CN115447655B - 一种爬楼梯购物车及其爬楼梯方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种爬楼梯购物车，包括：车架、控制模块、跟随模块和设置在车架后端的电源模块，车架上设有载物篮，车架前后两端分别设有爬楼梯轮组件和后轮组件，爬楼梯轮组件包括两个可伸缩式三角轮和用于驱动两个可伸缩式三角轮转动的驱动机构，控制模块与驱动机构电性连接，电源模块设置在车架后端，电源模块与控制模块电性连接，跟随模块设置在载物篮前端且与控制模块电性连接，跟随模块用于定位载物篮和用户的相对位置。本申请结构简单，操作方便，能够跨越不同高度的台阶。本申请还提供一种爬楼梯购物车的爬楼梯方法。

Description

一种爬楼梯购物车及其爬楼梯方法

技术领域

本发明涉及购物车技术领域，特别涉及一种爬楼梯购物车及其爬楼梯方法。

背景技术

现在人们出门购物时，尤其是老人，经常会携带一个可多次重复使用的购物车，市面上现有的购物车一般是带有脚轮和拉杆的购物袋，这种购物车在平地时可以像行李箱一样拖行，由于轮子大小有限，在装满货物时，拖行仍然比较困难；在遇到台阶或楼梯时，需要提起，与一般购物袋相比，简易购物车自身具有一定重量，因此反而增加了老人的负担。

目前，现有爬楼梯大多采用电机带动臂长固定的星轮来实现电动爬楼梯、上台阶的功能，但是由于各种台阶的高度不一致，固定臂长的星轮无法适应所有情况。另外，由于缺少智能传感器的辅助，这种电动装置并不能让使用者完全解放双手，必须在使用者的辅助拉扶下，才能使用，增加老人负担。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种爬楼梯购物车及其爬楼梯方法，结构简单，操作方便，能够跨越不同高度的台阶。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种爬楼梯购物车，包括：车架，其上设有载物篮，车架前后两端分别设有爬楼梯轮组件和后轮组件，爬楼梯轮组件包括两个可伸缩式三角轮和用于驱动两个可伸缩式三角轮转动的驱动机构，可伸缩式三角轮包括轮毂和均布在轮毂外周壁上的三个电动推杆，电动推杆的推杆端部依次设有压力传感器和辅助脚轮；

控制模块，其分别与驱动机构、每个电动推杆和每个压力传感器电性连接；

电源模块，其设置在车架后端，电源模块与控制模块电性连接；

跟随模块，其设置在载物篮前端且与控制模块电性连接，跟随模块用于定位载物篮和用户的相对位置。

优选的，所述车架前端设有把手，所述控制模块设置在把手上。

优选的，所述后轮组件包括两个轮毂电机，两个所述轮毂电机位于车架后端两侧且相对设置，轮毂电机与控制模块电性连接。

优选的，所述驱动机构包括设置在车架前端的双出轴电机，所述双出轴电机的两个输出轴端部分别通过传动轴与两个轮毂连接。

优选的，所述传动轴上设有旋转导电环，电动推杆和压力传感器与旋转导电环电性连接，旋转导电环与控制模块电性连接。

优选的，所述跟随模块为跟随传感器。

优选的，所述跟随模块为摄像头。

优选的，所述电源模块为标称电压24V的锂电池。

优选的，所述车架为钢结构框架或铝合金框架。

优选的，所述载物篮内设有陀螺仪传感器模块，所述陀螺仪传感器模块与控制模块电性连接，陀螺仪传感器模块用于检测购物车的运动速度以及购物车与地面的相对位姿。

本申请还提供一种爬楼梯购物车的爬楼梯方法，包括如下步骤：

步骤S1：载物篮前端的摄像头检测到台阶；

步骤S2：当三个辅助脚轮上任意两个压力传感器反馈的数值为零时，表明三个辅助脚轮中任意两轮间跨度均大于要跨越的单阶楼梯的高度，此时，直接进行步骤S4；当三个辅助脚轮上任意一个压力传感器反馈的数值为零时，进行步骤S3；

步骤S3：控制模块控制三个电动推杆的推杆伸长，当出现三个辅助脚轮上任意两个压力传感器反馈的数值为零时，表明三个辅助脚轮中任意两轮间跨度均大于要跨越的单阶楼梯的高度，控制模块控制三个电动推杆停止伸长，此时，进行步骤S4；

步骤S4：驱动机构带动两个可伸缩式三角轮转动爬上台阶，可伸缩式三角轮爬上台阶后，再利用轮毂电机的扭力让轮毂电机也爬上台阶；

步骤S5：依次重复步骤S1～S4，以完成上楼梯。

本申请的有益效果为：1、本申请通过设置可伸缩式三角轮，对于不同高度的台阶，可通过控制模块控制电动推杆的推杆长度，来满足三个辅助脚轮中任意两轮间跨度均大于要跨越的单阶楼梯的高度，能够确保通过三个辅助脚轮自由转动实现爬楼效果，从而实现跨越不同高度的台阶，适用范围广；

