CN215883859U

CN215883859U - 一种爬楼梯装置

Info

Publication number: CN215883859U
Application number: CN202122265357.0U
Authority: CN
Inventors: 李兰芳; 张帆; 郭正晓; 朱丽南; 余探
Original assignee: Wuhan Qingchuan University
Current assignee: Wuhan Qingchuan University
Priority date: 2021-09-17
Filing date: 2021-09-17
Publication date: 2022-02-22
Anticipated expiration: 2031-09-17

Abstract

本申请涉及一种爬楼梯装置，本申请的装置包括：机体、升降机构、驱动控制机构、以及分别设置在机体前后两端的前、后支撑机构；机体包括：机架、设置在机架底部的底盘驱动轮，以及竖直设置在机架前后两端的滑轨；前、后支撑机构均包括：支撑支架、支撑驱动轮和滑块连接件；滑轨与滑块连接件组成移动副，前支撑机构和后支撑机构分别通过移动副与机体相连接；驱动控制机构包括：多个用于对支撑驱动轮、底盘驱动轮、升降机构的运行进行控制的电机；前、后支撑机构之间的前后距离差为小于一个预设台阶宽度。本申请整体结构更简单。

Description

一种爬楼梯装置

技术领域

本申请属于机械自动化技术领域，具体涉及一种爬楼梯装置。

背景技术

现阶段，无论是电动轮椅、山地搬运、隧道勘察还是智能行李箱，当他们在进行户外活动的时候，经常会面对需要爬楼梯的场景。相关技术中，对实现攀爬楼梯的装置及技术进行了研究，如申请号为201910149576.7的在先专利，其公开了“一种爬楼梯机器人及其爬楼梯控制方法”，通过两组支撑机构在其支撑驱动轮的驱动、支撑从动轮和升降机构的带动下相对于机体做爬楼梯运动，该专利的技术方案中，爬楼梯机器人整体结构复杂，导致造价成本过高，市场竞争力较低。

上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

实用新型内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种爬楼梯装置，对现有的爬楼梯装置进行改进，使其整体结构更简单，进而有助于提高相关产品的市场竞争力。

为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：

本申请提供一种爬楼梯装置，该装置包括：机体、升降机构、驱动控制机构、以及分别设置在机体前后两端的前支撑机构和后支撑机构；

所述机体包括：机架、设置在机架底部的底盘驱动轮，以及竖直设置在机架前后两端的滑轨；

所述前支撑机构和后支撑机构均包括：支撑支架、支撑驱动轮和滑块连接件；

所述滑轨与滑块连接件组成移动副，所述前支撑机构和后支撑机构分别通过所述移动副与所述机体相连接；

所述驱动控制机构包括：用于分别对所述支撑驱动轮、所述底盘驱动轮、所述升降机构的运行进行控制的多个电机；

其中，所述前支撑机构与后支撑机构之间的前后距离差为小于一个预设台阶宽度。

可选地，所述支撑支架包括结构相同的左支架和右支架、以及连接在左右支架之间的连接横架，所述左支架的下端及所述右支架的下端连接有所述支撑驱动轮；

所述前支撑机构的左支架和/或右支架处设置有上楼传感器，所述后支撑机构的左支架和/或右支架处设置有下楼传感器。

可选地，所述后支撑机构中的支撑支架的竖直长度相对所述前支撑机构中的支撑支架的竖直长度较长；

所述后支撑机构中的支撑支架与所述前支撑机构中的支撑支架的长度差至少为一个预设台阶高度。

可选地，所述升降机构包括：两组结构相同的传送装置；两组所述传送装置分别设置在本体前后两端，并与前支撑机构和后支撑机构对应相连接。

可选地，所述传送装置为由齿轮和齿条啮合组成的齿轮齿条传送装置。

可选地，所述机架为类长方体状机架，所述机架上部开口，中部形成有用于承载物品的容置空间。

可选地，所述机体还包括设置在所述容置空间内的行李箱承载仓。

可选地，还包括设置在所述机体上的超声波接收模块，所述超声波接收模块用于与用户手持的超声波发送模块配合。

可选地，还包括设置在所述机体上的一体式红外避障模块。

可选地，所述底盘驱动轮为履带轮。

本申请采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

本申请技术方案中的爬楼梯装置，通过前、后支撑机构在其支撑驱动轮的驱动和升降机构的带动下相对于机体做爬楼梯运动，相对于现有技术方案，其整体结构简单，有助于提高产品的市场竞争力。

