TWI484309B - Self - propelled mobile device recharge guidance method - Google Patents

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Description

自走式移動設備回充導引方法
本發明係有關於一種自走式移動設備，尤指在自走式移動設備電池電力耗盡前，自動偵測來自充電站之訊號並受訊號導引而返回充電站之自走式移動設備回充電導引方法。
按，隨著科技的發展與進步，清潔機器人、保全機器人…等自走式移動設備陸續的出現在我們日常生活中並被廣泛的使用，上述自走式移動設備皆係仰賴電池電力，在移動一段時間後需執行充電作業，為了達到全自動化之作業，目前市面上之自走式移動設備多配有自動返回充電站充電之功能。
公開號碼第201303538號「自走式移動裝置的返回充電方法及其系統」專利案為申請人所提出，該案係使充電站發射中間遠距離信號、中間近距離信號、左遠距離信號、左近距離信號、右遠距離信號、右近距離信號等六種信號，並使分置於自走式移動裝置前端兩側之左信號接收單元與右信號接收單元偵測上述六種信號執行行走或旋轉之動作，如當左信號接收單元接收到左近距離訊號時，表示自走式移動裝置係位於充電站的左邊，此時因自走式移動裝置與充電站距離過於接近，不容易導引自走式移動裝置回到充電站，因此，在此情形下，自走式移動裝置將右轉約90度並直走一距離，使左信號接收單元接收到中間遠距離信號再轉動自走式移動裝置使右信號接收單元也接收到中間遠距離 信號，此時表示自走式移動裝置係位於充電站正中間位置，故自走式移動裝置執行直走以回到充電站。
該公開號碼第201303538號專利案之先前技術，其在自走式移動裝置接收到左近距離訊號或右近距離訊號時，自走式移動裝置向左或右旋轉約90度並直走直到左信號接收單元或右信號接收單元接收到中間遠距離信號時，自走式移動裝置再向左或右旋轉，直到左信號接收單元與右信號接收單元同時接收到中間遠距離信號時，往前直走回到充電站；但由於左近距離訊號與右近距離訊號與充電站極為接近，加上自走式移動裝置本身之長度與寬度，自走式移動裝置在執行90度轉向後直行所形成之作業空間仍不容易導引自走式移動裝置回到充電站，且自走式移動裝置在執行90度轉向後直行，最後大部份係以銳角角度進入中間遠距離信號，此時設於自走式移動裝置前端兩側之左信號接收單元與右信號接收單元因中間遠距離信號受自走式移動裝置兩側之阻擋，使其不易接收到中間遠距離信號，導致自走式移動裝置離開中間遠距離信號範圍而又開啟重新尋找信號步驟。
爰是，本發明之目的，在於提供一種使自走式移動設備容易接收到充電站導引訊號並沿訊號回到充電站之自走式移動設備回充導引方法。
依據本發明目的自走式移動設備回充導引方法，包括：提供一充電站，其發射一第一導引訊號、一第二導引訊號與一第三導引訊號；提供一自走式移動設備，其設有一第一感應單元、第二感應單元與一第三感應單元；該自走式移動設備接收到該第 二導引訊號或該第三導引訊號時，自走式移動設備會以後退方式朝充電站反方向移動一預設距離，再旋轉一預設角度朝該第一導引訊號方向先行進一直線路徑再行進一弧形路徑；當該第二感應單元或該第三感應單元接收到第一導引訊號時，自走式移動設備進行旋轉使第一感應單元接收到充電站之第一導引訊號，並沿第一導引訊號朝充電站方向移動。
依據本發明目的另一自走式移動設備回充導引方法，包括：提供一充電站，其發射一第一導引訊號、一第二導引訊號與一第三導引訊號，其中，該第一導引訊號之發射距離長於該第二導引訊號與該第三導引訊號；提供一自走式移動設備，其設有一第一感應單元、第二感應單元與一第三感應單元；該自走式移動設備接收到該第二導引訊號或該第三導引訊號時，自走式移動設備會朝充電站反方向移動一預設距離，再旋轉一預設角度朝該第一導引訊號方向移動；當該第二感應單元或該第三感應單元接收到第一導引訊號時，自走式移動設備進行旋轉使第一感應單元接收到充電站之第一導引訊號，並沿第一導引訊號朝充電站方向移動。
