一種具應變感測功能的智慧型車架機構的製作方法
2023-05-24 15:51:06
專利名稱：一種具應變感測功能的智慧型車架機構的製作方法
技術領域：
本發明是與車輛的人工智慧科技有關，更詳而言之是指結合一種具應變感測功能的智慧型車架機構於車輛的微電腦科技。
背景技術：
車輛是已具有百年發展歷史的大眾化交通工具，其造型及功能方面，隨著現代科技文明的進步，使得機械與微電腦科技的結合，而朝向智慧化機械的發展；但是，車輛的車架為車身的主體結構，更為主要支撐強度的結構體，卻一直沒有突破性的功效被發明出來。
就應變感測功能方面而言，如美國專利3,934,663號「Attachmentdeviceforagauge」，是直接將感測器裝設於座椅下，其僅是用以量測駕駛員的重量，或者裝置於量具上，用以量測車重，但，此種現有技術皆未能精確的結合車架特性，且不能充分發揮應力或應變感測器的量測功效，更無法讓汽車產生智慧的功效。
因此如何配合人工智慧技術成為具高感觸能力的車輛，用以快速反應並提供車輛在任何狀況下的應力變化，如車重、胎壓、衝擊、溫度、車輪定位等，實為車輛工業界待研究的方向。
發明內容
本發明的主要目的乃在於提供一種具應變感測功能的智慧型車架機構，可結合微電腦人工智慧技術以判斷車身的受力狀況，從而獲得一種低成本的智慧型車架。
本發明的另一主要目的乃在於提供一種結合微電腦人工智慧技術的人工智慧車輛，可檢測車輛所受力的應變方向及大小，並提供資訊給車輛所配備的微電腦，使人工智慧車輛變成更有智慧。
為達成上述的目的，本發明所提供的一種具應變感測功能的智慧型車架機構，是具有一車架主體以及一個以上的應力-應變感測器，故可量測該車架主體於各該應力-應變感測器所設置位置的受力應變方向及大小，使成為低成本的智慧型車架；因此本發明更提供一種裝置有微電腦的人工智慧車輛，可將所感測的應力應變數據傳送至微電腦處理後以顯示器顯示，作為車輛狀況的分析判斷。
以下，茲列舉本發明的較佳實施例，並配合下列圖式詳細說明於後，其中
圖1是本發明第一較佳實施例的結構側視圖，為應用於四輪車的具體實施例；圖2是上述第一較佳實施例的結構上視圖；圖3是上述第一較佳實施例的裝置示意圖；圖4是上述第一較佳實施例的應力-應變感測器的感測電路裝置示意圖；圖5是本發明第二較佳實施例的裝置示意圖；圖6是上述第二較佳實施例的應力-應變感測器的感測電路裝置示意圖。
具體實施例方式
請參閱如圖1及圖2所示，為本發明第一較佳實施例的人工智慧車輛1的機械結構，該車輛1是包覆有一車架10，且該車架10上設有四個輪胎支撐架承座101、102、103、104以供各輪胎支撐架201、202、203、204設置各個輪胎21、22、23、24，使各該輪胎21、22、23、24經由各該輪胎支撐架承座201、202、203、204承受整車的重量，各該輪胎支撐架承座101、102、103、104上更對應各設有一應力-應變感測器11、12、13、14，使該車架10本身成為一個大型的應變感測元件，當該車架10於穩定狀況下承受各該輪胎21、22、23、24所傳來的反作用力時，各該應力-應變感測器11、12、13、14可快速的反應此穩定狀況時的應變量，請參閱圖3所示，各該應力-應變感測器11、12、13、14即以無線傳輸的方式傳遞應變數據(X1、X2、X3、X4)給微電腦處理裝置30；另請參閱圖4所示，為該應力-應變感測器11的感測電路110裝置示意圖，此電路形式為一般惠氏電橋(WheatstoneBridge)式電路的應用，包含有一應變計111(strainmeter)形成