CN114926917A - 一种控制魔方及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于控制终端设备的控制魔方，其技术方案要点是包括壳体和设置于壳体内的重力感应装置，重力感应装置包括主体部和副体部，主体部和副体部通过磁力完成非接触连接，副体部用于根据重力线完成与主体部的相对位置调整，壳体上设置有触控传感器、压力传感器、位移传感器和数据处理通信单元，数据处理通信单元用于整合数据信息后将数据信息发送至终端，副体部上设置有信号发射单元，信号发射单元用于向数据处理通信单元传送重力感应装置实时信息。

Description

一种控制魔方及其控制方法

技术领域

本发明涉及程控制技术领域，更具体地说，它涉及一种控制魔方及其控制方法。

背景技术

随着先进智能技术的发展，各类场合的巡视方式有了更多元化的选择，通过智能化辅助手段解决人工巡视存在的问题是较为普遍的应用方向。

目前，轮式或轨道机器人是较为普及的智能巡检设备，但由于技术条件限制，无法在各设备室或各楼层间通行，需要每间设备室均配置一台，造成大量资源浪费，且产生了大量额外的后期维护调试工作负担，上述问题使巡视机器人机动性强的优势无法完全发挥，为运维人员造成大量额外负担，因此亟需一种可控制智能巡检设备上下楼层的控制方法及载体。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种控制魔方及其控制方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种控制魔方，包括壳体和设置于壳体内的重力感应装置，重力感应装置包括主体部和副体部，主体部和副体部通过磁力完成非接触连接，副体部用于根据重力线完成与主体部的相对位置调整。

本发明进一步设置为：壳体上设置有触控传感器、压力传感器、位移传感和数据处理通信单，触控传感器用于获得触控数据并与数据处理通信单元建立数据连接，压力传感器用于获得压力数据并与数据处理通信单元建立数据连接，位移传感器用于获得位移数据并与数据处理通信单元建立数据连接，数据处理通信单元用于整合数据信息后将数据信息发送至终端。

本发明进一步设置为：副体上设置有信号发射单元，信号发射单元用于向数据处理通信单元传送重力感应装置实时信息。

本发明进一步设置为：壳体内设置有陀螺仪，陀螺仪内部中空形成内腔，陀螺仪表面与内腔上设置有状态传感器，状态传感器用于采集控制魔方的运动状态并将数据传输至数据处理通信单元。

本发明进一步设置为：壳体表面设置有位压传感器，位压传感器包覆于壳体表面，位压传感器用于实时测定确定控制魔方受压面，从而调整控制魔方的水平基面。

本发明进一步设置为：一种适用于控制魔方的控制方法，控制魔方用于连接并控制不同终端，

终端被设置为无人机或机器狗时，包括以下步骤：

S1、建立数据连接阶段，检测确保触控传感器、压力传感器、位移传感器、重力感应装置和数据处理通信单元相互连接，同时检测确保数据处理通信单元与无人机或机器狗相互连接；

