一种辅助老人自动爬楼机器人的制作方法

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：

城市老小区的住房通常没有电梯，只有楼梯，因此家住二楼及以上的老人、尤其是残疾人只能通过自己爬楼梯回到自己家，这不仅消耗大量的体力，而且会很危险。因此，需要设计一种能够帮助老人自动爬楼的爬楼机器人。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，本发明提供一种后滚动轮组驱动、前滚动轮组可升降爬楼梯、具有后轮滚动与转动主动切换功能的辅助老人爬楼机器人。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种辅助老人自动爬楼机器人，包括由承载板和靠背板组成的轮椅架，装设于所述承载板下方的后轮支架和通过升降模块装设的可升降的前轮支架，两组结构完全相同的前滚动轮组，两组结构完全相同的后滚动轮组，

所述两组前滚动轮组与所述两组后滚动轮组分别并行装设于所述承载板底部的前下方和后下方；

所述升降模块包括自前向后依次装设于所述承载板底部的支架a、导轨和支架b，两端穿过两个轴承分别装设于所述支架a和支架b上的双向丝杆，装设于所述双向丝杆上的螺母滑块a和螺母滑块b，装设于所述支架b上、其输出轴与所述双向丝杠相连的电机a，此外还包括连杆a和连杆b；所述连杆a的两端分别铰接安装于所述螺母滑块a和所述前轮支架的上端，所述连杆b的两端分别铰接安装与所述螺母滑块b所述前轮支架的上端；所述螺母滑块a、所述螺母滑块b可沿所述导轨同步反向滑动；

所述前滚动轮组包括铰接安装于所述前轮支架a下端的具有“十字型”结构的滚轮连杆a，四个分别装设于所述滚轮连杆a外端部的滚轮a，与所述滚轮连杆a同轴装设于所述前轮支架下端的电机b；所述电机b的输出轴与所述滚轮连杆a相连；

所述后滚动轮组包括铰接安装于所述后轮支架下端的定位盘和齿轮b，三个齿轮a和三个滚轮b，装设于所述后轮支架上其输出轴与所述齿轮b相连的电机c，装设于所述定位盘上且可直线滑动的滑动销钉，此外还包括拉伸弹簧a和拉伸弹簧b；所述拉伸弹簧a的两端分别与所述后轮支架、所述滑动销钉相连；所述拉伸弹簧b一端与所述滑动销钉相连，其另一端铰接于所述齿轮b上；三个所述齿轮a与相应的所述滚轮b固定连接，安装在所述定位盘上；三个所述齿轮a均可与所述齿轮b外啮合传动；所述齿轮b的圆周上间隔设置啮合齿段与无齿光滑段；

所述拉伸弹簧b与所述拉伸弹簧a始终处于拉伸状态，所述拉伸弹簧b的拉力大于所述拉伸弹簧a的拉力时，所述滑动销钉向下滑动顶住所述齿轮b的无齿光滑段，所述定位盘与所述齿轮b同步转动；所述拉伸弹簧b的拉力小于所述拉伸弹簧a的拉力时，所述滑动销钉向上滑动使得所述齿轮b与所述定位盘转动分离。

进一步的，所述电机b在两个所述滚轮a同时接触台阶时工作，否则不工作。

进一步的，所述滚轮a上设有压力传感器用于控制电机或设置工作模式切换用于控制电机。

进一步的，相邻的所述滚轮a高度差与台阶高度差相同。

进一步的，所述拉伸弹簧b与所述齿轮b齿面非中心位置处铰接。

进一步的，所述定位盘上设有用于所述滑动销钉的径向直线滑槽。

本发明所达到的有益效果：本发明的一种辅助老人自动爬楼机器人，具有两组可高度升降的前滚动轮组，从而确保承载板能够实现水平面的保持，增加了爬楼梯的稳定性；本发明的后滚动轮组中设有滑动销钉，在拉伸弹簧a与拉伸弹簧b的合力作用下，实现齿轮b与定位盘或齿轮a同步转动的主动切换，从而使得后滚动轮组不仅能滚动，又能转动爬楼。由此可知，本发明是一种结构简单合理、爬楼梯稳定性更高的辅助老人爬楼机器人。

