TW201903335A - 自驅式空調裝置 - Google Patents

Abstract

本發明為一種自驅式空調裝置，以利節能，其包含：電池模組，以提供運作所需之電力；控制模組，耦接該電池模組，以控制該自驅式空調裝置的運作；記憶體模組，耦接該控制模組，用以儲存資料；導航模組，耦接控制模組與記憶體模組，以利導航；驅動模組，耦接控制模組與導航模組，以自驅至所設定目的地；以及，空調模組，耦接於控制模組，以提供空調。

Description

自驅式空調裝置

本發明涉及一種空調裝置，特別是有關於一種智慧節能自驅式空調，可於特定區域自動偵測環境溫度，並可自行移動至特定位置，以提供區域性空調，以利節電節能。

中央空調，為目前相當熟知之環境溫溼度、空氣品質與空氣循環的調節技術，其功能可包含冷暖氣與空氣清淨功能，以冷氣而言，大部分係利用冷媒於壓縮機作機械功下，以熱力學原理將冷媒經過風扇、壓縮機、壓力閥和送風裝置的調控，藉由壓縮-降溫-吸熱膨脹的循環，以達到降低溫度的目的。壓縮機可分為往復式、轉子式、渦旋式等等；而暖氣，如市面上所售之小型簡易電暖器，則係利用加熱電阻將空氣加熱，並擴散至周圍區域，以對環境溫度進行調節。現代社會中，中央空調普及於一般的辦公大樓、機場、車站、商務展場、辦公大樓、商場、賣場等等，對於現場環境之調節起到不可或缺的作用。

於目前習知技術而言，中央空調架構多採水冷式架構，於所需建築之頂樓設置一冷卻水塔，該冷卻水塔中裝置風扇吹襲冷卻水以進行降溫，降溫後的冷卻水流入一含有壓縮機的冰水主機進行熱交換，所產生的冰水以循環幫浦透過輸送管壁輸送至各樓層房間或區域，而各個房間或區域內另外設置可與所述冰水進行熱交換的送風裝置，以送風裝置產生的氣流吹襲含有冰水的輸送管壁，即可輸出一冷空氣，使指定的房間或區域達到溫度控制效果，而冰水則被輸送回冷卻水塔，冷卻水經上述步驟不斷循環，以達到室內降溫的目的。

然而，中央空調雖可於前述空間或區域獨立送風調整熱交換的量，以達各區域有較精準獨立之溫度控制，然而在一寬廣開放場地，諸如商務展場或 百貨賣場，常因人潮分佈不均，從而造成中央空調在某些人潮較多區域(溫度較高)與人潮較少區域(溫度較低)，因此無法滿足最適溫度調節：在人潮較多區域，人們抱怨溫度過高悶熱難耐，而人潮較少區域，人們則抱怨空調作用過強，因此成為商務展場的環控人員再再感到兩難與困擾。若是以人潮較多區域為環控標準，雖緩解了悶熱不適體感，但在人潮較稀疏區域卻衍生出空調作用過強的問題；反之，若以人潮較少區域為環控標準，則在人潮較密集區域發生空調強度不夠之問題。

此外，冷卻水塔的風扇係利用電力驅動大型風扇吹向冷卻水以進行散熱，冷卻水容易受風扇吹襲而流失，是故冷卻水塔實際上相當耗費電力與水資源，然如能降低風扇運轉的時間，同時能控制冷卻水的溫度，則可節省電力與水資源的消耗。

因此，需要一種發明，該發明能夠在一寬廣開放的場地智慧地偵測區域的溫度或環境條件，根據人潮位置及實際溫度高低，自動地予以調整，則可解決前述人潮多的地方悶熱難耐，與人潮少的地方空調過強，同時降低中央空調的負擔，以達到節約能源的目的。

根據本發明內容揭示之可智慧化偵測並調整環境條件的自驅式空調裝置，包含電池模組，以提供該自驅式空調裝置運作所需之電力；控制模組，耦合電池模組，運用該電池模組所提供的電力，以控制自驅式空調裝置的運作；記憶體模組，耦合該控制模組，提供資料儲存；導航模組，儲存特定場地之地圖資料於該記憶模組內，耦合於控制模組，在一實施例中，將該自驅式空調裝置所處之座標設為第一地點，選定一第二地點為目的地，規劃出移動至第二地點之至少一路徑，並從該至少一路徑中選擇一第一路徑作為移動路徑；驅動模組，作為該自驅式空調裝置之移動載具，耦合該控制模組與該導航模組，將該自驅式空調裝置沿著該第一路徑從第一地點移動至第二地點；以及，空調模組，耦合於控制模組，以控制該空調模組於該第二地點實施環境條件的調整。

