CN105302130A

CN105302130A - 移动引导装置及移动引导方法

Info

Publication number: CN105302130A
Application number: CN201410362408.3A
Authority: CN
Inventors: 康耀仁
Original assignee: DONGSHENG PRECISION SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: DONGSHENG PRECISION SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-07-28
Filing date: 2014-07-28
Publication date: 2016-02-03

Abstract

一种移动引导装置及移动引导方法，包含一个发射单元，及一个移动单元，该发射单元发射至少一个发射讯号至该天花板，并散射成多个分别相关于该发射讯号的反射讯号。该移动单元包括多个分别设置于该移动单元的不同位置的光感测器，及一个控制器。该每一个光感测器侦测所述反射讯号的其中一个反射讯号，以产生一个指示该所侦测反射讯号的能量的侦测信号，而该控制器则接收来自该每一个光感测器的侦测信号，并比对该每一个侦测信号指示的能量来判断出该发射单元的位置，以使该移动单元能更准确快速地返回至该发射单元。

Description

移动引导装置及移动引导方法

技术领域

本发明涉及一种移动引导装置及移动引导方法，特别是指一种利用红外线反射导引的移动引导装置及移动引导方法。

背景技术

目前现有的移动装置在使用的过程中，若感测到电量不足，会设法回到充电装置来补充能量，以使得一位用户使用完该移动装置后不须再额外花费时间找寻该移动装置。

该移动装置返回至该充电装置的返回模式的方法为该充电装置有一个可发射多个讯号的发射器，该移动装置则通过接收所述讯号来判断该充电装置的方位，并使该移动装置往该充电装置移动而返回至该充电装置，但此种方法具有一个缺点：当该充电装置与该移动装置间具有其他障碍物时，则该移动装置就无法接收来自该充电装置的讯号，所以可能会造成该移动装置在原地不断地搜寻讯号至电量耗尽。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能有效率地利用一个反射原理使该移动单元快速地返回该发射单元的移动引导装置及移动引导方法。

本发明移动引导装置，适用于一个设置有一片天花板的空间内，包含一个发射单元，及一个移动单元。

该发射单元发射至少一个由一种红外线所组成的发射讯号至该天花板，并散射成多个分别相关于该发射讯号的反射讯号。

该移动单元包括多个分别设置于该移动单元的不同位置的光感测器，及一个控制器。该每一个光感测器侦测所述反射讯号的其中一个反射讯号以产生一个指示该所侦测反射讯号的能量的侦测信号。而该控制器接收来自该每一个光感测器的侦测信号，且比对该每一个侦测信号指示的能量来判断出该发射单元的位置。

较佳的，该控制器根据在不同位置时来自该其一个光感测器的侦测信号所指示的能量，来计算出该发射单元的镜射点的一个虚拟能量值，而该控制器并根据计算出来的该虚拟能量值来推算出该其一个光感测器与该镜射点间的一段第一估算距离，且该控制器根据该虚拟能量值和该第一估算距离来求得该移动单元的该其一个光感测器和该发射单元的距离。

更佳的，该控制器可操作于一个使该移动单元远离该发射单元并行走于该空间的工作模式，及一个使该移动单元返回到该发射单元的返回模式。

本发明的第二目的，即在提供一种适用于由一个移动引导装置执行的移动引导方法，该移动引导装置包含一个发射单元及一个移动单元，该具有一个储存电力的移动单元包括一个控制器，及多个设置于不同位置的光感测器。

本发明移动引导方法包含以下步骤：

(A)利用该移动单元操作于该工作模式，以行走于该空间中。

(B)利用该发射单元发射至少一个发射讯号至该天花板并散射成多个分别相关于该发射讯号的反射讯号。

(C)利用该每一个光感测器侦测所述反射讯号的其中一个反射讯号，以产生一个指示该所侦测反射讯号的能量的侦测信号。

(D)利用该控制器根据一个预设参数来判断是否须执行该返回模式，若是，则进到步骤(E)，相反地，则回到步骤(A)。

(E)利用该控制器接收来自该每一个光感测器的侦测信号，且比对该每一个侦测信号指示的能量来判断出该发射单元的位置。

(E0)利用该控制器比对是否至少有两个侦测信号指示的能量差介于一个预定误差值内。

(E1)若所述侦测信号的能量差不介于该预定误差值内，则利用该控制器根据具有最高能量的光感测器来判断出该发射单元与该移动单元间的一个相对方向。

(E2)利用该控制器控制该移动单元转动至至少有两个侦测信号指示的能量差介于该预定误差值内，以定义指示所述能量差介于该预定误差值内的两个光感测器分别为两个定位用光感测器。

