TW202147053A - 三維環境覆蓋導向運動系統與方法 - Google Patents

三維環境覆蓋導向運動系統與方法 Download PDF

Info

Publication number
TW202147053A
TW202147053A TW109118327A TW109118327A TW202147053A TW 202147053 A TW202147053 A TW 202147053A TW 109118327 A TW109118327 A TW 109118327A TW 109118327 A TW109118327 A TW 109118327A TW 202147053 A TW202147053 A TW 202147053A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
module
coverage
environment
disinfection
controller module
Prior art date
Application number
TW109118327A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI732574B (zh
Inventor
曾國師
周志遠
Original Assignee
國立中央大學
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 國立中央大學 filed Critical 國立中央大學
Priority to TW109118327A priority Critical patent/TWI732574B/zh
Priority to US16/993,334 priority patent/US11822331B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI732574B publication Critical patent/TWI732574B/zh
Publication of TW202147053A publication Critical patent/TW202147053A/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0268—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
    • G05D1/0274—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means using mapping information stored in a memory device
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/025—Ultrasonics
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/04—Heat
    • A61L2/06—Hot gas
    • A61L2/07—Steam
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/08—Radiation
    • A61L2/10—Ultraviolet radiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/16—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using chemical substances
    • A61L2/18—Liquid substances or solutions comprising solids or dissolved gases
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/16—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using chemical substances
    • A61L2/20—Gaseous substances, e.g. vapours
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/16—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using chemical substances
    • A61L2/22—Phase substances, e.g. smokes, aerosols or sprayed or atomised substances
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/24—Apparatus using programmed or automatic operation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/86—Combinations of lidar systems with systems other than lidar, radar or sonar, e.g. with direction finders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G05D1/0219—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory ensuring the processing of the whole working surface
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0238—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using obstacle or wall sensors
    • G05D1/024—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using obstacle or wall sensors in combination with a laser
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0268—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
