智能爬楼梯装置及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种爬楼梯装置及其方法，特别是一种智能爬楼梯装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]随着国内老龄化问题越来越突出，且许多住房没有电梯，老年人购物回来后，拿着沉重的物品爬楼梯便成了难事，特别是身体不太好的老人，更加需要一种能自动爬楼梯的装置。目前有许多爬楼梯的装置，都是机械型的居多，少部分带有助力的。这些都不太适合老年人爬楼梯时使用。随着智能化的推广，老人们更需要一种智能爬楼梯装置。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是:提供一种可实现自动爬楼梯、自动控制爬楼梯速度的智能爬楼梯装置及其控制方法。
[0004]解决上述技术问题的技术方案是:一种智能爬楼梯装置，包括拉杆、货物篮，拉杆与货物篮连接，还包括有控制装置、传动装置，所述的传动装置固定在货物篮的下方，控制装置固定在传动装置上，该控制装置包括控制板以及集成在控制板上的处理器、姿态解析装置、楼层识别装置、楼层播报装置；所述的姿态解析装置、楼层识别装置分别与处理器的输入输出控制端连接，楼层播报装置的输入端与处理器的输出控制端连接，处理器的输出控制端还与传动装置的输入端连接。
[0005]本发明的进一步技术方案是:所述的处理器采用ARM Cortex-M3内核的芯片或者8Bit、16Bit的单片机。
[0006]本发明的进一步技术方案是:所述的姿态解析装置包括加速度传感器、重力传感器，该加速度传感器、重力传感器分别与处理器的输入输出控制端连接。
[0007]本发明的进一步技术方案是:所述的楼层识别装置包括用于计算履带转过圈数的编码器、角度传感器，该编码器、角速度传感器分别与处理器的输入输出控制端连接。
[0008]本发明的进一步技术方案是:所述的楼层播报装置包括数字功放、扬声器，数字功放的输入端与处理器的输出控制端连接，数字功放的输出端与扬声器连接。
[0009]本发明的再进一步技术方案是:所述的传动装置包括电机、传动轮、包履在传动轮外的履带，所述的电机的输入端与所述的处理器的输出控制端连接，电机的输出端通过传动轮带动履带传动。
[0010]本发明的更进一步技术方案是:所述的传动装置的履带长度在任意时刻跨级至少三个阶梯。
[0011]本发明的另一技术方案是:一种智能爬楼梯装置的控制方法，该方法是以处理器为核心，通过姿态解析装置的加速度传感器、重力传感器将数据传输至处理器，处理器融合计算处理整个智能爬楼梯装置的姿态，再控制传动装置的电机转速；楼层识别装置的角度传感器计算倾斜角度大于30°时，通过编码器计算一个楼层履带转过的圈数，感知到所到楼层的层数，再将该层数传输至处理器，处理器计算得出所在楼层号，处理器调用该楼层号信息，通过数字功放传送到扬声器进行语音播放。
[0012]本发明的进一步技术方案是:所述的处理器融合计算处理整个智能爬楼梯装置的姿态的具体过程如下:
处理器接收到姿态解析装置的加速度传感器、重力传感器传送过来的姿态数据计算作用在整个智能爬楼梯装置上的作用力；当加速度小于作用力产生的加速度，处理器加大电机的转速；当加速度大于作用力产生的加速度，处理器减少电机的转速；当加速度等于作用力产生的加速度，处理器控制电机匀速转动。
[0013]由于采用上述结构，本发明之智能爬楼梯装置及其控制方法与现有技术相比，具有以下有益效果:
1.可实现自动爬楼梯并自动控制爬楼梯速度:
由于本发明之智能爬楼梯装置包括拉杆、货物篮、控制装置、传动装置，其中传动装置固定在货物篮的下方，控制装置固定在传动装置上，该控制装置包括控制板以及集成在控制板上的处理器、姿态解析装置、楼层识别装置、楼层播报装置。因此，本发明通过控制装置的处理器控制传动装置可以实现自动爬行楼梯；通过姿态解析装置可感知用户拉动智能爬楼梯装置的力度，将拉力的大小、方向传给处理器，处理器经过判断后，再控制传动装置，可实现自动调整爬楼速度。
[0014]2.性能稳定:
由于本发明的控制装置包括控制板以及集成在控制板上的处理器、姿态解析装置、楼层识别装置、楼层播报装置；其中处理器采用ARM Cortex-M3内核的芯片或者8Bit、16Bit的单片机；该处理器将姿态解析装置的加速度传感器、重力传感器、楼层识别装置的角度传感器传送来的数据进行多度融合计算，从而控制整个装置的平稳运行。因此，本发明的性能比较稳定。
[0015]3.有语音提示楼层功能:
本发明的控制装置包括有处理器、楼层识别装置、楼层播报装置，当楼层识别装置的角度传感器计算倾斜角度大于30°时，通过编码器计算一个楼层履带转过的圈数，感知到所到楼层的层数，再将该层数传输至处理器，处理器计算所在楼层号，处理器调用楼层号信息，通过数字功放传送到扬声器进行语音播放，因此，本发明具有语音提示楼层功能。
[0016]4.架构新颖:
一般的爬楼梯装置都是基本使用纯机械组合架构，而本发明是自带传动力，通过姿态解析装置智能控制爬楼梯速度，通过楼层识别装置、楼层播报装置实现语音播报所在楼层数，其架构新颖，且稳定性良好，智能化，具有较大市场吸引力。
[0017]5.实用性强
本发明将爬楼梯的装置设计为带动力的且能自动控制速度，到达楼层时还有语音提示，很大程度上解决了老年人出门购物难的问题，实用性很强。
[0018]下面，结合附图和实施方式对本发明之智能爬楼梯装置及其控制方法的技术特征作进一步的说明。
【附图说明】
[0019]图1:实施例一所述本发明之智能爬楼梯装置的实物简图，
图2:实施例一所述本发明之智能爬楼梯装置的控制功能架构图。
[0020]在上述附图中，各标号说明如下:
1-拉杆，2-货物篮，3-控制装置，
301-控制板，302-处理器，
303-姿态解析装置，3031-加速度传感器，3032-重力传感器，
304-楼层识别装置，3041-编码器，3042-角度传感器，
305-楼层播报装置，3051-数字功放，3052-扬声器，
4-传动装置，401-电机，402-传动轮，403-履带，
5-楼梯，Q-手拉动拉杆的方向。
【具体实施方式】
[0021]实施例一:
一种智能爬楼梯装置，包括拉杆1、货物篮2、控制装置3、传动装置4，拉杆I与货物篮2连接，所述的传动装置4固定在货物篮7的下方，控制装置3固定在传动装置上，该控制装置3包括控制板301以及集成在控制板301上的处理器302、姿态解析装置303、楼层识别装置304、楼层播报装置305 ;所述的姿态解析装置303、楼层识别装置304分别与处理器302的输入输出控制端连接，楼层播报装置305的输入端与处理器302的输出控制端连接，处理器302的输出控制端还与传动装置4的输入端连接。
[0022]上述的处理器302采用ARM Cortex_M3内核的芯片或者8Bit、16Bit的单片机。
[0023]所述的姿态解析装置303包括加速度传感器3031、重力传感器3032，该加速