TWI481375B - Self - propelled cleaning equipment guidance, charging method and charging device - Google Patents

Description

自走式清潔設備導引、充電方法及充電裝置

本發明係有關於一種自走式清潔設備，尤指使用在以人為方式進行充電之自主性位移執行清潔工作之自走式清潔設備中，用以使電力即將耗盡之自走式清潔設備導引、充電方法及充電裝置。

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設備的產品，藉著人工智慧的控制，可自動地在地面上來回清掃及除塵，達到無需人力操作的方便性。

習用之自走式清潔設備由於係以充電電池供應其運作電力，故當電池電力耗盡後，自走式清潔設備即無法繼續運作；而一般市售之自走式清潔設備分為高階機種與低階機種，前者由於單價較高，故可以較高成本內設自行回位充電之相關模組，採自動導引歸位充電方式，藉由控制自走式清潔設備在低電量狀態下，經由充電裝置所發射之導引訊號及自走式清潔設備本身內設之偵測單元，使自走式清潔設備自動返回充電裝置進行充電，以提高其自動化程度，免除人為之操作；而後者因售價低，故機構及電路設計簡化，故通常採人為方式充電，其在自走式清潔設備電力耗盡後將停於任意位置，當使用者查覺其無電力後，再以人為方式將自走式清潔設備取至充電裝置進行充電。

習知自走式清潔設備採人為充電之設計，機種價格固然便宜，但在其電力耗盡時，自走式清潔設備常停留在沙發、床鋪…等具覆蓋掩蔽性物體之下，導致使用者不易發現及拿取，其雖為低階機種，但不便利性過高，對消費者而言，並非一合理而滿意之低階設計；此外，習知自走式清潔設備在充電時，自走式清潔設備與充電裝置皆位處地面之上，佔據了地面之空間使用面積；且自走式清潔設備上之充電單元與充電裝置上之導電端子係僅輕微之接觸，在自走式清潔設備與充電裝置皆位處地面之環境下，兩者容易遭受其他外力(例如被使用者踢到)而分離，自走式清潔設備與充電裝置在充電時連接之穩固性稍嫌不足。

爰是，本發明之目的，在於針對採人為方式進行充電之自走式清潔設備，提供一種既具低成本，又具使用便利之自走式清潔設備充電方法。

本發明之另一目的，在於針對採人為方式進行充電之自走式清潔設備，提供一種提升地面空間使用效益且改善自走式清潔設備與充電裝置連接之穩固性的自走式清潔設備充電裝置。

依據本發明目的之自走式清潔設備充電方法，包括：提供一充電裝置，其上設有提供電力之導電端子及發射導引訊號之訊號發射元件；提供一自走式清潔設備，其上設有驅動自走式清潔設備進行位移之驅動機構、執行地面清潔操作之清潔機構、收集清潔機構清理出之灰塵的集塵機構、執行各項功能控制之控制單元、偵測導引訊號之偵測單元及與導電端子接觸進行充 電之充電單元；該自走式清潔設備進行位移一段時間後，偵測單元開始偵測導引訊號，並依尋導引訊號朝充電裝置位移，自走式清潔設備在距離充電裝置一導電端子與充電單元無接觸之預設距離處停止位移。

依據本發明目的之另一自走式清潔設備充電方法，包括：使一充電裝置設置有載置區間，同時下方形成一載座；載座內設有可發射導引訊號之訊號發射元件，並在載置區間內載座設置可輸出電力之導電端子；使設有偵測導引訊號之偵測單元及進行充電用導電端子之充電單元的自走式清潔設備，以偵測單元偵測充電裝置訊號發射元件之導引訊號而向充電裝置位移；以人為方式使自走式清潔設備充電單元的導電端子與充電裝置可輸出電力之導電端子導通以進行充電。

依據本發明目的之又一自走式清潔設備充電方法，包括：一回充尋位步驟，藉自走式清潔設備之控制單元檢測自走式清潔設備之控制參數是否達一預設值，當到達時，執行尋找回充導引訊號；一循訊號導引步驟，當自走式清潔設備之偵測單元偵測到該充電裝置導引訊號後，循導引訊號往充電裝置移靠；一止位步驟，依自走式清潔設備內控制單元之設定值，當所偵測之導引訊號之能量在該設定值時，自走式清潔設備停止位移並停機在自走式清潔設備之充電單元與充電裝置之導電端子無接觸與電性連接之定位處。

