一种推杆式爬楼梯助力小车的制作方法

本发明涉及助力搬运机械设备领域，尤其涉及到一种推杆式爬楼梯助力小车。

背景技术：

目前国内外现有的爬楼梯装置，其实现原理主要分为履带式、轮组式、步行式。履带式爬楼梯装置的原理类似于履带装甲运车或坦克，底部有四个轮子用于正常地面上使用，需上楼时通过将两侧的橡胶履带防止地面然后收起四个车轮，依靠履带完成自动爬楼功能；轮组式分为两轮组式、三轮组式以及四轮组式，目前有自动调节重心的两轮组式轮椅，控制器根据陀螺仪的信号来调节重心的位置，从而保持不同状态下的平衡；步行式爬楼执行装置由铰链杆机构组成，上楼时先将负重抬高，水平向前移动后，不断重复此过程完成爬楼动作，原理类似于人类步行。

但是履带式的重量大、运动不灵活、转弯不方便，并且在爬楼时对楼梯的边缘造成一定的压力从而损坏楼梯，安全性能较差；轮组式的平稳性能较低，重心的调整较复杂，而且体积较大，不是很适用于爬楼梯搬运等工作；步行式的对控制要求很高，操作比较复杂，并且行走时幅度较小，动作比较缓慢。

对比文件1“201610482956.9”提出的一种可爬楼梯助力搬运小车，根据楼梯与地面的夹角，通过推杆驱动电机开关旋钮控制推杆驱动电机运作状态，从而调整推杆的伸缩长度，即调整底盘与承载架之间的夹角，打开履带轮电机开关，带动履带轮转动，进而带动履带运动。该种可爬楼梯助力搬运小车采用履带爬楼时震荡较大，且平地移动过于笨重。

对比文件2“201520229368.5”提出的一种爬楼梯机构，电机控制剪式升降机构伸展移动到地面位置并支撑受力使其前支撑腿和后支撑座离地，电机带动前支撑腿向上移动一个阶梯高度，然后电机使与前支撑腿和后支承座连在一起的机构向前移动直到前脚靠近第二个台阶，相对的平台就在平行滑轨上移到了靠近后脚位置，然后电机控制剪式升降机构向上回收使前支撑腿和后支撑座着地受力，完成以上动作后，电机反转使剪式升降机构和平台沿平行滑轨移到前脚位置，然后剪式升降机构伸展到地面并受力使前支撑腿和后支承座连在一起的整体机构升高一个台阶高度，至此完成一个台阶的攀爬。该种爬楼梯机构采用剪式升降机构和平行滑轨爬楼过程过于繁琐。

因此，我们有必要对这样一种结构进行改善，以克服上述缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种推杆式爬楼梯助力小车，能够代替人工并提高工作中的安全性能，本发明在减小了装置体积的同时能够保证小车在推杆的作用下稳定地进行爬楼、搬运等工作，降低了控制方面的要求并且将操作简单化，能够大大地降低爬楼工人们的负担并提高了一定的安全性。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种推杆式爬楼梯助力小车，包括承重装置、伸缩机构、动力装置、以及电源模块，所述承重装置包括底部托板、设置于所述底部托板的上端的置物板以及支撑杆，于所述底部托板的左右两侧均通过第一螺钉紧固有第一角钢，于所述置物板的左右两侧均通过第二螺钉紧固有第二角钢；于所述置物板的前侧焊接有倾斜设置的挡板，杆件的一端焊接于所述底部托板处，杆件的另一端焊接于第二角钢的下表面处，所述杆件还与所述第一角钢焊接；所述支撑杆为两根，所述支撑杆分别与所述底部托板和置物板焊接且位于所述底部托板和置物板的后侧，所述支撑杆延伸至所述置物板的上端，两根支撑杆的顶部通过连接杆焊接，所述支撑杆的顶部还垂直焊接有把手；于所述底部托板的下表面的前后位置均安装有两个万向轮，于所述底部托板的下表面的中间位置安装有两个三寸定向轮；

所述伸缩机构包括底板、两个可伸缩的推杆、移动钢板、支撑架、弹簧、导杆以及两寸定向轮，所述推杆的底部焊接于所述底板的上端的两侧，所述支撑架与所述移动钢板均为角钢，所述底板的中间部位具有缺口，所述支撑架通过螺柱螺母固定于底板的缺口处，所述支撑架处焊接有弹簧和两根导杆，所述弹簧位于两根导杆之间，于所述移动钢板的表面穿设有两个第一圆形通孔，所述第一圆形通孔与所述导杆相适应，所述弹簧还与所述移动钢板焊接，所述移动钢板的下端还焊接有两个两寸定向轮；

