TWI486140B - 掃地機器人的控制方法 - Google Patents

Description

掃地機器人的控制方法

本發明係有關於一種掃地機器人，特別是一種具有準全向式光偵測器與指向性光偵測器的掃地機器人。

隨著科技的進步，電子產品的種類愈來愈多，其中機器人(robot)就是其中一種。在許多可移動的機器人裝置中，為了達到自動移動的功能，機器人通常會具有一驅動裝置、一偵測器以及一移動控制器。舉例而言，清掃機器人就是一種清掃裝置，不需使用者操作，便可自動移動，並吸取地板上的灰塵。

本發明的一實施例提供一種掃地機器人的控制方法，適用於具有一準全向式光偵測器與一指向性光偵測器的一掃地機器人。該方法包括當該準全向式光偵測器偵測一光線時，轉動該準全向式光偵測器；當該準全向式光偵測器偵測不到該光線時，停止轉動該準全向式光偵測器並估計一旋轉角度；根據該旋轉角度決定一旋轉方向；根據該旋轉方向旋轉該掃地機器人；以及當該指向性光偵測器偵測到該光線時，停止轉動該掃地機器人。

本發明的另一實施例提供一種掃地機器人的控制方法，適用於具有一準全向式光偵測器與一指向性光偵測器的一掃地機器人。該方法包括：透過該準全向式光偵測器 偵測一光線；當該準全向式光偵測器第一次偵測到該光線時，該掃地機器人繼續移動；當該準全向式光偵測器偵測不到該光線時，停止轉動該準全向式光偵測器並估計一旋轉角度；根據該旋轉角度決定一旋轉方向；根據該旋轉方向旋轉該掃地機器人；以及當該指向性光偵測器偵測到該光線時，停止轉動該掃地機器人。

本發明的另一實施例提供一種掃地機器人。掃地機器人包括一非全向性偵測器與一指向性偵測器。非全向性偵測器與一指向性偵測器皆用以偵測一無線信號。當該非全向性偵測器偵測到該無線信號時，該非全向性偵測器以決定一旋轉方向。當該旋轉方向被決定時，該掃地機器人被以該旋轉方向進行旋轉，直到該指向性偵測器偵測到該無線信號時，該掃地機器人才被停止旋轉。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

第1圖為根據本發明之一掃地機器人與一虛擬牆的一實施例的示意圖。虛擬牆12會發出一光線15用以標示掃地機器人11不能進入的一限制區域。掃地機器人11包括具有一肋(rib)14的一準全向式光偵測器13。該肋14會覆蓋在準全向式光偵測器13的表面，並形成一不透光區 域，該不透光區域會讓準全向式光偵測器13有一預定角度是無法接收到光線，該預定角度的範圍約30度到90度。

該肋14可能是固定在準全向式光偵測器13的表面，或是固定在另一個可旋轉的裝置，使得該肋14可以沿著準全向式光偵測器13的表面做360度的旋轉。在本實施例中，非全向式只是一個功能上的描述，用以說明說肋14會在準全向式光偵測器13會因為肋14而有一定的區域是無法偵測光線。

因此，準全向式光偵測器13可能有兩種實現方式。準全向式光偵測器13的第一種實現方式就是將一全向式光偵測器與一肋14直接組合，使得肋14是固定在全向式光偵測器的表面上的一固定位置。接著，該準全向式光偵測器13會被設計成可以直接透過一馬達驅動而被轉動，或是該準全向式光偵測器13會被設置在一平台上，該平台可被一馬達所轉動，進而達到轉動該準全向式光偵測器13的目的。透過這樣的方式，當該準全向式光偵測器13偵測到該光線15時，便可以透過轉動該準全向式光偵測器13來偵測光線15的一入射角度。

準全向式光偵測器13的第二種實現方式就是將一遮罩套件(mask kit)套在全向式光偵測器的外側，且該遮罩套件是可以被轉動的，但該全向式光偵測器則無法被轉動。該遮罩套件可透過一馬達的驅動而被轉動。當該準全向式光偵測器13偵測到該光線15時，便可以透過轉動該遮罩套件來偵測光線15的一入射角度。

關於準全向式光偵測器13的詳細說明請參考第2a至 第2e圖。

第2a圖為根據本發明之一準全向式光偵測器的一實施例的一上視圖。遮罩(mask)22是由一不透光材質所形成，並黏附在全向式光偵測器21的一感測表面上。遮罩22會在全向式光偵測器21上形成一θ角的感應死區(sensing dead zone)。

請參考第2b圖。第2b圖為第2a圖的準全向式光偵測器的一實施例的一平視圖。從第2b圖可以看到，全向式光偵測器21被固定在一基座23上。基座23可被一馬達或一步進馬達所轉動。馬達或步進馬達會根據掃地機器人內的一控制器的一控制信號來轉動基座23。雖然一般的全向式光偵測器可以沒有死角地偵測虛擬牆或充電站發出的光線，但是並無法用來判斷此時光線是由哪個方向傳送過來，進而無法得知虛擬牆或充電站與此時的掃地機器人的一相對位置。透過遮罩22的幫助就可以判斷偵測到的光線的角度。

當全向式光偵測器21偵測到一光線時，基座23被預設以順時針方向或逆時針方向來旋轉360度。當全向式光偵測器21偵測不到光線時，掃地機器人內的控制器會求得全向式光偵測器21偵測不到光線時，基座23的一旋轉角度。該旋轉角度的範圍為0度到(360-θ)度。接著，控制器就可以根據基座23的旋轉方向、該旋轉角度以及該θ角來估算出光線的方向。詳細的說明請參考第2c與第2d圖。

第2c與第2d圖為利用本發明之一準全向式光偵測器來估計一光線的入射角度的示意圖。在第2c圖中，遮罩 22的初始位置於位置P1。當該準全向式光偵測器25偵測到光線24時，該準全向式光偵測器25被以一預定方向轉動。在本實施例中，該預定方向為逆時鐘方向。在第2d圖中，當該準全向式光偵測器25沒有偵測到該光線24時，該準全向式光偵測器25停止轉動。此時，掃地機器人內的控制器會記錄該準全向式光偵測器25的一轉動角度Φ，並根據該轉動角度Φ與初始位置P1來估計光線24的方向。

在一實施例中，準全向式光偵測器25由一馬達所轉動，且該馬達會傳送一轉動信號給控制器，使得控制器可以根據該轉動信號來估計該轉動角度Φ。在另一實施例中，準全向式光偵測器25由一步進馬達所轉動。該步進馬達是根據一脈衝信號的數量來決定轉動的次數。因此控制器可以由脈衝信號的數量以及該步進馬達每一次轉動的角度來估計該轉動角度Φ。

在另一實施例中，準全向式光偵測器25是被固定在一底座上，且該底座設有一齒輪，使得馬達可以直接透過一齒輪來轉動該齒輪，或是透過一傳動皮帶(timing belt)來轉動該齒輪。

第2e圖為根據本發明之一準全向式光偵測器的另一實施例的示意圖。準全向式光偵測器26包括了一全向式光偵測器27、一底座28與一垂直延伸部29。該垂直延伸部29是由一不透光材料所形成，且會在全向式光偵測器27的感測表面上形成一感應死區。底座28可由一馬達轉動，以偵測一光線的方向。在本實施例中，全向式光偵測器26與底座28並沒有連接在一起。也就是說當底座28被轉動 時，全向式光偵測器26並不會被跟著轉動。至於如何偵測光線的方向請參考第2c與第2d圖，在此不贅述。

第3圖為根據本發明之一掃地機器人的一實施例的示意圖。掃地機器人31包括了一準全向式光偵測器32、一指向性光偵測器33以及一遮罩34。第3圖中的掃地機器人31只列出與本發明相關之元件，非將本發明限制於此。掃地機器人31仍包含了其他硬體元件或控制硬體之軔體或軟體，在此不一一贅述。

當準全向式光偵測器32偵測到一光線時，準全向式光偵測器32的一控制器或掃地機器人31的一處理器會先判斷該光線的強度。當該光線的強度小於一預定值時，該控制器或該處理器不進行任何處理。當該光線的強度大於或等於該預定值時，該控制器或該處理器則判斷該光線是否是由一虛擬牆發出。

