TW201809724A - 行動機器人及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的行動機器人揭露從主體向下並向前發射第一圖案化光至待清潔區域的地板上，並且從該主體向上並向前發射第二圖案化光；基於入射到障礙物上之每一個發射的圖案化光的影像來判定障礙物；以及感測該主體的傾斜以補償該傾斜。以這種方式，可以準確地判定障礙物，且在該傾斜補償之後，重新判定是否可以通過，以使該行動機器人能夠通過或繞過該障礙物。因此，行動機器人可以到達待清潔之較寬區域，從而延伸可以清潔的區域，並且能夠快速判定和操作以進行有效的行進，使得行動機器人可以從障礙物中脫離而不受被限制。

Description

行動機器人及其控制方法
本發明涉及一種行動機器人及其控制方法，其中該行動機器人可以偵測和繞過障礙物。
行動機器人是家用電器，其透過在沒有使用者操作的情況下自動地在要清潔的區域中行進的同時吸入來自地板的灰塵或異物以進行清潔。行動機器人偵測到安裝在待清潔區域中諸如家具、辦公用品、牆壁等障礙物的距離，並且基於該偵測，行動機器人執行要清潔的區域的映射，或透過控制包括在行動機器人中之左、右輪的驅動來繞過障礙物。
在現有技術中，行動機器人的行進距離可以透過面向天花板或地板的感測器來測量，並且基於該測量計算與障礙物的距離。然而，基於行動機器人的移動距離到障礙物的距離是間接測量，並且如果由於地板等的不平坦表面而不能精確地測量行動機器人的移動距離，則在到障礙物所測量距離中不可避免地發生錯誤。此外，當行動機器人使用紅外線或超音波時，可能發生距離測量的誤差，因為大量的發射的光或聲音可能被接收的障礙物漫射。
韓國發明專利公開第10-2013-0141979號(以下稱為“'979公開”)揭露一種行動機器人，包括：發射交叉圖案的光的發光單元以及需要吸塵器之前影像的相機單元。'979公開的行動機器人的缺點在於：行動機器人具有一個被配置成以均勻角度發光的光源，從而限制了障礙物的偵測範圍，導致難以識別高障礙物的立體形狀。此外，當行動機器人在高度等於或低於某一高度的臨界值或障礙物上向上移動時，主體可能傾斜，使得障礙物或懸崖可能被錯誤地判 定，並且行動機器人在卡住狀態中被障礙物限制，從而防止行動機器人進一步行進。
上述參考文獻透過引用併入本文中，在適當情況下，用於適當地教示附加或替代的細節、特徵及/或技術背景。
本發明提供行動機器人及其控制方法，其中透過感測行動機器人的傾斜並根據傾斜的程度進行傾斜補償，基於行動機器人的行進的傾斜補償的結果重新判定障礙物。
根據一態樣，本發明提供一種行動機器人，包括：一主體，被配置以在待清潔的區域中行進並將在待清潔區域的地板上的異物吸入；一感測器單元，被配置以感測該主體的傾斜並輸入一感測信號；一第一圖案發射單元，設置在該主體的一前表面上，並且被配置以從該主體向下並向前發射一第一圖案化光；一第二圖案發射單元，設置在該主體的該前表面上且在該第一圖案發射單元的下方，並且被配置以從該主體向上並向前發射一第二圖案化光；一影像獲取單元，設置在該主體的該前表面上，且被配置以獲取該主體的一前方影像；以及一控制器，被配置以透過從該影像獲取單元所獲取的影像偵測對應於該第一圖案化光的一第一光學圖案、和對應於該第二圖案化光的一第二光學圖案來判定一障礙物，並且控制該主體通過或繞過該障礙物，其中該控制器基於該感測器單元輸入的感測信號來判定該主體是否傾斜，並且回應該主體為傾斜，該控制器根據該主體的傾斜執行相對於該第一光學圖案的傾斜補償，並且重新判定該障礙物。
根據另一態樣，本發明提供一種控制行動機器人的方法，該方法包括：在發射一第一圖案化光和一第二圖案化光的同時行進並獲取該行動機器人的一前方影像；透過從所獲取的影像偵測對應於該第一圖案化光的一第一光學圖案、和對應於該第二圖案化光的一第二光學圖案來感測一障礙物；感測該主體的傾斜；回應該主體為傾斜，根據該主體的傾斜執行相對於該第一光學圖案或該第二光學圖案的傾斜補償；以及在該傾斜補償之後，重新判定該障礙物以控制該主體通過或繞過該障礙物。
本發明提供行動機器人及其控制方法，其中透過使用垂直地設置和發射的圖案、透過感測主體的傾斜、以及透過補償相對於該發射圖案的傾斜可以準確地判定障礙物。此外，在執行傾斜補償時，重新判定是否可以通過，以使行動機器人能夠通過或繞過障礙物。因此，行動機器人可以到達待清潔的更寬區域，從而延伸可以清潔的區域，並且能夠快速判定和操作以進行更有效的行進，使得行動機器人可以從障礙物中脫離而不受到限制。
1‧‧‧行動機器人
10‧‧‧主體
10h‧‧‧吸入孔
11‧‧‧殼體
33‧‧‧充電端子
34‧‧‧抽吸單元
35‧‧‧刷子
36(L)‧‧‧左輪
36(R)‧‧‧右輪
37‧‧‧輔助輪
38‧‧‧電池
39‧‧‧控制面板
100‧‧‧障礙物偵測單元
100'‧‧‧障礙物偵測單元
110‧‧‧模組框架
120‧‧‧第一圖案發射單元
130‧‧‧第二圖案發射單元
140‧‧‧影像獲取單元
150‧‧‧感測器單元
200‧‧‧控制器
210‧‧‧圖案偵測單元
220‧‧‧障礙物資訊獲取器
230‧‧‧行進控制單元
240‧‧‧資料單元
300‧‧‧行進驅動單元
310‧‧‧清潔單元
PH‧‧‧水平線
PV‧‧‧垂直線
P11‧‧‧替代性第一圖案化光
P12‧‧‧替代性第二圖案化光
P1‧‧‧第一圖案化光
P2‧‧‧第二圖案化光
θr1‧‧‧第一發射角
θr2‧‧‧第二發射角
θh‧‧‧發射角
h1‧‧‧間隔距離
h2‧‧‧間隔距離
h3‧‧‧間隔距離
D1‧‧‧距離
D2‧‧‧距離
D3‧‧‧距離
θs‧‧‧視角
θr‧‧‧發射角
Dh‧‧‧間隔距離
S1‧‧‧區域
S2‧‧‧區域
T‧‧‧入射板
ref1‧‧‧參考位置
ref2‧‧‧第二參考位置
OB1‧‧‧障礙物
△g‧‧‧距離
A‧‧‧空間
OB2‧‧‧障礙物
P13‧‧‧水平線
P14‧‧‧水平線
P15‧‧‧水平線
θ1~θ4‧‧‧第一傾斜角至第四傾斜角
P‧‧‧邊界點
PS1‧‧‧平坦表面
PS2‧‧‧區段
PS3‧‧‧向上坡
PS11‧‧‧向下坡
PS12‧‧‧區段
PS13‧‧‧平坦表面
dt1‧‧‧距離
dt2‧‧‧距離
PS21‧‧‧平坦表面
PS22‧‧‧區段
PS23‧‧‧向下坡
PS31‧‧‧向上坡
PS32‧‧‧區段
PS33‧‧‧平坦表面
S310~S400‧‧‧步驟
S410~S540‧‧‧步驟
本實施例將參考以下附圖詳細描述，其中相同的參考編號表示相同的元件，其中：第1A圖為根據本發明例示實施例之行動機器人的立體圖；第1B圖為根據本發明另一例示實施例之行動機器人的立體圖；第2圖為說明在第1圖中所示之行動機器人的水平視角的圖；第3A圖為在第1A圖中所示之行動機器人的前視圖；第3B圖為在第1B圖中所示之行動機器人的前視圖；第4圖為在第1圖中所示之行動機器人的底視圖；第5圖為說明在第1圖中所示之行動機器人的主要部件的方塊圖；第6圖係根據本發明第一例示性實施例之障礙物偵測單元的前視圖和側視圖；第7圖係說明在第6圖中所示之障礙物偵測單元的圖案發射範圍和障礙物偵測範圍的圖；第8圖係根據本發明第二例示性實施例之障礙物偵測單元的前視圖和側視圖；第9圖係說明在第8圖中所示之障礙物偵測單元的圖案發射範圍和障礙物偵測範圍的圖；第10圖係說明由第1A圖所示之第一圖案發射單元發出的圖案化光的圖；第11圖係說明發射到在第1A圖中所示之行動機器人的障礙物上的圖案的形狀的示例的圖；第12圖係說明在第1B圖中所示之圖案化光的圖； 第13圖係說明根據在第1B圖中所示之行動機器人的位置變化而獲取的影像的圖；第14圖係說明發射到在第1B圖中所示之行動機器人的障礙物上的圖案化光之獲取的影像的圖；第15圖係說明根據本發明例示性實施例之行動機器人的主體傾斜的圖；第16圖係說明根據第15圖中所示之行動機器人傾斜的圖案的圖；第17圖係說明根據本發明例示性實施例之行動機器人進入斜坡的示例的圖；第18圖係說明當第17圖所示之行動機器人進入斜坡時的圖案變化的圖；第19圖係說明根據本發明例示性實施例之行動機器人進入斜坡的另一示例的圖；第20圖係說明當第19圖中所示之行動機器人進入斜坡時的圖案變化的圖；第21圖係說明校正根據本發明例示性實施例之行動機器人的傾斜的示例的圖；第22圖係說明校正根據本發明例示性實施例之行動機器人的傾斜的另一示例的圖；第23圖係說明補償根據本發明例示性實施例之行動機器人的傾斜的控制方法的流程圖；以及第24圖係說明補償根據本發明例示性實施例之行動機器人的傾斜而行進的方法的流程圖。
參考第1圖至第4圖，根據本發明的例示性實施例的行動機器人1包括：一主體10，在待清潔區域的地板上行進以從地板吸入灰塵或異物；以及一障礙物偵測單元100，設置在主體10的前表面上。主體10包括：一殼體11，其形成主體10的外部和容納主體10的部件的空間；一抽吸單元34，設置在殼體11上以吸入灰塵、廢棄物等；以及一左輪36(L)和一右輪36(R)，可旋轉地設置在殼體11上。當左輪36(L)和右輪36(R)旋轉時，主體10在待清潔區域的地板行進，使該吸入單元可吸入異物。
抽吸單元34可包括一可旋轉的清潔刷；一抽吸風扇(圖中未顯示)，用於產生吸力；以及一吸入孔10h，通過該吸入孔10h吸入由抽吸風扇的旋轉所產生的空氣。抽吸單元34還可以包括：用於從通過吸入孔10h吸入的空氣中收集異物的一過濾器和儲存從該過濾器收集的異物的一異物收集容器(圖中未顯示)。