附图说明

图1是本发明的一种辅助老人自动爬楼机器人的结构原理主视图；

图2是本发明中后轮轮组结构主视图。

图中，1—楼梯；21—承载板；22—靠背板；23—前轮支架；24—后轮支架；241—滑槽；31—导轨；32—双向丝杠；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—定位盘；52—滚轮b；53—齿轮a；54—齿轮b；55—电机c；56—拉伸弹簧a；57—滑动销钉；58—拉伸弹簧b。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

参见图1所示，本发明的一种辅助老人自动爬楼机器人，包括由承载板21和靠背板22组成的轮椅架，装设于承载板21下方的后轮支架24和通过升降模块装设的可升降的前轮支架23，两组结构完全相同的前滚动轮组，两组结构完全相同的后滚动轮组。

升降模块包括自左向右依次装设于承载板底部的支架a33、导轨31和支架b34，两端穿过两个轴承分别装设于支架a33和支架b34上的双向丝杆32，装设于双向丝杆32上的螺母滑块a35和螺母滑块b36，装设于支架b34上、其输出轴与双向丝杠32相连的电机a39，此外还包括连杆a37和连杆b38；连杆a37的两端分别铰接安装于螺母滑块a35和前轮支架23的上端，连杆b38的两端分别铰接安装与螺母滑块b36前轮支架23的上端；螺母滑块a35、螺母滑块b36可沿导轨31同步反向滑动。

前滚动轮组包括铰接安装于前轮支架a23下端的具有“十字型”结构的滚轮连杆a42，四个分别装设于滚轮连杆a42外端部的滚轮a41，与滚轮连杆a42同轴装设于前轮支架23下端的电机b43；电机b43的输出轴与滚轮连杆a42相连。

如图1，图2所示，后滚动轮组包括铰接安装于后轮支架24下端的定位盘51和齿轮b54，三个齿轮a53和三个滚轮b52，装设于后轮支架24上其输出轴与齿轮b54相连的电机c55，装设于定位盘51上且可直线滑动的滑动销钉57，此外还包括拉伸弹簧b58；拉伸弹簧a56的两端分别与后轮支架24、滑动销钉57相连；拉伸弹簧b58一端与滑动销钉57相连，其另一端铰接于齿轮b54上；三个齿轮a53与相应的滚轮b52固定连接；三个齿轮a53均可与齿轮b54外啮合传动；齿轮b54的圆周上间隔设置啮合齿段与无齿光滑段。

拉伸弹簧b58与拉伸弹簧a56始终处于拉伸状态，拉伸弹簧b58的拉力大于拉伸弹簧a56的拉力时，滑动销钉57向下滑动顶住齿轮b54的无齿光滑段，如图1所示状态，定位盘51与齿轮b54同步转动；拉伸弹簧b58的拉力小于拉伸弹簧a56的拉力时，滑动销钉57向上滑动使得齿轮b54与定位盘51转动分离。

本装置工作原理：当拉伸弹簧b58拉力小于拉伸弹簧a56的拉力时，滑动销钉57没有锁定定位盘51与齿轮b54，此时电机c55转动，带动齿轮b54转动，进而带动与之啮合的齿轮a53转动，由于齿轮a53与滚轮b52同步装设于定位盘51上，因此滚轮b52可在楼梯台阶面上滚动；爬楼时，调节双向丝杆32，使前轮轮组高于后轮轮组若干个台阶高度差，此时位于较高台阶上的滚轮连杆a42可在电机b43的作用下带动滚轮a41转动，当有两个滚轮a41接触到楼梯台阶时，电机b43工作，实现爬楼动作，且在爬楼过程中始终保持承载板水平，其他情况则不工作，即最下方的滚轮a41绕滚轮连杆a42的最下端转动，实现在台阶面上或平地上移动，上述可以通过设置工作模式进行控制，或是安装传感器进行自动控制；当拉伸弹簧b58拉力大于拉伸弹簧a56的拉力时，滑动销钉57将锁住定位盘51与齿轮b54同步转动，从而带动定位盘51绕后轮支架24的下端转动，即后滚动轮组可实现爬楼梯，转至一定角度后，拉伸弹簧b58拉力小于拉伸弹簧a56的拉力，定位盘51与齿轮b54分开，如此往复。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。