CN100460258C - 一种能自动上下台阶的装置及上下台阶方法 - Google Patents

Abstract

一种采用垂直升降和水平移动相结合的运动模式而实现上下台阶的运输装置及其受控实现上下台阶的操作步骤，此装置包括由主支架(10)、副支架(20)和承载架(30)构成的结构框架：主支架和副支架的几何边界均为长方体但宽度不同，它们之间相互套装并采用水平前后滑动连接，主支架和副支架各有四根受控伸缩长度都相等的支腿且各装有两列前后方向的水平轨道，承载架装有四列滚动轮(31)组，分别落在轨道上并能沿轨道运动；主、副支架之间连接有支架伸缩机构(6)，结构框架内装有承载架移动机构(7)；此装置还包括含有微控制器的电控系统(50)、传感器、控制开关、轮子、动力设备、驱动电路和蓄电池。

Description

一种能自动上下台阶的装置及上下台阶方法

技术领域 本发明涉及一种自动化运输装置及运输方法，特别是涉及一种能自动垂直升降和水平运动的运输装置及其工作方法。

背景技术 现有的能爬楼的车基本上是将运动的圆形车轮变化为行星轮式结构，有的还装有动力，较近期的中国实用新型96205557.3便是一例。但这类发明之所以缺少市场认同，一个重要的缺陷就在于上下台阶时缺少平稳性，尤其在载人的状态下，很难给人以安全感和舒适感。现有的资料中，尚未发现有一种装置能够依靠支腿的伸缩和结构框架的张收，平稳地使自身及被载体以垂直和水平方式交替运动而完成上下台阶的工作。

发明内容 本发明所要解决的主要技术问题在于，提供一种新型结构的能自动上下台阶的装置，它依靠支腿的伸缩和结构框架的张收达到自身及被载体以垂直和水平方式交替运动而完成上下台阶的工作。

本发明所要解决的另一技术问题在于，提供这种装置自动上下台阶的方法，使此装置的结构的各部分按照程序协调动作，较平稳地完成上下台阶的工作。

本发明解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种能自动上下台阶的装置，具有结构框架及安装在框架上的轮子，装有动力设备和装在机舱中用于驱动电磁开关的驱动电路、蓄电池，其结构框架由主支架、副支架和承载架构成，主支架装有主前支腿和主后支腿，副支架装有副前支腿和副后支腿，这些支腿都能受控垂直伸长和缩回，并且它们的最大伸缩长度都相等，它们伸长和缩回时分别使结构框架升高和降低；主支架与副支架之间采用水平前后滑动连接；主支架装有两列前后水平的主支架轨道，副支架装有两列前后水平的副支架轨道；承载架的两侧各具有侧翼，侧翼覆盖在主、副支架的上方；承载架装有四列滚动轮组，分别落在主支架轨道和副支架轨道上，并具备沿轨道滚动的能力；主支架与副支架之间连接有支架伸缩机构；结构框架内装有承载架移动机构；具有实现控制作用的含有微控制器的电控系统、传感器和控制开关。

本发明解决其主要技术问题同时还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的能自动上下台阶的装置的上下台阶方法，由人工选择上台阶模式或下台阶模式后，电控系统按以下步骤控制所述装置动作：