若該光線是由該虛擬牆所發出，該準全向式光偵測器32會被旋轉以偵測該光線的方向或該光線與掃地機器人31目前的行進方向的一夾角。當得知該光線的方向或該夾角後，掃地機器人31的處理器會決定一旋轉方向，順時針旋轉或逆時針旋轉，且該掃地機器人31會原地旋轉，直到指向性光偵測器33偵測到該光線時，該掃地機器人31才會停止旋轉。

在另一個實施方式中，當準全向式光偵測器32偵測到該光線且確認該光線是來自該虛擬牆時，掃地機器人31與準全向式光偵測器32就會被以順時針旋轉或逆時針方向同時進行旋轉。當指向性光偵測器33偵測到該光線時，該 掃地機器人31停止旋轉。

換言之，掃地機器人31的處理器會根據準全向式光偵測器32的偵測結果控制掃地機器人31以順時針方向或是逆時針方向進行旋轉。一旦指向性光偵測器33偵測到虛擬牆發出的光線時，掃地機器人31就會停止旋轉，接著掃地機器人31的處理器會控制掃地機器人31筆直的往虛擬牆移動。

在另一實施例中，掃地機器人31的處理器會根據準全向式光偵測器32與指向性光偵測器33的偵測結果控制該掃地機器人31之行為，該行為包括運動行為，清潔行為，機器人與互動裝置之間的互動行為等。舉例來說，若是虛擬牆發出的光線，則掃地機器人31的處理器會控制掃地機器人31沿著光線前進並進行清潔動作。如果是充電站發出的光線，則掃地機器人31的處理器會判斷是否要進入充電站進行充電。如果要進行充電，則掃地機器人31的處理器會執行一充電程序，控制該掃地機器人31進入充電站充電，並在行進過程中進行清楚行為。

在另一實施例中，掃地機器人31偵測到的光線中有包含資訊或控制信號，掃地機器人31的處理器會先對接收到的光線進行解碼並接收該資訊或該控制信號。舉例來說，充電站可透過網路連接至使用者的一手持裝置，使用者可以透過該手持裝置控制該掃地機器人31。該手持裝置可能是該掃地機器人31的遙控器或一智慧型手機。

在到達虛擬牆之前，掃地機器人31就會沿著虛擬牆發出的光線移動並進行清潔的動作。掃地機器人31的處理器 會持續監控指向性光偵測器33是否有持續接收到虛擬牆發出的光線。一旦指向性光偵測器33沒有接收到光線，掃地機器人31會被旋轉以校正該掃地機器人31的一行進方向。

在另一實施例中，指向性光偵測器33是由複數個光偵測元件所組成，掃地機器人31的處理器會根據該等光感測元件的感測結果對掃地機器人的移動方向，於行進間進行微調。

第4圖為根據本發明之一掃地機器人的控制方法的一實施例的示意圖。虛擬牆45會發出一光線用以標示掃地機器人41不能進入的一限制區域。該光線具有一第一邊界b1與一第二邊界b2。在時間點T1時，掃地機器人41依照一預定路徑移動。在時間點T2時，準全向式光偵測器42偵測到虛擬牆45發出的光線的第一邊界b2。此時掃地機器人41會停止移動，且準全向式光偵測器42會以一順時鐘方式或一逆時鐘方向進行旋轉。

當遮罩44擋住了虛擬牆45發出的光線，使得準全向式光偵測器42無法偵測到光線。此時，掃地機器人41內的一處理器會記錄目前遮罩44的一目前位置，並根據遮罩44的目前位置與其初始位置求得準全向式光偵測器42的一第一旋轉角度。掃地機器人41的處理器會根據該第一旋轉角度來決定掃地機器人41的一旋轉方向。

舉例來說，當該第一旋轉角度小於180度時，掃地機器人41以逆時針方向進行旋轉。當該第一旋轉角度大於180度時，掃地機器人41以順時針方向進行旋轉。

接著，在時間點T3時，掃地機器人41就會根據該旋轉方向進行旋轉，直到指向性光偵測器43偵測到虛擬牆45發出的光線時，掃地機器人41才會停止旋轉。一般來說，當指向性光偵測器43偵測到虛擬牆45發出的光線時，此時通常都是指向性光偵測器43的邊緣的感測元件偵測到虛擬牆45發出的光線。因此當掃地機器人41移動時，指向性光偵測器43就很容易再次偵測不到光線，使得掃地機器人41必須再次停止移動進行移動方向的校正。

為了解決這個缺點，在另一個實施方式中，掃地機器人41的處理器會根據掃地機器人41的旋轉角速度以及指向性光偵測器43的尺寸，估計一延遲時間。當直到指向性光偵測器43偵測到虛擬牆45發出的光線時，掃地機器人41不會馬上停止轉動，而是在經過該延遲時間後才會停止轉動。透過該延遲時間，可以使得虛擬牆45發射出的光線對準指向性光偵測器43的中央。

另外，要注意的是在時間點T2與時間點T3的時候，掃地機器人41並沒有移動。在時間點T2時，掃地機器人並不會移動也不會轉動，只有準全向式光偵測器42被轉動而已。而在時間點T3時，掃地機器人41會在原地轉動。雖然第4圖中，在時間點T2與時間點T3時，掃地機器人41似乎位於不同的位置，但實際上，在上述兩個時間點的時候，掃地機器人41的位置並沒有改變。

不過在另一個實施例中，掃地機器人41於時間點T2與時間點T3的動作可以被整合為一個步驟。在時間點T2的時候，準全向式光偵測器42以一預定方向進行旋轉，此 時掃地機器人41也同時也會以該預定方向進行旋轉。當該指向性光偵測器43偵測到虛擬牆45發射的光線時，掃地機器人41停止旋轉。當掃地機器人41停止旋轉時，準全向式光偵測器42可以停止旋轉或是繼續旋轉。如果準全向式光偵測器42繼續旋轉的話，掃地機器人41的處理器會根據準全向式光偵測器42的旋轉角度以估計虛擬牆45發射的光線的方向且對掃地機器人41的行進方向進行校正。

當掃地機器人41往虛擬牆45移動時，掃地機器人41的處理器會記錄掃地機器人41的移動路徑，並在掃地機器人41的一地圖上標示該移動路徑，並畫出該限制區域。在另一實施例中，當掃地機器人41的處理器已經確認了虛擬牆45發射的光線的方向時，該控制器可以在該地圖上標示該光線的位置，並畫出該限制區域。該地圖可能儲存在掃地機器人41內的一記憶體或是一地圖資料庫。掃地機器人41的控制器可以根據掃地機器人41每次的運動來修正該地圖，並於地圖上標示出障礙物的位置。

當掃地機器人41接近虛擬牆45，且掃地機器人41與虛擬牆45的距離小於一預定值時，掃地機器人41前端的一碰撞感測器或一聲學感測器會發出一停止信號給掃地機器人41的控制器。碰撞感測器或聲學感測器被設置在掃地機器人41的前端，用以偵測掃地機器人41的前方是否有障礙物。如果碰撞感測器或聲學感測器偵測到一障礙物，掃地機器人41會先判斷該障礙物是否就是虛擬牆45。如果是的話，掃地機器人41會停止前進，並且會轉以另一個方向繼續前進。如果掃地機器人41判斷該障礙物不是虛擬 牆45，掃地機器人41會先避開該障礙物，接著再回到原先移動的路徑上。

當掃地機器人41接近虛擬牆45時，虛擬牆45會發出一射頻信號、一聲學信號或是一紅外線信號，使得掃地機器人41可以得知掃地機器人41已經非常接近虛擬牆45。在另一個實施例中，可以利用將近場通信(Near Field Communication，NFC)裝置安裝在掃地機器人41與虛擬牆45上來達到相同的目的。當掃地機器人41上的NFC裝置接收到來自虛擬牆45上的NFC裝置傳送的資料或信號時，這表示掃地機器人41與虛擬牆45已經非常接近，且掃地機器人41應該要停止移動。一般來說，近場通信的感應距離約為20cm。

利用上述的方式，可以使得掃地機器人41可以清潔虛擬牆45所發出的光線附近的區域，而且掃地機器人41也不會進入限制區域。此外，也可以利用這樣的方式讓掃地機人41內的控制器描繪出一清潔區域地圖。爾後掃地機器人便可以依據該清潔區域地圖來移動，且可以更有效且更快速的完成清潔工作。

