TW201737854A - 自動清潔系統及其運作方法 - Google Patents
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Abstract
一種自動清潔系統及其運作方法。自動清潔系統包括：一監視感測器、一掃地機器人及一控制主機。監視感測器配置於一場域中，用以監視場域而獲得一影像。控制主機耦接至監視感測器以接收影像，用以分析影像而找出在場域中的一活動熱區，以及指示掃地機器人去清潔活動熱區。
Description
本發明是有關於一種自動化系統，且特別是有關於一種自動清潔系統及其運作方法。
近年來，計算機領域蓬勃發展，並且科技的進步，使得許多自動化設備得以應用至一般人的日常生活中，例如，洗衣機、洗碗機與掃地機器人。為了設計上的便利，掃地機器人的探索路徑通常透過簡單的法則來制定，以致於可能會存在未打掃的區域。並且，掃地機器人通常是固定時間啟動，無法依據使用者的習慣而調整，進而可能打擾到使用者。其次，掃地機器人通常是獨立運作，亦即在多個掃地機器人的情況下，掃地機器人無法彼此協助，進而造成整體掃地效率無法提高。再者，在掃地機器人啟動時，掃地機器人的探率路徑可能會使用者的行進路徑交錯，也有可能打擾到使用者。
依據上述，掃地機器人在單獨運作的情況下可能會有上述缺陷，因此如何優化掃地機器人的使用則成為一個發展的重點。
本發明提供一種自動清潔系統及其運作方法，可有效地對場域進行打掃。
本發明的自動清潔系統，包括：一監視感測器、一掃地機器人及一控制主機。監視感測器配置於一場域中，用以監視場域而獲得一影像。控制主機耦接至監視感測器以接收影像，用以分析影像而找出在場域中的一活動熱區，以及指示掃地機器人去清潔活動熱區。
本發明的自動清潔系統的運作方法，包括下列步驟。透過一監視感測器監視一場域以獲得一影像。透過一控制主機分析影像而找出在場域中的一活動熱區。以及，透過控制主機指示一掃地機器人去清潔活動熱區。
基於上述，本發明實施例的自動清潔系統及其運作方法，透過監視感測器獲得場域的影像，並且透過控制主機找出在場域中的活動熱區，以指示掃地機器人清潔活動熱區。藉此，掃地機器人可完整地且有效地對場域進行打掃，並且掃地機器人的打掃路徑可更具有彈性。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1A及圖1B為依據本發明一實施例的自動清潔系統的系統示意圖。請參照圖1A及圖1B，在本實施例中，自動清潔系統100包括監視感測器110、控制主機120、掃地機器人130及路由器140。路由器140可透過有線介面及無線介面的其中之一耦接監視感測器110及控制主機120，並且可透過無線介面耦接掃地機器人130，以傳遞監視感測器110、控制主機120及掃地機器人130之間的信號（例如影像資料DIM、移動資訊IMV、電力資訊IPO及控制信號CMC）。
監視感測器110配置於場域FD1中，用以監視場域FD1而獲得影像，並且對應地提供影像資料DIM。其中，監視感測器110例如是攝影（camera）或類似元件，並且可配置於場域FD1的上方（例如配置天花板或牆壁上），以便於監視場域FD1。並且，場域FD1可以是室內空間、室外空間或半室外空間。控制主機120耦接至監視感測器110及掃地機器人130，並且接收影像資料DIM所傳送的影像，其中控制主機120例如是網路伺服器或類似設備。接著，控制主機120分析影像資料DIM的影像而找出在場域FD1中的活動熱區HA1，以及指示掃地機器人130去清潔活動熱區HA1。其中，掃地機器人13在活動熱區HA1中的行進方式可以是螺旋狀路線、S型路線、Z型路線或隨機路線。
