CN112535616B - 一种可爬楼式助行机器人 - Google Patents

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Abstract

一种可爬楼式助行机器人，它涉及一种助行机器人，具体涉及一种可爬楼式助行机器人。本发明为了解决现有的各种助行器存在着功能不足、尺寸不合理、缺乏设计的问题。本发明包括行走及爬楼机构、支架、臀部托架机构和上身支架机构；所述行走及爬楼机构安装在支架的下端，所述臀部托架机构和所述上身支架机构安装在支架上。本发明属于机器人领域。

Description

一种可爬楼式助行机器人
技术领域
本发明涉及一种助行机器人，具体涉及一种可爬楼式助行机器人，属于机器人领域。
背景技术
国家统计局人口统计数据显示，近年来，中国人口的老化速度非常快如图1。2018年末，我国60周岁及以上人口为24949万人，占总人口的比重为17.9％。与世界其他国家相比，1990年至2020年世界老年人口的平均年增长速度为2.5％，而我国年平均增长速度为3.3％。以现有数据预测，2050年中国的老龄化人口比重将达到30.0％。随着年龄的逐渐增长，机体的衰老使老年人运动能力下降，于是老年人便不能像一般人那样长时间处于行走或站立状态。因此，部分老年人会尽量避免行走，而长时间处于坐立状态。但久坐和久卧也会对老年人身体产生不良影响，从坐到行，从卧到立，老年人都会花费比一般人更多的时间与精力。因此，辅助使用助行器可以有效地帮助老年人实现各姿态间的相互转换，减少坐卧时间。在人体老化的过程中，肌肉力量逐年减退，身体因各部位的不同而有一定的差异，具体表现为“人老腿先老”，因老年人下肢力量减少幅度较大，在助行器的设计中为依靠上肢支撑全身。行动不便的老年人出行需要得到帮助。想到助行，人们可能的第一印象就是拐杖，拐杖的出现极大方便了老人的出行，但是拐杖的单点支撑结构决定了它的不稳定性。于是就出现了拐杖的优秀替代品——助行器。然而，目前市场上现有的各种助行器存在着功能不足、尺寸不合理、缺乏设计等现象。同时，现有的助行设备也难以帮助老年人起立和坐下。
发明内容
本发明为解决现有的各种助行器存在着功能不足、尺寸不合理、缺乏设计的问题，进而提出一种可爬楼式助行机器人。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括行走及爬楼机构、支架、臀部托架机构和上身支架机构；所述行走及爬楼机构安装在支架的下端，所述臀部托架机构和所述上身支架机构安装在支架上。
进一步的，所述行走及爬楼机构包括两个前轮组件、两个后轮组件、两个超声波传感器、支撑腿、两个底盘和横梁；横梁水平设置，且横梁与支架的下端连接，两个底盘分别安装在横梁的两端，每个底盘的前端安装一个所述前轮组件，每个底盘的后端安装一个所述后轮组件和一个支撑腿，每个底盘的前端均安装一个超声波传感器。
进一步的，每个所述前轮组件包括前三角轮架和三个可锁死式全向轮；前三角轮架安装在底盘前端的外侧，三个可锁死式全向轮呈三角形安装在前三角轮架上。
进一步的，每个所述后轮组件包括后三角轮架和三个后轮；后三角轮架安装在底盘后端的外侧，三个后轮呈三角形安装在后三角轮架上。
进一步的，所述行走及爬楼机构还包括蜗轮蜗杆电机和电池；底盘的上端通过蜗轮蜗杆电机与横梁的端部连接，电池安装在底盘的内侧，电池为蜗轮蜗杆电机提供电力。
进一步的，所述臀部托架机构包括两个抱臂、两个电动推杆和两个托臀支架；两个抱臂并排设置，且每个抱臂的末端均与支架转动连接，两个电动推杆并排设置，且每个电动推杆的下端与支架转动连接，每个电动推杆的上端与相对应的一个抱臂转动连接，每个抱臂的前端分别安装一个托臀支架。
进一步的，所述臀部托架机构还包括两个托肩垫和两个托肩支架，托肩支架安装在抱臂的前端，托肩垫安装在托肩支架上。
进一步的，所述上身支架机构包括支撑杆、两个手柄和两个托肘支架；支撑杆水平设置，支撑杆的两端与支架连接，两个手柄分别安装在支撑杆的两端，每个手柄上安装一个托肘支架。
进一步的，所述上身支架机构还包括两个挂钩；挂钩安装在手柄的下表面。
进一步的，本发明还包括手爪和手臂支架；手爪通过手臂支架安装在横梁上。
本发明的有益效果是：1.在老年人行走时，可以按照老年人想要的速度自动移动，无需老年人自行移动。减小对老年人的体能消耗，提高安全性。
2.助行机器人自行实现上、下楼梯，无需老年人自己搬动。并在上、下楼的过程中为老年人提供支撑。
