TW202023462A - 噴灑模組以及具有噴灑模組的機器人 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種機器人，用以在一表面上移動，其包含一殼體以及一行走元件耦接該殼體。該機器人還包含一吸盤，其耦接於該殼體上，並且該殼體、該吸盤與該表面經配置以形成一密閉空間。該機器人並且包含一抽氣模組，其位於該殼體內且連通該密閉空間，並經配置以在該密閉空間中產生負壓，以及一噴灑模組，其耦接該殼體且經配置以噴灑液體至該表面上。

Description

噴灑模組以及具有噴灑模組的機器人

本發明大體上係關於機器人及相關清潔裝置。

習知住家門窗之清潔方式係以開窗或拆窗清洗，而大樓門窗則由清潔公司以懸吊機架設於大樓外，利用馬達控制該懸吊機架升降，以毛刷或水柱清洗大樓外部門窗。然而，懸吊機架常因重心不穩而易受風吹搖擺動。為了避免對門窗的過度用力刷洗，導致人員發生滑倒或清洗器具掉落砸傷人等危險意外，故僅對能門窗略為沖水以至於無法將門窗完全清洗乾淨。故有清潔機器人的發明以改善人工方式清潔門窗的缺點。

依據習知技術所揭示的清潔機器人，其行進時若遇到門窗上黏附障礙物時，機器人會翹起或整個掀起，而造成吸盤的漏氣，使得機器人無法穩定吸附於門窗表面。另外，若是行進輪具或履帶與吸盤之間的作用力比例不當，機器人容易打滑無法前進，或擦拭作用力太小而無法有效清潔門窗表面。

此外，習知清潔機器人僅利用毛刷或布料擦拭門窗，其清潔效果通常僅對於輕微的泥沙灰塵較為顯著。然而，若門窗上的污 漬不易清除，則一般清潔機器人的擦拭動作無法有效清除這些污漬。因此有必要針對現有的清潔機器人進行改進，以改善其清潔效果與效率。

本發明提供清潔機器人，用以改善現有清潔機的清潔效果。

本發明的一實施例提供一種機器人，用以在一表面上移動，其包含一殼體；一行走元件，耦接該殼體；一吸盤，耦接於該殼體上，該殼體、該吸盤與該表面經配置以形成一密閉空間；一抽氣模組，位於該殼體內且連通該密閉空間，並經配置以在該密閉空間中產生負壓；以及一噴灑模組，耦接該殼體且經配置以噴灑液體至該表面上。

根據本發明的一實施例，其中該吸盤的邊界定義第一區域，該吸盤與該殼體相抵接所形成之區域定義為第二區域，該第一區域在該第二區域以外的區域定義為剩餘區域，並且該負壓對該行走元件及該吸盤所造成之作用力係根據該第二區域的面積以及該剩餘區域的面積而決定。

根據本發明的一實施例，該噴灑模組包含一水箱，經配置以盛裝液體，以及一出水口，經配置以噴灑該液體。該噴灑模組還包括一汲水單元，經配置以產生推力將該液體推出該出水口。