所述动力装置包括单片机控制模块、推杆电机、减速齿轮、安装于内管的丝杆以及轴向运行螺母，所述电机为两个，所述电机通过螺柱螺母固定于所述置物板的下部，所述电机的输出轴端连接有齿轮一，所述齿轮一与所述减速齿轮啮合，所述减速齿轮与所述丝杆，所述丝杆处旋接有轴向运行螺母，所述轴向运行螺母与所述推杆相连接；

两根支撑杆的中间部位还焊接有电源固定板，所述电源模块通过螺柱螺母固定于所述电源固定板处，所述电源模块处设置有电源总开关、控制推杆电机正转开关以及控制推杆电机反转开关。

进一步的，于所述第一角钢的后侧面还通过销轴固定有履带，于所述支撑杆的侧面焊接有轨道，所述轨道呈弧形结构，于所述轨道的侧面开设有若干第一圆形通孔，所述第一圆形通孔的内壁为螺纹状结构，所述履带的顶部还开设有第二圆形通孔，所述第一圆形通孔与所述第二圆形通孔具有相同结构，所述履带的上端通过螺栓紧固于所述轨道处。

本发明的一种推杆式爬楼梯助力小车，包括承载物品的承重装置、伸缩机构、动力装置、电源模块以及单片机控制模块并且通过履带运动实现下楼梯的机构，其突出特征之一：采用通过两个电机正转分别驱动两个推杆伸长实现垂直抬升小车车身的功能，伸长的行程即为一阶楼梯的高度，当至所设定的行程时螺母触角压住限位开关断开电源，电机停止转动，此时人轻轻拉动小车，前轮在第一台阶平移一定距离，该特征使小车置物架在爬楼的过程中一直保持水平，达到垂直爬楼的目的；其突出特征之二：伸缩机构为可压缩结构，可伸缩推杆下端与底板焊接在一起，底板与支撑架通过螺柱螺母连接，支撑架通过一个弹簧和两个导轨与移动钢板相连，正常情况下，弹簧维持原来长度，当前轮再向第一个台阶平移一定距离时，移动钢板受到楼梯端面的挤压，由于弹簧具有一定的弹簧系数，移动钢板将沿着与自身相嵌套的导轨方向被压至底板与支撑架围成的凹槽内，此结构的目的是保证此时收回推杆重物的重心位置保持不变，以防小车倾倒；其突出特征之三：是p单片机控制模块，将2个电动推杆与手控器串联在一起。此时按下驱使电机反转的手控器开关，带动两个推杆同时收缩，通过控制器控制推杆达到行程后自动断开电源，电机停止转动，此时人再轻轻拉动小车即可。如此循环往复，实现小车载物爬楼的功能；其突出特征之四是采用辅助的履带结构实现快速下楼的功能，通过调节机构调节履带至一定角度，实现空车快速下楼，节省时间。

本发明的优点在于：

本发明具有结构简单、实用性强、操作方便、自动化程度高的优点，利用单片机控制模块控制推杆电机正反转动带动推杆收缩、控制推杆伸缩至行程时自动断开电源，使小车在爬楼的过程中车身一直保持水平，达到垂直爬楼的目的，也省去了关闭开关的麻烦，更重要的是爬楼时小车比较平稳，振荡较小，降低了损坏物品的风险；小车车轮安放在车身的前、中、后三个位置、推杆的有序伸缩、推杆下端压缩结构的设计，使爬楼过程中重物的重心保持不变，避免了小车发生倾倒；附加的履带装置，在爬楼过程中由轨道调至与楼梯垂直，下楼过程中由轨道调至一定角度，与楼梯啮合，实现空车快速下楼的功能。

附图说明

图1是本发明提出的一种推杆式爬楼梯助力小车的结构示意图。

图2是承重装置的结构示意图。

图3是伸缩机构的结构示意图。

图4是爬楼梯时的工作示意图一。

图5是爬楼梯时的工作示意图二。

图6是爬楼梯时的工作示意图三。

图7是爬楼梯时的工作示意图四。

图8是下楼梯时的结构示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

其中：1-承重装置；2-伸缩机构；3-动力装置；4-电源模块；5-履带；6-轨道；11-底部托板；12-置物板；13-支撑杆；14-第一角钢；15-第二角钢；16-杆件；17-挡板；18-连接杆；19-把手；21-底板；22-推杆；23-移动钢板；24-支撑架；25-弹簧；26-导杆；31-单片机控制模块；32-推杆电机。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。

