电动仿生移动装置的制作方法

本实用新型涉及辅助移动工具领域，特别涉及一种可用于全地形的电动仿生移动装置。

背景技术：

轮椅、电动轮椅能在坡度小于12度平坦的路面上行驶，但遇到楼梯台阶就无法跨越。有部分轮椅可以爬楼梯，但是动作幅度大，使用者体验感很差，而且因幅度大，使用者的安全感不强，很容易出项事故。

目前中国仍有近一半的城市居民仍住在7层以下没有电梯的建筑，失能和行动不便人士往往下楼需要一个身强体壮的人背行，或由4人抬着轮椅才能下楼。这一现状给无数失能和行动不便人士带来生活的不便，甚至有些家庭由于护理人手不够，家中的失能和行动不便人士一年也难得下几次楼。

为了解决上下楼梯问题，市面上已有履带式爬楼电动轮椅产品，例如中国专利cn208823208u一种新型履带式爬楼轮椅控制系统。然而，这种履带式爬楼轮椅在运行时颠簸幅度动作较大，给乘坐者的安全系数不高。此外，这种履带式爬楼轮椅还存在体积大、重量大等缺点，这样既不方便存放，又会因为体积过大而难以在普通居民楼梯间转弯，使用十分不便捷。

因此，有必要提供一种新的电动仿生移动装置，以克服上述缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种电动仿生移动装置，通过整体结构设计，使得应用本实用新型所述电动仿生移动装置可以在任何一个成年人的操作下，帮助失能和行动不便人士自主上下楼梯。同时，本实用新型所述电动仿生移动装置通过传感器的设置，既可以实现在平路上可以作为电动车，又可以在遇到道路比较崎岖的情况时，通过所述升降柱的调节而使得所述电动仿生移动装置始终保持水平稳定，从而可作为全地形车。

为了达到上述目的，根据本实用新型的一方面，提供一种电动仿生移动装置，具有一承载表面，包括：复数个多级升降柱，用于支撑所述承载表面并使得所述承载表面在一竖直方向上靠近或远离一支撑面移动；蠕动组件，设置于所述承载表面面朝所述支撑面的表面上；以及，复数个电动轮，每一所述多级升降柱对应至少一电动轮，使得所述承载表面在所述支撑面上移动；其中，所述蠕动组件包括至少一导轨和至少一移动模块，所述导轨设置于所述多级升降柱之间，以引导所述移动模块在所述承载表面的移动方向上在所述多级升降柱之间移动。

在本实用新型一实施例中，所述电动仿生移动装置可以是一仿生爬楼车，所述承载表面则为一椅座。本领域技术人员可以理解的是，所述电动仿生移动装置也可以是一多功能床，则所述承载表面则为一床面。所述承载表面也可以根据实际需要而选择其他任意适用于移动的组件或部件。

在本实用新型一实施例中，所述蠕动组件还包括一驱动模块，所述驱动模块驱动所述移动模块沿着所述导轨在所述承载表面的移动方向上在所述多级升降柱之间移动。

在本实用新型一实施例中，所述蠕动组件还包括至少一个全向轮，所述全向轮与所述移动模块连接，使得所述移动模块带动所述全向轮在所述承载表面的移动方向上在所述多级升降柱之间移动。

在本实用新型一实施例中，所述电移动装置还包括一高度传感器，用于测量所述高度传感器的安装位置至一水平面的高度。

在本实用新型一实施例中，在所述复数个多级升降柱中的至少一个多级升降柱上设置一测距传感器。

在本实用新型一实施例中，所述复数个多级升降柱包括成排设置的复数个第一多级升降柱和成排设置的复数个第二多级升降柱；其中，所述第一多级升降柱的设置高度高于所述第二多级升降柱的设置高度。

