CN109471127A - 自动装置的检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动装置的检测系统，包括至少一光感应模块以及控制电路。至少一光感应模块用以在检测方向上检测目标物。光感应模块包括发光元件及收光元件。发光元件用以发出光束。收光元件用以接收被目标物反射的光束。发光元件的光轴与收光元件的光轴互相平行。收光元件的光轴相对于检测方向倾斜。控制电路根据光感应模块检测光束的结果决定自动装置的移动方向。

Description

自动装置的检测系统

技术领域

本发明涉及一种检测系统，尤其涉及一种自动装置的检测系统。

背景技术

随着科技的进步，能自主移动的自动装置已被应用于日常生活中。举例而言，一般室内环境的日常打扫以地面清洁为最频繁工作之一，为了减轻人类的劳动负担，许多能自主移动的自动装置，例如：能自动清扫的扫地机，已相继发明上市

为使扫地机避开障碍物(例如：墙壁、家具等)而自动地打扫，扫地机装设有光感应模块，以在检测方向上检测是否有障碍物，进而做出适当的反应(例如：转向等)。然而，扫地机的光感应模块能检测到障碍物的距离与障碍物的反射率有关。换言之，对于具有不同反射率的障碍物，光感应模块能检测障碍物的距离不同。因此，在进行实际清扫工作时，扫地机可能能靠近低反射率的障碍物而清扫其附近的区域，却无法靠近高反射率的障碍物而清扫其附近的区域；或者，扫地机可能能靠近高反射率的障碍物而清扫其附近的区域，但却碰撞低反射率的障碍物、产生噪音。

发明内容

本发明提供一种自动装置的检测系统，性能佳。

本发明的自动装置的检测系统，包括至少一光感应模块以及控制电路。至少一光感应模块用以在检测方向上检测目标物。每一光感应模块包括发光元件及收光元件。发光元件用以发出光束。收光元件用以接收被目标物反射的光束。发光元件的光轴与收光元件的光轴互相平行。收光元件的光轴相对于检测方向倾斜。控制电路根据光感应模块检测光束的结果决定自动装置的移动方向。

在本发明的一实施例中，上述的每一光感应模块还包括固定结构。固定结构具有多个开口。发光元件及收光元件分别固定于多个开口中。

在本发明的一实施例中，上述的固定结构具有第一遮光部。第一遮光部位于发光元件与收光元件之间。

在本发明的一实施例中，上述的自动装置用以在表面上移动。固定结构具有第二遮光部。第二遮光部位于收光元件与目标物之间。第二遮光部遮蔽收光元件的靠近所述表面的一部分。

在本发明的一实施例中，上述的第二遮光部位于发光元件与目标物之间。第二遮光部遮蔽发光元件的靠近所述表面的一部分。

在本发明的一实施例中，上述的自动装置用以在表面上移动。至少一光感应模块包括第一光感应模块。第一光感应模块的检测方向所在的平面与至少部分的所述表面平行。

在本发明的一实施例中，上述的自动装置还包括机壳。机壳具有面向所述表面的底面、相对于底面的顶面以及连接于顶面与底面之间的侧面。第一光感应模块设置于机壳的侧面。

在本发明的一实施例中，上述的至少一光感应模块包括第二光感应模块。第二光感应模块的检测方向所在的平面与至少部分的所述表面垂直。

在本发明的一实施例中，上述的上述的自动装置还包括机壳。机壳具有面向所述表面的底面、相对于底面的顶面以及连接于顶面与底面之间的侧面。第二光感应模块设置于机壳的底面。

基于上述，由于光感应模块的发光元件及收光元件的光轴相对于检测方向倾斜，因此发光元件发出的光束被目标物反射后，需具有相当的反射角才能被收光元件检测到。藉此，自动装置能检测到目标物的距离与目标物的反射率的相关程度能降低，进而提升自动装置的性能。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的自动装置的立体示意图。

