一种智能上楼梯助力装置和控制方法与流程

本发明涉及一种智能上楼梯助力装置，属于电梯、家居相关领域。

背景技术：

目前很多中低层楼没有楼梯，人们上楼时候爬楼梯比较累，出入不方便，特别是老年人。而如果加装电梯又缺乏足够的空间或影响光线，实施难度大。

目前已有一些加装楼梯电动扶手等助力的技术方案，但存在用户体验差、使用不安全等问题，难以推广应用。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种智能上楼梯助力装置，使人上楼时候，可以智能地适应上楼人的位置、速度等状态提供合适的上楼助力，用户体验好，安全性高，无需占用额外空间，成本低，容易实施。

本发明的目的技术方案如下：

一种智能上楼梯助力装置，包括轨道、移动助力单元、电动单元、上楼人状态识别单元、控制单元，轨道设置于楼梯周边的墙壁上；移动助力单元连接轨道，为上楼人上升的助力，移动助力单元设置有与轨道连接的滑块单元，通过滑块单元固定于轨道并可由电动单元带动沿轨道移动；控制单元根据上楼人状态识别单元所识别到的上楼人状态来控制电动单元，改变移动助力单元沿轨道移动的速度，使移动助力单元的移动速度和位置和上楼人的位置、速度等状态匹配，为上楼人上升提供合适的上楼助力。

所述轨道用于为移动助力单元提供支撑力，并移动助力单元的移动范围限制在一定线路，包括但不限于滑轨、吊轨，材质包括但不限于钢材、铝合金等。

所述移动助力单元是可沿轨道移动，作用于上楼人的身体的一个或多个身体部位提供上楼助力的装置，以降低上楼人上楼需要的体力的装置。所述上楼人的身体部位包括但不限于手、脚、肩膀、腰等部位。

所述移动助力单元包括滑块单元、支点单元，支点单元是与人体接触为上楼人上楼提供支撑力的单元。作为一种实施方式，所述支点单元为一把柄，上楼人用手握把柄，把柄作用于上楼人的手，提供上楼牵引力。作为另一种实施方式，所述支点单元为一吊环，吊环通过吊带或连接杆连接移动助力单元的滑块单元，上楼人用手握套环，或者将套环套在手臂、肩部、腰部等位置，提供上楼牵引力。作为另一种实施方式，所述支点单元为一个肩套，可套在上楼人肩膀，作用于上楼人的肩膀提供上楼牵引力。作为一种实施方式，所述支点单元为是脚踏，上楼人站在脚踏上，由脚踏承载体重牵引上楼。作为一种实施方式，所述支点单元为手握的把柄和脚踏的组合，共同提供上升助力。作为一种实施方式，所述支点单元为手握的把柄和肩套的组合，共同提供上升助力。

作为一实施方式，所示移动助力单元，可以包括1个到多个支点单元，以便多人共同使用助力。

作为一实施方式，所示移动助力单元，可设置高低不同的多个支点单元，以便于高度不同的上楼人使用。

所述移动助力单元的滑块单元，简称滑块单元。

所述移动助力单元的支点单元，简称支点单元。

所述移动助力单元沿轨道移动的速度，简称移动助力单元速度。

为便于后续描述，将所述移动助力单元分为2类

第1类：上拉式移动助力单元，上楼时候移动助力单元的支点单元位于上楼人重心上方，为上楼人提供往上拉力的方式来实现上楼助力，例如所述的支点单元为手握的把柄，或者肩套等。所述上拉式移动助力单元的滑块单元和支点单元通过一可摆动的连接体连接，滑块单元通过连接体带动支点单元移动，支点单元为上楼人提供上楼的拉力。

第2类：托盘式移动助力单元，上楼时候移动助力单元的支点单元位于上楼人重心下方，以承托方式提供上楼助力，例如移动助力单元为脚踏式，或者支点单元为坐凳式。

作为一种实施方式，所述移动助力单元的滑块单元，通过滚轮或滚珠固定与轨道上并能沿着轨道移动，并通过一传动链或牵引索连接电动单元，由电动单元拉动滑块沿轨道移动，从而带动整个移动助力单元沿着轨道移动。

作为一种实施方式，所述移动助力单元的滑块单元，通过滑轮固定与轨道上并能沿着轨道移动，电动单元设置在滑块上，驱动滑块上的电动滑轮转动，从而带动整个移动助力单元沿着轨道移动。

所述上楼人状态识别单元用于实时识别上楼人上楼的当前状态，所述上楼人状态包括但不限于：上楼人移动速度状态（简称上楼人速度）、上楼人加速度状态、上楼人是否处于准备上升状态、上楼人位置状态、上楼人位置变化状态、上楼人和移动助力单元相对位置状态、上楼人和移动助力单元相对位置变化情况、上楼人的手与脚动作状态、上楼人身体姿势（例如如倾斜或垂直）状态，所述的上楼状态可以是其中一项或多项的组合，还可以是一类状态的时间纬度的变化情况的组合。

所述的上楼人是否处于准备上升状态，是指上楼时候上楼人身体处于准备或正在蹬上上一级楼梯的状态，通常这个时候会前脚踏到上一级楼梯，身体重心落在前脚，前脚用力蹬使身体往上，这个时候上楼人通常会用力拉移动助力单元，这种状态下移动助力单元以合适的速度提供往前的助力，助力效果最佳，可以有效减少前脚用力，从而轻松上一级楼梯。在上楼人上楼时候，可能会歇一下，双脚并立，或者拉移动助力单元的手处于放松，这个时候通常不是处于准备上升状态，而是间歇状态。

