TW201338747A - 清潔機器人及控制清潔機器人的方法 - Google Patents

Abstract

一種清潔機器人以及控制清潔機器人的方法。清潔機器人包括本體、第一循邊模組、第二循邊模組、及控制單元，而控制清潔機器人的方法包括下列步驟：使用第一循邊模組沿障礙物行走；以及，當受困事件發生時，控制單元關閉第一循邊模組，並開啟第二循邊模組，並且經一設定時間後確定本體已脫離障礙物後，控制單元再切回第一循邊模組。

Description

清潔機器人及控制清潔機器人的方法

本發明係關於一種當清潔機器人以某一循邊模組沿障礙物行走，而清潔機器人發生受困事件時，清潔機器人將改以另一循邊模組沿障礙物行走。

目前市面上的清潔機器人都設有障礙物偵測器，並且透過障礙物偵測器的偵測，此類清潔機器人通常具有沿著牆面或障礙物邊行走進行清潔任務的功能。而障礙物偵測器可為兩類：接觸式與非接觸式。接觸式障礙物偵測器容易把沾在清潔機器人上的灰塵沾到牆面或家俱上，若是清潔機器人碰撞障礙物的力道太大的話，家俱容易毀損。

非接觸式障礙物偵測器則不會直接與障礙物碰撞，而是透過發射紅外線到清潔機器人所在的環境中，來偵測紅外線的反射訊號。若非接觸式障礙物偵測器偵測到反射的紅外線就表示，清潔機器人附近有障礙物存在。然而紅外線的反射強度會受障礙物的反射率影響，若障礙物的反射率高，清潔機器人在距離障礙物很遠的地方就偵測到障礙物訊號，此時清潔機器人就不會繼續往障礙物方向靠近。

若清潔機器人所處的環境是一個狹窄的巷子，而巷子兩邊牆面的反射率不同，當清潔機器人先沿低反射率牆面行走進入巷子，後再沿高反射率牆面行走準備離開巷子的時候，若是巷子的寬度不夠，清潔機器人會撞向反射率牆面，使得清潔機器人原地打轉，而發生無法脫離巷子的問題。

因此有必要提供一種新的清潔機器人以解決先前技術所存在的問題。

本發明之主要目的係在提供當清潔機器人以某一循邊模組沿障礙物行走，清潔機器人卻在受困事件時，清潔機器人將改以另一循邊模組沿障礙物行走。

為達成上述之目的，本發明之清潔機器人包括本體、第一循邊模組、第二循邊模組、及控制單元。其中第一循邊模組與第二循邊模組分別設置於本體的兩側，且當第一循邊模組開啟時，第二循邊模組保持關閉。控制單元設置於本體，且分別與第一循邊模組及第二循邊模組電性連接，控制單元用以控制本體、第一循邊模組、及第二循邊模組；其中當一受困事件發生時，控制單元關閉第一循邊模組，並開啟第二循邊模組，並且經一時間後確定本體已脫離障礙物後，控制單元再切回第一循邊模組。

其中根據本發明之一實施例，受困事件包括本體在一預定時間內原地自轉超過一預定次數，其中預定時間為1分鐘，預定次數為4次。

根據本發明之另一實施例，受困事件包括本體在一預定時間內碰撞次數超過一預定次數時，其中預定時間為2分鐘，預定次數為10次。

根據本發明之一實施例，第一循邊模組與第二循邊模組皆為紅外線偵測模組，且各紅外線偵測模組分別包括紅外線發射器以及一紅外線接收器。

本發明另提供一種控制清潔機器人的方法，該方法包括下列步驟：使用第一循邊模組沿一障礙物行走；以及，當受困事件發生時，控制單元關閉第一循邊模組，並開啟第二循邊模組，並且經一設定時間後確定本體已脫離障礙物後，控制單元再切回第一循邊模組。

根據本發明之一實施例，受困事件包括本體在一預定時間內原地自轉超過一預定次數，其中預定時間為1分鐘，預定次數為4次。

根據本發明之另一實施例，受困事件包括本體在一預定時間內碰撞次數超過一預定次數時，其中預定時間為2分鐘，預定次數為10次。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

以下請先參考圖1至圖4，關於本發明之清潔機器人之一實施例，其中圖1為本發明之清潔機器人之硬體架構圖，圖2為本發明之清潔機器人以第一循邊模組沿障礙物行走之示意圖，圖3為本發明之清潔機器人以第一循邊模組沿障礙物行走時，無法脫離該障礙物之示意圖，圖4為本發明之清潔機器人改以第二循邊模組沿障礙物行走並脫離該障礙物之示意圖。