此外，主體10可以包括驅動左輪36(L)和右輪36(R)的一行進驅動單元300。行進驅動單元300可以包括至少一個驅動馬達。該驅動馬達可以包括使左輪36(L)旋轉的一左輪驅動馬達和使右輪36(R)旋轉的一右輪驅動馬達。左輪驅動馬達和右輪驅動馬達由控制器的行進控制單元彼此獨立地控制，使得主體10可以向前或向後移動或者可以轉動。例如，在主體10向前移動的情況下，左輪驅動馬達和右輪驅動馬達可以沿著相同的方向旋轉；然而，當左輪驅動馬達和右輪驅動馬達可以以不同的速度旋轉或彼此相反的方向旋轉時，主體10的行進方向可以改變。至少一個輔助輪37可以進一步包括在主體10中，以穩定地支撐主體10。
主體10可以進一步設置有複數個刷子35，它們位於殼體11的前面底部，並且具有帶有複數個側翼的徑向延伸的刷毛。當該複數個刷子35旋轉時，灰塵可以從待清潔區域的地板移除，並且將去除的灰塵通過吸入孔10h吸入到收集容器中。一控制面板39可以被設置，其設置在殼體11的頂部上，並且從使用者接收各種指令的輸入以控制行動機器人1。
障礙物偵測單元100可以設置在主體10的前表面上。障礙物偵測單元100固定在殼體11的前表面，並且包括：一第一圖案發射單元(或光源)120、一第二圖案發射單元(或光源)130和一影像獲取單元(或相機)140。由第一圖案發射單元120發射的圖案化光和由第二圖案發射單元130發射的圖案化光可以具有不同的圖案，如第1A圖和第1B圖所示。第1A圖和第1B圖中所示的第一圖案發射單元120和第二圖案發射單元130由相同的參考標號表示，並且發射圖案的形狀不限於該些圖式。
如第1A圖所示，第一圖案發射單元120從主體10向下且向前發射第一圖案P1的光(以下稱為第一圖案化光)。第二圖案發光單元130從主體10向上且向前發射第二圖案P2的光(以下稱為第二圖案化光)。在第一圖 案化光P1和第二圖案化光P2被發射到地板或障礙物的情況下，第一圖案化光P1和第二圖案化光P2在水平方向上呈直線狀。
如第1B圖所示，第一圖案發光單元120可以從主體10向下且向前發射替代性第一圖案P11的光(以下稱為替代性第一圖案化光)。因此，替代性第一圖案化光P11可以發射到要清潔的區域的地板上。替代性第一圖案化光P11可以是與水平線PH和垂直線PV交叉形成的十字形狀。第二圖案發光單元130從主體10向上且向前發射替代性第二圖案P12的光(以下稱為替代性第二圖案化光)。替代性第二圖案化光P12在與替代性第一圖案化光的水平線PH平行的水平方向上是直線形狀。
如第3A圖所示，根據第一例示性實施例的障礙物偵測單元100包括：設置在第一圖案發射單元120和第二圖案發射單元130下方的線上的影像獲取單元140。此外。如第3B圖所示，根據第二例示性實施例的障礙物偵測單元100'包括：設置在第一圖案發射單元120與第二圖案發射單元130之間的線上的影像獲取單元140。該影像獲取單元140可以設置在它們的中心，即，從影像獲取單元140到第一圖案發射單元的距離可以與從影像獲取單元140到第二圖案發射單元130的距離相同。在根據第一和第二例示性實施例的障礙物偵測單元中，由第一圖案發射單元120和第二圖案發射單元130發射的圖案的形狀可以是第1A圖所示的直線形狀或第1B圖所示之十字形狀的任何形狀。
主體10可以配備有一可充電電池38，其透過將充電端子33連接到商用電源(例如，家中的電源插座)來充電，或者透過將主體10與連接到商用電源的充電站對接來充電，使得充電端子可以電性連接到商用電源。包括在行動機器人1中的電子部件可以從電池38供給電力。因此，在對電池38充電時，行動機器人1在與商用電源電性分離之後可以自動行進。
第5圖係說明在第1圖中所示之行動機器人的主要部件的方塊圖。行動機器人1包括：一行進驅動單元300、一清潔單元310、一資料單元240、一障礙物偵測單元100、以及控制行動機器人1的整體操作的控制器200。行動機器人1的控制器200及/或其它元件可以被實現為一個或多個處理器，或者可以被實現為硬體裝置。
控制器200可以包括：控制行進驅動單元300的一行進控制單元230。左輪驅動馬達和右輪驅動馬達均由行進控制單元230彼此獨立地控制，使得主體10可以向前移動或旋轉。此外，控制器200包括：一圖案偵測單元210，其通過分析從障礙物偵測單元100輸入的資料來偵測圖案；以及基於圖案判定障礙物的一障礙物資訊獲取器220。
圖案偵測單元210從影像獲取單元140所獲取的影像(獲取的影像)來偵測光學圖案P1和P2。在下文中，將透過使用第1A圖中的第一圖案化光P1和第二圖案化光P2來描述光學圖案。但是，也可以將該描述應用於第1B圖所示之替代性第一圖案化光和替代性第二圖案化光的光學圖案。
圖案偵測單元210可以偵測形成獲取的影像之像素之諸如點、線、邊等的特徵，並且基於偵測到的特徵，圖案偵測單元210可以偵測光學圖案P1和P2，或點、線、邊等的光學圖案P1和P2。障礙物資訊獲取器220基於由圖案偵測單元210偵測到的圖案來判定障礙物的存在，並判定障礙物的形狀。
行進驅動單元300包括至少一個驅動馬達，以使行動機器人1能夠根據行進控制單元230的控制命令行進。如上所述，行進驅動單元300可包括使左輪36(L)旋轉的左輪驅動馬達和使右輪36(R)旋轉的右輪驅動馬達。
清潔單元(或控制器)310操作刷子35，以便於吸入行動機器人1周圍的灰塵或異物，並且操作抽吸裝置以吸入灰塵或異物。清潔單元310控制包含在抽吸單元34中的抽吸風扇，該抽吸單元34吸入諸如灰塵或廢棄物的異物，使得灰塵可以通過吸入孔被吸入異物收集容器中。
資料單元240儲存：從障礙物偵測單元100輸入之獲取的影像；用於障礙物資訊獲取器220的參考資料以判定障礙物；以及關於所偵測到障礙物的障礙物資訊。此外，資訊單元240可以儲存：控制資料以控制行動機器人1的操作；根據行動機器人1的清潔模式的資料；以及從外部來源產生或接收的地圖。此外，資料單元240可以儲存微處理器可讀取的資料，並且可以包括硬碟機(HDD)、固態硬碟(SSD)、矽硬碟機(SDD)、唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶光碟(CD-ROM)、磁帶、軟碟機、光學資料儲存裝置等。
障礙物偵測單元100包括：第一圖案發射單元120、第二圖案發射單元130、以及影像獲取單元140。如上所述，在障礙物偵測單元100中，第一圖案發射單元120、第二圖案發射單元130、以及影像獲取單元140均設置在主體10的前部，以從行動機器人1向前發射第一圖案化光P1和第二圖案化光P2，並且拍攝和獲取所發射的圖案化光的影像。
控制器200將獲取的影像儲存在資料單元240中，並且圖案偵測單元210分析獲取的影像以提取圖案。也就是說，圖案偵測單元210提取透過將第一圖案發射單元或第二圖案發射單元發射的圖案化光發射到地板或障礙物而獲得的光學圖案。障礙物資訊獲取器220基於所提取的光學圖案來判定障礙物。控制器200基於從障礙物偵測單元100輸入之獲取的影像來判定障礙物，並且控制行進驅動單元300改變移動方向或行進路徑以在行進時繞過障礙物。
在障礙物是懸崖(cliff)的情況下，行動機器人1可能從懸崖上掉下來。因此，控制器200從獲取的影像中偵測懸崖，並透過使用包含在其中的一懸崖感測器(圖中未顯示)再次檢查懸崖，以便控制行動機器人1不從懸崖上掉落。對於判定障礙物是懸崖的反應，控制器200基於獲取的影像判定圖案的變化，並且控制行進驅動單元300沿著懸崖行進。
基於從感測器單元150的傾斜感測器輸入的傾斜資訊，控制器200判定主體10是否傾斜；以及如果主體傾斜，則控制器200對相對於獲取的影像的光學圖案的位置之傾斜進行補償。傾斜感測器可以包括例如一測斜儀或一傾斜計。在另一示例中，感測器單元150可以包括一加速度感測器。回應感測器單元150所感測的主體10的傾斜，障礙物資訊獲取器220相對於獲取的影像的光學圖案執行傾斜補償，並且重新判定障礙物。一旦障礙物資訊獲取器220重新判定障礙物，則行進控制單元230基於該重新判定來判定行動機器人是否可行進，並且設置行進路徑以控制行進驅動單元300。
如第6圖的(a)和(b)部分所示，在根據第一例示性實施例的障礙物偵測單元100中，第一圖案發射單元120和第二圖案發射單元130各自包括一光源和一光學圖案投影元件(Optical Pattern Projection Element,OPPE)，其藉由傳送從該光源發射的光來產生一預定圖案。光源可以是雷射二極管(LD)，發光二極體(LED)等。與其他光源相比，雷射光具有優異的單色性、直線性 和連接性，從而能夠進行精細的距離測量。特別是，由於紅外光或可見光根據目標物體的顏色和材料等因素而在距離測量中的精度偏差高，所以希望使用雷射二極體作為光源。OPPE可以包括一透鏡或一繞射光學元件(diffractive optical element,DOE)。取決於包含在圖案發射單元120和圖案發射單元130中之OPPE的配置，可以發射各種圖案的光。
第一圖案發光單元120可以從主體10向下並向前發射第一圖案化光P1。因此，第一圖案化光P1可以被發射到要清潔的區域的地板上。第一圖案化光P1可以是水平線形狀。此外，第一圖案化光P1也可以是與垂直線相交的水平線的十字形。
