一种爬楼系统的制作方法

本实用新型涉及一种爬楼系统，属于自动控制技术领域。

背景技术：

当前，我国七层以下的多层住宅几乎都没有安装电梯，其上下楼困难已成为高楼层住户尤其是老年人的心病。同时，居高不下的房价、加装传统厢式电梯的高额成本和审批过程的复杂，都成为住上电梯房的重重障碍。

近年来，国内外市场上解决爬楼困难主要有两种电动爬楼轮椅。一种是采用棘轮结构的爬楼轮椅，主要是靠将一个轮子拆分为三轮或四轮的结构实现爬楼，其价格相对便宜但是需要外人助力，而且对不同间距和高度的楼梯适应性较差，行驶过程不平稳。中国专利文献“CN104921881A”公开了“一种新型电动爬楼轮椅底盘及其设计方法”，该设计采用棘轮或星轮结构，通过增设星轮的公转实现了轮椅的上下运行，从而能够实现单人操作轮椅。但即便是这类尚处在科研阶段的新型轮椅，由于受到棘轮或星轮本身结构的限制，上下楼梯的顿挫感成为其难以克服的障碍。另一种是履带式爬楼轮椅，主要是依靠同时搭接在上下两个台阶上的长履带的运转，来带动轮椅的爬楼运行。目前我国市场上主要以意大利和德国的自助式履带轮椅居多。履带式爬楼轮椅虽然运行过程更加平稳，但其结构复杂，可以独立操作的一般价格在十万元以上，而且，为了防止坠落其必须具备一定的长度，体积较大，例如浙江地铁1号线新增的履带式爬楼机体积更是异常庞大。总之，爬楼轮椅虽然任何楼梯都可使用，但是其一种不能平稳登楼，另一种体积较大携带不便，目前主要适用于特需的残疾人。

针对安装于楼宇中的爬楼系统，我国目前研制成功了紧贴楼梯扶手的爬楼机。一种是在扶手护栏上加装可滑动的座椅，另一种是在扶手护栏上加装可平移的踏板。这两种爬楼机又称为座椅爬楼机或踏板爬楼机，主要由轨道、驱动装置、座椅或踏板共三部分组成。随着2011 年天津市滨海新区启用了该类座椅电梯，目前这种爬楼机已经在我国的上海、天津、浙江等地开始应用。中国专利文献“CN102180396B”公开了一种“悬挂牵引式座椅电梯”，其结构和特点与上述两种爬楼机大致相同，只是安装位置不同。虽然相对于加装厢式电梯来说，该类爬楼机体积较小、安装简便，但其驱动装置固定在楼宇中，导致每层需要四五万、一个单元楼几十万的安装成本，即使在房价较高的大中城市，受到高额安装费、公摊电费和后期维护等问题的制约，其推广进度仍相当缓慢，很难形成一定的应用规模。同时，座椅爬楼机和踏板爬楼机无法实现单层多人同步爬楼，行进速度也不能由用户自行控制，因此功能上也具有一定的局限性。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种新型爬楼系统。

本实用新型所述系统通过爬楼鞋子和爬楼手套进行登楼，只需在楼道加装两条轨道即可投入使用，有效降低了安装和维护成本，非常有利于在居民楼中广泛使用。本系统通过“两脚一手电动爬楼”的操作过程，不仅其行进速度完全由用户的脚部动作控制，而且每层的爬楼人数不受限制，克服了座椅或踏板爬楼机的速度单一和不能多人同步爬楼等弊端，使用更加方便可靠。

本实用新型的技术方案如下：

一种爬楼系统，包括：足部轨道、手部轨道、电动鞋、电动手套；

足部轨道设于楼梯扶手一侧的斜坡台阶面上，手部轨道设于斜坡台阶面上的楼梯扶手上，足部轨道和手部轨道均为U型凹槽；

电动鞋包括电动鞋架，电动鞋架下方设有电动鞋底板，电动鞋底板下方设有电动鞋前轮、电动鞋后轮和电动鞋电源，电动鞋前轮内设有前轮电机，电动鞋后轮内设有后轮电机，前轮电机和后轮电机均为轮毂电机，电动鞋电源与前轮电机、后轮电机相连，为二者提供动力电源；

电动手套包括手套套身，手套套身下方设有电动手套底板，电动手套底板下方设有手套滚轮和手套电源，手套滚轮内设有手套轮电机，手套轮电机为轮毂电机，手套电源与手套轮电机相连，用以提供电能；

电动鞋前轮、电动鞋后轮均位于足部轨道的U型凹槽内，手套滚轮位于手部轨道的U型凹槽内。

进行爬楼时，使用人穿戴好电动鞋和电动手套，电动鞋的前轮后轮在电动鞋电源的驱动下在足部轨道内转动，电动手套上的手套电源也为手套滚轮提供转动的动能，足部和手部均有爬升动力，带动人体沿轨道上行。

