智能充气式台灯

摘要

本发明公开了一种智能充气式台灯，包括：灯座，内设有电源线；灯罩，其与电源线通过软体导线连接；壳体，其连接灯座与灯罩，壳体为充气塑料制作的双层可充气结构，其内壁与外壁之间的夹层空间设有对称设置的至少三个独立的气囊，通过气泵对气囊充气实现壳体延伸方向和长度的改变；控制装置，其包括：感应器，内设有第一位置传感器；第二位置传感器，其设置在灯罩上；接收器，与第一位置传感器器和第二位置传感器均通讯连接；处理器，其与接收器电连接；控制器，控制气泵开启，通过调节不同气囊的充气量使壳体另一端带着灯罩运动至指定位置范围内。本发明通过充气式的壳体作为灯罩与灯座的连接体实现灯罩的智能移动，满足人动态下对灯光的需求。

权利要求

1.一种智能充气式台灯，其特征在于，包括：

灯座，其内设有电源线，灯座侧壁设有空气出入口，灯座顶面设有一贯通孔，灯座内部设有凹槽，所述凹槽与贯通孔连通；

固定片，其设置在灯座顶部，所述固定片为圆环形，其内圆环与所述贯通孔重合设置；

灯罩，其内设有灯源，所述灯罩与电源线通过软体导线连接；

壳体，其连接灯座与灯罩，所述壳体为充气塑料制作的双层可充气结构，所述壳体为长条形，其内壁与外壁之间的夹层空间由至少三个节点形成延壳体长度方向延伸且对称设置的至少三个独立的气囊，所述气囊的一端设有进气口，另一端为封闭结构，所述壳体设有所述进气口的一端的外壁与固定片的外圆环无缝固接，另一端设有一个线孔；

第一转轴，其水平设置在所述凹槽内，所述壳体的另一端通过一根贯穿于壳体内壁内层空间的柔性绳穿过所述贯通孔连接至所述第一转轴上；

第二转轴，平行于第一转轴设置，所述软体导线的一端固接于所述第二转轴上与电源线连接，另一端穿过所述贯通孔和壳体另一端的线孔连接所述灯罩；

转动电机组，其包括与驱动第一转轴转动的第一电机以及驱动第二转轴转动的第二电机；

气泵，其一端连通灯座下部的空气出入口，另一端与至少三个气囊的进气口分别通过独立的气管连通，所述气管上均设有一个阀门，所述气泵设置为：在转动电机组关闭状态下气泵向至少三个气囊内充气以使壳体向前延伸推动灯罩向前运动；或者转动电机开启状态下气泵抽气，第一转轴反转带动柔性绳将壳体的另一端从壳体内壁反向穿过所述贯通孔以使壳体收纳至所述第一转轴上，同时第二转轴以第一转轴速度的1/2反转将软体导线收纳至第二转轴上以使灯罩回到灯座位置；

控制装置，其包括：

感应器，其具有夹持部，所述感应器内设有第一位置传感器，用于测量和发送感应器所在位置的三维坐标；

第二位置传感器，其设置在灯罩上，用于测量和发送灯罩所在位置的三维坐标；

接收器，与第一位置传感器器和第二位置传感器均通讯连接，用于接收第一位置传感器和第二位置传感器的所在位置的三维坐标信号；

处理器，其与接收器电连接，用于计算第二位置传感器与第一位置传感器的横坐标、纵坐标和竖坐标的差值，分别为横坐标测量值、纵坐标测量值和竖坐标测量值；

控制器，其电连接所述处理器、气泵、阀门和转动电机组，所述控制器设置为，当处理器计算的横坐标测量值的绝对值大于第一预设值、纵坐标测量值的绝对值大于第二预设值、竖坐标测量值小于0或者竖坐标测量值大于0但其位于第三预设值区间外时，控制器控制气泵开启，通过调节不同气囊的充气量使壳体另一端带着第二传感器和灯罩运动至指定位置范围内，所述指定位置范围内满足以下条件：横坐标测量值的绝对值小于或等于第一预设值，纵坐标测量值的绝对值小于或等于第二预设值，竖坐标测量值大于0且位于第三预设值区间内。

