爬楼堆高机器人的制作方法

本发明属于运输工具技术领域，特别涉及一种爬楼堆高机器人。

背景技术：

在建筑行业，毛坯房装修时，需将装修用物料，例如水泥、沙子、腻子粉、瓷砖搬运上楼，然后在同一楼层内将物料从一个地方转移到另一个地方。实际中，毛坯房装修时，一般楼内还没有安装电梯，因此多采用人工搬运物料，人工码垛物料。当建筑为几十层的高层建筑时，人工搬运将会费时费力，且成本较高。

技术实现要素：

为了至少解决现有技术中存在的因人工搬运物料带来的费时费力和成本高昂的问题，本发明提供了一种爬楼堆高机器人，其包括：车架、电动爬楼装置和堆高装置；所述车架用于提供支撑；所述电动爬楼装置安装于所述车架的下部右侧，用于爬楼梯以搬运物料上下楼；所述堆高装置安装于所述车架的下部左侧，用于承载所述物料和在地面上转移所述物料，在转移所述物料时，所述堆高装置与地面接触，所述电动爬楼装置与地面之间留有距离。

在如上所述的爬楼堆高机器人中，优选，所述电动爬楼装置包括：第一驱动机构、驱动杆、滚轮和承重轮；所述第一驱动机构安装于所述车架的下部右侧，用于提供驱动力，所述第一驱动机构的动力源为电力；所述驱动杆的中部设置在所述第一驱动机构的驱动轴上以绕所述驱动轴旋转，所述驱动杆的两端各设置有滚轮，所述滚轮用于爬楼时提供爬楼支撑；所述承重轮安装于所述车架的下部右侧，用于爬楼梯时且在所述驱动杆的两端的滚轮悬空时提供物料支撑；其中，所述滚轮位于所述承重轮内侧，且伸出所述承重轮的周向边缘外。

在如上所述的爬楼堆高机器人中，优选，所述驱动杆旋转形成的旋转面与所述承重轮的纵截面平行。

在如上所述的爬楼堆高机器人中，优选，所述第一驱动机构包括：电池、电动机和蜗轮蜗杆减速器；所述电池安装在所述车架的中部右侧；所述蜗轮蜗杆减速器安装于所述车架的下部右侧，所述电动机安装在所述蜗轮蜗杆减速器上，所述蜗轮蜗杆减速器的输出轴和所述驱动杆的数量均为两个，两个所述输出轴分列于所述电动机的两侧，两个所述驱动杆的中部一一对应设置于所述输出轴上。

在如上所述的爬楼堆高机器人中，优选，所述堆高装置包括：承载架和行走轮；所述承载架安装于所述车架的下部左侧，所述行走轮安装于所述承载架的底面上。

在如上所述的爬楼堆高机器人中，优选，所述堆高装置还包括：门架、货叉和第二驱动机构；所述门架沿所述车架的长度方向移动地设置在所述车架的左侧；所述货叉的一端安装在所述门架上；所述第二驱动机构固定在所述车架上，且与所述门架连接，用于驱动所述门架移动。

在如上所述的爬楼堆高机器人中，优选，所述门架上形成有第一组导向轮和第二组导向轮；所述第一组导向轮分别与所述车架的左侧面和右侧面接触，以在所述车架的左右方向上夹持住所述车架；所述第二组导向轮分别与所述车架的前侧面和后侧面接触，以在所述车架的前后方向上夹持住所述车架。

在如上所述的爬楼堆高机器人中，优选，所述第二驱动机构包括：手摇绞盘和绞盘绳；所述手摇绞盘安装于所述车架的上部右侧；所述绞盘绳的一端绕过所述门架上的动滑轮后固定在所述手摇绞盘上，所述绞盘绳的另一端固定在所述车架上。

在如上所述的爬楼堆高机器人中，优选，所述第二驱动机构包括：手摇绞盘和绞盘绳；所述手摇绞盘安装于所述车架的上部右侧；所述绞盘绳的一端固定在所述手摇绞盘上，所述绞盘绳的另一端固定在所述门架。

在如上所述的爬楼堆高机器人中，优选，所述手摇绞盘包括：主动轴、主动齿轮、从动齿轮、从动轴、棘轮轴和棘轮；所述主动轴上安装有主动齿轮；所述从动轴上安装有所述从动齿轮，所述从动轴上固定有所述绞盘绳的一端；所述从动齿轮位于所述主动齿轮的一侧且与所述主动齿轮相啮合以将所述绞盘绳卷绕在所述从动轴上；所述棘轮安装于所述棘轮轴上，且位于所述主动齿轮的另一侧，用于锁止所述主动齿轮。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