    • G05D1/0272—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means comprising means for registering the travel distance, e.g. revolutions of wheels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L2201/00—Robotic cleaning machines, i.e. with automatic control of the travelling movement or the cleaning operation
    • A47L2201/04—Automatic control of the travelling movement; Automatic obstacle detection
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L2201/00—Robotic cleaning machines, i.e. with automatic control of the travelling movement or the cleaning operation
    • A47L2201/06—Control of the cleaning action for autonomous devices; Automatic detection of the surface condition before, during or after cleaning
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2202/00—Aspects relating to methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects
    • A61L2202/10—Apparatus features
    • A61L2202/11—Apparatus for generating biocidal substances, e.g. vaporisers, UV lamps
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2202/00—Aspects relating to methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects
    • A61L2202/10—Apparatus features
    • A61L2202/14—Means for controlling sterilisation processes, data processing, presentation and storage means, e.g. sensors, controllers, programs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2202/00—Aspects relating to methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects
    • A61L2202/10—Apparatus features
    • A61L2202/16—Mobile applications, e.g. portable devices, trailers, devices mounted on vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/01—Determining conditions which influence positioning, e.g. radio environment, state of motion or energy consumption
    • G01S5/014—Identifying transitions between environments
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/18—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
    • G01S5/30—Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/10—Image acquisition

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本發明關於一種環境覆蓋導向運動系統，其包含：距離感測模組，經配置可即時感應距離資訊；里程計模組，經配置可即時感應速度資訊與位置資訊其中之一；動力載具，係搭載該距離感測模組與該里程計模組；以及控制器模組，係搭載於該動力載具上，經配置接收該距離資訊、該速度資訊與該位置資訊其中之一後，據以執行環境覆蓋導向運動方法從而選定複數位置點，並控制該動力載具在該等位置點間移動。

Description

三維環境覆蓋導向運動系統與方法
本發明係有關於一種三維環境覆蓋導向運動系統與方法，尤其是適合應用於消毒機器人的三維環境覆蓋導向運動系統與方法。
在現有技術中，目前既有的消毒機器人其自動消毒範圍的規劃，大致分為兩種方式，第一種方式是從遠端操作機器人到定點上進行消毒，可配合使用例如紫外光(UV)或是化學噴劑來消毒，另外一種方式是在機器人移動過的路徑上消毒，例如掃地機器人這類，但是第一種方式的缺點為，機器人只能透過遙控到定點進行消毒與殺菌的任務，殺菌範圍受限於光線的直進性，常出現光線無法覆蓋的殺菌死角；第二種方式的缺點為機器人僅能覆蓋一個相對較小的範圍，必須透過移動的軌跡來增加覆蓋面積。
以第一種方式運作的機器人還分成兩類，第一類是人為從遠端操作的機器人消毒設備，這類機器人在先前技術中屬於熱門技術，因此已經有許多先前專利的存在，例如美國專利第US 9,179,703 B2號「Ultraviolet system for disinfection」，其中揭露的UV消毒系統可經由人為從遠端操作，而執行對特定區域或物品的消毒任務。
第二類是自動操作的機器人消毒設備，但消毒區域僅限於移動過的軌跡路徑，這類機器人內建有智慧處理單元與環境傳感器，能夠自動偵測機器人所處的周圍環境，並自動規劃消毒路徑，並盡量找出最佳移動路徑與軌跡，這類的機器人在先前技術中也是屬於熱門技術，相關先前專利有，例如：美國專利第US 8,779,391 B2號「Sterilization system with ultraviolet emitter for eradicating biological contaminants」與美國專利第US 7,251,853 B2號「Robot cleaner having floor-disinfecting function」。
