ES2873201T3

ES2873201T3 - Dispositivo para atravesar escaleras

Info

Publication number: ES2873201T3
Application number: ES16867478T
Authority: ES
Inventors: Francesco Naccarato
Original assignee: Quantum Robotic Systems Inc
Current assignee: Quantum Robotic Systems Inc
Priority date: 2015-11-23
Filing date: 2016-11-22
Publication date: 2021-11-03
Anticipated expiration: 2036-11-22
Also published as: CN108349516B; US20200093664A1; EP3380387B1; WO2017088048A1; US20180344547A1; EP3380387A4; CN108349516A; MX2018006147A; JP2018535893A; CA3004352A1; US10925782B2; US10583056B2; KR102628342B1; KR20180085782A; EP3380387A1; JP6827056B2

Abstract

Un dispositivo para atravesar escaleras (10), que comprende: un cuerpo de carga (12) configurado para transportar una carga; un bastidor escalonado (14), el bastidor escalonado que incluye un solo cuerpo central que define una forma de L que se ajusta a la forma de un escalón de la escalera o dos cuerpos que se mueven conjuntamente definen una forma de L que se ajusta a la forma del escalón de la escalera; y un mecanismo (16) entre el bastidor escalonado y el cuerpo de carga, el mecanismo que se configura para mover el bastidor escalonado con respecto al cuerpo de carga a lo largo de una trayectoria cíclica mediante: el accionamiento de un movimiento de uno del cuerpo de carga y el bastidor escalonado con respecto al otro del cuerpo de carga y el bastidor escalonado a lo largo de un primer segmento de la trayectoria cíclica desde una configuración retraída en la cual el bastidor escalonado y el cuerpo de carga están ambos en un primer nivel, a una configuración extendida en la cual el bastidor escalonado y el cuerpo de carga están en dos niveles diferentes; y el accionamiento de un movimiento del otro del cuerpo de carga y el bastidor escalonado a lo largo de un segundo segmento de la trayectoria cíclica de regreso a la configuración retraída en la cual el bastidor escalonado y el cuerpo de carga están ambos en un segundo nivel; en donde el bastidor escalonado está configurado para permanecer en el primer o segundo nivel cuando el cuerpo de carga se mueve entre el primer nivel y el segundo nivel; y en donde el mecanismo está configurado para mantener la orientación relativa entre el cuerpo de carga y el bastidor escalonado.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo para atravesar escaleras

Campo de la invención:

La presente invención se refiere a un dispositivo mecánico que es capaz de atravesar escaleras, y particularmente a un dispositivo para atravesar escaleras que utiliza el movimiento cíclico repetido de un conjunto de bastidor escalonado que está parcialmente conformado para adaptarse al perfil de un escalón de escalera

Antecedentes de la invención:

Tanto en entornos industriales como en hogares cotidianos, subir y bajar cargas pesadas por escaleras es engorroso e incluso puede representar un peligro potencial para la seguridad. Desafortunadamente, las soluciones existentes para atravesar escaleras tienen deficiencias importantes.

Los dispositivos de manipulación de materiales, como carretillas de mano, carros y plataformas rodantes, se utilizan con frecuencia para ayudar a subir y bajar cargas por escaleras. Sin embargo, estos dispositivos requieren que la carga se incline para equilibrar el centro de masa y deben ser estabilizados por el operador humano.

De manera similar, los dispositivos de movilidad para ancianos, discapacitados o enfermos, como sillas de ruedas y motonetas motorizadas generalmente están diseñados para operar en una superficie nivelada. Para atravesar escaleras, estos dispositivos generalmente requieren rampas o la ayuda de otra persona.

Las escaleras son una barrera importante para los robots móviles, especialmente los destinados a aplicaciones domésticas. Por ejemplo, la aspiradora Roomba, que está destinada a automatizar la tarea de pasar la aspiradora, carece de la capacidad de atravesar escaleras y debe transportarse manualmente de un nivel de la casa a otro. Otros robots se basan en bandas de rodadura similares a los de un tanque, que requieren que la carga se incline, o usan patas antropomórficas, que requieren una solución extremadamente compleja y costosa.

En la actualidad, en la técnica anterior se han propuesto varios diseños de dispositivos para atravesar escaleras con capacidad para mantener el nivel. Algunos se implementan en forma de elementos de desplazamiento coordinados o una serie de conjuntos de ruedas articuladas, mientras que otros se implementan en forma de robot con control de retroalimentación.

La Publicación de patente de Estados Unidos Núm. US 2014/0326521 da a conocer una solución de este tipo que se refiere a un dispositivo de transporte que comprende un cuerpo de transporte de carga, al menos un elemento de desplazamiento central, un primer elemento de desplazamiento lateral y un segundo elemento de desplazamiento lateral. Al menos un elemento de desplazamiento central está dispuesto entre los dos elementos de desplazamiento laterales. Los elementos de desplazamiento están dispuestos en el cuerpo de transporte de carga de manera que puedan moverse hacia arriba y hacia abajo con respecto al cuerpo de transporte de carga, en donde los elementos de desplazamiento laterales pueden moverse hacia arriba y hacia abajo independientemente de los elementos de desplazamiento centrales por medio de actuadores verticales. Además, los elementos de desplazamiento están dispuestos en el cuerpo de transporte de carga de manera que puedan moverse hacia adelante y hacia atrás en dirección horizontal con respecto al cuerpo de transporte de carga, en donde los elementos de desplazamiento pueden moverse hacia adelante y hacia atrás independientemente de los elementos de desplazamiento centrales mediante por medio de actuadores horizontales.

La Patente de Estados Unidos No. 7,677,345 da a conocer otra solución en forma de un robot móvil con ruedas. En particular, la Patente '345 describe un robot móvil de huella estrecha, que tiene un rendimiento de desplazamiento rápido en una superficie plana, así como una función antivuelco. El robot puede hacer frente a desplazamientos sobre superficies con desniveles gracias a su disposición de ruedas. En la porción delantera y trasera de las ruedas motrices principales, cada una controlada a través del control de péndulo invertido, hay patas de apoyo dispuestas, cuyas puntas se pueden levantar y bajar, en donde las puntas de las patas de apoyo se colocan para mantener una distancia predeterminada entre una superficie de viaje, cuando se ejecuta en el recorrido invertido de dos ruedas, y las patas de apoyo están fijas o una en la dirección de caída se empuja hacia afuera en la dirección de caída, para evitar que se caiga. Además, sobre la base de la información de detección de los sensores de distancia de la superficie del piso y el sensor de distancia de la superficie lateral, que se proporcionan en las puntas de las patas de soporte, el robot detecta la existencia de una diferencia de nivel y/o una superficie inclinada, de modo que dejar escapar las patas de apoyo del desnivel y/o de la superficie inclinada, y mantiene la posición del centro de gravedad de las mismas, de forma estable, a través de otra de las patas de apoyo, que está apoyada en el suelo, y las ruedas motrices principales; permitiendo así viajar sobre el desnivel y la superficie inclinada.

Otro aparato para subir escaleras se describe en la Patente de Estados Unidos 8,776,917. La patente describe un aparato para subir escaleras que tiene una serie de conjuntos de ruedas articuladas que se extienden por debajo de una plataforma de transporte de carga. Todos los conjuntos de ruedas se pueden ajustar verticalmente para sortear escaleras y cambios de elevación similares. El conjunto de ruedas guía se fija longitudinalmente con respecto a la plataforma, mientras que los conjuntos de ruedas siguientes son ajustables longitudinalmente para ajustarse al paso o pendiente de diferentes escaleras. El aparato utiliza sensores, por ejemplo, mecánicos, infrarrojos, ultrasónicos, etc. para detectar la presencia de las contrahuellas y su altura, realizándose el control del conjunto mediante un circuito de control a bordo de la máquina. Los conjuntos de ruedas se suben y bajan de forma independiente entre sí mediante mecanismos de pantógrafo que se extienden entre la plataforma y los conjuntos de ruedas. Los conjuntos de ruedas ajustables horizontalmente se colocan mediante una rejilla dispuesta longitudinalmente en la plataforma.

Los dispositivos descritos en la técnica anterior, como los identificados anteriormente, pueden depender de una pluralidad de componentes móviles que pueden ser accionados por múltiples actuadores. Además, los dispositivos de la técnica anterior pueden requerir un control activo que implica una lógica de control compleja para poder atravesar las escaleras sin dejar de estar nivelado. Estos elementos generalmente dan como resultado dispositivos electromecánicos grandes y complejos que requieren que múltiples componentes móviles trabajen bajo un control sincronizado. Una mayor complejidad generalmente aumenta la probabilidad de errores y fallas, y generalmente resulta en mayores costos de manufactura y mantenimiento. Por tanto, existe la necesidad de un dispositivo para atravesar escaleras más pequeño, más simple y puramente mecánico que permanezca estable y nivelado sin la necesidad de un control electrónico activo.

El documento US 2014/0326521 A1 describe un dispositivo de transporte que puede superar obstáculos. En particular, un dispositivo de transporte según la invención permite a las personas con discapacidad física moverse y superar obstáculos, en particular escaleras. El dispositivo de transporte comprende un cuerpo de transporte de carga, al menos un elemento de desplazamiento central y un primer elemento de desplazamiento lateral y un segundo elemento de desplazamiento lateral. El al menos un elemento de desplazamiento central está dispuesto entre los dos elementos de desplazamiento laterales y los elementos de desplazamiento están dispuestos en el cuerpo de transporte de carga de manera que puedan moverse hacia arriba y hacia abajo con respecto al cuerpo de transporte de carga. Los elementos de desplazamiento laterales pueden moverse hacia arriba y hacia abajo independientemente de los elementos de desplazamiento centrales por medio de actuadores verticales y los elementos de desplazamiento están dispuestos en el cuerpo de transporte de carga de manera que puedan moverse hacia adelante y hacia atrás en dirección horizontal con respecto al cuerpo de transporte de carga. Los elementos de desplazamiento laterales pueden moverse hacia adelante y hacia atrás independientemente del elemento o los elementos de desplazamiento centrales mediante actuadores horizontales.

El documento JP H07267094 A describe un dispositivo para levantar una carga con la carga mantenida casi horizontal sin ningún peligro de dañar un escalón. El dispositivo tiene un portador y un bastidor exterior para soportar el portador, un par de ruedas elevadoras dispuestas para elevarse a lo largo de un lado exterior de un lado del bastidor exterior, un primer y un segundo dispositivos de elevación dispuestos dentro del bastidor exterior, y ruedas motrices que se mueven horizontalmente montadas en el bastidor exterior para mover el portador horizontalmente.

Resumen de la invención:

Descripción general

Para superar al menos parcialmente las desventajas indicadas de los dispositivos previamente conocidos, la presente invención, en una realización, proporciona un dispositivo que comprende un cuerpo de carga capaz de transportar una carga en una orientación estable, nominalmente nivelada que se basa en el movimiento cíclico de un bastidor escalonado de forma única, facilitado por uno o más actuadores, al atravesar escaleras, manteniendo así una orientación estable y nivelada sin la necesidad de un control activo.

En particular, el dispositivo para atravesar escaleras comprende un cuerpo de carga que posee la capacidad de viajar sobre superficies nominalmente horizontales. Dicha capacidad puede proporcionarse mediante ruedas, orugas, patas con bases o cualquier otro medio de movimiento adecuado. El cuerpo de carga comprende un cuerpo principal que puede contener actuadores, lógica de control, fuentes de energía, etc. Los actuadores pueden ser motorizados o accionados por humanos. El cuerpo de carga también comprende una superficie de transporte de carga sobre la cual se puede transportar una carga de una manera nominalmente nivelada.

El dispositivo para atravesar escaleras comprende además un bastidor escalonado, que puede consistir en un solo cuerpo, múltiples cuerpos conectados por una estructura, o múltiples cuerpos separados que se mueven al unísono. El bastidor escalonado se caracteriza por una porción de cuerpo principal y una porción sobresaliente, que, en al menos una realización, forman esencialmente un ángulo recto para adaptarse a la forma exterior de un escalón. La porción sobresaliente se extiende desde la porción de cuerpo principal del bastidor desde el lado orientado hacia las escaleras, y está a una altura que es al menos capaz de saltar el siguiente o múltiples escalones de escalera.

El bastidor escalonado está unido al cuerpo de carga a través de un mecanismo que comprende una conexión no giratoria que permite la traslación lineal del bastidor escalonado en uno o ambos ejes horizontal y vertical al tiempo que evita cualquier movimiento de rotación con respecto al cuerpo de carga. El mecanismo también comprende un mecanismo de movimiento cíclico que está conectado al bastidor escalonado y hace que el bastidor se mueva a lo largo de una trayectoria cíclica con respecto al cuerpo de carga. La conexión no giratoria evita que el bastidor gire mientras atraviesa la trayectoria cíclica. La conexión sin rotación y el mecanismo de movimiento cíclico pueden ser elementos distintos del mecanismo o pueden combinarse en la misma característica. El movimiento de traslación del bastidor a lo largo de este camino cerrado se repite de manera cíclica para cada escalón. El mecanismo de movimiento cíclico puede ser accionado por una o más entradas accionadas, ya sea en forma de actuadores motorizados o accionados manualmente. El recorrido de la trayectoria cíclica se invierte cuando la dirección de recorrido de las escaleras se cambia de subir a bajar.

