[發(fā)明專利]一種改進型的爬樓機器人及其爬樓方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110362959.X
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113018017B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設計）人: 張曉東;張悅航
• 申請（專利權）人: 河南工業(yè)大學
• 主分類號: A61G5/06
• 分類號: A61G5/06;A61G5/04;A61G5/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種改進型的爬樓機器人及其爬樓方法，主要包括：可承載負載的車身、剪刀式底盤，以及可實現(xiàn)平地行駛、攀爬單階臺階或者連續(xù)攀爬多階樓梯的三葉輪。其特征在于：底盤與車身呈靴形配合安裝，攀爬單階臺階時，底盤限位樁相對于車身限位孔向上側移動，減小了車身的傾斜幅度。攀爬多階樓梯時，連接底盤左翼與底盤右翼的電動伸縮桿可根據(jù)臺階尺寸伸長或縮短，三葉輪的行走輪能緊密貼合于臺階。行走輪采用蝸輪配合蝸桿驅動，傳動平穩(wěn)結構緊湊，運行噪聲小。所述爬樓機器人的優(yōu)點還包括可采用兩個電動機實現(xiàn)全部三葉輪及其行走輪的同時雙效旋轉，保證了所述改進型的爬樓機器人及其爬樓方法可針對不同尺寸臺階實現(xiàn)良好的多階樓梯連續(xù)攀爬效果。

技術領域

本發(fā)明涉及扶老助殘爬樓設備技術領域，尤其是涉及一種改進型的爬樓機器人及其爬樓方法。

背景技術

自二十世紀末以來，我國社會的老齡化進程逐漸加快。我國65歲以上老年人口在2000年占全國總人口的比例已經上升為約7%，達到了聯(lián)合國界定一個國家或地區(qū)進入老齡化社會的標準。據(jù)預計，接近二十一世紀中葉，我國65歲以上老年人口占全國總人口的比例將超過20%。屆時，我國老齡化社會形勢將更加嚴重，老年人口高齡化現(xiàn)象將更加明顯。為了保障老年人的基本生活，方便老年人的居住與出行，中國政府及時修訂了《城市道路和建筑物障礙設計規(guī)范》、《老年人建筑設計規(guī)范》等相關建筑條例，給部分舊住宅樓加裝電梯等老舊小區(qū)改造措施也在穩(wěn)步推進。但是，改建措施不可能一蹴而就，部分腿腳不方便的老年人及殘疾人日常出行仍然面臨著上下樓梯以及大量室外建筑物臺階的挑戰(zhàn)。因此，老年人及殘疾人對輔助上下樓梯代步工具的需求非常迫切，研制安全有效的爬樓機器人具有重要的現(xiàn)實意義。

現(xiàn)有技術公開了專利申請?zhí)枮镃N2019103844334的一種被動式支撐避障裝置、爬樓機器人及其爬樓方法，其技術方案包括：第一連接桿、彈性可伸縮連接桿、第二連接桿、第三連接桿、第四連接桿、車輪；所述第一連接桿中部與第二連接桿下端鉸接，第一連接桿上端與第四連接桿上端鉸接；第三連接桿一端與第二連接桿上端鉸接，另一端與第四連接桿下端鉸接；上述四個連接桿鉸接構成四桿機構；彈性可伸縮連接桿一端與第二連接桿中部鉸接，另一端與第四連接桿中部鉸接。該方案利用了被動式支撐避障裝置一系列的連桿機構轉動帶動的車輪實現(xiàn)被動越障，該機器人實現(xiàn)單階臺階的爬樓效果較好，但對于連續(xù)攀爬多階樓梯的應用場景，車身前方的舉升裝置需要不斷調整對準上一級樓梯，連續(xù)爬樓效率較低。再如，現(xiàn)有技術公開了專利申請?zhí)枮镃N2019108971529的一種爬樓輪、爬樓行走機構、爬樓輪椅架和全自動爬樓輪椅，其技術方案包括：爬樓輪、爬樓行走機構、爬樓輪椅架和全自動爬樓輪椅，屬于爬樓輪椅領域。爬樓輪，包括后輪總成和前輪總成，所述后輪總成和前輪總成均包括輪架；爬樓行走機構，包括爬樓輪，還包括相連的前支架和后支架；爬樓輪椅架，包括座椅架和所述的爬樓行走機構，所述座椅架底側滑動連接有滑動板，全自動爬樓輪椅，包括所述的爬樓有輪椅架和座椅，所述座椅連接在座椅架上。該方案爬樓輪采用了四葉輪配合多套圓錐齒輪傳動。為了爬樓輪椅既能在平地活動又可以上下樓梯，其前后連續(xù)設置了多部行走驅動電機和爬行驅動電機。該方案配置的四部步進電機導致裝置自重較大，采用的圓錐齒輪傳動其制造、裝配過程都比較復雜，不利于后期的維修保養(yǎng)。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于針對上述常見的爬樓裝置的缺點與不足，提出一種改進型的爬樓機器人及其爬樓方法，以緩解現(xiàn)有的幾種爬樓設備結構方案在攀爬多階樓梯時，連續(xù)攀爬能力較差，結構復雜，裝置自重較大，實用性不佳的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術方案：

本發(fā)明所述的改進型的爬樓機器人的主體結構，它主要包括用于承載外部負載的車身，剪刀式底盤和雙效三葉輪。

進一步地，所述的改進型的爬樓機器人底盤通過避震器與上方車身上的避震器限位架裝配在一起，底盤右翼前后兩側各有一個底盤限位樁，且所述的兩個底盤限位樁恰好被裝配于車身限位孔中。底盤限位樁采用二級凸臺結構，即底盤限位樁上側的圓形凸臺與下側半橢圓形凸臺均凸出于底盤前后側立面，且上側圓形凸臺比下側半橢圓形凸臺更加外凸于底盤側面。