所述电动单元用于为移动助力单元提供移动的动力，包括电动机及传动装置。

作为实施方式，所述电动单元可以与移动助力单元合设，也可以分别独立设置。

作为实施方式，所述轨道、滑块，电动单元为可控马达，通过绞盘钢缆或传动皮带连接移动助力单元，马达转动带动钢缆或皮带拉动移动助力单元沿着轨道移动。

作为实施方式，所述电动单元是设置于移动助力单元上上的电动滑轮，电动滑轮转动可带动移动助力单元沿轨道移动。

控制单元根据上楼人状态识别单元所识别到的上楼人状态来控制电动单元，改变移动助力单元沿轨道移动的速度，目的是使移动助力单元的速度和位置和上楼人的状态和速度匹配，为其提供最佳的上楼助力。一种利用所述的智能上楼梯助力装置的上楼助力控制方法，包括以下步骤：

1）上楼人状态识别单元识别上楼人状态，所述上楼人状态识别单元是包括但不限于移动助力单元受力状态感应器、上楼人位置感应器、上楼人加速度传感器中的一种或多种组合；

2）控制单元根据上楼人状态识别单元所识别到的上楼人状态来控制电动单元，改变移动助力单元沿轨道移动的速度。

所示上楼人状态识别装置识别上楼人状态的方法，根据所描述的上楼人状态识别装置和方法来识别，包括但不限于上楼人是否处于准备上升状态，上楼人和移动助力单元相对位置状态等。

所述控制单元用于根据所识别的上楼人状态来控制电动单元，改变移动助力单元沿轨道移动的速度，包括但不限于周期式控制或中断式控制。

根据智能上楼梯助力装置的上楼助力控制方法，步骤2中，控制单元根据上楼人状态识别单元所识别到的上楼人状态来控制电动单元，改变移动助力单元沿轨道移动的速度一种方法，如果上楼人状态处于准备上升状态，提升移动助力单元沿轨道移动的速度。作为实施方式，可将移动助力单元沿轨道移动的速度提升至普通前进速度v1；如果上楼人处于上楼中的间歇状态，改变移动助力单元沿轨道移动的速度为0。所述上楼人状态变为准备上升状态，是通过包括但不限于移动助力单元受力状态感应器、上楼人加速度传感器的一种或多种的组合来识别。

所述的普通前进速度v1，是指与上楼人速度匹配的移动助力单元的移动速度，作为一实施方式，该速度可以设置根据普通人上楼速度确定的默认值，例如0.5米/秒，作为另一实施方式，该速度还可以根据当前上楼人历史的移动速度来调整，设置为和该上楼人上楼速度匹配的最佳值，年轻人上楼速度快，通过检测其上楼速度，将所述的普通前进速度v1调快；老年人上楼速度慢，通过检测其上楼速度，将所述的普通前进速度v1调慢，从而使移动助力单元移动速度和上楼人速度匹配，同步提供助力。

作为实施方式，控制单元在将移动助力单元速度提升为v1后，速度可以缓慢下降，也可以匀速前进约1级楼梯距离。同时根据移动助力单元位置是否超前于上楼人位置的情况来进行速度控制，在检测到下一个识别到上楼人变为准备上升状态的信号后，再将速度提升为v1，这样循环控制，实现移动助力单元和上楼人前进同步，并在上楼人进入准备上升状态时候，提供较大和较快速的上升助力，使助力的体验效果最佳。

作为一实施方式，所述的一种智能上楼梯助力装置的上楼人状态识别单元包括一上楼人位置感应器，用于识别上楼人位置状态。所述上楼人位置包括但不限于上楼人和移动助力单元相对位置状态。

所述上楼人位置状态，可以是上楼人和移动助力单元相对位置状态，也可以是上楼人位于楼道的绝对位置状态。根据一段时间内上楼人位于楼道的位置变化情况，可以换算出上楼人上楼移动的速度状态。在不同实施方式，上楼人位置的参考点可以不同，作为一实施方式，以移动助力单元的支点单元位置作为上楼人的位置，作为另一实施方式，以上楼人身体中心或头部位置作为上楼人的位置（比如通过摄像头来拍摄确定上楼人位置的实施例中）。

由于所述移动助力单元包括滑块单元和支点单元，支点单元由滑块单元带动，滑块单元和支点单元的位置、速度的状态会有不同，如无特别说明，将所述移动助力单元位置定义为所述移动助力单元的滑块单元位置。

作为不同实施例，所述移动助力单元的位置根据不同类型的移动助力单元分别定义。

作为一实施方式，所述移动助力单元的支点单元是手握的把柄，所述移动助力单元位置定义为手握的把柄的位置。

作为一实施方式，所述移动助力单元的支点单元是肩套等挂在身上牵引的移动助力单元，所述移动助力单元的位置可定义为移动助力单元和轨道结合的滑块单元的位置。

作为一实施方式，所述移动助力单元的支点单元是脚踏，所述移动助力单元的位置可定义为脚踏板的位置。作为一实施方式，所述的一种智能上楼梯助力装置，所述的上楼人状态识别单元包括一移动助力单元受力状态感应器，其中包括一受力大小感应器。所述拉力大小感应器，可以将拉力大小转换成电信号，或者在承受到一定阀值的拉力时候，改变电子开关状态。作为实施方式，所述移动助力单元是上拉式移动助力单元，所述的移动助力单元受力状态感应器是受力大小感应器，作为一实施方式，所述受力大小感应器识别上楼人状态的方法是，上楼人拉着移动助力单元上楼时候，受力大小感应器会检测到拉力大小，如果移动助力单元受力大于设定阀值，判断上楼人处于准备上升状态，如果移动助力单元受力小于阀值，判断上楼人不是处于准备上升状态，而是处于上楼中的间歇状态。作为另一实施方式，所述受力大小感应器识别上楼人状态的方法是，上楼人拉着移动助力单元上楼时候，受力大小感应器会检测到拉力是从小变大的，并且受力大于设定阀值，判断上楼人处于准备上升状态；如果移动助力单元受力是从大变小，而且当前受力小于阀值，判断上楼人不是处于准备上升状态，而是进入上楼中的间歇状态。作为另一实施方式，所述受力大小感应器识别上楼人状态的方法是，上楼人拉着移动助力单元上楼时候，受力大小感应器会检测到拉力的变化在一段时间内，和上楼人进入准备上升状态的受力变化的模式匹配，判断上楼人处于准备上升状态；所述上楼人进入准备上升状态的受力变化的模式，包括上楼人进入准备上升状态的受力大小变化速度、大小等参数。进一步，利用所述的移动助力单元受力状态感应器识别上楼人是否处于准备上升状态的方法，是结合受力大小及变化情况、受力方向及变化情况进行匹配来识别。

