CN105818130A - 状态检测方法、机器人及移动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种状态检测方法，适用于移动装置，首先，设置至少一深度传感器于移动装置的底部，取得至少一深度传感器的检测信号后，根据至少一深度传感器的检测信号的幅值，判断移动装置处于提起状态、倾斜状态或边缘状态，其中，提起状态为移动装置悬空于一支撑面，倾斜状态为移动装置一端悬空于支撑面且另一端接触于支撑面，边缘状态为移动装置位于支撑面的边缘，据此，可于移动装置处于上述提起状态、倾斜状态或边缘状态时，进行适当的应变程序。本发明还提供了一种机器人和一种移动装置，可通过深度传感器判断机器人或移动装置是否处于提起状态、倾斜状态或边缘状态，并进行适当的应变程序。

Description

状态检测方法、机器人及移动装置

技术领域

本发明关于一种机器人，特别是一种可检测状态的机器人、移动装置及状态检测方法。

背景技术

拜科技之赐，机器人科技已充斥于我们生活周遭，如生产设备的机械手臂、巡逻机器人、扫地机器人等。机器人不但拥有操作精准的特性，还可持续地进行重复性工作，可代替人们处理不想处理的事，扫地机器人便是一例。扫地机器人为可自走的吸尘器，应用于居家清洁，可于夜间人们熟睡或日间人们外出时，在打扫范围内四处移动，而清除行经路线上的灰尘、微粒等，使得人们不需要劳费心力的手持扫把一一打扫各个活动空间。

四处活动的机器人往往会配置有障碍物检测器，例如以红外线发射器向前输出红外光，当红外光被前方物体反射并由机器人的红外线接收器接收后，机器人可据以检测前方是否有障碍物。然而，除了需要检测机器人碰撞各方向上的障碍物外，机器人有可能因为地面不够平坦或斜度过高而卡住或翻覆，从而无法继续执行打扫的工作。此外，家中若有孩童，机器人也可能因孩童的好奇心而被举起，此时若无法即时停止机器人，将有可能危害孩童的安全。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出一种状态检测方法，适用于移动装置，移动装置可为机器人、手机或充电站等可活动搬移的装置。首先，设置至少一深度传感器于移动装置的一内侧面，取得至少一深度传感器的检测信号后，根据至少一深度传感器的检测信号的幅值，判断移动装置处于提起状态、倾斜状态或边缘状态，其中，提起状态为移动装置悬空于一支撑面，倾斜状态为移动装置一端悬空于支撑面且另一端接触于支撑面，边缘状态为移动装置位于支撑面的边缘，据此，可于移动装置处于上述提起状态、倾斜状态或边缘状态时，进行适当的应变程序。

于一实施例中，所述应变程序为立即或缓慢的变换移动装置的运动(如非线性或线性的停止、转向以及一直线或非直线模式的倒退等)。藉此，可改变状态避免移动装置仍持续动作或维持状态。

于另一实施例中，应变程序为输出一警告，此警告可持续发出直到被解除或是持续一段时间后自动解除。而可让使用者协助移动装置脱离上述提起状态、倾斜状态或边缘状态。

于再一实施例中，应变程序为致使移动装置返回原点或出发点；或回复至上一步的状态，抑或回复上一步状态后再主动或被动地改变状态。

在一些实施例中，状态检测方法还可根据至少一深度传感器的检测信号，取得移动装置的移动方向及移动距离，并根据移动装置的移动方向及移动距离记录移动装置的移动轨迹。于是，可根据移动轨迹致使移动装置返回原点或出发点。

在一实施例中，深度传感器的数量为多个，当全部的深度传感器的检测信号的变化量均超过第一阈值时，判断该移动装置为提起状态。此外，当部分的深度传感器的检测信号的变化量超过第二阈值，且其他的深度传感器的检测信号不变时，判断移动装置为倾斜状态；当部分的深度传感器的检测信号的变化量超过大于第二阈值的第三阈值，且其他的深度传感器的检测信号不变时，判断移动装置为边缘状态。

