專利名稱：自動行走并能上下臺階的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種自動化機械裝置，特別是涉及一種能自動行走并能上下臺階的裝置。
背景技術：
在結構框架上安裝輪子的車是司空見慣的，有的加上驅動裝置后，在平面和小斜面坡度時可自動行走，但其卻不能自動上下臺階。如果需要上下臺階，就要面臨很大的困難?，F有的資料中，尚未發(fā)現有一種裝置能夠平穩(wěn)地使自身及被載體以垂直和水平方式交替運動而達到上下臺階的效果，這種裝置在平地或小斜面坡度時能自動行走。
實用新型內容本實用新型所要解決的主要技術問題在于，提供一種新型結構的自動行走并能上下臺階的裝置，使其在平地或小斜面坡度時能依靠輪子自動行走，遇到臺階時，依靠支腿的伸縮和結構框架的張收達到自身及被載體以垂直和水平方式交替運動而達到上下臺階的效果。
本實用新型解決其主要技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本實用新型提出的一種自動行走并能上下臺階的裝置，具有結構框架及安裝在框架上的輪子、驅動輪子的電機，動力設備，裝在機艙中的電機和傳感器的驅動電路、提供能源的蓄電池，其結構框架由主支架、副支架和承載架構成，承載架落裝在副支架內，副支架套裝在主支架內，副前支腿在主支架框架外，副后支腿在主支架框架內；主支架和副支架各由兩付側支架連接構成；每一付側支架由一只側下橫擔和一只側上橫擔水平連接一只前支腿和一只后支腿構成；主支架和副支架的幾何邊界均為長方體，主前支腿、主后支腿、副前支腿和副后支腿的高度都相等，且主支架側下橫擔、主支架側上橫擔、副支架側下橫擔和副支架側上橫擔的長度都相等；構成副支架的兩付側支架之間，再分別用一根副前下橫擔和副后下橫擔連接；構成主支架的兩付側支架之間，再分別用一根主前下橫擔和主后下橫擔連接，后部還用一根后上橫擔連接；副支架側下橫擔的下沿高于主前下橫擔的上沿；主支架的內側與副支架的外側之間采用水平滑動連接；主支架的上部與副支架的上部處于同一水平高度；主支架和副支架各有四根支腿，每根支腿都能受控伸長和縮回，八根支腿的伸縮長度都相等；主支架和副支架各裝有與側下橫擔平行的兩列水平軌道槽；承載架的兩側各具有一只側翼，側翼在主、副支架的側上橫擔上方；承載架裝有四列滾動輪，分別落在主支架軌道槽和副支架軌道槽內，并具備沿軌道槽滾動的能力；主支架與副支架之間連接有支架伸縮機構；結構框架內裝有承載架移動機構；具有執(zhí)行控制作用的含有微控制器的電控系統(tǒng)、傳感器和控制開關；微控制器控制裝置的動作。
本實用新型解決其技術問題還可以采用以下技術措施來進一步實現。前述主支架和副支架的結構尺寸分別具有如下關系支腿伸出最大長度后，從輪子的下邊緣至支腿伸出的最遠點之間的距離與副前支腿和主后支腿之間的最短外邊界距離長度之比的反正切角不小于36度。即設從輪子的下邊緣至支腿伸出的最遠點之間的距離為Y，而副前支腿和主后支腿之間的最短外邊界距離長度為X，則Y與X之間滿足如下公式arc tg(Y/X)≥36°這樣的比例主要是滿足我國建筑行業(yè)中有關住宅樓梯的設計標準，使得本實用新型的裝置可以適應達到該標準條件的住宅樓梯和其它臺階。
本實用新型解決其技術問題還可以采用以下技術措施來進一步實現。前述的主支架軌道槽分別固定在主前下橫擔和主后下橫擔的上部；副支架軌道槽分別固定在副前下橫擔和副后下橫擔的上部；四列滾動輪固定在承載架的底部。
本實用新型解決其技術問題還可以采用以下技術措施來進一步實現。前述的主支架軌道槽和副支架軌道槽分別安裝在主支架側上橫擔和副支架側上橫擔的上部；滾動輪分別安裝在側翼的下部，每只側翼的下方裝有兩列滾動輪，外側滾動輪落在主支架軌道槽內，內側滾動輪落在副支架軌道槽內。
