CN212382212U - 一种智能伞 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种智能伞，包括：顶盖、与所述顶盖转动配合的转盘、折叠式伞骨架、飞行装置以及连接所述飞行装置和顶盖的连接杆；所述顶盖的顶部设有一开口朝上的空腔；所述转盘在电机的转动作用下与所述顶盖转动配合，所述电机安装在所述空腔内；所述折叠式伞骨架包括多根伞骨架以及连接所述多根伞骨架的伞面，每一根所述伞骨架内均穿设有一个细绳，所述细绳穿过所述伞骨架，且底端与伞骨架的末端固定连接，顶端与所述转盘通过固定连接，所述转盘转动带动所述伞骨架折叠或打开；所述飞行装置用于控制所述智能伞的悬停和跟随。所述智能伞能够实现自动折叠和打开，且还能够在空中进行悬停和跟随，方便使用。

Description

一种智能伞

技术领域

本实用新型涉及一种伞结构，更为具体地涉及一种智能伞。

背景技术

随着人们生活水平的提高，智能化生活工具得到了越来越广泛的应用。其中，太阳伞是夏日出行必不可少的一种工具，但目前市面上的太阳伞智能化程度低，需要随手携带并调整伞的姿态，导致使用不便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种智能伞，以解决现有的伞需要人随手携带并调整伞的姿态，智能化程度低的问题。

为达到上述技术目的，本实用新型的技术方案的一方面包括智能伞，包括：

顶盖、与所述顶盖转动配合的转盘、折叠式伞骨架、飞行装置以及连接所述飞行装置和顶盖的连接杆；

所述顶盖的顶部设有一开口朝上的空腔；

所述转盘与所述顶盖转动配合，所述转盘在电机的驱动作用下与所述顶盖转动配合，所述电机安装在所述空腔内；

所述折叠式伞骨架包括多根伞骨架以及连接所述多根伞骨架的伞面，多根所述伞骨架沿着所述顶盖的圆周方向均匀布置，且每根所述伞骨架的顶端均与所述顶盖铰接；每根所述伞骨架均包括多节空心杆件，相邻两节所述空心杆件铰接连接，每一根所述伞骨架内均穿设有一个细绳，所述细绳穿过所述伞骨架，且底端与伞骨架的末端固定连接，顶端与所述转盘通过固定连接，所述转盘转动带动所述伞骨架折叠或打开；

所述飞行装置用于控制所述智能伞的悬浮和跟随。

进一步地，所述飞行装置包括底盘、安装在所述底盘上的多个旋翼和控制系统、传感部分以及摄像模块，多个所述旋翼沿着所述底盘的圆周方向均匀布置，且每个所述旋翼均通过一个电机带动旋转，每个所述电机均与所述控制系统电连接；

所述传感部分包括固定安装在所述顶盖上的光敏传感器和温度传感器、陀螺仪、加速度传感器以及压应力传感器；

所述光敏传感器和温度传感器分别用于感测阳光的方位、温度，所述压应力传感器用于检测空气阻力；所述陀螺仪和加速度传感器分别用于检测所述底盘的角速度和加速度，从而获得伞体的姿态；

所述摄像模块包括固定安装在所述底盘底部的摄像头，所述摄像头用于抓拍人体信息，并将所述人体信息传送给所述控制系统，所述控制系统控制所述智能伞跟随人体。

进一步地，还包括保护笼，所述飞行装置固定安装在所述保护笼内，所述连接杆的顶部穿过所述保护笼与所述顶盖固定连接，所述底盘固定安装在所述保护笼的底部。

进一步地，所述底盘的底部沿着圆周方向还固定安装有多个磁铁，多个所述磁铁与多个所述伞骨架一一对应，所述磁铁用于吸附所述伞骨架。

进一步地，所述空腔的底部沿着圆周方向开设有一个弧形的凹槽，所述转盘的底部设有一个与所述凹槽相配合的限位柱，所述限位柱插设在所述凹槽内，并在所述转盘转动时，沿所述凹槽进行滑动。