Método para atravesar escaleras

Para ejecutar el movimiento cíclico para subir escaleras, el dispositivo para atravesar escaleras se acerca y hace contacto con el primer escalón, todo mientras su peso está totalmente soportado por el cuerpo de carga.

A continuación, a partir de esta configuración retraída inicial, el movimiento cíclico comienza cuando el bastidor escalonado desciende de modo que la porción inferior del bastidor hace contacto con el piso, y otra porción del bastidor escalonado, preferiblemente la porción sobresaliente, hace contacto con el escalón que se pretende saltar.

A continuación, el peso del dispositivo se transfiere desde el cuerpo de carga al bastidor escalonado cuando el cuerpo de carga asciende a una altura que es al menos mayor que el nivel del escalón que se pretende saltar.

Luego, el cuerpo de carga avanza principalmente de manera horizontal hasta que todo el cuerpo de carga está por encima de la banda de rodadura del escalón que se pretende saltar. Luego, el cuerpo de carga desciende hasta que la porción inferior hace contacto con la banda de rodadura del escalón. El dispositivo está en su configuración completamente extendida.

El peso se transfiere desde el bastidor escalonado al cuerpo de carga, que ahora se coloca en la porción superior del escalón que se pretende saltar.

A continuación, se eleva el bastidor escalonado para saltar uno o más escalones sobre los que descansa el cuerpo de carga. Después de saltar la altura de uno o más escalones, el bastidor escalonado vuelve a trasladarse principalmente de manera horizontal hasta que el dispositivo vuelve a su configuración retraída, completando así el movimiento cíclico. Todo el proceso se repite para los escalones siguientes.

Durante el movimiento cíclico descrito anteriormente, debe observarse que el dispositivo, con o sin carga, permanece estáticamente estable durante toda la secuencia de ascenso. En particular, cuando el peso del dispositivo es soportado por el bastidor escalonado, el dispositivo permanece estable por medio del contacto del bastidor contra el escalón, durante todo el recorrido horizontal del centro de gravedad. Cuando el peso se transfiere de nuevo al cuerpo de carga una vez que está en la porción superior del siguiente escalón, el centro de gravedad cambia para residir completamente dentro de la base de soporte del cuerpo de carga nuevamente. Preferiblemente, el bastidor es relativamente liviano en comparación con el cuerpo de carga, de modo que los cambios en su posición horizontal tienen un impacto comparativamente pequeño en la posición del centro de gravedad de todo el sistema.

Para bajar un tramo de escaleras, la secuencia de ascenso anterior se realiza esencialmente en orden inverso. En particular, al detectar el primer borde del escalón superior, mientras el peso descansa sobre el cuerpo de carga, el bastidor escalonado se traslada principalmente de forma horizontal hasta que la porción inferior del escalón haya recorrido una distancia suficiente mayor que la longitud de uno o más escalones que se pretenden saltar. Luego, el bastidor escalonado se baja hasta que el bastidor hace contacto con un escalón. Luego, el peso se traslada del cuerpo de carga al bastidor a medida que el cuerpo de carga se traslada principalmente de forma horizontal. Luego, el cuerpo de carga desciende hasta que hace contacto con el escalón sobre el que descansa el bastidor escalonado. El peso del dispositivo se transfiere de nuevo al cuerpo de carga y el bastidor escalonado se traslada más para volver a su posición inicial en relación con el cuerpo de carga.

Cuerpo de carga

Por consiguiente, en una realización, la presente invención comprende un cuerpo de carga que contiene un mecanismo para hacer girar un eje de accionamiento que opera el mecanismo de movimiento cíclico. El cuerpo de carga comprende además un mecanismo de soporte de movimiento para el movimiento en superficies nominalmente planas.

En otra realización, el cuerpo de carga puede ser un robot móvil que contiene sensores, lógica de control, fuentes de energía.

En otra realización, el cuerpo de carga puede ser operado a distancia por un operador.

En otra realización, el cuerpo de carga puede ser una carretilla de mano que es operada manualmente por un operador humano.

En otra realización, el cuerpo de carga puede ser una silla de ruedas.

Mecanismo

Conector no giratorio en la ranura guía

En una realización, el mecanismo está fijado de forma fija a los lados del cuerpo de carga. La conexión no giratoria puede comprender una orejeta cuadrada que se acopla de manera deslizante a los lados horizontales paralelos de una ranura guía rectangular en un carro, lo que evita que la orejeta gire a medida que se mueve a lo largo de la ranura guía. El carro, a su vez, se acopla de forma deslizante con rieles verticales paralelos en el cuerpo principal del mecanismo. El mecanismo de movimiento cíclico puede implementarse por medio de cuatro piñones conectados por un bucle de cadena con el eje de accionamiento que acciona uno de los piñones, y con la orejeta unida de manera giratoria a uno de los eslabones de la cadena. Cuando se activa el mecanismo de movimiento cíclico, la conexión no giratoria ejecuta una trayectoria cíclica de forma rectangular que corresponde a la forma del bucle de cadena.

Conjunto de carro no giratorio

En otra realización, la conexión no giratoria puede consistir en un carro acoplado de manera deslizante mediante un conjunto de rodillos a uno o dos rieles verticales fijados al cuerpo principal del mecanismo. Al mismo tiempo, otro conjunto de rodillos permite que un riel horizontal se deslice horizontalmente con respecto al carro. El riel horizontal puede comprender al menos dos puntos de unión a los que se fijaría de forma fija el bastidor escalonado.

Mecanismo de bucle de cadena

En otra realización del mecanismo, la conexión no giratoria puede implementarse como un conjunto de carro no giratorio mientras que el mecanismo de movimiento cíclico puede implementarse por medio de cuatro piñones conectadas por un bucle de cadena con el eje de accionamiento que acciona uno de los piñones.

En otra realización, el mecanismo de movimiento cíclico puede implementarse mediante dos juegos de conjuntos de bucles de cadena y piñón, uno para cada una de las direcciones de movimiento vertical y horizontal. En tal realización, pueden ser necesarios uno o más actuadores para accionar los conjuntos de bucle de cadena y piñón.

Mecanismo de cremallera en bucle

En otra realización, el mecanismo de movimiento cíclico puede comprender un piñón dentado accionado configurado para atravesar una cremallera dentada formando un bucle plano cerrado. El piñón se puede sujetar a la cremallera por varios medios. El bastidor escalonado se puede conectar al bastidor. A medida que el piñón atraviesa la cremallera dentada, el bastidor escalonado puede estar restringido por una conexión no giratoria en forma de un conjunto de carro no giratorio, lo que hace que el bastidor se traslade en una trayectoria cíclica que coincide con la forma del bucle formado por la cremallera.

En otra realización, el piñón se puede sujetar contra la cremallera mediante un mecanismo de restricción que comprende una pluralidad de pasadores en una placa de base. Al menos uno de los pasadores está en contacto con la superficie interior de la cremallera, opuesto a la superficie dentada, mientras que al menos uno de los pasadores está en contacto con la superficie exterior de la cremallera de manera que, juntos, el interior y los pasadores sujetan el piñón conectado a la placa base a la cremallera dentada.

Mecanismo de manivela giratoria

En otra realización, el mecanismo de movimiento cíclico puede consistir en un brazo de manivela giratorio. Un extremo de la manivela se puede girar mediante un eje de accionamiento, mientras que el otro extremo se puede conectar mediante un pasador al bastidor escalonado. El bastidor puede verse restringido para que no gire mediante un conjunto de carro no giratorio. El movimiento cíclico resultante es circular.

Mecanismo de cubo no giratorio

En otra realización, el mecanismo de movimiento cíclico y la conexión no giratoria pueden combinarse en un mecanismo de brazo de manivela giratorio. Un primer cubo, concéntrico con el eje de accionamiento del brazo de manivela, está fijado de forma no giratoria al cuerpo de carga. Un segundo cubo está conectado de manera giratoria al extremo del brazo de manivela mediante un cojinete y un eje corto. El segundo cubo está fijado de forma no giratoria al bastidor escalonado. Un primer aparato rotatorio o primer piñón es concéntrico y está unido fijamente al primer cubo, mientras que un segundo aparato rotatorio o segundo piñón es concéntrico y está unido fijamente al eje del segundo cubo. Un aparato de conexión, como un bucle de cadena, conecta el primer y segundo piñones. Cuando el brazo de la manivela gira por medio del eje de accionamiento, el segundo cubo se mueve en una trayectoria circular pero no puede girar con respecto al primer cubo, proporcionando así una conexión no giratoria al bastidor escalonado.

En otra realización, los piñones y el bucle de cadena descritos anteriormente pueden reemplazarse con poleas y una correa, respectivamente.

En otra realización, los piñones y el bucle de cadena descritos anteriormente pueden reemplazarse con un número impar de engranajes entrelazados.

Mecanismo de brazo de manivela doble

En otra realización, el mecanismo de movimiento cíclico puede implementarse utilizando un mecanismo de brazo de manivela doble. El eje de accionamiento hace girar un brazo de manivela principal. Un aparato o polea primario no giratorio, concéntrico con el eje de accionamiento del brazo de manivela primario, está fijado de manera no giratoria al cuerpo principal del mecanismo. Un aparato o polea giratoria secundaria se conecta a la polea primaria a través de un aparato o correa de conexión. Un segundo brazo de manivela está conectado a la segunda polea y se usa para conectarse al bastidor escalonado. Las relaciones entre los diámetros de las poleas y las longitudes de los brazos de manivela se configuran de modo que la trayectoria cíclica generada sea una trayectoria hipotrocoide.

Bastidor de escalón

Cada mecanismo está conectado a un bastidor escalonado, que puede consistir en un solo cuerpo, múltiples cuerpos similares conectados por una estructura rígida, o múltiples cuerpos similares que se mueven al unísono por medio de mecanismos interconectados.

Geometría fija

En una realización, un bastidor escalonado con una geometría fija comprende un cuerpo principal con una porción sobresaliente que se extiende desde una altura que es al menos mayor que la altura de un solo escalón. La porción sobresaliente y la porción de cuerpo principal del bastidor escalonado forman esencialmente un ángulo recto para adaptarse a la forma de un escalón. La porción de cuerpo principal y la porción superior pueden comprender elementos, tales como bases de apoyo o almohadillas de fricción, para hacer contacto de soporte de carga con cada uno de los escalones.

En otra realización, el cuerpo principal del bastidor escalonado puede tener esencialmente forma de "L" con una porción sobresaliente que se extiende desde una altura que es al menos mayor que la altura de un escalón.

Geometría variable

El bastidor escalonado puede tener una geometría variable. En una realización, el bastidor escalonado puede incluir una porción sobresaliente plegable que se despliega antes de ascender o descender un escalón.

En otra realización, el bastidor escalonado puede tener una porción superior y una porción inferior conectadas por un riel deslizante que permite que la porción inferior se deslice horizontalmente, lo que permite que el bastidor escalonado se convierta de una configuración "trepadora" a una configuración "descendente" sin la necesidad de cambiar de dirección.

Búsqueda de nivel

El bastidor escalonado puede poseer una capacidad de búsqueda de nivel. En una realización, la capacidad de búsqueda de nivel puede realizarse como un bastidor escalonado que consta de un cuerpo principal con dos rieles verticales unidos. Dos paneles de bastidor se acoplan de forma deslizante a los dos rieles verticales. Cada una de las superficies de los paneles enfrentados puede incluir una cremallera de manera que los dos paneles puedan estar conectados por un piñón dentado fijado al bastidor trasero. Cuando se baja el cuerpo principal, uno u otro panel hace el primer contacto con el escalón superior o inferior. Entonces, los dos paneles pueden moverse en direcciones verticales opuestas de modo que uno de los paneles se baje y el otro panel se suba, hasta que ambos paneles hagan contacto con ambos escalones.

En otra realización, la capacidad de búsqueda de nivel se puede realizar a través de un mecanismo de cuatro barras donde dos barras horizontales pueden estar conectadas de manera no giratoria, en ambos extremos, para apoyar los bases. El mecanismo de cuatro barras puede conectarse, preferiblemente cerca del centro de las barras horizontales, al cuerpo principal del mecanismo, que está conectado al cuerpo de carga. Las barras horizontales pueden girar alrededor del punto de conexión al cuerpo principal para subir o bajar las patas de soporte delanteras hasta que hagan contacto con el siguiente escalón.

En otra realización, la capacidad de búsqueda de nivel puede implementarse utilizando un pivote giratorio dentado. A medida que el bastidor escalonado desciende sobre un escalón, su libertad de rotación permite que una pata delantera y una pata inferior entren en contacto simultáneamente con la superficie del siguiente nivel y la superficie del nivel actual, respectivamente. Cuando el cuerpo principal desciende más, una cuña dentada se sujeta al pivote, evitando cualquier rotación adicional.

En otra realización, la capacidad de búsqueda de nivel se logra mediante una pata delantera que se puede mover libremente de manera vertical con respecto al cuerpo del bastidor principal por medio de un canal vertical, hasta que un pasador de bloqueo se acopla a una superficie dentada en la pata delantera. El pasador de bloqueo está unido mecánicamente mediante un pivote a una pata. A medida que el cuerpo del bastidor principal desciende, la pata delantera hace contacto con el siguiente nivel primero y cuando la pata inferior finalmente hace contacto con el nivel actual, el pasador de bloqueo se acopla y hace contacto con la superficie dentada, bloqueando la pata delantera en su posición.

