專利名稱：具有自動電動再充電的自治系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可自動再充電的自治系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是使得自治系統(tǒng)更為用戶友好，特別是與計算機相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)，比如通常稱為“鼠標”的指示系統(tǒng)；自動機、例如在桌面上來回移動為計算機用戶提供信息和/或娛樂的自動機，或者執(zhí)行有用的自動機任務(例如家庭任務，諸如表面處理、監(jiān)視、遠程呈現(xiàn)、娛樂或操作)的自動機；或者甚至是執(zhí)行工業(yè)或軍事應用的自治移動自動機。
當系統(tǒng)是自治時，它未連接到任何功率源，因此必須供應其自有的獨立電力，例如使用電池。
為了避免不得不經(jīng)常更換電池，這些系統(tǒng)通常在永久的基礎(chǔ)上攜帶足夠的車載動力以工作4至6個月的期間。
這就比在配備有繩(cord)的傳統(tǒng)系統(tǒng)中變得體積和重量更大。
而且，還有必要時常更換電池。當用戶希望使用其計算機時沒有備用電池可用時，這種電池更換操作是有問題的。
本發(fā)明解決了上述問題。它涉及可自動再充電的無繩系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括-移動設(shè)備，包括電池，特別是可再充電電池，-固定式再充電基座，所述再充電基座包括-再充電端子，位于所述固定式再充電基座開口內(nèi)，用于提供電功率，-傳輸裝置，用于傳輸定位信號，特別是在例如大約45°級上具有孔徑的圓錐形區(qū)域中，位于所述固定式再充電基座的所述開口的軸上。所述編碼的定位信號包含關(guān)于所述固定式再充電基座位置的信息；所述移動設(shè)備包括-傳感器，特別是光敏晶體管，位于所述移動設(shè)備的前方和兩側(cè)上，用于拾取所述定位信號，
-機動化(motorization)裝置，特別是在箱式(tank-like)配置中的兩個馬達，用于允許·所述移動設(shè)備朝著所述固定式再充電基座的自動自治運動，·所述移動設(shè)備耦合到所述固定式再充電基座的所述再充電端子，特別是以在所述電池的端子與所述固定式再充電基座的所述再充電端子之間電接觸的形式，-控制裝置，用于根據(jù)所述定位信號，控制所述機動化裝置，從而移動設(shè)備定位固定式再充電基座和自治地移動，以與固定式再充電基座相耦合以便再充電其電池。
這種技術(shù)特性組合的結(jié)果是，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備定位固定式再充電基座和自治地移動，以與該固定式再充電基座相耦合以便再充電其電池。
該新型系統(tǒng)使得具有持續(xù)可用的自治系統(tǒng)成為可能。而且，由于可定期進行再充電，車載動力的數(shù)量可被減少，導致了空間和重量的節(jié)省。
在此意義上，它接近了配備有繩的系統(tǒng)的工效學，而無有繩之不便。
與已知的再充電系統(tǒng)相比，其由支架組成，用戶將其自治系統(tǒng)放置于支架上以便在他不使用它時對它再充電，根據(jù)本發(fā)明的自動可再充電的系統(tǒng)的一個優(yōu)點是，在所述自動系統(tǒng)中，用戶不需要在使用中受到約束他在其需要它時使用該系統(tǒng)，每當用戶在特定量的時間中停止使用該系統(tǒng)時，該系統(tǒng)移動返回到再充電系統(tǒng)。
用戶不會遇到發(fā)現(xiàn)其自治系統(tǒng)功能耗盡的不便。
最后一點可能是對于潛在產(chǎn)品的市場優(yōu)點。