本發明實施例之自走式移動設備回充導引方法，在自走式移動設備進入返回充電狀態後，即開始尋找第一導引訊號以沿第一導引訊號返回充電站，在自走式移動設備未接收到第一導引訊號而先接收到第二導引訊號或第三導引訊號時，表示自走式移動設備位處充電站兩側且接近充電站，故一方面為了使自走式移動設備尋找到第一導引訊號，另一方面防止自走式移動設備碰撞充電站(在返回充電狀態下所有感應單元僅有訊號接收功能， 無發射偵測障礙物訊號功能)，故使自走式移動設備後退遠離第二導引訊號或第三導引訊號朝充電站反方向移動一預設距離，並旋轉一預設角度朝第一導引訊號方向移動，提升自走式移動設備受導引而回到充電站之作業空間，且朝第一導引訊號方向移動之路徑為先直線移動再弧線移動，確保自走式移動設備係以約略垂直角度進入第一導引訊號，使設於自走式移動設備兩側之第二感應單元或第三感應單元易於接收第一導引訊號，並旋轉使第一感應單元接收到第一導引訊號進而沿第一導引訊號返回充電站。
1‧‧‧自走式移動設備
11‧‧‧第一感應單元
111‧‧‧第一感應器
112‧‧‧第二感應器
113‧‧‧第三感應器
114‧‧‧第四感應器
115‧‧‧第五感應器
116‧‧‧第六感應器
117‧‧‧第七感應器
12‧‧‧第二感應單元
121‧‧‧第八感應器
122‧‧‧第九感應器
13‧‧‧第三感應單元
131‧‧‧第十感應器
132‧‧‧第十一感應器
2‧‧‧充電站
21‧‧‧第一訊號發射單元
211‧‧‧第一訊號發射器
212‧‧‧第一導引訊號
22‧‧‧第二訊號發射單元
221‧‧‧第二訊號發射器
222‧‧‧第二導光件
223‧‧‧第二導引訊號
23‧‧‧第三訊號發射單元
231‧‧‧第三訊號發射器
232‧‧‧第三導光件
233‧‧‧第三導引訊號
24‧‧‧透光件
d1‧‧‧第一預設距離
d2‧‧‧第二預設距離
R1‧‧‧直線路徑
R2‧‧‧弧線路徑
θ‧‧‧預設角度
第一圖係本發明實施例之自走式移動設備內部感應器配置示意圖。
第二圖係本發明實施例之充電站內部訊號發射單元配置示意圖。
第三圖係本發明實施例之充電站發射導引訊號示意圖。
第四圖係本發明實施例之自走式移動設備接收到第三導引訊號而受導引移動之示意圖。
第五圖係本發明實施例之自走式移動設備接收到第二導引訊號而受導引移動之示意圖。
請參閱第一圖與第二圖所示，本發明實施例之回充導引方法可採用以下設備來達成，包括：一自走式移動設備1，其可為清潔機器人或保全機器人等，但不以此為限，該自走式移動設備1設有一第一感應單元11與一第二感應單元12及一第三感應單元13；該第一感應單元11係由第一感應器111、第二感應器112、第三感應器113、第四感應器114、 第五感應器115、第六感應器116、第七感應器117所組成；該第二感應單元12設於第一感應單元11一側，其係由第八感應器121與第九感應器122所組成；該第三感應單元13設於第一感應單元11另一側且相對於第二感應單元12，其係由第十感應器131與第十一感應器132所組成；其中，第一感應器111、第三感應器113、第四感應器114、第六感應器116、第七感應器117、第八感應器121、第十感應器131具有訊號的發射與接收功能，在自走式移動設備1未進入返回充電狀態時，作為偵測周遭障礙物之感應器；而第二感應器112、第五感應器115、第九感應器122、第十一感應器132僅具有訊號之接收功能，在自走式移動設備1未進入返回充電狀態時，作為輔助接收障礙物訊號之感應器，在進入返回充電狀態後，則作為偵測來自充電站2之訊號使用；一充電站2，其設有一第一訊號發射單元21與一第二訊號發射單元22及一第三訊號發射單元23，在充電站2前側設有一透光件24，第一訊號發射單元21、第二訊號發射單元22、第三訊號發射單元23所發射之導引訊號皆經由透光件24射出；該第一訊號發射單元21設於充電站2前側中央處，其設有多顆第一訊號發射器211；該第二訊號發射單元22與第三訊號發射單元23設於充電站2前側兩端，其分別設有一第二訊號發射器221與一第二導光件222及一第三訊號發射器231與一第三導光件232。
