專利名稱：一種家用樓梯搬運工機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明申請，涉及一種機電一體化的、使用電力驅(qū)動的、能夠自己輕松上下樓梯、并能 運送重物的一種家用樓梯搬運工機器人系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
按政府現(xiàn)行規(guī)定，現(xiàn)有的8層以下的低矮居民樓房， 一般是在樓梯邊安裝有由鋼筋、水 泥和木制扶手構(gòu)成的一種通用的樓梯扶手欄桿，都是沒有設(shè)計安裝電梯的，也沒有能夠同時 提供使用機電系統(tǒng)的、可以載人載物上下樓梯的代步工具，來方便這里的人們生活——上下 樓梯和搬運重物。顯然，這給居住在這種低矮樓房里生活的廣大居民，特別是有老年人、病 人、或者是缺少強壯勞動力的家庭，造成了極大的生活困難與不方便。雖然在這方面，國內(nèi)、 外目前都還幾乎是一片空白，但是這個問題的解決也并不困難，因為對于現(xiàn)代科技而言，解 決這個問題已經(jīng)是非常簡單的事情了。所以人們在這個方面的生活需求，也就成了本發(fā)明申 請——一種家用樓梯搬運工機器人大展身手、造福于民的廣闊天地。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明申請，設(shè)計提供了一種機電一體化的、使用電力驅(qū)動的、能夠自己輕松上下樓梯、 并能運送重物的一種家用樓梯搬運工機器人系統(tǒng)。如附圖1示，該機器人是由其下部分電力 驅(qū)動行走控制系統(tǒng)工作箱2、上部分從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作箱3和中間部分聯(lián)結(jié)支撐承重框 架系統(tǒng)工作箱4共同構(gòu)成。 一種家用樓梯搬運工機器人，就是使用并沿著這種低矮樓房里普 遍安裝有的、即由鋼筋、水泥和木制扶手構(gòu)成的一種通用的樓梯扶手欄桿(附圖i里的1示)， 輕快地上下樓梯。它可以很方便地讓腿腳不便的老年人、或病人坐著上下樓梯，也可以運載 上百公斤的重物輕松上下樓梯。 技術(shù)方案
本發(fā)明申請設(shè)計提供了一種機電一體化的、使用電力驅(qū)動的、能自己輕松上下樓梯運送 重物的一種家用搬運工機器人系統(tǒng)，如附圖l、 2、 3、 4示。
一種家用樓梯搬運工機器人，是專門配套安裝、使用行進在由鋼筋、水泥和木制扶手構(gòu) 成的一種通用的樓梯扶手欄桿l上的，包括通用的限位開關(guān)、感應(yīng)開關(guān)、限位鋼板、限位鋼筋 等等。還包括機器人下部分的電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)工作箱2，及其里面安裝使用的機械行 走齒輪IO、未在附圖中畫出來的電動機、蝸輪蝸桿減速機、齒輪減速機、充電蓄電池、電力 電子控制器、繼電器、行程開關(guān)、電纜線纜、動力電線、接插件、機械控制器、移動限位彈
簧、傳感器、機器人的操縱開關(guān)等。還包括機器人上部分的從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作箱3，未 在附圖中畫出來的系統(tǒng)工作箱3的前后箱子面上安裝的排障除塵刷子、及其里面安裝使用的 從動行走輪11、安裝在從動行走輪11上的輪子軸承13、安裝在從動行走輪11里面的輪軸 12、緊固輪軸12的螺帽17、與螺帽17配合使用的緊固平墊片彈墊片18;及安裝并緊固在輪 軸12—端上的導(dǎo)向三角支架鋼板.14、轉(zhuǎn)向?qū)蜉喗M16、穿軸孔24、中間挖空孔23;.以及安 裝并緊固在輪軸12另一端上的拉掛三角支架鋼板15、穿軸孔25、支架15下部分的拉掛三角 支架鋼板寬邊27、寬邊27兩端角下邊向上翻巻起來的鋼板掛鉤21。還包括機器人中間部分 的聯(lián)結(jié)支撐承重框架系統(tǒng)工作箱4，及構(gòu)成其結(jié)構(gòu)的主框架5、椅子扶手6、座椅框架平面7、 安裝電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)工作箱2的支撐框架平面9、定位伸縮支撐桿8、坐者的踏腳板一 —即運貨時的承重支架板26、未在附圖中畫出來的椅子扶手前面的金屬護欄等；以及安裝固 定在主框架5上面的鋼筋軸掛鉤19、安裝固定在鋼筋軸掛鉤19上邊的旋轉(zhuǎn)定位限向鐵塊20、 和安裝固定在鋼筋軸掛鉤19下邊的橫向移動定位限位鐵塊22。
圖中2示為機器人下部分的電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)工作箱，是安裝在支撐框架平面9上 面工作的；就是該系統(tǒng)中的蓄電池電力，去驅(qū)動電機、經(jīng)過減速機來帶動機械行走齒輪10旋 轉(zhuǎn)，并且是嚴(yán)格地按照電力電子控制器的指令，去往上或往下旋轉(zhuǎn)撥動樓梯欄桿里的一根根 粗鋼筋，從而使機器人自身順著(由機器人上部分的從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來保證實現(xiàn))樓梯欄 桿扶手， 一節(jié)一節(jié)地逐步上升或者是一節(jié)一節(jié)地逐歩下降；即是這樣輕松方便地前進上下樓 梯，非常安全穩(wěn)當(dāng)?shù)剡\送人員、或者是運送重物上下到達各個目的地樓層的。
工作箱2的外形，既可以如圖1示的制作成一個長方體工作箱，也可以按其中的子系統(tǒng) 個數(shù)，分別制作成為幾個小的各種形狀的工作箱來共同構(gòu)成；
動力電源系統(tǒng)，可以是使用普通的、或?qū)Ｓ玫某潆娦铍姵叵到y(tǒng)，電源電壓必須滿足使用 人身安全低電壓的基本要求，如直流12V、 18V、 24V、 36V，或其它方便適用的電壓數(shù)值；充 電蓄電池系統(tǒng)應(yīng)配套使用專用的、或簡易的安全充電機系統(tǒng)；可以安裝使用聲光報警器、或 警示系統(tǒng)，也可以不安裝使用報警系統(tǒng)。
使用的電動機，可以是直流永磁微型小電機，也可以是其它種類型的電動機。
可以使用帶自鎖功能的蝸輪蝸桿減速機，也可以使用其它種類型的減速機，此時需要同 時另外加裝一個自動鎖定機構(gòu)，以保證減速機械停轉(zhuǎn)后的穩(wěn)定不轉(zhuǎn)動和保證機械行走齒輪IO 不會因機器人自重力作用、或貨物重力作用而自動旋轉(zhuǎn)。
經(jīng)過減速后的機械行走齒輪10的轉(zhuǎn)速是依實際使用需求設(shè)定的，既可以設(shè)定為10轉(zhuǎn)/ 分鐘 30轉(zhuǎn)/分鐘，也可以依其它使用情況而設(shè)定為其它的需要使用的轉(zhuǎn)數(shù)。
機械行走齒輪10的尺寸數(shù)據(jù)可以設(shè)計為，由齒根部構(gòu)成的圓直徑約為300mm，齒根間距 約15mm 17mm，齒深約為16 mm 18 mm，也可以依照配套使用樓梯扶手欄桿里的鋼筋間 距、鋼筋粗細的不同，按其實際使用需求來設(shè)定機械行走齒輪10的尺寸數(shù)據(jù)為其它數(shù)值的數(shù) 據(jù)。
.機械行走齒輪10的齒輪平面，在電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)工作箱2里面的安裝位置是緊挨 著樓梯欄桿鋼筋的，以便于行走齒輪10的輪齒與欄桿鋼筋相交嚙合。而齒輪平面安裝的角度， 可以是與水平面夾角成0°的水平放置安裝，即齒輪平面與欄桿鋼筋垂直相交時。由于機器 人在行進的過程中是同時在上升、或是同時在下降，所以齒輪的工作輪齒與欄桿鋼筋接觸磨 損的距離是要長一些；僅僅是在樓梯欄桿水平扶手轉(zhuǎn)彎處，只有1根或2根欄桿鋼筋與齒輪 的工作輪齒接觸磨損的距離是要短一些。也可以是按照樓梯欄桿扶手斜面與水平面的夾角度 數(shù)，來傾斜安裝齒輪平面與水平面的夾角，或者是按一般樓梯欄桿扶手斜面與水平面的通用 夾角數(shù)30°來傾斜安裝，讓齒輪的工作輪齒與欄桿鋼筋傾斜相交嚙合；此時齒輪的工作輪齒 與欄桿鋼筋接觸磨損的距離就會要短一些，僅僅是在樓梯欄桿水平扶手轉(zhuǎn)彎處，只有1根或 2根欄桿鋼筋與齒輪的工作輪齒接觸磨損的距離是要長一些。
機器人驅(qū)動行走系統(tǒng)里的2個機械行走齒輪10安裝的相互位置，就是要保證它們相互平 行的軸心線之間的距離，在機械行走齒輪10的齒輪平面與欄桿鋼筋垂直相交時，應(yīng)該安裝為 樓梯扶手欄桿里鋼筋欄桿的水平間距平均數(shù)的0.5倍、或1.5倍、或2。5倍，等等以此類推。 而在齒輪平面與欄桿鋼筋成一定角度傾斜相交時，這2個機械行走齒輪10相互平行的軸心線 之間的距離，就應(yīng)該安裝為樓梯扶手欄桿里鋼筋欄桿的傾斜(按齒輪平面與欄桿鋼筋相交的 角度傾斜)間距平均數(shù)的0.5倍、或1.5倍、或2.5倍，等等以此類推。
上述的l個電機、1個減速機和1個機械行走齒輪1.0，就可以構(gòu)成1個機械行走齒輪變 速箱小系統(tǒng)。由2個這種機械行走齒輪變速箱小系統(tǒng)，就共同組成了機器人的驅(qū)動行走系統(tǒng)。 這2個機械行走齒輪10上的在行進中連續(xù)工作著的輪齒，都是連續(xù)地進進出出、并排列在樓 梯扶手欄桿里每一根鋼筋所在位置的連線上，而呈現(xiàn)出左右小幅度地超出該連線即擺動向前 行進。