在一個實施例中，所述系統(tǒng)是這樣的，所述固定式再充電基座的所述傳輸裝置間歇地傳輸所述定位信號，特別是每秒的10ms，以便傳輸裝置在1％時間起作用，在99％時間不起作用，以便由傳輸器傳輸?shù)墓β柿坑纱耸艿较拗啤?br> 根據(jù)一個實施例，所述系統(tǒng)是這樣的，所述機動化裝置完全或部分地由可伸縮單元組成，在所述移動設(shè)備每次耦合到所述固定式再充電基座的所述再充電端子之后，所述可伸縮單元由所述控制裝置自動地驅(qū)動到收縮位置中，以便當移動指示設(shè)備在由所述用戶人工控制時，構(gòu)成機動化裝置的設(shè)備不阻礙移動指示設(shè)備的移動。
在一個實施例中，所述移動設(shè)備包括傳感器，用于測算由所述用戶人工控制的所述移動設(shè)備的移動，所述用于控制所述移動設(shè)備的裝置還包括與所述傳感器相關(guān)聯(lián)的微控制器，用于根據(jù)如下來激活所述機動化裝置·由所述傳感器執(zhí)行的所述移動設(shè)備的移動的所述測算，和/或·預定參數(shù)，特別是根據(jù)給定的時間間隔或者所述電池的預定義電荷電平，以便當用戶在多于某一時間間隔中停止使用移動設(shè)備和/或當移動設(shè)備的電池的電荷電平下降到給定閾值之下時，機動化裝置被激活。
根據(jù)一個實施例，所述系統(tǒng)是這樣的，所述固定式再充電基座還連接到功率供給，特別是主電源(mains)供給，其獨立于所述計算機設(shè)備，以便即使當計算機設(shè)備關(guān)斷時，所述移動設(shè)備能夠自治地移動以與固定式再充電基座相耦合以便對其電池再充電。
在一個實施例中，定位信號在紅外范圍中被傳輸。
在一個實施例中，移動設(shè)備是指示設(shè)備，通常稱為“鼠標”。
在另一實施例中，移動設(shè)備是“移動端子”型的自動機計算機外設(shè)，其在桌面上來回移動，目的是娛悅和/或輔助計算機用戶。
在一個實施例中，移動設(shè)備是自動機系統(tǒng)，其執(zhí)行有用的任務，例如家庭任務，比如表面處理、監(jiān)視、遠程呈現(xiàn)、娛樂或操作，或者甚至是工業(yè)或軍事應用。
本發(fā)明也涉及一種方法，其使用根據(jù)任一在先權(quán)利要求的系統(tǒng)來實施用于無繩自動再充電的方法。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將從實施例的描述中顯現(xiàn)，這些實施例是參照附圖
作為非限制性和說明性的實例在下面給出的。
本發(fā)明的如下描述在第一實例中涉及無繩鼠標。
該系統(tǒng)由移動指示設(shè)備1和固定式再充電基座2組成。移動指示設(shè)備1是計算機鼠標，其主要功能是測算該單元相對于表面的移動以及布置在該單元中的其他傳感器的動作。該設(shè)備1經(jīng)由無線電波或紅外輻射將這些測算傳輸?shù)秸谑褂盟挠嬎銠C。
該系統(tǒng)的新穎性在于這樣的事實，它能夠自治地移動和相對于其再充電基座2定位它自身。再充電基座2的主要功能是供給允許指示設(shè)備1再充電的電壓。該基座1是固定的，在自身周圍發(fā)出編碼的紅外場，其允許系統(tǒng)1定位它以便朝它移動。
系統(tǒng)使用的描述本技術(shù)使得發(fā)展例如如下產(chǎn)品成為可能。該產(chǎn)品包括對低壓變壓器的主電源、通過連接器連接到變壓器和通過輸入/輸出端口(如USB(通用串行總線)連接器)連接到計算機的再充電基座、以及無繩鼠標。
在正常工作模式中，鼠標將用戶的動作(移動、按壓按鈕、跟蹤球動作等等)，經(jīng)由無線電或紅外波將它們傳輸?shù)皆俪潆娀?或直接傳輸?shù)接嬎銠C。
在再充電基座接收該信息的情況中，它經(jīng)由輸入/輸出端口(PS2端口、串行端口、USB總線或無線傳輸)將其傳輸?shù)接嬎銠C。為此，它像傳統(tǒng)無繩鼠標一樣工作。當用戶停止作用于鼠標時，并且在預定義的時間間隔之后，鼠標自治地移動返回到再充電基座。鼠標保持在那里，只要用戶沒有取回它，并且對其電池再充電。電荷控制系統(tǒng)使得一旦電池充電就停止后者成為可能。
