TWI602774B - Climb high machine - Google Patents

Description

爬高機器

本發明是有關於一種爬高機器，特別是指一種不僅能適用於攀爬各種不同厚度玻璃或鐵皮，也能適用於攀爬電線桿、水泥桿及樹木等柱狀物體的爬高機器。

如中華民國專利公報證書號數I235901所揭露的一種爬升機器人之移動機構，主要是利用複數吸盤分別對一目標物的光滑平整表面以近似真空狀態的吸附力來定位於其上，並利用該等吸盤的其中數個能在一吸附於該目標物表面狀態與一釋放於該目標物表面狀態之間轉換，如此便可藉由切換不同吸盤其所屬狀態而達成垂直攀爬目的。由於，此種爬升機器人之移動機構因為需要耗費時間等待該等吸盤切換其所屬狀態，所以不免會存有移動速度較慢的缺點。另外，此種爬升機器人之移動機構，因為並不適用攀爬在表面粗糙不平的目標物上，故還存有目標物適用範圍較狹隘的缺憾。再者，此種爬升機器人之移動機構其整體機構較為精密也複雜，所以實質上也不利於製造成本的降低。

再如中華民國專利公報證書號數I331074所揭露的一種磁吸式機器人裝置，包含複數能以磁性方式直接吸附在一目標物表面上的電磁鐵吸盤，其主要是利用該等電磁鐵吸盤的其中數個會在任何時間內以交替吸附或釋放於該目標物表面之作動，來達成垂直攀爬移動的目的。應能理解，此種磁吸式機器人裝置不僅也有如上述爬升機器人之移動機構，需要耗費時間等待該等電磁鐵吸盤切換其所屬狀態而存有移動速度實質上較慢的情形之外，也存有整體機構精密複雜而不利於降低製造成本的缺憾。

因此，本發明之目的，即在提供一種能簡化結構而能有助於降低製造成本，且不需等待上述吸盤需切換其所屬狀態而有助於提升整體移動速度的爬高機器。

於是，本發明爬高機器，適用安裝在一向上延伸的目標物，並能接收一電子裝置的一作動信號。

該爬高機器包含一車體機構、一電路裝置，及一電力裝置。

該車體機構包括一第一基座、二分別連接該第一基座的兩相反半部且能滾動於該目標物上的主輪驅動單元，及至少一設置於該第一基座且不吸附於該目標物上的第一磁力單元。

每一主輪驅動單元具有一車輪，及一用以驅動該車輪轉動的馬達。該第一磁力單元具有一能對該目標物產生磁力的磁性件，及一用以控制該磁性件的磁力大小的調整件組。

該電路裝置設置於該車體機構，並包括彼此電連接的一無線傳輸模組、一處理模組，及一馬達控制模組。該無線傳輸單元能用以接收該電子裝置的該作動信號，並將該作動信號傳輸至該處理模組；該處理模組在接收該作動信號後會產生一馬達控制信號至該馬達控制模組；該馬達控制模組會根據該馬達控制信號來驅動該等主輪驅動單元。

該電力裝置設置於該車體機構，並能用以提供該電路裝置所需電力。

本發明爬高機器之功效，在於利用該磁性件能對該目標物產生磁力而進一步克服重力吸引並定位於該目標物，以及具有能滾動於該目標物表面的該等主輪驅動單元的設計，藉此避免耗費時間等待習知技術中所述吸盤需切換其所屬狀態的過程，故能有助於提升整體移動速度。另外，本發明也因為結構簡單而能有助於降低製造成本。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1至圖4，本發明爬高機器的一第一實施例，適用安裝在一向上延伸的目標物90(如圖2所示)，並能接收一電子裝置80的一作動信號801。補充說明的是，在本第一實施例中，該電子裝置80可以但不限制的是一智慧型手機。

該爬高機器100包含一車體機構1、一電路裝置2，及一電力裝置3。

該車體機構1包括一第一基座11、二分別連接該第一基座11的兩相反半部且能滾動於該目標物90上的主輪驅動單元12、二分別可轉動地設置於該第一基座11且能滾動於該目標物90上的副輪驅動單元13，及四設置於該第一基座11且不吸附於該目標物90上的第一磁力單元14。

該第一基座11具有一面向該目標物90的第一底面111、一相反於該第一底面111的第一頂面112，及二分別連接該第一底面111且能供該等副輪驅動單元13穿設的副定位部113。

