[发明专利]一种家用楼梯搬运工机器人

权利要求书

1.一种家用楼梯搬运工机器人，是专门配套安装、使用行进在由钢筋、水泥和木制扶手构成 的一种通用的楼梯扶手栏杆(1)上的，包括通用的限位开关、感应开关、限位钢板、限位钢筋； 其特征在于：还包括机器人下部分的电力驱动行走控制系统工作箱(2)，及里面安装使用的机 械行走齿轮(10)、电动机、蜗轮蜗杆减速机、或齿轮减速机、充电蓄电池系统、电力电子控 制器、继电器、行程开关、电缆线缆、动力电线、接插件、机械控制器、移动限位弹簧、传 感器、机器人的操纵开关；还包括机器人上部分的从动行走转向系统工作箱(3)，从动行走转 向系统工作箱(3)的前后箱子面板上安装的排障除尘刷子、及里面安装使用的从动行走轮(11)、 安装在从动行走轮(11)上的轮子轴承(13)、安装在从动行走轮(11)里面的紧固轮轴(12)、紧固轮 轴(12)的螺帽(17)、与螺帽(17)配合使用的紧固平垫片弹垫片(18)；及安装并紧固在轮轴(12) 一端上的导向三角支架钢板(14)、转向导向轮组(16)、穿轴孔(24)、中间挖空孔(23)；以及安 装并紧固在轮轴(12)另一端上的拉挂三角支架钢板(15)、穿轴孔(25)、中空孔(28)、三角支架 钢板(15)下部分的拉挂三角支架钢板宽边(27)、拉挂三角支架钢板宽边(27)两端角下边向上翻 卷起来的钢板挂钩(21)；还包括机器人中间部分联结支撑承重框架系统，即由主框架(5)、椅 子扶手(6)、座椅框架平面(7)、安装电力驱动行走控制系统工作箱(2)的支撑框架平面(9)、定 位伸缩支撑杆(8)、坐者的踏脚板——即运货时的承重支架板(26)、椅子扶手前面的金属护栏； 以及安装固定在主框架(5)上面的钢筋轴挂钩(19)、安装固定在钢筋轴挂钩(19)上边的旋转定位 限向铁块(20)、和安装固定在钢筋轴挂钩(19)下边的横向移动定位限位铁块(22)一同构成。

