CN103818859B - 一种上楼梯助力装置和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明目的是提供一种上楼梯助力的装置，包括把手、轨道，电动单元，轨道设置于楼梯侧的墙壁上；把手设置有与轨道耦合构件，通过耦合构件固定于轨道并可沿轨道移动；电动单元连接把手，可带动把手沿轨道上升，其特征在于：设置有步进控制单元，步进控制单元和电动单元连接，控制电动单元每次步进时候带动把手沿轨道移动若干级楼梯距离。本发明装置使人上楼时候，可以比较轻松；同时有较高安全性，无需占用额外空间，成本低，容易实施。

Description

一种上楼梯助力装置和控制方法

技术领域

本发明涉及一种上楼梯助力装置，属于电梯、家居相关领域。

背景技术

目前很多中低层楼没有楼梯，人们上楼时候爬楼梯比较累，出入不方便，特别是老年人。而如果加装电梯又缺乏足够的空间或影响光线，实施难度大。

目前已有一些加装楼梯电动扶手等助力的技术方案，但存在易用性差、使用不安全等问题，难以推广应用。

发明内容

本发明目的是提供一种上楼梯助力的装置，使人上楼时候，可以比较轻松；同时有较高安全性，无需占用额外空间，成本低，容易实施。

本发明的目的技术方案如下：一种上楼梯助力装置，包括把手、轨道，电动单元，轨道设置于楼梯侧的墙壁上，把手设置有与轨道耦合构件，通过耦合构件固定于轨道并可沿轨道移动，电动单元连接把手，可带动把手沿轨道上升，其特征在于：设置有步进控制单元，和电动单元连接，步进控制单元控制电动单元每次步进时候带动把手沿轨道移动若干级楼梯距离。

所述若干级楼梯距离，可以是1级或多级，小于或等于该层楼梯数的一半。

所述把手用于给上楼的人用手握住，提供上楼的向上的助力，并保持身体平衡。

所述轨道用于固定和支撑把手，轨道紧贴楼梯侧的墙壁设置。作为实施方式，轨道是供滑轮滑动的平滑钢轨，或有齿的和齿轮耦合的轨道，或管道，或履带，可以有多种实施方式，轨道从本楼层延伸到上一楼层，平行于上下楼梯的方向，由于轨道比较窄，小于5CM，还可以嵌入到墙壁中，基本额外不占用楼道的空间，不影响正常的上下楼梯活动。

所述把手可以设置一个或多个，设置相应的1个或多个电动单元和轨道。电动单元和轨道根据驱动方式来设置，可以多个把手共享1个电动单元和轨道。

作为一种实施方式，所述把手包括把手支架和把手棒，把手棒为长条状，把手棒的一端和把手支架间通过活动关节连接，另一端悬空，使把手可围绕活动关节转动，在折叠状态时候把手棒转动到紧贴楼梯侧墙壁的位置，不占用楼道的空间；当把手为展开状态时候，把手棒转动到与楼梯侧墙壁大致垂直的方向，以便有足够位置让人手握住，提供上楼助力。

所述把手设置的与轨道耦合构件，是滑轮、卡槽之等，技术人员可参照现有技术中与轨道相匹配的构件，不同类型的轨道有相应的耦合构件。如和钢轨耦合的构件是滑轮，和有齿的轨道耦合的是齿轮。

所述电动单元用于为把手提供移动的动力，包括电动机及传动装置。作为实施方式，所述电动单元可以固定在墙壁上，通过传动装置带动把手活动。作为另一种实施方式，所述电动单元也可以固定在把手上，通过电动滚轮等构件带动把手在轨道上移动。

