CN109419112A - 一种智能雨伞及自动挡雨方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能雨伞及自动挡雨方法，检测风向和当前风向下的风速v_w，检测雨滴对伞面的压力P，设置在伞柄内部的控制器确定风向上的第二检测装置检测到的压力检测值P，根据v_w、P和压力与雨滴下降速度的对应关系，确定雨滴下降速度v_r，并根据v_w和v_r确定第一角度θ，并控制伞面运动，使伞面与伞柄之间呈θ角；本发明能够根据当前的风向、风速、降雨大小，自动调节伞面的状态，使得伞面能够对准雨滴下落的方向，挡雨效果更优，而且，无需撑伞者自己调节雨伞状态，能够及时、准确控制雨伞，有效遮挡风雨，尤其是在风向变化较快、风速较大的情况下，可以有效解决撑伞者无法及时调节雨伞导致的被雨水淋湿的问题。

Description

一种智能雨伞及自动挡雨方法

技术领域

本发明涉及雨伞设备技术领域，具体涉及一种智能雨伞及自动挡雨方法。

背景技术

雨伞都是人们下雨天必备的工具。然而，雨的方向是不固定的，人有时候很难察觉到雨水已经撒落到衣物上。

在使用雨伞时，由于伞的遮雨面积的限制，撑伞者常常需要根据下雨的状况调节手中雨伞的方向和位置，以避免被雨淋湿。雨滴下落的方向是跟着风速风向走的，在又下雨又刮风的天气时，风会改变雨的方向，使原本竖直下落的雨变为倾斜下落，这样，即使撑着伞，伞不能完全遮住从侧面飘来的雨，因此，雨也可能落到人的身体上。在这种情况下，撑伞者只能根据风向和风速手动调节雨伞的方向和位置，即手动将雨伞倾斜一个角度。但是，又是风向和风速并不是固定不变的，有时是不断变化的，这样，撑伞者很难及时做出调整，尤其是在风向变化较快、风速较大的情况下，挡雨效果较差。

因此，亟需一种智能雨伞自动挡雨方案以解决上述技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种智能雨伞及自动挡雨方法，用以至少部分解决现有的雨伞无法自动调节伞面的方向，挡雨效果和灵活性差的问题。

本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

本发明提供一种智能雨伞，包括：伞柄、伞面、控制器、第一检测装置、调节装置、至少两个第二检测装置，所述调节装置与所述伞面相连，用于调节所述伞面与所述伞柄之间的角度；

所述第一检测装置设置在伞柄的非握持端且位于所述伞面上方，用于检测风向和所述风向下的风速v_w，并将所述风向和所述风速v_w发送给所述控制器；

所述第二检测装置设置在伞面上，用于检测雨滴对所述伞面的压力，并将压力检测值发送给所述控制器；

所述控制器设置在所述伞柄内部，用于确定与所述风向对应的第二检测装置检测到的压力检测值P，根据所述风向下的风速v_w、与所述风向对应的第二检测装置检测到的压力检测值P和预设的压力与雨滴下降速度的对应关系，确定雨滴下降速度v_r，并根据所述风速v_w、雨滴下降速度v_r确定第一角度θ；以及，控制所述调节装置，以使所述伞面与所述伞柄之间的角度为第一角度θ。

优选的，所述控制器具体用于，计算风压值Pw，P_w＝0.5ρv_w ²，ρ为空气密度；计算压力差值ΔP，ΔP＝P-Pw；根据所述ΔP和预设的压力与雨滴下降速度的对应关系，确定雨滴下降速度v_r；计算调节角度参考值θ₀，并在[θ₀-Δθ，θ₀+Δθ]的范围内确定第一角度θ，Δθ为预设值。

优选的，所述Δθ为5-20°。

优选的，所述控制器具体用于，在[θ₀-Δθ，θ₀+Δθ]的范围内，确定m个取样值(θ₁、θ₂、……、θ_m)，m≥2；分别控制所述调节装置，以使所述伞面与所述伞柄之间的角度分别为所述m个取样值(θ₁、θ₂、……、θ_m)，并分别记录所述m个取样值(θ₁、θ₂、……、θ_m)对应的所述风向上的第二检测装置检测到的压力检测值(P₁、P₂、……、P_m)；确定(P₁、P₂、……、P_m)中的最大值P_max，并将P_max对应的取样值作为第一角度θ。

进一步的，所述控制器还用于，在控制所述调节装置以使所述伞面与所述伞柄之间的角度为第一角度θ之后，获取所述风向上的第二检测装置检测到的压力检测值P’，并计算P’与P_max之差，当P’与P_max之差大于预设的阈值时，重新确定第一角度θ。

