一种自动爬楼梯装置、控制方法及轮椅制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自动攀爬楼梯装置包括三个纵向伸缩衍架和两个横向伸缩的剪式结构、横向承力滑轨、与轮椅连接的固定平台、驱动装置。三个纵向伸缩衍架通过两个横向伸缩的剪式结构连接并使用横向承力滑轨加固并限制其自由度，底部装有用履带形式驱动装置。本发明专利技术的特点是作为一个攀爬楼梯的椅子附件可拆卸，可以使用自己的轮椅或椅子实现攀爬楼梯的功能；同时也可以实现舒适的平地行走、爬坡功能，利用平衡重心的方法，使爬梯过程中使用者处于与水平面平行的状态，并且装置落脚点为楼梯面而非楼梯沿，更大程度上保持平稳，并且能在平地和斜坡处通过驱动装置自由活动，安全的同时也能提供更多的便利。

The invention relates to an automatic stair climbing device, a control method and a wheelchair

【技术实现步骤摘要】
一种自动爬楼梯装置、控制方法及轮椅
本专利技术涉及自动化设备
，特别是一种自动爬楼梯装置、控制方法及轮椅。
技术介绍
当今中国，一方面，人口老龄化比例逐渐加大，许多年老体弱者由于行动不便不得不借助轮椅实现日常活动，另一方面，由于先天或者后天的原因造成下肢伤残的人群，日常活动也不得不借助轮椅来实现。轮椅的大量需求促进了我国轮椅产业近年来较快发展，普通电动轮椅及人力轮椅大量进入千家万户，提高了人们的生活品质。但是，在人们日常活动过程中时常会碰到上下楼梯的情况，可是不论是普通电动轮椅还是人力轮椅要实现爬上楼梯，都是一件比较困难的问题，为此，设计具有爬楼梯功能的轮椅代替普通电动轮椅或人力轮椅是非常必要的。目前，市面上大多数具有爬楼梯功能的轮椅采用履带式或行星轮式，这些装置往往需要他人的辅助才能实现爬楼梯的功能。履带式的爬梯装置在爬梯过程中其装置与楼梯为点接触，这种方式使得在爬梯过程中爬梯装置与楼梯台阶沿平齐，从而造成整个装置在爬梯过程中处于倾斜状态，安全性不高，且舒适性差；行星轮结构轮椅的爬梯装置是由若干小轮组成的轮组，在爬梯过程中轮组中的小轮既可以绕各自的轴线自传，又可以随着系杆一起绕中心轴公转，所以对于单轮组式的爬梯装置，稳定性差，而双轮组式或多轮组式的爬梯装置虽然稳定性得到提高，但由于体积庞大且偏重影响了其使用范围，无法大面积推广使用。综上所述，如何设计一种安全性和稳定性好的的爬楼梯装置，成为当前急需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种自动爬楼梯装置，该装置可以同时实现平地行走及爬梯功能，结构简单，且通过伸缩结构的调整可以使使用者一直处于与水平面平行的状态。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术提供的自动爬楼梯装置，包括纵向运动系统、横向运动系统、驱动装置和固定装置；所述纵向运动系统，用于实现沿纵向升降到预设高度；所述横向运动系统，与所述纵向运动系统连接，并实现沿横向移动到预设距离；所述驱动装置，设置于所述纵向运动系统的底部和所述横向运动系统的两侧，为所述纵向运动系统和横向运动系统提供运动的动力，所述固定装置，用于固定所述横向运动系统、纵向运动系统和驱动装置，在所述驱动装置的作用下使得横向运动系统实现横向运动；以及使得纵向运动系统实现纵向运动。进一步，所述纵向运动系统结构包括底部框架和设置底部框架上的多个纵向伸缩衍架，所述纵向伸缩衍架之间通过剪式结构连接；所述剪式结构包括多个铰接的纵向伸缩臂，用于进行竖直方向上的升降。进一步，所述横向运动系统结构包括多个横向剪式结构，每个所述横向剪式结构包括多个横向长臂和横向短臂，所述横向长臂通过中间销与固定装置连接，再与所述横向短臂连接，所述横向短臂另一端固定在固定装置上，与对应的纵向运动系统连接。进一步，所述驱动装置包括履带装置和推杆装置；所述履带装置与纵向运动系统连接，用于为所述纵向运动系统提供动力；所述推杆装置包括横向推杆和纵向推杆，所述纵向推杆通过旋转固定轴及纵向推杆固定块与纵向运动系统连接，所述纵向推杆顶部通过纵向推杆顶部固定架与纵向伸缩臂连接，所述横向运动系统和纵向运动系统在所述横向推杆和纵向推杆的推力下进行伸缩。