A)上下台阶准备；

B)驱动支架伸缩机构伸出，使副支架水平前伸；

C)检测判断副支架前部已伸过N个台阶，延迟ΔT秒，转向执行E)步；

D)检测到支架伸缩机构已达最大伸出限度或防撞开关动作；

E)停止驱动支架伸缩机构，使副支架停止前伸；

F)副支架支腿落地；

G)承载架移动机构动作，使承载架前移；

H)主支架支腿收缩至最短；

I)驱动支架伸缩机构收缩，使主支架水平前移；

J)主支架支腿落地；

K)副支架支腿收缩至最短；

L)驱动支架伸缩机构伸出，使副支架水平前伸；

M)检测判断副支架后部已伸过一个台阶，延迟ΔT秒，转向执行0)步；

N)检测到支架伸缩机构已达最大伸出限度或防撞开关动作；

0)停止驱动支架伸缩机构，使副支架停止前伸；

P)副支架支腿落地；

Q)承载架移动机构动作，使承载架前移；

R)主支架支腿收缩至最短；

S)驱动支架伸缩机构收缩，使主支架水平前移；

T)判断副支架前、后底部是否等高？若等高，转向X)步；

U)主支架支腿落地；

V)副支架支腿收缩至最短；

W)调整装置高度，然后转向执行L)步；

X)支腿收回；

Y)结束动作。

本发明解决其技术问题还可以采用以下技术措施来进一步实现：

对于前述的控制步骤，在A)步骤中，上台阶模式时，主支架支腿伸出至最长，下台阶模式时，主支架支腿先落地，然后再伸长至一个预定的高度ΔH，使得装置的轮子可以离开地面少许距离；在W)步骤中的调整装置高度是指，上台阶模式时，主后支腿伸出至最长，主前支腿伸出的长度使得主支架的上平面基本上保持水平，下台阶模式时，主支架的支腿收缩，达到主后支腿的伸出长度为预定的高度ΔH时停止，主前支腿伸出的长度使得主支架的上平面基本上保持水平；在C)步骤中，N是一个在程序中设定的不小于1的整数，与具体的支腿伸出长度有关，它的确定方法是：当轮子的下边缘平面至支腿伸出的最远点平面之间的距离为S1毫米，M是S1除以190的最大整数商时，N等于M减1；在C)和M)步骤中，ΔT秒取决于副支架的伸出速度，靠实验确定。

前述的主支架和副支架各由两副矩形侧支架连接构成，每一副侧支架具有两只立柱、一只侧下横担和一只侧上横担，这些侧横担的长度都相等，每只立柱均固定有一只前述的可伸缩的支腿，支腿伸出长度约束侧横担的长度；用一根副前下横担和一根副后下横担连接两副侧支架，构成副支架；用一根主前下横担、一根主后下横担、一根在后部的后上横担连接两副侧支架，构成主支架；主支架和副支架的几何边界均为长方体；主支架侧上横担与副支架侧上横担处于同一水平高度。

前述的侧横担的长度受支腿伸出长度的约束如下：设支腿伸出最大长度、支架伸缩机构缩至最短后，从轮子的下边缘平面至支腿伸出的最远点平面之间的距离为S1毫米，S1应不小于380毫米，由侧横担决定的副前支腿最前端至主后支腿最后端之间的距离为S2毫米，M为S1除以190的最大整数商，则S2小于M乘以240。这样的比例主要是参照建筑行业中一般住宅楼梯的设计标准，并考虑了适当的余量，使得本发明的装置可以适应符合该标准条件的住宅楼梯和坡度不大于该标准条件的其它台阶。

前述的支架轨道和滚动轮组的安装方式有两种，一种是：主支架轨道分别固定在主前下横担和主后下横担的上部，副支架轨道分别固定在副前下横担和副后下横担的上部，四列滚动轮组固定在承载架的底部；另一种是：主支架轨道和副支架轨道分别安装在主支架侧上横担和副支架侧上横担的上部，滚动轮组分别安装在侧翼的下部，每侧的侧翼下方装有两列滚动轮组。

前述的主支架、副支架和承载架之间的安装方式有两种，一种是：副支架的宽度小于主支架，承载架落装在副支架内，副支架套装在主支架内，副支架侧下横担的下沿高于主前下横担的上沿，副前支腿在主支架框架外，副后支腿在主支架框架内；另一种是：副支架的宽度大于主支架，承载架落装在主支架内，副支架套装在主支架外，副后下横担的上沿低于主支架侧下横担的下沿，主后支腿在副支架框架外，主前支腿在副支架的框架内。

前述的传感器是安装在副前下横担下面的前探测器和安装在副后下横担下面的后探测器；控制开关包括系统开关和检测开关；系统开关包括装置启/停开关和上/下台阶模式选择开关，安装在结构框架上易于使用者操作的部位；检测开关是安装在副前下横担下方的防撞开关、安装在主支架轨道上或其附近的主行程开关和安装在副支架轨道上或其附近的副行程开关；传感器和检测开关的信号输入电控系统，电控系统的输出信号通过驱动电路控制所述支腿的伸缩、支架伸缩机构动作和承载架移动机构动作。电控系统中的具体电路可采用现有技术的组合。