根據本發明內容揭示自驅式空調裝置之態樣，更包含一無線傳輸模組，發送/接收該自驅式空調裝置之狀態資料與或接收至少一外部命令，耦接控制裝置，透過至少一外部命令控制該該自驅式空調裝置。

根據本發明內容揭示自驅式空調裝置之態樣，更包含一環境條件偵測模組，耦接於該控制模組，以偵測該開放場地之溫濕度或空氣清淨度。

根據本發明內容揭示自驅式空調裝置之態樣，更包含一雷達模組，耦接該控制模組，發送/接收至少一波段的電磁波，以偵測該自驅式空調裝置周遭之人、物體以及地形障礙。

根據本發明內容揭示自驅式空調裝置之態樣，更包含一紅外線感應模組，耦合該控制模組，以偵測環境之溫度分佈或該自驅式空調裝置周遭之人、物體以及地形障礙。

根據本發明內容揭示自驅式空調裝置之態樣，更包含一影像感測模組，耦接該控制模組，以影像偵測該自驅式空調裝置周遭之人、物體以及地形障礙。

根據本發明內容揭示自驅式空調裝置之態樣，更包含一環境情資辨識模組，以根據該雷達模組、該紅外線感應模組或該影像感應模組，以辨別自驅式空調裝置周遭之人、物體以及地形障礙。

根據本發明內容揭示之環境情資辨識模組，更包含一臉部辨識單元，耦合該控制模組，以利於辨識人臉。

根據本發明內容揭示自驅式空調裝置之態樣，更包含一顯示模組，以顯示該自驅式空調裝置之狀態資料。在一例中，該自驅式空調裝置包含收音裝置，耦合該控制模組，以接收聲控指令，預設之聲控指令與語音辨識模組，儲存於該記憶體模組。

根據本發明內容揭示顯示模組之一態樣，更包含一電池存量感測器用於偵測電池模組之電力儲量。

根據本發明內容揭示自驅式空調裝置之態樣，更包含一充電介面模組，耦接於該電池模組，以連接一外部電源對該電池模組進行充電。

根據本發明內容揭示之空調模組之第一態樣，該空調模組更包含一製冷單元，該製冷單元可為一微型冷氣機，以熱力學原理將所含之冷媒經過壓縮-降溫-吸熱膨脹的循環，以降低周遭環境溫度。

根據本發明內容揭示之空調模組之第二態樣，該空調模組更包含一風扇單元，以輸出一氣流，藉以增進一區域內之空氣對流。

根據本發明內容揭示之空調模組之第三態樣，該空調模組更包含一加熱單元，該加熱單元可為一電阻式加熱器，以加熱一區域內之空氣。

根據本發明內容揭示之空調模組之第四態樣，該空調模組更包含一噴霧器單元，以輸出一噴霧狀之水氣調整一區域空氣之濕度。此外，在自驅式空調裝置之進氣口內設置空氣濾網，以過濾粉塵、細菌等，以提供區域清新空氣。上述之空氣濾網之等級，可依據不同環境需求而更換或調整。