功能描述指示設(shè)備的描述。指示設(shè)備或鼠標必須包含如下功能-與再充電基座兼容的電池、控制電子設(shè)備和連接，-傳感器(移動、開關(guān)、跟蹤球等)，-用于(經(jīng)由再充電基座或者不經(jīng)由)傳輸?shù)接嬎銠C的通道(無線電/紅外)，-機動化、運動控制、驅(qū)動機構(gòu)(*)，-用于定位再充電基座的系統(tǒng)(*)，-控制系統(tǒng)(微控制器、ASIC等)。
(*)歸因于該技術(shù)的附加要素指示設(shè)備的工作圖出現(xiàn)在圖2中。所示標號對應于如下要素連接3、電池4、控制電子設(shè)備5、傳感器6、處理器7、定位8、傳輸9、機構(gòu)10，馬達11、功率12、度量13、控制14。
機動化、移動控制、驅(qū)動機構(gòu)與傳統(tǒng)的指示系統(tǒng)不同，該系統(tǒng)被機動化以便能夠返回到再充電基座。機動化裝置在指示器處于使用中時不起作用，不應當干擾用戶的移動。運動控制可在微控制器內(nèi)利用由任何指示系統(tǒng)中固有的運動傳感器傳輸?shù)男畔硖幚怼?br> 用以定位再充電基座的系統(tǒng)該定位系統(tǒng)允許指示設(shè)備定位再充電基座，以便它能指導它自身到達后者。假定兩個設(shè)備間的空間是清楚的，允許直接軌道。
然而，如果兩個要素之間的空間是混亂的，則與清楚路由尋求技術(shù)相關(guān)聯(lián)的障礙避免和旁路算法可很好地被利用。
安裝在再充電基座中的定位系統(tǒng)持續(xù)(或循環(huán)地)在指示設(shè)備移動所在的區(qū)域中傳輸消息。該信息允許后者在它決定這樣做時接近再充電系統(tǒng)。
再充電基座的描述再充電基座必須包含如下功能-主電源，利用與移動指示單元兼容的連接器到達低壓轉(zhuǎn)換器，-系統(tǒng)，指示出再充電基座(*)的位置，-可能的控制系統(tǒng)(微控制器、ASIC等)，-可能的(無線電/紅外)接收通道，重新傳輸?shù)接嬎銠C(USB/PS2等)(*)。
(*)歸因于該技術(shù)的附加要素再充電基座的工作圖出現(xiàn)于圖3中。所示標號對應于如下要素變壓器15、定位信息16、連接17、功能18。主電源功率19。
實施該系統(tǒng)的大部分依靠現(xiàn)存指示系統(tǒng)(鼠標、有繩的、無繩的、跟蹤球、光學等)，其不需要被評論，因為有許多應用實例。該系統(tǒng)以數(shù)種方式提供新穎性，示范性的實施可在定位系統(tǒng)、機動化裝置和再充電系統(tǒng)中被具體化。
另一實施可能涉及移動設(shè)備，比如“移動終端”型的自動機計算機外設(shè)，其在桌面上來回移動，目的是娛悅和/或輔助計算機用戶。
另一實施可能涉及移動單元，比如執(zhí)行有用任務的自動機系統(tǒng)，例如家庭任務，如表面處理、監(jiān)視、遠程呈現(xiàn)、娛樂或操作，或者甚至是工業(yè)或軍事應用。
定位系統(tǒng)再充電基座從二極管傳輸脈沖紅外錐體。在允許兩個設(shè)備在指示系統(tǒng)的水平面上連接的開口的軸上，該錐體朝著基座前面而指向。紅外錐體例如有+/-45°級的孔徑。移動指示系統(tǒng)有兩個放置于前端任一側(cè)上的紅外接收器(光敏晶體管)。
因此，當指示系統(tǒng)面對紅外源時，從這兩個接收器接收的(紅外)差異被最小化。概括圖出現(xiàn)于圖4中。所示標號對應于如下要素再充電基座20、紅外束21、指示系統(tǒng)22、第一紅外接收器100、第二紅外接收器200。
圖5中所示曲線根據(jù)從紅外源的距離描述了傳感器的響應。該響應的強度可被轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)環(huán)境中的背景噪音。然而，該測算不能使朝向再充電基座的自引導成為可能。所示標號對應于如下要素紅外強度23、距離24、作為距離函數(shù)的傳感器接收25。