优选的，所述第二检测装置呈环形均匀分布。

优选的，所述第一角度θ为0-90°。

进一步的，所述第一检测装置上设置有风向标，所述风向标的方向随风向变化而变化；

所述调节装置还用于，调节所述伞面围绕所述伞面与所述伞柄的连接点水平转动的角度；

所述控制器还用于，当所述智能雨伞开启时，控制所述调节装置调节所述伞面水平转动，以使所述风向标的初始方向与风向参考方向相同。

进一步的，所述第一检测装置还用于，检测所述风向标旋转的第二角度ω，并将所述第二角度ω发送给所述控制器，所述第二角度ω为所述风向与所述风向参考方向之间的夹角；

所述控制器还用于，在控制所述调节装置，以使所述伞面与所述伞柄之间的角度为第一角度θ之后，或者，在确定所述风向上的第二检测装置检测到的压力检测值P之前，根据所述第二角度ω，控制所述调节装置调节伞面水平转动所述第二角度ω，以使所述风向标与风向参考方向相同。

优选的，所述第二角度ω为0-360°。

优选的，所述调节装置包括：第一电机和万向节，所述万向节与所述伞面相连，所述第一电机设置在所述伞柄内部，并与所述万向节相连，用于驱动所述万向节转动，以调节第一角度θ。

进一步的，所述调节装置还包括第二电机和连杆，所述连杆设置在所述伞柄内部，并与所述万向节相连；所述第二电机设置在所述伞柄内部，并与所述连杆相连，用于驱动所述连杆转动，以调节第二角度ω。

进一步的，所述智能雨伞还包括显示装置和语音识别装置，所述显示装置设置在所述伞柄上，用于显示所述第一角度θ，或者，显示所述第一角度θ和所述第二角度ω；所述语音识别装置设置在所述伞柄上，用于接收撑伞者的语音指令，将所述语音指令转化为控制指令，并将所述控制指令发送给所述控制器；

所述控制器具体于，根据所述控制指令控制所述调节装置。

本发明还提供一种自动挡雨方法，应用于如前所述的智能雨伞，所述方法包括：

检测风向和所述风向下的风速v_w；

检测雨滴对伞面的压力；

确定与所述风向对应的第二检测装置检测到的压力检测值P，根据所述风向下的风速v_w、与所述风向对应的第二检测装置检测到的压力检测值P和预设的压力与雨滴下降速度的对应关系，确定雨滴下降速度v_r，并根据所述风速v_w、雨滴下降速度v_r确定第一角度θ；

调节所述伞面与伞柄之间的角度为第一角度θ。

优选的，所述根据所述风向下的风速v_w、所述风向上的第二检测装置检测到的压力检测值P和预设的压力与雨滴下降速度的对应关系，确定雨滴下降速度v_r，并根据所述风速v_w、雨滴下降速度v_r确定第一角度θ，具体包括：

计算风压值Pw，P_w＝0.5ρv_w ²，ρ为空气密度；

计算压力差值ΔP，ΔP＝P-Pw；

根据所述ΔP和预设的压力与雨滴下降速度的对应关系，确定雨滴下降速度v_r；

计算调节角度参考值θ₀，并在[θ₀-Δθ，θ₀+Δθ]的范围内确定第一角度θ，Δθ为预设值。

优选的，所述在[θ₀-Δθ，θ₀+Δθ]的范围内确定第一角度θ，具体包括：

在[θ₀-Δθ，θ₀+Δθ]的范围内，确定m个取样值(θ₁、θ₂、……、θ_m)，m≥2；

分别调节所述伞面与所述伞柄之间的角度为所述m个取样值(θ₁、θ₂、……、θ_m)，并分别记录所述m个取样值(θ₁、θ₂、……、θ_m)对应的所述风向上的第二检测装置检测到的压力检测值(P₁、P₂、……、P_m)；

