CN106950966A - 平行位移控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种平行位移控制装置，系包括：一基座；一判断驱动单元；两个或两个以上碰撞感应单元，其设于基座上；两个或两个以上讯号收发单元，其可同步发射及接收特定讯号且相互间隔地设于基座之一侧处，且其以电性连接于判断驱动单元上；一移动组件，其设于基座上，藉电性连接于判断驱动单元而受其驱动以执行动作，本发明可透过讯号的接收、判断、计算而后输出动作指令而确实控制行走装置平行地位移，且因本发明利用两讯号收发单元所接收讯号的比较差异值作为判断依据，可避免如现有技术中容易因为障碍物之表面特质而影响距离之判断精准程度的缺失。

Description

平行位移控制装置
技术领域
本发明涉及一种平行位移控制装置，其为设于行走装置上以控制该行走装置平行位移功能之装置。
背景技术
现有技术之控制行走装置进行位移之方式多半为利用碰撞障碍物后，再透过控制集成电路芯片进行运算并驱动行走装置执行后退、调整行进方向而后前进，然而利用如此之方式让行走装置进行位移必须要在行走装置上设置许多的碰撞感应单元，以增加各个角度碰撞之感应，方可能确实的掌握行走装置的动向。
请配合参看图10所示，行走装置(90)位移方式亦或可进一步配合碰撞机构设计，如行走装置(90)周围的防撞杆(91)，当防撞杆(91)碰撞到障碍物时即触发碰撞感应单元，因而改变驱动装置转向。但这些方式因无法量测远离障碍物时与障碍物间的距离，因此常需采用锯齿状的反复碰撞方式来使行走装置(90)能沿着障碍物前进，造成很多死角。
此外，现有技术中另有使用红外线量测与障碍物距离之方式，然而利用红外线光束反射讯号强弱来量测与障碍物间距离十分容易因为障碍物颜色或者是表面为光面或雾面的差异以及障碍物反射角度等等问题，影响量测距离之准确度，即便将发射与接收端已以特定角度安排，以接收端所看到的发射讯号面积或强度，来决定与障碍物间距离，其反射讯号仍会受到障碍物表面特性的影响，因而影响到量测距离的准确性，虽可达到平行障碍物位移，但无法确保位移时与障碍物保持特定的距离。
综观上述可知现有技术中控制行走装置进行位移之难处，而本发明即提出一新颖装置，可确实控制行走装置与障碍物距离进行位移。
发明内容
为解决上述之现有技术不足之处，本发明目的在于提供一改良之平行位移控制装置以确实控制行走装置进行平行障碍物之位移动作。
基于上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种平行位移控制装置，系包括：
一基座；
一判断驱动单元，其设于基座上；
两个或两个以上讯号收发单元，其为可同步发射及接收特定讯号之组件，且该特定讯号具有于碰触障碍物后会回弹之特征讯号，所述讯号收发单元相互间隔地设于基座之一侧处，且平行基座之前进方向成纵列设置，且讯号收发单元之发射方向垂直于前进方向，此外更以电性连接于判断驱动单元上，将接收之讯号强弱程度讯息传输至判断驱动单元；
一移动组件，其设于基座上，藉电性连接于判断驱动单元而受其驱动以执行前进、后退与旋转方向等动作，该移动组件为两分别透过马达驱动之转轮，其对应且间隔地设于基座两侧处，该马达受判断驱动单元驱动以控制两转轮个别转速与方向；
两个或两个以上碰撞感应单元，其间隔分布于基座之前侧部分之壁缘处，配合防撞连杆机构触发，且以电性连接方式连接于判断驱动单元以于受到触发时将碰撞讯息传导至判断驱动单元。
其中讯号收发单元所使用之特定讯号为红外线讯号，且讯号收发单元平行基座之前进方向成纵列设置，且讯号收发单元之发射接收方向垂直于前进方向。
其中讯号收发单元所使用之特定讯号为超声波讯号，且讯号收发单元平行基座之前进方向成纵列设置，且讯号收发单元之发射接收方向垂直于前进方向。
而当基座行进平行于障碍物时，则两讯号收发单元所接受之反弹讯号为相同，则基座持续平行障碍物前行；倘若基座之行进方向偏离了与障碍物之平行，则两讯号收发单元所接受之反弹讯号将产生差异，进而藉由判断驱动单元判读所受讯号之强弱比例，驱动移动组件来调整行进方向，直至两讯号收发单元所接受之反弹讯号相同为止，如此一来，透过讯号的接收、判断、而后输出动作指令可确实地达到保持行走装置位移动作时与障碍物平行之功能。并可配合碰撞感应单元、驱动单元控制行走装置与障碍物之距离，且因本发明利用两讯号收发单元所分别接收之回传讯号的比较差异值作为调整动作判断依据，将可避免如现有技术之红外线感应距离方式，容易因为障碍物之表面特质而影响距离之判断精准程度的缺失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明之结构示意图。