前述的承载架含有承载平台、机舱和底板；承载架向前移动是依靠承载架移动机构的动作；驱动电路、蓄电池、电控系统安装在机舱中。

前述的水平前后滑动连接可以采用并且不限于下列形式，其中之一是燕尾槽方式，在主支架与副支架的左、右连接侧面之间对应装有互相嵌套的燕尾凹槽和燕尾凸槽；其中之二是连杆机构方式，两副连杆机构安装在主支架和副支架的左、右连接侧面之间，连杆机构的两端分别连接在主支架的后部和副支架的前部。

前述的主前支腿、主后支腿、副前支腿和副后支腿各有两只；其中的各支腿既可以是分别独立地工作，也可以利用机械方式分别将两只主前支腿、两只主后支腿、两只副前支腿、两只副后支腿、左侧或者右侧的主前支腿和主后支腿、左侧或者右侧的副前支腿和副后支腿的伸缩部分连接起来，从而可以利用一件传动机构使两只支腿同时伸出或缩回。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明所提供的装置以垂直升降和水平移动相结合的运动模式自动完成上下台阶的动作，这对于被承载的物体是一种非常安全而又平稳的运动过程。将承载平台设计成座椅时，对于那些行动困难的人来说，这种装置可以帮助他们安全并且舒适地上下台阶，特别是可以满足按照标准设计的住宅楼房的楼梯尺寸及坡度状况，能使那些住在楼上的老、弱、病、残者更方便地到户外或有台阶的公共场所活动，可见其实为一新颖、进步、实用的新设计。如果再增加带动轮子的动力设备、使用万向轮轴，本装置将具备平地运动和小半径转弯的能力。