當(dāng)然也可以使用l個、或3個、或4個、或更多的這樣的行走齒輪變速箱小系統(tǒng)，來組 成其它種類型式機器人的驅(qū)動行走系統(tǒng)。
或者是使用一個大減速機，通過機械齒輪和軸的傳動，來同時帶動多個小直徑的機械行 走齒輪10并排列成一行；也使這些齒輪的工作輪齒連續(xù)排列，進進出出在樓梯扶手欄桿里每 一根鋼筋所在位置的連線上，它們也會左右小幅度地超出該連線并擺動向前進，即構(gòu)成另一
種機器人的驅(qū)動行走系統(tǒng)。
電力電子控制器，就是使用一套電子控制電路及其電力電子器件，通過變化控制供給電 機的電源電壓和電流，來操縱控制機械行走齒輪10轉(zhuǎn)速的快慢和轉(zhuǎn)動的方向，以達到控制機 器人上升或下降的快慢和前進的方向。
繼電器、行程開關(guān)、電纜線纜、動力電線、接插件、機械控制器，都是電力電子控制器 的組成、或執(zhí)行機構(gòu)、或與其它電器、機械聯(lián)結(jié)的自動控制機構(gòu)。
移動限位彈簧，是用來自動調(diào)節(jié)變速齒輪箱安裝位置的微小變化間距，即自動調(diào)節(jié)2個
機械行走齒輪io在行進工作中輪齒的相互間距，以自動去適應(yīng)鋼筋欄桿間距不完全均等的復(fù)
雜變化狀態(tài)。
傳感器是自動反饋機械執(zhí)行情況信息給控制器系統(tǒng)，以達到精確控制機器人行走狀況的 目的。
機器人的操縱開關(guān)，可以是直接安裝使用在機器人身上的。如安裝在椅子扶手6邊上的 開關(guān)盒，由坐者自己操作控制機器人前進。也可以是使用拖動線纜(或加了金屬軟管的)開 關(guān)盒，由主人拿在手中在機器人旁邊行走操控，也可以由坐者自己拿在手中操控。更可以是 使用各類聲控遙控、超聲波遙控、射線遙控開關(guān)等，來遠距離操作控制機器人的行進狀態(tài)。 顯然，這些遙控開關(guān)，可以是使用帶編碼程序的，也可以是使用非編碼程序的；既可以是單 控開關(guān)，也可以是多控開關(guān)；不拘一格。機器人也可以進行升級成為智能機器人。就是在系統(tǒng)里增加單片機、微電腦、語音芯片、 語音識別芯片、視頻芯片、攝像頭、感光器件、麥克、喇叭、各種功能傳感器、線纜線束等; 就可以實現(xiàn)智能機器人與主人會話交流，互動工作，并按主人的意愿去勤奮工作。
圖中3示為機器人上部分的從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作箱3，是安放并工作在欄桿的木制扶 手表面上的。它承擔(dān)著引導(dǎo)機器人沿著樓梯欄桿扶手表面行進和轉(zhuǎn)向的關(guān)鍵任務(wù)。
工作箱3的外形如圖1示，也可以制作成其它形狀的工作箱罩子，來保護里面的機器系統(tǒng)。
在從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作箱3的前后箱子面板上，圍著欄桿扶手上、內(nèi)、外的三個表面 邊，安裝有排障除塵刷子(未在附圖中畫出)，以便系統(tǒng)在行進中能自動地清潔欄桿扶手表面， 確保從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的正常工作環(huán)境。
從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)里的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，從動行走輪ll，是由其中間的行走直圓筒 形圓面，及其兩端的兩個圓錐面，共同構(gòu)成此特定的從動行走輪11的輪子形狀及外表面。由 于從動行走輪11是行走在樓梯欄桿扶手上表面上的，所以從動行走輪11中間的行走直圓筒
形圓面的長度，應(yīng)不小于樓梯欄桿扶手上表面的寬度。而其中間的行走直圓筒形圓面的中心 圓，和與其平行的圓錐面邊緣上最大外圓，同時與一個通過它們兩個圓心的平面相交時，在 這兩個圓心連線一側(cè)的兩個面圓交點的連線距離，應(yīng)不小于樓梯欄桿扶手上表面寬度的21/2 倍。從動行走輪11兩端的圓錐面邊緣上最大外圓的直徑,應(yīng)略小于樓梯扶手欄桿拐彎處水平 扶手里面?zhèn)让娴拈L度，也即是略小于該處上下樓梯欄桿斜面扶手之間的垂直間距；但應(yīng)同時 是大于從動行走輪ll中間的行走直圓筒形圓的外徑。以免從動行走輪ll在快速行進中，可 能會從樓梯欄桿扶手斜面、或是扶手水平表面上滑落出去，而影響了從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的跟 隨行進、主動轉(zhuǎn)彎等功能的正常發(fā)揮。
從動行走輪11里面的輪軸12，是通過裝在輪子里的兩個軸承13，而與從動行走輪11聯(lián) 結(jié)成為一個可以相對轉(zhuǎn)動的機械整體。并與輪軸12兩端上的緊固螺帽17、與螺帽17相配套 使用的平墊片彈墊片18等，共同構(gòu)成了一個從動行走輪機械整體。加上輪軸12兩端上分別 安裝緊固的導(dǎo)向三角支架鋼板14,及其上面安裝使用的轉(zhuǎn)向?qū)蜉喗M16，和拉掛三角支架鋼 板15等重要部件，就共同構(gòu)造成了機器人的一個完整無缺的從動行走轉(zhuǎn)向機器系統(tǒng)。
圖中4示為機器人中間部分的聯(lián)結(jié)支撐承重框架系統(tǒng)工作箱4，它是在中間往上聯(lián)結(jié)上 部分的從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作箱3，和往下聯(lián)結(jié)下部分的電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)工作箱2，從 而構(gòu)造成一個完整無缺的機器人；并承擔(dān)著機器人讓人乘坐和運送貨物的基本功能。
它是由其構(gòu)造件主框架5、椅子扶手6、座椅框架平面7、安裝電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)工 作箱2的支撐框架平面9、定位伸縮支撐桿8、坐者的踏腳板——即運貨時的承重支架板26、 以及未在附圖中畫出來的椅子扶手前面的金屬護欄等構(gòu)成。
主框架5，就是把鋼管，或角鋼折彎成圖4里所示的"U"字形狀的三邊框架，開口向 上，兩個上端管口 (或角鋼)下部兩邊的穿孔中，安裝穿有長(或短)鋼筋19，并從管子里 外將鋼筋19與管子5焊接成一個牢固的機械整體——鋼筋軸掛鉤19，以便安裝掛靠在拉掛 三角支架鋼板寬邊27兩個端角下邊向上翻巻起來的鋼板掛鉤21上面工作。又如圖1示，在 主框架5上面還安裝有使用活動螺栓、或使用活動銷軸、銷釘?shù)葯C械聯(lián)結(jié)方式安裝的座椅框 架平面7、椅子扶手6和定位伸縮支撐桿8。
座椅框架平面7，是一個焊接制作成的封閉平面角鐵框架，或制作成封閉平面鋼管框架。 里面中間以小扁鐵、或去邊小角鐵等聯(lián)接加固加強，上面可鋪設(shè)安裝中粗承重鋼絲網(wǎng)，或加 裝承重粗鋼絲等。為使坐者不會因自身重力而向前自由滑出座椅，應(yīng)使座椅框架平面7與椅 子靠背板-——即主框架5所在的垂直平面之間的夾角不大于90。，并由定位伸縮支撐桿8上 面定位點的活動聯(lián)結(jié)來確定保證。為使坐者舒適，也應(yīng)制作有臨時的椅靠背板和椅坐墊，來 供坐者使用，而在不坐人時，即裝貨運貨時拿掉存放起來。
椅子扶手6可以不銹鋼管，或普通鋼管，或其它型材制作。因其與座椅框架平面7、主 框架5，是以活動螺栓、或使用活動銷軸、銷釘聯(lián)結(jié)成了 2個豎立的平行四邊形框架，故它 可以很方便地折疊收攏起來，以減少不使用時占用的空間。椅子扶手6前面的金屬保護欄桿， 也可以使用鋼管制作，既可以制作成一根直鋼管桿子護欄，也可以制作成一根向上拱起的圓 弧形鋼管桿子護欄，更可以制作成一個向上豎起的、長方形的、可拆卸的活動封閉框架，并 使用簡單的通用掛鉤、螺栓等機械聯(lián)接方式，在椅子扶手6前端兩邊、或座椅框架平面7前 端兩邊上安裝固定，或拆卸下來。長方形框架保護欄桿，在座椅不用收攏時，就可以反轉(zhuǎn)下 來用以框住即鎖定整個座椅成收攏狀態(tài)，以便暫時擱置或掛放。
安裝電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)工作箱2的支撐框架平面9，可以制作成角鋼封閉框架平面， 或制作成鋼管封閉框架平面。同時使用活動螺栓、或使用活動銷軸、銷釘?shù)葯C械聯(lián)結(jié)方式， 來與其上面的座椅框架平面7裝配成一個牢固的機械聯(lián)結(jié)整體。同時支撐框架平面9與座椅 框架平面7也構(gòu)成了兩邊豎立的平行四邊形框架，故在拿掉了它上面裝載的電力驅(qū)動行走控 制系統(tǒng)工作箱2以后，也可以很方便地折疊收攏起來，以減少不使用時占用的空間。支撐框 架平面9框架里面空間，也要以小扁鐵、或去邊小角鐵、或粗鋼絲等來聯(lián)接加固。電力驅(qū)動 行走控制系統(tǒng)工作箱2在支撐框架平面9上面的安裝，既可以是使用滑板、或使用滑道來推 入和拉出，并以螺栓、或螺絲、或插銷等機械方式來定位鎖死；也可以是隨時對其解鎖并拖 拉出來。支撐框架平面9，也可以是用去邊小角鐵、或小扁鐵，與其上面的座椅框架平面7 焊接成一個牢固的機械聯(lián)結(jié)整體。電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)工作箱2是被固定安裝在其上面， 并以螺栓、或螺絲、或插銷等機械方式來定位鎖死以后，也就是不維修時基本上很少再拿出 來了。