图2为本发明之实施动作示意图。
图3为本发明平行于障碍物时之实施动作示意图。
图4、图5、图6为本发明未平行于障碍物时之连续实施动作示意图。
图7为本发明之动作实施示意图。
图8为本发明之一种距离计算实施例示意图。
图9为本发明之动作实施示意图。
图10为现有技术之动作实施示意图。
主要组件符号说明
(10)基座，(20)判断驱动单元，(30)讯号收发单元，(40)移动组件，(50)碰撞感应单元，(51)防撞连杆，(d1)、(d2)距离，(90)行走装置，(91)防撞杆。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1为本发明之结构示意图。如图1所示，本发明之平行位移控制装置可装设于一行走装置之底部以提供其于室内时，可保持一定的距离而循着障碍物(例如:墙壁)位移，以便进行如清洁行走装置清理墙角等等动作，而本发明于一较佳之实施例中包含有一基座10、一判断驱动单元20、两讯号收发单元30、一移动组件40及两个或两个以上碰撞感应单元50。
前述之基座10可设于一行走装置之底部，其可为一盘状体。
前述之判断驱动单元20设于基座10之上，为一包含编码器之电性单元，以于接收讯号后作为计算、判断并选择指定距离或角度之位移指令(前进、后退、转向)的电子回路控制中枢，然判断驱动单元20实已普遍运用于移动式行走装置之动作操控中，为该技术领域中具有通常知识者熟知之技术手段，且亦非为本发明之发明特征所在，故便不于本文中对其细节一一赘述，仅就其对应本发明所提供之功效作说明。
图2为本发明之实施动作示意图。如图2所示，前述之讯号收发单元30为可同步发射及接收红外线讯号之组件，相互间隔地设于基座10之一侧处，且其平行基座10之前进方向成一纵列设置，且讯号收发单元30之发射接收端垂直于基座10之前进方向并朝向基座10外侧以将讯号横向射出，而后接受该讯号触碰障碍物后所弹回之讯号，再者，讯号收发单元30更以电性连接于判断驱动单元20上以将接收之反弹之讯号强弱程度讯息传输至判断驱动单元20，而讯号收发单元30所发射接收之讯号亦可为超声波讯号或任何具有于碰触障碍物后会反弹之特征的讯号，此外，为求提高精确性，亦可增加讯号收发单元(30)之设置数量。
前述之移动组件40设置于基座10上，于本实施例中为两分别透过马达驱动之转轮，其对应且间隔地设于基座10两侧处，与一个或复数万向轮作为辅助支撑。该马达藉电性连接于判断驱动单元20而可受其驱动以执行前进、后退等动作，且藉由该些动作可控制移动组件40来带动基座10直走(两转轮前转)、倒退(两转轮后转)或者以沿两个转轮轴在线之任意点为中心转向(两转轮配合对应的旋转半径改变转速差)。
前述之碰撞感应单元50设置于基座10之前侧部分之壁缘处，碰撞感应单元50上可进一步设有防撞连杆51以作为保护及传递碰撞讯号之组件，而碰撞感应单元50以电性连接方式连接于判断驱动单元20，并可于受到碰撞时将受力之讯息传导至判断驱动单元20，以供判断驱动单元20进行诸如倒退或者转向等位移讯号之判定，并进一步传递以驱动移动组件40作动，而藉碰撞感应单元50之设置可提供本发明于行进间触碰于前方障碍物时，可经过讯号传递至判断驱动单元20并判定而选择对应之作动指令，以进行倒退、转向、再次前进等连续动作，然碰撞感应单元50之设置型式以及实施态样实质上已为一普及之技术手段，理应为本技术领域中具有通常知识者所熟知，因此不于说明书中对其细节多加赘述。
而本发明于实施时可由其一侧之讯号收发单元30朝横向侧射出红外线讯号(抑或超声波)以检测障碍物等阻碍物，并且同时接收因被障碍物反射而回弹之讯号，然后再将讯号检测后所得之电子讯息传递至判断驱动单元20，以进一步判断两讯号收发单元30所得到之讯号的强弱程度相对比例；
图3为本发明平行于障碍物时之实施动作示意图。如图3所示，若基座10行进方向平行于障碍物时，则两讯号收发单元30与障碍物之距离(d1、d2相等，因此所接受之反弹讯号应为相同，则可于判断后令基座10持续平行障碍物前行；再请进一步配合参看图4、图5、图6，图4、图5、图6为本发明未平行于障碍物时之连续实施动作示意图。倘若基座10之行进方向已偏离了与障碍物之平行，则两讯号收发单元30所接受之反弹讯号将因为与障碍物距离d1、d2不相同而有程度上的差异，进而藉由判断驱动单元20判读后判断所受讯号之强弱比例，并且根据此而进一步计算基座10所需调整之转向角度，而后再进一步搭配以对应之动作指令驱动移动组件40来调整行进方向，直至两讯号收发单元30所接受反弹之讯号强弱程度讯息为相同，亦即达到基座10之行进方向与障碍物平行，之后便可使转轮向前，而继续藉由左方两颗红外线传感器所感知的距离差值来修正两转轮转速，利用此简单的设计可使行走装置保持障碍物平行位移的功能，如图7所示，图7为本发明之动作实施示意图。