所述步进控制单元包括一步进开关，用于接受步进启动指令启动步进，步进开关设置于把手，随把手沿轨道移动。

所述步进控制单元还包括步进距离控制器，步进距离控制器用于确定把手上升若干级距离并暂停电动单元。

为了便于管理，每层楼梯设置有与若干楼层关联的鉴权单元，每层鉴权单元和各层连接，在其中一层的鉴权单元检测到鉴权通过后，鉴权单元开启该层和其他楼层的使用权限，并在若干分钟后停止使用权限。所述鉴权单元可以是用RFID鉴权，或者指纹鉴权等常用的门禁鉴权方式。通过设置鉴权单元，使有权限的用户在进行刷卡或其他鉴权验证，才能使用上楼梯助力装置，而且通过本发明的鉴权同步方法，只需一次鉴权就可用助力装置上多层楼梯，无需每层都鉴权，使用方便。

利用本发明所述的上楼梯助力装置，使人上楼时候，可抓住把手，由把手带动身体上升，就像有人拉着上楼一样，因此可以比较轻松；由于把手的上升方式是步进的，不会像连续上升的电动装置那样拖着人使其摔倒，即使摔倒，由于每次只步进较短距离即自动停止，不会造成较大伤害，而且上楼人可通过步进控制单元控制上楼节奏和速度，因此具有有较高安全性和易用性；本装置的轨道安装在楼梯一侧的墙上，把手不用时候可折叠贴墙放置，轨道和把手厚道只有几厘米，因此无需占用额外空间，基本不影响正常上下楼，因此比加装电梯容易实施得多，而且结构简单，成本较低。

本发明还提供一种对所述上楼梯助力装置的控制方法，其特征在于：定时检测把手状态，如果为展开状态，持续监测步进开关，如果步进开关被触发，启动电动单元，带动把手上升一个步进距离；如果把手处于折叠状态，控制电动单元，使把手移动到楼层底部，供后来的用户上楼时候使用。通过本发明的方法，实现对上下楼助力流程的自动控制，无需人工复位把手位置，使操作简单便于用户使用。

附图说明

图1是本发明上楼梯助力装置的实施例1示意图。

图2是本发明上楼梯助力装置的实施例1的把手处于折叠状态的示意图。

图3是本发明上楼梯助力装置的实施例2的示意图。

图4是本发明上楼梯助力装置的实施例3的示意图。

图5是本发明上楼梯助力装置的实施例1的A-A’剖面示意图。

图6是本发明上楼梯助力装置的实施例3的A-A’剖面示意图。

具体实施方式

如图1所示，是本发明本发明一种上楼梯助力装置的一个实施例的示意图。包括把手1、轨道2，电动单元3，轨道2设置于楼梯侧的墙壁上，紧贴墙壁，和楼梯平行；把手1设置有与轨道耦合构件5，通过耦合构件5固定于轨道2并可沿轨道2移动；电动单元3连接把手1，可带动把手1沿轨道2上升，其特征在于：设置有步进控制单元4，步进控制单元4和电动单元3连接，控制电动单元每次步进时候带动把手1沿轨道2移动若干级楼梯距离。

作为一种实施方式，所述把手1为长条状，是可折叠的，在折叠状态时候把手紧贴楼梯侧的墙壁，不占用楼道的空间；如图1所示，当把手1为展开状态时候，方向与楼梯侧的墙壁平面大致垂直，以便有足够位置让人手握住提供助力。如图2所述，把手1是折叠状态，把手1紧贴墙壁，方向为平行于轨道。在其他实施例中，把手1紧贴墙壁时，方向也可为垂直于地面，或于地面呈其他的角度。

所述步进控制单元4包括步进开关41和步进距离控制器42，步进开关41用于启动电动单元3，步进距离控制器用于确定把手1上升若干级距离后暂停电动单元3，其中步进开关41设置于把手1上。步进上升时候移动速度可以是匀速，也可以是变速，先缓慢启动。步进开关41设置在把手1上，便于用户手持把手1时候同时控制步进开关41。

在图1实施例中所述每次步进若干级楼梯距离，是一级，这样每次触发步进开关41，步进控制单元3控制把手1带动用户上一级楼梯的距离，每次前进一步，这用户可控制每步的前进间歇和前进节奏，不会被把手1拖倒。

