TWI739582B - 依據所偵測之目標位置調整灑水位置之系統及方法 - Google Patents

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一種依據所偵測之目標位置調整灑水位置之系統及方法,其透過在偵測由灑水件灑出之水流流速及偵測目標位置後,並依據目標位置及水流流速產生轉動訊息,並依據轉動訊息轉動由壁掛件所夾持的灑水件之技術手段,可以無需持握灑水件而控制灑水件的灑水位置,並達成方便無法持握蓮蓬頭的人進行淋浴的技術功效。

Description

依據所偵測之目標位置調整灑水位置之系統及方法
一種淋浴灑水系統及其方法,特別係指一種依據所偵測之目標位置調整灑水位置之系統及方法。
沐浴的方式隨時間及設備的演進,從早先僅能泡浴、沖浴的方式,隨著蓮蓬頭的問世有了重大改變,使得現階段的進入以淋浴為主流;現有蓮蓬頭的結構,大多係於出水頭上設有中空之持柄,由持柄末端透過出水軟管接在水龍頭,於使用時令水流得以往出水頭方向,以水花或水柱的形態從出水頭噴出,以供作為淋浴。
蓮蓬頭通常藉著夾持座固定在牆壁上,夾持座夾持以固定蓮蓬頭,使得使用者可以利用雙手以方便清潔淋浴,但由於夾持座為固定的部件,使得蓮蓬頭沖洗的角度有所限制。
因此,有部分的使用者可能會改變自身位置與姿勢以配合蓮蓬頭所灑落之水沖洗,對使用者而言並不方便,且依然會有無法沖洗到的部位,同時,因為需要改變位置或姿勢,還有容易造成滑倒受傷的問題;而另一部份的使用者則會改為以手握住蓮蓬頭以控制蓮蓬頭所灑落之水的位置進行沖洗,然而,一般人在淋浴時,手部通常會有搓洗頭髮頭皮、或手持毛巾等使用雙手的情況,一旦一隻手持握蓮蓬頭,只用一隻手並不方便搓洗頭髮頭皮或持毛巾擦洗身體。甚至,當使用者因為手部受傷或年老而無法持握蓮蓬頭時,更容易發生無法以蓮蓬頭沖洗身體的某些部位的問題。
綜上所述,可知先前技術中長期以來一直存在需要持握蓮蓬頭才能控制蓮蓬頭沖洗所有身體部位的問題,因此有必要提出改進的技術手段,來解決此一問題。
有鑒於先前技術存在需要持握蓮蓬頭才能控制蓮蓬頭沖洗所有身體部位的問題,本發明遂揭露一種依據所偵測之目標位置調整灑水位置之系統及方法,其中:
本發明所揭露之依據所偵測之目標位置調整灑水位置之系統,至少包含:灑水件;壁掛件,用以夾持灑水件;流速偵測模組,用以偵測通過灑水件之水流之流速以產生流速訊息;位置感測模組,用以偵測目標位置以產生目標位置訊息;轉動判斷模組,用以依據目標位置訊息及流速訊息產生轉動訊息,使壁掛件依據轉動訊息轉動灑水件。
本發明所揭露之依據所偵測之目標位置調整灑水位置之方法,其步驟至少包括:以壁掛件夾持灑水件;偵測通過灑水件之水流之流速以產生流速訊息;偵測目標位置以產生目標位置訊息;依據目標位置訊息及流速訊息產生轉動訊息;壁掛件依據轉動訊息轉動灑水件。
本發明所揭露之系統與方法如上,與先前技術之間的差異在於本發明透過在偵測水流流速以產生流速訊息及偵測目標位置以產生目標位置訊息,並依據目標位置訊息及流速訊息產生轉動訊息後,依據轉動訊息轉動由壁掛件所夾持的灑水件,藉以解決先前技術所存在的問題,並可以達成方便無法持握蓮蓬頭的人進行淋浴的技術功效。
以下將配合圖式及實施例來詳細說明本發明之特徵與實施方式,內容足以使任何熟習相關技藝者能夠輕易地充分理解本發明解決技術問題所應用的技術手段並據以實施,藉此實現本發明可達成的功效。
本發明可以偵測目標位置及水流流速,並依據所偵測到的目標位置及水流流速轉動壁掛件所夾持之灑水件,使得通過灑水件的水可以被灑向目標位置。本發明所提之目標位置通常為需要被灑水的位置,本發明所提之水流流速為由灑水件所灑出之水的流速。