作为一实施方式，所述的一种智能上楼梯助力装置，所述的上楼人状态识别单元包括一移动助力单元受力状态感应器，移动助力单元受力状态感应器包括一移动助力单元受力方向感应器。所述移动助力单元受力方向感应器，可用于识别上楼人是否处于准备上升状态；所述移动助力单元受力方向感应器，可用于识别上楼人和移动助力单元的相对位置状态。

作为一实施方式，所述的一种智能上楼梯助力装置，所述的上楼人状态识别单元包括一上楼人加速度传感器，所述控制单元通过该上楼人加速度传感器获取上楼人加速度状态、是否处于准备上升状态等状态信息，作为实施例，所述上楼人加速度传感器设置于所述移动助力单元的支点单元，支点单元和上楼人移动的位置、速度和加速度是大致同步的，通过设置于支点单元的加速度传感器获取的加速度信息，即可作为上楼人的加速度信息；作为另一实施例，所述上楼人加速度传感器，是通过所述的上楼人位置感应器，获取上楼人的位置状态，根据位置状态随时间变化情况，计算出上楼人的加速度状态信息。

通过所述的上楼人加速度传感器获取上楼人是否处于准备上升状态的方法，作为一个实施例，如果所述加速度传感器感应到一个加速度变化信息，往上楼梯反方向，则判断上楼人处于准备上升状态。由于上楼人准备上升时候，拉动支点单元，支点单元可以测量到一个往上楼梯反方向的加速度信息，根据此信息，可以确定上楼人是否处于准备上升状态。

作为实施方式，所述的一种智能上楼梯助力装置的上楼人状态识别单元，包括但不限于所述的移动助力单元受力状态感应器、上楼人位置感应器、上楼人加速度传感器的一种或多种组合，根据感应器感应到的受力大小、方向、位置状态和状态变化信息按所述的判断方法进行计算处理来确定，作为不同的实施例，所述算法的处理可以在相关感应器设置处理器（mcu）实现，也可以在所述智能上楼梯助力装置的控制单元中实现。

所述的上楼人状态，可以是移动助力单元受力状态感应器、上楼人位置感应器等感应器中测量到的受力大小、受力方向角度、上楼人绝对位置坐标等原始感应参数，也可以是所述原始感应参数按所述感应器相关处理方法处理后得到的上楼人是否准备上升状态、上楼人超前还是滞后于移动助力单元等状态信息。

作为实施方式，用所述移动助力单元受力状态感应器识别上楼人状态的方法，是根据移动助力单元受力状态来识别出于上楼人位置是否处于滞后于移动助力单元位置的状态，所述移动助力单元是上拉式移动助力单元，通过所述的移动助力单元受力状态装置来检测，如果移动助力单元受力方向为垂直向下方向往下楼方向偏移超过一定阀值a1，则判断上楼人位置处于滞后于移动助力单元位置的状态。作为实施例，所述阀值a1为20度角，或者10度角，或者15度角，或者30度角。

作为一实施方式，所述的一种智能上楼梯助力装置，所述的上楼人位置感应器，包括一移动助力单元受力方向感应器，通过移动助力单元的受力方向来判断移动助力单元和上楼人相对位置状态。具体方法如前面移动助力单元受力方向感应器所述。

作为一实施例，所述的识别上楼人状态处于准备上升状态的方法，可以通过所述的移动助力单元受力状态感应器识别，如果移动助力单元受力大于设定阀值，判断上楼人处于准备上升状态，如果移动助力单元受力小于阀值或为0，判断上楼人不是处于准备上升状态，而是处于上楼中的间歇状态。

作为一实施例，所述的识别上楼人状态处于准备上升状态的方法，可以通过所述的移动助力单元受力状态感应器识别，如果移动助力单元受力从小变大，判断上楼人处于准备上升状态，如果移动助力单元受力从大变小，判断上楼人不是处于准备上升状态，而是处于上楼中的间歇状态。作为其他实施例，所述的识别上楼人状态处于准备上升状态的方法，还可以通过所述的上楼人位置感应器感应到的位置变化来判断是否处于准备上升状态。

作为一实施方式，智能上楼梯助力装置的上楼助力控制方法，所述移动助力单元为上拉式移动助力单元，步骤2中，控制单元根据上楼人状态识别单元识别到的上楼人状态来控制电动单元，改变移动助力单元沿轨道移动的速度的方法为：所述上楼人状态为上楼人和移动助力单元相对位置状态，控制单元根据该状态控制移动助力单元沿着轨道移动的速度，如果移动助力单元位置超前于上楼人位置，则降低移动助力单元移动速度至小于上楼人上楼速度，当移动助力单元移动速度小于上楼人上楼速度时候，移动助力单元慢而上楼人上楼速度快，移动助力单元超前于上楼人的距离就变小；如果移动助力单元位置滞后于上楼人位置，则增加移动助力单元移动速度至大于上楼人上楼速度，这样就可以减少移动助力单元落后于上楼人的距离，追上上楼人。通过速度调整，使移动助力单元的位置和上楼人位置大致同步，即时上楼人上楼速度不断变化，移动助力单元都可以保持在略超前于上楼人位置，为上楼人提供向前上方方向的助力，不过超前太多或落后于上楼人位置，达到智能地适应上楼人的位置、速度等状态提供合适的上楼助力的目的，用户体验好，安全性高，不会速度过快拉倒上楼人。所述移动助力单元为上拉式移动助力单元，作为实施例，所述上楼人的位置和速度，是根据移动助力单元的支点单元的位置和速度来确定。所述移动助力单元位置滞后或超前于上楼人位置，是根据所述上楼人位置感应器来确定，感应到上楼人和移动助力单元相对位置状态，具体判断超前还是滞后的方法，参见前面上楼人位置感应器和上楼人受力方向感应器的相关描述。