进一步地，所述转盘的底部向下固定连接有一个转动轴，所述转动轴与所述电机的输出轴固定连接；所述转盘的底部与所述转动轴之间还固定了连接有多根连接杆，多根所述连接杆与多根所述伞骨架一一对应，所述细绳的顶端与所述连接杆固定连接。

进一步地，每根所述伞骨架均包括多节空心杆件，相邻两节所述空心杆件之间通过连接接头进行铰接连接；所述连接接头包括第一连接管和第二连接管，所述第一连接管与其中一个空心杆件固定连接，第二连接管与另一根空心杆件固定连接，所述第一连接管向外延伸有第一连接板，第二连接管向外延伸第二延伸板，所述第一延伸板上设有第一铰接孔，第二延伸板上设有第二铰接孔，所述第一铰接孔和第二铰接孔之间通过铰接柱铰接连接；所述铰接柱的一端设有凸缘，所述铰接柱插入所述第一铰接孔和第二铰接孔内，另一端通过环形限位件固定。

进一步地，所述第一连接管和第二连接管的背部之间还固定连接有一根弹性件。

进一步地，所述连接杆设为空心结构，所述连接杆内用于放置传输数据的线缆。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：本实用新型提供的智能伞在电机的作用下带动转盘转动，转盘转动实现伞骨架的自动折叠和收拢，所述电机与控制系统电连接。

所述智能伞还包括飞行装置，所述飞行装置与顶盖之间通过连接杆进行连接，所述飞行装置用于控制伞体的在空中悬停和跟随，解放了双手。

附图说明

图1是本实用新型提供的智能伞的一实施方式的结构示意图；

图2是图1中去除伞面后伞骨架折叠的主视图；

图3是图1中去除伞面后伞骨架折叠的一实施方式的结构示意图；

图4是飞行装置的一实施方式的结构示意图；

图5相邻两根伞骨架之间连接的处的局部放大视图；

图6是图3中去除转盘后的一实施方式的结构示意图；

图7是转盘的一实施方式的结构示意图；

图8是本实用新型提供的智能伞的另一角度的结构示意图；

图9是飞行装置的旋翼转动的一实施方式的结构示意图；

1-顶盖、2-折叠式伞骨架、3-飞行装置、4-连接杆、5-转盘、6-空腔、7-弧形凹槽、8-电机输出轴、9-摄像头、10-转动轴、11-连接杆、12-温度传感器、13-光敏传感器、14-磁铁、21-伞面、22-伞骨架、221-空心杆件、222-连接接头、2221-第一连接管、2222-第二连接管、2223-弹性件、2224-铰接柱、2225-环形限位件、31-底盘、32-旋翼、33-控制系统、34-保护笼、35-电机。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图7所示，本实施方式提供一种智能伞，包括：顶盖1、与所述顶盖1转动配合的转盘5、折叠式伞骨架2、飞行装置3以及连接所述飞行装置3和顶盖1的连接杆4。所述顶盖1的顶部设有一开口朝上的空腔6；所述转盘5在电机(图中未示出)的驱动作用下与所述顶盖1转动配合，所述电机安装在所述空腔6内。

所述折叠式伞骨架2包括多根伞骨架22以及连接所述多根伞骨架22的伞面21，多根所述伞骨架22沿着所述顶盖1的圆周方向均匀布置，且每根所述伞骨架22的顶端均与所述顶盖1铰接；每根所述伞骨架22均包括多节空心杆件，相邻两节所述空心杆件铰接连接，每一根所述伞骨架22内均穿设有一个细绳(图中未示出)，所述细绳穿过所述伞骨架22，且底端与伞骨架22的末端固定连接，顶端与所述转盘1固定连接。更为具体地，所述转盘1的底部向下固定连接有一个转动轴10，所述转动轴10与所述电机的输出轴8固定连接；所述转盘1的底部与所述转动轴10之间还固定了连接有多根连接杆11，多根所述连接杆11与多根所述伞骨架22一一对应，多根所述细绳的顶端与对应的所述连接杆11固定连接。