既具有爬楼功能，又具有堆高功能，功能丰富，而且操作起来很方便，爬楼时只需拨动电动机的开关即可，易操作。

人工搬运一次不超过50kg，而爬楼堆高一次可以搬运重量达200kg，载重大，效率高。由于电力源由电池提供，一般电池充满电可以连续运行8小时左右，省时省力，缩减了工时，加快了建筑装修进度。

在不需要爬楼时，可以充当移动工具用，增加了爬楼堆高机器人的利用范围，提高了利用率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种爬楼堆高机器人的主视图；

图2为本发明实施例提供的一种爬楼堆高机器人的立体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种爬楼堆高机器人的爆炸结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种爬楼堆高机器人的门架结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种手摇绞盘的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种电动爬楼装置的结构示意图；

图7、图8、图9、图10为本发明实施例爬楼时的示意简图；

其中，图中符号说明如下：

1门架、11车架的前侧面、12车架的右侧面、13车架的后侧面、14三角架、2电动爬楼装置、3堆高装置、4台阶平面、41楼梯口、21驱动杆、22滚轮、221第一滚轮、222第二滚轮、23承重轮、231安装轴、24第一驱动机构、241电池、242电动机、243蜗轮蜗杆减速器、244驱动轴、31承载架、32行走轮、33门架、331第一组导向轮、332第二组导向轮、3321前导向轮组、3322后导向轮组、330导向轮、3311左导向轮组、3312右导向轮组、333门架的右侧面、334门架的内侧面、34货叉、341承重轴、35第二驱动机构、351手摇绞盘、3511主动轴、3512主动齿轮、3513从动齿轮、3514从动轴、3515棘轮轴、3516棘轮、352绞盘绳、353绞盘挂钩、354U型挂钩。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

另外，在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参见图1～3，本发明实施例提供了一种爬楼堆高机器人，其包括：车架1、电动爬楼装置2和堆高装置3。

车架1用于提供支撑，其包括：竖支架和横支架，在两个竖支架之间由上至下依次分布有多个存在间隔的横支架，如此使得在保证车架1强度的同时，减轻了车架1重量。竖支架的顶端弯曲形成扶手，便于操作者操作爬楼堆高机器人。在图1中，电动爬楼装置2安装于车架1的下部右侧，用于爬楼梯以搬运物料上下楼(即上楼或下楼)。堆高装置3安装于车架1的下部左侧，用于承载物料和在地面上转移物料。搬运物料上楼或下楼时，堆高装置3承载物料，电动爬楼装置2负责爬楼。在将物料搬运至某一楼层后，在该楼层内进行物料的转移时，堆高装置3与地面接触，电动爬楼装置2悬空，即电动爬楼装置2与地面之间留有距离，此时电动爬楼装置2不会干涉到堆高装置3转移物料。

通过将电动爬楼装置2和堆高装置3设置在同一车架1上，使得爬楼堆高机器人既能爬楼又能堆高，在不爬楼时，能充当移动工具，从而适用于建筑装修时搬运物料上楼，室内物料转移等场景，增加了机器人的利用范围，提高了机器人的利用率，工作效率高，省时省力。

为了爬楼时操作方便且省力，电动爬楼装置2包括：第一驱动机构24、驱动杆21、滚轮22和承重轮23。第一驱动机构24用于提供驱动力，其安装于车架1的下部右侧，驱动源为电力，使得爬楼时省力且操作便捷。驱动杆21的中部设置在第一驱动机构24的驱动轴244上以使驱动杆21在驱动轴244的带动下绕驱动轴244旋转。在驱动杆21的两端各设置有滚轮22，即每端设置有滚轮22，其周向表面为圆周面，用于爬楼梯时提供爬楼支撑，相对驱动杆21不发生转动，例如滚轮22中间有通孔，驱动杆21设置有通孔，两处通孔对齐后，螺栓穿过，并通过螺母将滚轮22夹紧在驱动杆21上，从而实现滚轮22的固定。承重轮23安装于车架1的下部右侧(实际上两个承重轮23各自独立地通过一个带有安装轴231的三角架14分别安装在一个竖支架上，参照图3、6所示)，用于爬楼梯时提供辅支撑，承重轮23位于滚轮22的外侧，即在图1中，从前(纸面表面)往后(纸面内部)依次是承重轮23、滚轮22、滚轮22、承重轮23，且滚轮22伸出承重轮23的周向边缘外(驱动杆21两端的滚轮都伸出)。驱动杆21旋转形成的旋转面与承重轮23的纵截面平行以利于爬楼。为防止在爬楼时滚轮22由于人的推动或者开始上楼时承重轮23没有紧贴楼梯而导致滚轮22滑下楼梯而造成冲击甚至翻车的意外，滚轮22与台阶平面4的接触点到楼梯口41之间的距离优选在30～80mm之间，进一步优选在45～60mm之间，更进一步优选在30～40mm之间，例30mm、35mm、40mm，如此利于上楼时操作。为了便于操作，承重轮23的直径高于台阶的高度，承重轮23的直径小于台阶的宽度，优选的，承重轮23的直径为台阶高度的2倍，承重轮23的直径比台阶宽度略大，例如范围为25～40mm，实际中台阶宽度为260mm，承重轮可以为290mm。在驱动杆21的长度方向上，驱动轴244的轴心与滚轮22的边缘之间的最大距离(即驱动轴的轴心与滚轮的远离驱动轴轴心的一端之间的距离)大于驱动轴244的轴心距离地面(爬楼梯时的台阶水平面)的高度。实际中受台阶尺寸、承重轮尺寸的限制，安装轴231与驱动轴244不同轴。