請參閱第二圖與第三圖所示，該第一訊號發射單元21朝充電站2前方發射一第一導引訊號212；該第二訊號發射單元22藉由第二導光件222朝充電站2前方發射一第二導引訊號223；該第三訊號發射單元23藉由第三導光件232朝充電站2前方發射 一第三導引訊號233；其中，由於第一導引訊號212係由多顆第一訊號發射器211所產生，且第二導引訊號223與第三導引訊號233受第二導光件222與第三導光件232之折射，故第一導引訊號212發射距離長於第二導引訊號223與第三導引訊號233，且第二導引訊號223與第三導引訊號233之訊號擴散角度大於第一導引訊號212；第一導引訊號212與第二導引訊號223及第三導引訊號233彼此無相互重疊區域。
本發明實施例在實施上，請參閱第一圖與第四圖所示，當自走式移動設備1進入返回充電狀態，自走式移動設備1在未接收到第一導引訊號212而先接收到第二導引訊號223時，表示自走式移動設備1與充電站2之距離過近，為了取得更大的作業空間與防止自走式移動設備1碰撞充電站2(在返回充電狀態下所有感應單元僅有訊號接收功能，無發射偵測障礙物訊號功能)，自走式移動設備1會後退遠離第二導引訊號223朝充電站2反方向移動一第一預設距離d1，再向第三感應單元13方向旋轉一預設角度θ，並朝第一導引訊號212方向往前行進一第二預設距離d2之直線路徑R1後再行進弧線路徑R2，使自走式移動設備1以約略垂直角度進入第一導引訊號212；當第二感應單元12之第九感應器122接收到第一導引訊號212時，自走式移動設備1向第二感應單元12方向旋轉，直到第一感應單元11之第一感應器111接收到第一導引訊號212之最大值，表示當時自走式移動設備1係正面對充電座2，故藉由第一感應單元11之第一感應器111沿第一導引訊號212朝充電站2方向移動。
請參閱第一圖與第五圖所示，自走式移動設備1在 接收到第三導引訊號233後，會後退遠離第三導引訊號233朝充電站2反方向移動一第一預設距離d1，再向第二感應單元12方向旋轉一預設角度θ，並朝第一導引訊號212方向往前行進一第二預設距離d2之直線路徑R1後再行進弧線路徑R2，使自走式移動設備1以約略垂直角度進入第一導引訊號212；當第三感應單元13之第十一感應器132接收到第一導引訊號212時，自走式移動設備1向第三感應單元13方向旋轉，直到第一感應單元11之第一感應器111接收到第一導引訊號212之最大值，遂沿第一導引訊號212朝充電站2方向移動；其中，該預設距離d1以5cm至30cm尤佳，該預設距離d2以15cm至40cm尤佳，該預設角度θ以90度至110度尤佳；歸納上述自走式移動設備1回充導引方法，包括：一後退步驟，在自走式移動設備1接收到第二導引訊號223或第三導引訊號233時，其後退遠離第二導引訊號223或第三導引訊號233；一尋訊號步驟，後退遠離第二導引訊號223或第三導引訊號233之自走式移動設備1向第二感應單元12或第三感應單元13方向轉動，轉動後朝第一導引訊號212方向移動；一訊號導引步驟，自走式移動設備1之第二感應單元12或第三感應單元13接收到第一導引訊號212，自走式移動設備1轉動使第一感應單元11接收到第一導引訊號212，並沿第一導引訊號212朝充電站2方向移動。