S2、调整水平基面阶段，通过重力感应装置或状态传感器或位压传感器确定控制魔方水平基面，保证触控传感器、压力传感器和位移传感器位置相对固定；

S3、垂直方向控制阶段，通过触控传感器控制终端实现垂直方向上的运动或完成特异性动作，具体包括以下步骤：

当终端被设置为无人机时，

步骤S300、发出指令阶段，通过人手于触控传感器上任意方向滑动任意距离，

步骤S301、控制魔方自感应阶段，控制魔方将触控传感器所感知到的滑动信息传输至数据处理通信单元，并通过数据处理通信单元进行数据分析，

步骤S302、无人接执行指令阶段，通过数据处理通信单元自感应到的触控传感器上产生的滑动完成无人机垂直方向的运动控制；

当终端被设置为机器狗时，

步骤S310、发出指令阶段，通过人手于触控传感器上任意位置进行点击，

步骤S311、控制魔方自感应阶段，控制魔方将触控传感器所感知到的点击信息传输至数据处理通信单元，并通过数据处理通信单元进行数据分析，

步骤S312、机器狗执行指令阶段，通过数据处理通信单元处理触控传感器上产生的点击完成机器狗跳跃的运动控制，

S4、水平方向控制阶段，通过位移传感器控制终端实现水平方向上的运动，具体包括以下步骤：

步骤S40、发出指令阶段，通过人手对控制魔方进行位移，设置于控制魔方底部的位移传感器会接受动作指令，

步骤S41、控制魔方自感应阶段，通过位移传感器感知到的该平面相对于原点的坐标产生的位移，形成数据信息，并将此数据信息传输至数据处理通信单元，

步骤S42、终端执行指令阶段，通过数据处理通信单元处理位移传感器上产生的滑动完成对机器狗或无人机于水平方向上的方向控制；

S5、速度控制阶段，通过压力传感器控制终端运动速度，具体包括以下步骤：

步骤S50、发出指令阶段，通过人手于压力传感器上按压，

步骤S51、控制魔方自感应阶段，通过压力传感器感知到的该平面所承受压力的大小，将此数据信息传输至数据处理通信单元，

步骤S52、终端执行指令阶段，通过数据处理通信单元处理压力传感器上产生的压力大小对机器狗或无人机的运动速度进行控制。

通过采用上述技术方案，将控制魔方与终端建立通讯连接，通过操作控制魔方，将控制动作指令通过控制魔方转化为终端的控制，可操作无人机完成垂直方向上的升降，以用于控制无人机完成对各个楼层的巡查任务；可操作机器狗完成跳跃，攀爬楼梯，以用于控制机器狗完成对各个楼层的巡查任务。

通过控制魔方各个表面设置的位压传感器，可确定控制魔方工作的水平基面，保证触控传感器、压力传感器和位移传感器位置相对固定，作为另外一种优选方案，通过控制魔方壳体内部设置的重力感应装置，通过测定控制魔方的重力线完成对水平基面的校准，作为另外一种优选方案，控制魔方壳体内设置有陀螺仪，通过陀螺仪表面与内腔上设置的状态传感器，完成控制魔方的运动状态的采集并将数据传输至数据处理通信单元，即可与终端实时连接，完成对终端的控制。

附图说明

图1为本发明一种控制魔方实施例的结构示意图；

图中附图标记：1、重力感应装置；2、主体部；3、副体部；4、触控传感器；41、压力传感器；42、位移传感器；43、数据处理通信单元；44、信号发射单元。

具体实施方式

参照图1对本发明一种控制魔方及其控制方法实施例做进一步说明。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

一种控制魔方，包括壳体和设置于壳体内的重力感应装置1，重力感应装置1包括主体部2和副体部3，主体部2和副体部3通过磁力完成非接触连接，副体部3用于根据重力线完成与主体部2的相对位置调整，壳体上设置有触控传感器4、压力传感器41、位移传感器42和数据处理通信单元43，触控传感器4用于获得触控数据并与数据处理通信单元43建立数据连接，压力传感器41用于获得压力数据并与数据处理通信单元43建立数据连接，位移传感器42用于获得位移数据并与数据处理通信单元43建立数据连接，数据处理通信单元43用于整合数据信息后将数据信息发送至终端，副体部3上设置有信号发射单元44，信号发射单元44用于向数据处理通信单元43传送重力感应装置1实时信息，控制魔方设置为一个正十二面体，每一个平面内设置有传感器，通过不同的平面上设置的传感器接收到人手不同的动作，完成对终端不同的控制，通过将传感器所获取的数据进行远程通信传输完成对终端的控制。