在本实用新型一实施例中，所述复数个多级升降柱包括成排设置的复数个第一多级升降柱和成排设置的复数个第二多级升降柱；其中，所述第一多级升降柱的高度变化范围大于所述第二多级升降柱的高度变化范围。在本实用新型一实施例中，所述承载表面为一椅座，具有一椅背，所述成排设置的复数个第一多级升降柱被设置为靠近所述椅背。

在本实用新型一实施例中，所述电动仿生移动装置还包括控制组件，所述控制组件控制所述多级升降柱、所述电动轮，以及所述移动模块的移动。

在本实用新型一实施例中，所述电动仿生移动装置还包括角度传感器，所述角度传感器设置于承载表面上，用于检测所述承载表面的水平度。

在本实用新型一实施例中，所述电动仿生移动装置还包括一电源，所述电源向所述控制组件、所述复数个多级升降柱和所述复数个电动轮提供动力。

在本实用新型中，爬楼动作过程保证轮椅可以顺利通过楼梯同时座椅的重心离地面更近，使轮椅重心降低，有利于提高轮椅的行驶稳定性。同时，本实用新型所述电动仿生移动装置在运行过程中始终保持至少有4个轮子在台阶上，使用者的中心点始终在4个轮子的中心内，稳定性更加增强。因此，本实用新型所述电动仿生移动装置具有动作幅度小，重心波动较小，以及良好的稳定性和可靠性。

附图说明

图1a和图1b是根据本实用新型一实施例的电动仿生移动装置的立体图；

图2a和图2b是根据本实用新型一实施例的电动仿生移动装置的蠕动组件的结构示意图；

图3是根据本实用新型一实施例的电动仿生移动装置的多级升降柱的结构示意图；

图4是根据本实用新型一实施例的控制方法的流程图；

图5a至图5m是与图4所示流程图相对应的结构示意图；

图6是根据本实用新型另一实施例的控制方法的流程图；

图7a至图7e是与图6所示流程图相对应的结构示意图。

具体实施方式

以下，结合具体实施方式，对本实用新型的技术进行详细描述。应当知道的是，以下具体实施方式仅用于帮助本领域技术人员理解本实用新型，而非对本实用新型的限制。

本领域技术人员可以理解的是，以下实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本申请可用以实施的特定实施例。本实用新型所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本申请，而非用以限制本实用新型。此外，附图仅做示例性表述，为清晰的目的而省略部分结构或夸大部分结构的尺寸。不用于显示本实用新型或定义本实用新型之用。

在本实施例中，提供一种电动仿生移动装置，尤其是一种仿生爬楼车1。图1a和图1b所示的是所述仿生爬楼车1的不同角度的立体图。如图1a和图1b所示，所述仿生爬楼车1具有一椅座10，所述椅座10具有一椅背101。所述仿生爬楼车1仿生爬楼车1还包括：复数个多级升降柱20，一蠕动组件30和与所述多级升降柱20对应且连接以用于移动的复数个电动轮40。

本领域技术人员可以理解的是，出于美观及安全性的考量，在图1a和图1b所示的立体图中，包含多个盖板，以隐藏部件或部分部件的结构。例如，如图1a中所示，所述多级升降柱20外侧设置盖板50a，又如图1b中所示，所述蠕动组件30外侧设置盖板50b。

以下，结合附图2a和图2b详细描述所述蠕动组件30仿生爬楼车1。

如图2a所示，所述蠕动组件30包括：导轨310、驱动模块320、移动模块330和全向轮340。如图2b所示，所述驱动模块320包括一驱动电机321、一连动带322和一转动轴323，其中，所述驱动电机321的输出轴3211通过所述连动带322带动所述转动轴323转动。

如图2b所示，所述移动模块330包括一传动构件331、全向轮安装构件332和滑动块333，其中，所述传动构件331套设于所述驱动模块320的所述传动轴323上，并于所述传动轴323耦合，因此，所述传动构件331可以随着所述转动轴323的旋转而在图2b中所示的x轴方向上沿着所述转动轴323移动。本领域技术人员可以理解的是，所述传动轴323可以是一丝杆，为了清晰的目的，附图中未显示螺纹。