的可變電阻、一溫度補償應變計112形成的另一可變電阻及二固定電阻R1、R2，該溫度補償應變計112是設於一塊與該車架10為相同材質的材料上，因此該溫度補償應變計112可補償環境溫度對該感測電路110產生的變形量，因此該應力-應變感測器11能不受環境溫度影響而正確量測出所設位置處該車架10的變形量；當然各該應力-應變感測器11、12、13、14皆為相同的裝置作用，因此於各個不同位置即對應產生應變數據(X1、X2、X3、X4)，以提供該微電腦處理裝置30計算演化並記錄儲存；故，當車輛位於穩定狀況時，各量測點會產生上述的基準應變數據(X1、X2、X3、X4)，此一基準應變值為起始值，又當該車架10於另外不同的溫度及負載狀況下時，各量測點會產生另一應變值(X1』、X2』、X3』、X4』)，該微電腦處理裝置30即將接受到此組應變量的數據與預先儲存的基準應變值資料比對判定，就可以用來量測該車輛1於任何狀況下的變化，並於顯示器40顯示狀況訊息予使用者；若以某一造型機種車重變化為例，當該車架10的各該輪胎支撐架承座101、102、103、104傳送整車重量至各該應力-應變感測器11、12、13、14時，即反應產生車重的基準應變數據(X1、X2、X3、X4)，以此作為起始值，當整車重量變動時，各量測點會立即反應產生不同的應變值(X1』、X2』、X3』、X4』)，這些值的變化量經由實驗記錄後，就成為該一造型機種的基本重量-應變數據，再於該微電腦處理裝置30建立此重量-應變數據表，如此就能成為一種智慧型商品，故應用來顯示任何時候此一造型機種的車重數據；若以局部重量變化為例，當車身重量不是很平均的分布於各該輪胎21、22、23、24，而是偏向某一位置時，某一量測點的變形量會很大，其餘各點會顯示不同比例變形量的應變模式，通過由此種不同型態的應變模式能判斷重量增加的分布狀況，因此該車架10能被應用來量測車上各個不同位置的重量分布；通常的應變感測器是具有量測方向性，也就是說，各該應力-應變感測器11、12、13、14隻能正確量測出一個方位的應變量，為了更精確的量測出各個方位的形變量，以各量測點能配合不同角度而安裝多個的應力-應變感測器為最佳，故各該輪胎支撐架承座101、102、103、104上亦可同時設有三個應力-應變感測器，使成為以直角座標系(Cartesiancoordinate)的三個相互垂直X、Y及Z方向設置的各應力-應變感測器，因此使該車架10具有更為精確細緻的應變感測功能若以胎壓變化為例，當胎壓不足時，由於不同的各該輪胎21、22、23、24的胎壓變化會對各該輪胎支撐架承座101、102、103、104產生不同的受力方向角度差，故各該應力-應變感測器11、12、13、14能判斷胎壓值的變化，因此使該車輛1能顯示胎壓不足的功能；若以車輪定位功能為例，當車輪定位不平衡，也就是各該輪胎21、22、23、24定位有偏差時，該車架10兩側會受到各該輪胎支撐架承座101、102、103、104傳來不對稱的力，而產生某一程度的扭曲變形，如此即會在各量測點產生另一種型態的應變模式，故通過由各該應力-應變感測器11、12、13、14的多點量測，可檢測出該車架10的左右車輪定位的不平衡量；若以車身的受衝擊狀況為例，當車身某一側受到緩慢的壓迫時，雖然類似局部車重增加的狀況，但由於有側向的車重方向分力存在，故各該應力-應變感測器11、12、13、14顯示的應變模式會不同於車重增加的應變模式，而檢測出某一點受到壓迫的應變模式，當然若衝擊為瞬間的壓迫更容易被檢測出來；至於行駛狀況中的路面衝擊時，會產生瞬間快速變化