进一步，所述固定装置包括承力滑轨、L板、固定块、顶部固定板；所述承力滑轨与所述纵向运动系统连接，用于限制横向运动系统的运动方向，所述L板包括内侧L板和外侧L板，所述内侧L板设置于中间的纵向伸缩衍架上，用于固定待用设备，所述外侧L板设置在两侧的伸缩衍架上，用于与外滑轨连接；所述顶部固定板设置于纵向运动系统上部，所述顶部固定板设置有U形凹槽，所述U形凹槽与设置有U形滑槽的钢管连接；所述顶部固定板的U形凹槽通过固定孔与横向推杆连接，所述顶部固定板内所固定的横向推杆与所述横向剪式结构通过固定块连接，所述纵向运动系统的底部框架设置有旋转固定轴，所述旋转固定轴设置于旋转固定推杆支座上，用于固定纵向推杆。进一步，所述履带装置包括履带、履带轮和履带固定轴；所述履带通过履带轮的带动进行传动，所述履带轮通过履带固定轴与纵向运动系统连接。本专利技术还提供了一种根据所述自动爬楼梯装置来实现自动爬楼的轮椅，包括设置于自动爬楼梯装置的轮椅，所述轮椅与自动爬楼装置采用可拆卸方式进行连接。本专利技术还提供了一种根据所述自动爬楼梯装置的自动爬楼梯控制方法，包括自动爬楼梯装置，所述自动爬楼梯装置中的纵向运动系统分别设置为A组件、B组件和C组件，所述A组件、B组件之间通过一个横向运动系统连接，所述B组件和C组件之间通过另一个横向运动系统连接，所述A组件、B组件和C组件的底部分别设置有驱动装置，所述两个横向运动系统的两侧分别设置有驱动装置，所述自动爬楼梯装置按照以下步骤进行控制：A、B、C组件向前行驶，当A组件靠近楼梯时，A、B、C组件停止前进；抬升A组件直到底部达到两级楼梯高度，伸长A组件伸缩杆，并检测A组件的前端距离直至预设距离，停止伸长A组件的伸缩杆，并使得A组件下降至楼梯对应台阶面；抬升B组件并同时收缩A组件伸缩杆，伸长C组件伸缩杆，检测B组件到地距离达到预设值时，停止A组件伸缩杆收缩及C组件伸缩杆伸长，使得B组件下降到楼梯对应的台阶面；使C组件向前行驶同时收缩C组件伸缩杆，检测C组件前端距离第一个阶梯距离直至预设距离，完成第一个阶梯的爬梯工作；完成初始化工作，开始第二个阶梯的爬梯工作，抬升A组件，检测A组件前端距离直至达到预设距离，伸长A组件并使A组件伸缩杆下降，检测A组件到地距离直至预设距离，安置A组件并使B组件抬升；同时收缩A组件伸缩杆，伸长C组件伸缩杆，检测B组件到地距离直至预设距离，使B组件触底并安置；同时抬升C组件并收缩C组件伸缩杆，检测C组件到地距离及前端距离直至达到预设距离，使C组件触底并安置，完成第二个阶梯的爬梯工作；开始循环重复，检测A组件前端距离直至达到预设距离，抬升A组件并同时伸长A组件伸缩杆，检测到A组件离地面距离直至预设距离，安置A组件并抬升B组件，同时收缩A组件伸缩杆，伸长B组件伸缩杆；使得B组件下降并安置在地面，抬升C组件，同时收缩C组件伸缩杆，检测C组件到地距离直至达到预设距离，使A组件伸缩杆收缩并使A组件向前行驶，楼梯攀爬过程结束时BC组件不再有抬升过程，仅向前行驶并收缩杆件。进一步，所述A、B、C组件抬升的高度是根据楼梯阶梯的实际高度确定的；所述A、B、C组件伸缩杆的伸缩距离是根据楼梯阶梯的实际宽度确定的。进一步，所述A、B、C组件到地面距离是通过距离传感器获取的，所述A、B、C组件前端距离是通过距离传感器获取的。本专利技术的有益效果在于：本专利技术自动爬楼梯装置利用驱动装置分别对纵向运动系统和横向运动系统进行控制，通过电动推杆推动伸缩臂和剪式结构上升和下降，三套组件交替配合，底部与楼梯上平面接触，人与轮椅处于水平状态，能最大程度保持平稳和安全；通过底部履带驱动实现装置在平地处自由活动。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动爬楼梯装置，其特征在于：包括纵向运动系统、横向运动系统、驱动装置和固定装置；所述纵向运动系统，用于实现沿纵向升降到预设高度；所述横向运动系统，与所述纵向运动系统连接，并实现沿横向移动到预设距离；所述驱动装置，设置于所述纵向运动系统的底部和所述横向运动系统的两侧，为所述纵向运动系统和横向运动系统提供运动的动力；所述固定装置，用于固定所述横向运动系统、纵向运动系统和驱动装置，在所述驱动装置的作用下使得横向运动系统实现横向运动，以及使得纵向运动系统实现纵向运动。/n

