气压升降步楼装置的制作方法

本发明涉及带有克服障碍装置的，如爬梯用的；提升病人或残疾人的装置例如专门升降机；辅助病人或残疾人步行的器具；具体涉及一种经绑扎于双足下用压缩空气升降人体后能像在平地上行走于楼梯的装置。

背景技术：

爬楼机器的现有技术方案大多采用椅子加装其他各种机械构件和运动副组合，即着眼于将椅子的结构完善，使其功能扩展，甚至有用微机控制等各种驱动的，有自助使用的.有必需他人帮助使用的，有国产的.也有进口的.产品精彩纷呈。

现有技术方案中亦有各种穿戴的外骨骼机种，对各关节设置支撑和旋转机构，对某关节或多关节施加位置控制的转矩，并用各种传感器反馈控制.以上这些都比较适用于失能人员。

经对中国专利文献检索，筛检出与本发明最为接近的以下五项现有技术进行分析比对，其优选的理由是与本发明都具有三个共性即：服务对象共相一致，满足个性化爬楼目的共相一致.解决办法都对应作用于下肢体共向一致。

一：cn101394823a升高装置公开日20090325发明。

二：cn203060237u一种上下楼辅助装置公开日20130717实用新型。

三：cn104000708b一种辅助上.下楼梯的行走装置公开日20161116发明。

四：cn106974807a多功能电动助力鞋公开日20170725发明。

五：cn108245379a一种丝杠式下肢爬楼助力装置公开日20180706发明。

对一而言：该技术方案“目标是提供一种使使用者在基准面50(比如，地板.地面.楼梯或图1b中示出的其他表面)上升高的升高装置”，“高度小于阶梯上的公共竖板的高度，优选是基板130的高度大致是公共阶梯竖板的一半”；“在一实施方式中，升高装置100包含一阶梯(未示出)”，见说明书p3.p4；据此本发明认为，该发明的核心思想是仅在公共阶梯间增加一个半高的过渡的”垫脚石”，采取对一个台阶分成二步走的方法；同时繁复表述的复杂化结构所改变的形状仅仅只为改变脚踏面积而设置；另外“在一实施方式中，升高装置100包含一阶梯(未示出)”也只是多作了个分步，以减小人体向上作功的假设距离，却增加了踏步运动的次数去完成上一个公共阶梯的目的。

对二而言：该技术方案相比上一方案，解决办法有所不同，着眼于用活动可升降的装置抬升人体，这是很对路的，可惜具体技术方案有严重不足；应该知晓：液压系统有2个必要条件，第一，储液量容积应该大于执行工作油缸或工作油箱的容积，第二，液压油的流动和切换方向必需双向交替施加压力才能循环反复运动；根据该说明书提供的设计数据计算：液压箱体的容积约5100多立方厘米，储液筒的容积近1300立方厘米，储液筒回储了1300立方厘米液压油那么液压箱内还有约3800立方厘米油储去哪儿了，所述“已经扁平的液压箱体”，“液体全部回到液压筒内”是凭什么做到的，仔细看还有其他重要的细节方面存有严重问题；注意到该发明人先前还有一个版本cn102988152a可见第二版对第一版有所否定并努力改进，本发明人认为其第一版本用朴实无华表述的发明特征-----一块介于两阶梯半高的长方箱体作踏脚垫块再用手杖连接人手操控移位，这是最原始.最简单.最实用的解决方案；可惜人人一知.人人可制，无技术门坎.无专利可保。

对三而言：该技术方案应该属于穿戴的外骨骼类型，而且属于很简便.轻巧的那种，最大优点在于无需外加能源及驱动机构以及微机控制；不足在于仅对膝关节及小腿作提拉助力而对髋关节却加重负荷，所以仅针对性地适合少数髋关节无碍而膝关节有刚性辅助需要者上.下楼梯。