(E3)利用该控制器根据该两个定位用光感测器间距的一个中心点与步骤(E1)所定义的该相对方向，决定该发射单元与该移动单元直线间距最短的一个直线方向。

(F1)若至少有二侦测信号指示的能量差介于该预定误差值内，则利用该控制器定义指示所述能量差介于该预定误差值内的两个光感测器分别为两个定位用光感测器，并记录该两个定位用光感测器的一个初始位置。

(F2)利用该控制器控制该移动单元原地转动，以判断该那一个定位用光感测器重新接收的反射信号的能量较高，并根据指示较高能量的定位用光感测器来判断出该发射单元与该移动单元间的一个相对方向。

(F3)利用该控制器控制该移动单元原地转动，使该两个定位用光感测器回到该初始位置。

(F4)利用该控制器根据步骤(F1)中该两个定位用光感测器间距的一个中心点与步骤(F2)所定义的该相对方向，决定该发射单元与该移动单元直线间距最短的一个直线方向。

(H)该控制器根据该直线方向控制该移动单元行走返回到该发射单元。

更佳的，该步骤(E)包括：

(G0)利用该控制器根据在不同位置时来自该其一个光感测器的侦测信号所指示的能量，来计算出该发射单元的镜射点的一个虚拟能量值。

(G2)利用该控制器根据计算出来的该虚拟能量值来推算出该其一个光感测器与该镜射点间的一段第一估算距离。

(G4)利用该控制器根据该虚拟能量值和该第一估算距离来求得该移动单元的该其一个光感测器和该发射单元的距离。

本发明的有益效果在于：通过该每一个光感测器分别接收所述反射讯号的其中一个反射讯号，且产生指示该所侦测反射讯号的能量的该侦测信号，并由该控制器接收该每一个侦测信号的能量，并比对所述能量以判断出该发射单元的位置，使该移动单元能更准确快速地返回至该发射单元。

附图说明

图1是一个示意图，说明本发明移动引导装置及移动引导方法的一个第一实施例；

图2是一个方块图，说明本发明移动引导装置及移动引导方法的该第一实施例的一个运作方法流程图；

图3(a)是一个俯视图，说明本发明移动引导装置及移动引导方法的该第一实施例的一个第一光感测器和一个第二光感测器所对应的一个第一能量和一个第二能量的能量差未介于一个预定误差值内的态样；

图3(b)是一个俯视图，说明本发明移动引导装置及移动引导方法的该第一实施例的该第一光感测器和该第二光感测器所对应的该第一能量和该第二能量的能量差介于该预定误差值内的态样；

图4是一个示意图，说明本发明移动引导装置及移动引导方法的一个第二实施例；

图5是一个方块图，说明本发明移动引导装置及移动引导方法的该第二实施例的一个运作方法流程图；及

图6是一个示意图，说明本发明移动引导装置及移动引导方法的该第二实施例的一个示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

参阅图1，本发明移动引导装置的一个第一实施例电连接一个外部电源1，并适用于一个设置有一片天花板11的空间内，该实施例的移动引导装置包含一个电连接该外部电源1的发射单元2，及一个移动单元3。

该移动单元3具有储存的电力，并包括多个光感测器37、38及一个控制器32，在此为方便说明，举两个光感测器37、38为例，但光感测器37、38的数目不限于两个，数目为两个以上，所述光感测器37、38分别设置于该移动单元3的不同位置。该控制器32可操作于一个使该移动单元3远离该发射单元2并行走于该空间的工作模式，及一个使该移动单元3返回到该发射单元2的返回模式。

配合参阅图2、3，本发明移动引导装置的移动引导方法适用于由该第一实施例的移动引导装置执行，且包含以下步骤：

步骤A(移动步骤)：该控制器32操作于该工作模式时，该移动单元3即远离该发射单元2行走于该空间中。

步骤B(发射步骤)：本实施例在执行该步骤A的同时，该发射单元2发射至少一个发射讯号21至该天花板11，并散射成多个分别相关于该发射讯号21的反射讯号22。该发射讯号21例如但不限于为一种红外线。