雖然第4圖示以虛擬牆45為例說明，但非將本發明限制於此。第4圖所說明之方法也可以應用在充電站上。充電站也會發出一導引信號，如一光學信號，用以引導掃地機器人41進行充電。

另外，雖然第4圖是以準全向式光偵測器42與指向性光偵測器43為例說明，但非將本發明限制於此。本實施例揭示的控制方法稍加修改，一樣可以應用在聲學偵測器或 是其他種類的偵測器。

第5圖為根據本發明之一掃地機器人的控制方法的另一實施例的示意圖。虛擬牆55會發出一光線用以標示掃地機器人51不能進入的一限制區域。該光線具有一第一邊界b1與一第二邊界b2。在時間點T1時，掃地機器人51依照一預定路徑移動。在時間點T2時，準全向式光偵測器52偵測到虛擬牆55發出的光線的第一邊界b2。此時掃地機器人51仍會以預定路徑繼續移動。在時間點T3時，準全向式光偵測器52偵測不到虛擬牆55發射出的光線，此時掃地機器人51會停止移動，且準全向式光偵測器52會以一順時鐘方式或一逆時鐘方向進行旋轉。

當遮罩54擋住了虛擬牆55發出的光線，使得準全向式光偵測器52無法偵測到光線。此時，掃地機器人51內的一處理器會記錄目前遮罩54的一目前位置，並根據遮罩54的目前位置與其初始位置求得準全向式光偵測器52的一第一旋轉角度。掃地機器人51的處理器會根據該第一旋轉角度來決定掃地機器人51的一旋轉方向。

舉例來說，當該第一旋轉角度小於180度時，掃地機器人51以逆時針方向進行旋轉。當該第一旋轉角度大於180度時，掃地機器人51以順時針方向進行旋轉。

接著，在時間點T4時，掃地機器人51就會根據該旋轉方向進行旋轉，直到指向性光偵測器53偵測到虛擬牆55發出的光線時，掃地機器人51才會停止旋轉。一般來說，當指向性光偵測器53偵測到虛擬牆55發出的光線時，此時通常都是指向性光偵測器53的邊緣的感測元件偵測 到虛擬牆55發出的光線。因此當掃地機器人51移動時，指向性光偵測器53就很容易再次偵測不到光線，使得掃地機器人51必須再次停止移動進行移動方向的校正。

為了解決這個缺點，在另一個實施方式中，掃地機器人51的處理器會根據掃地機器人51的旋轉角速度以及指向性光偵測器53的尺寸，估計一延遲時間。當直到指向性光偵測器53偵測到虛擬牆55發出的光線時，掃地機器人51不會馬上停止轉動，而是在經過該延遲時間後才會停止轉動。透過該延遲時間，可以使得虛擬牆55發射出的光線對準指向性光偵測器53的中央。

另外，要注意的是在時間點T3與時間點T4的時候，掃地機器人51並沒有移動。在時間點T3時，掃地機器人並不會移動也不會轉動，只有準全向式光偵測器52被轉動而已。而在時間點T4時，掃地機器人51會在原地轉動。雖然第5圖中，在時間點T3與時間點T4時，掃地機器人51似乎位於不同的位置，但實際上，在上述兩個時間點的時候，掃地機器人51的位置並沒有改變。

不過在另一個實施例中，掃地機器人51於時間點T3與時間點T4的動作可以被整合為一個步驟。在時間點T3的時候，準全向式光偵測器52以一預定方向進行旋轉，此時掃地機器人51也同時也會以該預定方向進行旋轉。當該指向性光偵測器53偵測到虛擬牆55發射的光線時，掃地機器人51停止旋轉。當掃地機器人51停止旋轉時，準全向式光偵測器52可以停止旋轉或是繼續旋轉。如果準全向式光偵測器52繼續旋轉的話，掃地機器人51的處理器會 根據準全向式光偵測器52的旋轉角度以估計虛擬牆55發射的光線的方向且對掃地機器人51的行進方向進行校正。

當掃地機器人51往虛擬牆55移動時，掃地機器人51的處理器會記錄掃地機器人51的移動路徑，並在掃地機器人51的一地圖上標示該移動路徑，並畫出該限制區域。在另一實施例中，當掃地機器人51的處理器已經確認了虛擬牆55發射的光線的方向時，該控制器可以在該地圖上標示該光線的位置，並畫出該限制區域。該地圖可能儲存在掃地機器人51內的一記憶體或是一地圖資料庫。掃地機器人51的控制器可以根據掃地機器人51每次的運動來修正該地圖，並於地圖上標示出障礙物的位置。

當掃地機器人51接近虛擬牆55，且掃地機器人51與虛擬牆55的距離小於一預定值時，掃地機器人51前端的一碰撞感測器或一聲學感測器會發出一停止信號給掃地機器人51的控制器。碰撞感測器或聲學感測器被設置在掃地機器人51的前端，用以偵測掃地機器人51的前方是否有障礙物。如果碰撞感測器或聲學感測器偵測到一障礙物，掃地機器人51會先判斷該障礙物是否就是虛擬牆55。如果是的話，掃地機器人51會停止前進，並且會轉以另一個方向繼續前進。如果掃地機器人51判斷該障礙物不是虛擬牆55，掃地機器人51會先避開該障礙物，接著再回到原先移動的路徑上。

當掃地機器人51接近虛擬牆55時，虛擬牆55會發出一射頻信號、一聲學信號或是一紅外線信號，使得掃地機器人51可以得知掃地機器人51已經非常接近虛擬牆55。 在另一個實施例中，可以利用將近場通信(Near Field Communication，NFC)裝置安裝在掃地機器人51與虛擬牆55上來達到相同的目的。當掃地機器人51上的NFC裝置接收到來自虛擬牆55上的NFC裝置傳送的資料或信號時，這表示掃地機器人51與虛擬牆55已經非常接近，且掃地機器人51應該要停止移動。一般來說，近場通信的感應距離約為20cm。第6圖為根據本發明之一掃地機器人的控制方法的另一實施例的示意圖。虛擬牆65會發出一光線用以標示掃地機器人61不能進入的一限制區域。該光線具有一第一邊界b1與一第二邊界b2。在時間點T1時，掃地機器人61依照一預定路徑移動。在時間點T2時，準全向式光偵測器62偵測到虛擬牆65發出的光線的第一邊界b2。此時掃地機器人61會停止移動，且準全向式光偵測器62會以一順時鐘方式或一逆時鐘方向進行旋轉。

當遮罩64擋住了虛擬牆65發出的光線，使得準全向式光偵測器62無法偵測到光線。此時，掃地機器人61內的一處理器會記錄目前遮罩64的一目前位置，並根據遮罩64的目前位置與其初始位置求得準全向式光偵測器62的一第一旋轉角度。掃地機器人61的處理器會根據該第一旋轉角度來決定掃地機器人61的一旋轉方向。

舉例來說，當該第一旋轉角度小於180度時，掃地機器人61以逆時針方向進行旋轉。當該第一旋轉角度大於180度時，掃地機器人61以順時針方向進行旋轉。

接著，在時間點T3時，掃地機器人61就會根據該旋 轉方向進行旋轉，直到指向性光偵測器63偵測到虛擬牆65發出的光線時，掃地機器人61才會停止旋轉。一般來說，當指向性光偵測器63偵測到虛擬牆65發出的光線時，此時通常都是指向性光偵測器63的邊緣的感測元件偵測到虛擬牆65發出的光線。因此當掃地機器人61移動時，指向性光偵測器63就很容易再次偵測不到光線，使得掃地機器人61必須再次停止移動進行移動方向的校正。

為了解決這個缺點，在另一個實施方式中，掃地機器人61的處理器會根據掃地機器人61的旋轉角速度以及指向性光偵測器63的尺寸，估計一延遲時間。當直到指向性光偵測器63偵測到虛擬牆65發出的光線時，掃地機器人61不會馬上停止轉動，而是在經過該延遲時間後才會停止轉動。透過該延遲時間，可以使得虛擬牆65發射出的光線對準指向性光偵測器63的中央。