依據本發明目的之再一自走式清潔設備充電方法，包括：一訊號導引步驟，從充電裝置發射出導引訊號，使自走式 清潔設備循導引訊號之能量強度朝充電裝置之方向移動，當自走式清潔設備移動至能量強度達一預設值之位置時，自走式清潔設備在其上充電單元與充電裝置之導電端子無任何接觸與電性連接下，在與充電裝置保持一預設距離處停止；一充電步驟，使用者將自走式清潔設備以人為方式移置到充電裝置上，並將自走式清潔設備之充電單元與充電裝置導電端子相互接觸使其電性連結後對自走式清潔設備內之電池進行充電。

依據本發明另一目的之自走式清潔設備充電裝置，包括：一第一側架，位於充電裝置前側；一第二側架，設於充電裝置後側；在第一側架與第二側架之間設置有載置區間，載置區間兩端分別各形成為開放狀之第一開口及第二開口，載置區間下方形成一載座；在該載置區間可置設待充電之自走式清潔設備以藉可輸出電力之導電端子在接設電源後進行充電。

本發明實施例之方法及裝置，可使採人為方式進行充電之自走式清潔設備在電力耗盡前自動移動至充電裝置附近，方便使用者察覺並將其拿到充電裝置充電，提升了人為充電自走式清潔設備之方便性；除了免除自動歸位充電之自走式清潔設備之複雜構造及昂貴成本外，亦提升了地面空間之使用效益；且經由充電裝置之機構設計，除提供包括充電之功能外，亦具有導引及載置自走式清潔設備之功能，以載座之中空構造及第一側架、第二側架之扶設，提供改善自走式清潔設備與充電裝置連接載置上之穩固性，並能以鏤空之第一區間、第二區間在節省材料之下提供顯露自走式清潔設備上數值或訊號顯示部位、上表面形狀之 功能。