以上所述係用以說明本發明之目的、技術手段以及其可達成之功效，相關領域內熟悉此技術之人可以經由以下實施例之示範與伴隨之圖式說明及申請專利範圍更清楚明瞭本發明。

101‧‧‧控制模組

102‧‧‧空調模組

103‧‧‧雷達模組

104‧‧‧紅外線感應模組

105‧‧‧影像感測模組

106‧‧‧無線傳輸模組

107‧‧‧導航模組

108‧‧‧環境情資辨識模組

109‧‧‧驅動模組

110‧‧‧記憶體模組

111‧‧‧電池模組

112‧‧‧顯示模組

113‧‧‧環境條件偵測模組

114‧‧‧充電介面模組

102A‧‧‧製冷單元

102B‧‧‧加熱單元

102C‧‧‧風扇單元

102D‧‧‧噴霧器單元

103A‧‧‧收音裝置

105A‧‧‧手勢辨識模組

110A‧‧‧語音辨識模組

108A‧‧‧臉部辨識單元

111A‧‧‧電池存量感測器

114A‧‧‧電池存量感測器

200‧‧‧地圖資料

201‧‧‧地形障礙

202‧‧‧第一地點

203‧‧‧第二地點

204‧‧‧第一路徑

205‧‧‧障礙座標

206‧‧‧座標點

圖一係為本發明之功能方塊示意圖。

圖二係為本發明路徑計算之示意實施方式之一。

圖三係為本發明空調模組之架構。

圖四係為本發明環境情資辨識模組之架構。

圖五係為本發明返航充電模式之架構。

本發明將以較佳之實施例及觀點加以詳細敘述。下列描述提供本發明特定的施行細節，俾使閱者徹底瞭解這些實施例之實行方式。然該領域之熟習技藝者須瞭解本發明亦可在不具備這些細節之條件下實行。此外，本發明亦可藉由其他具體實施例加以運用及實施，本說明書所闡述之各項細節亦可基於不同需求而應用，且在不悖離本發明之精神下進行各種不同的修飾或變更。本發明將以較佳實施例及觀點加以敘述，此類敘述係解釋本發明之結構，僅用以說明而非用以限制本發明之申請專利範圍。

本發明為解決在一寬廣環境處，空調分佈不均下，補償中央空調效能，以達節約能源目的，因此提出一種可智慧化偵測與調整環境條件的自驅式空調裝置(100)，該裝置搭載了驅動模組(109)、導航模組(107)以及紅外線感應模組(104)等配備，可偵測特定區域的溫度或其它環境條件的分佈進行智慧判斷，透過電池模組(111)所提供動力，以自身之驅動模組(109)驅動本體，自行從當下所處之第一地點(202)沿著第一路徑(204)移動，並自動閃避地形障礙(201)所在的障礙座標(205)至所需調整環境條件或遠端遙控所指定的第二地點(203)後，再以所配備的空調模組(102)進行溫度或其它環境條件的調整，以期達到前述之目的。本發明可應用領域包含，但不限於，商場、飯店、旅館、辦公場所、展示場、演藝廳、車站、機場、港口、醫院等等。

請參閱圖一，其顯示根據本發明揭示之自驅式空調(100)裝置之實施例之一，其可包含電池模組(111)，以提供該自驅式空調裝置(100)運作所需之電力；控制模組(101)，耦接電池模組(111)，運用該電池模組(111)所提供的電力，以控 制自驅式空調裝置(100)的運作；記憶體模組(110)，耦接該控制模組(101)，於該控制模組(101)進行運作時提供運作資料之儲存；導航模組(107)，儲存開放場地之地圖資料(200)，耦接於控制模組(101)與記憶體模組(110)，從圖二之地圖資料(200)中，選定一第二地點(203)為目的地，規劃從該自驅式空調裝置(100)所處之第一地點(202)移動至第二地點(203)之至少一路徑，並從該至少一路徑中選擇一第一路徑(204)作為移動路徑；驅動模組(109)，作為該自驅式空調裝置(100)之移動載具，耦接該控制模組(101)與該導航模組(107)，將該自驅式空調裝置(100)從第一地點(202)移動沿著該第一路徑(204)移動至第二地點(203)；以及，空調模組(102)，耦接於控制模組(101)，根據該控制模組(101)所提供之環境條件，於該第一地點實施環境條件的調整。

根據本發明實施例之一態樣，該第二地點(203)的選定方法之實施例之一為利用紅外線感應模組(104)，偵測周遭人體所散發出之熱輻射，當蒐集周遭熱輻射訊號後，即可作為移動判斷依據，其他類似之溫度感應影像感測器亦可取代紅外線感應模組(104)，兩者目的皆為偵測周遭人體輻射。例如，當偵測到附近有體溫輻射，本裝置可透過控制模組(101)驅動，前往該輻射源。為利於確認此輻射源為人體產生，而非其他生物或機械熱源，則影像感測模組105，將對於輻射源取像，並藉由環境情資辨識模組(108)中所包含的臉部辨識單元(108A)，進行人臉辨識，以利於確認該輻射源為人體所產生。在另一實施例中則可調節環境空氣品質，可由環境條件偵測模組(113)所偵測之溫度、濕度或空氣清淨度的分佈，選擇出一不符合中央空調所設定之環境條件的地點，例如該地點之溫度大於中央空調所設定之預設值、溫度小於中央空調所設定之預設值、濕度小於中央空調所設定之預設值或是空氣中之懸浮微粒密度大於一預設值。在自驅式空調裝置之進氣口內設置空氣濾網，以過濾粉塵、細菌等，以提供區域清新空氣，上述之空氣濾網之等級，可依據不同環境需求而更換或調整。

