本發(fā)明涉及運輸裝置和運輸方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多路況人體或物品直立移動的運輸裝置及運輸方法。

背景技術(shù)：

隨著新建樓房越來越多地配備電梯，給人民的生活帶來了極大的便利。但是，仍然有很多老式樓房及低層樓房沒有電梯，居住和工作在這里的人們每天爬上爬下。有的人不能負(fù)重上下樓，較重的物品（如罐裝液化氣、桶裝水、大袋米面、家具、小型設(shè)備等）只能請人搬運。一些身體不便的老人和殘疾人甚至常年待在家里不能自行外出，外出時要由其他人背上背下。罐裝液化氣等送貨人員、專業(yè)搬家人員等常年負(fù)重上下樓梯對身體也有一定的損傷。另外，有電梯的樓房在電梯停電和發(fā)生故障時又沒有替代電梯時，人們?nèi)匀灰邩翘?。為了解決人或物品上下樓梯的問題，人們也想了很多辦法。

比如：中國專利201410117380.7公開了一種《爬樓梯輪椅》，采用輪鏈系驅(qū)動兩套四腿腳架做交替的前行上升和下降運動，人體做平行移動，但移動軌跡是多條波動的曲線，移動速度不均勻，每次移動距離相對固定，不能適應(yīng)不同踏步寬度和踏步高度的樓梯，開始上樓和上樓結(jié)束時的轉(zhuǎn)換不流暢。

中國專利201410243459.4公開了《一種帶有導(dǎo)臂的履帶式移動機器人自主上下樓梯控制方法》，中國專利200910025209.2公開了《一種履帶式爬樓梯車》，均采用履帶上下樓，但由于履帶直接與樓梯梯級角部接觸，負(fù)重時容易對樓梯梯級角部造成損壞。

中國專利201310151093.3公開了《一種可爬樓梯的代步車》，需要在樓梯上安裝軌道，只適合在有軌道的樓梯上使用，沒有軌道則無法使用。

中國專利201210133863.7公開了一種《爬樓梯機械裝置》，采用行星輪實現(xiàn)爬樓功能；中國專利201110097167.0公開了一種《行星輪式爬樓梯電動輪椅》，增加了電動推桿、壓力傳感器、傾角傳感器等，提高了自動化程度。這種行星輪上樓機構(gòu)存在的問題是人體或物品的運動軌跡是多段曲線，運動速度忽快忽慢，運動不平穩(wěn)。

中國專利201210044772.6公開了《一種可連續(xù)爬樓梯的輪椅》，采用了轉(zhuǎn)輪和攀爬臂，能夠連續(xù)攀爬樓梯，但在樓梯爬行時，人體做顛簸運動，樓梯與平路間的轉(zhuǎn)換不流暢,操作不方便。

國外也先后出現(xiàn)過WL-16RII、iFoot、PERFEKTA、Freedom、iBOT、sano等上下樓裝置，但都存在或者損害樓梯梯級角部，或者在平路與樓梯間轉(zhuǎn)換時不平穩(wěn)，或者在樓梯上移動時顛簸、人體或物品傾斜、在樓梯上的運動軌跡不是直線等問題。

對于較低的臺階，普通小型車輛上臺階的方法是把車傾斜，先把一端的車輪上臺階，再把另一端的車輪上臺階。由于車體傾斜，所運輸?shù)娜梭w會有不適感，物品傾斜，嚴(yán)重時人體與車體碰撞或掉出車外，物品散落或破碎，產(chǎn)生安全問題。

一些城鎮(zhèn)鄉(xiāng)村的院落設(shè)有門檻，與上臺階類似，普通小型車輛過門檻時也會使人體不適，物品傾斜，或產(chǎn)生安全問題。

在上下坡路時，普通小型車輛運輸時人體或物品也是傾斜的，坡度較大時也有可能產(chǎn)生人體不適、物品損壞等問題。

當(dāng)路面有小溝時，普通小型車輛過溝時車體產(chǎn)生顛簸振動，嚴(yán)重時小溝卡住車輪不能前進(jìn)。

具有電梯的樓房都配有安全樓梯，停電或電梯故障時人們還要走安全樓梯，安全樓梯的日常清潔工作量也是很大的。

因此，研究開發(fā)一種能適應(yīng)平路、坡路、樓梯、臺階、門檻、小溝等多種路況，人體或物品做直立平行移動，在樓梯上運動軌跡是直線并能做平穩(wěn)勻速運動，在多種路況間能夠平穩(wěn)轉(zhuǎn)換的運輸裝置和運輸方法，能夠用于運輸小型貨物和中型貨物，能夠用于多路況下人體自助駕駛或他人輔助駕駛出行，能夠用于多路況的直立移動智能機器人，能夠用于自動清潔樓梯，等等，是亟待解決的一個技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種多路況直立移動運輸裝置及運輸方法，其目的是能夠適應(yīng)平路行駛、坡路行駛、上下樓梯、上下臺階、過門檻、過小溝等多種路況，并且人體或物品做直立平行移動，在樓梯上運動軌跡是直線并能做平穩(wěn)勻速運動，能適應(yīng)不同踏步寬度和不同踏步高度的樓梯，在平駛與上下樓之間能夠平穩(wěn)轉(zhuǎn)換，不用改造樓梯、對樓梯梯級角部和臺階角部無損害。能夠用于運輸小型貨物和中型貨物，能夠用于多路況下人體自助駕駛或他人輔助駕駛出行，能夠用于多路況的直立移動智能機器人，能夠用于自動清潔樓梯等。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案，