本實用新型解決其技術問題還可以采用以下技術措施來進一步實現。前述的傳感器是安裝在副前下橫擔下面的前探測器和安裝在副后下橫擔下面的后探測器；控制開關包括系統(tǒng)開關和檢測開關；系統(tǒng)開關安裝在結構框架上易于使用者操作的部位；檢測開關是安裝在副前下橫擔下方的防撞開關、安裝在主支架軌道槽上的主行程開關和副支架軌道槽上的副行程開關；傳感器和檢測開關的信號輸入電控系統(tǒng)，電控系統(tǒng)的輸出信號通過驅動電路控制支腿的伸縮、支架伸縮機構動作和承載架移動機構動作。
本實用新型解決其技術問題還可以采用以下技術措施來進一步實現。前述的承載架含有承載平臺、機艙和底板；承載架向前移動是依靠承載架移動機構的動作；驅動電路、蓄電池、電控系統(tǒng)安裝在機艙中。
本實用新型解決其技術問題還可以采用以下技術措施來進一步實現。前述的水平滑動連接可以采用多種形式，其中之一是燕尾槽方式，主支架的兩內側裝有燕尾凹槽，副支架的兩外側裝有燕尾凸槽。
本實用新型解決其技術問題還可以采用以下技術措施來進一步實現。前述的微控制器控制裝置的動作是利用傳感器和控制開關輸入的信息，由微控制器內在的程序發(fā)出動作指令，通過驅動電路，使支腿、支架伸縮機構和承載架移動機構按照一定的順序相繼動作，完成上下臺階的過程。
本實用新型與現有技術相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上技術方案可知，本實用新型所提供的裝置能夠自動完成上下臺階的動作，并且采用的是垂直升降和水平移動相結合的運動模式，這對于被承載的物體是一種非常安全而又平穩(wěn)的運動過程。將承載平臺設計成座椅時，對于那些行動困難的人來說，這種裝置可以幫助他們安全并且舒適地上下臺階，特別是可以滿足按照標準設計的住宅樓房的樓梯尺寸及坡度狀況，能使那些住在樓上的老、弱、病、殘者無須他人幫助即可自己到戶外活動，或者自由地去購物，可見其實為一新穎、進步、實用的新設計。
本實用新型的具體實施方式
由以下實施例及其附圖詳細給出。


圖1是本實用新型的主支架結構外觀立體圖。
圖2是本實用新型的副支架結構外觀立體圖。
圖3是本實用新型的副支架套裝在主支架內的結構立體圖。
圖4是本實用新型的底部裝有軌道槽的主支架結構外觀立體圖。
圖5是本實用新型的底部裝有軌道槽的副支架結構外觀立體圖。
圖6是底部裝有軌道槽的副支架套裝在主支架內的結構立體圖。
圖7A是底部裝有滾動輪的承載架的正視圖。
圖7B是底部裝有滾動輪的承載架的側視圖。
圖7C是底部裝有滾動輪的承載架的俯視圖。
圖8A是側翼下裝有滾動輪的承載架的正視圖。
圖8B是側翼下裝有滾動輪的承載架的側視圖。
圖8C是側翼下裝有滾動輪的承載架的俯視圖。
圖9A是底部裝有滾動輪的本實用新型的正視圖。
圖9B是底部裝有滾動輪的本實用新型的側視圖。
圖10A是上部裝有滾動輪的本實用新型的正視圖。
圖10B是上部裝有滾動輪的本實用新型的側視圖。
圖11是上部裝有軌道槽的本實用新型的無承載架俯視圖。
圖12是底部裝有軌道槽的本實用新型的無承載架無上橫擔俯視圖。
圖13是液壓系統(tǒng)圖。
圖14是電氣系統(tǒng)原理圖。
圖中1.電機 2.電機托架3.墊塊4.輪軸 6.支架伸縮機構7.承載架移動機構8.輪子 9.輔助橫擔10.主支架 11.主前下橫擔 12.主后下橫擔13.主前支腿 14.主后支腿 15.燕尾凹槽16.主支架軌道槽 17.主支架側下橫擔 18.主支架側上橫擔19.后上橫擔20.副支架 21.副前下橫擔 22.副后下橫擔23.副前支腿 24.副后支腿 25.燕尾凸槽26.副支架軌道槽 27.副支架側下橫擔 28.副支架側上橫擔30.承載架 31.滾動輪 32.機艙33.承載平臺 34.底板 35.輪支架39.側翼40.液壓系統(tǒng) 45.液壓泵 46.過濾器47.油箱 48.直動型溢流閥 49.單向閥403.高壓力繼電器404.低壓力繼電器 411.主腿三位四通閥412.主腿液壓鎖 4111.主前腿開關閥 4112.主后腿開關閥421.副腿三位四通閥 422.副腿液壓鎖431.支架伸縮閥 441.承載架移動閥50.電控系統(tǒng) 51.微控制器521.前探測器522.后探測器 53.防撞開關