本实用新型的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本申请一个实施例中爬楼梯装置的结构示意图；

图2为本申请一个实施例中爬楼梯装置的机体部分的结构示意图；

图3为本申请一个实施例中爬楼梯装置的机体及升降机构部分的结构示意图；

图4为本申请一个实施例中爬楼梯装置的前支撑结构部分的结构示意图；

图5为本申请一个实施例中爬楼梯装置的前支撑结构部分的结构爆炸示意图；

图6为本申请一个实施例中爬楼梯装置的前、后支撑结构的对比示意图；

图7为本申请一个实施例中爬楼梯装置的升降结构中齿轮齿条传送装置的结构示意图。

图中，

1-机架；2-底盘驱动轮；3-滑轨；

4-前支撑机构；4a-支撑支架；4a1-左支架；4a2-右支架；4a3-连接横架；4b-支撑驱动轮；4c-滑块连接件；

5-后支撑机构；6-升降机构。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。

如背景技术中所述，现阶段，无论是电动轮椅、山地搬运、隧道勘察还是智能行李箱，当他们在进行户外活动的时候，经常会面对需要爬楼梯的场景。相关技术中，对实现攀爬楼梯的装置及技术进行了研究，如申请号为201910149576.7的在先专利，其公开了“一种爬楼梯机器人及其爬楼梯控制方法”，通过两组支撑机构在其支撑驱动轮的驱动、支撑从动轮和升降机构的带动下相对于机体做爬楼梯运动，该专利的技术方案中，爬楼梯机器人整体结构复杂，导致造价成本过高，市场竞争力较低。

针对于此，本申请对现有技术进行改进，提出一种整体结构更简单的爬楼梯装置。

如图1至图6所示，在一实施例中，本申请提出的爬楼梯装置包括，机体、升降机构6、驱动控制机构、以及分别设置在机体前后两端的前支撑机构4和后支撑机构5；

机体包括：机架1、设置在机架底部的底盘驱动轮2，以及竖直设置在机架前后两端的滑轨3；

前支撑机构4和后支撑机构5均包括：支撑支架4a、支撑驱动轮4b和滑块连接件4c(图4中以前支撑机构为例)；

滑轨3与滑块连接件组成移动副，前支撑机构4和后支撑机构5分别通过相应移动副与机体相连接，即相对地面基于形成的移动副，前支撑机构4和后支撑机构5可整体作升降移动；

本申请中，驱动控制机构包括：用于对支撑驱动轮、底盘驱动轮、升降机构的运行进行控制的多个电机(对应于图中各轮处及升降机构处的电机)，容易理解的，与现有技术相同，装置中还存在相关电源模组(图中未示出)，其为电机工作提供能量源；

如图1和图3所示，升降机构设置在机体前后两端，且与前支撑机构4和后支撑机构5分别连接(容易理解的是，这里的升降机构可基于电机，并结合具体的传送装置实现)。

该实施例中，前支撑机构4和后支撑机构5在支撑驱动轮和升降机构6的带动下做爬楼梯运动，或者支撑驱动轮和底盘驱动轮2在电机的驱动下做水平面运动；

具体的，该实施例中，升降机构包括：两组结构相同的传送装置；两组传送装置分别设置在本体前后两端，并与前支撑机构和后支撑机构对应相连接，举例而言，这里的传送装置可基于螺母丝杆实现。

该实施例中，与现有技术中爬楼实现方式类似，当装置开启的功能为水平面上移动时，升降机构控制前、后支撑机构运动到一定高度位置，使后支撑结构的支撑驱动轮接触地面或水平面(而前后支撑结构的支撑驱动轮不接触)，机体上的底盘驱动轮此时也同时处于接触地面或水平面的状态，此时装置通过控制相应电机转动的速度来控制装置的移动方向和移动速度。