2.如权利要求1所述的智能充气式台灯，其特征在于，至少三个节点为四个节点，至少三个气囊为四个气囊。

3.如权利要求1所述的智能充气式台灯，其特征在于，还包括红外探测器，其设置在所述灯罩上，所述红外探测器与所述控制器通讯连接，当红外探测器探测到预设空间范围内有障碍物时，控制器控制气泵调节不同气囊内的充气量使灯罩避开障碍物。

4.如权利要求1所述的智能充气式台灯，其特征在于，所述灯座还包括用于将灯座架设在床头板上的夹持件。

5.如权利要求1所述的智能充气式台灯，其特征在于，所述壳体的长度为1m。

6.如权利要求1所述的智能充气式台灯，其特征在于，所述第三预设值区间为40-50cm，所述第一预设值为10cm，第二预设值为10cm。

说明书

智能充气式台灯

技术领域

[0001] 本发明涉及智能灯具技术领域。更具体地说，本发明涉及一种智能充气式台灯。

背景技术

[0002] 台灯是千家万户的必需生活电器，随着科技的进步，台灯也越来越人性化，例如自动调节亮度，触摸开关，声控开关，然而台灯一般会通过灯座或者夹持座固定在某一处在静
态下使用，但是现实生活中，人往往是个动态的，比如说喜欢夜读的人，在阅读的过程中姿
势改变而使书与台灯的距离改变时，会影响其阅读的视线，此时多么希望台灯随着书本的
位置改变而改变；又比如用作小夜灯夜晚给小宝宝换尿布时，小宝宝位置不定，动来动去，
光线常常被遮挡而在漆黑的夜里让人无法正常干活，此时多么希望小夜灯就在你面前为你
照亮。

[0003] 充气气球或者充气卡通动物是我们见过最多的充气产品，一般是静态的产品，但是科技的发展见证了充气式软体机器人的存在，美国斯坦福大学就研发出一种通过空气加
压使充气塑料管在向前延伸的同时实现自动转向的充气式机器人，该充气塑料管可以抽气
收纳到转轴上，也可以向前伸张到达指定位置，该充气式机器人主要用于救援和工程勘探
领域。

[0004] 现有的台灯都是静止的，那么如何使台灯随着人的动态需求满足照亮任务是本发明亟待解决的问题。

发明内容

[0005] 本发明还有一个目的是提供一种智能充气式台灯，通过充气式的壳体作为灯罩与灯座的连接体实现灯罩的智能移动，以满足人动态下对灯光的需求，且本发明的充气式台
灯成本低，便于携带。

[0006] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种智能充气式台灯，包括：

[0007] 灯座，其内设有电源线，灯座侧壁设有空气出入口，灯座顶面设有一贯通孔，灯座内部设有凹槽，所述凹槽与贯通孔连通；

[0008] 固定片，其设置在灯座顶部，所述固定片为圆环形，其内圆环与所述贯通孔重合设置；

[0009] 灯罩，其内设有灯源，所述灯罩与电源线通过软体导线连接；

[0010] 壳体，其连接灯座与灯罩，所述壳体为充气塑料制作的双层可充气结构，所述壳体为长条形，其内壁与外壁之间的夹层空间由至少三个节点形成延壳体长度方向延伸且对称
设置的至少三个独立的气囊，所述气囊的一端设有进气口，另一端为封闭结构，所述壳体设
有所述进气口的一端的外壁与固定片的外圆环无缝固接，另一端设有一个线孔；

[0011] 第一转轴，其水平设置在所述凹槽内，所述壳体的另一端通过一根贯穿于壳体内壁内层空间的柔性绳穿过所述贯通孔连接至所述第一转轴上；

[0012] 第二转轴，平行于第一转轴设置，所述软体导线的一端固接于所述第二转轴上与电源线连接，另一端穿过所述贯通孔和壳体另一端的线孔连接所述灯罩；

[0013] 转动电机组，其包括与驱动第一转轴转动的第一电机以及驱动第二转轴转动的第二电机；

[0014] 气泵，其一端连通灯座下部的空气出入口，另一端与至少三个气囊的进气口分别通过独立的气管连通，所述气管上均设有一个阀门，所述气泵设置为：在转动电机组关闭状
态下气泵向至少三个气囊内充气以使壳体向前延伸推动灯罩向前运动；或者转动电机开启
状态下气泵抽气，第一转轴反转带动柔性绳将壳体的另一端从壳体内壁反向穿过所述贯通
孔以使壳体收纳至所述第一转轴上，同时第二转轴以第一转轴速度的1/2反转将软体导线
收纳至第二转轴上以使灯罩回到灯座位置；