控制魔方顶面设置有触控传感器4，延顶面左右两侧设置有两个压力传感器41，控制魔方底面设置有位移传感器42，顶面内壁上设置有数据处理通信单元43，压力传感器41用于控制执行模块运动速度的大小，通过压力传感器41所感知到的该平面所承受压力的大小完成机器狗或无人机的速度控制；位移传感器42用于控制执行模块在水平面上的运动方向，通过位移传感器42所感知到的该平面相对于原点的坐标完成机器狗或无人机的方向控制；触控传感器4用于控制执行模块在水平面之外的运动，以无人机为例，控制魔方顶面通过触控传感器4所感知到的上下滑动操作完成无人机垂直方向的运动控制，以机器狗为例，控制魔方顶面通过触控传感器4所感知到的点击操作完成机器狗跳跃的运动控制，触控传感器4设置于控制魔方顶面，用于获取在平面一的外表面上的触控数据，触控传感器4与数据处理及通信单元建立数据连接，将所获取的触控数据传输至数据处理及通信单元，由数据处理及通信单元进行数据处理并将处理后的数据传输至终端，压力传感器41内置于触控传感器4端侧，用于获取其外表面上的压力数据，压力传感器41和压力传感器41与数据处理通信单元43建立数据连接，将所获取的压力数据传输至数据处理通信单元43，由数据处理通信单元43进行数据处理并将处理后的数据传输至终端，位移传感器42内嵌于控制魔方的底面上，用于获取控制魔方底面相对于控制魔方底面所接触的平面之间的位移数据，位移传感器42与数据处理通信单元43建立数据连接，将所获取的位移数据传输至数据处理通信单元43，由数据处理通信单元43进行数据处理并将处理后的数据传输至终端。

重力感应装置1的材料设置为与控制魔方的平面框架材料能生成磁力的材料，重力感应装置1悬浮放置于控制魔方的腔体中心，重力感应装置1包括主体部2和副体部3，主体部2与副体部3通过磁力完成非接触连接，副体部3上固定设置有信号发射单元44，控制魔方的平面框架的十二个平面内表面上均设置有信号接收器，信号发射单元44与信号接收器建立信号连接，副体部3根据控制魔方的重力线完成与主体部2的相对位置的调整，副体部3的重心与主体部2的重心的连线始终与重力线重合，控制魔方根据接收到信号发射单元44所发信号的平面上所设定的模式或方向完成对终端的控制，由数据处理通信单元43将所选择的终端执行模式或运动方向终端发送。

为达到与重力感应装置1相同的效果，可将控制魔方内设置的重力感应装置1替换为一个陀螺仪，陀螺仪内部中空形成内腔，陀螺仪表面与内腔上设置有状态传感器，状态传感器用于采集控制魔方的运动状态并将数据传输至数据处理通信单元43，陀螺仪用于感应重力线所落位置，根据重力线所落平面对应的模式或方向完成对终端的控制或终端运动方向的选择。

为达到与重力感应装置1相同的效果，可将控制魔方每一个表面设置有位压传感器，位压传感器用于实时测定确定控制魔方受压面，从而调整控制魔方的水平基面，当某一平面与底面平面接触并使其位压传感器生成数据时完成该平面的选定，根据该平面上所设定的模式或方向完成控制魔方的操作基准面设定。

一种适用于控制魔方的控制方法，控制魔方用于连接并控制不同终端，

终端被设置为无人机或机器狗时，包括以下步骤：

S1、建立数据连接阶段，检测确保触控传感器、压力传感器、位移传感器、重力感应装置和数据处理通信单元相互连接，同时检测确保数据处理通信单元与无人机或机器狗相互连接；