所述每根所述伞骨架22均包括多节空心杆件，相邻两节所述空心杆件之间通过连接接头222进行铰接连接；所述连接接头222包括第一连接管2221和第二连接管2222，所述第一连接管2221与其中一个空心杆件固定连接，第二连接管2222与另一根空心杆件固定连接，所述第一连接管2221向外延伸有第一连接板，第二接头向外延伸第二延伸板，所述第一延伸板上设有第一铰接孔，第二延伸板上设有第二铰接孔，所述第一铰接孔和第二铰接孔之间通过铰接柱2224铰接连接；所述铰接柱2224的一端设有凸缘，所述铰接柱2224插入所述第一铰接孔和第二铰接孔内，另一端通过环形限位件2225固定。所述第一连接管2221和第二连接管2222的背部之间还固定连接有一根弹性件2223。

当所述电机在接收控制系统发出的姿态调整的指令后驱动所述转盘5顺时针方向转动时，带动转动柱10以及连接杆11转动一定角度，从而克服弹性件2223的复位力，向上拉所述细绳，所述伞骨架22在细绳的拉扯作用下张开；当所述电机驱动所述转盘5逆时针方向转动时，所述伞骨架在细绳的收缩作用以及弹性件的复位力作用下折叠收拢。因此本新型的智能伞能够实现伞体的自动折叠和打开。

所述飞行装置3用于控制所述智能伞的悬浮和跟随。所述飞行装置包括底盘31、安装在所述底盘31上的多个旋翼32和控制系统33、传感部分以及摄像模块。多个所述旋翼32沿着所述底盘31的圆周方向均匀布置，且每个所述旋翼32均通过一个电机35带动旋转，每个所述电机35均与所述控制系统33电连接。所述旋翼32可以设置为四个或者是六个。每个所述旋翼32均设置为螺旋桨，通过所述旋翼32的转动，可以调整智能伞伞体的姿态。

如图9所示，电机35带动旋翼32转动产生升力而飞起来。当四个螺旋桨的升力之和等于伞体总重量时，伞体的升力与重力相平衡，伞体就可以悬停在空中了。

由于旋翼32在旋转的同时，也会同时向电机35施加一个反作用力(反扭矩)，促使电机35向反方向旋转。因此所以为了避免伞体自旋，四旋翼32的四个螺旋桨中，相邻的两个螺旋桨旋转方向相反。旋翼M1、M3的旋转方向为逆时针，旋翼M2、M4的旋转方向为顺时针。当飞行时，M2、M4所产生的逆时针反作用力(反扭矩)和M1、M3产生的顺时针反作用力(反扭矩)相抵消，伞体机身就可以保持稳定，从而避免自旋，实现平稳飞行。

当伞体需要升高高度时，四个螺旋桨同时加速旋转，升力加大，伞体就会上升。当伞体需要降低高度时，四个螺旋桨会同时降低转速，伞体也就下降了。当各个电机35转速相同，伞体的反扭矩被抵消，不会发生转动。但是当要伞体需要原地旋转时，通过利用这种反扭矩，M2、M4两个顺时针旋转的电机35转速增加，M1、M3号两个逆时针旋转的电机35转速降低，由于反扭矩影响，伞体就会产生逆时针方向的旋转。

当需要按照方向前进时，M3、M4电机螺旋桨会提高转速，同时M1、M2电机35螺旋桨降低转速，由于伞体后部的升力大于伞体前部，伞体的姿态会向前倾斜。

倾斜时的侧面平视，这时螺旋桨产生的升力除了在竖直方向上抵消伞体重力外，还在水平方向上有一个分力，这个分力就让伞体有了水平方向上的加速度，伞体也因而能向前飞行。

当M1、M2电机加速、M3、M4电机减速时，伞体就会向后倾斜，从而向后飞行。当M1、M4电机加速，M2、M3电机减速时，伞体向左倾斜，从而向左飞行；当M2、M3电机加速，M1、M4电机减速时，伞体向右倾斜，从而向右飞行。

因此本实用新型中通过所述控制系统控制所述多个不同旋翼32的旋转的方向和转速能够实现对伞体姿态的调整以及伞体的飞行。

如图5所示，所述传感部分包括固定安装在所述顶盖1上的光敏传感器13和温度传感器12、陀螺仪、加速度传感器以及气压计(图中未示出)。

所述光敏传感器13和温度传感器12沿着所述顶盖1的圆周方向间隔布置，分别用于感测阳光的方位、温度。所述气压计，用于测量当前大气压，获取飞机的高度信息；所述陀螺仪和加速度传感器分别用于来测量伞体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态。