在一实施例中，状态检测方法还包含设置一遮蔽片于深度传感器前方，及检测深度传感器的检测信号，于检测信号之幅值为零时，判断该移动装置处于一碰撞状态。

本发明另提出一种机器人，包含本体、移动模块、至少一深度传感器及控制模块。移动模块与深度传感器设置于本体的一侧面。控制模块电连接移动模块及深度传感器，并根据深度传感器的检测信号的幅值，判断机器人处于提起状态、倾斜状态或边缘状态。其中，提起状态为机器人悬空于支撑面，倾斜状态为机器人一端悬空于支撑面且另一端接触于支撑面，边缘状态为机器人位于支撑面的边缘。据此，当机器人处于上述提起状态、倾斜状态或边缘状态时，可进行前述的应变程序。

本发明还提出一种移动装置，包含本体、至少一深度传感器及控制模块。深度传感器设置于本体的一侧面。控制模块电连接深度传感器，并根据深度传感器的检测信号的幅值，判断移动装置处于一提起状态、一倾斜状态或一边缘状态。其中，提起状态为移动装置悬空于一支撑面，倾斜状态为移动装置一端悬空于支撑面且另一端接触于支撑面，边缘状态为移动装置位于支撑面的边缘。

综上所述，本发明提出一种状态检测方法、机器人及移动装置，而可以简约的深度传感器，识别出机器人等移动装置是否为提起状态、倾斜状态、碰撞状态或边缘状态，无需设置多样繁复的传感器来分别检测此四种状态。据此，可于检测到此四种状态时，进行适当的应变程序以限定运动行为或系统内部状态或程序的转向。

附图说明

图1为本发明第一实施例的机器人的立体图。

图2为本发明第一实施例的深度传感器的示意图。

图3为本发明第一实施例的机器人的方块示意图。

图4为本发明第一实施例的提起状态示意图。

图5为本发明第一实施例的倾斜状态示意图。

图6为本发明第一实施例的边缘状态示意图。

图7为本发明第一实施例的状态检测方法流程图。

图8为本发明第一实施例的深度传感器的另一示意图。

图9为本发明第一实施例的移动装置的示意图。

图10为本发明第二实施例的机器人的仰视图。

图11为本发明第二实施例的状态检测方法流程图(一)。

图12为本发明第二实施例的状态检测方法流程图(二)。

其中，附图标记说明如下：

100：机器人

110：本体

111：壳体

112：吸尘口

113：清洁刷

114：吸尘模块

120：移动模块

121：固向滚轮

122：转向滚轮

130：深度传感器

131：罩壳

132：红外光发射器

133：红外光接收器

134：开孔

135：突出部

136：遮蔽片

140：控制模块

150：警告模块

160：储存模块

200：支撑面

300：移动装置

S710：设置至少一深度传感器于移动装置的底部

S720：控制模块取得至少一深度传感器的检测信号

S730：控制模块根据至少一深度传感器的检测信号的幅值，判断移动装置是否处于提起状态、倾斜状态或边缘状态

S740：执行应变程序

S910：机器人移动

S920：是否有深度传感器未检测到支撑面

S930：障碍回避

S940：是否超过预设时间

S950：停止扫地机器人

S960：是否有深度传感器未检测到支撑面

S970：停止扫地机器人

具体实施方式

参照图1，为本发明第一实施例的机器人100的立体图。如图1所示，机器人100包含本体110、移动模块120、至少一深度传感器130(于此为一个深度传感器130)。在本实施例中，机器人100为扫地机器人，其本体110包含壳体111、吸尘口112、清洁刷113及吸尘模块114(如图3所示)。在其他实施例中，机器人100可为其他类型的机器人，而本体110同样具有壳体111，并更可包含其他模块(如摄影机、机械手臂等)，视其所需功能而定，因此也可不需设有前述吸尘口112、清洁刷113及吸尘模块114。

如图1所示，吸尘口112及清洁刷113设置于壳体111底部。吸尘模块114设置于壳体111内部，可包含吸尘马达、集尘室、滤芯等。移动模块120设置在本体110的底部。深度传感器130设置于壳体111的一侧面(于此深度传感器130设置于壳体111内部邻近于壳体111的底部，且部分显露于壳体111的底部外)，深度传感器130可朝远离机器人100的方向检测。在本实施例中，移动模块120可包含二个固向滚轮121、一个转向滚轮122及驱动固向滚轮121与转向滚轮122的驱动马达(图未示)。深度传感器130可为红外线传感器、超声波检测器或静电传感器等非接触式测距传感器。