根據本發明的一實施例，該汲水單元包含一超音波振動元件。

根據本發明的一實施例，該超音波振動元件包含基板以及連接該基板的振動片，該出水口設於該基板上並且該振動片環繞該 出水口。

根據本發明的一實施例，該振動片由壓電材料所製成。

根據本發明的一實施例，該汲水單元包含一幫浦，並且該出水口包含一噴嘴。

根據本發明的一實施例，該出水口由多個出水口單元形成的陣列所組成。

根據本發明的一實施例，該噴灑模組還包含一入水口，其位於該水箱上，以及一水箱蓋，用以覆蓋該入水口，其中該水箱蓋包含凹槽以及位於該凹槽上的裂孔。

根據本發明的一實施例，該凹槽係位於該水箱蓋的外側。

10、60:清潔機

101:板件

110:殼體

111、112:行走元件

114、115:噴灑模組

116:吸盤

117:通氣孔

119:進氣裝置

120:驅動模組

126:抵接件

130:抽氣模組

140:控制系統

171:清潔布

172:樞接軸

190:電源模組

222:通孔

302:水箱

303:入水口

304:水箱蓋

306:水位窗

307:防水構件

308、404:汲水單元

310:出水口

311:出水口單元

312:基板

313:振動片

314:扣件

316:護蓋

318:導線

322:水箱本體

324:防水構件

326:側蓋

320:蓋體

330:凹槽

332:栓塞

340:凹面

350:裂孔

400:噴灑模組

401:水管

402:過濾器

404:汲水單元

406:逆止閥

408:出水口

414:入口

424:出口

502:控制系統

504:驅動信號產生單元

506:驅動電路

508:驅動電路

510:驅動電路

512:出水控制模組

522:水平角感測器

524:遙控接收器

526:門窗邊緣感測器

528:遙控發射器

532:中央處理單元

534:隨機存取記憶體

536:唯讀記憶體

Aa:第一區域

Ac:剩餘區域

Aw:第二區域

D1、D2:區段

F:移動方向

G:間距

N:法線方向

S:密閉空間

Z1、Z2:噴灑輪廓

圖1顯示本發明一實施例之清潔機的立體圖。

圖2A、2B及2C分別顯示圖1清潔機沿剖面線AA、BB及CC的剖面圖。

圖2D顯示圖1清潔機的底視圖。

圖3A為本發明一實施例之噴灑模組的爆炸圖。

圖3B為本發明一實施例之汲水模組的示意圖。

圖3C為本發明一實施例之噴灑模組的示意圖。

圖3D為本發明另一實施例之噴灑模組的示意圖。

圖3E及3F為本發明一實施例之水箱蓋的示意圖。

圖4為本發明一實施例之噴灑模組的示意圖。

圖5為本發明一實施例之清潔機的系統功能方塊圖。

圖6顯示本發明另一實施例之清潔機示意圖。

雖然本文已參考本發明之特定實施例描述並說明了本發明，但此等描述及說明並不限制本發明。熟習此項技術者應理解，在不脫離由所附申請專利範圍所界定本發明之真實精神及範疇的情況下，可作出各種改變且可替代等效物。

本發明係關於一種機器人，其可以為一玩具、一遙控車子、一清潔機或一窗戶清洗機等。該機器人可吸附於一斜面或直立平面上，並在其斜面或直立平面上自由移動而不會受到重力吸引而滑落。在一些實施例中，該機器人具有清潔功能，並可在該移動時清潔所吸附的表面，藉由在平面上前後移動而完成清潔該平面的目的。以下將以清潔機或窗戶清洗機作為例示加以說明，然而本發明不限定於清潔機或窗戶清洗機。

圖1顯示本發明一實施例之清潔機10的立體圖。如圖1所示，清潔機10適於附著於一板件101上並於板件101上移動，用以清潔板件101之表面上的灰塵或污漬。板件101可以為一直立窗。清潔機10包含一殼體110、一噴灑模組114及一吸盤116。圖2A及2B顯示清潔機10另包含行走元件111及112，用以使清潔機10移動。行走元件111及112可以為帶輪、滾輪等能夠產生移動的元件，以帶動清潔機10在板件101的表面上前進、後退或轉向。在所顯示的實施例中，行走元件111或112係帶輪，包含履帶及兩個帶動輪驅動該履帶。在一實施例中，行走元件111及112接觸板件101的底部與吸盤116共平面。

參照圖1，清潔機10的殼體110設有一容置空間，而噴灑模組114係嵌於殼體110的容置空間中。此外，該容置空間可位於清潔機10的側面，使得噴灑模組114置於清潔機10的側面，以便於噴灑清潔液體至板件101的表面上。噴灑模組114是可拆卸的，便於使用者拆下清理或填充清潔液體。在一實施例中，清潔液體包含淨水或清潔劑。如圖1所示，噴灑模組114嵌入殼體110的容置空間，且噴灑模組114具有一扣件314與殼體110相扣而得以固持在清潔機10上。在一實施例中，噴灑模組114並未嵌於清潔機10中，而是吸附或黏附在清潔機10的殼體110上。在此情況下，殼體110的側邊具有部分區域含有磁鐵或金屬等構件，噴灑模組114亦具有磁鐵或金屬等構件，用以藉由磁力吸附於殼體110的側邊。在另一實施例中，其他具有黏附力的組件，例如易拆式膠帶或魔鬼氈也可用於將噴灑模組114黏附於殼體110上。

圖2A及2B分別顯示圖1清潔機10沿剖面線AA及BB的剖面圖。參照圖2A及2B，清潔機10具有一抽氣模組130位於殼體110內，而殼體110及吸盤116之間具有一空間，該空間經由一進氣裝置119與抽氣模組130連通，使得進氣裝置119與抽氣模組130在運作時抽離該空間中的空氣。在一實施例中，進氣裝置119是由葉輪組成。在一實施例中，抽氣模組130包含幫浦。在操作時，清潔機10置於板件101上，此時板件101、殼體110及吸盤116共同界定一密閉空間S，藉由抽氣模組130抽離密閉空間S內的空氣，使密閉空間S內部形成負壓，從而使清潔機10能吸附在板件101的作業表面上。

圖2C顯示圖1清潔機10沿剖面線CC的剖面圖，圖2D顯示圖1清潔機10的底視圖。從圖2C及2D可知，清潔機10還包含多個樞 接軸172，其位於吸盤116接近角落處，並固定於吸盤116上而向殼體110方向沿伸。殼體110藉由樞接軸172以可活動方式連接吸盤116。參照圖2A、2B及2C，吸盤116藉由樞接軸172而能相對殼體110移動。更具體而言，殼體110上設有多個貫穿孔(未繪示)，而樞接軸172穿過該些貫穿孔。樞接軸172的長度大於其對應的貫穿孔長度，能使吸盤116藉該些樞接軸172樞接於殼體110上，並使吸盤116能夠沿該些樞接軸172的長軸移動。如此一來，吸盤116可透過樞接軸172與殼體110產生相對移動，並能被殼體110帶動。較佳的情況是，樞接軸172的長軸與垂直吸盤116底面的法線方向N大致平行，使得吸盤116能夠沿法線方向N移動。在一實施例中，樞接軸172的長軸大致平行於垂直板件101表面的法線，使得吸盤116能夠沿與板件101表面垂直的法線方向移動。