定位伸縮支撐桿8，如圖1示，可使用一根粗鋼管里面套一根可以在其中自由抽插活動 的細鋼管的方式來制作；即使用粗細不一的兩組兩根鋼管， 一組鋼管的一端聯(lián)結(jié)在座椅框架 平面7的前端邊上，另一組鋼管的一端聯(lián)結(jié)在主框架5的下端邊上，然后就可以把細鋼管插 入粗鋼管里面即構(gòu)成。其限位支撐的定位點，可以根據(jù)定位伸縮支撐桿8需要伸縮的位置和 需要支撐的角度，來設(shè)計為多個活動聯(lián)結(jié)定位點。即是在鋼管上選定的每個定位點處鉆上--個穿孔，以便隨時安裝插銷、或螺栓、或螺絲等，來對該定位點進行機械定位鎖死保證。也 可以使用其它的機械方式來實現(xiàn)。如在定位伸縮支撐桿8伸縮到其長度的最短處定位點時， 就是可以在細鋼管上該定位點處焊接一圈粗鋼絲，來實現(xiàn)其可靠的定位保證。
坐者的踏腳板一一即運貨時的承重支架板26，可用小角鋼框架內(nèi)加薄木板、或用小塊厚
木板來制作。既可以制作成對開的兩塊板子，或制作成前后兩塊板子，也可制作成上下摞放 的兩塊板子；均為單支點固定聯(lián)接，即是以單支點為圓心，把板子方便地旋轉(zhuǎn)收入支撐框架 平面9靠前(外)端部位上面，又可以很方便地旋轉(zhuǎn)向前(外)打開伸出，成為一個有三個 邊的開放框架板；再以小角鐵去活動聯(lián)接，并構(gòu)成封閉此開放框架板開口的一個邊。該踏腳、 承重支架板26，也可以制作成向前拉伸出來和向里推入進去的一塊板子，即是可以抽插伸縮 放置的一塊整板子。也可以用合頁鉸結(jié)支撐框架平面9的前端平面與其上面的這塊板子，制 作成板子向上翻開鋪平即可使用，用后再向上折疊合攏——即已經(jīng)是平放在支撐框架平面9 的前端平面上了。
機器人上部分從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3里的導(dǎo)向三角支架鋼板14 (又見圖3)上開有穿軸孔 24。導(dǎo)向三角支架鋼板14面板下邊安裝的轉(zhuǎn)向?qū)蜉喗M16，是由2個導(dǎo)向小輪子組成。2個 導(dǎo)向小輪子的輪側(cè)面是垂直于三角支架鋼板平面的，2個導(dǎo)向小輪子的行走接觸面朝向從動 行走輪11的方向一邊。2個導(dǎo)向小輪子一前一后排列的連線方向，與從動行走輪11前進的 方向一致。且導(dǎo)向輪軸心線與從動行走輪ll的軸心線在空間上是相互垂直的。2個導(dǎo)向小輪 子前后外端點的連線長度，不小于從動行走輪ll的圓錐體斜面邊緣上的最大外圓直徑。導(dǎo)向 輪組在導(dǎo)向三角支架鋼板14上安裝的位置，是要在從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作時，使導(dǎo)向輪組正 好處于樓梯欄桿扶手水平時的扶手高度的正中間位置，略有一點高低也無妨，但是無論如何 也不能超出樓梯欄桿扶手水平時的扶手高度之外去。
轉(zhuǎn)向?qū)蜉喗M16，也可以根據(jù)各種不同的使用需求，改換安裝成l個直徑大一點的導(dǎo)向 輪子。其直徑要與2個導(dǎo)向小輪子前后外端點的連線長度相當(dāng)，也是不小于從動行走輪ll的 圓錐體斜面邊緣上的最大外圓直徑。
也可以改換安裝成3個、或4個直徑更小一點的導(dǎo)向輪子來構(gòu)成。其導(dǎo)向小輪子前后外 端點的連線長度，也要與2個導(dǎo)向小輪子前后外端點的連線長度相當(dāng)，也是不小于從動行走 輪11的圓錐體斜面邊緣上的最大外圓直徑。
為了減輕機器人重量，導(dǎo)向三角支架鋼板14制作開挖成23示的中部空間形狀，也可以 開挖制作成其它中空形狀。
機器人上部分從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3里的拉掛三角支架鋼板15 (又見圖4)上面開有穿軸 孔25。拉掛三角支架鋼板寬邊27的位置，應(yīng)該正好處于樓梯欄桿扶手水平時的扶手高度的 靠近下邊，略有一點超出也無妨，但絕不能全部超出在樓梯欄桿水平時的欄桿扶手高度之外。
在拉掛三角支架鋼板寬邊27的兩個端角下邊，制作有兩個向上翻巻起來的鋼板掛鉤21， 鋼板掛鉤21的掛鉤中間，是用來專門安裝放置可旋轉(zhuǎn)的主框架5上端兩邊的鋼管(或角鋼) 上焊接著的長(或短)的鋼筋軸掛鉤19的。，
在靠近兩個鋼板掛鉤21內(nèi)側(cè)邊的鋼筋軸掛鉤19的邊上，向上邊焊接有兩塊旋轉(zhuǎn)定位限 向鐵塊20，用以限制主框架5及其鋼筋軸掛鉤19只能是向樓梯扶手的鋼筋欄桿方向旋轉(zhuǎn)， 即是向下、向后、向里旋轉(zhuǎn)；而不能夠反過來向遠離樓梯扶手的鋼筋欄桿方向旋轉(zhuǎn)，即是不 能夠向上、向前、向外旋轉(zhuǎn)。 .
在靠近兩鋼板掛鉤21內(nèi)側(cè)邊的鋼筋軸掛鉤19的邊上，同時又是向下邊焊接有兩塊橫向 移動定位限位鐵塊22，用以限制主框架5及其鋼筋軸掛鉤19不能向左或向右有稍微過量的 橫向移動。
拉掛三角支架鋼板15上，也制作開挖有減重的中空孔23，也可以開挖制作成其它中空 形狀。
導(dǎo)向三角支架鋼板14和拉掛三角支架鋼板15，是被分割制作成兩塊三角支架鋼板的。 但也可以不分割開來，即是使用一整塊鋼板來制作并折彎成"n"字形狀，再從上往下套住并 安裝在輪軸12的兩端上。
機器人在上、下樓梯的前進中，也就是在機器人下部分的電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)2在工 作時，即是機器人系統(tǒng)中的蓄電池電力，去驅(qū)動電機帶動減速機，再帶動機械行走齒輪10旋 轉(zhuǎn)，并且是嚴(yán)格地按照控制器的指令，去往上或往下旋轉(zhuǎn)撥動樓梯欄桿里的一根根粗鋼筋； 從而使機器人自身順著樓梯欄桿扶手， 一節(jié)一節(jié)地逐歩上升、或者是一節(jié)一節(jié)地逐步下降。 從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3，此時也就是被其下部分的電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)2，通過主框架5上面 的鋼筋軸掛鉤19，與拉掛三角支架鋼板15下面的鋼板掛鉤21牢靠地活動餃接，被拖動并向 前進。即是在沿著樓梯欄桿扶手斜面向上行進、或者是向下行進，-一直到了樓梯欄桿扶手的 水平扶手段處——即水平扶手的直角轉(zhuǎn)彎處，也就是從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3沿扶手斜面向上行 進、或者是向下行進到接近樓梯欄桿扶手的水平表面處。從動行走輪ll再繼續(xù)向前行進時， 從動行走輪ll處于樓梯欄桿扶手拐彎直角里面一側(cè)的、圓錐面邊緣上的最大外圓，就被樓梯 欄桿水平扶手?jǐn)r住不能夠再向前進；此時正在向前運動的這個圓錐面邊緣上的最大外圓，就 產(chǎn)生了一個跨越欄桿水平扶手的向上的運動趨勢。處于其下面的正在向前進的轉(zhuǎn)向?qū)蜉喗M 16，因同時受到樓梯欄桿水平扶手的阻擋，也就同時產(chǎn)生了一個沿欄桿水平扶手內(nèi)側(cè)表面轉(zhuǎn) 向前進的一個運動趨勢。而從動行走輪11處于樓梯欄桿扶手拐彎直角外面一側(cè)的圓錐面邊緣 上的最大外圓，卻因為沒有任何物體阻擋而產(chǎn)生不出一個向上的運動趨勢，來響應(yīng)從動行走 輪11另一端圓錐面邊緣上的最大外圓向上的運動趨勢，故無法形成從動行走輪11跨越欄桿 水平扶手的可能性。同時機器人下部分的機械行走齒輪10仍然是在繼續(xù)撥動鋼筋欄桿向前
進，這就造成處于樓梯欄桿扶手拐彎直角外面一側(cè)的圓錐面邊緣上的最大外圓，產(chǎn)生了以轉(zhuǎn) 向?qū)蜉喗M16與水平扶手內(nèi)側(cè)表面的接觸點(線)為圓(軸)心，以該圓(軸)心到欄桿扶 手拐彎直角外面一側(cè)的圓錐面邊緣上的最大外圓面的距離為半徑的水平圓旋轉(zhuǎn)運動趨勢。正 好是與轉(zhuǎn)向?qū)蜉喗M16的一個沿欄桿水平扶手內(nèi)側(cè)表面轉(zhuǎn)向前進的運動趨勢響應(yīng)起來，就使 得轉(zhuǎn)向?qū)蜉喗M16的這個沿欄桿水平扶手內(nèi)側(cè)表面轉(zhuǎn)向前進的運動趨勢，變成了導(dǎo)向輪子的 轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動前進。這時處于欄桿扶手拐彎直角里面一側(cè)的、且處于導(dǎo)向輪組16上方的圓錐面邊 緣上最大外圓，則因其圓錐斜表面與扶手水平表面上的邊角是斜面銳角相交，而產(chǎn)生一個微 小距離的滑動行進——即沿扶手水平表面上的邊角轉(zhuǎn)向前進了一個微小距離；則更促成了此 時處于樓梯欄桿扶手拐彎直角外面一側(cè)的圓錐面邊緣上的最大外圓的水平圓旋轉(zhuǎn)運動趨勢， 即刻就變成了一個空中水平的圓旋轉(zhuǎn)運動，并立即就轉(zhuǎn)向了一個直角90。。至此，導(dǎo)向輪子 的轉(zhuǎn)動前進，就引導(dǎo)著整個從動行走輪ll安全、平穩(wěn)、平滑地轉(zhuǎn)向，并全部行進到了樓梯欄 桿的水平扶手表面上，即安全、平穩(wěn)、平滑地完成了一次跨越樓梯欄桿扶手的直角轉(zhuǎn)彎處， 并能順利地繼續(xù)向前進。再繼續(xù)重復(fù)一次上述從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)這個跨越欄桿扶手直角轉(zhuǎn)向 的程序步驟，就可以又一次安全、平穩(wěn)、平滑地完成直角扶手的樓梯轉(zhuǎn)彎并向前進。拉掛三 角支架鋼板寬邊27的位置，正好處于樓梯欄桿扶手水平時的扶手高度的靠近下邊，即是處于 樓梯欄桿扶手拐彎直角外面一側(cè)直角尖的豎直連線下邊上。在機器人從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)沿著 樓梯欄桿扶手作直角轉(zhuǎn)彎時，這個拉掛三角支架鋼板寬邊27，因為是被安裝緊固在從動行走 輪11在轉(zhuǎn)彎直角外側(cè)的鋼輪軸12上面，所以它就只能是隨著從動行走輪11的水平轉(zhuǎn)向前進， 而作一個空中的水平旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向前進。最多也不過是寬邊27是靠著樓梯欄桿扶手直角拐彎外面 一側(cè)直角尖尖連成的豎直連線下邊，來做了一個空中的水平旋轉(zhuǎn)并轉(zhuǎn)向直角90° ，而且是將 其下邊拉掛著的機器人的中間部分和下面部分，也都同時聯(lián)帶拉著一起做了一個空中的水平 旋轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)向了一個直角90。，并安全順利地繼續(xù)向前進。 發(fā)明優(yōu)點