图2为本发明一实施例的自动装置的仰视示意图。

图3为本发明一实施例的自动装置的侧视示意图。

图4为本发明一实施例的第一光感应模块的立体示意图。

图5为图4的第一光感应模块的剖面示意图。

图6示出本发明一实施例的第一光感应模块的发光元件及收光元件与目标物的相对位置。

图7示出本发明另一实施例的第一光感应模块的发光元件及收光元件与目标物的相对位置。

图8为本发明一实施例的第二光感应模块的立体示意图。

图9为图8的第二光感应模块的剖面示意图。

图10示出本发明一实施例的第二光感应模块的发光元件及收光元件与目标物的相对位置。

图11示出本发明另一实施例的第二光感应模块的发光元件及收光元件与目标物的相对位置。

附图标号说明

10：表面

20、30：目标物

100：自动装置

110A、110B、110A’、110B’：光感应模块

112：发光元件

114：收光元件

116：固定结构

116a、116b：开口

116c：第一遮光部

116d：第二遮光部

120：控制电路

130：机壳

132：底面

132a、136a：透光开口

134：顶面

136：侧面

140：清扫机构

150：移动机构

L：光束

X：光轴

x、y、z、D1、D2：方向

α、β：角度

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。

图1为本发明一实施例的自动装置的立体示意图。图2为本发明一实施例的自动装置的仰视示意图。图3为本发明一实施例的自动装置的侧视示意图。为方便说明起见，附图中标有xyz直角坐标系，其中方向x、方向y及方向z互相垂直。

请参照图1、图2及图3，自动装置100的检测系统包括至少一光感应模块110A和/或110B。举例而言，在本实施例中，自动装置100包括第一光感应模块110A，第一光感应模块110A的检测方向D1所在的平面(例如：xy平面)与至少部分的表面(例如：地面)平行。自动装置100还包括机壳130，机壳130具有面向表面(例如：地面)的底面132、相对于底面132的顶面134以及连接于顶面134与底面132之间的侧面136。在本实施例中，第一光感应模块110A可设置于机壳130的侧面136。详言之，机壳130的侧面136可具有透光开口136a，而第一光感应模块110A可设置于机壳130的侧面136的透光开口136a中。自动装置100是指能自主移动装置。举例而言，在本实施例中，自动装置100例如是扫地机。然而，本发明不限于此，根据其它实施例，自动装置100可以是取代侍者的送餐机器人、无人驾驶车或其它类型的装置。

图4为本发明一实施例的第一光感应模块110A的立体示意图。图5为图4的第一光感应模块110A的剖面示意图。请参照图4及图5，第一光感应模块110A用以检测在检测方向D1上的目标物20。第一光感应模块110A包括发光元件112及收光元件114。发光元件112用以发出光束L(绘于图6)。收光元件114用以接收被目标物20反射的光束L。发光元件112的光轴X与收光元件114的光轴X互相平行，且发光元件112的光轴X及收光元件114的光轴X相对于检测方向D1倾斜。换言之，光轴X与检测方向D1夹有角度α，其中角度α大于0°与且不等于90°。举例而言，在本实施例中，20°≦α≦40°，但本发明不以此为限。在本实施例中，发光元件112及收光元件114能分别发出及检测红外光。然而，本发明不以此为限，在其它实施例中，发光元件112及收光元件114也能分别能发出及检测其它波长范围的光束L。

在本实施例中，第一光感应模块110A的光轴X是以向下倾斜为示例，但本发明不限于此，在其它实施例中，若光束L不会被自动装置100的其它构件阻挡，第一光感应模块110A的光轴X也可以向上倾斜且与检测方向D1夹有角度α。

请参照图1、图2及图3，自动装置100还包括控制电路120。控制电路120与光感应模块110A和/或110B电性连接。举例而言，在本实施例中，控制电路120可以是电路板和/或晶片，但本发明不以此为限。自动装置100还包括清扫机构140及移动机构150。移动机构150与控制电路120电性连接。举例而言，在本实施例中，自动装置100的清扫机构140可包括侧刷。然而，本发明不限于此，在其它实施例中，自动装置100的清扫机构140也可包括其它种类的清扫机构，例如：滚刷、吸尘口等。在本实施例中，移动机构150包括行走轮组以及用以驱动行走轮组的马达(未示出)。然而，本发明不限于此，在其它实施例中，自动装置100的移动机构150也可包括其它种类的机构移动。

控制电路120能根据光感应模块110A和/或110B的收光元件114检测光束L的结果决定自动装置100的移动方向。通过清扫机构140、移动机构150、光感应模块110A和/或110B与控制电路120的配合，自动装置100能自动地清扫表面10。举例而言，清扫机构140作动时(例如：侧刷转动时)，移动机构150使自动装置100在表面10上运动，以使清扫机构140清扫表面10各处。在清扫过程中，光感应模块110A和/或110B的发光元件112发出光束L，光感应模块110A和/或110B的收光元件114检测被目标物反射的光束L；当光感应模块110A和/或110B未检测到被目标物时，控制电路120控制移动机构150，以使自动装置100继续向前方移动、持续清扫；当光感应模块110A和/或110B检测到目标物时，控制电路120通过移动机构150使自动装置100转向，以避开目标物。