对四而言：该技术方案首先不需要多功能，出于为了走路省力而戴上这付耗电能，耗体能的”重力”助力鞋有奌自相矛盾得不偿失，其所设计的外观和使用的材质是很不方便走路的；其次该说明书附图未按比例绘制的图形显得很不合理，现以原图中鞋邦宽度尺寸较符合实际接近1∶6为比例对图形假设成：長*宽*高为260*180*360毫米，并假设底板.槽架.横梁由铝合金板材或用铁皮制作，那么试祘后累计由铝合金为主框架加其他铁质另件构建的助力鞋单只重约6.5kg，如由全铁材质制成则单只助力鞋约重7.25kg，可见10多公斤重的装备套在“尤其是老.弱.病.残者”的双脚上行走或爬楼其方案的缺陷是明显的；再其次产品是需要合理的生产工艺性达成的，该设计若真按图实施制造，可预见的是其制造工艺和装配工作会发生冲突，一个在生产时即存有困难的设计其价值的不足也是明显的；不过该方案采用对人体整体抬升的解决办法以及通过对双足交替升降跨越障碍的设计思想十分值得赞赏.但具体技术方案存有上述瘕疵。

对五而言：该说明书开宗明义”对于老年人来说，上下楼梯是一件繁重的体力劳动，这不仅给老年人自身带来痛苦，也给家属造成巨大负担，还严重限制了老年人活动，直接影响生活质量.”对此十分赞同；由数据公知：全国60周岁以上人口逾2.4亿占全国人口17％，其中65岁以上15831万人占11.4％，失能老人4000万人.痴呆老人1000万人；

中国社会老令化基数大，人的寿命延长使得老令人占比加速上升，这正是一个铁打的营盘有着钢性的需求；但是该发明对大众的.生活在无电梯楼房中的.能正常走路的，但体能已趋衰弱大腿肌肉退化的老年人来说，主客观上极少人会购买和使用该类产品，简言之不符合当下未富先老的大多数人的消费水平和中国老人勤俭节约的传统心理，因此客观上达不到发明人的初心；为什么？进一步理由，该发明指出先前的现有技术的不足：“一般的下肢助力装置为全下肢部分或全助力，结构复杂.造价昂贵.”所以发明者采取了“针对性结构设计，实现大幅度降低成本”显而易见多一个关节结构多一份复杂系数也就多一份昂贵，人所共知，采用类似机器人构造的外骨骼助力装置其价格太过高昂；该发明的二版本比较一版本cn107322572a对关键部件“执行部”进行重新设计，但该方案整体结构包括执行部仍然复杂高级，需较高端制造设备投入，自制零件多且加工周期长，工艺和精度要求高，对生产人员技能水平要求亦较高，.企业管理及售后服务工作量大，总之价格降不到适合消费者价位；还有一个巧合之处，该技术方案同[012]的技术方案相比正好相反，仅对髋关节作助力辅助；一版本中有“通过辅助股四头肌的屈伸即可实现助力效果，不再需要整体考虑髋关节.膝关节和踝关节的运动”的论述，可以理解为是该发明的理论依据，虽在二版本中隐去，但依这个核心思想所指导的总体方案及部件构建在二版本中的一脉相承是毫不动摇的；生活常识告诉我们，比较而言：”走路不吃力，登楼太费劲”，对这个现象注意观察和进行分析很有意思，这个现象会在进入老年人生命周期中維持多年甚至十多年直至老弱到连路都走不了，当下相当多的这类对象由于各种原因的条件限制硬生生生活在无电梯楼房里费劲地登楼.冒险地下楼；不难了解，楼梯之所以会成为障碍是因为登楼时人的身体重心落向后下肢，另一下肢屈曲前跨与重心产生近250毫米水平距离以及2脚有一个台階近180毫米的高度差，此时屈曲居前的下肢必需使用自身肌肉力量的杠杆作用将身体向上向前恢复直立状态，需要下肢整体运动的协调，其中膝关节.股四头肌也重任担当，恰恰是需邦助的老年人的股四头肌退化衰弱了，膝关节自然也无能为力了，有的人登几腿就不行了，有的登楼一段后很快自身人体的生物能消耗完了；再看下楼，毎次某脚在下落一个台阶时身体的重力有一个加速度，台阶对此回应一个反冲，膝关节处髌骨与股骨间关节受力负荷远高于平地走路达7倍，如股四头肌不能缓解，又如当亊人骨质还疏松其损害的后果就严重了，所以说下楼是在冒险；总而言之从上述角度对照该技术方案采用“针对性结构设计”，着力于“髋关节的连接结构”，来“邦助腿部功能正常但是运动能力不足用户的爬楼过程，例如老年人爬楼”，问题是，是否真能做到，并进一步普惠大众？实际上该技术方案对髋关节不好而膝关节及股四头肌无碍的有钱小众较合适。