根據本發明實施例之另一態樣，該第二地點(203)的選定方法可由無線傳輸模組(106)接收一外部命令所指定之地點，外部指令可透過中央主機控制，或透過智慧型手機、平板電腦、手持裝置，藉由無線傳輸模組(106)無線傳輸接收控制指令。在另一實施例中，可透過聲控下達指令，該自驅式空調裝置包含 收音裝置(103A)，耦合該控制模組，以接收聲控指令，預設之聲控指令與語音辨識模組(110A)，儲存於該記憶體模組，其中上述之收音裝置可以為麥克風。

本發明包含顯示器及可利用影像感應模組105偵測使用者之動作或手勢，利於下達控制指令。內部手勢辨識模組105A響應上述偵測而產生輸出信號，藉此產生控制指令。藉由影像感應模組105偵測使用者之手部動作或影像，感測器可為光學感測器例如互補式金屬氧化物半導體(CMOS)感測器或電荷耦合元件(CCD)感測器。感測器之輸出係輸入至處理器或控制單元以產生控制信號至游標控制模組。

請參閱圖二，根據本發明之一實施例，該第一路經之計算可為戴克斯特拉演算法(Dijkstra’s algorithm)，該演算法為一計算起點與終點間最短路徑之演算法，由荷蘭科學家艾斯哈爾.戴克斯特拉(Edsger W.Dijkstra)於1956年所提出。該演算法的輸入包含了一個座標化的地圖，若將任意兩個座標點所連成的路徑作為權重(權重可能是距離、在該路徑上移動的困難度、地形梯度或無限大，無限大時表示有無法克服的障礙物存在)，則所有可從起點到達終點中間可存在的路徑(即路徑中間不存在障礙物之意)為任意兩個座標點之權重的疊加，Dijkstra演算法可以找到起點到終點的最低權重路徑(例如，最短路徑)。此外，該第一路徑之計算，亦可為並不限於A星演算法(A star algorithm)、最佳優先搜尋演算法(Best-First Search algorithm)或貝爾曼-福特演算法(英語：Bellman-Ford algorithm)等等。

根據本發明實施例之一態樣，所述的導航模組(107)中儲存開放場地之座標化的地圖資料(200)，該地圖資料(200)可設定一座標原點作為第一地點(202)，以及複數個座標點(206)。該導航模組(107)可包含磁力計、陀螺儀和加速度計，藉由測量方位角、角速度以及加速度以得到自驅式空調裝置(100)的運動狀態。藉由上述第一地點(202)、座標化的地圖資料(200)以及運動狀態，該自驅式空調裝置(100)可於座標化的地圖資料(200)上進行本身的定位。

根據本發明實施例所揭示之一態樣，該自驅式空調裝置(100)更包含一 環境條件偵測模組(113)，耦接於該控制模組(101)，以偵測該開放場地之溫濕度或空氣清淨度。該環境條件偵測模組(113)可包含一溫度計、一溼度計或一空氣中懸浮微粒感測器。

根據本發明實施例所揭示之一態樣，該驅動模組(109)可包含電動馬達與複數個驅動輪以作為移動載具。

根據本發明實施例所揭示之另一態樣，該驅動模組(109)可包含電動馬達與履帶組以作為移動載具。

根據本發明實施例所揭示之再一態樣，該驅動模組(109)可包含電動馬達與複數個機械足部以作為移動載具。

根據本發明內容揭示之自驅式空調裝置(100)之一態樣，更包含一無線傳輸模組(106)，發送/接收該自驅式空調裝置(100)之狀態資料與/或接收至少一外部命令，耦接控制模組(101)，透過至少一外部命令控制該該自驅式空調裝置(100)，該外部命令的來源則如上所述，可透過上述之移動智慧裝置或電腦進行發送。

