TWI508764B - ３ｄ變形結構 - Google Patents

Description

3D變形結構

本發明係有關一種3D變形結構，尤指一種達到兼具3D變形結構相當創新、無線遙控避免連外電線纏繞問題與應用範圍廣泛等功效之3D變形結構。

目前市面上相關可變形之裝置，原則上為組合式積木結構，然而組合式積木受限於基本積木結構體的形狀限制，可能仍有部分輪廓形狀(例如為圓球形)無法藉組合過程呈現(基本積木結構體無圓形設計，而可能無法呈現趨近圓形的較廓)。

另外，面對愈複雜的輪廓，組合式積木需使用之基本積木結構體之數量也愈多，且可能無法在同一體積數量內完成變形。

再者，組合式積木隨變化形狀之不同，所需之基本積木結構體之數量亦不同，攜帶不便。

有鑑於此，必需研發出可解決上述習用缺點之技術。

本發明之目的，在於提供一種3D變形結構，其兼具3D變形結構相當創新、無線遙控避免連外電線纏繞問題與應用範圍廣泛之功效。特別是，本發明所欲解決之問題在於目前市面上並沒有可進行3D變形之裝置等問題。

解決上述問題之技術手段係提供一種3D變形結構，其包括：一支撐單元，係設有：一支撐部；一氣管部，係固定於該支撐部內，並包括一充氣管及一排氣管；一充氣部，係對該充氣管進行供氣作業；一排氣部，係對該排氣管進行排氣作業；複數組伸縮單元，該每組伸縮單元皆設於該支撐部上，且包括：至少一充氣閥，係連通該充氣管，用以開啟與關閉該伸縮單元之充氣作業；至少一排氣閥，係連通該排氣管，用以開啟與關閉該伸縮單元之排氣作業；一伸縮桿部，係包括：一滑管，係連通該充、該排氣閥，用以進行充、排氣作業；一推桿，係設於該滑管內，且對應該充、排氣閥的一端概呈氣密，當進行充、排氣時，藉氣壓變化分別與該滑管相對伸出與縮回；該推桿具有一活塞端件及一頂頭端件，該活塞端件係被限制於該滑管內，該頂頭端件係位於該滑管外；一變形單元，係彈性包覆該支撐單元與該複數組伸縮單元，而概呈3D結構，該變形單元具有至少一透氣孔，係連通該進、該排氣部， 分別用以對該進、該排氣部進行供、排氣作業；且該變形單元對應該複數個頂頭端件而具有複數個連動區；一控制單元，係連結並控制該支撐單元、該複數組伸縮單元及該變形單元動作；藉此，當控制至少其中之一該伸縮單元充氣與排氣，係分別控制相對應之該伸縮桿部伸與縮；進而連動對應接觸該伸縮桿部之該連動區，達到使該變形單元呈3D變形結構。

本發明之上述目的與優點，不難從下述所選用實施例之詳細說明與附圖中，獲得深入瞭解。

茲以下列實施例並配合圖式詳細說明本發明於後：

10‧‧‧支撐單元

11‧‧‧支撐部

12‧‧‧氣管部

12A‧‧‧充氣管

12B‧‧‧排氣管

121‧‧‧氣嘴

13‧‧‧充氣部

131‧‧‧充氣導管

132‧‧‧充氣馬達

13A‧‧‧入口

14‧‧‧排氣部

141‧‧‧排氣導管

142‧‧‧排氣馬達

14A‧‧‧出口

20‧‧‧伸縮單元

21‧‧‧充氣閥

22‧‧‧排氣閥

23、23P、23Q‧‧‧伸縮桿部

23A‧‧‧滑管

23B‧‧‧推桿

231‧‧‧活塞端件

232‧‧‧頂頭端件

30‧‧‧變形單元

31‧‧‧透氣孔

32‧‧‧連動區

40‧‧‧控制單元

40A‧‧‧控制裝置

40B‧‧‧發射器

401‧‧‧無線控制訊號

41‧‧‧中央處理部

411‧‧‧中央處理器

412‧‧‧隨機存取記憶體

413‧‧‧暫存記憶體

42‧‧‧控制器

43‧‧‧充氣電磁閥控制器

44‧‧‧排氣電磁閥控制器

45‧‧‧接收器

46‧‧‧電池

61‧‧‧步驟(A)