作为一实施方式，智能上楼梯助力装置的上楼助力控制方法，步骤2中，控制单元根据上楼人状态识别单元识别到的上楼人状态来控制电动单元，改变移动助力单元沿轨道移动的速度的方法为：所述上楼人状态为上楼人移动速度状态，控制单元根据该状态控制移动助力单元沿着轨道移动的速度，如果上楼人移动速度大于移动助力单元速度，则提升移动助力单元速度；如果上楼人移动速度小于移动助力单元速度，则降低移动助力单元速度。这样使移动助力单元的速度和上楼人移动速度同步，移动助力单元都可以保持在略超前于上楼人位置，为上楼人提供向前上方方向的助力，不过超前太多或落后于上楼人位置，达到智能地适应上楼人的位置、速度等状态提供合适的上楼助力的目的，用户体验好，安全性高，不会速度过快拉倒上楼人。

利用本发明中的变速的上楼助力装置和方法，在控制单元获取上楼人的上楼状态，智能调整移动助力单元移动的速度，自适应匹配上楼人的上楼状态和速度，为其提供最合适的上楼助力速度，并避免上楼人间歇时候移动助力单元还继续移动拉倒上楼人的危险，从而有效提升了上楼助力装置的易用性和安全性，便于广泛应用和推广。

附图说明

图1是本发明一种智能上楼梯助力装置的实施例1示意图。

图2是本发明一种智能上楼梯助力装置的实施例1为上楼人助力时候的示意图。

图3是本发明一种智能上楼梯助力装置的实施例2示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种智能上楼梯助力装置的实施例示意图，包括轨道1、移动助力单元2、电动单元3、上楼人状态识别单元4、控制单元5，轨道1设置于楼梯顶部的墙壁上；移动助力单元2连接轨道1，为上楼人上升的助力，移动助力单元2设置有与轨道连接的滑块单元21，通过滑块单元21固定于轨道并可由电动单元3带动沿轨道1移动；控制单元5根据上楼人状态识别单元4所识别到的上楼人状态来控制电动单元3，改变移动助力单元2沿轨道1移动的速度。

在图1的实施例中，移动助力单元2的支点单元22是拉环，上楼人握住拉环，移动助力单元2在控制单元5控制下，以略超前于上楼人的速度上升，为上楼人提供上楼梯助力。

在图1实施例中，移动助力单元2的支点单元22还可以是可套在上楼人肩膀上的肩套，通过肩膀来提供和上楼人同步移动的上拉助力，不需要上楼人手握拉环。

如图3所示，一种智能上楼梯助力装置的实施例示意图，包括轨道1、移动助力单元2、电动单元3、上楼人状态识别单元4、控制单元5，移动助力单元2包括滑块21和支点单元22，轨道1设置于楼梯一侧的墙壁上；移动助力单元2连接轨道1，为上楼人上升的助力，移动助力单元2包括有与轨道连接的滑块单元21和作为支点单元的手柄22，通过滑块单元21固定于轨道并可由电动单元3带动沿轨道1移动；上楼人状态识别单元4包括一受力大小感应器42和一移动助力单元受力方向感应器42，控制单元5根据上楼人状态识别单元4所识别到的上楼人状态来控制电动单元3，改变移动助力单元2沿轨道1移动的速度。支点单元22为一把柄22，把柄22在不受力时候为折叠状态，把柄的把手贴靠墙壁，不占楼道空间，在受上楼人的拉力后把柄22打开成垂直于侧面墙壁的状态，便于上楼人手握住助力。

如图1所示，一种智能上楼梯助力装置的实施例示意图，移动助力单元2的滑块单元21和支点单元22通过一折叠杆23连接，支点单元22不受力时候折叠杆23折叠使支点单元22贴楼梯一侧墙壁；支点单元22受力时候折叠杆23打开如虚线位置，使支点单元22离开墙壁悬挂于楼道中便于上楼人使用。

在图1的一种智能上楼梯助力装置的实施例示意图中，所述折叠杆23在折叠状态为“γ”形，墙壁位于左边，滑块21位于“γ”形右上角连接轨道，折叠杆23通过活动关节连接滑块，“γ”形左上角也是活动关节，在不受力情况下弯曲折叠，支点单元22位于“γ”形左下角末端。在支点单元22不受力时候在活动关节的状态为弯曲，折叠成“γ”形，使支点单元贴右边墙壁不占楼道空间，在支点单元22受向下拉力后，2个活动关节状态变直，折叠杆变为“i”形如虚线所示，支点单元22位于楼道靠中位置，便于上楼人握住或套住支点单元22，使用助力上楼。

在图1的一种智能上楼梯助力装置的实施例示意图中，所述折叠杆23是靠上楼方向的左边折叠靠墙，作为另一实施方式，还可以靠上楼方向的右边折叠靠墙。

作为一实施方式，所述“γ”形折叠杆的左边垂直部分，可以是软质吊带，也可以是硬杆。

作为一种实施方式，如图1所示的所述滑块单元和支点单元之间的连接体设置有弹性缓冲体，在启动等情况下起到缓冲作用。

如图1所示，作为一实施方式，所述轨道设置于楼梯侧面墙壁，所述移动助力单元的支点单元为一折叠把柄，不受力情况下把柄折叠靠墙，受拉力后打开便于上楼人握住。

作为实施方式，连接移动单元的滑块单元和支点单元的折叠杆还可以有多种方式，例如图1所示的实施例，“γ”形杆不能折叠，但在左下角连接支点单元的部位设置一活动关节，支点单元为一通过该活动关节连接“γ”形杆杆，支点单元不受力时候在“γ”的左下角末端折叠贴墙，在受力时候打开往墙外竖起提供助力把柄。