另外，要注意的是在時間點T2與時間點T3的時候，掃地機器人61並沒有移動。在時間點T2時，掃地機器人並不會移動也不會轉動，只有準全向式光偵測器62被轉動而已。而在時間點T3時，掃地機器人61會在原地轉動。雖然第6圖中，在時間點T2與時間點T3時，掃地機器人61似乎位於不同的位置，但實際上，在上述兩個時間點的時候，掃地機器人61的位置並沒有改變。

不過在另一個實施例中，掃地機器人61於時間點T2與時間點T3的動作可以被整合為一個步驟。在時間點T2的時候，準全向式光偵測器62以一預定方向進行旋轉，此時掃地機器人61也同時也會以該預定方向進行旋轉。當該 指向性光偵測器63偵測到虛擬牆65發射的光線時，掃地機器人61停止旋轉。當掃地機器人61停止旋轉時，準全向式光偵測器62可以停止旋轉或是繼續旋轉。如果準全向式光偵測器62繼續旋轉的話，掃地機器人61的處理器會根據準全向式光偵測器62的旋轉角度以估計虛擬牆65發射的光線的方向且對掃地機器人61的行進方向進行校正。

在時間點T4的時候，掃地機器人61的指向性光偵測器63沒有偵測到虛擬牆65發出的光線，掃地機器人61會先停止，並同時旋轉掃地機器人61與準全向式光偵測器62，直到指向性光偵測器63偵測到虛擬牆65發出的光線，掃地機器人61與準全向式光偵測器62才會停止轉動。接著，在時間點T5時，掃地機器人61繼續往虛擬牆65移動。

在一實施例中，掃地機器人61於時間點T4的旋轉方向是與掃地機器人61於時間點T2的旋轉方向是相同的。

在時間點T6時，掃地機器人61的指向性光偵測器63再一次沒有偵測到虛擬牆65發出的光線，掃地機器人61會先停止，並同時旋轉掃地機器人61與準全向式光偵測器62，直到指向性光偵測器63偵測到虛擬牆65發出的光線，掃地機器人61與準全向式光偵測器62才會停止轉動。接著，在時間點T7時，掃地機器人61繼續往虛擬牆65移動。

當掃地機器人61往虛擬牆65移動時，掃地機器人61的處理器會記錄掃地機器人61的移動路徑，並在掃地機器人61的一地圖上標示該移動路徑，並畫出一限制區域。在另一實施例中，當掃地機器人61的處理器已經確認了虛擬牆65發射的光線的方向時，該控制器可以在該地圖上標示 該光線的位置，並畫出該限制區域。該地圖可能儲存在掃地機器人61內的一記憶體或是一地圖資料庫。掃地機器人61的控制器可以根據掃地機器人61每次的運動來修正該地圖，並於地圖上標示出障礙物的位置。

當掃地機器人61接近虛擬牆65，且掃地機器人61與虛擬牆65的距離小於一預定值時，掃地機器人61前端的一碰撞感測器或一聲學感測器會發出一停止信號給掃地機器人61的控制器。碰撞感測器或聲學感測器被設置在掃地機器人61的前端，用以偵測掃地機器人61的前方是否有障礙物。如果碰撞感測器或聲學感測器偵測到一障礙物，掃地機器人61會先判斷該障礙物是否就是虛擬牆65。如果是的話，掃地機器人61會停止前進，並且會轉以另一個方向繼續前進。如果掃地機器人61判斷該障礙物不是虛擬牆65，掃地機器人61會先避開該障礙物，接著再回到原先移動的路徑上。

當掃地機器人61接近虛擬牆65時，虛擬牆65會發出一射頻信號、一聲學信號或是一紅外線信號，使得掃地機器人61可以得知掃地機器人61已經非常接近虛擬牆65。在另一個實施例中，可以利用將近場通信(Near Field Communication，NFC)裝置安裝在掃地機器人61與虛擬牆65上來達到相同的目的。當掃地機器人61上的NFC裝置接收到來自虛擬牆65上的NFC裝置傳送的資料或信號時，這表示掃地機器人61與虛擬牆65已經非常接近，且掃地機器人61應該要停止移動。

在第4圖、第5圖與第6圖的說明中，掃地機器人都 是沿著光線往虛擬牆移動，但非將本發明限制於此。掃地機器人也可以是往遠離虛擬牆的方向移動。此外，第4圖、第5圖與第6圖中的虛擬牆也可以替換為充電站，掃地機器人可以依據類似第4圖、第5圖與第6圖的方法，進入充電站充電。

第7a圖為根據本發明之一指向性光偵測器的一實施例的示意圖。指向性光偵測器71包括一光偵測元件73、一第一遮光部72a以及一第二遮光部72b。第一遮光部72a與第二遮光部72b可以避免光偵測元件73接收到側向的光線。第一遮光部72a與第二遮光部72b由不透光材料所形成。在另一實施例中，第一遮光部72a與第二遮光部72b可被一中空的環形遮光部所取代，且該光偵測元件73位於該環形遮光部的中空部位。

第7b圖為根據本發明之一指向性光偵測器的另一實施例的示意圖。指向性光偵測器74包括一第一光偵測元件76a、一第二光偵測元件76b、一第一遮光部75a以及一第二遮光部75b。第一遮光部75a與第二遮光部75b可以避免第一光偵測元件76a與第二光偵測元件76b接收到側向的光線。第一遮光部75a與第二遮光部75b由不透光材料所形成。在另一實施例中，第一遮光部75a與第二遮光部75b可被一中空的環形遮光部所取代，且該第一光偵測元件76a與第二光偵測元件76b位於該環形遮光部的中空部位。

當掃地機器人在移動時，指向性光偵測器74從偵測到虛擬牆發出的光線到偵測不到光線時，掃地機器人必須要 校正其行進方向，此時便可以透過第一光偵測元件76a與第二光偵測元件76b來決定掃地機器人要以順時針方向旋轉或以逆時針方向旋轉來校正掃地機器人的行進方向。

舉例來說，當指向性光偵測器74偵測不到光線時，掃地機器人的處理器或是指向性光偵測器74的控制器會判斷最後偵測到虛擬牆發出的光線是第一光偵測元件76a或第二光偵測元件76b。如果最後偵測到虛擬牆發出的光線的是第一光偵測元件76a，則掃地機器人以逆時針方向旋轉來校正掃地機器人的行進方向。如果最後偵測到虛擬牆發出的光線的是第二光偵測元件76b，則掃地機器人以順時針方向旋轉來校正掃地機器人的行進方向。

第7c圖為根據本發明之一指向性光偵測器的另一實施例的示意圖。指向性光偵測器77包括一光偵測元件79、一第一發射器710a、一第二發射器710b、一第一遮光部78a以及一第二遮光部78b。第一遮光部78a與第二遮光部78b可以避免光偵測元件79接收到側向的光線。第一遮光部78a與第二遮光部78b由不透光材料所形成。在另一實施例中，第一遮光部78a與第二遮光部78b可被一中空的環形遮光部所取代，且該光偵測元件79位於該環形遮光部的中空部位。

第一發射器710a與第二發射器710b可能為一光發射器或一聲學信號發射器。虛擬牆上也有對應的接收器，用以接收第一發射器710a與/或第二發射器710b的輸出信號。當虛擬牆上的接收器接收到第一發射器710a與/或第二發射器710b的輸出信號時，會傳送回應信號給掃地機器 人。在本實施例中，回應信號會被以編碼的方式或調變的方式，透過光線傳送給掃地機器人。

利用第一發射器710a與第二發射器710b可以確保掃地機器人是朝虛擬牆的方向移動，且掃地機器人可以透過第一發射器710a或第二發射器710b傳送資料給虛擬牆，而虛擬牆可以透過發出的光線傳送資料給掃地機器人，藉此達到溝通的目的。

第7d圖為根據本發明之一掃地機器人的一實施例的示意圖。掃地機器人711包括了準全向式光偵測器712、指向性光偵測器713、發射器714、碰撞感測器715以及移動裝置716。移動裝置716會根據準全向式光偵測器712與指向性光偵測器713的偵測結果移動掃地機器人711。當準全向式光偵測器712偵測到光線時，準全向式光偵測器712被轉動以得知光線的方向。關於準全向式光偵測器712的結構可參考第2a至第2e圖。關於準全向式光偵測器712的運作或功能可參考第3至第6圖的說明。