圖6中所示兩個曲線示出了，有利的是尋找傳感器之間的最小差異，以便發(fā)現(xiàn)用以引導移動設(shè)備的方向。該數(shù)量由于采用測算差異的事實而可從周圍電平分離。所示標號對應于如下要素紅外強度26、α角27、作為α角函數(shù)的第一傳感器接收、作為α角函數(shù)的第二傳感器接收、紅外強度之差(第一傳感器減去第二傳感器)30、90°最小值31、α角32。
為了限制由紅外傳輸器傳輸?shù)墓β剩锌赡苁褂眉t外源的間歇工作。例如可決定使再充電基座以每秒的10ms(或者99％時間關(guān)閉，1％時間活動)傳輸定位信號。該模式或任何其他的數(shù)字簽名可能是用于識別所傳輸?shù)氖母郊訔l件。
機動化裝置涉及機動化裝置的一點評論。指示系統(tǒng)的機動化不應當在用戶在場時可感知。例如，這可能意味著，當機動化裝置不活動時機動化單元被縮回。為了能夠容易地移動和自引導，推薦由箱式配置的兩個馬達組成的機動化裝置。
而且，由于快速移動不是必需的，所以推薦低功能的馬達和顯著的傳動減少。這造成了馬達大小及其費用的減少。
再充電涉及再充電的一點評論再充電過程可通過如下來達到要求(1)如果再充電基座被連接到計算機，因為它重新傳輸從指示器接收的信息，則計算機能夠控制定位模式和決定是否授權(quán)指示系統(tǒng)的再充電。在此情況下，計算機應當考慮自上一次再充電起逝去的時間、可能的用戶偏好、以及作為優(yōu)先的是否用戶已經(jīng)離開其工作站。
(2)如果再充電基座是自治的，則指示系統(tǒng)在它在設(shè)定的時間間隔內(nèi)未被使用并且電池電平較低時將啟動其再充電過程。
從機械的觀點來看，再充電是可沿著紅外發(fā)射器在其上傳輸?shù)妮S達到的。兩個單元之間的電連接必須足夠容易以實現(xiàn)馬達能夠進行該連接。
在一個實施例中，再充電系統(tǒng)永久地連接到電動力供給網(wǎng)絡，甚至當計算機關(guān)斷時自治指示系統(tǒng)仍然能夠自身再充電。由于再充電能夠定期進行，系統(tǒng)的自治可顯著地減少到數(shù)天，于是降低了蓄電池及其充電器的成本，以及減少了待移動的質(zhì)量。
然而，通常地，現(xiàn)有的無繩鼠標型系統(tǒng)的質(zhì)量有所下降，以便最小化功率消耗(自動備用模式造成從傳感器傳輸信息的延遲)，在此系統(tǒng)中有可能為了更佳的使用工效而不那么經(jīng)濟。
本發(fā)明的其他變形可被容易地實施。例如，對于自治系統(tǒng)比如用以娛悅和/或提供信息給計算機用戶的自動機有可能配備有根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)。
也可能與自治移動系統(tǒng)相聯(lián)系地實施本發(fā)明，該系統(tǒng)執(zhí)行有用的任務，例如家庭任務，如表面處理、監(jiān)視、遠程呈現(xiàn)、娛樂或操作；利用根據(jù)本發(fā)明的方法，甚至可支持工業(yè)或軍事應用。
權(quán)利要求
1.自動可再充電的無繩系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括-移動設(shè)備(1)，包括電池，特別是可再充電電池，-固定式再充電基座(2)，所述再充電基座(2)包括-再充電端子，位于所述固定式再充電基座(2)的開口中，用于提供電功率，-傳輸裝置，用于傳輸定位信號，特別是在具有例如45°級的孔徑的圓錐形區(qū)域中，其位于所述固定式再充電基座(2)的所述開口的軸上，所述編碼的定位信號包含關(guān)于所述固定式再充電基座(2)位置的信息；所述移動設(shè)備(1)包括-傳感器，特別是光敏晶體管，位于所述移動設(shè)備(1)的前方和兩側(cè)上，用于拾取所述定位信號，-機動化裝置，特別是箱式配置中的兩個馬達，用于允許·所述移動設(shè)備(1)朝著所述固定式再充電基座(2)的自動自治移動，·所述移動設(shè)備(1)耦合到所述固定式再充電基座(2)的所述再充電端子，特別是以在所述電池的端子與所述固定式再充電基座(2)的所述再充電端子之間電接觸的形式，-控制裝置，用于根據(jù)所述定位信號，控制所述機動化裝置，從而移動設(shè)備定位固定式再充電基座和自治地移動，以與所述固定式再充電基座相耦合以便對其電池再充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)是這樣的，所述固定式再充電基座(2)的所述傳輸裝置間歇地傳輸所述定位信號，特別是每秒的10ms，從而傳輸裝置在1％時間起作用，在99％時間不起作用。