541.主行程開關542.副行程開關 55.驅動電路551.電機驅動電路 552.控制驅動電路56.蓄電池57.A/D轉換電路581.電源開關582.模式開關具體實施方式
以下結合附圖及較佳實施例，對依據本實用新型提出的自動行走并能上下臺階的裝置及上下臺階方法其具體實施方式
、結構、特征及其功效，詳細說明如后。
請參閱圖1、圖2、圖3所示，副支架20套裝在主支架10內的安裝關系由圖中明確表示副前支腿23在主支架10框架外，副后支腿24在主支架10框架內，主前下橫擔11低于副支架側下橫擔27，在同一平面上，副后支腿24具有在主支架10內自主前下橫擔11至主后下橫擔12之間的移動空間。各支腿均選用同樣規(guī)格的雙作用單活塞桿液壓缸，保證它們的伸縮功能，將液壓缸的最大伸出長度減去輪子8的底沿至支腿的最下端的距離，差值設為Y。
請參閱圖4、圖5、圖6所示，為保持下部軌道槽的水平，在主前下橫擔11上要裝有墊塊3，副前下橫擔21、副后下橫擔22和主后下橫擔12處于同一水平高度，左右外側安裝兩列副支架軌道槽26，內側安裝兩列主支架軌道槽16，副后下橫擔22被壓在主支架軌道槽16下面。主支架側下橫擔17、主支架側上橫擔18、副支架側下橫擔27和副支架側上橫擔28的長度都相等。設該長度所構成的從副前支腿23的前端至主后支腿14的后端之間的最小距離為X，與前述的差值Y之間，滿足以下公式arc tg(Y/X)≥36°請參閱圖7A、圖7B、圖7C、圖8A、圖8B、圖8C所示，承載架30包括有滾動輪31、機艙32、承載平臺33、底板34和側翼39。機艙32是一個框架，其上面有承載平臺33覆蓋，下面有底板34，四面不遮擋，滾動輪31的輪支架35固定在底板34的下面(對于上部裝滾動輪的情況，滾動輪31的輪支架35固定在側翼39的下面)，承載架移動機構7選用前端固定在擋塊上、后端不做固定的液壓缸，并被固定在底板34的下面，擋塊固定在承載架的最前端。承載架移動機構7的長度與主支架側下橫擔17的長度相同。機艙32內固定有電控系統(tǒng)50、驅動電路55、蓄電池56和液壓系統(tǒng)40。液壓系統(tǒng)40為實施例的動力設備，包括液壓泵、液壓控制閥、油箱等驅動液壓缸動作的設備。
請參閱圖9A、圖9B、圖10A、圖10B、圖11和圖12所示，(為使看圖便利，將其中屬于副支架的部分用斜向條紋填充，屬于承載架的部分用網狀條紋填充，并在圖中略去液壓系統(tǒng)40)主、副支架裝配完成后，承載架放落在軌道槽上，即構成完整的本實用新型的裝置。其中燕尾凹槽15水平安裝在主前支腿13和主后支腿14之間，燕尾凸槽25水平安裝在副前支腿23和副后支腿24之間。在副前下橫擔21的下面安裝前探測器521，在副后下橫擔22的下面安裝后探測器522，前探測器521和后探測器522均選用物位探測器，用于在上下臺階時，前、后支腿的伸出長度能確保整個裝置的傾斜角度不大于5度。在兩只副前支腿23的下部分別裝有防撞開關53，在一根主支架軌道槽16的后部裝主行程開關541，一根副支架軌道槽26的前部裝副行程開關542。后部的兩只輪子8之間連接有輪軸4，而前部的兩只輪子8分別裝在萬向軸上。驅動輪子8的電機1安裝在電機托架2上，電機托架2位于輪軸4的上方、兩端固定在兩只主支架側下橫擔17上。支架伸縮機構6位于電機托架2上方，選用兩端固定在擋塊上的雙作用單活塞桿液壓缸，一端擋塊連接在副前下橫擔21上，另一端擋塊連接在主后下橫擔12上。為使承載架移動機構7能推動承載架30前移，在兩只主后支腿14之間加裝有輔助橫擔9，輔助橫擔9與承載架移動機構7處于同一水平高度。
