CN1784648A - 具有自动电动再充电的自治*** - Google Patents

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CN1784648A CNA2004800120807A CN200480012080A CN1784648A CN 1784648 A CN1784648 A CN 1784648A CN A2004800120807 A CNA2004800120807 A CN A2004800120807A CN 200480012080 A CN200480012080 A CN 200480012080A CN 1784648 A CN1784648 A CN 1784648A
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Abstract

本发明涉及具有自动电性再充电的无线***。本发明的***包括：移动单元(1)，包括电池，例如可充电电池；以及固定式充电座(2)，包括(i)充电端子，位于所述座(2)内的开口中，设计用以供给电功率，以及(ii)传输装置，设计用以传输编码位置信号，其包含关于固定式充电座(2)位置的信息。而且，前述移动单元(1)包括目的是捕获位置信号的传感器和用以将移动单元(1)耦合到固定式充电座(2)的充电端子的机构。

Description

具有自动电动再充电的自治***
本发明涉及可自动再充电的自治***。
本发明的目的是使得自治***更为用户友好，特别是与计算机相关联的***，比如：通常称为“鼠标”的指示***；自动机、例如在桌面上来回移动为计算机用户提供信息和/或娱乐的自动机，或者执行有用的自动机任务(例如家庭任务，诸如表面处理、监视、远程呈现、娱乐或操作)的自动机；或者甚至是执行工业或军事应用的自治移动自动机。
当***是自治时，它未连接到任何功率源，因此必须供应其自有的独立电力，例如使用电池。
为了避免不得不经常更换电池，这些***通常在永久的基础上携带足够的车载动力以工作4至6个月的期间。
这就比在配备有绳(cord)的传统***中变得体积和重量更大。
而且，还有必要时常更换电池。当用户希望使用其计算机时没有备用电池可用时，这种电池更换操作是有问题的。
本发明解决了上述问题。它涉及可自动再充电的无绳***，所述***包括：
-移动设备，包括电池，特别是可再充电电池，
-固定式再充电基座，
所述再充电基座包括：
-再充电端子，位于所述固定式再充电基座开口内，用于提供电功率，
-传输装置，用于传输定位信号，特别是在例如大约45°级上具有孔径的圆锥形区域中，位于所述固定式再充电基座的所述开口的轴上。所述编码的定位信号包含关于所述固定式再充电基座位置的信息；
所述移动设备包括：
-传感器，特别是光敏晶体管，位于所述移动设备的前方和两侧上，用于拾取所述定位信号，
-机动化(motorization)装置，特别是在箱式(tank-like)配置中的两个马达，用于允许：
·所述移动设备朝着所述固定式再充电基座的自动自治运动，
·所述移动设备耦合到所述固定式再充电基座的所述再充电端子，特别是以在所述电池的端子与所述固定式再充电基座的所述再充电端子之间电接触的形式，
-控制装置，用于根据所述定位信号，控制所述机动化装置，
从而移动设备定位固定式再充电基座和自治地移动，以与固定式再充电基座相耦合以便再充电其电池。
这种技术特性组合的结果是，根据本发明的设备定位固定式再充电基座和自治地移动，以与该固定式再充电基座相耦合以便再充电其电池。
该新型***使得具有持续可用的自治***成为可能。而且，由于可定期进行再充电，车载动力的数量可被减少，导致了空间和重量的节省。
在此意义上，它接近了配备有绳的***的工效学，而无有绳之不便。
与已知的再充电***相比，其由支架组成，用户将其自治***放置于支架上以便在他不使用它时对它再充电，根据本发明的自动可再充电的***的一个优点是，在所述自动***中，用户不需要在使用中受到约束：他在其需要它时使用该***，每当用户在特定量的时间中停止使用该***时，该***移动返回到再充电***。