2、本申请通过设置跟随模块，能跟随人的步伐行驶，更加智能化，能够完全解放使用者的双手，减轻使用者体力负担；

3、本申请通过设置旋转导电环，使得电动推杆和压力传感器先与旋转导电环电性连接，旋转导电环再与控制模块电性连接，避免控制模块直接与电动推杆和压力传感器连接造成绕线干涉运动的问题；

4、本申请通过设置两个轮毂电机，从而为平地上的自动行走及爬楼梯跨越台阶时提供了辅助助力；

5、本申请通过设置陀螺仪传感器模块，有效防止了购物车速度过快或上下台阶时倾倒的危险，提高了本申请运行的稳定性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的后视图；

图3为可伸缩式三角轮的结构示意图；

图4为本发明的控制原理结构框图。

图中标记：1、车架，2、载物篮，3、旋转导电环，4、双出轴电机，5、联轴器，6、轮毂，7、电动推杆，8、辅助脚轮，9、跟随模块，10、把手，11、控制模块，12、电源模块，13、轮毂电机，14、传动轴。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1-4，本发明实施例1提供一种爬楼梯购物车，包括：车架1、控制模块11、跟随模块9和设置在车架1后端的电源模块12，所述车架1上设有载物篮2，车架1前后两端分别设有爬楼梯轮组件和后轮组件，爬楼梯轮组件包括两个可伸缩式三角轮和用于驱动两个可伸缩式三角轮转动的驱动机构，可伸缩式三角轮包括轮毂6和均布在轮毂6外周壁上的三个电动推杆7，电动推杆7的推杆端部依次设有压力传感器和辅助脚轮8，所述控制模块11分别与驱动机构、每个电动推杆7和每个压力传感器电性连接，所述电源模块12设置在车架1后端，电源模块12与控制模块11电性连接，所述跟随模块9设置在载物篮2前端且与控制模块11电性连接，跟随模块9用于定位载物篮2和用户的相对位置。

其中，如图1所示，所述车架1前端设有把手10，所述控制模块11设置在把手10上，所述后轮组件包括两个轮毂电机13，两个所述轮毂电机13位于车架1后端两侧且相对设置，轮毂电机13与控制模块11电性连接，通过设置两个轮毂电机13，从而为平地上的自动行走及爬楼梯跨越台阶时提供了辅助助力，控制模块11包括单片机，跟随模块9用于定位载物篮2和用户的相对位置，并将数据传输给控制模块11，由控制模块11控制轮毂电机13运动，实现跟随功能。

具体的，如图1和图2所示，驱动机构包括设置在车架1前端的双出轴电机4，所述双出轴电机4的两个输出轴端部分别通过传动轴14与两个轮毂6连接，双出轴电机4的两个输出轴分别通过联轴器15与两个传动轴14连接，双出轴电机4为双出轴大扭矩电机，双出轴大扭矩电机固定在车架1前部中央位置，由控制模块11进行控制，双出轴电机4用于爬楼梯、跨越台阶时的主要动力，两个可伸缩式三角轮在双出轴电机4的驱动下，运动状态完全同步，实现爬楼梯、跨越台阶的功能。

如图1和图3所示，传动轴14上设有旋转导电环3，电动推杆7和压力传感器与旋转导电环3电性连接，旋转导电环3与控制模块11电性连接，通过设置旋转导电环3，使得电动推杆7和压力传感器先与旋转导电环3电性连接，旋转导电环3再与控制模块11电性连接，避免控制模块11直接与电动推杆7和压力传感器连接造成绕线干涉运动的问题，需要说明的是，旋转导电环3为现有技术，本申请在此不在详细描述。

此外，所述电源模块12为标称电压24V的锂电池，为整个购物车提供动力，容量可根据续航要求调整，所述车架1为钢结构框架或铝合金框架，把手10可为铝合金制成，所述载物篮2内设有陀螺仪传感器模块，所述陀螺仪传感器模块与控制模块11电性连接，陀螺仪传感器模块用于检测购物车的运动速度以及购物车与地面的相对位姿，陀螺仪传感器模块有效防止了购物车速度过快或上下台阶时倾倒的危险，提高了本申请运行的稳定性，需要说明的是，本申请未详述部分均为现有技术。

当然，本发明并不仅限于上述所介绍的实施方式，以下还提供了几种基于本发明的设计构思的其他实施方式。

例如，在实施例2中，与上述介绍的实施方式不同的是，所述跟随模块9为跟随传感器。

例如，在实施例3中，与上述介绍的实施方式不同的是，所述跟随模块9为摄像头，通摄像头获取用户的信息，并通过视觉系统识别出目标用户和载物篮2之间的距离，从而达到自动跟随的目的。

例如，在实施例4中，与上述介绍的实施方式不同的是，跟随模块包括跟随模组、扫描标签、和定位标签，跟随模块配置为：用户通过移动终端扫描标签，用于生成与跟随模组通讯的定位标签，跟随模组用于检测载物篮2与定位标签4的相对位置，具体地，扫描标签可以为二维码，通过移动终端扫描二维码生成定位标签，定位标签可以固定在用户身上，以便跟随模组检测载物篮2与用户的相对位置。

