TW201446208A - 物件差動偵測方法及裝置 - Google Patents

Abstract

一種物件差動偵測方法與裝置，其用以偵測兩物件之差動值，並發出一訊號進行一預設動作，包括：提供一第一物件，其上設有金屬元件；提供一第二物件，其上設有與該第一物件上金屬元件相對應的電容感測器之感測片；使第一物件在相對第二物件產生差動時，電容感測器感測到不同之電容值，並藉由不同之電容值得知第一物件相對第二物件之位置時，發出一訊號進行一預設動作者。

Description

物件差動偵測方法及裝置

本發明係有關於一種偵測方法及裝置，尤指使用在具有自主性位移進行清潔工作之自走式清潔裝置中，用以偵測兩物件間之差動情況，以進行對應反應或控制之物件差動偵測方法及裝置。

由於現代人工作忙碌，對於家事清掃更覺得是一件費力又費時工作，為解決這樣的問題，市面上即出現所謂自走式清潔裝置之產品，藉著人工智慧的控制，可自動地在待清潔表面上來回清掃及除塵，達到無需人力操作的方便性。

習用自走式清潔裝置如遇到孩童將自走式清潔裝置拿起或自走式清潔裝置誤駛上障礙物…等情形，導致自走式清潔裝置機體全部或部份懸空於待清潔表面而無法繼續執行清潔工作，但此時自走式清潔裝置仍會持續運轉，空轉之驅動輪、主刷、側掃刷…等機構不僅造成能量之消耗且若孩童碰觸導致手指捲入之情形發生，後果更不堪設想；為了防止上述情形發生，遂有在自走式清潔裝置之機體上設置接觸感測器，偵測無驅動力之導輪與接觸感測器之接觸狀態，在自走式清潔裝置於待清潔表面上正常執行清潔工作狀態下，接觸感測器與導輪保持接觸，在自走式清潔裝置之導輪離地懸空於待清潔表面時，導輪會因重力往下墜落而與接觸感測器分離，使接觸感測器偵測到導輪為離地懸空於 待清潔表面狀態，以並透過控制單元輸出警示訊號提醒使用者。

習用自走式清潔裝置係由驅動輪驅動，無驅動力之導輪僅為輔助轉向裝置，如要在導輪處設置感測器，勢必增加導輪之結構複雜度；加上習用自走式清潔裝置之控制單元上IC電路板通常設置於導輪上方區域，如導輪之結構複雜度增加，亦會產生空間配置上之不便；且在自走式清潔裝置使用一段時間後，導輪亦容易受毛髮、線絲…等易拉伸而纏繞之汙塵纏繞而需取下清理，若其上設置感測器等需電性連結之元件，將造成拆卸之不易；此外，在待清潔表面有凹陷或遇到階梯時，導輪亦會因重力往下墜落，導致判斷失準之情形發生。

爰是，本發明之目的，在於提供一種偵測自走式清潔裝置之驅動輪是否離地之物件差動偵測方法。

本發明之另一目的，在於提供一種偵測自走式清潔裝置之驅動輪是否離地之物件差動偵測裝置。

依據本發明目的之物件差動偵測方法，其用以偵測兩物件之差動值，並發出一訊號進行一預設動作，包括：提供一機體，其設有包括：執行清潔功能之清潔機構、承載機體位移之驅動輪組、收集灰塵之集塵盒、設有排氣口藉排出空氣以提供負壓吸力之負壓裝置，及執行系統控制之控制單元；提供一電容感測單元，設於作為第一物件的機體之殼體與作為第二物件的驅動輪組之間；在驅動輪組相對機體進行差動時，電容感測單元感測到不同之電容值，並藉由不同之電容值得知驅動輪組相對於機體之位置。

