TWI609801B - 太陽能供電機器人 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種太陽能供電機器人，其包含：一本體，其設有一太陽能發電裝置、一驅動裝置與一儲電裝置；以及一處理單元，其係耦接該太陽能發電裝置、該驅動裝置與一感光單元，該處理單元係藉由該感光單元偵測太陽光源，並啟動該驅動裝置移動至太陽光源照射之區域，藉以令太陽光源照射至該太陽能發電裝置並儲存電力至儲電裝置；藉之，使用者若需要電力時，本發明即可立即供應電力；而當本發明之處理單元偵測到儲電裝置低於一儲電量值時，處理單元即藉由該感光單元偵測太陽光源，並啟動驅動裝置移動至太陽光源照射之區域，以供太陽光源照射至太陽能發電裝置。

Description

太陽能供電機器人

本發明係提供一種太陽能供電機器人，尤指一種於儲電裝置之電量消耗殆盡前，運用自身剩餘之電量，藉由驅動裝置移動至太陽光源照射區域內進行充電，待電力充足後，藉由驅動裝置移動至未供應電力之地點提供使用者充電服務。

按，自十七世紀工業革命以來，隨著全球人口數逐漸增加，致使賴以生存之地球資源逐漸竭盡，而目前主要能源為石油；惟，隨著工業發展與交通便捷，使得石油正快速地消耗；故欲解決能源問題，須找出對環境較不易造成污染之替代能源，而這替代能源須係取之不盡，用之不竭之永續能源。

近年來，不論在世界第一大國或正在開發中之國家，都面臨著能源缺乏危機，此外，大量開採地球能源與燃燒溫室氣體，更加快全球暖化之速度，致使極端氣候導致之災害損失頻傳，因此，許多科學家及環保學家已相當重視能源缺乏與全球暖化危機之問題。

現今生活週遭充滿著便利之工具，例如：行動電子用品、大型交通工具、生活日用品等，這些工具皆脫離不了電的驅動；其中，太陽能係地球上最大之能源，太陽能係指來自太陽輻射之光與熱被不斷發展的一系列技術，此外，太陽光每日曝曬至地面能量約為全世界石油蘊藏量之1/4，且較不易產生環境污染，再加上近年來半導體材料與電能轉換技術突飛猛進，使得太陽能轉換效率不斷提昇。

習用之太陽能發電裝置，其設有至少一太陽能板，以及樞轉太陽能板之樞轉單元，太陽能板係藉由一固定裝置固設於一定點，且藉由樞轉單元令太陽能板朝向太陽光照射之方向，藉此令太陽能板充電；惟，習用之太陽能發電裝置僅可利用固定裝置於固定定點朝向太陽光照射之方向充電，無法達致該定點被雲層或遮蔽物遮擋太陽光，進而無法利用太陽光進行充電之缺失。

有鑑於此，吾等發明人乃潛心進一步研究可使用環保太陽能之充電裝置，並著手進行研發及改良，期以一較佳設作以解決上述問題，且在經過不斷試驗及修改後而有本發明之問世。

爰是，本發明之目的係為解決習用之太陽能發電裝置僅可固設於一定點並朝向太陽方位轉動角度，以致無法藉由驅動裝置移動至太陽光源照射區域，藉此對太陽能發電裝置進行充電；此外，習用之一般充電裝置必須固定於電源線配置區域，無法有效提供使用者在戶外所需之便利行動充電服務之缺失。

為達致以上目的，吾等發明人提供一種太陽能供電機器人，其包含：一本體，其設有一太陽能發電裝置、一驅動裝置與一儲電裝置；以及一處理單元，其係耦接該太陽能發電裝置、該驅動裝置、一感光單元，該處理單元係藉由該感光單元偵測太陽光源，並啟動該驅動裝置移動至太陽光源照射之區域，藉以令太陽光源照射至該太陽能發電裝置並儲存電力至儲電裝置。

據上所述之太陽能供電機器人，其中，該處理單元更耦接一速度控制單元，該處理單元係藉由該速度控制單元測定一速度值，以控制該驅動裝置運動之速度，且該速度控制單元係耦接於該驅動裝置者。

據上所述之太陽能供電機器人，其中，該處理單元更耦接一攝影單元，該攝影單元係拍攝該本體前方之影像。

據上所述之太陽能供電機器人，其中，該處理單元更耦接一距離感測單元，該處理單元係藉由該攝影單元與該距離感測單元偵測前方複數障礙物之相對位置，並令該驅動裝置控制該本體閃避所述障礙物。