第一圖案發射單元120、第二圖案發射單元130、和影像獲取單元140可以垂直地排成一行。影像獲取單元140設置在第一圖案發射單元120和第二圖案發射單元130的下方，但是本發明不限於此，並且影像獲取單元140可以佈置在第一圖案發射單元120、第二圖案發射單元130上方。
在該實施例中，第一圖案發射單元120設置在頂部上，並且向下和向前發射第一圖案化光P1，以便偵測位於低於第一圖案發射單元120的位置處的障礙物。第二圖案發光單元130設置在第一圖案發射單元120的下方，並且向上和向前發射第二圖案化光P2，使得第二圖案化光P2可以發射到牆壁上、或者位於至少高於第二圖案發射單元130或障礙物的一部分的位置處。
第二圖案化光P2可以形成為與第一圖案化光P1不同，並且可以形成為包括水平線。這裡，水平線不必然是連續線段，並且可以形成為虛線。
如上文第2圖中所示，發射角θh是由第一圖案發射單元120發射的第一圖案化光P1的水平發射角。發射角θh表示在水平線的兩端與第一圖案發射單元120之間形成的角度，並且期望設定在130~140°的範圍內，但不限於此。第2圖的虛線表示行動機器人1的向前的方向，且第一圖案化光P1可以相對於虛線形成為對稱。
類似於第一圖案發射單元120，第二圖案發射單元130的水平發射角可以期望設定在130°至140°的範圍內，並且在一些實施例中，第二圖案化光P2可以與第一圖案發射單元120以相同的水平發射角發射。在這種情況下，第二圖案化光P2也可以相對於第2圖的虛線形成為對稱。
影像獲取單元140可以獲取主體10的前方影像。特別地，第一圖案化光P1和第二圖案化光P2均顯示在由影像獲取單元140所獲取的影像(以下稱為獲取的影像)上，其中顯示在獲取的影像上的第一圖案化光P1和第二圖案化光P2的影像在下文中將被稱為光學圖案；並且由於光學圖案是入射到實際空間上的第一圖案化光P1第二圖案化光P2的影像(投影在影像感測器上)，所以與第一圖案化光P1和第二圖案化光P2相同的參考標號將被賦予對應於第一圖案化光P1的第一光學圖案P1和對應於第二圖案化光P2的第二光學圖案P2。
影像獲取單元140可以包括一數位相機，其將被攝體的影像轉換為電信號、將電信號轉換為數位信號、然後將數位信號儲存在記憶體裝置中。該數位相機包括一影像感測器(圖中未顯示)和一影像處理器(圖中未顯示)。
該影像感測器是將光學影像轉換為電信號的裝置，並且形成為具有整合在其中的複數個光電二極體的晶片。例如，光電二極體可以是像素。當通過透鏡的光在晶片上形成影像時，電荷在構成影像的各個像素中累積，並且累積在像素中的電荷被轉換成電信號(例如，電壓)。如眾所周知，可以使用電荷耦合裝置(Charge Coupled Device,CCD)、互補金屬氧化物半導體(CMOS)等作為影像感測器。
影像處理器基於從影像感測器輸出的類比信號來產生數位影像。該影像處理器包括：一A/D轉換器，用於將類比信號轉換為數位信號；一緩衝記憶體，用於根據從A/D轉換器輸出的數位信號暫時儲存數位資料；以及一數位信號處理器(DSP)，用於藉由處理儲存在緩衝記憶體中的資料來產生數位影像。
圖案偵測單元210可以偵測獲取的影像中之像素之諸如點、線、邊等的特徵，並且基於偵測到的特徵，圖案偵測單元210可以偵測光學圖案P1和P2，或點、線、邊等的光學圖案P1和P2。
例如，圖案偵測單元210可以提取由比相鄰像素更亮的連續像素形成的線段，以提取形成第一光學圖案P1的水平線和形成第二光學圖案P2的水平線。
然而，圖案提取方法不限於此，並且提取期望圖案的各種方法在本領域中是已知的，這可以由圖案偵測單元210用於提取第一光學圖案P1和第二光學圖案P2。
如第7圖所示，第一圖案發射單元120和第二圖案發射單元130可以彼此對稱地設置。第一圖案發射單元120和第二圖案發射單元130彼此垂直間隔距離h3，其中第一圖案發射單元120向下發射第一圖案化光，並且第二圖案發射單元130發射第二圖案化光，使得第一圖案化光與第二圖案化光相交。
影像獲取單元140設置在第二圖案發射單元130的下方，並與其間隔開距離h2，且以相對於垂直方向的θs的視角拍攝主體10的前方影像。影像獲取單元140安裝在與底面間隔距離h1的位置處。考慮到形成在行動機器人1的主體10的前下端的保險桿(圖中未顯示)或用於行進或清潔的結構的形狀，影像獲取單元140期望地安裝在不干擾前方影像的拍攝的位置。
安裝第一圖案發射單元120或第二圖案發射單元130，使得包含在圖案發射單元120中的透鏡的光軸和圖案發射單元130被定向成形成恆定的發射角。第一圖案發射單元120以第一發射角θr1向下發射第一圖案化光P1；並且第二圖案發射單元130以第二發射角θr2發射第二圖案化光P2。在這種情況下，第一發射角和第二發射角通常彼此不同，但在某些情況下可以相同。第一發射角和第二發射角期望設定在50°至75°的範圍內，但不限於此。例如，第一發射角度可以設定在60°~70°的範圍內，第二射出角度可以設定在50°~55°的範圍內。發射角可以根據行動機器人1下部的保險桿的結構、下部物體偵測距離和要偵測的上部的高度來改變。
當由第一圖案發射單元120和/或第二圖案發射單元130發射的圖案光入射到障礙物上時，光學圖案P1和P2的位置會根據障礙物與第一圖案發射單元120之間的距離改變。例如，當第一圖案化光P1和第二圖案化光P2入射到特定障礙物上時，由於障礙物位於更靠近行動機器人1，第一光學圖案P1在獲取的影像中顯示在較高的位置處，而第二光學圖案P2顯示在較低位置。也就是說，預先儲存與障礙物的距離的資料，該資料對應於形成由影像獲取單元140產生的影像(沿著橫向排列的像素列)的像素列，以及當從透過影像獲 取單元140獲得的影像中偵測到的光學圖案P1和P2在特定列中被偵測到時，可以基於對應於該列的障礙物的距離的資料來估計障礙物的位置。
影像獲取單元140被佈置使得透鏡的光軸在水平方向上定向，並且第7圖所示的θs表示視角，且設定為等於或高於100°的值，較佳的是在100°~110°的範圍內，但不限於此。此外，可以將從待清潔區域的地板到影像獲取單元140的距離設定在大約60mm至70mm的範圍內。在這種情況下，在由影像獲取單元140獲取的影像中，在D1之後顯示待清潔區域的地板，並且在顯示獲取的影像上的地板上，D2是顯示第一光學圖案P1的位置。在這種情況下，當在D2處存在障礙物時，可以透過影像獲取單元140獲取第一圖案化光P1入射的障礙物的影像。在障礙物更靠近行動機器人的情況下1中，對應於發射的第一圖案化光P1的第一光學圖案係顯示在比參考位置ref1更高的位置。
參考位置ref1是當主體10放置在平坦表面上時顯示第一光學圖案的位置。當第一光學圖案被發射到D2時，可以將影像獲取單元140設定為捕獲第一光學圖案的位置。參考位置ref1是用於判定正常狀態的參考，即，在主體10前方沒有障礙物且地板是平坦表面的狀態。
這裡，從主體10到D1的距離較佳在100mm至150mm的範圍內；並且從主體10到D2的距離較佳在180mm至280mm的範圍內，但距離不限於此。D3表示從主體10的前表面的最突出部分到第二圖案光入射的位置的距離。主體10在移動時偵測障礙物，使得D3是允許主體10偵測位於主體10的前方(上方)的障礙物而不與障礙物碰撞所需的最小距離。在第一光學圖案P1一次顯示在獲取的影像上，然後在主體10行進時正常狀態下消失的情況下，或第一光學圖案僅被部分地顯示，障礙物資訊獲取器220判定在行動機器人1附近存在懸崖。
在獲取的影像上不顯示第一光學圖案的情況下，障礙物資訊獲取器220可以識別位於行動機器人1前面的懸崖。在行動機器人1前面有懸崖(例如樓梯)的情況下，第一圖案化光不會入射到地板上，使得第一光學圖案P1從獲取的影像消失。
基於D2的長度，障礙物資訊獲取器220可以判定在與主體10間隔開D2的位置處在主體10的前方存在懸崖。在這種情況下，當第一圖案化 光P1為十字形狀時，僅顯示垂直線而不顯示水平線，使得障礙物資訊獲取器220可以判定懸崖。
此外，在不顯示第一光學圖案的一部分的情況下，障礙物資訊獲取器220可以判定在行動機器人1的左側或右側存在障礙物。在不顯示第一光學圖案的右側的一部分的情況下，障礙物資訊獲取器220可以判定懸崖位於其右側。因此，基於所識別的懸崖資訊，行進控制單元230可以控制行進驅動單元300，使得行動機器人1可以沿著不通向懸崖的路徑行進。
此外，在行動機器人1的前方存在懸崖的情況下，行進控制單元230可以控制行動機器人1往前移動一定距離，例如距離D2或小於距離D2的距離，以透過使用安裝在主體10的底部上的懸崖感測器再次識別懸崖的存在。行動機器人1可以首先基於獲取的影像識別懸崖，然後可以在行進一預定距離之後使用懸崖感測器來第二次識別懸崖。
第8圖係根據本發明第二例示性實施例之障礙物偵測單元的前視圖和側視圖；以及第9圖係說明在第8圖中所示之障礙物偵測單元的圖案發射範圍和障礙物偵測範圍的圖。如第8圖的(a)和(b)部分所示，根據第二例示性實施例的障礙物偵測單元100'包括：一第一圖案發射單元120、一第二圖案發射單元130、和一影像獲取單元140。將使用相同的參考標號來表示與根據第一例示性實施例的障礙物偵測單元100相同的元件，並且將省略對相同元件的描述。