根据本实用新型优选的，楼梯扶手一侧的楼层拐角处地面上设有足部轨道，楼层拐角处地面上的足部轨道与斜坡台阶面上的足部轨道相连；楼层拐角处扶手上设有手部轨道，楼层拐角处扶手上的手部轨道与斜坡台阶面扶手上的手部轨道相连。当需要连续爬多层时，可不需将电动鞋或电动手套移出轨道外，利用上楼的动能惯性可过渡拐角处的距离，到达下一个斜坡台阶面处进行下一个爬升。

根据本实用新型优选的，电动手套数量为1个。上、下楼时分别戴于左手或右手。

根据本实用新型优选的，手套滚轮包括手套前轮和手套后轮，手套前轮和手套后轮内均设有手套轮电机。

根据本实用新型优选的，U型凹槽的底部设有齿轮带，电动鞋滚轮外表面为齿轮，齿轮与齿轮带啮合，行进爬楼时，电动鞋底的滚轮转动，通过齿轮啮合使整体向上或向下实现爬楼；

根据本实用新型优选的，电动鞋电源和手套电源均为充电式36V锂电池。

本申请中的斜坡台阶面为单个独立的台阶面，通常楼层之间的楼梯会设有多个斜坡台阶面，一般两个楼层之间设两个斜坡台阶面。

根据本实用新型优选的，电动鞋的数量为两个，分别为左脚电动鞋和右脚电动鞋，其中一只电动鞋用于主动控制速度行进快慢。右脚电动鞋和左脚电动鞋在行进时一前一后的滑动于足部轨道上。

进一步优选的，斜坡台阶面上的足部轨道的顶部设有层顶模块，斜坡台阶面上的足部轨道的底部设有层底模块；层顶模块包括相连的层顶摄像头、层顶行程开关对、层顶启停控发模块，层底模块包括相连的层底摄像头、层底行程开关对、层底启停控发模块；层顶启停控发模块包括相连的层顶单片机和层顶无线发射模块，层底启停控发模块包括相连的层底单片机和层底无线发射模块；

左脚电动鞋的电动鞋底板上设有左脚用户标识码、左脚收控模块、速度控发模块，速度控发模块包括相连的加速重力传感装置、减速重力传感装置和速度控发线路；加速重力传感装置设于电动鞋底板上的前脚掌受力点位置，减速重力传感装置设于电动鞋底板上的后脚跟受力点位置；速度控发线路包括相连的速度控制单片机和速度控制无线发射模块；左脚收控模块包括相连的左脚无线接收模块、左脚单片机和左脚电机控制器，左脚电机控制器为双驱动电机控制器，左脚电机控制器同时连接并控制左脚电动鞋的前轮电机和后轮电机；

右脚电动鞋的电动鞋底板上设有右脚用户标识码、右脚收控模块，右脚收控模块包括相连的右脚无线接收模块、右脚单片机和右脚电机控制器，右脚电机控制器为双驱动电机控制器，右脚电机控制器同时连接并控制右脚电动鞋前轮电机和后轮电机；

电动手套底板上设有手部收控模块，手部收控模块包括相连的手套无线接收模块、手套单片机和手套电机控制器，手套电机控制器为双驱动电机控制器，手套电机控制器同时连接并控制手套轮电机；

左脚收控模块、速度控发模块、右脚收控模块均与电动鞋电源相连，由电动鞋电源统一供电；手部收控模块与手套电源相连，由手套电源统一供电；

层顶摄像头和层底摄像头用于对滑过的左脚用户标识码和右脚用户标识码进行拍照，层顶启停控发模块和层底启停控发模块用于根据所得拍照识别用户信息和左右脚信息、并根据层顶行程开关对或层底行程开关对中的两个行程开关的触碰顺序发出带有该用户名信息的启动信号或停止信号；

速度控发模块用于根据加速重力传感装置、减速重力传感装置的重力感应产生加速信号和减速信号；

左脚收控模块、右脚收控模块和手部收控模块用于接收层底启停控发模块、层顶启停控发模块发出的启动信号、停止信号以及速度控发模块发出的加速信号、减速信号；同时，左脚收控模块、右脚收控模块和手部收控模块用于分别对左脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、右脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、手套轮电机进行启停或加减速。

在行进中，左脚电动鞋上的加速重力传感装置和减速重力传感装置能够分别接收左脚的前脚掌和后脚跟的一定力度的踩压，从而分别产生加速信号和减速信号，速度控发线路将该加减速信号伴有用户信息一同发出。左脚收控模块、右脚收控模块和手部收控模块负责接收层底启停控发模块和层顶启停控发模块发出的启停信号、速度控发模块发出的加减速信号，分别对左脚电动鞋前轮电机和后轮电机、右脚电动鞋前轮电机和后轮电机、手套轮电机进行启停或加减速，并在接收停止信号时运行以上电机内部自带的电磁刹车功能。