如圖1所示，本發明之清潔機器人1包括本體10、第一循邊模組20、第二循邊模組30、及控制單元40、及第三循邊模組50，其中第一循邊模組20、第二循邊模組30、控制單元40、及第三循邊模組50皆設於本體10內，其中第一循邊模組20設於本體10的右側；第二循邊模組30設於本體10的左側；第三循邊模組50設於本體10的前側。

根據本發明之一實施例，第一循邊模組20與第二循邊模組30皆為紅外線偵測模組，且此紅外線偵測模組分別包括一紅外線發射器以及一紅外線接收器。

在此需注意的是，為保證清潔機器人1在執行清潔任務時，清潔機器人1的移動路徑能覆蓋到最大的工作區域，通常清潔機器人1只會使用某一側的循邊模組來偵測障礙物，因此根據本發明之一具體實施例，當清潔機器人1使用第一循邊模組20來偵測障礙物時，第二循邊模組30保持關閉，以確保清潔機器人1能清潔到所有的工作區域。

控制單元40分別與第一循邊模組20及第二循邊模組30電性連接，且控制單元40用以控制本體10、第一循邊模組20、及第二循邊模組30。並且當本體10以第一循邊模組20所在之一側(本體10右側)沿障礙物行走時，本體10發生受因事件時，控制單元40將關閉第一循邊模組20，並開啟第二循邊模組30，讓本體10改以第二循邊模組30所在之一側(本體10左側)沿障礙物行走。

而受困事件指的是1.本體10在一預定時間內原地自轉超過一預定次數；或2.本體10在一預定時間內碰撞次數超過一預定次數。根據本發明之一具體實施例，當本體10在一分鐘內原地旋轉4次；或本體10在2分鐘內碰撞障礙物100的次數超過10次，皆表示本體10發生受困事件，即本體10被困在障礙物100內。

本發明之清潔機器人1的循邊模組20、30、與50的具體運作方式如下：藉由紅外線發射器發射一紅外線訊號至清潔機器人1所在的環境中；藉由紅外線接收器接收清潔機器人1所在的環境所反射的反射訊號，若接收到反射訊號就表示清潔機器人1附近有障礙物100，若沒有接收到反射訊號就表示清潔機器人1附近沒有障礙物100。並且當紅外線接收器接收到的反射訊號強度超過預定值後，將藉由控制單元40控制清潔機器人1開始沿著障礙物100行走，並與障礙物100保持一定的循邊距離，而前述之循邊距離在以後的敘述中將稱為循邊觸發距離。

在此須注意的是，觸發清潔機器人1開始沿著障礙物100行走的循邊觸發距離與障礙物的反射率有關，若障礙物100的反射率高，清潔機器人1的循邊觸發距離就長(因為清潔機器人1在離障礙物100很遠的地方就已接收到強度超過設定值的反射訊號)。若障礙物100的反射率低，清潔機器人1的循邊觸發距離就短(因為清潔機器人1必須離障礙物100很近才能接收到強度超過設定值的反射訊號)。因此，清潔機器人1面對不同反射率的障礙物100時，會有不同的循邊觸發距離。

如圖2所示，本實施例之障礙物100包括第一牆面110、第二牆面120、及第三牆面130，而第二牆面120位於第一牆面110與第三牆面130之間，使得本實施例之障礙物100形成一狹窄的死巷，並且在本實施例中，第三牆面130的反射率高於第一牆面110的反射率，使得清潔機器人1與第一牆面110的觸發距離d1會小於清潔機器人1與第三牆面130的觸發距離d2。

根據本發明之一具體實施例，如圖2所示，當本發明使用第一循邊模組20來偵測障礙物100，且本體10以第一循邊模組20所在之一側(本體10的右側)沿第一牆面110行走，此時本體10會與第一牆面110保持d1的距離。如圖2所示，而本體10沿第一牆面110行走的路徑為成類似S型，且S型路徑與第一牆面110的平均距離就是d1。

為了讓清潔機器人1沿第一牆面110行走，清潔機器人1會以接近直線前進，但保持一個小的角速度ω，以防止清潔機器人1在行走時遠離第一牆面110或撞到第一牆面110。其中ω>0代表清潔機器人1直線前進，但卻微微的偏移牆，當ω<0時，代表清潔機器人1直線前進，但卻微微的靠近牆。

如圖2所示，當本體10被觸發以本體10的右側沿第一牆面110行走時，表示清潔機器人1與距離第一牆面110的距離剛好或太近，此時執行ω>0的行走模式，讓清潔機器人1直線前進，但微微離開牆，直到第一循邊模組20接收到的紅外線訊號強度不足觸發本體10沿第一牆面110行走，則表示清潔機器人1距離第一牆面110的距離剛好或太遠，此時執行ω<0的行走模式，讓清潔機器人1微微的靠近第一牆面110。運用讓清潔機器人1時而靠近第一牆面110時而遠離第一牆面110的行走邏輯，可以讓清潔機器人1始終與第一牆面110保持的d1距離直線前進，並形成如圖2所示之路徑，使得清潔機器人1可以做沿第一牆面110走的清掃模式，清掃第一牆面110邊的灰塵。