图8为本发明之一种距离计算实施例示意图。如图8所示，若希望能控制行走装置与障碍物平行位移时的距离，则可配合判断驱动单元20，来计算行走装置位移距离与转动角度，此为一所习知之控制方式。以一圆盘形状的轮式行走装置为例，假设当行走装置以某一角度碰撞障碍物时，碰撞感应单元50触发，行走装置即停止前进，并可以侧方两颗红外线传感器讯号收发单元30所感知的距离差值来修正两转轮转速，一个正转，一个反转，将使以转轮轴线中点为中心转向，直到两讯号收发单元30所感知的讯号强度相同，此时行走装置即平行于障碍物，此时行走装置所转动的角度θ,即可由判断驱动单元计算而得。之后行走装置可继续转动一固定角度θ0,假设θ0为45度以远离障碍物，之后直行一距离f,此位移距离一样可由判断驱动单元，配合控制回路而得到。再将行走装置以反向转动θ0，此时行走装置将平行于障碍物，此平行检知由侧方之两讯号收发单元30控制。而因行走装置的几何形状为已知，即可藉由三角几何关系求出此时与障碍物间的距离；以圆形行走装置设计为例，此时行走装置与障碍物间的距离为
ds＝s(sinθ)+f(sinθ0)
因上式中s为行走装置形状圆心与转轮旋转中心之距离，θ0为可自定义之控制参数，与障碍物碰撞角度θ可由判断驱动单元计算而得，因此可藉由转向后的位移距离f来控制行走装置与障碍物之距离ds。
之后将可藉由左方两讯号收发单元30所感知的距离差值来修正两转轮转速，使行走装置保持一指定距离与障碍物保持平行位移，当遭遇转角或障碍物形状变化，则可反复之前的碰撞、转向、前行、转向动作流程，重新位移行走装置，使与变化之障碍物维持固定距离平行位移。
由于不直接采用收发单元讯号值来估计行走装置与障碍物间的距离，而只是利用两个感测讯号差异来量测行走装置与障碍物间的平行，再藉由判断驱动单元20来控制行走装置的位移，可以避免当障碍物表面特性的差异所产生的量测距离的误差，而藉由上述机制行走装置与障碍物将可维持一确知距离，大幅提升行走装置循沿边之准确性与效能，此时行走装置循边之轨迹将如图9所示，图9为本发明之动作实施示意图。
本发明之平行位移控制装置藉由碰撞感应单元50、判断驱动单元20、讯号收发单元30与移动组件40之相互搭配，透过讯号的接收、判断、计算而后输出动作指令将可确实地达到保持行走装置位移之动作时与障碍物平行之功能，且因本发明利用两讯号收发单元30所分别接收之回传讯号的相对比较差异值作为调整动作判断依据，将可避免如现有技术之红外线感应距离方式，容易因为障碍物之表面特质而影响距离之判断精准程度的缺失。
而综观上述，可见本发明在突破先前之技术下，确实已达到所欲增进之功效，且也非熟悉该项技艺者所易于思及，再者，本发明申请前未曾公开，其所具之进步性、实用性，显已符合发明专利之申请要件。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种平行位移控制装置，其特征在于，包括：
一基座；
一判断驱动单元，其设于基座上；
两个或两个以上讯号收发单元，其为可同步发射及接收特定讯号之组件，且该特定讯号具有于碰触障碍物后会回弹之特征，所述讯号收发单元相互间隔地设于基座之一侧处，且讯号收发单元以电性连接于判断驱动单元上来将接收之讯号强弱程度讯息传输至判断驱动单元；
一移动组件，其设于基座上，藉电性连接于判断驱动单元而受其驱动以执行动作，该移动组件为两分别透过马达驱动之转轮，其对应且间隔地设于基座两侧处，该马达受判断驱动单元驱动以控制两转轮个别转速与方向；
两个或两个以上碰撞感应单元，其间隔分布于基座之前侧部分之壁缘处，其上设有防撞连杆，且以电性连接方式连接于判断驱动单元以于受到碰撞时将受力之讯息传导至判断驱动单元。
2.如权利要求1所述之平行位移控制装置，其特征在于，其中讯号收发单元所使用之特定讯号为红外线讯号，且讯号收发单元平行基座之前进方向成纵列设置，且讯号收发单元之发射接收方向垂直于前进方向。
3.如权利要求1所述之平行位移控制装置，其特征在于，其中讯号收发单元所使用之特定讯号为超声波讯号，且讯号收发单元平行基座之前进方向成纵列设置，且讯号收发单元之发射接收方向垂直于前进方向。
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