CN106394721A - 多路况直立移动运输装置及运输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多路况直立移动运输装置及运输方法，包括第一踏脚组至第四踏脚组、移步机构、角度机构、高度机构、平移机构、万向轮及其升降机构、主驱动轮及其升降机构、副驱动轮及其升降机构、定向轮及其升降机构。所运输的人体或物品的位置与主架保持相对固定，能用于平路行驶、坡路行驶、上下楼梯、上下台阶、过门槛、过小沟等，主架保持直立，人体或物品做直立平行移动，乘坐人不会因前倾后仰感觉不适或造成伤害，物品不会因倾斜而导致不安全情况发生。上下楼梯时楼梯的受力点在梯级的踏面和立面的平面处，对楼梯梯级角部和台阶角部不造成伤害，不用改造楼梯，能适应不同踏步宽度和不同踏步高度的楼梯。上下楼时运动轨迹为直线，可做平稳匀速运动，在平驶与上下楼之间能够平稳转换，可以用于多路况中小型货物运输、多路况自助驾驶或他人辅助驾驶轮椅、多路况直立平移机器人、楼梯自动清洁设备等。

Description

多路况直立移动运输装置及运输方法

技术领域

本发明涉及运输装置和运输方法技术领域，具体涉及一种多路况人体或物品直立移动的运输装置及运输方法。

背景技术

随着新建楼房越来越多地配备电梯，给人民的生活带来了极大的便利。但是，仍然有很多老式楼房及低层楼房没有电梯，居住和工作在这里的人们每天爬上爬下。有的人不能负重上下楼，较重的物品（如罐装液化气、桶装水、大袋米面、家具、小型设备等）只能请人搬运。一些身体不便的老人和残疾人甚至常年待在家里不能自行外出，外出时要由其他人背上背下。罐装液化气等送货人员、专业搬家人员等常年负重上下楼梯对身体也有一定的损伤。另外，有电梯的楼房在电梯停电和发生故障时又没有替代电梯时，人们仍然要走楼梯。为了解决人或物品上下楼梯的问题，人们也想了很多办法。

比如：中国专利201410117380.7公开了一种《爬楼梯轮椅》，采用轮链系驱动两套四腿脚架做交替的前行上升和下降运动，人体做平行移动，但移动轨迹是多条波动的曲线，移动速度不均匀，每次移动距离相对固定，不能适应不同踏步宽度和踏步高度的楼梯，开始上楼和上楼结束时的转换不流畅。

中国专利201410243459.4公开了《一种带有导臂的履带式移动机器人自主上下楼梯控制方法》，中国专利200910025209.2公开了《一种履带式爬楼梯车》，均采用履带上下楼，但由于履带直接与楼梯梯级角部接触，负重时容易对楼梯梯级角部造成损坏。

中国专利201310151093.3公开了《一种可爬楼梯的代步车》，需要在楼梯上安装轨道，只适合在有轨道的楼梯上使用，没有轨道则无法使用。

中国专利201210133863.7公开了一种《爬楼梯机械装置》，采用行星轮实现爬楼功能；中国专利201110097167.0公开了一种《行星轮式爬楼梯电动轮椅》，增加了电动推杆、压力传感器、倾角传感器等，提高了自动化程度。这种行星轮上楼机构存在的问题是人体或物品的运动轨迹是多段曲线，运动速度忽快忽慢，运动不平稳。

中国专利201210044772.6公开了《一种可连续爬楼梯的轮椅》，采用了转轮和攀爬臂，能够连续攀爬楼梯，但在楼梯爬行时，人体做颠簸运动，楼梯与平路间的转换不流畅,操作不方便。

国外也先后出现过WL-16RII、iFoot、PERFEKTA、Freedom、iBOT、sano等上下楼装置，但都存在或者损害楼梯梯级角部，或者在平路与楼梯间转换时不平稳，或者在楼梯上移动时颠簸、人体或物品倾斜、在楼梯上的运动轨迹不是直线等问题。

对于较低的台阶，普通小型车辆上台阶的方法是把车倾斜，先把一端的车轮上台阶，再把另一端的车轮上台阶。由于车体倾斜，所运输的人体会有不适感，物品倾斜，严重时人体与车体碰撞或掉出车外，物品散落或破碎，产生安全问题。

一些城镇乡村的院落设有门槛，与上台阶类似，普通小型车辆过门槛时也会使人体不适，物品倾斜，或产生安全问题。

在上下坡路时，普通小型车辆运输时人体或物品也是倾斜的，坡度较大时也有可能产生人体不适、物品损坏等问题。

当路面有小沟时，普通小型车辆过沟时车体产生颠簸振动，严重时小沟卡住车轮不能前进。

具有电梯的楼房都配有安全楼梯，停电或电梯故障时人们还要走安全楼梯，安全楼梯的日常清洁工作量也是很大的。

因此，研究开发一种能适应平路、坡路、楼梯、台阶、门槛、小沟等多种路况，人体或物品做直立平行移动，在楼梯上运动轨迹是直线并能做平稳匀速运动，在多种路况间能够平稳转换的运输装置和运输方法，能够用于运输小型货物和中型货物，能够用于多路况下人体自助驾驶或他人辅助驾驶出行，能够用于多路况的直立移动智能机器人，能够用于自动清洁楼梯，等等，是亟待解决的一个技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种多路况直立移动运输装置及运输方法，其目的是能够适应平路行驶、坡路行驶、上下楼梯、上下台阶、过门槛、过小沟等多种路况，并且人体或物品做直立平行移动，在楼梯上运动轨迹是直线并能做平稳匀速运动，能适应不同踏步宽度和不同踏步高度的楼梯，在平驶与上下楼之间能够平稳转换，不用改造楼梯、对楼梯梯级角部和台阶角部无损害。能够用于运输小型货物和中型货物，能够用于多路况下人体自助驾驶或他人辅助驾驶出行，能够用于多路况的直立移动智能机器人，能够用于自动清洁楼梯等。