作为其他的实施方式，所述步进控制单元的步进的一段距离为1级，或2级、或3级、或4级楼梯长度。这样可以一次触发上升多级距离。

所述把手1用于给上楼的人用手握住，在人蹬腿的同时提供提供上楼的向上的助力，并保持身体平衡。就像有人拉着往上走一样。

如图5所示，本实施例中轨道2和把手1的A-A’截面示意图，所述轨道2用于固定把手1并为把手1提供支撑力，轨道2紧贴楼梯侧的墙壁设置，可以用膨胀螺丝固定于墙上。本实施例中轨道2包括：

背板21，用于连接各轨道，将轨道固定于墙壁；

上轨22，用于为把手1提供向内支撑力；

中轨23，用于为把手1提供向上支撑力；

下轨24，用于为把手1提供向外支撑力；

上轨22、中轨23、下轨24固定在背板上，和背板一起固定于楼梯一侧的墙壁。

轨道1从本楼层延伸到上一楼层，平行于上下楼梯的方向，由于轨道比较扁平，小于3CM，基本不占用楼道的空间，不影响正常的上下楼梯活动。

把手1为长条状，是可折叠的，在折叠状态时候把手紧贴墙壁，不占用楼道的空间；当把手为展开状态时候，与楼梯的上下方向大致垂直，以便有足够位置让人手握住提供助力。如图5所示，本实施例中，所述把手包括把手支架12和把手棒11，把手棒11为长条状，把手棒11的一端和把手支架12间通过活动关节的轴13连接，另一端悬空，使把手可围绕活动关节13转动，在折叠状态时候把手棒11转动到紧贴墙壁的位置，不占用楼道的空间；当把手11为展开状态时候，把手棒转动到与楼梯的上下方向大致垂直，以便有足够位置让人手握住提供助力。

如图5所示，实施例中，把手支架12包括和轨道2的上轨、中轨、下轨对应的耦和构件：上滑轮121、中滑轮122、下滑轮123，以在轨道上流畅地滑动并支撑把手。作为其他实施方式，所述把手设置的与轨道耦合构件，还可以是本领域技术人员所熟悉的齿轮、悬挂轨道和挂轮等。

所述电动单元3用于为把手1提供移动的动力，包括电动机及传动装置31。如图1实施例所示，所述电动单元3可以固定在墙壁上，通过传动装置31带动把手1活动。实施例中，传动装置31是一条钢索，成环形状，环的一端套在电动单元3主体32里面的电动滑轮上，另一端套在电动单元设置在轨道另一端的辅助滑轮33，当电动滑轮通电转动时候，带动钢索31上升或下降。钢索传动装置31和把手1连接，从而带动把手1沿轨道2上升或下降移动。

作为一种实施方式，把手设置有与把手展开状态关联的防倒滑构件，防倒滑构件由把手展开状态控制，在把手状态为展开时候防倒滑构件压住轨道，防止把手倒滑，防止在电动装置发生故障等情况下意外下滑造成安全问题,而把手在折叠状态时，防倒滑构件不起作用，把手在轨道滑动方向不受防倒滑构件影响，这样把手可以下滑回复到楼梯底部位置。作为一个实施例，防倒滑构件是一个固定连接在把手靠轨道端的单向滚轮，当把手为折叠状态时候，单向滚轮和轨道分离，把手可以上下双方向自由移动；单把手为展开状态时候，单向滚轮由把手带动压住轨道，由于单向滚轮只能向一个方向转动，因此把手此时只能由电动单元带动向上移动，而不会倒滑。从而起到在人用本发明装置助力上楼时，即使发生电动单元的牵引装置断开等意外，也不会把手倒滑引起人摔倒，从而更安全可靠。所述单向滑轮是只能向一个方向转动的滚轮，由单向轴承和固定在轴承上的轮子构成，本领域技术人员可参考现有的技术资料。作为另一个实施例，防倒滑构件是一个连接在把手靠轨道段的弹性片，当把手为折叠状态时候，弹性片和轨道分离，把手可以上下双方向自由移动；单把手为展开状态时候，弹性片由把手带动倾斜状压住轨道，在把手往上移动时候，由于弹性片往上形变，摩擦力小，把手可向上移动；在把手往下移动时候，由于弹性片被轨道挡住不能往下形变，反而由于摩擦力紧压轨道，起到制动的作用，使把手不能往下移动。因此把手在展开状态时只能由电动单元带动向上移动，而不会倒滑；而把手在折叠状态时，不受防倒滑构件影响，可以下滑回复到楼梯底部位置。