确定(P₁、P₂、……、P_m)中的最大值P_max，并将P_max对应的取样值作为第一角度θ。

进一步的，所述调节所述伞面与所述伞柄之间的角度为第一角度θ之后，所述方法还包括：

获取所述风向上的第二检测装置检测到的压力检测值P’，并计算P’与P_max之差；

将P’与P_max之差与预设的阈值相比较，若P’与P_max之差大于预设的阈值，则重新确定第一角度θ。

进一步的，所述第一检测装置上设置有风向标，所述风向标的方向随风向变化而变化，所述方法还包括：

当所述智能雨伞开启时，调节所述伞面围绕所述伞面与所述伞柄的连接点水平转动的角度，以使所述风向标的初始方向与风向参考方向相同。

进一步的，所述方法还包括：检测所述风向标旋转的第二角度ω，所述第二角度ω为所述风向与所述风向参考方向之间的夹角；

所述调节所述伞面与所述伞柄之间的角度为第一角度θ之后，或者，所述确定所述风向上的第二检测装置检测到的压力检测值P之前，所述方法还包括：

根据所述第二角度ω，控制所述伞面水平转动所述第二角度ω，以使所述风向标与风向参考方向相同。

进一步的，所述智能雨伞还包括显示装置和语音识别装置，所述方法还包括：

显示所述第一角度θ，或者，显示所述第一角度θ和所述第二角度ω；

接收撑伞者的语音指令，将所述语音指令转化为控制指令；

根据所述控制指令调节所述伞面与伞柄之间的角度为第一角度θ，或者，调节所述伞面与伞柄之间的角度为第一角度θ并控制所述伞面水平转动所述第二角度ω。

本发明能够实现以下有益效果：

本发明提供的智能雨伞及自动挡雨方法，利用设置在伞柄的非握持端的第一检测装置检测风向和当前风向下的风速v_w，利用设置在伞面上的第二检测装置检测雨滴对伞面的压力P，设置在伞柄内部的控制器确定风向上的第二检测装置检测到的压力检测值P，根据v_w、P和预设的压力与雨滴下降速度的对应关系，确定雨滴下降速度v_r，并根据v_w和v_r确定第一角度θ，并通过控制调节装置带动伞面运动，使得伞面与伞柄之间呈θ角；本发明的智能雨伞能够根据当前的风向、风速、降雨大小，自动调节伞面的状态，使得伞面能够对准雨滴下落的方向，挡雨效果更优，而且，无需撑伞者自己调节雨伞状态，能够及时、准确控制雨伞，有效遮挡风雨，尤其是在风向变化较快、风速较大的情况下，可以有效解决撑伞者无法及时调节雨伞导致的被雨水淋湿的问题。

附图说明

图1a为本发明提供的智能雨伞的结构示意图；

图1b为本发明提供的智能雨伞的模块示意图；

图2为本发明提供的智能雨伞的使用状态示意图；

图3为本发明提供的智能雨伞的旋转装置的示意图；

图4为本发明提供的自动挡雨流程示意图。

图例说明：

1、伞柄 2、伞面 3、控制器

4、第一检测装置 5、调节装置 6、第二检测装置

7、显示装置 8、语音识别装置 41、风向标

51、万向节 52、连杆

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种智能雨伞，结合图1a、图1b和图2所示，所述智能雨伞包括：伞柄1、伞面2、控制器3、第一检测装置4、调节装置5、至少两个第二检测装置6。调节装置5与伞面2相连，用于调节伞面2与伞柄1之间的角度，这里所说的角度即为伞面2相对于伞柄1的俯仰角度。

第一检测装置4设置在伞柄2的非握持端且位于伞面2上方，即位于智能雨伞的伞尖部位，用于检测风向和所述风向下的风速v_w，并将检测到的风向和风速v_w发送给控制器3。

第二检测装置6设置在伞面6上，用于检测雨滴对伞面的压力，并将压力检测值发送给控制器3。在本发明实施例中，第二检测装置6呈环形均匀分布在伞面2上，可以选用压力传感器。

雨滴下降速度与雨滴作用在伞面2上的压力成正比，且具有一定的对应关系，雨滴下降速度越大，则雨滴作用在伞面2上的压力越大，控制器3内预设有压力与雨滴下降速度的对应关系，通过检测雨滴对伞面的压力，查询该对应关系即可得到雨滴下降速度。

控制器3设置在伞柄1内部，用于确定与所述风向对应的第二检测装置6检测到的压力检测值P，根据所述风向下的风速v_w、与所述风向对应的第二检测装置6检测到的压力检测值P和预设的压力与雨滴下降速度的对应关系，确定雨滴下降速度v_r，并根据风速v_w、雨滴下降速度v_r确定第一角度θ；以及，控制所述调节装置，以使所述伞面与所述伞柄之间的角度为第一角度θ。