指向性光偵測器713用以讓掃地機器人711可以直線地朝虛擬牆移動。關於指向性光偵測器713的結構可以參考第7a至第7c圖。關於指向性光偵測器713的運作或功能可以參考第3圖至第6圖的說明。碰撞感測器715可能為一機械式感應裝置或一聲學感測裝置。當碰撞感測器715碰觸到障礙物時，會發出一感測信號給掃地機器人711的處理器。當該處理器接收到該感測信號時，該處理器會執行對應的迴避程序。

第8圖為根據本發明之一掃地機器人的控制方法的另 一實施例的流程圖。在步驟S81中，掃地機器人會根據一預定的路徑移動。一般來說，當掃地機器人開始工作時，可能會先以隨機移動方式移動，或是由使用者設定掃地機器人一開始的移動模式。掃地機器人以隨機方式移動的話，可以協助掃地機器人內的控制器繪製一室內空間的一平面地圖。當掃地機器人下次被啟動時，就可以根據該平面地圖上的資訊來移動。

在步驟S82中，判斷掃地機器人的一光偵測器是否有偵測到虛擬牆發出的光線。如果沒有的話，則掃地機器人繼續以預定的路徑移動。如果光偵測器偵測虛擬牆發出的光線，則執行步驟S83。在本實施例中，光偵測器是一準全向式光偵測器。虛擬牆發出的光線中會攜帶一編碼過的資訊或是經過調變過的資料。當光偵測器偵測到光線時，會去解碼光線中所攜帶的資訊或是對該光線進行解調變，以確認該光線是否為虛擬牆所發出。

在步驟S83中，掃地機器人的控制器會決定是否要針對光偵測器偵測到虛擬牆發出的光線的事件進行對應的動作，如離開該光線所涵蓋的區域。如果控制器決定回應，則執行步驟S84。如果控制器決定不回應，則執行步驟S89，且掃地機器人繼續移動。

在步驟S89中，掃地機器人的控制器判斷掃地機器人的光偵測器是否仍有偵測到虛擬牆發出的光線。如果有的話，則掃地機器人繼續移動，並繼續執行步驟S89。當掃地機器人的光偵測器偵測不到虛擬牆所發出的光線時，執行步驟S84。在步驟S89中，掃地機器人的光偵測器偵測 不到虛擬牆所發出的光線的情況表示此時掃地機器可能已經進入限制區域內，掃地機器人必須要馬上離開。

在步驟S83中，當光偵測器偵測到虛擬牆發出的光線時，光偵測器會傳送一第一觸發信號給控制器，控制器在根據掃地機器人的設定以及該第一觸發信號決定要執行步驟S84或S89。在一實施例中，該第一觸發信號會被傳送到該控制器的一通用輸入輸出腳位(general purpose input/output pin，GPIO)，且會改變該GPIO腳位的邏輯狀態。舉例來說，該第一觸發信號可能為一上緣觸發信號，且該GPIO腳位的預設邏輯狀態為邏輯低準位。因此當該GPIO腳位接收到該上緣觸發信號時，該GPIO腳位的邏輯狀態被改變為邏輯高準位。該GPIO腳位的邏輯狀態改變會觸發一中斷事件，控制器也可根據該中斷事件得知光偵測器已經偵測到虛擬牆發出的光線。

在步驟S84中，掃地機器人停止移動，且該光偵測器被以順時鐘方向或逆時鐘方向旋轉。本實施例中光偵測器的結構或是運作方式可以參考第2a至2e圖，以及對應的說明。當該光偵測器從有偵測到虛擬牆的光線變成沒有偵測到虛擬牆光線時，控制器會求得該光偵測器的一旋轉角度。接著控制器會根據該旋轉角度決定掃地機器人的一旋轉方向。

在步驟S85中，掃地機器人以該旋轉方向被旋轉。在步驟S86中，控制器判斷掃地機器人的一指向性光偵測器是否有偵測到虛擬牆發出的光線。如果沒有的話，持續旋轉掃地機器人。如果有的話執行步驟S87。在步驟S87中， 掃地機器人停止旋轉。

在步驟S88中，掃地機器人朝向虛擬牆移動。在掃地機器人移動的期間，如果指向性光偵測器偵測不到虛擬牆發出的光線，掃地機器人會停止移動，並且會以順時針方向或逆時針方向旋轉掃地機器人以對掃地機器人的移動方向進行校正。

當掃地機器人接近虛擬牆，且掃地機器人與虛擬牆的距離小於一預定值時，掃地機器人前端的一碰撞感測器會發出一停止信號給掃地機器人的控制器。碰撞感測器設置在掃地機器人的前端，用以偵測掃地機器人的前方是否有障礙物。如果碰撞感測器偵測到一障礙物，掃地機器人會先判斷該障礙物是否就是虛擬牆。如果是的話，掃地機器人會停止前進，並且會轉以另一個方向繼續移動。如果掃地機器人判斷該障礙物不是虛擬牆，掃地機器人會先避開該障礙物，接著再回到原先移動的路徑上。

當掃地機器人接近虛擬牆時，虛擬牆會發出一射頻信號或是一紅外線信號，使得掃地機器人可以得知掃地機器人已經非常接近虛擬牆。在另一個實施例中，可以將近場通信(Near Field Communication，NFC)裝置安裝在掃地機器人與虛擬牆上來達到相同的目的。當掃地機器人上的NFC裝置接收到來自虛擬牆上的NFC裝置所傳送的資料或信號時，這表示掃地機器人與虛擬牆已經非常接近，且掃地機器人應該要停止移動。

第9圖為根據本發明之一掃地機器人的控制方法的另一實施例的流程圖。在步驟S901中，掃地機器人會根據一 預定的路徑移動。在步驟S902中，掃地機器人的控制器判斷掃地機器人的一光偵測器是否有偵測到光線。如果沒有的話，則掃地機器人繼續以預定的路徑移動。如果光偵測器偵測光線的話，則執行步驟S903，以判斷該光線是否為虛擬牆發出。因為虛擬牆發出的光線中會攜帶一編碼過的資訊或是經過調變過的資料，因此當光偵測器偵測到光線時，會去解碼光線中所攜帶的資訊或是對該光線進行解調變，以確認該光線是否為虛擬牆所發出。在本實施例中，光偵測器為一準全向式光偵測器。

在步驟S904中，掃地機器人的控制器會決定是否要針對光偵測器偵測到虛擬牆發出的光線的事件進行對應的動作，如離開該光線所涵蓋的區域。如果控制器決定回應，則執行步驟S902。如果控制器決定不回應，則執行步驟S910，且掃地機器人繼續移動。

在步驟S910中，掃地機器人的控制器判斷掃地機器人的光偵測器是否仍有偵測到虛擬牆發出的光線。如果有的話，則掃地機器人繼續移動，並繼續執行步驟S910。當掃地機器人的光偵測器偵測不到虛擬牆所發出的光線時，執行步驟S905。在步驟S910中，掃地機器人的光偵測器偵測不到虛擬牆所發出的光線的情況表示此時掃地機器可能已經進入限制區域內，掃地機器人必須要馬上離開。

在步驟S903中，當光偵測器偵測到虛擬牆發出的光線時，光偵測器會傳送一第一觸發信號給控制器，控制器在根據掃地機器人的設定以及該第一觸發信號決定要執行步驟S904或S910。在一實施例中，該第一觸發信號會被傳 送到該控制器的一通用輸入輸出腳位(general purpose input/output pin，GPIO)，且會改變該GPIO腳位的邏輯狀態。舉例來說，該第一觸發信號可能為一上緣觸發信號，且該GPIO腳位的預設邏輯狀態為邏輯低準位。因此當該GPIO腳位接收到該上緣觸發信號時，該GPIO腳位的邏輯狀態被改變為邏輯高準位。該GPIO腳位的邏輯狀態改變會觸發一中斷事件，控制器也可根據該中斷事件得知光偵測器已經偵測到虛擬牆發出的光線。

在步驟S905中，掃地機器人停止移動，且該光偵測器被以順時鐘方向或逆時鐘方向旋轉。本實施例中光偵測器的結構或是運作方式可以參考第2a至2e圖，以及對應的說明。當該光偵測器從有偵測到虛擬牆的光線變成沒有偵測到虛擬牆光線時，控制器會求得該光偵測器的一旋轉角度。接著控制器會根據該旋轉角度決定掃地機器人的一旋轉方向。