62‧‧‧步驟(B)

63‧‧‧步驟(C)

64‧‧‧步驟(D)

65‧‧‧步驟(E)

66‧‧‧步驟(F)

67‧‧‧步驟(G)

68‧‧‧步驟(H)

69‧‧‧步驟(I)

91‧‧‧氣體

L1‧‧‧滑動長度

L1’‧‧‧第一滑動長度

L2‧‧‧推動全長度

L2’‧‧‧第一推動全長度

L3‧‧‧第一調整長度

L3’‧‧‧變形長度

L4‧‧‧第二調整長度

P1‧‧‧大圓形

P2‧‧‧橄欖形

P3‧‧‧六邊形體

P4‧‧‧方形

第一圖係本發明之第一實施例之示意圖

第二A圖係第一圖之主要結構之示意圖

第二B圖係第二A圖之第二實施例之示意圖

第三圖係第一圖之氣管部之平面圖

第四圖係第一圖之氣管部之俯視圖

第五圖係第四圖之部分結構之立體圖

第六A圖係第四圖之部分結構之放大之示意圖

第六B圖係第六A圖之部分結構之立體圖

第七圖係本發明之氣管部與伸縮單元之對應關係之示意圖

第八A、第八B及第八C圖係分別為第七圖之伸縮桿部未動作、充氣突出、 排氣縮回之示意圖

第九A、第九B、第九C及第九D圖係分別為本發明之伸縮單元之全部伸出、縮回調整、伸出調整與全部縮回之示意圖

第十圖係本發明之概呈圓形放大、概呈橄欖形、概呈六邊形體與方形之變形示意圖

第十一圖係本發明之概呈圓形放大之示意圖

第十二圖係本發明之系統方塊圖

第十三圖係本發明之動作過程之流程圖

參閱第一、第二A、第三、第四、第五、第六A、第七、第八A及第十二圖，本發明係為一種3D變形結構，其第一實施例包括：一支撐單元10，係設有：一支撐部11；一氣管部12，係固定於該支撐部11內，並包括一充氣管12A及一排氣管12B；一充氣部13，係對該充氣管12A進行供氣作業；一排氣部14，係對該排氣管12B進行排氣作業；複數組伸縮單元20，該每組伸縮單元20皆設於該支撐部11上，且包括：至少一充氣閥21，係連通該充氣管12A，用以開啟與關閉該伸縮單元20之充氣作業；至少一排氣閥22，係連通該排氣管12B，用以開啟與關閉 該伸縮單元20之排氣作業；一伸縮桿部23，係包括：一滑管23A，係連通該充、該排氣閥21與22，用以進行充(參閱第八B圖)、排(參閱第八C圖)氣作業；一推桿23B，係設於該滑管23A內，且對應該充、排氣閥21與22的一端概呈氣密(參閱第六B圖，其另端具有排氣孔)，當進行充、排氣時，藉氣壓變化分別與該滑管23A相對伸出(參閱第八B圖)與縮回(參閱第八C圖)；該推桿23B具有一活塞端件231及一頂頭端件232，該活塞端件231係被限制於該滑管23A內，該頂頭端件232係位於該滑管23A外；一變形單元30，係彈性包覆該支撐單元10與該複數組伸縮單元20，而概呈3D結構，該變形單元30具有至少一透氣孔31，係連通該進、該排氣部13與14，分別用以對該進、該排氣部13與14進行供、排氣作業；且該變形單元30對應該複數個頂頭端件232而具有複數個連動區32；一控制單元40，係連結並控制該支撐單元10、該複數組伸縮單元20及該變形單元30動作；藉此，當控制至少其中之一該伸縮單元20充氣與排氣，係分別控制相對應之該伸縮桿部23伸與縮；進而連動對應接觸該伸縮桿部23之該連動區32，達到使該變形單元30呈3D變形結構。

