一种速度响应装置和速度响应方法与流程
本发明涉及速度检测响应领域，尤其涉及一种机械的速度响应装置和方法。
背景技术：
为了满足对目标物体控制的需求，就需要识别物体的运动状态，然而，速度是其中的一个重要的参量之一；为了识别速度，最早采用了离心球的办法，例如，汽车发动机用的油泵，需要结合车辆速度来控制喷油量，离心球组成的速度测量反馈方式很好地改善了发动机燃油的经济性；包括早期的电机，为了让转子和定子保持一定的相序关系，也同样要速度参量的配合，因此采用电刷反馈转速。
到如今，随着科学技术的深入发展，测量速度的方法呈现出百花齐放的态势，出现了光电法，以及声波、电磁波和激光等雷达测速方法。随着MEMS技术的出现，更多的物体速度测量方法将会出现，呈现百花齐放的局面。
尽管已经存在如此多的物体速度测量方法，但是以上所述的方法都各有其特殊应用场合，例如，光电法，在转动机械领域用得很普遍，但是在车辆移动时速方面存有精度不够等不足，雷达测速方法在军用领域用得很普遍，但是在民用领域，由于受到成本的限制，使得其应用受到明显的限制，而且由于成本因素，使得民用雷达测量车辆移动速度存在明显的误差，且容易受到空气等环境因素的影响。
此外，也包括双线测量车辆速度的方法，所有现有的识别车辆行驶速度的系统或者方法都需要采用“计算处理单元”对雷达信号或者路面感应带输出信号进行处理，从而得到所需要的车辆行驶速度信息；这将使得系统复杂度增加，成本高企以及可靠性降低。
技术实现要素：
根据背景技术中所述，本发明的不同目的在于提供一种速度响应装置及方法，旨在解决现有物体移动速度识别方法导致系统复杂或者冗余的技术问题。
本发明的技术方案如下：一种速度响应装置，包括静止物体、速度响应模块；
所述速度响应模块包括一个活动构件、一个复位元件、槽以及一个使得物体通过所述速度响应模块时发生平抛运动的功能结构；
所述活动构件布设于所述槽的开口中和/或布设于所述槽的开口处，所述复位元件固定和/或活动地布设于所述槽中，所述复位元件和所述活动构件固定和/或活动地连接；所述活动构件活动地布置，并由所述复位元件复位所述活动构件；
所述的功能结构包含有第一平面、第二平面以及功能本体；所述功能结构的功能本体处于所述功能结构的第一平面的下方，所述活动构件的上表面和所述功能结构的第一平面处于不同的平面上，所述活动构件的上表面构成了所述功能结构的第二平面；沿移动物体运动方向，所述功能结构的第二平面分布于所述功能结构第一平面的前方；所述活动构件的上表面和所述功能结构的第一平面平行和/或不平行；所述活动构件的上表面和所述功能结构的第一平面不平行，并相交于槽口边缘位置；这样，当所述移动物体运动通过所述第一平面，落于第二平面的过程中即发生了平抛运动；
沿移动物体运动方向，所述功能结构的第一平面和功能本体布设于所述槽的后边缘处和/或槽的后面；
所述静止物体的宽度方向与移动物体运动方向垂直；所述速度响应模块内嵌于所述静止物体中；所述速度响应模块沿所述静止物体的宽度方向布置；
所述活动构件的上表面和静止物体的上表面处于同一平面上和/或处于不同的平面上；
移动物体在所述静止物体上移动，通过所述速度响应模块时，从而，通过所述功能结构，通过所述的第一平面运动到第二平面，并同时发生平抛运动，所述移动物体进行平抛运动后，如果所述移动物体在进行平抛运动后，落于所述活动构件上表面一定区域之外以及未落于所述活动构件上表面上，则所述移动物体的速度大于某设定速度；如果所述移动物体在进行平抛运动后，落于所述活动构件的上表面一定的区域中，则所述移动物体的速度等于某设定速度以及小于某设定速度，从而激活所述活动构件发生运动，从而输出机械运动，给予其他应用目的以激励力。
其中，沿静止物体的宽度方向布置一个以上的速度响应模块， 若干个速度响应模块沿静止物体的宽度方向直线、阶梯以及曲线地布置。