所述光敏传感器13、温度传感器12、气压计以及陀螺仪和加速度传感器均与所述控制系统33电连接，且将采集的信号传送给所述控制系统33，所述控制系统33根据采集到的信号控制多个所述螺旋桨32的转动，从而控制所述伞体的姿态，以达到最佳的伞面倾斜角度来遮阳挡风。

所述摄像模块包括固定安装在所述底盘底部的摄像头9，所述摄像头9用于抓拍人体信息，并将所述人体信息传送给所述控制系统33，所述控制系统33控制所述智能伞跟随人体。其具体实现跟随的方式请参阅授权公告号为CN106881716A的发明专利公开的基于3D摄像头机器人的人体跟随方法及系统。当所述控制系统33根据所述3D摄像头9获得的人体的中心坐标，且根据所述中心坐标算出与人体的之间的距离超过设定值时，所述控制系统33发送姿态调整指令给驱动电机，所述驱动电机35再根据控制不同的旋翼32的旋转速度和旋转角度来控制伞体的飞行。假如所计算出的与人体之间的距离未超过设定值时，所述控制系统不发送姿态调整指令给驱动电机35，所述伞体继续保持现有的姿态和速度进行飞行。

在初始状态时，通过手持终端发送一个伞体打开以及升高的指令给控制系统33内的无线接收模块，所述无线接收模块控制所述折叠式伞骨架打开，同时控制旋翼电机35转动，带动所述伞体升高至预设的高度。

然后，安装在伞体上的温度传感器12、光敏传感器13以及气压计实时检测温度、光照的强度和方向以及距离地面高度，根据所述陀螺仪和加速度传感器分别实时测量伞体在三维空间中的角速度和加速度，获取伞体的现有姿态，并将检测到的数据发送给控制系统33，所述控制系统33对监测到的数据进行融合，并发送伞体姿态调整指令给所述旋翼32的驱动电机35，通过控制多个所述旋翼的转动的速度和方向来控制所述伞体的姿态，以使伞体调整为合适的高度和倾斜角度。与此同时，所述3D摄像头实时检测与人体之间的距离，并控制伞体进行跟随。

更进一步地，为了对所述飞行装置3进行保护，所述智能伞还包括保护笼34，所述飞行装置3固定安装在所述保护笼34内，所述连接杆4的顶部穿过所述保护笼34与所述顶盖1固定连接；所述底盘31固定安装在所述保护笼34的底部，所述控制系统33安装在所述底盘31的中心位置，且保护在壳体内，所述壳体的顶部与所述连接杆4固定连接。所述连接杆4设置为空心圆杆，所述空心圆杆用于数据传输用线缆的放置。

如图8所示，所述底盘31的底部沿着圆周方向还固定安装有多个磁铁14，多个所述磁铁14与多个所述伞骨架22一一对应，所述磁铁14用于在折叠时吸附所述伞骨架22。当电机驱所述转盘5顺时针方向转动时，所述伞骨架22在细绳的拉扯作用下克服所述磁铁14的吸附力张开；当所述电机驱动所述转盘5逆时针方向转动时，所述伞骨架22在细绳的收缩作用下以及磁铁14的吸附作用下折叠收拢从而实现自动折叠和打开。

为了使所述转盘5与所述顶盖1之间保持稳定的配合关系，以及对转动的角度进行限位，所述空腔5的底部沿着圆周方向开设有一个弧形的凹槽7，所述转盘5的底部设有一个与所述凹槽7相配合的限位柱(图中未示出)，所述限位柱插设在所述凹槽7内，并在所述转盘5转动时，沿所述凹槽7进行滑动。