[0015] 控制装置，其包括：

[0016] 感应器，其具有夹持部，所述感应器内设有第一位置传感器，用于测量和发送感应器所在位置的三维坐标；

[0017] 第二位置传感器，其设置在灯罩上，用于测量和发送灯罩所在位置的三维坐标；

[0018] 接收器，与第一位置传感器器和第二位置传感器均通讯连接，用于接收第一位置传感器和第二位置传感器的所在位置的三维坐标信号；

[0019] 处理器，其与接收器电连接，用于计算第二位置传感器与第一位置传感器的横坐标、纵坐标和竖坐标的差值，分别为横坐标测量值、纵坐标测量值和竖坐标测量值；

[0020] 控制器，其电连接所述处理器、气泵、阀门和转动电机组，所述控制器设置为，当处理器计算的横坐标测量值的绝对值大于第一预设值、纵坐标测量值的绝对值大于第二预设
值、竖坐标测量值小于0或者竖坐标测量值大于0但其位于第三预设值区间外时，控制器控
制气泵开启，通过调节不同气囊的充气量使壳体另一端带着第二传感器和灯罩运动至指定
位置范围内，所述指定位置范围内满足以下条件：横坐标测量值的绝对值小于或等于第一
预设值，纵坐标测量值的绝对值小于或等于第二预设值，竖坐标测量值大于0且位于第三预
设值区间内。

[0021] 优选的是，所述的智能充气式台灯，至少三个节点为四个节点，至少三个气囊为四个气囊。

[0022] 优选的是，所述的智能充气式台灯，还包括红外探测器，其设置在所述灯罩上，所述红外探测器与所述控制器通讯连接，当红外探测器探测到预设空间范围内有障碍物时，
控制器控制气泵调节不同气囊内的充其量使灯罩避开障碍物。

[0023] 优选的是，所述的智能充气式台灯，所述灯座还包括用于将灯座架设在床头板上的夹持件。

[0024] 优选的是，所述的智能充气式台灯，所述壳体的长度为1m。

[0025] 优选的是，所述的智能充气式台灯，所述第三预设值区间为40-50cm，所述第一预设值为10cm，第二预设值为10cm。

[0026] 本发明至少包括以下有益效果：

[0027] 1)本发明充分利用斯坦福大学研发的软体机器人现有技术为基础，利用软体导线结合可自由伸长并转向的充气式软体壳体为支撑架，定向移动灯罩，实现控制灯罩与感应
器的空间距离，以此实现灯源随着感应器动态移动，对夹持有感应器的书或者物进行有效
的灯光照射；

[0028] 2)本发明的智能充气式台灯结构简单，便携，收纳所占空间小，能满足动态物体灯光照射的需要；

[0029] 3)采用四个气囊相比斯坦福大学的软体机器人使用的三个气囊进行控制壳体运动方向更能提高其运动方向的准确性；

[0030] 4)设置红外探测器可以使灯罩自动避开障碍物，以防止灯罩损伤以及光线被挡。

[0031] 本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

[0032] 图1为本发明的智能充气式台灯的壳体部分充气的结构示意图；

[0033] 图2为本发明的壳体在充气状态下内壁与外壁之间形成气囊的结构示意图；

[0034] 图3为本发明的智能充气式台灯的壳体收纳到灯座凹槽内的结构示意图。

具体实施方式

[0035] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

[0036] 需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵
向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，
并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因
此不能理解为对本发明的限制。

[0037] 如图1-3所示，本发明提供一种智能充气式台灯，包括：

[0038] 灯座1，其内设有电源线，灯座1侧壁设有空气出入口，灯座1顶面设有一贯通孔，灯座内部设有凹槽11，所述凹槽11与贯通孔连通；

[0039] 固定片2，其设置在灯座1顶部，所述固定片2为圆环形，其内圆环与所述贯通孔重合设置；

[0040] 灯罩3，其内设有灯源，所述灯罩与电源线通过软体导线连接；

[0041] 壳体4，其连接灯座与灯罩，所述壳体4为充气塑料制作的双层可充气结构，所述壳体4为长条形，其内壁与外壁之间的夹层空间由至少三个节点形成延壳体4长度方向延伸且
对称设置的至少三个独立的气囊41，所述气囊41的一端设有进气口，另一端为封闭结构，所
述壳体4设有所述进气口的一端的外壁与固定片的外圆环无缝固接，另一端设有一个线孔；