但是這些揭露第二類機器人的專利，其對於移動路徑的自主規劃，基本上都是以二維平面地圖作為基礎所進行的規劃，多屬於在二維空間中的特殊應用，例如在美國專利第US 8,779,391 B2號中，機器人發射的UV光是只侷限為朝特定方向照射，例如往下方照射，經由機器人在平面路徑上移動後，才會盡可能的覆蓋路徑上的面積，上述這些先前技術與專利都指出一個問題，在三維空間裡如何將自動消毒的覆蓋範圍極大化，在電腦科學領域長久以來都是一大挑戰。
但事實上，要處理三維空間裡如何將自動消毒的覆蓋範圍極大化的問題，首先會遇到的困難就是龐大的電腦運算量，在一個待消毒的三維空間中，可能存在N個任意位置，自動消毒機器人當然不可能到每一個位置上消毒，只能從中找出可以達到極大覆蓋率的K個特定點，然後移動到這些K個特定點上執行消毒任務。
不過上述路徑規劃任務的過程，所需要的計算量為(N-K)！，當N的數量稍大時，機器人可能無法即時計算出來，例如：當在N設為1000而選出6個特定點K=6的條件下，完整計算一次覆蓋率就需要0.001秒，計算 出極大覆蓋的6個特定點共需耗時1000×999×998×997×996×995×0.001=985,084,775,273,880秒，約為1百億年，按照現有的電腦科學技術是不可能的。
職是之故，發明人經過悉心嘗試與研究，並一本鍥而不捨之精神，終構思出本案「三維環境覆蓋導向運動系統與方法」，能夠克服上述缺點，以下為本發明之簡要說明。
有鑑於現有技術中，因消毒器具的直進性易導致消毒範圍產生死角，為改善此缺點，本發明提出一種用於消毒機器人之環境覆蓋導向運動系統，讓機器人上的移動載具，在已知環境地圖與環境覆蓋函數的情況下，自主計算能近似最大化覆蓋環境的消毒點，並自行依序移動到消毒點展開消毒任務，藉此達到環境覆蓋與消毒的功能。
本發明同時提出一種創新而有效率的環境覆蓋導向運動計算方法，透過計算光線覆蓋地圖的覆蓋率，可即時算出能建構出近似最大覆蓋率的多個最佳特定點位置，在已知二維環境地圖或三維空間地圖與消毒器材的覆蓋範圍情況下，根據使用者設定的條件，例如：10個定點或2小時以內完成等條件，計算多個消毒點的覆蓋率，依序選出消毒點來進行自動消毒。
據此本發明提出一種環境覆蓋導向運動系統，其包含：距離感測模組，經配置可即時感應距離資訊；里程計模組，經配置可即時感應速度資訊與位置資訊其中之一；動力載具，係搭載該距離感測模組與該里程計模組；以及控制器模組，係搭載於該動力載具上，經配置接收該距離 資訊、該速度資訊與該位置資訊其中之一後，據以執行環境覆蓋導向運動方法從而選定複數位置點，並控制該動力載具在該等位置點間移動。
較佳的，所述之環境覆蓋導向運動系統，還包含：消毒模組，其與該控制器模組電性連接，可經由控制器模組命令產生對外界消毒；通訊傳輸模組，其係為無線射頻模組、實體資料傳輸介面或資料連接器，經與外部裝置建立資料傳輸連結後，可提供該外部裝置上傳資料、下載資料、或提供一使用者對該環境覆蓋導向運動系統進行設定；記憶體模組，其與該控制器模組電性連接，並儲存該距離資訊、該速度資訊、空間覆蓋函數、空間成本覆蓋函數或環境地圖以供存取；該控制器模組經配置可基於該距離資訊與該速度資訊而計算目標空間中的消毒範圍，再輸出到該消毒模組，達成環境覆蓋的效果；以及電池模組，其係對該環境感測模組總成、該動力載具、該控制器模組、該消毒模組、該通訊傳輸模組以及該記憶體模組提供運作所需之電力。
較佳的，該環境覆蓋導向運動方法係以空間覆蓋函數與空間成本覆蓋函數其中之一為基礎而實施。
據此本發明進一步提出一種環境覆蓋導向運動方法，其包含：透過距離感測模組即時感應距離資訊；透過里程計模組即時感應速度資訊與位置資訊其中之一；由控制器模組接收該距離資訊、該速度資訊與該位置資訊其中之一；由該控制器模組執行環境覆蓋導向運動方法從而選定複數位置點；以及由該控制器模組控制動力載具在該等位置點間移動。
較佳的，所述之環境覆蓋導向運動方法，還包含以下其中之一：由該控制器模組以空間覆蓋函數為基礎而實施該環境覆蓋導向運動方 法；由該控制器模組根據該空間覆蓋函數執行覆蓋率計算以算出複數可能位置點的複數環境覆蓋率；每次該覆蓋率計算執行後從該等可能位置點中選出具有最大環境覆蓋率者，依序加入目標集合以依序選擇該等位置點；以及由該控制器模組根據所算出的該等環境覆蓋率，從該等可能位置點中選定該等位置點。
較佳的，所述之環境覆蓋導向運動方法，還包含以下其中之一：由該控制器模組以空間成本覆蓋函數為基礎而實施該環境覆蓋導向運動方法；由該控制器模組根據該空間成本覆蓋函數執行成本覆蓋率計算以算出複數候選位置點的複數環境成本覆蓋率；每次該成本覆蓋率計算執行後從該等可能位置點中選出具有最大環境成本覆蓋率者，依序加入目標集合以依序選擇該等位置點；以及由該控制器模組根據所算出的該等環境成本覆蓋率，從該等候選位置點當中選定該等位置點。
較佳的，所述之環境覆蓋導向運動方法，還包含：針對三維目標空間建立該空間覆蓋函數以及該空間成本覆蓋函數其中之一；以及建立該三維目標空間之環境地圖。
100:本發明環境覆蓋導向運動系統
110:距離感測模組
120:運動里程計模組
130:控制器模組
140:消毒模組
150:動力載具
160:電池模組
170:通訊傳輸模組
180:記憶體模組
210:智慧手機
220:平板裝置
300:目標空間
302:地板
310:沙發
320:電視
330:桌子
340:盆栽
350:層板架
360:字畫
A:位置點
B:位置點
C:位置點
10:本發明環境覆蓋導向運動方法第一實施方式
11-14:實施步驟
20:本發明環境覆蓋導向運動方法第二實施方式
21-27:實施步驟
40:本發明環境覆蓋導向運動方法第四實施方式
41-47:實施步驟
50:本發明環境覆蓋導向運動方法第五實施方式
51-57:實施步驟
s 1 :可能消毒點
s 2 :可能消毒點
s 3 :可能消毒點
s 4 :可能消毒點
s 5 :可能消毒點
第1圖係揭示本發明三維環境覆蓋導向運動系統之系統架構示意圖。
第2圖揭示本發明環境覆蓋導向運動系統經設定應於對目標空間執行消毒任務時所述目標空間之示意圖。
第3圖揭示本發明環境覆蓋導向運動方法之第一實施例之實施步驟流程圖。
第4圖揭示本發明環境覆蓋導向運動方法之第二實施例之實施步驟流程圖。
第5圖到第8圖揭示本發明環境覆蓋導向運動方法之第三實施例之計算過程示意圖。
第9圖揭示本發明環境覆蓋導向運動方法之第四實施例實施步驟流程圖。
第10圖揭示本發明環境覆蓋導向運動方法之第五實施例實施步驟流程圖。
本發明將可由以下的實施例說明而得到充分瞭解，使得熟習本技藝之人士可以據以完成之，然本發明之實施並非可由下列實施案例而被限制其實施型態；本發明之圖式並不包含對大小、尺寸與比例尺的限定，本發明實際實施時其大小、尺寸與比例尺並非可經由本發明之圖式而被限制。