如图2b所示，所述全向轮安装构件332与所述传动构件331固定连接，并且，所述全向轮340安装于所述全向轮安装构件332上。此外，所述滑动块333与所述全向轮安装构件332固定连接，并与所述导轨310耦合，使得所述滑动块333在所述导轨310内滑动。因此，当所述传动构件331移动时，可以带动所述全向轮340移动，并且通过所述滑动块333与所述导轨310确保了所述全向轮340的移动稳定性。

由此，通过上述结构，可以实现由所述驱动模块320的所述驱动电机321驱动所述全向轮340沿着图2b中x轴移动。

当然，本领域技术人员可以理解的时，为了安装及限位的目的，如图2a所示，所述蠕动组件30还可以包括限位板350设置于所述转动轴323的两端。

为了实现上下阶梯的作用，如图1b所示，在所述椅座10的所述椅背101面朝地面的表面设有一保护壳70，所述保护壳70可以容纳图2a和图2b中所示的所述连动带322及所述转动轴323的一端。

如图1b所示，所述保护壳70面朝底面的表面上设置一第一高度传感器220，用于测量所述第一高度传感器220的安装位置至地面的距离，进而在面对台阶路况时，可以通过所述第一高度传感器220的测量值来计算一台阶的高度。以下结合图3详细描述所述多级升降柱20。并且为了清晰的目的，将诸如盖板50a/50b、框架等部件去除。本领域技术人员可以理解的是，该些框架等结构均为本领域的常规结构。

如图3所示，所述复数个多级升降柱20包括成排设置的复数个第一多级升降柱20a和成排设置的复数个第二多级升降柱20b。在本实施例中，所述成排设置的两个第一多级升降柱20a和成排设置的两个第二多级升降柱20b，并且，所述第一多级升降柱20a的高度高于所述第二多级升降柱20b的高度。同时，为了实现上台阶的功能，具有更高高度的所述第一多级升降柱20a被成排设置为更为靠近所述椅背101。

如图3所示，每一所述第一多级升降柱20a和每一所述第二多级升降柱20b对应一电动轮40，使得所述可以在例如地面的支撑面上移动。本领域技术人员可以理解的是，所述电动轮40可以通过任何已知的方式安装在所述多级升降柱20。

此外，进一步地，在至少一个所述第一多级升降柱20a和/或所述第二多级升降柱20b上设置一测距传感器230，用于测量所述测距传感器230的安装位置至一阻挡面之间的具体。例如，如图3所示的，在本实施例中，在每一所述第一多级升降柱20a与对应的电动轮40的连接处设置所述测距传感器230；而在所述第二多级升降柱20b上，则是在一额外设置的滑动轮保护盖410上设置所述测距传感器230。本领域技术人员可以理解的是，事实上所述滑动轮保护盖410是非必要部件，设置于所述第二多级升降柱20b上的所述测距传感器230也可以设置于所述第二多级升降柱20b与对应的电动轮40的连接处。这样，可以在所述仿生爬楼车1在面对一台阶时，通过所述测距传感器230通过下文详细描述的方法以测量一台阶的宽度。

此外，如图3所示的，在所述第二多级升降柱20b的所述测距传感器230面朝底面的表面上设置一第二高度传感器240，用于在以下详细描述的第二模式下进行高度检测。

此外，进一步地，如图1b所示的，在所述椅座10的下方表面，例如图1b的所述盖板50b上设置一角度传感器60，用于检测所述座椅10的水平度。再者，本领域技术人员可以理解的是，所述仿生爬楼车1还包括用于向例如驱动电机321，所述第一多级升降柱20a、所述第二多级升降柱20b等电气组件供电的电源，以及接收并处理所述角度传感器60、所述第一高度传感器220和所述距离传感器230等的检测数据，并控制诸如所述驱动电机321及所述多级升降柱20a、20b运作的控制器。所述电源及所述控制器为本领域的常规组件，设置位置及具体型号均可以根据实际需要而进行相应调整，在此不再赘述。