层底启停控发模块、层顶启停控发模块和速度控发模块发出的信号均携带用户名信息发出，只有配套的左脚收控模块、右脚收控模块和手部收控模块接收后才会响应，以避免多人同时爬楼时的相互干扰。

进一步优选的，左脚用户标识码设于左脚电动鞋的电动鞋底板的下表面中部，右脚用户标识码设于右脚电动鞋的电动鞋底板的下表面中部。从而避开前轮和后轮，便于足部轨道的摄像头拍摄。

针对登楼时扶手在左手位置的楼宇系统，使用本爬楼系统在上楼时右脚电动鞋在前、左脚电动鞋在后，电动手套戴在左手；在下楼时左脚电动鞋在前，右脚电动鞋在后，电动手套在右手，从而维持人体的平衡性，增加登楼的舒适感。对于登楼时扶手在左手位置的楼梯，登楼时左手扶扶手，则行走习惯是左脚在后方；下楼时右手扶扶手，则行走习惯是左脚在前方，但无论上下楼都是左脚在下方，故仅设置左脚电动鞋有速度控发模块，其原因一是由于上下楼的重心始终在左脚，用左脚使力更方便，也更能实时感应人体的重心偏移，二是只设置一只脚作为命令源，控制指令更加明确。

所述的左脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、右脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、手套轮电机要求在转速、转矩等性能指标上完全一致，以确保行进过程中左脚、右脚和手部能够同步并行，能够顺利实现载人爬楼。

根据本实用新型优选的，足部轨道和手部轨道的U型凹槽的深度为2-4厘米。

进一步优选的，足部轨道和手部轨道的U型凹槽的深度为3厘米。轨道较周围水平面凹进3厘米左右，能够将电动鞋的轮子和电动手套的轮子的近一半嵌入地面或扶手内部。

根据本实用新型优选的，足部轨道和手部轨道的U型凹槽的底部表面为高摩擦系数材料，所述高摩擦系数材料为混凝土。从而防止轮子静止时的滑动和脱轨，确保行进过程的安全可靠。

利用上述爬楼系统的上楼运行时，步骤如下：

U1、左右脚分别穿上左脚电动鞋和右脚电动鞋，左手戴上电动手套，进入U2；

U2、在斜坡台阶面的层底，右脚和左脚分别一前一后踏入足部轨道，将左脚的电动鞋前轮和电动鞋后轮、右脚的电动鞋前轮和电动鞋后轮都嵌入足部轨道内；左手扶好扶手，将电动手套的手套滚轮嵌入手部轨道内，进入U3；

U3、若楼梯层底的层底模块中的层底行程开关对被自下而上触碰(即鞋在轨道里自下而上轧过两个行程开关)，同时层底摄像头拍摄到左脚用户标识码，则层底启停控发模块采集到电机启动信号，进入U4；否则，停留在U3；

U4、层底启停控发模块通过层底无线发射模块发出带有用户名信息的上楼启动指令，进入U5；

U5、左脚收控模块、右脚收控模块和手部收控模块接收到带有本用户名信息的上楼启动指令，分别启动左脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、右脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、电动手套的手套轮电机，前述电机以功率大、驱动力强的高速模式启动运转，本层上楼开始，进入U6；

U6、若楼梯层顶的层顶模块的层顶行程开关对被自下而上触碰，同时层顶摄像头拍摄到左脚用户标识码，则层顶启停控发模块采集到停止信号，进入U7；否则，若踮起左脚跟或身体前倾，则前脚掌的加速重力传感装置采集到加速信号，进入U12，若抬起左脚掌或身体后倾，则后脚跟的减速重力传感装置采集到减速信号，进入U14；否则，停留在U6；(本步骤设计时把“若碰到层顶行程开关对”放在第一个假设，后面的都是“否则，若”，也就是后面的加减速都是在不碰行程开关对时才会发生的，加速减速只限于在启动爬楼的匀速过程中进行速度的调整，若触碰了层顶行程开关对，再怎么前倾、后倾都不会加速减速了)

U7、层顶启停控发模块发出带有用户名信息的停车指令，进入U8；

U8、左脚收控模块、右脚收控模块、手部收控模块接收到带有本用户名信息的停车指令，分别控制左脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、右脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、电动手套的手套轮电机进行停转和刹车，本层上楼停止，进入U9；

U9、右脚和左脚踏入楼层拐角处地面上的足部轨道上，进入U10；(两层斜坡之间的拐角需要稍微停一下以缓冲，因为拐弯时如果仍然运行电机，180度的转弯恐怕会脱离轨道，故换层时停止了电机，但是换层时的拐弯处仍有轨道，如果继续爬楼，人不必出轨道，利用人力的惯性拐上去即可进入下一层爬楼)