根據本發明內容揭示之自驅式空調裝置(100)之一態樣，更包含一雷達模組(103)，耦接該控制模組(101)，發送/接收至少一波段的電磁波，以偵測該自驅式空調裝置(100)周遭之人、物體以及地形障礙(201)。

根據本發明內容揭示之自驅式空調裝置(100)之一態樣，更包含一紅外線感應模組(104)，耦接該控制模組(101)，以偵測環境之溫度分佈或該自驅式空調裝置(100)周遭之人、物體以及地形障礙(201)。

根據本發明內容揭示之自驅式空調裝置(100)之一態樣，更包含一影像感測模組(105)，耦接該控制模組(101)，以擷取該自驅式空調裝置(100)周遭之人、物體以及地形障礙(201)影像，以供自驅行進參考與判斷。通常，行動機器 人路徑規劃需要解決三個問題：使機器人能從初始位置運動到目標位置。用一演算法使機器人能繞開障礙物，並且經過某些必須經過的點完成相應的作業任務。在完成以上任務的前提下，儘量最佳化機器人運行軌跡。行動機器人的路徑規劃根據其目的的不同可以分為，點到點的路徑規劃，另外為完全遍歷路徑規劃。點到點的路徑規劃是一種從起始點到終點移動設定，尋找一條從始點到終點的最佳化路徑，例如最小代價、最短路徑、最短時間，並且合理路徑，使能夠在工作空間順利地通行而不碰到任何障礙物。完全遍歷路徑規劃是一種在二維工作空間中特殊路徑規劃，指在滿足某種性能指標最優的前提下，尋找一條在設定區域內從始點到終點且經過所有可達到點的連續路徑。採用智慧化軟、硬體相結合的人工智慧系統，硬體由複數紅外線探測器、偵測器與落差傳感器，透過硬體回饋訊息，內建人工智慧系統可對回傳訊息進行分析，根據紅外線、雷達回傳訊息強度、範圍、高度、轉速、電流大小、阻力等參數，計算出前方障礙物大致形狀，再經處理運算，得出結果為下一步動作，可以每秒30到100次速度計算周邊障礙物情況，同時根據所處環境做出動作，如圍繞、折返、螺旋、貼邊、轉身等。依目前於此自駕或掃地機器人等具有通常知識者而言，其可理解自驅演算及機制，為避免模糊焦點，故不再此贅述。

根據本發明內容揭示之自驅式空調裝置(100)之一態樣，更包含一環境情資辨識模組(108)，以根據該雷達模組(103)、該紅外線感應模組(104)或該影像感應模組(105)，以辨別自驅式空調裝置(100)周遭之人、物體以及地形障礙(201)，該環境情資辨識模組(108)可為一顯示卡或影像處理卡，惟並不以此為限。

請參閱圖四，根據本發明揭示之環境情資辨識模組(108)，更包含一人臉辨識單元(108A)，耦合於該控制模組，根據該雷達模組(103)、紅外線感應模組(104)或影像感應模組(105)所偵測之輻射源，比對人類臉部之輻射源的特徵，以進行人臉之辨識。

根據本發明內容揭示之自驅式空調裝置(100)之一態樣，更包含一顯示模組(112)，以顯示該自驅式空調裝置(100)之狀態資料，該顯示模組(112)可為一場發射顯示器、主動式有機發光顯示器、液晶顯示器，惟並不以此為限。

請參閱圖五，根據本發明內容揭之一態樣，由一電池存量感測器(111A)偵測該電池模組(111)，用於偵測電池模組(111)之電力儲量。

根據本發明第五圖所示之自驅式空調裝置(100)之一態樣，更包含一充電介面模組(114)，耦接於該電池模組(111)，以連接一外部電源對該電池模組(111)進行充電。本裝置並包含電池存量感測器(112A)，用於偵測電池儲量，若低於設定值，則觸發控制模組下達返航模式，回抵充電站進行充電，於一實施例中，該充電站定位資訊儲存於該自驅式空調裝置(100)之記憶體或導航模組內。操作者，可觸控特定按鍵、聲控或遠端下達充電指令，則啟動其返航模式。

