CN105835979A - 多功能代步机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多功能代步机，包括载重平台、机架和控制器，载重平台位于机架上方，且载重平台和机架之间设有一倾斜补偿撑杆，倾斜补偿撑杆上端与载重平台通过一动力驱动关节连接，倾斜补偿撑杆下端与机架也通过一动力驱动关节连接，两动力驱动关节使倾斜补偿撑杆相对于载重平台和机架均能够前后摆动；机架下方的前端、中端和后端分别设有一对可伸缩支腿，即两条前腿、两条中腿和两条后腿；每条可伸缩支腿上端均通过动力驱动关节与机架连接，六个动力驱动关节使六条可伸缩支腿相对于机架均能够进行前后摆动；前腿和后腿下端分别安装有驱动轮；控制器与每一动力驱动关节及每一驱动轮均连接。本发明结构简单、制造成本低、功能多、用途广。

Description

多功能代步机

技术领域

本发明涉及交通运输机械技术领域，特别是涉及一种多功能代步机。

背景技术

人们在生活中总是面临着各种各样的交通运输问题。随着社会的发展，入住楼房的人越来越多，传统的轮式交通工具在面对楼梯时往往无能为力；而随着全世界人口老龄化进程的逐步加快，疾病等其他因素引起的残疾人数量的增多，由于上下楼梯台阶的不方便，给老年人以及残疾人的出行造成了困难。

目前，市场上出现了一些专门用于爬楼的楼梯车，然而这些楼梯车有的结构复杂、制造成本高、价格昂贵，给用户造成了极大经济负担；有的功能单一，使用非常不便；还有的楼梯车在使用中限制条件多，从而适用范围很小。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种结构简单、制造成本低、价格便宜、适用范围广的多功能代步机，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种多功能代步机，包括载重平台、机架和控制器，所述载重平台位于所述机架的上方，所述载重平台和机架之间设有一倾斜补偿撑杆，所述倾斜补偿撑杆的上端与载重平台通过一动力驱动关节连接，所述倾斜补偿撑杆的下端与所述机架也通过一动力驱动关节连接，两个动力驱动关节使所述倾斜补偿撑杆相对于载重平台和机架均能够前后摆动；

所述机架下方的前端、中端和后端分别设有一对可伸缩支腿，即分别设有两条前腿、两条中腿和两条后腿，每条可伸缩支腿的上端均通过动力驱动关节与机架连接，六个动力驱动关节使六条可伸缩支腿相对于机架均能够进行前后摆动；

所述两条前腿和两条后腿与机架相连接的四个动力驱动关节位于一个矩形的四个角点上；所述两条中腿与机架相连接的两个动力驱动关节位于所述矩形的内部或外侧；

所述两条前腿和两条后腿的下端分别安装有驱动轮；

所述控制器与每一个动力驱动关节及每一个驱动轮均连接。

进一步地，每一个动力驱动关节包括一蜗轮蜗杆组，所述蜗杆由电机驱动，所述蜗轮设在蜗轮轴上，所述蜗轮轴的轴线呈左右方向布置，所述电机与所述控制器连接。

进一步地，所述可伸缩支腿为电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的伸缩由电机带动，所述电机连接所述控制器。

优选地，所述驱动轮为带刹车装置的驱动轮。

优选地，每条可伸缩支腿上分别设有测距传感器，所述测距传感器连接所述控制器。

优选地，所述载重平台和每条可伸缩支腿上分别设有重力传感器，所述重力传感器连接所述控制器。

优选地，所述载重平台、机架以及每条可伸缩支腿上分别设有角度传感器，所述角度传感器连接所述控制器。

可选地，所述载重平台为前后两端宽、中端窄的“H”形，所述两条中腿与机架相连接的两个动力驱动关节位于所述矩形的内部。

优选地，还包括蓄电池，所述蓄电池和控制器均与所述载重平台固定在一起。

优选地，所述两条中腿的下端分别设有支脚，所述支脚与所述中腿的下端铰接，使所述支脚在所述中腿的下方能够前后摆动。

如上所述，本发明的多功能代步机，具有以下有益效果：

结构简单，制造成本低，价格低廉；通过设于机架下方的六条可伸缩支腿即可实现爬楼及在平地上行走的动作，运动灵活，本发明不但可用来载人，还可用于载物，功能多，适用范围广。