第一角度θ的取值范围为0-90°，即伞面2可以相对于伞柄1在竖直方向上最大旋转90°，优选的，第一角度θ的取值范围为0-45°。

本发明提供的智能雨伞，利用设置在伞柄1的非握持端的第一检测装置4检测风向和当前风向下的风速v_w，利用设置在伞面2上的第二检测装置6检测雨滴对伞面的压力P，设置在伞柄1内部的控制器3确定所述风向上的第二检测装置6检测到的压力检测值P，根据v_w、P和预设的压力与雨滴下降速度的对应关系，确定雨滴下降速度v_r，并根据v_w和v_r确定第一角度θ，并通过控制调节装置5带动伞面2运动，使得伞面2与伞柄1之间呈θ角；本发明的智能雨伞能够根据当前的风向、风速、降雨大小，自动调节伞面2的状态，使得伞面2能够对准雨滴下落的方向，挡雨效果更优，而且，无需撑伞者自己调节雨伞状态，能够及时、准确控制雨伞，有效遮挡风雨，尤其是在风向变化较快、风速较大的情况下，可以有效解决撑伞者无法及时调节雨伞导致的被雨水淋湿的问题。

控制器3具体用于，计算风压值Pw，P_w＝0.5ρv_w ²，ρ为空气密度；计算压力差值ΔP，ΔP＝P-Pw；根据所述ΔP和预设的压力与雨滴下降速度的对应关系，确定雨滴下降速度v_r；计算调节角度参考值θ₀，并在[θ₀-Δθ，θ₀+Δθ]的范围内确定第一角度θ，Δθ为预设值。

优选的，Δθ可以为5-20°。

控制器3通过计算当前风向下的风速v_w对雨伞的压力Pw与当前风向对应的第二检测装置6检测到的压力检测值P之间的压力差值ΔP，ΔP可以反映出当前雨势的大小。通过查询压力与雨滴下降速度的对应关系，从而确定雨滴下降速度v_r，雨势越大，雨滴下降速度v_r越大，反之亦然。由于通过查询压力与雨滴下降速度的对应关系得到的雨滴下降速度v_r为理想状态下的预估值，因此，根据当前风向下的风速v_w和雨滴下降速度v_r，得到调节角度参考值θ₀，θ₀为初步预估的伞面转动角度，并不准确，需要进一步在[θ₀-Δθ，θ₀+Δθ]的范围内确定出准确的调节角度θ(即第一角度)。

控制器3具体用于，在[θ₀-Δθ，θ₀+Δθ]的范围内，确定m个取样值(θ₁、θ₂、……、θ_m)，m≥2；分别控制调节装置5，以使伞面2与伞柄1之间的角度分别为所述m个取样值(θ₁、θ₂、……、θ_m)，并分别记录所述m个取样值(θ₁、θ₂、……、θ_m)对应的所述风向上的第二检测装置6检测到的压力检测值(P₁、P₂、……、P_m)；确定(P₁、P₂、……、P_m)中的最大值P_max，并将P_max对应的取样值作为第一角度θ。

需要说明的是，在[θ₀-Δθ，θ₀+Δθ]的范围内，可以以相同的间隔得到m个取样值θ₁、θ₂、……、θ_m。

由于智能雨伞需要依次调节伞面2与伞柄1之间的角度为m个取样值(θ₁、θ₂、……、θ_m)，然后再依次检测伞面2处于不同状态下雨滴对伞面的压力值，以便确定出最合理的第一角度θ，因此，这个调节时间不能太长也不能太短，即采样数量不能太多也不能太少，若采样数量太多，会增加调节时长，在调节过程中，伞面2没有处在最优的挡雨状态，影响挡雨效果；若采样数量太少，最终得到的第一角度θ可能不是最优角度，也会影响挡雨效果，因此，为了兼顾挡雨效果和调节时间，采样数量m优选取值为8-10。

进一步的，控制器3还用于，在控制调节装置5以使伞面2与伞柄1之间的角度为第一角度θ之后，获取所述风向上的第二检测装置6检测到的压力检测值P’，并计算P’与P_max之差，当P’与P_max之差大于预设的阈值时，重新确定第一角度θ。

由于风向、风速、雨势是不断变化的，因此，为了能够使智能雨伞能够根据风向、风速、雨势的变化自动调节伞面2的状态，在经过m次采样、调节得到最终的第一角度θ，并将伞面2与伞柄1之间的角度调节为第一角度θ之后，还需继续检测雨滴对伞面2的压力。如果当前雨滴对伞面2的压力P’与伞面2处于第一角度θ时对应的压力检测值P_max差别较大，则说明此时伞面2的状态已不是最佳状态，已不能有效遮风挡雨，因此需要重新确定第一角度θ，并再次进行调节。

如图1a所示，第一检测装置4上设置有风向标41，风向标41的方向可以随风向变化而变化，具体的，风向标41的箭头所指方向即为当前的风向。

调节装置5还用于，调节伞面2围绕伞面2与伞柄1的连接点水平转动的角度。

控制器3还用于，当智能雨伞开启时，控制调节装置5，调节伞面2水平转动，以使风向标41的初始方向与风向参考方向相同，风向参考方向可以是生产厂商定义的方向，预先设置在控制器3内。也就是说，在所述智能雨伞初始化时，将风向标41调节为与风向参考方向一致，这样才能保证后续风向、风速检测的准确性。