为了实现上述目的，本发明提供了如下方案，

一种多路况直立移动运输装置及运输方法，包括第一踏脚组、第二踏脚组、第三踏脚组、第四踏脚组、移步机构、角度机构、高度机构、平移机构、万向轮、主驱动轮、副驱动轮、定向轮。

所述万向轮、所述主驱动轮、所述副驱动轮、所述定向轮分别由直线运动机构带动做升起或降下运动。

所述第一踏脚组、所述第二踏脚组、所述第三踏脚组、所述第四踏脚组每组两套。每套踏脚其中包括踏脚直线运动机构、踏脚座、踏脚头。所述踏脚头与所述踏脚座下端的两个直角面固定连接。

优选地，所述踏脚头的外表面为外凸形。

所述移步机构包括移步板和四组移步直线运动机构，每组移步直线运动机构其中包括两个驱动块和两个导杆，对称分布，同步动作。所述四组移步直线运动机构其中包括第一驱动块和第一导杆、第二驱动块和第二导杆、第三驱动块和第三导杆、第四驱动块和第四导杆。每个导杆与所述移步板固定连接，每个驱动块与对应导杆可滑动连接。所述第一踏脚组、所述第二踏脚组、所述第三踏脚组、所述第四踏脚组分别与所述第一驱动块、所述第二驱动块、所述第三驱动块、所述第四驱动块固定连接。所述移步机构的四个驱动块轮替往复运动，带动四个踏脚组轮替往复运动。

所述角度机构包括角度座（300）、第一支座（304）、第二支座（305）和角度驱动机构。所述第一支座、所述第二支座与所述移步板固定连接，所述第一支座的轴线与所述第二支座的轴线不重合。所述第一支座与所述第二支座至少一种的数量为两件。所述第一支座与所述第二支座其中一件与角度座可转动连接，另一件与角度驱动机构其中的运动件可转动连接，所述角度驱动机构其中的运动件往复运动，带动移步板旋转来调整移步板的倾斜角度。

所述高度机构包括高度座、高度直线运动机构。通过调整所述高度直线运动机构来调整所述角度座的高度位置。

所述平移机构包括主架、平移直线运动机构。通过所述平移直线运动机构的往复运动，带动所述高度座相对主架横向伸出或缩进。所运输的人体或物品的位置与所述主架保持相对固定。

进一步地，本发明的多路况直立移动运输装置，还包括电池、控制板、倾角传感器。

进一步地，本发明的多路况直立移动运输装置，还包括第一操作面板、把手、车箱，车箱位于所述主架上方，小型货物置于所述车箱内。

进一步地，本发明的多路况直立移动运输装置，还包括载货平台，载货平台位于所述主架上方，中型货物置于所述载货平台上。

进一步地，本发明的多路况直立移动运输装置，还包括椅座、扶手、第二操作面板、后视镜，所述椅座位于所述主架上。

进一步地，本发明的多路况直立移动运输装置，还包括前面板、前手杆、后面板、后手杆，分别位于所述主架前后两侧。

进一步地，本发明的多路况直立移动运输装置，还包括前摄像头、前传感器、后摄像头、后传感器，分别位于所述主架前后两侧。

进一步地，本发明的多路况直立移动运输装置，还包括清洁机主体、清洁头驱动、清洁头。

本发明平路行驶的方法

所述主驱动轮接触地面，所述副驱动轮与所述定向轮抬起，所述万向轮接触地面，并使主架保持为直立状态，主驱动轮旋转，带动所述主架向前移动。

本发明上楼梯的方法

本发明上楼梯过程分三个阶段。

·平驶转上楼阶段，包括以下步骤：

1）平驶，万向轮与主驱动轮接触上楼前平台，保持主架直立，万向轮接近楼梯；

2）所有踏脚缩回，平移机构伸出，设定四组踏脚的排列从低到高依次为第一踏脚组、第二踏脚组、第三踏脚组、第四踏脚组；

3）调整角度机构，使移步板的倾斜角与楼梯斜角一致；；

4）第一踏脚组伸出，调整高度机构，微调平移机构，第一踏脚组踏到第一级楼梯梯级上；

5）调整第二踏脚组、第三踏脚组、第四踏脚组位置，使第二踏脚组与第一踏脚组间的距离等于一个梯级间距；使第三踏脚组与第一踏脚组间的距离等于两个梯级间距；使第四踏脚组与第一踏脚组间的距离等于三个梯级间距；然后第二踏脚组、第三踏脚组、第四踏脚组伸出分别踏到第二、三、四级楼梯梯级上；

梯级间距c为以楼梯踏步宽a与踏步高b为直角边组成直角三角形的斜边长度，；

6）万向轮抬起；

7）主驱动轮旋转带动主架前移，平移机构相对楼梯位置不变，平移机构相对主架缩回；

8）主驱动轮抬起；

9）第一踏脚组、第二踏脚组、第三踏脚组、第四踏脚组后移，然后第一踏脚组缩回并快速前移；

10）第二踏脚组、第三踏脚组、第四踏脚组继续后移，第一踏脚组后移并伸出踏到第五级楼梯梯级上，然后第二踏脚组缩回并快速前移；

11）第三踏脚组、第四踏脚组、第一踏脚组继续后移，第二踏脚组后移并伸出踏到第六级楼梯梯级上，然后第三踏脚组缩回并快速前移；

12）第四踏脚组、第一踏脚组、第二踏脚组继续后移，第三踏脚组后移并伸出踏到第七级楼梯梯级上，然后第四踏脚组缩回并快速前移；

13）第一踏脚组、第二踏脚组、第三踏脚组继续后移，第四踏脚组后移并伸出踏到第八级楼梯梯级上，然后第一踏脚组缩回并快速前移。

·上楼阶段：重复上述步骤10-13，所述第一踏脚组至第四踏脚组在楼梯上交替运动，直到其中一组踏脚到达最后一级楼梯梯级。每个踏脚踏到楼梯前做加速运动，踏到楼梯上做匀速运动，离开楼梯后做减速运动。所述主架在上楼过程中做匀速直线运动。