實務上，該支撐部11概呈硬殼(如第一圖所示，可為圓球狀)結構。

參閱第六A圖，該充、該排氣管12A與12B上分別具有複數個氣嘴121；該充氣管12A上之該複數個氣嘴121係用以連通該充氣閥21；該 排氣管12B上之該複數個氣嘴121係用以連通該排氣閥22。

參閱第五圖，該充氣部13係包括：一充氣導管131，係具有一入口13A，並連通該充氣管12A(連通其氣嘴121)而進行供氣作業；一充氣馬達132，係位於該充氣導管131與該充氣管12A之間，用以進行強制供氣作業。

該排氣部14係包括：一排氣導管141，係具有一出口14A，並連通該排氣管12B(連通其氣嘴121)而進行排氣作業；一排氣馬達142，係位於該排氣導管141與該排氣管12B之間，用以進行強制排氣作業。

該透氣孔31係連通該入口13A及該出口14A，分別用以對該進、該排氣部13與14進行供、排氣作業。

該充氣閥21可為電磁閥。

該排氣閥22可為電磁閥。

該控制單元40係包括(參閱第六及第十二圖)：一控制裝置40A，係設有一中央處理部41、一控制器42、複數個充氣電磁閥控制器43、複數個排氣電磁閥控制器44、一接收器45及一電池46(參閱第二A圖)。該中央處理部41係設有一中央處理器411、一隨機存取記憶體(Random Access Memory，簡稱RAM)412及一暫存記憶體(Read Only Memory，簡稱ROM)413，且該中央處理部41用以啟動與關閉該控制器42、該充氣電磁閥控制器43及該排氣電磁閥控制器44；該控制器42用以控 制該充、該排氣馬達132與142啟動與關閉；該充氣電磁閥控制器43用以啟動與關閉相對應之該充氣閥21；該排氣電磁閥控制器44用以啟動與關閉相對應之該排氣閥22；該接收器45係連結該中央處理器41，並供該控制裝置40A對外無線接收訊號；一(輸入單元)發射器40B，係供控制而用以對該接收器45發送至少一無線控制訊號401。

參閱第二B圖，係本發明之第二實施例，其與第一實施例之差異處，僅在於該伸縮單元20之數量變化，可變形之形狀更多。

參閱第十三圖，關於本發明之使用方式，於開始後可包括下列步驟：

步驟A(61)：系統初始化(排出全部伸縮桿部內之氣體，使本裝置恢復成初始的圓球狀)。

步驟(B)62：接收無線控制訊號。

步驟(C)63：取得變形控制指令。

步驟(D)64：依據指令計算每一伸縮桿部之控制參數(可配合資料庫內建之數據資料進行計算)。

步驟(E)65：啟動充氣或排氣馬達。

步驟(F)66：依據控制參數調控每一伸縮桿部之充氣量或排氣量。

步驟(G)67：每一伸縮桿部完成定位程序。

步驟(H)68：完成變形。

步驟(I)69：判別是否結束變形動作？若判別結果為 “否”，則回到步驟A(61)重新動作；若判別結果為“是”，則關閉系統(亦即結束動作)。

亦即，該每組伸縮單元20皆可於下列兩種模式間變換：

[a]充氣模式：參閱第八B圖，啟動該充氣馬達132及該充氣閥21，該充氣馬達132經該入口13A及該充氣導管131，將氣體91(例如為空氣)導入相對應之該氣嘴121及該充氣閥21，用以推動該活塞端件231而連動該推桿23B，進而推動該頂頭端件232頂抵相對應之該連動區32，該連動區32即於該變形單元30上呈突出變形貌。