依據本發明的實施例，由於吸盤116設置成能夠相對殼體110及行走元件111、112移動，因此當行走元件111及112遇到障礙物而從上壓過時，吸盤116能針對行走元件111及112高度改變而適應性的上下移動，並緊密地附接在板件101上，而保持密閉空間S的密閉性，因此可避免密閉空間S漏氣。另一方面，當吸盤116遇到障礙物而從上壓過時，清潔機10的殼體110亦能藉由樞接軸172相對吸盤116上下移動，而不會帶著吸盤翹起，故能維持密閉空間S的密閉性，因此吸盤116能利用密閉空間S中的負壓維持對板件101的吸附力。

復參照圖2A、2B及2D，在運作時，吸盤116平行並面向板件101。吸盤116的邊界定義出第一區域Aa，吸盤116位於中央部分具有多個通氣孔117，在通氣孔周圍的區域由抵接件126向殼體方向突出並包圍通氣孔117所在的區域，該區域係吸盤116與殼體110相抵接部分 所形成的區域，定義為第二區域Aw。當抽氣模組130進行抽氣時，吸盤116與殼體110共同形成密閉空間S上方的包圍構件，而抵接件126會抵接殼體110，兩者連同下方的板件101表面形成密閉空間S，而空氣藉由通氣孔117被抽離密閉空間S。由圖2D可知，第一區域Aa的面積大於第二區域Aw的面積，而第一區域Aa的面積減去第二區域Aw的面積等於剩餘區域Ac的面積。亦即，剩餘區域Ac為第一區域Aa中之第二區域Aw以外的區域，或吸盤116邊界包圍面積扣除抵接件126所包圍的面積。密閉空間S所產生的負壓會大致上均勻施加在定義密閉空間S的表面上，亦即板件101、吸盤116以及殼體110上。針對剩餘區域Ac的部分，大氣壓力所施加的壓力會透過負壓施加於吸盤116上。針對第二區域Aw的部分，大氣壓力所施加的壓力會透過負壓而施加於行走元件111及112上。因此整個密閉空間S之負壓所造成之壓力或吸附力，會依據第二區域Aw的面積以及剩餘區域Ac的面積的比例，分配在行走元件111、112以及吸盤116上。

依據本實施例之設計，由於作用在行走元件111及112的第一作用力係由負壓大小以及第二區域Aw的面積所決定，而對吸盤116的第二作用力係由負壓大小以及剩餘區域Ac的面積所決定，因此藉由決定第二區域Aw以及剩餘區域Ac的受力面積，能決定施加在行走元件111及112上的第一作用力及吸盤116上的第二作用力，並使第一作用力與第二作用力的比例維持在理想範圍。當行走元件111及112壓在障礙物上時，作用於吸盤116上的第二作用力仍能維持在所需值的範圍內而將吸盤116固持在板件101表面上，避免密閉空間S漏氣，使得清潔機10不致滑落。

習知技術的清潔機器人所設計的行走元件及吸盤是一整體結構，行走元件被包圍在吸盤與板件所形成的密閉空間內，因而行走元件所承受的作用力係經由該吸盤的密閉空間中負壓得到，因而此種設計方式無法分配不同比例的負壓作用力在吸盤與行走元件上。當負壓大小無法控制得當時，可能對行走元件或是吸盤產生不適當的作用力，而無法順利移動或進行清潔。舉例而言，如果該共用密閉空間所產生的負壓產生對行走元件的作用力過大，則其相對地吸盤受到的作用力可能過小，而造成擦拭力道不夠的問題。如果吸盤的作用力佔比過小，將無法使清潔機器人穩固吸附在垂直表面上，而導致清潔機器人掉落。另一方面，若清潔機器人壓過障礙物時，機器人容易脫離該清潔表面而掀起，造成密閉空間漏氣而使清潔機器人掉落。在另一種情形下，如果負壓所產生對行走元件的作用力過小，則相對地對吸盤的作用力過大，造成行走元件打滑，會產生清潔機器人無法順利移動的問題。在一實施例中，當密閉空間之負壓所造成之作用力有約80%作用在吸盤上時，則行走元件極可能打滑，而使得清潔機器人無法順利移動。

此外，習知技術中的清潔機器人，其滾輪或帶輪等行走元件不具彈性且與吸盤之間不具相對移動性，且需要依賴其吸盤本身的彈性緊貼板件以成功阻絕空氣，而維持密閉空間的密閉性。然而，這種作法的缺點在於當行走元件遇到障礙物時，因行走元件既缺乏彈性也沒有上下伸縮的餘裕，當行走元件壓在障礙物上時，吸盤會隨著行走元件上提而翹起，而造成密閉空間的漏氣，使得機器人無法成功吸附於操作表面上。