作为不同的实施方式，所述上楼梯助力装置可设置一个或多个把手和相应的电动单元，也可多个把手共享同一个电动单元。在本实施例中，电动单元3是通过传递装置31的钢索来传动的，在有2个或多个把手1的情况下，轨道2可以给把手共享，但需要为每个把手1设置一条传动的钢索来进行牵引，因此需设置2个或多个电动单元，每个把手有相连的对应的与轨道耦合构件。通过设置多个把手，可以满足2人或多人同时上楼梯的需要，不需要等待。

作为另一个实例，所述的一种上楼梯助力装置设置有一个副把手，副把手也设置有与轨道的耦合构件，但无专门的电动单元，副把手和把手相连，和把手同步上下移动。这样无需专用的电动单元，即可提供给2个人上楼梯助力使用，同时还简化了装置，避免设置和维护2套电动单元。副把手和把手前后间隔约半米距离，以便有空间给2个人握住把手并不相互妨碍行走。在用钢索作为传递装置的实施例中，在距离把手下方距离约半米的位置，设置一个副把手，副把手也连接固定在钢索上，即可实现和把手相连同步上下移动。这时候，走在前面的上楼梯人作为主控制，走在后面的可随副把手拖动步进方式同步上楼。

作为另一种实施方式，所述电动单元3包括一电机、一和电机轴相连的螺旋杆，一和螺旋齿耦合匹配的滑板，电机固定在楼梯道一侧的墙壁上，电机轴和螺旋杆平行于楼梯墙壁，当电机通电时候电机轴带动螺旋杆转动，通过螺旋牙带动与其耦合的滑板沿着螺旋杆前后移动，移动方向由电机的旋转方向确定。螺旋长杆贴楼梯一侧的墙壁和楼梯道平行，把手1和滑板相连，因此当电机转动时候，通过滑板带动把手就沿楼梯道上下移动，实现电动单元带动把手移动。

作为另一种实施方式，如图3所示，所述电动单元3也可以固定在把手上，电动单元设置有电机和相连的电动滚轮，电机通电时候电动滚轮31转动，带动把手1在轨道上移动。

如图1所示，所述步进控制单元4包括一步进开关41，用于接受步进启动指令启动步进，步进开关41设置于把手1，随把手1沿轨道2同步移动。所述步进控制单元4还包括一个步进距离控制器，步进距离控制器用于确定把手上升若干级距离后暂停电动单元。确定步进距离的一种方式是定时式，即启动电动单元后延时特定时间停止，改段时间内电动单元带动把手前进的距离是恒定的；另一种方式是设置步进距离检测装置，感应和测量把手上升的准确距离，然后停止电动单元。作为一种实施方式，在把手1上设置前进距离测量器，通过对轨道的距离标记（如特定反光器、无线RFID感应器等），通过对标记的计数来判断前进的距离，确定停止电动单元的准确时间。

图1的实施例中，步进开关41为一个按压开关，当上楼人用手指压住按压开关，开关接通，将步进触发指令发送到步进距离控制器42。所述步进触发指令发送到步进距离控制器42的方式，包括通过有线连接，或无线信号，或红外信号方式来发送。

