【摘要】现市面上普通爬楼机，靠电力驱动，人力为辅，虽然省力，但是依然需要人力。本设计致力于解决在无电梯楼道中的运输问题。为防滑轮中间施以电动力臂，让上楼等简单，更省力。我们会以此作为基础，改进设计出人工智能爬楼车。人工智能爬楼车采用单片机搭建基本模组，结合C语言，linux嵌入式机械自动化编程，使其方便使用。结合普通爬楼机器人轮式的和爬楼机器人履带式结构改进人工智能爬楼车的轮组，使其可以适应无外力的作用下的运行，根据能承重的不同，而采取不同的轮部结构。通过人工智能实现爬楼车代替人力载重，从而方便人类生活。 【关键词】自动；爬楼；负重
基金项目：省级大学生创新创业训练计划项目：≪人工智能爬楼车≫（S20201363403）湖北省教育科学规划重点课题，课题编号2019GA066
新工科背景下高校新生工程认知及创新能力培养研究玻璃垫片
指导教师：陈铁红、龚鸣敏
1.
引言
在旧小区,低层楼房等无电梯或电梯空间不足的情况下,搬运大件货物成为了一个让人头疼的问题。例如在搬运洗衣机、电冰箱、电视机等大件重量级物品时,由于人的体力限制导致效率低下且成本较高,对此情况应用人工智能爬楼机代替人力能实现高效省力搬运货物的目的。
人工智能爬楼机可以由使用者发送指令操作，并独自完成上下楼梯和平地电动代步功能,这种爬楼机能在一定程度上节省时间和人力资源。本项目主要是将传统的爬楼机智能化，达到省力高效的目的。
1.
背景分析
目前传统爬楼机存在笨重和浪费人力的现象，而且遇到较陡峭的楼梯时，传统爬楼机体型
过大，动力不足，适用范围过小，对环境的分析能力不够，因此设计一款能够适应复杂楼形和自动载重的智能化爬楼车尤为必要。
2.1 针对爬楼机器人的应用进行简要分析，发现机器人在各领域的主要应用如下：
光纤环网2.1.1 机械加工应用（2%）：机械加工制造行业机器人应用量并不高，只占了2%，原因大多是因市面上有许多自动化设备可以胜任机械加工的任务。机械加工机器人主要从事应用的领域包括零件铸造、激光切割以及水射流切割。
2.1.2 机器人喷涂应用（4%）：这里的机器人喷涂主要指的是涂装、点胶、喷漆等工作，只有4%的工业机器人从事喷涂的应用。
2.1.3 机器人装配应用（10%）：装配机器人主要从事零部件的安装、拆卸以及修复等工作，由于近年来机器人传感器技术的飞速发展，导致机器人应用越来越多样化，直接导致机器人装配应用比例的下滑。
2.1.4 机器人焊接应用（29%）：机器人焊接应用主要包括在汽车行业中使用的点焊和弧焊，虽然点焊机器人比弧焊机器人更受欢迎，但是弧焊机器人近年来发展势头十分迅猛。
许多加工车间都逐步引入焊接机器人，用来实现自动化焊接作业。
2.1.5 机器人搬运应用（38%）：目前搬运仍然是机器人的第一大应用领域。许多自动化生产线需要使用机器人进行上下料、搬运以及码垛等操作。近年来，随着协作机器人的兴起，搬运机器人的市场份额一直呈增长态势。
1.延时开关电路
人工智能爬楼机的必要性
随着时代的进步以及新型技术的兴起，传统爬楼车出现越来越多的问题，已无法满足人们的需求。结合人工智能技术设计智能化爬楼机，让其拥有人性化特征，能够根据实际场景确定爬楼路径，为人类生活提供更便利的服务。传统爬楼机能在人类的指挥下做一些简单工作，如对话、行走、快跑、协助人类进行货物运输等。部分国家已实现爬楼机自动化管理，让机器拥有人类思维，自动进行工作。当前机器人发展趋向高度的人性化，机器人不再只是由机械设备组成，有些机器人甚至有人类的模样和思维方式。本项目设计的智能化爬楼机拥有以下特点：
节能炉子
3.1可编程。生产自动化的进一步发展是柔性启动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。
3.2 拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。
3.3 智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。
3.4 通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外，一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如，更换工业机器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可执行不同的作业任务。
4. 人工智能爬楼机的介绍
4.1 外观设计
将普通爬楼车与爬楼机器人智能结合，实现载重与智能的二者结合。
在外形设计上，不改变原有的大容量车型，设计稳定牢固的绑定防护结构，装备监控感应设备，保证运货的安全，履带式和三星轮式行进结构，以便完成楼梯的上下和适应不同的行进环境；在内设装配上，结合人工智能，实现其智能行动，无需人为干涉，到达目的地自动响铃等目的，主要实现手段为:
螺杆并联压缩机组
（1）将物联网与WIFI网络结合，实现其智能行动和监控管理；
（2）人工智能爬楼车的配重，货物的安全固定和行进时的平衡保持；
（3）GPS定位系统模块；小车的行进车轮设计和整体外观设计；
（4）无线传输技术；
（5）小车的视觉处理技术。
普通爬楼车
+
爬楼机器人
=
人工智能爬楼车小车
图1人工智能爬楼机示例图
高频磁芯4.2 人工智能爬楼机原理
爬楼车的平衡保持是实现爬楼自动化的一个关键点。本设计主要针对爬楼车平衡自动化的设计，一方面要实现爬车在上楼过程中本身受力的平衡，另一方面，结合相关自动化技术，利用相关软件控制，也加大了车体本身平衡的可靠性。
整车的运动学模型如图2所示，按如下方法建立：假设倒立车模简化成高度为L，质量为m的简单倒立摆，它放置在可以左右移动的车上。假设外力干扰引起车模产生角加速度x(t)。沿着垂直于车模底盘方向进行受力分析，可以得到车模倾角与车轮运动加速度，以及外力扰加速度a(t)、x(t)之间的运动方程。
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