其中，所述功能本体靠近所述槽口的面沿静止物体宽度方向的形状为平面、曲面以及阶梯面；所述功能本体垂直于静止物体宽度方向的截面形状中，靠近所述槽外缘的形状为竖直线、斜线和阶梯线以及曲线，并且，在满足所述移动物体通过所述第一平面运动到第二平面过程中发生平抛运动的条件下，所述功能本体的形状不应该受到限制。
其中，所述的功能结构第一平面和静止物体上表面平滑衔接和非平滑衔接。
其中，所述活动构件为一完整物体，和/或所述活动构件为若干个完整物体可活动地连接组成。
其中，所述复位元件是一种具备储能性能的元件及多种具备储能性能的元件组合而成。
优选地，所述复位元件为若干个弹簧，以及若干个弹簧的组合。
优选地，所述复位元件包含有一个弹簧和液压缓冲元件。
可选地，所述的复位元件包含具备储能性能的扭杆元件和直杆弹性元件，以及具备储能性能的扭杆元件和直杆弹性元件液压缓冲元件的组合。
优选地，所述活动构件包含有一个活动铰链，所述活动铰链位于活动构件和功能结构之间，并和所述活动构件以及所述功能本体连接，从而，所述活动构件在受到移动物体的激励时，所述活动构件可以以所述活动铰链为中心旋转。
优选地，所述活动构件包含有一个活动铰链，所述活动铰链位于所述功能结构第一平面和第二平面相交的位置，并和所述第一平面和第二平面连接，从而，所述活动构件在受到移动物体的激励时，所述活动构件可以以所述活动铰链为中心旋转。
其中，所述速度响应模块中，所述活动构件/第二平面和所述功能结构的第一平面沿所述静止物体的宽度方向平行布置，所述活动构件/第二平面和所述功能结构的第一平面沿所述静止物体的宽度方向成一角度布置。
其中，所述活动构件靠近第一平面的面沿所述静止物体的宽度方向为平面、曲面和阶梯型面。
其中，所述的活动构件和所述的功能结构的功能本体之间相对的两个面沿所述静止物体的宽度方向平行和不平行布置。
其中，所述的第二平面为为一个平面，以及多个平面的组合。
其中，所述的活动构件由金属材料和非金属材料制成，所述的功能本体由金属材料和非金属材料制成，所述的槽有金属材料和非金属材料制成。
利用所述一种速度响应装置的速度响应方法，包括下列步骤：
1）计算速度原理方法如下：
根据平抛运动的原理，（（1）-（5）式中，Vx、Vy、Sx、Sy分别为水平方向初速度、与水平方向垂直的下垂方向初速度、水平方向移动距离、下垂方向移动距离）
根据第（5）式，在给定Sy的条件下，可以确定所需要的时间t，然后根据（4）式和（1）式，计算出SX，进一步通过（2）计算垂向速度。
2）设计两个平板物体，两个平板物体的尺寸分别为长L1、宽W1、高H1（第一平板物体）和长L2、宽W2、高H2（第二平板物体）；其中，W1和W2可以相等和不相等；H2大于H1，并且H0=H2-H1，H0的取值取决于是否适宜移动物体运动通过两个平板物体的高度差H0；L2可取任意值，L1的确定根据（4）计算结果并结合环境影响因素确定，例如，对于移动物体为车辆的情况，存在空气阻力，因此此空气阻力即为所述的环境影响因素；假设此类影响因素因子为a，则L1等于SX 乘以a，即aSX。
3）根据移动物体运动方向，两个平板物体的宽度方向为运动方向，沿高度方向，把第一物体紧贴着地放置于第二物体的前方，两个平板物体的底面共面或者不共面。
4）移动物体运动地通过所述的第二平板物体的顶面，在经过第一平板物体和第二平板物体的交界面时，由于存在高度差H0，随即，移动物体进行平抛运动，如果移动物体运动到第一平板物体顶面上，则，移动物体的运动速度V等于或者小于预设速度VO ，如果移动物体没有运动到第一平板物体顶面上，则，移动物体的运动速度V大于预设速度VO 。
5）为了利用移动物体以垂向速度Vy运动到第一平板物体后产生的运动输出，在第一平板物体的下面设置一个置空M4，使得第一平板物体可以上下移动或者旋转运动，同时置空处设置复位元件M5，所述复位元件同时也和第一平板物体连接，在所述移动物体运动到第一平板物体后， 所述第一平板物体发生下移运动，从M1的位置运动到M11的位置，所述第一平板物体和所述第二平板物体之间的距离从H0增大，这样根据（2）式求出垂向速度，结合动量定理和牛顿定律可求出第一平板物体在移动物体的作用下所运动的距离，从而输出机械运动。