·上楼转平驶阶段，包括以下步骤：

1）楼梯上，设定第四踏脚组与最后一级楼梯接触，第三踏脚组与倒数第二级楼梯接触，第二踏脚组与倒数第三级楼梯接触，第一踏脚组与倒数第四级楼梯接触，主架直立；

2）第一踏脚组、第二踏脚组、第三踏脚组、第四踏脚组后移，然后第一踏脚组抬起并快速前移；定义主架沿楼梯斜度方向移动的速度是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）万向轮下降与上楼后平台接触；

4）第二踏脚组、第三踏脚组、第四踏脚组继续后移，同时万向轮以-Vy速度下降，保持与上楼后平台持续接触，然后第二踏脚组抬起并快速前移；

5）第三踏脚组、第四踏脚组继续后移，万向轮继续以-Vy速度下降并以Vx速度随主架水平移动，然后第三踏脚组抬起快速前移；

6）副驱动轮下降与上楼后平台接触；

7）万向轮与副驱动轮均继续以-Vy速度下降，同时副驱动轮旋转，驱动主架以Vx速度向前移动；

8）主驱动轮下降与上楼后平台接触，副驱动轮抬起；

9）主驱动轮旋转，进入下一平驶阶段。

本发明上楼过程的运动轨迹：为一条直线。

本发明上楼过程的运动状态：在平驶转上楼阶段、上楼阶段和上楼转平驶阶段，主架始终为直立状态，确保了所运输的人体或物品不会发生倾斜，避免了因此产生的人体不适和可能导致的安全事故。

本发明下楼梯的方法

下楼梯方法就是前述上楼梯方法的逆过程。

本发明上台阶的方法

本发明上台阶过程包括以下步骤：

1)万向轮与主驱动轮接触台阶低面，保持主架直立，万向轮靠近台阶立面；

2)平移机构伸出，调整高度机构，微调平移机构，使第一踏脚组至第四踏脚组中的其中一组接触台阶高面和台阶立面；

3)万向轮升起，最低处高度超过台阶高面；

4)主驱动轮旋转带动主架前移至万向轮中心略超过台阶立面，然后万向轮下降接触台阶高面；

5)主驱动轮继续旋转带动主架前移至副驱动轮到达台阶高面上方；

6)副驱动轮下降与台阶高面接触；

7)万向轮与副驱动轮同步伸出，使主架和主驱动轮升起，直到主驱动轮最低处与万向轮最低处平齐；

8)副驱动轮旋转带动主架前移，直到主驱动轮接触台阶高面；

9)副驱动轮升起，上台阶完成，主驱动轮旋转，进入下一平驶阶段。

本发明下台阶的方法

下台阶方法是前述上台阶方法的逆过程。

本发明过门槛的方法

本发明过门槛包括以下步骤：

1)万向轮与主驱动轮接触地面，保持主架直立，万向轮接近门槛前面；

2)平移机构伸出，调整高度机构，使第一踏脚组至第四踏脚组中的其中一组接触门槛顶面；

3)万向轮升起至超过门槛高度；

4)主驱动轮旋转带动主架前移至万向轮超过门槛后面，平移机构相对缩回；

5)万向轮下降至接触地面；

6)平移机构和高度机构缩回复位；

7)主驱动轮继续旋转带动主架前移至副驱动轮超过门槛后面；

8)副驱动轮下降与地面接触；

9)主驱动轮升起至超过门槛高度；

10)副驱动轮旋转带动主架前移至主驱动轮超过门槛后面；

11)主驱动轮下降接触地面，副驱动轮升起，过门槛完成，主驱动轮旋转，进入下一平驶阶段。

在上述过门槛的过程中可以看出，主架只做水平运动，没有做升高和降低运动。

本发明坡路行驶的方法

上下坡时，万向轮与主驱动轮接触路面；

当与万向轮接触的路面位置高于与主驱动轮接触的路面位置时，将万向轮抬起一定距离，就可使主架保持直立；

当与万向轮接触的路面位置低于与主驱动轮接触的路面位置时，将万向轮继续伸出一定距离，就可使主架保持直立；

进一步地，当与万向轮接触的路面位置低于与主驱动轮接触的路面位置时，先将主驱动轮抬起，再调整万向轮的高度位置，使主架保持直立。

本发明过小沟的方法

过小沟时，万向轮与主驱动轮接触路面，万向轮靠近小沟，副驱动轮和定向轮降下接触地面，副驱动轮和主驱动轮旋转通过小沟，然后副驱动轮和定向轮缩回复位。

本发明的有益效果是：能够适应平路行驶、坡路行驶、上下楼梯、上下台阶、过门槛、过小沟等多种路况，并且人体或物品做直立平行移动，在楼梯上运动轨迹是直线并能做平稳匀速运动，能适应不同踏步宽度和不同踏步高度的楼梯，在平驶与上下楼之间能够平稳转换，不用改造楼梯、对楼梯梯级角部和台阶角部无损害。能够用于运输小型货物和中型货物，能够用于多路况下人体自助驾驶或他人辅助驾驶出行，能够用于多路况的直立移动智能机器人，能够用于自动清洁楼梯等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的原理和一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1和图2是本发明实施例一结构立体图；