在步驟S906中，掃地機器人以該旋轉方向被旋轉。在步驟S907中，控制器判斷掃地機器人的一指向性光偵測器是否有偵測到虛擬牆發出的光線。如果沒有的話，持續旋轉掃地機器人。如果有的話執行步驟S908。在步驟S90中，掃地機器人停止旋轉。

在步驟S909中，掃地機器人朝向虛擬牆移動。在掃地機器人移動的期間，如果指向性光偵測器偵測不到虛擬牆發出的光線，掃地機器人會停止移動，並且會以順時針方向或逆時針方向旋轉掃地機器人以對掃地機器人的移動方向進行校正。

當掃地機器人接近虛擬牆，且掃地機器人與虛擬牆的距離小於一預定值時，掃地機器人前端的一碰撞感測器會發出一停止信號給掃地機器人的控制器。碰撞感測器設置在掃地機器人的前端，用以偵測掃地機器人的前方是否有障礙物。如果碰撞感測器偵測到一障礙物，掃地機器人會先判斷該障礙物是否就是虛擬牆。如果是的話，掃地機器人會停止前進，並且會轉以另一個方向繼續移動。如果掃地機器人判斷該障礙物不是虛擬牆，掃地機器人會先避開該障礙物，接著再回到原先移動的路徑上。

當掃地機器人接近虛擬牆時，虛擬牆會發出一射頻信號或是一紅外線信號，使得掃地機器人可以得知掃地機器人已經非常接近虛擬牆。在另一個實施例中，可以將近場通信(Near Field Communication，NFC)裝置安裝在掃地機器人與虛擬牆上來達到相同的目的。當掃地機器人上的NFC裝置接收到來自虛擬牆上的NFC裝置所傳送的資料或信號時，這表示掃地機器人與虛擬牆已經非常接近，且掃地機器人應該要停止移動。

第10圖為根據本發明之一掃地機器人的功能方塊示意圖。處理器1001根據控制程式1006來控制掃地機器人。掃地機器人包括一第一光偵測器1002以及一第二光偵測器1003。第一光偵測器1002為一準全向式光偵測器，可被第一旋轉馬達1007所轉動。當第一光偵測器偵測到光線且該光線為虛擬牆所發出時，處理器1001控制第一旋轉馬達1007以轉動第一光偵測器1002。當該第一光偵測器1002沒有偵測到虛擬牆發出的光線時，第一光偵測器被停止轉 動且處理器1001根據第一光偵測器1002的一旋轉角度決定掃地機器人的一旋轉方向。

處理器1001根據該旋轉方向控制第二旋轉馬達1004以旋轉掃地機器人。當第二光偵測器1003偵測到虛擬牆發出的光線時，掃地機器人被停止轉動，且處理器1001控制移動馬達1005，讓掃地機器人朝虛擬牆方向移動。移動馬達1005用以使掃地機器人前進或後退。

第11圖為根據本發明之一掃地機器人的控制方法的另一實施例的示意圖。虛擬牆1105會發出一光線用以標示掃地機器人1101不能進入的一限制區域。該光線具有一第一邊界b1與一第二邊界b2。在時間點T1時，掃地機器人1101依照一預定路徑移動。在時間點T2時，準全向式光偵測器1102偵測到虛擬牆1105發出的光線的第一邊界b2。此時掃地機器人1101會停止移動，且準全向式光偵測器1102會以一順時鐘方式或一逆時鐘方向進行旋轉。

當遮罩1104擋住了虛擬牆1105發出的光線，使得準全向式光偵測器1102無法偵測到光線。此時，掃地機器人1101內的一處理器會記錄目前遮罩1104的一目前位置，並根據遮罩1104的目前位置與其初始位置求得準全向式光偵測器1102的一第一旋轉角度。掃地機器人1101的處理器會根據該第一旋轉角度來決定掃地機器人1101的一旋轉方向。

舉例來說，當該第一旋轉角度小於180度時，掃地機器人1101以逆時針方向進行旋轉。當該第一旋轉角度大於180度時，掃地機器人1101以順時針方向進行旋轉。

接著，在時間點T3時，掃地機器人1101就會根據該旋轉方向進行旋轉，直到指向性光偵測器1103偵測到虛擬牆1105發出的光線時，掃地機器人1101才會停止旋轉。一般來說，當指向性光偵測器1103偵測到虛擬牆1105發出的光線時，此時通常都是指向性光偵測器1103的邊緣的感測元件偵測到虛擬牆1105發出的光線。因此當掃地機器人1101移動時，指向性光偵測器1103就很容易再次偵測不到光線，使得掃地機器人1101必須再次停止移動進行移動方向的校正。

為了解決這個缺點，在另一個實施方式中，掃地機器人1101的處理器會根據掃地機器人1101的旋轉角速度以及指向性光偵測器1103的尺寸，估計一延遲時間。當直到指向性光偵測器1103偵測到虛擬牆1105發出的光線時，掃地機器人1101不會馬上停止轉動，而是在經過該延遲時間後才會停止轉動。透過該延遲時間，可以使得虛擬牆1105發射出的光線對準指向性光偵測器1103的中央。

另外，要注意的是在時間點T2與時間點T3的時候，掃地機器人1101並沒有移動。在時間點T2時，掃地機器人並不會移動也不會轉動，只有準全向式光偵測器1102被轉動而已。而在時間點T3時，掃地機器人1101會在原地轉動。雖然第4圖中，在時間點T2與時間點T3時，掃地機器人1101似乎位於不同的位置，但實際上，在上述兩個時間點的時候，掃地機器人1101的位置並沒有改變。

此外，在時間點T3的時候，掃地機器人上的第一發射器1107a與/或第二發射器1107b會發射一信號1108給虛 擬牆1105上的一接收器1106。第一發射器1107a與第二發射器1107b可能為一光學信號發射器或是一聲學信號發射器。信號1108可能為一光學信號或是一聲學信號。當接收器1106接收到第一發射器1107a與/或第二發射器1107b所發出的信號時，表示掃地機器人1101是正對著虛擬牆1105。虛擬牆1105會透過其所發出的光線，傳遞一確認資訊給掃地機器人的指向性光偵測器1103或準全向式光偵測器1102，以告知掃地機器人1101內的控制器，掃地機器人1101目前的行進方向是正確的。

不過在另一個實施例中，掃地機器人1101於時間點T2與時間點T3的動作可以被整合為一個步驟。在時間點T2的時候，準全向式光偵測器1102以一預定方向進行旋轉，此時掃地機器人1101也同時也會以該預定方向進行旋轉。當該指向性光偵測器1103偵測到虛擬牆1105發射的光線時，掃地機器人1101停止旋轉。當掃地機器人1101停止旋轉時，準全向式光偵測器1102可以停止旋轉或是繼續旋轉。如果準全向式光偵測器1102繼續旋轉的話，掃地機器人1101的處理器會根據準全向式光偵測器1102的旋轉角度以估計虛擬牆1105發射的光線的方向且對掃地機器人1101的行進方向進行校正。在另一實施例中，當指向性光偵測器1103偵測到虛擬牆1105發射的光線時，準全向式光偵測器1102繼續旋轉且掃地機器人1101停止旋轉。掃地機器人1101的處理器會取得準全向式光偵測器1102在掃地機器人1101停止旋轉後旋轉的角度，並根據該角度估計掃地機器人1101的一旋轉角度，以校正掃地機 器人1101的行進方向。

當掃地機器人1101往虛擬牆1105移動時，掃地機器人1101的處理器會記錄掃地機器人1101的移動路徑，並在掃地機器人1101的一地圖上標示該移動路徑，並畫出該限制區域。在另一實施例中，當掃地機器人1101的處理器已經確認了虛擬牆1105發射的光線的方向時，該控制器可以在該地圖上標示該光線的位置，並畫出該限制區域。該地圖可能儲存在掃地機器人1101內的一記憶體或是一地圖資料庫。掃地機器人1101的控制器可以根據掃地機器人1101每次的運動來修正該地圖，並於地圖上標示出障礙物的位置。