一種多路況直立移動運輸裝置及運輸方法，包括第一踏腳組、第二踏腳組、第三踏腳組、第四踏腳組、移步機構(gòu)、角度機構(gòu)、高度機構(gòu)、平移機構(gòu)、萬向輪、主驅(qū)動輪、副驅(qū)動輪、定向輪。

所述萬向輪、所述主驅(qū)動輪、所述副驅(qū)動輪、所述定向輪分別由直線運動機構(gòu)帶動做升起或降下運動。

所述第一踏腳組、所述第二踏腳組、所述第三踏腳組、所述第四踏腳組每組兩套。每套踏腳其中包括踏腳直線運動機構(gòu)、踏腳座、踏腳頭。所述踏腳頭與所述踏腳座下端的兩個直角面固定連接。

優(yōu)選地，所述踏腳頭的外表面為外凸形。

所述移步機構(gòu)包括移步板和四組移步直線運動機構(gòu)，每組移步直線運動機構(gòu)其中包括兩個驅(qū)動塊和兩個導(dǎo)桿，對稱分布，同步動作。所述四組移步直線運動機構(gòu)其中包括第一驅(qū)動塊和第一導(dǎo)桿、第二驅(qū)動塊和第二導(dǎo)桿、第三驅(qū)動塊和第三導(dǎo)桿、第四驅(qū)動塊和第四導(dǎo)桿。每個導(dǎo)桿與所述移步板固定連接，每個驅(qū)動塊與對應(yīng)導(dǎo)桿可滑動連接。所述第一踏腳組、所述第二踏腳組、所述第三踏腳組、所述第四踏腳組分別與所述第一驅(qū)動塊、所述第二驅(qū)動塊、所述第三驅(qū)動塊、所述第四驅(qū)動塊固定連接。所述移步機構(gòu)的四個驅(qū)動塊輪替往復(fù)運動，帶動四個踏腳組輪替往復(fù)運動。

所述角度機構(gòu)包括角度座（300）、第一支座（304）、第二支座（305）和角度驅(qū)動機構(gòu)。所述第一支座、所述第二支座與所述移步板固定連接，所述第一支座的軸線與所述第二支座的軸線不重合。所述第一支座與所述第二支座至少一種的數(shù)量為兩件。所述第一支座與所述第二支座其中一件與角度座可轉(zhuǎn)動連接，另一件與角度驅(qū)動機構(gòu)其中的運動件可轉(zhuǎn)動連接，所述角度驅(qū)動機構(gòu)其中的運動件往復(fù)運動，帶動移步板旋轉(zhuǎn)來調(diào)整移步板的傾斜角度。

所述高度機構(gòu)包括高度座、高度直線運動機構(gòu)。通過調(diào)整所述高度直線運動機構(gòu)來調(diào)整所述角度座的高度位置。

所述平移機構(gòu)包括主架、平移直線運動機構(gòu)。通過所述平移直線運動機構(gòu)的往復(fù)運動，帶動所述高度座相對主架橫向伸出或縮進(jìn)。所運輸?shù)娜梭w或物品的位置與所述主架保持相對固定。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的多路況直立移動運輸裝置，還包括電池、控制板、傾角傳感器。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的多路況直立移動運輸裝置，還包括第一操作面板、把手、車箱，車箱位于所述主架上方，小型貨物置于所述車箱內(nèi)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的多路況直立移動運輸裝置，還包括載貨平臺，載貨平臺位于所述主架上方，中型貨物置于所述載貨平臺上。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的多路況直立移動運輸裝置，還包括椅座、扶手、第二操作面板、后視鏡，所述椅座位于所述主架上。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的多路況直立移動運輸裝置，還包括前面板、前手桿、后面板、后手桿，分別位于所述主架前后兩側(cè)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的多路況直立移動運輸裝置，還包括前攝像頭、前傳感器、后攝像頭、后傳感器，分別位于所述主架前后兩側(cè)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的多路況直立移動運輸裝置，還包括清潔機主體、清潔頭驅(qū)動、清潔頭。

本發(fā)明平路行駛的方法

所述主驅(qū)動輪接觸地面，所述副驅(qū)動輪與所述定向輪抬起，所述萬向輪接觸地面，并使主架保持為直立狀態(tài)，主驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)，帶動所述主架向前移動。

本發(fā)明上樓梯的方法

本發(fā)明上樓梯過程分三個階段。

·平駛轉(zhuǎn)上樓階段，包括以下步驟：

1）平駛，萬向輪與主驅(qū)動輪接觸上樓前平臺，保持主架直立，萬向輪接近樓梯；

2）所有踏腳縮回，平移機構(gòu)伸出，設(shè)定四組踏腳的排列從低到高依次為第一踏腳組、第二踏腳組、第三踏腳組、第四踏腳組；

3）調(diào)整角度機構(gòu)，使移步板的傾斜角與樓梯斜角一致；；

4）第一踏腳組伸出，調(diào)整高度機構(gòu)，微調(diào)平移機構(gòu)，第一踏腳組踏到第一級樓梯梯級上；

5）調(diào)整第二踏腳組、第三踏腳組、第四踏腳組位置，使第二踏腳組與第一踏腳組間的距離等于一個梯級間距；使第三踏腳組與第一踏腳組間的距離等于兩個梯級間距；使第四踏腳組與第一踏腳組間的距離等于三個梯級間距；然后第二踏腳組、第三踏腳組、第四踏腳組伸出分別踏到第二、三、四級樓梯梯級上；