1‧‧‧充電裝置

11‧‧‧第一側架

111‧‧‧第一區間

12‧‧‧第二側架

121‧‧‧第二區間

13‧‧‧載置區間

131‧‧‧第一開口

132‧‧‧第二開口

14‧‧‧載座

141‧‧‧第一載座

142‧‧‧透光區

143‧‧‧視窗

144‧‧‧第二載座

15‧‧‧導引件

16‧‧‧電路裝置

161‧‧‧發射元件

162‧‧‧導電端子

163‧‧‧電源孔

164‧‧‧導引訊號

2‧‧‧自走式清潔設備

21‧‧‧驅動機構

211‧‧‧驅動輪

22‧‧‧清潔機構

221‧‧‧主掃刷

222‧‧‧側掃刷

23‧‧‧集塵機構

24‧‧‧控制單元

25‧‧‧偵測單元

26‧‧‧充電單元

27‧‧‧導引部

28‧‧‧上表面

3‧‧‧清潔表面

d‧‧‧預設距離

R‧‧‧行走路徑

A‧‧‧第一部份

B‧‧‧第二部份

第一圖係本發明實施例中充電裝置立體圖。

第二圖係本發明實施例中充電裝置之右側視圖。

第三圖係本發明實施例中充電裝置之正視圖。

第四圖係本發明實施例中充電裝置之立體分解圖。

第五圖係本發明實施例中自走式清潔設備之示意圖。

第六圖係本發明實施例中充電裝置導引訊號與自走式清潔設備之自走式清潔設備接收狀態示意圖。

第七圖係本發明實施例中自走式清潔設備之自走式清潔設備在充電裝置正前方被導引之示意圖。

第八圖係本發明實施例中自走式清潔設備之自走式清潔設備在充電裝置前方旁側進入被導引之移動示意圖。

第九圖係本發明實施例中自走式清潔設備之自走式清潔設備在充電裝置上進行充電之側面示意圖。

第十圖係本發明實施例中自走式清潔設備之自走式清潔設備在充電裝置上進行充電之立體示意圖。

請參閱第一、二、三圖所示，本發明實施例之充電方法可用以下裝置來達成，包括：一充電裝置1，其上設有位於作為訊號發射面之充電裝置1前側之第一側架11，以及設於充電裝置1後側與第一側架11平行且相對應之第二側架12，在第一側架11與第二側架12之間沿充電 裝置1之X軸方向設置有載置區間13，載置區間13兩端分別各形成為開放狀之第一開口131及第二開口132，同時下方形成一載座14；所述第一側架11、第二側架12上各開設有鏤空之第一區間111、第二區間121與該載置區間13相通，並在該載置區間13一側之第二側架12上設有二相隔適當間距之導引件15；充電裝置1之載座14內設有訊號發射元件161可朝約略為Y軸方向為主地發射扇形面積之導引訊號，並在載置區間13內載座14朝充電裝置1之Z軸方向設置具有正負極導電端子162，藉由載置區間13一側載座14上所設電源孔163插接DC電源，可輸出電力以進行充電；請參閱第四圖，該充電裝置1為前、後兩部份併置固設而成，包括位於作為訊號發射面之充電裝置1前側之第一部份A，以及相對位於後側之第二部份B；其中該第一部份A包括所述第一側架11及形成部份載置區間13之第一載座141，該第一載座141內部中空並開設一鏤空之透光區142，並於該透光區142處設有可透光材質製成之視窗143；該第二部份B包括所述第二側架12及形成部份載置區間13之第二載座144，該第二側架12上設有所述二相隔適當間距之導引件15，而第二載座144內部中空並與所述第一載座141中空之內部共同組設成所述載座14及容設一電路裝置16，該電路裝置16上設有由多數個LED光源所構成之訊號發射元件161，訊號發射元件161對應該鏤空之透光區142，其發射之紅外線光源所形成之導引訊號並可透經該視窗143而對外發射；電路裝置16上同時設有該導電端子162及可插接DC電源之電源孔163； 一自走式清潔設備2，請參閱第五圖，其上設有可藉由分置兩側之驅動輪211驅動自走式清潔設備2進行位移之驅動機構21、可以具有刷毛之主掃刷221及側掃刷222或其中之一或僅具吸塵作用吸口執行地面清潔操作的清潔機構22、可收集清潔機構22清理出之灰塵的集塵機構23、可執行各項數據運算或判斷以進行自走式清潔設備2上各項功能控制之控制單元24、偵測充電裝置1訊號之偵測單元25、及與所述充電裝置1中導電端子162接觸進行充電之充電單元26；自走式清潔設備2之底部後端兩側各設有凹設之導引部27，其位置對應該充電裝置1之第二側架12上二導引件15。

請參閱第六圖所示，該訊號發射元件161發射導引自走式清潔設備2回到充電裝置1之導引訊號164，該導引訊號164除本發明實施例中之LED光源所形成之紅外線外，亦可為雷射或聲波；欲使自走式清潔設備2之偵測單元25容易偵測到導引訊號164，訊號發射元件161亦可裝設於充電裝置1其他適當位置，亦可使用例如導光柱之導光元件將導引訊號164散射形成大範圍之扇形感測區域，或除Y軸向外更增加充電裝置1之X軸向兩側之並不受本發明實施例所揭示者之Y軸方向所限。

請參閱第七圖與第八圖所示，本發明實施例之充電方法，就自走式清潔設備2、充電裝置1、及使用者而言，包括：一訊號導引步驟，當自走式清潔設備2受驅動機構21之驅動輪211驅動而在地面進行位移時，此時清潔機構22同步清潔自走式清潔設備2行走路徑R上之灰塵並交由集塵機構23收集，而控 制單元24在自走式清潔設備2進行清潔作業一段時間或判斷自走式清潔設備2電池電力到達一預設值時，會開始偵測從充電裝置1所發射出之導引訊號164，當自走式清潔設備2不論是如第七圖由充電裝置1正前方或如第八圖由充電裝置1前方的旁側進入，在偵測到導引訊號164之後，會依循導引訊號164之能量強度朝強度較強之位置移動，由於越靠近充電裝置1之處，導引訊號164發射所消耗之訊號能量越少，故越靠近充電裝置1之處的導引訊號164愈強，自走式清潔設備2將朝充電裝置1之方向移動，此時控制單元24將會計算偵測單元25所接收到的導引訊號164能量強度，當自走式清潔設備2移動至能量強度達一預設值之位置時，自走式清潔設備2在距離充電裝置1一預設距離d處停止移動並停止自走式清潔設備2上所有機構之運轉，此時自走式清潔設備2之充電單元26與充電裝置1之導電端子162無任何接觸與電性連接；一充電步驟，在使用者發現自走式清潔設備2停止於充電裝置1附近一預設距離d時，使用者再將自走式清潔設備2以人為方式移置到充電裝置1上，並將自走式清潔設備2之充電單元26與充電裝置1導電端子162相互接觸使其電性連結後對自走式清潔設備2內之電池進行充電。