當掃地機器人1101接近虛擬牆1105，且掃地機器人1101與虛擬牆1105的距離小於一預定值時，掃地機器人1101前端的一碰撞感測器或一聲學感測器會發出一停止信號給掃地機器人1101的控制器。碰撞感測器或聲學感測器被設置在掃地機器人1101的前端，用以偵測掃地機器人1101的前方是否有障礙物。如果碰撞感測器或聲學感測器偵測到一障礙物，掃地機器人1101會先判斷該障礙物是否就是虛擬牆1105。如果是的話，掃地機器人1101會停止前進，並且會轉以另一個方向繼續前進。如果掃地機器人1101判斷該障礙物不是虛擬牆1105，掃地機器人1101會先避開該障礙物，接著再回到原先移動的路徑上。

當掃地機器人1101接近虛擬牆1105時，虛擬牆1105會發出一射頻信號、一聲學信號或是一紅外線信號，使得掃地機器人1101可以得知掃地機器人1101已經非常接近 虛擬牆1105。在另一個實施例中，可以利用將近場通信(Near Field Communication，NFC)裝置安裝在掃地機器人1101與虛擬牆1105上來達到相同的目的。當掃地機器人1101上的NFC裝置接收到來自虛擬牆1105上的NFC裝置傳送的資料或信號時，這表示掃地機器人1101與虛擬牆1105已經非常接近，且掃地機器人1101應該要停止移動。

利用上述的方式，可以使得掃地機器人1101可以清潔虛擬牆1105所發出的光線附近的區域，而且掃地機器人1101也不會進入限制區域。此外，也可以利用這樣的方式讓掃地機人1101內的控制器描繪出一清潔區域地圖。爾後掃地機器人便可以依據該清潔區域地圖來移動，且可以更有效且更快速的完成清潔工作。

第12圖為根據本發明之一掃地機器人的控制方法的另一實施例的示意圖。虛擬牆1205會發出一光線用以標示掃地機器人1201不能進入的一限制區域。該光線具有一第一邊界b1與一第二邊界b2。在時間點T1時，掃地機器人1201依照一預定路徑移動。在時間點T2時，準全向式光偵測器1202偵測到虛擬牆1205發出的光線的第一邊界b2。此時掃地機器人1201仍會以預定路徑繼續移動。在時間點T3時，準全向式光偵測器1202偵測不到虛擬牆1205發射出的光線，此時掃地機器人1201會停止移動，且準全向式光偵測器1202會以一順時鐘方式或一逆時鐘方向進行旋轉。

當遮罩1204擋住了虛擬牆1205發出的光線，使得準全向式光偵測器1202無法偵測到光線。此時，掃地機器人 1201內的一處理器會記錄目前遮罩1204的一目前位置，並根據遮罩1204的目前位置與其初始位置求得準全向式光偵測器1202的一第一旋轉角度。掃地機器人1201的處理器會根據該第一旋轉角度來決定掃地機器人1201的一旋轉方向。

舉例來說，當該第一旋轉角度小於180度時，掃地機器人1201以逆時針方向進行旋轉。當該第一旋轉角度大於180度時，掃地機器人1201以順時針方向進行旋轉。

接著，在時間點T4時，掃地機器人1201就會根據該旋轉方向進行旋轉，直到指向性光偵測器1203偵測到虛擬牆1205發出的光線時，掃地機器人1201才會停止旋轉。一般來說，當指向性光偵測器1203偵測到虛擬牆1205發出的光線時，此時通常都是指向性光偵測器1203的邊緣的感測元件偵測到虛擬牆1205發出的光線。因此當掃地機器人1201移動時，指向性光偵測器1203就很容易再次偵測不到光線，使得掃地機器人1201必須再次停止移動進行移動方向的校正。

為了解決這個缺點，在另一個實施方式中，掃地機器人1201的處理器會根據掃地機器人1201的旋轉角速度以及指向性光偵測器1203的尺寸，估計一延遲時間。當直到指向性光偵測器1203偵測到虛擬牆1205發出的光線時，掃地機器人1201不會馬上停止轉動，而是在經過該延遲時間後才會停止轉動。透過該延遲時間，可以使得虛擬牆1205發射出的光線對準指向性光偵測器1203的中央。

另外，要注意的是在時間點T3與時間點T4的時候， 掃地機器人1201並沒有移動。在時間點T3時，掃地機器人並不會移動也不會轉動，只有準全向式光偵測器1202被轉動而已。而在時間點T4時，掃地機器人1201會在原地轉動。雖然第5圖中，在時間點T3與時間點T4時，掃地機器人1201似乎位於不同的位置，但實際上，在上述兩個時間點的時候，掃地機器人1201的位置並沒有改變。

此外，在時間點T4的時候，掃地機器人上的第一發射器1207a與/或第二發射器1207b會發射一信號給虛擬牆1205上的一接收器1206。第一發射器1207a與第二發射器1207b可能為一光學信號發射器或是一聲學信號發射器。當接收器1206接收到第一發射器1207a與/或第二發射器1207b所發出的信號時，表示掃地機器人1201是正對著虛擬牆1205。虛擬牆1205會透過其所發出的光線，傳遞一確認資訊給掃地機器人的指向性光偵測器1203或準全向式光偵測器1202，以告知掃地機器人1201內的控制器，掃地機器人1201目前的行進方向是正確的。

不過在另一個實施例中，掃地機器人1201於時間點T3與時間點T4的動作可以被整合為一個步驟。在時間點T3的時候，準全向式光偵測器1202以一預定方向進行旋轉，此時掃地機器人1201也同時也會以該預定方向進行旋轉。當該指向性光偵測器1203偵測到虛擬牆1205發射的光線時，掃地機器人1201停止旋轉。當掃地機器人1201停止旋轉時，準全向式光偵測器1202可以停止旋轉或是繼續旋轉。如果準全向式光偵測器1202繼續旋轉的話，掃地機器人1201的處理器會根據準全向式光偵測器1202的旋 轉角度以估計虛擬牆1205發射的光線的方向且對掃地機器人1201的行進方向進行校正。

當掃地機器人1201往虛擬牆1205移動時，掃地機器人1201的處理器會記錄掃地機器人1201的移動路徑，並在掃地機器人1201的一地圖上標示該移動路徑，並畫出該限制區域。在另一實施例中，當掃地機器人1201的處理器已經確認了虛擬牆1205發射的光線的方向時，該控制器可以在該地圖上標示該光線的位置，並畫出該限制區域。該地圖可能儲存在掃地機器人1201內的一記憶體或是一地圖資料庫。掃地機器人1201的控制器可以根據掃地機器人1201每次的運動來修正該地圖，並於地圖上標示出障礙物的位置。

當掃地機器人1201接近虛擬牆1205，且掃地機器人1201與虛擬牆1205的距離小於一預定值時，掃地機器人1201前端的一碰撞感測器或一聲學感測器會發出一停止信號給掃地機器人1201的控制器。碰撞感測器或聲學感測器被設置在掃地機器人1201的前端，用以偵測掃地機器人1201的前方是否有障礙物。如果碰撞感測器或聲學感測器偵測到一障礙物，掃地機器人1201會先判斷該障礙物是否就是虛擬牆1205。如果是的話，掃地機器人1201會停止前進，並且會轉以另一個方向繼續前進。如果掃地機器人1201判斷該障礙物不是虛擬牆1205，掃地機器人1201會先避開該障礙物，接著再回到原先移動的路徑上。

當掃地機器人1201接近虛擬牆1205時，虛擬牆1205會發出一射頻信號、一聲學信號或是一紅外線信號，使得 掃地機器人1201可以得知掃地機器人1201已經非常接近虛擬牆1205。在另一個實施例中，可以利用將近場通信(Near Field Communication，NFC)裝置安裝在掃地機器人1201與虛擬牆1205上來達到相同的目的。當掃地機器人1201上的NFC裝置接收到來自虛擬牆1205上的NFC裝置傳送的資料或信號時，這表示掃地機器人1201與虛擬牆1205已經非常接近，且掃地機器人1201應該要停止移動。

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本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。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

