CN109353399B - 电动爬楼车及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种电动爬楼车及其控制方法，其包括底盘，底盘的前、后部分别活动连接有前转轴（3）和后转轴（20）前转轴的两端活动连接有十字形的前轮架（8），后转轴的两端固定连接有后轮架（16），后轮架和前轮架的端部设有车轮，前转轴转动时带动底盘平移，后转轴转动时带动后轮架和前轮架同步转动；底盘上安装有行程开关；前转轴和后转轴的转动受控于一控制器，控制器包括单片机、检测后转轴转动角度的转角传感器、行程开关，单片机内设有控制程序，根据转角信号和行程开关的触点信号，分别控制前转轴和后转轴的转动。本发明能自动补偿车轮落点，可适应各种楼梯，无需调节辐条的长度，使用方便；在上下楼时底盘倾斜角度无变化，底盘无颠簸。

Description

电动爬楼车及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种电动爬楼车，用来运送货物。

背景技术

电动爬楼车的结构一般包括底盘，底盘上活动安装有转轴，转轴由电机驱动，在转轴的顶端安装轮架，轮架有多个辐条组成，其形状为星形，转轴转动时轮架在楼梯的台阶上翻滚（即垂直位移和水平位移同时进行），实现爬楼的动作。各种楼梯台阶的高度尺寸一般基本相同，但其深度尺寸相差较大，最大差距可达40毫米。例如对某一楼梯而言，其尺寸在范围的下限，轮架每次转动规定的角度，相邻的辐条能搁置在相邻的台阶平面上，但对另一楼梯而言，其尺寸在范围的上限，如台阶的深度尺寸为300mm（比下限大40mm），轮架每转动规定的角度，辐条的落点会逐步向台阶的边缘靠近，轮架多次转动规定的角度后，相邻的辐条极有可能搁置在同一台阶的平面上，轮架再次转动会受到台阶竖直面的阻挡，不能完成爬楼动作；为解决该问题，在使用前需要根据楼梯的具体尺寸来调节辐条的长度，这给使用带来不便。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种电动爬楼车，其能根据台阶深度的尺寸，自动控制电动爬楼车在水平方向的位移，不需要对轮架的辐条进行调节，使用方便。

本发明的技术方案是，电动爬楼车，其包括底盘，底盘的前部活动连接有前转轴3，前转轴由第一电机驱动，前转轴的两端活动连接有十字形的前轮架8，前轮架的四端分别设有前车轮10，前转轴通过齿轮组带动前车轮转动；其特征是，在底盘的后部活动连接有后转轴20，后转轴由第二电机驱动，后转轴的两端固定连接有后轮架16，后轮架的结构与前轮架相同，后轮架的四端分别安装有后车轮14，后轮架与前轮架之间通过联动装置连接，后转轴转动时带动后轮架和前轮架同步转动；

在底盘的侧边安装有行程开关XK，当相邻的后车轮与相邻的台阶接触时，行程开关压杆上的滚轮位于靠前车轮的后侧且与靠上的台阶在一水平面，行程开关压杆上的滚轮与台阶接触时行程开关的常开触点闭合；

所述的第一电机和第二电机受控于一控制器，控制器包括单片机、检测后转轴转动角度的转角传感器、行程开关，转角传感器的转角信号接单片机的第一输入端，行程开关的触点信号接单片机的第二输入端，切换开关HK接单片机的第三输入端，单片机的第一输出端通过第一电子开关控制第一电机，单片机的第二输出端通过第二电子开关控制第二电机，单片机内设有控制程序，根据转角信号和行程开关的触点信号输出一控制信号，分别控制第一电机和第二电机的转动。

