[發(fā)明專利]一種具有動態(tài)平衡功能的潛水背包及其使用方法

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• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN109987203A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發(fā)明（設計）人: 陳煥若
• 申請（專利權）人: 南京涵銘置智能科技有限公司
• 主分類號: B63C11/02
• 分類號: B63C11/02;A45F3/04;A45C13/00;A45C15/00
• 代理公司: 南京泰普專利代理事務所(普通合伙) 32360
• 代理人: 竇賢宇

1.一種具有動態(tài)平衡功能的潛水背包，其特征是包括：

背包單元，包括殼體，內(nèi)置在所述殼體內(nèi)的氧氣瓶，固定在所述殼體上的兩個把手，以及安裝在所述把手末端的控制棒；

動力單元，包括轉(zhuǎn)動設置在所述殼體兩側(cè)的發(fā)動機，以及密封內(nèi)置在所述殼體內(nèi)部的鋰電池；

動態(tài)平衡單元，內(nèi)置在所述殼體內(nèi)部，包括姿態(tài)傳感器，伺服控制裝置，以及與所述姿態(tài)傳感器和伺服控制裝置電性連接的主控單元；

視覺感應單元，包括以預定位置固定在所述殼體上的多個攝像頭和距離傳感器。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種具有動態(tài)平衡功能的潛水背包，其特征在于：所述把手包括兩段折彎處，一段做90度折彎并倒圓角處理，另一段做180度折彎并倒圓角處理。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種具有動態(tài)平衡功能的潛水背包，其特征在于：所述控制棒呈圓柱體，包括若干個貼合在所述圓柱體側(cè)表面的感應片，內(nèi)置在所述圓柱體內(nèi)部的PT2272調(diào)制解調(diào)器，以及彈性設置在所述圓柱體上端面的觸發(fā)按鈕；所述感應片為壓敏電阻。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種具有動態(tài)平衡功能的潛水背包，其特征在于：所述發(fā)動機包括防護罩，固定在所述防護罩內(nèi)的無刷電機，以及安裝在所述無刷電機輸出軸上的槳葉。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種具有動態(tài)平衡功能的潛水背包，其特征在于：所述姿態(tài)傳感器包括陀螺儀、以及加速度傳感器；所述主控單元包括基于ARM Cortex-M內(nèi)核的32位微控制器，即STM32處理器，與所述STM32處理器電性連接的編碼器，以及與所述STM32處理器電性連接的電源管理模塊；所述伺服控制裝置與所述STM32處理器電性連接，包括連接所述發(fā)動機和殼體的伺服電機；所述陀螺儀的選型為ADXRS300，所述加速度傳感器的選型為MMA7260QT，所述伺服電機的選型為MG995。

6.根據(jù)權利要求5所述的一種具有動態(tài)平衡功能的潛水背包，其特征在于：所述編碼器與所述STM32處理器電性連接，同時與所述伺服電機連接；所述編碼器包括安裝法蘭，固定在所述安裝法蘭內(nèi)的軸承座，過盈配合套設在所述軸承座內(nèi)的圓錐滾子軸承，轉(zhuǎn)動設置在所述軸承內(nèi)的轉(zhuǎn)軸，套設在所述軸承上的底盤，套設在所述轉(zhuǎn)軸上、且位于所述底盤一側(cè)的碼盤，設置在所述碼盤和底盤之間的固定圈，螺紋鎖緊固定在所述碼盤一端的緊固帽，以及固定在所述碼盤和底盤之間預定位置處的光敏元件；所述碼盤上圓周陣列有若干扇形區(qū)域。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種具有動態(tài)平衡功能的潛水背包，其特征在于：所述距離傳感器可以為紅外線測距傳感器，包括紅外信號發(fā)射器、以及接收二極管。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種具有動態(tài)平衡功能的潛水背包，其特征在于：所述距離傳感器可以為超聲波測距傳感器，包括壓電晶片，以及兩個螺紋鎖緊、且一端穿孔的金屬套，所述壓電晶片設置在所述金屬套內(nèi)。

9.一種具有動態(tài)平衡功能的潛水背包的使用方法，其特征在于包括以下步驟：

S1、潛水員將背包單元背上，此時臂膀位于把手內(nèi)，雙手握緊控制棒；

S2、位于控制棒上的感應片感應到潛水員的雙手已經(jīng)握緊，當壓敏電阻受到的壓力大于預定值時，觸發(fā)總開關，當壓敏電阻受到的壓力小于預定值時，設備不啟動；

S3、當達到設備啟動的預設條件后，動力單元啟動，無刷電機帶動槳葉旋轉(zhuǎn)，利用槳葉排開水流的反作用力推動潛水員在水下前進；

S4、潛水員依靠身體的傾斜完成轉(zhuǎn)向操作，陀螺儀在潛水員下水前預設為初始狀態(tài)，當潛水員身體傾斜時，內(nèi)置在姿態(tài)傳感器內(nèi)的陀螺儀和加速度傳感器會輸出相應的姿態(tài)信息，主控單元接收該姿態(tài)信息后控制伺服電機驅(qū)動，從而帶動發(fā)動機轉(zhuǎn)動預定角度，進而改變推力方向，起到轉(zhuǎn)向的效果；

S5、陀螺儀和加速度傳感器按預定頻率實時測量車輛姿態(tài)，并實時輸出姿態(tài)信息到主控單元上的STM32處理器，進而實時調(diào)整伺服電機的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)速，對設備整體保持動態(tài)平衡；

S6、伺服電機的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)速被編碼器上的碼盤讀取，碼盤將角位移量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柡蟀l(fā)送至信號采樣電路，信號采樣電路將信號實時反饋至STM32處理器；

S7、距離傳感器按需啟動，通過紅外線測距傳感器或超聲波測距傳感器對前方障礙物做出距離計算并輸出至主控單元，當潛水員與前方物體之間的距離達到預定范圍后，主控單元控制發(fā)動機的推力方向，進而做出主動避障。