梯級間距c為以樓梯踏步寬a與踏步高b為直角邊組成直角三角形的斜邊長度，；

6）萬向輪抬起；

7）主驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)帶動主架前移，平移機構(gòu)相對樓梯位置不變，平移機構(gòu)相對主架縮回；

8）主驅(qū)動輪抬起；

9）第一踏腳組、第二踏腳組、第三踏腳組、第四踏腳組后移，然后第一踏腳組縮回并快速前移；

10）第二踏腳組、第三踏腳組、第四踏腳組繼續(xù)后移，第一踏腳組后移并伸出踏到第五級樓梯梯級上，然后第二踏腳組縮回并快速前移；

11）第三踏腳組、第四踏腳組、第一踏腳組繼續(xù)后移，第二踏腳組后移并伸出踏到第六級樓梯梯級上，然后第三踏腳組縮回并快速前移；

12）第四踏腳組、第一踏腳組、第二踏腳組繼續(xù)后移，第三踏腳組后移并伸出踏到第七級樓梯梯級上，然后第四踏腳組縮回并快速前移；

13）第一踏腳組、第二踏腳組、第三踏腳組繼續(xù)后移，第四踏腳組后移并伸出踏到第八級樓梯梯級上，然后第一踏腳組縮回并快速前移。

·上樓階段：重復(fù)上述步驟10-13，所述第一踏腳組至第四踏腳組在樓梯上交替運動，直到其中一組踏腳到達(dá)最后一級樓梯梯級。每個踏腳踏到樓梯前做加速運動，踏到樓梯上做勻速運動，離開樓梯后做減速運動。所述主架在上樓過程中做勻速直線運動。

·上樓轉(zhuǎn)平駛階段，包括以下步驟：

1）樓梯上，設(shè)定第四踏腳組與最后一級樓梯接觸，第三踏腳組與倒數(shù)第二級樓梯接觸，第二踏腳組與倒數(shù)第三級樓梯接觸，第一踏腳組與倒數(shù)第四級樓梯接觸，主架直立；

2）第一踏腳組、第二踏腳組、第三踏腳組、第四踏腳組后移，然后第一踏腳組抬起并快速前移；定義主架沿樓梯斜度方向移動的速度是V，速度V在垂直方向的分量是Vy，在水平方向的分量是Vx；

3）萬向輪下降與上樓后平臺接觸；

4）第二踏腳組、第三踏腳組、第四踏腳組繼續(xù)后移，同時萬向輪以-Vy速度下降，保持與上樓后平臺持續(xù)接觸，然后第二踏腳組抬起并快速前移；

5）第三踏腳組、第四踏腳組繼續(xù)后移，萬向輪繼續(xù)以-Vy速度下降并以Vx速度隨主架水平移動，然后第三踏腳組抬起快速前移；

6）副驅(qū)動輪下降與上樓后平臺接觸；

7）萬向輪與副驅(qū)動輪均繼續(xù)以-Vy速度下降，同時副驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動主架以Vx速度向前移動；

8）主驅(qū)動輪下降與上樓后平臺接觸，副驅(qū)動輪抬起；

9）主驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)入下一平駛階段。

本發(fā)明上樓過程的運動軌跡：為一條直線。

本發(fā)明上樓過程的運動狀態(tài)：在平駛轉(zhuǎn)上樓階段、上樓階段和上樓轉(zhuǎn)平駛階段，主架始終為直立狀態(tài)，確保了所運輸?shù)娜梭w或物品不會發(fā)生傾斜，避免了因此產(chǎn)生的人體不適和可能導(dǎo)致的安全事故。

本發(fā)明下樓梯的方法

下樓梯方法就是前述上樓梯方法的逆過程。

本發(fā)明上臺階的方法

本發(fā)明上臺階過程包括以下步驟：

1)萬向輪與主驅(qū)動輪接觸臺階低面，保持主架直立，萬向輪靠近臺階立面；

2)平移機構(gòu)伸出，調(diào)整高度機構(gòu)，微調(diào)平移機構(gòu)，使第一踏腳組至第四踏腳組中的其中一組接觸臺階高面和臺階立面；

3)萬向輪升起，最低處高度超過臺階高面；

4)主驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)帶動主架前移至萬向輪中心略超過臺階立面，然后萬向輪下降接觸臺階高面；

5)主驅(qū)動輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)帶動主架前移至副驅(qū)動輪到達(dá)臺階高面上方；

6)副驅(qū)動輪下降與臺階高面接觸；

7)萬向輪與副驅(qū)動輪同步伸出，使主架和主驅(qū)動輪升起，直到主驅(qū)動輪最低處與萬向輪最低處平齊；

8)副驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)帶動主架前移，直到主驅(qū)動輪接觸臺階高面；

9)副驅(qū)動輪升起，上臺階完成，主驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)入下一平駛階段。

本發(fā)明下臺階的方法

下臺階方法是前述上臺階方法的逆過程。

本發(fā)明過門檻的方法

本發(fā)明過門檻包括以下步驟：

1)萬向輪與主驅(qū)動輪接觸地面，保持主架直立，萬向輪接近門檻前面；

2)平移機構(gòu)伸出，調(diào)整高度機構(gòu)，使第一踏腳組至第四踏腳組中的其中一組接觸門檻頂面；

3)萬向輪升起至超過門檻高度；

4)主驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)帶動主架前移至萬向輪超過門檻后面，平移機構(gòu)相對縮回；