进一步的，如图2所示，第一检测装置4还用于，检测风向标41旋转的第二角度ω，并将第二角度ω发送给控制器3，第二角度ω为所述风向与所述风向参考方向之间的夹角。

控制器3还用于，在控制调节装置5，以使伞面2与伞柄1之间的角度为第一角度θ之后，或者，在确定所述风向上的第二检测装置6检测到的压力检测值P之前，根据第二角度ω，控制调节装置5调节伞面2水平转动所述第二角度ω，以使风向标41与风向参考方向相同。

也就是说，一旦风向发生改变，风吹动风向标41水平旋转第二角度ω，此时，风向标41的方向与风向参考方向不再一致，第一检测装置4检测到风向标41转动的第二角度ω。为了适应风向的改变，需要水平转动伞面2，即在水平方向调节伞面2旋转第二角度ω。可以先调节第二角度ω，再调节第一角度θ，也可以先调节第一角度θ，再调节第二角度ω。

优选的，第二角度ω为0-360°。

以下结合图3，对调节装置5的具体结构进行详细说明。

如图3所示，调节装置5包括：第一电机(图中未绘示)和万向节51，万向节51与伞面2相连，第一电机设置在伞柄1内部，并与万向节51相连，用于驱动万向节51转动，以调节第一角度θ。

进一步的，如图3所示，调节装置5还包括第二电机(图中未绘示)和连杆52，连杆52设置在伞柄1内部，并与万向节51相连。第二电机设置在伞柄1内部，并与连杆52相连，用于驱动所述连杆转动，以调节第二角度ω。

优选的，第二电机可以设置在伞柄1的握持端，第一电机可以设置在伞柄1的非握持端，且位于伞面2的上方，这样，第一电机不会影响连杆52转动，避免二者发生干涉。

优选的，万向节51为球形万向节，这样，万向节51可以在第一电机的驱动下在竖直方向上转动，从而调节伞面2相对于伞柄1的俯仰角度，并在第二电机的驱动下在水平方向上转动，从而调节伞面2的水平位置。

在本发明的另一实施例中，控制器3在计算出第一角度θ、第二角度ω后，不是直接根据第一角度θ、第二角度ω调节伞面状态，而是将第一角度θ、第二角度ω显示出来，以供撑伞者参考，由撑伞者决定是否按照智能雨伞的计算结果自动调节伞面2的状态。

具体的，如图1a和图2所示，所述智能雨伞还可以包括显示装置7和语音识别装置8，显示装置7可以为显示屏，设置在伞柄1上，用于显示第一角度θ，或者，显示第一角度θ和第二角度ω。语音识别装置8设置在伞柄1上，用于接收所述智能雨伞的使用者的语音指令，将所述语音指令转化为控制指令，并将所述控制指令发送给控制器3，控制器3具体于，根据所述控制指令控制调节装置5。

通过将第一角度θ、第二角度ω显示出来，可以由撑伞者决定是按照智能雨伞的计算结果调节伞面2，或者，忽略智能雨伞的计算结果，按照撑伞者自己的判断决定是否调节伞面2、如何调节伞面2，更加人性化，增强用户体验。