本發明實施例之自走式移動設備1回充導引方法，在自走式移動設備1進入返回充電狀態時，即開始尋找第一導引 訊號212以沿第一導引訊號212返回充電站2，在自走式移動設備1未接收到第一導引訊號212而先接收到第二導引訊號223或第三導引訊號233時，表示自走式移動設備1位處充電站2兩側且接近充電站2，故一方面為了使自走式移動設備1尋找到第一導引訊號212，另一方面防止自走式移動設備1碰撞充電站2，故使自走式移動設備1後退遠離第二導引訊號223或第三導引訊號233朝充電站2反方向移動一第一預設距離d1，並旋轉一預設角度θ朝第一導引訊號212方向移動，提升自走式移動設備1受導引而回到充電站2之作業空間，且朝第一導引訊號212方向移動之路徑為先行進直線路徑R1一第二預設距離d2再行進弧線路徑R2，確保自走式移動設備1係以約略垂直角度進入第一導引訊號212，使設於自走式移動設備1兩側之第二感應單元12或第三感應單元13易於接收第一導引訊號212，並旋轉使第一感應單元11接收到第一導引訊號212進而沿第一導引訊號212返回充電站2。
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‧‧‧自走式移動設備
2‧‧‧充電站
212‧‧‧第一導引訊號
223‧‧‧第二導引訊號
233‧‧‧第三導引訊號
d1‧‧‧第一預設距離
d2‧‧‧第二預設距離
R1‧‧‧直線路徑
R2‧‧‧弧線路徑
θ‧‧‧預設角度

Claims (8)

  1. 一種自走式移動設備回充導引方法，包括：提供一充電站，其發射一第一導引訊號、一第二導引訊號與一第三導引訊號；提供一自走式移動設備，其設有一第一感應單元、第二感應單元與一第三感應單元；該自走式移動設備接收到該第二導引訊號或該第三導引訊號時，自走式移動設備會以後退方式朝充電站反方向移動一預設距離，再旋轉一預設角度朝該第一導引訊號方向先行進一直線路徑再行進一弧形路徑；當該第二感應單元或該第三感應單元接收到第一導引訊號時，自走式移動設備進行旋轉使第一感應單元接收到充電站之第一導引訊號，並沿第一導引訊號朝充電站方向移動。
  2. 如申請專利範圍第1項所述自走式移動設備回充導引方法，其中，該第一導引訊號之發射距離長於該第二導引訊號與該第三導引訊號。
  3. 一種自走式移動設備回充導引方法，包括：提供一充電站，其發射一第一導引訊號、一第二導引訊號與一第三導引訊號，其中，該第一導引訊號之發射距離長於該第二導引訊號與該第三導引訊號；提供一自走式移動設備，其設有一第一感應單元、第二感應單元與一第三感應單元；該自走式移動設備接收到該第二導引訊號或該第三導引訊號時，自走式移動設備會朝充電站反方向移動一預設距 離，再旋轉一預設角度朝該第一導引訊號方向移動；當該第二感應單元或該第三感應單元接收到第一導引訊號時，自走式移動設備進行旋轉使第一感應單元接收到充電站之第一導引訊號，並沿第一導引訊號朝充電站方向移動。
  4. 如申請專利範圍第3項所述自走式移動設備回充導引方法，其中，該自走式移動設備朝該第一導引訊號方向移動路徑包括一直線路徑。
  5. 如申請專利範圍第3項所述自走式移動設備回充導引方法，其中，該自走式移動設備朝該第一導引訊號方向移動路徑包括一弧線路徑。
  6. 如申請專利範圍第1項或第3項所述自走式移動設備回充導引方法，其中，該第一導引訊號與該第二導引訊號及該第三導引訊號係朝充電站前方發射。
  7. 如申請專利範圍第1項或第3項所述自走式移動設備回充導引方法，其中，該第一導引訊號與該第二導引訊號及該第三導引訊號彼此無重疊區域。
  8. 如申請專利範圍第1項或第3項所述自走式移動設備回充導引方法，其中，該第二導引訊號與該第三導引訊號之訊號擴散角度大於第一導引訊號。
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