摘要：在老公房搬大型家电一向是难题，新家电有包装，有技术和体力的少数快递员还能搬上来。但大部分普通人没有能力搬运冰箱等大型家电。随着家电的更新换代，旧冰箱没有包装，更难搬下来，影响了家电更新的意愿。老龄化的到来更是加剧了这一难题。本发明针对没有电梯的老多层楼房。试图解决搬家、建材、家电的搬上楼难题。本爬梯机内置锂电池模块，结构组成由直流电机驱动的主承重支架、传送带、舵机、铰链连杆、两个轮子、两个握把手和锂电池动力模块组成。本机器工作流程：1、把大型家电比如冰箱放到主承重架上 2、按把手上的按钮，电力驱动的传送带带动轮子抬升到一定高度 3、主承重支架上的舵机驱动铰链连杆向楼梯方向偏转（保持推车支架垂直） 4、轮子下降着地（楼梯） 5、轮子再次上升带动整个装置上升一定距离（冰箱也同时抬升了） 6、控制舵机（由arduino单片机控制）将连杆收回把轮子放下（这时已到新一格台阶了） 。以此往复上完一层楼梯后，这时把轮子放到最下面，操作员可以拖转动整个装置到下一层楼梯。
关键词：楼梯、arduino、电机、舵机、传送带、电动车把手、搬运、锂电池
1.课题研究的背景和意义
问题提出：由于现在大多老公房内不配备有电梯，在运送一些大型家具，如冰箱时，需要靠人工将其搬上，十分耗力，所以我们就设想了一个辅助工具，能够帮助搬重物上楼。
去年，家里换了个冰箱，由于冰箱在搬运过程中不可以放倒下搬运（有氟冰箱制冷剂在运输过程中倾斜，容易造成制冷剂回流，堵塞毛细管，影响使用寿命。还可能会导致压缩机内的电机脱钩而导致冰箱无法正常工作。）又因为这个新的冰箱整整有1.8m多，而所住的老公房内没有电梯，楼层又相对较高，楼梯间也比较狭小，就看见搬运的叔叔非常小心的把冰箱背在背上走上楼梯，不时地就要休息一会，还要时刻注意着冰箱没有磕到墙壁，等到我们家门口时已累得气喘吁吁了。
于是我们就在思考，设计一款可以有电动助力的辅助爬楼机器，帮助那些辛苦的搬运的人。后来我们在网上看到了一款现有的爬楼机器，觉得非常新颖，但是我们发现那款设计无法满足类似于冰箱一类有特殊搬运要求的重物，于是我们通过自己努力，制作了一个等比模型，并设计制作了一个“之”字型结构。让他可以满足保持重物姿态的需求，又配有电动助力，以达到省力的目标。
此爬楼机针对没有电梯的老多层楼房。试图解决搬家、建材、家电的搬上楼难题。目标受众是类似于搬家公司或电器派送企业的员工。相信这款爬楼机器，将会减轻搬运工的负担。
2.机构组成：
图1
本爬梯机内置锂电池模块，结构组成由直流电机驱动的主承重支架、传送带、舵机、铰链连杆、两个轮子、两个握把手和锂电池动力模块（图中还未装）组成。
3.本机器运行完整过程：
图2
1、把大型家电比如冰箱放到主承重架上（图2） 2、按把手上的按钮，电力驱动的传送带带动轮子抬升到一定高度（图3）
图3
3、主承重支架上的舵机驱动铰链连杆向楼梯方向偏转（保持推车支架垂直）
图4
4、轮子下降着地（楼梯） 5、轮子再次上升带动整个装置上升一定距离（冰箱也同时抬升了）
图5
6、控制舵机（由arduino单片机控制）将连杆收回把轮子放下（这时已到新一格台阶了） 。以此往复上完一层楼梯后，这时把轮子放到最下面，操作员可以拖转动整个装置到下一层楼梯。
4. 机械结构设计构想
图6（3D建模设计图）
5.Inverse Kinematics机构数学计算
下面说明数据得出的方法：
利用图形计算器软件先确定了OB=DC=10，OD=1，且D点坐标为(0，0)
由于DC要绕点D旋转，则确定了C点满足方程
同理确定A点满足方程
则可设A点坐标为
所以c点也应满足方程
从而利用软件确定了O,A,B,C,D这5个点，将其联结起来便构成了连杆结构的数学模型。
经调整m的值，进行多次尝试后，得出m=25（即BA=AC=5）为最恰当的取值。从而确定了连杆等各参数的比例，经等比例放大后呈现实物图中给出的尺寸。
6.研究现状（同类产品对比）
目前市面上有这种电动载物爬楼机（如上图），大体上都是在普通推车轮子的旁边增加了一个连杆来达到爬楼梯的效果，但在使用期间不够稳定，可能会出现打滑的情况，而且这种机器仍需人在上方给一个辅助的力量（没有动力，完全靠人力），而且该机器在下楼的过程中，需要有一个将机器拉近阶梯的动作，整体上不太方便，而且无法保证重物姿态不改变。这种机器也没有普及。