本實施例選用現有技術的液壓系統(tǒng)作為上下臺階的動力設備。請參閱圖13所示，液壓系統(tǒng)含有必需的油箱47和過濾器46，液壓泵45通過單向閥49向各液壓缸供油。電控系統(tǒng)50控制主腿三位四通閥411、副腿三位四通閥421、支架伸縮閥431和承載架移動閥441的通斷。在液壓控制閥關閉時，主腿液壓鎖412和副腿液壓鎖422保證主支腿和副支腿的伸出鎖緊在原有位置。主前腿開關閥4111和主后腿開關閥4112是為防止因油路阻力不均而造成支腿伸出不協調，在物位探測器521和522的信號反饋作用下，由電控系統(tǒng)50控制其通斷，以保證在上下臺階時，裝置的傾斜度不大于5度。高壓力繼電器403和低壓力繼電器404的電接點接入電控系統(tǒng)，分別通過檢測油路的高、低壓力，確定支腿伸出的協調程度。由于系統(tǒng)故障造成油壓過高時，直動型溢流閥48用于避免損壞液壓系統(tǒng)器件。
請參閱圖14所示的本實用新型裝置的電氣原理圖。驅動電路55在實施例中具體為兩塊電路板電機驅動電路551和控制驅動電路552。電源開關581處于中間位置時，裝置斷電，此開關投向電機驅動電路551時，裝置為平面及小斜面坡度行走狀態(tài)，蓄電池56通過電機驅動電路551使驅動輪子的電機1工作，當此開關投向電控系統(tǒng)50時，裝置進入上下臺階狀態(tài)。在上下臺階狀態(tài)時，模式開關582處于中間位置時，控制系統(tǒng)待機，模式開關582兩端的接點分別代表上臺階模式和下臺階模式。高壓力繼電器403、低壓力繼電器404、主行程開關541、副行程開關542以及兩個互為備份的防撞開關53一端連接電源地，另一端向微控制器51提供輸入的開關信號，前探測器521和后探測器522通過A/D轉換電路57向微控制器51提供輸入的數字信號。微控制器51相應的輸出信號通過控制驅動電路552控制液壓泵45的啟停、主腿三位四通閥411、副腿三位四通閥421、支架伸縮閥431、承載架移動閥441、主前腿開關閥4111和主后腿開關閥4112的動作，其中，閥411、閥421和閥431各有兩個電磁線圈。蓄電池56也是微控制器51、前探測器521、后探測器522、A/D轉換電路57和控制驅動電路552的工作電源。電源開關581和模式開關582安裝在便于操作的位置——例如，安裝在承載架側翼的上表面。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，特別是主支架與副支架之間的水平滑動連接，以及支架伸縮機構和承載架移動機構，都可以通過各種方式實現。凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內。
權利要求1.一種自動行走并能上下臺階的裝置，具有結構框架及安裝在框架上的輪子(8)、驅動輪子的電機(1)，動力設備，裝在機艙(32)中的用于驅動電機和電磁開關的驅動電路(55)、提供能源的蓄電池(56)，其特征在于結構框架由主支架(10)、副支架(20)和承載架(30)構成，承載架(30)落裝在副支架(20)內，副支架(20)套裝在主支架(10)內，副前支腿(23)在主支架(10)框架外，副后支腿(24)在主支架(10)框架內；主支架(10)和副支架(20)各由兩付側支架連接構成；每一付側支架由一只側下橫擔和一只側上橫擔水平連接一只前支腿和一只后支腿構成；主支架(10)和副支架(20)的幾何邊界均為長方體，主前支腿(13)、主后支腿(14)、副前支腿(23)和副后支腿(24)的高度都相等，且主支架側下橫擔(17)、主支架側上橫擔(18)、副支架側下橫擔(27)和副支架側上橫擔(28)的長度都相等；構成副支架(20)的兩付側支架之間，再分別用一根副前下橫擔(21)和副后下橫擔(22)連接；構成主支架(10)的兩付側支架之間，再分別用一根主前下橫擔(11)和主后下橫擔(12)連接，后部還用一根后上橫擔(19)連接；副支架側下橫擔(27)的下沿高于主前下橫擔(11)的上沿；主支架(10)的內側與副支架(20)的外側之間采用水平滑動連接；主支架(10)的上部與副支架(20)的上部處于同一水平高度；主支架(10)和副支架(20)各有四根支腿，每根支腿都能受控伸長和縮回，八根支腿的伸縮長度都相等；主支架(10)和副支架(20)各裝有與側下橫擔平行的兩列水平軌道槽；承載架(30)的兩側各具有一只側翼(39)，側翼(39)在主、副支架的側上橫擔上方；承載架(30)裝有四列滾動輪(31)，分別落在主支架軌道槽(16)和副支架軌道槽(26)內，并具備沿軌道槽滾動的能力；主支架(10)與副支架(20)之間連接有支架伸縮機構(6)；結構框架內裝有承載架移動機構(7)；具有執(zhí)行控制作用的含有微控制器(51)的電控系統(tǒng)(50)、傳感器和控制開關；微控制器(51)控制裝置的動作。