依據本發明目的之另一物件差動偵測方法，其用以偵測兩物件之差動值，並發出一訊號進行一預設動作，包括：提供一第一物件，其上設有金屬元件；提供一第二物件，其上設有與該第一物件上金屬元件相對應的電容感測器之感測片；使第一物件在相對第二物件產生差動時，電容感測器感測到不同之電容值，並藉由不同之電容值得知第一物件相對第二物件之位置時，發出一訊號進行一預設動作者。

依據本發明另一目的之物件差動偵測裝置，其用以偵測兩物件之差動值，並發出一訊號進行一預設動作，包括：在一機體中設有包括：執行清潔功能之清潔機構、承載機體位移之驅動輪組、收集灰塵之集塵盒、設有排氣口藉排出空氣以提供負壓吸力之負壓裝置，及執行系統控制之控制單元；所述機體內部設有一電容感測單元，其包括：一金屬片設於作為第一物件的驅動輪組上及一電容感測器之感測片設於與該金屬片相對應之第二物件上。

依據本發明另一目的之另一物件差動偵測裝置，其用以偵測兩物件之差動值，並發出一訊號進行一預設動作，包括：在一機體中設有包括：執行清潔功能之清潔機構、承載機體位移之驅動輪組、收集灰塵之集塵盒、設有排氣口藉排出空氣以提供負壓吸力之負壓裝置，及執行系統控制之控制單元；所述機體內部設有一電容感測單元，其包括：一電容感測器之感測片設於作為第一物件之驅動輪組上及一金屬片設於與電容感測器相對應之第二物件上。

本發明實施例之方法與裝置，其主要係用以偵測兩 物件之差動值，並發出一訊號進行一預設動作，藉由電容感測單元依據設於第一物件之金屬片與設於第二物件之電容感測器感測片之距離或正投影相交集面積之不同，而感測到不同之電容值，使其在應用於自走式清潔裝置時，在電容值達一預設值時，判斷作為第一物件的驅動輪為離地懸空於待清潔表面狀態，發出警示訊號給使用者並停止機體上所有機構之運轉，防止機體空轉時之能量消耗與避免孩童碰觸而導致受傷之情形發生，其結構設計簡單，不占空間，且直接偵測第一物件之驅動輪組相對第二物件之機體之差動，能更精準的判斷自走式清潔裝置是否處於離地懸空於待清潔表面狀態。

1‧‧‧機體

11‧‧‧上殼體

111‧‧‧鏤孔

12‧‧‧下殼體

121‧‧‧樞軸

13‧‧‧容室

2‧‧‧驅動輪組

21‧‧‧驅動輪

22‧‧‧馬達

23‧‧‧齒輪組

231‧‧‧第一齒輪

232‧‧‧第二齒輪

24‧‧‧套殼

3‧‧‧清潔機構

31‧‧‧主掃刷

32‧‧‧側掃刷

4‧‧‧集塵機構

5‧‧‧負壓機構

6‧‧‧控制單元

7‧‧‧電容感測單元

71‧‧‧金屬片

72‧‧‧電容感測器

721‧‧‧感測片

8‧‧‧彈性元件

A1‧‧‧第一面積

A2‧‧‧第二面積

d1‧‧‧第一平均距離

d2‧‧‧第二平均距離

第一圖係一般自走式清潔裝置之機體中各機構示意圖。

第二圖係本發明實施例之電容感測單元配置於自走式清潔裝置中驅動輪組處進行偵測之示意圖。

第三圖係本發明實施例中驅動輪離地懸空之示意圖。

第四圖係本發明實施例中驅動輪正常位移狀態時之金屬片與電容感測器感測片相對位置示意圖。

第五圖係本發明實施例之驅動輪離地懸空時之金屬片與電容感測器感測片相對位置示意圖。

請參閱第一圖所示，本發明實施例之偵測方法可運用於如圖所示之自走式清潔裝置，其設有包括：可藉由分置機體1兩側之驅動輪21驅動機體1進行位移之驅動輪組2、可以具有刷 毛之主掃刷31及側掃刷32或其中之一或僅具吸塵作用之吸入口執行待清潔表面清潔操作的清潔機構3、可收集清潔機構3清理出之污塵的集塵機構4、可抽引集塵機構4內空氣使其內部形成負壓狀態之負壓機構5、可執行各項數據運算或判斷以進行機體1上各項功能控制之控制單元6。