如图6的实施例，所述步进开关41所述步进开关设置有把手受力状态感应器，通过感应器感应把手受力状态来触发步进启动指令。作为实施例，步进开关41设置于把手棒11和把手支架12的交接位，包括一个压力感应装置，即所述的受力状态感应器的一个实施方式，当把手1处于展开状态，上楼人拉动把手棒11或将把手棒11往下压时候，步进开关41的压力感应装置感应到把手棒11传递过来的一定阀值压力（如大于5公斤），即产生一个步进触发指令，发送到步进距离控制器42，启动电动单元3带动把手步进若干级楼梯距离。通过这种压力感应的方式，当上楼人迈脚准备上楼时候，拉把手1自动感应触发一次步进，把手1带动上楼人上升一级楼梯后停止，从而无需人手按专用的步进开关来控制，更自动化。所述的压力感应器可以是机械感应，也可以是电子感应，其一种机械感应到实施方式，是用弹簧，弹簧两端有电触点，当弹簧被压时候触点接触接通开关，压缩弹簧的力即为触发开关的压力的阀值。所述的压力感应器的另一实施方式，是用压电陶瓷等可检测压力的电子件，检测出所承受压力的大小并产生触发步进的指令。

作为其他实施方式，所述步进开关不设置在把手上。一种实施方式是，所述步进开关所述步进开关包括用于拍摄上楼用户姿势的摄像头，以及通过图像分析识别出上楼准备姿势来触发步进启动指令的图像识别触发模块。通过摄像头拍摄上楼用户姿势，传送给图像识别触发模块，通过图像分析识别出上楼准备姿势来触发步进启动指令。在楼梯间设置一拍摄摄像头，拍摄用户姿势变化，图像识别触发模块过对图像分析，识别出上楼的准备姿势，如当识别出用户前后脚呈弓形时候，说明其处于准备上楼状态，即向步进控制单元主体发送一个步进触发指令，启动一次步进。这样可根据用户的动作、姿势实现自动步进控制，更为智能化。

作为实施方式，轨道2上设置有轨道防尘罩。有防尘罩，只有把手棒露在防尘罩外，可以防止人手卡到轨道的危险，避免灰尘轨道堵塞的轨道，并且把轨道和把手的耦合结构盖住比较美观。

如图2所示，把手1的把手棒11折叠方向是顺轨道方向；作为其他实施方式，把手棒11的折叠方向可以是垂直于地面的方向，或者呈其他角度贴墙。

如图5和图6所示，设置有把手状态感应器44，用于感应把手为折叠状态还是展开状态，如果把手为折叠状态而且不在轨道起始位置，，触发电动单元控制把手回到轨道的起始位置。其一个实施方式是，把手状态感应器44是一个弹簧开关，如果把手1处于折叠状态，把手棒11压着把手状态感应器44，开关闭合说明把手状态为折叠状态，反之如果把手状态感应器44没有被压，开关处于打开状态，说明把手1状态为展开。步进控制单元检测到把手状态感应器44的状态为闭合，而且把手不在楼梯底轨道的起始位置，则触发电动单元带动把手1回位到起始位置；这样当用户使用完本发明装置进行上楼助力后，放开把手1，把手1可自动回到楼梯底的起始位置，供下一个上楼人使用。

如图4所示，在把手1下方还设置有脚踏5，脚踏5也设置和把手1同步的轨道，和电动单元3连接，可由电动单元3带动下和把手1同步移动。这样人可踩在脚踏5上，手握把手1上升。作为一种实施方式，所述脚踏5是可折叠的，与把手的折叠联动，在非使用状态时候自动回复折叠状态紧贴墙壁，不占用楼道的空间。作为其他实施方式，脚踏在非使用状态时候，也可贴地面放置，也不占用楼道空间。所述带脚踏的上楼助力装置，如果没有步进控制单元连续上升，人容易摔倒给拖着，通过步进控制单元以步进方式上升，可降低摔倒给拖着走的风险，摔倒后没有继续触发步进，把手将停止移动。通过设置脚踏5，使用户上楼时候不用蹬腿，更加轻松。

为了便于管理，设置有与若干楼层关联的鉴权单元，各层楼梯的上楼助力装置的鉴权单元互相连接，在其中一层的鉴权单元检测到鉴权通过后，鉴权单元同时开启该层和其他楼层的使用权限，并在若干分钟后停止使用权限。所述鉴权单元可以是用RFID卡，或者指纹等常用的鉴权方式。通过设置鉴权单元，使有权限的用户才能使用上楼梯助力装置，避免装置被无权用户滥用。

