CN101134496A - 潜水装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种潜水装置。此潜水装置包括密封主体以及致动器。密封主体具有安置于密封主体的一部分上的可挠性部分。通过致动器来控制可挠性部分的凹陷与突出以改变潜水装置的整体体积，进而产生力以驱动潜水装置向上或向下浮沉移动。

Description

潜水装置

技术领域

本发明涉及一种潜水装置(diving device)，且更具体而言，涉及一种通过改变潜水装置的体积而控制浮潜的潜水装置。

背景技术

已知潜水装置的潜水原理多是将水吸入密封主体(sealed main body)中来增加重量，以便驱动此装置向下潜水。相反，排出主体中的水来减轻重量，以便驱动此装置向上浮动。通常通过利用伺服马达(servo motor)来驱动针筒形状的活塞来回地移动而达成密封主体的吸水及排水。因此，已知潜水装置结构较为复杂且成本高。

发明内容

本发明提供一种具有低成本及简单结构的潜水装置。此潜水装置包括密封主体以及致动器。密封主体具有安置于密封主体的一部分上的可挠性部分(flexible portion)，诸如薄膜。致动器连接至可挠性部分且拉动或推动可挠性部分，以便改变潜水装置的整体体积。因此，根据潜水装置与包围潜水装置的材料之间的密度差(density difference)，潜水装置即可在环境中向上或向下浮沉移动。

在另一实施例中，主体可具有安置于密封主体的多个部分上的多个可挠性部分。致动器连接至可挠性部分。通过致动器来分别控制可挠性部分以改变潜水装置的体积。通过控制单一或多个可挠性部分，可控制潜水装置的体积的增减幅度，进而控制潜水装置的向上或向下的浮沉速度。

在一实施例中，本发明提供一种具有防撞系统(collision avoidancesystem)的潜水装置，此防撞系统不仅用以在不同方向上避免潜水装置与环境中的任何其他物体之间的碰撞，而且亦用以在不同方向上避免潜水装置与环境的边界之间的碰撞。

防撞系统可包括用于感测垂直方向以及水平方向上的距离变化的多个感测器。若垂直方向上的所感测距离小于第一预定值，则通过致动器来拉动或推动可挠性部分以改变潜水装置的体积，藉以改变潜水装置的密度。因此，潜水装置即可向上或向下浮沉移动以避免垂直方向上的碰撞。

上文所提及的防撞系统还包括左驱动组件以及右驱动组件。若水平方向上的所感测距离小于第二预定值，则左驱动组件以及右驱动组件可提供动力来驱动潜水装置向左或向右移动以避免水平方向上的碰撞。

为了使本发明的前述以及其他目标、特征以及优势易于理解，下文中详细地描述附有图的实施例。

附图说明

包括附图以提供对本发明的进一步理解，且将其并入本说明书中并构成本说明书的一部分。此等图式说明本发明的实施例且连同描述一起用以阐释本发明的原理。

图1A为本发明的潜水装置示意图。

图1B为本发明的潜水装置另一示意图。

图2A、图2B 以及图2C为本发明的另一实施例的潜水装置的示意图。

图2D为本发明的另一实施例的潜水装置的示意图。

图2E为本发明的另一实施例的潜水装置的示意图。

图3A以及图3B为展示拉动以及推动可挠性部分的示意图。

附图标记说明

10：潜水装置          10A：潜水装置

12：可挠性部分        12A：可挠性部分

14：防撞系统          16：可挠性部分

20：潜水装置          30：潜水装置

100：密封主体/主体    100A：主体

102：区域             104：区域

105：动力源           110：微处理器

120：致动器           120A：致动器

122：传输轴           124：连接部分

130a：垂直距离感测器  130b：水平距离感测器

130c：水平距离感测器  130d：前方距离感测器

130e：后方距离感测器    140a：左驱动组件

140b：右驱动组件        142a：马达

142b：螺旋桨            143a：马达

143b：螺旋桨

具体实施方式

本发明提供一种潜水装置。此潜水装置包括密封主体以及致动器。密封主体的区域安置可挠性部分，诸如薄膜；例如，若密封主体为立方体形状，则可挠性部分可安置于密封主体的一侧上。致动器连接至上述可挠性部分，用以拉动或推动可挠性部分，以便改变潜水装置的体积。因此，根据潜水装置与包围潜水装置的材料之间的密度差，潜水装置即可在环境中向上或向下浮沉移动。

在上文的潜水装置中，通过改变潜水装置的体积，以改变潜水装置的密度，可达成潜水装置的垂直移动。潜水装置包括密封主体，此密封主体具有安置于主体的一部分上的可挠性部分，诸如薄膜。密封主体可由硬质材料如金属或塑胶等所制成。可挠性部分可为弹性硅胶(silica gel)或薄型金属版等。