从上例五项方案归纳来看，为达到同一目的，采用的办法所显示的技术能级天差地别，从普通人能用手工制作一个简单方箱体加一根木棍解决问题，到动用高精尖制造来提供还配用微机控制的机器人外骨骼来解决问题，跨距之大，剧本之多，令人错愕，可见这个竞技场上上演着否定之否定再否定的惨烈博杀；令人感悟，最终被市场认定的才真正具备专利属性。

技术实现要素：

人们自然地登爬楼梯所形成的原始的行动方式和轨迹，谁都不可能获取专利垄断起来，但对这个行动轨迹和方式所分解的运动力和方向，或合成的运动力和方向，人们采用各种技术方案进行模仿.替代等办法来达到登爬楼梯之目的的本身是可取的，是需开发研究的，也是有成熟可靠产品的，例如各种各样电梯，这是社会文明的进步；从这一理念出发，从对本技术领域之背景技术所积累的各祌现有技术知识的学习出发，还从我国人口老令化”厉害了”，尚有大众的.生活在无电梯楼房中的.能正常走路的.但体能已趋衰弱大腿肌肉退化的老年人的困境出发；本发明设想每个相邻台階的高低差距相对于人们的双脚如能随时随需被”某物”自动地填充或缩小使人们登爬楼梯时不再有高低空间障碍，那么只要有能力走路的年老体衰者或某些病残人士登楼如履平地的愿望就会成为现实，这恰是一个低级和简单的思想启示，为此在大量专利文献中寻找相同标的，筛捡出与本发明最接近的上述五项现有技术并作了如前分析。

本发明的目的：提供一种气压升降.自动省力.功耗很小.结构简单.轻巧便携，一步一个台阶，制造易量产，价格很低廉的，使人能像在平地步行一般走楼梯的装置，用以满足相当大众人数的某些人们享受”自由”生活的期盼。

本发明依据上述设想和学习现有技术，引伸和提供的具体技术方案是：气压升降步楼装置；装置由执行部.操纵部.动力部.固置收纳部组成。

所谓”某物”是由一对气囊被按置于下面的托底板上和上面的脚踏板下组成的执行部；执行部包括：气囊由tpu材料制作，上面加装气门嘴，承受80公斤左右负荷，被按置于下面的托底板上和上面的脚踏板下由导柱导套活动连接组成的框架之间；托底板为2*150*290毫米不锈钢板向上焊接3根直径6毫米長220毫米不锈钢导柱，在两长边处向上折反加强筋，下面復贴一层防滑聚胺脂薄板；踏脚板为5*150*290毫米聚丙稀板，板上在对应导柱处固定有3个导套穿入托底板上导柱后，当气囊受抽.充气变形使踏脚板上下滑动填空升高或收缩下降，如此相邻台階高差距离消失，踏脚板上面装配有后绑和绑扎足部用的魔力带将执行部紧固于双脚下。

操纵部包括：电源开关.信号开关.2个手动三通阀.按装板组成；2个气囊分别通过气门嘴及气管与操纵部中2个手动二位三通阀a通孔串连，二位三通阀r通孔连通大气，二位三通阀p通孔用气管分别与二位五通双线圈电磁換向阀a.b通孔接头串连；手动二位三通阀的作用：第一在登楼开始，操纵气泵启动时段如先为左气囊充气，则驱动右边三通阀r和p孔开通大气补气，待左气囊充满气后恢复至未驱动状态；第二在登楼结束时段需操纵左右气囊都抽出空气先后将2个三通阀驱动打开阀口使其连通大气排气，第三在正常工作时手动2个三通阀a孔和p孔保持常开状态为二位五通換向阀和气囊提供通道。

动力部主要由按装底板.气泵.12v锂电池.5v锂电池.两块霍尔传感器模块.二位五通双线圈电磁換向阀组成；气源供气泵为dc12v轿车轮胎充气泵；5v信号控制锂电池和12v功率锂电池分别为传感器部分和气泵提供能源。二位五通換向阀p通孔经连接头及气管与气泵出气口连接，二位五通換向阀r.s两通孔并联与经过改装的气泵进气口用三通接口连接，从而全气路形成闭环气路；二位五通双线圈电磁換向阀的作用：受左右两个踏脚板上导套与导柱间的霍尔传感器交替感应，限制位置高度和反馈切换时点，然后通过霍尔传感器模块上的继电器导通或断开去控制电磁換向阀为向2个气囊同时进行一个充气另一个抽气的反复切換，使压缩空气自动循环在2个气囊中充来抽去交换。