的衝擊力，而部分車輪因為為懸空的狀態而對該車架10產生拉力，因此產生一種特定型態的應變模式而被辨別出來；另外對於溫度補償功能上，亦可如圖5所示本發明第二較佳實施例的人工智慧車輛2，其結構是同於上述第一較佳實施例，該車架10於各該輪胎支撐架承座101、102、103、104上設置有各應力-應變感測器51、52、53、54，且該車架10上另單獨設有針對環境溫度影響而應變的一溫度量測-應變感測計55，故各該應力-應變感測器51、52、53、54為不具溫度補償功能的感測元件，請參閱圖6所示的其中一該應力-應變感測器51的感測電路510裝置示意圖，此惠氏電橋式電路僅包含有一應變計511形成的可變電阻及三固定電阻RII、R2、R3，可反應當時溫度下的變形應變量，當然另外三組的各該應力-應變感測器52、53、54亦為相同的裝置，因此各該應力-應變感測器51、52、53、54即產生夾雜溫度效應的應變數據(X1」、X2」、X3」、X4」)，至於該溫度量測-應變感測計55是用以補償計算環境溫度變化對該車輛所產生的變形變化量，故產生另一溫度補償用的應變數據(X5)，因此通過由與該微電腦處理裝置30內已建立的標準數據比較，各該應力-應變感測器51、52、53、54便可忠實反應所設量測點的溫度變化對該車架10的影響，進一步推算出車身所受環境溫度影響的變化值。
因此使用者可隨時掌握任何時候的整車重量變化，或某一方位側邊的局部重量變化，或某一輪胎的胎壓變化，或車身某一側的受壓迫(例如衝擊)狀況，或車輪定位不平衡的狀況，及其車外溫度變化狀況等等；故本發明所提供的人工智慧車輛是可具有感測能力，並將所感測的數據傳送至微電腦處理，作為車輛當時狀況的計算與判別，之後以顯示器顯示，使得車輛成為更有智慧能力的機器。
上述所提及的該應變計111亦可以壓電晶體(piezoelectriccrystal)製成的壓電計(piezometer)所取代，具有同樣感測應力與應變的功能；至於該微電腦處理裝置30所用以接收應變數據的方式亦不限於無線傳輸，而可用有線電路配置的連接達同樣的功效；當然本發明更不受限於車輛的種類，因為車架所裝設的應力-應變感測器是針對各輪胎的應力檢測而發揮功效，故自單輪車至四輪車以至多輪的車輛，所有裝設有微電腦處理裝置的車種皆可適用本發明的智慧型車架，使之成為高度智慧的人工智慧車輛。
以上所述，僅為本發明的較佳可行實施例而已，故舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為的等效結構變化，理應包含在本發明的專利範圍內。
權利要求
1.一種具應變感測功能的智慧型車架機構，其特徵在於，具有一車架主體，是包含有一個以上的輪胎支撐架承座，各該輪胎支撐架承座分別供以架設各輪胎，使各該輪胎經由該輪胎支撐架承座承受整車的重量；以及，一個以上的應力-應變感測器，是裝設於各該輪胎支撐架承座，用以量測該車架主體於各該應力-應變感測器所設置位置的受力應變方向及大小，並因此產生各該應力-應變感測器所量測的應力應變數據。
2.依據權利要求1所述的一種具應變感測功能的智慧型車架機構，其特徵在於，所述該應力-應變感測器為一應變計。
3.依據權利要求1所述的一種具應變感測功能的智慧型車架機構，其特徵在於，所述該應力-應變感測器為一壓電計，是以壓電晶體所製成。
4.依據權利要求1所述的一種具應變感測功能的智慧型車架機構，其特徵在於，所述各該應力-應變感測器為惠氏電橋式電路所構成，且該惠氏電橋式電路中即包含一應變計形成的可變電阻。