在本实施例中，还提供作为电动仿生移动装置的所述仿生爬楼车1的控制方法。所述控制方法包括第一模式(即爬楼模式)和第二模式(即下楼模式)。

以下结合图4及图5a至图5m详细描述本实用新型所述电动仿生移动装置作为一仿生爬楼车1时，处于爬楼模式时的控制方法。该控制方法包括以下步骤：

s10：进入爬楼模式时，使得所述第一升降柱20a及其相应的电动轮40靠近台阶，通过所述第一高度传感器220获得一级台阶的高度h；其中，所述全向轮位于与所述第一升降柱20a相应的电动轮40并行的起始位置；

s11：使得所述第一升降柱20a收缩，收缩量为所述高度h，并通过所述测距传感器230获得一级台阶的宽度w；

s12：使得所述仿生爬楼车1朝向台阶的方向移动，移动距离为1/2w；

s13：所述第一升降柱20a和第二升降柱20b同时沿着图中z轴方向升起，升起量所述高度h；

s14：使所述仿生爬楼车1整体通过朝向台阶移动，移动距离为1/2w；

s15：使得所述全向轮340移动至所述起始位置；

s16：根据所述测距传感器230获得的测量值判断是否结束爬楼模式；

s17：由所述高度传感器确定下一级台阶的高度h'；使所述第一升降柱20a收缩，收缩量为所述高度h'，并通过所述测距传感器230获得下一级台阶的宽度w'；

s18：使得所述仿生爬楼车1朝向台阶的方向移动，移动距离为1/2w'，同时控制所述全向轮340朝向所述第二升降柱20b的方向移动；

s19：使所述全向轮再次朝向所述第二升降柱20b的方向移动1/2w'的步骤，然后使所述第二升降柱20b收缩，收缩量为台阶高度h；

s20：控制所述仿生爬楼车1整体朝向台阶移动的步骤；

s21：使所述第一升降柱20a及所述第二升降柱20b同时升起的步骤；其中，所述第一升降柱20a及所述第二升降柱20b的升起量所述高度h'；以及，

s22：使得所述电动仿生移动装置的全向轮移动至初始位置的步骤。

然后再重复步骤s16的判断步骤，并且当判断继续爬楼模式时，重复步骤s17至s22，直至判断爬楼模式结束为止。

以下，结合图4至图5m详细描述本实施例所述仿生爬楼车1的具体运行过程。

如图5a所示，当所述仿生爬楼车1在平地行驶时，所述全向轮位于与靠近所述椅背101的所述电动轮40并行的位置(图5a中所述全向轮与所述电动轮40重合)，定义为起始位置。当所述角度传感器60检测到所述椅座10处于非平衡状态时，即所述椅座10的乘坐平面处于非水平状态时，控制器控制所述第一多级升降柱20a及所述第二多级升降柱20b在图5a所示z轴方向上下伸缩，直至所述角度传感器60检测到所述椅座10的乘坐平面恢复平衡状态位置，即所述椅座10的乘坐平面处于水平状态。

当图5a所示的所述仿生爬楼车1在前进过程中，根据所述测距传感器230检测到的所述电动轮40与前方障碍物的距离变短而判断所述仿生爬楼车1遇到一台阶，从而进入爬楼模式。或者，用户自行设定所述仿生爬楼车1进入爬楼模式时，如图4及图5b所示，进行步骤s10：所述仿生爬楼车1首先调整为以所述椅背101靠近检测到的台阶，使得所述仿生爬楼车1的所述第一升降柱20a及其相应的电动轮40靠近台阶。此时，通过所述第一高度传感器220的当前测量值与先前测量值之间的差值获得一级台阶的高度h。