电动爬楼车的控制方法由单片机内控制程序来完成，控制程序包括由切换开关来转换的上楼控制程序和下楼控制程序，上楼控制程序的运行步骤为：

A、令第一电机停转，第二电机正转；

B、检测后转轴转动角度，后转轴转动角度新增90度时，令第二电机停转；

C、检测行程开关常开触点状态，如行程开关常开触点处于断开状态，令第一电机正转；如行程开关常开触点处于闭合状态则转步骤A；

下楼控制程序的运行步骤为：

D、令第一电机停转，第二电机反转；

E、检测后转轴转动角度，后转轴转动角度新增90度时，令第二电机停转；

F、检测行程开关常开触点状态，如行程开关常开触点处于闭合状态，令第一电机反转；如行程开关常开触点处于断开状态则转步骤A。

爬楼过程是，抬起把手22使底盘向上倾斜，让相邻的后车轮搁置在相邻的台阶上，相邻的前车轮也相应地搁置在靠上相邻的台阶上，启动控制器，第二电机带动后转轴正向转动，后轮架和前轮架同步转动，当后转轴的转动角度达90度时，单片机令第二电机停止转动，如行程开关与台阶无有接触，其常开触点处于断开状态，单片机令第一电机转动，前车轮转动后车轮也相应地转动，爬楼车朝向台阶的垂直面移动（向前移动），当行程开关与台阶相接触时，其常开触点闭合；常开触点闭合时，单片机令第一电机停转、第二电机转动；如此循环，逐步上台阶。

下楼过程是，让相邻的前车轮在顶级相邻的台阶上，相邻的后车轮搁置在靠下相邻的台阶上，启动控制器，第二电机带动后转轴反向转动，后轮架和前轮架同步转动，当后转轴的转动角度达90度时，单片机令第二电机停止转动，如行程开关与台阶有接触，其常开触点处于闭合状态，单片机令第一电机转动，前车轮转动后车轮也相应地转动，爬楼车朝向台阶的边缘处移动（向后移动），当行程开关与台阶脱离接触时，其常开触点断开；常开触点断开时，单片机令第一电机停转、第二电机转动；如此循环，逐步下台阶。

在平地运动时，将电机电源切断即可，需要转弯时，抬起把手22，使前车轮离开地面，可方便地转弯。

通过自动控制爬楼车在水平方向的位移，能使爬楼车适应不同尺寸的台阶，其原理是，当楼梯23的尺寸与轮架不适应时（台阶深度偏大），在上楼过程中，转轴每转动规定的角度后，后车轮在台阶上的每次落点会逐步向台阶边缘移动，当落点在一定的范围内，行程开关能与台阶平面接触，爬楼车无向前平移动作，当落点超出范围时，行程开关与台阶平面无接触，爬楼车向前平移，使落点在规定的范围内。

本发明的特点是，能自动补偿车轮落点，可适应各种楼梯，无需调节辐条的长度，使用方便；后轮架运动与前轮架同步，在上下楼时底盘倾斜角度无变化，底盘无颠簸；前车轮和后车轮的落点都在台阶平面部位，对台阶为滚动摩擦，台阶不易受损。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的B向视图。

图3为控制器的原理方框图。

附图标志分别表示：1-底盘、2-轴套、3-前转轴、4-第一电机、5-第二电机、7-从动齿轮、8-前轮架、9-行星齿轮、10-前车轮、11-介轮、12-太阳齿轮、13-过渡齿轮、14-后车轮、16-后轮架、17-主动齿轮、18-转角传感器、19-感应盘、20-后转轴、21-车厢、22-把手、23-楼梯。

具体实施方式

现结合附图说明本发明的具体实施方式。

电动爬楼车，其包括底盘1，底盘的前部通过轴套2与前转轴3连接，前转轴由前电机4驱动，电机安装在底盘上，前转轴的两端活动连接有星形的前轮架8，前轮架由四根辐条组成，各辐条的顶部安装有行星齿轮9和前车轮10，行星齿轮与前车轮固定连接，行星齿轮的直径小于前车轮的直径，前车轮的直径约为台阶高度的三分之一，约为各辐条的中部安装有介轮11，前轮架的中心部位设有太阳齿轮12，行星齿轮通过介轮与太阳齿轮啮合，行星齿轮、介轮以及太阳齿轮构成的齿轮组位于前轮架的外侧，太阳齿轮与转轴固定连接；在前轮架的内侧固定连接有从动齿轮7。

当前轮架立起时，前转轴的轴线距台阶平面的高度为170毫米（根据楼梯设计规范台阶的最大高度为170毫米）加前车轮的半径，这样在上下楼时，底盘倾斜角度基本无变化，能避免底盘的颠簸。

在底盘的后部活动连接有后转轴20，后转轴的两端固定连接有后轮架16，后轮架的结构与前轮架相同，后轮架的内侧固定安装有主动齿轮17，主动齿轮通过过渡轮13与从动齿轮连接，主动齿轮与从动齿轮的齿数相等，后轮架上各辐条的顶部活动安装有后车轮14，后车轮与前车轮直径相等。