上楼时，电动爬楼装置朝向楼梯，倾斜爬楼堆高机器人使承重轮23接触地面，开启第一驱动机构24，第一驱动机构24的驱动轴旋转，进而带动驱动杆21旋转，从而带动滚轮22旋转，位于驱动杆21一端的滚轮22(下面以第一滚轮221简称)接触台阶平面4，在第一驱动机构24的继续驱动下，第一滚轮221会压迫台阶平面4，进而产生一个反向的作用力，当此作用力足够大时，爬楼堆高机器人会获得一个向上的加速度，继而向上运动，即位于驱动杆21另一端的滚轮22(下面以第二滚轮222简称)绕第一滚轮221旋转，承重轮23也绕第一滚轮221旋转，当驱动杆21竖直时，承重轮23悬空，接着旋转，然后承重轮23接触台阶平面4，实现爬楼堆高机器人爬上一个台阶，然后驱动杆21两端的滚轮由于旋转会同时悬空，此时在承重轮23的支撑下，第一滚轮221和第二滚轮222同时绕驱动轴旋转，第二滚轮222接触上一个台阶平面4，该过程参见图7～10所示，第二滚轮222的后续动作可参照前面有关第一滚轮221的运动过程，如此循环往复，实现爬楼至相应楼层。下楼是上楼的逆向过程，因此，在此处不再赘述。

为了使第一驱动结构24简单且提高爬楼稳定性，第一驱动机构24包括电池241、电动机242和蜗轮蜗杆减速器243。电池241安装在车架1的中部右侧，省去了拉电源线带来的不安全因素。蜗轮蜗杆减速器243安装于车架1的下部右侧，蜗轮蜗杆减速器243的输出轴(即为第一驱动机构的驱动轴)为两个，电动机242安装在蜗轮蜗杆减速器243上面，其启动关闭控制按钮安装在竖支架的顶端，优选安装在扶手上。两个输出轴分列于电动机242的两侧，即每侧各有一个输出轴，驱动杆21的数量也为两个，两个驱动杆21的中部一一对应设置于输出轴上，每个驱动杆21上设置有两个滚轮22，分别位于驱动杆21的两端。

堆高装置3包括：承载架31和行走轮32。承载架31安装于车架1的下部左侧，用于承载物料。行走轮32安装于承载架31的底面上，优选为多个，多个行走轮32对称安装于承载架31的底面上。在某一楼层内转移物料时，操作者通过扶手向爬楼堆高机器人施加前进动力，使行走轮32滚动，然后将物料转移至目的处。为了便于运输物料，承载架31为长度可调的承载架31，例如其包括：静支架和安装在静支架上的动支架，静支架固定在车架1的下部左侧，动支架和静支架沿其各自的长度方向设置有多个通孔，通过使动支架上不同位置的通孔与静支架上不同位置的通孔对应安装来调整动支架和静支架安装后的长度，即实现承载架31的长度。

转移至目的处的物料有时会较多，为了节约空间，需将物料进行堆码，因此堆高装置还包括：门架33、货叉34和第二驱动机构35。门架33沿车架1的长度方向(即竖支架的长度方向)移动地设置在车架1的左侧。货叉34的数量为多个，优选为两个，两个货叉34以间隔一定距离的方式安装在门将33上，每个货叉34的纵截面呈┙型，用于承载物料，其竖直段安装在门架33上，可以通过焊接、螺接等方式固定安装在门架33上，还可以通过承重轴341枢转安装在门架33上，此时便于货叉34的维修和更换，货叉34相对承重轴滑动，如此可以方便调整两个货叉34之间的距离以适应不同宽度的物料。具体的，货叉34的竖直段开有通孔，在门架33上开有通孔，将两处通孔对齐后，穿入承重轴341，承重轴341的一端通过其上的阻挡轴肩固定在门架33的一通孔处，另一端通过卡簧卡住而固定在门架33的另一个通孔处，实现了将承重轴341固定在通孔中，如此提高承重轴341的维修和更换效率。