每一主輪驅動單元12具有一車輪121，及一用以驅動該車輪121轉動的馬達122。每一副輪驅動單元13具有一可轉動地設置於該第一基座11的轉動軸131，及一設置於該轉動軸131的其中一末端的車輪132，補充說明的是，該轉動軸131的另一末端能穿設於其所對應的該副定位部113，該轉動軸131能藉由一限位件133而被限位於該副定位部113，藉此防止該轉動軸131朝外脫離於該第一基座11。

由於，每一副輪驅動單元13可轉動地設置於該第一基座11的實施方法為此技術領域中具有通常知識者所熟知且非本發明之重點，故不再詳細一一說明元件間的連結關係，且也應當不以上述說明為限制。

該等第一磁力單元14位於該等主、副輪驅動單元12、13之間。每一第一磁力單元14具有一能對該目標物90產生磁力的磁性件141，及一用以控制該磁性件141相對於該目標物90的磁力大小的調整件組142，在本第一實施例中，該調整件組142具有一能穿設於該第一基座11的該第一頂、底面112、111的螺栓143，及二分別位於該第一基座11的該第一頂、底面112、111且螺接該螺栓143的螺帽144。較佳地，該等螺帽144分別能為蝶形螺帽(Butterfly Nut)。每一磁性件141為強力磁鐵且設置於其所對應的該螺栓143末端並位於該第一基座11於該目標物90之間。

在本第一實施例中，該目標物90能為一具有磁性的鐵皮(Sheet Iron)，當使用者欲改變本發明相對於該目標物90的磁力大小時，只要簡單藉由旋轉該螺栓143來調整該磁性件141相對於該目標物90的間距即能完成，如此，便能輕易讓使用者依其需求自由地控制本發明於攀爬過程中其所需的附著力。故相較於習知該爬升機器人之移動機構或是該磁吸式機器人裝置而言，本發明毋須具備複雜且精密的元件便能達成相同作用，故能有助於降低製造成本。

另補充說明的是，每一第一磁力單元14也能為一電磁鐵，該磁性件為一鐵芯，且該控制件組為一條多圈纏繞設置於該鐵芯外部的導線，如此，使用者也能經由改變流通於該導線上的電流大小，進一步調整該鐵芯的磁化程度，以獲得不同大小的磁力。

值得一提的是，該車體機構1的第一磁力單元14的數量也能只有一個，如此，也能達成相同的目的與功效。

該電路裝置2能設置於該車體機構1，並包括彼此電連接的一無線傳輸模組21、一處理模組22、一馬達控制模組23、一顯示控制模組24、一清潔控制模組25，及一感測模組26。補充說明的是，該電路裝置2的該無線傳輸模組21、該處理模組22、該馬達控制模組23、該顯示控制模組24、該清潔控制模組25、該感測模組26，及該電力裝置3彼此間的信號連接能如圖4方塊圖所示。具體而言，該處理模組22能為一微處理器(Microprocessor)。

該無線傳輸單元21能用以接收該電子裝置80的該作動信號801，並將該作動信號801傳輸至該處理模組22。該處理模組22在接收該作動信號801後會產生一馬達控制信號221至該馬達控制模組23。更具體而言，該無線傳輸單元21能以藍芽(Bluetooth)、WiFi，及Zigbee的其中一者傳輸該作動信號801。

該馬達控制模組23會根據該馬達控制信號221來驅動該等主輪驅動單元12的該等馬達122，其中，當該等馬達122彼此轉速不同時，便能讓本發明達成向右與向左其中一種的轉向動作行為，另外，當該等馬達122彼此同步正轉或反轉時，能相對應地讓本發明達成向上爬升與向下爬降的其中一種動作行為。

值得一提的是，該爬高機器100的該車體機構1還能包括一設置於該第一基座11的顯示單元15，及一設置於該第一基座11的清潔單元16。該顯示控制模組24主要電連接該處理模組22且能控制該顯示單元15啟閉，詳細說明的是，該顯示單元15可以但不限制地為複數個電性連接的裝飾燈或是一個能顯示圖文影像的顯示器，如此，便能讓本發明成為極具實用性且可到處移動的動態廣告。該清潔控制模組25主要電連接該處理模組22且能控制該清潔單元16運轉，詳細說明的是，該清潔單元16可以但不以為限制地是一具有複數刷毛的刷體，如此，便能讓本發明成為極具實用性與安全性的清潔利器，且能用以代替人工攀爬於高處進行清潔作業，從而進一步避免清潔人員不小心墜落的意外情形發生。