图3是本发明第一踏脚组11至第四踏脚组14的结构示意图踏脚伸出状态；

图4是本发明第一踏脚组11至第四踏脚组14的结构示意图踏脚缩回状态；

图5是本发明移步机构立体图；

图6是本发明移步机构侧视图；

图7是图6的A向视图旋转；

图8是图6的B向视图旋转；

图9是本发明角度机构结构立体图；

图10是本发明高度机构立体图；

图11是本发明平移机构结构立体图；

图12是本发明平路行驶示意图

图13是本发明平驶转上楼流程图；

图14至图16及图18至图27是本发明平驶转上楼示意图；

图17是楼梯斜角和梯级间距计算图；

图28是本发明上楼转平驶流程图；

图29至图36是本发明上楼转平驶示意图；

图37是本发明上楼过程主架运动轨迹及人体或物品状态示意图；

图38是本发明上台阶流程图；

图39至图47是本发明上台阶示意图；

图48是本发明过门槛流程图；

图49至图59是本发明过门槛示意图；

图60和图61是本发明坡路行驶示意图；

图62是本发明过小沟示意图；

图63是本发明实施例二示意图；

图64是本发明实施例三示意图；

图65是本发明实施例四示意图；

图66是本发明实施例五示意图；

图67是本发明实施例六示意图；

图68是本发明实施例七示意图。

图中：主架1、第一踏脚组11、第二踏脚组12、第三踏脚组13、第四踏脚组14、踏脚驱动定体101、踏脚驱动动体102、踏脚座103、踏脚头104、移步机构2、移步板200、第一驱动块201、第二驱动块202、第三驱动块203、第四驱动块204、第一导杆211、第二导杆212、第三导杆213、第四导杆214、角度机构3、角度座300、角度座孔300a、角度连杆301、角度驱动块302、角度导杆303、第一支座304、第二支座305、高度机构4、高度座400、高度丝杆401、高度丝母402、平移机构5、平移驱动定体501、平移驱动动体502、平移导杆503、平移滑块504、万向轮6、第一直线驱动定体6a、第一直线驱动动体6b、主驱动轮7、第二直线驱动定体7a、第二直线驱动动体7b、驱动架7c、副驱动轮8、第三直线驱动定体8a、第三直线驱动动体8b、定向轮9、第四直线驱动定体9a、第四直线驱动动体9b、上楼前平台21、上楼后平台22、台阶23、台阶低面23a、台阶立面23b、台阶高面23c、门槛24、门槛前面24a、门槛顶面24b、门槛后面24c、小沟25、小型货物26、电池27、第一操作面板28、控制板29、把手30、中型货物31、载货平台32、椅座33、扶手34、第二操作面板35、后视镜36、倾角传感器37、前面板38、前手杆39、后面板40、后手杆41、前摄像头42、前传感器43、后摄像头44、后传感器45、清洁机主体46、清洁头驱动47、清洁头48、车箱49。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。本领域技术人员可由本说明所展示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功能。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明所展示的内容，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。同时，本说明书中所引用的如“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“上”、“下”、“前”、“后”、“中”、“小”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例一：

本实施例为本发明的基本配置。

请参阅图1和图2，本发明实施例一主要包括第一踏脚组11、第二踏脚组12、第三踏脚组13、第四踏脚组14、移步机构2、角度机构3、高度机构4、平移机构5、万向轮6、主驱动轮7、副驱动轮8、定向轮9。

万向轮、主驱动轮、副驱动轮、定向轮分别由直线驱动机构带动做升起或降下运动。本实施例一万向轮6的升降机构包括第一直线驱动定体6a和第一直线驱动动体6b，驱动第一直线驱动动体6b上下移动，带动万向轮6抬起和下降；主驱动轮7的升降机构包括第二直线驱动定体7a、第二直线驱动动体7b，驱动第二直线驱动动体7b上下移动，通过驱动架7c带动主驱动轮7抬起和下降；副驱动轮8的升降机构包括第三直线驱动定体8a、第三直线驱动动体8b，驱动第三直线驱动动体8b上下移动，带动副驱动轮8抬起和下降；定向轮9的升降机构包括第四直线驱动定体9a、第四直线驱动动体9b，驱动第四直线驱动动体9b上下移动，带动定向轮9抬起和下降。

请参阅图3和图4，第一踏脚组11、第二踏脚组12、第三踏脚组13、第四踏脚组14四组踏脚每组两套。本实施例一中每套均包括踏脚直线运动机构、踏脚座103、踏脚头104。踏脚直线运动机构包括踏脚驱动定体101、踏脚驱动动体102。两个踏脚头104与踏脚座103下端的直角面固定连接。踏脚驱动动体102在踏脚驱动定体101内可滑动连接，踏脚驱动动体102可伸出或缩回踏脚驱动定体101，图3为踏脚伸出状态，图4为踏脚缩回状态。

为适应不同踏步宽度和不同踏步高度的楼梯，踏脚头104的外表面为外凸形。

请参阅图5、图6、图7、图8。移步机构2包括移步板和四组移步直线运动机构，每组移步直线运动机构其中包括两个驱动块和两个导杆，对称分布，同步动作。四组移步直线运动机构包括第一驱动块201和第一导杆211、第二驱动块202和第二导杆212、第三驱动块203和第三导杆213、第四驱动块204和第四导杆214。每个导杆与移步板200固定连接，每个驱动块与对应导杆可滑动连接。第一踏脚组11、第二踏脚组12、第三踏脚组13、第四踏脚组14分别与第一驱动块201、第二驱动块202、第三驱动块203、第四驱动块204固定连接。

请参阅图5、图9。角度机构3包括角度座300、第一支座304、第二支座305和角度驱动机构。第一支座304、第二支座305与移步板200固定连接，第一支座304的轴线与第二支座305的轴线不重合。第一支座304与第二支座305至少一种的数量为两件。第一支座304与第二支座305其中一件与角度座300可转动连接，另一件与角度驱动机构其中的运动件可转动连接，角度驱动机构可以采用直线运动机构，也可采用曲线运动机构和其它运动机构。本实施例一的角度驱动机构其中包括角度直线运动机构与角度连杆301，角度直线运动机构其中包括角度驱动块302和角度导杆303。第一支座304与角度座300的角度座孔300a可转动连接，第二支座305与角度连杆301的下端可转动连接，角度连杆301的上端与角度驱动块302可转动连接，角度驱动块302与角度导杆303可滑动连接，角度导杆303与角度座300固定连接，角度导杆303可垂直放置、水平放置或倾斜放置，角度驱动块302在角度导杆303上往复移动，通过角度连杆301和第二支座305带动移步板200绕角度座孔300a旋转，从而调整移步板200的倾斜角度。