請參閱第二圖所示，所述驅動輪組2係設於由機體1之上殼體11與下殼體12所組成之容室13中，驅動輪21之底部由下殼體12之鏤孔111露出機體1外；在容室13內設有一電容感測單元7，其係由裝設於驅動輪組2構成之第一物件上的金屬片71，與裝設於上殼體11構成之第二物件與金屬片71相對應之電容感測器72所組成；該金屬片71可為PCB板內之銅箔或其他金屬材質，該電容感測器72外連結與金屬片71面積大致相同之金屬材質感測片721，且在驅動輪21正常位移於待清潔表面時，金屬片71與電容感測器72之感測片721大致維持平行狀態。

請參閱第三圖所示，所述驅動輪組2係以馬達22經由一齒輪組23帶動驅動輪21；驅動輪組2之馬達22及齒輪組23設於一套殼24中被其所包覆，齒輪組23包括受馬達22驅動之第一齒輪231，及與驅動輪21同軸設立之第二齒輪232；其中，驅動輪組2之套殼24上設有一樞設在下殼體12上之樞軸121，提供驅動輪組2以樞軸121為旋轉軸心進行相對於機體1之上下擺動，配合一設於驅動輪組2上與上殼體11相抵頂之彈性元件8，提供驅動輪21輾及顛跛路況表面產生震動時之緩衝及避震效果。

請參閱第二圖與第四圖所示，在機體1於地面正常行走為移時，大致平行之金屬片71與電容感測器72之感測片721 間具有一第一平均距離d1，且兩者正投影之第一面積為A1；請配合參閱第三圖與第五圖所示，當機體1被提起，驅動輪21離地懸空於待清潔表面上方時，驅動輪組2以樞軸121為旋轉軸心向下擺動，相對機體1形成差動，此時金屬片71與電容感測器72感測片721間之第二平均距離為d2，且兩者交集下正投影之第二面積為A2，其中d2大於d1且A2小於A1。

本發明實施例在實施上，已知電容值C-ε A/d(A：正投影面積；d：距離；ε：介電係數)，在驅動輪組2相對機體1差動之同時，金屬片71與電容感測器72感測片721間之距離與正投影之面積也會相對之改變，使電容感測單元7感測不同之電容值，並經由控制單元6將此數值對一預設值進行比對，得知驅動輪組2與機體1之相對位置，如控制單元6判斷驅動輪組2之驅動輪21已離地懸空於待清潔表面，則可輸出一警示訊號提醒使用者且停止機體1上所有機構之運轉。

本發明實施例中之金屬片71與電容感測器72感測片之位置可互換，例如將電容感測器72及感測片721裝設於機體1之下殼體12，並將金屬片71裝設於驅動輪組2上相對應之位置；或是將金屬片71或電容感測器72及感測片721裝設於驅動輪組2上任一位置，再於機體1之上殼體11或下殼體12中任一對應位置裝設金屬片71或電容感測器72及感測片721，亦可產生電容值之變化。

本發明實施例之方法與裝置，其主要係用以偵測兩物件之差動值，並發出一訊號進行一預設動作，藉由電容感測單元7依據設於第一物件之金屬片71與設於第二物件之電容感測器 72感測片721之距離或正投影相交集面積之不同，而感測到不同之電容值，使其在應用於自走式清潔裝置時，在電容值達一預設值時，判斷作為第一物件的驅動輪21為離地懸空於待清潔表面狀態，發出警示訊號給使用者並停止機體1上所有機構之運轉，防止機體1空轉時之能量消耗與避免孩童碰觸而導致受傷之情形發生，其結構設計簡單，不占空間，且直接偵測第一物件之驅動輪組2相對第二物件之機體1之差動，能更精準的判斷自走式清潔裝置是否處於離地懸空於待清潔表面狀態。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧機體