5)萬向輪下降至接觸地面；

6)平移機構(gòu)和高度機構(gòu)縮回復(fù)位；

7)主驅(qū)動輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)帶動主架前移至副驅(qū)動輪超過門檻后面；

8)副驅(qū)動輪下降與地面接觸；

9)主驅(qū)動輪升起至超過門檻高度；

10)副驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)帶動主架前移至主驅(qū)動輪超過門檻后面；

11)主驅(qū)動輪下降接觸地面，副驅(qū)動輪升起，過門檻完成，主驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)入下一平駛階段。

在上述過門檻的過程中可以看出，主架只做水平運動，沒有做升高和降低運動。

本發(fā)明坡路行駛的方法

上下坡時，萬向輪與主驅(qū)動輪接觸路面；

當(dāng)與萬向輪接觸的路面位置高于與主驅(qū)動輪接觸的路面位置時，將萬向輪抬起一定距離，就可使主架保持直立；

當(dāng)與萬向輪接觸的路面位置低于與主驅(qū)動輪接觸的路面位置時，將萬向輪繼續(xù)伸出一定距離，就可使主架保持直立；

進(jìn)一步地，當(dāng)與萬向輪接觸的路面位置低于與主驅(qū)動輪接觸的路面位置時，先將主驅(qū)動輪抬起，再調(diào)整萬向輪的高度位置，使主架保持直立。

本發(fā)明過小溝的方法

過小溝時，萬向輪與主驅(qū)動輪接觸路面，萬向輪靠近小溝，副驅(qū)動輪和定向輪降下接觸地面，副驅(qū)動輪和主驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)通過小溝，然后副驅(qū)動輪和定向輪縮回復(fù)位。

本發(fā)明的有益效果是：能夠適應(yīng)平路行駛、坡路行駛、上下樓梯、上下臺階、過門檻、過小溝等多種路況，并且人體或物品做直立平行移動，在樓梯上運動軌跡是直線并能做平穩(wěn)勻速運動，能適應(yīng)不同踏步寬度和不同踏步高度的樓梯，在平駛與上下樓之間能夠平穩(wěn)轉(zhuǎn)換，不用改造樓梯、對樓梯梯級角部和臺階角部無損害。能夠用于運輸小型貨物和中型貨物，能夠用于多路況下人體自助駕駛或他人輔助駕駛出行，能夠用于多路況的直立移動智能機器人，能夠用于自動清潔樓梯等。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的原理和一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1和圖2是本發(fā)明實施例一結(jié)構(gòu)立體圖；