步骤C(接收步骤)：利用每一个光感测器37、38侦测所述反射讯号22的其中一个反射讯号22以产生一个指示该所侦测反射讯号22的能量的侦测信号(图未示)。

步骤D(判断步骤)：利用该控制器32根据一个预设参数，例如该储存的电力大小、一段运作时间或是一个外部输入讯号，但不限于此，来判断是否须执行该返回模式，若是，则进到步骤E，相反地，

则回到步骤A。

步骤E：利用该控制器32接收来自每一个光感测器37、38的侦测信号，且比对每一个侦测信号指示的能量来判断出该发射单元2的位置。

该步骤E包括以下子步骤：

子步骤E0(比较步骤)：利用该控制器32比对是否至少有两个侦测信号指示的能量差介于一个预定误差值内。

子步骤E1(判断方向步骤)：若所述侦测信号的能量差不介于该预定误差值内，则利用该控制器32根据具有最高能量的光感测器来判断出该发射单元2与该移动单元3间的一个相对方向。

子步骤E2(转动步骤)：利用该控制器32控制该移动单元3转动至至少有两个侦测信号指示的能量差介于该预定误差值内，以定义指示所述能量差介于该预定误差值内的两个光感测器37、38分别为两个定位用光感测器。

子步骤E3(决定方向步骤)：利用该控制器32根据该两个定位用光感测器间距的一个中心点39(参阅图3(b))与步骤E1所定义的该相对方向，决定该发射单元2与该移动单元3直线间距41(参阅图3(b))最短的一个直线方向。

在此举一例更进一步说明，该两个光感测器37、38分别是一个第一光感测器37和一个第二光感测器38，而该第一光感测器37侦测到的该其一个反射讯号22为一个第一反射讯号35，且该第一光感测器37侦测到的该第一反射讯号35的能量为一个第一能量，该第二光感测器38侦测到的该其一个反射讯号22为一个第二反射讯号36，且该第二光感测器38侦测到的该第二反射讯号36的能量为一个第二能量，当该第一能量高于该第二能量时，该控制器32可判断出该第一光感测器37与该发射单元2的相对位置比该第二光感测器38与该发射单元2的相对位置近，如图3(a)所示，所以，该控制器32能判断出该发射单元2位于靠近该第一光感测器37的方位。

也就是说，当该第一光感测器37所接收到的该第一能量的值比该第二光感测器38所接收到的该第二能量的值大，是因为该第一反射讯号35在该空间内讯号传播的距离较该第二反射讯号36在该空间内讯号传播的距离短，所以该第一反射讯号35在空气中传播的衰减损耗少于该第二反射讯号36，因此可以轻易地判断出该第一光感测器37与该发射单元2的相对位置较近于该第二光感测器38，以此来判断该发射单元2和该移动单元3间的相对方向。

利用该控制器32控制该移动单元3转动至该第一能量与该第二能量的能量差介于该预定误差值内的方位，如图3(b)，并以该第一光感测器37和该第二光感测器38为两个定位用的光感测器37、38。

再利用该控制器32根据该两个定位用光感测器37、38间距的一个中心点39与该相对方向，决定该发射单元2与该移动单元3直线间距41最短的一个直线方向。

当步骤E0中比对有两个侦测信号指示的能量差介于预定误差值内时执行以下子步骤：

子步骤F1(记录初始步骤)：若至少有两个侦测信号指示的能量差介于该预定误差值内，则利用该控制器32定义指示所述能量差介于该预定误差值内的两个光感测器分别为两个定位用光感测器，并记录两个定位用光感测器的一个初始位置。

子步骤F2(判断方向步骤)：利用该控制器32控制该移动单元3原地转动，以判断哪一个定位用光感测器重新接收的反射讯号22的能量较高，并根据指示较高能量的定位用光感测器来判断出该发射单元2与该移动单元3间的一个相对方向。

子步骤F3(转动步骤)：利用该控制器32控制该移动单元3原地转动，使该两个定位用光感测器回到该初始位置。

子步骤F4(决定方向步骤)：利用该控制器32根据步骤F1中该两个定位用光感测器间距的一个中心点39与步骤F2所定义的该相对方向，决定该发射单元2与该移动单元3直线间距41最短的一个直线方向。

步骤H(返回步骤)：该控制器32根据该直线方向控制该移动单元3行走返回到该发射单元2。

本发明移动引导装置的一个第二实施例类似该第一实施例，如图4所示，其不同处在于该控制器32可更精确地计算出该发射单元2与该移动单元3的距离，如下式子所示。

E_{x} = \frac{E_{k}}{r^{2}}

(式1)