本發(fā)明申請的優(yōu)點
1、 設(shè)計提供了一種機電一體化的、使用電力驅(qū)動的、能自己輕松上下樓梯運送重物的家 用搬運工機器人系統(tǒng)，來徹底解除居住在這種沒有電梯、沒有其它機電設(shè)施代歩工具的低矮 樓房里的廣大居民，特別是有老年人、病人、或者是缺少強壯勞動力的家庭，多年來承受的 極大生活困苦。
2、 做到了與時共進，也是在不斷地改善和提高那些暫時不能居住新高樓的、低矮樓房里 的居民們的生活質(zhì)量與生活水平。 3、 家用樓梯搬運工機器人構(gòu)思新穎、簡潔、完善；可以隨裝隨用，隨拆隨收，安裝、使 用、收藏都很方便。
4、 家用樓梯搬運工機器人設(shè)計巧妙、完美、優(yōu)秀；結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、可靠；技術(shù)先進、 簡捷、方便；產(chǎn)品實用、結(jié)實、安全、可靠；填補了國內(nèi)外城市建設(shè)的一個不大不小的空白。
5、 .因家用樓梯搬運工機器人產(chǎn)品實用、構(gòu)思新穎、設(shè)計巧妙、結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)先進，故 該產(chǎn)品的制作成本也會很低，市場上也能做到價廉物美。
6、 既是一種適合于居住在低矮樓房里的普通廣大民眾的居家用品，也必將是搬家公司、 物業(yè)公司、建筑公司非常適宜選用的一種新工具裝備。


圖1是機器人安裝行走在通用樓梯欄桿扶手上的運行及其結(jié)構(gòu)全貌示意圖；圖2是機器 人從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作箱3里面的從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是機器人從動行走 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)里的導(dǎo)向三角支架鋼板14及其上面安裝的轉(zhuǎn)向?qū)蜉喗M16的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是 機器人拉掛三角支架鋼板15及與其下面拉掛著的聯(lián)結(jié)支撐承重框架系統(tǒng)工作箱4里的主框架 5的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。
如附圖所示l是由鋼筋、水泥和木制扶手構(gòu)成的一種通用的樓梯扶手欄桿；2是機器人 下部分的電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)工作箱；3是機器人上部分的從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作箱；4是 機器人中間部分的聯(lián)結(jié)支撐承重框架系統(tǒng)工作箱；5是聯(lián)結(jié)支撐承重框架系統(tǒng)里的主框架；6 是椅子扶手；7是座椅框架平面；8是定位伸縮支撐桿；9是安裝電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)工作 箱的支撐框架平面；10是機械行走齒輪；11是從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)里的從動行走輪；12是從 動行走輪子軸；13是從動行走輪子軸承；14是導(dǎo)向三角支架鋼板；15是拉掛三角支架鋼板； 16是導(dǎo)向三角支架鋼板上面安裝使用的轉(zhuǎn)向?qū)蜉喗M；17是輪軸的配合緊固螺帽；18是與
螺帽配合使用的緊固平墊片彈墊片；19是主框架上端的鋼筋軸掛鉤；20是安裝固定在鋼筋軸
掛鉤上邊的旋轉(zhuǎn)定位限向鐵塊；21是拉掛三角支架鋼板寬邊兩個端角下邊向上翻巻起來的鋼
板掛鉤；22是安裝固定在鋼筋軸掛鉤下邊的橫向移動定位限位鐵塊；23是三角支架鋼板為減 輕重量而在其中間開挖的空孔；24是導(dǎo)向三角支架的穿軸孔；25是拉掛三角支架的穿軸孔； 26是坐者的踏腳板一一即運貨時的承重支架板；27是拉掛三角支架鋼板寬邊。
具體實施例方式
下面再結(jié)合附圖，對本發(fā)明申請的具體實施方式
作進一步的詳細說明 附圖1所示，是本發(fā)明申請的一個實施例。
附圖1所示的一種家用樓梯搬運工機器人，是由其上部分從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作箱3、
中間部分聯(lián)結(jié)支撐承重框架系統(tǒng)工作箱4、和下部分電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)工作箱2共同構(gòu) 成。這三個系統(tǒng)工作箱，是可以在通用的樓梯扶手欄桿上，很方便、簡單地安裝上去，或拆 卸下來的。下面就從這三大系統(tǒng)工作箱入手來對此具體實施方式
作進一步的詳細說明。
機器人上部分從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作箱3里面的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括有從動行走 輪ll，是由其中間的行走直圓筒形圓面，及其兩端的兩個圓錐面，共同構(gòu)成此特定的從動行 走輪11的輪子形狀及外表面。由于從動行走輪11是行走在樓梯欄桿扶手上表面上的，所以 從動行走輪ll中間的行走直圓筒形圓面的長度，應(yīng)不小于樓梯欄桿扶手上表面的寬度。而其 中間的行走直圓筒形圓面的中心圓，和與其平行的圓錐面邊緣上最大外圓，同時與一個通過 它們兩個圓心的平面相交時，在這兩個圓心連線一側(cè)的兩個面圓交點的連線距離，應(yīng)不小于 樓梯欄桿扶手上表面寬度的21/2倍。從動行走輪11兩端的圓錐面邊緣上最大外圓的直徑，應(yīng) 略小于樓梯扶手欄桿拐彎處水平扶手里面?zhèn)让娴拈L度，也即是略小于該處上下樓梯欄桿斜面 扶手之間的垂直間距；但應(yīng)同時是大于從動行走輪ll中間的行走直圓筒形圓的外徑。從動行 走輪11里面的輪軸12，是通過裝在輪子里的兩個軸承13，而與從動行走輪11聯(lián)結(jié)成為一個 可以相對轉(zhuǎn)動的機械整體。并與輪軸12兩端上的緊固螺帽17、與螺帽17相配套使用的平墊 片彈墊片18等，共同構(gòu)成了一個從動行走輪機械整體。
機器人上部分從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3里的導(dǎo)向三角支架鋼板14，上面開有穿軸孔24，下邊 安裝有轉(zhuǎn)向?qū)蜉喗M16，是由2個導(dǎo)向小輪子組成。2個導(dǎo)向小輪子的輪側(cè)面是垂直于三角 支架鋼板平面的，2個導(dǎo)向小輪子的行走接觸面朝向從動行走輪11的方向一邊。2個導(dǎo)向小 輪子一前一后排列的連線方向，與從動行走輪il前進的方向一致。且導(dǎo)向輪軸心線與從動行 走輪ll的軸心線在空間上是相互垂直的。2個導(dǎo)向小輪子前后外端點的連線長度，不小于從 動行走輪11的圓錐體斜面邊緣上的最大外圓直徑。
導(dǎo)向輪組在導(dǎo)向三角支架鋼板14上安裝的位置，是要在從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作時，使導(dǎo) 向輪組正好處于樓梯欄桿扶手水平時的扶手高度的正中間位置。
為了減輕機器人重量，導(dǎo)向三角支架鋼板14制作開挖成23示的中部空間形狀，也可以 開挖制作成其它中空形狀。
機器人上部分從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3里的拉掛三角支架鋼板15，上面開有穿軸孔25。拉掛 三角支架鋼板寬邊27的位置，應(yīng)該正好處于樓梯欄桿扶手水平時的扶手高度的靠近下邊。