更佳地，本發明該爬高機器100還包含一雲端運算裝置4。該感測模組26主要電連接該處理模組22且能產生一偵測信號261，該處理模組22能接收該偵測信號261並讓該偵測信號261經該無線傳輸模組21傳輸至該雲端運算裝置4。詳細說明的是，該感測模組26可以但不限制地為一氣體偵測器、一壓力偵測器、一溫度偵測器與一濕度偵測器的其中一個，如此，也能提升本發明的實用性。

該電力裝置3設置於該車體機構1，並能用以提供該電路裝置2所需電力。具體說明的是，該電力裝置3能為一乾電池(Dry Cell)、一鋰電池(Lithium Cell)，及一光伏電池(Photovoltaic Cell)的其中一者。

經由以上的說明，可再將本發明爬高機器的優點歸納如下:

一、本發明具有能滾動於該目標物90表面的該等主輪驅動單元12，及具有每一第一磁力單元14的該磁性件141的設計，能避免耗費時間等待習知技術中所述吸盤需切換其所屬狀態的過程，故能有助於提升本發明的整體移動速度。

二、本發明相較於習知該爬升機器人之移動機構或是該磁吸式機器人裝置而言，本發明毋須具備複雜且精密的元件便能達成相同作用，故能有效降低製造成本。

參閱圖5與圖6，為本發明爬高機器的一第二實施例，該第二實施例是類似於該第一實施例，該第二實施例與該第一實施例的主要差異在於：

該爬高機器200適用安裝在一向上延伸的目標物91，並還包含一輔助機構5。該輔助機構5包括一第二基座51、四設置於該第二基座51且能滾動於該目標物91上的萬向滾珠52，及四設置於該第二基座51的第二磁力單元53。

在本第二實施例中，該目標物91能介於該等第一磁力單元14與該等第二磁力單元53之間。每一第二磁力單元53具有一能與其所對應的該第一磁力單元14的該磁吸件141相互吸引的被磁吸件531，該被磁吸件531能為強力磁鐵與電磁鐵的其中一個。具體說明的是，該目標物91能是一片具有兩相反側面的玻璃，位於該第一基座11的該等主、副輪驅動單元12、13的該等車輪121、132均能滾動於該玻璃的其中一面，位於該第二基座51的該等萬向滾珠52能同步隨該第一基座11滾動於該玻璃的另一面。

如此，便能讓該車體機構1的該等第一磁力單元14與位於該輔助機構5的該等第二磁力單元53彼此相互吸引，藉此讓本發明能用以提供攀爬於玻璃時所需的附著力。

值得一提的是，該輔助機構5的萬向滾珠52的數量也能只有兩個，該輔助機構5的第二磁力單元53的數量也能只有一個，如此，也能達成相同的目的與功效。

由上述可知，該第二實施例也可達到與上述該第一實施例相同的目的與功效。

參閱圖7至圖9，為本發明爬高機器的一第三實施例，該第三實施例是類似於該第一實施例，該第三實施例與該第一實施例的主要差異在於：

該爬高機器300能適用安裝在一向上延伸的目標物92。

該爬高機器300的該車體機構1的該第一基座11還具有二分別連接該第一底面111且能供該等主輪驅動單元12穿設的主定位部114。

該爬高機器300的每一主輪驅動單元12還具有一受該馬達122轉動且朝該車輪121延伸的驅動軸123，及一可用以防止該驅動軸123脫離於該第一基座11的該主定位部114的限位件124。

在本實施例中，該目標物92能為一根具有磁性的鐵柱。由於，當該車體機構1攀爬於呈柱狀且具有磁性的該目標物92時，考量到呈柱狀卻不同粗細大小的目標物其曲度應會不同，所以能理解的是，為了讓該車體機構1能有效地接觸於呈柱狀的該目標物92表面時，該主、副輪驅動單元12、13的該等車輪121、132，其兩兩車輪121、132軸距應當要隨該目標物92的曲度大小而作相對應的改變，例如，當該目標物92曲度較大時，該等車輪121、132其兩兩相對應所界定出的軸距必須要縮小；當該目標物92曲度較小時，該等車輪121、132其兩兩相對應所界定出的軸距必須要變大，此時該等車輪121、132相對於該第一基座11的位置能為圖8中假想線所示意，如此，才能有利於該等車輪121、132的表面緊貼於該目標物92表面以增加其附著力。

