1、介绍，并分析其各自优缺点。步行式早期的爬楼梯装置般都采用步行式，其爬楼梯执行机构由铰链杆件机构组成。上楼时先将负重抬高，再水平向前移动，如此重复这两个过程直至爬完段楼梯。步行式爬楼梯装置模仿人类爬楼的动作，外观可视为足式机器人，采用多条机械腿交替升降支撑座椅爬楼的原理。步行式爬楼梯装置爬楼时运动平稳，适合不同尺寸的楼梯但它对控制的要求很高，操作比较复杂，在平地行走时运动幅度不大，动作缓慢。履带式履带式爬楼梯装置的原理类似于履带装甲运兵车或坦克，其原理简单，技术也比较成熟。英国公司开发的种电动轮椅车，底部是履带式的传动结构，可爬楼梯的最大坡度为，上下楼梯速度为每分钟个台阶。法国公司生产的电动爬楼梯轮椅，它的底部有四个车轮供正常情况下平地运行。

2、力校正系数处从以上计算结构中可以看出截面是危险截面。现将截面的计算结果列于下表载荷水平面垂直面支反力弯矩总弯矩扭矩.按弯矩合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面即截面。轴的计算应力为前面选定轴材料为钢调质，许用弯曲应力，因此,故轴安全可靠。爬楼机器人转向机构设计经综合分析课题的具体要求和现有的各种向机构，本设计确定采用齿轮齿条式转向系统。如图.所示，齿轮齿条式转向系统由与转向轴做成体的转向齿轮和常与转向横拉杆做成体的齿条组成。与其它形式转向器比较，齿轮齿条式转向器最主要的优点是结构简单紧凑转向器的质量比较小传动效率高齿轮与齿条之间因磨损出现间隙后，利用装在齿条背部靠近主动小齿轮处的压紧力可以调节的弹簧，可自。

3、必须考虑周全。下面我们来阐明车轮组机器人的越障通过性指标以及其爬楼时稳定性分析。可跨越最大垂直障碍高度爬楼机器人小车除具有强劲的爬楼能力外，当然也具备定的越障能力，下面我们分析下车轮组的越障能爬梯机械人的设计摘要履带式足式等。国外对爬楼梯装置的研究开始得相对较早，最早的专利是年美国的发明的爬楼梯轮椅。此后，各国纷纷开始投入此项研究，其中美国英国德国和日本占主导地位，技术相对比较成熟，且有些产品已经投入市场使用。我国对此类装置的研究虽然起步较晚，但近年来也涌现了很多这方面的专利，然而投入实际使用的还很少。总结目前国内外现有的爬楼梯装置和专利，按爬楼梯功能实现的原理主要分为履带式轮组式步行式爬楼梯装置。下面分别对国外国内各种类型装置的发展作简。

4、爬梯机械人的设计摘要轴结构图确定轴上圆角和倒角尺寸各轴肩圆角半径均取，倒角均取为。齿轮与轴的周向定位采用平键联接。按查手册得平键,键槽半径取,键槽用键槽铣刀加工，同时为了保证磁轮套与轴配合有良好的对中性，故选择磁轮套轮毂与轴的配合为滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。.求轴上的载荷首先根据轴的结构图图.，做出轴的计算简图图.。在确定轴承的支点位置时，从机械手册查得单列圆锥滚子轴承.。由图.可知简支梁的轴的支承跨距。计算轴上的作用力锥齿轮计算支反力绕支点点力矩和,得同理，绕支点点力矩和,得转矩，绘弯矩图水平面弯矩图如图.所示处弯矩垂直平面弯矩图如图.所示处弯矩合成弯矩如图.所示图.轴的计算简图计算当量弯矩应。

5、。.是由美国参数技术公司公司开发的款三维参数化设计软件。美国参数技术公司公司年成立。年上市即引起机械界的极大振动，其销售额及净利润连续个季度递增，现成为领域最具代表性的软件公司。目前在我国普遍使用的三维软件有等。而是公认的易学易用界面友好操作过程直观简单功能强大的三维设计软件。具体说软件的主要有以下特点菜单少，使用直观简单，界面友好数据转换接口丰富，转换成功率高独特的配置功能曲面设计工具。三维实体建模三维实体造型是验证各项设计的基础，本设计运用软件建立三维示意模型，装配完成的机器人三维模型如图.所示。图.中完成装配的爬楼机器人模型.爬楼机器人小车行驶性能分析我们的机器人小车不属于严格的越野车辆，例如其可靠性准则经济性准则不像般的越野车辆那。

6、使用，当遇到楼梯等特殊地形时，用户通过适当操作将两侧的橡胶履带缓缓放下至地面，然后把这四个车轮收起，依靠履带无需旁人辅助便能自动完成爬楼等功能。履带式结构传动效率比较高，行走时重心波动很小，运动非常平稳，且使用地形范围较广，在些不规则的楼梯上也能使用。它除了具备爬楼梯功能外，也能作为普通的电动轮椅使用。但是这类装置仍存在很多不足之处重量大运动不够灵活爬楼时在楼梯边缘造成巨大的压力，对楼梯有定的损坏且平地使用所受阻力较大，而且转弯不方便，这些问题限制了其在日常生活中的推广使用。轮组式轮组式爬楼梯装置按轮组中使用小轮的个数可分为两轮组式三轮组式以及四轮组式。单轮组式结构稳定性较差，在爬楼过程中需要有人协助才能保证重心的稳定而双轮组式虽能实现自。