依据实施例3中的爬楼梯购物车，本申请提供一种爬楼梯购物车的爬楼梯方法，包括如下步骤：

步骤S1：载物篮2前端的摄像头检测到台阶；

步骤S2：当三个辅助脚轮8上任意两个压力传感器反馈的数值为零时，表明三个辅助脚轮8中任意两轮间跨度均大于要跨越的单阶楼梯的高度，此时，直接进行步骤S4；当三个辅助脚轮8上任意一个压力传感器反馈的数值为零时，进行步骤S3；

步骤S3：控制模块11控制三个电动推杆7的推杆伸长，当出现三个辅助脚轮8上任意两个压力传感器反馈的数值为零时，表明三个辅助脚轮8中任意两轮间跨度均大于要跨越的单阶楼梯的高度，控制模块11控制三个电动推杆7的推杆停止伸长，此时，进行步骤S4；

步骤S4：驱动机构带动两个可伸缩式三角轮转动爬上台阶，可伸缩式三角轮爬上台阶后，再利用轮毂电机13的扭力让轮毂电机13也爬上台阶；

步骤S5：依次重复步骤S1～S4，以完成上楼梯。

进一步的，在步骤S2中，摄像头作为辅助判断，直到电动推杆的推杆伸长到合适长度。

当智能爬楼梯购物车直线前进或爬楼梯时，控制模块11控制两个轮毂电机13同速正转，并且控制双出轴电机4带动两个可伸缩式三角轮正转，当智能爬楼梯购物车直线前进或爬楼梯时，控制模块11控制两个轮毂电机13同速反转，并且控制双出轴电机4带动两个可伸缩式三角轮反转，而且轮毂电机13由控制模块11控制，通过差速控制可以实现前进、后退、转向等运动。

需要说明的是，上述实施例仅用来说明本发明，但本发明并不局限于上述实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种爬楼梯购物车的爬楼梯方法，其特征在于，所述爬楼梯购物车包括：

车架（1），其上设有载物篮（2），车架（1）前后两端分别设有爬楼梯轮组件和后轮组件，爬楼梯轮组件包括两个可伸缩式三角轮和用于驱动两个可伸缩式三角轮转动的驱动机构，可伸缩式三角轮包括轮毂（6）和均布在轮毂（6）外周壁上的三个电动推杆（7），电动推杆（7）的推杆端部依次设有压力传感器和辅助脚轮（8），所述后轮组件包括两个轮毂电机（13）；

控制模块（11），其分别与驱动机构、每个电动推杆（7）和每个压力传感器电性连接，所述驱动机构包括设置在车架（1）前端的双出轴电机（4），所述双出轴电机（4）的两个输出轴端部分别通过传动轴（14）与两个轮毂（6）连接，所述传动轴（14）上设有旋转导电环（3），电动推杆（7）和压力传感器与旋转导电环（3）电性连接，旋转导电环（3）与控制模块（11）电性连接；

电源模块（12），其设置在车架（1）后端，电源模块（12）与控制模块（11）电性连接；

跟随模块（9），其设置在载物篮（2）前端且与控制模块（11）电性连接，跟随模块（9）为摄像头；

该爬楼梯方法包括以下步骤：

步骤S1：载物篮（2）前端的摄像头检测到台阶；

步骤S2：当三个辅助脚轮（8）上任意两个压力传感器反馈的数值为零时，表明三个辅助脚轮（8）中任意两轮间跨度均大于要跨越的单阶楼梯的高度，此时，直接进行步骤S4；当三个辅助脚轮（8）上任意一个压力传感器反馈的数值为零时，进行步骤S3；

步骤S3：控制模块（11）控制三个电动推杆（7）的推杆伸长，当出现三个辅助脚轮（8）上任意两个压力传感器反馈的数值为零时，表明三个辅助脚轮（8）中任意两轮间跨度均大于要跨越的单阶楼梯的高度，控制模块（11）控制三个电动推杆（7）的推杆停止伸长，此时，进行步骤S4；

步骤S4：驱动机构带动两个可伸缩式三角轮转动爬上台阶，可伸缩式三角轮爬上台阶后，再利用轮毂电机（13）的扭力让轮毂电机（13）也爬上台阶；

步骤S5：依次重复步骤S1～S4，以完成上楼梯。

2.根据权利要求1所述的一种爬楼梯购物车的爬楼梯方法，其特征在于：所述车架（1）前端设有把手（10），所述控制模块（11）设置在把手（10）上。

3.根据权利要求2所述的一种爬楼梯购物车的爬楼梯方法，其特征在于：两个所述轮毂电机（13）位于车架（1）后端两侧且相对设置，轮毂电机（13）与控制模块（11）电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种爬楼梯购物车的爬楼梯方法，其特征在于：所述电源模块（12）为标称电压24V的锂电池。

5.根据权利要求4所述的一种爬楼梯购物车的爬楼梯方法，其特征在于：所述载物篮（2）内设有陀螺仪传感器模块，所述陀螺仪传感器模块与控制模块（11）电性连接，陀螺仪传感器模块用于检测购物车的运动速度以及购物车与地面的相对位姿。