U10、若行人已到目标楼层，进入U11；否则，进入U2准备下一层登楼；

U11、右脚和左脚分别一前一后踏出足部轨道，左右脚分别脱下左脚电动鞋和右脚电动鞋，左手脱下电动手套，登楼结束；

U12、速度控发线路发出带有用户名信息的加速指令，进入U13；

U13、左脚收控模块、右脚收控模块、手部收控模块接收到带有本用户名信息的加速指令，分别加速左脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、右脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、电动手套的手套轮电机，返回U6；

U14、速度控发线路发出带有用户名信息的减速指令，进入U15；

U15、左脚收控模块、右脚收控模块、手部收控模块接收到带有本用户名信息的减速指令，分别减速左脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、右脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、电动手套的手套轮电机，返回U6。

利用上述爬楼系统的下楼运行时，步骤如下：

D1、左右脚分别穿上左脚电动鞋和右脚电动鞋，右手戴上电动手套，进入D2；

D2、在斜坡台阶面的层顶，左脚和右脚分别一前一后踏入足部轨道，将左脚的电动鞋前轮和电动鞋后轮、右脚的电动鞋前轮和电动鞋后轮都嵌入足部轨道内；右手扶好扶手，将电动手套的手套滚轮嵌入手部轨道内，进入D3；

D3、若楼梯层顶的层顶模块中的层顶行程开关对被自上而下触碰，同时层顶摄像头拍摄到右脚用户标识码，则层顶启停控发模块采集到电机启动信号，进入D4；否则，停留在D3；

D4、层顶启停控发模块通过层顶无线发射模块发出带有用户名信息的下楼启动指令，进入D5；

D5、左脚收控模块、右脚收控模块和手部收控模块接收到带有本用户名信息的下楼启动指令，分别启动左脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、右脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、电动手套的手套轮电机，前述电动机以低速模式启动运转，本层下楼开始，进入D6；

D6、若楼梯层底的层底模块的层底行程开关对被自上而下触碰，同时层底摄像头拍摄到右脚用户标识码，则层底启停控发模块采集到停止信号，进入D7；否则，若踮起左脚跟或身体前倾，则前脚掌的加速重力传感装置采集到加速信号，进入D12，若抬起左脚掌或身体后倾，则后脚跟的减速重力传感装置采集到减速信号，进入D14；否则，停留在D6；

D7、层底启停控发模块发出带有用户名信息的停车指令，进入D8；

D8、左脚收控模块、右脚收控模块、手部收控模块接收到带有本用户名信息的停车指令，分别控制左脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、右脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、电动手套的手套轮电机进行停转和刹车，本层下楼停止，进入D9；

D9、左脚和右脚踏入楼层拐角处地面上的足部轨道上，进入D10；

D10、若行人已到目标楼层，进入D11；否则，进入D2准备下一层下楼；

D11、左脚和右脚分别一前一后踏出足部轨道，左右脚分别脱下左脚电动鞋和右脚电动鞋，右手脱下电动手套，下楼结束；

D12、速度控发线路发出带有用户名信息的加速指令，进入D13；

D13、左脚收控模块、右脚收控模块和手部收控模块接收到带有本用户名信息的加速指令，分别加速左脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、右脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、电动手套的手套轮电机，返回D6；

D14、速度控发线路发出带有用户名信息的减速指令，进入D15；

D15、左脚收控模块、右脚收控模块和手部收控模块接收到带有本用户名信息的减速指令，分别减速左脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、右脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、电动手套的手套轮电机，返回D6。

本实用新型的有益效果在于：

1.根据电动鞋和电动手套设计“两脚一手电动爬楼”的智能楼宇系统，采用左、右脚一前一后的方式登楼，有效减小了足部轨道对楼梯空间的占用，采用在手部安置电动手套的方式登楼，有效提高了登楼的驱动力和平衡性。系统简单高效、立意新颖，填补了目前国内外技术研究领域的空白。

2.在行驶开始和结束时，受力脚的电动鞋触碰起点或终点处的行程开关对，即可自动启停电动机，避免了人工控制时的不及时和误操作；在行进途中，也可通过人体抬起左脚掌或身体后倾的方法，实现电动机的不断减速直至停转，从而能够提早减速避免刹车过猛或刹车不及时。

3.本项目在功能上能够实现同一层多人同步上楼或下楼，行进速度完全由用户自行控制，克服了座椅爬楼机和踏板爬楼机在同一层只能单人登楼，以及速度过于单一的弊端，使用更加方便可靠。

4.通过爬楼鞋子和爬楼手套进行登楼，携带上比电动爬楼轮椅方便，成本上比座椅爬楼机和踏板爬楼机要低廉，安装时只需要在楼道里加装足部和手部轨道即可，楼宇固定设施中无需任何动力装置，从而克服了传统爬楼机的高额安装费、后期维护和公摊电费等问题带来的争议，非常有利于在居民楼中广泛推广，市场前景非常广阔。