本發明實施例之充電方法，單就自走式清潔設備所執行者而言，包括：一回充尋位步驟，藉控制單元24檢測自走式清潔設備2電力能量或清掃時間之控制參數預設值，當到達預設電力能量或清掃 時間之控制參數數值時，執行尋找回充導引訊號164；一循訊號導引步驟，當自走式清潔設備2之偵測單元25偵測到該充電裝置1導引訊號164後，循導引訊號164往充電裝置1移靠；一止位步驟，依自走式清潔設備2內控制單元24之設定值，當所偵測之導引訊號164之能量在該設定值時，自走式清潔設備2停止位移並停機在該導引訊號164之能量範圍所在區域處，該停機點被設定在自走式清潔設備2之充電單元26與充電裝置1之導電端子162無任何接觸與電性連接之定位處。

請參閱第九、十圖所示，使用者將自走式清潔設備2以人為方式移置到充電裝置1上時，採以自走式清潔設備2之後端朝下方式，使自走式清潔設備2底座後端之二導引部27受第二側架12上二導引件15之導引對位，以使自走式清潔設備2順利插入充電裝置1之載置區間13內，且直立容置於充電裝置1上，此時自走式清潔設備2之上表面28與清潔表面3約略呈垂直狀態，同時自走式清潔設備2將有一部份之部位由該充電裝置1第一側架11開設鏤空之第一區間111被顯露，該部位可為自走式清潔設備2上之數值或訊號顯示部位或僅為上表面28之形狀。

本發明實施例之方法及裝置，可使採人為方式進行充電之自走式清潔設備2在電力耗盡前自動移動至充電裝置1附近，方便使用者察覺並將其拿到充電裝置1充電，提升了人為充電自走式清潔設備2之方便性；除了免除自動歸位充電之自走式清潔設備2之複雜構造及昂貴成本外，亦提升了地面空間之使用 效益；且經由充電裝置1之機構設計，除提供包括充電之功能外，亦具有導引及載置自走式清潔設備2之功能，以載座14之中空構造及第一側架11、第二側架12之扶設，提供改善自走式清潔設備2與充電裝置1連接時載置上之穩固性，並能以鏤空之第一區間111、第二區間121在節省材料之下提供顯露自走式清潔設備2上數值或訊號顯示部位、上表面28形狀之功能。

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‧‧‧充電裝置

13‧‧‧載置區間

162‧‧‧導電端子

164‧‧‧導引訊號

2‧‧‧自走式清潔設備

22‧‧‧清潔機構

23‧‧‧集塵機構

24‧‧‧控制單元

25‧‧‧偵測單元

26‧‧‧充電單元

d‧‧‧預設距離

R‧‧‧行走路徑

Claims (14)