以下先以「第1圖」本發明所提之依據所偵測之目標位置調整灑水位置之系統架構圖來說明本發明的系統運作。如「第1圖」所示,本發明之系統含有灑水件110、壁掛件120、位置感測模組150、流速偵測模組160、轉動判斷模組180,及可附加的水流判斷模組130。
灑水件110包含中空部、進水口及出水口(圖中未示)。進水口可以讓水進入灑水件110內的中空部,出水口可以讓進入灑水件110內之中空部的水離開灑水件110,使得水可以通過灑水件110並被灑出。一般而言,灑水件110可以是蓮蓬頭或其他相似部件,但本發明並不以此為限。
壁掛件120負責夾持灑水件110。壁掛件120可以包含相連接之夾持部121、轉動部122、及驅動部125。其中,夾持部121可以是習知之夾持蓮蓬頭的部件,本發明沒有特別的限制;轉動部122可以使用習知的機構進行兩個維度(例如水平方向與垂直方向)的做動,本發明亦沒有特別的限制;驅動部125可以控制轉動部之做動方向與做動距離或角度。舉例來說,轉動部122與驅動部125的組合可以使用與可自動或遠端控制攝影機鏡頭上下左右轉動之習知監視系統的機構相似的組合,但本發明並不以此為限。
在部分的實施例中,壁掛件120也可以包含移動部123。移動部123可以沿著一個特定的方向(如水平方向或垂直方向)移動。例如,移動部123可以設置在軌道上並沿著軌道移動。
壁掛件120負責轉動灑水件110至與轉動判斷模組180所產生之轉動訊息對應的位置。轉動訊息可以包含垂直訊息與水平訊息,垂直訊息或水平訊息都可以包含轉動距離或轉動角度。例如,壁掛件120中的驅動部125可以驅動轉動部122向上或向下轉動至垂直訊息所記錄的轉動角度,並可以驅動轉動部122向左或向右轉動至水平訊息所記錄的轉動角度,使得通過灑水件110的水可以被灑向目標位置。
水流判斷模組130可以判斷灑水件110是否有水流通過。一般而言,水流判斷模組130可以取得電氣訊號,並可以依據所取得之電氣訊號判斷灑水件110是否有水流通過。例如,水流判斷模組130可以接收流速偵測模組160所傳送的流速訊息,並可以在流速訊息表示流速為零時判斷灑水件110沒有水流通過,及可以在流速訊息表示流速大於零時判斷灑水件110有水流通過。又如,水流判斷模組130也可以擷取紅外線影像或即時影像,並分析所擷取到之紅外線影像/即時影像,藉以依據分析結果判斷所擷取到之影像中是否有水滴灑落,進而判斷灑水件110是否有水流通過。
再如,水流判斷模組130也可以在壁掛件120夾持灑水件110時偵測灑水件110受力所產生的受力訊號,並可以依據所偵測到之受力訊號判斷灑水件110是否有水流通過。更詳細的,若灑水件110起初沒有水流通過,當灑水件110開始有水流通過並將通過的水灑出時,受到作用力與反作用力的影響,灑水件110將受到與灑水方向相反的力,水流判斷模組130可以在偵測到灑水件110受到與灑水方向相反的力而做動所產生之與灑水方向相反的受力訊號時,判斷灑水件110有水流通過;相似的,若灑水件110持續有水流通過,當水流中斷時,灑水件110將受到與灑水方向相同的力,水流判斷模組130可以在偵測到灑水件110受到與灑水方向相同的力而做動所產生之與灑水方向相同的受力訊號時,判斷灑水件110沒有水流通過。
位置感測模組150負責偵測目標位置以產生目標位置訊息。在部分的實施例中,位置感測模組150可以在水流判斷模組130判斷灑水件110有水流通過時才偵測目標位置並產生目標位置訊息。
位置感測模組150所產生之目標位置訊息可以包含垂直訊息、水平訊息與位移訊息。其中,垂直訊息可以表示位置感測模組150與目標位置之間的高度差、水平訊息可以表示位置感測模組150與目標位置之間在與位置感測模組150之正面垂直且與水平面垂直之平面上的距離、位移訊息可以表示位置感測模組150與目標位置之間的夾角或位置感測模組150與目標位置之間在與位置感測模組150之正面平行且與水平面垂直之平面上的距離。但目標位置訊息並不以上述為限。