[b]排氣模式：參閱第八C圖，關閉該充氣閥21(一般充氣馬達132均有壓力開關，當達到壓力上限即自動關閉，當壓力低於下限即啟動，而可供氣至其餘需要充氣之該伸縮單元20，故此時該充氣馬達132有無關閉均可)。並啟動該排氣馬達142及該排氣閥22，該排氣馬達142經該出口14A及該排氣導管141，將氣體91(例如為空氣)導出相對應之該氣嘴121及該排氣閥22，用以拉動該活塞端件231而連動該推桿23B，並透過該頂頭端件232連動相對應之該連動區32，該連動區32即於該變形單元30上呈縮回變形貌。

更詳細的講，由於該每一伸縮單元20皆設有相對應之該充、該排氣閥22與23，故控制該充、該排氣閥22與23開啟與關閉的時間，可對相對應之該伸縮桿部23進行以下之調整：參閱第九A圖，該滑管23A之滑動長度為L1，控制該推桿23B從該滑管23A內滑出一推動全長度L2，且到定點後藉氣壓力停止定位，該滑動長度L1等於該推動全長度L2。

假設此次調整伸出太長，則控制該推桿23B縮入該滑管23A，而從該推動全長度L2縮短為一第一調整長度L3(參閱第九B圖，且到定點後藉氣壓力停止定位)。

而當調整內縮過短，可再控制該推桿23B伸出該滑管23A，而從該第一調整長度L3伸長為一第二調整長度L4(參閱第九C圖，同樣的，到定點後藉氣壓力停止定位)。

最後，可控制該推桿23B全部縮入該滑管23A內(參閱第九D圖，同理，到定點後藉氣壓力停止定位)。

當然，前述四種調整只是舉例說明，實際上該推桿23B與該滑管23A之間，可呈無段式相對滑動至任意長度，而進行調整，亦即，伸出太長即控制排氣；內縮太短則控制充氣。

藉該每組伸縮單元20皆可獨立調整伸出與內縮；進而連動對應接觸該伸縮桿部23之該連動區32，且由於該連動區32變形時可由肉眼看出(同理，太突控制排氣；太平則控制充氣)，故，當進一步控制該每組伸縮單元20之充氣量與排氣量，可使該變形單元30至少可變成(參閱第十圖)：概呈大圓形P1(參閱第十一圖)、概呈橄欖形P2、概呈六邊形體P3(其中的伸縮桿部23P之變形長度L3’即為該第九B圖之第一調整長度L3)與方形P4(其中的伸縮桿部23Q之第一滑動長度L1’與第一推動全長度L2’即該第九A圖之該滑動長度L1與該推動全長度L2)。當然，前述形狀變換只是舉例，凡該每組伸縮單元30伸出與縮回之空間內可呈現之變形，皆不脫本發明保護之範疇。

又，該伸縮單元20之數量愈多，可呈現之3D變形愈豐富。 本發明之重點在於3D變形，本發明揭露之可變形狀(參閱第十圖)僅為便於說明而示意，實際上是變成什麼形狀，可由控制者完全自行控制。

本發明之優點及功效可歸納如下：

[1]3D變形結構相當創新。本發明於支撐單元上設置複數組伸縮單元，並以變形單元彈性包覆於最外層，藉此，只要對預定位置之伸縮單元進行充氣量與排氣量之控制，即可使伸縮單元於伸出縮回之間變化，進而連動對應接觸伸縮單元之連動區，達到使該變形單元呈3D變形結構。故，3D變形結構相當創新。

[2]無線遙控避免連外電線纏繞問題。本發明為無線遙控式設計，革除電線纏繞問題，並可為小體積之結構設計，便於行動攜帶至任何地方進行3D變形演示。故，無線遙控避免連外電線纏繞問題。

[3]應用範圍廣泛。本創作可供模擬未成型之樣品輪廓、可進行3D變形。故，應用範圍廣泛。

以上僅是藉由較佳實施例詳細說明本發明，對於該實施例所做的任何簡單修改與變化，皆不脫離本發明之精神與範圍。

10‧‧‧支撐單元

11‧‧‧支撐部

23‧‧‧伸縮桿部

23A‧‧‧滑管

23B‧‧‧推桿

232‧‧‧頂頭端件

30‧‧‧變形單元

31‧‧‧透氣孔

32‧‧‧連動區

40B‧‧‧發射器

401‧‧‧無線控制訊號

Claims (9)