请参阅图10。高度机构4包括高度座400、高度直线运动机构。本实施例一的高度直线运动机构其中包括高度丝杆401、高度丝母402。高度丝杆401与高度座400可转动连接，高度丝母402与角度座300固定连接，高度丝杆401的丝扣与高度丝母402的丝扣配合连接。转动高度丝杆401，通过高度丝母402带动角度座300上下移动，从而调整角度座300的高度位置。

请参阅图11。平移机构包括主架1、平移直线运动机构。本实施例一的平移机构其中包括平移驱动定体501和平移驱动动体502，还包括平移导杆503和平移滑块504。平移驱动定体501和平移导杆503与主架1固定连接，平移驱动动体502与平移驱动定体501可滑动连接、与高度座400固定连接，平移滑块504与平移导杆503可滑动连接、与高度座400固定连接，通过驱动平移驱动动体502往复移动，带动高度座400相对主架横向伸出或缩进。所运输的人体或物品放置在主架1上。

第一直线驱动定体6a、第二直线驱动定体7a、第三直线驱动定体8a、第四直线驱动定体9a与主架1固定连接。

平路行驶的方法

主驱动轮7接触地面，副驱动轮8与定向轮9抬起，第一直线驱动动体6b伸出，万向轮6接触地面，并使主架1保持为直立状态，主驱动轮7旋转，带动主架1向前移动，见图12。

上楼梯的方法：

本发明的上楼梯方法分为平驶转上楼、上楼、上楼转平驶三个阶段。

·平驶转上楼阶段：

请参阅图13。平驶转上楼包括以下步骤：

1）平驶，万向轮6与主驱动轮7接触上楼前平台21，保持主架1直立，万向轮6接近楼梯，见图14；

2）所有踏脚缩回，平移机构5伸出，设定四组踏脚的排列从低到高依次为第一踏脚组11、第二踏脚组12、第三踏脚组13、第四踏脚组14，见图15；

3）调整角度机构4，使移步板200的倾斜角度与楼梯斜角一致，见图16；

式中，α-楼梯斜角，b -踏步高，a-踏步宽，见图17

4）第一踏脚组11伸出，调整高度机构3，微调平移机构，第一踏脚组11踏到第一级楼梯梯级上，见图18；

5）调整第二踏脚组12、第三踏脚组13、第四踏脚组14位置，使第二踏脚组12与第一踏脚组11间的距离等于一个梯级间距（均为坡度方向，下同）；使第三踏脚组13与第一踏脚组11间的距离等于两个梯级间距；使第四踏脚组14与第一踏脚组11间的距离等于三个梯级间距；然后第二踏脚组12、第三踏脚组13、第四踏脚组14伸出分别踏到第二、三、四级楼梯梯级上，见图19；

梯级间距为以楼梯踏步宽与踏步高为直角边组成直角三角形的斜边长度，见图17。

。

式中，c-梯级间距，a-踏步宽，b-踏步高

6）万向轮6抬起，见图20；

7）主驱动轮7旋转带动主架1前移，平移机构5相对楼梯位置不变，平移机构5相对主架1缩回，见图21；

8）主驱动轮7抬起，见图22；

9）第一踏脚组11、第二踏脚组12、第三踏脚组13、第四踏脚组14后移，然后第一踏脚组11缩回并快速前移，见图23；

10）第二踏脚组12、第三踏脚组13、第四踏脚组14继续后移，第一踏脚组11后移并伸出踏到第五级楼梯梯级上，然后第二踏脚组12缩回并快速前移，见图24；

11）第三踏脚组13、第四踏脚组14、第一踏脚组11继续后移，第二踏脚组12后移并伸出踏到第六级楼梯梯级上，然后第三踏脚组13缩回并快速前移，见图25；

12）第四踏脚组14、第一踏脚组11、第二踏脚组12继续后移，第三踏脚组13后移并伸出踏到第七级楼梯梯级上，然后第四踏脚组14缩回并快速前移，见图26；

13）第一踏脚组11、第二踏脚组12、第三踏脚组13继续后移，第四踏脚组14后移并伸出踏到第八级楼梯梯级上，然后第一踏脚组11缩回并快速前移，见图27；

·上楼阶段：

重复上述步骤10-13，直到其中一组踏脚到达最后一级楼梯梯级。每个踏脚踏到楼梯梯级前做加速运动，踏到楼梯梯级上做匀速运动，离开楼梯梯级后做减速运动。主架在上楼过程中做匀速直线运动。

·上楼转平驶阶段：

请参阅图28，上楼转平驶包括以下步骤，

1）楼梯上，设定第四踏脚组14与最后一级楼梯梯级接触，第三踏脚组13与倒数第二级楼梯梯级接触，第二踏脚组12与倒数第三级楼梯梯级接触，第一踏脚组11与倒数第四级楼梯梯级接触，主架1直立，见图29；

2）第一踏脚组11、第二踏脚组12、第三踏脚组13、第四踏脚组14后移，然后第一踏脚组11抬起并快速前移，见图30；定义主架1沿楼梯斜度方向移动的速度是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）万向轮6下降与上楼后平台22接触，见图31；

4）第二踏脚组12、第三踏脚组13、第四踏脚组14继续后移，同时万向轮6以-Vy速度下降，保持与上楼后平台22持续接触，然后第二踏脚组12抬起并快速前移，见图32；