圖3是本發(fā)明第一踏腳組11至第四踏腳組14的結(jié)構(gòu)示意圖踏腳伸出狀態(tài)；

圖4是本發(fā)明第一踏腳組11至第四踏腳組14的結(jié)構(gòu)示意圖踏腳縮回狀態(tài)；

圖5是本發(fā)明移步機構(gòu)立體圖；

圖6是本發(fā)明移步機構(gòu)側(cè)視圖；

圖7是圖6的A向視圖旋轉(zhuǎn)；

圖8是圖6的B向視圖旋轉(zhuǎn)；

圖9是本發(fā)明角度機構(gòu)結(jié)構(gòu)立體圖；

圖10是本發(fā)明高度機構(gòu)立體圖；

圖11是本發(fā)明平移機構(gòu)結(jié)構(gòu)立體圖；

圖12是本發(fā)明平路行駛示意圖

圖13是本發(fā)明平駛轉(zhuǎn)上樓流程圖；

圖14至圖16及圖18至圖27是本發(fā)明平駛轉(zhuǎn)上樓示意圖；

圖17是樓梯斜角和梯級間距計算圖；

圖28是本發(fā)明上樓轉(zhuǎn)平駛流程圖；

圖29至圖36是本發(fā)明上樓轉(zhuǎn)平駛示意圖；

圖37是本發(fā)明上樓過程主架運動軌跡及人體或物品狀態(tài)示意圖；

圖38是本發(fā)明上臺階流程圖；

圖39至圖47是本發(fā)明上臺階示意圖；

圖48是本發(fā)明過門檻流程圖；

圖49至圖59是本發(fā)明過門檻示意圖；

圖60和圖61是本發(fā)明坡路行駛示意圖；

圖62是本發(fā)明過小溝示意圖；

圖63是本發(fā)明實施例二示意圖；

圖64是本發(fā)明實施例三示意圖；

圖65是本發(fā)明實施例四示意圖；

圖66是本發(fā)明實施例五示意圖；

圖67是本發(fā)明實施例六示意圖；

圖68是本發(fā)明實施例七示意圖。

圖中：主架1、第一踏腳組11、第二踏腳組12、第三踏腳組13、第四踏腳組14、踏腳驅(qū)動定體101、踏腳驅(qū)動動體102、踏腳座103、踏腳頭104、移步機構(gòu)2、移步板200、第一驅(qū)動塊201、第二驅(qū)動塊202、第三驅(qū)動塊203、第四驅(qū)動塊204、第一導(dǎo)桿211、第二導(dǎo)桿212、第三導(dǎo)桿213、第四導(dǎo)桿214、角度機構(gòu)3、角度座300、角度座孔300a、角度連桿301、角度驅(qū)動塊302、角度導(dǎo)桿303、第一支座304、第二支座305、高度機構(gòu)4、高度座400、高度絲桿401、高度絲母402、平移機構(gòu)5、平移驅(qū)動定體501、平移驅(qū)動動體502、平移導(dǎo)桿503、平移滑塊504、萬向輪6、第一直線驅(qū)動定體6a、第一直線驅(qū)動動體6b、主驅(qū)動輪7、第二直線驅(qū)動定體7a、第二直線驅(qū)動動體7b、驅(qū)動架7c、副驅(qū)動輪8、第三直線驅(qū)動定體8a、第三直線驅(qū)動動體8b、定向輪9、第四直線驅(qū)動定體9a、第四直線驅(qū)動動體9b、上樓前平臺21、上樓后平臺22、臺階23、臺階低面23a、臺階立面23b、臺階高面23c、門檻24、門檻前面24a、門檻頂面24b、門檻后面24c、小溝25、小型貨物26、電池27、第一操作面板28、控制板29、把手30、中型貨物31、載貨平臺32、椅座33、扶手34、第二操作面板35、后視鏡36、傾角傳感器37、前面板38、前手桿39、后面板40、后手桿41、前攝像頭42、前傳感器43、后攝像頭44、后傳感器45、清潔機主體46、清潔頭驅(qū)動47、清潔頭48、車箱49。

具體實施方式

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明所展示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功能。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

需要說明的是，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明所展示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“上”、“下”、“前”、“后”、“中”、“小”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實施的范疇。

實施例一：

本實施例為本發(fā)明的基本配置。

請參閱圖1和圖2，本發(fā)明實施例一主要包括第一踏腳組11、第二踏腳組12、第三踏腳組13、第四踏腳組14、移步機構(gòu)2、角度機構(gòu)3、高度機構(gòu)4、平移機構(gòu)5、萬向輪6、主驅(qū)動輪7、副驅(qū)動輪8、定向輪9。

萬向輪、主驅(qū)動輪、副驅(qū)動輪、定向輪分別由直線驅(qū)動機構(gòu)帶動做升起或降下運動。本實施例一萬向輪6的升降機構(gòu)包括第一直線驅(qū)動定體6a和第一直線驅(qū)動動體6b，驅(qū)動第一直線驅(qū)動動體6b上下移動，帶動萬向輪6抬起和下降；主驅(qū)動輪7的升降機構(gòu)包括第二直線驅(qū)動定體7a、第二直線驅(qū)動動體7b，驅(qū)動第二直線驅(qū)動動體7b上下移動，通過驅(qū)動架7c帶動主驅(qū)動輪7抬起和下降；副驅(qū)動輪8的升降機構(gòu)包括第三直線驅(qū)動定體8a、第三直線驅(qū)動動體8b，驅(qū)動第三直線驅(qū)動動體8b上下移動，帶動副驅(qū)動輪8抬起和下降；定向輪9的升降機構(gòu)包括第四直線驅(qū)動定體9a、第四直線驅(qū)動動體9b，驅(qū)動第四直線驅(qū)動動體9b上下移動，帶動定向輪9抬起和下降。

請參閱圖3和圖4，第一踏腳組11、第二踏腳組12、第三踏腳組13、第四踏腳組14四組踏腳每組兩套。本實施例一中每套均包括踏腳直線運動機構(gòu)、踏腳座103、踏腳頭104。踏腳直線運動機構(gòu)包括踏腳驅(qū)動定體101、踏腳驅(qū)動動體102。兩個踏腳頭104與踏腳座103下端的直角面固定連接。踏腳驅(qū)動動體102在踏腳驅(qū)動定體101內(nèi)可滑動連接，踏腳驅(qū)動動體102可伸出或縮回踏腳驅(qū)動定體101，圖3為踏腳伸出狀態(tài)，圖4為踏腳縮回狀態(tài)。

為適應(yīng)不同踏步寬度和不同踏步高度的樓梯，踏腳頭104的外表面為外凸形。

請參閱圖5、圖6、圖7、圖8。移步機構(gòu)2包括移步板和四組移步直線運動機構(gòu)，每組移步直線運動機構(gòu)其中包括兩個驅(qū)動塊和兩個導(dǎo)桿，對稱分布，同步動作。四組移步直線運動機構(gòu)包括第一驅(qū)動塊201和第一導(dǎo)桿211、第二驅(qū)動塊202和第二導(dǎo)桿212、第三驅(qū)動塊203和第三導(dǎo)桿213、第四驅(qū)動塊204和第四導(dǎo)桿214。每個導(dǎo)桿與移步板200固定連接，每個驅(qū)動塊與對應(yīng)導(dǎo)桿可滑動連接。第一踏腳組11、第二踏腳組12、第三踏腳組13、第四踏腳組14分別與第一驅(qū)動塊201、第二驅(qū)動塊202、第三驅(qū)動塊203、第四驅(qū)動塊204固定連接。