S2、调整水平基面阶段，通过重力感应装置或状态传感器或位压传感器确定控制魔方水平基面，保证触控传感器、压力传感器和位移传感器位置相对固定；

S3、垂直方向控制阶段，通过触控传感器控制终端实现垂直方向上的运动或完成特异性动作，具体包括以下步骤：

当终端被设置为无人机时，

步骤S300、发出指令阶段，通过人手于触控传感器上任意方向滑动任意距离，

步骤S301、控制魔方自感应阶段，控制魔方将触控传感器所感知到的滑动信息传输至数据处理通信单元，并通过数据处理通信单元进行数据分析，

步骤S302、无人接执行指令阶段，通过数据处理通信单元自感应到的触控传感器上产生的滑动完成无人机垂直方向的运动控制；

当终端被设置为机器狗时，

步骤S310、发出指令阶段，通过人手于触控传感器上任意位置进行点击，

步骤S311、控制魔方自感应阶段，控制魔方将触控传感器所感知到的点击信息传输至数据处理通信单元，并通过数据处理通信单元进行数据分析，

步骤S312、机器狗执行指令阶段，通过数据处理通信单元处理触控传感器上产生的点击完成机器狗跳跃的运动控制，

S4、水平方向控制阶段，通过位移传感器控制终端实现水平方向上的运动，具体包括以下步骤：

步骤S40、发出指令阶段，通过人手对控制魔方进行位移，设置于控制魔方底部的位移传感器会接受动作指令，

步骤S41、控制魔方自感应阶段，通过位移传感器感知到的该平面相对于原点的坐标产生的位移，形成数据信息，并将此数据信息传输至数据处理通信单元，

步骤S42、终端执行指令阶段，通过数据处理通信单元处理位移传感器上产生的滑动完成对机器狗或无人机于水平方向上的方向控制；

S5、速度控制阶段，通过压力传感器控制终端运动速度，具体包括以下步骤：

步骤S50、发出指令阶段，通过人手于压力传感器上按压，

步骤S51、控制魔方自感应阶段，通过压力传感器感知到的该平面所承受压力的大小，将此数据信息传输至数据处理通信单元，

步骤S52、终端执行指令阶段，通过数据处理通信单元处理压力传感器上产生的压力大小对机器狗或无人机的运动速度进行控制。

步骤S1中，建立数据连接阶段，无人机或机器狗作为控制魔方的终端，在启动前须确保终端与控制魔方建立数据连接，具体操作为实际测验。

步骤S2中，调整水平基面阶段，当控制魔方发生翻转或者倾斜时，须保持对终端的控制，因此用过其内设置的重力感应装置或陀螺仪通过对控制魔方重力线的测定选定并调整水平基面，具体操作为通过主体部与副体部的偏差角度，转换成控制魔方整体偏转角度，并对顶面基准面进行代入计算，即可得出控制魔方水平基面；另外一种方法为，通过对控制魔方的十二个面，每一个面设置一个位压传感器，通过检测哪一个位压传感器受力，判断控制魔方的水平基面。

步骤S3中，垂直方向控制阶段，针对不同的终端设置，存在不同的控制方法，当终端设置为无人机时，通过人手于触控传感器滑动时，对无人机完成垂直方向的升降；当终端设置为机器狗时，通过人手于触控传感器点击时，对机器狗完成跳跃动作。

步骤S4中，水平方向控制阶段，通过人手对控制魔方进行位移，设置于控制魔方底部的位移传感器会接受动作指令，再通过数据处理通信单元将此信息传输至终端，完成对终端的水平方向控制。

步骤S5中，速度控制阶段，通过人手于压力传感器按压时，根据压力传感器所受按压力大小，通过数据处理通信单元解析后传输至终端，完成对终端速度大小的控制，通过控制魔方对终端进行控制，可完成对终端的升降楼层，前进，后退等操作指令，可完成通过终端代替人员对整个大楼的巡查。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行通常的变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种控制魔方，其特征在于：包括壳体和设置于壳体内的重力感应装置(1)，所述重力感应装置(1)包括主体部(2)和副体部(3)，所述主体部(2)和副体部(3)通过磁力完成非接触连接，所述副体部(3)用于根据重力线完成与主体部(2)的相对位置调整。