本发明的有益效果：本发明通过内嵌于静止物体中的速度响应模块，当移动物体在所述静止物体上移动，通过所述速度响应模块时，从而，通过所述功能结构，并同时发生平抛运动，所述移动物体进行平抛运动后，如果所述移动物体在进行平抛运动后，落于所述活动构件上表面一定区域之外以及未落于所述活动构件上表面上，则所述移动物体的速度大于某设定速度；如果所述移动物体在进行平抛运动后，落于所述活动构件的上表面一定的区域中，则所述移动物体的速度等于某设定速度以及小于某设定速度，从激活所述活动构件运动，从而输出机械运动，给予其他应用目的以激励。
综上，本发明具备直接识别移动物体速度的特性，识别机制直接、简单，并在识别移动物体速度的同时，输出机械动作，为其他需要反馈移动物体速度的应用提供了新的途径支持；本发明一种速度响应装置简单，成本低，可靠性高，特别适用于车辆时速的测量以及动能利用领域。
附图说明
图1是本发明公开的一种速度响应装置第一具体实施例示意图。
图2是本发明公开的一种速度响应装置第一具体实施例俯视图示意图。
图3是本发明公开第一具体实施例移动物体进行平抛运动后的示意图。
图4是本发明公开的一种速度响应装置第二具体实施例示意图。
图5是本发明公开第二具体实施例移动物体进行平抛运动后的示意图。
图6是本发明的一种速度响应方法示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。
参考图1，为本发明公开的一种速度响应装置第一具体实施例示意图，包括静止物体A0和速度响应装置A1，其中，所述速度响应装置包括活动构件A1-0、复位元件A1-1、槽A1-3以及功能结构A1-2；所述活动构件A1-0位于槽口，并可沿槽口黑色箭头方向上下活动；所述复位元件位于槽中，安装于槽的底部，同时与活动构件连接；所述功能结构A1-2包括功能结构的第一平面A1-21、第二平面A1-23以及功能本体A1-22，所述功能本体位于第一平面下方，所述第二平面和第一平面处于不同的平面上，所述第二平面同时亦为活动构件的上表面，因此，活动构件的上表面构成了功能结构的第二平面；本具体实施例中，第一平面和第二平面平行，并且第一平面和第二平面之间的距离为D1，显然D1>0；所属功能结构的第一平面A1-21和所述静止物体的上表面A2-1平滑连接；所述活动构件的上表面，也即功能结构的第二平面，在静止状态下，和静止物体的表面A2-2处于不同平面。图2是本发明公开的一种速度响应装置第一具体实施例俯视图示意图。
参考图2，是本发明公开的一种速度响应装置第一具体实施例俯视图示意图；速度响应模块A1沿所述静止物体的宽度方向W布置；其中，三个速度响应模块A1、A11、A111沿静止物体的宽度方向成直线地布置。
其中，沿静止物体的宽度方向布置一个以上的速度响应模块， 若干个速度响应模块沿静止物体的宽度方向直线、阶梯以及曲线地布置。
其中，所述功能本体靠近所述槽口的面沿静止物体高度方向H的形状为平面、曲面以及阶梯面；所述功能本体垂直于静止物体宽度方向的截面形状中，靠近所述槽外缘的形状为竖直线、斜线和阶梯线以及曲线，并且，在满足所述移动物体通过所述第一平面运动到第二平面过程中发生平抛运动的条件下，所述功能本体的形状不应该受到限制。
其中，所述的功能结构第一平面和静止物体上表面平滑衔接和非平滑衔接。
其中，所述活动构件为一完整物体，和/或所述活动构件为若干个完整物体可活动地连接组成。
优选地，所述复位元件是一种具备储能性能的元件及多种具备储能性能的元件组合而成。
优选地，所述复位元件为若干个弹簧，以及若干个弹簧的组合。
优选地，所述复位元件由一个及以上的弹簧和液压储能元件组合而成。