請參閱圖5、圖9。角度機構(gòu)3包括角度座300、第一支座304、第二支座305和角度驅(qū)動機構(gòu)。第一支座304、第二支座305與移步板200固定連接，第一支座304的軸線與第二支座305的軸線不重合。第一支座304與第二支座305至少一種的數(shù)量為兩件。第一支座304與第二支座305其中一件與角度座300可轉(zhuǎn)動連接，另一件與角度驅(qū)動機構(gòu)其中的運動件可轉(zhuǎn)動連接，角度驅(qū)動機構(gòu)可以采用直線運動機構(gòu)，也可采用曲線運動機構(gòu)和其它運動機構(gòu)。本實施例一的角度驅(qū)動機構(gòu)其中包括角度直線運動機構(gòu)與角度連桿301，角度直線運動機構(gòu)其中包括角度驅(qū)動塊302和角度導(dǎo)桿303。第一支座304與角度座300的角度座孔300a可轉(zhuǎn)動連接，第二支座305與角度連桿301的下端可轉(zhuǎn)動連接，角度連桿301的上端與角度驅(qū)動塊302可轉(zhuǎn)動連接，角度驅(qū)動塊302與角度導(dǎo)桿303可滑動連接，角度導(dǎo)桿303與角度座300固定連接，角度導(dǎo)桿303可垂直放置、水平放置或傾斜放置，角度驅(qū)動塊302在角度導(dǎo)桿303上往復(fù)移動，通過角度連桿301和第二支座305帶動移步板200繞角度座孔300a旋轉(zhuǎn)，從而調(diào)整移步板200的傾斜角度。

請參閱圖10。高度機構(gòu)4包括高度座400、高度直線運動機構(gòu)。本實施例一的高度直線運動機構(gòu)其中包括高度絲桿401、高度絲母402。高度絲桿401與高度座400可轉(zhuǎn)動連接，高度絲母402與角度座300固定連接，高度絲桿401的絲扣與高度絲母402的絲扣配合連接。轉(zhuǎn)動高度絲桿401，通過高度絲母402帶動角度座300上下移動，從而調(diào)整角度座300的高度位置。

請參閱圖11。平移機構(gòu)包括主架1、平移直線運動機構(gòu)。本實施例一的平移機構(gòu)其中包括平移驅(qū)動定體501和平移驅(qū)動動體502，還包括平移導(dǎo)桿503和平移滑塊504。平移驅(qū)動定體501和平移導(dǎo)桿503與主架1固定連接，平移驅(qū)動動體502與平移驅(qū)動定體501可滑動連接、與高度座400固定連接，平移滑塊504與平移導(dǎo)桿503可滑動連接、與高度座400固定連接，通過驅(qū)動平移驅(qū)動動體502往復(fù)移動，帶動高度座400相對主架橫向伸出或縮進(jìn)。所運輸?shù)娜梭w或物品放置在主架1上。

第一直線驅(qū)動定體6a、第二直線驅(qū)動定體7a、第三直線驅(qū)動定體8a、第四直線驅(qū)動定體9a與主架1固定連接。

平路行駛的方法

主驅(qū)動輪7接觸地面，副驅(qū)動輪8與定向輪9抬起，第一直線驅(qū)動動體6b伸出，萬向輪6接觸地面，并使主架1保持為直立狀態(tài)，主驅(qū)動輪7旋轉(zhuǎn)，帶動主架1向前移動，見圖12。

上樓梯的方法：

本發(fā)明的上樓梯方法分為平駛轉(zhuǎn)上樓、上樓、上樓轉(zhuǎn)平駛?cè)齻€階段。

·平駛轉(zhuǎn)上樓階段：

請參閱圖13。平駛轉(zhuǎn)上樓包括以下步驟：

1）平駛，萬向輪6與主驅(qū)動輪7接觸上樓前平臺21，保持主架1直立，萬向輪6接近樓梯，見圖14；

2）所有踏腳縮回，平移機構(gòu)5伸出，設(shè)定四組踏腳的排列從低到高依次為第一踏腳組11、第二踏腳組12、第三踏腳組13、第四踏腳組14，見圖15；

3）調(diào)整角度機構(gòu)4，使移步板200的傾斜角度與樓梯斜角一致，見圖16；

式中，α-樓梯斜角，b -踏步高，a-踏步寬，見圖17

4）第一踏腳組11伸出，調(diào)整高度機構(gòu)3，微調(diào)平移機構(gòu)，第一踏腳組11踏到第一級樓梯梯級上，見圖18；

5）調(diào)整第二踏腳組12、第三踏腳組13、第四踏腳組14位置，使第二踏腳組12與第一踏腳組11間的距離等于一個梯級間距（均為坡度方向，下同）；使第三踏腳組13與第一踏腳組11間的距離等于兩個梯級間距；使第四踏腳組14與第一踏腳組11間的距離等于三個梯級間距；然后第二踏腳組12、第三踏腳組13、第四踏腳組14伸出分別踏到第二、三、四級樓梯梯級上，見圖19；