值得注意的是，由于第一光感应模块110A的发光元件112及收光元件114的光轴X相对于检测方向D1倾斜，因此，发光元件112发出的光束L被目标物20反射后，需具有相当的反射角才能被收光元件114检测到。藉此，自动装置100能检测到目标物20的距离与目标物20的反射率的相关程度能降低，进而提升自动装置100的清扫覆盖率。以下举例说明比较例的自动装置的清扫过程与本发明一实施例的自动装置100的清扫过程，以阐明之。

比较例的自动装置的发光元件112及收光元件114的光轴X互相平行且平行于检测方向D1，比较例的自动装置其它部分则与本发明一实施例的自动装置100相同。以反射率为90％的白卡做为目标物20，比较例的自动装置在距离白卡21公分时即可检测到白卡而使自动装置做出对应的运动(例如：转向)。以反射率为18％的灰卡做为目标物20，比较例的自动装置在距离灰卡4.5公分时可检测到灰卡而使自动装置做出对应的运动(例如：转向)。将上述比较例的自动装置应用在一般家庭的清洁，当目标物20为低反射率的物体(例如：设置于墙壁底部的深色防踢板)时，比较例的自动装置能靠近低反射率的物体而使其清扫机构140清扫其附近的区域；但当目标物20为高反射率的物体(例如：白色橱柜的表面)时，比较例的自动装置在尚未靠近高反射率的物体时，自动装置即检测到高反射率的物体而转向，因而无法清扫其附近的区域，清洁覆盖率低。

以反射率为90％的白卡做为目标物20，本发明一实施例的自动装置100在距离白卡7公分时才会检测到白卡而使自动装置做出对应的运动(例如：转向)。以反射率为18％的灰卡做为目标物20，本发明一实施例的自动装置100在距离灰卡4.5公分时可检测到灰卡而使自动装置做出对应的运动(例如：转向)。将本发明一实施例的自动装置100应用在一般家庭的清洁，当目标物20为低反射率的物体(例如：设置于墙壁底部的深色防踢板)时，自动装置100能靠近低反射率的物体而使其清扫机构140清扫其附近的区域；当目标物20为高反射率的物体(例如：白色橱柜的表面)时，自动装置100也能较比较例的自动装置靠近高反射率的物体，而使清扫其附近的区域，清洁覆盖率高。

在本实施例中，第一光感应模块110A还包括固定结构116。固定结构116具有多个开口116a、116b。发光元件112及收光元件114分别固定于多个开口116a、116b中，藉此，发光元件112及收光元件114的光轴X可相对于检测方向D1倾斜且与检测方向D1夹有角度α。然而，本发明不限于此，在其它实施例中，也可利用其它类型的固定结构来固定发光元件112及收光元件114且使其光轴X相对于检测方向D1倾斜。

在本实施例中，固定结构116具有第一遮光部116c。第一遮光部116c位于发光元件112与收光元件114之间。换言之，第一遮光部116c隔开发光元件112与收光元件114。藉此，可避免发光元件112发出的光束L直接被收光元件114接收。

在本实施例中，第一光感应模块110A的固定结构116还可选择地具有第二遮光部116d。第二遮光部116d位于发光元件112与目标物20之间。第二遮光部116d遮蔽发光元件112的靠近表面10的一部分。详言之，发光元件112的第一部分112a位于发光元件112的光轴X与表面10之间。发光元件112的光轴X位于发光元件112的第二部分112b与发光元件112的第一部分112a之间。第二遮光部116d遮蔽发光元件112的第一部分112a(例如但不限于：下半部)而不遮蔽发光元件112的第二部分112b(例如但不限于：上半部)。第二遮光部116d遮蔽收光元件114的靠近表面10的一部分。详言之，收光元件114具有第一部分114a以及第二部分114b。收光元件114的第一部分114a位于收光元件114的光轴X与表面10之间。收光元件114的光轴X位于收光元件114的第二部分114b与收光元件114的第一部分114a之间。第二遮光部116d位于收光元件114与目标物20之间。第二遮光部116d遮蔽收光元件114的第一部分114a(例如但不限于：下半部)而不遮蔽收光元件114的第二部分114b(例如但不限于：上半部)。