作为一种实施方式，所述的一种智能上楼梯助力装置的上楼人状态识别单元包括一移动助力单元受力状态感应器，通过移动助力单元受力状态来确定上楼人状态，所述的移动助力单元受力状态包括但不限于受力大小或者受力方向。可以是受力大小、方向的一种或者两者的组合。

如图1所示，一种智能上楼梯助力装置的实施例示意图，所述的移动助力单元受力状态感应器3设置于移动助力单元2末端。

所述的移动助力单元受力状态包括但不限于受力大小或者受力方向，作为一种实施方式还可以是或者是受力大小和方向的组合，作为另一实施方式，所述的移动助力单元受力状态还可以是当前受力和历史受力状态的综合处理结果。

作为一实施方式，所述的一种智能上楼梯助力装置，所述的上楼人状态识别单元包括一移动助力单元受力状态感应器，其中包括一受力大小感应器。所述拉力大小感应器，可以将拉力大小转换成电信号，或者在承受到一定阀值的拉力时候，改变电子开关状态。作为实施方式，所述移动助力单元是上拉式移动助力单元，所述的移动助力单元受力状态感应器是受力大小检测装置，上楼人拉着移动助力单元上楼时候，受力大小检测装置会检测到拉力大小，如果移动助力单元受力大于设定阀值，判断上楼人处于准备上升状态，如果移动助力单元受力小于阀值，判断上楼人不是处于准备上升状态，而是处于上楼中的间歇状态。

作为一实施方式，所述的一种智能上楼梯助力装置，所述的上楼人状态识别单元包括一移动助力单元受力状态感应器，移动助力单元受力状态感应器包括一移动助力单元受力方向感应器。所述移动助力单元受力方向感应器，可用于识别上楼人是否处于准备上升状态；所述移动助力单元受力方向感应器，可用于识别上楼人和移动助力单元的相对位置状态。

如图1所示，作为实施方式，所述移动助力单元受力方向感应器用于识别上楼人和移动助力单元相对位置状态，所述移动助力单元2是上拉式，所述移动助力单元2受力方向感应器3，是一倾斜传感器3，安装于移动助力单元2的连接杆23上，移动助力单元倾斜则倾斜传感器一起倾斜，根据倾斜传感器可获取移动助力单元连接杆23的倾斜角度，即作为移动助力单元2倾斜的角度，将倾斜的角度信息传送给控制单元或者在移动助力单元倾斜超过一定角度时候输出开关信息。倾斜传感器可参照现有技术资料。根据上拉式移动助力单元2倾斜状态，来确定上楼人是否处于滞后于移动助力单元位置的状态，如果上楼人位置滞后，移动助力单元会被上楼人拉动而向下楼方向倾斜，因此通过所述倾斜传感器3输出的角度，可以换算出上楼人滞后或超前于移动助力单元位置。作为其他实施例，根据所述受力方向感应器识别上楼人滞后或超前于移动助力单元位置的方法，还可以通过受力方向的变化情况来识别。

作为一实施方式，用所述移动助力单元受力状态感应器识别上楼人状态的方法，是用于识别上楼人是否处于准备上升状态，所述移动助力单元是托盘式：脚踏式的移动助力单元，在脚踏上设置一有受力方向感应器，通过脚踏的受力方向或脚踏的倾斜方向来确定上楼上楼人倾斜情况，如果根据所述受力方向感应器检测到上楼人的上楼人向前倾斜，则判断上楼人处于准备上升状态，否则如果受力方向垂直则判断上楼人处于上楼间歇状态。脚踏的受力方向感应器可参照现有的独轮平衡车的受力倾斜感应器，例如脚踏上可设置前后2个受力感应器，通过2个受力点的差异来判断人体是向前倾斜还是向后倾斜，如果向前倾斜则前面的受力点受力大于后面的受力点受力。也可以用带转轴的倾斜感应电位计、电容计等装置来检测受力方向的倾斜角度情况。

作为一实施方式，所述的一种智能上楼梯助力装置的上楼人状态识别单元包括一上楼人位置感应器，用于识别上楼人位置状态。所述上楼人位置包括但不限于上楼人和移动助力单元相对位置状态。

所述上楼人位置状态，可以是上楼人和移动助力单元相对位置状态，也可以是上楼人位于楼道的绝对位置状态。根据一段时间内上楼人位于楼道的位置变化情况，可以换算出上楼人上楼移动的速度状态。

所述移动助力单元的位置根据不同类型的移动助力单元分别定义。

作为一实施方式，所述移动助力单元的支点单元是手握的把柄，所述移动助力单元位置定义为手握的把柄的位置。

作为一实施方式，所述移动助力单元的支点单元是肩套等挂在身上牵引的移动助力单元，所述移动助力单元的位置可定义为移动助力单元和轨道结合的滑块单元的位置。

作为一实施方式，所述移动助力单元的支点单元是脚踏，所述移动助力单元的位置可定义为脚踏板的位置。

作为实施方式，用所述移动助力单元受力状态感应器识别上楼人状态的方法，是根据移动助力单元受力状态来识别出于上楼人位置是否处于滞后于移动助力单元位置的状态，所述移动助力单元是上拉式移动助力单元，通过所述的移动助力单元受力状态装置来检测，如果移动助力单元受力方向为垂直向下方向往下楼方向偏移超过一定阀值a1，则判断上楼人位置处于滞后于移动助力单元位置的状态。

作为一实施方式，所述的一种智能上楼梯助力装置，所述的上楼人位置感应器，包括一移动助力单元受力方向感应器，通过移动助力单元的受力方向来判断移动助力单元和上楼人相对位置状态。具体方法如前面移动助力单元受力方向感应器所述。