本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

图1是本发明的宽主支架结构外观立体图。

图2是本发明的窄副支架结构外观立体图。

图3是本发明的窄副支架套装在宽主支架内的结构立体图。

图4是本发明的底部装有主支架轨道的宽主支架结构外观立体图。

图5是本发明的底部装有副支架轨道的窄副支架结构外观立体图。

图6是底部装有支架轨道的窄副支架套装在宽主支架内的结构立体图。

图7A是底部装有滚动轮的承载架的正视图。

图7B是底部装有滚动轮的承载架的侧视图。

图7C是底部装有滚动轮的承载架的俯视图。

图8A是侧翼下装有滚动轮的承载架的正视图。

图8B是侧翼下装有滚动轮的承载架的侧视图。

图8C是侧翼下装有滚动轮的承载架的俯视图。

图9A是宽主支架窄副支架底部装有支架轨道的本发明的正视图。

图9B是宽主支架窄副支架底部装有支架轨道的本发明的侧视图。

图10A是宽主支架窄副支架上部装有支架轨道的本发明的正视图。

图10B是宽主支架窄副支架上部装有支架轨道的本发明的侧视图。

图11是宽主支架窄副支架上部装有支架轨道的无承载架俯视图。

图12是宽主支架窄副支架底部装有支架轨道的无承载架无上横担俯视图。

图13是液压系统图。

图14是电气系统原理图。

图15是上台阶过程流程图。

图16是下台阶过程流程图。

图17是一侧主、副支架用一种连杆机构实现水平前后滑动连接的右视示意图。

图18是另一侧主、副支架用一种连杆机构实现水平前后滑动连接的右视示意图。

图3F是本发明的宽副支架套装在窄主支架外的结构立体图。

图6F是底部装支架轨道的宽副支架套装在窄主支架外的结构立体图。

图10FA是宽副支架窄主支架上部装有支架轨道的本发明的正视图。

图10FB是宽副支架窄主支架上部装有支架轨道的本发明的侧视图。

图11F是宽副支架窄主支架上部装有支架轨道的无承载架俯视图。

图中：3.垫块            4.轮轴             6.支架伸缩机构

      7.承载架移动机构  8.轮子             9.辅助横担

      10.主支架         11.主前下横担      12.主后下横担

      13.主前支腿       14.主后支腿        15.燕尾凹槽

      16.主支架轨道     17.主支架侧下横担  18.主支架侧上横担

      19.后上横担

      20.副支架         21.副前下横担      22.副后下横担

      23.副前支腿       24.副后支腿        25.燕尾凸槽

      26.副支架轨道     27.副支架侧下横担  28.副支架侧上横担

      30.承载架         31.滚动轮          32.机舱

      33.承载平台       34.底板            35.轮支架

      39.侧翼

      40.液压系统         45.液压泵            46.过滤器

      47.油箱             48.直动型溢流阀      49.单向阀

      403.高压力继电器    404.低压力继电器     411.主腿三位四通阀

      412.主腿液压锁      4111.主前腿开关阀    4112.主后腿开关阀

      421.副腿三位四通阀  422.副腿液压锁

      431.支架伸缩阀      441.承载架移动阀

      50.电控系统         51.微控制器

      521.前探测器        522.后探测器         53.防撞开关

      541.主行程开关      542.副行程开关       55.驱动电路

      552.控制驱动电路    56.蓄电池

      57.A/D转换电路      581.电源开关         582.模式开关

具体实施方式 以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的能自动上下台阶的装置及上下台阶方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

在实施例中，将可伸缩的支腿与立柱合二为一，形成由分别独立的副前支腿23、副后支腿24、副支架侧下横担27和副支架侧上横担28构成的副支架20的侧支架，由分别独立的主前支腿13、主后支腿14、主支架侧下横担17和主支架侧上横担18构成的主支架10的侧支架。选用槽形主支架轨道和槽形副支架轨道与承载架滚动轮组配合。各支腿的最大伸出长度平面至轮子8的下边缘平面之间的距离是575毫米。为使看图便利，将其中属于副支架的部分用斜向条纹填充，属于承载架的部分用网状条纹填充。

请参阅图1、图2、图3所示，窄副支架20套装在宽主支架10内的安装关系由图中明确表示：副前支腿23在主支架10框架外，副后支腿24在主支架10框架内，主前下横担11低于副支架侧下横担27，在同一平面上，副后支腿24的移动范围在主支架10内，自主后下横担12至主前下横担11之间。各支腿均选用同样规格的双作用单活塞杆液压缸，保证它们的伸缩功能。

请参阅图3F所示，宽副支架20套装在窄主支架10外的安装关系由图中明确表示：主后支腿14在副支架20框架外，主前支腿13在副支架20框架内，副后下横担22低于主支架侧下横担17，在同一平面上，副后支腿24的移动范围在主后下横担12至主前下横担11之间。

请参阅图4、图5、图6所示，在窄副支架20套装在宽主支架10内的情况下，为保持下部槽形轨道的水平，在主前下横担11上要装有垫块3，副前下横担21、副后下横担22和主后下横担12处于同一水平高度，左右外侧安装两列槽形副支架轨道26，内侧安装两列槽形主支架轨道16，副后下横担22被压在槽形主支架轨道16下面，主前下横担11被压在槽形副支架轨道26下面。主支架侧下横担17、主支架侧上横担18、副支架侧下横担27和副支架侧上横担28的长度都相等。请参阅图9A、图9B所示，选取液压缸的最大伸出长度减去轮子8的底沿至支腿的最下端的距离，差值S1为575毫米，S1除以190的最大整数商是3，240的3倍是720毫米，选取这些横担的长度所构成的从副前支腿23的前端至主后支腿14的后端之间的最小距离S2为710毫米。

请参阅图6F所示，在宽副支架20套装在窄主支架10外的情况下，为保持下部槽形轨道的水平，在副后下横担22上要装垫块3，副前下横担21、主前下横担11和主后下横担12处于同一水平高度，左右外侧安装两列槽形副支架轨道26，内侧安装两列槽形主支架轨道16，槽形主支架轨道16压在副后下横担22上面，槽形副支架轨道26压在主前下横担11上面。

请参阅图7A、图7B、图7C、图8A、图8B、图8C所示，承载架30包括有滚动轮31、机舱32、承载平台33、底板34和侧翼39。机舱32上面有承载平台33覆盖，下面有底板34，滚动轮31的轮支架35固定在底板34的下面(对于上部装滚动轮的情况，滚动轮31的轮支架35固定在侧翼39的下面)。承载架移动机构7选用液压缸，缸套顶端与固定在承载架最前端的挡块连接，缸套固定在底板34下面、杆端不做固定。承载架移动机构7的最大伸出长度与副支架的最大伸出长度相同。机舱32内固定有：电控系统50、驱动电路55、蓄电池56和液压系统40。液压系统40为实施例的动力设备，包括液压泵、液压控制阀、油箱等驱动液压缸动作的设备。

