国外对爬楼梯机装置的研究相对较早，其中占主导地位的国家有美国、英国、德 国和日本，这些国家的产品技术比较成熟且有些已经投入使用市场。我国对爬楼梯载 人机器人的研发较晚，但近几年在这方面也出现了很多专利和发明，只是较少投入使 用市场。82903

目前，国外关于爬楼梯装置的专利、发明已有很多，按照机构的形式分类，能够 划分成轮式、步行式、履带等式机构。

1轮式

轮式爬楼梯装置就是使用轮子组合进行移动，按装置中使用小轮的个数，可以将 其分为两轮组式、三轮组式以及四轮组式[10]，如图 1-2。装置中每个轮组的小轮依照 行星轮系的运动方式，每个小轮既可以绕自己的轴线转动,又可以一起绕轮组的中心 轴线公转[11]。当装置在平地上行驶时，每个小轮自转从而使装置移动；当装置在爬楼 梯时，各小轮一起绕着最中间的轴公转，翻转着使装置爬上楼梯。单轮组式结构简单， 但是稳定性较差,由于去结构的原因在爬楼过程中需要有旁人协助才能保证重心的稳 定，而双轮组式虽然可以稳定爬楼,但是由于其体积庞大且偏重,严重影响了它的使用 范围[12]。

图 1-2 轮式爬楼梯装置

图 1-2 中 a 是美国著名发明家 Dean Kamen[13]发明的两轮组式轮椅----iBOT[14]。 他的最大的优点就是在轮椅中安装了陀螺仪，轮椅的控制器根据陀螺仪的信号来调整 轮椅重心的位置，使轮椅能在爬坡和爬楼梯时保持平衡。经过数十年的研究开发，iBOT 己经由发展了很多系列，功能也越来越强大。论文网

国内的轮式爬楼梯装置研究相对较少，大部分都是模仿 Ibot 发明的装置。我国在上世纪八十年代对轮组式爬楼梯装置已有研究，专利号为 86210653 的国家专利介 绍了一种平地、楼梯运行双用轮椅，前轮和后轮都用多个行星轮组成，与 Ibot 相似， 都是通过行星轮公转爬楼梯。图 1-3 所示为内蒙古苏和平等人受 iBOT 爬楼方式的启 发而设计的一种两星轮式爬楼轮椅，轮椅的位置与重心的调整主要通过楼梯扶手或者 辅助者提供支撑[15] ，虽然没有国外的成熟，但却为我国爬楼梯装置的发展奠定了基 础。

图 1-3 苏和平等人设计的爬楼梯装置

轮组结构的爬楼装置有许多的优点：使用范围大，运动方式灵活，轮子配置形式 可调。其不足之处是装置重心波动比较大，多个轮组的结构复杂，体积偏大，不能在 普通小区楼上使用，使得这种装置的专利较多，但是成熟的产品却很少[16]。

2履带式

图 1-4 英国 Baronmead 公司

履带式爬楼梯装置的履带结构像坦克的结构，其工作原理简单，技术也相对比较 成熟。如图 1-4 所示是英国 Baronmead[17]公司开发的一种电动轮椅车，这款电动轮椅 车用的是履带式的传动结构，在当时是比较快速的爬楼梯装置。

图 1-5 的产品是法国 Topchair 公司[18]生产的电动爬楼梯轮椅，这款电动轮椅是当年全世界最先进最实用的电动轮椅。发展至今，推出了许多系列，如“悍马-H8”， 驾驶它可以爬最高 20cm 的台阶，行驶路程最大可达 45 公里。

图 1-5 法国 Topchair 公司的产品

如图 1-6，是日本长崎大学研究出的一种代号为“Sakadankun” [19]的双履带式的 爬楼梯装置，就是左右两侧各有两组履带相互连接在一起，解决了在平地上和楼梯上 切换时座椅角度过大而出现危险的问题，这个装置重心波动小，运动很平稳。

图 1-6 日本 Sakadankun

韩国 KIST 研究所研制也有研究出双履带机器人名叫 ROBHAZ–D[20]，该机器人利 用被动关节实现其各履带模块之间的链接，从而使得机器人在翻越楼梯等方面体现出 优越的机动性能和稳定性能。