主动齿轮、从动齿轮以及过渡齿轮构成后轮架与前轮架之间的联动装置。

所述的联动装置也将过渡齿轮去掉，主动齿轮和从动齿轮更换为链轮结构，链轮之间通过链条连接。

在底盘的上方安装有载物的车箱21。

底盘的侧边中部安装有行程开关XK，上楼时，转轴正转且相邻的后车轮刚搁置在相邻的台阶时,行程开关的压杆上的滚轮与靠前的后车轮之间沿水平方向有40毫米左右的间隙，这样能对各种尺寸的台阶进行补偿；下楼时，转轴反转且相邻的后车轮刚搁置在相邻的台阶时，行程开关的压杆上的滚轮与台阶接触；行程开关的顶杆端的转轮与台阶接触时，行程开关的常开触点闭合。

第一电机和第二电机受控于一控制器，控制器包括单片机、检测后转轴转动角度的转角传感器18、行程开关XK、切换开关HK，转角传感器安装在底盘上，转角传感器为霍尔型或光电型，与霍尔型配套的感应盘19，其边缘部位均布有磁钢，与光电型配套的感应盘19，其边缘部位均布有豁口；感应盘安装在后转轴上；后转轴转动一周，转角传感器输出若干个脉冲信号。

转角传感器输出的脉冲信号接单片机的第一输入端，行程开关的常开触点的动作信号接单片机的第二输入端，切换开关接单片机的第三输入端，单片机的第一输出端通过第一电子开关控制第一电机；单片机的第二输出端通过第二电子开关控制第二电机。控制器还包括一电源转换转换开关MK，用来手动转换第一电机和第二电机的电源极性，使第一电机和第二电机能正反转。

单片机中设有爬楼控制程序和下楼控制程序，爬楼控制程序和下楼控制程序通过切换开关来切换。

Claims (2)

1.一种电动爬楼车，其包括底盘，底盘的前部活动连接有前转轴（3），前转轴由第一电机（4）驱动，前转轴的两端活动连接有十字形的前轮架（8），前轮架的四端分别设有前车轮（10），前转轴通过齿轮组带动前车轮转动；其特征是，在底盘的后部活动连接有后转轴（20），后转轴由第二电机（5）驱动，后转轴的两端固定连接有后轮架（16），后轮架的结构与前轮架相同，后轮架的四端分别安装有后车轮（14），后轮架与前轮架之间通过联动装置连接，后转轴转动时带动后轮架和前轮架同步转动；

在底盘的侧边安装有行程开关XK，当相邻的后车轮与相邻的台阶接触时，行程开关XK压杆上的滚轮位于靠前的车轮后侧，行程开关XK压杆上的滚轮与台阶接触时行程开关XK的常开触点闭合；

所述的第一电机和第二电机受控于一控制器，控制器包括单片机、检测后转轴转动角度的转角传感器、行程开关XK，转角传感器的转角信号接单片机的第一输入端，行程开关XK的触点信号接单片机的第二输入端，切换开关HK接单片机的第三输入端，单片机的第一输出端通过第一电子开关控制第一电机，单片机的第二输出端通过第二电子开关控制第二电机，单片机内设有控制程序，根据转角信号和行程开关XK的触点信号输出一控制信号，分别控制第一电机和第二电机的转动。

2.根据权利要求1所述的电动爬楼车，其控制方法由单片机内控制程序来实现，控制程序包括由切换开关HK来转换的上楼控制程序和下楼控制程序，上楼控制程序的运行步骤为：

A、令第一电机停转，第二电机正转；

B、检测后转轴转动角度，后转轴转动角度新增90度时，令第二电机停转；

C、检测行程开关XK常开触点状态，如行程开关XK常开触点处于断开状态，令第一电机正转；如行程开关XK常开触点处于闭合状态则转步骤A；

下楼控制程序的运行步骤为：

D、令第一电机停转，第二电机反转；

E、检测后转轴转动角度，后转轴转动角度新增90度时，令第二电机停转；

F、检测行程开关XK常开触点状态，如行程开关XK常开触点处于闭合状态，令第一电机反转；如行程开关XK常开触点处于断开状态则转步骤D。

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