参照图2，为本发明第一实施例的深度传感器130的示意图。本实施例中，深度传感器130为红外线传感器，包含罩壳131、红外光发射器132及红外光接收器133。罩壳131包含二开孔134，分别对应于红外光发射器132及红外光接收器133设置。红外光发射器132可通过开孔134输出红外光至罩壳131外。红外光经由外部空间反射后，可通过另一开孔134进入罩壳131，而使红外光接收器133可接收到经反射的红外光。

如图2所示，红外光接收器133在相邻于开孔134的一端成弯折状，而朝接近红外光发射器132的方向弯折。藉此，可以让红外光接收器133有最大的接收面积与接收角度来接收环境反射后的红外光发射器132发出的红外光。

如图2所示，罩壳131在二开孔134之间更具有一突出部135，突出部135凸伸于二开孔134所在平面，藉此可阻隔红外光发射器132及红外光接收器133，而可避免红外光接收器133直接接收到红外光发射器132射出的红外光(即未经反射的红外光)。此外，因为突出部135的阻隔，二开孔134的孔径大小可尽可能的扩大，而可提升红外光发射器132的出光量及红外光接收器133的接收光量，据此可提高检测准确率与灵敏度。

参照图3，为本发明第一实施例的机器人100的方块示意图。机器人100还包含控制模块140。控制模块140可为处理器，例如嵌入式处理器。控制模块140电连接移动模块120及深度传感器130，并根据红外光接收器133所检测到的检测信号(即接收红外光并进行光电转换而产生的电信号)的幅值，判断机器人100处于提起状态、倾斜状态或边缘状态。换言之，检测信号的幅值与深度传感器130相对于支撑面200(如图4至6所示)的距离呈负相关，可据以判断机器人100处于何种状态。以下分别以图4至6说明此三种状态。

参照图4，为本发明第一实施例的提起状态示意图。提起状态为机器人100悬空于一支撑面200。在此，支撑面200可为地面、桌面等。所指悬空指机器人100任一处均未与支撑面200接触。例如，当机器人100被孩童举起时，相对于地面为悬空。

参照图5，为本发明第一实施例的倾斜状态示意图。倾斜状态为机器人100的一端悬空于支撑面200，且另一端接触于支撑面200。如图中所示，机器人100的右侧悬空而未与支撑面200接触，而机器人100的左侧与支撑面200接触。

参照图6，为本发明第一实施例的边缘状态示意图。边缘状态为机器人100位于支撑面200的边缘。例如，机器人100移动到楼梯口。

参照图7，为本发明第一实施例的状态检测方法流程图，由前述控制模块140执行。首先，设置至少一深度传感器130于移动装置的一侧面(步骤S710)。移动装置可为自走装置(如机器人)，在本实施例中，移动装置为机器人100；在其他实施例中，移动装置可为手机等可移动的物品。

进入步骤S720后，控制模块140取得至少一深度传感器130的检测信号。

而后，在步骤S730中，控制模块140根据至少一深度传感器的检测信号的幅值，判断移动装置是否处于前述的提起状态、倾斜状态或边缘状态。若符合所述三种态样(提起状态、倾斜状态或边缘状态)，则进入步骤S740，执行一应变程序；若否，则回到步骤S720，继续检测。于此，应变程序可为(1)变换移动装置的运动，如关闭电源或待机，以停止移动装置的运动，而可避免移动装置仍持续动作而意外伤害孩童，也可节省移动装置不必要的耗电，或可使移动装置转向或倒退等，以避免移动装置仍持续动作或维持状态；(2)输出一警告，以让使用者协助使移动装置脱离上述状态；或(3)致使移动装置返回原点或回复至上一步状态，使得移动装置可主动脱离上述状态。所述应变程序由控制模块140以中断程序、轮询程序或执行绪(Thread)切换等软件程序来执行。