附图说明

图1显示为本发明的多功能代步机的主视示意图。

图2显示为本发明的多功能代步机的侧视示意图。

图3显示为本发明的多功能代步机的可伸缩支腿上端的动力驱动关节的主视示意图。

图4显示为本发明的多功能代步机的可伸缩支腿上端的动力驱动关节的侧视示意图。

图5显示为本发明的多功能代步机的中腿与支脚的连接关系示意图。

图6显示为本发明的多功能代步机在轮动模式的状态示意图。

图7a显示为本发明的多功能代步机在六足三角步态运动模式时的初始状态示意图。

图7b显示为本发明的多功能代步机在六足三角步态运动模式时步骤一的示意图。

图7c显示为本发明的多功能代步机在六足三角步态运动模式时步骤二的示意图。

图7d显示为本发明的多功能代步机在六足三角步态运动模式时步骤三的示意图。

图7e显示为本发明的多功能代步机在六足三角步态运动模式时步骤四的示意图。

图7f显示为本发明的多功能代步机在六足三角步态运动模式时步骤五的示意图。

图8a显示为本发明的多功能代步机在爬楼梯时的初始状态示意图。

图8b显示为本发明的多功能代步机在爬楼梯时步骤一的示意图。

图8c显示为本发明的多功能代步机在爬楼梯时步骤二的示意图。.

图8d显示为本发明的多功能代步机在爬楼梯时步骤三的示意图。.

图8e显示为本发明的多功能代步机在爬楼梯时步骤四的示意图。

图8f显示为本发明的多功能代步机在爬楼梯时步骤五的示意图。

图8g显示为本发明的多功能代步机在爬楼梯时步骤六的示意图。

图8h显示为本发明的多功能代步机在爬楼梯时步骤七的示意图。

图8i显示为本发明的多功能代步机在爬楼梯时步骤八的示意图。

图8j显示为本发明的多功能代步机在爬楼梯时步骤九的示意图。

图8k显示为本发明的多功能代步机在爬楼梯时步骤十的示意图。

元件标号说明

100 载重平台 200 机架

300 控制器 400 倾斜补偿撑杆

500 动力驱动关节 510 蜗杆

511 蜗杆轴 512 蜗杆轴承座

520 电机 530 蜗轮

531 蜗轮轴 532 蜗轮轴承座

600 可伸缩支腿 601 销钉

700 驱动轮 800 蓄电池

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图8k。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。以下实施例中观察图2时纸面的左侧为前方向，纸面的右侧为后方向，纸面向外的方向为左方向，纸面向内的方向为右方向。

鉴于当前，市场上专门用于爬楼的楼梯车，要么结构复杂、制造成本高、价格昂贵，给用户造成了极大经济负担；要么功能单一，使用非常不便；要么在使用中限制条件多，从而适用范围很小。本发明的发明人设计出一种多功能代步机，通过设置载重平台、机架和六条可伸缩支腿，在载重平台和机架之间设置倾斜补偿撑杆，在六条可伸缩支腿和机架之间设置动力驱动关节，且在四条可伸缩支腿的下端设置驱动轮，使本发明不但结构简单、制造成本低，且既可以在平地使用，还可以用于爬楼，从而功能多、适用范围广。

以下，将通过具体实施例来对本发明的多功能代步机进行详细说明。

如图1、图2所示，一种多功能代步机，包括载重平台100、机架200和控制器300，所述载重平台100位于所述机架200的上方，所述载重平台100和机架200之间设有一倾斜补偿撑杆400，所述倾斜补偿撑杆400的上端与载重平台100通过一动力驱动关节500连接，所述倾斜补偿撑杆400的下端与所述机架200也通过一动力驱动关节500连接，两个动力驱动关节500使所述倾斜补偿撑杆400相对于载重平台100和机架200均能够前后摆动。