1. 一種3D變形結構，其包括：一支撐單元，係設有：一支撐部；一氣管部，係固定於該支撐部內，並包括一充氣管及一排氣管；一充氣部，係對該充氣管進行供氣作業；一排氣部，係對該排氣管進行排氣作業；複數組伸縮單元，該每組伸縮單元皆設於該支撐部上，且包括：至少一充氣閥，係連通該充氣管，用以開啟與關閉該伸縮單元之充氣作業；至少一排氣閥，係連通該排氣管，用以開啟與關閉該伸縮單元之排氣作業；一伸縮桿部，係包括：一滑管，係連通該充、該排氣閥，用以進行充、排氣作業；一推桿，係設於該滑管內，且對應該充、排氣閥的一端概呈氣密，當進行充、排氣時，藉氣壓變化分別與該滑管相對伸出與縮回；該推桿具有一活塞端件及一頂頭端件，該活塞端件係被限制於該滑管內，該頂頭端件係位於該滑管外；一變形單元，係彈性包覆該支撐單元與該複數組伸縮單元，而概呈3D結構，該變形單元具有至少一透氣孔，係連通該進、該排氣部，分別用以對該進、該排氣部進行供、排氣作業；且該變形單元對應該複數個頂頭端件而具有複數個連動區； 一控制單元，係連結並控制該支撐單元、該複數組伸縮單元及該變形單元動作；藉此，當控制至少其中之一該伸縮單元充氣與排氣，係分別控制相對應之該伸縮桿部伸與縮；進而連動對應接觸該伸縮桿部之該連動區，達到使該變形單元呈3D變形結構。
2. 如申請專利範圍第1項所述之3D變形結構，其中，該支撐部係為硬殼結構。
3. 如申請專利範圍第1項所述之3D變形結構，其中：該充、該排氣管上分別具有複數個氣嘴；該充氣管上之該複數個氣嘴，係用以連通該充氣閥；該排氣管上之該複數個氣嘴係用以連通該排氣閥。
4. 如申請專利範圍第3項所述之3D變形結構，其中，該充氣部係包括：一充氣導管，係具有一入口，並連通該充氣管之其氣嘴，而進行供氣作業；一充氣馬達，係位於該充氣導管與該充氣管之間，用以進行強制供氣作業。
5. 如申請專利範圍第4項所述之3D變形結構，其中，該排氣部係包括：一排氣導管，係具有一出口，並連通該排氣管之其氣嘴，而進行排氣作業；一排氣馬達，係位於該排氣導管與該排氣管之間，用以進行強制排氣作業。
6. 如申請專利範圍第5項所述之3D變形結構，其中，該透氣孔係連通該 入口及該出口，分別用以對該進、該排氣部進行供、排氣作業。
7. 如申請專利範圍第6項所述之3D變形結構，其中，該控制單元係包括：一控制裝置，係設有一中央處理部、一控制器、複數個充氣電磁閥控制器、複數個排氣電磁閥控制器、一接收器及一電池；該中央處理部係設一中央處理器、一隨機存取記憶體及一暫存記憶體，且該中央處理部用以啟動與關閉該控制器、該充氣電磁閥控制器及該排氣電磁閥控制器；該控制器用以控制該充、該排氣馬達啟動與關閉；該充氣電磁閥控制器用以啟動與關閉相對應之該充氣閥；該排氣電磁閥控制器用以啟動與關閉相對應之該排氣閥；該接收器係連結該中央處理器，並供該控制裝置對外無線接收訊號；一發射器，係供控制而用以對該接收器發送至少一無線控制訊號。
8. 如申請專利範圍第7項所述之3D變形結構，其中，該充氣閥係為電磁閥。
9. 如申請專利範圍第7項所述之3D變形結構，其中，該排氣閥係為電磁閥。