固置收纳部将操纵部配置其上，操纵部的三通阀2个a孔引出的两根气管和传感器电线平排联结于人体后连接到左右两脚下执行部的气囊和踏脚板上传感器；动力部固定于固置收纳部包內，随身上下楼梯；使用结束后将执行部叠合起来连同气管和电线全部收于固置收纳部包內，外出办亊可随身背带或寄存某妥当处，回家放置屋内某角落。

在实施上楼时，使用者如左脚在地面被抬高至第一台阶位后，右脚气囊被抽气执行部处于最薄状态，只需将右脚向前移出一步即立上第一台阶；然后等待右脚气囊充气抬高，而原来抬高的左脚的气囊同时被抽气收缩复位作向前移一步的准备，在右脚被抬高到位后，左脚执行部处于最薄接着向前移出一步即立上第二台阶；就此反复交替循环完成上楼；

倘若下楼只需将待充气的某脚向前移出，此时立于上位台阶的后脚气囊抽气下降复位，而前脚气囊同时充气填空下位台阶，如同上楼时一样沒有了高度落差，于是乎如履平地成也。

有益效果：本发明对本技术领域的技术解决方案的轨迹趋向，从”由简到繁”的现象，轻言提议：作点改想，增加从繁到简的思路并提供案例；本发明首先着力于创意新颖.技术解决办法合理；其次从省钱理念设计方案结构；再其次使用性符合整体轻巧便携，一步一个台阶，体现了自动化.个体化.自助化原则；制造成本低廉的优势在于：外购配件供应充足，原材料消耗很少，关键是自制零件少而简单，个别零件自制有一定技术工艺门坎，生产设备投入不多不高端，检测手段无需繁复，场地人员流动资金可大可小；形成产品后的使用对外部环境等等状况应无冲突，苛刻性的限制条件也不会有，更贴切于居家养老的政策和社会实际的需要。

附图说明

本发明共有附图9幅。

图1是本发明上楼实施例示意图。

图2是本发明气压控制系统示意图。

图3是本发明右脚执行部件示意图。

图4是本发明左脚执行部件示意图。

图5是本发明托底板零件图。

图6是本发明脚踏板零件图。

图7是本发明导柱.导套零件图。

图8是本发明气囊零件图。

图9是本发明操纵部件示意图。

附图标记：执行部100.操纵部200.动力部300.固置收纳部400.左托底板101.右托底板102.左气囊103.右气囊104.左脚踏板105.右脚踏板106.导柱107.导套108.气管及接口109.左霍尔传感器110.右霍尔传感器111.电线及接口112.绑带113.气门嘴114.防滑垫115.电源开关201.信号开关202.左手动三通換向阀203.右手动三通換向阀204.按装板205.12v锂电池301.5v锂电池302.气泵303.二位五通双线圈电磁換向阀304.左霍尔传感器模块305.右霍尔传感器模块306.气管及接口307.电线及接口308.三通接口309.按装底板310.三星轮爬楼行李车401.固置收纳包402。

具体实施方式

对照附图：图1.图2.图3.图4.图5.图6.图7.图8.图9。

本技术方案由执行部100.操纵部200.动力部300.固置收纳部400组成。

执行部100包括：左托底板101.右托底板102.左气囊103.右气囊104.左脚踏板105.右脚踏板106.导柱107.导套108.气管及接口109.左霍尔传感器110.右霍尔传感器111.电线及接口112.绑带113.气门嘴114.防滑垫115；执行部100是升降人体的终端部件，执行部100每件约重1公斤。

操纵部200包括：电源开关201.信号开关202.左手动三通換向阀203.右手动三通換向阀204.按装板205；操纵部200重约0.3公斤。

动力部300包括：12v锂电池301.5v锂电池302.气泵303.二位五通双线圈电磁換向阀304.左霍尔传感器模块305.右霍尔传感器模块306.气管及接口307.电线及接口308.三通接口309.按装底板310；动力部300对终端工作的执行部100.提供可自动控制流向的压缩空气气源使执行部100.变形来升降人体，动力部300重约2.7公斤。