2.根據權利要求1所述的自動行走并能上下臺階的裝置，其特征在于其中所述的主支架(10)和副支架(20)的結構尺寸分別具有如下關系支腿伸出最大長度后，從輪子(8)的下邊緣至支腿伸出的最遠點之間的距離與副前支腿(23)和主后支腿(14)之間的最短外邊界距離長度之比的反正切角不小于36度。
3.根據權利要求1所述的自動行走并能上下臺階的裝置，其特征在于其中所述的主支架軌道槽(16)分別固定在主前下橫擔(11)和主后下橫擔(12)的上部；副支架軌道槽(26)分別固定在副前下橫擔(21)和副后下橫擔(22)的上部；四列滾動輪(31)固定在承載架(30)的底部。
4.根據權利要求1所述的自動行走并能上下臺階的裝置，其特征在于其中所述的主支架軌道槽(16)和副支架軌道槽(26)分別安裝在主支架側上橫擔(18)和副支架側上橫擔(28)的上部；滾動輪(31)分別安裝在側翼(39)的下部，每只側翼(39)的下方裝有兩列滾動輪(31)，外側滾動輪落在主支架軌道槽(16)內，內側滾動輪落在副支架軌道槽(26)內。
5.根據權利要求1所述的自動行走并能上下臺階的裝置，其特征在于其中所述的傳感器是安裝在副前下橫擔(21)下面的前探測器(521)和安裝在副后下橫擔(22)下面的后探測器(522)；控制開關包括系統(tǒng)開關和檢測開關；系統(tǒng)開關安裝在結構框架上易于使用者操作的部位；檢測開關是安裝在副前下橫擔(21)下方的防撞開關(53)、安裝在主支架軌道槽(16)上的主行程開關(541)和副支架軌道槽(26)上的副行程開關(542)；傳感器和檢測開關的信號輸入電控系統(tǒng)(50)，電控系統(tǒng)(50)的輸出信號通過驅動電路控制支腿的伸縮、支架伸縮機構(6)動作和承載架移動機構(7)動作。
6.根據權利要求1所述的自動行走并能上下臺階的裝置，其特征在于其中所述的承載架(30)含有承載平臺(31)、機艙(32)和底板(34)；承載架(30)向前移動是依靠承載架移動機構(7)的動作；驅動電路(55)、蓄電池(56)、電控系統(tǒng)(50)安裝在機艙(32)中。
7.根據權利要求1所述的自動行走并能上下臺階的裝置，其特征在于其中所述的水平滑動連接可以采用多種形式，其中之一是燕尾槽方式，主支架(10)的兩內側裝有燕尾凹槽(15)，副支架(20)的兩外側裝有燕尾凸槽(25)。
8.根據權利要求1所述的自動行走并能上下臺階的裝置，其特征在于其中所述的微控制器(51)控制裝置的動作是利用傳感器和控制開關輸入的信息，由微控制器(51)內在的程序發(fā)出動作指令，通過驅動電路(55)，使支腿、支架伸縮機構(6)和承載架移動機構(7)按照一定的順序相繼動作，完成上下臺階的過程。
專利摘要一種自動行走并能上下臺階的裝置，包括由主支架(10)、副支架(20)和承載架(30)構成的結構框架及輪子、電機、動力設備、驅動電路、蓄電池；承載架落裝在副支架內，副支架套裝在主支架內；主支架和副支架的幾何邊界均為長方體；主支架的內側與副支架的外側之間采用水平滑動連接；主支架和副支架各有四根受控伸縮長度都相等的支腿且各裝有兩列水平軌道槽；承載架裝有四列滾動輪(31)，分別落在軌道槽內；主、副支架之間連接有支架伸縮機構(6)；結構框架內裝有承載架移動機構(7)；具有含有微控制器的電控系統(tǒng)(50)、傳感器和控制開關；微控制器控制裝置的動作。
文檔編號B62D57/00GK2677253SQ0325089
公開日2005年2月9日 申請日期2003年5月10日 優(yōu)先權日2003年5月10日
發(fā)明者王大堅 申請人:王大堅