具體說明的是，該主、副定位部114、113分別能為一界定出一軌道的套管，又，每一驅動軸123的外周面具有複數沿軸向間隔排列的凸部，該等凸部兩兩之間界定出一限位凹槽，如此，當該限位件124容設於不同的該限位凹槽時，便能用以防止每一驅動軸123脫離於該第一基座11的該主定位部114，且能藉此調整每一車輪121相對於另一車輪121的間距；另外，也能理解的是，每一轉動軸131的外周面也具有複數沿軸向間隔排列的凸部，該等凸部兩兩之間界定出一限位凹槽，如此，當該限位件133容設於不同的該限位凹槽時，便能用以防止每一轉動軸131脫離於該第一基座11的該副定位部113，且能藉此調整每一車輪132相對於另一車輪132的間距。

由於，只要能讓每一主、副輪驅動單元12、13分別可轉動地設置於該第一基座11且能相對調整兩兩車輪121、132間距的實施方法，皆能達成本發明的相同目的與功效，故不需要特別以上述說明實施態樣為限制。

另外，參閱圖8與圖9，也補充說明本發明該第三實施例的另一實施態樣，該爬高機器300的該車體機構1還包括一兩端分別設置於該第一基座11的兩相反半部的攀爬輔助單元17。該攀爬輔助單元17具有一彈性繩171，及複數穿設於該彈性繩171的空心球體172。

詳細說明的是，該攀爬輔助單元17的該彈性繩171的兩端分別連接於該第一基座11的該第一底面111，且能用以套接於一向上延伸的目標物93。另也值得一提的是，該目標物93可以但不限制地為一根不具有磁性的水泥柱或是樹木。由於，此時該目標物93不具有磁性，因此該車體機構1無法順利地只利用磁力吸引的方式定位於該目標物93上，因此，在使用上，該第三實施例能先將該攀爬輔助單元17的兩端可拆卸地設置於該第一基座11的兩相反半部，並將該攀爬輔助單元17懸繫於該目標物93上，此時可以利用該彈性繩171之收縮回復力提供該車體機構1攀爬時所需的附著力，並再利用穿設於該彈性繩171上的該等空心球體172來減少該車體機構1攀爬時的摩擦阻力。

本發明該攀爬輔助單元17的該彈性繩171具有高彈性收縮回復力的作用，讓本發明即使遇到形狀不規則或是外徑不一致的該目標物93時，本發明仍可進一步提供一穩定附著定位於該目標物93的作用力，藉此幫助該車體機構1完成垂直攀爬的目的。

如此，該第三實施例也可達到與上述該第一實施例相同的目的與功效。

綜上所述，本發明爬高機器，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧車體機構

11‧‧‧第一基座

111‧‧‧第一底面

112‧‧‧第一頂面

113‧‧‧副定位部

114‧‧‧主定位部

12‧‧‧主輪驅動單元

121‧‧‧車輪

122‧‧‧馬達

123‧‧‧驅動軸

124‧‧‧限位件

13‧‧‧副輪驅動單元

131‧‧‧轉動軸

132‧‧‧車輪

133‧‧‧限位件

14‧‧‧第一磁力單元

141‧‧‧磁性件

142‧‧‧調整件組

143‧‧‧螺栓

144‧‧‧螺帽

15‧‧‧顯示單元

16‧‧‧清潔單元

17‧‧‧攀爬輔助單元

171‧‧‧彈性繩

172‧‧‧空心球體

2‧‧‧電路裝置

21‧‧‧無線傳輸模組

22‧‧‧處理模組

221‧‧‧馬達控制信號

23‧‧‧馬達控制模組

24‧‧‧顯示控制模組

25‧‧‧清潔控制模組

26‧‧‧感測模組

261‧‧‧偵測模組

3‧‧‧電力裝置

4‧‧‧雲端運算裝置

5‧‧‧輔助機構

51‧‧‧第二基座

52‧‧‧萬向滾珠

53‧‧‧第二磁力單元

531‧‧‧被磁吸件

80‧‧‧電子裝置

801‧‧‧作動信號

90‧‧‧目標物

91‧‧‧目標物

92‧‧‧目標物

93‧‧‧目標物

100‧‧‧爬高機器

200‧‧‧爬高機器

300‧‧‧爬高機器

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：  圖1是一示意圖，說明本發明一種爬高機器的一第一實施例，為使用者從該第一實施例的底部所看過去的視角； 圖2是一示意圖，說明本發明該第一實施例適用攀爬於一具有磁性的目標物； 圖3是一示意圖，說明本發明該第一實施例的一調整件組能控制一磁性件靠近或遠離一第一基座； 圖4是一方塊圖，說明本發明該第一實施例的一電路裝置； 圖5是一示意圖，說明本發明一種爬高機器的一第二實施例，且能適用攀爬於一不具有磁性的目標物； 圖6是一示視圖，說明本發明該第二實施例的一輔助機構； 圖7是一示意圖，說明本發明一種爬高機器的一第三實施例，且能適用於攀爬一具有磁性且呈柱狀的目標物； 圖8是一示意圖，說明本發明該第三實施例的二主輪驅動單元的二車輪間距，及二副輪驅動單元的二車輪間距均能依使用者需求而被調整；及 圖9是一示意圖，說明本發明該第三實施例裝設有一攀爬輔助單元後，便能適用攀爬於一根不具有磁性的目標物。