第二驱动机构35固定在车架1上，且与门架33连接，用于驱动门架33移动。在第二驱动机构的驱动下，将物料提升至指定高度，实现物料的码垛。

参见图4，在提升物料时，由于物料一般较重，为了提高提升时的稳定性，门架33上形成有第一组导向轮331和第二组导向轮332。第一组导向轮331用于在车架1的左右方向上夹持住车架1，其分别与车架1的左侧面和右侧面12(实际上是两个竖支架的左侧面和右侧面)接触。第二组导向轮332用于在车架1的前后方向上夹持住车架1，其分别与车架1的前侧面11和后侧面13接触。实际中，可以在门架33的右侧面333上形成第二组导向轮332，第二组导向轮332分为与车架1的前侧面11接触的前导向轮组3321和与车架1的后侧面13接触的后导向轮组3322，该两个导向轮组的设置位置相对以对车架1在前后方向上形成夹持，每个导向轮组可以包括多个导向轮330，例如2个，3个等。可以在门架33的内侧面334上形成第一组导向轮331，第一组导向轮331分为与车架1的左侧面接触的左导向轮组3311和与车架1的右侧面12接触的右导向轮组3312，该两个导向轮组的设置位置相对以对车架1在左右方向上形成夹持，每个导向轮组可以包括多个导向轮330，例如2个，3个等。优选，导向轮330为门架轴承。

基于爬楼堆高机器人的成本和堆高高度因素考虑，第二驱动机构35的动力源来自于操作者，其包括：手摇绞盘351和绞盘绳352。手摇绞盘351安装于车架1的上部右侧。在门架33的顶端设置一动滑轮，绞盘绳352的一端绕过动滑轮，然后固定在手摇绞盘351上，绞盘绳352的另一端固定在车架33上。在将物料提升时，操作者摇动手摇绞盘351，使绞盘绳352一圈圈盘绕在手摇绞盘351上，依靠动滑轮，可以节省操作者的用力，当物料提升至指定高度时，通过开启手摇绞盘351的锁止机构，实现手摇绞盘351的自锁。在需将物料从高处搬至低处时，关闭手摇绞盘351的锁止机构，摇动手摇绞盘351，使物料降至指定低处位置。

在其他的实施例中，第二驱动机构35也包括：手摇绞盘351和绞盘绳352，但是绞盘绳352的连接方式与前述的绞盘绳352的连接方式不同。手摇绞盘351安装于车架1的上部右侧。绞盘绳352的一端固定在手摇绞盘351上，绞盘绳352的另一端固定在绞盘挂钩353上，在门架33的顶端设置一U型挂钩354，绞盘挂钩353勾住U型挂钩354。

参见图5，手摇绞盘包括：主动轴3511、主动齿轮3512、从动齿轮3513、从动轴3514、棘轮轴3515和棘轮3516。主动轴3511上安装有主动齿轮3512。从动轴3514上安装有从动齿轮3513，从动轴3514上固定有绞盘绳352的一端。从动齿轮3153位于主动齿轮3512的一侧且与主动齿轮3512相啮合。棘轮3515安装于棘轮轴3516上，且位于主动齿轮3512的另一侧，用于锁止主动齿轮3512。提升物料时，主动轴3511带动主动齿轮3512转动，进而带动从动齿轮3513转动，继而带动从动轴3514转动，将绞盘绳352一圈圈缠绕在从动轴3514上，当提升至指定高度时，转动棘轮轴3516，使棘轮3515卡住主动齿轮3512，实现锁止，防止因物料自重，绞盘绳352脱圈。在将物料降至指定低处位置时，转动棘轮轴3516，使棘轮3515不卡住主动齿轮3512，实现解锁。

综上所述，本发明带来的有益效果如下：

既具有爬楼功能，又具有堆高功能，功能丰富，而且操作起来很方便，爬楼时只需拨动电动机的开关即可，易操作。

人工搬运一次不超过50kg，而爬楼堆高一次可以搬运重量达200kg，载重大，效率高。由于电力源由电池提供，一般电池充满电可以连续运行8小时左右，省时省力，缩减了工时，加快了建筑装修进度。

在不需要爬楼时，可以充当移动工具用，增加了爬楼堆高机器人的利用范围，提高了利用率。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。