当致动器推动可挠性部分以向外扩张时，主体的体积相应地增加，由此减小潜水装置的总密度。一旦潜水装置的总密度低于包围潜水装置处的液体或水的密度，则产生向上浮力(buoyancy force)以驱动潜水装置向上移动。反的，当致动器拉动可挠性部分以向内凹陷时，主体的体积相应地减小，由此增加潜水装置的总密度。一旦潜水装置的总密度高于包围潜水装置处的液体或水的密度，则产生向下沉力以驱动潜水装置向下移动。若致动器有规则地向外以及向内推动以及拉动可挠性部分，则潜水装置可在环境中有规则且平稳地上浮以及下沉。

在一实施例中，本发明提供一种潜水装置，其中潜水装置的整体密度经设计成充分地接近于包围潜水装置的材料的密度。此组态使潜水装置能够在环境的任何位置中浮动。本发明的潜水装置可在海洋、在水族箱、液体容器、池塘、水潭或其类似物中于任何方向上平稳地移动。类似地，当有规则地向外以及向内推动以及拉动可挠性部分时，潜水装置可在环境中有规则且平稳地上浮以及下沉。

在潜水装置中，在密封主体内部提供防撞系统以防止碰撞。防撞系统不仅用以避免潜水装置与环境中的任何其他物体之间的碰撞，而且亦避免潜水装置与环境的边界之间的碰撞。若防撞系统感测到潜水装置与环境的任何其他物体或边界之间的垂直距离小于预定值，则致动器拉动或推动可挠性部分以改变潜水装置的体积，藉以改变潜水装置的密度。因此，潜水装置即向上或向下移动以避免垂直方向上的碰撞。

在防撞系统中提供一个或多个感测器以及驱动装置。举例而言，若感测器感测到潜水装置与环境的任何其他物体或边界之间的垂直距离小于预定值，则回应于感测结果而启动内部的致动器，且通过致动器来控制可挠性部分的突出或凹陷以改变潜水装置的体积，以改变潜水装置的位置来增加距离，以便避免垂直方向上的碰撞。防撞系统中的感测器可为超音波距离感测器(ultrasonic distance sensor)或其类似物。

防撞系统还包括一对用于提供向前、向后、向左以及向右的移动力的驱动组件(driving assembly)。此对驱动组件可对称地安置于潜水装置的一侧上，亦可分别位于此潜水装置相对的两侧，以提供向前、向后、向左以及向右的移动力的左驱动组件以及右驱动组件。左驱动组件包括左螺旋桨(propeller)以及用于驱动左螺旋桨的左驱动单元。右驱动组件包括右螺旋桨以及用于驱动右螺旋桨的右驱动单元。通过启动左驱动组件及/或右驱动组件，产生向前、向后、向左以及向右的移动力，以驱使潜水装置可向前、向后、向左或向右移动以改变移动方向来避免碰撞。

出于阐释的目的，在图1A中展示本发明的潜水装置的实施例示意图。此潜水装置可在水族箱中移动。图1A展示潜水装置10的侧视图，其包括：密封主体100，密封主体100上的区域102具有可挠性部分12，而其内部则具有致动器120。致动器120连接至上述可挠性部分12以便拉动或推动此可挠性部分12，据以改变潜水装置的整体体积。因此，根据潜水装置10与包围潜水装置的材料之间的密度差，潜水装置10在环境中向上或向下浮沉移动。另一实施例提供于图1B中，其展示潜水装置的另一外型示意图。在潜水装置10A中，主体100A的形状为球形，且可挠性部分12A安置于主体100A表面其中一区域。致动器120A位于主体100A的内部，并用于拉动或推动可挠性部分12A。

出于进一步阐释的目的，在图2A、图2B以及图2C中展示本发明的潜水装置的另一实施例示意图。此潜水装置可在水族箱中移动。图2A以及图2C为潜水装置10的外观，图2B为潜水装置10的透视图。潜水装置10包括：密封主体100，密封主体100其中区域102上具有可挠性部分12，而主体100内部具有致动器120与防撞系统14，其中防撞系统14包括微处理器(microprocessor)110以及动力源105。防撞系统14还包括分别安置于主体100的不同侧上的一个或多个距离感测器(distance sensor)，例如，垂直距离感测器130a、一对水平距离感测器130b以及130c、前方距离感测器130d以及后方距离感测器130e。

防撞系统14还包括左驱动组件140a以及右驱动组件140b，其中的每一者分别包括马达以及由马达所驱动的螺旋桨。如图2B以及图2C所示，驱动组件140a以及140b的马达安置于主体100中，且驱动组件140a以及140b的螺旋桨安置于主体100的外部侧上。通过视情况启动左驱动组件140a及/或右驱动组件140b，产生向前、向后、向左以及向右的移动力，以使潜水装置10可向前、向后、向左或向右移动。

如图2B所示，通过微处理器110来控制致动器120、垂直距离感测器130a、水平距离感测器130b以及130c、前方距离感测器130d以及后方距离感测器130e以及驱动组件140a以及140b。致动器120可为伺服马达，且其经由传输轴(transmission shaft)122以及连接部分124而连接至可挠性部分12。