進一步來說，當控制主機12找出活動熱區HA1時，會依據活動熱區HA1制定掃地機器人130的打掃路徑CP1。在此，活動熱區HA1可以是一個以上的移動物件常經過的地方，亦即活動熱區HA1通常是灰塵或毛髮容易堆積的地方，因此打掃路徑CP1位於活動熱區HA1中的打掃密集度會高於活動熱區HA1外的打掃密集度。其中，移動物件例如動物或移動設備等具有移動能力的生物或機械。藉此，掃地機器人130可完整地且有效地對場域FD1進行打掃。
在本發明實施例中，掃地機器人130可優先對活動熱區HA1進行打掃，但在其他實施例中，掃地機器人130可先對活動熱區HA1外的區域進行打掃，此可依據系統設計而定，本發明實施例不以此為限。
此外，透過影像分析，控制主機120可依據影像資料DIM的影像判斷場域FD1中是否有移動物件進行活動，並且可藉此判斷移動物件於場域FD1的活動時間及場域FD1的非活動時間區段。接著，在找出移動物件於場域FD1的活動時間後，控制主機120可於活動時間後立即指示掃地機器人130清潔活動熱區HA1，並且掃地機器人130的打掃時間可依照場域FD1的使用狀態調整，亦即場域FD1未使用時可拉長掃地機器人130的打掃時間，場域FD1被使用時適時縮短掃地機器人130的打掃時間。
在找出場域FD1的非活動時間區段後，可在非活動時間區段內指示掃地機器人130清潔場域FD1，亦即將掃地機器人130的打掃時間排定在非活動時間區段內，以避干擾移動物件的活動。其中，掃地機器人130的打掃時間可安排在移動物件於場域FD1的常態性活動時間（例如家庭時間）之前或之後，但本發明實施例不以此為限。
另一方面，當掃地機器人130在進行打掃時，掃地機器人130可透過移動資訊IMV回報其移動狀態至控制主機120，並且透過電力資訊IPO回報其電力狀態至控制主機120。當移動資訊IMV表示掃地機器人130為停止時，控制主機120依據影像資料DIM的影像判斷掃地機器人130的停止位置，並且發出一警告訊息以提示掃地機器人130的停止位置，其中警告訊息可以是聲音訊息或影像訊息，但本發明實施例不以此為限。當電力資訊IPO表示掃地機器人130電力狀態小於低電力值時，代表掃地機器人130可能快沒電了，因此控制主機130可指示掃地機器人130回到待機位置，例如返回到插座或充電座，以進行充電。
在本實施例中，控制主機120例如包括移動偵測單元121、儲存單元122、熱區判斷單元123、路徑定義單元124、控制單元125及排程單元126。移動偵測單元121用以依據影像資料DIM的影像偵測場域FD1中移動物件的移動軌跡。熱區判斷單元123用以依據移動軌跡判斷活動熱區HA1。儲存單元122用以儲存活動熱區HA1。路徑定義單元124用以依據活動熱區HA1排定掃地機器人130的打掃路徑CP1。排程單元126用以依據影像資料DIM的影像判斷場域FD1的非活動時間區段（例如睡眠時間、用餐時間），以排定掃地機器人130的打掃時間。控制單元125依據打掃時間及打掃路徑發出控制信號CMC至掃地機器人130，以指示掃地機器人130進行移動及打掃。
在本實施例中，移動偵測單元121、儲存單元122、熱區判斷單元123、路徑定義單元124、控制單元125及排程單元126可以分別是儲存於記憶體中的程式，並且透過中央處理器來執行；或者，移動偵測單元121、儲存單元122、熱區判斷單元123、路徑定義單元124、控制單元125及排程單元126也可以分別是特定的硬體電路，用以執行相對應的電路功能。換言之，移動偵測單元121、儲存單元122、熱區判斷單元123、路徑定義單元124、控制單元125及排程單元126可以全部是程式、全部是硬體電路或程式及硬體電路的組合，此可依據裝置設計的需求而變，本發明實施例不以此為限。