自动装置100用以在表面10(例如：地面)上移动，以清扫表面10。在本实施例中，第一光感应模块110A用以检测位于扫表面10上且不平行于表面10的目标物20。简言之，第一光感应模块110A是用以检测位于自动装置100侧边的目标物20(例如：墙壁、家具等)。利用固定结构116的第二遮光部116d的遮挡作用，第一光感应模块110A的发光元件112发出的光束L不易投射至非欲检测物(例如：表面10)，且使第一光感应模块110A的收光元件114不易接收到被非欲检测物(例如：表面10)反射的光束L。藉此，利用第一光感应模块110A能更正确地判断自动装置100侧边是否存在目标物20，进而使自动装置100做出正确的动作。

图6示出本发明一实施例的第一光感应模块110A的发光元件112及收光元件114与目标物20的相对位置。请参照图6，在本实施例中，第一光感应模块110A的发光元件112及收光元件114的中心可位于与表面10平行的同一平面(例如：xy平面)上。换言之，第一光感应模块110A的发光元件112及收光元件114可以左右排列。然而，本发明不限于此，图7示出本发明另一实施例的第一光感应模块110A’的发光元件112及收光元件114与目标物20的相对位置。在图7的实施例中，第一光感应模块110A的发光元件112及收光元件114的中心也可位于与表面10垂直的同一平面(例如：yz平面)上。换言之，第一光感应模块110A’的发光元件112及收光元件114也可以上下排列。

图8为本发明一实施例的第二光感应模块110B的立体示意图。图9为图8的第二光感应模块110B的剖面示意图。请参照图1、图8及图9，在本实施例中，自动装置100除了包括用以检测侧边目标物20(绘于图5)的第一光感应模块110A外，自动装置100更可包括用以检测下方目标物30(例如：楼梯的台阶的踩踏面)的第二光感应模块110B。利用第二光感应模块110B，可防止自动装置100踩空。

第二光感应模块110B的结构与第一光感应模块110A的结构类似，因此以下主要说明两者差异处，两者相同或相似处，还请依图8及图9中的标号对应地参照前述说明，于此便不再重述。请参照图1、图8及图9，第二光感应模块110B的检测方向D2所在的平面(例如：xz平面)与至少部分的表面10(例如：xy平面)垂直。在本实施例中，机壳130的底面132具有透光开口132a，而第二光感应模块110B可设置于机壳130的底面132的透光开口132a中。第二光感应模块110B的发光元件112及收光元件114的光轴X相对于检测方向D2倾斜。第二光感应模块110B的发光元件112发出的光束L(绘于图10)朝自动装置100的外侧传递。第二光感应模块110B的发光元件112及收光元件114的光轴X与检测方向D2夹有角度β，其中角度β大于0°与且不等于90°。举例而言，在本实施例中，20°≦β≦40°，但本发明不以此为限。在本实施例中，第二光感应模块110B的固定结构116B与第一光感应模块110A的固定结构116类似，惟第二光感应模块110B的固定结构116B可选择性地不包括第二遮光部116d，但本发明不以此为限。

当自动装置100完全位于表面10(例如：地面)上时，第二光感应模块110B的发光元件112发出的光束L会照射至表面10，表面10反射光束L，而使收光元件114接收到较强的反射光束L。当自动装置100移动至表面10(例如：地面)边缘时，部分自动装置100(即第二光感应模块110B所在的部分)悬空。此时，第二光感应模块110B的发光元件112发出的光束L会照射至较远的目标物30(例如：楼梯的台阶的踩踏面)，而第二光感应模块110B的收光元件114所接收到的反射光束L强度变弱。藉此，控制电路120能根据此检测结果判断自动装置100已靠近表面10边缘而令自动装置100转向，以防止自动装置100踩空。同理于第一光感应模块110A，利用第二光感应模块110B，自动装置100能检测到目标物30的距离与目标物30的反射率的相关程度能降低，进而降低自动装置100踩空的机率。

