TWI323713B - Diving device - Google Patents

Description

1323713 p2595〇〇〇4TW 21329twf.doc/n 九、發明說明： 【發明所屬之技術領城】 本發明是關於一種潛水裝置（diving device)’且更特 定言之，是關於一種藉由改變潛水裝置之體積而控制浮潛 之潛水裝置。 【先前技術】 習知潛水裝置之潛水原理多是將水吸入密封主體 (sealed main body)中來增加重量，以便驅動此裝置向下 潛水。相反，排出主體中之水來減輕重量，以便驅動此裝 置向上浮動。通常藉由利用伺服馬達（ servo motor)來驅 動針筒形狀的活塞來回地移動而達成密封主體之吸水及排 水。因此，習知潛水裝置結構較為複雜且成本高。 【發明内容】 本發明提供一種具有低成本及簡單結構之潛水裝置。 此潛水裝置包括密封主體以及致動器。密封主體具有安置 於德、封主體之一部分上的可撓性部分（flexible portion)， 諸如薄膜。致動器連接至可撓性部分且拉動或推動可撓性 部分，以便改變潛水裝置之整體體積。因此，根據潛水襞 置與包圍潛水裝置之材料之間的密度差（density difference) ’潛水裝置即可在環境中向上或向下浮沉移動。 在另一實施例中，主體可具有安置於密封主體之多個 部分上的多個可撓性部分。致動器連接至可撓性部分。萨 由致動器來分別控制可撓性部分以改變潛水裝置之體積。 藉由控制單-或多個可撓性部分’可控制潛水裝置之體積 5 P25950004TW 21329twf-doc/n 的增減幅度，進而控制潛水裝置的向上或向下的浮沉速度。 在一實施例中’本發明提供一種具有防撞系統 (collision avoidance system)之潛水裝置，此防撞系統不 僅用以在不同方向上避免潛水裝置與環境中之任何其他物 體之間的碰撞，而且亦用以在不同方向上避免潛水裝置與 環境之邊界之間的碰撞。 防撞系統可包括用於感測垂直方向以及水平方向上之 距離變化的多個感測器。若垂直方向上之所感測距離小於 第一預定值，則藉由致動器致動器來拉動或推動可撓性部 分以改變潛水裝置之體積’藉以改變潛水裝置之密度。因 此’潛水裝置即可向上或向下浮沉移動以避免垂直方向上 之碰撞。 上文所提及之防撞系統更包括左驅動總成以及右驅動 總成。若水平方向上之所感測距離小於第二預定值’則左 驅動總成以及右驅動總成可提供動力來驅動潛水裝置向左 或向右移動以避免水平方向上之碰撞。 為了使本發明之前述以及其他目標、特徵以及優勢易 於理解，下文中詳細地描述附有圖之實施例。 【實施方式】 、本發明提供一種潛水裝置。此潛水裝置包括密封主體 =及致動器。密封主體之一區域安置一可撓性部分，諸如 ^膜’例如’若密封主體為立方體形狀’則可撓性部分可 文置於③封主體之—侧上。致動ϋ連接至上述可撓性部分， 用以拉動或軸可撓性部分 ，以便改變潛水裝置之體積。 1323713 P25950004TW 21329twf.doc/n 因此’根據潛水裴置與包圍潛水裝置之材料之間的密度差， 潛水裝置即可在莩境中向上或向下浮沉移動。 在上文之潛水裝置中，藉由改變潛水裝置之妒穑，以 • 改變潛水裝置之密度，可達成潛水裝置之垂直移動。'潛水 裝置包括密封主體，此密封主體具有安置於主體之一部分 上的可撓性部分，諸如薄膜。密封主體可由硬質材料如金 屬或塑膠等所製成。可撓性部分可為彈性矽膠 • 或薄型金屬版等。 當致動器推動可撓性部分以向外擴張時，主體之體積 相應地增加，藉此減小潛水裝置之總密度。一旦潛水裝置 之總密度低於包圍潛水裝置處之液體或水的密度，則產生 向上浮力（buoyancy force)以驅動潛水裝置向上移動。反 之，當致動器拉動可撓性部分以向内凹陷時，主體之體積 相應地減小，藉此增加潛水裝置之總密度。一旦潛水裝^ 之總密度高於包圍潛水裝置處之液體或水的密度，則產生 • 向下沉力以驅動潛水裝置向下移動。