请参阅图9A、图9B、图10A、图10B、图11和图12所示，(为使看图便利，在图中略去液压系统40)在宽主支架窄副支架状况时，主、副支架装配完成后，承载架放落在槽形轨道上，即构成完整的本发明的装置。其中：燕尾凹槽15水平安装在主前支腿13和主后支腿14之间，燕尾凸槽25水平安装在副前支腿23和副后支腿24之间。在副前下横担21的下面安装前探测器521，在副后下横担22的下面安装后探测器522，前探测器521和后探测器522均选用物位探测器，用于在上下台阶时，前、后支腿的伸出长度能确保整个装置的倾斜角度不大于5度。在两只副前支腿23的下部分别装有防撞开关53，在一根槽形主支架轨道16的后部装主行程开关541，在一根槽形副支架轨道26的前部装副行程开关542。轮子8安装在轮轴4上，轮轴4安装在主支架10上。支架伸缩机构6位于前、后下横担的上方，选用两端固定在挡块上的双作用单活塞杆液压缸，一端挡块固定在副前下横担21上，另一端挡块固定在主后下横担12上，左右位置居中。为使承载架移动机构7能推动承载架30前移，在两只主后支腿14之间加装有辅助横担9，辅助横担9与承载架移动机构7处于同一水平高度。

请参阅图10FA、图10FB、图11F所示，在窄主支架宽副支架状况时，轮子8可安装在主、副支架之间的燕尾槽下方。主、副支架装配完成后，承载架放落在槽形轨道上，即构成完整的本发明的装置。这种状况不影响其它设备的安装位置。

请参阅图13所示，本实施例选用现有技术的液压系统作为上下台阶的动力设备。

请参阅图14所示的本发明装置的电气原理图。驱动电路55在实施例中具体为控制驱动电路552。电源开关581投向电控系统50时，装置进入上下台阶状态。在上下台阶状态时，模式开关582处于中间位置时，控制系统待机，模式开关582两端的接点分别代表上台阶模式和下台阶模式。高压力继电器403、低压力继电器404、主行程开关541、副行程开关542以及两个互为备份的防撞开关53向微控制器51提供输入的开关信号，前探测器521和后探测器522通过A/D转换电路57向微控制器51提供输入的数字信号。微控制器51相应的输出信号通过控制驱动电路552控制液压泵45的启停、主腿三位四通阀411、副腿三位四通阀421、支架伸缩阀431、承载架移动阀441、主前腿开关阀4111和主后腿开关阀4112的动作，其中，阀411、阀421和阀431各有两个电磁线圈。电源开关581和模式开关582安装在便于操作的位置——例如，承载架侧翼39的上表面。

请参阅图15所示，并结合图14和图13具体说明本发明的上台阶方法。当电源开关581投入时，微控制器51加电待机，同时启动液压泵45。当微控制器51检测到模式开关582给出上台阶信号为低电平时，发出控制信号驱动主腿三位四通阀411动作，接通油路使四只主支腿液压缸无负载伸出并落地，然后继续伸出至极限，使装置达到最大高度(步骤601)。

由于液压缸不能继续伸出而液压泵未停止工作，使油路压力继续升高，导致高压力继电器403动作。当微控制器51检测到此路信号为低电平时，关闭主腿三位四通阀411，驱动支架伸缩阀431，接通油路使支架伸缩液压缸伸出，推动副支架前伸(步骤602)。

微控制器51开始读取前探测器521的数据，当数据发生两次(575除以190的最大整数商为3，N＝3-1)跃变后，经过预先设定的延迟时间

秒，微控制器51关闭支架伸缩阀431，使副支架停止前伸。接下来，微控制器51驱动副腿三位四通阀421，接通油路使副支腿液压缸无负载伸出并落地。如果前探测器521的数据未发生两次跃变而防撞开关53已经动作，或者由于支架伸缩液压缸达到极限长度导致油路压力增高，引起低压力继电器404动作，都将使微控制器51执行停止副支架前伸的操作，并使副支腿落地(步骤603∽606)。其中，延迟时间