【技术特征摘要】
1.一种自动爬楼梯装置，其特征在于：包括纵向运动系统、横向运动系统、驱动装置和固定装置；所述纵向运动系统，用于实现沿纵向升降到预设高度；所述横向运动系统，与所述纵向运动系统连接，并实现沿横向移动到预设距离；所述驱动装置，设置于所述纵向运动系统的底部和所述横向运动系统的两侧，为所述纵向运动系统和横向运动系统提供运动的动力；所述固定装置，用于固定所述横向运动系统、纵向运动系统和驱动装置，在所述驱动装置的作用下使得横向运动系统实现横向运动，以及使得纵向运动系统实现纵向运动。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述纵向运动系统结构包括底部框架(11)和设置底部框架上的多个纵向伸缩衍架，所述纵向伸缩衍架之间通过剪式结构(12)连接；所述剪式结构包括多个铰接的纵向伸缩臂(121)，用于进行竖直方向上的升降。


3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述横向运动系统结构包括多个横向剪式结构，每个所述横向剪式结构包括多个横向长臂(211)和横向短臂(212)，所述横向长臂通过中间销与固定装置连接，再与所述横向短臂连接，所述横向短臂另一端固定在固定装置上，与对应的纵向运动系统连接。


4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述驱动装置包括履带装置和推杆装置；所述履带装置与纵向运动系统连接，用于为所述纵向运动系统提供动力；所述推杆装置包括横向推杆(422)和纵向推杆(421)，所述纵向推杆(421)通过旋转固定轴(351)及纵向推杆固定块(333)与纵向运动系统连接，所述纵向推杆(421)顶部通过纵向推杆顶部固定架(352)与纵向伸缩臂(121)连接，所述横向运动系统和纵向运动系统在所述横向推杆(422)和纵向推杆(421)的推力下进行伸缩。


5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述固定装置包括承力滑轨、L板、固定块和顶部固定板(34)；所述承力滑轨与所述纵向运动系统连接，用于限制横向运动系统的运动方向，所述L板包括内侧L板(321)和外侧L板(322)，所述内侧L板(321)设置于中间的纵向伸缩衍架上，用于固定待用设备，所述外侧L板(322)设置在两侧的伸缩衍架上，用于与外滑轨(312)连接；
所述顶部固定板(34)设置于纵向运动系统上部，所述顶部固定板(34)设置有U形凹槽(341)，所述U形凹槽(341)与设置有U形滑槽的钢管连接；所述顶部固定板(34)的U形凹槽(341)通过固定孔与横向推杆(422)连接，所述顶部固定板(34)内所固定的横向推杆(422)与所述横向剪式结构通过固定块(331)连接，所述纵向运动系统的底部框架(11)设置有旋转固定轴(351)，所述旋转固定轴(351)设置于旋转固定推杆支座(332)上，用于固定纵向推杆(421)。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：付丽，李嘉豪，李晨宇，侯雅婕，罗钧，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50