所述机架200下方的前端、中端和后端分别设有一对可伸缩支腿600，即分别设有两条前腿、两条中腿和两条后腿，每条可伸缩支腿600的上端均通过动力驱动关节500与机架200连接，六个动力驱动关节500使六条可伸缩支腿600相对于机架200均能够进行前后摆动。

所述两条前腿及两条后腿与机架200相连接的四个动力驱动关节500位于一个矩形的四个角点上；而机架左右两侧的两条中腿则与同侧的前后腿不在同一条直线上，即两条中腿的两个动力驱动关节500位于所述矩形的内部或外侧。

所述两条前腿和两条后腿的下端分别安装有驱动轮700。

所述控制器300与每一个动力驱动关节500及每一个驱动轮700均连接，本发明的所述动力驱动关节500和驱动轮700均自带电机，由控制器300控制运行。

所述动力驱动关节500可采用蜗轮蜗杆结构，如图3、图4所示，每一个动力驱动关节500包括一蜗轮蜗杆组，所述蜗杆510由电机520驱动，所述蜗轮530设在蜗轮轴531上，蜗轮轴531的轴线呈左右方向布置，所述电机520与所述控制器300连接。以机架200与可伸缩支腿600之间的动力驱动关节为例，如图3、图4所示，所述蜗杆510的支撑轴(即蜗杆轴511)呈前后方向布置，并通过轴承座512与机架200连接；所述蜗轮轴531通过轴承座532与机架200连接，带动所述蜗杆510转动的电机520与机架200固定。所述蜗轮轴531的轴线呈左右方向布置，所述可伸缩支腿600与所述蜗轮轴531通过销钉601固定在一起。当蜗轮轴531转动时，可伸缩支腿600可相对于机架200做前后方向的摆动。所述倾斜补偿撑杆400的上下两端的动力驱动关节500也可以采用蜗轮蜗杆结构，比如将图3、图4中的可伸缩支腿600替换为倾斜补偿撑杆400，将图3、图4中的机架200替换为载重平台100，即可实现倾斜补偿撑杆400上端的动力驱动关节500。

本发明的可伸缩支腿600优选地采用电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的伸缩由电机(图中未示出)带动螺杆机构来实现，所述电机连接所述控制器。

优选地，每条可伸缩支腿600上分别设有重力传感器(图中未示出)和测距传感器(图中未示出)，所述载重平台100上也设有重力传感器；所述重力传感器、测距传感器均连接所述控制器300。每条可伸缩支腿600上的重力传感器实时监测相应可伸缩支腿600的承重，当可伸缩支腿600的承重超出规定的最大承重时，能够及时报警，避免超载；所述载重平台100上的重力传感器用于检测载重平台100的承重，当载重平台100的承重超出规定的最大承重时，能够及时报警，避免超载。且每条可伸缩支腿600上的重力传感器的感应数据可以用于调整每条可伸缩支腿的长度和角度，并用于感知整体的重心位置分布，载重平台100上的重力传感器的感应数据可以用于调整倾斜补偿撑杆400的旋转角度，以保证整体的重心稳定，使本发明的多功能代步机在运载大量重物时也不会倾倒。另外，在爬楼时，通过调整倾斜补偿撑杆400的旋转角度来控制载重平台100的整体重心移动，通过每条可伸缩支腿600上的重力传感器的感应数据信息使不负重的两条腿可以自由运动。所述测距传感器实时监测本发明的多功能代步机在行进的前方是否有障碍物，障碍物与本发明的多功能代步机的间距有多远。

优选地，所述载重平台100、机架200以及每条可伸缩支腿600上分别设有角度传感器(图中未示出)，各角度传感器分别连接所述控制器300。所述载重平台100和机架200上的角度传感器用于实时检测载重平台100和机架200的倾斜角度，使控制器300能够根据载重平台100和机架200的倾斜角度来调整倾斜补充撑杆400上下端动力驱动关节500的旋转角度，以使载重平台100始终处于水平状态。各可伸缩支腿600上的角度传感器用于实时检测各可伸缩支腿600的前后摆动角度，使各可伸缩支腿600的前后摆动角度得到控制。