5）第三踏脚组13、第四踏脚组14继续后移，万向轮6继续以-Vy速度下降并以Vx速度随主架1水平移动，然后第三踏脚组13抬起快速前移，见图33；

6）副驱动轮8下降与上楼后平台22接触，见图34；

7）.万向轮6与副驱动轮8均继续以-Vy速度下降，同时副驱动轮8旋转，驱动主架1以Vx速度向前移动，见图35；

8）主驱动轮7下降与上楼后平台22接触，副驱动轮8抬起，见图36；

9）主驱动轮7旋转，进入下一平驶阶段。

图37中，R1为上楼前主架1的平驶轨迹，A平驶转上楼的转折点，R2为主架1的上楼轨迹，B为上楼转平驶的转折点，R3为上楼后主架1的平驶轨迹。可以看到：本发明R1、R2和R3三段轨迹均为直线。圆圈中箭头表示在平驶、上楼和转折点每个位置主架1都是处于直立状态，所运输的人体或物品没有倾斜。

下楼梯的方法：

下楼梯方法就是前述上楼方法的逆过程，不再赘述。

上台阶的方法：

请参阅图38，上台阶包括以下步骤：

1)万向轮6与主驱动轮7接触台阶低面23a，保持主架1直立，万向轮6靠近台阶立面23b，见图39；

2)平移机构5伸出，调整高度机构3，微调平移机构5，使第一踏脚组11至第四踏脚组14中的其中一组接触台阶高面23c和台阶立面23b，见图40；

3)万向轮6升起，最低处高度超过台阶高面23c，见图41；

4)主驱动轮7旋转带动主架1前移至万向轮6中心略超过台阶立面23b，然后万向轮6下降接触台阶高面23c，见图42；

5)主驱动轮7继续旋转带动主架1前移至副驱动轮8在台阶高面23c上方，见图43；

6)副驱动轮8下降与台阶高面23c接触，见图44；

7)万向轮6与副驱动轮8同步伸出，使主架1和主驱动轮7升起，直到主驱动轮7最低处与万向轮6最低处平齐，见图45；

8)副驱动轮8旋转带动主架1前移，主驱动轮7接触台阶高面23c，见图46；

9)副驱动轮8升起，上台阶完成，主驱动轮7旋转，进入下一平驶阶段，见图47。

下台阶的方法

下台阶方法就是前述上台阶方法的逆过程，不再赘述。

过门槛的方法：

请参阅图48，过门槛包括以下步骤，

1)万向轮6与主驱动轮7接触地面，保持主架1直立，万向轮6接近门槛前面24a，见图49；

2)平移机构5伸出，调整高度机构3，使第一踏脚组11至第四踏脚组14中的的其中一组接触门槛顶面24b，见图50；

3)万向轮6升起至超过门槛24高度，见图51；

4)主驱动轮7旋转带动主架1前移至万向轮6超过门槛后面24c，平移机构5相对缩回，见图52；

5)万向轮6下降至接触地面，见图53；

6)平移机构5和高度机构3缩回复位，见图54；

7)主驱动轮7继续旋转带动主架1前移至副驱动轮8超过门槛后面24c，见图55；

8)副驱动轮8下降与地面接触，见图56；

9)主驱动轮7升起至超过门槛24高度，见图57；

10)副驱动轮8旋转带动主架1前移至主驱动轮7超过门槛后面24c，见图58；

11)主驱动轮7下降接触地面，副驱动轮8升起，过门槛完成，主驱动轮7旋转，进入下一平驶阶段，见图59。

在上述过门槛的过程中可以看出，主架1只做水平运动，没有做升高和降低运动。

反向过门槛的情况是上述步骤的逆过程，不再赘述。

坡路行驶的方法：

上下坡时，万向轮6与主驱动轮7接触路面；

当与万向轮6接触的路面位置高于与主驱动轮7接触的路面位置时，将万向轮6抬起一定距离，使主架1保持直立，见图60；

当与万向轮6接触的路面位置低于与主驱动轮7接触的路面位置时，将万向轮6继续伸出一定距离，使主架1保持直立，见图61；

进一步地，当与万向轮6接触的路面位置低于与主驱动轮7接触的路面位置时，先将主驱动轮7抬起，再调整万向轮6的高度位置，使主架1保持直立。

过小沟的方法：

过小沟时，万向轮6与主驱动轮7接触路面，万向轮6靠近小沟25，副驱动轮8和定向轮9降下接触地面，副驱动轮8和主驱动轮7旋转通过小沟25，然后副驱动轮8和定向轮9缩回复位，见图62。

反向过小沟的情况与此类似，不再赘述。

实施例二

本实施例为多路况小型货物运输车，用于罐装燃气，桶装水，大袋米面等的日常运输和住宅楼宇送货。请参阅图63，小型货物26置于主架1上部的车箱49内，以电池27为动力，通过第一操作面板28输入指令到控制板29，控制各部件的运动，把手30用于手扶操作。其余同实施例一，不再赘述。

实施例三

本实施例为多路况中型货物运输车，用于办公桌椅、家具、小型机器设备等的日常运输和搬家、搬厂等服务。请参阅图64，中型货物31置于主架1上方的载货平台32上。其余同实施例一，不再赘述。

实施例四

本实施例为多路况自助驾驶轮椅车，用于具有自助驾驶能力的人体的日常出行。请参阅图65，在主架1上设有椅座33和扶手34，人体坐在椅座33上，用手操作第二操作面板35控制各部件的运动，后视镜36便于观看背面的情况，倾角传感器37用于测量主架1的倾斜角度，提供信号给控制板29。其余同实施例一，不再赘述。

实施例五

本实施例为多路况他人辅助驾驶轮椅车，用于没有自助驾驶能力的人体的日常出行。请参阅图66，在主架1两侧分别设有前面板38、前手杆39和后面板40、后手杆41，上下楼梯和上下台阶时由他人在前手杆39侧操作，其它路况时他人在后手杆41侧或前手杆39侧操作。其余同实施例一，不再赘述。