復參閱圖2A，在一實施例中，吸盤116還可以包含一清潔布171貼附於吸盤116之底面。在一實施例中，清潔布171具有彈性，且可以由植物纖維、動物纖維或人造纖維等材料所構成。當密閉空間產生負壓，而大氣壓力產生一作用力於清潔機10上，可將清潔機10密壓在板件101上，並透過清潔布171維持密閉空間S的密閉性。

圖3A為本發明一實施例之噴灑模組114的爆炸圖。噴灑模組114包含一水箱302、一水箱蓋304、一汲水單元308及一護蓋316。水箱302係用以盛裝清潔液體，並用於將清潔液體噴灑於板件101表面上，配合清潔機10的清潔布171進行清潔動作。水箱302具有一入水口303、一水位窗306、一防水構件307、一出水口310、一水箱本體322、一防水構件324、一側蓋326以及一護蓋316。水箱302的盛水空間由水箱本體322、防水構件324以及側蓋326所密接而成，其中水箱本體322及側蓋326決定了承水空間的容積及主要構形。防水構件324係用以維持水箱本體322以及側蓋326之間的水密性。在一實施例中，水箱本體322及側蓋326由硬質塑膠所構成，而防水構件324由彈性材料所構成。在一實施例中，防水構件324由矽膠構成。入水口303設於水箱本體322的上表面，並且水位窗306、防水構件307及汲水單元308位於水箱本體322側面所設凹洞上。防水構件307係用以填滿汲水單元308及水箱本體322之間的空隙。在一實施例中，防水構件307圍繞汲水單元308。在一實施例中，防水構件307由矽膠構成。在一實施例中，出水口310設於汲水單元308上。護蓋316係用以將汲水單元308連同防水構件307緊扣在水箱本體322側面，以加強水箱302在防水構件307周圍的水密性。在一實施例中，扣件314由水箱本體322側面延伸而出，其上設有接合 孔，可藉由接合構件(例如螺絲)將水箱本體322扣接在清潔機10的殼體110上(參閱圖1)。

水箱蓋304用以覆蓋入水口303，在水箱蓋304開啟時，清潔液體經由入水口303倒入水箱302。在清潔機10正常運作下，水箱蓋304可防止清潔液體從入水口303外漏。在一實施例中，水位窗306係透明或半透明，用以便於使用者觀察水箱302中的剩餘水位並決定補充或停止注入清潔液體。在一實施例中，水位窗306由樹酯或玻璃組成。

汲水單元308係用以將清潔液體經由出水口310推出水箱302外以進行噴灑動作。在一實施例中，汲水單元308係一振動元件，經由本身振動產生推擠效果以將清潔液體經由出水口310噴出水箱302。在一實施例中，汲水單元308可由超音波振動元件組成。圖3B為本發明一實施例之汲水模組308的示意圖。汲水模組308可以是一超音波振動元件，其包含一基板312以及一振動片313，振動片313附著於基板312上。在一實施例中，基板312由不銹鋼材料構成。振動片313經由導線318電連接於一電源(未繪示)並經配置以將電能轉為力學能。在一實施例中，振動片313由壓電材料製成，其厚度為介於0.05至0.2公分之間。在一實施例中，出水口310係經由雷射鑽孔的方法所製成，或以蝕刻方式製成。如圖3B所示，振動片313具有環狀，而出水口310穿透基板312，並位於振動片313所包圍的區域內。在一實施例中，出水口310各個出水口單元311的孔徑約為0.005公分至0.1公分。當超音波振動元件308運作時，振動片313經配置以在通電時產生來回振動，其位移方向垂直於振動片313的平面。參照圖1、圖3A及圖3B，當水箱302充滿清潔液體時，由於出水口單元311的孔徑極小，因此即使未使用其他蓋 子塞住也不會漏水。再者，藉由振動片313產生振動源，連同基板312朝水箱方向推擠，以致清潔液體被擠出出水口310而向外噴灑。在一實施例中，超音波振動元件308可經由振動片313發出單頻率的振動波，該頻率至少超過5K赫茲。在一實施例中，超音波振動元件308所發出的超音波可涵蓋多個頻率，例如由多數個單頻率超音波所組成。藉由很薄的超音波振動片313進行推水動作，超音波振動元件308可以相當小的體積產生所需的噴灑距離(例如至少3公分遠)，因此很適合清潔機器人的噴灑模組使用。