11、31、41、51、61、711、1101、1201‧‧‧掃地機器人

12、45、55、65、1105、1205‧‧‧虛擬牆

13、32、42、52、62、712、1102、1202‧‧‧準全向式光偵測器

14‧‧‧肋

15、24‧‧‧光線

21、27‧‧‧全向式光偵測器

22、34、44、54、64、1104、1204‧‧‧遮罩

23、28‧‧‧基座

29‧‧‧垂直延伸部

33、43、53、63、71、74、77、713、1103、1203‧‧‧指 向性光偵測器

72a、75a、78a‧‧‧第一遮光部

72b、75b、78b‧‧‧第二遮光部

73、79‧‧‧光偵測元件

76a‧‧‧第一光偵測元件

76b‧‧‧第二光偵測元件

710a‧‧‧第一發射器

710b‧‧‧第二發射器

714‧‧‧發射器

715‧‧‧碰撞感測器

716‧‧‧移動裝置

1001‧‧‧處理器

1002‧‧‧第一偵測器

1003‧‧‧第二偵測器

1004‧‧‧第二旋轉馬達

1005‧‧‧移動馬達

1006‧‧‧程式

1007‧‧‧第一旋轉馬達

1106、1206‧‧‧接收器

1107a、1207a‧‧‧第一發射器

1107b、1207b‧‧‧第二發射器

1108、1208‧‧‧信號

第1圖為根據本發明之一掃地機器人與一虛擬牆的一實施例的示意圖。

第2a圖為根據本發明之一準全向式光偵測器的一實施例的一上視圖。

第2b圖為第2a圖的準全向式光偵測器的一實施例的一平視圖。

第2c與第2d圖為利用本發明之一準全向式光偵測器來估計一光線的入射角度的示意圖。

第2e圖為根據本發明之一準全向式光偵測器的另一實施例的示意圖。

第3圖為根據本發明之一掃地機器人的一實施例的示意圖。

第4圖為根據本發明之一掃地機器人的控制方法的一實施例的示意圖。

第5圖為根據本發明之一掃地機器人的控制方法的另一實施例的示意圖。

第6圖為根據本發明之一掃地機器人的控制方法的另一實施例的示意圖。

第7a圖為根據本發明之一指向性光偵測器的一實施例的示意圖。

第7b圖為根據本發明之一指向性光偵測器的另一實施例的示意圖。

第7c圖為根據本發明之一指向性光偵測器的另一實施例的示意圖。

第7d圖為根據本發明之一掃地機器人的一實施例的示意圖。

第8圖為根據本發明之一掃地機器人的控制方法的另一實施例的流程圖。

第9圖為根據本發明之一掃地機器人的控制方法的另一實施例的流程圖。

第10圖為根據本發明之一掃地機器人的功能方塊示意圖。

第11圖為根據本發明之一掃地機器人的控制方法的另一實施例的示意圖。

第12圖為根據本發明之一掃地機器人的控制方法的另一實施例的示意圖。

31‧‧‧掃地機器人

32‧‧‧準全向式光偵測器

33‧‧‧指向性光偵測器

34‧‧‧遮罩

Claims (18)

1. 一種掃地機器人的控制方法，適用於具有一準全向式光偵測器與一指向性光偵測器的一掃地機器人，包括：當該準全向式光偵測器偵測一光線時，轉動該準全向式光偵測器；當該準全向式光偵測器偵測不到該光線時，停止轉動該準全向式光偵測器並估計一旋轉角度；根據該旋轉角度決定一旋轉方向；根據該旋轉方向旋轉該掃地機器人；以及當該指向性光偵測器偵測到該光線時，停止轉動該掃地機器人。
2. 如申請專利範圍第1項所述之掃地機器人的控制方法，更包括：當偵測到該光線時，判斷該光線是否由一虛擬牆所發出。
3. 如申請專利範圍第1項所述之掃地機器人的控制方法，其中當該旋轉角度小於180度時，該旋轉方向為一逆時針方向，且當該旋轉角度大於180度時，該旋轉方向為一順時針方向。
4. 如申請專利範圍第1項所述之掃地機器人的控制方法，更包括：當該指向性光偵測器偵測到該光線時，將該準全向式光偵測器的一遮罩固定在該準全向式光偵測器的後方。
5. 如申請專利範圍第1項所述之掃地機器人的控制方法，更包括： 該掃地機器人沿著該光線向一虛擬牆移動。
6. 如申請專利範圍第5項所述之掃地機器人的控制方法，其中當該掃地機器人沿著該光線向該虛擬牆移動時，若該指向性光偵測器接收不到該光線，則以一預設旋轉方向旋轉該掃地機器人，且當該指向性光偵測器偵測到該光線時才停止旋轉該掃地機器人。
7. 如申請專利範圍第5項所述之掃地機器人的控制方法，更包括：當該掃地機器人沿著該光線向該虛擬牆移動時，如果該指向性光偵測器接收不到該光線，停止移動該掃地機器人；轉動該準全向式光偵測器以決定一第一旋轉方向；根據該第一旋轉方向轉動該掃地機器人；以及當該指向性光偵測器偵測到該光線時，停止轉動該掃地機器人並使得該掃地機器人往前直線移動。
8. 如申請專利範圍第1項所述之掃地機器人的控制方法，其中該準全向式光偵測器包括一光偵測器與一肋，該肋使偵測器在一特定方向無法接收或發射訊號。
9. 一種掃地機器人的控制方法，適用於具有一準全向式光偵測器與一指向性光偵測器的一掃地機器人，包括：透過該準全向式光偵測器偵測一光線；當該準全向式光偵測器第一次偵測到該光線時，該掃地機器人繼續移動；當該準全向式光偵測器偵測不到該光線時，停止轉動該準全向式光偵測器並估計一旋轉角度； 根據該旋轉角度決定一旋轉方向；根據該旋轉方向旋轉該掃地機器人；以及當該指向性光偵測器偵測到該光線時，停止轉動該掃地機器人。
10. 如申請專利範圍第9項所述之掃地機器人的控制方法，更包括：當偵測到該光線時，判斷該光線是否由一虛擬牆所發出。
11. 如申請專利範圍第9項所述之掃地機器人的控制方法，其中當該旋轉角度小於180度時，該旋轉方向為一逆時針方向，且當該旋轉角度大於180度時，該旋轉方向為一順時針方向。
12. 如申請專利範圍第11項所述之掃地機器人的控制方法，更包括：當該指向性光偵測器偵測到該光線時，將該準全向式光偵測器的一遮罩固定在該準全向式光偵測器的後方。
13. 如申請專利範圍第9項所述之掃地機器人的控制方法，更包括：該掃地機器人沿著該光線向一虛擬牆移動。
14. 如申請專利範圍第13項所述之掃地機器人的控制方法，其中當該掃地機器人沿著該光線向該虛擬牆移動時，若該指向性光偵測器接收不到該光線，則以一預設旋轉方向旋轉該掃地機器人，且當該指向性光偵測器偵測到該光線時才停止旋轉該掃地機器人。
15. 如申請專利範圍第13項所述之掃地機器人的控制 方法，更包括：當該掃地機器人沿著該光線向該虛擬牆移動時，如果該指向性光偵測器接收不到該光線，停止移動該掃地機器人；轉動該準全向式光偵測器以決定一第一旋轉方向；根據該第一旋轉方向轉動該掃地機器人；以及當該指向性光偵測器偵測到該光線時，停止轉動該掃地機器人並使得該掃地機器人往前直線移動。
16. 一種掃地機器人，包括：一非全向性偵測器，用以偵測一無線信號；以及一指向性偵測器，用以偵測該無線信號，其中：當該非全向性偵測器偵測到該無線信號時，該非全向性偵測器以決定一旋轉方向；當該旋轉方向被決定時，該掃地機器人被以該旋轉方向進行旋轉，直到該指向性偵測器偵測到該無線信號時，該掃地機器人才被停止旋轉。
17. 如申請專利範圍第16項所述之掃地機器人，更包括：一控制器，用以接收該非全向性偵測器的一第一偵測結果與該指向性偵測器的一第二偵測結果：一第一旋轉馬達，受控於該控制器，用以旋轉該非全向性偵測器；以及一第二旋轉馬達，受控於該控制器，用以旋轉該掃地機器人。
18. 如申請專利範圍第17項所述之掃地機器人，更包括一移動馬達，受控於該控制器，用以控制該掃地機器人 前進或後退。