[0042] 第一转轴5，其水平设置在所述凹槽11内，所述壳体4的另一端通过一根贯穿于壳体内壁内层空间42(壳体内壁内层空间42即由壳体内壁形成的空间，附图2中有由壳体外壁
和内壁形成的4个气囊41)的柔性绳7穿过所述贯通孔连接至所述第一转轴5上；如图1中，壳
体为部分展开的高度，即壳体全长并未全部充气，因此，壳体有一部分未充气的壳体塑料位
于壳体的内壁，当壳体全部收纳于第一转轴上时，灯罩与灯座基本相邻如图3所示，图3中未
示出收纳的壳体与柔性绳；

[0043] 第二转轴(附图1中未示出)，平行于第一转轴5设置，所述软体导线的一端固接于所述第二转轴上与电源线连接，另一端穿过所述贯通孔和壳体4另一端的线孔连接所述灯
罩3；第二转轴与第一转轴的区别在于第一转轴通过柔性绳7牵引和收纳壳体4，将其转动收
纳到第一转轴5上，第二转轴则是用于转动收纳软体导线的，因为壳体4长度随气泵空气量
变化时，柔性绳的运动速率为软体导线的2倍才能更好地控制灯罩与壳体的移动速率，使壳
体支撑灯罩，因此，软体导线与柔性绳要分开牵引。

[0044] 转动电机组，其包括与驱动第一转轴转动的第一电机以及驱动第二转轴转动的第二电机；

[0045] 气泵6，其一端连通灯座1下部的空气出入口，另一端与至少三个气囊41的进气口分别通过独立的气管连通，所述气管上均设有一个阀门，所述气泵6设置为：在转动电机组
关闭状态下气泵6向至少三个气囊41内充气以使壳体4向前延伸推动灯罩3向前运动(第一
转轴和第二转轴均自由正向转动，且第一转轴速度为第二转轴速度2倍)；或者转动电机开
启状态下气泵6抽气，第一转轴5反转带动柔性绳7将壳体4的另一端从壳体内壁反向穿过所
述贯通孔以使壳体4收纳至所述第一转轴5上，同时第二转轴以第一转轴速度的1/2反转将
软体导线收纳至第二转轴上以使灯罩3回到灯座1位置；

[0046] 控制装置，其包括：

[0047] 感应器(图中未示出，感应器为单独的一个部件，用于夹持到需要进行灯光照射的物体上，比如书本)，其具有夹持部，所述感应器内设有第一位置传感器，用于测量和发送感
应器所在位置的三维坐标；

[0048] 第二位置传感器，其设置在灯罩上，用于测量和发送灯罩所在位置的三维坐标；

[0049] 接收器，与第一位置传感器器和第二位置传感器均通讯连接，用于接收第一位置传感器和第二位置传感器的所在位置的三维坐标信号；

[0050] 处理器，其与接收器电连接，用于计算第二位置传感器与第一位置传感器的横坐标、纵坐标和竖坐标的差值，分别为横坐标测量值、纵坐标测量值和竖坐标测量值；

[0051] 控制器，其电连接所述处理器、气泵、阀门和转动电机组，所述控制器设置为，当处理器计算的横坐标测量值的绝对值大于第一预设值、纵坐标测量值的绝对值大于第二预设
值、竖坐标测量值小于0或者竖坐标测量值大于0但其位于第三预设值区间外时，控制器控
制气泵开启，通过调节不同气囊的充气量使壳体另一端带着第二传感器和灯罩运动至指定
位置范围内，所述指定位置范围内满足以下条件：横坐标测量值的绝对值小于或等于第一
预设值，纵坐标测量值的绝对值小于或等于第二预设值，竖坐标测量值大于0且位于第三预
设值区间内。