此处的Ex为每一个光感测器37、38指示的侦测信号的能量，E_k为该发射单元2的镜射点4(镜射点4的位置、发射单元2的位置关于天花板11镜像对称)的一个虚拟能量值，及r为该移动单元3的其一个光感测器(以下以该第一光感测器37为例，以方便说明)距离该发射单元2的镜射点4的一估算距离。

配合参阅图5，该第二实施例的移动引导装置的运作方法类似该第一实施例，不同处在于该步骤E更包括以下步骤：

子步骤G0(计算虚拟能量值步骤)：利用该控制器32根据在不同位置时来自第一光感测器37的侦测信号所指示的能量来计算出该发射单元2的镜射点4的该虚拟能量值E_k。在本实施例中，不限于利用来自该第一光感测器37所侦测到的能量，也可以利用来自其他光感测器所侦测到的能量。

在此更进一步说明以方便了解，参阅图6，当该移动单元3被启动时，该移动单元3的该第一光感测器37于一个第一位置P₁接收到所述反射讯号22的其一个反射讯号22，并产生一个指示该所侦测反射讯号22的第一位置能量值E₁的起始侦测信号，且将其输出到该控制器32，且令该移动单元3移动一第一距离x到达一个第二位置P₂时，该移动单元3的该第一光感测器37即接收到所述反射讯号22的其一个反射讯号22，并产生另一个指示该所侦测反射讯号22的第二位置能量值E₂的测试侦测信号，且将其输出到该控制器32，再由下列式子可推算出该镜射点4的虚拟能量值E_k。

x²＝s²-h²(式2)

由(式1)得知(式3)

且

s^{2} = \frac{E_{k}}{E_{2}}

(式4)

再将(式3)和(式4)代入(式2)，

而推算得到

E_{k} = \frac{E_{1} E_{2} x^{2}}{E_{1} - E_{2}}

(式5)

此处的h为该移动单元3的该第一光感测器37于该第一位置P₁时与该镜射点4间的一第一估算距离，而s为该移动单元3的该第一光感测器37于该第二位置P₂时与该镜射点4间的一第二估算距离。

子步骤G1(储存虚拟能量值步骤)：利用该控制器32储存该虚拟能量值E_k。

子步骤G2(计算第一估算距离步骤)：利用该控制器32根据计算出来的该虚拟能量值E_k来推算出该第一光感测器37与该镜射点4间的该第一估算距离h。也就是将该虚拟能量值E_k代回(式3)而可求得该第一估算距离h。

子步骤G3(储存第一估算距离步骤)：利用该控制器32储存该第一估算距离h。

子步骤G4(计算距离步骤)：利用该控制器32根据该虚拟能量值E_k和该第一估算距离h来求得该移动单元3的该第一光感测器37和该发射单元2的第二距离d。

也就是说，当该移动单元3移动至一个第三位置P₃时，利用(式1)的公式可推导出该移动单元3的该第一光感测器37和该发射单元2的第二距离d，如(式6)所示，并将该虚拟能量值E_k、该第一估算距离h，和一个位于该第三位置的该移动单元3的该第一光感测器37所侦测到的其一个反射讯号22的能量值E₃代入(式6)而可求得该移动单元3的该第一光感测器37和该发射单元2间的第二距离d。

d = \sqrt{\frac{E_{k}}{E_{3}} - h^{2}}

(式6)

综上所述，上述实施例具有以下优点：

1.讯号不受阻扰：通过光反射的原理使该移动单元3可不受该空间内的多个障碍物所阻挡，而能有效率地供每一个光感测器接收。

2.判断该发射单元2方位：利用该控制器32对每一个侦测信号指示的能量，来比对判断出该发射单元2与该移动单元3的相对方向，并使该移动单元3通过该相对方向的指引返回至该发射单元2。

3.准确计算该发射单元2和该移动单元3的距离：利用该控制器32计算推算出该移动单元3和该发射单元2间的距离，进而使该移动单元3能根据该默认参数快速准确地返回该发射单元2，所以确实能达成本发明的功效。