秒，是给主支架支腿落在同一台阶上留出足够的位置。

一旦副支腿继续伸出时，由于带有负载，必然导致油路压力升高，使低压力继电器404动作。微控制器51检测到此路信号为低电平时，关闭副腿三位四通阀421，停止副支腿液压缸伸出，然后驱动承载架移动阀441，接通油路使承载架移动液压缸伸出，推动承载架前移。当承载架移动到副支架上的确定位置时，副行程开关542动作。微控制器51检测到此路信号为低电平时，停止驱动承载架移动阀441的线圈，在阀内弹簧的作用下，承载架移动阀441回归原始位置，使承载架移动液压缸连通回油管路(步骤607)。

微控制器51随后驱动主腿三位四通阀411，使主支腿液压缸收缩。收缩至极限后，凭借高压力继电器403动作，微控制器51收到该路低电平信号，关闭主腿三位四通阀411，驱动支架伸缩阀431，使支架伸缩液压缸收缩，拉动主支架向前，同时带动承载架移动液压缸的杆端缩回(步骤608∽609)。

主支架前移至承载架的确定位置时，主行程开关541由于接触滚动轮而动作，微控制器51收到该路低电平信号，关闭支架伸缩阀431，驱动主腿三位四通阀411，使主支腿液压缸无负载伸出。主支腿落地时，前、后主支腿的伸出长度已经不一致。液压缸继续伸出的趋势导致低压力继电器404动作，微控制器51收到该路低电平信号，关闭主腿三位四通阀411，驱动副腿三位四通阀421，使副支腿液压缸收缩(步骤610∽611)。

副支腿液压缸收缩至极限后，低压力继电器404动作。微控制器51收到该路低电平信号，关闭副腿三位四通阀421，驱动支架伸缩阀431，使副支架前伸，此时微控制器51开始读取后探测器522的数据，当数据发生一次跃变后，经过预先设定的延迟时间

秒，微控制器51关闭支架伸缩阀431，使副支架停止前伸。如果后探测器522的数据未发生跃变而防撞开关53已经动作，或者由于支架伸缩液压缸达到极限长度导致油路压力增高，引起低压力继电器404动作，都将使微控制器51执行停止副支架前伸的操作(步骤612∽615)。

根据前面步骤(606∽609)的详述，在微控制器51的程序控制下，本发明的装置进一步完成副支腿落地、承载架前移、主支腿收缩、主支架前移这几步动作(步骤616∽619)。

微控制器51此时读取前探测器521和后探测器522的数据，并且比较它们的大小，若两者之差在容许的误差范围内，说明装置已经到达平地，执行步骤624；否则执行如下动作：主支腿落地、副支腿收缩。而后，主支腿带负载伸出，微控制器51读取后探测器522的数据，当该数据表明主后支腿已伸出至极限时，关闭主腿三位四通阀411，再转去执行步骤612(步骤620∽623)。

当装置已经到达平地，微控制器51发出控制信号，收回伸出的支腿，完成全部上台阶过程(步骤624∽625)。

在主支腿带负载上升时，微控制器51不断地读取前探测器521和后探测器522的数据，发现主前支腿和主后支腿的伸出长度不协调并且超过允许误差时，控制主前腿开关阀4111或主后腿开关阀4112，进行相应的调整，保证装置在上升过程中的水平程度。

请参阅图16所示，并结合图15、图14和图13具体说明本发明的下台阶方法。当微控制器51检测到模式开关582给出下台阶信号为低电平时，发出控制信号驱动主腿三位四通阀411动作，接通油路使四只主支腿液压缸无负载伸出并落地，然后带负载继续伸出，微控制器51不断地读取前探测器521和后探测器522的数据，当装置的轮子稍微离开地面，达到在程序中预先给定的最低限定高度值(以下简称为低限)时，关闭主腿三位四通阀411(步骤701)。

后续的步骤(702∽725)与上述的图15的步骤((602∽625)实现过程基本相同，其中的差别在于步骤723与步骤623。在上述的图15的步骤623中，主支腿带负载上升；在步骤723中变为主支腿带负载下降(主支腿液压缸收缩)，当主后支腿下降达到低限时，即停止。

请参阅图17和图18所示，用常见的一种连杆机构代替前述的燕尾槽方式形成主支架与副支架之间的水平前后滑动连接，为保持上下文及其它各图的意义连贯，图中将实现连接的立柱用支腿代替。连杆机构的后部下端和前部下端分别固定在主后支腿14和副前支腿23上，连杆能围绕固定轴转动。连杆机构的后部上端和前部上端分别可在主后支腿14和副前支腿23上的槽内上下滑动，并经过与支腿的紧固连接，保证在径向力的作用下不致从槽中脱出。

