一种爬楼梯装置及利用该装置上下楼梯的方法

技术领域

本发明涉及运输机械领域，特指一种爬楼梯装置及利用该装置上下楼梯的方法。

背景技术

为解决多类人群上下楼梯困难的问题，公开(公告)号为111422273A的发明专利《一种爬楼梯装置及系统》公开了一种采用电磁吸盘与楼梯上铁质板吸附的爬楼梯装置，为以往的爬楼梯装置缺乏有效防坠落措施的难题提供了一种解决方法。图1是参照该专利的一种爬楼梯装置实施示意图，可以看到该爬楼梯装置的爬楼动作是通过垂直作用于楼梯平面的推杆和水平作用于楼梯平面的推杆连续交替伸缩动作来实现的。

可以看出该装置攀爬楼梯的动作为多个水平和垂直方向动作的组合；此种方法如果用在载人时，因存在2个方向的运动不断地启动和停止，会使得乘坐者因惯性原因身体感觉不适，在速度稍快时不适合年迈体弱者乘坐，所以只适用于低速缓慢场合。

因该种爬楼梯方式将爬楼动作分为2个方向的运动，使行程加长，增加了能源的消耗；同时各方向多次的启动停止不仅增加能耗而且因电流的多次冲击作用而降低电子元件的使用寿命或增加电控部分的制造成本，同时频繁的换向动作也会增加机械元件的磨损和保养维护工作量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在未安装电梯的楼梯上提供一种匀速直线运动、车体一直保持水平、自楼梯行至平台时过渡平稳、可升可降的爬楼梯装置，同时还要保证安全性和运行速度适于正常使用需要。即一种在平常楼梯上实现近似于乘坐滚梯上下楼梯方式的爬楼梯装置。

为实现上述目的，本发明提供一种爬楼梯装置及利用该装置上下楼梯方法，包括：车体和至少2组移动装置、电控磁力吸盘。所述移动装置包括：活动部件、移动驱动机构，所述移动驱动机构在动力作用下可以驱动所述活动部件相对于移动装置做直线往复运动，所述移动装置通过所述活动部件与车体相连。

所述电控磁力吸盘活动或固定连于所述移动装置，所述电控磁力吸盘由电源控制产生磁场力，所述电控磁力吸盘在产生磁力状态时，可将其磁场范围内、设于楼梯表面或楼梯旁墙面上的铁质板磁化，并在磁场作用下，所述电控磁力吸盘吸附面可与所述铁质板表面贴合、吸附。

所述爬楼梯装置上下楼梯时，至少一组所述移动装置的电控磁力吸盘与所述铁质板吸附，使所述移动装置连接于楼梯表面，在动力作用下,所述移动驱动机构驱动活动部件移动，从而带动车体相对于楼梯产生直线方向位移。

优选地，所述移动装置还包括转动部件，所述转动部件一端连于所述车体另一端连于所述活动部件，当所述转动部件转动时所述移动装置与所述车体相对位置的角度发生变化。

优选地，所述移动装置还包括转动轴，所述电控磁力吸盘通过连接件连于转动轴，所述转动轴绕其轴心线转动时带动所述电控磁力吸盘转动。

优选地，所述电控磁力吸盘与所述移动装置通过转动件转动相连，所述转动件的转动轴偏置于电控磁力吸盘质心并位于吸盘边缘，并且所述转动轴的轴心线与所述电控磁力吸盘吸附面平行。

优选地，所述车体还包括水平滑台，所述水平滑台与所述车体固定连接，所述水平滑台包括水平移动驱动机构、直线轨道、活动块，所述水平移动驱动机构在动力作用下可以驱动所述活动块沿直线轨道做直线移动，所述活动块直线移动的方向垂直于楼梯立面所在平面，所述活动块与所述移动装置相连。

本发明还提供所述爬楼梯装置的上下楼梯方法，其实施步骤为：

步骤一、第一组移动装置的电控磁力吸盘与楼梯上的铁质板吸附，随后所述移动装置的移动驱动机构在动力的作用下驱动活动部件移动，从而牵引所述车体相对楼梯移动；

步骤二、第二组移动装置相连的电控磁力吸盘不产生磁场，该组移动装置的移动驱动机构在动力的作用下驱动该组的活动部件运动，因该活动部件连于所述车体，使该组移动装置除活动部件外相对于车体发生位移变化，并且向需要上或下的楼梯方向移动；