Claims

1.一种移动引导装置，适用于一个设置有一片天花板的空间内，其特征在于：该移动引导装置包含：

一个发射单元，发射至少一个发射讯号至该天花板，并散射成多个分别相关于该发射讯号的反射讯号；及

一个移动单元，包括：

多个光感测器，分别设置于该移动单元的不同位置，每一个光感测器侦测所述反射讯号的其中一个反射讯号以产生一个指示该所侦测反射讯号的能量的侦测信号，及

一个控制器，接收来自每一个光感测器的侦测信号，且比对每一个侦测信号指示的能量来判断出该发射单元的位置。

2.根据权利要求1所述的移动引导装置，其特征在于：该控制器可操作于一个使该移动单元远离该发射单元并行走于该空间的工作模式，及一个使该移动单元返回到该发射单元的返回模式。

3.根据权利要求2所述的移动引导装置，其特征在于：

该控制器根据在不同位置时来自一个光感测器的侦测信号所指示的能量，来计算出该发射单元的镜射点的一个虚拟能量值；

该控制器根据计算出来的该虚拟能量值来推算出其一个光感测器与该镜射点间的一第一估算距离；

该控制器根据该虚拟能量值和该第一估算距离来求得该移动单元的其一个光感测器和该发射单元的距离。

4.根据权利要求1所述的移动引导装置，其特征在于：该发射讯号为一种红外线。

5.一种移动引导方法，适用于由一个移动引导装置执行，该移动引导装置包含一个发射单元及一个移动单元，该移动单元包括一个控制器，及多个设置于不同位置的光感测器，其特征在于：该移动引导方法包含以下步骤：

(B)利用该发射单元发射至少一个发射讯号至一片天花板并散射成多个分别相关于该发射讯号的反射讯号；

(C)利用该每一个光感测器侦测所述反射讯号的其中一个反射讯号以产生一个指示该所侦测反射讯号的能量的侦测信号；及

(E)利用该控制器接收来自每一个光感测器的侦测信号，且比对每一个侦测信号指示的能量来判断出该发射单元的位置。

6.根据权利要求5所述的移动引导方法，其特征在于：该移动引导方法更包含：

(A)利用该移动单元操作于一个工作模式，以行走于一个空间中；及

(D)利用该控制器根据一个预设参数来判断是否须执行一个返回模式，若是，则进到步骤(E)，相反地，则回到步骤(A)。

7.根据权利要求6所述的移动引导方法，其特征在于：该步骤(E)包括：

(E0)利用该控制器比对是否至少有两个侦测信号指示的能量差介于一个预定误差值内；

(E1)若所述侦测信号的能量差不介于该预定误差值内，则利用该控制器根据具有最高能量的光感测器来判断出该发射单元与该移动单元间的一个相对方向；

(E2)利用该控制器控制该移动单元转动至至少有两个侦测信号指示的能量差介于该预定误差值内，以定义指示所述能量差介于该预定误差值内的两个光感测器分别为两个定位用光感测器；

(E3)利用该控制器根据该两个定位用光感测器间距的一个中心点与步骤(E1)所定义的该相对方向，决定该发射单元与该移动单元直线间距最短的一个直线方向；

(F1)若至少有两个侦测信号指示的能量差介于该预定误差值内，则利用该控制器定义指示所述能量差介于该预定误差值内的两个光感测器分别为两个定位用光感测器，并记录两个定位用光感测器的一个初始位置；

(F2)利用该控制器控制该移动单元原地转动，以判断哪一个定位用光感测器重新接收的反射讯号的能量较高，并根据指示较高能量的该定位用光感测器来判断出该发射单元与该移动单元间的一个相对方向；

(F3)利用该控制器控制该移动单元原地转动，使该两个定位用光感测器回到该初始位置；及

8.根据权利要求7所述的移动引导方法，其特征在于：该移动引导方法更包含：

9.根据权利要求6所述的移动引导方法，其特征在于：该步骤(E)包括：

(G0)利用该控制器根据在不同位置时来自该其一个光感测器的侦测信号所指示的能量，来计算出该发射单元的镜射点的一个虚拟能量值；

(G2)利用该控制器根据计算出来的该虚拟能量值来推算出其一个光感测器与该镜射点间的一第一估算距离；及

(G4)利用该控制器根据该虚拟能量值和该第一估算距离来求得该移动单元的其一个光感测器和该发射单元的距离。

10.根据权利要求6所述的移动引导方法，其特征在于：该移动单元具有储存的电力，该预定参数为该储存的电力的大小、一段运作时间或是一个外部输入讯号。