2.根据权利要求1所述的一种控制魔方，其特征在于：所述壳体上设置有触控传感器(4)、压力传感器(41)、位移传感器(42)和数据处理通信单元(43)，所述触控传感器(4)用于获得触控数据并与数据处理通信单元(43)建立数据连接，所述压力传感器(41)用于获得压力数据并与数据处理通信单元(43)建立数据连接，所述位移传感器(42)用于获得位移数据并与数据处理通信单元(43)建立数据连接，所述数据处理通信单元(43)用于整合数据信息后将数据信息发送至终端。

3.根据权利要求2所述的一种控制魔方，其特征在于：所述副体部(3)上设置有信号发射单元(44)，所述信号发射单元(44)用于向数据处理通信单元(43)传送重力感应装置(1)实时信息。

4.根据权利要求1所述的一种控制魔方，其特征在于：所述壳体内设置有陀螺仪，所述陀螺仪内部中空形成内腔，所述陀螺仪表面与内腔上设置有状态传感器，所述状态传感器用于采集控制魔方的运动状态并将数据传输至数据处理通信单元(43)。

5.根据权利要求3或4所述的一种控制魔方，其特征在于：所述壳体表面设置有位压传感器，所述位压传感器包覆于壳体表面，所述位压传感器用于实时测定确定控制魔方受压面，从而调整控制魔方的水平基面。

6.一种适用于权利要求1-5所述的控制魔方的控制方法，其特征在于，所述控制魔方用于连接并控制不同终端，

终端被设置为无人机或机器狗时，包括以下步骤：

S1、建立数据连接阶段，检测确保触控传感器、压力传感器、位移传感器、重力感应装置和数据处理通信单元相互连接，同时检测确保数据处理通信单元与无人机或机器狗相互连接；

S2、调整水平基面阶段，通过重力感应装置或状态传感器或位压传感器确定控制魔方水平基面，保证触控传感器、压力传感器和位移传感器位置相对固定；

S3、垂直方向控制阶段，通过触控传感器控制终端实现垂直方向上的运动或完成特异性动作，具体包括以下步骤：

当终端被设置为无人机时，

步骤S300、发出指令阶段，通过人手于触控传感器上任意方向滑动任意距离，

步骤S301、控制魔方自感应阶段，控制魔方将触控传感器所感知到的滑动信息传输至数据处理通信单元，并通过数据处理通信单元进行数据分析，

步骤S302、无人接执行指令阶段，通过数据处理通信单元自感应到的触控传感器上产生的滑动完成无人机垂直方向的运动控制；

当终端被设置为机器狗时，

步骤S310、发出指令阶段，通过人手于触控传感器上任意位置进行点击，

步骤S311、控制魔方自感应阶段，控制魔方将触控传感器所感知到的点击信息传输至数据处理通信单元，并通过数据处理通信单元进行数据分析，

步骤S312、机器狗执行指令阶段，通过数据处理通信单元处理触控传感器上产生的点击完成机器狗跳跃的运动控制，

S4、水平方向控制阶段，通过位移传感器控制终端实现水平方向上的运动，具体包括以下步骤：

步骤S40、发出指令阶段，通过人手对控制魔方进行位移，设置于控制魔方底部的位移传感器会接受动作指令，

步骤S41、控制魔方自感应阶段，通过位移传感器感知到的该平面相对于原点的坐标产生的位移，形成数据信息，并将此数据信息传输至数据处理通信单元，

步骤S42、终端执行指令阶段，通过数据处理通信单元处理位移传感器上产生的滑动完成对机器狗或无人机于水平方向上的方向控制；

S5、速度控制阶段，通过压力传感器控制终端运动速度，具体包括以下步骤：

步骤S50、发出指令阶段，通过人手于压力传感器上按压，

步骤S51、控制魔方自感应阶段，通过压力传感器感知到的该平面所承受压力的大小，将此数据信息传输至数据处理通信单元，

步骤S52、终端执行指令阶段，通过数据处理通信单元处理压力传感器上产生的压力大小对机器狗或无人机的运动速度进行控制。

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