障礙物偵測單元100'可進一步包括一模組框架110，固定在殼體11的前部且是垂直細長的，但是在一些實施例中，第一圖案發射單元120、第二圖案發射單元130、及/或影像獲取單元140可以直接固定到殼體11而沒有模組框架110。在根據第二例示性實施例的障礙物偵測單元100'中，第一圖案發射單元120、影像獲取單元140、和第二圖案發射單元130可以排列成一列。在這種情況下，希望將影像獲取單元140置於第一圖案發射單元120與第二圖案發射單元130之間。
設置在頂部的第一圖案發射單元120從主體10向下和向前發射第一圖案化光；並且設置在底部的第二圖案發射單元130從主體10向上和向前發射第二圖案化光。第一圖案化光P1可以發射到待清潔區域的地板。第二圖案 光P2可以從待清潔區域的地板發射到位於比至少第二圖案發射單元130高的位置處的障礙物，或者可以發射到障礙物的一部分。
影像獲取單元140可以獲取主體10的前方影像。特別是，第一圖案化光P1和第二圖案化光P2均顯示在由影像獲取單元140所獲取的影像(以下稱為獲取的影像)上，其中顯示在獲取的影像上的第一圖案化光P1和第二圖案化光P2的影像在下文中將被稱為光學圖案；並且由於光學圖案是入射到實際空間上的第一圖案化光P1和的第二圖案化光P2的影像(投影在影像感測器上)，第一圖案化光P1和入射到實際空間上的第二圖案化光P2，與第一圖案化光P1和第二圖案化光P2相同的參考標號將被賦予對應於第一圖案化光P1的第一光學圖案P1和對應於第二圖案化光P2的第二光學圖案P2。
如第9圖所示，在根據第二例示性實施例之障礙物偵測單元100'中，第一圖案發射單元120可以在與影像獲取單元140間隔距離Dh的位置處設置在影像獲取單元140上方；並且第二圖案發射單元130可以在與影像獲取單元140間隔相同距離Dh的位置處設置在影像獲取單元140的下方。在第一圖案發射單元120或第二圖案發射單元130的水平線與發射方向之間形成的角度將被定義為垂直發射角。具體而言，該垂直發射角可以被定義為在水平線和包含在每個圖案發射單元120和130中的透鏡的光軸的方向之間形成的角度。
第一圖案發射單元120的第一垂直發射角和第二圖案發射單元130的第二垂直發射角可以具有相同的θr值。第一圖案發射單元120相對於水平線以向下的角度θr發射第一圖案化光P1；並且第二圖案發射單元130相對於水平線以向上的角度θr發射第二圖案化光P2。角度θr較佳設定在20°~30°的範圍內，但不限於此。
如上所述，第一圖案發射單元120和第二圖案發射單元130被設置為彼此對稱，且影像獲取單元140插入其間，以及第一圖案發射單元120和第二圖案發射單元130被配置為以相同的垂直發射角θr發射相反的方向的光。
這種對稱結構允許輕鬆地校準或初始化產品。在由第一圖案發射單元120或第二圖案發射單元130發射的圖案化光入射到障礙物上的情況下，光學圖案P1和P2的位置可以取決於從障礙物到第一圖案發射單元120而變動。例如，當第一圖案化光P1和第二圖案光P2入射到特定障礙物上時，隨著障礙 物位於更靠近行動機器人1的位置，第一光學圖案P1，特別是水平線圖案PH被顯示在獲取的影像中的較高位置處，而第二光學圖案P2顯示在較低位置處。也就是說，預先儲存與障礙物的距離的資料，該資料對應於形成由影像獲取單元140所產生的影像的像素列(沿著橫向排列的像素的列)，以及當從透過影像獲取單元140獲得的影像中偵測到的光學圖案P1和P2係在特定列中被偵測到時，可以基於對應於該列的障礙物的距離的資料來估計障礙物的位置。
然而，為了精確地執行這種處理，先決條件是佈置第一圖案發射單元120和第二圖案發射單元130以在預定的垂直發射角θr精確地發光。此先決條件可以在校準期間檢查。該校準過程可以如下進行：將障礙物偵測單元100'固定，並且將具有平面的入射板T(參見第9圖)垂直地設置在障礙物偵測單元100'的前方，其間具有一預定距離。入射板T期望位於第一圖案化光P1可入射的位置。
隨後，第一圖案發射單元120發射光，並且由影像獲取單元140獲取影像。獲取的影像具有入射到入射板T上的第一光學圖案P1。在這種情況下，從障礙物偵測單元100到入射板T的距離是已知的，使得在障礙物偵測單元100'在正常製造而沒有故障的情況下，需要在獲取的影像上的指定位置ref1(以下稱為參考位置)處顯示第一光學圖案P1的水平線PH。
第二圖案發射單元130的發射方向可以透過倒置障礙物偵測單元100'來檢查，使得障礙物偵測單元100'倒置，然後藉由重複上述校準處理。也就是說，在障礙物偵測單元100'倒置，且將第二圖案發射單元130置於影像獲取單元140的上方後，第二圖案發射單元130發光，並且影像獲取單元140獲取影像，其中投影在入射板T上的第二光學圖案P2被顯示出來。在這種情況下，如果第二圖案發射單元130處於正常狀態，則第二光學圖案P2將在參考位置ref1處偵測。影像獲取單元140被佈置為使得透鏡的光軸在水平方向上定向，並且θs表示影像獲取單元140的視角，且被設定為等於或高於100°的值，較佳是在100°至110°的範圍內，但不限於此。這種校準處理也適用於根據第一例示性實施例的障礙物偵測單元100，其中影像獲取單元140位於第一圖案發射單元130和第二圖案發射單元130的下方，如第6圖所示。
此外，從待清潔區域的地板到影像獲取單元140的距離可設定在大約145mm至155mm的範圍內。在這種情況下，在由影像獲取單元140獲取的影像中，在被指示為D2的點之後顯示待清潔區域的底部，並且在顯示獲取的影像中的地板上，S2是從第一光學圖案P1(水平線PH和垂直線PV相交的點)的中心到D3的區域。特別是，在區域S2中存在障礙物的情況下，影像獲取單元140可以獲取入射到障礙物上的第一圖案化光P1的影像。在這種情況下，從主體10到D2的距離較佳是設定在100mm至120mm的範圍內，並且D3位於與行動機器人1間隔約400mm的位置，但不限於此。
此外，第9圖中所示的S1(從行動機器人1延伸到D1的區域)表示第一光學圖案P1的位置和第二光學圖案P2的位置被倒置的區域。在區域S1中存在障礙物的情況下，第一圖案化光P1位於獲取的影像中的第二圖案化光P2的上方，其中D1位於與行動機器人1間隔開的位置，期望為70mm至80mm，但不限於此。
第10圖係說明由第1A圖所示之第一圖案發射單元發出的圖案化光的圖。一旦獲取的影像被輸入，圖案偵測單元210從影像獲取單元140輸入之獲取的影像偵測第一光學圖案或第二光學圖案，並將偵測到的第一光學圖案或第二光學圖案傳送到障礙物資訊獲取器。障礙物資訊獲取器220分析從獲取的影像偵測到的第一光學圖案或第二光學圖案，並且將第一光學圖案的位置與參考位置ref1進行比較以判定障礙物。
如第10圖的(a)部分所示，在第一光學圖案P1的水平線低於參考位置1的情況下，障礙物資訊獲取器220判定行動機器人處於正常狀態。正常狀態是指地板為平坦且均勻，且行動機器人前方沒有障礙物，使得行動機器人繼續行進的狀態。在行動機器人前方存在障礙物的情況下，第二光學圖案P2入射到障礙物上並被顯示在獲取的影像上，使得在正常狀態下，通常不顯示第二光學圖案P2。
如第10圖的(b)部分所示，在第一光學圖案P1的水平線高於參考位置ref1的情況下，障礙物資訊獲取器220判定在行動機器人前面存在障礙物。在如第10圖所示的障礙物資訊獲取器220偵測到障礙物的情況下，行進控制單元230控制行進驅動單元300在行進時繞過障礙物。障礙物資訊獲取器 220可以基於第一光學圖案P1和第二光學圖案P2的位置以及是否顯示第二光學圖案P2來判定偵測到的障礙物的位置和大小。此外，障礙物資訊獲取器220可以基於在行進時顯示在獲取的影像上的第一光學圖案和第二光學圖案的變化來判定障礙物的位置和大小。
行進控制單元230可以基於障礙物上的輸入資訊來判定是否繼續行進或繞過障礙物，並且可以基於該判定來控制行進驅動單元300。例如，在障礙物的高度低於預定高度的情況下，或者可能通過障礙物與地板之間的空間的情況下，行進控制單元230判斷為可以繼續行進。
如第10圖的(c)部分所示，第一光學圖案P1可以在比參考位置ref1更低的位置處顯示。在第一光學圖案P1被顯示在比參考位置ref1更低的位置的情況下，障礙物資訊獲取器220判定存在向下斜坡。在存在懸崖的情況下，第一光學圖案P1消失，使得向下斜坡可以與懸崖不同。
在第一光學圖案如第10圖的(d)部分所示為不顯示的情況下，障礙物資訊獲取器220判定在行進方向上存在障礙物。此外，在第一光學圖案的部分如第10圖的(e)部分所示為不被顯示的情況下，障礙物資訊獲取器220可以判定在主體10的左側或右側有懸崖。在本實施例中，障礙物資訊獲取器220判定主體左側有懸崖。此外，在第一光學圖案P1為十字形狀的情況下，障礙物資訊獲取器220可以透過考慮水平線的位置和垂直線的長度來判定障礙物。
第11圖係說明發射到在第1A圖中所示之行動機器人的障礙物上的圖案的形狀的示例的圖。如第11圖所示，障礙物資訊獲取器220可以以由障礙物偵測單元100發射的圖案化光入射到障礙物上的方式判定障礙物的位置、大小、和形狀，並且獲取顯示光學圖案的影像。
如第11圖的(a)部分所示，在行動機器人行進時之前方有牆壁的情況下，第一圖案化光入射在地板上，且第二圖案光入射到牆壁上。因此，第一光學圖案P1和第二光學圖案P2在獲取的影像上顯示為兩條水平線。在主體10與牆壁之間的距離大於D2的情況下，第一光學圖案P1被顯示在參考位置ref1上，但是也顯示第二光學圖案，使得障礙物資訊獲取器220可以判定有障礙。