以上文中所述上横担是主支架侧上横担18、副支架侧上横担28和后上横担19的总称；主支腿是主前支腿13和主后支腿14的总称；副支腿是副前支腿23和副后支腿24的总称。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，特别是主、副支腿的结构形式，主支架与副支架之间的水平前后滑动连接，以及支架伸缩机构和承载架移动机构，都可以通过各种方式实现。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种能自动上下台阶的装置，具有结构框架及安装在框架上的轮子(8)，装有动力设备和装在机舱(32)中的用于驱动电磁开关的驱动电路(55)、蓄电池(56)，其特征在于：结构框架由主支架(10)、副支架(20)和承载架(30)构成；主支架(10)装有主前支腿(13)和主后支腿(14)，副支架(20)装有副前支腿(23)和副后支腿(24)，这些支腿都能受控垂直伸长和缩回，并且它们的最大伸缩长度都相等，它们伸长和缩回时分别使结构框架升高和降低；主支架(10)与副支架(20)之间采用水平前后滑动连接；主支架(10)装有两列前后水平的主支架轨道(16)，副支架(20)装有两列前后水平的副支架轨道(26)；承载架(30)的两侧各具有侧翼(39)，侧翼(39)覆盖在主、副支架的上方；承载架(30)装有四列滚动轮(31)组，分别落在主支架轨道(16)和副支架轨道(26)上，并具备沿轨道滚动的能力；主支架(10)与副支架(20)之间连接有支架伸缩机构(6)；结构框架内装有承载架移动机构(7)；具有实现控制作用的含有微控制器(51)的电控系统(50)、传感器和控制开关。

2.根据权利要求1所述的能自动上下台阶的装置，其特征在于其中所述的主支架(10)、副支架(20)和承载架(30)之间的安装方式有两种，一种是：副支架(20)的宽度小于主支架(10)，承载架(30)落装在副支架(20)内，副支架(20)套装在主支架(10)内，副支架侧下横担(27)的下沿高于主前下横担(11)的上沿，副前支腿(23)在主支架(10)框架外，副后支腿(24)在主支架(10)框架内；另一种是：副支架(20)的宽度大于主支架(10)，承载架(30)落装在主支架(10)内，副支架(20)套装在主支架(10)外，副后下横担(22)的上沿低于主支架侧下横担(17)的下沿，主后支腿(14)在副支架(20)框架外，主前支腿(13)在副支架(20)的框架内。

3.根据权利要求1所述的能自动上下台阶的装置，其特征在于其中所述的承载架(30)含有承载平台(31)、机舱(32)和底板(34)；承载架(30)向前移动是依靠承载架移动机构(7)的动作；驱动电路(55)、蓄电池(56)、电控系统(50)安装在机舱(32)中。

4.根据权利要求1所述的能自动上下台阶的装置，其特征在于其中所述的主支架(10)和副支架(20)各由两副矩形侧支架连接构成，每一副侧支架具有两只立柱、一只侧下横担和一只侧上横担，这些侧横担的长度都相等，每只立柱均固定有一只前述的可伸缩的支腿，支腿伸出长度以特定方式约束侧横担的长度；用一根副前下横担(21)和一根副后下横担(22)连接两副侧支架，构成副支架(20)；用一根主前下横担(11)、一根主后下横担(12)、一根在后部的后上横担(19)连接两副侧支架，构成主支架(10)；主支架(10)和副支架(20)的几何边界均为长方体；主支架侧上横担(18)与副支架侧上横担(28)处于同一水平高度。

5.根据权利要求4所述的能自动上下台阶的装置，其特征在于其中所述的支腿伸出长度对侧横担长度的特定方式约束如下：设支腿伸出最大长度、支架伸缩机构(6)缩至最短后，从轮子(8)的下边缘平面至支腿伸出的最远点平面之间的距离为S1毫米，S1应不小于380毫米，由侧横担决定的副前支腿(23)最前端至主后支腿(14)最后端之间的距离为S2毫米，M为S1除以190的最大整数商，则S2小于M乘以240。