步骤三、第二组移动装置的移动到达设定位置后，该组移动装置相连的电控磁力吸盘与楼梯台阶上的铁质板吸附；

步骤四、第二组移动装置的移动驱动机构在动力的作用下驱动活动部件移动，从而为所述车体移动提供牵引力；

步骤五、第一组移动装置通过电源控制使与其相连的电控磁力吸盘解除与所述铁质板的吸附状态。

优选地，自所述步骤一至步骤四结束的过程中，所述车体在第一组移动装置的活动部件牵引下移动，并最终以一设定的速度相对于楼梯匀速移动。

优选地，自所述步骤四开始，第二组移动装置的移动驱动机构在动力的作用下驱动该组活动部件移动，从而为所述车体提供牵引力，随后该组活动部件的移动速度增加到所述第一组移动装置的活动部件相对楼梯移动的设定速度，并以此速度继续保持匀速移动。

优选地，移动装置向需要上或下的楼梯方向移动前，所述转动轴在动力作用下旋转，并且带动与其连接的电控磁力吸盘转动至不影响所述移动装置进行所述移动的位置。

优选地，上下楼梯台阶时，在动力驱动下，所述活动部件与所述转动件组合运动使所述电控磁力吸盘吸附面与所述铁质板被吸附面贴近至可被吸附的距离范围内。

优选地，当爬楼梯装置位于平地时，在动力驱动下，所述活动部件、转动部件、转动轴、转动件、活动块组合运动使移动装置和电控磁力吸盘置于车体侧部。

本发明采用至少2组移动装置带动电控磁盘交替与铁质板吸附、活动部件交替拖动车体移动的方式使车体保持一定速度连续并沿近似直线轨迹运行，而且载人载物平台在整个运行过程中始终保持水平状态，让使用者有乘坐滚梯的感觉。

总之，本发明改进后的爬楼梯装置攀爬速度可以大幅提高，运行更加平稳可靠，能耗也显著降低，能够帮助特殊人群解决攀爬楼梯困难的问题。

附图说明

图1是背景技术的实施示意图。

图2是本发明实施例的爬楼梯装置运行原理示意图。

图3是本发明实施例的移动装置结构立体示意图。

图4是本发明实施例的转动轴带动电控磁力吸盘转动原理示意图。

图5是本发明实施例的移动装置置于车体旁时形态示意图。

图6是本发明实施例的爬楼梯装置由楼梯至平台时运行原理示意图。

附图标记如下：

车体100、水平滑台110、水平滑块111、水平滑台电机112、移动装置200、丝杠201、滑轨202、转动轴203、转动部件204、转动件205、调节弹簧206、滑块208、转动轴电机209、滑台电机210、电控磁力吸盘301、铁质板401。

需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。

具体实施方式

以下，将结合附图进一步详细说明本发明优选的实施例，实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。

参考图2，本发明实施例的爬楼梯装置,包括车体100、分置于车体两侧的移动装置200，每个楼梯的立面上固定安装有铁质板401。

参考图3，本发明实施例爬楼梯装置的移动装置200,包括丝杠201、滑轨202、转动轴203、转动部件204、转动件205、调节弹簧206、滑块208、转动轴电机209、滑台电机210。本实施例中移动装置200为滚珠丝杠型滑动平台，滑台电机210驱动丝杠201转动从而带动滑块208沿轨道202轴线方向做直线往复移动；滑块208与转动部件204相连，转动部件204此实施例中为盘式电机及其安装部件，所述转动部件204另一端与车体上的水平滑块111固定相连，当转动部件204转动时，其带动滑块208、滑块208带动整个移动装置200相对于车体100旋转；转动轴电机209在动力驱动下转动可带动转动轴203旋转，从而带动与之相连的电控磁力吸盘转动；转动件205此实施例中为舵机型减速电机及其安装件，当其在动力驱动下转动时带动电控磁力吸盘绕舵机转动轴方向旋转；调节弹簧206不仅在移动装置200带动电控磁力吸盘301与铁质板401贴合时起到消除距离误差的作用，而且在2组移动装置的滑块208同时牵引车体100速度不一致时起到匹配及缓冲作用，使车体保持匀速运行受到的影响减至微乎其微。