2.如权利要求1所述的一种家用楼梯搬运工机器人，其特征在于：所述机器人下部分的电力 驱动行走控制系统工作箱(2)，是安装在支撑框架平面(9)上面工作的；该系统中充电蓄电池系 统的电力，去驱动电动机、经过蜗轮蜗杆减速机来带动机械行走齿轮(10)旋转，并且是严格 地按照电力电子控制器的指令，去往上或往下旋转拨动楼梯栏杆里的一根根粗钢筋，从而使 机器人自身顺着楼梯栏杆扶手，一节一节地逐步上升或者是一节一节地逐步下降；即是这样 轻松方便地前进上下楼梯，非常安全稳当地运送人员、或者是运送重物上下到达各个目的地 楼层的；电力驱动行走控制系统工作箱(2)的外形制作成一个长方体工作箱，或者是按其中的 子系统个数，分别制作成为几个小的各种形状的工作箱来共同构成；充电蓄电池系统的电源 电压必须满足人身安全使用低电压的基本要求，使用直流12V、或者18V、或者24V、或者 36V，或者其它的低电压数值；充电蓄电池系统应配套使用专用的、或简易的安全充电机系 统；安装使用声光报警器、或警示系统，或不安装使用报警系统；使用的电动机是直流永磁 微型电动机，或者是其它电动机；使用带自锁功能的蜗轮蜗杆减速机，或者是使用其它减速 机，此时需要同时另外加装一个自动锁定机构，以保证减速机械停转后的稳定不转动和保证 机械行走齿轮(10)不会因机器人自重力作用、或货物重力作用而自动旋转；经过减速后的机 械行走齿轮(10)的转速是依实际使用需求设定的，一般设定为10转/分钟～30转/分钟，或者 是依其它使用情况而设定为其它的转数；机械行走齿轮(10)的尺寸数据设计为，由齿根部构 成的圆直径为300mm，齿根间距15mm～17mm，齿深为16mm～18mm，或者是依照配套使 用楼梯扶手栏杆里的钢筋间距、钢筋粗细的不同，按实际使用需求来设定机械行走齿轮(10) 的尺寸数据为其它数值的数据；机械行走齿轮(10)的齿轮平面，在电力驱动行走控制系统工 作箱(2)里面的安装位置是紧挨着楼梯栏杆钢筋的，以便于行走齿轮(10)的轮齿与栏杆钢筋相 交啮合；而齿轮平面安装的角度，是与水平面夹角成0°的水平放置安装，即齿轮平面与栏 杆钢筋垂直相交时，由于机器人在行进的过程中是同时在上升、或是同时在下降，所以齿轮 的工作轮齿与栏杆钢筋接触磨损的距离是要长一些，仅仅是在楼梯栏杆水平扶手转弯处，只 有1根或2根栏杆钢筋与齿轮的工作轮齿接触磨损的距离是要短一些；或者是按照楼梯栏杆 扶手斜面与水平面的夹角度数，来倾斜安装齿轮平面与水平面的夹角，或者是按一般楼梯栏 杆扶手斜面与水平面的通用夹角数30°来倾斜安装，让齿轮的工作轮齿与栏杆钢筋倾斜相交 啮合，此时齿轮的工作轮齿与栏杆钢筋接触磨损的距离就会要短一些，仅仅是在楼梯栏杆水 平扶手转弯处，只有1根或2根栏杆钢筋与齿轮的工作轮齿接触磨损的距离是要长一些；机 器人电力驱动行走控制系统工作箱(2)里的2个机械行走齿轮(10)安装的相互位置，就是要保 证它们相互平行的轴心线之间的距离，在机械行走齿轮(10)的齿轮平面与栏杆钢筋垂直相交 时，应该安装为楼梯扶手栏杆里钢筋栏杆的水平间距平均数的0.5倍、或1.5倍、或2.5倍； 而在齿轮平面与栏杆钢筋成一定角度倾斜相交时，这2个机械行走齿轮(10)相互平行的轴心 线之间的距离，就应该安装为楼梯扶手栏杆里钢筋栏杆与齿轮平面相交的角度倾斜间距平均 数的0.5倍、或1.5倍、或2.5倍；上述的1个电动机、1个减速机和1个机械行走齿轮(10)， 就构成了1个机械行走齿轮变速箱小系统，由2个这种机械行走齿轮变速箱小系统，就共同 组成了机器人的驱动行走系统；这2个机械行走齿轮(10)上的在行进中连续工作着的轮齿， 都是连续地进进出出、并排列在楼梯扶手栏杆里每一根钢筋所在位置的连线上，而呈现出左 右小幅度地超出该连线即摆动向前行进；当然也有使用1个、或3个、或4个、或更多的这 样的行走齿轮变速箱小系统，来组成机器人的驱动行走系统；或者是使用一个大减速机，通 过机械齿轮和轴的传动，来同时带动多个小直径的机械行走齿轮(10)并排列成一行，也使这 些齿轮的工作轮齿连续排列，进进出出在楼梯扶手栏杆里每一根钢筋所在位置的连线上，它 们也会左右小幅度地超出该连线并摆动向前进，即构成机器人的另一种驱动行走系统；电力 电子控制器，就是使用一套电子控制电路及电力电子器件，通过变化控制供给电机的电源电 压和电流，来操纵控制机械行走齿轮(10)转速的快慢和转动的方向，以达到控制机器人上升 或下降的快慢和前进的方向；继电器、行程开关、电缆线缆、动力电线、接插件、机械控制 器，都是电力电子控制器的组成、或执行机构、或与机械联结的自动控制机构；移动限位弹 簧，是用来自动调节行走齿轮变速箱安装位置的微小变化间距，即自动调节2个机械行走齿 轮(10)在行进工作中轮齿的相互间距，以自动去适应钢筋栏杆间距不完全均等的复杂变化状 态；传感器是自动反馈机械执行情况信息给控制器系统，以达到精确控制机器人行走状况的 目的；机器人的操纵开关，或者是直接安装使用在机器人身上的，即安装在椅子扶手(6)边上 的开关盒，由坐者自己操作控制机器人前进；或者是使用拖动线缆的开关盒，由主人拿在手 中在机器人旁边行走操控，或由坐者自己拿在手中操控；或者是使用各类声控遥控、超声波 遥控、射线遥控开关，来远距离操作控制机器人的行进状态；显然，这些遥控开关，或者是 使用带编码程序的，或者是使用非编码程序的；或者是单控开关，或者是多控开关；机器人 将能进行升级成为智能机器人，就是在系统里增加单片机、微电脑、语音芯片、语音识别芯 片、视频芯片、摄像头、感光器件、麦克、喇叭、各种功能传感器、线缆线束，来实现智能 机器人与主人会话交流，互动工作，并按主人的意愿去勤奋工作。