本文中用語“較佳”是非排他性的，應理解成“較佳為但不限於”，任何說明書或請求項中所描述或者記載的任何步驟可按任何順序執行，而不限於請求項中所述的順序，本發明的範圍應僅由所附請求項及其均等方案確定，不應由實施方式示例的實施例確定；本文中用語“包含”及其變化出現在說明書和請求項中時，是一個開放式的用語，不具有限制性含義，並不排除其他特徵或步驟。
第1圖係揭示本發明三維環境覆蓋導向運動系統之系統架構示意圖；第1圖揭示的本發明環境覆蓋導向運動系統100包含：彼此電性連 接的距離感測模組110、運動里程計(odometry)模組120、控制器模組130、消毒模組140、動力載具150、電池模組160、通訊傳輸模組170以及記憶體模組180等，這些模組與載具是經由電池模組160來提供運作所需之電力，電池模組160提供的電力經由控制器模組130調制或穩壓後，提供給各模組與載具使用，電池模組160較佳可以提供低電壓或低功率的直流電給控制器模組130。
消毒模組140是一個可以對周圍環境進行消毒(disinfection)或殺菌(sterilization)的模組，消毒模組140較佳是電磁波消毒設備、紫外線消毒設備、機械波消毒設備、化學噴劑消毒設備、高溫液體殺菌設備、氣體殺菌設備、高壓蒸氣殺菌設備或其他具有消毒或殺菌功能的設備，消毒模組140接受來自控制器模組130的控制訊號，而執行對周圍環境的消毒動作，消毒模組140對周圍環境的消毒動作，其消毒覆蓋範圍是一個立體的空間，屬於對三維空間的覆蓋。
通訊傳輸模組170是環境覆蓋導向運動系統100用來與外部裝置進行雙向資料傳輸的一個通訊接口，通訊傳輸模組170較佳是一組無線射頻模組、一組實體資料傳輸介面、或是一資料連接器，透過通訊傳輸模組170，可提供外部裝置上傳資料、下載資料、或提供使用者對環境覆蓋導向運動系統100或控制器模組130進行設定，外部裝置為例如但不限於：智慧手機210、平板裝置220、雲端伺服器230、筆記型電腦240或是桌上型電腦等。
距離感測模組110是一種可以在感測範圍內量測前方物件的距離，並將量測結果進一步傳輸給控制器模組130，一個距離感測模組110 較佳包含至少一顆以上的距離感測器，當距離感測模組包含多顆距離感測器時，每一顆感測器都會個別偵測前方物件的距離，系統再根據幾何運算式換算，經彙整後可得知大範圍的距離資訊，距離感測模組110可以是例如但不限於：雷射測距儀(rangefinder)、雷達測距設備、紅外線陣列測距設備、超音波陣列測距設備、影像測距模組或是三原色深度(RGB-D)相機測距模組等。
運動里程計模組120是一種複合式的運動感應模組，較佳包含至少一顆以上的感測器，例如但不限於：動作感應器、運動傳感器、陀螺儀、加速規、轉速計、位移感測器、光學編碼器及其組合其中之一，可以量測動力載具150的前進方向、慣量(inertia)、位移、位置、速度、加速度或消耗時間等，並傳輸給控制器模組130，在某些運動里程計模組120中，位移是使用速度量測值對時間的積分來估計，運動里程計模組120與距離感測模組110各自的量測值彼此之間可以相互參照與校正。
距離感測模組110與運動里程計模組120所量測到的各種電子訊號，將傳輸給控制器模組130進行訊號處理，控制器模組130作為環境覆蓋導向運動系統100的核心運算與控制單元，是選擇性的由微控制器(MCU)、電子控制單元(ECU)、中央處理單元(CPU)、控制電路單元及其組合其中之一的元件所組成，控制器模組130較佳經設計為使用低電壓進行低功耗運作，控制器模組130接取來自距離感測模組110與運動里程計模組120所感應到的量測訊號，經過處理後轉換為對應的實際物理數值，例如：物件距離、前進方位角、慣量、位移、座標、速度、加速度或消耗時間等。
控制器模組130可以將這些物理數值經由通訊傳輸模組170 傳輸給外部裝置，或是儲存在本機上的記憶體模組180等待使用者下載，然後以這些物理數值為基礎，就可以正確判斷動力載具150的現在位置、環境地圖與消毒範圍等資訊，並找出最好的移動路徑；控制器模組130內部韌體內建有以空間覆蓋函數或空間成本覆蓋函數為基礎而實施的環境覆蓋導向運動方法，經執行後可以根據收到的量測訊號選定消毒位置與規劃移動路徑，以便規劃能夠產生極大空間覆蓋率的移動路徑。
記憶體模組180包含唯讀(ROM)記憶體與隨機存取(RAM)記憶體，主要用於儲存上述物理數值，以及儲存從外部透過通訊傳輸模組170上傳的空間覆蓋函數、空間成本覆蓋函數以及環境地圖等資訊以供存取。
動力載具150是一種用於搭載上述各項模組，並按照控制指令進行前進、後退、轉向等作動的一組動力移動平台，動力載具150可以是例如但不限於：輪式載具、履帶式載具、全向輪載具、電動載具(EV)、車輛、機車、自行車、機器人平台或其他可受控移動之移動裝置。
第2圖揭示本發明環境覆蓋導向運動系統經設定應於對目標空間執行消毒任務時所述目標空間之示意圖；第2圖的目標空間300是一個三維空間，目標空間300中分佈許多物件，例如：沙發310、電視320、桌子330、盆栽340、層板架350、字畫360等，這些物件的存在都會佔掉一部份的空間，目標空間300地板302上存在N個任意位置點可提供環境覆蓋導向運動系統100作為消毒點，例如：位置點A、位置點B、位置點C等，系統希望在目標空間300的三維空間裡，找出在那些位置上可以產生極大的消毒覆蓋空間。
但是無論環境覆蓋導向運動系統100上的消毒模組140搭載 何種消毒設備，例如化學噴劑消毒設備，消毒模組140在不同位置上向目標空間300發射的立體噴霧錐形體或球形體，多少會受到不同程度的阻擋而產生死角，而減少消毒覆蓋範圍，例如在位置點A發射的立體噴霧球形體101，有大部分的噴霧明顯受到沙發310阻擋，在位置點B發射的立體噴霧球形體101，只有小部分噴霧會受到桌子330阻擋，但是在位置點C發射的立體噴霧球形體101，由於位置點C附近沒有擺設物件，在位置點C發射的立體噴霧球形體101幾乎不受阻擋而不產生消毒死角，可以覆蓋到相對極大的空間範圍，因此消毒覆蓋範圍由大到小依序為位置點C>位置點B>位置點A。
當要進行消毒的三維空間資訊或二維地圖資訊已知的情況下，機器人就可以計算出每個可能消毒點的覆蓋率或空間覆蓋範圍，進而導出空間覆蓋函數F，覆蓋率的計算舉例來說，可以經由將消毒範圍之空間密集切分為三維空間虛擬網格，然後估算消毒器的覆蓋範圍與空間中物件所佔據的虛擬網格空間數量或比例等，經換算後可獲得該消毒點其單點消毒範圍相對於整個消毒範圍之覆蓋率，當三維網格越細密，則機器人估算出之每個消毒點的覆蓋率將越準確，三維空間網格可以採用均勻網格、非均勻網格、三角形網格、多邊形網格或隨機網格等方式建立。
當每個消毒點的覆蓋率已知後，即可建立覆蓋函數F，亦可由機器學習的方式求得覆蓋率。在覆蓋函數F已知的情況下，假設消毒空間中存在N個消毒點，令這些N個消毒點形成一集合s，集合s包含消毒空間中N個任意消毒點s={s i ,i=1~N}，則所有消毒點的覆蓋函數為F(s i ),i=1~N，i表示每一個消毒點，i=1~N，此覆蓋函數將輸出此集合s的覆蓋率。