在拉掛三角支架鋼板寬邊27的兩個端角下邊，制作有兩個向上翻巻起來的鋼板掛鉤2i， 鋼板掛鉤21的掛鉤中間，是用來專門安裝放置可旋轉(zhuǎn)的主框架5上端兩邊的鋼管(或角鋼) 上焊接著的長(或短)的鋼筋軸掛鉤19的。
在靠近兩個鋼板掛鉤21內(nèi)側(cè)邊的鋼筋軸掛鉤19的邊上，向上邊焯接有兩塊旋轉(zhuǎn)定位限 向鐵塊20，用以限制主框架5及其鋼筋軸掛鉤19只能是向樓梯扶手的鋼筋欄桿方向旋轉(zhuǎn)， 而不能夠反過來向遠離樓梯扶手的鋼筋欄桿方向旋轉(zhuǎn)。
在靠近兩鋼板掛鉤21內(nèi)側(cè)邊的鋼筋軸掛鉤19的邊上，同時又是向下邊焊接有兩塊橫向 移動定位限位鐵塊22，用以限制主框架.5及其鋼筋軸掛鉤19不能向左或向右有稍微過量的 橫向移動。
拉掛三角支架鋼板15上，也制作開挖有減重的中空孔23，也可以開挖制作成其它中空 形狀。
上述從動行走輪機械體、導(dǎo)向三角支架部件和拉掛三角支架部件，就共同構(gòu)造成了機器 人的一個完整無缺的從動行走轉(zhuǎn)向機器系統(tǒng)。
機器人中間部分聯(lián)結(jié)支撐承重框架系統(tǒng)工作箱4里面，由其構(gòu)造件主框架5、椅子扶手6、 座椅框架平面7、支撐框架平面9、定位伸縮支撐桿8、坐者的踏腳板——即運貨時的承重支 架板26、以及未在附圖中畫出來的椅子扶手前面的金屬護欄等構(gòu)成。
主框架5，就是把鋼管折彎成圖4里所示的"U"字形狀的三邊框架，開口向上，兩個 上端管口下部兩邊的穿孔中，安裝穿有長鋼筋i9，并從管子里外將鋼筋19與管子5焊接成 一個牢固的機械整體——鋼筋軸掛鉤19，以便安裝掛靠在鋼板掛鉤21上面工作。又如圖1 示，在主框架5上面還有使用活動螺栓安裝的座椅框架平面7、椅子扶手6和定位伸縮支撐 桿8。
座椅框架平面7，是一個焊接制作成的封閉平面角鐵框架。里面中間以去邊小角鐵聯(lián)接 加固加強，上面可鋪設(shè)安裝中粗承重鋼絲網(wǎng)。為使坐者不會因自身重力而向前自由滑出座椅， 應(yīng)使座椅框架平面7與椅子靠背板——即主框架5所在的垂直平面之間的夾角不大于90° ， 并由定位伸縮支撐桿8上面定位點的活動聯(lián)結(jié)來確定保證。為使坐者舒適，也應(yīng)制作有臨時 的椅靠背板和椅坐墊，來供坐者使用，而在不坐人時，即裝貨運貨時拿掉存放起來。
椅子扶手6以不銹鋼管制作。因其與座椅框架平面7、主框架5，是以活動螺栓、或使用 活動銷軸、銷釘聯(lián)結(jié)成了 2個豎立的平行四邊形框架，故它可以很方便地折疊收攏起來。椅 子扶手6前面的金屬保護欄桿，使用鋼管制作，可以制作成一個向上豎起的、長方形的、可 拆卸的活動封閉框架，并使用簡單的螺栓，在椅子扶手6前端兩邊，和座椅框架平面.7前端 兩邊上安裝固定
支撐框架平面9，可以制作成角鋼封閉框架平面。同時使用活動螺栓，來與其上面的座 椅框架平面7裝配成一個牢固的機械聯(lián)結(jié)整體，同時就與座椅框架平面7構(gòu)成了兩邊豎立的
平行四邊形框架，在不裝載工作箱2時，就可以很方便地折疊收攏起來。支撐框架平面9框 架里面空間，也要以去邊小角鐵來聯(lián)接加固。工作箱2在支撐框架平面9上面的安裝，可以 是使用滑道來推入和拉出，并以插銷方式來定位鎖死；也可以是隨時對其解鎖并拖拉出來。
定位伸縮支撐桿8，如圖1示，可使用一根粗鋼管里面套一根可以在其中自由抽插活動 的細鋼管的方式來制作；即使用粗細不一的兩組兩根鋼管， 一組鋼管的一端聯(lián)結(jié)在座椅框架 平面7的前端邊上，另一組鋼管的一端聯(lián)結(jié)在主框架5的下端邊上，然后就可以把細鋼管插 入粗鋼管里面即構(gòu)成。其限位支撐的定位點，可以根據(jù)定位伸縮支撐桿8需要伸縮的位置和 需要支撐的角度來確定。即是在鋼管上選定的一個定位點處鉆上一個穿孔，以便隨時安裝插 銷來對該定位點進行機械定位鎖死保證。
坐者的踏腳板——即運貨時的承重支架板26，可用小角鋼框架內(nèi)加薄木板來制作。可以
制作成對開的兩塊板子，為單支點固定聯(lián)接，即是以單支點為圓心，把板子方便地旋轉(zhuǎn)收入
支撐框架平面9靠前(外)端部位上面，又可以很方便地旋轉(zhuǎn)向前(外)打開伸出，成為一 個有三個邊的開放框架板；再以小角鐵去活動聯(lián)接，并構(gòu)成封閉此開放框架板開口的一個邊。 機器人下部分電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)工作箱2的外形，如圖l示為長方體。 動力電源系統(tǒng)，可以是使用普通的充電蓄電池系統(tǒng)，電源電壓使用直流24V，應(yīng)配套使 用專用的安全充電機系統(tǒng)；可以安裝使用聲光報警器系統(tǒng)。 使用的是直流永磁微型小電機。
使用帶自鎖功能的蝸輪蝸桿減速機，以保證減速機械停轉(zhuǎn)后的穩(wěn)定不轉(zhuǎn)動和保證機械行 走齒輪10不會因機器人自重力作用、或貨物重力作用而自動旋轉(zhuǎn)。
經(jīng)過減速后的機械行走齒輪10的轉(zhuǎn)速設(shè)定為10轉(zhuǎn)/分鐘 30轉(zhuǎn)/分鐘。
機械行走齒輪10的尺寸數(shù)據(jù)設(shè)計為，由齒根部構(gòu)成的圓直徑約為300mm,齒根間距約15 mm 17mm，齒深約為16咖 18咖。
機械行走齒輪10的齒輪平面，在電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)工作箱2里面的安裝位置是緊挨 著樓梯欄桿鋼筋的，以便于行走齒輪10的輪齒與欄桿鋼筋相交嚙合。而齒輪平面安裝的角度， 是按一般樓梯欄桿扶手斜面與水平面的通用夾角數(shù)30。來傾斜安裝，讓齒輪的工作輪齒與欄 桿鋼筋傾斜相交嚙合。此時齒輪的工作輪齒與欄桿鋼筋接觸磨損的距離就會要短一些，僅僅 是在樓梯欄桿水平扶手轉(zhuǎn)彎處，只有1根或2根欄桿鋼筋與齒輪的工作輪齒接觸磨損的距離 是要長一些。
機器人驅(qū)動行走系統(tǒng)里的2個機械行走齒輪10安裝的相互位置，在齒輪平面與欄桿鋼筋 成30°角度傾斜相交時，要保證它們相互平行的軸心線之間的距離，應(yīng)該安裝為樓梯扶手欄 桿里鋼筋欄桿傾斜的30°間距平均數(shù)的0. 5倍。
由1個小電機、1個蝸輪蝸桿減速機和1個機械行走齒輪10，就可以構(gòu)成1個機械行走 齒輪變速箱小系統(tǒng)。而由2個這種機械行走齒輪變速箱小系統(tǒng)，就共同組成了機器人的驅(qū)動 行走系統(tǒng)。這2個機械行走齒輪10上的在行進中連續(xù)工作著的輪齒，都是連續(xù)地進進出出、 并排列在樓梯扶手欄桿里每一根鋼筋所在位置的連線上，而呈現(xiàn)出左右小幅度地超出該連線 即擺動向前行進。
電力電子控制器，就是使用一套電子控制電路及其電力電子器件，通過變化控制供給電 機的電源電壓和電流，來操縱控制機械行走齒輪10轉(zhuǎn)速的快慢和轉(zhuǎn)動的方向，以達到控制機 器人上升或下降的快慢和前進的方向。繼電器、機械控制器，都是電力電子控制器的組成、 或執(zhí)行機構(gòu)、或與其它機械聯(lián)結(jié)的自動控制機構(gòu)。
移動限位彈簧，是用來自動調(diào)節(jié)變速齒輪箱安裝位置的微小變化間距，即自動調(diào)節(jié)2個 機械行走齒輪IO在行進工作中輪齒的相互間距，以自動去適應(yīng)鋼筋欄桿間距不完全均等的復(fù) 雜變化狀態(tài)。
傳感器是自動反饋機械執(zhí)行情況信息給控制器系統(tǒng)，以達到精確控制機器人行走狀況的 目的。
機器人的操縱開關(guān)，可以使用拖動線纜(或加了金屬軟管的)開關(guān)盒，由主人拿在手中 在機器人旁邊行走操控，也可以由坐者自己拿在手中操控。
至此，機器人的三大組成系統(tǒng)工作箱已經(jīng)分別構(gòu)成，只要是把它安裝在一般通用的樓梯 扶手欄桿上面，即可方便地開機使用了。
本發(fā)明申請的最佳實施方案之一，就是圖l所示的這個實施例。
2權(quán)利要求
1、一種家用樓梯搬運工機器人，是專門配套安裝、使用行進在由鋼筋、水泥和木制扶手構(gòu)成的一種通用的樓梯扶手欄桿(1)上的，包括通用的限位開關(guān)、感應(yīng)開關(guān)、限位鋼板、限位鋼筋等等；其特征在于還包括機器人下部分的電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)工作箱(2)，及其里面安裝使用的機械行走齒輪(10)、未在附圖中畫出來的電動機、蝸輪蝸桿減速機、齒輪減速機、充電蓄電池、電力電子控制器、繼電器、行程開關(guān)、電纜線纜、動力電線、接插件、機械控制器、移動限位彈簧、傳感器、機器人的操縱開關(guān)等；還包括機器人上部分的從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作箱(3)，未在附圖中畫出來的系統(tǒng)工作箱(3)的前后箱子面上安裝的排障除塵刷子、及其里面安裝使用的從動行走輪(11)、安裝在從動行走輪(11)上的輪子軸承(13)、安裝在從動行走輪(11)里面的輪軸(12)、緊固輪軸(12)的螺帽(17)、與螺帽(17)配合使用的緊固平墊片彈墊片(18)；及安裝并緊固在輪軸(12)一端上的導(dǎo)向三角支架鋼板(14)、轉(zhuǎn)向?qū)蜉喗M(16)、穿軸孔(24)、中間挖空孔(23)；以及安裝并緊固在輪軸(12)另一端上的拉掛三角支架鋼板(15)、穿軸孔(25)、支架(15)下部分的拉掛三角支架鋼板寬邊(27)、寬邊(27)兩端角下邊向上翻卷起來的鋼板掛鉤(21)；還包括機器人中間部分的聯(lián)結(jié)支撐承重框架系統(tǒng)工作箱(4)，及構(gòu)成其結(jié)構(gòu)的主框架(5)、椅子扶手(6)、座椅框架平面(7)、安裝電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)工作箱(2)的支撐框架平面(9)、定位伸縮支撐桿(8)、坐者的踏腳板——即運貨時的承重支架板(26)、未在附圖中畫出來的椅子扶手前面的金屬護欄等；以及安裝固定在主框架(5)上面的鋼筋軸掛鉤(19)、安裝固定在鋼筋軸掛鉤(19)上邊的旋轉(zhuǎn)定位限向鐵塊(20)、和安裝固定在鋼筋軸掛鉤(19)下邊的橫向移動定位限位鐵塊(22)。