如圖2與圖3所示，當本體10以第一循邊模組20所在之一側(本體10的右側)沿障礙物100之第一牆面110行走到盡頭時，本體10會先沿障礙物100之第二牆面120左轉彎後，再轉向障礙物100之第三牆面130。而本實施例之第三牆面130的反射率高於第一牆面110的反射率，使得清潔機器人1沿第三牆面130行走時，會與第三牆面130保持較遠的觸發距離d2(跟第一牆面110相比)。

然而，本實施例的障礙物100是狹窄的死巷，再加上第三牆面130反射率的高，使得清潔機器人1會以較遠的觸發距離d2沿第三牆面130行走，此時若障礙物100的出口的寬度小於觸發距離d2加上清潔機器人1之本體10的寬度的總和，就會發本體10的左側會撞到第一牆面110的情況(如圖3所示)。

如圖3所示，當本體10的左側撞到第一牆面110時，為嘗試脫離第一牆面110，清潔機器人1會轉向另一個角度，以避免再次撞到第一牆面110，但此轉向角度不限，以至於清潔機器人1可能會再度轉向正對第二牆面120(圖2所示的方向)。但第二牆面120是死巷，而此時依照前述循邊模組的運作模式，清潔機器人1會再度左轉彎而沿第三牆面130行走，此時再度因為障礙物100出口寬度的問題，本體10的左側又會再次撞到第一牆面110，而造成本體10不斷在障礙物100裡面原地打轉，無法脫離。

此時如圖4所示，為了讓本體10離開障礙物100，控制單元40將關閉第一循邊模組20，並開啟第二循邊模組30，讓本體10以第二循邊模組30所在之一側(本體10的左側)沿第一牆面110行走一分鐘，因為第一牆面110觸發距離d1較短，故可藉此脫離障礙物100。

並且在本體10脫離障礙物100後，控制單元40將控制本體10在保持開啟第二循邊模組30的狀態下，讓本體10以一隨機走模式行走一設定時間，來確保本體10已經脫離障礙物100。而該隨機走模式為：當本體10遇到某一障礙物時，本體10隨機轉一個角度，且直線行走，直到遇到另一障礙物，本體10再隨機轉一個角度，再直線行走，直到設定時間到達。當本體10隨機走模式的設定時間以到達後，控制單元40再切回第一循邊模組20。根據本發明之一實施例，讓本體10以隨機走模式行走的設定時間為一分鐘。在此須注意的是，控制單元40可為硬體裝置、軟體程式、韌體或其組合外，亦可藉電路迴路或其他適當型式配置。

以下請參考圖5並繼續一併參考圖2至圖4，以了解本發明之控制清潔機器人的方法之實施步驟，其中圖5為本發明之控制清潔機器人的方法之步驟流程圖。

如圖2與圖3所示，本發明之控制清潔機器人的方法，可用以控制清潔機器人1沿障礙物100行走，其中清潔機器人1包括本體10、第一循邊模組20、第二循邊模組30、控制單元40、及第三循邊模組50。根據本發明之一實施例，清潔機器人1的第一循邊模組20、第二循邊模組30及第三循邊模組50分別設置於本體10的右、左側與前端，並且當第一循邊模組20開啟時，第二循邊模組30保持關閉。根據本發明之一具體實施例，第一循邊模組20、第二循邊模組30及第三循邊模組50皆為一紅外線偵測模組，且該紅外線偵測模組包括一紅外線發射器以及一紅外線接收器。本發明之控制清潔機器人的方法包括下列步驟：

步驟S1：使用第一循邊模組沿一障礙物行走。

如圖2所示，清潔機器人1使用第一循邊模組20，讓本體10以右側(第一循邊模組20所在之一側)沿障礙物100之第一牆面110行走。在此需注意的是，此時第二循邊模組30保持關閉。

步驟S2：是否發生受因事件。

若發生受困事件，執行步驟S3。

根據本發明之一具體實施例，受困事件包括：

1.當本體10在一分鐘內原地旋轉4次，表示本體10被困在障礙物100內。

2.　當本體10在2分鐘內碰撞障礙物100的次數超過10次，表示本體10被困在障礙物100內。

此處須注意的是，若沒有前述之受困事件，則代表本體10沒被障礙物100困住，此時將繼續使用第一循邊模組20(步驟S4)。

步驟S3：關閉第一循邊模組，並開啟第二循邊模組沿障礙物行走。

發生上述受困事件之其中之一時，控制單元40將關閉第一循邊模組20，並開啟第二循邊模組30，讓本體10以左側(第二循邊模組30所在之一側)沿障礙物100之第一牆面110行走，以脫離障礙物100，而本體10以左側沿障礙物100之第一牆面110行走的時間為一分鐘(步驟S5)。