与现有技术中不同的是，本申请的支撑结构中不存在支撑从动轮结构，基于本申请中该具体结构的前、后前支撑机构，装置一次仅能上一阶台阶，前支撑机构与后支撑机构之间的前后距离差为小于一个预设台阶宽度，避免了装置在上台阶时发生翻倒。

下面对本申请的装置实现爬楼梯运动的方式进行一下简要说明。

前文已说明了本申请装置做水平面运动的过程，本申请中装置作爬楼梯运动的方式同样与现有技术中类似，

举例而言，装置在地面运动，运动到台阶边缘时，前支撑机构4在相应升降机构带动下整体上升至台阶高度，之后装置整体向前运动至靠近台阶，此时前支撑机构4已在该台阶台面上，装置其余部分在该台阶下，

之后，前后的升降机构都进行动作，驱动装置的机体整体抬升直至台阶高度，使装置的机体悬空，由前支撑机构和后支撑结构支撑装置，再之后前支撑机构和后支撑结构的支撑驱动轮动作，驱动装置整体继续向前运动，直至后支撑结构的支撑驱动轮靠近台阶，此时仅装置的后支撑机构在该台阶下，装置其余部分已在该台阶台面上，

再之后，与后支撑机构相连接的升降机构动作，使后支撑机构拉起上升直至台阶高度，之后，底盘驱动轮及前支撑机构的支撑驱动轮动作，使装置整体在台面上水平移动，从而使装置整体进入该台阶上，之后装置恢复水平面运动的状态，上台阶的过程完毕。

此外，容易理解的是，装置下楼时的流程与上楼相反，本申请对此就不进行赘述了。

本申请技术方案中的爬楼梯装置，通过前、后支撑机构在其支撑驱动轮的驱动和升降机构的带动下相对于机体做爬楼梯运动，相对于现有技术方案，不需要从动轮结构，其整体结构简单，有助于提高产品的市场竞争力。

为便于理解本申请的技术方案，下面以另一实施例对本申请的技术方案进行介绍说明。

与前文实施例类似，该实施例中，如图1至图6所示，爬楼梯装置包括，机体、升降机构6、驱动控制机构、以及分别设置在机体前后两端的前支撑机构4和后支撑机构5；

机体包括：机架1、设置在机架底部的底盘驱动轮2，以及竖直设置在机架前后两端的滑轨3，具体的，该实施例中，为使装置运行的更加稳定，减小侧翻的风险，底盘驱动轮为履带轮；

具体的，结合图4至图6所示的前、后支撑机构的结构示意图，该实施例中(图4和图5中以前支撑结构为例)，支撑支架4a包括结构相同的左支架4a1和右支架4a2、以及连接在左右支架之间的连接横架4a3，左支架4a1的下端及右支架4a2的下端连接有支撑驱动轮4b；

前支撑机构4的左支架和/或右支架处设置有上楼传感器(图中未示出)，后支撑机构5的左支架和/或右支架处设置有下楼传感器(图中未示出)。

该实施例中，设置上楼传感器和下楼传感器，结合前文对装置实现爬楼的方式介绍，可实现自动触发相关动作流程，从而实现装置自动爬楼。举例而言，上、下楼传感器可采用红外传感器模组，基于该红外传感器模组的具体安装位置及方向等配置，可实现对接触到台阶的检测、台阶踏步高度的检测等(基于遮挡、反射原理)，进而输出相关触发信号，使装置进入相应的动作状态，从而实现装置的自动运行及动作。

该实施例中，作为一种优选的实施方式，如图1和图6所示，后支撑机构中的支撑支架的竖直长度相对前支撑机构中的支撑支架的竖直长度较长；后支撑机构中的支撑支架与前支撑机构中的支撑支架的长度差至少为一个预设台阶高度，采用该种尺寸规格的前、后支撑机构，有利于在装置爬楼过程中，减少前、后支撑机构的竖直运动行程，从有利于装置运行速度的提升。