实施例六

本实施例为多路况智能直立行进机器人，用于消防、急救、侦查、抢险、科学研究、智能运输、智能服务等。请参阅图67，在主架1两侧分别设有前摄像头42、前传感器43和后摄像头44、后传感器45，通过自动检测、自动计算，数据组自动储存记忆，自动调用，智能控制，成为一台多路况智能机器人。其余同实施例一，不再赘述。

实施例七

本实施例为智能楼梯自动清洁机或自动清洁机器人，可用于无电梯楼房的楼梯和有电梯楼房的安全楼梯的日常清洁，如吸尘、清洗等。请参阅图68，在主架1上设有清洁机主体46、清洁头驱动47和清洁头48，每移动一层楼梯，清洁头48就对对应的楼梯进行清洁，直到完成整栋楼的楼梯清洁。其余同实施例一，不再赘述。

Claims (17)

1.一种多路况直立移动运输装置，其特征在于，包括第一踏脚组（11）、第二踏脚组（12）、第三踏脚组（13）、第四踏脚组（14）、移步机构（2）、角度机构（3）、高度机构（4）、平移机构（5）、万向轮（6）、主驱动轮（7）、副驱动轮（8）、定向轮（9）；

所述万向轮、所述主驱动轮、所述副驱动轮、所述定向轮分别由直线运动机构带动做升起或降下运动；

所述第一踏脚组、所述第二踏脚组、所述第三踏脚组、所述第四踏脚组每组两套，每套其中包括踏脚直线运动机构、踏脚座、踏脚头；

所述移步机构包括移步板（200）和四组移步直线运动机构，所述移步直线运动机构每组两套，对称分布，同步动作；移步机构的运动件分别带动四个踏脚组运动；

所述角度机构包括角度座（300）、第一支座（304）、第二支座（305）和角度驱动机构；所述第一支座、所述第二支座与所述移步板固定连接，所述第一支座的轴线与所述第二支座的轴线不重合；所述第一支座与所述第二支座至少一种的数量为两件；所述第一支座与所述第二支座其中一件与角度座可转动连接，另一件与角度驱动机构其中的运动件可转动连接，所述角度驱动机构其中的运动件往复运动，带动移步板旋转来调整移步板的倾斜角度；

所述高度机构包括高度座（400）、高度直线运动机构；通过调整所述高度直线运动机构来调整所述角度座的高度位置；

所述平移机构包括主架（1）、平移直线运动机构；通过平移直线运动机构的往复运动带动高度座相对主架横向伸出或缩进。

2.如权利要求1所述的多路况直立移动运输装置，其特征在于，所述踏脚头的外表面为外凸形。

3.如权利要求1、2所述的多路况直立移动运输装置，其特征在于，还包括电池、控制板、倾角传感器。

4.如权利要求1、2、3所述的多路况直立移动运输装置，其特征在于，还包括第一操作面板、把手、车箱，所述车箱位于所述主架上方，小型货物置于所述车箱内。

5.如前述权利要求中任一项所述的多路况直立移动运输装置，其特征在于，还包括载货平台，所述载货平台位于所述主架上方，中型货物置于所述载货平台上。

6.如前述权利要求中任一项所述的多路况直立移动运输装置，其特征在于，还包括椅座、扶手、第二操作面板、后视镜，所述椅座位于所述主架上。

7.如前述权利要求中任一项所述的多路况直立移动运输装置，其特征在于，还包括前面板、前手杆、后面板、后手杆，分别位于所述主架前后两侧。

8.如前述权利要求中任一项所述的多路况直立移动运输装置，其特征在于，还包括前摄像头、前传感器、后摄像头、后传感器，分别位于所述主架前后两侧。

9.如前述权利要求中任一项所述的多路况直立移动运输装置，其特征在于，还包括清洁机主体、清洁头驱动、清洁头。

10.一种使用权利要求1至9中任一项所述的多路况直立移动运输装置的运输方法，其特征在于，平路行驶时所述主驱动轮在下极限位置并接触地面，所述副驱动轮与定向轮抬起，所述万向轮接触地面，并使主架保持为直立状态，所述主驱动轮旋转，带动所述主架向前移动。

11.一种使用权利要求1至9中任一项所述的多路况直立移动运输装置的运输方法，其特征在于，平驶转上楼时，调整所述角度机构、所述高度机构和所述移步机构适应不同踏步高度和不同踏步宽度的楼梯，所述主架及所运输的人体或物品保持直立状态；调整所述平移机构、所述万向轮及其升降机构、所述主驱动轮及其升降机构、所述第一踏脚组至第四踏脚组，实现平驶直线运动向上楼直线运动的平稳过渡；平驶转上楼包括以下步骤：

1）平驶，万向轮与主驱动轮接触上楼前平台，保持主架直立，万向轮接近楼梯；

2）所有踏脚缩回，平移机构伸出，设定四组踏脚的排列从低到高依次为第一踏脚组、第二踏脚组、第三踏脚组、第四踏脚组；

3）调整角度机构，使移步板的倾斜角度与楼梯斜角一致；

4）第一踏脚组伸出，调整高度机构，微调平移机构，第一踏脚组踏到第一级楼梯梯级上；

5）调整第二踏脚组、第三踏脚组、第四踏脚组位置，使第二踏脚组与第一踏脚组间的距离等于一个梯级间距；使第三踏脚组与第一踏脚组间的距离等于两个梯级间距；使第四踏脚组与第一踏脚组间的距离等于三个梯级间距；然后第二踏脚组、第三踏脚组、第四踏脚组伸出分别踏到第二、三、四级楼梯梯级上；