在第一實施例之中，係先在目標空間中取N個可能消毒點， 但限定機器人於其中K個消毒點進行定點消毒，其中N大於K，K個消毒點的數量可由使用者自行設定，機器人將自行從總共N個可能消毒點中挑選出K個消毒點，然後自主規劃適當路徑並移動到定點進行消毒。
這時機器人的目標為從N個可能消毒點中，在只能選定其中K個消毒點的限制條件下，找出可以達到較大覆蓋率的K個特定點，則所需要的計算量為(N-K)！，當N的數量較大時，機器人可能無法即時計算出來，例如：在N=1000而K=6的條件下，完整計算一次覆蓋率就需要0.001秒，計算出近似最大覆蓋的6個特定點共需耗時1000×999×998×997×996×995×0.001=985,084,775,273,880秒，約為1百億年，按照現有的資訊工程技術是不可能的，因此本發明提出一種創新而有效率的計算方式，可即時算出能儘量建構出極大覆蓋率的K個特定點。
第3圖揭示本發明環境覆蓋導向運動方法之第一實施例之實施步驟流程圖；如第3圖所揭示，本發明環境覆蓋導向運動方法第一實施方式10，在初始時先給定一個目標集合SG並將其中的消毒點數量P設為0且將目標集合SG設為空集合，即M=0,
Figure 109118327-A0101-12-0011-11
(如步驟11)，判斷消毒點數量P是否小於等於K(如步驟12)，如果不是，表示P已經大於K則問題已解決，計算方法結束，如果是，計算每個可能消毒點與其他可能消毒點的覆蓋率，即F(s i ∪SG),i=1~N(如步驟13)，並將產生較大覆蓋率的可能消毒點作為消毒點加入目標集合SG，即SG=argmax F(s i ∪SG),P=P+1(如步驟14)，然後再次計算消毒點數量P，如果選定的消毒點數量P仍然小於等於K，繼續選擇消毒點加入目標集合SG，然後重複判斷消毒點數量P是否小於等於K(如步驟12)之步驟，直到選定的消毒點數量P大於K個為止。
在第二實施例之中，限定機器人需在成本B的限制條件下，找出可以產生極大覆蓋率的消毒點，機器人自行計算消毒點進行消毒，成本B可由使用者自行定義且成本函數C(s i )是已知，成本B可以是例如：路徑長度、時間或電量等等不同的限制條件，成本條件可由使用者自行設定，當消毒範圍的三維環境空間資訊或二維環境地圖資訊已知的情況下，機器人可以經由空間成本覆蓋函數計算出每個消毒點的成本覆蓋率F(s i )/C(s i )。
第4圖揭示本發明環境覆蓋導向運動方法之第二實施例之實施步驟流程圖；如第4圖所揭示，本發明環境覆蓋導向運動方法第二實施方式20，在初始時將目標集合SG設為空集合，令數量M的候選消毒點形成一個候選集合S，即
Figure 109118327-A0101-12-0012-13
,M=｜S｜(如步驟21)，判斷候選消毒點的數量M是否為0(如步驟22)，如果是，表示已經沒有候選消毒點可供計算與選擇則問題已解決，計算方法結束，如果不是，開始計算每個候選消毒點與其他候選消毒點的成本覆蓋率，即F(s i )/C(s i ),i=1~N(如步驟23)，將產生最大成本覆蓋率的候選消毒點設為s’，即s’=argmax F(s i )/C(s i )(如步驟24)。
接著判斷總成本是否小於等於B，即C(s’)+C(SG)≦B(如步驟25)，如果不是，將s’從候選消毒點集合S中排除，即S=S\s’,M=｜S｜(如步驟27)，如果是，將s’加入目標集合SG，即SG=s’∪SG(如步驟26)，然後將s’從候選消毒點集合S中排除，即S=S\s’,M=｜S｜(如步驟27)，然後重複判斷候選消毒點的數量M是否為0(如步驟22)之步驟，直到S成為空集合，即候選消毒點的數量M等於0為止；當每個候選消毒點的成本都設定為1時，第二實施例與第一實施例相同。
第5圖到第8圖揭示本發明環境覆蓋導向運動方法之第三實 施例之計算過程示意圖；在第5圖到第8圖揭示的目標空間300中，係假設總共存在五個可能消毒點s 1 ~s 5 ，故N=5，目標是要選定兩個消毒點故K=2，每一個可能消毒點都有自己的環境覆蓋率，經由覆蓋函數F(s i ),i=1~N計算後分別為可能消毒點s 1 的環境覆蓋率為F(s 1 )=0.2、可能消毒點s 2 的環境覆蓋率為F(s 2 )=0.01、可能消毒點s 3 的環境覆蓋率為F(s 3 )=0.002、可能消毒點s 4 的環境覆蓋率為F(s 4 )=0.005、可能消毒點s 5 的環境覆蓋率為F(s 5 )=0.004。
如第5圖所揭示，機器人計算每個點的覆蓋率，然後從中選出最大的，在此步驟中，s 1 是產生最大覆蓋率的消毒點，如第6圖所揭示，選定s 1 為第一個消毒點，然後機器人計算每個可能消毒點與消毒點s 1 聯集(union)的覆蓋率，再從中選擇覆蓋率最大的消毒點，在此步驟中，經由覆蓋函數之聯集運算可得，F(s 1 ∪s 2 )=0.204、F(s 1 ∪s 3 )=0.202、F(s 1 ∪s 4 )=0.205、F(s 1 ∪s 5 )=0.204，因此可能消毒點s 4 是產生最大覆蓋率的消毒點，如第7圖所揭示，機器人選定s 4 為第二個消毒點，然後如第8圖所示，機器人根據選定的兩個消毒點s 1 與s 4 設定移動路徑，開始從s 1 移動到s 4 。
第9圖揭示本發明環境覆蓋導向運動方法之第四實施例實施步驟流程圖；小結而言，本發明提出之環境覆蓋導向運動方法40，較佳包含以下的步驟：針對三維目標空間建立空間覆蓋函數(如步驟41)；透過距離感測模組與里程計模組分別即時感應距離資訊與速度資訊(如步驟42)；由控制器模組接收該距離資訊與該速度資訊(如步驟43)；由該控制器以該空間覆蓋函數為基礎而實施該環境覆蓋導向運動方法(如步驟44)；由該控制器模組根據該空間覆蓋函數算出複數可能位置點的複數環境覆蓋率(如步驟45)；由該控制器模組根據所算出的該等環境覆蓋率，從該等可能位置點中選定該 等位置點(如步驟46)；以及由該控制器模組控制動力載具在該等位置點間移動(如步驟47)。
第10圖揭示本發明環境覆蓋導向運動方法之第五實施例實施步驟流程圖；小結而言，本發明提出之環境覆蓋導向運動方法50，較佳包含以下的步驟：針對三維目標空間建立空間成本覆蓋函數(如步驟51)；透過距離感測模組與里程計模組分別即時感應距離資訊與速度資訊(如步驟52)；由控制器模組接收該距離資訊與該速度資訊(如步驟53)；由該控制器模組以該空間成本覆蓋函數為基礎而實施該環境覆蓋導向運動方法(如步驟54)；由該控制器模組根據該空間成本覆蓋函數算出複數候選位置點的複數環境成本覆蓋率(如步驟55)；該控制器模組根據所算出的該等環境成本覆蓋率，從該等候選位置點當中選定該等位置點(如步驟56)；以及由該控制器模組控制動力載具在該等位置點間移動(如步驟57)。
本發明以上各實施例彼此之間可以任意組合或者替換，從而衍生更多之實施態樣，但皆不脫本發明所欲保護之範圍，茲進一步提供更多本發明實施例如次：
實施例1：一種環境覆蓋導向運動系統，其包含：距離感測模組，經配置可即時感應距離資訊；里程計模組，經配置可即時感應速度資訊與位置資訊其中之一；動力載具，係搭載該距離感測模組與該里程計模組；以及控制器模組，係搭載於該動力載具上，經配置接收該距離資訊、該速度資訊與該位置資訊其中之一後，據以執行環境覆蓋導向運動方法從而選定複數位置點，並控制該動力載具在該等位置點間移動。