如图1的实施例，所述移动助力单元为上拉式，滑块单元位于上楼人重心上方，当上楼人位置和移动助力单元位置相同，即在一个垂直线上时候，移动助力单元受力方向是垂直向下的，当移动助力单元向上楼方向移动，超前于上楼人位置时候，移动助力单元受力方向变为垂直向下方向向下楼方向偏转，根据偏转的角度以及轨道的高度，可确定移动助力单元位置超前于上楼人位置的大小。从而实现利用所述的移动助力单元受力方向感应器来识别出移动助力单元和上楼人相对位置状态。

如图1所示，作为实施方式，所述移动助力单元受力方向感应器，是一倾斜传感器，安装于移动助力单元上，移动助力单元倾斜则倾斜传感器一起倾斜，根据倾斜传感器可获取移动助力单元倾斜的角度，可感应获取移动助力单元倾斜的角度，或者在移动助力单元倾斜超过一定角度时候输出开关信息。倾斜传感器可参照现有技术资料。

作为另一实施方式，所述移动助力单元受力方向感应器，是电子陀螺仪，角度传感器、加速计、感应角度变化的电位器、电容器等，可感应并获取移动助力单元倾斜的具体角度信息，转换成模拟电信号或数字电信号输出。

作为另一实施方式，所述移动助力单元受力方向感应器，是设置于移动助力单元的一位移感应器，在移动助力单元倾斜时候，移动助力单元会产生旋转位移，位移感应器将机械的位移转换成电信号，从而感应到移动助力单元受力方向变化。机械的位移转换成电信号的具体方法有多种，例如设置一旋转位移调节的电阻，机械的旋转位移改变电阻阻值产生随位移变化的电信号，作为最简单的位移调节电阻就是个按钮开关，移动助力单元位移后按动开关，使其电阻由无限大（开路）变为0。位移信息转换成电信号还有多种实施方案，如通过位移调整电容式、红外线感应式等，技术人员可根据现有资料实现。

如图2所示，作为一实施方式，所述移动助力单元是上拉式的移动助力单元，上楼人位置感应器是设置于移动助力单元2上的上楼人位置感应器3，向下方发射红外线或超声波，如图2中虚线方向所示，根据反射波感应出上楼人的位置和移动助力单元的相对距离和距离的变化情况，从而确定是否处于上楼人滞后移动助力单元位置的状态，还是处于移动助力单元位置和上楼人位置同步的状态。用红外线、超声波等方式感应上楼人距离的方法，可以根据现有的声波、激光、红外线雷达的相关技术资料来设计制定。

作为一实施方式，所述移动助力单元是上拉式的移动助力单元，上楼人位置感应器是设置于楼梯的上楼人位置感应器，通过设置于楼道的红外或超声波等感应器，测量出上楼人当前位置和移动速度，再通过获取移动助力单元当前位置，可计算出上楼人和移动助力单元的相对位置和相对速度。所述上楼人位置感应器，可以通过在轨道上设置人体位置感应雷达，包括但不限于红外线、超声波雷达等，以类似雷达的方式来感应实现，所述移动助力单元位置感应器，作为实施方式，可以通过电动单元移动距离记录来实现，也可以通过在轨道上设置红外等测量装置来感应。本领域技术人员可参考现有的确定装置位置的技术方案实现。

作为一实施方式，所述移动助力单元是上拉式的移动助力单元，上楼人位置感应器是设置个光学摄像识别装置，通过摄像头拍摄人体上楼的图片，实时识别和计算出上楼人位置状态，和移动助力单元的位置比较获得相对位置状态。

由于在人上楼过程中移动助力单元移动不是匀速的，移动助力单元受力方向会发生抖动和变化，作为具体的实施，可以进一步结合受力大小、受力方向的当前情况和历史情况，进行统计平均、方差等多种的数学处理后得出对上楼人状态的更优化的判断。

作为一实施方式，所述的上楼人状态识别单元包括一基于实时图像识别的上楼人状态识别装置，设置一摄像头拍摄上楼人在楼梯的情况，分析拍摄画面，捕捉确定上楼人在楼梯的位置状态、上楼移动速度状态、上楼的身体的状态。通过拍摄画面的图像分析，可以识别出上楼人上楼的姿势、位置等多种信息，确定上楼人位于楼道的位置以及和把手的相对位置、是否准备上升等状态。

利用所述的上楼梯助力装置的上楼助力控制方法，包括以下步骤：

1）上楼人状态识别单元识别上楼人状态；

2）控制单元根据上楼人状态识别单元所识别到的上楼人状态来控制电动单元，改变移动助力单元沿轨道移动的速度。

所述步骤1中，上楼人状态识别单元识别上楼人状态的方法，是通过所述的移动助力单元受力状态感应器、上楼人位置感应器的一种或多种组合，识别出上楼人的上楼状态，包括但不限于上楼人是否处于准备上升状态、上楼人相对移动助力单元位置状态、上楼人移动速度状态的一种或多种状态。具体方法如前面相关感应器中的描述。

所述控制单元根据所识别的上楼人状态来控制电动单元，改变移动助力单元沿轨道移动的速度，包括但不限于周期式控制或中断式控制。

作为一种实施方式，步骤2中，控制单元根据所识别的上楼人状态来控制电动单元，改变移动助力单元沿轨道移动的速度，是根据上楼状态识别单元发出的变化信号来识别和进行的速度改变和控制。

作为一种实施方式，步骤2中，控制单元根据所识别的上楼人状态来控制电动单元，改变移动助力单元沿轨道移动的速度，是按一定周期定期识别和进行后续的速度控制。

作为一种实施方式，所述步骤1中上楼人状态识别单元识别上楼人状态，上楼人状态识别单元是根据移动助力单元受力的情况、移动助力单元和上楼人相对位置的一种或2者组合来确定上楼人状态，所述的移动助力单元受力状态包括受力大小、受力方向的一种或两者组合。