梯級間距為以樓梯踏步寬與踏步高為直角邊組成直角三角形的斜邊長度，見圖17。

。

式中，c-梯級間距，a-踏步寬，b-踏步高

6）萬向輪6抬起，見圖20；

7）主驅(qū)動輪7旋轉(zhuǎn)帶動主架1前移，平移機構(gòu)5相對樓梯位置不變，平移機構(gòu)5相對主架1縮回，見圖21；

8）主驅(qū)動輪7抬起，見圖22；

9）第一踏腳組11、第二踏腳組12、第三踏腳組13、第四踏腳組14后移，然后第一踏腳組11縮回并快速前移，見圖23；

10）第二踏腳組12、第三踏腳組13、第四踏腳組14繼續(xù)后移，第一踏腳組11后移并伸出踏到第五級樓梯梯級上，然后第二踏腳組12縮回并快速前移，見圖24；

11）第三踏腳組13、第四踏腳組14、第一踏腳組11繼續(xù)后移，第二踏腳組12后移并伸出踏到第六級樓梯梯級上，然后第三踏腳組13縮回并快速前移，見圖25；

12）第四踏腳組14、第一踏腳組11、第二踏腳組12繼續(xù)后移，第三踏腳組13后移并伸出踏到第七級樓梯梯級上，然后第四踏腳組14縮回并快速前移，見圖26；

13）第一踏腳組11、第二踏腳組12、第三踏腳組13繼續(xù)后移，第四踏腳組14后移并伸出踏到第八級樓梯梯級上，然后第一踏腳組11縮回并快速前移，見圖27；

·上樓階段：

重復(fù)上述步驟10-13，直到其中一組踏腳到達(dá)最后一級樓梯梯級。每個踏腳踏到樓梯梯級前做加速運動，踏到樓梯梯級上做勻速運動，離開樓梯梯級后做減速運動。主架在上樓過程中做勻速直線運動。

·上樓轉(zhuǎn)平駛階段：

請參閱圖28，上樓轉(zhuǎn)平駛包括以下步驟，

1）樓梯上，設(shè)定第四踏腳組14與最后一級樓梯梯級接觸，第三踏腳組13與倒數(shù)第二級樓梯梯級接觸，第二踏腳組12與倒數(shù)第三級樓梯梯級接觸，第一踏腳組11與倒數(shù)第四級樓梯梯級接觸，主架1直立，見圖29；

2）第一踏腳組11、第二踏腳組12、第三踏腳組13、第四踏腳組14后移，然后第一踏腳組11抬起并快速前移，見圖30；定義主架1沿樓梯斜度方向移動的速度是V，速度V在垂直方向的分量是Vy，在水平方向的分量是Vx；

3）萬向輪6下降與上樓后平臺22接觸，見圖31；

4）第二踏腳組12、第三踏腳組13、第四踏腳組14繼續(xù)后移，同時萬向輪6以-Vy速度下降，保持與上樓后平臺22持續(xù)接觸，然后第二踏腳組12抬起并快速前移，見圖32；

5）第三踏腳組13、第四踏腳組14繼續(xù)后移，萬向輪6繼續(xù)以-Vy速度下降并以Vx速度隨主架1水平移動，然后第三踏腳組13抬起快速前移，見圖33；

6）副驅(qū)動輪8下降與上樓后平臺22接觸，見圖34；

7）.萬向輪6與副驅(qū)動輪8均繼續(xù)以-Vy速度下降，同時副驅(qū)動輪8旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動主架1以Vx速度向前移動，見圖35；

8）主驅(qū)動輪7下降與上樓后平臺22接觸，副驅(qū)動輪8抬起，見圖36；

9）主驅(qū)動輪7旋轉(zhuǎn)，進(jìn)入下一平駛階段。

圖37中，R1為上樓前主架1的平駛軌跡，A平駛轉(zhuǎn)上樓的轉(zhuǎn)折點，R2為主架1的上樓軌跡，B為上樓轉(zhuǎn)平駛的轉(zhuǎn)折點，R3為上樓后主架1的平駛軌跡?？梢钥吹剑罕景l(fā)明R1、R2和R3三段軌跡均為直線。圓圈中箭頭表示在平駛、上樓和轉(zhuǎn)折點每個位置主架1都是處于直立狀態(tài)，所運輸?shù)娜梭w或物品沒有傾斜。

下樓梯的方法：

下樓梯方法就是前述上樓方法的逆過程，不再贅述。

上臺階的方法：

請參閱圖38，上臺階包括以下步驟：

1)萬向輪6與主驅(qū)動輪7接觸臺階低面23a，保持主架1直立，萬向輪6靠近臺階立面23b，見圖39；

2)平移機構(gòu)5伸出，調(diào)整高度機構(gòu)3，微調(diào)平移機構(gòu)5，使第一踏腳組11至第四踏腳組14中的其中一組接觸臺階高面23c和臺階立面23b，見圖40；