1. 一種自走式清潔設備導引方法，包括：一回充尋位步驟，藉自走式清潔設備之控制單元檢測自走式清潔設備之控制參數是否達一預設值，當到達時，執行尋找回充導引訊號；一循訊號導引步驟，當自走式清潔設備之偵測單元偵測到該充電裝置導引訊號後，循導引訊號往充電裝置移靠；一止位步驟，依自走式清潔設備內控制單元之設定值，當所偵測之導引訊號之能量在該設定值時，自走式清潔設備停止位移並停機在自走式清潔設備之充電單元與充電裝置之導電端子無接觸與電性連接之定位處。
2. 一種自走式清潔設備充電方法，包括：提供一充電裝置，其上設有提供電力之導電端子及發射導引訊號之訊號發射元件；提供一自走式清潔設備，其上設有驅動自走式清潔設備進行位移之驅動機構、執行地面清潔操作之清潔機構、收集清潔機構清理出之灰塵的集塵機構、執行各項功能控制之控制單元、偵測導引訊號之偵測單元及與導電端子接觸進行充電之充電單元；該自走式清潔設備進行位移一段時間後，偵測單元開始偵測導引訊號，並依尋導引訊號朝充電裝置位移，自走式清潔設備在距離充電裝置一導電端子與充電單元無接觸之預設距離處停止位移；以人為方式使自走式清潔設備以上表面與清潔表面呈垂 直方向，且以自走式清潔設備後端朝下方式使充電單元的導電端子與充電裝置可輸出電力之導電端子導通以進行充電。
3. 如申請專利範圍第2項所述自走式清潔設備充電方法，其中，該自走式清潔設備之偵測單元係偵測導引訊號強度達一預設值作為停止位移依據。
4. 一種自走式清潔設備充電方法，包括：使一充電裝置設置有載置區間，同時下方形成一載座；載座內設有可發射導引訊號之訊號發射元件，並在載置區間內載座設置可輸出電力之導電端子；使設有偵測導引訊號之偵測單元及進行充電用導電端子之充電單元的自走式清潔設備，以偵測單元偵測充電裝置訊號發射元件之導引訊號而向充電裝置位移，並以導引訊號強度達一預設值作為停止位移依據；以人為方式使自走式清潔設備以上表面與清潔表面呈垂直方向，且以自走式清潔設備後端朝下方式使充電單元的導電端子與充電裝置可輸出電力之導電端子導通以進行充電。
5. 如申請專利範圍第2項或第4項任一項所述之自走式清潔設備充電方法，其中，該自走式清潔設備在電力能量之控制參數達一預設值時，偵測單元開始偵測導引訊號。
6. 一種自走式清潔設備充電方法，包括：一訊號導引步驟，從充電裝置發射出導引訊號，使自走式清潔設備循導引訊號之能量強度朝充電裝置之方向移動，當自走式清潔設備移動至能量強度達一預設值之位置 時，自走式清潔設備在其上充電單元與充電裝置之導電端子無任何接觸與電性連接下，在與充電裝置保持一預設距離處停止；一充電步驟，使用者將自走式清潔設備以人為方式移置到充電裝置上，並將自走式清潔設備以上表面與清潔表面呈垂直方向，且以自走式清潔設備後端朝下方式使自走式清潔設備之充電單元與充電裝置導電端子相互接觸使其電性連結後對自走式清潔設備內之電池進行充電。
7. 一種自走式清潔設備之充電裝置，包括：一第一側架，位於充電裝置前側；一第二側架，設於充電裝置後側；在第一側架與第二側架之間設置有載置區間，載置區間下方形成一載座；在該載置區間可置設待充電之自走式清潔設備以藉可輸出電力之導電端子在接設電源後進行充電；該第一側架上開設有鏤空之第一區間與該載置區間相通。
8. 如申請專利範圍第7項所述自走式清潔設備之充電裝置，其中，該第二側架上開設有鏤空之第二區間與該載置區間相通。
9. 一種自走式清潔設備之充電裝置，包括：一第一側架，位於充電裝置前側；一第二側架，設於充電裝置後側；在第一側架與第二側架之間設置有載置區間，載置區間下方形成一載座；在該載置區間可置設待充電之自走式清潔 設備以藉可輸出電力之導電端子在接設電源後進行充電；該充電裝置為前、後兩部份併置固設而成，包括位於前側之第一部份，以及相對位於後側之第二部份；其中該第一部份包括所述第一側架及形成部份載置區間之第一載座，該第二部份包括所述第二側架及形成部份載置區間之第二載座。
10. 如申請專利範圍第9項所述自走式清潔設備之充電裝置，其中，該第一載座及第二載座內部中空並共同組設成所述載座。
11. 如申請專利範圍第9項所述自走式清潔設備之充電裝置，其中，該第一側架、第二側架上各開設有鏤空之第一區間、第二區間與該載置區間相通。
12. 如申請專利範圍第7項或第9項任一項所述自走式清潔設備之充電裝置，其中，該載置區間兩端分別各形成為開放狀之第一開口及第二開口。
13. 如申請專利範圍第7項或第9項任一項所述自走式清潔設備之充電裝置，其中，該載置區間一側設有導引件。
14. 如申請專利範圍第7項或第9項任一項所述自走式清潔設備之充電裝置，其中，該載座開設一鏤空之透光區，並於該透光區處設有可透光材質製成之視窗；載座內容設一電路裝置，該電路裝置包括一訊號發射元件，訊號發射元件對應該鏤空之透光區，其發射之導引訊號可透經該視窗而對外發射。