若致動器有規則地向 外以及向内推動以及拉動可撓性部分，則潛水裝置可在環 境中有規則且平穩地上浮以及下沉。 在一實施例中，本發明提供一種潛水裝置，其中潛水 裝置之整體费度經設計成充分地接近於包圍潛水農置之材 料的密度。此組態使潛水裝置能夠在環境之任何位置中浮 動。本發，之潛水裝置可在海洋、在水族箱、液體容器、 池塘，、水潭或其類似物中於任何方向上平穩地移動。類似 地，當有綱地向外以及向峰細及拉動可撓性部分時， 7 1323713 P25950004TW 21329twf.doc/n 潛水裝置可在環境中有規則且平穩地上浮以及下沉。 纟潛水裝置巾’於贿域内部提供防撞系統以防止 碰撞。防撞系統不僅用以避免潛水裝置與環境中之任何其 他物體之間的碰撞，而且亦避免潛水裝置與環境之邊界^ 間的碰撞。若防撞系統感測到潛水裝置與環境之任何其他 物體或邊界之間的垂直距離小於預定值，則致動器拉動或 推動可撓性部分以改變潛水裝置之體積，藉以改變潛水裝 # 置之始度。因此，潛水裝置即向上或向下移動以避免垂直 方向上之碰撞。 在防撞系統中提供一或多個感測器以及驅動裝置。舉 例而言，若感測器感測到潛水裝置與環境之任何其他物體 或邊界之間的垂直距離小於預定值，則回應於感測結果而 啟動内部之致動器，且藉由致動器來控制可撓性部分的突 出或凹卩曰以改變潛水裝置之體積，以改變潛水裝置之位置 來增加距離’以便避免垂直方向上之碰撞。防撞系統中之 感測裔可為超音波距離感測器（ultrasonic distance sensor ) 或其類似物。 防撞系統更包括一對用於提供向前、向後、向左以及 向右之移動力的驅動總成（driving assembly )。此對驅動總 成可對稱地安置於潛水裝置之一側上’亦可分別位於此潛 水裝置相對之兩側，以提供向前、向後、向左以及向右之 移動力的左驅動總成以及右驅動總成。左驅動總成包括左 螺旋槳（propeller)以及用於驅動左螺旋槳之左驅動單元。 右驅動總成包括右螺旋槳以及用於驅動右螺旋槳之右驅動 $ P25950004TW 21329twf.doc/n 單元。藉由啟動左驅動總成及/或右驅動總成，產生向前、 向後、向左以及向右之移動力，以驅使潛水裝置可向前、 向後、向左或向右移動以改變移動方向來避免碰撞。 出於闡釋之目的，在圖1A中展示本發明之之潛水裝 置的實施例示意圖。此潛水裝置可在一水族箱中移動。圖 1A展示潛水裝置10之側視圖，其包括：密封主體1〇()， 密封主體100上之一區域102具有一可撓性部分12，而其 内部則具有一致動器120。致動器12〇連接至上述可撓性 部分12以便拉動或推動此可撓性部分12，據以改變潛水 裝置之整體體積。因此’根據潛水裝置1〇與包圍潛水裝置 之材料之間的密度差’潛水裝置10在環境中向上或向下浮 沉移動。另一實施例提供於圖1B中，其展示潛水裝置之 另一外型示意圖。在潛水裝置10A中，主體100A之形狀 為球形’且可撓性部分12A安置於主體100A表面其中一 區域。致動器120A位於主體100A之内部，並用於拉動或 推動可撓性部分12A。 出於進一步闡釋之目的’在圖2A、圖2B以及圖2C 中展示本發明之潛水裝置的另一實施例示意圖。此潛水裝 置可在一水族箱中移動。圖2A以及圖2C為潛水裝置10 之外觀，圖2B為潛水裝置1〇之透視圖。潛水裝置1〇包 括：密封主體100，密封主體1〇〇其中一區域1〇2上具有 一可撓性部分12，而主體1〇〇内部具有一致動器12〇與一 防撞系統14 ’其中防撞系統Η包括微處理器 (microprocessor) 110以及動力源1〇5。防撞系統14更包 1323713 P25950004TW 21329twf.doc/n 括分別安置於主體100之不同側上的一或多個距離感測器 (distance sensor)，例如，垂直距離感測器13〇a、一對水 平距離感測器130b以及130c、前方距離感測器13〇d以及 後方距離感測器130e。 