[实用新型]老年人智能爬楼机(简称爬楼机)

说明书

技术领域：

本实用新型是为了帮助在无电梯的楼房里住的老年人上下楼梯之用。采用直流串激电动机驱动，下楼时可用电气制动或机械制动减速，用可编程控制器控制。总体设计最大限度地考虑了安全，方便。技术领域应属于机电与自动化技术的结合。 

背景技术：

我是一名88岁的退休工程师。由于我看到有很多老同事和老同学仍然住在没有电梯的6层以下的宿舍里(尽管北京盖了许多新的有电梯的大楼)，由于年事已高，上下楼梯愈来愈困难，特别是有些人有腿病或中风后遗症，几乎无法下楼，只好常年住在楼上，生活质量很低。很久以来我就萌生了一个想法，就是能否为这些老人研制一种爬楼机，减轻他们的痛苦，提高他们的生活质量。这种爬楼机首先要很安全可靠，成本低，让一般老人买得起，也要不仅能上楼，也能下楼，还能在平地上缓慢行驶，可以在附近购物等。 

经过思考和方案比较后，我设计的爬楼机主要受到坦克技术的启发。坦克可以利用钢履带爬上45度的高坡，我建议的方案是利用特制的橡胶履带(经过防滑处理)来爬35度以下的楼梯。采用启动力矩大的串激直流电机驱动，利用可编程序控制器进行控制。这些都是成熟技术，但它本身是一种实用新技术，在我国老人愈来愈多的情况下有使用价值和需要。在我即将写完这份报告时，我在网上查了一下有无类似产品？发现市场上已经有几种进口的爬楼机，这些爬楼机大同小异。它们的共同缺点是一，不安全。老人坐在爬楼机上不能自己操作，必须有家属或雇工在背后操作，如果误操作或出现意外，老人无法自救。二，不方便。如果下楼，老人面向前方；如果上楼，老人和操作人员都背朝楼梯上楼，这也容易造成事故。3，太贵。加拿大生产的爬楼机要33,000元(有一种国产仿制的也要22,800元)，日本产的要55,000元，(见 www.lkly.com.cn/plc01.htm和/plc04.htm)最贵的一种是法国产，要卖280,000元，不是一般退休人员所负担得起。本报告所提出的方案没有这些缺点，还有一些优点将在后面详述。估计成本大约在5000元以下，如能大量生产，成本还可以降低。此外，我国的“空巢”家庭愈来愈多，有时只有一个老人独居，所以爬楼机要能便于自己操作，这在我国是一个现实问题。 

发明内容

本方案要解决的主要技术问题如下： 

1.要把人和爬楼机安全可靠地送上6层以上的楼房。 

2.要既能上楼又能下楼，而且行驶时老人总是面向前方。 

3.爬楼机可以转弯。 

4.老人可以自行操作。如老人不能操作时也可以由别人操作。 

5.也可以在平地行驶(约5公里以内)。 

6.在紧急情况下可以自动或手动(例如电池断电，或履带断裂等情况)刹车。 

解决这些技术问题的方法将在下面详述。 

1。驱动系统。前已指出，本方案主要是受到坦克技术的启发。只是驱动的钢轮换上了类似自行车的车轮(直径约22cm)，钢履带换上了特制的橡胶履带，橡胶履带应当是防滑的，如图1。履带由6个类似自行车的充气车轮带动。其中最后一个车轮有动力，其余车轮只是支撑履带在楼梯上平稳前进。最前一个小车轮是为了爬楼机从平地开始爬楼时比较容易，此外也为了保持履带的张力。 

2。动力与控制。本方案采用串激直流电动机驱动。采用串激直流电电动机的理由是启动力矩大，上楼时可以作为电动机正向运行，下楼时可以反接励磁绕组后反向行驶。如果速度超过一定限度(例如超过6米/秒时)，可用机械制动或直流电动机能耗减速。了防止在意外情况下电动机飞车(失去励磁电流时)，在速度超过一定限度时将自动断开电源，电动机停止转动，爬楼机制动，保证安全。为此，需要装设速度传感器和简单的转速显示器。 

经过计算，如果爬楼机的重量为80公斤，人的重量也是80公斤，每分种爬5米时，所需的能量为0.436千瓦时，故选用0.5千瓦的电动机(计算过程略)。每分钟爬升5米(楼梯斜度为33度)时的电动机转速为每分钟12.9转，因此需要用减速器减速。串激直流电动机的控制电路见图3，可采用可编程控制器(PLC)实现控制。 

3.整体设计。