为了使伞体还具备夜间照明作用，在所述底盘1的底部还固定安装有照明灯(图中未示出)。

因此，本实用新型提供的智能伞能够实现伞体的自动折叠，以及在空中悬停，姿态的自动调整以及跟随，提高了伞体的智能化程度，解放了人体的双手，方便使用。

以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种智能伞，其特征在于，包括：

顶盖、与所述顶盖转动配合的转盘、折叠式伞骨架、飞行装置以及连接所述飞行装置和顶盖的连接杆；

所述顶盖的顶部设有一开口朝上的空腔；

所述转盘在电机的驱动作用下与所述顶盖转动配合，所述电机安装在所述空腔内；

所述折叠式伞骨架包括多根伞骨架以及连接多根所述伞骨架的伞面，多根所述伞骨架沿着所述顶盖的圆周方向均匀布置，且每根所述伞骨架的顶端均与所述顶盖铰接；每根所述伞骨架均包括多节空心杆件，相邻两节所述空心杆件铰接连接，每一根所述伞骨架内均穿设有一根细绳，所述细绳穿过所述伞骨架，且底端与伞骨架的末端固定连接，顶端与所述转盘固定连接，所述转盘转动带动所述伞骨架折叠或打开；

所述飞行装置用于控制所述智能伞的悬浮和跟随。

2.根据权利要求1所述的智能伞，其特征在于，所述飞行装置包括底盘、安装在所述底盘上的多个旋翼和控制系统、传感部分以及摄像模块，多个所述旋翼沿着所述底盘的圆周方向均匀布置，且每个所述旋翼均通过一个电机带动旋转，每个所述电机均与所述控制系统电连接；

所述传感部分包括固定安装在所述顶盖上的光敏传感器和温度传感器、陀螺仪、加速度传感器以及气压计；

所述光敏传感器和温度传感器分别用于感测阳光的方位、温度，所述气压计用于检测伞体的高度；所述陀螺仪和加速度传感器分别用于检测所述底盘的角速度和加速度，从而获得伞体的姿态；

所述摄像模块包括固定安装在所述底盘底部的摄像头，所述摄像头用于抓拍人体信息，并将所述人体信息传送给所述控制系统，所述控制系统控制所述智能伞跟随人体。

3.根据权利要求2所述的智能伞，其特征在于，还包括保护笼，所述飞行装置固定安装在所述保护笼内，所述连接杆的顶部穿过所述保护笼与所述顶盖固定连接，所述底盘固定安装在所述保护笼的底部。

4.根据权利要求3所述的智能伞，其特征在于，所述底盘的底部沿着圆周方向还固定安装有多个磁铁，多个所述磁铁与多个所述伞骨架一一对应，所述磁铁用于吸附所述伞骨架折叠收拢。

5.根据权利要求1所述的智能伞，其特征在于，所述空腔的底部沿着圆周方向开设有一个弧形的凹槽，所述转盘的底部设有一个与所述凹槽相配合的限位柱，所述限位柱插设在所述凹槽内，并在所述转盘转动时，沿所述凹槽进行滑动。

6.根据权利要求5所述的智能伞，其特征在于，所述转盘的底部向下固定连接有一个转动轴，所述转动轴与所述电机的输出轴固定连接；所述转盘的底部与所述转动轴之间还固定了连接有多根系绳杆，多根所述系绳杆与多根所述伞骨架一一对应，所述细绳的顶端与所述系绳杆固定连接。

7.根据权利要求1所述的智能伞，其特征在于，每根所述伞骨架均包括多节空心杆件，相邻两节所述空心杆件之间通过连接接头进行铰接连接；所述连接接头包括第一连接管和第二连接管，所述第一连接管与其中一个空心杆件固定连接，第二连接管与另一根空心杆件固定连接，所述第一连接管向外延伸有第一连接板，第二连接管向外延伸第二延伸板，所述第一延伸板上设有第一铰接孔，第二延伸板上设有第二铰接孔，所述第一铰接孔和第二铰接孔之间通过铰接柱铰接连接；所述铰接柱的一端设有凸缘，所述铰接柱插入所述第一铰接孔和第二铰接孔内，另一端通过环形限位件固定。

8.根据权利要求7所述的智能伞，其特征在于，所述第一连接管和第二连接管的背部之间还固定连接有一根弹性件。

9.根据权利要求8所述的智能伞，其特征在于，所述连接杆设为空心结构，所述连接杆内用于放置传输数据的线缆。

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