1‧‧‧車體機構

11‧‧‧第一基座

111‧‧‧第一底面

112‧‧‧第一頂面

12‧‧‧主輪驅動單元

121‧‧‧車輪

13‧‧‧副輪驅動單元

132‧‧‧車輪

142‧‧‧調整件組

143‧‧‧螺栓

144‧‧‧螺帽

15‧‧‧顯示單元

16‧‧‧清潔單元

2‧‧‧電路裝置

3‧‧‧電力裝置

80‧‧‧電子裝置

14‧‧‧第一磁力單元

141‧‧‧磁性件

90‧‧‧目標物

100‧‧‧爬高機器

Claims (9)

1. 一種爬高機器，適用安裝在一向上延伸的目標物，並能接收一電子裝置的一作動信號，該爬高機器包含：一車體機構，包括一第一基座、二分別連接該第一基座的兩相反半部且能滾動於該目標物上的主輪驅動單元，及至少一設置於該第一基座且不吸附於該目標物上的第一磁力單元，該第一基座具有一面向該目標物的第一底面，及一相反於該第一底面的第一頂面，每一主輪驅動單元具有一車輪，及一用以驅動該車輪轉動的馬達，及該第一磁力單元具有一能對該目標物產生磁力的磁性件，及一用以控制該磁性件的磁力大小的調整件組，該調整件組具有一能穿設於該第一基座的該第一頂、底面的螺栓，及二分別位於該第一基座的該第一頂、底面且螺接該螺栓的螺帽，該磁性件為強力磁鐵且設置於該螺栓末端並位於該第一基座於該目標物之間；一電路裝置，設置於該車體機構，並包括彼此電連接的一無線傳輸模組、一處理模組，及一馬達控制模組，該無線傳輸單元能用以接收該電子裝置的該作動信號，並將該作動信號傳輸至該處理模組，該處理模組在接收該作動信號後會產生一馬達控制信號至該馬達控制模組， 該馬達控制模組會根據該馬達控制信號來驅動該等主輪驅動單元；及一電力裝置，設置於該車體機構，並能用以提供該電路裝置所需電力。
2. 如請求項1所述的爬高機器，其中，每一主輪驅動單元還具有一受該馬達轉動且朝該車輪延伸的驅動軸，及一可用以防止該驅動軸脫離於該第一基座的限位件。
3. 如請求項1項所述的爬高機器，還包含一輔助機構，該輔助機構包括一第二基座、至少二分別設置於該第二基座且能滾動於該目標物上的萬向滾珠，及至少一設置於該第二基座的第二磁力單元，該目標物能介於該第一磁力單元與該第二磁力單元之間，該第二磁力單元具有一能與該第一磁力單元的該磁吸件相互磁吸的被磁吸件。
4. 如請求項3所述的爬高機器，其中，該被磁吸件能為強力磁鐵與電磁鐵的其中一個。
5. 如請求項1所述的爬高機器，其中，該車體機構還包括一兩端分別設置於該第一基座的兩相反半部的攀爬輔助單元，該攀爬輔助單元具有一彈性繩，及複數穿設於該彈性繩的空心球體。
6. 如請求項1至5中任一項所述的爬高機器，還包含一雲端運算裝置，該電路裝置還包括一電連接該處理模組且能產生一偵測信號的感測模組，該處理模組能接收該偵測信號並讓該偵測信號經該無線傳輸模組傳輸至該雲端運算裝置。
7. 如請求項6項所述的爬高機器，其中，該車體機構還包括一設置於該第一基座的顯示單元，該電路裝置還包括一電連接該處理模組且能控制該顯示單元啟閉的顯示控制模組。
8. 如請求項7項所述的爬高機器，其中，該車體機構還包括一設置於該第一基座的清潔單元，該電路裝置還包括一電連接該處理模組且能控制該清潔單元運轉的清潔控制模組。
9. 如請求項8項所述的爬高機器，其中，該電力裝置能為一乾電池、一鋰電池，及一光伏電池的其中一者。