通过使用垂直距离感测器130a，若感测到潜水装置10与任何其他物体或边界之间在垂直方向上的距离小于预定值，则通过致动器120来推动可挠性部分12向外突出以增加潜水装置10的体积，通过产生浮力使潜水装置10向上移动以避免垂直方向上的碰撞。

举例而言，当垂直距离感测器130a侦测到潜水装置10与水族箱的底部之间的距离大于预定值时，侦测结果发至微处理器110。微处理器110控制致动器120以拉动可挠性部分12向内凹陷(如图3A所示)，潜水装置10的体积相应地减小，且由此潜水装置10的总密度增加且产生向下沉力以驱动潜水装置10向下移动。

相反，当垂直距离感测器130a侦测到潜水装置10与水族箱的底部之间的距离小于预定值时，侦测结果发至微处理器110。微处理器110控制致动器120以推动可挠性部分12向外突出(如图3B所示)，潜水装置10的体积因而增加，且由此潜水装置10的总密度减小且产生向上浮力以驱动潜水装置向上移动，以便防止碰撞。

在另一实例中，当水平距离感测器130b或130c侦测到潜水装置与水族箱的任何物体(如：鱼、石头等)或水平边界之间在水平方向上的距离小于预定值时，侦测结果发至微处理器110。微处理器110将回应于来自水平距离感测器130b以及130c的感测结果而分别控制左驱动组件140a以及右驱动组件140b以提供动力来驱动潜水装置向左或向右转向移动。左驱动组件140a包括马达142a以及由马达142a所驱动的螺旋桨142b。右驱动组件140b包括马达143a以及由马达143a所驱动的螺旋桨143b。马达142a以及143a安置于主体100中，且螺旋桨142b以及143b对称地安置于主体100的同一侧的左部分以及右部分中。

当前方距离感测器130d或后方距离感测器130e侦测到潜水装置10与水族箱的任何物体(如：鱼、石头等物体)或边界之间在前方方向上或在后方方向上的距离小于预定值时，侦测结果发至微处理器110。微处理器110将回应于来自前方距离感测器130d以及后方距离感测器130e的感测结果而分别控制左驱动组件140a以及右驱动组件140b以提供动力来驱动潜水装置向后或向前移动。举例而言，通过同时启动螺旋桨142b以及143b进行顺时针旋转，产生用以使潜水装置10向前移动的动力；反的，若同时启动螺旋桨142b以及143b进行反时针旋转，则产生用以使潜水装置10向后移动的动力。

在另一实施例中，参看图2D，其展示本发明的另一实施例的潜水装置的示意图。潜水装置20包括密封主体100，密封主体100具有分别安置于主体100的区域102以及另一区域104上的两个可挠性部分12以及16。当微处理器110控制致动器120以拉动可挠性部分12及可挠性部分16同时向内凹陷，潜水装置20的体积即大幅减小，且总密度增加，因而产生向下沉力以驱动潜水装置以较大幅度且较快速地向下移动。微处理器110控制致动器120以推动可挠性部分12及可挠性部分16同时向外突出，潜水装置20的体积即大幅增加且总密度减小，因而产生向上浮力以驱动潜水装置以较大幅度与较快速度地向上浮起移动。必要时，亦可为潜水装置20提供两个以上的薄膜以更为有效地产生向上或向下的浮沉力。

在替代实施例中，参看图2E，其展示本发明的另一实施例的潜水装置的示意图。潜水装置30的左驱动组件140a以及右驱动组件140b对称地安置于主体100的左侧以及右侧上。通过视情况启动左驱动组件140a及/或右驱动组件140b，产生向前、向后、向左以及向右的移动力，藉以潜水装置可向前、向后、向左或向右移动以改变移动方向。

对本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范畴或精神之前提下，可对本发明的结构做出各种修改以及变化。鉴于上文，希望本发明涵盖对本发明的修改以及变化，其前提条件为，此等修改以及变化在以下权利要求以及其均等物的范畴内。

Claims (5)

1.一种潜水装置，其特征在于至少包括：

密封主体，包括至少一可挠性部分，安置于该密封主体的至少一区域上；以及

连接至该可挠性部分的致动器，控制该可挠性部分以改变该潜水装置的体积，藉以产生力以驱动该潜水装置在垂直方向上下移动。

2.如权利要求1项该的潜水装置，其中该潜水装置的密度充分地接近于在环境中包围该潜水装置的材料的密度。

3.如权利要求1项该的潜水装置，还包括防撞系统，该防撞系统可包括至少一个感测器。

4.如权利要求1项该的潜水装置，还包括对称地安置于该密封主体上的左驱动组件以及右驱动组件，用以提供动力来驱动该潜水装置向左或向右或向前或向后移动。

5.如权利要求4项该的潜水装置，该左驱动组件以及该右驱动组件，其中的每一者可包括马达以及由该马达所驱动的螺旋桨。

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