在圖3B所顯示的實施例中，出水口310具有多個出水口單元311，各出水口單元311形狀為圓形。在其他實施例中，個別出水口單元311的形狀可以是半圓形、矩形或其他多邊形。出水口單元311以矩形陣列的排列方式噴灑清潔液體。圖3B所顯示的出水口310陣列形狀僅為範例，其他陣列也可被採用，例如圓形陣列、弧形陣列、多邊形陣列、環形陣列、多排陣列等。陣列式出水口的設計參數至少包含出水口單元311的數目、其孔徑大小、分布位置以及間距。一般說來，形成在板件101上的噴灑輪廓與出水口310的構造及形狀息息相關，而以多個出水口單元311所組成的出水口310結構代替單個大孔徑的出水口既可提高出水量，又能在噴灑模組不運作時不致漏水。再者，使用陣列式出水口的優點還包括可以依照噴灑模組114所需要的噴灑輪廓及出水量大小決定陣列的排列方式及其出水口單元的孔徑及形狀。如此一來，噴灑範圍可以更廣、位置更精確，而噴灑量也更均勻，從而減少使用的噴灑量，卻可以獲得更好的噴灑效果。

圖3C顯示一實施例的噴灑模組114的示意圖，其中水箱 302側面具有兩個水位窗306，而汲水單元308位於水箱側面靠近中央的位置，亦即兩個水位窗306之間。在一實施例中，清潔機10設定為進行濕式模式的清潔動作，而出水口310選擇位於清潔機10側邊接近中央部位。當清潔機10行進時，可沿方向F移動(例如Z字形，其中相鄰平行路徑之間具有間距G)，位於水箱302前方的區域大致上皆會被噴濕，而後清潔機10通過時便可對沾濕的板件101進行擦拭動作。此濕式模式可更有效清除油汙或黏附的汙漬，因此相較乾式模式可提供更好的清潔效果。在濕式模式中，清潔布171的大部分區域在擦拭過程中不可避免地會被板件101上的清潔液體沾濕。

在另一實施例中，清潔機10設定為進行先濕後乾的清潔模式，此模式可改善全濕式模式或全乾式清潔模式的清潔效果。首先，如圖3D所顯示，噴灑模組114的水箱302側面具有單個水位窗306與汲水單元308，而汲水單元308位於水箱側面靠近角落的位置，亦即偏離水箱302的中心線。在先濕後乾的清潔模式中，將清潔機10欲進行清潔的板件101區域劃分為不同區段，例如至少第一區段D1及第二區段D2。第一區段D1可視為噴灑區段，而第二區段D2可視為乾燥區段。此時，噴灑模組114的出水口310位於面向噴灑區段D1之區域內。當清潔機10沿行進方向F(例如Z字形)移動時可縮小相鄰平行路徑之間的間距G，使得清潔機10經過相鄰路徑時其擦拭範圍會有部分區域重疊，因此同一區段會被清潔機10擦拭至少兩次以上。此外，出水口310的陣列靠近角落處，並且更容易維持所噴灑的液體落在噴灑區段D1之內，使噴灑區段D1呈現沾濕狀態，而乾燥區段D2因未被噴灑，而呈現相對乾燥的狀態。如此一來，當清潔機10第一次清潔噴灑區段D1時，所採用 的模式屬於濕式模式，而後噴灑區段D1上的清潔液體大致上被清潔布171上對應的沾濕區域清除。此時清潔布171對應乾燥區段D2的乾燥區域大致上不會被沾濕。接著，當清潔機10第二次經過噴灑區段D1時，即可以清潔布171的乾燥區域進行乾式擦拭。上述至少兩次的擦拭流程，能在清潔布171的沾濕區域通過時以浸濕的狀態進行污漬的清潔，並且在清潔布171的乾燥區域通過時以乾燥的狀態將水痕與剩餘的污漬完全拭淨，而達到更佳的清潔效果。

圖3E顯示本發明一實施例之水箱蓋304的示意圖。水箱蓋304包含蓋體320以及栓塞332。蓋體320大致上具有平板形狀，用以封住入水口303，而栓塞332與蓋體320相連並將蓋片332扣接至與水箱302。在一實施例中，蓋體320與栓塞332係由彈性材料製成(例如矽膠)，使得水箱蓋304可具有較佳的密封性，並且還可透過彎折蓋體320而開啟。因此，在水箱蓋304未打開時，清潔液體並不會從入水口303外漏。蓋體320上對準入水口303的位置還具有一凹槽330，其位於水箱蓋外側的上表面。凹槽330具有凹面340以及裂孔350，裂孔350可位於凹面340的中央區域。在一實施例中，裂孔350可具有狹縫形、十字形或其他形狀。裂孔350穿過蓋體320，並且其縫隙極小，清潔液體無法通過，因此清潔液體並不會由裂孔305外漏。