請參閱圖三，根據本發明內容揭示之空調模組(102)，更包含一製冷單元(102A)，該製冷單元(102A)可為一微型冷氣機，或致冷晶片，當移動至人體輻射源一距離如30到250公分時，啟動降溫程序，提供冷氣。又或當環境條件偵測模組(113)偵測到周遭溫度大於一預設值、聲控、手勢控制或由無線傳輸模組(106)接收到一外部命令時，則以控制模組(101)啟動製冷單元(102A)以降低周遭環境溫度。

根據本發明內容揭示之空調模組(102)，更包含一風扇單元(102C)，當移動至人體輻射源一距離如30到250公分時，啟動風扇降溫程序，提供氣流。又或當環境條件偵測模組(113)偵測到周遭溫度大於一預設值、聲控、手勢控制或由無線傳輸模組(106)接收到一外部命令時，該風扇單元(102C)可輸出一強度可調整之氣流以增強一區域內之空氣對流。

根據本發明內容揭示之空調模組(102)，更包含一加熱單元(102B)，當移動至人體輻射源一距離如30到250公分時，啟動升溫程序，提供暖氣。當環境條件偵測模組(113)偵測到周遭溫度小於一預設值、或聲控、手勢控制或由無線傳輸模組(106)接收到一外部命令時，則以控制模組(101)啟動該加熱單元(102B)，以加熱一區域內之空氣，該加熱單元(102B)可為一電阻式加熱器。

根據本發明內容揭示之空調模組(102)，更包含一噴霧器單元(102D)，當移動至人體輻射源一距離如30到250公分時，啟動噴霧程序，提供濕潤空氣。當環境條件偵測模組(113)偵測到周遭濕度小於一預設值、或聲控或手勢控制或由無線傳輸模組(106)接收到一外部命令時，則以控制模組(101)啟動該噴霧器單元(102D)以輸出一噴霧狀之水氣調整一區域空氣之濕度。

Claims (12)

1. 一種自驅式空調裝置，其包含：一電池模組，以提供運作所需電力；一控制模組，耦合該電池模組，以控制運作；一導航模組，耦合該控制模組，以規劃自一第一位置移動至第二位置之至少一路徑；一驅動模組，耦合該控制模組，依據該至少一路徑，驅動該自驅式空調裝置；以及，一空調模組，耦合於該控制模組，以提供空調。
2. 如請求項1所述之自驅式空調裝置，其中該自驅式空調裝置更包含一環境條件偵測模組，耦合於該控制模組，以偵測環境參數，其中上述之環境參數包含溫度、濕度、空氣清淨度或其任意組合。
3. 如請求項1所述之自驅式空調裝置，其中該自驅式空調裝置更包含一無線傳輸模組，耦接該控制裝置，以傳輸/接收訊號。
4. 如請求項1所述之自驅式空調裝置，其中該自驅式空調裝置更包含一物體偵測模組，耦合該控制模組，以偵測周遭，其中該物體偵測模組包含雷達、紅外線或其任意組合。
5. 如請求項1所述之自驅式空調裝置，其中該自驅式空調裝置更包含一收音裝置，耦合該控制模組，以利聲控。
6. 如請求項1所述之自驅式空調裝置，其中該自驅式空調裝置更包含一影像感應模組，耦合該控制模組，以偵測人體、物體、障礙或其任意組合。
7. 如請求項1所述之自驅空調裝置，其中該自驅式空調裝置更包含一環境情資辨識模組，耦合該控制模組，以辨識人、物體、障礙之影像或以上之組合。
8. 如請求項7所述之自驅式空調裝置，其中該環境情資辨識模組更包含臉部辨識單元，耦合於該控制模組，以利於辨識人臉。
9. 如請求項1所述之智慧節能自驅式空調裝置，其中該自驅式空調裝置更包含一氣體濾網，配置於該自驅式空調裝置之進氣口。
10. 如請求項1所述之自驅式空調裝置，其中該自驅式空調裝置更包含一充電介面模組，耦接於該電池模組，以利連接一外部電源對該電池模組進行充電。
11. 如請求項1所述之自驅式空調裝置，其中該自驅式空調裝置更包含一製冷單元、風扇單元、加熱單元、噴霧單元或其任意之組合。
12. 如請求項1所述之自驅式空調裝置，其中該自驅式空調裝置更包含一手勢辨識模組，以辨識手勢控制訊號。