掃地機器人包括打掃單元131、移動單元132及通訊單元133。打掃單元用以打掃場域FD1。移動單元132用以移動掃地機器人130。通訊單元133耦接控制主機120，以接收控制主機120傳送的控制信號CMC，並且回傳掃地機器人130的運作狀態（如移動資訊IMV及電力資訊IPO）至控制主機120。
圖2為依據本發明一實施例的打掃機器人的單獨運作示意圖。請參照圖1A、圖1B及圖2，其中相同或相似元件使用相同或相似標號。在本實施例中，假設掃地機器人130在進行打掃，並且有移動物件（在此以人員HM1為例）在場域FD1中活動。此時，控制主機120會依據影像資料DIM的影像偵測場域FD1人員HM1在場域FD1中活動區域的面積。
當人員HM1在場域FD1中的活動區域的面積大於等於第一臨界值（例如為場域FD1的面積的1/5）時，控制主機120指示掃地機器人130回到待機位置。當人員HM1的活動區域的面積小於第一臨界值時，控制主機130分析影像資料DIM的影像而判斷掃地機器人130與人員HM1之間的直接距離D1，且依據直接距離D1決定掃地機器人130的打掃路徑（如CP1）。
進一步來說，當直接距離D1小於第二臨界值（例如2米）時，控制主機120指示掃地機器人130遠離人員HM1，亦即會往朝向人員HM1的反方向移動至直接距離D1大於第二臨界值，而不考慮當下的打掃路徑（如CP1）。當直接距離D1大於等於第二臨界值且小於第三臨界值（例如4米）時，控制主機120將人員HM1的活動區域（例如是活動熱區HA1）視為禁區，並且將場域FD1中禁區外的區域分割為多個第一子區域後重新排定這些第一子區域的打掃順序，以決定掃地機器人130的打掃路徑（如CP1）。其中，這些第一子區域可以是相同形狀或不同形成，也可以是相同面積或不同面積，並且在這些第一子區域中，離人員HM1越近則打掃順序可以越慢。
當直接距離D1大於等於第三臨界值時，控制主機120將整個場域FD1分割為多個第二子區域，並且重新排定這些第二子區域的打掃順序，以決定掃地機器人130的打掃路徑（如CP1）。其中，這些第二子區域可以是相同形狀或不同形成，也可以是相同面積或不同面積，並且在這些第二子區域中，離人員HM1越近則打掃順序可以越慢。
圖3為依據本發明一實施例的打掃機器人的聯合運作示意圖。請參照圖1A、圖1B及圖3，其中相同或相似元件使用相同或相似標號。在本實施例中，整個場域FD2分為兩個區塊（亦即FS1及FS2），並且區塊FS1主要是由掃地機器人310負責，區塊FS2主要是由掃地機器人320負責。當控制主機120找出在場域FD2中的活動熱區HA2時，會控制掃地機器人310及320共同打掃活動熱區HA2且不受區塊FS1及FS2的限制，並且對應地制定掃地機器人310及320的打掃路徑CP2及CP3。
圖4為依據本發明一實施例的自動清潔系統的運作示意圖。請參照圖4，在本實施例中，會先對場域進行影像擷取（功能方塊401），接著對影像進行移動偵測（功能方塊402），而偵測結果會進行統計分析（功能方塊408）以取得場域熱圖（功能方塊409）。場域熱圖在儲存（功能方塊410）後作為時間排程（功能方塊411）的依據，並且掃地機器人的路徑規劃（功能方塊403）會參考儲存的場域熱圖、時間排程、掃地機器人的碰撞偵測（功能方塊413）及電源資訊（功能方塊414），接著進行打掃路徑的路徑制定（功能方塊404）。