图10示出本发明一实施例的第二光感应模块110B的发光元件112及收光元件114与目标物30的相对位置。请参照图10，在本实施例中，第二光感应模块110B的发光元件112及收光元件114的中心可位于与表面10平行的同一平面(例如：xy平面)上。换言之，第二光感应模块110B的发光元件112及收光元件114可以左右排列。然而，本发明不限于此，图11示出本发明另一实施例的第二光感应模块110B’的发光元件112及收光元件114与目标物30的相对位置。在图11的实施例中，第二光感应模块110B’的发光元件112及收光元件114的中心也可位于相对于表面10倾斜的同一平面上。换言之，第二光感应模块110B’的发光元件112及收光元件114也可以前后排列。

如图1所示，虽然前述是以同时包括第一光感应模块110A及第二光感应模块110B的自动装置100为例说明，但本发明并不限制自动装置100一定要同时包括第一光感应模块110A及第二光感应模块110B。此外，本发明也不限制自动装置100所包括的第一光感应模块110A和/或第二光感应模块110B的数量。凡包括至少一个第一光感应模块110A或至少一个第二光感应模块110B的自动装置均在本发明的保护范畴内。

综上所述，本发明一实施例的自动装置的检测系统包括至少一光感应模块以及与至少一光感应模块电性连接的控制电路。每一光感应模块包括发光元件及收光元件。发光元件的光轴与收光元件的光轴互相平行，且收光元件的光轴相对于检测方向倾斜。控制电路根据收光元件检测光束的结果决定自动装置的移动方向。由于光感应模块的发光元件及收光元件的光轴相对于检测方向倾斜，因此发光元件发出的光束被目标物反射后，需具有相当的反射角才能被收光元件检测到。藉此，自动装置能检测到目标物的距离与目标物的反射率的相关程度能降低，进而提升自动装置的清扫覆盖率和/或降低自动装置的踩空机率。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (11)

1.一种自动装置的检测系统，包括：

至少一光感应模块，用以在检测方向上检测目标物，而每一光感应模块包括：

发光元件，用以发出光束；以及

收光元件，用以接收被所述目标物反射的所述光束，其中所述发光元件的光轴与所述收光元件的光轴互相平行，且所述收光元件的光轴相对于所述检测方向倾斜；以及

控制电路，根据所述光感应模块检测所述光束的结果决定所述自动装置的移动方向。

2.根据权利要求1所述的自动装置的检测系统，其中每一所述光感应模块还包括：

固定结构，具有多个开口，其中所述发光元件及所述收光元件分别固定于所述多个开口中。

3.根据权利要求2所述的自动装置的检测系统，其中所述固定结构具有：

第一遮光部，位于所述发光元件与所述收光元件之间。

4.根据权利要求2所述的自动装置的检测系统，其中所述自动装置用以在表面上移动，而所述固定结构具有：

第二遮光部，位于所述收光元件与所述目标物之间，其中所述第二遮光部遮蔽所述收光元件的靠近所述表面的一部分。

5.根据权利要求4所述的自动装置的检测系统，其中所述第二遮光部位于所述发光元件与所述目标物之间，且所述第二遮光部遮蔽所述发光元件的靠近所述表面的一部分。

6.根据权利要求1所述的自动装置的检测系统，其中所述自动装置用以在表面上移动，所述至少一光感应模块包括：

第一光感应模块，其中所述第一光感应模块的所述检测方向所在的平面与至少部分的所述表面平行。

7.根据权利要求6所述的自动装置的检测系统，还包括：

机壳，具有面向所述表面的底面、相对于所述底面的顶面以及连接于所述顶面与所述底面之间的侧面，其中所述第一光感应模块设置于所述机壳的所述侧面。

8.根据权利要求6所述的自动装置的检测系统，其中所述至少一光感应模块还包括：

第二光感应模块，其中所述第二光感应模块的所述检测方向所在的平面与至少部分的所述表面垂直。

9.根据权利要求8所述的自动装置的检测系统，还包括：

机壳，具有面向所述表面的底面、相对于所述底面的顶面以及连接于所述顶面与所述底面之间的侧面，其中所述第二光感应模块设置于所述机壳的所述底面。

10.根据权利要求1所述的自动装置的检测系统，其中所述至少一光感应模块包括：

第二光感应模块，其中所述第二光感应模块的所述检测方向所在的平面与至少部分的表面垂直。

11.根据权利要求10所述的自动装置的检测系统，还包括：

机壳，具有面向所述表面的底面、相对于所述底面的顶面以及连接于所述顶面与所述底面之间的侧面，其中所述第二光感应模块设置于所述机壳的所述底面。