利用本发明所述的上楼梯助力装置，使人上楼时候，可抓住把手，由把手带动身体上升，就像有人拉着上楼一样，因此可以比较轻松；由于其把手的上升方式是步进的，不会像连续上升的电动装置那样拖着人使其摔倒，而且上楼人可通过步进控制单元控制上楼节奏和速度，因此具有有较高安全性；本装置的轨道安装在楼梯一侧的墙上，把手不用时候可折叠贴墙放置，轨道和把手厚道只有几厘米，因此无需占用额外空间，基本不影响正常上下楼，因此比加装电梯容易实施得多，而且结构简单，成本较低。

本发明还提供一种对所述上楼梯助力装置的控制方法，其特征在于：定时检测把手状态，如果为展开状态，持续监测步进开关，如果步进开关被触发，启动电动单元，带动把手上升一个步进距离；如果把手处于折叠状态，控制电动单元，使把手移动到楼层底部，供后来的用户上楼时候使用。通过本发明的方法，实现对上下楼助力流程的自动控制，无需人工复位把手位置，使操作简单便于用户使用。

本发明的系统和方法可以有多种变形，不限于所举的实施方式和实施例。

Claims (9)

1.一种上楼梯助力装置，包括把手、轨道，电动单元，轨道设置于楼梯侧的墙壁上；把手设置有与轨道耦合构件，通过耦合构件固定于轨道并可沿轨道移动；电动单元连接把手，可带动把手沿轨道上升，其特征在于：设置有可根据人是否处于准备上楼的姿势来进行步进控制的步进控制单元，步进控制单元和电动单元连接，步进控制单元检测到人处于准备上楼姿势时候，控制电动单元带动把手沿轨道移动若干级楼梯距离。

2.根据权利要求1所述的上楼梯助力装置，其特征在于，所述把手为长条状，是可折叠的，在折叠状态时候把手紧贴楼梯侧的墙壁，不占用楼道的空间；当把手为展开状态时候，方向大致垂直于楼梯侧的墙壁，有足够位置让人手握住提供助力。

3.根据权利要求1所述的上楼梯助力装置，其特征在于，所述步进控制单元包括一步进开关，用于接受步进启动指令并启动电动单元步进，步进开关设置于把手，随把手沿轨道同步移动。

4.根据权利要求3所述的上楼梯助力装置，其特征在于，所述步进开关设置有把手受力状态感应器，通过感应器感应把手受力状态来触发步进启动指令。

5.根据权利要求2所述的上楼梯助力装置，其特征在于，把手设置有与把手展开状态关联的防倒滑构件，在把手状态为展开时候防倒滑构件压住轨道，可防止把手倒滑。

6.根据权利要求2所述的上楼梯助力装置，其特征在于，设置有把手状态感应器，把手状态感应器用于感应把手为折叠状态还是展开状态，如果感应到把手为折叠状态而且不在轨道起始位置，触发电动单元控制把手回到轨道的起始位置。

7.根据权利要求1所述的上楼梯助力装置，其特征在于，在把手下方设置有脚踏，脚踏设置有把手同步的轨道，和电动单元连接，可在电动单元带动下与把手同步移动。

8.根据权利要求1所述的上楼梯助力装置，其特征在于，设置有与若干楼层关联的鉴权单元，各层楼梯的上楼助力装置的鉴权单元互相连接，在其中一层的鉴权单元检测到鉴权通过后，鉴权单元同时开启该层和其他楼层的使用权限。

9.一种应用权利要求1所述的上楼梯助力装置来进行上楼助力控制的方法，其特征在于：定时检测把手状态，如果为展开状态，持续检测步进开关，如果步进开关被触发，启动电动单元，带动把手上升一个步进距离；如果把手处于折叠状态，则控制把手移动到楼层底部，供后来的用户上楼时候使用。