用户不会遇到发现其自治***功能耗尽的不便。
最后一点可能是对于潜在产品的市场优点。
在一个实施例中，所述***是这样的，所述固定式再充电基座的所述传输装置间歇地传输所述定位信号，特别是每秒的10ms，
以便传输装置在1％时间起作用，在99％时间不起作用，
以便由传输器传输的功率量由此受到限制。
根据一个实施例，所述***是这样的，所述机动化装置完全或部分地由可伸缩单元组成，在所述移动设备每次耦合到所述固定式再充电基座的所述再充电端子之后，所述可伸缩单元由所述控制装置自动地驱动到收缩位置中，
以便当移动指示设备在由所述用户人工控制时，构成机动化装置的设备不阻碍移动指示设备的移动。
在一个实施例中，所述移动设备包括传感器，用于测算由所述用户人工控制的所述移动设备的移动，所述用于控制所述移动设备的装置还包括与所述传感器相关联的微控制器，用于根据如下来激活所述机动化装置：
·由所述传感器执行的所述移动设备的移动的所述测算，和/或
·预定参数，特别是根据给定的时间间隔或者所述电池的预定义电荷电平，
以便当用户在多于某一时间间隔中停止使用移动设备和/或当移动设备的电池的电荷电平下降到给定阈值之下时，机动化装置被激活。
根据一个实施例，所述***是这样的，所述固定式再充电基座还连接到功率供给，特别是主电源(mains)供给，其独立于所述计算机设备，
以便即使当计算机设备关断时，所述移动设备能够自治地移动以与固定式再充电基座相耦合以便对其电池再充电。
在一个实施例中，定位信号在红外范围中被传输。
在一个实施例中，移动设备是指示设备，通常称为“鼠标”。
在另一实施例中，移动设备是“移动端子”型的自动机计算机外设，其在桌面上来回移动，目的是娱悦和/或辅助计算机用户。
在一个实施例中，移动设备是自动机***，其执行有用的任务，例如家庭任务，比如表面处理、监视、远程呈现、娱乐或操作，或者甚至是工业或军事应用。
本发明也涉及一种方法，其使用根据任一在先权利要求的***来实施用于无绳自动再充电的方法。
本发明的其他特征和优点将从实施例的描述中显现，这些实施例是参照附图作为非限制性和说明性的实例在下面给出的。
本发明的如下描述在第一实例中涉及无绳鼠标。
该***由移动指示设备1和固定式再充电基座2组成。移动指示设备1是计算机鼠标，其主要功能是测算该单元相对于表面的移动以及布置在该单元中的其他传感器的动作。该设备1经由无线电波或红外辐射将这些测算传输到正在使用它的计算机。
该***的新颖性在于这样的事实，它能够自治地移动和相对于其再充电基座2定位它自身。再充电基座2的主要功能是供给允许指示设备1再充电的电压。该基座1是固定的，在自身周围发出编码的红外场，其允许***1定位它以便朝它移动。
***使用的描述
本技术使得发展例如如下产品成为可能。该产品包括对低压变压器的主电源、通过连接器连接到变压器和通过输入/输出端口(如USB(通用串行总线)连接器)连接到计算机的再充电基座、以及无绳鼠标。
在正常工作模式中，鼠标将用户的动作(移动、按压按钮、跟踪球动作等等)，经由无线电或红外波将它们传输到再充电基座和/或直接传输到计算机。
在再充电基座接收该信息的情况中，它经由输入/输出端口(PS2端口、串行端口、USB总线或无线传输)将其传输到计算机。为此，它像传统无绳鼠标一样工作。当用户停止作用于鼠标时，并且在预定义的时间间隔之后，鼠标自治地移动返回到再充电基座。鼠标保持在那里，只要用户没有取回它，并且对其电池再充电。电荷控制***使得一旦电池充电就停止后者成为可能。
功能描述
指示设备的描述。指示设备或鼠标必须包含如下功能：
-与再充电基座兼容的电池、控制电子设备和连接，
-传感器(移动、开关、跟踪球等)，
-用于(经由再充电基座或者不经由)传输到计算机的通道(无线电/红外)，
-机动化、运动控制、驱动机构(*)，
-用于定位再充电基座的***(*)，
-控制***(微控制器、ASIC等)。
(*)归因于该技术的附加要素
指示设备的工作图出现在图2中。所示标号对应于如下要素：连接3、电池4、控制电子设备5、传感器6、处理器7、定位8、传输9、机构10，马达11、功率12、度量13、控制14。
机动化、移动控制、驱动机构