圖3F顯示本發明一實施例之水箱蓋304沿剖面線DD的剖面圖。圖3F係用於說明水箱蓋304透過裂孔350平衡水箱302內部壓力的過程。圖(a)顯示凹槽330在水箱302為接近滿水位時的形狀。此時水箱內部由於幾乎被清潔液體充滿，因此出水口310可經由汲水單元308出水。由於水箱302內外壓力平衡，因此裂孔350處於閉合狀態。圖 (b)顯示凹槽330在水箱302的水位下降時的形狀。圖當清潔機10繼續運作並噴灑清潔液體時，水箱302的水位持續下降，但由於水箱蓋304密封入水口303，因此水箱302內多出的容器空間呈現近似真空狀態，因而產生負壓。此負壓若無法釋放，將會造成汲水單元308無法順利將剩餘清潔液體推出出水口310。藉由凹槽330相較蓋體320其他位置較薄的設計，加上裂孔350位於凹面340中央最薄的位置，因此當水箱302產生負壓時，大氣壓力自然將凹槽330往水箱302下壓，而在裂孔350的位置將水箱蓋304開啟。此時空氣順勢導入水箱302，直至水箱302的內外壓力趨於平衡時，凹槽330自身具有的彈性會使其向上拉回，並且裂孔350的空隙縮小並回復至原有閉合的狀態。藉此設計，汲水單元308無須以大功率運作，而仍能以理想的輸出效率維持使出水過程順暢。

圖4為本發明一實施例之噴灑模組400的示意圖。噴灑模組400包含一水箱302、一過濾器402、一汲水單元404以及一出水口408，上述元件以水管401(包括水管401a-401d)相連。在一實施例中，過濾器402係用以過濾清潔液體中的固體雜質，以避免雜質造成其他元件(例如汲水單元404)的故障。在一實施例中，汲水單元404係一幫浦，用以將水箱302的清潔液體經由入口414輸入後加壓，並透過出口424輸出至出水口408進行噴灑動作。幫浦404可視噴灑模組114或清潔機10的構造需要設置於其他位置，例如位於水箱內302或位於水箱302外側，並藉由水管411將加壓後的清潔液體傳送至出水口408。在一實施例中，出水口408係一噴嘴，可由水箱302側面或清潔機10的殼體110向外延伸。在一實施例中，噴灑模組400還包含一逆止閥406，位於汲水單元308與噴嘴4之間，避免水管401d中的清潔液體由噴嘴408外漏。在 一實施例中，逆止閥406包含一擋片及一簧片(未繪示)，當清潔液體由汲水單元404流向噴嘴408時，該擋片並未封住逆止閥的流通孔，而當清潔液體由噴嘴408流向汲水單元404時，水管401d中的清潔液體逆流推力可推動簧片使該擋片封住逆止閥中的流通孔而阻擋清潔液體回流。當汲水單元404無汲水動作時，逆止閥406的簧片會回壓擋片而阻擋清潔液體流動，致使水管401c中的清潔液體不會流向水管401d，同時水管401d中的清潔液體也不會從噴嘴408外漏。

在一實施例中，噴灑模組400的出水口408可如圖3A的出水口310置於水箱302的側邊。然而，噴嘴408亦可置於水箱302側邊以外的其他部位。參照圖2D，吸盤116設有通氣孔117的陣列，其連通抽氣模組130，使得密閉空間S中的空氣在抽氣時得以從通氣孔117排出。此外，通孔222設於通氣孔117旁，出水口408可面向通孔222，使得清潔液體可向下朝著板件101噴灑。在一實施例中，連接出水口408的多個通孔222形成出水口陣列以產生所需要的噴灑輪廓。在一實施例中，即使水箱302仍置於殼體110的側面，出水口408仍可藉由水管401連通水箱302並往下對準通孔222，以達到向下噴灑的目的。在一實施例中，噴灑模組400至少有一部分(亦即通孔222)位於密閉空間S之中，使得噴灑模組400可以朝向板件101包圍密閉空間S的表面噴灑清潔液體。雖然密閉空間S具有負壓壓力，然而其壓力值並不足以將清潔液體從板件101上抽離，因此清潔液體仍能在密閉空間中S隨著清潔機10移動而噴灑至板件101所需的地方。

圖5為本發明一實施例之清潔機10的系統功能方塊圖。清潔機10包含一控制系統502、驅動信號產生單元504、驅動電 路506、508及510、出水控制模組512、水平角感測器522、遙控接收器524以及門窗邊緣感測器526。控制系統502係由一中央處理單元(Center Processing Unit,CPU)532、隨機存取記憶體(RAM)534以及唯讀記憶體(ROM)536所組成。清潔機10藉由中央處理單元532存取位於隨機存取記憶體(RAM)534或唯讀記憶體(ROM)536中的控制程序，進行清潔機10的移動、感測與噴灑液體等動作。在一實施例中，唯讀記憶體(ROM)536可以閃存記憶體(Flash)代替。中央處理單元532經配置以產生控制信號決定驅動信號產生單元504產生所需的控制波形。在一實施例中，驅動信號產生單元504經配置以產生脈波寬度調變(Pulse Width Modulation,PWM)信號，經由調整PWM波形的寬度與工作週期，可控制行走元件111、112或抽氣模組130的工作頻率。驅動電路506、508及510分別連接行走元件111、行走元件112以及抽氣模組130，並經配置以根據驅動信號產生單元504的PWM信號驅動行走元件111、112以及抽氣模組130。