6.根据权利要求4所述的能自动上下台阶的装置，其特征在于所述的支架轨道和滚动轮组的安装方式有两种，一种是：主支架轨道(16)分别固定在主前下横担(11)和主后下横担(12)的上部，副支架轨道(26)分别固定在副前下横担(21)和副后下横担(22)的上部，四列滚动轮(31)组固定在承载架(30)的底部；另一种是：主支架轨道(16)和副支架轨道(26)分别安装在主支架侧上横担(18)和副支架侧上横担(28)的上部，滚动轮(31)组分别安装在侧翼(39)的下部，每侧的侧翼(39)下方装有两列滚动轮(31)组。

7.根据权利要求4所述的能自动上下台阶的装置，其特征在于所述的传感器是安装在副前下横担(21)下面的前探测器(521)和安装在副后下横担(22)下面的后探测器(522)；控制开关包括系统开关和检测开关；系统开关包括装置启/停开关和上/下台阶模式选择开关，安装在结构框架上易于使用者操作的部位；检测开关是安装在副前下横担(21)下方的防撞开关(53)、安装在主支架轨道(16)上或其附近的主行程开关(541)和安装在副支架轨道(26)上或其附近的副行程开关(542)；传感器和检测开关的信号输入电控系统(50)，电控系统(50)的输出信号通过驱动电路控制所述支腿的伸缩、支架伸缩机构(6)动作和承载架移动机构(7)动作。

8.一种能自动上下台阶的装置的上下台阶方法，其特征在于：上、下台阶时由人工选择上台阶模式或下台阶模式后，电控系统(50)按以下步骤控制装置动作：

A)上下台阶准备；

B)驱动支架伸缩机构(6)伸出，使副支架(20)水平前伸；

C)检测判断副支架(20)前部已伸过N个台阶，延迟ΔT秒，转向执行E)步；

D)检测到支架伸缩机构(6)已达最大伸出限度或防撞开关(53)动作；

E)停止驱动支架伸缩机构(6)，使副支架(20)停止前伸；

F)副支架(20)的支腿落地；

G)承载架移动机构(7)动作，使承载架(30)前移；

H)主支架(10)的支腿收缩至最短；

I)驱动支架伸缩机构(6)收缩，使主支架(10)水平前移；

J)主支架(10)的支腿落地；

K)副支架(20)的支腿收缩至最短；

L)驱动支架伸缩机构(6)伸出，使副支架(20)水平前伸；

M)检测判断副支架(20)后部已伸过一个台阶，延迟ΔT秒，转向执行0)步；

N)检测到支架伸缩机构(6)已达最大伸出限度或防撞开关(53)动作；

O)停止驱动支架伸缩机构(6)，使副支架(20)停止前伸；

P)副支架(20)的支腿落地；

Q)承载架移动机构(7)动作，使承载架(30)前移；

R)主支架(10)的支腿收缩至最短；

S)驱动支架伸缩机构(6)收缩，使主支架(10)水平前移；

T)判断副支架(20)前、后底部是否等高？若等高，转向X)步；

U)主支架(10)的支腿落地；

V)副支架(20)的支腿收缩至最短；

W)调整装置高度，然后转向执行L)步；

X)支腿收回；

Y)结束动作。

9.根据权利要求8所述的能自动上下台阶的装置的上下台阶方法，其特征在于：在A)步骤中，上台阶模式时，主支架支腿伸出至最长，下台阶模式时，主支架支腿先落地，然后再伸长至一个预定的高度ΔH，使得装置的轮子(8)可以离开地面少许距离；在W)步骤中的调整装置高度是指：上台阶模式时，主后支腿(14)伸出至最长，主前支腿(13)伸出的长度使得主支架的上平面基本上保持水平，下台阶模式时，主支架的支腿收缩，达到主后支腿(14)所伸出的长度为预定的高度ΔH时停止，主前支腿(13)伸出的长度使得主支架的上平面基本上保持水平；在C)步骤中，N是一个在程序中设定的不小于1的整数，与具体的支腿伸出长度有关，它的确定方法是：当轮子(8)的下边缘平面至支腿伸出的最远点平面之间的距离为S1毫米，M是S1除以190的最大整数商时，N等于M减1；在C)和M)步骤中，ΔT秒取决于副支架(20)的伸出速度，靠实验确定。

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