防撞系統14更包括左驅動總成140a以及右驅動總成 140b，其中之每一者分別包括馬達以及由馬達所驅動之螺 旋槳。如圖2B以及圖2C所示，驅動總成i4〇a以及14〇b • 之馬達安置於主體10〇中，且驅動總成140a以及i4〇b之 螺旋槳安置於主體100之一外部側上。藉由視情況啟動左 驅動總成140a及/或右驅動總成丨4〇b，產生向前、向後、 向左以及向右之移動力，以使潛水裝置1〇可向前、向後、 向左或向右移動。 如圖2B所示，藉由微處理器11〇來控制致動器12〇、 垂直距離感測器13〇a、水平距離感測器i3〇b以及i3〇c、 前方距離感測器13〇d以及後方距離感測器13如以及驅動 φ 總成140a以及140b。致動器120可為伺服馬達，且其經 由傳輸軸（transmission shaft) 122以及連接部分124而連 接至可撓性部分12。 藉由使用垂直距離感測器13〇a，若感測到潛水裝置1〇 與任何其他物體或邊界之間在垂直方向上的距離小於預定 值’則藉由致動器120來推動可撓性部分12向外突出以增 加/曰水裝置10之體積，藉由產生浮力使潛水裝置1〇向上 移動以避免垂直方向上之碰撞。 舉例而言，當垂直距離感測器130a偵測到潛水裝置 P25950004TW 2l329twf_d〇C/n l〇與水族箱之底部之間的距離大於一預定值時，偵測結果 發至微處理器110。微處理器110控制致動器120以拉動 可繞性部分12向内凹陷（如圖3A所示），潛水裝置1〇之 體積相應地減小’且藉此潛水裝置1〇之總密度增加且產生 向下沉力以驅動潛水裴置10向下移動。 p相反’當垂直距離感測器13〇&偵測到潛水裝置1〇與 水奴相之底部之間的距離小於一預定值時，偵測結果發至 微，理态110。微處理器11〇控制致動器12〇以推動可撓 性部分12向外突出（如圖3B所示），潛水裝置1〇之體積 因而増加’且藉此潛水裝置1〇之總密度減小且產生向上浮 力以驅動潛水裝置向上移動，以便防止碰撞。 在另一實例中’當水平距離感測器13〇b或13〇c偵測 到水裝置與水族箱之任何物體(如：魚、石頭等）或水平 邊界之間在水平方向上的轉小於—預定值時，彳貞測結果 發至，處理器110。微處理器110將回應於來自水平距離 感測益130b以& l30c之感測結果而分別控制左驅動總成 140a以及右驅動總成M〇b以提供動力來驅動潛水裝置向 左或向右轉向移動。左驅動總成140a包括馬達142a以及 由馬達142a所驅動之螺旋槳M2b。右驅動總成M〇b包括 馬達143a以及由馬達i43a所驅動之螺旋槳。馬達 142a以及143a安置於主體丨⑽巾且螺旋槳丨似以及⑷匕 對稱=女置於主體刚之同一侧的左部分以及右部分中。 紙虽刖方距離感測器13〇d或後方距離感測器n〇e偵測 到’曰水裝置10與水族箱之任何物體(如：魚石頭等物體) 1323713 P25950004TW 21329twf.doc/n 或邊界之間在前方方向上或在後方方向上的距離小於一預 定值時，偵測結果發至微處理器11〇。微處理器11〇將回 應於來自前方距離感測器130d以及後方距離感測器13〇e 之感測結果而分別控制左驅動總成140a以及右驅動總成 140b以提供動力來驅動潛水裝置向後或向前移動。舉二而 言’藉由同時啟動螺旋槳142b以及143b進行順時針旋轉， 產生用以使潛水裝置1〇向前移動之動力；反之，若同時啟 鲁 動螺旋槳142b以及進行反時針旋轉，則產生用以使 潛水裝置10向後移動之動力。 在另一實施例中，參看圖2D，其展示本發明之另一實 施例之潛水裝置的示意圖。潛水裝置2〇包括密封主體1〇〇， 密封主體100具有分別安置於主體100之一區域1〇2以及 另一區域104上的兩個可撓性部分12以及16。當微處理 器110控制致動器120以拉動可撓性部分12及可撓性部分 16同時向内凹陷，潛水裝置20之體積即大幅減小，且總 密度增加’因而產生向下沉力以驅動潛水裝置以較大幅度 且較快速地向下移動。