位置感測模組150可以偵測被穿戴於人體特定部位之感測元件(圖中未示)以產生目標位置訊息,舉例來說,位置感測模組150可以依據接收到感測元件所發出之訊號的方向判斷位置感測模組150與目標位置之間的角度,並可以依據所判斷出之角度產生位移訊息,位置感測模組150也可以依據接收到感測元件所發出之訊號的強度判斷位置感測模組150與目標位置之間的距離,並可以依據位置感測模組150與目標位置之間的距離與角度計算垂直訊息與水平訊息。其中,上述之人體特定部位通常為手掌或手腕,但本發明並不以此為限。
位置感測模組150也可以擷取包含人體特定部位之紅外線影像,並分析所擷取到之紅外線影像以產生目標位置訊息。位置感測模組150還可以直接偵測人體特定部位以產生目標位置訊息,更詳細的,位置感測模組150可以擷取即時影像,並分析所擷取到的即時影像以判斷即時影像中是否包含人體特定部位,若是,則位置感測模組150可以依據擷取即時影像時的參數與擷取即時影像之硬體元件的屬性值產生目標位置訊息。例如,位置感測模組150可以依據擷取即時影像時的焦距計算水平訊息,也可以依據所判斷出之人體特定部位與即時影像中心點之間的相對位置判斷位移訊息,並可以依據擷取即時影像時的焦距、所判斷出之人體特定部位與即時影像中心點之間的距離及即時影像與感光元件之尺寸的比例計算垂直訊息。但位置感測模組150產生目標位置訊息的方式並不以上述為限。
位置感測模組150也可以偵測設置於壁掛件120之感測元件以產生安裝位置訊息。例如,位置感測模組150可以依據所接收到之設置於壁掛件120的感測元件(圖中未示)所傳送之回應訊號的訊號強度判斷位置感測模組150與壁掛件120的安裝距離。一般而言,位置感測模組150可以預設壁掛件120之感測元件的安裝位置在通過位置感測模組150且與水平面垂直之直線上,也就是預設壁掛件120之感測元件安裝在位置感測模組150的正上方,但本發明並不以此為限。
位置感測模組150也可以感測通過灑水件110之水流以產生水流位置訊息。位置感測模組150所產生的水流位置訊息可以表示水流是否灑入目標位置,若否,則水流位置訊息還可以記錄水流位置在目標位置的差異方位與差異距離。例如,位置感測模組150可以擷取包含人體特定部位之紅外線影像或即時影像,並分析所擷取到之紅外線影像/即時影像以判斷目標位置與水流位置,及依據目標位置與水流位置判斷水流是否灑入目標位置,若否,位置感測模組150可以依據目標位置與水流位置的相對位置判斷產生差異方位與差異距離。但位置感測模組150判斷水流是否灑入目標位置的方式並不以上述為限。
流速偵測模組160負責偵測由灑水件110灑出之水的流速以產生流速訊息。在部分的實施例中,流速偵測模組160可以在水流判斷模組130判斷灑水件110有水流通過時才偵測水流流速並產生流速訊息。流速偵測模組160所產生之流速訊息包含所偵測到之水的流速。
流速偵測模組160可以設置於灑水件110上,可以使用習知之測量液體流速的方式偵測通過灑水件110之出水口之水流的流速以產生流速訊息。流速偵測模組160也可以設置壁掛件120上,並可以擷取紅外線影像或即時影像,並分析所擷取到之紅外線影像/即時影像,藉以依據分析取得之紅外線影像/即時影像中水流的水平位移與垂直位移以等速移動公式(水平位移=水流流速*位移時間)及自由落體公式(垂直位移=重力加速度*位移時間的平方/2)計算水流離開灑水件110的流速,即水流流速為水平位移/(2*垂直位移/重力加速度)的平方根。