步骤1中，上楼人状态识别单元识别上楼人状态的方法，还可以根据摄像头拍摄识别的人的姿势、麦克风检测和识别人语音状态（是否处于惊恐状态）等方式，来确定上楼人是处于准备上升状态，还是其他状态。

作为一种实施方式，利用所述的一种智能上楼梯助力装置的上楼梯助力的方法，步骤2中，控制单元根据上楼人状态识别单元所识别到的上楼人状态来控制电动单元，改变移动助力单元沿轨道移动的速度的方法为：如果上楼人状态处于准备上升状态，改变移动助力单元沿轨道移动的速度为普通前进速度v1；如果上楼人处于上楼中的间歇状态，改变移动助力单元沿轨道移动的速度为0。

作为实施方式，如果上楼人位置滞后于移动助力单元位置超过阀值，则判断上楼人处于上楼中的间歇状态，改变移动助力单元沿轨道移动的速度为0。

作为实施方式，如果上楼人位置滞后于移动单元位置持续增大超过一定时间，则判断上楼人处于上楼中的间歇状态，改变移动助力单元沿轨道移动的速度为0。所述的一定时间，作为实施例，可设置为1秒。

所述的普通前进速度该状态，是指为上楼人上楼助力的合适的速度，作为一实施方式，该速度可以设置根据普通人上楼速度确定的默认值，例如0.5米/秒，作为另一实施方式，该速度还可以根据当前上楼人历史的移动速度来调整，设置为和该上楼人上楼速度匹配的最佳值。

作为实施方式，所述判断上楼人位置滞后于移动助力单元位置的方法的具体实施方式为，根据之前的描述，所述的上楼人状态识别单元包括一上楼人位置和移动助力单元相对位置感应器，通过获取上楼人位置和移动助力单元相对位置来识别上楼人状态，具体可以通过描述中以移动助力单元受力方向感应器，或者移动助力单元上的上楼人位置感应器来确定上楼人位置是否滞后于移动助力单元位置。

作为实施方式，所述上楼人位置滞后于移动助力单元位置超过的阀值，是用移动助力单元受力角度来衡量的，根据不同类型的移动助力单元，轨道设置的高低情况，所设置的角度的阀值不同。

如图3所示，作为一个实施例，所述移动助力单元的支点单元为是手握的把手，轨道设置于普通人高度，即约1.7米，移动助力单元通过吊带系在轨道，所述阀值为移动助力单元受力角度向下楼方向偏离垂直角度超过60度，判断上楼人位置滞后于移动助力单元位置超过阀值，当上楼人和移动助力单元位置在同一楼梯时候，移动助力单元受力方向为垂直向下偏离角度为0，人上楼时候，一手向前握住移动助力单元牵引上楼，移动助力单元移动速度超过人上楼速度，使移动助力单元位置超前于上楼人，移动助力单元被人手往后拉，受力角度就向下楼方向偏离，作为实施例，偏离角度大于60度，则上楼人识别单元判断上楼人位置滞后于移动助力单元位置超过阀值，控制单元控制电动单元改变移动助力单元沿轨道移动的速度为0，使移动助力单元不再上升，以免拉倒上楼人。

如图1所示，作为一个实施例，所述移动助力单元是手握移动助力单元，轨道设置于楼梯顶部，即约2.7米，移动助力单元通过吊带系在轨道，所述阀值为移动助力单元受力角度向下楼方向偏离垂直角度超过30度，判断上楼人位置滞后于移动助力单元位置超过阀值，当上楼人和移动助力单元位置在同一楼梯时候，移动助力单元受力方向为垂直向下偏离角度为0，人上楼时候，一手向前握住移动助力单元牵引上楼，移动助力单元移动速度超过人上楼速度，使移动助力单元位置超前于上楼人，移动助力单元被人手往后拉，受力角度就向下楼方向偏离，作为实施例，偏离角度大30度，判断上楼人位置滞后于移动助力单元位置超过阀值，控制单元控制电动单元改变移动助力单元沿轨道移动的速度为0，使移动助力单元不再上升，以免拉倒上楼人。

作为一种实施方式，一种利用本发明变速的上楼梯助力装置的变速的上楼梯助力方法，步骤2中，控制单元根据上楼人状态识别单元所识别到的上楼人状态来控制电动单元，改变移动助力单元沿轨道移动的速度的方法为：所述上楼人状态为上楼人和移动助力单元相对位置状态，控制单元根据该状态控制移动助力单元沿着轨道移动的速度，如果移动助力单元位置超前于上楼人位置，则降低移动助力单元速度；如果移动助力单元位置滞后于上楼人位置的距离，则提高移动助力单元速度。通过速度调整，使移动助力单元的速度及位置和上楼人同步。在实施例中，控制单元调整移动助力单元速度，是已0.1秒为周期，定期检测移动助力单元和上楼人相对位置及变化情况，根据此状态变化增加或降低移动助力单元的移动速度。

作为一种实施方式，所述上楼人和移动助力单元相对位置状态的检测方法，是通过前面所述的，通过所述的移动助力单元受力方向感应器及所述的检测方法来检测。

作为一种实施方式，所述上楼人和移动助力单元相对位置状态的检测方法，是通过前面所述的上楼人位置感应器来检测，具体技术方案参见前面所述。

作为实施方式，所述移动助力单元为上拉式的，如果移动助力单元位置（即滑块位置）超前于上楼人位置（即把手位置）的距离大于0.5米，则改变移动助力单元速度为0。这种情况下，说明人大大滞后，可能处于间歇状态不再前进，因此将移动助力单元的移动速度也改变为0，使和上楼人状态匹配，以免拉倒上楼人。

在具体实施方式中，控制单元根据上楼人状态识别单元所识别到的上楼人状态来控制电动单元，改变移动助力单元沿轨道移动的速度的方法还可以有多种，还可以是前面所描述多种装置和方法的组合。