3.助行机器人可以帮助老年人起立、坐下。通过托住老年人的臀部、肩部实现助力，减少老年人起坐时花费的体力，降低受伤风险。
4.机械手爪可以帮助老年人拾取物品，无需老年人弯腰。老年人可以将随身携带的物品放在挂钩上。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明的主视图；
图3是本发明的侧视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种可爬楼式助行机器人包括行走及爬楼机构、支架1、臀部托架机构和上身支架机构；所述行走及爬楼机构安装在支架1的下端，所述臀部托架机构和所述上身支架机构安装在支架1上。
具体实施方式二：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种可爬楼式助行机器人的所述行走及爬楼机构包括两个前轮组件、两个后轮组件、两个超声波传感器2、支撑腿3、两个底盘4和横梁5；横梁5水平设置，且横梁5与支架1的下端连接，两个底盘4分别安装在横梁5的两端，每个底盘4的前端安装一个所述前轮组件，每个底盘4的后端安装一个所述后轮组件和一个支撑腿3，每个底盘4的前端均安装一个超声波传感器2。
每个底盘4内侧的底部设有配重滑块，配重滑块能沿底盘4的底边直线往复移动。
其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种可爬楼式助行机器人的每个所述前轮组件包括前三角轮架6和三个可锁死式全向轮7；前三角轮架6安装在底盘4前端的外侧，三个可锁死式全向轮7呈三角形安装在前三角轮架6上。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种可爬楼式助行机器人的每个所述后轮组件包括后三角轮架8和三个后轮9；后三角轮架8安装在底盘4后端的外侧，三个后轮9呈三角形安装在后三角轮架8上。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式五：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种可爬楼式助行机器人的所述行走及爬楼机构还包括蜗轮蜗杆电机和电池；底盘4的上端通过蜗轮蜗杆电机与横梁5的端部连接，电池安装在底盘4的内侧，电池为蜗轮蜗杆电机提供电力。支架1通过一个蜗轮蜗杆电机与底盘4相连。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式六：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种可爬楼式助行机器人的所述臀部托架机构包括两个抱臂10、两个电动推杆11和两个托臀支架12；两个抱臂10并排设置，且每个抱臂10的末端均与支架1转动连接，两个电动推杆11并排设置，且每个电动推杆11的下端与支架1转动连接，每个电动推杆11的上端与相对应的一个抱臂10转动连接，每个抱臂10的前端分别安装一个托臀支架12。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种可爬楼式助行机器人的所述臀部托架机构还包括两个托肩垫13和两个托肩支架14，托肩支架14安装在抱臂10的前端，托肩垫13安装在托肩支架14上。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种可爬楼式助行机器人的所述上身支架机构包括支撑杆15、两个手柄16和两个托肘支架17；支撑杆15水平设置，支撑杆15的两端与支架1连接，两个手柄16分别安装在支撑杆15的两端，每个手柄16上安装一个托肘支架17。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种可爬楼式助行机器人的所述上身支架机构还包括两个挂钩18；挂钩18安装在手柄16的下表面。其它组成及连接关系与具体实施方式八相同。
具体实施方式十：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种可爬楼式助行机器人还包括手爪19和手臂支架20；手爪19通过手臂支架20安装在横梁5上。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