Otras realizaciones de la configuración anterior del pasador de bloqueo pueden implementarse utilizando interruptores y actuadores electromecánicos para activar el pasador de bloqueo cuando todas las patas han hecho contacto con sus respectivos niveles.

Múltiples escalones

En otra realización, el bastidor escalonado puede atravesar múltiples escaleras durante un movimiento cíclico al tener la porción sobresaliente que se extiende desde el cuerpo principal del bastidor escalonado a una altura que es al menos mayor que la altura de una pluralidad de escalones.

Realizaciones alternativas

La configuración del cuerpo de carga en relación con el bastidor escalonado y el mecanismo puede variar. En una realización, el dispositivo para atravesar escaleras emplea un bastidor escalonado que consta de dos cuerpos simétricos a cada lado del cuerpo de carga.

En otra realización, el dispositivo para atravesar escaleras puede emplear un bastidor escalonado que consta de un solo cuerpo central, por lo que el cuerpo de carga puede ser un bastidor de tres lados con un mecanismo unido a las dos superficies interiores verticales del cuerpo de carga. Un escalón, de ancho suficiente para soportar el peso del dispositivo y cualquier posible carga, está unido, en ambos lados a los mecanismos de manera que, en el punto más alto del movimiento cíclico, el escalón no sea obstruido por la porción superior del cuerpo de carga.

En otra realización, la presente invención puede ser accionada por humanos para uno o ambos del movimiento de la superficie plana y el movimiento cíclico de los bastidores escalonados.

En otra realización, el mecanismo de soporte de movimiento del cuerpo de carga puede poseer elementos de frenado que, al detectar una proximidad cercana al borde de un escalón, evitarán o resistirán el movimiento adicional del cuerpo de carga hacia el borde. Estos elementos de frenado pueden ser de naturaleza mecánica o electromecánica. En otra realización, el cuerpo de carga puede incluir brazos de estabilidad auxiliares adicionales que reaccionan contra elementos del mismo escalón o un escalón diferente para mantener el equilibrio.

Breve descripción de los dibujos:

Otros aspectos y ventajas de la invención se desprenderán de las siguientes descripciones tomadas junto con los dibujos adjuntos, en los que:

Partes del dispositivo

La Figura 1 muestra una vista en perspectiva de un dispositivo para atravesar escaleras de acuerdo con una realización de la invención;

La Figura 2 muestra una vista en perspectiva despiezada del dispositivo para atravesar escaleras mostrado en la Figura 1;

La Figura 3a muestra una vista frontal, lateral y en perspectiva de una realización del cuerpo de carga;

La Figura 3b muestra una vista en perspectiva del cuerpo de carga mostrado en la Figura 3a llevando una carga; La Figura 3c muestra una vista lateral del cuerpo de carga que lleva una carga sobre escalones;

La Figura 3d muestra una vista lateral del cuerpo de carga que tiene medios estabilizadores auxiliares que reaccionan a los elementos de los escalones;

La Figura 4 muestra vistas en perspectiva y laterales de una realización del bastidor escalonado;

La Figura 5a muestra una vista lateral de la realización del bastidor escalonado mostrado en la Figura 4 que ilustra las fuerzas que actúan sobre el conjunto de bastidor para un rango de posiciones de carga;

La Figura 5b muestra una vista lateral de la realización del bastidor escalonado mostrado en la Figura 4 y las fuerzas que actúan sobre el conjunto de bastidor para un rango de posiciones de carga mientras el conjunto de bastidor está en voladizo contra un escalón;

La Figura 6a muestra vistas en perspectiva y laterales de una realización del mecanismo;

La Figura 6b muestra una vista en perspectiva despiezada del mecanismo representado en la Figura 6a.

Método para atravesar escaleras

La Figura 7a muestra una secuencia de vistas en perspectiva del mecanismo de la Figura 6 que ilustra el mecanismo que ejecuta dos segmentos de una trayectoria de movimiento cíclico;

La Figura 7b muestra una vista parcialmente despiezada que muestra el mecanismo de la Figura 7a unido a un cuerpo de carga y un bastidor escalonado;

La Figura 7c muestra una secuencia de vistas en perspectiva del bastidor escalonado unido al mecanismo que experimenta dos segmentos de una trayectoria de movimiento cíclico;

La Figura 7d representa vistas laterales del dispositivo de desplazamiento en estrella subiendo un escalón utilizando el movimiento cíclico mostrado en las Figuras 7a y 7c;

Las Figuras 8a - 8j muestran una vista lateral de la realización del dispositivo para atravesar escaleras mostrado en la Figura 1 que atraviesa un escalón ilustrando posiciones sucesivas del cuerpo de carga y el bastidor escalonado durante su movimiento cíclico ascendente;

Las Figuras 9a - 9e muestran una vista lateral de la realización del dispositivo para atravesar escaleras mostrado en la Figura 1 que ilustra el desplazamiento del centro de gravedad del dispositivo para atravesar escaleras durante el movimiento cíclico ascendente;

Realizaciones del mecanismo

La Figura 10a representa una vista en perspectiva de una realización preferida de la conexión no giratoria como un conjunto de carro no giratorio;

La Figura 10b muestra una vista lateral del conjunto de carro no giratorio de la Figura 10a a medida que se mueve a través de movimientos verticales y horizontales;

La Figura 11a muestra una vista en perspectiva de una realización preferida del mecanismo que utiliza un bucle de cadena y cuatro piñones;

La Figura 11b muestra una vista despiezada del mecanismo de la Figura 11a en relación con el cuerpo de carga y el bastidor escalonado;

Las Figuras 12a - 12d muestran una vista lateral parcialmente transparente del dispositivo para atravesar escaleras con el mecanismo que se muestra en la Figura 11, que ilustra el movimiento de trayectoria cíclica resultante logrado usando este mecanismo;

La Figura 13 muestra una perspectiva y vistas laterales de otra realización de un mecanismo que utiliza una cadena y cuatro piñones que producirán una trayectoria de movimiento cíclico trapezoidal.

La Figura 14a muestra una vista lateral y en perspectiva de una realización preferida de un mecanismo de piñón y cremallera en bucle, así como una vista detallada del piñón que se acopla a la cremallera en bucle;

La Figura 14b muestra una vista despiezada del mecanismo de la Figura 14a en relación con el cuerpo de carga y el bastidor escalonado;

Las Figuras 15a - 15d muestran una vista lateral parcialmente transparente de un dispositivo para atravesar escaleras que incorpora el mecanismo de piñón y cremallera en bucle mostrado en la Figura 14 cuando sube escaleras usando su movimiento cíclico;

La Figura 16 muestra una vista en perspectiva de una realización alternativa del mecanismo de piñón y cremallera en bucle con un mecanismo de restricción que utiliza pasadores;

La Figura 17 muestra una vista lateral de otras posibles configuraciones de la cremallera en bucle como se muestra en la Figura 14 y la Figura 16;

La Figura 18a muestra una vista en perspectiva y una vista lateral de otra realización del mecanismo que usa un brazo de manivela;

La Figura 18b muestra una vista despiezada que muestra el mecanismo del brazo de manivela de la Figura 18a con relación al cuerpo de carga y un bastidor escalonado;

Las Figuras 19a - 19d muestran una vista lateral parcialmente transparente del dispositivo para atravesar escaleras con el mecanismo que se muestra en la Figura 18, que ilustra el movimiento cíclico ascendente logrado a través del mecanismo;

La Figura 20a muestra una perspectiva y una vista lateral de un mecanismo de trayectoria cíclica de brazo de manivela doble;

La Figura 20b muestra una vista lateral de la trayectoria cíclica hipotrocoide lograda por el mecanismo de trayectoria cíclica del brazo de manivela doble mostrado en la Figura 20a;

La Figura 21a muestra una vista en perspectiva de una realización preferida de un mecanismo combinado basado en un conjunto de cubos no giratorios;

La Figura 21b muestra una vista en perspectiva despiezada del mecanismo de la Figura 21a.

La Figura 21c muestra una vista lateral de una secuencia de movimientos mediante el mecanismo combinado mostrado en la Figura 21a en ejecución de un movimiento cíclico circular;

La Figura 22a muestra vistas en perspectiva del mecanismo combinado representado en la Figura 21 en relación con el cuerpo de carga y el bastidor escalonado;

Las Figuras 22b - 22j muestran una vista lateral del movimiento cíclico ejecutado por un dispositivo para atravesar escaleras usando el mecanismo que se muestra en la Figura 22a.

La Figura 23a muestra una vista en perspectiva de una realización del mecanismo de cubo no giratorio que usa engranajes en lugar de un bucle de cadena;

La Figura 23b muestra una vista en perspectiva despiezada del mecanismo de la Figura 23A.

La Figura 23c muestra una vista en perspectiva del mecanismo de la Figura 23A en relación con el cuerpo de carga y el bastidor escalonado;

La Figura 24 muestra otra realización de un mecanismo que produce una trayectoria de movimiento circular, que utiliza un enlace de cuatro barras accionado por un bucle de cadena;

La Figura 25 muestra vistas en perspectiva de una realización preferida del dispositivo para atravesar escaleras en cuatro puntos en su movimiento cíclico, donde el mecanismo se divide en dos etapas separadas, una vertical y una horizontal, cada una accionada por su propio actuador;

Realizaciones del bastidor escalonado

La Figura 26a muestra una realización preferida del bastidor escalonado que consta de múltiples cuerpos geométricos fijos que se mueven al unísono;

La Figura 26b muestra otra realización preferida de un bastidor escalonado de varios cuerpos con una geometría fija que consta de bastidores ligeros;

La Figura 26c muestra una realización de un cuerpo de bastidor escalonado de la Figura 26b con una geometría variable, en este caso una porción sobresaliente deslizable, mostrada en configuraciones tanto liberadas como replegadas;

La Figura 26d muestra cómo las realizaciones del bastidor escalonado pueden consistir en múltiples cuerpos conectados por una estructura;

La Figura 26e muestra cómo las realizaciones del bastidor escalonado también pueden consistir en un solo cuerpo central;

La Figura 27 muestra vistas laterales y en perspectiva de otra realización de geometría variable del bastidor escalonado con una porción inferior que se acopla de forma deslizante a una porción superior de un riel, lo que permite configurarlo para ascender o descender;

La Figura 28a muestra una vista en perspectiva y una vista lateral de una realización del bastidor escalonado con una capacidad de búsqueda de nivel mediante el uso de dos paneles deslizantes opuestos;

La Figura 28b muestra el bastidor escalonado con búsqueda de nivel de la Figura 28a que se ajusta a un escalón con una contrahuella;

La Figura 28c muestra el bastidor escalonado con búsqueda de nivel de la Figura 28a ajustándose a un escalón con una contrahuella baja;

La Figura 29a muestra una vista en perspectiva y una vista lateral de otra realización del bastidor escalonado con capacidad de búsqueda de nivel mediante el uso de un mecanismo de cuatro barras;

La Figura 29b muestra el bastidor escalonado con búsqueda de nivel de la Figura 29a que se ajusta a un escalón con una altura de contrahuella arbitraria;

La Figura 30a muestra una vista en perspectiva y una vista lateral de otra realización del bastidor escalonado con capacidad de búsqueda de nivel mediante el uso de un pivote dentado;

La Figura 30b muestra el bastidor escalonado con búsqueda de nivel de la Figura 30a que se ajusta a un escalón con una altura de contrahuella arbitraria;

La Figura 31a muestra una vista en perspectiva y una vista lateral de otra realización del bastidor escalonado con capacidad de búsqueda de nivel utilizando una pata delantera bloqueable;

La Figura 31a muestra el bastidor escalonado con búsqueda de nivel de la Figura 31a ajustándose a un escalón con una altura de contrahuella arbitraria;

La Figura 32a muestra una vista en perspectiva y una vista lateral de otra realización del bastidor escalonado con capacidad de búsqueda de nivel mediante el uso de una porción sobresaliente giratoria y de bloqueo;

La Figura 32b muestra el bastidor escalonado con búsqueda de nivel de la Figura 32a ajustándose a un escalón con una altura de contrahuella arbitraria;

La Figura 33a muestra una vista en perspectiva y una vista lateral de otra realización del bastidor escalonado con capacidad de búsqueda de nivel mediante el uso de una pata delantera que consta de un enlace variable;

La Figura 33b muestra el bastidor escalonado con búsqueda de nivel de la Figura 33b ajustándose a un escalón con una altura de elevación arbitraria;

La Figura 34a muestra una vista en perspectiva de una realización del dispositivo para atravesar escaleras que es capaz de atravesar múltiples escalones;

La Figura 34b muestra una vista lateral del dispositivo para atravesar escaleras representado en la Figura 34a ejecutando un movimiento cíclico para atravesar dos escalones;

Realizaciones del cuerpo de carga

La Figura 35a muestra una vista lateral y en perspectiva de una realización preferida del cuerpo de carga como un robot motorizado;

La Figura 35b muestra una vista lateral y en perspectiva de una realización del cuerpo de carga como un vehículo teleoperado;

La Figura 35c muestra una vista lateral y en perspectiva de una realización del cuerpo de carga como un carro de mano dirigido manualmente;

La Figura 35d muestra una vista lateral y en perspectiva de una realización del cuerpo de carga como silla de ruedas; La Figura 36a muestra una vista lateral y una vista en perspectiva del cuerpo de carga de la Figura 35a, que muestra una configuración de rueda que consta de una combinación de ruedas fijas y ruedecillas de tamaño similar; La Figura 36b muestra una vista lateral y una vista en perspectiva del cuerpo de carga de la Figura 35c, que muestra una configuración de rueda que consta de una combinación de ruedas fijas y ruedecillas de tamaño diferente.