[0052] 本技术方案中，作为连接灯座与灯罩的连接部位壳体，其由内部具有至少3个气囊构成的可充气结构，壳体在气泵的控制下，通过调节不同气囊内的充气量实现对壳体伸长
端(即连接灯罩端)的自由转向和伸长。3个气囊的充气调节便可以实现自由转向，且气泵对
不同气囊的充气工作需要控制器给予方向指令，这是斯坦福大学软体机器人已经实现的现
有技术。本技术方案利用第二转轴将软体导线固接，软体导线一端连接灯座的电源线，另一
端连接穿过壳体内壁的内层空间连接灯罩，当气泵使气囊充气使壳体向不同方向延伸时，
壳体推动灯罩也向不同方向移动，灯罩一方面由壳体推动，另一方面由第二转轴牵拉，从而
使灯罩移动到距离感应器周围的指定位置，对夹持有感应器的物体进行有效的灯光照射，
通过设置控制装置，实现对灯罩距离感应器的空间坐标位置控制也是本发明解决的一个技
术问题。对于夜读来说，一般眼睛距离书本的高度为30cm为宜，过高或者过低，对于夜晚光
线较弱的灯光来说，并不利于人来视物，本技术方案通过设有夹持部的感应器对书本进行
夹持，对灯罩对书本的距离位置进行控制，将书本相对书本的空间坐标控制在一定范围内，
以此实现对动态下的书本和人进行有效的光线照射，从而为人提供便利，就像坐在床前看
书的人们，假设其移动或者书本转向给另一个人看的时候，灯座的位置是不变的，在灯罩不
改变位置的情况下，书本上的有效光线就会发生变化，本发明的灯罩会随着书本位置的变
化进行移动，使其在最佳的光线照射范围内进行照亮工作，这具有强大的应用前景，使用者
需要的就是将感应器夹持到书本上，又或者是夹持到小宝宝的衣服上，对活泼好动的宝宝
进行换尿布的工作，当然本发明的台灯的功能不限于此，重要的是本技术方案实现了灯罩
的定向移动，对黑暗条件下的动态物体进行更有效的照亮工作。

[0053] 需要说明的是，图1中并未示出灯罩随着壳体转向的结构图，但是，由于壳体为可充气的结构，其连接灯罩的一端可以通过气泵和控制器控制转向为现有技术。

[0054] 在另一种技术方案中，所述的智能充气式台灯，至少三个节点为四个节点，至少三个气囊为四个气囊41，如图2所示，这里所说的节点是指内壁与外壁固定的部位。斯坦福大
学的软体机器人使用了3个气囊进行方向控制，本技术方案使用四个气囊更能精准的调控
方位，并且使依靠气囊充气成形的壳体对灯罩进行重力支撑。

[0055] 在另一种技术方案中，所述的智能充气式台灯，还包括红外探测器，其设置在所述灯罩3上，所述红外探测器与所述控制器通讯连接，当红外探测器探测到预设空间范围内有
障碍物时，控制器控制气泵调节不同气囊内的充其量使灯罩避开障碍物。设置红外探测器
可以使灯罩自动避开障碍物，以防止灯罩损伤以及光线被挡。

[0056] 在另一种技术方案中，所述的智能充气式台灯，所述灯座1还包括用于将灯座1架设在床头板上的夹持件。灯座设置夹持件，可以提高台灯的使用范围，例如将台灯假设在婴
儿床上方便黑夜里对婴儿床进行照亮，方便人的活动，又或者夹持在床头，可以更好地方便
夜读。

[0057] 在另一种技术方案中，所述的智能充气式台灯，所述壳体4的长度为1m。根据不同的灯座大小以及实际生活中的应用需要，壳体设置为1m长，就能实现灯罩在1m内的范围内
进行位置移动，基本能满足日常生活的需要。

[0058] 在另一种技术方案中，所述的智能充气式台灯，所述第三预设值区间为40-50cm，所述第一预设值为10cm，第二预设值为10cm。由于灯罩必然是在物体上面进行照亮工作的，
至少这样光线更好，但是使用台灯时，其高度距离书面的距离以40-50cm为宜时，能更好地
保证充足的阅读照明，保护眼睛视力。由于灯罩的灯光效应，灯罩距离书本的距离过远，不
利于阅读。

[0059] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地
实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限
于特定的细节和这里示出与描述的图例。