如图1至图8所示，本发明提出的一种推杆式爬楼梯助力小车，包括承重装置1、伸缩机构2、动力装置3以及电源模块4，所述承重装置1包括底部托板11、设置于所述底部托板11的上端的置物板12以及支撑杆13，于所述底部托板11的左右两侧均通过第一螺钉紧固有第一角钢14，于所述置物板12的左右两侧均通过第二螺钉紧固有第二角钢15；于所述置物板12的前侧焊接有倾斜设置的挡板17，杆件16的一端焊接于所述底部托板11处，杆件16的另一端焊接于第二角钢15的下表面处，所述杆件16还与所述第一角钢14焊接；所述支撑杆13为两根，所述支撑杆13分别与所述底部托板11和置物板12焊接且位于所述底部托板11和置物板12的后侧，所述支撑杆13延伸至所述置物板12的上端，两根支撑杆13的顶部通过连接杆18焊接，所述支撑杆13的顶部还垂直焊接有把手19；于所述底部托板11的下表面的前后位置均安装有两个万向轮，于所述底部托板11的下表面的中间位置安装有两个三寸定向轮；

所述伸缩机构2包括底板21、两个可伸缩的推杆22、移动钢板23、支撑架24、弹簧25、导杆26以及两寸定向轮，所述推杆22的底部焊接于所述底板21的上端的两侧，所述支撑架24与所述移动钢板23均为角钢，所述底板21的中间部位具有缺口，所述支撑架24通过螺柱螺母固定于底板21的缺口处，所述支撑架24处焊接有弹簧25和两根导杆26，所述弹簧25位于两根导杆26之间，于所述移动钢板23的表面穿设有两个第一圆形通孔，所述第一圆形通孔与所述导杆26相适应，所述弹簧25还与所述移动钢板23焊接，所述移动钢板23的下端还焊接有两个两寸定向轮；

所述动力装置3包括单片机控制模块31、电机32、减速齿轮、安装于内管的丝杆以及轴向运行螺母，所述电机32为两个，所述电机32通过螺柱螺母固定于所述置物板12的下部，所述电机32的输出轴端连接有齿轮一，所述齿轮一与所述减速齿轮啮合，所述减速齿轮与所述丝杆，所述丝杆处旋接有轴向运行螺母，所述轴向运行螺母与所述推杆22相连接；

两根支撑杆13的中间部位还焊接有电源固定板，所述电源模块4通过螺柱螺母固定于所述电源固定板处，所述电源模块4处设置有电源总开关、控制推杆电机正转开关以及控制推杆电机反转开关。

进一步的，于所述第一角钢14的后侧面还通过销轴固定有履带5，于所述支撑杆13的侧面焊接有轨道6，所述轨道6呈弧形结构，于所述轨道6的侧面开设有若干第一圆形通孔，所述第一圆形通孔的内壁为螺纹状结构，所述履带5的顶部还开设有第二圆形通孔，所述第一圆形通孔与所述第二圆形通孔具有相同结构，所述履带5的上端通过螺栓紧固于所述轨道6处。

所述单片机控制模块可以替换为plc控制器。

小车爬楼下楼过程分析：

a)爬楼梯时：

将载物小车拉至楼梯前，此时小车底部托板下安装的六个承载轮及伸缩推杆下连接的底板和移动钢板下安装的四个两寸定向轮都接触地面；如图4所示：两个电机正转分别驱动两个推杆伸长，垂直抬升小车车身，伸长的行程即为一阶楼梯的高度，利用单片机控制模块控制当推杆伸长至所设定的行程时螺母触角压住限位开关断开电源，电机停止转动，然后人轻轻拉动小车，前端万向轮向第一个台阶移动，此时连接底板和移动钢板的弹簧维持原来长度；如图5所示：当前轮在第一个台阶平移一定距离时，移动钢板受到楼梯端面的挤压，和移动钢板相连的弹簧被挤压，使移动钢板被压至底板与支撑架围成的凹槽内，因此前轮能继续向前平移一定距离；如图6所示：按下电源总开关和控制推杆电机反转开关，两个电机反转分别驱动两个推杆收缩，移动钢板不受挤压后立即弹出凹槽至原位置，利用单片机控制模块控制当推杆收缩达至设定行程时推杆电机停止运行并锁死；如图7所示：拉动小车，使前、中四个承载轮和推杆下端连接的底板和移动钢板下安装的四个小轮同时处于第一个台阶上。此时，小车车身已经上升一个台阶了，循环以上步骤即可完成爬楼梯过程。

b)下楼梯时：

空车下楼无需再保持车身水平，如图8所示：调节履带至一定角度与楼梯相啮合，人们推动小车，实现空车快速下楼，节省时间。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。