5、本实用新型的技术方案中识别用户是为了将收发控制模块与启停控发模块、速度控发模块进行配对，避免接收到同时登楼的其他设备的速度控制和启停控制信号。

附图说明

图1为本实用新型所述爬楼系统的总体示意图；

图2为层顶模块的结构示意图；

图3为层底模块的结构示意图；

图4为左脚电动鞋的10度仰视图；

图5为左脚电动鞋底板内部的电路模块示意图；

图6为右脚电动鞋的10度仰视图；

图7为右脚电动鞋底板内部的电路模块示意图；

图8为电动手套的45度俯视图；

图9为电动手套底板内部的电路模块示意图；

图10为所述爬楼系统上楼的运行方法流程图；

图11为所述爬楼系统下楼的运行方法流程图；

其中，1、足部轨道；2、手部轨道；3、电动手套；4、右脚电动鞋；5、左脚电动鞋；6、层顶模块；7、层底模块；8、层顶摄像头；9-1、9-2：层顶行程开关对；10、层顶启停控发模块；11、层底摄像头；12-1、12-2：层底行程开关对；13、层底启停控发模块；14、左脚电动鞋架；15、左脚电动鞋底板；16、左脚用户标识码；17、左脚电动鞋前轮；18、左脚电动鞋后轮；19、左脚电动鞋电源；20、左脚电动鞋前轮电机；21、左脚电动鞋后轮电机；22、左脚收控模块；23、速度控发模块；24、加速重力传感装置；25、减速重力传感装置；26、速度控发线路；27、右脚电动鞋鞋架；28、右脚电动鞋底板；29、右脚用户标识码；30、右脚电动鞋前轮；31、右脚电动鞋后轮；32、右脚电动鞋电源；33、右脚电动鞋前轮电机；34、右脚电动鞋后轮电机，35、右脚收控模块；36、手套套身；37、电动手套底板；38、手套前轮；39、手套后轮；40、手套电源，41、手套前轮电机，42、手套后轮电机，43、手部收控模块；44、层顶单片机；45、层顶无线发射模块；46、层底单片机；47、层底无线发射模块； 48、速度控制单片机；49、速度控制无线发射模块；50、左脚无线接收模块；51、左脚单片机；52、左脚电机控制器；53、右脚无线接收模块；54、右脚单片机；55、右脚电机控制器； 56、手套无线接收模块；57、手套单片机；58、手套电机控制器。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本实用新型做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

一种爬楼系统，包括：足部轨道1、手部轨道2、电动鞋、电动手套3。

足部轨道设于楼梯扶手一侧的斜坡台阶面上，手部轨道设于斜坡台阶面上的楼梯扶手上，足部轨道和手部轨道均为U型凹槽。如图1所示。

电动鞋包括电动鞋架，电动鞋架下方设有电动鞋底板，电动鞋底板下方设有电动鞋前轮、电动鞋后轮和电动鞋电源，电动鞋前轮内设有前轮电机，电动鞋后轮内设有后轮电机，前轮电机和后轮电机均为轮毂电机，电动鞋电源与前轮电机、后轮电机相连，为二者提供动力电源。

电动手套包括手套套身36，手套套身下方设有电动手套底板37，电动手套底板下方设有手套滚轮和手套电源40，手套滚轮内设有手套轮电机，手套轮电机为轮毂电机，手套电源与手套轮电机相连，用以提供电能。电动手套数量为1个。上、下楼时分别戴于左手或右手。电动鞋电源和手套电源均为充电式36V锂电池。

电动鞋前轮、电动鞋后轮均位于足部轨道的U型凹槽内，手套滚轮位于手部轨道的U型凹槽内。

本申请中的斜坡台阶面为单个独立的台阶面，通常楼层之间的楼梯会设有多个斜坡台阶面，一般两个楼层之间设两个斜坡台阶面。进行爬楼时，使用人穿戴好电动鞋和电动手套，电动鞋的前轮后轮在电动鞋电源的驱动下在足部轨道内转动，电动手套上的手套电源也为手套滚轮提供转动的动能，足部和手部均有爬升动力，带动人体沿轨道上行。

实施例2：

一种爬楼系统，其结构如实施例1所述，所不同的是，楼梯扶手一侧的楼层拐角处地面上设有足部轨道，楼层拐角处地面上的足部轨道与斜坡台阶面上的足部轨道相连；楼层拐角处扶手上设有手部轨道，楼层拐角处扶手上的手部轨道与斜坡台阶面扶手上的手部轨道相连。当需要连续爬多层时，可不需将电动鞋或电动手套移出轨道外，利用上楼的动能惯性可过渡拐角处的距离，到达下一个斜坡台阶面处进行下一个爬升。

实施例3：

一种爬楼系统，其结构如实施例1所述，所不同的是，手套滚轮包括手套前轮38和手套后轮39，手套前轮和手套后轮内均设有手套轮电机，分别为手套前轮电机41、手套后轮电机 42。如图8所示。