该实施例中，同样的，驱动控制机构包括：用于对支撑驱动轮、底盘驱动轮、升降机构的运行进行控制的多个电机，(对应于图中各轮处及升降机构处的电机，该实施例中共有10个可独立控制的电机)，容易理解的，与现有技术相同，装置中还存在相关电源模组(图中未示出)，以为电机工作提供能量源；

如图1和图3所示，升降机构设置在机体前后两端，且与前支撑机构4和后支撑机构5分别连接，前支撑机构4和后支撑机构5在支撑驱动轮和升降机构6的带动下做爬楼梯运动，或者支撑驱动轮和底盘驱动轮2在电机的驱动下做水平面运动；

同样的，该实施例中，升降机构包括：两组结构相同的传送装置；两组传送装置分别设置在本体前后两端，并与前支撑机构和后支撑机构对应相连接；

作为一种优选的实施方式，该实施例中，综合考虑运行速度、精确度及成本问题，如图3和图7所示，传送装置6为由齿轮和齿条啮合组成的齿轮齿条传送装置。

此外，作为一种优选的实施方式，该实施例中，如图1和图2所示，机架1为类长方体状机架，机架1上部开口，基于升降机构设置在机体边缘的结构配置，机架1中部形成有用于承载物品的容置空间，换言之，该装置可方便实现智能行李箱等类似功能。

具体的，机体还包括设置在容置空间内的行李箱承载仓(图中未示出)，该行李箱承载仓用于在实现智能行李箱功能时，防止承载的行李箱被划伤或从机架中落失。

作为一种具体实施方式，装置还包括设置在机体上的超声波接收模块(图中未示出)，超声波接收模块用于与用户手持的超声波发送模块配合，实现装置的跟随运动功能。举例而言，超声波接收模块包括五个超声波接收头，这些接收头排列成半圆状安装在装置机体前方，从不同角度接收信号，以此确定装置方向，实现精准跟随。

作为一种具体实施方式，装置还包括设置在机体上的一体式红外避障模块，一体式红外避障模块用于实现装置的红外避障功能。举例而言，机体前方及两侧分别设置有一体式红外避障模块，当三个避障模块都检测到障碍物时，装置后退；当左侧的避障模块检测到障碍物时，装置往右后方运动；当右侧的避障模块检测到障碍物时，小车往左后方运动。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种爬楼梯装置，其特征在于，包括：机体、升降机构、驱动控制机构、以及分别设置在机体前后两端的前支撑机构和后支撑机构；

2.根据权利要求1所述的爬楼梯装置，其特征在于，所述支撑支架包括结构相同的左支架和右支架、以及连接在左右支架之间的连接横架，所述左支架的下端及所述右支架的下端连接有所述支撑驱动轮；

3.根据权利要求2所述的爬楼梯装置，其特征在于，所述后支撑机构中的支撑支架的竖直长度相对所述前支撑机构中的支撑支架的竖直长度较长；

4.根据权利要求1所述的爬楼梯装置，其特征在于，所述升降机构包括：两组结构相同的传送装置；两组所述传送装置分别设置在本体前后两端，并与前支撑机构和后支撑机构对应相连接。

5.根据权利要求4所述的爬楼梯装置，其特征在于，所述传送装置为由齿轮和齿条啮合组成的齿轮齿条传送装置。

6.根据权利要求1所述的爬楼梯装置，其特征在于，所述机架为类长方体状机架，所述机架上部开口，中部形成有用于承载物品的容置空间。

7.根据权利要求6所述的爬楼梯装置，其特征在于，所述机体还包括设置在所述容置空间内的行李箱承载仓。

8.根据权利要求1所述的爬楼梯装置，其特征在于，还包括设置在所述机体上的超声波接收模块，所述超声波接收模块用于与用户手持的超声波发送模块配合。

9.根据权利要求1所述的爬楼梯装置，其特征在于，还包括设置在所述机体上的一体式红外避障模块。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的爬楼梯装置，其特征在于，所述底盘驱动轮为履带轮。