在主體10靠近牆壁移動的情況下，其間的距離小於D2，第一圖案化光不會入射到地板上而是在牆壁上，使得第一光學圖案被顯示在比參考位 置ref1高的位置處的獲取的影像上，以及第二光學圖案被顯示在第一光學圖案的上方。當主體10靠近障礙物移動時，第二光學圖案被顯示在較低的位置處，使得相較於牆壁與主體10之間的距離大於D2的情況下，第二光學圖案顯示在較低位置；但是第二圖案化光係顯示在超過第一光學圖案之參考位置ref1的上方。因此，障礙物資訊獲取器220可以基於第一光學圖案和第二光學圖案計算從主體10到作為障礙物的牆壁的距離。
如第11圖的(b)部分所示，在諸如床、衣櫃之類的障礙物的情況下，第一圖案化光P1和第二圖案化光P2為兩條水平線分別入射到地板和障礙物上。障礙物資訊獲取器220基於第一光學圖案和第二光學圖案判定障礙物。障礙物資訊獲取器220基於第二光學圖案的位置和主體接近障礙物時顯示出的第二光學圖案的變化，可以判定障礙物的高度。然後，行進控制單元230判定是否能夠通過障礙物下方的空間通過，以基於該判定來控制行進驅動單元300。
例如，在障礙物與地板之間形成一空間之待清潔區域中存在諸如床的障礙物的情況下，行進控制單元230可以識別空間，並且可以透過識別該空間的高度來判定是否通過或繞過障礙物。回應判定空間的高度小於主體10的高度，行進控制單元230可以控制行進驅動單元300，使得主體10可以在行進時繞過障礙物。相反地，回應判定空間的高度大於主體10的高度，行進控制單元230可以控制行進驅動單元300，使得主體10可以進入或通過該空間。
儘管在第11圖的(a)部分中第一光學圖案和第二光學圖案也被顯示為兩條水平線，障礙物資訊獲取器220可以區分第11圖的(a)部分所示之水平線和第11圖的(b)部分所示之水平線，因為第一光學圖案與第二光學圖案之間的距離不同。如第11圖的(a)部分所示，隨著主體10越靠近障礙物，第一光學圖案被顯示在高於參考位置的位置處。然而，如第11圖的(b)所示，在位於較高位置的障礙物的情況下，雖然主體10靠近障礙物移動一預定距離，但是在參考位置ref1處顯示第一光學圖案P1，並且改變了第二光學圖案P2的位置，使得障礙物資訊獲取器220可以區分障礙物的類型。
如第11圖的(c)部分所示，在障礙物是床或衣櫃的角落的情況下，第一圖案化光P1發射到地板為水平線；並且第二圖案光P2發射到障礙物的角落，其一部分被顯示為水平線，以及剩餘部分入射到障礙物上且以斜線表 示。當主體10進一步遠離障礙物時，第二光學圖案被顯示在較高部分處，使得當第二圖案化光P2入射到障礙物的側邊時，第二光學圖案被顯示為彎曲到上側的斜線，該上側的斜線超過發射到前面部分的情況下顯示的水平線。
如第11圖的(d)部分所示，在主體10靠近牆壁的角落移動超過一預定距離的情況下，第一圖案化光P1的部分在高於參考位置的位置處被顯示為水平線；第一圖案化光P1的部分發射到角落的一側，並且被顯示為向下側彎曲的斜線；以及相對於地板，第一圖案化光P1被顯示為水平線。
如第11圖的(c)部分所示，第二圖案化光被顯示為水平線，並且發射到角落側的第二圖案化光P2的部分被顯示為彎曲到上部的斜線。如第11圖的(e)部分所示，相對於從牆壁的表面突出的障礙物，第一光學圖案在參考位置ref1處被顯示為水平線；並且在突出表面上發射的第二光學圖案P2的部分被顯示為水平線，而向突出表面側發射的另一部分被顯示為向上側彎曲的斜線，以及發射到牆壁的表面的其餘部分被顯示為水平線。以這種方式，基於第一圖案化光和第二圖案光的位置和形狀，障礙物資訊獲取器220可以判定障礙物的位置、形狀和、大小(高度)。
第12圖係說明在第1B圖中所示之圖案化光的圖。在第12圖中，(a)部分係說明了顯示在獲取的影像上的第一光學圖案P1，這是在參考位置ref1處偵測到水平線PH的情況。如第12圖的(b)部分所示，在第二光學圖案P2於獲取的影像上顯示位於參考位置ref1上方距離△g的情況下，第二圖案發射單元130的垂直發射角度小於預定值θr，使得期望調整第二圖案發射單元130的垂直發射角。
然而，如果距離△g在預定的誤差範圍內，則距離△g可以儲存在資料儲存器中，然後可以稍後使用從顯示在獲取的影像上的第二光學圖案P2的位置到障礙物的距離，其中透過使用距離△g來補償第二光學圖案P2的位置可以更精確地獲得距離。
第13圖係說明根據在第1B圖中所示之行動機器人的位置變化而獲取的影像的圖；在第13圖中，(a)部分係說明了在行動機器人處於位置1的情況下獲取的影像，並且障礙物1在可行動機器人的前方；而(b)係說明了在行動機器人的位置變更為位置2的情況下所取得的影像。在存在障礙物OB1 (例如床)的要清掃的區域中，空間A形成在障礙物OB1與地板之間，該空間A可以被識別出，並且空間A的高度可望被識別，使得是否通過或繞過障礙物OB1得以被判定。
例如，如第13圖的(a)部分所示，在替代性第一圖案化光P11入射到空間A的地板上，且替代性第二圖案化光P12入射到位於空間A上的結構體(例如支撐床墊的框架)的情況下，包含在控制器200中的障礙物資訊獲取器220可以識別在替代性第一圖案化光P11入射的部分之上方存在障礙物，特別是，可以基於顯示在獲取的影像上之替代性第二光學圖案P12的位置來判定從行動機器人1到障礙物OB1的距離。此外，第二圖案發射單元130的垂直發射角度是恆定的，使得基於從行動機器人1到障礙物OB1的距離，障礙物資訊獲取器220可以判定要被清潔的區域的地板到第二圖案化光P2入射的部分的高度。因此，基於這些類型的資訊，障礙物資訊獲取器220可以判定空間A的高度。回應判定空間A的高度小於主體10的高度，行進控制單元230可以控制行進驅動單元300，使得主體10可以繞過障礙物OB1；相反地，回應判定空間A的高度大於主體10的高度，行進控制單元230可以控制行進驅動單元300，使得主體10可以進入或穿過空間A。
如第13圖的(b)部分所示，在替代性第一圖案化光的垂直線PV延伸到牆壁的情況下，水平線PH入射到地板上，並且替代性第二圖案化光P12部分地入射在障礙物OB1上，使得第二圖案光P2的部分入射到障礙物OB1上，其他部分入射在牆壁上，如果沒有第二圖案發射單元，則僅基於顯示在獲取的影像上之替代性第一光學圖案P11來獲得障礙物資訊。在這種情況下，只能識別出行動機器人前面有牆壁的事實。然而，如例示性實施例所示，提供第二圖案發射單元130，從而進一步識別在行動機器人1與牆壁之間存在障礙物OB1。特別是，基於包括水平線PH之替代性第二圖案化光P12，障礙物OB1可以在水平方向上的較寬區域上偵測，從而能夠偵測位於不在該替代性第一圖案化光P11的垂直線PV能到達的區域內的障礙物OB1。
第14圖係說明發射到在第1B圖中所示之行動機器人的障礙物上的圖案化光之獲取的影像的圖。參考第14圖，根據例示性實施例的行動機器人1除了基於替代性第一圖案化光P11識別的障礙物資訊之外，還可以基於替 代性第二圖案化光P12來特定地識別障礙物的立體形狀。例如，障礙物OB2的實際高度對於行動機器人1在行進時要穿越而言是太高了，但是在行動機器人1的當前位置，替代性第一光學圖案光P11入射到障礙物的下部。在這種情況下，如果沒有第二圖案發射單元13，行進控制單元230判定主體10可以越過障礙物OB2，並且首先控制主體10朝向障礙物OB2行進；並且當主體10靠近障礙物OB2移動時，替代性第二光學圖案光P12的位置在獲取的影像上逐漸增加，使得當判定障礙物OB2的高度處於比主體10可能穿越的高度更高的高度時，行進控制單元230控制行進驅動單元300，使得主體10可以繞過障礙物OB2。
相反地，如在例示性實施例中，提供第二圖案發射單元130，並且該替代性第二圖案化光P12在行動機器人1的當前位置入射到障礙物OB2上，使得障礙物OB2可以預先被識別，並且還可以進一步最佳化行進路徑。障礙物資訊獲取器220可以基於顯示在獲取的影像上的垂直線PV的長度來識別位於行動機器人1前面的懸崖。在行動機器人1前面有懸崖(例如樓梯)的情況下，水平線的前端可以延伸到懸崖下方的一部分，並且發射到懸崖下方的部分不會顯示在獲取的影像上，使得顯示在獲取的影像上的垂直線PV的長度減小。因此，在垂直線PV的長度減小的情況下，障礙物資訊獲取器220可以判定在行動機器人1的前方存在懸崖，並且基於該判定，行進控制單元230可以控制行進驅動單元300，使得行動機器人1可以沿著不通向懸崖的路徑行進。此外，在水平線PH(P13~P15)的一部分不在獲取的影像上顯示的情況下，障礙物資訊獲取器220可以判定主體的左側或右側有懸崖。
第15圖係說明根據本發明例示性實施例之行動機器人的主體傾斜的圖。如第15圖的(a)和(b)部分所示，行動機器人1的主體10可能由於具有等於或小於預定大小的尺寸的障礙物(例如門檻、風扇等)而向左或向右傾斜。也就是說，在由於門檻或風扇而使左輪或右輪抬高的情況下，主體10的任一側也被抬高到障礙物的高度，從而主體10是傾斜的。
此外，如第15圖的(c)和(d)部分所示，主體10的前側或後側可以被抬高，從而主體10可能傾斜。例如，當跨越門檻時，主體10可以以使得主體10的前側於爬上門檻時被抬起的方式傾斜，如第15圖的(c)部分所示； 以及主體10的後側於爬下門檻時被抬起的方式傾斜，如第15圖的(d)部分所示。