实施例4：

一种爬楼系统，其结构如实施例1所述，所不同的是，U型凹槽的底部设有齿轮带，电动鞋滚轮外表面为齿轮，齿轮与齿轮带啮合，行进爬楼时，电动鞋底的滚轮转动，通过齿轮啮合使整体向上或向下实现爬楼。足部轨道和手部轨道的U型凹槽的底部表面为高摩擦系数材料，高摩擦系数材料为混凝土。从而防止轮子静止时的滑动和脱轨，确保行进过程的安全可靠。

实施例5：

一种爬楼系统，其结构如实施例2所述，所不同的是，电动鞋的数量为两个，分别为左脚电动鞋5和右脚电动鞋4，其中一只电动鞋用于主动控制速度行进快慢，两只电动鞋具有相同的电动鞋架、电动鞋底板、电动鞋前轮、电动鞋后轮、前轮电机、后轮电机和电动鞋电源，加左脚、右脚区分，如图4、6所示。右脚电动鞋和左脚电动鞋在行进时一前一后的滑动于足部轨道上。

实施例6：

一种爬楼系统，其结构如实施例5所述，所不同的是，斜坡台阶面上的足部轨道的顶部设有层顶模块6，斜坡台阶面上的足部轨道的底部设有层底模块7；层顶模块6包括相连的层顶摄像头8、层顶行程开关对9-1、9-2和层顶启停控发模块10，层底模块7包括相连的层底摄像头11、层底行程开关对12-1、12-2和层底启停控发模块13；层顶启停控发模块10包括相连的层顶单片机44和层顶无线发射模块45，层底启停控发模块13包括相连的层底单片机 46和层底无线发射模块47。如图2、3所示。

左脚电动鞋5的电动鞋底板15上设有左脚用户标识码16、左脚收控模块22、速度控发模块23，速度控发模块23包括相连的加速重力传感装置24、减速重力传感装置25和速度控发线路26；加速重力传感装置24设于电动鞋底板上的前脚掌受力点位置，减速重力传感装置25设于电动鞋底板上的后脚跟受力点位置；速度控发线路26包括相连的速度控制单片机 48和速度控制无线发射模块49；左脚收控模块22包括相连的左脚无线接收模块50、左脚单片机51和左脚电机控制器52，左脚电机控制器为双驱动电机控制器，左脚电机控制器同时连接并控制左脚电动鞋的前轮电机20和后轮电机21。如图5所示。

右脚电动鞋4的电动鞋底板28上设有右脚用户标识码29、右脚收控模块35，右脚收控模块35包括相连的右脚无线接收模块53、右脚单片机54和右脚电机控制器55，右脚电机控制器为双驱动电机控制器，右脚电机控制器同时连接并控制右脚电动鞋前轮电机33和后轮电机34。如图7所示。

电动手套底板37上设有手部收控模块43，手部收控模块43包括相连的手套无线接收模块56、手套单片机57和手套电机控制器58，手套电机控制器为双驱动电机控制器，手套电机控制器同时连接并控制手套轮电机。如图9所示。

左脚收控模块22、速度控发模块23、右脚收控模块35均与各自脚的电动鞋电源相连，由电动鞋电源统一供电；手部收控模块43与手套电源相连，由手套电源统一供电。

层顶摄像头和层底摄像头用于对滑过的左脚用户标识码和右脚用户标识码进行拍照，层顶启停控发模块和层底启停控发模块用于根据所得拍照识别用户信息和左右脚信息、并根据层顶行程开关对或层底行程开关对中的两个行程开关的触碰顺序发出带有该用户名信息的启动信号或停止信号。

速度控发模块用于根据加速重力传感装置、减速重力传感装置的重力感应产生加速信号和减速信号。

左脚收控模块、右脚收控模块和手部收控模块用于接收层底启停控发模块、层顶启停控发模块发出的启动信号、停止信号以及速度控发模块发出的加速信号、减速信号；同时，左脚收控模块、右脚收控模块和手部收控模块用于分别对左脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、右脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、手套轮电机进行启停或加减速。

在行进中，左脚电动鞋上的加速重力传感装置和减速重力传感装置能够分别接收左脚的前脚掌和后脚跟的一定力度的踩压，从而分别产生加速信号和减速信号，速度控发线路将该加减速信号伴有用户信息一同发出。左脚收控模块、右脚收控模块和手部收控模块负责接收层底启停控发模块和层顶启停控发模块发出的启停信号、速度控发模块发出的加减速信号，分别对左脚电动鞋前轮电机和后轮电机、右脚电动鞋前轮电机和后轮电机、手套轮电机进行启停或加减速，并在接收停止信号时运行以上电机内部自带的电磁刹车功能。