在路徑制定後，會依據打掃路徑對掃地機器人進行控制（功能方塊405），亦即會掃地機器人發出移動指令（功能方塊406）以驅動掃地機器人（功能方塊407）開始移動，並且掃地機器人的控制歷程（功能方塊412）也會進行儲存（功能方塊410）。在掃地機器人移動後，會進行碰撞的偵測（功能方塊413）及電源資訊的監控（功能方塊414）。
圖5為依據本發明一實施例的自動清潔系統的運作方法的流程圖。請參照圖5，在本實施例中，自動清潔系統的運作方法包括下列步驟。在此，會先透過一監視感測器監視一場域以獲得一影像（步驟S510），接著透過一控制主機分析影像而找出在場域中的一活動熱區（步驟S520）。最後，透過控制主機指示一掃地機器人去清潔活動熱區（步驟S530）。
圖6為依據本發明另一實施例的自動清潔系統的運作方法的流程圖。請參照圖5及圖6，其中相同或相似步驟使用相同或相似標號，並且自動清潔系統的運作方法更包括下列步驟。亦即，由控制主機分析影像而判斷一移動物件在場域中的一活動區域的面積（步驟S610）。接著，判斷移動物件在場域中的活動區域的面積是否大於等於第一臨界值（步驟S620）。當移動物件在場域中的活動區域的面積大於等於第一臨界值時，亦即步驟S620的判斷結果為“是”，則由控制主機指示掃地機器人回到一待機位置（步驟S630）；當移動物件在場域中的活動區域的面積小於第一臨界值時，亦即步驟S620的判斷結果為“否”，則由控制主機分析影像而判斷掃地機器人與移動物件之間的一直接距離（步驟S640）。
接著，判斷直接距離是否小於第二臨界值（步驟S650）。當直接距離小於第二臨界值時，亦即步驟S650的判斷結果為“是”，則由控制主機指示掃地機器人遠離移動物件（步驟S660）；當直接距離大於等於第二臨界值時，亦即步驟S650的判斷結果為“否”，則判斷直接距離是否小於第三臨界值（步驟S670）。當直接距離小於第三臨界值時，亦即步驟S670的判斷結果為“是”，則由控制主機將活動區域視為禁區，並且將場域中禁區外的區域分割為多個第一子區域後後重新排定這些第一子區域的打掃順序，以決定掃地機器人的打掃路徑（步驟S680）；當直接距離大於等於第三臨界值時，亦即步驟S670的判斷結果為“否”，則由控制主機將場域分割為多個第二子區域，並且重新排定這些第二子區域的打掃順序，以決定掃地機器人的打掃路徑（步驟S690）。其中，步驟S510、S520、S530、S610、S620、S630、S640、S650、S660、S670、S680及S690的順序為用以說明，本發明實施例不以此為限。並且，步驟S510、S520、S530、S610、S620、S630、S640、S650、S660、S670、S680及S690的細節可參照圖1A、圖1B、圖2及圖3實施例所示，在此則不再贅述。
綜上所述，本發明實施例的自動清潔系統及其運作方法，透過監視感測器獲得場域的影像，並且透過控制主機找出在場域中的活動熱區，以指示掃地機器人清潔活動熱區。藉此，掃地機器人可完整地且有效地對場域進行打掃，並且掃地機器人的打掃路徑可更具有彈性。其次，透過控制主機的控制，掃地機器人可協同作業，並且可避免干擾到移動物件的移動。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧自動清潔系統
110‧‧‧監視感測器
120‧‧‧控制主機
121‧‧‧移動偵測單元
122‧‧‧儲存單元
123‧‧‧熱區判斷單元
124‧‧‧路徑定義單元
125‧‧‧控制單元
126‧‧‧排程單元
130、310、320‧‧‧掃地機器人
131‧‧‧打掃單元
132‧‧‧移動單元
133‧‧‧通訊單元
140‧‧‧路由器
401~414‧‧‧功能方塊
CMC‧‧‧控制信號
CP1~CP3‧‧‧打掃路徑
