辅助老人自动爬楼机器人：后滚动轮组驱动与可升降前轮设计

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    本发明涉及一种辅助老人自动爬楼机器人，属于家用机器人技术领域。

    背景技术：

    老城区的住房通常没有电梯，只有楼梯。因此，居住在二楼及以上的老人，尤其是残疾人，只能爬楼梯回家。这不仅消耗大量的体力，而且还非常危险。因此，有必要设计一种能够帮助老年人自动爬楼梯的爬楼梯机器人。

    技术实现要素：

    本发明要解决的技术问题是提供一种后滚轮组驱动、前滚轮组可升降、爬楼梯、具有主动切换功能的老人爬楼梯机器人后轮滚动和旋转之间。

    为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

    一种辅助老人自动爬楼机器人，包括由承重板和靠背板组成的轮椅框架、安装在承重板下方的后轮支架以及通过升降模块安装的可升降的前轮支架，两套结构相同的前滚轮组，两套结构相同的后滚轮组，

    两组前滚轮组和两组后滚轮组分别平行安装在载重板底部的前下部和后下部；

    升降模块包括从前向后安装在承重板底部的支架a、导轨和支架b。两端穿过两个轴承，分别安装在支架a上和支架b上的双向螺杆上。安装在双向螺杆上的螺母滑块a和螺母滑块b安装在支架b上，其输出轴与双向螺杆连接。电机a还包括连杆a和连杆b；连杆a的两端分别铰接于螺母滑块a与前轮支架上端，连杆b的两端分别铰接于前轮支架上端。分别为滑块b；螺母滑块a和螺母滑块b可沿导轨同步和反向滑动。

    前滚轮组包括铰装在前轮支架a下端的“十字”结构的滚轮a、分别安装在滚轮a的外端的四个滚轮a、以及连接滚轮a的滚轮a。杆a同轴安装在前轮支架下端的电机b上；电机b的输出轴与滚轮连杆a连接；

   

    后滚轮组包括铰接在后轮支架下端的定位板和齿轮b、三个齿轮a和三个滚轮b。输出轴安装在后轮支架上，齿轮b连接电机c，滑动销安装在定位板上并能直线滑动，还包括拉簧a和拉簧b；拉簧a的两端分别与后轮支架和滑销连接；拉簧b一端与滑销连接，另一端铰接在齿轮b上；三个齿轮a与相应的滚轮b固定连接，滚轮b安装在定位板上；三个齿轮a均可与齿轮b外啮合传动。齿轮b的圆周上间隔排列有啮合齿段和无齿光滑段；

    拉簧b和拉簧a始终处于拉伸状态。当拉簧b的拉力大于拉簧a的拉力时，滑销向下滑动，抵抗齿轮。 b的无齿光滑段，定位板与齿轮b同步旋转；当拉簧b的拉力小于拉簧a的拉力时，滑销向上滑动，使齿轮b与齿轮b的定位板转动分离。

    另外，当两个滚轮a同时接触梯级时，电机b工作，否则不工作。

    进一步地，所述滚筒a上设置有用于控制电机的压力传感器或设置用于控制电机的工作模式开关。

    进一步地，相邻滚轮之间的高度差a与台阶高度差相同。

    进一步地，拉簧b在非中心位置铰接于齿轮b的齿面。

    进一步地，所述定位板上设有供滑销使用的径向直线滑槽。

    本发明的有益效果：该老人自动爬楼梯机器人具有两组可高度升降的前滚轮，保证了承重板保持水平面，增加了稳定性。爬楼梯；本发明的后滚轮组设有滑销。在拉簧a和拉簧b的合力作用下，实现齿轮b与定位板或齿轮a同步转动的主动切换，使后滚轮组不仅可以滚动，还可以爬升楼梯。由此可见，本发明是一种结构简单合理、爬楼梯稳定性较高的老年人爬楼梯机器人。

    附图说明

    图1是本发明的自动助老爬楼机器人的结构原理主视图。

    图2为本发明后轮组结构主视图。

   