接着，如图4及图5c所示，进行步骤s11：所述第一升降柱20a沿着图5c所示的z轴方向收缩，收缩量即为台阶高度h。此时，如图5c所示，所述第一升降柱20a及其对应的电动轮40位于台阶边缘，而所述全向轮340代替所述电动轮40而使得所述椅座10保持平衡。此时，所述测距传感器230的测量值即为台阶的宽度w。

随后，如图4及如图5d所示，进行步骤s12：所述蠕仿生爬楼车1沿着图中x轴方向向着台阶移动，移动距离为1/2w。此时，所述第一升降柱20a及其对应的电动轮40位于第一台阶上，且处于台阶的1/2w处。

然后，如图4及图5e所示，进行步骤s13：所述第一升降柱20a和第二升降柱20b同时沿着图中z轴方向升起，升起量为台阶高度h，所述全向轮340悬空并位于台阶边缘。

接着，如图4及图5f所示，进行步骤s14：所述仿生爬楼车1整体通过所述第一升降柱20a对应的电动轮40及所述第二升降柱20b对应的电动轮40而沿着图5e中x轴方向朝向台阶移动，直至图5f所示位置。此时，所述第一升降柱20a及其对应的电动轮40，以及所述全向轮340位于台阶上，而所述第二升降柱20b位于原平面上。

接着，如图4及图5g所示，进行步骤s15：使得所述全向轮340移动至起始位置，即，如图5g所示，全向轮位于与靠近所述椅背101的所述电动轮40并行的位置(图5g中所述全向轮与所述电动轮40重合)。此时，完成一格台阶的爬行。

随后，如图4所示，进行步骤s16：根据所述测距传感器230的检测结果判断是否存在下一阶台阶。当所述测距传感器230的检测值突然急剧增大时，判断前方无台阶，进而爬楼模式结束。本领域技术人员可以理解的是，所数据急剧增大例如所述测距传感器230的检测值突然增加数倍或数十倍。

当根据所述测距传感器230判断还有台阶时，如图4及图5h所示，进行步骤s17：由所述第一高度传感器220确定下一级台阶的高度h'；使所述第一升降柱20a收缩，收缩量为所述高度h'，并通过所述测距传感器230获得下一级台阶的宽度w'。本领域技术人员可以理解的是，所述高度h'可以由所述第一高度传感器220的当前测量值与图5e所示的步骤s13中第一高度传感器220的测量值的比较而确定。

然后，如图4及图5i所示，进行步骤s18：得所述仿生爬楼车1沿着图中x轴方向朝向台阶的方向移动，移动距离为1/2w'，同时控制所述全向轮340沿着图中x轴方向朝向所述第二升降柱20b移动。此时，使得所述全向轮340维持抵靠台阶的状态，并使得所述第二升降柱20b对应的电动轮40抵靠第一级台阶，而所述第一升降柱20a及其对应的电动轮40则位于第二台阶上，且处于台阶的1/2w'处。

接着，如图4及图5j所示，进行步骤s19：控制所述全向轮340再次朝向所述第二升降柱20b的方向移动的1/2w'，然后使得所述第二升降柱20b沿着图5j所示的z轴方向收缩，收缩量为台阶高度h。在步骤s19中，所述全向轮340代替所述第二升降柱20b对应的电动轮40以支撑所述仿生爬楼车1。

随后，如图4及图5k所示，进行步骤s20：控制所述仿生爬楼车1整体沿着图中x轴方向朝向台阶移动1/2w'，从而，如图5k所示，所述全向轮340及所述第二升降柱20b对应的电动轮40位于第一台阶上，而所述第一升降柱20a对应的电动轮40位于第二台阶上。

然后，如图4及图5l所示，使所述第一升降柱20a及所述第二升降柱20b同时升起高度h'，此时，如图5l所示，所述全向轮340处于第二台阶的边缘；

接着，如图4及图5m所示，使所述全向轮回到起始位置，即，如图5m所示，全向轮位于与靠近所述椅背101的所述电动轮40并行的位置(图5m中所述全向轮与所述电动轮40重合)。