本发明实施例还提供一种自动挡雨方法，所述方法应用于前述的智能雨伞，结合图1a、图2和图4所示，所述方法包括以下步骤：

步骤41，检测风向和所述风向下的风速v_w。

具体的，第一检测装置4检测风向和所述风向下的风速v_w，并将检测到的风向以及该风向下的风速v_w发送给控制器3。

步骤42，检测雨滴对伞面的压力。

具体的，设置在伞面2上的各个第二检测装置6分别检测雨滴对伞面的压力，并分别将压力检测值发送给控制器3。

步骤43，确定与所述风向对应的第二检测装置检测到的压力检测值P。

具体的，控制器3根据第一检测装置4检测到的风向，确定与该风向相对应的第二检测装置6，并确定该第二检测装置6检测到的压力检测值P。

步骤44，根据所述风向下的风速v_w、与所述风向对应的第二检测装置6检测到的压力检测值P和预设的压力与雨滴下降速度的对应关系，确定雨滴下降速度v_r。

具体的，控制器3可以按照以下步骤确定雨滴下降速度：

步骤441，计算风压值Pw，P_w＝0.5ρv_w ²，ρ为空气密度。

步骤442，计算压力差值ΔP，ΔP＝P-Pw。

步骤443，根据ΔP和预设的压力与雨滴下降速度的对应关系，确定雨滴下降速度v_r。

具体的，控制器3根据ΔP查询预设的压力与雨滴下降速度的对应关系，确定出相应雨滴下降速度v_r。

步骤45，根据风速v_w、雨滴下降速度v_r确定第一角度θ。

具体的，控制器3可以先计算调节角度参考值θ₀，然后在[θ₀-Δθ，θ₀+Δθ]的范围内确定第一角度θ，Δθ为预设值，优选为5-20°。

所述根据风速v_w、雨滴下降速度v_r确定第一角度θ，具体包括以下步骤：

步骤451，在[θ₀-Δθ，θ₀+Δθ]的范围内，确定m个取样值(θ₁、θ₂、……、θ_m)，m≥2。

步骤452，分别调节伞面与伞柄之间的角度为所述m个取样值(θ₁、θ₂、……、θ_m)，并分别记录所述m个取样值(θ₁、θ₂、……、θ_m)对应的所述风向上的第二检测装置检测到的压力检测值(P₁、P₂、……、P_m)。

具体的，控制器3控制调节装置5，使伞面2与伞柄1之间的角度为θ₁，然后记录伞面2在θ₁状态下所述风向上的第二检测装置6检测到的压力检测值P₁。以此类推，分别记录P₂、……、P_m。

步骤453，确定(P₁、P₂、……、P_m)中的最大值P_max，并将P_max对应的取样值作为第一角度θ。

步骤46，调节伞面与伞柄之间的角度为第一角度θ。

具体的，控制器3控制调节装置5调节伞面2与伞柄1之间的角度为第一角度θ。

通过步骤41-46可以看出，利用设置在伞柄1的非握持端的第一检测装置4检测风向和当前风向下的风速v_w，利用设置在伞面2上的第二检测装置6检测雨滴对伞面的压力P，设置在伞柄1内部的控制器3确定所述风向上的第二检测装置6检测到的压力检测值P，根据v_w、P和预设的压力与雨滴下降速度的对应关系，确定雨滴下降速度v_r，并根据v_w和v_r确定第一角度θ，并通过控制调节装置5带动伞面2运动，使得伞面2与伞柄1之间呈θ角；本发明的智能雨伞能够根据当前的风向、风速、降雨大小，自动调节伞面2的状态，使得伞面2能够对准雨滴下落的方向，挡雨效果更优，而且，无需撑伞者自己调节雨伞状态，能够及时、准确控制雨伞，有效遮挡风雨，尤其是在风向变化较快、风速较大的情况下，可以有效解决撑伞者无法及时调节雨伞导致的被雨水淋湿的问题。

由于风向、风速、雨势是不断变化的，因此，为了能够使智能雨伞能够根据风向、风速、雨势的变化自动调节伞面2的状态，提高智能雨伞的适应性和灵活性，在步骤46之后，所述方法还可以包括以下步骤：

步骤47，获取所述风向上的第二检测装置检测到的压力检测值P’，并计算P’与P_max之差。

步骤48，将P’与P_max之差与预设的阈值相比较，若P’与P_max之差大于预设的阈值，则重新确定第一角度θ。

如果当前雨滴对伞面2的压力P’与伞面2处于第一角度θ时对应的压力检测值P_max差别较大，则说明此时伞面2的状态已不是挡雨的最佳状态，已不能有效遮风挡雨，因此需要重新确定第一角度θ，并再次进行调节。

需要说明的是，在智能雨伞的初始化阶段，所述方法还可以包括以下步骤：

当所述智能雨伞开启时，调节伞面2围绕伞面2与伞柄1的连接点水平转动的角度，以使风向标41的初始方向与风向参考方向相同。

进一步的，在调节所述伞面与所述伞柄之间的角度为第一角度θ(即步骤46)之后，所述方法还可以包括以下步骤：

步骤47’，检测风向标旋转的第二角度ω，并根据第二角度ω，控制所述伞面水平转动第二角度ω，以使风向标41与风向参考方向相同。

具体的，第一检测装置4检测风向标41旋转的第二角度ω，并将检测到的第二角度ω发送给控制器3，控制器3控制调节装置5，以使伞面2在水平转动第二角度ω，以使风向标41与风向参考方向相同，从而使伞面2与风向一致。

需要说明的是，步骤47’也可以在步骤42之后、步骤43之前执行，而且，步骤47’与步骤47、步骤48之间的执行顺序不限，可以同步执行。

需要说明的是，在步骤45之后，也可以不执行步骤46，而是执行以下步骤：

显示第一角度θ，或者，显示第一角度θ和第二角度ω；接收撑伞者的语音指令，将所述语音指令转化为控制指令；根据所述控制指令调节伞面2与伞柄1之间的角度为第一角度θ，或者，调节伞面2与伞柄1之间的角度为第一角度θ并控制伞面2水平转动第二角度ω。