作为另一实施例，智能上楼梯助力装置的上楼助力控制方法，步骤2中，控制单元根据上楼人状态识别单元识别到的上楼人状态来控制电动单元，改变移动助力单元沿轨道移动的速度的方法为：所述上楼人状态为上楼人移动速度状态，控制单元根据该状态控制移动助力单元沿着轨道移动的速度，如果上楼人移动速度大于移动助力单元速度，则提升移动助力单元速度；如果上楼人移动速度小于移动助力单元速度，则降低移动助力单元速度，这样实现移动助力单元和上楼人移动速度同步。所述检测上楼人移动速度的方法，可以通过之前所述的上楼人位置感应器获取上楼人位置，通过计算单位时间内位置变化来确定其速度，再通过移动助力单元速度测量计获取移动助力单元速度，两个速度来比较来判断。作为另一实施例，可以通过所述上楼人加速度传感器来获取上楼人移动速度；作为另一实施例，可以通过之前所述的上楼人和移动助力单元相对位置，根据单位时间内的相对位置变化情况，判断上楼人速度是大于还是小于移动助力单元相对位置，从而提升或降低移动助力单元的速度。作为实施例，所述上楼人和移动助力单元相对位置，是根据移动助力单元受力角度情况来检测计算；作为其他实施例，所述上楼人和移动助力单元相对位置，还可以是之前所述的红外、超声波雷达等检测方式。

作为一实施方式，所述的智能上楼梯助力装置的上楼助力控制方法，步骤2中，控制单元根据上楼人状态识别单元识别到的上楼人状态来控制电动单元，改变移动助力单元沿轨道移动的速度的方法为以1级楼梯距离作为周期的速度控制方法：控制单元控制移动助力单元沿轨道移动的速度按周期变化，每个周期移动约1级楼梯距离，每个周期至少包括快速、慢速2种状态；控制单元根据所识别到的上楼人进入准备上升状态的时间，改变移动助力单元进入快速移动状态的时间，使移动助力单元进入快速移动状态的时间和上楼人上楼状态同步。

通过所述的以1级楼梯距离作为周期的速度控制方法，使在上楼人上楼期间，移动助力单元移动速度按快-慢-快-慢的状态变化，直到到达楼梯顶部。所述使移动助力单元进入快速移动状态的时间和上楼人上楼状态同步，是指在上楼人最需要移动助力单元的手柄或拉环的快速上升助力的时间点，移动助力单元进入快速移动状态，作为实施例，所述快速上升助力的时间点时间点是检测到上楼人准备上升状态的同一时间，作为另一实施例，所述快速上升助力的时间点时间点是检测到上楼人准备上升状态后50毫秒或100毫秒-500毫秒的时间。上楼人用手拉着移动助力单元的吊环或手柄上升时候，上楼人蹬腿上升时候，速度略快，在此时间点移动助力单元快速移动，可以为上楼人提供较大的助力。所述移动助力单元在一个快慢移动周期内，快速移动的速度略大于上楼人上楼人的速度；慢速移动的速度低于上楼人上楼速度；一个快慢周期内移动助力单元的平均移动速度约等于上楼人上楼速度。

作为一实施方式，控制单元控制移动助力单元沿轨道移动的速度按周期变化，每个周期移动约1级楼梯距离，进入快速移动状态后，持续到识别到移动助力单元超前于上楼人位置，然后使移动助力单元的移动速度随时间递减，直到识别到下一个周期开始信号（比如识别到上楼人进入准备上升状态），如果识别到移动助力单元超前于上楼人位置状态大于一定阀值，则控制移动助力单元移动速度为0停止前进。作为一实施方式，控制单元控制移动助力单元沿轨道移动的速度按周期变化，每个周期移动约1级楼梯距离的方法是，进入快速移动状态后，持续到识别到移动助力单元超前于上楼人位置，然后使移动助力单元的降速到一个常量（低于普通上楼人的速度），直到识别到下一个周期开始信号（比如识别到上楼人进入准备上升状态），如果识别到移动助力单元超前于上楼人位置状态大于一定阀值，则控制移动助力单元移动速度为0停止前进。

作为实施例，所述识别到上楼人进入准备上升状态，通过所述的移动助力单元受力大小感应器来识别，如果受力由小变大，判断上楼人进入准备上升状态。作为另一实施例，所述识别到上楼人进入准备上升状态，通过所述的上楼人加速度传感器来识别。作为另一实施例，所述识别到上楼人进入准备上升状态，通过所述的安装在楼道中的摄像装置来识别，通过拍摄和识别上楼人的姿势，如果手脚姿势符合准备上升状态的姿势，则判断上楼人进入准备上升状态。

智能上楼梯助力装置的上楼助力控制方法，步骤1中，上楼人状态识别单元识别上楼人状态，所述上楼人状态识别单元是包括但不限于移动助力单元受力状态感应器、上楼人位置感应器、上楼人加速度传感器中的一种或多种组合，所述识别上楼人状态的方法，是所述相关感应器中描述的一种或多种方法的组合，识别出一种或多种上楼人状态，提供给控制单元进行移动助力单元的速度控制。

智能上楼梯助力装置的上楼助力控制方法，步骤2中，控制单元根据上楼人状态识别单元识别到的上楼人状态来控制电动单元，改变移动助力单元沿轨道移动的速度的方法，可以是以上所述实施方式或实施例中的一种方法或者是多种方法的组合。

利用本发明中的变速的上楼助力装置和方法，在控制单元获取上楼人的上楼状态，智能调整移动助力单元移动的速度，自适应匹配上楼人的上楼状态、位置和速度，在上楼人处于准备上升状态时候提供最佳助力速度，并避免上楼人间歇时候移动助力单元还继续移动拉倒上楼人的危险，从而有效提升了上楼助力装置的易用性和安全性，本装置的轨道安装在楼道墙壁，不使用时候折叠不占楼道空间，无需占用额外空间，基本不影响正常上下楼，因此比加装电梯容易实施得多，而且结构简单，成本较低，便于广泛应用和推广。