轉動判斷模組180負責依據位置感測模組150所產生之目標位置訊息及流速偵測模組160所產生之流速訊息產生轉動訊息。舉例來說,轉動判斷模組180可以依據目標位置訊息中之位移訊息判斷水平轉動的方向及角度,例如,當位移訊息為角度時,轉動判斷模組180可以依據角度的正負判斷向左或向右轉動,且判斷位移訊息所表示的角度及是水平轉動的角度;而當位移訊息為距離時,轉動判斷模組180同樣可以依據距離的正負判斷向左或向右轉動,並可以依據位移訊息與水平訊息計算水平轉動的角度(arc-tan(位移訊息/水平訊息))。轉動判斷模組180並可以將通過灑水件110之水流灑落至偵測目標250的軌跡210視為如「第2圖」所示之有俯角(或仰角)之自由落體的軌跡,藉以將目標位置訊息中的垂直訊息及水平訊息帶入有俯角/仰角之自由落體的軌跡公式進而計算出垂直轉動的角度。上述之軌跡公式為垂直訊息=水平訊息*tanA-重力加速度*水平訊息的平方/2*水流速度*cosA的平方,其中,A即為垂直轉動的角度。
轉動判斷模組180也可以依據位置感測模組150所產生之目標位置訊息與安裝位置訊息及流速偵測模組160所產生之流速訊息產生轉動訊息。一般而言,轉動判斷模組180可以依據安裝位置訊息中的安裝距離調整目標位置訊息中的垂直訊息,例如,將目標位置訊息中之垂直訊息中所記錄的距離加上安裝位置訊息中的安裝距離做為新的垂直訊息,並可以依據調整後的目標位置訊息及流速訊息產生轉動訊息。
轉動判斷模組180也可以依據位置感測模組150所產生之目標位置訊息及水流位置訊息產生轉動訊息。舉例來說,轉動判斷模組180可以依據水流位置訊息中的差異距離調整目標位置訊息中的垂直訊息與水平訊息,並可以依據水流位置訊息中的差異方位調整轉動訊息中之水平轉動的方向與角度。但本發明並不以此為限,轉動判斷模組180也可以依據水流位置訊息調整目標位置訊息中的垂直訊息、水平訊息及位移訊息後,依據調整後之目標位置訊息及水流位置訊息產生轉動訊息,或可以依據位置感測模組150所產生之目標位置訊息及水流位置訊息產生轉動訊息,再依據水流位置訊息調整所產生的轉動訊息。
接著以一個實施例來解說本發明的運作系統與方法,並請參照「第3A圖」本發明所提之依據所偵測之目標位置調整灑水位置之方法流程圖。在本實施例中,假設灑水件110為蓮蓬頭,但本發明並不以此為限。
當使用者使用支援本發明之衛浴設備盥洗時,使用者可以先將灑水件110放上壁掛件120,使得壁掛件120夾持灑水件110(步驟310)。
之後,流速偵測模組160可以偵測由灑水件110灑出之水的流速以產生流速訊息(步驟330)。在本實施例中,假設流速偵測模組160可以設置在灑水件110的出水口,藉以偵測通過灑水件110之出水口的水流流速;流速偵測模組160也可以設置在壁掛件120中,藉以透過影像擷取與分析的方式判斷灑水件110所灑出之水的流速。
同樣在壁掛件120夾持灑水件110(步驟310)後,位置感測模組150可以偵測目標的位置以產生目標位置訊息(步驟350)。在本實施例中,假設被偵測的目標可以是使用者的手掌或穿戴於使用者之手腕上的感測器,位置感測模組150可以透過影像擷取與分析的方式判斷目標位置,或可以透過分析感測器所發出之訊號的方式判斷目標位置。
若本實施例中之淋浴設備包含水流判斷模組130,則在壁掛件120夾持灑水件110(步驟310)後,水流判斷模組130可以先偵測灑水件110是否有水流通過(步驟320),流速偵測模組160可以在水流判斷模組130偵測到有水流通過灑水件110後,偵測通過灑水件110之水流的流速以產生流速訊息(步驟330),位置感測模組150也可以在水流判斷模組130偵測到有水流通過灑水件110後,偵測目標位置以產生目標位置訊息(步驟350)。在本實施例中,假設水流判斷模組130可以透過影像擷取與分析的方式、也可以透過偵測受力訊號的方式、或可以透過接收水流訊號的方式,判斷灑水件110是否有水流通過。