據上所述之太陽能供電機器人，其中，該距離感測單元係超音波感測器。

據上所述之太陽能供電機器人，其中，該處理單元更耦接一無線傳輸模組，且該無線傳輸模組係連接一遠端監控裝置，該遠端監控裝置係藉由該無線傳輸模組遠程監控該本體之當下位置。

據上所述之太陽能供電機器人，其中，該處理單元更耦接一無線傳輸模組，且該無線傳輸模組係連接一遠端監控裝置，該遠端監控裝置係藉由該無線傳輸模組遠程監控該本體之位置，又該遠端監控裝置更耦接一顯示單元，該顯示單元係對應呈現該攝影單元拍攝之影像。

據上所述之太陽能供電機器人，其中，該顯示單元更包含該攝影單元拍攝之影像、該攝影單元之控制方位、該驅動裝置之位移方向及一對應實際操作環境之虛擬地圖。

據上所述之太陽能供電機器人，其中，該顯示單元更包含一電量顯示表，該電量顯示表係顯示該儲電裝置之剩餘電量百分比，且該儲電裝置係設於該太陽能發電裝置。

是由上述說明及設置，顯見本發明主要具有下列數項優點及功效，茲逐一詳述如下：

1.本發明藉由裝設太陽能板，利用環保太陽能轉換為電能之替代能源，藉此降低煤炭、石油之礦物燃料產生的有害氣體與廢渣之污染，藉以達致降低環境汙染之功效。

2.若使用者處於荒郊野外，即可藉由本發明之儲電裝置提供電能，藉此無須擔憂無電能使用之情況。

3.相較於習用之太陽能板，若本發明之儲電裝置之電量不足時，可藉由感光單元偵測太陽光源，並啟動驅動裝置移動至太陽光源照射之區域，以供太陽光源照射至太陽能發電裝置。

4.利用遠端監控裝置供使用者藉由顯示單元監控本發明之攝影單元拍攝的影像、攝影單元之控制方位、驅動裝置之位移方向、儲電裝置之電量顯示表及對應實際操作環境之虛擬地圖，藉以清楚瞭解當前本發明之訊息。

5.本發明藉由處理單元耦接距離感測單元與攝影單元，藉以偵測前方障礙物之相對位置，以控制驅動裝置移動中閃避障礙物。

6.藉由處理單元耦接速度控制單元，使得使用者可藉由遠端監控裝置發出一速度值予處理單元，處理單元即令速度控制單元控制驅動裝置之移動速度。

關於吾等發明人之技術手段，茲舉數種較佳實施例配合圖式於下文進行詳細說明，俾供 鈞上深入了解並認同本發明。

請先參閱第1圖至第3圖所示，本發明係一種太陽能供電機器人，其包含：

一本體1，其設有一太陽能發電裝置11與一驅動裝置12，該太陽能發電裝置11更設有一儲電裝置111，在一較佳之實施例中，該驅動裝置12係包含至少一輪軸與至少一馬達（圖未繪示），所述馬達係連接所述輪軸，且藉以帶動該本體1移動者；

一處理單元13，其係耦接該太陽能發電裝置11、該驅動裝置12與一感光單元14，該處理單元13係藉由該感光單元14偵測一光源，並啟動該驅動裝置12移動至該光源照射之區域，藉以令該光源照射至該太陽能發電裝置11；

一攝影單元15，其係耦接該處理單元13，該攝影單元15係拍攝該本體1前方之影像151；

一距離感測單元16，其係耦接該處理單元13，該距離感測單元16係超音波感測器，且該處理單元13係藉由該攝影單元15與該距離感測單元16偵測前方複數障礙物之相對位置，並令該驅動裝置12控制該本體1閃避所述障礙物；

一速度控制單元17，其係耦接該處理單元13，該處理單元13係藉由該速度控制單元17測定一速度值，以控制該驅動裝置12運動之速度，且該速度控制單元17係耦接於該驅動裝置12者；

一遠端監控裝置18，其係連接一無線傳輸模組181，該無線傳輸模組181係耦接該處理單元13，又該遠端監控裝置18係藉由該無線傳輸模組181遠程監控該本體1之當下位置；以及