层底启停控发模块、层顶启停控发模块和速度控发模块发出的信号均携带用户名信息发出，只有配套的左脚收控模块、右脚收控模块和手部收控模块接收后才会响应，以避免多人同时爬楼时的相互干扰。

前述的左脚电机控制器、右脚电机控制器、手套电机控制器均优选深圳市佰胜钢科技有限公司的T2型有线双驱动轮毂电机控制器的电路板，将原控制器由按钮控制电机的启停、加减速、高低速挡位等，改为单片机直接控制；前述的轨道上的层顶行程开关对、层底行程开关对由欧姆龙D4V-8108型行程开关实现；前述的层顶单片机、层底单片机、速度控制单片机、左脚单片机、右脚单片机、手套单片机均优选STC12C5A60S2型单片机，前述的层顶无线发射模块、层底无线发射模块、速度控制无线发射模块均优选NRF24L01型无线发射模块，前述的左脚无线接收模块、右脚无线接收模块、手套无线接收模块均优选NRF24L01型无线接收模块。

利用本实施例所述爬楼系统的上楼运行时，如图10所示，步骤如下：

U1、左右脚分别穿上左脚电动鞋和右脚电动鞋，左手戴上电动手套，进入U2；

U2、在斜坡台阶面的层底，右脚和左脚分别一前一后踏入足部轨道，将左脚的电动鞋前轮和电动鞋后轮、右脚的电动鞋前轮和电动鞋后轮都嵌入足部轨道内；左手扶好扶手，将电动手套的手套滚轮嵌入手部轨道内，进入U3；

U3、若楼梯层底的层底模块中的层底行程开关对被自下而上触碰(即鞋在轨道里自下而上轧过两个行程开关)，同时层底摄像头拍摄到左脚用户标识码，则层底启停控发模块采集到电机启动信号，进入U4；否则，停留在U3；

U4、层底启停控发模块通过层底无线发射模块发出带有用户名信息的上楼启动指令，进入U5；

U5、左脚收控模块、右脚收控模块和手部收控模块接收到带有本用户名信息的上楼启动指令，分别启动左脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、右脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、电动手套的手套轮电机，前述电机以功率大、驱动力强的高速模式启动运转，本层上楼开始，进入U6；

U6、若楼梯层顶的层顶模块的层顶行程开关对被自下而上触碰，同时层顶摄像头拍摄到左脚用户标识码，则层顶启停控发模块采集到停止信号，进入U7；否则，若踮起左脚跟或身体前倾，则前脚掌的加速重力传感装置采集到加速信号，进入U12，若抬起左脚掌或身体后倾，则后脚跟的减速重力传感装置采集到减速信号，进入U14；否则，停留在U6；(本步骤设计时把“若碰到层顶行程开关对”放在第一个假设，后面的都是“否则，若”，也就是后面的加减速都是在不碰行程开关对时才会发生的，加速减速只限于在启动爬楼的匀速过程中进行速度的调整，若触碰了层顶行程开关对，再怎么前倾、后倾都不会加速减速了)人身体前倾是因为人身体已经比脚的车轮快了，这时车轮加速是为了让车轮赶上人，从而保持全身平衡。为了确保下楼更加平稳，可以下楼时选择低速挡位，上楼选择高速挡位。

U7、层顶启停控发模块发出带有用户名信息的停车指令，进入U8；

U8、左脚收控模块、右脚收控模块、手部收控模块接收到带有本用户名信息的停车指令，分别控制左脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、右脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、电动手套的手套轮电机进行停转和刹车，本层上楼停止，进入U9；

U9、右脚和左脚踏入楼层拐角处地面上的足部轨道上，进入U10；(两层斜坡之间的拐角需要稍微停一下以缓冲，因为拐弯时如果仍然运行电机，180度的转弯恐怕会脱离轨道，故换层时停止了电机，但是换层时的拐弯处仍有轨道，如果继续爬楼，人不必出轨道，利用人力的惯性拐上去即可进入下一层爬楼)

U10、若行人已到目标楼层，进入U11；否则，进入U2准备下一层登楼；

U11、右脚和左脚分别一前一后踏出足部轨道，左右脚分别脱下左脚电动鞋和右脚电动鞋，左手脱下电动手套，登楼结束；

U12、速度控发线路发出带有用户名信息的加速指令，进入U13；

U13、左脚收控模块、右脚收控模块、手部收控模块接收到带有本用户名信息的加速指令，分别加速左脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、右脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、电动手套的手套轮电机，返回U6；

U14、速度控发线路发出带有用户名信息的减速指令，进入U15；

U15、左脚收控模块、右脚收控模块、手部收控模块接收到带有本用户名信息的减速指令，分别减速左脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、右脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、电动手套的手套轮电机，返回U6。