3)萬向輪6升起，最低處高度超過臺階高面23c，見圖41；

4)主驅(qū)動輪7旋轉(zhuǎn)帶動主架1前移至萬向輪6中心略超過臺階立面23b，然后萬向輪6下降接觸臺階高面23c，見圖42；

5)主驅(qū)動輪7繼續(xù)旋轉(zhuǎn)帶動主架1前移至副驅(qū)動輪8在臺階高面23c上方，見圖43；

6)副驅(qū)動輪8下降與臺階高面23c接觸，見圖44；

7)萬向輪6與副驅(qū)動輪8同步伸出，使主架1和主驅(qū)動輪7升起，直到主驅(qū)動輪7最低處與萬向輪6最低處平齊，見圖45；

8)副驅(qū)動輪8旋轉(zhuǎn)帶動主架1前移，主驅(qū)動輪7接觸臺階高面23c，見圖46；

9)副驅(qū)動輪8升起，上臺階完成，主驅(qū)動輪7旋轉(zhuǎn)，進(jìn)入下一平駛階段，見圖47。

下臺階的方法

下臺階方法就是前述上臺階方法的逆過程，不再贅述。

過門檻的方法：

請參閱圖48，過門檻包括以下步驟，

1)萬向輪6與主驅(qū)動輪7接觸地面，保持主架1直立，萬向輪6接近門檻前面24a，見圖49；

2)平移機構(gòu)5伸出，調(diào)整高度機構(gòu)3，使第一踏腳組11至第四踏腳組14中的的其中一組接觸門檻頂面24b，見圖50；

3)萬向輪6升起至超過門檻24高度，見圖51；

4)主驅(qū)動輪7旋轉(zhuǎn)帶動主架1前移至萬向輪6超過門檻后面24c，平移機構(gòu)5相對縮回，見圖52；

5)萬向輪6下降至接觸地面，見圖53；

6)平移機構(gòu)5和高度機構(gòu)3縮回復(fù)位，見圖54；

7)主驅(qū)動輪7繼續(xù)旋轉(zhuǎn)帶動主架1前移至副驅(qū)動輪8超過門檻后面24c，見圖55；

8)副驅(qū)動輪8下降與地面接觸，見圖56；

9)主驅(qū)動輪7升起至超過門檻24高度，見圖57；

10)副驅(qū)動輪8旋轉(zhuǎn)帶動主架1前移至主驅(qū)動輪7超過門檻后面24c，見圖58；

11)主驅(qū)動輪7下降接觸地面，副驅(qū)動輪8升起，過門檻完成，主驅(qū)動輪7旋轉(zhuǎn)，進(jìn)入下一平駛階段，見圖59。

在上述過門檻的過程中可以看出，主架1只做水平運動，沒有做升高和降低運動。

反向過門檻的情況是上述步驟的逆過程，不再贅述。

坡路行駛的方法：

上下坡時，萬向輪6與主驅(qū)動輪7接觸路面；

當(dāng)與萬向輪6接觸的路面位置高于與主驅(qū)動輪7接觸的路面位置時，將萬向輪6抬起一定距離，使主架1保持直立，見圖60；

當(dāng)與萬向輪6接觸的路面位置低于與主驅(qū)動輪7接觸的路面位置時，將萬向輪6繼續(xù)伸出一定距離，使主架1保持直立，見圖61；

進(jìn)一步地，當(dāng)與萬向輪6接觸的路面位置低于與主驅(qū)動輪7接觸的路面位置時，先將主驅(qū)動輪7抬起，再調(diào)整萬向輪6的高度位置，使主架1保持直立。

過小溝的方法：

過小溝時，萬向輪6與主驅(qū)動輪7接觸路面，萬向輪6靠近小溝25，副驅(qū)動輪8和定向輪9降下接觸地面，副驅(qū)動輪8和主驅(qū)動輪7旋轉(zhuǎn)通過小溝25，然后副驅(qū)動輪8和定向輪9縮回復(fù)位，見圖62。

反向過小溝的情況與此類似，不再贅述。

實施例二

本實施例為多路況小型貨物運輸車，用于罐裝燃?xì)?，桶裝水，大袋米面等的日常運輸和住宅樓宇送貨。請參閱圖63，小型貨物26置于主架1上部的車箱49內(nèi)，以電池27為動力，通過第一操作面板28輸入指令到控制板29，控制各部件的運動，把手30用于手扶操作。其余同實施例一，不再贅述。

實施例三

本實施例為多路況中型貨物運輸車，用于辦公桌椅、家具、小型機器設(shè)備等的日常運輸和搬家、搬廠等服務(wù)。請參閱圖64，中型貨物31置于主架1上方的載貨平臺32上。其余同實施例一，不再贅述。

實施例四

本實施例為多路況自助駕駛輪椅車，用于具有自助駕駛能力的人體的日常出行。請參閱圖65，在主架1上設(shè)有椅座33和扶手34，人體坐在椅座33上，用手操作第二操作面板35控制各部件的運動，后視鏡36便于觀看背面的情況，傾角傳感器37用于測量主架1的傾斜角度，提供信號給控制板29。其余同實施例一，不再贅述。

實施例五

本實施例為多路況他人輔助駕駛輪椅車，用于沒有自助駕駛能力的人體的日常出行。請參閱圖66，在主架1兩側(cè)分別設(shè)有前面板38、前手桿39和后面板40、后手桿41，上下樓梯和上下臺階時由他人在前手桿39側(cè)操作，其它路況時他人在后手桿41側(cè)或前手桿39側(cè)操作。其余同實施例一，不再贅述。

實施例六

本實施例為多路況智能直立行進(jìn)機器人，用于消防、急救、偵查、搶險、科學(xué)研究、智能運輸、智能服務(wù)等。請參閱圖67，在主架1兩側(cè)分別設(shè)有前攝像頭42、前傳感器43和后攝像頭44、后傳感器45，通過自動檢測、自動計算，數(shù)據(jù)組自動儲存記憶，自動調(diào)用，智能控制，成為一臺多路況智能機器人。其余同實施例一，不再贅述。

實施例七

本實施例為智能樓梯自動清潔機或自動清潔機器人，可用于無電梯樓房的樓梯和有電梯樓房的安全樓梯的日常清潔，如吸塵、清洗等。請參閱圖68，在主架1上設(shè)有清潔機主體46、清潔頭驅(qū)動47和清潔頭48，每移動一層樓梯，清潔頭48就對對應(yīng)的樓梯進(jìn)行清潔，直到完成整棟樓的樓梯清潔。其余同實施例一，不再贅述。