此外，控制系統502還連接出水控制模組512，以控制汲水單元308或404的運轉。在一實施例中，出水控制模組512可經由控制系統502接收關於行走元件111、112的移動參數，例如其移動速度或是否停留原地的資訊，而決定提高、降低清潔液體噴灑量甚或暫停噴灑。在一實施例中，出水控制模組512可包含在中央處理單元532中。在一實施例中，出水控制模組512還包含驅動電路，例如驅動電路506、508或510，以用於驅動汲水模組308或404。在一實施例中，汲水單元308或404可具有無線接收機，而出水控制模組512可藉由無線傳輸方式對汲水單元303或404進行控制信號傳輸，使得汲水單元308或404中的驅 動電路可根據該無線控制信號控制幫浦或超音波振動元件的運作，其中無線傳輸方式可為紅外線傳輸、ZigBee、藍芽(Bluetooth)、RFIO、Wi-Fi、FM或其他適合規格。

如上所述，出水控制模組512經配置以決定噴灑模組114的出水模式。在一實施例中，出水模式可為連續式出水或間歇式出水。當噴灑模組114採用間歇式出水模式，出水控制模組512可傳送一周期信號，例如PWM信號，以決定噴灑時間的比例。該PWM信號的工作週期可用以決定汲水單元308或404的工作週期，而使其產生週期性的推力。在一實施例中，出水控制模組512可利用脈波位置調變(Pulse Position Modulation，PPM)信號，以決定一固定周期內出水的時間點。在一實施例中，出水控制模組512可利用脈波振幅調變(Pulse Amplitude Modulation，PAM)信號，以經由改變汲水單元308/404的輸出功率而控制出水量。上述方式僅為舉例，其他調變信號，例如數位式信號調變或頻率調變(Frequency Modulation，FM)也可用於產生出水控制模組512的控制信號。

水平角感測器522係用以感測清潔機10的水平狀態，並將感測值傳送到控制系統502以決定清潔機10位於正確的水平位置。在一實施例中，水平角感測器522包含陀螺儀(Gyro)及加速度感測器(G sensor)，可藉量測重力而得水平角度。遙控接收器524接收一搖控發射器528的無線控制信號，使控制系統502依據該控制信號控制清潔機10的工作模式或行走路徑。遙控接收器524與遙控發射器528的信號傳輸方式可為紅外線傳輸或無線電傳輸，其中無線電傳輸的規格可為ZigBee、藍芽(Bluetooth)、RFIO、Wi-Fi、FM等。

門窗邊緣感測器526具有偵測門窗邊緣的功能。藉由門窗邊緣感測器526將感測值傳送至控制系統502，控制系統502能夠偵測到板件101的邊緣或板件101上的一異物。門窗邊緣感測器526可為類比型感測器，且例如為可為紅外線、雷射、超音波等距離感測器。另外，門窗邊緣感測器526亦可例如是極限開關或一近接開關。

圖6顯示本發明另一實施例之清潔機60示意圖。清潔機60包含一殼體110、一吸盤116、(第一)噴灑模組114以及一第二噴灑模組115。參照圖1及圖6，清潔機60與清潔機10中彼此相同的組件(例如110、114及116)其結構及功能大致相同，最大的不同處在於清潔機60具有第二噴灑模組115。在一實施例中，第二噴灑模組115的結構及功能與第一噴灑模組114係相同。在其他實施例中，第一噴灑模組114及第二噴灑模組115可具有不同結構，例如第一噴灑模組114的汲水單元308具有超音波振動元件，而第二噴灑模組115的汲水單元308由幫浦組成。在一實施例中，第二噴灑模組115與第一噴灑模組114位於相對側，然而在其他實施例中，第二噴灑模組115可位於殼體側面任一側，例如更靠近第一噴灑模組114的一側。在一實施例中，第一噴灑模組114及第二噴灑模組115的出水口(例如圖3A的310)方向與清潔機60行走元件111、112的行進方向一致。在一實施例中，第一噴灑模組114的出水口係位於殼體110的側邊而第二噴灑模組115的出水口係位於殼體110的底部而面向板件101。

根據本發明之一實施例，清潔機包含噴灑模組，可以在清潔機清潔板件時，噴灑清潔液體以加強清潔效果。此外，由於吸盤116設置成能夠相對殼體110移動，因此當行走元件111及112走在障礙 物上時，吸盤116相對於殼體110移動而能夠緊密地密接在板件101上，能夠保持板件101、殼體110及吸盤116所界定之密閉空間的密閉性，因而避免該密閉空間漏氣。在一實施例中，更進一步使吸盤116邊緣所界定的第一區域Aa面積大於吸盤116之抵接件所界定的第二區域Aw面積，藉以依據第二區域Aw的面積以及剩餘區域Ac的面積的比例，分配負壓對行走元件111及112的作用力以及對吸盤116的作用力。

本發明提供清潔機多種改善方案，上述改善方案可任意組合，俾使其清潔方式最佳化。本發明內容各種例示性實施例中所展示之結構及方法僅用於說明。因此所有根據本發明內容實施例進行之修改皆包括於本發明之範疇內。任何程序或方法步驟之次序或順序可根據不同實施例而更動或重新定序。在不脫離本發明之範疇的情況下，亦可在實施例之設計、操作條件及配置上進行其他替代、修改、改變及省略。