一顯示單元182，其係耦接該遠端監控裝置18，該顯示單元182係對應呈現該攝影單元15拍攝之影像151，又該顯示單元182更包含該攝影單元15之控制方位、該驅動裝置12之位移方向、該儲電裝置111之電量顯示表及一對應實際操作環境之虛擬地圖183。

藉之，使用者可攜帶本發明至未供應電力之地點，若需要電力時，本發明即可立即供應電力；而當本發明處理單元13偵測到儲電裝置111低於一儲電量值時，處理單元13即藉由該感光單元14偵測太陽光源，並啟動驅動裝置12移動到陽光照射之區域，以供太陽能發電裝置11吸收太陽光源，藉以達致儲存電能之功效。

本發明之遠端監控裝置18係採用LabVIEW（Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench），其係一種圖形化程式編譯平台；該圖形化程式與傳統程式語言之相異點在於，程式流程採用「資料流」為概念，使得程式設計者在流程圖構思完畢之同時，亦完成程式之撰寫，且指令多係看見它的圖示/ 連結器（icon／connector），即可知悉其功用，故比傳統程式語言更易於上手學習。

續請參閱第4圖所示，在一較佳之實施例中，顯示單元182係呈使用者介面，其包含顯示攝影單元15拍攝之影像151、攝影單元15之控制鍵、驅動裝置12之操作鍵、儲電裝置111之電量顯示表，以及對應實際操作環境之虛擬地圖183，使用者可透過虛擬地圖183觀察本體1目前所在之位置及環境，此外，在一較佳之實施例中，使用者可透過一鍵盤（圖未繪示）之W（上）鍵、S（下）鍵、A（左）鍵及D（右）鍵來調整攝影單元15上、下、左及右之方位，且顯示單元182係對應顯示鍵盤之W鍵、S鍵、A鍵及D鍵；再者，在一較佳之實施例中，調整攝影單元15之角度每次以1度為主，此外，在另一較佳之實施例中，攝影單元15設有一調整單元（圖未繪示），攝影單元15藉由調整單元調整上、下最大轉角共45度，左、右最大轉角共30度，而若欲將攝影單元15回復到正中間時，則以鍵盤之SPACE（空白）鍵操作；在一較佳之實施例中，將本發明啟動後，當前馬達轉速為0 rad/s，使用者藉由鍵盤上之↑鍵、↓鍵、←鍵或→鍵，即可令本發明對應鍵盤之按鍵方向行走；此外，在一較佳之實施例中，馬達轉動速度之初始設定值為3 rad/s，若欲增加或減少本體1行走速度，使用者即可分別以鍵盤之E鍵增加或Q鍵來減少行走速度之速度值，增加或減少行走速度之速度值可由使用者自行調整，再將增加或減少行走速度之速度值以無線傳輸模組181傳予處理單元13，令處理單元13藉速度控制單元17控制驅動裝置12移動之速度；而若欲將本發明同時前進和轉彎，在一較佳之實施例中，使用者可同時使用鍵盤之↑鍵搭配←鍵或→鍵，以達致驅動裝置12前進時轉彎之功效；而欲將驅動裝置12同時後退和轉彎，則係使用鍵盤之↓鍵搭配←鍵或→鍵，故使用者可透過攝影單元15拍攝之影像151搭配鍵盤之按鍵，以決定移動驅動裝置12至充電或放電之位置；此外，使用者藉由顯示單元182觀看電量顯示表，藉此供使用者查看電量顯示表之剩餘電量百分比來監控太陽能發電裝置11中儲電裝置111當前剩餘電量。

續請參閱第5圖所示，使用者亦可透過顯示單元182瞭解當前驅動裝置12之轉速；在一較佳之實施例中，攝影單元15設有一驅動單元（圖未繪示），攝影單元15置中後，藉由驅動單元旋轉上下之角度共1500 pulse、左右之角度共1500 pulse，且使用者每次改變角度皆係移動10 pulse；此外，使用者可搭配第4圖右側之虛擬地圖183，並以第五圖所示之X軸、Y軸之座標作為本體1所在之絕對位置，藉以令使用者知悉並移動本體1之位置。