實施例2：如實施例1所述之環境覆蓋導向運動系統，還包 含：消毒模組，其與該控制器模組電性連接，可經由控制器模組命令產生對外界消毒；通訊傳輸模組，其係為無線射頻模組、實體資料傳輸介面或資料連接器，經與外部裝置建立資料傳輸連結後，可提供該外部裝置上傳資料、下載資料、或提供一使用者對該環境覆蓋導向運動系統進行設定；記憶體模組，其與該控制器模組電性連接，並儲存該距離資訊、該速度資訊、空間覆蓋函數、空間成本覆蓋函數或環境地圖以供存取；該控制器模組經配置可基於該距離資訊與該速度資訊而計算目標空間中的消毒範圍，再輸出到該消毒模組，達成環境覆蓋的效果；以及電池模組，其係對該環境感測模組總成、該動力載具、該控制器模組、該消毒模組、該通訊傳輸模組以及該記憶體模組提供運作所需之電力。
實施例3：如實施例2所述之系統，其中消毒模組包含電磁波消毒設備、紫外線消毒設備、機械波消毒設備、化學噴劑消毒設備、高溫液體殺菌設備、氣體殺菌設備、高壓蒸氣殺菌設備及其組合其中之一。
實施例4：實施例1所述之環境覆蓋導向運動系統，其中該距離感測模組包含雷射測距儀、雷達測距設備、紅外線陣列測距設備、超音波陣列測距設備、影像測距模組、三原色深度相機測距模組及其組合其中之一，該里程計模組包含動作感應器、運動傳感器、陀螺儀、加速規、轉速計、位移感測器、光學編碼器及其組合其中之一。
實施例5：如實施例1所述之環境覆蓋導向運動系統，其中該動力載具係為輪式載具、履帶式載具、全向輪載具、電動載具、車輛、機車、自行車、機器人移動平台或受控移動裝置。
實施例6：如實施例1所述之環境覆蓋導向運動系統，其中該 環境覆蓋導向運動方法係以空間覆蓋函數與空間成本覆蓋函數其中之一為基礎而實施。
實施例7：一種環境覆蓋導向運動方法，其包含：透過距離感測模組即時感應距離資訊；透過里程計模組即時感應速度資訊與位置資訊其中之一；由控制器模組接收該距離資訊、該速度資訊與該位置資訊其中之一；由該控制器模組執行環境覆蓋導向運動方法從而選定複數位置點；以及由該控制器模組控制動力載具在該等位置點間移動。
實施例8：如實施例7所述之環境覆蓋導向運動方法，還包含以下其中之一：由該控制器模組以空間覆蓋函數為基礎而實施該環境覆蓋導向運動方法；由該控制器模組根據該空間覆蓋函數執行覆蓋率計算以算出複數可能位置點的複數環境覆蓋率；每次該覆蓋率計算執行後從該等可能位置點中選出具有最大環境覆蓋率者，依序加入目標集合以依序選擇該等位置點；以及由該控制器模組根據所算出的該等環境覆蓋率，從該等可能位置點中選定該等位置點。
實施例9：如實施例7所述之環境覆蓋導向運動方法，還包含以下其中之一：由該控制器模組以空間成本覆蓋函數為基礎而實施該環境覆蓋導向運動方法；由該控制器模組根據該空間成本覆蓋函數執行成本覆蓋率計算以算出複數候選位置點的複數環境成本覆蓋率；每次該成本覆蓋率計算執行後從該等可能位置點中選出具有最大環境成本覆蓋率者，依序加入目標集合以依序選擇該等位置點；以及由該控制器模組根據所算出的該等環境成本覆蓋率，從該等候選位置點當中選定該等位置點。
實施例10：如實施例7所述之環境覆蓋導向運動方法，還包 含：針對三維目標空間建立該空間覆蓋函數以及該空間成本覆蓋函數其中之一；以及建立該三維目標空間之環境地圖。
本發明各實施例彼此之間可以任意組合或者替換，從而衍生更多之實施態樣，但皆不脫本發明所欲保護之範圍，本發明保護範圍之界定，悉以本發明申請專利範圍所記載者為準。
100:本發明環境覆蓋導向運動系統
110:距離感測模組
120:運動里程計模組
130:控制器模組
140:消毒模組
150:動力載具
160:電池模組
170:通訊傳輸模組
180:記憶體模組
210:智慧手機
220:平板裝置

Claims (10)

  1. 一種環境覆蓋導向運動系統，其包含：
    一距離感測模組，經配置可即時感應一距離資訊；
    一里程計模組，經配置可即時感應一速度資訊與一位置資訊其中之一；
    一動力載具，係搭載該距離感測模組與該里程計模組；以及
    一控制器模組，係搭載於該動力載具上，經配置接收該距離資訊、該速度資訊與該位置資訊其中之一後，據以執行一環境覆蓋導向運動方法從而選定複數位置點，並控制該動力載具在該等位置點間移動。
  2. 如請求項1所述之環境覆蓋導向運動系統，還包含以下其中之一：
    一消毒模組，其與該控制器模組電性連接，可經由控制器模組命令產生對外界消毒；
    一通訊傳輸模組，其係為一無線射頻模組、一實體資料傳輸介面或一資料連接器，經與一外部裝置建立資料傳輸連結後，可提供該外部裝置上傳資料、下載資料、或提供一使用者對該環境覆蓋導向運動系統進行設定；
    一記憶體模組，其與該控制器模組電性連接，並儲存該距離資訊、該速度資訊、一空間覆蓋函數、一空間成本覆蓋函數或一環境地圖以供存取；
    該控制器模組經配置可基於該距離資訊與該速度資訊而計算一目標空間中的消毒範圍，再輸出到該消毒模組，達成環境覆蓋的效果；以及
    一電池模組，其係對該環境感測模組總成、該動力載具、該控制器模組、該消毒模組、該通訊傳輸模組以及該記憶體模組提供運作所需之電力。
  3. 如請求項2所述之系統，其中消毒模組包含一電磁波消毒設備、一紫外線消毒設備、一機械波消毒設備、一化學噴劑消毒設備、一高溫液體殺菌設備、一氣體殺菌設備、一高壓蒸氣殺菌設備及其組合其中之一。
  4. 如請求項1所述之環境覆蓋導向運動系統，其中該距離感測模組包含一雷射測距儀、一雷達測距設備、一紅外線陣列測距設備、一超音波陣列測距設備、一影像測距模組、一三原色深度相機測距模組及其組合其中之一，該里程計模組包含一動作感應器、一運動傳感器、一陀螺儀、一加速規、一轉速計、一位移感測器、一光學編碼器及其組合其中之一。
  5. 如請求項1所述之環境覆蓋導向運動系統，其中該動力載具係為一輪式載具、一履帶式載具、一全向輪載具、一電動載具、一車輛、一機車、一自行車、一機器人移動平台或一受控移動裝置。
  6. 如請求項1所述之環境覆蓋導向運動系統，其中該環境覆蓋導向運動方法係以一空間覆蓋函數與一空間成本覆蓋函數其中之一為基礎而實施。
  7. 一種環境覆蓋導向運動方法，其包含：
    透過一距離感測模組即時感應一距離資訊；
    透過一里程計模組即時感應一速度資訊與一位置資訊其中之一；
    由一控制器模組接收該距離資訊、該速度資訊與該位置資訊其中之一；
    由該控制器模組執行一環境覆蓋導向運動方法從而選定複數位置點；以及
    由該控制器模組控制一動力載具在該等位置點間移動。
  8. 如請求項7所述之環境覆蓋導向運動方法，還包含以下其中之一：
    由該控制器模組以一空間覆蓋函數為基礎而實施該環境覆蓋導向運動方法；
    由該控制器模組根據該空間覆蓋函數執行一覆蓋率計算以算出複數可能位置點的複數環境覆蓋率；