优选地，本发明的多功能代步机还包括蓄电池800，所述蓄电池800连接控制器300和各电机，且所述蓄电池800和控制器300均与所述载重平台100固定在一起。所述蓄电池800为本发明的运行提供动力支持。

优选地，所述驱动轮700为带刹车装置的驱动轮。

本发明的多功能代步机，在平地有两种运动模式，一种为轮动模式，如图6所示，在轮动模式时，由控制器300控制相应的动力驱动关节500，使两条前腿向前倾斜，两条后腿向后倾斜，两条前腿和两条后腿下方的驱动轮700着地，两条中腿处于缩回状态。由控制器300控制驱动轮700的转速。当本发明的多功能代步机在平地上需要转弯时，由控制器300控制各驱动轮700的转速，利用左右两侧驱动轮之间的转速差实现转弯，这样的设计节约了转向电机及转向结构的设计，使本发明的多功能代步机结构简单、制造成本低；且这样的四轮差速转向模式使本发明的多功能代步机转向速度快，且可以在原地转向。

本发明的多功能代步机在平地上的另一种运动模式为六足三角步态运动模式，即由机架左侧的前、后腿与右侧的中腿构成一组三角形支腿，由机架右侧的前、后腿与左侧的中腿构成另一组三角形支腿，两组三角形支腿交替前进，一组三角形支腿前进时，另一组起到支撑作用，其具体运动方法参照图7a至图7f，需要说明的是，在图7a至7f中，黑填充色的可伸缩支腿为机架左侧的可伸缩支腿，无填充色的可伸缩支腿为机架右侧的可伸缩支腿，在图面图7a至7f上方的点状图标表示的是俯视状态下各可伸缩支腿的相对位置，图面左侧的圆形点状图标表示前腿，图面中间的方形点状图标表示中腿，图面右侧的圆形点状图标表示后腿，实心的点状图标表示机架左侧的可伸缩支腿，空心的点状图标表示机架右侧的可伸缩支腿。六足三角步态运动模式的具体运动方法如下：首先，如图7a所示，两条前腿、两条中腿和两条后腿分别并排、等高地支撑机架200，使机架200处于水平状态。之后如图7b所示，由控制器300控制机架左侧的前腿、后腿以及机架右侧的中腿回缩离地，由机架右侧的前腿、后腿以及机架左侧的中腿呈三角排布，支撑所述机架200。之后如图7c所示，由控制器300控制相应的动力驱动关节500的驱动电机520，使机架左侧的前腿、后腿以及右侧的中腿向前摆动。之后如图7d所示，由控制器300控制机架左侧的前腿、后腿以及机架右侧的中腿伸出支撑在地面上，使机架左侧的前腿、后腿以及机架右侧的中腿向前迈进一步。之后如图7e所示，由控制器300控制相应的动力驱动关节500的驱动电机520，使机架200相对于机架左侧的前腿、后腿以及右侧的中腿向前移动，使机架左侧的前腿、后腿以及右侧的中腿呈三角排布地支撑所述机架200；再由控制器300控制机架右侧的前腿、后腿以及机架左侧的中腿回缩离地。之后如图7f所示，由控制器300控制相应的动力驱动关节500的驱动电机520，使机架右侧的前腿、后腿以及左侧的中腿向前摆动，最终实现两组三角形支腿的交替前进。

当需要爬楼梯时，本发明的多功能代步机可以手动或自动启动爬楼模式(爬楼模式参照图8a至图8k，需要说明的是，在图8a至图8k中，图面上方的点状图标表示的是俯视状态下各可伸缩支腿的相对位置，方形点状图标表示中腿，图面左侧的圆形点状图标表示前腿，图面右侧的圆形点状图标表示后腿，实心的点状图标表示机架右侧的可伸缩支腿，空心的点状图标表示机架左侧的可伸缩支腿，载重平台上方的箭头表示负载的重心位置点)：