La Figura 36c muestra una vista lateral y una vista en perspectiva del cuerpo de carga que muestra una configuración de rueda con ruedas estabilizadoras auxiliares que también pueden usarse como porción de un sistema de frenado por detección de bordes;

La Figura 36d muestra una vista lateral del cuerpo de carga de la Figura 36c cuando está en el suelo, así como cuando está en un escalón;

La Figura 37a muestra una vista en perspectiva de un elemento de frenado por detección de bordes;

La Figura 37b muestra una vista lateral del elemento de frenado representada en la Figura 37a tanto en su forma desacoplada como acoplada tras la detección del borde de un escalón;

La Figura 37c muestra una vista lateral del elemento de frenado representada en la Figura 35c tanto en su forma desacoplada como acoplada tras la detección del borde de un escalón;

Realizaciones preferidas y alternativas del dispositivo

La Figura 38 muestra una vista en perspectiva y en perspectiva despiezada de una realización preferida de un dispositivo para atravesar escaleras en forma de robot de servicio.

La Figura 39 muestra una vista en perspectiva y despiezada de una realización preferida de un dispositivo para atravesar escaleras con dirección manual en forma de carro de mano;

La Figura 40 muestra una vista en perspectiva de una versión accionada manualmente del carro de mano representado en la Figura 39.

La Figura 41 muestra una vista en perspectiva y despiezada de una realización del dispositivo para atravesar escaleras que utiliza un conjunto de estructura para trepar que consta de un solo cuerpo central.

Descripción detallada de los dibujos:

En la siguiente descripción, los mismos números se refieren a componentes similares.

Partes del dispositivo

Dispositivo completo

Como se muestra en la Figura 1, el dispositivo para atravesar escaleras 10 está de acuerdo con una realización de la presente invención. El dispositivo para atravesar escaleras 10 comprende un cuerpo de carga 12 capaz de transportar cargas en una orientación esencialmente nivelada. Un bastidor escalonado de forma única 14, que consta de dos instancias de cuerpos de movimiento conjunto 14a y 14b similares en esta realización, están conectado, cada uno mediante un mecanismo 16, a dos lados opuestos del cuerpo de carga 12.

La Figura 2 muestra una vista despiezada de la realización del dispositivo para atravesar escaleras 10 que se muestra en la Figura 1. El actuador 21 que acciona el mecanismo 16 está alojado preferiblemente dentro del cuerpo de carga 12.

Cuerpo de carga

La Figura 3a ilustra una realización del cuerpo de carga 12. En la realización mostrada, el cuerpo de carga 12 comprende una carcasa rígida 18 con soportes de movimiento 20 en forma de ruedas. Otros tipos de posibles soportes de movimiento son pistas, bandas de rodadura, patas, bases o cualquier otro medio adecuado para facilitar el movimiento horizontal. El cuerpo de carga 12 comprende además un eje de accionamiento 22. En esta realización, el eje de accionamiento 22 es accionado por un actuador motorizado 21 situado dentro de la carcasa 18. En otras realizaciones, el eje de accionamiento 22 puede accionarse manualmente mediante una manivela externa. Como se discutirá en detalle a continuación, el eje de accionamiento 22 accionará el mecanismo para facilitar el movimiento del bastidor escalonado 14 con respecto al cuerpo de carga 12. Todos los circuitos lógicos de control o las fuentes de alimentación necesarios pueden alojarse dentro de la carcasa 18.

Como se muestra en la Figura 3b, la carcasa 18 comprende además una superficie de transporte de carga 26. La Figura 3c muestra cómo los soportes de movimiento 20 en el cuerpo de carga 12 están dispuestos para permitirle transportar una carga 28 en una orientación nominalmente nivelada, ya sea en un escalón 80 o en el piso 90.

La Figura 3d muestra cómo el cuerpo de carga 12 que lleva la carga 28 también puede permanecer nivelado y estable en un escalón 80 a través de una combinación de soportes de movimiento 20 (mostrados como ruedas) y brazos estabilizadores auxiliares 114 y 116 que reaccionan contra elementos en el mismo escalón o un escalón diferente, respectivamente.

Bastidor escalonado

Con referencia a la Figura 4, esta realización del bastidor escalonado 14 comprende una porción de cuerpo principal 54 y una porción sobresaliente 56, separadas por la línea de puntos imaginaria. La porción sobresaliente 56 esencialmente horizontal está a una altura 58 por encima de la porción inferior del cuerpo principal 54. La altura 58 es al menos mayor que la altura de un solo escalón. La porción sobresaliente elevada 56 hace que el bastidor escalonado se adapte esencialmente a la forma de un escalón. La porción de cuerpo principal 54 tiene una superficie inferior 64 que comprende los elementos de soporte 66, 68. En esta realización, la porción de cuerpo principal 54 también tiene una superficie esencialmente vertical 65. Los elementos de soporte adicionales 70 se encuentran en la superficie 60. Las superficies 60, 64, 65 y los elementos de soporte 66, 68, 70 están diseñados para entrar en contacto y reaccionar contra una o más superficies o elementos de un escalón para asegurar que el dispositivo para atravesar escaleras 10 permanezca en equilibrio estático mientras asciende o desciende el escalón.

Las Figuras 5a y 5b muestran cómo el bastidor escalonado 14 puede soportar una carga vertical 28 predominantemente descendente en varias posiciones sobre un rango horizontal 72 mientras se mantiene el equilibrio estático.

En la Figura 5a, los elementos de soporte 66, 68 y 70 proporcionan fuerzas de reacción verticales 74, 76 y 78, respectivamente, contra las superficies 81 y 82 del paso 80 para equilibrar el peso de la carga 28 en todo su rango de movimiento 72.

En la Figura 5b, donde la sección superior del bastidor escalonado 14 está en voladizo sobre el escalón 80 (con el elemento de soporte 70 eliminado), la carga 28 se equilibra mediante las fuerzas de reacción verticales 74, 76 contra la superficie 81, una reacción horizontal 86 en la superficie 65 en la punta de la banda de rodadura 84, y un componente de fricción horizontal 87 en el elemento de soporte principal 74.

Mecanismo

La Figura 6 muestra una realización del mecanismo 16 que comprende una porción de cuerpo principal 1601 que, en esta realización, está unida rígidamente al cuerpo de carga 12. En otras posibles realizaciones alternativas, la porción de cuerpo principal 1601 puede estar unida rígidamente al bastidor escalonado. La porción de cuerpo principal 1601 tiene rieles verticales 1610. Un carro 1620 se acopla de forma deslizante a los rieles verticales 1610. En esta realización, una conexión no giratoria consiste en una orejeta cuadrada 1602 que se acopla de manera deslizante a los lados paralelos de una ranura guía rectangular 1603 dentro del carro 1620, lo que evita que la orejeta 1602 gire a medida que se mueve a lo largo de la ranura guía 1603, y como el carro 1620 se mueve a lo largo de los rieles 1610. El mecanismo de movimiento cíclico se implementa por medio de tres piñones inactivos 1164 y un piñón accionado 164 conectados por un bucle de cadena 162. El eje de accionamiento de ascenso 22, accionado por el actuador 21, se acopla con el piñón 164, haciendo que el bucle de cadena se mueva. La orejeta 1602 está unida de manera giratoria a un eslabón del bucle de cadena 162 por medio de un pasador 166, de manera que la orejeta se mueve con el bucle de cadena. La orejeta está unida a un elemento 1700 correspondiente en el bastidor escalonado 14.

Método para atravesar escaleras

La Figura 7 ilustra cómo el movimiento cíclico producido por el mecanismo 16 da como resultado un movimiento para atravesar escaleras cuando el mecanismo está unido al bastidor escalonado 14.

La Figura 7a muestra el mecanismo 16 en una secuencia de estados. Primero, la conexión no giratoria 1602 está en su posición inicial. Luego, cuando se activa el actuador 21, el eje de accionamiento 22 gira en la dirección 23, provocando que la conexión 1602 se mueva a lo largo del primer segmento 481 de una trayectoria cíclica 48 de forma rectangular que corresponde a la forma del bucle de cadena 162 mostrado en la Figura 6B. Finalmente, la conexión 1602 se mueve a lo largo del segundo segmento 482 de la trayectoria cíclica, volviendo a su posición inicial.

Cuando se ejecuta en una dirección de sentido antihorario 23 como se muestra, el primer segmento de trayectoria 481 consta de una carrera vertical hacia abajo y una carrera horizontal hacia atrás, mientras que el segundo segmento de trayectoria 482 consta de una carrera vertical hacia arriba y una carrera horizontal hacia adelante. Estas secuencias se pueden invertir cambiando la dirección 23 de sentido antihorario al sentido horario.

La Figura 7b es una vista parcialmente despiezada que muestra el mecanismo 16 unido al cuerpo de carga 12 y al bastidor escalonado 14. El bastidor escalonado 14 está unido a la conexión no giratoria 1602 por medio de un elemento correspondiente 1700. Por tanto, el bastidor escalonado 14 se mueve con la conexión no giratoria 1602.

La Figura 7c muestra la misma secuencia ilustrada en la Figura 7a, ahora con el dispositivo para atravesar escaleras 10 completamente ensamblado. El mecanismo 16 mueve el bastidor escalonado 14 con respecto al cuerpo de carga 12 a lo largo de una trayectoria cíclica 48. El bastidor escalonado 12 se mueve desde una configuración retraída a una configuración extendida con respecto al cuerpo de carga 12 a lo largo del primer segmento 481 de la trayectoria cíclica 48, luego desde la configuración extendida de regreso a la configuración retraída a lo largo del segundo segmento 482.

La Figura 7d muestra la misma secuencia que la Figura 7c con el dispositivo para atravesar escaleras 10 colocado en el primer nivel 81 del escalón 80. En la configuración retraída, tanto el cuerpo de carga 12 como el bastidor escalonado 14 están en el primer nivel 81. Cuando el bastidor se mueve a lo largo del primer segmento de la trayectoria cíclica 481, el dispositivo 10 está en una configuración extendida en la cual el cuerpo de carga 12 y el bastidor 14 están en diferentes niveles 81 y 82, respectivamente. Finalmente, el bastidor se mueve a lo largo del segundo segmento de la trayectoria cíclica 482, devolviendo el dispositivo 10 a su configuración retraída, con el cuerpo de carga 12 y el bastidor 14 en el mismo nivel 82.

La secuencia mostrada en la Figura 7 corresponde a un movimiento ascendente. Invirtiendo la dirección 23, se puede lograr un movimiento descendente equivalente.

La Figura 8 ilustra con más detalle cómo la realización del dispositivo para atravesar escaleras 10 como se muestra en la Figura 1 usa un movimiento cíclico del bastidor escalonado 14, como se ilustra en la Figura 7, para subir una escalera.

La Figura 8a muestra el dispositivo para atravesar escaleras 10 acercándose al escalón 80. El peso del dispositivo y su carga está totalmente soportado por los elementos de movimiento 20 del cuerpo de carga.

En la Figura 8b, el dispositivo para atravesar escaleras 10 está en una configuración retraída inicial en el primer escalón 80. Tanto el cuerpo de carga como el bastidor 14 están en el nivel 81.

En la Figura 8c, ha comenzado el movimiento cíclico. El peso del dispositivo 10 se ha transferido desde el cuerpo de carga (oculto) al bastidor escalonado 14. Preferiblemente, los elementos de soporte 66, 68 hacen contacto con el nivel inferior 81 y el elemento de soporte 70 hace contacto con la superficie 82 del escalón. El mecanismo 16 (con el cuerpo de carga 12, oculto) está ascendiendo.

En la Figura 8d, la carrera vertical descendente del mecanismo de movimiento cíclico permite que el cuerpo de carga 12 (oculto) ascienda a una altura que despeja el nivel del escalón 82.

En la Figura 8e, la carrera horizontal hacia atrás del mecanismo de movimiento cíclico acciona el cuerpo de carga (oculto) y el mecanismo 16 para avanzar horizontalmente.

En la Figura 8f, el primer segmento de la trayectoria cíclica 481 está completo. El dispositivo 10 se encuentra ahora en una configuración extendida con bastidor escalonado en el nivel 81 y cuerpo de carga en el nivel 82.

En la Figura 8g, el peso se ha transferido de nuevo desde el bastidor escalonado 14 a los elementos de movimiento 20 del cuerpo de carga y el dispositivo 10 ahora está apoyado en la superficie 82. El movimiento cíclico continúa a medida que se eleva el bastidor escalonado 14.