此外，使用者可藉由顯示單元182對應呈現攝影單元15拍攝之影像151，藉此監控本發明附近環境之狀況；再者，在一較佳之實施例中，距離感測單元16係超音波感測器，因此，處理單元13啟動驅動裝置12移動時，藉由攝影單元15拍攝前方影像151，並藉由超音波感測器發出40KHz的高頻聲波，且40KHz的高頻聲波在空氣中的速率約為344.4公尺，該高頻聲波若遇到障礙物時即產生回聲，當超音波感測器偵測到回聲時，即利用發射高頻聲波和接收回聲之間的時間差，藉此推算出障礙物目前的距離與相對位置，並控制驅動裝置12移動過程中閃避障礙物。

再者，若使用者欲使用本發明來充電時，可藉由一遠端監控裝置18耦接之呼叫按鈕（圖未繪示），此外，由於呼叫按鈕係連接無線傳輸模組181，因此，當使用者按壓呼叫按鈕時，即藉由無線傳輸模組181發送一訊號至處理單元13，處理單元13即藉由驅動裝置12移至遠端監控裝置18所指定之地點，在一較佳之實施例中，該處理單元13更耦接一充電元件（圖未繪示），藉此供使用者藉由充電元件對電量不足之電子產品（圖未繪示）進行充電。

綜上所述，本發明所揭露之技術手段確能有效解決習知等問題，並達致預期之目的與功效，且申請前未見諸於刊物、未曾公開使用且具長遠進步性，誠屬專利法所稱之發明無誤，爰依法提出申請，懇祈 鈞上惠予詳審並賜准發明專利，至感德馨。

惟以上所述者，僅為本發明之數種較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

〔本發明〕
1‧‧‧本體
11‧‧‧太陽能發電裝置
111‧‧‧儲電裝置
12‧‧‧驅動裝置
13‧‧‧處理單元
14‧‧‧感光單元
15‧‧‧攝影單元
151‧‧‧影像
16‧‧‧距離感測單元
17‧‧‧速度控制單元
18‧‧‧遠端監控裝置
181‧‧‧無線傳輸模組
182‧‧‧顯示單元
183‧‧‧虛擬地圖

第1圖係本發明之方塊示意圖。 第2圖係本發明之立體示意圖。 第3圖係本發明之立體分解示意圖。 第4圖係顯示單元其一使用介面之示意圖。 第5圖係顯示單元另一使用介面之示意圖。

11‧‧‧太陽能發電裝置

111‧‧‧儲電裝置

12‧‧‧驅動裝置

13‧‧‧處理單元

14‧‧‧感光單元

15‧‧‧攝影單元

16‧‧‧距離感測單元

17‧‧‧速度控制單元

18‧‧‧遠端監控裝置

181‧‧‧無線傳輸模組

182‧‧‧顯示單元

Claims (3)

1. 一種太陽能供電機器人，其包含：一本體，其設有一太陽能發電裝置、一驅動裝置與一儲電裝置，且該太陽能發電裝置係呈固定方位並設於該本體周緣；以及一處理單元，其係耦接該太陽能發電裝置、該驅動裝置、一感光單元、一攝影單元、一距離感測單元與一充電元件，該處理單元係藉由該感光單元偵測太陽光源，並啟動該驅動裝置移動至太陽光源照射之區域，且該處理單元係藉由該攝影單元拍攝該本體前方之影像，並利用該攝影單元與該距離感測單元偵測前方複數障礙物之相對位置，令該驅動裝置控制該本體閃避所述障礙物，藉以令太陽光源之光源照射至該太陽能發電裝置並儲存電力至儲電裝置；此外，該處理單元更耦接一速度控制單元，該處理單元係藉由該速度控制單元測定一速度值，以控制該驅動裝置運動之速度，且該速度控制單元係耦接於該驅動裝置；此外，該處理單元更耦接一無線傳輸模組，且該無線傳輸模組係連接一遠端監控裝置，該遠端監控裝置係藉由該無線傳輸模組遠程監控該本體之位置，又該遠端監控裝置更耦接一顯示單元，該顯示單元係對應呈現該攝影單元拍攝之影像，該顯示單元更包含該攝影單元拍攝之影像、該攝影單元之控制方位、該驅動裝置之位移方向及一對應實際操作環境之虛擬地圖；而後該處理單元將該儲電裝置之電力利用該充電元件對電子產品供電。
2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能供電機器人，其中，該距離感測單元係超音波感測器。
3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能供電機器人，其中，該顯示單元更包含一電量顯示表，該電量顯示表係顯示該儲電裝置之剩餘電量百分比，且該儲電裝置係設於該太陽能發電裝置。