11‧‧‧上殼體

111‧‧‧鏤孔

12‧‧‧下殼體

13‧‧‧容室

2‧‧‧驅動輪組

21‧‧‧驅動輪

7‧‧‧電容感測單元

71‧‧‧金屬片

72‧‧‧電容感測器

721‧‧‧感測片

Claims (12)

1. 一種物件差動偵測方法，其用以偵測兩物件之差動值，並發出一訊號進行一預設動作，包括：提供一機體，其設有包括：執行清潔功能之清潔機構、承載機體位移之驅動輪組、收集灰塵之集塵盒、設有排氣口藉排出空氣以提供負壓吸力之負壓裝置，及執行系統控制之控制單元；提供一電容感測單元，設於作為第一物件的機體之殼體與作為第二物件的驅動輪組之間；在驅動輪組相對機體進行差動時，電容感測單元感測到不同之電容值，並藉由不同之電容值得知驅動輪組相對於機體之位置。
2. 一種物件差動偵測方法，其用以偵測兩物件之差動值，並發出一訊號進行一預設動作，包括：提供一第一物件，其上設有金屬元件；提供一第二物件，其上設有與該第一物件上金屬元件相對應的電容感測器之感測片；使第一物件在相對第二物件產生差動時，電容感測器感測到不同之電容值，並藉由不同之電容值得知第一物件相對第二物件之位置時，發出一訊號進行一預設動作者。
3. 如申請專利範圍第1項所述物件差動偵測方法，其中，該電容值依一距離變化而改變。
4. 如申請專利範圍第1項所述物件差動偵測方法，其中，該電容值依一面積變化而改變。
5. 如申請專利範圍第1項所述物件差動偵測方法，其中，當電容值達一預設值時，控制單元停止機體之運轉。
6. 如申請專利範圍第1項所述物件差動偵測方法，其中，當電容值達一預設值時，控制單元輸出一警示訊號。
7. 一種物件差動偵測裝置，其用以偵測兩物件之差動值，並發出一訊號進行一預設動作，包括：在一機體中設有包括：執行清潔功能之清潔機構、承載機體位移之驅動輪組、收集灰塵之集塵盒、設有排氣口藉排出空氣以提供負壓吸力之負壓裝置，及執行系統控制之控制單元；所述機體內部設有一電容感測單元，其包括：一金屬片設於作為第一物件的驅動輪組上及一電容感測器之感測片設於與該金屬片相對應之第二物件上。
8. 一種物件差動偵測裝置，其用以偵測兩物件之差動值，並發出一訊號進行一預設動作，包括：在一機體中設有包括：執行清潔功能之清潔機構、承載機體位移之驅動輪組、收集灰塵之集塵盒、設有排氣口藉排出空氣以提供負壓吸力之負壓裝置，及執行系統控制之控制單元；所述機體內部設有一電容感測單元，其包括：一電容感測器之感測片設於作為第一物件之驅動輪組上及一金屬片設於與電容感測器相對應之第二物件上。
9. 如申請專利範圍第7項或第8項所述物件差動偵測裝置，其中，該驅動輪組以一樞軸為旋轉中心可相對機體進行上下擺 動。
10. 如申請專利範圍第7項或第8項所述物件差動偵測裝置，其中，該驅動輪組上設有一彈性元件抵頂於機體殼體。
11. 如申請專利範圍第7項或第8項所述物件差動偵測裝置，其中，該電容感測單元感測電容感測器與金屬片距離變化之電容值。
12. 如申請專利範圍第7項或第8項所述物件差動偵測裝置，其中，該電容感測單元感測電容感測器與金屬片面積變化之電容值。