DIM‧‧‧影像資料
FD1、FD2‧‧‧場域
FS1、FS2‧‧‧區塊
HA1、HA2‧‧‧活動熱區
HM1‧‧‧人員
IMV‧‧‧移動資訊
IPO‧‧‧電力資訊
S510、S520、S530、S610、S620、S630、S640、S650、S660、S670、S680、S690‧‧‧步驟
110‧‧‧監視感測器
120‧‧‧控制主機
121‧‧‧移動偵測單元
122‧‧‧儲存單元
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130、310、320‧‧‧掃地機器人
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圖1A及圖1B為依據本發明一實施例的自動清潔系統的系統示意圖。 圖2為依據本發明一實施例的打掃機器人的單獨運作示意圖。 圖3為依據本發明一實施例的打掃機器人的聯合運作示意圖。 圖4為依據本發明一實施例的自動清潔系統的運作示意圖。 圖5為依據本發明一實施例的自動清潔系統的運作方法的流程圖。 圖6為依據本發明另一實施例的自動清潔系統的運作方法的流程圖。
100‧‧‧自動清潔系統
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122‧‧‧儲存單元
123‧‧‧熱區判斷單元
124‧‧‧路徑定義單元
125‧‧‧控制單元
126‧‧‧排程單元
130‧‧‧掃地機器人
131‧‧‧打掃單元
132‧‧‧移動單元
133‧‧‧通訊單元
140‧‧‧路由器
CMC‧‧‧控制信號
DIM‧‧‧影像資料
IMV‧‧‧移動資訊
IPO‧‧‧電力資訊
Claims (18)
- 一種自動清潔系統，包括： 一監視感測器，配置於一場域中，用以監視該場域而獲得一影像； 一掃地機器人；以及 一控制主機，耦接至該監視感測器以接收該影像，用以分析該影像而找出在該場域中的一活動熱區，以及指示該掃地機器人去清潔該活動熱區。
- 如申請專利範圍第1項所述的自動清潔系統，其中當至少一移動物件在該場域中的一活動區域的面積大於等於一第一臨界值時，該控制主機指示該掃地機器人回到一待機位置，以及當該至少一移動物件的該活動區域的面積小於該第一臨界值時，該控制主機分析該影像而判斷該掃地機器人與該至少一移動物件之間的一直接距離，且依據該直接距離決定該掃地機器人的一打掃路徑。
- 如申請專利範圍第2項所述的自動清潔系統，其中當該直接距離小於一第二臨界值時，該控制主機指示該掃地機器人遠離該至少一移動物件，當該直接距離大於等於該第二臨界值且小於一第三臨界值時，該控制主機將該至少一移動物件的該活動區域視為一禁區，並且將該場域中該禁區外的區域分割為多個第一子區域後重新排定該些第一子區域的打掃順序，以決定該掃地機器人的該打掃路徑，當該直接距離大於等於該第三臨界值時，該控制主機將該場域分割為多個第二子區域，並且重新排定該些第二子區域的打掃順序，以決定該掃地機器人的該打掃路徑。
- 如申請專利範圍第2項所述的自動清潔系統，其中該至少一移動物件包含至少一動物。
- 如申請專利範圍第1項所述的自動清潔系統，其中該控制主機分析該影像而找出至少一移動物件於該場域的一活動時間，以及該控制主機於該活動時間後指示該掃地機器人清潔該活動熱區。
- 如申請專利範圍第1項所述的自動清潔系統，其中該控制主機包括： 一移動偵測單元，用以依據該影像偵測該場域中至少一移動物件的一移動軌跡； 一熱區判斷單元，用以依據該移動軌跡判斷該活動熱區； 一儲存單元，用以儲存該活動熱區； 一排程單元，用以依據該影像判斷該場域的一非活動時間區段，以排定該掃地機器人的一打掃時間； 一路徑定義單元，用以依據該活動熱區排定該掃地機器人的該打掃路徑；以及 一控制單元，依據該打掃時間及該打掃路徑發出一控制信號至該掃地機器人，以指示該掃地機器人。