並且在本體10脫離障礙物100後，控制單元40將控制本體10在開啟第二循邊模組30的狀態下，讓本體10以一隨機走模式行走一設定時間(步驟S6)，來確保本體10已經脫離障礙物100。而該隨機走模式為：當本體10遇到某一障礙物時，本體10隨機轉一個角度，且直線行走，直到遇到另一障礙物，本體10再隨機轉一個角度，再直線行走，直到設定時間到達。當本體10隨機走模式的設定時間以到達後，控制單元40再切回第一循邊模組20(步驟S1)。根據本發明之一實施例，讓本體10以隨機走模式行走的設定時間為一分鐘。

此處需注意的是，本發明之控制清潔機器人的方法並不以上述之步驟次序為限，只要能達成本發明之目的，上述之步驟次序亦可加以改變。

綜上所陳，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵，為一大突破，懇請　貴審查委員明察，早日賜准專利，俾嘉惠社會，實感德便。惟須注意，上述實施例僅為例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明之範圍。任何熟於此項技藝之人士均可在不違背本發明之技術原理及精神下，對實施例作修改與變化。本發明之權利保護範圍應如後述之申請專利範圍所述。

1．．．清潔機器人

10．．．本體

20．．．第一循邊模組

30．．．第二循邊模組

40．．．控制單元

50．．．第三循邊模組

100．．．障礙物

110．．．第一牆面

120．．．第二牆面

130．．．第三牆面

d1、d2．．．觸發距離

圖1係本發明之清潔機器人之硬體架構圖。

圖2係本發明之清潔機器人以第一循邊模組沿障礙物行走之示意圖。

圖3係本發明之清潔機器人以第一循邊模組沿障礙物行走時，無法脫離該障礙物之示意圖。

圖4係本發明之清潔機器人改以第二循邊模組沿障礙物行走並脫離該障礙物之示意圖。

圖5係本發明之控制清潔機器人的方法之步驟流程圖。

S1、S2、S3、S4、S5、S6．．．步驟

Claims (9)

1. 一種清潔機器人，係能沿一障礙物行走，該清潔機器人包括：一本體；一第一循邊模組，設置於該本體之一側，當該第一循邊模組開啟時，該本體以該測沿該障礙物行走；一第二循邊模組，設置於該本體之另一側，當該第一循邊模組開啟時，該第二循邊模組保持關閉；以及一控制單元，設置於該本體，且分別與該第一循邊模組及該第二循邊模組電性連接，該控制單元用以控制該本體、該第一循邊模組、及該第二循邊模組；其中當一受困事件發生時，該控制單元關閉該第一循邊模組，並開啟該第二循邊模組，並且經一設定時間後確定該本體已脫離該障礙物後，該控制單元再切回該第一循邊模組。
2. 如申請專利範圍第1項所述之清潔機器人，其中該設定時間為1分鐘，且透過該控制單元控制該本體執行一隨機走模式來確保該本體已經脫離該障礙物。
3. 如申請專利範圍第2項所述之清潔機器人，其中該受因事件包括該本體在一預定時間內原地自轉超過一預定次數，其中該預定時間為1分鐘，該預定次數為4次。
4. 如申請專利範圍第2項所述之清潔機器人，，其中該受困事件包括該本體在一預定時間內碰撞次數超過一預定次數時，其中該預定時間為2分鐘，該預定次數為10次。
5. 如申請專利範圍第2、3或4項所述之清潔機器人，其中該第一循邊模組與該第二循邊模組皆為一紅外線偵測模組，且各該紅外線偵測模組分別包括一紅外線發射器以及一紅外線接收器。
6. 一種控制清潔機器人的方法，用以控制一清潔機器人，該清潔機器人包括一本體、一第一循邊模組、一第二循邊模組、及一控制單元，該方法包括下列步驟：使用該第一循邊模組沿一障礙物行走；以及當一受困事件發生時，該控制單元關閉該第一循邊模組，並開啟該第二循邊模組，並且經一設定時間後確定該本體已脫離該障礙物後，該控制單元再切回該第一循邊模組。
7. 如申請專利範圍第6項所述之控制清潔機器人的方法，其中該設定時間為1分鐘，且透過該控制單元控制該本體執行一隨機走模式來確保該本體已經脫離該障礙物。
8. 如申請專利範圍第7項所述之控制清潔機器人的方法，其中該受困事件包括該本體在一預定時間內原地自轉超過一預定次數，其中該預定時間為1分鐘，該預定次數為4次。
9. 如申請專利範圍第7項所述之控制清潔機器人的方法，其中該受困事件包括該本體在一預定時間內碰撞次數超過一預定次數時，其中該預定時間為2分鐘，該預定次數為10次。