在流速偵測模組160產生流速訊息且位置感測模組150產生目標位置訊息後,轉動判斷模組180可以依據位置感測模組150所產生的目標位置訊息及流速偵測模組160所產生的流速訊息產生轉動訊息(步驟360a)。在本實施例中,假設轉動判斷模組180可以依據目標位置訊息中的位移訊息及水平訊息產生水平轉動的方向與角度,並可以依據目標位置訊息中的水平訊息與垂直訊息、流速訊息中之水流流速,使用等速移動公式及有俯角或仰角之自由落體公式計算垂直轉動的方向與角度。
在轉動判斷模組180產生轉動訊息後,壁掛件120可以依據轉動判斷模組180所產生之轉動訊息轉動灑水件110(步驟370)。在本實施例中,壁掛件120的驅動部125可以依據轉動訊息控制轉動部122轉動至對應位置,使得灑水件110被轉動至與轉動訊息對應的位置,進而使通過灑水件110的水可以被灑向目標位置,也就是使用者的手掌或手腕。
如此,透過本發明,由灑水件110所灑落的水可以隨著被偵測之目標(使用者的手部)移動而改變灑落的位置,使得灑水件110所灑落的水可以持續的灑落在使用者的手部周圍,方便使用者淋浴。
上述實施例中,在位置感測模組150偵測目標位置以產生目標位置訊息(步驟330)後,可以如「第3B圖」之流程所示,位置感測模組150可以偵測設置於壁掛件120之感測元件以產生安裝位置訊息(步驟340),轉動判斷模組180可以依據目標位置訊息、水流訊息及安裝位置訊息產生轉動訊息(步驟360b),使得壁掛件120可以依據調整後的轉動訊息轉動灑水件110(步驟370)。在本實施例中,假設轉動判斷模組180可以依據安裝位置訊息中的安裝距離增加或減少目標位置訊息中的垂直距離,使得轉動判斷模組180依據調整後之目標位置訊息及水流訊息產生轉動訊息。
另外,上述各實施例中,在壁掛件120可以依據轉動訊息轉動灑水件110(步驟370)後,可以如「第3C圖」之流程所示,位置感測模組150可以感測通過灑水件110之水流以產生水流位置訊息(步驟380),轉動判斷模組180可以依據目標位置訊息、流速訊息及水流位置訊息重新產生轉動訊息(步驟390),使得壁掛件120可以依據重新產生之轉動訊息轉動灑水件110(步驟370)。在本實施例中,假設轉動判斷模組180可以依據水流位置訊息中的差異距離調整目標位置訊息中的垂直距離與水平距離,使得轉動判斷模組180依據調整後之目標位置訊息及水流訊息產生轉動訊息,之後,轉動判斷模組180可以依據水流位置訊息中的差異方位調整所產生之轉動訊息中之水平轉動的方向與角度。
綜上所述,可知本發明與先前技術之間的差異在於具有在偵測目標位置以產生目標位置訊息,並依據目標位置訊息產生轉動訊息後,依據轉動訊息轉動由壁掛件所夾持的灑水件之技術手段,藉由此一技術手段可以來解決先前技術所存在需要持握蓮蓬頭才能控制蓮蓬頭沖洗所有身體部位的問題,進而達成方便無法持握蓮蓬頭的人進行淋浴的技術功效。
再者,本發明之依據所偵測之目標位置調整灑水位置之方法,可實現於硬體、軟體或硬體與軟體之組合中,亦可在電腦系統中以集中方式實現或以不同元件散佈於若干互連之電腦系統的分散方式實現。
雖然本發明所揭露之實施方式如上,惟所述之內容並非用以直接限定本發明之專利保護範圍。任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明所揭露之精神和範圍的前提下,對本發明之實施的形式上及細節上作些許之更動潤飾,均屬於本發明之專利保護範圍。本發明之專利保護範圍,仍須以所附之申請專利範圍所界定者為準。