7、消除齿间间隙。这不仅可以提高转向系统的刚度，还可以防止系统工作时产生冲击和噪声。图.转向系统示意图齿轮齿条式转向系统的转向原理小车行驶路况较好时，齿轮在齿条的中间位置当小车在行驶过程中遇到超过其攀爬范围的障碍时，电机驱动蜗轮蜗杆带动齿轮向上下转动，通过啮合关系齿条上下移动，从而牵引后轮轮组左右摆动完成小车转向壁障动作。机器人小车结构设计轮组单元的结构设计轮组的结构尺寸范围根据楼梯的踏步高和踏步宽两个参数来确定。建筑楼梯模数协调标准规定楼梯踏步高度不宜大于，并不宜小于楼梯踏步宽度，应采用楼梯踏步高与宽的关系式踏步高踏步宽。根据以上条件可知如图.所示，有以下关系取则，得到.同理取有.图.轮组结构爬楼示意轮组结构的最大值可通过和得到，如图.所示。

8、功能的完整。机器人摆臂在定范围可上下摆动，辅助越障攀爬，具有较强的越障性能路面通过性和上下台阶能力。但是各种机构的复合也给控制方面提出了更高的要求，而且爬楼过程中的稳定性如何适应不同尺寸的楼梯如何实现手动操作省力与省时的问题以及反向自锁等问题仍然存在。综上所述，国外在爬楼梯装置方面的研究已经有百多年的历史，成果也较多，但是它们大多结构复杂造价昂贵，远远超出了发展中国家人民的经济承受能力。国内的研究相对较晚，虽然也诞生了很多专利，但由于受到体积重量稳定性及安全性的限制，还没有产品真正投入使用。由此可见，为了解决移动机器人使用受限的问题，同时考虑到我国使用者的经济承受能力，需要研究种价格低廉功能多样的爬楼梯装置。.论文研究的主要内容本课题以开。

9、.取得到.。根据以及的范围,取恰当的值，可得到轮组结构转臂宽，如图.所示。.图.轮组结构示意图.轮组结构示意综合上述条件公式，可得到轮组结构的主要参数，以及,所设计出来的轮组是以最小楼梯为基础，并满足最高楼梯尺寸的要求，当在更宽尺寸楼梯行驶时，次翻滚发生滑移便接着进行二次翻滚爬行，所以能够自动适应各种规格的楼梯，具有强适应性。机器人零件组成及设计机器人结构中，轮组单元包括套模数相同的直齿圆柱齿轮为减轻重量，可考虑采用密度较小的材料橡胶轮轮辐板等中间主车架部分包括直流电机蜗轮蜗杆锥齿轮齿轮齿条和各类控制卡板等。.爬楼机器人小车三维实体建模软件介绍本课题研究的爬楼机器人结构复杂，本文选用三维设计软件.对机器人进行三维建模，验证各项设计的合理性。

10、年专利号为的国家专利中介绍了种平地楼梯运行多用轮椅，前滚轮和后滚轮都用多个星形轮组成，除自转外还绕滚轮轴公转而实现上下楼。内蒙古民族大学物理与机电学院的苏和平等人借鉴了的爬楼方式，采用星形轮系作为爬楼梯机构，设计了种双联星形机构电动爬楼梯轮椅。改轮椅爬楼时需要人工辅助或者楼梯扶手的辅助支撑，使其能调整重心的位置，安全爬楼。轮组式爬楼梯装置的活动范围广，运动灵活，但是上下楼梯时平稳性不高，重心起伏较大，会使乘坐者感到不适。此外，轮组式爬楼梯装置体积较大，很难在普通住宅楼梯上使用。复合类机器人基于履带式轮式腿式移动机器人的优缺点，在研究中，采用了腿履复合和轮腿履带复合等结构。设计主要是依靠腿式机构来完成越障，以及履带平稳性和轮组的灵活性来达到。

11、具备初步爬楼梯能力的机器人小车为目的，重点研究设计符合中国国情爬楼梯的轮组结构，并设计基于单片机的底层驱动控制系统。本文所从事的工作主要有以下几点.为提高机器人爬楼梯能力，综合分析国内外现有装置，结合我国建筑楼梯模数协调标准，设计通用性强上下楼梯动作流畅容易控制的车轮组机构。四个轮组代替通用四轮车的轮子，驱动小车轮与驱动轮组翻滚的电机相互独立。.调查市场上现有类似机构的设计方法和工作原理，通过查阅图书馆的电子资源和相关的教材，确定单片机齿轮传动距离感应器直流马达等零部件后，对轮的星型齿轮的传动机构进行详细设计，并利用设计出爬梯机器人的机械图。.初步建立以单片机为核心的爬楼控制系统。分析本机器人的控制原理并利用语言编写控制程序。在结构环境下。

12、爬楼，但由于其体积庞大且偏重，影响了它的使用范围。美国著名发明家发明的了种能自动调节重心的两轮组式轮椅。它有个轮子，前面有对实心脚轮，后面有两对行星结构的充气轮胎，通过两后轮交替翻转可以上下楼梯。几乎能适用于所有楼梯，此外它也能在沙滩斜坡和崎岖的路面上行驶，而且后轮可以直立行走，为使用者提供了更多方便之处，帮助他们能达到正常人的高度。它最大的优点就是在轮椅重心安装了陀螺仪，控制器根据陀螺仪的信号调整重心的位置，使轮椅能在不同状态下保持平衡。经过数十年的研究开发，它己经由发展到了，功能也越来越强大，是目前该领域中性能最高的产品，它的售价在万美元左右，相当于辆中档桥车的价格，难以被普通使用者接受。我国在上世纪八十年代对轮组式爬楼梯装置已有研究。

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