6）万向轮抬起；

7）主驱动轮旋转带动主架前移，平移机构相对楼梯位置不变，平移机构相对主架缩回；

8）主驱动轮抬起；

9）第一踏脚组、第二踏脚组、第三踏脚组、第四踏脚组后移，然后第一踏脚组缩回并快速前移；

10）第二踏脚组、第三踏脚组、第四踏脚组继续后移，第一踏脚组后移并伸出踏到第五级楼梯梯级上，然后第二踏脚组缩回并快速前移；

11）第三踏脚组、第四踏脚组、第一踏脚组继续后移，第二踏脚组后移并伸出踏到第六级楼梯梯级上，然后第三踏脚组缩回并快速前移；

12）第四踏脚组、第一踏脚组、第二踏脚组继续后移，第三踏脚组后移并伸出踏到第七级楼梯梯级上，然后第四踏脚组缩回并快速前移；

13）第一踏脚组、第二踏脚组、第三踏脚组继续后移，第四踏脚组后移并伸出踏到第八级楼梯梯级上，然后第一踏脚组缩回并快速前移。

12.一种使用权利要求1至9中任一项所述的多路况直立移动运输装置的运输方法，其特征在于，上楼行驶时，所述第一踏脚组至第四踏脚组在楼梯上交替运动，带动所述主架及所运输的人体或物品沿楼梯平稳匀速直线运动，且保持直立状态。

13.一种使用权利要求1至9中任一项所述的多路况直立移动运输装置的运输方法，其特征在于，上楼转平驶时，通过所述万向轮及其升降机构、所述主驱动轮及其升降机构、所述副驱动轮及其升降机构、所述第一踏脚组至第四踏脚组，实现上楼直线运动向平驶直线运动的平稳过渡，且所述主架及所运输的人体或物品保持直立状态；上楼转平驶包括以下步骤：

1）楼梯上，设定第四踏脚组与最后一级楼梯梯级接触，第三踏脚组与倒数第二级楼梯梯级接触，第二踏脚组与倒数第三级楼梯梯级接触，第一踏脚组与倒数第四级楼梯梯级接触，主架直立；

2）第一踏脚组、第二踏脚组、第三踏脚组、第四踏脚组后移，然后第一踏脚组抬起并快速前移；定义主架沿楼梯斜度方向移动的速度是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）万向轮下降与上楼后平台接触；

4）第二踏脚组、第三踏脚组、第四踏脚组继续后移，同时万向轮以-Vy速度下降，保持与上楼后平台持续接触，然后第二踏脚组抬起并快速前移；

5）第三踏脚组、第四踏脚组继续后移，万向轮继续以-Vy速度下降并以Vx速度随主架水平移动，然后第三踏脚组抬起快速前移；

6）副驱动轮下降与上楼后平台接触；

7）万向轮与副驱动轮均继续以-Vy速度下降，同时副驱动轮旋转，驱动主架以Vx速度向前移动；

8）主驱动轮下降与上楼后平台接触，副驱动轮抬起；

9）主驱动轮旋转，进入下一平驶阶段。

14.一种使用权利要求1至9中任一项所述的多路况直立移动运输装置的运输方法，其特征在于，上台阶时，调整所述平移机构、所述高度机构、所述移步机构、所述万向轮及其升降机构、所述主驱动轮及其升降机构、所述副驱动轮及其升降机构、所述第一踏脚组至第四踏脚组，实现所述主架及所运输的人体或物品从台阶低面向台阶高面的平稳转移，且保持直立状态；上台阶包括以下步骤：

1）万向轮与主驱动轮接触台阶低面，保持主架直立，万向轮靠近台阶立面；

2）平移机构伸出，调整高度机构，微调平移机构，使第一踏脚组至第四踏脚组中的其中一组接触台阶高面和台阶立面；

3）万向轮升起，最低处高度超过台阶高面；

4）主驱动轮旋转带动主架前移至万向轮中心略超过台阶立面，然后万向轮下降接触台阶高面；

5）主驱动轮继续旋转带动主架前移至副驱动轮到达台阶高面上方；

6）副驱动轮下降与台阶高面接触；

7）万向轮与副驱动轮同步伸出，使主架和主驱动轮升起，直到主驱动轮最低处与万向轮最低处平齐；

8）副驱动轮旋转带动主架前移，直到主驱动轮接触台阶高面；

9）副驱动轮升起，上台阶完成，主驱动轮旋转，进入下一平驶阶段。

15.一种使用权利要求1至9中任一项所述的多路况直立移动运输装置的运输方法，其特征在于，过门槛时，调整所述平移机构、所述高度机构、所述移步机构、所述万向轮及其升降机构、所述主驱动轮及其升降机构、所述副驱动轮及其升降机构、所述第一踏脚组至第四踏脚组，使所述主架和所运输的人体或物品顺利通过门槛，且人体或物品保持直立平驶，没有做升高和降低运动；过门槛包括以下步骤：

1）万向轮与主驱动轮接触地面，保持主架直立，万向轮接近门槛前面；

2）平移机构伸出，调整高度机构，使第一踏脚组至第四踏脚组中的其中一组接触门槛顶面；

3）万向轮升起至超过门槛高度；

4）主驱动轮旋转带动主架前移至万向轮超过门槛后面，平移机构相对缩回；

5）万向轮下降至接触地面；

6）平移机构和高度机构缩回复位；

7）主驱动轮继续旋转带动主架前移至副驱动轮超过门槛后面；

8）副驱动轮下降与地面接触；

9）主驱动轮升起至超过门槛高度；

10）副驱动轮旋转带动主架前移至主驱动轮超过门槛后面；

11）主驱动轮下降接触地面，副驱动轮升起，过门槛完成，主驱动轮旋转，进入下一平驶阶段。

16.一种使用权利要求1至9中任一项所述的多路况直立移动运输装置的运输方法，其特征在于，坡路行驶时，所述万向轮与所述主驱动轮接触路面，按照坡路的坡度调整所述万向轮与所述主驱动轮高度差，使所述主架和所运输的人体或物品保持直立。

17.一种使用权利要求1至9中任一项所述的多路况直立移动运输装置的运输方法，其特征在于，过小沟时，所述万向轮、所述主驱动轮、所述副驱动轮和所述定向轮全部降下接触路面，最低处平齐，旋转所述主驱动轮和所述副驱动轮平稳通过小沟，且所述主架和所运输的人体或物品保持直立状态。