110:灑水件 120:壁掛件 121:夾持部 122:轉動部 123:移動部 125:驅動部 130:水流判斷模組 150:位置感測模組 160:流速偵測模組 180:轉動判斷模組 210:軌跡 250:偵測目標 步驟310:以壁掛件夾持灑水件 步驟320:判斷灑水件是否有水流通過 步驟330:偵測通過灑水件之水之流速以產生流速訊息 步驟340:偵測設置於壁掛件之感測元件以產生安裝位置訊息 步驟350:偵測目標位置以產生目標位置訊息 步驟360a:依據目標位置訊息及流速訊息產生轉動訊息 步驟360b:依據目標位置訊息及安裝位置訊息產生轉動訊息 步驟370:壁掛件依據轉動訊息轉動灑水件 步驟380:感測通過灑水件之水流以產生水流位置訊息 步驟390:依據目標位置訊息、流速訊息及水流位置訊息重新產生轉動訊息
第1圖為本發明所提之依據所偵測之目標位置調整灑水位置之系統架構圖。 第2圖為本發明實施例所提之自由落體示意圖。 第3A圖為本發明所提之依據所偵測之目標位置調整灑水位置之方法流程圖。 第3B圖為本發明所提之依據安裝位置調整灑水位置之附加方法流程圖。 第3C圖為本發明所提之依據水流位置調整灑水位置之附加方法流程圖。
步驟310:以壁掛件夾持灑水件
步驟320:判斷灑水件是否有水流通過
步驟330:偵測通過灑水件之水之流速以產生流速訊息
步驟350:偵測目標位置以產生目標位置訊息
步驟360a:依據目標位置訊息及流速訊息產生轉動訊息
步驟370:壁掛件依據轉動訊息轉動灑水件

Claims (8)

  1. 一種依據所偵測之目標位置調整灑水位置之系統,該系統至少包含:一灑水件;一壁掛件,用以夾持該灑水件;一水流判斷模組,用以於該壁掛件夾持該灑水件時,偵測該灑水件受力所產生的受力訊號,以依據所偵測到之受力訊號判斷該灑水件是否有水流通過;一流速偵測模組,用以於該水流判斷模組判斷該灑水件有水流通過時,偵測通過該灑水件之水流之流速以產生一流速訊息;一位置感測模組,用以於該水流判斷模組判斷該灑水件有水流通過時,偵測目標位置以產生一目標位置訊息;及一轉動判斷模組,用以依據該目標位置訊息及該流速訊息產生一轉動訊息,使該壁掛件依據該轉動訊息轉動該灑水件。
  2. 如請求項1所述之依據所偵測之目標位置調整灑水位置之系統,其中該水流判斷模組是依據該流速偵測模組所傳送之流速訊息判斷該灑水件是否有水流通過。
  3. 如請求項1所述之依據所偵測之目標位置調整灑水位置之系統,其中該位置感測模組更用以偵測設置於該壁掛件之感測元件以產生一安裝位置訊息,使該轉動判斷模組依據該目標位置訊息及該安裝位置訊息產生該轉動訊息。
  4. 如請求項1所述之依據所偵測之目標位置調整灑水位置之系統,其中該位置感測模組更用以感測通過該灑水件之水流以產生一水流位置訊息,該轉動判斷模組更用以依據該目標位置訊息及該水流位置訊息調整該轉動訊息。
  5. 一種依據所偵測之目標位置調整灑水位置之方法,該方法至少包含下列步驟:以一壁掛件夾持一灑水件;偵測該灑水件受力所產生的受力訊號,以依據所偵測到之受力訊號判斷該灑水件是否有水流通過;判斷該灑水件有水流通過時,偵測通過該灑水件之水流之流速以產生一流速訊息;判斷該灑水件有水流通過時,偵測目標位置以產生一目標位置訊息;依據該目標位置訊息產生一轉動訊息;及該壁掛件依據該轉動訊息轉動該灑水件。
  6. 如請求項5所述之依據所偵測之目標位置調整灑水位置之方法,其中判斷該灑水件是否有水流通過之步驟是依據所接收到之流速訊息判斷該灑水件是否有水流通過。
  7. 如請求項5所述之依據所偵測之目標位置調整灑水位置之方法,其中偵測目標位置以產生該目標位置訊息之步驟為偵測被穿戴於手部之感測元件以產生該目標位置訊息、或擷取並分析包含手部之紅外線影像以產生該目標位置訊息。
  8. 如請求項5所述之依據所偵測之目標位置調整灑水位置之方法,其中該方法於該壁掛件依據該轉動訊息轉動該灑水件之步驟後,更包含感測通過該灑水件之水流以產生一水流位置訊息,並依據該目標位置訊息及該水流位置訊息重新產生該轉動訊息之步驟。
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