En la Figura 8h, en el vértice de la carrera vertical ascendente, el bastidor escalonado 14 está a una altura que es suficiente para saltar el primer escalón 82.

En la Figura 8i, la carrera horizontal de avance de la trayectoria cíclica mueve el bastidor escalonado 14 hacia su estado original con respecto al cuerpo de carga 12.

Finalmente, en la Figura 8j, el segundo segmento de la trayectoria cíclica 482 ahora está completo, y el dispositivo para atravesar escaleras 10 está nuevamente en una configuración retraída en la superficie 82.

La Figura 9 ilustra el desplazamiento del centro de gravedad 92 del dispositivo para atravesar escaleras 10 y la carga (oculta) durante el movimiento cíclico descrito anteriormente. Cabe señalar que el dispositivo 10, con o sin carga, permanece estáticamente estable a lo largo de la secuencia de desplazamiento de escaleras.

En la Figura 9a, el centro de gravedad 92 descansa con el cuerpo de carga sobre el suelo y estaría bien apoyado en todo el rango de posiciones 94.

Como se muestra en las Figuras 9b y 9c, el soporte del centro de gravedad 92 se desplaza hacia el bastidor escalonado 14 cuando el cuerpo de carga, con o sin carga, asciende para saltar la altura del primer escalón 82. Como se mencionó anteriormente, preferiblemente, los elementos de soporte 66, 68 y 70 hacen contacto con la superficie 81 y la superficie 82 de modo que el cuerpo de carga 12, con o sin carga, esté completamente soportado en todo el rango de posiciones 94.

En las Figuras 9d y 9e, cuando el peso del dispositivo 10 se transfiere de nuevo al cuerpo de carga 12, el centro de gravedad 92 se desplaza para residir completamente dentro del cuerpo de carga 12 nuevamente. Dado que el bastidor escalonado 14 es liviano en comparación con el cuerpo de carga 12, los cambios en su posición horizontal tienen un impacto comparativamente pequeño en la posición del centro de masa 92 en el rango de posiciones 94.

Realizaciones del mecanismo

Conjunto de carro no giratorio

La Figura 10 muestra una realización preferida de una conexión no giratoria dentro de un mecanismo 16 que toma la forma de un conjunto de carro no giratorio 31.

En la Figura 10a, el conjunto de carro no giratorio 31 comprende un panel trasero 1190 que está unido rígidamente a ambos lados del cuerpo de carga 12 para moverse integralmente con él. Dos rieles verticales 1194 están unidos al panel trasero 1190 cerca de sus dos bordes verticales exteriores. Un carro 1191 contiene, en una primera superficie, dos conjuntos de rodillos verticales 1193 capaces de rodar libremente sobre la superficie del riel vertical 1194. En una segunda superficie, opuesta a la primera superficie, se colocan dos conjuntos de rodillos horizontales 1192 para rodar libremente sobre la superficie de un riel horizontal 1195. Como se muestra, dos puntos de unión 44 están ubicados cerca de los extremos distal y proximal del riel horizontal 1195 respectivamente para unirse al conjunto de bastidor 14 (no mostrado). De este modo, el riel horizontal se mueve integralmente con el bastidor escalonado. En otra realización, el riel horizontal puede formarse integralmente con el bastidor escalonado.

La Figura 10b ilustra cómo el conjunto de carro no giratorio 31 permite el movimiento de traslación del riel horizontal 1195 tanto en la dirección horizontal 1197 como en la dirección vertical 1198. Cuando se conecta al bastidor escalonado 14 (no mostrado) por medio de puntos de unión 44, se importa la misma libertad de traslación bidimensional al bastidor escalonado con relación al mecanismo 16, y por lo tanto al cuerpo de carga 12 (no mostrado). Al mismo tiempo, el conjunto de carro no giratorio evita que el bastidor 14 gire con respecto al cuerpo de carga 12.

Mecanismo de bucle de cadena

En la Figura 11 se ilustra una realización preferida del mecanismo 160 que ejecuta una trayectoria cíclica rectilínea utilizando un bucle de cadena.

En esta realización, el mecanismo 160 contiene una conexión no giratoria en forma de un conjunto de carro no giratorio 31 similar al que se muestra en la Figura 4a. El mecanismo de movimiento cíclico está realizado como un bucle de cadena 162 que es accionado por un eje de accionamiento 22 que se origina en el cuerpo de carga 12. Como se discutió anteriormente, el eje de accionamiento 22 puede ser motorizado o accionado por humanos. El eje de accionamiento 22 hace girar una de los cuatro piñones 164, lo que hace que el bucle de cadena 162 avance alrededor de las cuatro piñones 164 como se muestra. Un bastidor escalonado 14 está unido al mecanismo 160 mediante puntos de unión 44. Un pasador de conexión 166, unido a un eslabón especializado (no mostrado) en el bucle de cadena 162, está unido a un orificio correspondiente 170 en el bastidor escalonado 14. Como apreciará cualquier persona experta en la técnica, en la realización anterior, los piñones 164 y el bucle de cadena 162 pueden reemplazarse por medios similares o equivalentes, tales como correas de distribución, bucles de cinturón, cremallera y piñón, husillos y poleas para lograr resultados equivalentes.

La secuencia de desplazamiento de escaleras correspondiente para la realización anterior se representa en las Figuras 12a a 12d. Cuando el eje de accionamiento 22 hace girar uno de los piñones 164, el bucle de cadena 162 gira alrededor de los otros piñones. A su vez, el pasador de conexión 166 mueve el bastidor escalonado 14 a lo largo del bucle de cadena 162 en una trayectoria cíclica rectilínea. Esto permite que el bastidor escalonado ejecute el movimiento cíclico ascendente similar al discutido anteriormente.

Como puede apreciar una persona experta en la técnica, la realización anterior mostrada en la Figura 11 muestra un bucle de cadena 162 accionado por un solo actuador.

La Figura 13 muestra una realización alternativa de un mecanismo 1600 de bucle de cadena en donde el bucle de cadena 162 está dispuesto en forma trapezoidal. Acoplado con un bastidor escalonado de forma apropiada, el bucle de cadena trapezoidal 162 moverá dicho bastidor escalonado de manera predominantemente diagonal más allá del escalón para minimizar el tiempo de ciclo.

Mecanismo de cremallera en bucle

En otra realización preferida, el mecanismo 16 puede incluir un mecanismo de movimiento cíclico que comprende un engranaje de piñón dentado accionado configurado para atravesar un engranaje de cremallera dentada que forma una trayectoria cíclica rectilínea plana.

Como se muestra en la Figura 14a, esta realización del mecanismo comprende una conexión no giratoria en forma de un conjunto de carro no giratorio 31 y un mecanismo de movimiento cíclico 53 que consta de una pista interior 50 y una pista exterior 52. La pista interior 50 encaja dentro del centro ahuecado de la pista exterior 52. Cuando se ensamblan, la pista interior 50 y la pista exterior 52 forman una estructura rígida, de modo que el espacio entre las pistas permanece fijo. La circunferencia exterior de la pista interior 50 está revestida con el engranaje de cremallera 49, formando un bucle rectilíneo cerrado.

Un engranaje de piñón dentado 24, correspondiente al engranaje de cremallera dentada 49, está fijado al eje de accionamiento 22, que a su vez es accionado por un actuador en el cuerpo de carga 12. El actuador puede ser motorizado o accionado por humanos. Como apreciará cualquier persona experta en la técnica, la realización requiere sólo un actuador para accionar la barra de accionamiento 22.

Como se muestra en el detalle, el engranaje de piñón dentado 24 está obligado a seguir y permanecer acoplado con el engranaje de cremallera dentada 49 en todo el bucle. En esta realización, la restricción la proporciona la pista exterior 52, de modo que el engranaje de piñón dentado 24 permanece siempre dentro del espacio entre las pistas 50 y 52. El centro del engranaje de piñón 24 sigue un lugar definido por la línea central 48 entre las pistas 50 y 52.

El conjunto que comprende la pista interior 50, el engranaje de cremallera 49, la pista exterior 52, junto con el piñón dentado 24, forman el mecanismo de movimiento cíclico 53.

La rotación del engranaje de piñón 24 hace que el mecanismo de movimiento cíclico 53 se mueva de forma rectilínea con respecto al mecanismo 16 con una forma de trayectoria correspondiente a la línea central 48. La inversión de la rotación del engranaje de piñón 24 invierte el movimiento del mecanismo de movimiento cíclico 53 a lo largo de la misma línea central 48.

Como se muestra en la vista despiezada de la Figura 14b, el mecanismo de movimiento cíclico 53 está fijado de forma fija al conjunto de bastidor 14 por medio de puntos de unión 153. Dado que el conjunto de bastidor 14 también está unido de forma fija a los puntos de unión 44 en el conjunto de carro no giratorio 31, tanto el conjunto de bastidor 14 como el mecanismo de movimiento cíclico 53 no pueden girar con respecto al cuerpo de carga 12 y solo se les permite trasladar por el movimiento rectilíneo del mecanismo de movimiento cíclico 53 a medida que avanza el engranaje de piñón 24. La forma de la trayectoria cíclica resultante corresponde a la forma de la línea central 48.

La correspondiente secuencia de ascenso o descenso para la realización anterior se muestra en las Figuras 15a a 15d. A medida que gira el engranaje de piñón 24, el mecanismo de movimiento cíclico 53 ejecuta una trayectoria cíclica rectilínea con respecto al mecanismo 16. A su vez, esto permite que el bastidor escalonado ejecute el movimiento cíclico ascendente similar al discutido anteriormente.

En la Figura 16, se muestra una realización alternativa del mecanismo de movimiento cíclico 530. Esta realización ilustra un mecanismo alternativo utilizado para sujetar el engranaje de piñón 24 al piñón de cremallera 49.

En particular, como se muestra en la Figura 16, el engranaje de piñón 24 está sujeto a la cremallera 49 mediante un mecanismo de restricción 531. El mecanismo de restricción comprende una placa de base 532 que tiene un primer pasador 534 ubicado en el interior del bastidor de cremallera 533. Dos pasadores adicionales 536, 538 están ubicados en el otro lado del bastidor de cremallera 533 desde el primer pasador de manera que el engranaje de piñón 24, ubicado en el centro relativo de la placa de base 532, se desvía contra el engranaje de cremallera 49 en la circunferencia exterior del bastidor de cremallera 533. El eje de accionamiento 22 se conecta al engranaje de piñón 24 a través de la placa base 532. Como apreciará una persona experta, se pueden usar mecanismos de restricción similares o equivalentes.

Cabe señalar que la rejilla de bucle no necesita ser rectilínea, pero puede configurarse en cualquier forma adecuada. En la Figura 17 se muestran ejemplos no exhaustivos de algunas de las posibles formas de bastidor de bucle, incluida la forma de estadio y las formas poligonales con tres o más lados distintivos.

Mecanismo de manivela giratoria

La Figura 18a muestra otra realización del mecanismo 360 que genera un movimiento cíclico circular utilizando un brazo de manivela 362.

En esta realización, el mecanismo 360 contiene un conjunto de carro no giratorio 31, similar al que se muestra en la Figura 10, y un brazo de manivela 362 que es accionado por un eje de accionamiento 22 que se origina en el cuerpo de carga 12. De nuevo, el eje de accionamiento 22 puede estar motorizado o accionado por humanos. El eje de accionamiento 22 se extiende a través de una abertura 363 en el cuerpo principal 365 del mecanismo 360. Cabe señalar que la longitud del eje de accionamiento 22 que se extiende a través de la abertura 363 es al menos mayor que el ancho del riel vertical 42 del conjunto de carro no giratorio 31, de modo que el brazo de manivela 362 puede girar sin obstrucciones por los rieles verticales 42.

Como se muestra en la vista despiezada en la Figura 18b, un bastidor escalonado 14 está unido al mecanismo 360 mediante puntos de unión 44. Un pasador 364 en el extremo del brazo de manivela giratorio 362 está unido a un orificio correspondiente 366 en el bastidor escalonado 14.

Como se muestra en la secuencia representada en las Figuras 19a a 19d, la trayectoria cíclica 368 producida por un mecanismo de manivela es circular.

Mecanismo de brazo de manivela doble

La Figura 20a ilustra otra realización del mecanismo cíclico del brazo de manivela. En particular, un mecanismo de brazo de manivela doble 460 que consta de un brazo primario 462 y un brazo secundario 464. Un pasador 466, que se conecta al conjunto de bastidor 14 (no mostrado), está unido al extremo del brazo secundario 464 que está opuesto al extremo en donde el brazo primario 462 y el brazo secundario 464 están conectados rotativamente.

En esta realización, el brazo primario 462 es accionado por un eje de accionamiento 22, que puede ser motorizado o accionado por humanos, a través de un aparato primario no giratorio o polea 463. La polea primaria 463 no gira con respecto al cuerpo de carga 12. El brazo secundario 464 está conectado en el otro extremo del brazo de manivela principal 462 mediante un aparato secundario o polea 468. Las dos poleas están conectadas por un aparato de conexión o una correa 470. Cualquier experto en la materia puede apreciar que la correa 470 puede implementarse por medios equivalentes, como una cadena o una serie de engranajes, con los correspondientes cambios en las dos poleas para lograr la misma funcionalidad. Cuando el brazo primario 462 es girado por el eje de accionamiento 22, el brazo secundario 464 gira con relación al brazo primario 462.