感測器單元150偵測關於傾斜方向、傾斜角以及第一傾斜角θ1至第四傾斜角θ4的資訊，並將偵測到的資訊輸入到控制器200。控制器200基於從感測器單元150輸入的測信號來判定主體10的傾斜，並且基於傾斜方向和傾斜角度，控制器200相對於獲取的影像的光學圖案執行傾斜補償。
第16圖係說明根據第15圖中所示之行動機器人傾斜的圖案的圖。如第16圖的(a)部分所示，在主體10由於障礙物0而向左或向右傾斜的情況下，顯示在獲取的影像上的光學圖案P1也以預定角度傾斜。控制器200基於從感測器單元150輸入的感測信號來判定光學圖案P1，並且基於主體10的傾斜方向和傾斜角度，執行相對於光學圖案P1的傾斜補償。
在主體10的左輪被抬高靠在障礙物0上方而傾斜的情況下，障礙物資訊獲取器220判定光學圖案是由於主體10的傾斜產生的。障礙物資訊獲取器220基於傾斜方向和角度補償光學圖案，重新判定位於主體10前方的障礙物，並將障礙物上的資訊輸入到行進控制單元230。基於所輸入資訊，行進控制單元230判定行進時是否通過障礙物或繞過障礙物，並且相應地控制行進。如第16圖的(b)部分所示，在行動機器人1越過障礙物0的情況下，例如當爬上門檻時，光學圖案P1顯示比參考位置ref1更低的位置。在某些情況下，當門檻很高時，光學圖案可能不會顯示在獲取的影像上。
在光學圖案顯示在比參考位置ref1更低的位置或不在其上顯示的情況下，障礙物資訊獲取器220可以判定障礙物是懸崖。然而，基於從感測器單元150輸入的感測信號，回應主體10是傾斜的判定，障礙物資訊獲取器220重新判定障礙物不是懸崖。在這種情況下，障礙物資訊獲取器220可以基於傾斜方向和角度透過執行相對於光學圖案的傾斜補償來控制行進。此外，在進入作為障礙物的門檻之前，控制器200判定障礙物的大小和高度，使得基於該判定的資訊，控制器200可以判定障礙物不是懸崖。
如第16圖的(c)部分所示，在主體10沿著障礙物0向下移動的情況下，行動機器人1向前方傾斜，使得光學圖案P1顯示在比參考位置ref1更高的位置。基於該光學圖案的位置，障礙物資訊獲取器220可以判定在行動 機器人1的前方存在障礙物。在這種情況下，基於從感測器單元150輸入的感測信號，回應主體10向前傾斜的判定，障礙物資訊獲取器220基於傾斜角補償光學圖案，並重新判定障礙物的存在。當圖案化光的到達範圍根據傾斜度而變化時，控制器200根據主體10傾斜時的傾斜角補償光學圖案，然後重新判定障礙物的存在。行進控制單元230基於障礙物的存在來控制行進。
當跨越障礙物時，在主體10的傾斜角大於預定角度的情況下，考慮到這種情況，障礙物資訊獲取器220忽略光學圖案且判定沒有障礙物。回應該判定，行進控制單元230因為沒有障礙物而控制主體10繼續行進。例如，當主體10進入門檻時，如果主體10的傾斜角度大於預定角度，則主體10可以向後移動以繞過門檻；然而，在主體10已經站上門檻後，主體10應該越過門檻，使得障礙物資訊獲取器220忽略對基於光學圖案所做出的障礙物的判定，並且判定沒有障礙。基於該判定，行進控制單元230控制行進驅動單元300繼續行進。
如第17圖所示，行動機器人1可以進入並在斜坡上行進。在這種情況下，在進入斜坡之前，行動機器人1可以透過分析獲取的影像的光學圖案，基於斜坡的傾斜角度來判定該斜坡是障礙物。障礙物資訊獲取器220分析獲取的影像的光學圖案以判定傾斜角度，並且判定是否進入該斜坡。
在傾斜角度等於或大於預定角度的情況下，障礙物資訊獲取器220判定斜坡是障礙物；以及回應該判定，行進控制單元230判定不進入該斜坡且控制行動機器人1繞過障礙物。相反地，在傾斜角度小於預定角度的情況下，障礙物資訊獲取器220判定斜坡不是障礙物；以及行進控制單元230決定進入斜坡，並且控制行動機器人1繼續行進。行進控制單元230可以判定行動機器人1是否可以進入不僅是向上坡，而且可以是向下坡。在下文中，將描述判定進入的斜坡的情況，其中可以判定進入的斜坡的傾斜角度係根據行動機器人的類型而變化。此外，應當注意，為了幫助根據傾斜角度的變化的光學圖案變化的理解，在圖中示出了具有等於或大於預定大小的尺寸的傾斜角度。
如第17圖的(a)部分所示，在平坦表面PS1上行進時，行動機器人1可以在通過邊界點P之後進入向上坡PS3。在行動機器人1在區段PS2中進入上升坡之前，在平坦表面與向上坡之間的邊界點P處形成傾斜角。因此， 斜坡可能被判定為障礙物，儘管在行動機器人1的前方沒有障礙物，並且圖案化光入射到地板上。
當行動機器人1在平坦表面上行進時，第一光學圖案P1被顯示在參考位置ref1處，如第18圖的(a)部分所示。當行動機器人1接近向上坡時，第一光學圖案P1被定位成高於參考點的邊界點P處的參考位置ref1，如第18圖的(b)部分所示。
障礙物資訊獲取器220基於接近邊界點P時第一光學圖案P1的位置變化來判定斜坡。即使移動相同的距離，在有障礙物的情況下所顯示的第一光學圖案P1的位置與在有斜坡的情況下所顯示的第一光學圖案P1的位置不同。因此，基於這樣的差異，障礙物資訊獲取器220判定斜坡的傾斜角度。此外，根據該斜坡的傾斜角度，將光學圖案定位為高於參考位置ref1一距離dt1，使得障礙物資訊獲取器220進行補償，並重新判定該障礙物。
當判定基於傾斜角度或障礙物的判定能通過障礙物時，行進控制單元230控制行進驅動單元300進入斜坡。當行動機器人1通過邊界點P進入斜坡時，行動機器人1係傾斜的，但是當行動機器人1可在斜坡上行進時，第一光學圖案P1被顯示在參考位置ref1處，如第18圖的(c)部分所示，表示正常狀態。基於從感測器單元150輸入的感測信號，障礙物資訊獲取器220判定主體10傾斜，並且當偵測到障礙物時，判定是否執行傾斜補償。
此外，如第17圖的(b)部分所示，行動機器人1可以沿著向下坡PS11向下移動以進入平坦表面PS13。在這種情況下，顯示在獲取的影像上的光學圖案與在行動機器人1向上移動上坡時所顯示的光學圖案相同，如第18圖的(a)至(c)部分所示。
在行動機器人1到達區段PS12中的邊界點P之前，傾斜角度在邊界點P處改變，使得斜坡可以被判定為障礙物，儘管在行動機器人1的前面沒有障礙物，並且圖案化光入射到地板上。基於由障礙物偵測單元100輸入之獲取的影像，如第18圖的(b)部分所示，當參考位置ref1上方顯示第一光學圖案P1時，控制器200判定障礙物。基於從感測器單元150輸入的感測信號，障礙物資訊獲取器220判定主體10傾斜，因此執行相對於光學圖案的傾斜補償。
在根據主體10的傾斜角度將光學圖案定位為高於參考位置ref1相差距離dt1的情況下，障礙物資訊獲取器220進行補償並重新判定障礙物。當傾斜角度在邊界點P處改變時，儘管沒有障礙物，仍可以判定存在障礙物。在這種情況下，障礙物資訊獲取器220執行傾斜補償以重新判定沒有障礙物。然後，行進控制單元230控制行進驅動單元300，使得主體10繼續行進。
當主體10通過邊界點10進入平坦表面時，障礙物資訊獲取器220基於從感測器單元150輸入的感測信號判定主體10已進入平坦表面，並且不對其後偵測到的障礙物進行傾斜補償。在這種情況下，第一光學圖案在獲取的影像上正常顯示。
當主體10傾斜時，即使主體10的傾斜角度大於預定角度，或即使在執行補償之後也判定存在障礙物，控制器200可以基於光學圖案而忽略偵測到的障礙物並且可以控制以繼續行進。也就是說，障礙物資訊獲取器220忽略依據第一光學圖案所作出的障礙物的判定，使得主體10可以從傾斜狀態回到正常狀態。如上參照第17圖的(a)部分所述，如果傾斜角度大於預定角度，則行動機器人1判定存在障礙物而不進入，但是當主體10已經站在斜坡上並且傾斜時，主體10行進從該傾斜狀態脫離。
如第19圖所示，行動機器人1在平坦表面PS21上行進時可以通過邊界點P進入向下坡PS23。在行動機器人1在區段PS22中進入向下坡之前，在平坦表面與斜坡之間的邊界點P處形成傾斜角，使得斜坡可以被判定為障礙物，即懸崖，儘管在行動機器人1的前方沒有障礙物，並且圖案化光入射到地板上。在這種情況下，如第20圖的(a)部分所示，第一光學圖案P1被顯示在平坦表面PS22之獲取的影像上的參考位置ref1處，使得障礙物資訊獲取器220判定第一光學圖案P1處於正常狀態。
此外，關於在區段PS22中進入向下坡之前的獲取的影像，第一光學圖案P1被定位成比參考位置ref1低一距離dt2，如第20圖的(b)部分所示；或者在獲取的影像上不顯示第一光學圖案P1。基於顯示在獲取的影像上的光學圖案，障礙物資訊獲取器220首先判定向下坡是懸崖。然後，基於接近該斜坡時的第一光學圖案P1的位置改變，障礙物資訊獲取器220可以判定該向下 坡。此外，藉由使用單獨提供的懸崖感測器，障礙物資訊獲取器220可以進一步判定障礙物是否為懸崖。
在向下坡的傾斜角度等於或大於預定角度的情況下，行進控制單元230判定障礙物是懸崖，並且控制以繞過懸崖。相反地，在向下坡的傾斜角度小於預定角度的情況下，行進控制單元230判定可以通過，並且控制以繼續行進。在傾斜角度小於預定角度的情況下，障礙物資訊獲取器220根據傾斜角補償光學角度的位置dt2，並重新判定障礙物。藉由補償根據傾斜角的位置改變，控制器200判定可以通過並將行進命令輸入到行進驅動單元300。
在行動機器人1已進入向下坡PS23之後，感測器單元150感測主體10的傾斜並將感測到的傾斜輸入到控制器200。當第一光學圖案P1被顯示在如第20圖的(c)部分所示之獲取的影像上的參考位置ref1時，障礙物資訊獲取器220判定第一光學圖案P1處於正常狀態。