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種家用樓梯搬運工機器人，其特征在于所述機器人下部分的 電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)工作箱(2)，是安裝在支撐框架平面(9)上面工作的；就是該系統(tǒng)中 的蓄電池電力，去驅(qū)動電機、經(jīng)過減速機來帶動機械行走齒輪(10)旋轉(zhuǎn)，并且是嚴(yán)格地按 照電力電子控制器的指令，去往上或往下旋轉(zhuǎn)撥動樓梯欄桿里的一根根粗鋼筋，從而使機器 人自身順著(由機器人上部分的從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來保證實現(xiàn))樓梯欄桿扶手， 一節(jié)一節(jié)地逐歩上升或者是一節(jié)一節(jié)地逐歩下降；即是這樣輕松方便地前進上下樓梯，非常安全穩(wěn)當(dāng)?shù)?運送人員、或者是運送重物上下到達各個目的地樓層的；工作箱(2)的外形，既可以如圖1示的制作成一個長方體工作箱，也可以按其中的子系 統(tǒng)個數(shù)，分別制作成為幾個小的各種形狀的工作箱來共同構(gòu)成；動力電源系統(tǒng)，可以是使用普通的、或?qū)Ｓ玫某潆娦铍姵叵到y(tǒng)，電源電壓必須滿足使用 人身安全低電壓的基本要求，如直流12V、 18V、 24V、 36V,或其它方便適用的電壓數(shù)值；充 電蓄電池系統(tǒng)應(yīng)配套使用專用的、或簡易的安全充電機系統(tǒng)；可以安裝使用聲光報警器、或警示系統(tǒng)，也可以不安裝使用報警系統(tǒng)；使用的電動機，可以是直流永磁微型小電機，也可以是其它種類型的電動機；可以使用帶自鎖功能的蝸輪蝸桿減速機，也可以使用其它種類型的減速機，此時需要同 時另外加裝一個自動鎖定機構(gòu)，以保證減速機械停轉(zhuǎn)后的穩(wěn)定不轉(zhuǎn)動和保證機械行走齒輪 (10)不會因機器人自重力作用、或貨物重力作用而自動旋轉(zhuǎn)； .經(jīng)過減速后的機械行走齒輪(10)的轉(zhuǎn)速是依實際使用需求設(shè)定的，既可以設(shè)定為10轉(zhuǎn) /分鐘 30轉(zhuǎn)/分鐘，也可以依其它使用情況而設(shè)定為其它的需要使用的轉(zhuǎn)數(shù)；機械行走齒輪(10)的尺寸數(shù)據(jù)可以設(shè)計為，由齒根部構(gòu)成的圓直徑約為300mm，齒根 間距約15mm 17mm，齒深約為16 mm 18 mm，也可以依照配套使用樓梯扶手欄桿里的鋼 筋間距、鋼筋粗細的不同，按其實際使用需求來設(shè)定機械行走齒輪(10)的尺寸數(shù)據(jù)為其它 數(shù)值的數(shù)據(jù)；機械行走齒輪(10)的齒輪平面，在電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)工作箱(2)里面的安裝位置 是緊挨著樓梯欄桿鋼筋的，以便于行走齒輪(10)的輪齒與欄桿鋼筋相交嚙合；而齒輪平面 安裝的角度，可以是與水平面夾角成0°的水平放置安裝，即齒輪平面與欄桿鋼筋垂直相交 時，由于機器人在行進的過程中是同時在上升、或是同時在下降，所以齒輪的工作輪齒與欄 桿鋼筋接觸磨損的距離是要長一些，僅僅是在樓梯欄桿水平扶手轉(zhuǎn)彎處，只有1根或2根欄 桿鋼筋與齒輪的工作輪齒接觸磨損的距離是要短一些；也可以是按照樓梯欄桿扶手斜面與水 平面的夾角度數(shù)，來傾斜安裝齒輪平面與水平面的夾角，或者是按一般樓梯欄桿扶手斜面與 水平面的通用夾角數(shù)30。來傾斜安裝，讓齒輪的工作輪齒與欄桿鋼筋傾斜相交嚙合，此時齒 輪的工作輪齒與欄桿鋼筋接觸磨損的距離就會要短一些，僅僅是在樓梯欄桿水平扶手轉(zhuǎn)彎處， 只有1根或2根欄桿鋼筋與齒輪的工作輪齒接觸磨損的距離是要長一些；機器人驅(qū)動行走系統(tǒng)里的2個機械行走齒輪(10)安裝的相互位置，就是要保證它們相 互平行的軸心線之間的距離，在機械行走齒輪(10)的齒輪平面與欄桿鋼筋垂直相交時，應(yīng) 該安裝為樓梯扶手欄桿里鋼筋欄桿的水平間距平均數(shù)的0. 5倍、或1.5倍、或2.5倍，等等 以此類推；而在齒輪平面與欄桿鋼筋成一定角度傾斜相交時，這2個機械行走齒輪(10)相 互平行的軸心線之間的距離，就應(yīng)該安裝為樓梯扶手欄桿里鋼筋欄桿的傾斜(按齒輪平面與 欄桿鋼筋相交的角度傾斜)間距平均數(shù)的0.5倍、或1.5倍、或2.5倍，等等以此類推；上述的1個電機、1個減速機和1個機械行走齒輪(10)，就可以構(gòu)成1個機械行走齒輪 變速箱小系統(tǒng)，由2個這種機械行走齒輪變速箱小系統(tǒng)，就共同組成了機器人的驅(qū)動行走系 統(tǒng)；這2個機械行走齒輪(10)上的在行進中連續(xù)工作著的輪齒，都是連續(xù)地進進出出、并排列在樓梯扶手欄桿里每一根鋼筋所在位置的連線上，而呈現(xiàn)出左右小幅度地超出該連線即 擺動向前行進；當(dāng)然也可以使用l個、或3個、或4個、或更多的這樣的行走齒輪變速箱小系統(tǒng)，來組 成其它種類型式機器人的驅(qū)動行走系統(tǒng)；或者是使用一個大減速機，通過機械齒輪和軸的傳動，來同時帶動多個小直徑的機械行 走齒輪(10)并排列成一行，也使這些齒輪的工作輪齒連續(xù)排列，進進出出在樓梯扶手欄桿 里每一根鋼筋所在位置的連線上，它們也會左右小幅度地超出該連線并擺動向前進，即構(gòu)成 另一種機器人的驅(qū)動行走系統(tǒng)；電力電子控制器，就是使用一套電子控制電路及其電力電子器件，通過變化控制供給電 機的電源電壓和電流，來操縱控制機械行走齒輪(10)轉(zhuǎn)速的快慢和轉(zhuǎn)動的方向，以達到控 制機器人上升或下降的快慢和前進的方向；繼電器、行程開關(guān)、電纜線纜、動力電線、接插件、機械控制器，都是電力電子控制器 的組成、或執(zhí)行機構(gòu)、或與其它電器、機械聯(lián)結(jié)的自動控制機構(gòu)；移動限位彈簧，是用來自動調(diào)節(jié)變速齒輪箱安裝位置的微小變化間距，即自動調(diào)節(jié)2個 機械行走齒輪(10)在行進工作中輪齒的相互間距，以自動去適應(yīng)鋼筋欄桿間距不完全均等 的復(fù)雜變化狀態(tài)；傳感器是自動反饋機械執(zhí)行情況信息給控制器系統(tǒng)，以達到精確控制機器人行走狀況的 目的；機器人的操縱開關(guān)，可以是直接安裝使用在機器人身上的，如安裝在椅子扶手(6)邊上 的開關(guān)盒，由坐者自己操作控制機器人前進；也可以是使用拖動線纜(或加了金屬軟管的) 開關(guān)盒，由主人拿在手中在機器人旁邊行走操控，也可以由坐者自己拿在手中操控；更可以 是使用各類聲控遙控、超聲波遙控、射線遙控開關(guān)等，來遠距離操作控制機器人的行進狀態(tài); 顯然，這些遙控開關(guān)，可以是使用帶編碼程序的，也可以是使用非編碼程序的；既可以是單 控開關(guān)，也可以是多控開關(guān)，不拘一格；機器人也可以進行升級成為智能機器人，就是在系統(tǒng)里增加單片機、微電腦、語音芯片、 語音識別芯片、視頻芯片、攝像頭、感光器件、麥克、喇叭、各種功能傳感器、線纜線束等， 就可以實現(xiàn)智能機器人與主人會話交流，互動工作，并按主人的意愿去勤奮工作。