Como se muestra en la secuencia representada en las Figuras 20b, una trayectoria 472 cíclica producida por el mecanismo 460 de brazo de manivela doble anterior es, en general, cicloidal. En la realización específica mostrada, las relaciones de transmisión y las longitudes de los brazos se han seleccionado para hacer que el pasador 466 ejecute una trayectoria hipotrocoide, que se asemeja mucho a un cuadrado con esquinas redondeadas.

Mecanismo de cubo no giratorio

Cabe señalar que la conexión no giratoria y el mecanismo de movimiento cíclico dentro del mecanismo no necesariamente tienen que ser elementos distintos. Es posible combinar estos dos elementos en un solo mecanismo.

La Figura 21a (perspectiva) y la Figura 21b (despiezada) muestran una realización de un mecanismo combinado 560 que incorpora un primer cubo no giratorio 562 en el extremo de un brazo de manivela giratorio 564. El cubo no giratorio 562 está conectado rígidamente al bastidor escalonado 14 (no mostrado). El primer cubo no giratorio 562, a través de un eje 563, está conectado rígidamente a un primer aparato o piñón 565. El otro extremo del brazo de manivela 564 está conectado al eje de accionamiento 22 desde el cuerpo de carga 12 (no mostrado). El eje de accionamiento 22 pasa a través de un segundo cubo no giratorio 566, que está rígidamente conectado al cuerpo de carga 12 (no mostrado). El eje de accionamiento 22 también pasa a través de un segundo aparato o piñón 567 por medio de un cojinete 569 y hace girar el brazo de manivela 564. El piñón 567 está fijado rígidamente al cubo no giratorio 566. Los dos piñones (565, 567) tienen el mismo diámetro y están conectados por un aparato de conexión o bucle de cadena 570. Cuando el brazo de manivela 564 gira, el primer piñón 565 rota en sentido contrario a la misma velocidad angular, de modo que el primer cubo no giratorio 562 experimenta una rotación neta cero con respecto al cubo no giratorio 566 y el cuerpo de carga 12. Por lo tanto, este tipo de mecanismo incorpora los elementos de movimiento cíclico y no giratorio en un solo mecanismo.

En la Figura 21c, se forma una trayectoria cíclica circular 574 con el mecanismo combinado 560 representado en las Figuras 21a y 21b.

Como se muestra en la Figura 22a, el primer cubo no giratorio 562 se conecta a un elemento de conexión correspondiente 568 en el conjunto de bastidor 14, y el segundo cubo no giratorio 566 se fija a la estructura principal del cuerpo de carga 12.

Las Figuras 22b a 22j ilustran cómo se puede ejecutar el movimiento cíclico circular usando el mecanismo de brazo de manivela 560 mostrado en las Figuras 21a y 21b. Específicamente, las Figuras 22b a 22i3i muestran las posiciones relativas del cuerpo de carga 12 y el bastidor escalonado 14 con respecto a las escaleras durante una revolución completa del mecanismo combinado 560 como se muestra en la Figura 21a. Nuevamente, el movimiento se puede ejecutar en reversa para bajar las escaleras.

Figura 22b: el dispositivo para atravesar escaleras está en una configuración retraída en el primer nivel de escalera.

Figura 22c: el peso del dispositivo se desplaza sobre el bastidor escalonado 14 a medida que se eleva el cuerpo de carga 12.

La Figura 22d y la Figura 22e muestran el cuerpo de carga 12 girando de forma circular.

Figura 22f: el dispositivo está en una configuración extendida en la cual el cuerpo de carga 12 hace contacto con el siguiente nivel de escalera.

Figura 22g: el peso del dispositivo se desplaza ahora de nuevo al cuerpo de carga 12 a medida que el bastidor escalonado 14 se eleva del primer nivel.

La Figura 22h y la Figura 22i muestran el bastidor escalonado 14 girando de forma circular.

Figura 22j: se completa la trayectoria cíclica circular y el dispositivo vuelve a su configuración retraída, ahora en el segundo nivel.

Mecanismos alternativos de cubo no giratorio

Las Figuras 23a a 23c ilustran una realización de un mecanismo combinado 590 que es equivalente a la realización 560 de la Figura 21, excepto que el primer y segundo aparato giratorio, y el aparato de conexión, que eran piñones y bucles de cadena, han sido reemplazados por una serie de engranajes.

El mecanismo 590 que incorpora un primer cubo no giratorio 562 en el extremo de un brazo de manivela giratorio 564. El cubo no giratorio 562 está conectado rígidamente al conjunto de bastidor 14 (no mostrado). El primer cubo no giratorio 562, a través de un eje 563, está conectado rígidamente a un primer engranaje principal 585. El otro extremo del brazo de manivela 564 está conectado al eje de accionamiento 22 desde el cuerpo de carga 12 (no mostrado). El eje de accionamiento 22 pasa a través de un segundo cubo no giratorio 566, que está rígidamente conectado al cuerpo de carga 12 (no mostrado). El eje de accionamiento 22 también pasa a través de un segundo engranaje principal 587 por medio de un cojinete 569 y hace girar el brazo de manivela 564. El engranaje 587 está rígidamente fijado al cubo no giratorio 566. Los dos engranajes principales (585, 587) tienen el mismo diámetro y están conectados por una cadena de engranajes 580 también con el mismo diámetro. Cuando el brazo de manivela 564 gira, el primer engranaje 585 gira en sentido contrario a la misma velocidad angular, de modo que el primer cubo no giratorio 562 experimenta una rotación neta cero con respecto al cubo no giratorio 566 y al cuerpo de carga 12.

Además, cualquier persona experta en la técnica apreciará que los piñones y cadenas también pueden ser reemplazadas por correas dentadas y poleas con resultados equivalentes.

La Figura 24 muestra otra realización de un mecanismo combinado 690 que incorpora un enlace de cuatro barras. El eje de accionamiento 22 pasa a través de un primer cojinete (no mostrado) en el cuerpo principal 680 y está rígidamente fijado a un primer piñón 665. Un segundo piñón 667 está conectado por el eje 661 a un segundo cojinete (no mostrado) en el cuerpo principal 680. Los piñones 665, 667 están conectados por un bucle de cadena 670. Un primer brazo de manivela 664 está conectado rígidamente al primer piñón 665 mientras que un segundo brazo de manivela 674, de igual longitud al brazo 664, está conectado rígidamente al segundo piñón 667, de modo que ambos brazos de manivela giran al unísono y permanecen paralelos. Un enlace 675 está conectado al brazo 664 por el pasador 676 y al brazo 674 por el pasador 677. Los centros de los pasadores 676, 677 están a la misma distancia que los piñones 665, 667. El enlace 675 está rígidamente conectado al bastidor escalonado (no mostrado). Cuando se hace girar el eje 22, el enlace 665 (y por lo tanto el bastidor escalonado adjunto) ejecuta una trayectoria cíclica circular mientras mantiene la misma orientación en todo momento.

Mecanismo de dos actuadores

La Figura 25 muestra una realización alternativa preferida de un dispositivo para atravesar escaleras 3000 que logra un movimiento cíclico mediante el uso de dos actuadores. El dispositivo 3000 comprende un cuerpo de carga 12, un bastidor escalonado 14 y un mecanismo de dos actuadores 3100 que incluye un actuador de movimiento vertical 3200, aquí representado como un actuador de tornillo de bola, y un actuador de movimiento horizontal 3300, aquí representado como un actuador tipo cremallera y piñón. La Figura 25 ilustra el mecanismo 3100 en cuatro etapas de una trayectoria cíclica rectilínea. Dado que los dos actuadores 3200, 3300 pueden tener sus movimientos sincronizados mediante un sistema de control electrónico, es posible que el mecanismo 3100 ejecute trayectorias cíclicas con formas arbitrarias. Dado que los actuadores están separados, sus respectivas salidas de potencia se pueden escalar de forma independiente, de modo que el actuador horizontal 3200 puede tener una mayor potencia de salida para lograr elevar más peso. Como puede apreciar un experto en la técnica, los actuadores 3200 y 3300 pueden reemplazarse por otros mecanismos que utilicen bucles de cadena, correas u otros dispositivos para lograr resultados equivalentes.

Realizaciones del bastidor escalonado

Como se muestra en las Figuras 26a y 26b (y en la Figura 4), en general el bastidor escalonado 14 está conformado para adaptarse a las diferentes alturas entre escalones, lo que permite proporcionar un contacto nivelado y estáticamente estable con uno o más escalones. Los conjuntos de bastidor escalonado tienen generalmente una porción de cuerpo principal 54 y una porción sobresaliente 56 que está unida al cuerpo principal a una altura 58 que es al menos mayor que la altura de un solo escalón de escalera.

Como se muestra en la Figura 26a y la Figura 26b, el bastidor escalonado 14 puede consistir, preferentemente, en múltiples cuerpos separados que se mueven al unísono, o alternativamente, en múltiples cuerpos conectados por una estructura (Figura 26d), o un solo cuerpo (Figura 26e).

Geometría fija

En general, el bastidor escalonado 14 puede tener una geometría fija o una geometría variable. Las Figuras 4 y 26a, 26b, 26d, 26e representan realizaciones de geometría fija. El bastidor escalonado puede consistir en cuerpos sólidos (Figura 26a) o estructuras ligeras (Figura 26b).

Geometría variable

La Figura 26c representa otra realización del conjunto de bastidor 640 con una porción sobresaliente deslizable 642 que puede retraerse por conveniencia o almacenamiento, y que puede desplegarse inmediatamente antes de ascender o descender un escalón.

La Figura 27 representa un conjunto de bastidor de geometría variable 740 en donde la porción inferior 742 se puede reconfigurar hacia adelante o hacia atrás en un deslizador 744 unida rígidamente a lo largo del borde inferior de una porción superior 741, permitiendo que el conjunto de bastidor de geometría variable 740 asuma una configuración ascendente 746 o una configuración descendente 748 sin reorientar el cuerpo de carga 12 (no mostrado) con respecto a la dirección de movimiento 750. De manera similar a los otros diseños de bastidores de escalones, el conjunto 740 se une a un mecanismo (no mostrado) a través del orificio 749.

Búsqueda de nivel

El dispositivo para atravesar escaleras 10, y en particular el bastidor escalonado 14, pueden poseer capacidad de búsqueda de nivel.

La Figura 28a representa una realización del bastidor escalonado de geometría variable con búsqueda de nivel 140 en donde la porción de cuerpo principal 141 comprende dos deslizadores 142, 143. Un primer panel de bastidor 144 y un segundo panel de bastidor 145 se deslizan cada uno libremente sobre los deslizadores 142, 143 respectivamente. Cada uno de los paneles de bastidor 144 y 145 tiene una cremallera 146 y 147 dentada en las superficies laterales de los dos paneles que se enfrentan entre sí. Además, el primer panel de bastidor 144 y el segundo panel de bastidor 145 están conectados por un engranaje de piñón 148 que se acopla correspondientemente a las cremalleras 146 y 147, de modo que cuando se conectan, las dos porciones se mueven en direcciones verticales opuestas.

Cuando se baja la porción de cuerpo principal 141, uno u otro panel (144 o 145) hace el primer contacto con el escalón superior o inferior. Entonces, los dos paneles pueden moverse en direcciones verticales opuestas de modo que uno de los paneles se baje y el otro panel se suba, hasta que ambos paneles hagan contacto con ambos escalones.

Por ejemplo, la Figura 28b muestra el bastidor escalonado 140 descendiendo sobre un escalón comparativamente alto 801. Cuando la porción de cuerpo principal 141 desciende hacia el primer escalón, el panel trasero 144 contacta primero con el nivel inferior 81. El piñón y cremallera (146, 148) hace que los paneles se muevan en direcciones opuestas hasta que ambos paneles (144, 145) estén en contacto con sus respectivos niveles. En esta configuración, el bastidor escalonado 130 está en equilibrio estático.

La Figura 28c muestra el bastidor escalonado 140 descendiendo a un escalón comparativamente bajo. Nótese que la configuración final de los paneles 144, 145 en esta figura difiere de la de la Figura 28b, debido a la diferencia de altura entre los escalones 801 y 802.

La Figura 29a ilustra otra realización del conjunto de bastidor con capacidad de búsqueda de nivel, en particular, un conjunto de bastidor con búsqueda de nivel 240 basado en un mecanismo de cuatro barras 242. La porción de cuerpo principal 241 se une a un mecanismo (no mostrado).

En la Figura 29b, el conjunto de bastidor con búsqueda de nivel 240 desciende sobre un conjunto de escalones. Primero, las patas de soporte traseras (247, 248) hacen contacto con el nivel inferior 81. La porción de cuerpo principal 241 continuará descendiendo verticalmente hasta que la pata de soporte delantera 246 haga contacto con el nivel superior 82. Cuando todos los bases de apoyo (246, 247, 248) han hecho contacto con sus respectivos niveles, el bastidor escalonado 240 está en equilibrio estático.