可选地，所述的复位元件包含具备储能性能的扭杆元件和直杆弹性元件，以及具备储能性能的扭杆元件和直杆弹性元件液压缓冲元件的组合。
优选地，所述活动构件包含有一个活动铰链，所述活动铰链位于活动构件和功能结构之间，并和所述活动构件以及所述功能本体连接，从而，所述活动构件在受到移动物体的激励时，所述活动构件可以以所述活动铰链为中心旋转。
优选地，所述活动构件包含有一个活动铰链，所述活动铰链位于所述功能结构第一平面和第二平面相交的位置，并和所述第一平面和第二平面连接，从而，所述活动构件在受到移动物体的激励时，所述活动构件可以以所述活动铰链为中心旋转。
其中，所述速度响应模块中，所述活动构件/第二平面和所述功能结构的第一平面沿所述静止物体的宽度方向平行布置，所述活动构件/第二平面和所述功能结构的第一平面沿所述静止物体的宽度方向成一角度布置。
其中，所述活动构件靠近第一平面的面沿所述静止物体的宽度方向为平面、曲面和阶梯型面。
其中，所述的活动构件和所述的功能结构的功能本体之间相对的两个面沿所述静止物体的宽度方向平行和不平行布置。
其中，所述的第二平面为一个平面，以及多个平面的组合。
可选地，所述第二平面和第一平面不平行。
可选地，所属功能结构的第一平面A1-21和所述静止物体的上表面A2-1非平滑连接。
可选地，所述活动构件的上表面，也即功能结构的第二平面，在静止状态下，和静止物体的表面A2-2处于相同平面。
其中，所述的活动构件由金属材料和非金属材料制成，所述的功能本体由金属材料和非金属材料制成，所述的槽由槽结构A1-4构成，所述槽结构由金属材料和非金属材料制成。
当移动物体A3以向左的箭头号示出的方向运动到所述第二平面也即活动构件的上表面时，一定宽度和长度以及高度的所述活动构件将识别所述移动物体的运动速度，并同时给出一个下压的激励力于所述活动构件上，同时，复位元件储能，在下压的激励力消失后，复位所述的活动构件，从而，采用本发明一种速度响应装置，在识别所述移动物体速度的同时，也同时输出了一个机械动作响应，构成了本发明所述的一种速度响应模块和装置。
参考图3，是本发明公开第一具体实施例移动物体进行平抛运动后的示意图。移动物体沿抛物线c运动到所述的活动构件A1-0的上表面，也即所述功能结构的第二平面上，此时，在所述移动物体下压激励力的作用下，所述活动构件往下移动，所述功能结构的第一平面和第二平面之间的距离变为D2，显然，在所述激励力的作用下，D2>D1，（D2-D1）构成了所述的机械动作响应。
参考图4，是本发明公开的一种速度响应装置第二具体实施例示意图；包括静止物体0和速度响应模块1，其中，所述速度响应模块包括活动构件1-1、复位元件1-2、槽1-3以及功能结构1-4；所述活动构件1-1位于槽口位置，并可沿槽口黑色箭头方向上下旋转运动；所述复位元件位于槽中，安装于槽的底部，同时与活动构件旋转连接；所述功能结构1-4包括功能结构的第一平面1-41、第二平面1-42以及功能本体1-43，所述功能本体位于所述第一平面下方，所述第二平面和第一平面处于不同的平面上，所述第二平面同时亦为活动构件的上表面，因此，活动构件的上表面构成了功能结构的第二平面；本具体实施例中，第一平面和第二平面不平行，并且第一平面和第二平面之间构成一个角度A，显然A>0；所属功能结构的第一平面1-41和所述静止物体的上表面0-1平滑或不平滑连接；所述活动构件的上表面，也即功能结构的第二平面，在静止状态下，和静止物体的表面0-2处于不同平面，可选地，所述活动构件的上表面，也即功能结构的第二平面，在静止状态下，和静止物体的表面0-2处于相同平面。
其中，在所述的一种速度响应装置第二具体实施例中，其特征在于，所述功能结构的第一平面和第二平面不平行，且构成一角度A，所述的第一平面也即为活动构件的上表面，优选地，活动构架与铰链1-5连接，所述铰链同时亦与槽结构1-3a连接，安装于所述槽结构中的台阶1-3b处；可选地，活动构件在槽口及槽中上下移动；