5.依據權利要求4所述的一種具應變感測功能的智慧型車架機構，其特徵在於，所述該惠氏電橋式電路中更包含一溫度補償應變計形成的可變電阻，該溫度補償應變計是設於一感測基座上，該感測基座則與該車架主體為相同的材質。
6.依據權利要求1所述的一種具應變感測功能的智慧型車架機構，其特徵在於，所述該車架上更裝設有一溫度量測-應變感測計，以產生溫度補償作用的應變數據，且該溫度量測-應變感測計是設於一感測基座上，該感測基座則與該車架為相同的材質。
7.依據權利要求1所述的一種具應變感測功能的智慧型車架機構，其特徵在於，所述各該輪胎支撐架承座上是設有一個以上的該應力-應變感測器。
8.依據權利要求7所述的一種具應變感測功能的智慧型車架機構，其特徵在於，所述各該輪胎支撐座上裝設有三個該應力-應變感測器，是為以直角座標系的三個相互垂直方向設置的各該應力-應變感測器。
9.一種裝置有微電腦的人工智慧車輛，其特徵在於，具有一車架；一個以上的輪胎，設置於該車架上，使各該輪胎承受整車的重量；以及，一個以上的應力-應變感測器，是對應於各該輪胎而設置於該車架上，用以量測該車架於各該應力-應變感測器所設置位置的受力應變方向及大小，並將所感測的應力應變數據傳送至微電腦處理後以顯示器顯示，作為車輛狀況的分析判斷。
10.依據權利要求9所述的人工智慧車輛，其特徵在於，所述各該應力-應變感測器為應變計。
11.依據權利要求9所述的人工智慧車輛，其特徵在於，所述各該應力-應變感測器為壓電計，是以壓電晶體所製成。
12.依據權利要求9所述的人工智慧車輛，其特徵在於，所述各該應力-應變感測器為惠氏電橋式電路所構成，且該患氏電橋式電路中即包含一應變計形成的可變電阻。
13.依據權利要求12所述的人工智慧車輛，其特徵在於，所述該惠氏電橋式電路中更包含一溫度補償應變計形成的可變電阻，該溫度補償應變計是設於一感測基座上，該感測基座則與該車架為相同的材質。
14.依據權利要求9所述的人工智慧車輛，其特徵在於，所述該車架上更裝設有一溫度量測-應變感測計，以產生溫度補償作用的應變數據，且該溫度量測-應變感測計是設於一感測基座上，該感測基座則與該車架為相同的材質。
15.依據權利要求9所述的人工智慧車輛，其特徵在於，所述該應力-應變感測器的數量是相同或大於該輪胎數目。
16.依據權利要求15所述的人工智慧車輛，其特徵在於，所述該車架是對應於各該輪胎裝設各有三個該應力-應變感測器，是為以直角座標系的三個相互垂直方向設置的各該應力一應變感測器。
17.依據權利要求9所述的人工智慧車輛，其特徵在於，所述該車架將感測的應力應變數據傳送至微電腦的方式，是以無線傳輸的傳遞方式。
18.依據權利要求9所述的人工智慧車輛，其特徵在於，所述該車架將感測的應力應變數據傳送至微電腦的方式，是以有線電路傳輸的傳遞方式。
全文摘要
一種具應變感測功能的智慧型車架機構(Intelligent chassis mechanism with strain detecting)，為結合於車輛車體上的量測應用技術，是在車輛車架上設置一個以上的應力一應變感測器，用以量測車架於各應力一應變感測器所設置位置的受力應變方向及大小，使車架本身成為一個大型的應變感測器組件，可結合微電腦人工智慧技術以判斷車身的受力狀況，從而獲得一種低成本的智慧型車架，通過提供資訊給現代化車輛所配備的微電腦，使人工智慧車輛變得更有智慧。
文檔編號B60G17/018GK1883972SQ20051007899
公開日2006年12月27日 申請日期2005年6月21日 優先權日2005年6月21日
發明者古煥隆 申請人:財團法人工業技術研究院