工作原理
(1)平地移动时，老年人双手握住手柄16，并可将手肘放在托肘支架17上。需要加速或减速时，只需增加或减小对手柄的推力。压力传感器检测到推力变化后，改变电机转速，即可实现按照老年人需要的速度移动，并在行走的过程中为老年人提供支撑。
(2)帮助老年人起坐时，支撑腿3放下至与地面接触，以保证重心平稳。支架1角度向后倾斜，抱臂10和托臀支架12展开至老年人身体两侧，整个机器人向后移动至(坐在座椅上的)老年人前方后，抱臂10向内收缩，使托臀支架12托住老年人臀部。托肩支架14和托肩垫13向上旋转，直到托住老年人肩部。电动推杆11控制整个抱臂装置抬起，同时支架1恢复竖直位置，老年人即可在机器人的辅助下站立起来。
(3)老年人通过手柄切换助行器至“爬楼模式”后，当遇到台阶时，传感器检测到前轮遇到阻力，便自动让三角轮组会旋转，同时小轮也向前转动，转过120°后，机器人便爬上了一级台阶。同理，下楼时，传感器检测到前轮悬空后，便让三角轮组向前旋转，这样就完成了下楼的动作。在上、下楼梯时，支架1下方的蜗轮蜗杆电机会时刻改变其与底盘的夹角，使支架1始终保持与地面水平的状态。同时，配重滑块会前后移动，以保证机器人重心的稳定。
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，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可爬楼式助行机器人，其特征在于：所述一种可爬楼式助行机器人包括行走及爬楼机构、支架(1)、臀部托架机构和上身支架机构；所述行走及爬楼机构安装在支架(1)的下端，所述臀部托架机构和所述上身支架机构安装在支架(1)上；
所述行走及爬楼机构包括两个前轮组件、两个后轮组件、两个超声波传感器(2)、支撑腿(3)、两个底盘(4)和横梁(5)；横梁(5)水平设置，且横梁(5)与支架(1)的下端连接，两个底盘(4)分别安装在横梁(5)的两端，每个底盘(4)的前端安装一个所述前轮组件，每个底盘(4)的后端安装一个所述后轮组件和一个支撑腿(3)，每个底盘(4)的前端均安装一个超声波传感器(2)；
所述行走及爬楼机构还包括蜗轮蜗杆电机和电池；底盘(4)的上端通过蜗轮蜗杆电机与横梁(5)的端部连接，支架(1)下方的蜗轮蜗杆电机会时刻改变其与底盘(4)的夹角；电池安装在底盘(4)的内侧，电池为蜗轮蜗杆电机提供电力；每个底盘(4)内侧的底部设有配重滑块，配重滑块能沿底盘(4)的底边直线往复移动；
所述臀部托架机构包括两个抱臂(10)、两个电动推杆(11)和两个托臀支架(12)；两个抱臂(10)并排设置，且每个抱臂(10)的末端均与支架(1)转动连接，两个电动推杆(11)并排设置，且每个电动推杆(11)的下端与支架(1)转动连接，每个电动推杆(11)的上端与相对应的一个抱臂(10)转动连接，每个抱臂(10)的前端分别安装一个托臀支架(12)；
所述臀部托架机构还包括两个托肩垫(13)和两个托肩支架(14)，托肩支架(14)安装在抱臂(10)的前端，托肩垫(13)安装在托肩支架(14)上。
2.根据权利要求1所述一种可爬楼式助行机器人，其特征在于：每个所述前轮组件包括前三角轮架(6)和三个可锁死式全向轮(7)；前三角轮架(6)安装在底盘(4)前端的外侧，三个可锁死式全向轮(7)呈三角形安装在前三角轮架(6)上。
3.根据权利要求2所述一种可爬楼式助行机器人，其特征在于：每个所述后轮组件包括后三角轮架(8)和三个后轮(9)；后三角轮架(8)安装在底盘(4)后端的外侧，三个后轮(9)呈三角形安装在后三角轮架(8)上。
4.根据权利要求1所述一种可爬楼式助行机器人，其特征在于：所述上身支架机构包括支撑杆(15)、两个手柄(16)和两个托肘支架(17)；支撑杆(15)水平设置，支撑杆(15)的两端与支架(1)连接，两个手柄(16)分别安装在支撑杆(15)的两端，每个手柄(16)上安装一个托肘支架(17)。
5.根据权利要求4所述一种可爬楼式助行机器人，其特征在于：所述上身支架机构还包括两个挂钩(18)；挂钩(18)安装在手柄(16)的下表面。
6.根据权利要求1或2所述一种可爬楼式助行机器人，其特征在于：所述一种可爬楼式助行机器人还包括手爪(19)和手臂支架(20)；手爪(19)通过手臂支架(20)安装在横梁(5)上。
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