固置收纳部400包括：三星轮行李车401.固置收纳包402；在另一方式中固置收纳包402为双肩背包，重约0.8公斤。

在上楼实施例中，用绑带113绑扎好执行部100于双脚下，连接好2根气囊气管109和传感器电线接口112，一手扶着楼梯扶手，一手拉上行李小车401，操作操纵部200上电源开关201，信号开关202和二位三通阀203或204按扭，开机启动气泵303；在登楼初始，如先为左气囊103充气，则驱动右手动三通阀204的r通孔和p通孔开通大气补气，待左气囊103充满气达到压力值后恢复至未驱动时的常开状态；然后进入传感器110和111反馈位置信号自动控制的正常工作阶段，此时2个三通阀203.204的a孔和p孔保持未驱动的常开状况为二位五通換向阀304提供通道；2个手动三通阀203.204的p通孔用气管及接口307分别与二位五通双线圈电磁換向阀304的a.b通孔串连；二位五通双线圈电磁換向阀304的p通孔经气管及接口307与气泵303出气口连接，二位五通双线圈电磁換向阀304的r.s两通孔并联与略作改装的气泵303进气口连接，二位五通双线圈电磁換向阀304受左右两个踏脚板上导套108与导柱107间的霍尔传感器110.111交替感应限位高度和切换时点，并通过霍尔传感器模块305.306上的继电器导通或断开去控制电磁換向阀304向2个气囊103.104同时进行一个充气另一个抽气的反复切換，在这个闭环气路中压缩空气自动循环在2个气囊中充来抽去交換；使用者如左脚执行部100在地坪面被抬高后，右脚执行部处于最薄状态只需右脚向前移出一步即立上第一台阶；等待右脚气囊104充气抬高，而原来抬高的左脚的气囊103同时被抽气收缩复位趋向最薄状态作向前移一步的准备，当右脚执行部100被抬高至第二台阶阶面，左脚执行部处于最薄状态，左脚向前移出一步即立上第二台阶，如此重复交替；在到达转向的平台处待两脚下执行部近同等高时，暂时关闭气泵303转弯走几步再打开气泵303重复如前程序；在登楼结束时段操纵左右气囊103.104都抽出空气，先后将2个三通阀203.204阀口使其连通大气排气，便于缩小体积后合拢收纳在行李车401的包402内，回家后置于某个不起眼角落。

在下楼实施例中，使用者绑扎穿戴好执行部100于双脚，连接好2个气囊的气管109和传感器电线接口112，一手扶着楼梯扶手一手拉上行李小车401，对操纵部200上电源开关201信号开关202和二位三通203.204按扭进行操作；开机启动气泵303，在下楼初始，如先为左气囊103充气，则驱动右边三通阀204的r通孔和p通孔开通大气补气，待左气囊103充满气达到压力后恢复至未驱动时的常开状态；然后进入传感器反馈位置信号自动控制的正常工作阶段，只需将待充气的某脚向前移出，此时立于上位台阶的后脚气囊抽气下降复位，而前脚气囊同时充气填空下位台阶，如同上楼时一样沒有了高度落差，接着前脚气囊抽气收缩，人体下降落实于下位台阶，同时另一脚气囊亦同时充气即可移出这一步再下下一个台阶，如此重复交替；在到达转向的平台处待两脚下执行部100近同等高时，暂时关闭气泵303转弯走几步再打开气泵303重复如前程序；在下楼结束时段再操纵2个三通阀驱动阀口使其连通大气排气，将左右气囊都抽出空气便于缩小体积后合拢收纳在固置收纳部400内；拉上行李小车犹如习惯带上手袋.包包之类，外出购物或办什么事随你意愿。

在另一实施方式中，周置收纳部为双肩背包，选购容积大于30厘米长16厘米宽35厘米高的双肩背包402，动力部300固置于包内，方案实施时取出执行部100及连线，背包402可前置使外露的操纵部200各个按扭便利手控；实施结束后所有部件收纳包内，连包总重量约7公斤内，外出可随身背带或有妥当处寄存。

本发明采用压缩空气升降人体克服楼梯障碍的办法及装置所显示的创意，受此技术启示，用本创意办法扩展延伸的其他改型装置应包含在本发明的保护范围内。