然后重复步骤s16的判断步骤，并在需要继续爬楼模式时重复步骤s17至s22，直至判断结束爬楼模式。

本领域技术人员可以理解的是，所述下楼模式中所述仿生爬楼车1的控制方法是与爬楼模式相反的步骤。

具体来说，所述控制方法处于第二模式(下楼模式)，主要包括以下步骤：

s30：进入下楼模式时，使得所述第二升降柱20b及其相应的电动轮40靠近台阶，通过所述第二高度传感器240获得一级台阶的高度h；其中，所述全向轮位于与所述第一升降柱20a相应的电动轮40并行的起始位置；

s31：使得所述全向轮340朝向第二升降柱20b移动至极限位置；

s32：使得所述仿生爬楼车1整体朝向台阶的方向移动，直至所述全向轮340靠近台阶边缘，然后沿着图中z轴方向下降第二升降柱20b，下降量为h；此时，所述第二升降柱20b的电动轮40接触下一阶台阶；

s33：使得所述仿生爬楼车1整体朝向台阶的方向移动，直至所述第二高度传感器240的测量数值变化；

s34：沿着图中z轴方向收缩所述第一升降柱20a和所述第二升降柱20b，收缩量为h；此时，所述全向轮340接触台阶。

以下结合图6及图7a至图7e详细描述本实用新型所述电动仿生移动装置作为一仿生爬楼车1时，处于下楼模式时的控制方法。

如图7a所示，当所述仿生爬楼车1在平地行驶时，所述全向轮位于与靠近所述椅背101的所述电动轮40并行的位置(图7a中所述全向轮与所述电动轮40重合)，定义为起始位置。当所述角度传感器60检测到所述椅座10处于非平衡状态时，即所述椅座10的乘坐平面处于非水平状态时，控制器控制所述第一多级升降柱20a及所述第二多级升降柱20b在图5a所示z轴方向上下伸缩，直至所述角度传感器60检测到所述椅座10的乘坐平面恢复平衡状态位置，即所述椅座10的乘坐平面处于水平状态。

当图7a所示的所述仿生爬楼车1在前进过程中，所述第二高度传感器240的测量数值突然增大时，则判断所述仿生爬楼车1遇到下楼，从而进入下楼模式。或者，用户自行设定所述仿生爬楼车1进入下楼模式时，如图6和图7b所示，进行步骤s30：所述仿生爬楼车1首先调整以使所述第二升降柱20b及其相应的电动轮40靠近台阶。此时，通过所述第二高度传感器240的当前测量值与先前测量值之间的差值获得一级台阶的高度h；所述全向轮位于与所述第一升降柱20a相应的电动轮40并行的起始位置；

接着，如图6及图7c所示，进行步骤s31：所述全向轮340朝向所述第二升降柱20b的方向移动至极限位置。

随后，如图6及图7d所示，进行步骤s32：使得所述仿生爬楼车1整体朝向台阶的方向移动，直至所述全向轮340靠近台阶边缘，然后沿着图中z轴方向下降第二升降柱20b，下降量为h；此时，所述第二升降柱20b的电动轮40接触下一阶台阶；

然后，如图6及图7d所示，进行步骤s33：使得所述仿生爬楼车1整体朝向台阶的方向移动，直至所述第二高度传感器240的测量数值变化；

接着，如图6及图7e所示，进行步骤s34：沿着图中z轴方向收缩所述第一升降柱20a和所述第二升降柱20b，收缩量为h；此时，所述全向轮340接触台阶。

至此，完成一阶台阶的下楼。然后重复上述步骤即可，在此不再赘述。

此外，在本实施例中，所述仿生爬楼车1还可以包括一警报器(图中未示)。当根据所述测距传感器230判断存在台阶，而所述第一高度传感器220的检测值没有变化时，判断台阶高度超出所述仿生爬楼车1的可爬行范围，进而通过所述警报器报警。

本实用新型已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本实用新型的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本实用新型的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本实用新型的范围内。