与传统的指示***不同，该***被机动化以便能够返回到再充电基座。机动化装置在指示器处于使用中时不起作用，不应当干扰用户的移动。运动控制可在微控制器内利用由任何指示***中固有的运动传感器传输的信息来处理。
用以定位再充电基座的***
该定位***允许指示设备定位再充电基座，以便它能指导它自身到达后者。假定两个设备间的空间是清楚的，允许直接轨道。
然而，如果两个要素之间的空间是混乱的，则与清楚路由寻求技术相关联的障碍避免和旁路算法可很好地被利用。
安装在再充电基座中的定位***持续(或循环地)在指示设备移动所在的区域中传输消息。该信息允许后者在它决定这样做时接近再充电***。
再充电基座的描述
再充电基座必须包含如下功能：
-主电源，利用与移动指示单元兼容的连接器到达低压转换器，
-***，指示出再充电基座(*)的位置，
-可能的控制***(微控制器、ASIC等)，
-可能的(无线电/红外)接收通道，重新传输到计算机(USB/PS2等)(*)。
(*)归因于该技术的附加要素
再充电基座的工作图出现于图3中。所示标号对应于如下要素：变压器15、定位信息16、连接17、功能18。主电源功率19。
实施
该***的大部分依靠现存指示***(鼠标、有绳的、无绳的、跟踪球、光学等)，其不需要被评论，因为有许多应用实例。该***以数种方式提供新颖性，示范性的实施可在定位***、机动化装置和再充电***中被具体化。
另一实施可能涉及移动设备，比如“移动终端”型的自动机计算机外设，其在桌面上来回移动，目的是娱悦和/或辅助计算机用户。
另一实施可能涉及移动单元，比如执行有用任务的自动机***，例如家庭任务，如表面处理、监视、远程呈现、娱乐或操作，或者甚至是工业或军事应用。
定位***
再充电基座从二极管传输脉冲红外锥体。在允许两个设备在指示***的水平面上连接的开口的轴上，该锥体朝着基座前面而指向。红外锥体例如有+/-45°级的孔径。移动指示***有两个放置于前端任一侧上的红外接收器(光敏晶体管)。
因此，当指示***面对红外源时，从这两个接收器接收的(红外)差异被最小化。概括图出现于图4中。所示标号对应于如下要素：再充电基座20、红外束21、指示***22、第一红外接收器100、第二红外接收器200。
图5中所示曲线根据从红外源的距离描述了传感器的响应。该响应的强度可被转换为调节环境中的背景噪音。然而，该测算不能使朝向再充电基座的自引导成为可能。所示标号对应于如下要素：红外强度23、距离24、作为距离函数的传感器接收25。
图6中所示两个曲线示出了，有利的是寻找传感器之间的最小差异，以便发现用以引导移动设备的方向。该数量由于采用测算差异的事实而可从周围电平分离。所示标号对应于如下要素：红外强度26、α角27、作为α角函数的第一传感器接收、作为α角函数的第二传感器接收、红外强度之差(第一传感器减去第二传感器)30、90°最小值31、α角32。
为了限制由红外传输器传输的功率，有可能使用红外源的间歇工作。例如可决定使再充电基座以每秒的10ms(或者99％时间关闭，1％时间活动)传输定位信号。该模式或任何其他的数字签名可能是用于识别所传输的束的附加条件。
机动化装置
涉及机动化装置的一点评论。指示***的机动化不应当在用户在场时可感知。例如，这可能意味着，当机动化装置不活动时机动化单元被缩回。为了能够容易地移动和自引导，推荐由箱式配置的两个马达组成的机动化装置。
而且，由于快速移动不是必需的，所以推荐低功能的马达和显著的传动减少。这造成了马达大小及其费用的减少。
再充电
涉及再充电的一点评论：再充电过程可通过如下来达到要求：
(1)如果再充电基座被连接到计算机，因为它重新传输从指示器接收的信息，则计算机能够控制定位模式和决定是否授权指示***的再充电。在此情况下，计算机应当考虑：自上一次再充电起逝去的时间、可能的用户偏好、以及作为优先的是否用户已经离开其工作站。
(2)如果再充电基座是自治的，则指示***在它在设定的时间间隔内未被使用并且电池电平较低时将启动其再充电过程。
从机械的观点来看，再充电是可沿着红外发射器在其上传输的轴达到的。两个单元之间的电连接必须足够容易以实现马达能够进行该连接。