La Figura 30a representa otra realización del conjunto de bastidor con búsqueda de nivel 340 que consta de una porción de cuerpo de soporte 341, una porción de cuerpo de montaje 342 y una porción de cuerpo giratorio 344 que define la porción de cuerpo principal y la porción sobresaliente. La porción de cuerpo principal 341 se une a un mecanismo (no mostrado) y se desliza verticalmente con relación a la porción de cuerpo de montaje 342 por medio de elementos de ranura 343. La porción de cuerpo giratorio 344 está unida a la porción de cuerpo de montaje 342 mediante un elemento de giro 345. La porción de cuerpo giratorio también tiene una superficie de sujeción 347 que, cuando se acopla con la porción de cuerpo principal 341, evita que la porción de cuerpo giratorio 344 gire. La porción de cuerpo giratorio tiene un soporte delantero 346 y un soporte trasero 348, aquí representados como una rueda.

En la Figura 30b, el conjunto de bastidor con búsqueda de nivel 340 desciende sobre un conjunto de escalones. Primero, el soporte trasero 348 hace contacto con el nivel inferior 81. A medida que la porción de cuerpo principal 341 continúa descendiendo verticalmente, la porción de cuerpo giratorio 344 gira hasta que la pata de soporte delantera 346 hace contacto con el nivel superior 82. Cuando ambos soportes (346, 348) han hecho contacto con sus respectivos niveles, la porción de cuerpo principal 341 se desliza hacia abajo y se sujeta a la porción de cuerpo giratorio 344, impidiendo que gire más. El bastidor escalonado 340 está ahora en equilibrio estático.

La Figura 31a ilustra otra realización del conjunto de bastidor con búsqueda de nivel 440 en donde la pata delantera 446 puede moverse libremente de manera vertical con respecto a la porción principal 441 hasta que un perno de bloqueo 444 se desliza hacia delante y se acopla al eje de la pata delantera 442. El perno de bloqueo 444 está unido mecánicamente mediante un elemento de pasador en la ranura 449 a una pata móvil inferior 447 que puede moverse libremente de manera vertical con respecto a la porción de cuerpo principal 441. Cuando no está bajo carga, la pata móvil 447 se mantiene extendida por el resorte 445. Cuando la pata móvil inferior 447 se desliza hacia arriba, el pasador en la ranura 449 hace que el perno de bloqueo 444 se deslice hacia adelante hasta que se acople al eje de la pata delantera 442, evitando que la pata delantera 446 se mueva más.

En la Figura 31b, el conjunto de bastidor con búsqueda de nivel 440 desciende sobre un conjunto de escalones. Cuando la porción principal 441 desciende, la pata delantera 446 hace contacto primero con el nivel 82. Cuando la pata inferior 447 finalmente hace contacto con el nivel 81, el perno de bloqueo 444 se acopla con y bloquea la pata delantera 446 en su posición. El bastidor escalonado 440 está ahora en equilibrio estático.

La Figura 32a representa otra realización del conjunto de bastidor con búsqueda de nivel 540 que consta de una porción de cuerpo principal 541 y una porción sobresaliente giratoria 542, que gira con respecto a la porción de cuerpo principal 541 por medio de un elemento de giro 543. La porción sobresaliente giratoria 542 puede girar libremente hasta que un perno de bloqueo 544 se desliza hacia arriba y se acopla a una superficie de sujeción 552. La pata móvil inferior 547 puede moverse libremente de manera vertical con respecto a la porción de cuerpo principal 541. Cuando no está bajo carga, la pata móvil 547 se mantiene extendida por el resorte 545. La pata móvil inferior 547 está rígidamente conectada al perno de bloqueo 544 mediante el eje 553 que pasa a través del tope 554. La posición más baja tanto de la pata móvil 547 como de la porción sobresaliente giratoria 542 está limitada por el tope 554.

En la Figura 32b, el conjunto de bastidor con búsqueda de nivel 540 desciende sobre un conjunto de escalones. Cuando la porción principal 541 desciende, la porción sobresaliente giratoria 542 hace contacto primero con el nivel 82. Cuando la pata inferior 547 finalmente hace contacto con el nivel 81, el perno de bloqueo 544 se acopla con y bloquea la porción sobresaliente giratoria 542 en su posición. El bastidor escalonado 540 está ahora en equilibrio estático.

La Figura 33a representa otra realización del conjunto de bastidor con búsqueda de nivel 940 que consta de una porción de cuerpo principal 941 y una pata delantera articulada 942 que consta de un enlace de dos cuerpos. El eslabón delantero de la pata delantera articulada 942 está unido a la porción de cuerpo principal 941 por el primer pasador 955 mientras que el eslabón trasero está unido a la barra de bloqueo 944 que se desliza horizontalmente con respecto a la porción de cuerpo principal 941. La pata delantera articulada 942 puede moverse libremente hasta que el punto superior 954 del eje 953 se acopla a la superficie de sujeción 952 de la barra de bloqueo 942. El eje 953 está unido rígidamente a la pata móvil inferior 947, que puede moverse libremente de manera vertical con respecto a la porción de cuerpo principal 941. Cuando no está bajo carga, la pata móvil 947 se mantiene extendida por el resorte 945.

En la Figura 33b, el conjunto de bastidor con búsqueda de nivel 940 desciende sobre un conjunto de escalones. Cuando la porción principal 941 desciende, la pata delantera articulada 942 hace contacto primero con el nivel 82. Cuando la pata inferior 947 finalmente hace contacto con el nivel 81, el eje 953 se acopla, el perno de bloqueo 944 se acopla y bloquea la pata delantera articulada 942 en su posición. El bastidor escalonado 940 está ahora en equilibrio estático.

Debe apreciarse que las realizaciones de búsqueda de nivel mostradas anteriormente son conexiones mecánicas. Se pueden implementar conceptos equivalentes utilizando interruptores y actuadores electromecánicos para activar los mecanismos de bloqueo cuando los bastidores han hecho contacto con los niveles de escalón.

Múltiples escalones

El diseño del bastidor escalonado no se limita a subir o bajar escalones de uno en uno. En la realización mostrada en la Figura 34a, se muestra una realización del conjunto de bastidor 840 que puede configurarse para atravesar múltiples escalones en un solo ciclo, como se muestra en la Figura 34b. En particular, la porción de cuerpo principal 842 tiene un brazo 844 en voladizo que se extiende a una altura que es al menos mayor que la altura de dos o más escalones de escalera.

Realizaciones del cuerpo de carga

Configuraciones del cuerpo de carga

Además de las realizaciones del cuerpo de carga 12 descritas anteriormente, las Figuras 35a a 35d muestran otras realizaciones alternativas del cuerpo de carga 12:

La Figura 35a representa un robot móvil semiautónomo donde el cuerpo de carga 12 contiene actuadores motorizados y lógica de control que controlan el movimiento de las ruedas 20;

La Figura 35b representa un vehículo con bandas de rodadura operado a distancia en donde el movimiento del soporte de movimiento 20, en forma de orugas, es controlado remotamente por un operador;

La Figura 35c representa un carro de mano dirigido manualmente, que puede acoplarse a un mecanismo motorizado o un mecanismo operado manualmente accionado por una manivela;

La Figura 35d muestra una silla de ruedas.

Configuraciones de ruedas

Las Figuras 36a a 36d representan configuraciones 20 de soporte de movimiento alternativas para diversas realizaciones del cuerpo de carga 12.

La Figura 36a muestra una configuración de rueda 20 que consta de pares de ruedas de dirección fija 2010 y ruedas giratorias 2020, teniendo cada par diámetros comparables.

La configuración de la rueda representada en la Figura 36b comprende pares de ruedas de diámetros diferentes, incluyendo un par de ruedas omnidireccionales 2030, un par de ruedas grandes 2040 y un par de pequeñas ruedas piloto 2050 que son porción de un sistema de detección de bordes (como se analiza a continuación).

La Figura 36c muestra una configuración que, además de las ruedas de apoyo principales y las ruedecillas, también contiene un par de ruedas estabilizadoras auxiliares 2060 que evita que el cuerpo de carga 12 se incline hacia adelante cuando sus ruedecillas apuntan hacia adentro, y un par de ruedas estabilizadoras 2070.

La Figura 36d ilustra cómo las ruedas estabilizadoras 2070 añaden mayor estabilidad cuando el cuerpo de carga 12 atraviesa el suelo 90, y también pueden funcionar como ruedas piloto en un sistema de frenado por detección de bordes mientras se encuentra en el escalón 80 (como se explica a continuación).

Frenos por detección de bordes

La presente invención puede incluir un elemento de frenado para evitar el movimiento no deseado de las ruedas, en particular cuando las ruedas están cerca del borde de un escalón.

La Figura 37a muestra una realización preferida de un conjunto de frenado 100 unido a una rueda delantera 101. En esta realización, el cuerpo 102 del conjunto de frenado se une rígidamente al cuerpo de carga 12 y proporciona un punto de unión para el eje de la rueda 103. Una primera pastilla de freno 104 se acciona manual o electromecánicamente para evitar que la rueda 101 gire en general. Una segunda pastilla de freno 105 está configurada para ser accionada cuando la rueda 101 se acerca al borde 84 de un escalón 80. La segunda pastilla de freno 105 está unida a un extremo de un brazo de giro 106, que gira alrededor de un pasador 107. Una rueda piloto 108 está unida al otro extremo del brazo de giro 106. Un resorte (oculto) empuja el brazo de giro para que gire en el sentido de las agujas del reloj, presionando la rueda piloto contra la superficie 82 sobre la que descansa el cuerpo de carga 12.

La Figura 37b muestra un cuerpo de carga 12 equipado con el conjunto de frenado 100 acercándose a un borde 84. La primera pastilla 104 de freno permanece desacoplada, permitiendo que el cuerpo de carga 12 ruede libremente sobre la superficie 82. Si la rueda delantera 101 está lo suficientemente lejos del borde 84, la segunda pastilla de freno 105 permanece desacoplada. Sin embargo, una vez que la rueda 101 está lo suficientemente cerca para permitir que la rueda piloto 108 se mueva sobre el borde 84, la segunda pastilla de freno 105 se acopla con la rueda 101, evitando cualquier movimiento adicional del cuerpo de carga 12.

La Figura 37c muestra una realización alternativa del freno de detección de bordes. En esta realización, la segunda pastilla de freno 105 está incorporada en el brazo de giro, y la rueda piloto 108 es comparable en tamaño con la rueda delantera 101. Cuando la rueda piloto 108 se mueve sobre el borde del escalón, la pastilla de freno 105 se acopla con la rueda 101, contra su banda de rodadura o contra otro elemento como su eje, para evitar un movimiento adicional.

Son posibles otras formas de realización del elemento de frenado 100, como una forma de realización en donde el brazo de palpación de bordes 102 hace que una almohadilla de fricción se acople con la superficie del escalón, evitando un movimiento adicional. Otras posibles realizaciones incluyen versiones electromecánicas que utilizan una combinación de sensores de detección de bordes, actuadores y lógica de control para el mismo efecto.

Realizaciones preferidas y alternativas del dispositivo

Como apreciará cualquier experto en la técnica, es posible montar un dispositivo para atravesar escaleras que sea coherente con el alcance de la invención combinando varias realizaciones alternativas de los subconjuntos y atributos constituyentes. En particular, se pueden combinar diferentes cuerpos de carga (por ejemplo, robot, vehículo, carretilla de mano, silla de ruedas) con diferentes conjuntos de bastidores de escalones (por ejemplo, de cuerpo único frente a cuerpo múltiple, geometría fija, geometría variable, plegable, etc.) y diferentes mecanismos (por ejemplo, brazo de manivela, cubo no giratorio, bucle de cadena, cremallera y piñón, etc.).

La Figura 38 muestra una realización preferida del dispositivo para atravesar escaleras 10 en la forma de un robot de servicio que comprende un cuerpo de carga 12 similar al representado en la Figura 35a, un bastidor escalonado 14 similar al que se muestra en la Figura 26a, y un mecanismo 16 similar al que se muestra en la Figura 14.

La Figura 39 representa otra realización preferida del dispositivo para atravesar escaleras 10 en forma de un carro de mano dirigido manualmente que comprende un cuerpo de carga 12 similar al representado en la Figura 35c, un bastidor escalonado 14 similar al que se muestra en la Figura 26b y un mecanismo de cubo giratorio 14 similar al que se muestra en la Figura 21. Esta realización es trasladada de un lugar a otro por un operador humano.

En la Figura 40, se muestra otra realización 500 de una versión de carro de mano del dispositivo para atravesar escaleras, similar a la representada en la Figura 39, que usa una manivela 504 accionada manualmente en lugar de un motor para hacer girar el eje 502 que acciona el mecanismo 16.

En realizaciones alternativas, la configuración del cuerpo de carga con respecto al bastidor escalonado y el mecanismo pueden variar. En las realizaciones mostradas en los diseños descritos anteriormente, el dispositivo para atravesar escaleras emplea un bastidor escalonado que consta de dos cuerpos simétricos a cada lado del cuerpo de carga.

