制模塊，與該控制模塊相連的測距傳感器，以及控制側臂機構轉動的側臂舵機；其中控制模塊安裝于車體的前部，以使車體重心前移。

進一步，所述側臂機構包括：位于側臂末端的側輪；

所述前、后輪組及側輪中的驅動電機均由控制模塊控制；以及

前、后輪組及側輪處均安裝有相應測距傳感器，位于車體前端還安裝有觸碰開關，觸碰開關和各測距傳感器均與控制模塊相連。

進一步，所述側臂的長度等于后輪半徑加上立面的高度，并且

后輪的支撐結構采用圓弧結構，以及后輪的尾部加裝一個擋板。

又一方面，本發明還提供了一種爬樓梯智能小車的工作方法。

所述爬樓梯智能小車包括：前、后輪組，以及位于車體兩側用于支撐小車翻爬的側臂機構。

所述爬樓梯智能小車的工作方法包括：側臂機構適于在翻爬時抵住下層樓梯的踏板面與上層樓梯的立面構成的直角處，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。

進一步，所述爬樓梯智能小車還包括：控制模塊，與該控制模塊相連的測距傳感器，以及控制側臂機構轉動的側臂舵機；其中控制模塊安裝于車體的前部，以使車體重心前移；并且所述側臂機構包括：位于側臂末端的側輪；所述前、后輪組及側輪中的驅動電機均由控制模塊控制；前、后輪組及側輪處均安裝有相應測距傳感器，位于車體前端還安裝有觸碰開關，觸碰開關和各測距傳感器均與控制模塊相連；以及所述側臂的長度等于后輪半徑加上立面的高度，并且后輪的支撐結構采用圓弧結構；后輪的尾部加裝一個擋板。

進一步，側臂機構適于在翻爬時抵住所述直角處，以將前輪沿上層樓梯的立面抬起至上層樓梯的踏板面；即所述側臂舵機適于提供逆時針的力，后輪組提供推力，以使前輪組在立面上爬行提升。

進一步，側臂機構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，即所述側臂舵機順時針旋轉，轉動至下層樓梯的踏板面，側輪向前轉動，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；以及當車體位于上層樓梯的踏板面后，所述側臂舵機逆時針轉動，以復位。

本發明的有益效果是，本發明結構合理，能夠快速平穩的實現爬樓梯，降低顛簸發生，并且可以適應多種樓梯結構，提高了小車爬樓梯的穩定性和智能性。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的爬樓梯智能小車的結構示意圖；

圖2(a)至圖2(e)是本發明的爬樓梯智能小車的爬樓示意圖；

圖3是本發明的爬樓梯智能小車的模塊化流程圖。

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、側臂機構4、側輪401、側臂402、側臂舵機403；

F0為側臂舵機轉動方向、F1為前輪移動方向、F2為后輪移動方向、F3為側輪移動方向。

具體實施方式

現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。

實施例1

圖1呈現了本爬樓梯智能小車的側面結構。

如圖1所示，本實施例1提供了一種爬樓梯智能小車，包括：前、后輪組，以及位于車體兩側用于支撐小車翻爬的側臂機構4；其中所述側臂機構4適于在翻爬時抵住下層樓梯的踏板面101與上層樓梯的立面102構成的直角處，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還包括：控制模塊，與該控制模塊相連的測距傳感器，以及控制側臂機構4轉動的側臂舵機403；其中控制模塊安裝于車體的前部，以使車體重心前移。

所述側臂機構4包括：位于側臂末端的側輪；所述前、后輪組及側輪中的驅動電機均由控制模塊控制；以及前、后輪組及側輪處均安裝有相應測距傳感器，位于車體前端還安裝有觸碰開關，觸碰開關和各測距傳感器均與控制模塊相連。

優選的，所述側臂的長度等于后輪半徑加上立面的高度，并且

后輪的支撐結構采用圓弧結構，防止上樓梯時被立板的凸出部分卡死，以及后輪的尾部加裝一個擋板，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、嵌入式處理器，通過測距傳感器獲得各輪與樓梯立面的距離，以使控制模塊調節各輪及舵機工作。

實施例2

在實施例1基礎上，實施例2提供了一種爬樓梯智能小車的工作方法。

其中爬樓梯智能小車如實施例1所述，這里不再贅述。

所述工作方法包括：側臂機構4適于在翻爬時抵住下層樓梯的踏板面101與上層樓梯的立面102構成的直角處，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，側臂機構4適于在翻爬時抵住所述直角處，以將前輪沿上層樓梯的立面102抬起至上層樓梯的踏板面；即所述側臂舵機403適于提供逆時針的力，后輪組提供推力，以使前輪組在立面上爬行提升。

進一步，側臂機構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，即所述側臂舵機403順時針旋轉，轉動至下層樓梯的踏板面101，側輪向前轉動，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；以及當車體位于上層樓梯的踏板面后，所述側臂舵機403逆時針轉動，以復位，完成上樓梯動作。

對爬樓梯智能小車的工作方法進行展開說明如下：

如圖2(a)至圖2(e)所示，在遇到樓梯時候，首先靠近樓梯，利用側臂舵機403提供的逆時針的力和摩擦力抬起前輪，當前輪完全放置在樓梯踏板面上時緩慢向前行進，同時側臂舵機403提供順時針的力，翻轉使側輪放下至下層樓梯的踏板面101，此時，后輪貼近立面，產生了向上的摩擦力，在側輪臂舵機持續提供支撐力和側輪持續提供的推動力下，緩慢舉起后輪，當后輪高于上層樓梯的立面102時，且位于上層樓梯的踏板面，繼續行進，車體整體爬上臺階，回收側臂，完成上樓梯動作。

本爬樓梯智能小車適于采用模塊化整體行動方式。首先根據小車響應，選擇相應的模式(上或下樓梯)，當前方未出現樓梯時，正常行駛，其中包括直走、轉彎及遇到障礙物避障等(即行駛模塊)。當前方出現樓梯時，開始執行上樓梯的動作模塊(即前輪抬起模塊、放下側輪模塊和抬起后輪模塊)，或執行下樓梯的動作模塊(即后輪模塊、抬起側輪模塊及放下前輪模塊)，執行完畢后，重新開始判斷，如此，成規律的進行動作的處理。

當爬樓梯的過程中，容易出現打滑或者卡住的現象，本爬樓梯智能小車會多次嘗試，提高相應前、后輪，側輪的轉動數值，克服此問題，完成上樓梯動作。

本爬樓梯智能小車還能夠完成自主下樓動作，工作方式如圖3所示。

以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。