微處理器110控制致動器120以推 動可撓性部分12及可撓性部分16同時向外突出，潛水裝 置20之體積即大幅增加且總密度減小，因而產生向上浮力 以驅動潛水裝置以較大幅度與較快速度地向上浮起移動。 必要時’亦可為潛水裝置20提供兩個以上之薄膜以更為有 效地產生向上或向下之浮沉力。 在替代實施例中’參看圖2E，其展示本發明之另一實 施例之潛水裝置的示意圖。潛水裝置30之左驅動總成i4〇a 以及右驅動總成14〇b對稱地安置於主體100之左側以及右 12 P25950004TW 21329twf.doc/n 側上。藉由視情況啟動左驅動總成丨他及/或右驅動總成 勵，產生向前、向後、向左以及向右之移動力，藉以潛 水裝置可向前、向後、向左或向右移動以改變移動方向。 *熟習此項技術者將顯而易見到，在不脫離本發明之範 ，或精神的前提下’可對本發明之結構作出各種修改以及 支化。餘上文’希望本發明涵蓋對本發明之修改以及變 化，其前提條件為，此等修改以及變化在以下巾請專利範 圍以及其均等物之範轉内。 【圖式簡單說明】 包括附圖式以提供對本發明之進一步理解，且將其 併入本况明書巾並構成本說明書之—部分。此等圖式說明 本發明之實施例且連同描述—起用以轉本發明之原理。 圖1A為本發明之潛水裝置示意圖。 圖1B為本發明之之潛水裝置另一示意圖。 圖2A、圖2B以及圖2C為本發明之另一實施例之潛 水裝置的示意圖。 圖2D為本發明之另一實施例之潛水裝置的示意圖。 圖2E為本發明之另一實施例之潛水裝置的示意圖。 立圖3A以及圖3B為展示拉動以及推動可撓性部分的示 意圖。 【主要元件符號說明】 1〇 :潛水裝置 10A :潛水裝置 12 :可撓性部分 12A :可撓性部分 13 P25950004TW 21329twf.doc/n 14 ： 防撞系統 16 ： 可撓性部分 20 ： 潛水裝置 30 ： 潛水裝置 100 :密封主體/主體 100A :主體 102 :區域 104 :區域 105 :動力源 110 :微處理器 120 :致動器 1323713 120A :致動器 122 :傳輸軸 124 :連接部分 130a :垂直距離感測器 130b :水平距離感測器 130c :水平距離感測器 130d :前方距離感測器 130e :後方距離感測器 140a :左驅動總成 140b :右驅動總成 142a :馬達 142b :螺旋槳 143a :馬達 143b :螺旋槳 14

Claims (1)

1. ??年/月 日修(¾正^ 99-1-20 十、申請專利範園： bf潛水裝置，其至少包括： —密封主體，包括至少一 封主體之至少—區域上；以及了魏竹，安置於該密 連接至該可撓性部分之一致 該可撓性部分以改變該潛水裝置=以拉動或推動 力以驅動該潛水裝置麵直方向上;$積，藉以產生 2. 如申請專利範圍動。 袭置之密度充分㈣#置，其中該潛水 的密度。充刀地接近於在環境中包_潛水裝置之材料 3. 如申請專利範圍第丨項該之 撞系統’該防撞系統可包括至少—個感=:更包括一防 地安專觀_ 1顿之潛錢i，t包括對r, ，係用以提供動力來 或向後移動。 置向左或向右或向前 、5.如申請專利範圍第4項該之潛壯 成以及該右驅動總成，其巾之n、置，該左驅動總 馬達所驅動之螺旋槳。 t可包括馬達以及由該 6‘一種潛水裝置，包括： 以及 致動器，位㈣密料_，並且额至 其中，該致動器以向内或向外的方向分別拉動^推 一密封主體，包括至少一可祷彳 體與該可撓性部分整體内部定義;=間其中該密封主 部分 15 1323713 _ 矜年/月 >日修(更)正替換頁 99,卜 20 動該可撓性部分，藉以改變該潛水裝置之整體體積，而產 生力以驅動該潛水裝置在垂直方向上下移動。 7.如申請專利範圍第6項該之潛水裝置，其中該致動 器為一伺服馬達，並經由一傳輸軸以及一連接部分連接至 該可撓性部分，藉以讓該致動器以向内或向外的方向分別 拉動或推動該可撓性部分。 16