首先，如图8a所示，在楼梯面前，使机架200下方的两条前腿、两条中腿以及两条后腿分别并排布置。之后，如图8b所示，由控制器300控制相应的动力驱动关节500，使机架200下方的两条中腿向前迈进一步，使机架200下方两条中腿的支撑点与两条前腿的支撑点共直线。之后，如图8c所示，由控制器300控制机架200下方的两条前腿回缩，并由控制器300控制相应的动力驱动关节500，使机架200下方的两条前腿向前摆动。之后，如图8d所示，由控制器控制机架200下方的两条前腿再伸出，使机架200下方的两条前腿支撑在楼梯的第一级台阶上。之后，如图8e所示，由控制器300控制机架200下方的两条中腿回缩，并使机架200下方的两条后腿向前迈进，使机架200下方的两条前腿和两条后腿均竖直地支撑所述机架200。之后，如图8f所示，由控制器300控制相应的动力驱动关节500，使机架200下方的两条中腿向前摆动，并伸出，使机架200下方的两条中腿也支撑在楼梯的第一级台阶上。之后，如图8g所示，由控制器300控制机架200下方的两条前腿缩回，并使机架200下方的两条中腿伸长，并由控制器300控制相应的动力驱动关节500，使机架200的前端向上翘起。之后，如图8h所示，由控制器300控制机架200下方的两条后腿向外伸出，并控制两条中腿缩短，同时控制相应的各动力驱动关节500，使机架200下方的两条中腿竖直地支撑所述机架200及机架200上方的载重平台100，再控制机架200下方的两条前腿伸出支撑在楼梯的第二级台阶上，再由控制器300控制倾斜补偿撑杆400两端的动力驱动关节500，带动载重平台100水平地向前运动，使载重平台100的重心落在机架200下方的两条前腿和两条中腿的支撑点之间。之后，如图8i所示，由控制器300控制机架200下方的两条中腿伸长，同时，使两条后腿缩回，使机架200下方的两条前腿和两条中腿均竖直地支撑所述机架200。之后，如图8j所示，由控制器300控制相应的动力驱动关节500，使机架200下方的两条后腿向前摆动，并伸出支撑在楼梯的第一级台阶上。之后，如图8k所示，由控制器300控制机架200下方的两条前腿伸长，并使两条中腿缩回，使机架200下方的两条前腿和两条后腿均竖直地支撑所述机架200。之后，重复图8f到图8k的步骤，即可实现本发明的多功能代步机的爬楼动作。

本发明的所述测距传感器可采用红外线传感器，也可采用超声波传感器。

本发明的所述载重平台100可设计为前后两端宽、中端窄的“H”形，以便于人骑在上面，此时，所述机架200下方的两条中腿与机架200相连接的两个动力驱动关节500位于所述矩形的内部。

为了使所述中腿与地面可靠地接触，优选地，如图5所示，两条中腿600的下端还分别设有支脚610，所述支脚610与所述中腿600下端通过销轴620铰接，使所述支脚610在所述中腿600的下方能够前后摆动，从而使所述支脚610与地面始终保持面接触。

本发明的所述驱动轮可以有三种工作模式，通过控制驱动轮的刹车装置实现三种工作模式之间的切换：一种工作模式为空档模式，此时所述驱动轮不需电机驱动自由地转动；另一种工作模式为电机直接驱动模式，此时驱动轮在电机得直接驱动下运行；第三种工作模式为制动模式，驱动轮被刹车装置锁死，不能转动。当本发明的多功能代步机在平地采用轮动模式时，两条前腿下端的驱动轮采用空档模式，两条后腿下端的驱动轮采用电机直接驱动模式，由两条后腿下端的驱动轮驱动本发明的多功能代步机向前运动。当本发明的多功能代步机在平地采用六足三角步态运动模式和启动爬楼模式时，两条前腿和两腿后腿下端的驱动轮均采用制动模式，此时在刹车装置的锁紧作用下，驱动轮不能自由转动。