具体的，如图1所示，位于伞柄1上的显示装置7将控制器3计算出的第一角度θ和第二角度ω显示出来，如果撑伞者愿意按照智能雨伞提供的调节方案调节伞面2，则语音读出第一角度θ和第二角度ω(即语音指令)，相应的，语音识别装置8通过识别该语音指令并转换为控制指令，控制器3根据该控制指令控制调节装置5调节伞面2的状态。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种智能雨伞，其特征在于，包括：伞柄、伞面、控制器、第一检测装置、调节装置、至少两个第二检测装置，所述调节装置与所述伞面相连，用于调节所述伞面与所述伞柄之间的角度；

所述第一检测装置设置在伞柄的非握持端且位于所述伞面上方，用于检测风向和所述风向下的风速v_w，并将所述风向和所述风速v_w发送给所述控制器；

所述第二检测装置设置在伞面上，用于检测雨滴对所述伞面的压力，并将压力检测值发送给所述控制器；

所述控制器设置在所述伞柄内部，用于确定与所述风向对应的第二检测装置检测到的压力检测值P，根据所述风向下的风速v_w、与所述风向对应的第二检测装置检测到的压力检测值P和预设的压力与雨滴下降速度的对应关系，确定雨滴下降速度v_r，并根据所述风速v_w、雨滴下降速度v_r确定第一角度θ；以及，控制所述调节装置，以使所述伞面与所述伞柄之间的角度为第一角度θ。

2.如权利要求1所述的智能雨伞，其特征在于，所述控制器具体用于，计算风压值Pw，P_w＝0.5ρv_w ²，ρ为空气密度；计算压力差值ΔP，ΔP＝P-Pw；根据所述ΔP和预设的压力与雨滴下降速度的对应关系，确定雨滴下降速度v_r；计算调节角度参考值θ₀，并在[θ₀-Δθ，θ₀+Δθ]的范围内确定第一角度θ，Δθ为预设值。

3.如权利要求2所述的智能雨伞，其特征在于，所述Δθ为5-20°。

4.如权利要求2所述的智能雨伞，其特征在于，所述控制器具体用于，在[θ₀-Δθ，θ₀+Δθ]的范围内，确定m个取样值(θ₁、θ₂、……、θ_m)，m≥2；分别控制所述调节装置，以使所述伞面与所述伞柄之间的角度分别为所述m个取样值(θ₁、θ₂、……、θ_m)，并分别记录所述m个取样值(θ₁、θ₂、……、θ_m)对应的所述风向上的第二检测装置检测到的压力检测值(P₁、P₂、……、P_m)；确定(P₁、P₂、……、P_m)中的最大值P_max，并将P_max对应的取样值作为第一角度θ。

5.如权利要求4所述的智能雨伞，其特征在于，所述控制器还用于，在控制所述调节装置以使所述伞面与所述伞柄之间的角度为第一角度θ之后，获取所述风向上的第二检测装置检测到的压力检测值P’，并计算P’与P_max之差，当P’与P_max之差大于预设的阈值时，重新确定第一角度θ。

6.如权利要求1-5任一项所述的智能雨伞，其特征在于，所述第二检测装置呈环形均匀分布。

7.如权利要求1-5任一项所述的智能雨伞，其特征在于，所述第一角度θ为0-90°。

8.如权利要求1-5任一项所述的智能雨伞，其特征在于，所述第一检测装置上设置有风向标，所述风向标的方向随风向变化而变化；

所述调节装置还用于，调节所述伞面围绕所述伞面与所述伞柄的连接点水平转动的角度；

所述控制器还用于，当所述智能雨伞开启时，控制所述调节装置调节所述伞面水平转动，以使所述风向标的初始方向与风向参考方向相同。

9.如权利要求8所述的智能雨伞，其特征在于，所述第一检测装置还用于，检测所述风向标旋转的第二角度ω，并将所述第二角度ω发送给所述控制器，所述第二角度ω为所述风向与所述风向参考方向之间的夹角；

所述控制器还用于，在控制所述调节装置，以使所述伞面与所述伞柄之间的角度为第一角度θ之后，或者，在确定所述风向上的第二检测装置检测到的压力检测值P之前，根据所述第二角度ω，控制所述调节装置调节伞面水平转动所述第二角度ω，以使所述风向标与风向参考方向相同。