    每次該覆蓋率計算執行後從該等可能位置點中選出具有最大環境覆蓋率者，依序加入一目標集合以依序選擇該等位置點；以及
    由該控制器模組根據所算出的該等環境覆蓋率，從該等可能位置點中選定該等位置點。
  9. 如請求項7所述之環境覆蓋導向運動方法，還包含以下其中之一：
    由該控制器模組以一空間成本覆蓋函數為基礎而實施該環境覆蓋導向運動方法；
    由該控制器模組根據該空間成本覆蓋函數執行一成本覆蓋率計算以算出複數候選位置點的複數環境成本覆蓋率；
    每次該成本覆蓋率計算執行後從該等可能位置點中選出具有最大環境成本覆蓋率者，依序加入一目標集合以依序選擇該等位置點；以及
    由該控制器模組根據所算出的該等環境成本覆蓋率，從該等候選位 置點當中選定該等位置點。
  10. 如請求項7所述之環境覆蓋導向運動方法，還包含：
    針對一三維目標空間建立該空間覆蓋函數以及該空間成本覆蓋函數其中之一；以及
    建立該三維目標空間之一環境地圖。
TW109118327A 2020-06-01 2020-06-01 三維環境覆蓋導向運動系統與方法 TWI732574B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109118327A TWI732574B (zh) 2020-06-01 2020-06-01 三維環境覆蓋導向運動系統與方法
US16/993,334 US11822331B2 (en) 2020-06-01 2020-08-14 Three-dimensional environmental coverage oriented motion system and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109118327A TWI732574B (zh) 2020-06-01 2020-06-01 三維環境覆蓋導向運動系統與方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI732574B TWI732574B (zh) 2021-07-01
TW202147053A true TW202147053A (zh) 2021-12-16

Family

ID=77911196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109118327A TWI732574B (zh) 2020-06-01 2020-06-01 三維環境覆蓋導向運動系統與方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11822331B2 (zh)
TW (1) TWI732574B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI732574B (zh) * 2020-06-01 2021-07-01 國立中央大學 三維環境覆蓋導向運動系統與方法
WO2023144523A1 (en) * 2022-01-25 2023-08-03 Gama Healthcare Ltd Methods for controlling the movement of a robot for disinfection

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6956348B2 (en) * 2004-01-28 2005-10-18 Irobot Corporation Debris sensor for cleaning apparatus
KR100478681B1 (ko) * 2003-07-29 2005-03-25 삼성광주전자 주식회사 바닥살균기능을 구비한 로봇청소기
EP1841349A2 (en) * 2004-11-23 2007-10-10 S.C. Johnson & Son, Inc. Device and methods of providing air purification in combination with cleaning of surfaces
KR100518620B1 (ko) * 2005-05-12 2005-10-04 조영만 침구용 살균장치
US8774970B2 (en) * 2009-06-11 2014-07-08 S.C. Johnson & Son, Inc. Trainable multi-mode floor cleaning device
ES2770548T3 (es) * 2010-12-30 2020-07-02 Irobot Corp Monitorización de residuos
US8779391B2 (en) * 2011-03-03 2014-07-15 Teckni-Corp Sterilization system with ultraviolet emitter for eradicating biological contaminants
EP2950828A4 (en) * 2012-12-06 2016-07-20 Xenex Disinfection Services Llc SYSTEMS FOR DETERMINING OPERATING PARAMETERS AND DISINFECTION PLANTS FOR DEVICES AND FLAMEPROOFING LENSES WITH LENS SYSTEMS
WO2016091291A1 (en) * 2014-12-10 2016-06-16 Aktiebolaget Electrolux Using laser sensor for floor type detection
CN107003669B (zh) * 2014-12-16 2023-01-31 伊莱克斯公司 用于机器人清洁设备的基于经验的路标
US9601007B2 (en) * 2015-01-29 2017-03-21 Floorbotics Inc. Self-propelled floor apparatus and system having a bactericidal function
CN106139196A (zh) * 2015-04-12 2016-11-23 陈田来 一种智能消毒设备
KR102588486B1 (ko) * 2016-03-15 2023-10-11 에이비 엘렉트로룩스 로봇 청소 장치 및 로봇 청소 장치에서의 절벽 검출 실시 방법
US11474533B2 (en) * 2017-06-02 2022-10-18 Aktiebolaget Electrolux Method of detecting a difference in level of a surface in front of a robotic cleaning device