综上所述，本发明的多功能代步机与传统的六足机器人相比，没有大腿、小腿和脚关节，通过可伸缩支腿即可实现整机的移动，结构简单，简化了运动控制，大大降低了制造成本，使其能够大规模地被商用和民用。比起传统的履带或轮式爬楼设备，本发明在运动的任何时候都有稳定的三角支撑或四点支撑，即使突然断电也不会倾倒。且本发明体积小巧，载重量大，可通过性几乎与人相同，非常适合为残疾人和老年人服务。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种多功能代步机，其特征在于，包括载重平台(100)、机架(200)和控制器(300)，所述载重平台(100)位于所述机架(200)的上方，所述载重平台(100)和机架(200)之间设有一倾斜补偿撑杆(400)，所述倾斜补偿撑杆(400)的上端与载重平台(100)通过一动力驱动关节(500)连接，所述倾斜补偿撑杆(400)的下端与所述机架(200)也通过一动力驱动关节(500)连接，两个动力驱动关节(500)使所述倾斜补偿撑杆(400)相对于载重平台(100)和机架(200)均能够前后摆动；

所述机架(200)下方的前端、中端和后端分别设有一对可伸缩支腿(600)，即分别设有两条前腿、两条中腿和两条后腿，每条可伸缩支腿(600)的上端均通过动力驱动关节(500)与机架(200)连接，六个动力驱动关节(500)使六条可伸缩支腿(600)相对于机架(200)均能够进行前后摆动；

所述两条前腿和两条后腿与机架(200)相连接的四个动力驱动关节(500)位于一个矩形的四个角点上；所述两条中腿与机架(200)相连接的两个动力驱动关节(500)位于所述矩形的内部或外侧；

所述两条前腿和两条后腿的下端分别安装有驱动轮(700)；

所述控制器(300)与每一个动力驱动关节(500)及每一个驱动轮(700)均连接。

2.根据权利要求1所述的多功能代步机，其特征在于：每一个动力驱动关节(500)包括一蜗轮蜗杆组，所述蜗杆(510)由电机(520)驱动，所述蜗轮(530)设在蜗轮轴(531)上，所述蜗轮轴(531)的轴线呈左右方向布置，所述电机(520)与所述控制器(300)连接。

3.根据权利要求1所述的多功能代步机，其特征在于：所述可伸缩支腿(600)为电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的伸缩由电机带动，所述电机连接所述控制器。

4.根据权利要求1至3任一项所述的多功能代步机，其特征在于：所述驱动轮(700)为带刹车装置的驱动轮。

5.根据权利要求1至3任一项所述的多功能代步机，其特征在于：每条可伸缩支腿(600)上分别设有测距传感器，所述测距传感器连接所述控制器(300)。

6.根据权利要求1至3任一项所述的多功能代步机，其特征在于：所述载重平台(100)和每条可伸缩支腿(600)上分别设有重力传感器，所述重力传感器连接所述控制器(300)。

7.根据权利要求1至3任一项所述的多功能代步机，其特征在于：所述载重平台(100)、机架(200)以及每条可伸缩支腿(600)上分别设有角度传感器，所述角度传感器连接所述控制器(300)。

8.根据权利要求1至3任一项所述的多功能代步机，其特征在于：所述载重平台(100)为前后两端宽、中端窄的“H”形，所述两条中腿与机架(200)相连接的两个动力驱动关节(500)位于所述矩形的内部。

9.根据权利要求1至3任一项所述的多功能代步机，其特征在于：还包括蓄电池(800)，所述蓄电池(800)和控制器(300)均与所述载重平台(100)固定在一起。

10.根据权利要求1至3任一项所述的多功能代步机，其特征在于：所述两条中腿的下端分别设有支脚(610)，所述支脚(610)与所述中腿(600)的下端铰接，使所述支脚(610)在所述中腿(600)的下方能够前后摆动。