参照图8，为本发明第一实施例的深度传感器130的另一示意图。相较于图2，增加了遮蔽片136，通过弹性元件(如弹簧)连接于罩壳131。遮蔽片136设置于红外线接收器133的前方，当机器人100的底部遭到撞击，遮蔽片136将朝向红外线接收器133位移，而遮挡光线进入对应于红外线接收器133的开孔134，而产生遮蔽、阻断的作用。因此，在碰撞状态下，深度传感器130的检测信号的幅值为零或接近零的值。于检测到碰撞状态后，可执行前述的三种应变程序中的任一种。在此，突出部135的另一作用是阻挡、限位遮蔽片136的移动。

在另一实施例中，遮蔽片136可设置于红外线发射器132的前方，据以于碰撞状态下遮蔽红外光发射器132输出的红外光。

在另一实施例中，深度传感器130还可包含开关元件(图未示)，设置于罩壳131与遮蔽片136之间。在遮蔽片136朝向罩壳131位移时，遮蔽片136触发开关元件，控制模块140电连接开关元件，而于接收到开关元件的触发信号时，便可判定为碰撞状态。

参照图9，为本发明第一实施例的移动装置300的示意图。在此，移动装置300以手机为例，手机的背面设置如图8所示的深度传感器130，而碰撞状态下(即手机以背面朝向并置放在支撑面时)，执行第一应变程序，关闭手机的电源或使手机待机，而可节省手机电力。

再参照图3，机器人100还可包含警告模块150，电连接于控制模块。若执行上述第二应变程序，可通过警告模块150输出警告。于此，视警告的型态不同，警告模块150可以不同的元件实现。例如，当警告为声音时，警告模块150可为喇叭或蜂鸣器；当警告为灯光时，警告模块150可为指示灯或显示屏幕；当警告为通信信息时，警告模块可为行动通信模块或无线网络模块，以传送警告信息至使用者指定的装置(如手机或电脑)。警告可持续一段时间后自动解除，亦可持续发出直到被使用者解除，例如：机器人100具有解除按键(图未示)，供使用者按下而解除警告。

在一些实施例中，若采用上述第三应变程序，状态检测方法还可根据深度传感器130的检测信号，例如将检测信号转换为影像，比较先后影像的变化而取得移动装置的移动方向及移动距离，并根据移动装置的移动方向及移动距离记录移动装置的移动轨迹。因此，机器人100还可包含储存模块160，如记忆体、记忆卡、硬盘等。如图3所示，储存模块160电连接控制模块140。而于欲返回原点时，控制模块140可读取储存模块160内的移动轨迹，根据所记录的移动轨迹反推而控制移动模块120行进。在此，原点可为机器人100的充电站或起始点。

在另一实施例中，若机器人100回复至上一步状态后，机器人100可再主动或被动地改变状态，例如朝向其他方向移动。

参照图10，为本发明第二实施例的机器人100的仰视图。相较于第一实施例，本实施例的机器人100具有三个深度传感器130，平均分布于机器人100的底部。以下将以此实施例说明移动装置具有多个深度传感器130的态样。

参照图11，为本发明第二实施例的状态检测方法流程图(一)，为机器人100在移动中的判断流程。于步骤S910，机器人100开始移动，而控制模块140判断是否有深度传感器130未检测到支撑面200(步骤S920)。若有一个、部分或所有深度传感器130未检测到，则进入步骤S940，判断未检测到支撑面200的状态是否超过一预设时间，若是，则发生提起或倾斜状态，需要停止机器人(步骤S950)，若否，则回到步骤S910。其中，于步骤S920及步骤S940之间还包含步骤S930，如遇到障碍物则回避障碍物。

参照图12，为本发明第二实施例的状态检测方法流程图(二)，为机器人100在静止中的判断流程。控制模块140判断是否有深度传感器130未检测到支撑面200(步骤S960)。若有一个、部分或所有深度传感器130未检测到，则发生提起或倾斜状态，而需进入步骤S970，停止机器人。