- 如申請專利範圍第1項所述的自動清潔系統，其中該控制主機依據該影像判斷該場域的一非活動時間區段，並且在該非活動時間區段內指示該掃地機器人清潔該場域。
- 如申請專利範圍第1項所述的自動清潔系統，其中該掃地機器人回報一移動狀態至該控制主機，當該移動狀態表示該掃地機器人為停止時，該控制主機依據該影像判斷該掃地機器人的一停止位置，並且發出一警告訊息以提示該停止位置。
- 如申請專利範圍第1項所述的自動清潔系統，其中該掃地機器人回報一電力狀態至該控制主機，當該電力狀態小於一低電力值時，該控制主機指示該掃地機器人回到一待機位置。
- 如申請專利範圍第1項所述的自動清潔系統，其中該掃地機器人包括： 一打掃單元，用以打掃該場域； 一移動單元，用以移動該掃地機器人；以及 一通訊單元，耦接該控制主機，以接收該控制主機傳送的一控制信號，並且回傳該掃地機器人的一運作狀態。
- 一種自動清潔系統的運作方法，包括： 透過一監視感測器監視一場域以獲得一影像； 透過一控制主機分析該影像而找出在該場域中的一活動熱區；以及 透過該控制主機指示一掃地機器人去清潔該活動熱區。
- 如申請專利範圍第11項所述的自動清潔系統的運作方法，更包括： 當至少一移動物件在該場域中的一活動區域的面積大於等於一第一臨界值時，由該控制主機指示該掃地機器人回到一待機位置；以及 當該至少一移動物件的該活動區域的面積小於該第一臨界值時，由該控制主機分析該影像而判斷該掃地機器人與該至少一移動物件之間的一直接距離，且依據該直接距離決定該掃地機器人的一打掃路徑。
- 如申請專利範圍第12項所述的自動清潔系統的運作方法，其中依據該直接距離決定該掃地機器人的一打掃路徑的步驟包括： 當該直接距離小於一第二臨界值時，由該控制主機指示該掃地機器人遠離該至少一移動物件； 當該直接距離大於等於該第二臨界值且小於一第三臨界值時，由該控制主機將該活動區域視為禁區，並且將該場域中該禁區外的區域分割為多個第一子區域後後重新排定該些第一子區域的打掃順序，以決定該掃地機器人的該打掃路徑；以及 當該直接距離大於等於該第三臨界值時，由該控制主機將該場域分割為多個第二子區域，並且重新排定該些第二子區域的打掃順序，以決定該掃地機器人的該打掃路徑。
- 如申請專利範圍第12項所述的自動清潔系統的運作方法，其中該至少一移動物件包含至少一動物。
- 如申請專利範圍第11項所述的自動清潔系統的運作方法，更包括： 由該控制主機分析該影像而找出至少一移動物件於該場域的一活動時間；以及 由該控制主機於該活動時間後指示該掃地機器人清潔該活動熱區。
- 如申請專利範圍第11項所述的自動清潔系統的運作方法，更包括： 透過該控制主機依據該影像判斷該場域的一非活動時間區段；以及 在該非活動時間區段內指示該掃地機器人清潔該場域。
- 如申請專利範圍第11項所述的自動清潔系統的運作方法，更包括： 透過該掃地機器人回報一移動狀態至該控制主機；以及 當該移動狀態表示該掃地機器人為停止時，由該控制主機依據該影像判斷該掃地機器人的一停止位置，並且發出一警告訊息以提示該停止位置。
- 如申請專利範圍第11項所述的自動清潔系統的運作方法，更包括： 透過該掃地機器人回報一電力狀態至該控制主機；以及 當該電力狀態小於一低電力值時，該控制主機指示該掃地機器人回到一待機位置。
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