Sin embargo, como se muestra en la Figura 41, la presente invención también se puede implementar utilizando un bastidor escalonado que consta de un solo cuerpo central en lugar de los diseños con dos cuerpos simétricos descritos anteriormente. El dispositivo para atravesar escaleras 300 comprende un cuerpo de carga 302 que es un bastidor rectangular de tres lados con un centro hueco. El mecanismo 14 está rígidamente conectado a las superficies internas de los dos lados verticales 304 y 306 del cuerpo de carga 302. Un conjunto de bastidor que consta de un solo cuerpo central 308 está unido, en ambos lados a los dos mecanismos 14 a través de dos agujeros 310 en cada lado. El único cuerpo central 308 puede ser de mayor ancho con múltiples bases de soporte 309 unidos a la porción sobresaliente 312 y la porción inferior del conjunto de bastidor. Además, la altura del cuerpo central único 308 debe ser menor que la altura interior del cuerpo de carga 302 de modo que cuando el cuerpo central único 308 se eleva a su punto más alto durante el movimiento cíclico, no entrará en contacto con la porción superior del cuerpo de carga 302.

Método para subir una escalera

También se describe un método para atravesar una escalera usando un dispositivo para atravesar escaleras como se describe en este documento y que comprende un cuerpo de carga para transportar una carga, un bastidor escalonado y un mecanismo entre el bastidor escalonado y el cuerpo de carga. El método comprende usar el mecanismo para mover uno de un cuerpo de carga y un bastidor escalonado con respecto a otro del cuerpo de carga y el bastidor escalonado a lo largo de una trayectoria cíclica desde una configuración retraída en la cual el cuerpo de carga y el bastidor escalonado están ambos en un primer nivel de la escalera a una configuración extendida en la cual el cuerpo de carga y el bastidor escalonado están en dos niveles diferentes de la escalera.

El método comprende además mover el otro cuerpo de carga y el bastidor escalonado a lo largo de la trayectoria cíclica hacia atrás en la configuración retraída en la cual tanto el cuerpo de carga como el bastidor escalonado están en un segundo nivel de la escalera.

El método comprende la etapa de mantener simultáneamente una orientación relativa entre el cuerpo de carga y la escalera durante cualquier movimiento de ascenso o descenso. En consecuencia, la carga permanecerá estable en el cuerpo de carga a través de la escalera. Este paso se puede realizar utilizando el conjunto de carro no giratorio, el conjunto de cubo no giratorio o el conjunto de conexión no giratoria.

Para adaptarse a una pluralidad de dimensiones de escalón, el método puede comprender el paso de ajustar el bastidor escalonado para adaptarse a dichas dimensiones de escalón usando un bastidor escalonado de geometría variable.

El método puede comprender además la etapa de acoplar un eje de accionamiento montado de manera giratoria al cuerpo de carga y al mecanismo. Como se explicó anteriormente en el presente documento, el eje de accionamiento puede ser acoplado por un actuador motorizado, tal como, pero no limitado a, un motor eléctrico. El eje de accionamiento también puede ser activado por la fuerza humana a través de un mecanismo dedicado.

En alguna situación, puede ser necesario evitar que el cuerpo de carga vaya hacia atrás utilizando un conjunto de rotura cuando esté adyacente a la escalera para evitar accidentes. Las realizaciones de los conjuntos de rotura se describen en este documento anteriormente.

El alcance de la presente invención no debería estar limitado por las realizaciones preferidas expuestas en los ejemplos, sino que debería recibir la interpretación más amplia de acuerdo con la descripción en su conjunto.

El alcance de la presente invención no debería estar limitado por las realizaciones preferidas expuestas en los ejemplos, sino por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

i. Un dispositivo para atravesar escaleras (10), que comprende:

un cuerpo de carga (12) configurado para transportar una carga;

un bastidor escalonado (14), el bastidor escalonado que incluye un solo cuerpo central que define una forma de L que se ajusta a la forma de un escalón de la escalera o dos cuerpos que se mueven conjuntamente definen una forma de L que se ajusta a la forma del escalón de la escalera; y

un mecanismo (16) entre el bastidor escalonado y el cuerpo de carga,

el mecanismo que se configura para mover el bastidor escalonado con respecto al cuerpo de carga a lo largo de una trayectoria cíclica mediante:

el accionamiento de un movimiento de uno del cuerpo de carga y el bastidor escalonado con respecto al otro del cuerpo de carga y el bastidor escalonado a lo largo de un primer segmento de la trayectoria cíclica desde una configuración retraída en la cual el bastidor escalonado y el cuerpo de carga están ambos en un primer nivel, a una configuración extendida en la cual el bastidor escalonado y el cuerpo de carga están en dos niveles diferentes; y

el accionamiento de un movimiento del otro del cuerpo de carga y el bastidor escalonado a lo largo de un segundo segmento de la trayectoria cíclica de regreso a la configuración retraída en la cual el bastidor escalonado y el cuerpo de carga están ambos en un segundo nivel;

en donde el bastidor escalonado está configurado para permanecer en el primer o segundo nivel cuando el cuerpo de carga se mueve entre el primer nivel y el segundo nivel; y

en donde el mecanismo está configurado para mantener la orientación relativa entre el cuerpo de carga y el bastidor escalonado.
2. El dispositivo para atravesar escaleras de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el mecanismo comprende además:

dos brazos (362) dispuestos a ambos lados del cuerpo de carga, cada brazo tiene un primer extremo conectado operativamente a un eje de accionamiento (22) del cuerpo de carga y un segundo extremo montado de manera giratoria en el bastidor escalonado, los brazos que se extienden radialmente alejándose del eje de accionamiento para la rotación a su alrededor, el primer segmento de la trayectoria cíclica se define por un giro parcial de los brazos alrededor del eje de accionamiento en una dirección determinada, el segundo segmento de la trayectoria cíclica se define por otro giro parcial de los brazos alrededor del eje de accionamiento en la dirección dada, el primer segmento de la trayectoria cíclica y el segundo segmento de la trayectoria cíclica definen un giro completo de los brazos alrededor del eje de accionamiento.
3. El dispositivo para atravesar escaleras de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el mecanismo comprende además un conjunto de carro no giratorio (31), y en donde el conjunto de carro no giratorio comprende rieles verticales (42) que se mueven integralmente con el cuerpo del mecanismo, un riel horizontal que se mueve integralmente con el bastidor escalonado y un carro dispuesto entre los rieles verticales y el riel horizontal, el carro se acopla de manera deslizante con los rieles verticales y con el riel horizontal, lo que permite que el bastidor escalonado se mueva en una dirección vertical y en una dirección horizontal relativa al cuerpo de carga.
4. El dispositivo para atravesar escaleras de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el mecanismo comprende además un conjunto de cubo no giratorio (562) que tiene un primer aparato giratorio (565) conectado rígidamente al cuerpo de carga y recibido de manera giratoria en el primer extremo de cada brazo, un segundo aparato giratorio (567) rígidamente conectado al bastidor escalonado y recibido de manera giratoria en el segundo extremo de cada brazo, y un aparato de conexión (570) que se acopla al primer aparato giratorio y al segundo aparato giratorio, el aparato de conexión proporciona acoplamiento entre el primer y segundo aparatos giratorios.
5. El dispositivo para atravesar escaleras de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el mecanismo comprende:

una porción de acoplamiento conectada operativamente a la porción del cuerpo de carga y al bastidor escalonado; y

una porción de recepción, acoplada por la porción de acoplamiento, la porción de recepción se conecta operativamente a la otra porción de cuerpo de carga y al bastidor escalonado;

el mecanismo mueve la porción de acoplamiento con respecto a la porción de recepción a lo largo del primer segmento de la trayectoria cíclica en donde la porción de acoplamiento se mueve desde una primera posición a una segunda posición pasando por una primera posición intermedia;

el mecanismo mueve la porción de acoplamiento con respecto a la porción de recepción a lo largo del segundo segmento de la trayectoria cíclica en la cual la porción de acoplamiento se mueve desde la segunda posición de regreso a la primera posición pasando por una segunda posición intermedia, la primera posición intermedia está desplazada de la segunda posición intermedia.
6. El dispositivo para atravesar escaleras de acuerdo con la reivindicación 5, en donde el mecanismo comprende además un conjunto de carro no giratorio (31) que tiene rieles verticales (1194) que se mueven integralmente con el cuerpo de carga, un riel horizontal (1195) que se mueve integralmente con el bastidor escalonado, y un carro (1191) dispuesto entre los rieles verticales y el riel horizontal, el carro se acopla de manera deslizante con los rieles verticales y el riel horizontal, lo que permite que el bastidor escalonado se mueva en una dirección vertical y en una dirección horizontal con respecto al cuerpo de carga.
7. El dispositivo para atravesar escaleras de acuerdo con la reivindicación 5 o 6, en donde el mecanismo comprende bucles de cadena (162) que se mueven con el cuerpo de carga, cada bucle de cadena se monta alrededor de una pluralidad de piñones (164) acoplados de manera giratoria al mecanismo, una de la pluralidad de piñones se acopla de manera motriz por un eje de accionamiento (22) que sobresale del cuerpo de carga, y en donde la porción de acoplamiento son pasadores (166) conectados rígidamente a los bucles de la cadena para moverse a su alrededor, definiendo así la trayectoria cíclica, y en donde las porciones de recepción son agujeros (179) definidos dentro del bastidor escalonado para recibir los pasadores.
8. El dispositivo para atravesar escaleras de acuerdo con la reivindicación 5 o 6, en donde la porción de acoplamiento es un engranaje de piñón dentado (24) montado rígidamente en un eje de accionamiento que sobresale del cuerpo de carga y en donde la porción de recepción es un engranaje de cremallera dentada (49) que define la trayectoria cíclica, el engranaje de cremallera dentada se mueve integralmente con el bastidor escalonado y acoplado con el engranaje de piñón dentado.
9. El dispositivo para atravesar escaleras de acuerdo con la reivindicación 5, en donde el mecanismo comprende además un conjunto de conexión no giratorio que tiene carros (1620) recibidos de manera deslizante dentro de los rieles (1610) que se mueven integralmente con el cuerpo de carga, definiendo cada uno de los carros una ranura guía (1603) que se extiende a lo largo de una dirección perpendicular a los rieles, cada una de las ranuras guía recibe de manera deslizante una orejeta (1602) que tiene una forma que coincide con la forma de la ranura guía para permitir la traslación y evitar la rotación, la orejeta y el bastidor escalonado se mueven integralmente.
10. El dispositivo para atravesar escaleras de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el mecanismo comprende:

un primer actuador (3200, 3300) que mueve uno del cuerpo de carga y el bastidor escalonado con respecto al otro del cuerpo de carga y el bastidor escalonado a lo largo de una primera dirección; y

un segundo actuador (3200, 3300) que mueve uno del cuerpo de carga y el bastidor escalonado con respecto al otro del cuerpo de carga y el bastidor escalonado a lo largo de una segunda dirección, perpendicular a la primera dirección,

el primer segmento de la trayectoria cíclica corresponde al primer actuador que expande el dispositivo a lo largo de la primera dirección seguido por el segundo actuador que expande el dispositivo a lo largo de la segunda dirección;

el segundo segmento de la trayectoria cíclica corresponde al primer actuador que retrae el dispositivo a lo largo de la primera dirección seguido por el segundo actuador que retrae el dispositivo a lo largo de la segunda dirección.
11. El dispositivo para atravesar escaleras de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde el bastidor escalonado comprende una porción de cuerpo principal (54) y una porción sobresaliente (56), la porción de cuerpo principal y la porción sobresaliente forman una forma de L, en donde la porción sobresaliente se desliza horizontalmente con respecto a la porción de cuerpo principal.
12. El dispositivo para atravesar escaleras de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde el bastidor escalonado comprende un mecanismo de búsqueda de nivel.
13. Un método para atravesar una escalera utilizando un dispositivo para atravesar escaleras, el dispositivo que comprende:

un cuerpo de carga configurado para transportar una carga;

un bastidor escalonado, el bastidor escalonado incluye un único cuerpo central que define una forma de L que se adapta a la forma de un escalón de la escalera o dos cuerpos que se mueven conjuntamente que definen una forma de L que se ajusta a la forma del escalón de la escalera; y

un mecanismo entre el bastidor escalonado y el cuerpo de carga,

el método que comprende, con el mecanismo:

a) mover uno de un cuerpo de carga y un bastidor escalonado con respecto a otro del cuerpo de carga y el bastidor escalonado a lo largo de una trayectoria cíclica desde una configuración retraída en la cual el cuerpo de carga y el bastidor escalonado están ambos en un primer nivel de la escalera para una configuración extendida en la cual el cuerpo de carga y el bastidor escalonado están en dos niveles diferentes de la escalera;

b) mover el otro del cuerpo de carga y el bastidor escalonado a lo largo de la trayectoria cíclica de regreso a la configuración retraída en la cual tanto el cuerpo de carga como el bastidor escalonado están en un segundo nivel de la escalera; y

c) mantener una orientación relativa entre el cuerpo de carga y la escalera durante los pasos a) y b).
14. El método de acuerdo con la reivindicación 13, que comprende además el paso de ajustar el bastidor escalonado a las dimensiones de los escalones de la escalera usando un bastidor escalonado de geometría variable.
15. El método de acuerdo con la reivindicación 13 o 14, que comprende además evitar que el cuerpo de carga ruede hacia atrás usando un conjunto de frenado cuando el cuerpo de carga está adyacente al borde de un escalón de la escalera.