DE102017113279A1 (de) * 2017-06-16 2018-12-20 Vorwerk & Co. Interholding Gmbh System aus mindestens einem Haushaltsgerät, mindestens einem sich selbsttätig fortbewegenden Reinigungsgerät und einer Steuereinrichtung
CN111714662B (zh) * 2019-03-19 2023-06-16 富泰华工业（深圳）有限公司 移动终端及除菌方法
CN111001025B (zh) * 2020-03-09 2020-06-16 广州赛特智能科技有限公司 一种消毒机器人及其用于医院科室消毒的方法
TWI732574B (zh) * 2020-06-01 2021-07-01 國立中央大學 三維環境覆蓋導向運動系統與方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20210373559A1 (en) 2021-12-02
US11822331B2 (en) 2023-11-21
TWI732574B (zh) 2021-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10823576B2 (en) Systems and methods for robotic mapping
TWI732574B (zh) 三維環境覆蓋導向運動系統與方法
Guo et al. Study on the autonomous multirobot collaborative control system based on spherical amphibious robots
Pfotzer et al. KAIRO 3: Moving over stairs & unknown obstacles with reconfigurable snake-like robots
Tuvshinjargal et al. Hybrid motion planning method for autonomous robots using kinect based sensor fusion and virtual plane approach in dynamic environments
CN114564008A (zh) 基于改进A-Star算法的移动机器人路径规划方法
Wu et al. Head-navigated locomotion of a snake-like robot for its autonomous obstacle avoidance
Atsuzawa et al. Robot navigation in outdoor environments using odometry and convolutional neural network
Zhang et al. Residual Reinforcement Learning for Motion Control of a Bionic Exploration Robot-RoboDact
Zhan et al. Application of image process and distance computation to WMR obstacle avoidance and parking control
Dhameliya et al. Prototyping and simulated analysis of autonomous swarm-bots
Watthanawisuth et al. Design of mobile robot for real world application in path planning using ZigBee localization
Hameed et al. Task and motion planning for selective weed conrol using a team of autonomous vehicles
de Sousa et al. A row crop following behavior based on primitive fuzzy behaviors for navigation system of agricultural robots
He et al. Multi-sensory Olfactory Quadruped Robot for Odor Source Localization
Martinez et al. Rapidly Exploring Random Trees for Autonomous Navigation in Observable and Uncertain Environments
Yoshida et al. Whole-body motion planning
Pinto et al. Navigating with Finesse: Leveraging Neural Network-based Lidar Perception and iLQR Control for Intelligent Agriculture Robotics
Calisi et al. Autonomous exploration for search and rescue robots
Iijima Searching unknown 2-D environment by a mobile robot with a range sensor
Bao et al. Autonomous navigation and steering control based on wireless non-wheeled snake robot
Solaque Guzmán et al. Translational speed control and positioning of precision agricul-tural robot
Guo et al. Path planning of the spherical robot based on improved ant colony algorithm
Gallardo et al. An ANFIS-based multi-sensor structure for a mobile robotic system
Dutta et al. Designing vision based autonomous docile-x mobile robot for real-time application to soccer behaviors