参考图4，滑块208与车体100通过连接件相连，当滑台电机210在动力驱动下旋转，移动装置200整体除滑块208、转动部件204外相对于车体100向下一段楼梯方向移动，此时电控磁力吸盘被控呈无磁场状态，转动轴电机209在动力驱动下转动并带动转动轴203旋转，转动轴203带动与之相连的电控磁力吸盘301转动至移动时不与台阶相互干涉的位置。

参考图5，在平地时转动部件204、转动轴203、转动件205以及滑块208、水平滑块111组合运动使2套移动装置和与之相连的电控磁力吸盘收缩于车体两侧。

参考图6，车体100旁设有水平滑台110，其上的部件水平滑块111与移动装置的转动部件204相连，当爬楼装置由楼梯到达平台或由平台下到楼梯时，移动装置上的电控磁力吸盘301吸附于楼梯的铁质板401上，水平滑台电机112驱动水平滑块111沿水平滑台110的轨道移动，从而牵引车体向平台或楼梯方向水平移动，实现车体从楼梯至平台或从平台至楼梯移动的动作。

本实施例爬楼梯装置的上下楼梯方法为：所述车体100安装有操控各装置运行的操控系统、识别和探测路径参数的机器视觉系统、检测距离以及角度和6自由度等参数的传感器模块组、轮式地面行走机构、为爬楼梯装置各驱动机构提供动力的储能供能单元；楼梯的立面上都安装有铁质板401，车体100两侧设有2套移动装置200，假设2套移动装置200分为A、B两组，在平地时2套移动装置和电控磁力吸盘收于车体两侧；当上下楼梯时操控系统操控2组移动装置的滑台电机210、转动部件204，使移动装置200整体除滑块208和与之相连的转动部件204外移动、旋转，并使移动装置200相对滑块208线性移动方向与楼梯排布方向保持一致；A组的转动轴电机209、转动件205组合动作使与之连接的电控磁力吸盘301的吸附面与楼梯立面上的铁质板401相对并且平行，操控系统操控车体100或水平滑块111移动并与A组滑块208配合使该组的电控磁力吸盘与铁质板贴紧、吸附，此时A组移动装置即固定于楼梯表面铁质板上；操控系统操控A组的滑块208沿滑动平台运行将牵引车体100沿移动装置的滑动平台移动，因A组的滑动平台此时通过吸盘固定于楼梯，所以车体相对于楼梯移动，滑块208带动车体继续移动至速度达到一设定值后保持匀速移动；同步地，B组移动装置200将跟随车体100移动，此前B组转动轴电机209转动使移动装置B相连的电控磁力吸盘301转动至在移动过程中不与楼梯相干涉的位置，B组移动装置移动到一设定位置后转动轴电机209旋转使电控磁力吸盘301吸附面与楼梯立面铁质板相对，操控系统操控B组滑块208、转动件205、水平滑块111配合动作使该组的电控磁力吸盘与铁质板平行、对正、贴紧、吸附；随后操控系统操控B组滑块208移动并加速，车体受到来自B组滑块传导的牵引力，此时因2组滑块208运行速度不一致，B组调节弹簧206受力变形，当B组滑块带动车体运行的速度达到A组滑块的滑动速度后，A组相连的电控磁力吸盘磁力受控消失、车体200受A组移动装置上下楼梯方向的牵引力消失，车体200此时仅受B组移动装置上下楼梯方向的牵引力并保持匀速移动；A组转动轴电机209转动使该移动装置相连的电控磁力吸盘301转动至移动过程中不与楼梯相干涉的位置,随后操控系统操控A组滑台电机210变向旋转，驱动A组移动装置向先前相反方向移动一段距离，为下一段的攀爬动作预留轨道位置。如此2组移动装置200交替运行以实现爬楼梯装置的上或下楼梯动作。

本实施例中每组移动装置200连有2个电控磁力吸盘301，2个吸盘在转动轴203上之间的距离为根据楼梯台阶高度和深度尺寸计算得出的固定值，并假设本实施例攀爬的楼梯外形尺寸一致。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求书为准。