3、如權(quán)利要求1所述的一種家用樓梯搬運工機器人，其特征在于所述機器人上部分的 從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作箱(3)，是安放并工作在欄桿的木制扶手表面上的；它承擔(dān)著引導(dǎo)機 器人沿著樓梯欄桿扶手表面行進和轉(zhuǎn)向的關(guān)鍵任務(wù)； 工作箱(3)的外形如圖l示，也可以制作成其它形狀的工作箱罩子，來保護里面的機器 系統(tǒng)；在從動、行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作箱(3)的前后箱子面板上，圍著欄桿扶手上、內(nèi)、外的三個表 面邊，安裝有排障除塵刷子(未在附圖中畫出)，以便系統(tǒng)在行進中能自動地清潔欄桿扶手表 面，確保從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的正常工作環(huán)境；從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)里的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，從動行走輪(ll)，是由其中間的行走直圓 筒形圓面，及其兩端的兩個圓錐面，共同構(gòu)成此特定的從動行走輪(11)的輪子形狀及外表 面；由于從動行走輪(11)是行走在樓梯欄桿扶手上表面上的，所以從動行走輪(11)中間 的行走直圓筒形圓面的長度，應(yīng)不小于樓梯欄桿扶手上表面的寬度；而其中間的行走直圓筒 形圓面的中心圓，和與其平行的圓錐面邊緣上最大外圓，同時與一個通過它們兩個圓心的平 面相交時，在這兩個圓心連線一側(cè)的兩個面圓交點的連線距離，應(yīng)不小于樓梯欄桿扶手上表 面寬度的21/2倍；從動行走輪(11)兩端的圓錐面邊緣上最大外圓的直徑，應(yīng)略小于樓梯扶手 欄桿拐彎處水平扶手里面?zhèn)让娴拈L度，也即是略小于該處上下樓梯欄桿斜面扶手之間的垂直 間距，但應(yīng)同時是大于從動行走輪(ll)中間的行走直圓筒形圓的外徑，以免從動行走輪(ll) 在快速行進中，可能會從樓梯欄桿扶手斜面、或是扶手水平表面上滑落出去，而影響了從動 行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的跟隨行進、主動轉(zhuǎn)彎等功能的正常發(fā)揮；從動行走輪(11)里面的輪軸(12)，是通過裝在輪子里的兩個軸承(13)，而與從動行 走輪(11)聯(lián)結(jié)成為一個可以相對轉(zhuǎn)動的機械整體，并與輪軸(12)兩端上的緊固螺帽(17)、 與螺帽(17)相配套使用的平墊片彈墊片(18)等，共同構(gòu)成了一個從動行走輪機械整體； 加上輪軸(12)兩端上分別安裝緊固的導(dǎo)向三角支架鋼板(14)、及其上面安裝使用的轉(zhuǎn)向?qū)?向輪組(16)，和拉掛三角支架鋼板(15)等重要部件，就共同構(gòu)造成了機器人的一個完整無 缺的從動行走轉(zhuǎn)向機器系統(tǒng)。
4、如權(quán)利要求1所述的一種家用樓梯搬運工機器人，其特征在于所述機器人中間部分 的聯(lián)結(jié)支撐承重框架系統(tǒng)工作箱(4)，是在中間往上聯(lián)結(jié)上部分的從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作箱 (3)，和往下聯(lián)結(jié)下部分的電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)工作箱(2),從而構(gòu)造成一個完整無缺的 機器人，并承擔(dān)著機器人讓人乘坐和運送貨物的基本功能；它是由其構(gòu)造件主框架(5)、椅子扶手(6)、座椅框架平面(7)、安裝電力驅(qū)動行走控 制系統(tǒng)工作箱(2)的支撐框架平面(9)、定位伸縮支撐桿(8)、坐者的踏腳板——即運貨時 的承重支架板(26)、以及未在附圖中畫出來的椅子扶手前面的金屬護欄等構(gòu)成；主框架(5)，就是把鋼管，或角鋼折彎成圖4里所示的"U"字形狀的三邊框架，開口 向上，兩個上端管口 (或角鋼)下部兩邊的穿孔中，安裝穿有長(或短)鋼筋(19)，并從管 子里外將鋼筋(19)與管子(5)焊接成一個牢固的機械整體——鋼筋軸掛鉤(19)，以便安 裝掛靠在拉掛三角支架鋼板寬邊(27)兩個端角下邊向上翻巻起來的鋼板掛鉤(21)上面工 作；又如圖1示，在主框架(5)上面還安裝有使用活動螺栓、或使用活動銷軸、銷釘?shù)葯C械 聯(lián)結(jié)方式安裝的座椅框架平面(7)、椅子扶手(6)和定位伸縮支撐桿(8);座椅框架平面(7)，是一個焊接制作成的封閉平面角鐵框架，或制作成封閉平面鋼管框 架，里面中間以小扁鐵、或去邊小角鐵等聯(lián)接加固加強，上面可鋪設(shè)安裝中粗承重鋼絲網(wǎng)， 或加裝承重粗鋼絲等；為使坐者不會因自身重力而向前自由滑出座椅，應(yīng)使座椅框架平面(7) 與椅子靠背板——即主框架(5)所在的垂直平面之間的夾角不大于90° ，并由定位伸縮支 撐桿(8)上面定位點的活動聯(lián)結(jié)來確定保證；為使坐者舒適，也應(yīng)制作有臨時的椅靠背板和 椅坐墊，來供坐者使用，而在不坐人時，即裝貨運貨時拿掉存放起來；椅子扶手(6)可以不銹鋼管，或普通鋼管，或其它型材制作；因其與座椅框架平面(7)、主框架(5)，是以活動螺栓、或使用活動銷軸、銷釘聯(lián)結(jié)成了 2個豎立的平行四邊形框架， 故它可以很方便地折疊收攏起來，以減少不使用時占用的空間；椅子扶手(6)前面的金屬保 護欄桿，也可以使用鋼管制作，既可以制作成一根直鋼管桿子護欄，也可以制作成一根向上 拱起的圓弧形鋼管桿子護欄，更可以制作成一個向上豎起的、長方形的、可拆卸的活動封閉 框架，并使用簡單的通用掛鉤、螺栓等機械聯(lián)接方式，在椅子扶手(6)前端兩邊、或座椅框 架平面(7)前端兩邊上安裝固定，或拆卸下來；長方形框架保護欄桿，在座椅不用收攏時， 就可以反轉(zhuǎn)下來用以框住即鎖定整個座椅成收攏狀態(tài)，以便暫時擱置或掛放；安裝電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)工作箱(2)的支撐框架平面(9)，可以制作成角鋼封閉框架 平面，或制作成鋼管封閉框架平面，同時使用活動螺栓、或使用活動銷軸、銷釘?shù)葯C械聯(lián)結(jié) 方式，來與其上面的座椅框架平面(7)裝配成一個牢固的機械聯(lián)結(jié)整體；同時支撐框架平面 (9)與座椅框架平面(7)也構(gòu)成了兩邊豎立的平行四邊形框架，故在拿掉了它上面裝載的 電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)工作箱(2)以后，也可以很方便地折疊收攏起來，以減少不使用時占 用的空間；支撐框架平面(9)框架里面空間，也要以小扁鐵、或去邊小角鐵、或粗鋼絲等來 聯(lián)接加固；電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)工作箱(2)在支撐框架平面(9)上面的安裝，既可以是 使用滑板、或使用滑道來推入和拉出，并以螺栓、或螺絲、或插銷等機械方式來定位鎖死， 也可以是隨時對其解鎖并拖拉出來；支撐框架平面(9)，也可以是用去邊小角鐵、或小扁鐵， 與其上面的座椅框架平面(7)焊接成一個牢固的機械聯(lián)結(jié)整體，電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)工作 箱(2)是被固定安裝在其上面，并以螺栓、或螺絲、或插銷等機械方式來定位鎖死以后，也 就是不維修時基本上很少再拿出來了 ；定位伸縮支撐桿(8)，如圖1示，可使用一根粗鋼管里面套一根可以在其中自由抽插活 動的細鋼管的方式來制作，即使用粗細不一的兩組兩根鋼管， 一組鋼管的一端聯(lián)結(jié)在座椅框 架平面(7)的前端邊上，另一組鋼管的一端聯(lián)結(jié)在主框架(5)的下端邊上，然后就可以把 細鋼管插入粗鋼管里面即構(gòu)成；其限位支撐的定位點，可以根據(jù)定位伸縮支撐桿(8)需要伸 縮的位置和需要支撐的角度，來設(shè)計為多個活動聯(lián)結(jié)定位點，即是在鋼管上選定的每個定位 點處鉆上一個穿孔，以便隨時安裝插銷、或螺栓、或螺絲等，來對該定位點進行機械定位鎖 死保證；也可以使用其它的機械方式來實現(xiàn)，如在定位伸縮支撐桿(8)伸縮到其長度的最短 處定位點時，就是可以在細鋼管上該定位點處焊接一圈粗鋼絲，來實現(xiàn)其可靠的定位保證；坐者的踏腳板——即運貨時的承重支架板(26)，可用小角鋼框架內(nèi)加薄木板、或用小塊 厚木板來制作；既可以制作成對開的兩塊板子，或制作成前后兩塊板子，也可制作成上下摞 放的兩塊板子，均為單支點固定聯(lián)接，即是以單支點為圓心，把板子方便地旋轉(zhuǎn)收入支撐框 架平面(9)靠前(外)端部位上面，又可以很方便地旋轉(zhuǎn)向前(外)打開伸出，成為一個有 三個邊的開放框架板，再以小角鐵去活動聯(lián)接，并構(gòu)成封閉此開放框架板開口的一個邊；該 踏腳、承重支架板(26)，也可以制作成向前拉伸出來和向里推入進去的一塊板子，即是可以 抽插伸縮放置的一塊整板子；也可以用合頁鉸結(jié)支撐框架平面(9)的前端平面與其上面的這 塊板子，制作成板子向上翻開鋪平即可使用，用后再向上折疊合攏——即已經(jīng)是平放在支撐 框架平面(9)的前端平面上了。
5、如權(quán)利要求3所述的一種家用樓梯搬運工機器人，其特征在于所述機器人上部分從 動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(3)里的導(dǎo)向三角支架鋼板(14)(又見圖3)上開有穿軸孔(24)，導(dǎo)向三 角支架鋼板(14)面板下邊安裝的轉(zhuǎn)向?qū)蜉喗M(16)，是由2個導(dǎo)向小輪子組成，2個導(dǎo)向 小輪子的輪側(cè)面是垂直于三角支架鋼板平面的，2個導(dǎo)向小輪子的行走接觸面朝向從動行走 輪(11)的方向一邊；2個導(dǎo)向小輪子一前一后排列的連線方向，與從動行走輪(11)前進 的方向一致，且導(dǎo)向輪軸心線與從動行走輪(11)的軸心線在空間上是相互垂直的；2個導(dǎo) 向小輪子前后外端點的連線長度，不小于從動行走輪(11)的圓錐體斜面邊緣上的最大外圓 直徑；導(dǎo)向輪組在導(dǎo)向三角支架鋼板(14)上安裝的位置，是要在從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作時， 使導(dǎo)向輪組正好處于樓梯欄桿扶手水平時的扶手高度的正中間位置，略有一點高低也無妨， 但是無論如何也不能超出樓梯欄桿扶手水平時的扶手高度之外去；轉(zhuǎn)向?qū)蜉喗M(16)，也可以根據(jù)各種不同的使甩需求，改換安裝成1個直徑大--點的導(dǎo) 向輪子，其直徑要與2個導(dǎo)向小輪子前后外端點的連線長度相當(dāng)，也是不小于從動行走輪(ll)的圓錐體斜面邊緣上的最大外圓直徑；也可以改換安裝成3個、或4個直徑更小一點的導(dǎo)向輪子來構(gòu)成，其導(dǎo)向小輪子前后外 端點的連線長度，也要與2個導(dǎo)向小輪子前后外端點的連線長度相當(dāng)，也是不小于從動行走 輪(11)的圓錐體斜面邊緣上的最大外圓直徑;為了減輕機器人重量，導(dǎo)向三角支架鋼板(14)制作開挖成(23)示的中部空間形狀， 也可以開挖制作成其它中空形狀；