10.如权利要求9所述的智能雨伞，其特征在于，所述第二角度ω为0-360°。

11.如权利要求9所述的智能雨伞，其特征在于，所述调节装置包括：第一电机和万向节，所述万向节与所述伞面相连，所述第一电机设置在所述伞柄内部，并与所述万向节相连，用于驱动所述万向节转动，以调节第一角度θ。

12.如权利要求11所述的智能雨伞，其特征在于，所述调节装置还包括第二电机和连杆，所述连杆设置在所述伞柄内部，并与所述万向节相连；所述第二电机设置在所述伞柄内部，并与所述连杆相连，用于驱动所述连杆转动，以调节第二角度ω。

13.如权利要求9所述的智能雨伞，其特征在于，还包括显示装置和语音识别装置，所述显示装置设置在所述伞柄上，用于显示所述第一角度θ，或者，显示所述第一角度θ和所述第二角度ω；所述语音识别装置设置在所述伞柄上，用于接收撑伞者的语音指令，将所述语音指令转化为控制指令，并将所述控制指令发送给所述控制器；

所述控制器具体于，根据所述控制指令控制所述调节装置。

14.一种自动挡雨方法，应用于如权利要求1-13任一项所述的智能雨伞，其特征在于，所述方法包括：

检测风向和所述风向下的风速v_w；

检测雨滴对伞面的压力；

确定与所述风向对应的第二检测装置检测到的压力检测值P，根据所述风向下的风速v_w、与所述风向对应的第二检测装置检测到的压力检测值P和预设的压力与雨滴下降速度的对应关系，确定雨滴下降速度v_r，并根据所述风速v_w、雨滴下降速度v_r确定第一角度θ；

调节所述伞面与伞柄之间的角度为第一角度θ。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述根据所述风向下的风速v_w、所述风向上的第二检测装置检测到的压力检测值P和预设的压力与雨滴下降速度的对应关系，确定雨滴下降速度v_r，并根据所述风速v_w、雨滴下降速度v_r确定第一角度θ，具体包括：

计算风压值Pw，P_w＝0.5ρv_w ²，ρ为空气密度；

计算压力差值ΔP，ΔP＝P-Pw；

根据所述ΔP和预设的压力与雨滴下降速度的对应关系，确定雨滴下降速度v_r；

计算调节角度参考值θ₀，并在[θ₀-Δθ，θ₀+Δθ]的范围内确定第一角度θ，Δθ为预设值。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述在[θ₀-Δθ，θ₀+Δθ]的范围内确定第一角度θ，具体包括：

在[θ₀-Δθ，θ₀+Δθ]的范围内，确定m个取样值(θ₁、θ₂、……、θ_m)，m≥2；

分别调节所述伞面与所述伞柄之间的角度为所述m个取样值(θ₁、θ₂、……、θ_m)，并分别记录所述m个取样值(θ₁、θ₂、……、θ_m)对应的所述风向上的第二检测装置检测到的压力检测值(P₁、P₂、……、P_m)；

确定(P₁、P₂、……、P_m)中的最大值P_max，并将P_max对应的取样值作为第一角度θ。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述调节所述伞面与所述伞柄之间的角度为第一角度θ之后，所述方法还包括：

获取所述风向上的第二检测装置检测到的压力检测值P’，并计算P’与P_max之差；

将P’与P_max之差与预设的阈值相比较，若P’与P_max之差大于预设的阈值，则重新确定第一角度θ。

18.如权利要求14-17任一项所述的方法，其特征在于，所述第一检测装置上设置有风向标，所述风向标的方向随风向变化而变化，所述方法还包括：

当所述智能雨伞开启时，调节所述伞面围绕所述伞面与所述伞柄的连接点水平转动的角度，以使所述风向标的初始方向与风向参考方向相同。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：检测所述风向标旋转的第二角度ω，所述第二角度ω为所述风向与所述风向参考方向之间的夹角；

所述调节所述伞面与所述伞柄之间的角度为第一角度θ之后，或者，所述确定所述风向上的第二检测装置检测到的压力检测值P之前，所述方法还包括：

根据所述第二角度ω，控制所述伞面水平转动所述第二角度ω，以使所述风向标与风向参考方向相同。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述智能雨伞还包括显示装置和语音识别装置，所述方法还包括：

显示所述第一角度θ，或者，显示所述第一角度θ和所述第二角度ω；

接收撑伞者的语音指令，将所述语音指令转化为控制指令；

根据所述控制指令调节所述伞面与伞柄之间的角度为第一角度θ，或者，调节所述伞面与伞柄之间的角度为第一角度θ并控制所述伞面水平转动所述第二角度ω。