如第19圖的(b)部分所示，行動機器人1可以沿著向上坡PS31向上移動以進入平坦表面PS33。在這種情況下，顯示在獲取的影像上的光學圖案的變化係在第20圖的(a)至(c)部分中示出。當行動機器人1接近區段PS32中的邊界點P時，傾斜角度改變了，使得顯示在獲取的影像上的第一光學圖案P1位於比參考位置ref1低一距離dt2處，如第20圖的(b)部分所示。
基於從感測器單元150輸入的測信號，障礙物資訊獲取器220判定主體10傾斜，並且根據主體10的傾斜角度執行相對於光學圖案的傾斜補償。然後，障礙物資訊獲取器220基於相對於光學圖案的傾斜補償，重新判定障礙物，並且基於關於重新判定的障礙物的資訊，行進控制單元230判定是否可以通過。
當行動機器人1已經進入平坦表面時，光學圖案如第20圖的(c)部分所示被正常顯示在獲取的影像上。基於從感測器單元150輸入的感測信號，障礙物資訊獲取器220判定行動機器人1已經進入平坦表面，並且控制不執行傾斜補償。
第21圖係說明校正根據本發明例示性實施例之行動機器人的傾斜的示例的圖。如第21圖所示，基於從感測器單元150輸入的感測信號，控制器200補償相對於顯示在獲取的影像上的光學圖案之行動機器人1的傾斜。
如第21圖的(a)部分所示，在主體10向前傾斜的情況下，顯示在獲取的影像上的第一光學圖案P1根據傾斜角係位於比參考位置ref1高一距離dt1的位置。障礙物資訊獲取器220可以藉由將第一光學圖案P1的位置改變距離dt1來執行根據傾斜角的傾斜補償。回應傾斜補償，障礙物資訊獲取器220判定第一光學圖案P1處於正常狀態，以及行進控制單元230控制行進驅動單元300繼續行駛。
在主體10向後傾斜的情況下，如第21圖的(b)部分所示，第一光學圖案P1根據傾斜角位於比參考位置ref1低一距離dt2的位置。基於從感測器單元150輸入的感測信號，障礙物資訊獲取器220根據傾斜角補償第一光學圖案的位置相差距離dt2。藉由執行傾斜補償，可以在獲取的影像上的參考位置ref1處顯示第一光學圖案P1，使得障礙物資訊獲取器220判定第一光學圖案處於正常狀態。
第22圖係說明校正根據本發明例示性實施例之行動機器人的傾斜的另一示例的圖。如第22圖所示，控制器200可以根據傾斜藉由改變參考位置來補償該傾斜。
如第22圖的(a)和(b)部分所示，對應從感測器單元150輸入的傾斜角，障礙物資訊獲取器220可以透過設定第二參考位置ref2或第三參考位置ref3來補償傾斜，並且可以判定障礙物。在主體10向前傾斜的情況下，根據傾斜角度，顯示在獲取的影像上的第一光學圖案P1比參考位置ref1高出距離dt1。對應傾斜角度，障礙物資訊獲取器220判定第一光學圖案P1不是基於參考位置ref1而是基於第二參考位置ref2，以便判定位於主體10前方的障礙物。
相反地，在主體10向後傾斜的情況下，第一光學圖案220比參考位置低一距離dt2。對應傾斜角度，障礙物資訊獲取器220基於第三參考位置ref3判定第一光學圖案P1，以便判定位於主體10前方的障礙物。透過比較第一光學圖案的位置與第二參考位置或第三參考位置，障礙物資訊獲取器220判斷第一光學圖案P1處於正常狀態。因此，透過改變傾斜度，行動機器人1不會將地板識別為障礙物而可以繼續行進。
障礙物資訊獲取器220可以根據傾斜角補償第一光學圖案P1。即使在透過改變參考位置進行補償之後，第一光學圖案P1也不是處於正常狀 態，障礙物資訊獲取器220判定存在障礙物，行進控制單元230控制行進驅動單元300繞過障礙物。
第23圖係說明補償根據本發明例示性實施例之行動機器人的傾斜的控制方法的流程圖。如第23圖所示，在S310中行進時，行動機器人1從障礙物偵測單元100輸入之獲取的影像提取圖案以偵測障礙物。圖案偵測單元210從獲取的影像中提取圖案；以及障礙物資訊獲取器220將所提取圖案的位置，即，將光學圖案與參考位置進行比較，以在S320中基於是否在參考位置顯示光學圖案的位置來判定障礙物。
在光學圖案位於比參考位置高的情況下，控制器200的障礙物資訊獲取器220判定在行進方向上存在障礙物，而在光學圖案位於比參考位置低的情況下，障礙物資訊獲取器220判定存在懸崖。
此外，基於從感測器單元150輸入的感測信號，控制器200在S330中判定主體10是否傾斜。例如，如上面第15圖和第16圖所示，在主體10在前、後、左或右的任何一個方向上傾斜的情況下，儘管不存在障礙物，仍可能判定存在障礙物，使得控制器200判定主體10是否傾斜。
在主體10傾斜的情況下，障礙物資訊獲取器220基於S340中之感測信號計算主體10的傾斜角度，並且在S350中判定傾斜角度是否等於或小於預定的角度。在主體10以角度等於或小於預定角度傾斜的情況下，障礙物資訊獲取器220在S360中補償相對於獲取的影像的光學圖案的傾斜。障礙物資訊獲取器220可以根據該傾斜透過改變光學圖案的位置或參考位置來補償該傾斜。
在補償傾斜時，障礙物資訊獲取器220將光學圖案的位置與參考位置進行比較，並且在S370中重新判定障礙物的存在。在傾斜補償之後，在參考位置顯示光學圖案的情況下，障礙物資訊獲取器220判定光學圖案處於正常狀態，因此行進控制單元230在S380中保持行進。
相反地，在傾斜補償之後，在光學圖案位於比參考位置高的情況下，障礙物資訊獲取器220判定行進方向上存在障礙物，而在光學圖案位置低於參考位置的情況下，障礙物資訊獲取器220判定存在懸崖。回應該判定，行進控制單元230在S390中改變行進方向以繞過障礙物。行進控制單元230透過 沿著改變的方向行進來控制行進驅動單元300繞過障礙物，並且行動機器人1在S400中沿著改變的方向行進。
在主體10向前傾斜，且障礙物不是懸崖的情況下，障礙物資訊獲取器220忽略對基於光學圖案所做出的對障礙物的判定，並且判定不存在障礙物。行進控制單元230控制行進驅動單元300繼續行進。在第16圖的(c)部分所示的情況中，行動機器人1忽略障礙物並繼續行進以從傾斜狀態脫離。
第24圖係說明補償根據本發明例示性實施例之行動機器人的傾斜而行進的方法的流程圖。如第24圖所示，當行動機器人1在S410中沿著預定方向行進時，當障礙物偵測單元100在S420中偵測到障礙物時，障礙物資訊獲取器220基於如上所述獲取的影像的光學圖案來判定障礙物的位置和大小。在指示正常狀態的參考位置顯示光學圖案的情況下，障礙物資訊獲取器220判定行進方向上沒有障礙物。回應於該判定，行進控制單元230在S520中保持所設定的行進。
在偵測到的障礙物是懸崖的情況下，行進控制單元230透過移動預定距離接近障礙物，即，懸崖，然後在S430中透過使用懸崖感測器重新判定懸崖的存在。在障礙物是懸崖的情況下，行進控制單元230在S530中改變行進方向，以便不從懸崖上脫落，並且在S540中控制行進驅動單元300沿著改變的方向行進。
在障礙物不是懸崖的情況下，控制器200基於從感測器單元150輸入的感測信號，在S450中判定主體10是否傾斜。如果主體10不傾斜，則障礙物資訊獲取器220在S470中判定位於主體10前方的障礙物是否為斜坡。如上所述，在上坡的情況下，顯示在獲取的影像上的光學圖案位於比參考位置更高的位置；以及在下坡的情況下，顯示在獲取的影像上的光學圖案位於比參考位置更低的位置。以這種方式，可以判定障礙物。
在向前移動預定距離的同時，障礙物資訊獲取器220透過在斜坡情況下的光學圖案的位置變化與障礙物的情況下的位置變化進行比較，來判定障礙物是否為斜坡。在斜坡的情況下，障礙物資訊獲取器220基於光學圖案的位置變化來計算在S480中斜坡的傾斜角度。如果障礙物不是斜坡，則障礙物資 訊獲取器220判定為障礙物。在S530中，行進控制單元230改變行進方向以繞過障礙物，並且在S540中控制行進驅動單元300沿著改變的方向行進。
如果主體10傾斜，則障礙物資訊獲取器220在S460中基於感測信號計算主體10的傾斜角度，並且在S490中判定主體10的傾斜角度是否等於或小於一預定角度。此外，障礙物資訊獲取器220判定前方斜坡的傾斜角度是否等於或小於該預定角度。
在主體10的傾斜角大於預定角度的情況下，障礙物資訊獲取器220判定存在障礙物。行進控制單元230在S530中改變行進方向以不致進入斜坡，並且在S540中控制行進驅動單元300沿著改變的方向行進。此外，在傾斜角度大於預定角度的情況下，行進控制單元230在S530中改變行進方向，並且在S540中控制行進驅動單元300沿著改變的方向行進。在這種情況下，行進控制單元230可以控制主體10向後移動以回到正常狀態。
在主體10傾斜但是障礙物不是懸崖的情況下，障礙物資訊獲取器220忽略基於光學圖案所做出的障礙物的判定，並且判定沒有障礙物，儘管傾斜角度大於預定角度。回應該判定，行進控制單元230控制主體10繼續行進。例如，在第16圖的(c)部分所示的上述情況下，障礙物資訊獲取器220忽略基於光學圖案偵測到的障礙物，並且控制行動機器人1繼續行進，使得行動機器人1可以從傾斜狀態脫離。
在主體10的傾斜角度或斜坡的傾斜角度等於或小於預定角度的情況下，障礙物資訊獲取器220可以在S500中根據主體10的傾斜角度或斜坡的傾斜角度執行傾斜補償。障礙物資訊獲取器220可以根據主體10的傾斜角度或斜坡的傾斜角度，透過改變光學圖案的位置或參考位置一預定值來執行傾斜補償。