在此，前述是否有深度传感器130未检测到支撑面200的判断，以检测信号的变化量是否超过阈值来判断，若深度传感器130因提起状态或倾斜状态，而接收不到反射回来的红外光，则会造成检测信号的变化量超过阈值。因此，当全部的深度传感器130的检测信号的变化量均超过一第一阈值时，则可判断移动装置为提起状态。当部分的深度传感器130的检测信号的变化量超过一第二阈值，且其他的深度传感器130的检测信号不变时，则可判断移动装置为倾斜状态。当部分的深度传感器130之检测信号的变化量超过大于第二阈值的一第三阈值，且其他的深度传感器的检测信号不变时，则可判断移动装置为边缘状态。

综上所述，本发明的实施例提出一种状态检测方法、机器人100及移动装置300，而可以简约的深度传感器130，识别出机器人等移动装置是否为提起状态、倾斜状态、碰撞状态或边缘状态，无需设置多样繁复的传感器来分别检测此四种状态。据此，可于检测到此四种状态时，进行适当的应变程序，以限定运动行为或系统内部状态或程序的转向。

Claims (10)

1.一种状态检测方法，适用于一移动装置，该状态检测方法包含：

设置至少一深度传感器于该移动装置的一侧面；

取得该至少一深度传感器的检测信号；及

根据该至少一深度传感器的该检测信号的幅值，判断该移动装置处于一提起状态、一倾斜状态或一边缘状态，其中该提起状态为该移动装置悬空于一支撑面，该倾斜状态为该移动装置一端悬空于该支撑面且另一端接触于该支撑面，该边缘状态为该移动装置位于该支撑面的边缘。

2.如权利要求1所述的状态检测方法，其中该至少一深度传感器的数量为多个时，当全部的该深度传感器的检测信号的变化量均超过一第一阈值时，判断该移动装置为该提起状态。

3.如权利要求1所述的状态检测方法，其中该至少一深度传感器的数量为多个时，当部分的该深度传感器的该检测信号的变化量超过一第二阈值，且其他的该深度传感器的该检测信号不变时，判断该移动装置为该倾斜状态，当部分的该深度传感器的该检测信号的变化量超过大于该第二阈值的一第三阈值，且其他的该深度传感器的该检测信号不变时，判断该移动装置为该边缘状态。

4.如权利要求1所述的状态检测方法，更包含：于该移动装置处于该提起状态、该倾斜状态或该边缘状态时，变换该移动装置的运动。

5.如权利要求1所述的状态检测方法，更包含：于该移动装置处于该提起状态、该倾斜状态或该边缘状态时，输出一警告。

6.如权利要求1所述的状态检测方法，更包含：于该移动装置处于该提起状态、该倾斜状态或该边缘状态时，致使该移动装置返回原点或回复至上一步状态。

7.如权利要求1所述的状态检测方法，更包含：

根据该至少一深度传感器的该检测信号，取得该移动装置的移动方向及移动距离；及

根据该移动装置的该移动方向及该移动距离记录该移动装置的一移动轨迹。

8.如权利要求1所述的状态检测方法，更包含：

设置一遮蔽片于该深度传感器前方；及

检测该深度传感器的该检测信号，于该检测信号的幅值为零时，判断该移动装置处于一碰撞状态。

9.一种机器人，包含：

一本体；

一移动模块，设置于该本体的底部；

至少一深度传感器，设置于该本体的一侧面；及

一控制模块，电连接该移动模块及该至少一深度传感器，并根据该至少一深度传感器的该检测信号的幅值，判断该机器人处于一提起状态、一倾斜状态或一边缘状态，其中该提起状态为该机器人悬空于一支撑面，该倾斜状态为该机器人一端悬空于该支撑面且另一端接触于该支撑面，该边缘状态为该机器人位于该支撑面的边缘。

10.一种移动装置，包含：

一本体；至少一深度传感器，设置于该本体的一侧面；及

一控制模块，电连接该至少一深度传感器，并根据该至少一深度传感器的该检测信号的幅值，判断该移动装置处于一提起状态、一倾斜状态或一边缘状态，其中该提起状态为该移动装置悬空于一支撑面，该倾斜状态为该移动装置一端悬空于该支撑面且另一端接触于该支撑面，该边缘状态为该移动装置位于该支撑面的边缘。