当移动物体2通过所述功能结构的第一平面，从而发生抛物线运动，运动到所述功能结构的第二平面，并同时给活动构件激励力作用，在识别移动物体速度的同时，通过活动构建绕铰链旋转或者活动构件在槽口和槽中上下运动，进一步输出机械响应动作。
应该要说明的是，所述一种速度响应装置第二具体实施例其他方面技术特征和所述的一种速度响应装置第一具体实施例中所揭示的内容类同，此处不再赘述。
参考图5，为本发明公开第二具体实施例移动物体进行平抛运动后的示意图；移动物体沿抛物线c1运动到所述的活动构件1-1的上表面，也即所述功能结构的第二平面上，此时，在所述移动物体下压激励力的作用下，所述活动构件往下运动，所述功能结构的第一平面和第二平面之间的角度增大到A1，显然，在所述激励力的作用下，A1>A，（A1-A）构成了所述的机械动作响应。
参考图6，本发明的一种速度响应方法示意图；为利用所述一种速度响应装置的速度响应方法，包括下列步骤：
1）计算速度原理方法如下：
根据平抛运动的原理，（（1）-（5）式中，Vx、Vy、Sx、Sy分别为水平方向初速度、与水平方向垂直的下垂方向初速度、水平方向移动距离、下垂方向移动距离）
根据第（5）式，在给定Sy的条件下，可以确定所需要的时间t，然后根据（4）式和（1）式，计算出SX，进一步通过（2）计算垂向速度。
2）设计两个平板物体，两个平板物体的尺寸分别为长L1、宽W1、高H1（第一平板物体M1）和长L2、宽W2、高H2（第二平板物体M2）；其中，W1和W2相等或者不相等；H2大于H1，并且H0=H2-H1，H的取值取决于是否适宜移动物体运动通过所述的两个平板物体的高度差H0；L2可取任意值，L1的确定根据（4）计算结果并结合环境影响因素确定，例如，对于所述移动物体M3-1为车辆的情况，存在空气阻力，因此此空气阻力即为所述的环境影响因素；假设此类影响因素因子为a，则所述L1等于SX 乘以a，即aSX。
3）所述移动物体以箭头号方向运动，所述的两个平板物体的宽度方向为运动方向，沿高度方向，把所述第一平板物体紧贴着地放置于所述的第二平板物体的前方，所述的两个平板物体的底面共面或者不共面，所述的两个平板物体放置于底座M0上，所述第一平板物体即为一种速度响应装置中所述的活动构件。
4）所述移动物体沿箭头号示出的方向运动通过所述的第二平板物体M2的顶面，在经过所述第一平板物体和所述第二平板物体的交界面时，由于存在高度差H0，随即，所述移动物体M3-1进行平抛运动，所述移动物体从M3-1位置运动到M3-2位置，如果移动物体没有运动到所述第一平板物体顶面上，则，所述移动物体的运动速度V大于预设速度VO ；如果所述移动物体运动到所述第一平板物体顶面上，则，所述移动物体的运动速度V等于或者小于预设速度VO；在所述移动物体运动到第一平板物体后， 第一平板物体发生下移运动，从M1的位置运动到M11的位置，第一平板物体和第二平板物体之间的距离从H0增大到H00，从而输出机械运动。
5）为了利用移动物体以垂向速度Vy运动到第一平板物体后产生的运动输出，在第一平板物体的下面设置一个置空M4，使得第一平板物体可以上下移动或者旋转运动，同时置空处设置复位元件M5，所述复位元件同时也和第一平板物体连接，在所述移动物体运动到第一平板物体后， 所述第一平板物体发生下移运动，从M1的位置运动到M11的位置，所述第一平板物体和所述第二平板物体之间的距离从H0增大到H00，这样根据（2）式求出垂向速度，结合动量定理和牛顿定律可求出第一平板物体在移动物体的作用下所运动的距离，从而输出机械运动。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述举例，应涵盖相关的应用领域，对本领域技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！