在執行傾斜補償之後，障礙物資訊獲取器220將光學圖案的位置與參考位置進行比較，以在S510中重新判定障礙物的存在。在執行傾斜補償之後，在參考位置顯示光學圖案的情況下，障礙物資訊獲取器220判定光學圖案處於正常狀態，並且行進控制單元230在S520中控制主體10以保持行進。
因此，在主體10傾斜的情況下，儘管沒有障礙物，光學圖案不是處於正常狀態，但是行動機器人1可以透過執行傾斜補償來行進。此外，在 將斜坡識別為障礙物的情況下，如果斜坡的傾斜角度等於或小於預定角度，則行動機器人1可以繼續行進以進入該斜坡。即使在傾斜補償之後光學圖案也不在參考位置處顯示的情況下，障礙物資訊獲取器220判定障礙物或懸崖。然後，行進控制單元230在S530中改變行進方向以繞過障礙物，並且在S540中控制行進驅動單元300沿著改變的方向行進。
關於透過使用光學圖案在障礙物上的判定，行動機器人1判定主體10的傾斜角度或者判定障礙物是否為一斜坡，以補償傾斜，從而防止實際上不存在障礙物時對障礙物進行錯誤的判定，並且使得行動機器人1能夠繼續行進。以這種方式，可以減少錯誤地判定為障礙物並且因此不接近的區域，並且行動機器人1可以到達待清潔的較寬區域，從而延伸可以清潔的區域。
儘管本文已經參照附圖描述了本發明，但是這樣的揭露僅僅是本發明的較佳實施例的說明，並不是為了限制本發明。此外，對於本領域技術人員顯而易見的是，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可以進行各種修改和變化。
本說明書中對“一個實施例”、“一實施例”，“示例性實施例”等的任何參考意味著結合實施例描述的特定特徵、結構、或特性係包括在本發明的至少一個實施例中。這些術語在說明書中的不同地方的出現並不一定都是指相同的實施例。此外，當結合任何實施例描述特定特徵、結構、或特性時，認定在本領域技術人員的範圍內能實現結合其他實施例的這種特徵、結構、或特性。
雖然實施例已經參考其多個說明性實施例描述，但是應當理解，本領域技術人員可以設計出許多其它修改和實施例，這些修改和實施例將落入本發明的原理的精神和範圍內。更具體地，在本發明、附圖、和所附申請專利範圍的範圍內，各個組件和/或主題組合佈置的各種變型和修改是可能的。除了組件和/或佈置的變化和修改之外，替代使用對於本領域技術人員來說也是顯而易見的。
本申請案主張在韓國智慧財產局於2016年5月17日提交的韓國專利申請第10-2016-0060444號、於2016年9月1日提交的韓國專利申請第10-2016-0112779號、以及於2016年10月27日提交韓國專利申請第10-2016-0141106號的優先權權益，其揭露內容通過引用併入本文中。
100‧‧‧障礙物偵測單元
120‧‧‧第一圖案發射單元
130‧‧‧第二圖案發射單元
140‧‧‧影像獲取單元
150‧‧‧感測器單元
200‧‧‧控制器
210‧‧‧圖案偵測單元
220‧‧‧障礙物資訊獲取器
230‧‧‧行進控制單元
240‧‧‧資料單元
300‧‧‧行進驅動單元
310‧‧‧清潔單元

Claims (20)

  1. 一種行動機器人，包括：一主體，被配置以在待清潔的區域中行進，且向該區域中的地板施加吸力；一感測器，被配置以偵測該主體的傾斜；一第一圖案光源，設置在該主體的一前部上，且被配置以朝向一特定區域的一第一子區域發射一第一圖案化光；一相機，設置在該主體的該前部上，且被配置以對該特定區域拍攝一影像；以及一控制器，被配置以：在從該相機所拍攝的該影像中偵測對應於該第一圖案化光的一第一光學圖案和對應於一第二圖案化光的一第二光學圖案，基於該主體的傾斜執行相對於該第一光學圖案的傾斜補償，基於該傾斜補償和該第一光學圖案判定在該特定區域中是否存在障礙物，以及基於該障礙物是否存在控制該主體的移動。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的行動機器人，進一步包括：一第二圖案光源，設置在該主體的該前部上的該第一圖案光源的下方，並且被配置以朝向該特定區域的一第二子區域發射該第二圖案化光，該第二子區域位於該第一子區域上方，其中該控制器進一步被配置以：在從該相機所拍攝的該影像中偵測對應於該第二圖案化光的該第二光學圖案，以及進一步基於該第二光學圖案判定在該特定區域中是否存在障礙物。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述的行動機器人，其中，該控制器在執行該傾斜補償時，進一步被配置以：基於該主體的傾斜來調整在該影像中的該第一光學圖案的位置。
  4. 根據申請專利範圍第3項所述的行動機器人，其中，該控制器在基於該主體的傾斜調整該影像中的該第一光學圖案的位置時，進一步被配置以： 當該主體的傾斜表示該主體的該前部位於比該主體的一後部高的位置時，升高該影像中的該第一光學圖案，以及當該主體的傾斜表示該主體的該前部位於比該主體的該後部低的位置時，降低該影像中的該第一光學圖案。
  5. 根據申請專利範圍第3項所述的行動機器人，其中，該控制器在基於該主體的傾斜調整在該影像中的該第一光學圖案的位置時，進一步被配置以：當該傾斜表示該主體為向左或向右傾斜時，基於該主體的傾斜調整該影像中的該第一光學圖案的斜率。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述的行動機器人，其中，該控制器在判定該障礙物是否存在於該特定區域中時，進一步被配置以：將該影像中的該第一光學圖案的位置與一參考位置進行比較，並且當該第一光學圖案位於該參考位置上方的該影像中時，判定該障礙物存在於該特定區域中，以及其中該控制器在補償該傾斜時，進一步被配置以：根據該主體的傾斜改變該影像中的該參考位置。
  7. 根據申請專利範圍第6項所述的行動機器人，其中，該控制器在判定該障礙物是否存在於該特定區域中時，進一步被配置以：當該第一光學圖案位於該調整過之參考位置下方的該影像中時，判定在該特定區域中不存在該障礙物；以及當該第一光學圖案位於該調整過之參考位置上方的該影像中時，判定在該特定區域中存在該障礙物。
  8. 根據申請專利範圍第6項所述的行動機器人，其中，該控制器在根據該主體的傾斜改變在該影像中的該參考位置時，進一步被配置以：當該主體的傾斜表示該主體的該前部位於比該主體的一後部高的位置時，降低該參考位置，以及當該主體的傾斜表示該主體的該前部位於比該主體的該後部低的位置時，升高該參考位置。
  9. 根據申請專利範圍第1項所述的行動機器人，其中，該控制器在基於該傾斜補償和該第一光學圖案判定在該特定區域中是否存在該障礙物時，進一步被配置以：當該主體的一傾斜角度等於或小於一預定角度時，基於該傾斜補償的第一光學圖案判定該障礙物是否存在於該特定區域中；以及當該主體的該傾斜角度大於該預定角度時，判定該特定區域中不存在該障礙物。
  10. 根據申請專利範圍第9項所述的行動機器人，其中，該控制器在控制該主體的移動時，進一步被配置以：當該主體的該傾斜角度大於該預定角度時，指引該主體向前移動通過該特定區域。
  11. 根據申請專利範圍第1項所述的行動機器人，其中，該感測器單元包括至少一個傾斜感測器，以測量該主體的一部分的一傾斜方向和一傾斜角度。
  12. 根據申請專利範圍第11項所述的行動機器人，其中，該傾斜感測器包括一傾斜感測器或一加速度感測器中的至少一個。
  13. 根據申請專利範圍第1項所述的行動機器人，其中，該控制器進一步被配置以：基於該主體的該傾斜判定該障礙物是否包括一斜坡，判定該斜坡的一傾斜角度，當該斜坡的該傾斜角度等於或小於一預定角度時，根據該傾斜角執行該傾斜補償；以及當該斜坡的該傾斜角度大於該預定角度時，控制該主體繞過該斜坡。
  14. 根據申請專利範圍第13項所述的行動機器人，其中，該控制器進一步被配置以：當該斜坡的該傾斜角度等於或小於該預定角度時，控制該主體爬上該斜坡。
  15. 根據申請專利範圍第1項所述的行動機器人，其中，該第一光學圖案包括一水平部分，並且該控制器在補償該傾斜時，進一步被配置以： 基於該主體的該傾斜，執行相對於該水平部分的傾斜補償。
  16. 根據申請專利範圍第1項所述的行動機器人，其中，該控制器進一步被配置以：判定該障礙物是一懸崖，且引導該主體沿著一路徑行進以避開該懸崖。
  17. 根據申請專利範圍第1項所述的行動機器人，其中，該控制器進一步被配置以：當該主體的一傾斜角度大於一臨界角度時改變該主體行進的方向。
  18. 根據申請專利範圍第1項所述的行動機器人，其中，該控制器進一步被配置以：當該主體的一傾斜角度經過一臨界距離從第一值改變到第二值時，判定該主體正在越過該障礙物。
  19. 根據申請專利範圍第18項所述的行動機器人，其中，該控制器進一步被配置以：當該主體的該傾斜角度等於或小於一臨界值時，引導該主體繼續越過該障礙物，以及當該主體的該傾斜角度高於該臨界值時，引導該主體倒退。
  20. 根據申請專利範圍第1項所述的行動機器人，其中，該控制器進一步被配置以：當該斜坡的一傾斜度小於一臨界角度時，判定該障礙物包括一斜坡，並且引導該主體通過該斜坡沿著一路徑行進。
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