6、 如權(quán)利要求3所述的一種家用樓梯搬運工機器人，其特征在于所述機器人上部分從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(3)里的拉掛三角支架鋼板(15)(又見圖4)上面開有穿軸孔(25)，拉掛 三角支架鋼板寬邊(27)的位置，應(yīng)該正好處于樓梯欄桿扶手水平時的扶手高度的靠近下邊， 略有一點超出也無妨，但絕不能全部超出在樓梯欄桿水平時的欄桿扶手高度之外；在拉掛三角支架鋼板寬邊(27)的兩個端角下邊，制作有兩個向上翻巻起來的鋼板掛鉤 (21)，鋼板掛鉤(21)的掛鉤中間，是用來專門安裝放置可旋轉(zhuǎn)的主框架(5)上端兩邊的 鋼管(或角鋼)上焊接著的長(或短)的鋼筋軸掛鉤(19)的；在靠近兩個鋼板掛鉤(21)內(nèi)側(cè)邊的鋼筋軸掛鉤(19)的邊上，向上邊焊接有兩塊旋轉(zhuǎn) 定位限向鐵塊(20)，用以限制主框架(5)及其鋼筋軸掛鉤(19)只能是向樓梯扶手的鋼筋 欄桿方向旋轉(zhuǎn)，即是向下、向后、向里旋轉(zhuǎn)，而不能夠反過來向遠離樓梯扶手的鋼筋欄桿方 向旋轉(zhuǎn)，即是不能夠向上、向前、向外旋轉(zhuǎn)；在靠近兩鋼板掛鉤(21)內(nèi)側(cè)邊的鋼筋軸掛鉤(19)的邊上，同時又是向下邊焊接有兩 塊橫向移動定位限位鐵塊(22)，用以限制主框架(5)及其鋼筋軸掛鉤(19)不能向左或向 右有稍微過量的橫向移動；拉掛三角支架鋼板(15)上，也制作開挖有減重的中空孔(23)，也可以開挖制作成其它 中空形狀；導(dǎo)向三角支架鋼板(14)和拉掛三角支架鋼板(15)，是被分割制作成兩塊三角支架鋼板 的，但也可以不分割開來，即是使用一整塊鋼板來制作并折彎成"n"字形狀，再從上往下套 住并安裝在輪軸(12)的兩端上。
7、 如權(quán)利要求1至6所述的--種家用樓梯搬運工機器人，其特征在于所述機器人在上、 下樓梯的前進中，也就是在機器人下部分的電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)(2)在工作時，即是機器 人系統(tǒng)中的蓄電池電力，去驅(qū)動電機帶動減速機，再帶動機械行走齒輪(10)旋轉(zhuǎn)，并且是 嚴(yán)格地按照控制器的指令，去往上或往下旋轉(zhuǎn)撥動樓梯欄桿里的-根根粗鋼筋，從而使機器 人自身順著樓梯欄桿扶手， 一節(jié)一節(jié)地逐歩上升、或者是一節(jié)一節(jié)地逐歩下降；從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(3)，此時也就是被其下部分的電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)(2)，通過主框架(5)上面的 鋼筋軸掛鉤(19)，與拉掛三角支架鋼板(15)下面的鋼板掛鉤(21)牢靠地活動餃接，被拖 動并向前進；即是在沿著樓梯欄桿扶手斜面向上行進、或者是向下行進； 一直到了樓梯欄桿 扶手的水平扶手段處——即水平扶手的直角轉(zhuǎn)彎處，也就是從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(3)沿扶手斜 面向上行進、或者是向下行進到接近樓梯欄桿扶手的水平表面處；從動行走輪(11)再繼續(xù) 向前行進時，從動行走輪(11)處于樓梯欄桿扶手拐彎直角里面一側(cè)的、圓錐面邊緣上的最 大外圓，就被樓梯欄桿水平扶手?jǐn)r住不能夠再向前進；此時正在向前運動的這個圓錐面邊緣 上的最大外圓，就產(chǎn)生了一個跨越欄桿水平扶手的向上的運動趨勢；處于其下面的正在向前 進的轉(zhuǎn)向?qū)蜉喗M(16)，因同時受到樓梯欄桿水平扶手的阻擋，也就同時產(chǎn)生了一個沿欄桿 水平扶手內(nèi)側(cè)表面轉(zhuǎn)向前進的一個運動趨勢；而從動行走輪(11)處于樓梯欄桿扶手拐彎直 角外面一側(cè)的圓錐面邊緣上的最大外圓，卻因為沒有任何物體阻擋而產(chǎn)生不出一個向上的運 動趨勢，來響應(yīng)從動行走輪(11)另一端圓錐面邊緣上的最大外圓向上的運動趨勢，故無法 形成從動行走輪(11)跨越欄桿水平扶手的可能性；同時機器人下部分的機械行走齒輪(10) 仍然是在繼續(xù)撥動鋼筋欄桿向前進，這就造成處于樓梯欄桿扶手拐彎直角外面一側(cè)的圓錐面 邊緣上的最大外圓，產(chǎn)生了以轉(zhuǎn)向?qū)蜉喗M(16)與水平扶手內(nèi)側(cè)表面的接觸點(線)為圓 (軸)心，以該圓(軸)心到欄桿扶手拐彎直角外面一側(cè)的圓錐面邊緣上的最大外圓面的距 離為半徑的水平圓旋轉(zhuǎn)運動趨勢，正好是與轉(zhuǎn)向?qū)蜉喗M(16)的一個沿欄桿水平扶手內(nèi)側(cè) 表面轉(zhuǎn)向前進的運動趨勢響應(yīng)起來，就使得轉(zhuǎn)向?qū)蜉喗M(16)的這個沿欄桿水平扶手內(nèi)側(cè) 表面轉(zhuǎn)向前進的運動趨勢，變成了導(dǎo)向輪子的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動前進；這時處于欄桿扶手拐彎直角里 面一側(cè)的、且處于導(dǎo)向輪組(16)上方的圓錐面邊緣上最大外圓，則因其圓錐斜表面與扶手 水平表面上的邊角是斜面銳角相交，而產(chǎn)生一個微小距離的滑動行進——即沿扶手水平表面 上的邊角轉(zhuǎn)向前進了一個微小距離，則更促成了此時處于樓梯欄桿扶手拐彎直角外面一側(cè)的 圓錐面邊緣上的最大外圓的水平圓旋轉(zhuǎn)運動趨勢，即刻就變成了一個空中水平的圓旋轉(zhuǎn)運動， 并立即就轉(zhuǎn)向了一個直角9(T ;至此，導(dǎo)向輪子的轉(zhuǎn)動前進，就引導(dǎo)著整個從動行走輪Ul) 安全、平穩(wěn)、平滑地轉(zhuǎn)向，并全部行進到了樓梯欄桿的水平扶手表面上，即安全、平穩(wěn)、平 滑地完成了一次跨越樓梯欄桿扶手的直角轉(zhuǎn)彎處，并能順利地繼續(xù)向前進；再繼續(xù)重復(fù)一次 上述從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)這個跨越欄桿扶手直角轉(zhuǎn)向的程序步驟，就可以又一次安全、平穩(wěn)、 平滑地完成直角扶手的樓梯轉(zhuǎn)彎并向前進；拉掛三角支架鋼板寬邊(27)的位置，正好處于 樓梯欄桿扶手水平吋的扶手高度的靠近下邊，即是處于樓梯欄桿扶手拐彎直角外面-,l直角 尖的豎直連線下邊上；在機器人從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)沿著樓梯欄桿扶手作直角轉(zhuǎn)彎時，這個拉 掛三角支架鋼板寬邊(27)，因為是被安裝緊固在從動行走輪(11)在轉(zhuǎn)彎直角外側(cè)的鋼輪軸 (12)上面，所以它就只能是隨著從動行走輪(11)的水平轉(zhuǎn)向前進，而作一個空中的水平 旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向前進；最多也不過是寬邊(27)是靠著樓梯欄桿扶手直角拐彎外面一側(cè)直角尖尖連 成的豎直連線下邊，來做了一個空中的水平旋轉(zhuǎn)并轉(zhuǎn)向直角9(T ，而且是將其下邊拉掛著的 機器人的中間部分和下面部分，也都同時聯(lián)帶拉著一起做了一個空中的水平旋轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)向了一 個直角90° ，并安全順利地繼續(xù)向前進。
全文摘要
本發(fā)明申請，涉及一種機電一體化的、使用電力驅(qū)動的、能夠自己輕松上下樓梯、并能運送重物的一種家用樓梯搬運工機器人系統(tǒng)，是由其上部分從動行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作箱3、中間部分聯(lián)結(jié)支撐承重框架系統(tǒng)工作箱4和下部分電力驅(qū)動行走控制系統(tǒng)工作箱2共同構(gòu)成。我國8層以下的不設(shè)電梯的低矮樓房，里面都普遍安裝有由鋼筋、水泥和木制扶手構(gòu)成的一種通用的樓梯扶手欄桿，家用樓梯搬運工機器人，就是使用并沿著這種樓梯扶手欄桿輕快地上下樓梯。它可以很方便地讓腿腳不便的老年人、或病人坐著上下樓梯，也可以運載上百公斤的重物輕松上下樓梯，因而也必將是搬家公司、物業(yè)公司、建筑公司非常適宜選用的一種新工具裝備。
文檔編號B62D57/00GK101357653SQ200810048808
公開日2009年2月4日 申請日期2008年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月14日
發(fā)明者海 任 申請人:海 任