從而由傳輸器傳輸?shù)墓β柿坑纱耸芟蕖?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1和2任一項的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)是這樣的，所述機動化裝置完全或部分地由可伸縮單元組成，所述可伸縮單元在所述移動設(shè)備(1)每次耦合到所述固定式再充電基座(2)的所述再充電端子之后由所述控制裝置自動地驅(qū)動到收縮位置中，從而構(gòu)成機動化裝置的設(shè)備在移動指示設(shè)備正由所述用戶人工控制時不阻礙后者的移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項的系統(tǒng)，所述移動設(shè)備(1)包括傳感器，用于測算由所述用戶人工控制的所述移動設(shè)備(1)的移動，用于控制所述移動設(shè)備(1)的所述裝置還包括微控制器，與所述傳感器相關(guān)聯(lián)，用于根據(jù)如下來激活所述機動化裝置·由所述傳感器執(zhí)行的所述移動設(shè)備(1)移動的所述測算，和/或·預定參數(shù)，特別是根據(jù)給定的時間間隔或者所述電池的預定義電荷電平，從而當用戶在多于某一時間間隔停止使用移動設(shè)備時和/或當移動設(shè)備的電池電荷電平下降到給定閾值以下時，機動化裝置被激活。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)是這樣的，所述固定式再充電基座(2)還連接到功率供給，特別是主電源供給，其獨立于所述計算機設(shè)備，從而即使當計算機設(shè)備關(guān)斷時，所述移動設(shè)備能夠自治地移動以與固定式再充電基座相耦合以便再充電其電池。
6.根據(jù)在先權(quán)利要求任一項的系統(tǒng)，其特征在于定位信號在紅外范圍中被傳輸。
7.根據(jù)在先權(quán)利要求任一項的系統(tǒng)，其特征在于移動設(shè)備是指示設(shè)備，通常稱為“鼠標”。
8.根據(jù)在先權(quán)利要求任一項的系統(tǒng)，其特征在于移動設(shè)備是自動機，目的是娛悅和/或輔助計算機用戶。
9.根據(jù)在先權(quán)利要求任一項的系統(tǒng)，其特征在于移動設(shè)備是自動機，目的是執(zhí)行有用的任務，例如家庭任務，如表面處理、監(jiān)視、遠程呈現(xiàn)，娛樂或操作，或者甚至是工業(yè)或軍事應用。
10.自動無繩再充電方法，其實施根據(jù)在先權(quán)利要求任一項的系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有自動電性再充電的無線系統(tǒng)。本發(fā)明的系統(tǒng)包括移動單元(1)，包括電池，例如可充電電池；以及固定式充電座(2)，包括(i)充電端子，位于所述座(2)內(nèi)的開口中，設(shè)計用以供給電功率，以及(ii)傳輸裝置，設(shè)計用以傳輸編碼位置信號，其包含關(guān)于固定式充電座(2)位置的信息。而且，前述移動單元(1)包括目的是捕獲位置信號的傳感器和用以將移動單元(1)耦合到固定式充電座(2)的充電端子的機構(gòu)。
文檔編號G06F3/0354GK1784648SQ200480012080
公開日2006年6月7日 申請日期2004年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月9日
發(fā)明者埃爾瓦恩·拉瓦雷克, 洛朗·特雷梅爾 申請人:瓦尼有限公司