10:清潔機

101:板件

110:殼體

114:噴灑模組

116:吸盤

314:扣件

Claims (20)

1. 一種清潔機器人，用以在一表面上移動，且該表面為一斜面或一直立平面，包含：

   一殼體；

   一行走元件，耦接該殼體；

   一吸盤，耦接於該殼體上，在操作時該吸盤接觸該表面且該殼體、該吸盤與該表面經配置以形成一密閉空間，以使該機器人在該表面移動而不會受到重力吸引而滑落；

   一抽氣模組，位於該殼體內且連通該密閉空間，並經配置以在該密閉空間中產生負壓；以及

   一噴灑模組，耦接該殼體且包含一出水口，該出水口置於該清潔機的側邊且經配置以從該清潔機的側邊噴灑液體至該表面上。
2. 如請求項1所述之機器人，其中該吸盤的邊界定義第一區域，該吸盤與該殼體相抵接所形成之區域定義為第二區域，該第一區域在該第二區域以外的區域定義為剩餘區域，並且該負壓對該行走元件及該吸盤所造成之作用力係根據該第二區域的面積以及該剩餘區域的面積而決定。
3. 如請求項1所述之清潔機器人，其中該噴灑模組包含：

   一水箱，經配置以盛裝液體；以及

   一汲水單元，經配置以產生推力將該液體推出該出水口。
4. 如請求項3所述之清潔機器人，其中該汲水單元包含一超音波振動元件。
5. 如請求項4所述之清潔機器人，其中該超音波振動元件包含基板以 及連接該基板的振動片，該出水口設於該基板上並且該振動片環繞該出水口。
6. 如請求項5所述之清潔機器人，其中該振動片由壓電材料所製成。
7. 如請求項3所述之清潔機器人，其中該汲水單元包含一幫浦，並且該出水口包含一噴嘴。
8. 如請求項3所述之清潔機器人，其中該出水口由多個出水口單元形成的陣列所組成。
9. 如請求項3所述之清潔機器人，其中該噴灑模組還包含：

   一入水口，位於該水箱上；以及

   一水箱蓋，用以覆蓋該入水口，其中該水箱蓋包含凹槽以及位於該凹槽上的裂孔。
10. 如請求項9所述之清潔機器人，其中該凹槽係位於該水箱蓋的外側。
11. 如請求項3所述之清潔機器人，其中，

    該出水口位於偏離該水箱的該側面的中心線，用以將欲進行清潔的該表面劃分為至少包含一第一區段及一第二區段，且該出水口位於面向該第一區段，而且

    使該清潔機經過相鄰路徑時其擦拭範圍會有部分區域重疊。
12. 如請求項11所述之清潔機器人，其中，

    該吸盤還包含一清潔布貼附於該吸盤之底面，

    該出水口所噴灑的該液體落在該第一區段，

    使該清潔機第一次清潔該第一區段，該第一區段上的該液體大致上被該清潔布上對應的沾濕區域清除；使該清潔機第二次清潔該第一 區段，以該清潔布之乾燥區域進行乾式擦拭。
13. 如請求項11所述之清潔機器人，其中，

    該汲水單元位於偏離該水箱的該側面的中心線。
14. 如請求項11所述之清潔機器人，其中，

    該汲水單元包含包含基板以及連接該基板的振動片，該出水口設於該基板上。
15. 如請求項4所述之清潔機器人，其中，

    該水箱更包含一防水構件，

    該防水構件及該汲水單元位於該水箱的側面，

    該出水口設於該汲水單元上，且該出水口經配置以從該清潔機的側邊向該表面噴灑該液體，

    該防水構件用以圍繞該汲水單元，且填滿該汲水單元及該水箱之間的空隙，

    該汲水單元位於偏離該水箱的該側面的中心線。
16. 如請求項15所述之清潔機器人，其中，

    該液體的噴灑方向係該機器人的行進方向，

    該噴灑模組的該水箱由一長軸及一短軸所定義，該長軸不平行於該液體的噴灑方向。
17. 如請求項16所述之清潔機器人，其中，

    該噴灑模組還包含一入水口，該入水口位於該水箱上，而且

    該入水口與該出水口分別位於該長軸的兩相對側。
18. 如請求項17所述之清潔機器人，其中，該噴灑模組設於該清潔機的側面。
19. 如請求項18所述之清潔機器人，其中，

    該殼體設有一容置空間，而該噴灑模組係嵌於該殼體的該容置空間中，

    該容置空間位於該清潔機的側面，使得該噴灑模組置於該清潔機的側面。
20. 如請求項15所述之清潔機器人，其中，

    該出水口位於偏離該水箱的該側面的中心線，用以將欲進行清潔的該表面劃分為至少包含一第一區段及一第二區段，且該出水口位於面向該第一區段，而且

    使該清潔機經過相鄰路徑時其擦拭範圍會有部分區域重疊。

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