    图中，1——楼梯； 21——承重板； 22——靠背板； 23——前轮支架； 24——后轮支架； 241—幻灯片； 31——导轨； 32——双向螺杆； 33—支架a； 34——支架b； 35——螺母滑块a； 36——螺母滑块b； 37——连杆a； 38——连杆b； 39—电机a； 41——滚轮a； 42——滚轮连杆a； 43—电机b； 51——定位板； 52——滚轮b； 53——齿轮a； 54—齿轮b； 55—电机c； 56——拉伸弹簧a； 57——滑销； 58—张力弹簧b．

    具体实施

    下面结合附图对本发明作进一步说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，并不用于限制本发明的保护范围。

    如图1所示，本发明的自动助老爬楼梯机器人，包括由承重板21和靠背板22组成的轮椅框架、安装在承重板下方的后轮支架24。 21及安装的升降模块可升降前轮支架23具有两组结构相同的前滚轮组和两组结构相同的后滚轮组。

    升降模块包括从左到右依次安装在承载板底部的支架a33、导轨31和支架b34。两端穿过两个轴承分别安装在支架a33上和支架b34上的双向螺杆32上。双向丝杆32上的螺母滑块a35和螺母滑块b36安装在支架b34上，其输出轴与双向丝杆32连接。连接的电机a39还包括连杆a37和连杆b38；连杆a37的两端分别铰装在螺母滑块a35和前轮支架23的上端，连杆b38的两端分别铰装在螺母滑块上。 b36块为前轮支架23的上端；螺母滑块a35和螺母滑块b36可沿导轨31同步和反向滑动。

    前滚轮组包括铰接安装在前轮支架a23下端的“十字”结构的滚轮a42和分别安装在滚轮a42外端的四个滚轮a41，滚轮a41同轴。滚轮连杆a42和电机b43安装在前轮支架23的下端；电机b43的输出轴与滚轮连杆a42连接。

    如图1、图2所示，后滚轮组包括铰接安装在后轮支架24下端的定位板51和齿轮b54、安装在后轮支架24下端的三个齿轮a53和三个滚轮b52。轮架24及其输出轴连接齿轮b54的电机c55、安装在定位板51上可直线滑动的滑销57，还包括张力弹簧b58；弹簧a56的两端分别连接后轮支架24和滑销57。拉簧b58一端连接滑销57，另一端铰接齿轮b54。三个齿轮a53与对应的滚轮b52固定连接。三个齿轮a53均可与齿轮b54外啮合进行传动；齿轮b54的圆周上间隔排列有啮合齿段和无齿光滑段。

    拉伸弹簧b58和拉伸弹簧a56始终处于拉伸状态。当拉簧b58的拉力大于拉簧a56的拉力时，滑销57向下滑动，抵住齿轮b54的无齿光滑段，如图1所示状态，定位板51与齿轮b54同步旋转；当拉簧b58的拉力小于拉簧a56的拉力时，滑销57向上滑动，使齿轮b54与定位板51转动分离。

    该装置的工作原理：当拉簧b58的拉力小于拉簧a56的拉力时，滑销57不锁紧定位板51和齿轮b54。此时，电机c55转动，带动齿轮b54转动，进而带动与其啮合的齿轮。 a53转动，由于齿轮a53和滚轮b52同步安装在定位板51上，因此滚轮b52可以在楼梯台阶面上滚动；爬楼梯时，调节双向螺杆32，使前轮组高于后轮组几个台阶高度差。此时，位于较高台阶上的滚轮连杆a42在电机b43的作用下即可带动滚轮a41旋转。当两个滚轮a41接触楼梯台阶时，电机b43工作，实现爬楼梯动作，爬楼梯过程中承重板始终保持水平。其他情况则不起作用，即下滚轮a41绕滚轮连杆a42的底端旋转，实现在台阶面或平地上的移动。以上可通过设置工作模式进行控制，或安装传感器进行自动控制；当拉簧b58拉力大于拉簧a56拉动时，滑销57将锁定定位板51并与齿轮b54同步转动，从而带动定位板51绕后下端转动。轮支架24。即后滚轮组可以爬楼梯。转动到一定角度后，拉簧b58的拉力小于拉簧a56的拉力，定位板51与齿轮b54分离，以此类推。

    以上仅为本发明的优选实施例。需要指出的是，本领域的技术人员在不脱离本发明的技术原理的情况下还可以做出若干改进和变型。这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。