在一个实施例中，再充电***永久地连接到电动力供给网络，甚至当计算机关断时自治指示***仍然能够自身再充电。由于再充电能够定期进行，***的自治可显著地减少到数天，于是降低了蓄电池及其充电器的成本，以及减少了待移动的质量。
然而，通常地，现有的无绳鼠标型***的质量有所下降，以便最小化功率消耗(自动备用模式造成从传感器传输信息的延迟)，在此***中有可能为了更佳的使用工效而不那么经济。
本发明的其他变形可被容易地实施。例如，对于自治***比如用以娱悦和/或提供信息给计算机用户的自动机有可能配备有根据本发明的***。
也可能与自治移动***相联系地实施本发明，该***执行有用的任务，例如家庭任务，如表面处理、监视、远程呈现、娱乐或操作；利用根据本发明的方法，甚至可支持工业或军事应用。

Claims (10)

1.自动可再充电的无绳***，所述***包括：
-移动设备(1)，包括电池，特别是可再充电电池，
-固定式再充电基座(2)，
所述再充电基座(2)包括：
-再充电端子，位于所述固定式再充电基座(2)的开口中，用于提供电功率，
-传输装置，用于传输定位信号，特别是在具有例如45°级的孔径的圆锥形区域中，其位于所述固定式再充电基座(2)的所述开口的轴上，所述编码的定位信号包含关于所述固定式再充电基座(2)位置的信息；
所述移动设备(1)包括：
-传感器，特别是光敏晶体管，位于所述移动设备(1)的前方和两侧上，用于拾取所述定位信号，
-机动化装置，特别是箱式配置中的两个马达，用于允许：
·所述移动设备(1)朝着所述固定式再充电基座(2)的自动自治移动，
·所述移动设备(1)耦合到所述固定式再充电基座(2)的所述再充电端子，特别是以在所述电池的端子与所述固定式再充电基座(2)的所述再充电端子之间电接触的形式，
-控制装置，用于根据所述定位信号，控制所述机动化装置，
从而移动设备定位固定式再充电基座和自治地移动，以与所述固定式再充电基座相耦合以便对其电池再充电。
2.根据权利要求1的***，所述***是这样的，所述固定式再充电基座(2)的所述传输装置间歇地传输所述定位信号，特别是每秒的10ms，
从而传输装置在1％时间起作用，在99％时间不起作用。
从而由传输器传输的功率量由此受限。
3.根据权利要求1和2任一项的***，所述***是这样的，所述机动化装置完全或部分地由可伸缩单元组成，所述可伸缩单元在所述移动设备(1)每次耦合到所述固定式再充电基座(2)的所述再充电端子之后由所述控制装置自动地驱动到收缩位置中，
从而构成机动化装置的设备在移动指示设备正由所述用户人工控制时不阻碍后者的移动。
4.根据权利要求1至3任一项的***，所述移动设备(1)包括传感器，用于测算由所述用户人工控制的所述移动设备(1)的移动，用于控制所述移动设备(1)的所述装置还包括微控制器，与所述传感器相关联，用于根据如下来激活所述机动化装置：
·由所述传感器执行的所述移动设备(1)移动的所述测算，和/或
·预定参数，特别是根据给定的时间间隔或者所述电池的预定义电荷电平，
从而当用户在多于某一时间间隔停止使用移动设备时和/或当移动设备的电池电荷电平下降到给定阈值以下时，机动化装置被激活。
5.根据权利要求1至4任一项的***，所述***是这样的，所述固定式再充电基座(2)还连接到功率供给，特别是主电源供给，其独立于所述计算机设备，
从而即使当计算机设备关断时，所述移动设备能够自治地移动以与固定式再充电基座相耦合以便再充电其电池。
6.根据在先权利要求任一项的***，其特征在于定位信号在红外范围中被传输。
7.根据在先权利要求任一项的***，其特征在于移动设备是指示设备，通常称为“鼠标”。
8.根据在先权利要求任一项的***，其特征在于移动设备是自动机，目的是娱悦和/或辅助计算机用户。
9.根据在先权利要求任一项的***，其特征在于移动设备是自动机，目的是执行有用的任务，例如家庭任务，如表面处理、监视、远程呈现，娱乐或操作，或者甚至是工业或军事应用。
10.自动无绳再充电方法，其实施根据在先权利要求任一项的***。
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