利用本实施例所述爬楼系统的下楼运行时，如图11所示，步骤如下：

D1、左右脚分别穿上左脚电动鞋和右脚电动鞋，右手戴上电动手套，进入D2；

D2、在斜坡台阶面的层顶，左脚和右脚分别一前一后踏入足部轨道，将左脚的电动鞋前轮和电动鞋后轮、右脚的电动鞋前轮和电动鞋后轮都嵌入足部轨道内；右手扶好扶手，将电动手套的手套滚轮嵌入手部轨道内，进入D3；

D3、若楼梯层顶的层顶模块中的层顶行程开关对被自上而下触碰，同时层顶摄像头拍摄到右脚用户标识码，则层顶启停控发模块采集到电机启动信号，进入D4；否则，停留在D3；

D4、层顶启停控发模块通过层顶无线发射模块发出带有用户名信息的下楼启动指令，进入D5；

D5、左脚收控模块、右脚收控模块和手部收控模块接收到带有本用户名信息的下楼启动指令，分别启动左脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、右脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、电动手套的手套轮电机，前述电动机以低速模式启动运转，本层下楼开始，进入D6；

D6、若楼梯层底的层底模块的层底行程开关对被自上而下触碰，同时层底摄像头拍摄到右脚用户标识码，则层底启停控发模块采集到停止信号，进入D7；否则，若踮起左脚跟或身体前倾，则前脚掌的加速重力传感装置采集到加速信号，进入D12，若抬起左脚掌或身体后倾，则后脚跟的减速重力传感装置采集到减速信号，进入D14；否则，停留在D6；

D7、层底启停控发模块发出带有用户名信息的停车指令，进入D8；

D8、左脚收控模块、右脚收控模块、手部收控模块接收到带有本用户名信息的停车指令，分别控制左脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、右脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、电动手套的手套轮电机进行停转和刹车，本层下楼停止，进入D9；

D9、左脚和右脚踏入楼层拐角处地面上的足部轨道上，进入D10；

D10、若行人已到目标楼层，进入D11；否则，进入D2准备下一层下楼；

D11、左脚和右脚分别一前一后踏出足部轨道，左右脚分别脱下左脚电动鞋和右脚电动鞋，右手脱下电动手套，下楼结束；

D12、速度控发线路发出带有用户名信息的加速指令，进入D13；

D13、左脚收控模块、右脚收控模块和手部收控模块接收到带有本用户名信息的加速指令，分别加速左脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、右脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、电动手套的手套轮电机，返回D6；

D14、速度控发线路发出带有用户名信息的减速指令，进入D15；

D15、左脚收控模块、右脚收控模块和手部收控模块接收到带有本用户名信息的减速指令，分别减速左脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、右脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、电动手套的手套轮电机，返回D6。

实施例7：

一种爬楼系统，其结构如实施例6所述，所不同的是，左脚用户标识码设于左脚电动鞋的电动鞋底板的下表面中部，右脚用户标识码设于右脚电动鞋的电动鞋底板的下表面中部。从而避开前轮和后轮，便于足部轨道的摄像头拍摄。

针对登楼时扶手在左手位置的楼宇系统，使用本爬楼系统在上楼时右脚电动鞋在前、左脚电动鞋在后，电动手套戴在左手；在下楼时左脚电动鞋在前，右脚电动鞋在后，电动手套在右手，从而维持人体的平衡性，增加登楼的舒适感。对于登楼时扶手在左手位置的楼梯，登楼时左手扶扶手，则行走习惯是左脚在后方；下楼时右手扶扶手，则行走习惯是左脚在前方，但无论上下楼都是左脚在下方(低水平位)，故仅设置左脚电动鞋有速度控发模块，其原因一是由于上下楼的重心始终在左脚，用左脚使力更方便，也更能实时感应人体的重心偏移，二是只设置一只脚作为命令源，控制指令更加明确。针对登楼时扶手在右手位置的楼宇系统，所述爬楼系统的设计方案相似，上下楼时通常右脚在低水平位，因此右脚电动鞋比左脚电动鞋多设置一个速度控发模块。

所述的左脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、右脚电动鞋的前轮电机和后轮电机、手套轮电机要求在转速、转矩等性能指标上完全一致，以确保行进过程中左脚、右脚和手部能够同步并行，前述电机均选用深圳市佰胜钢科技有限公司的HB-113型高扭矩直流无刷轮毂电机，该电机自带1：4减速，转矩大、驱动力强、承重能力好，能够顺利实现载人爬楼。

实施例8：

一种爬楼系统，其结构如实施例1所述，所不同的是，足部轨道和手部轨道的U型凹槽的深度为2厘米。

实施例9：

一种爬楼系统，其结构如实施例1所述，所不同的是，足部轨道和手部轨道的U型凹槽的深度为4厘米。

实施例10：

一种爬楼系统，其结构如实施例1所述，所不同的是，足部轨道和手部轨道的U型凹槽的深度为3厘米。轨道较周围水平面凹进3厘米左右，能够将电动鞋的轮子和电动手套的轮子的近一半嵌入地面或扶手内部。