TWI491374B - 清潔機器人及控制清潔機器人沿障礙物行走的方法 - Google Patents

Description

清潔機器人及控制清潔機器人沿障礙物行走的方法

本發明係關於一種能以複數循邊距離沿障礙物行走的清潔機器人。

目前市面上的清潔機器人都設有障礙物偵測器，並且透過障礙物偵測器的偵測，此類清潔機器人通常具有沿著牆面或障礙物邊行走進行清潔任務的功能。而障礙物偵測器可為兩類：接觸式與非接觸式。接觸式障礙物偵測器容易把沾在清潔機器人上的灰塵沾到牆面或家俱上，若是清潔機器人碰撞障礙物的力道太大的話，家俱容易毀損。

非接觸式障礙物偵測器則不會直接與障礙物碰撞，而是透過發射紅外線到清潔機器人所在的環境中，來偵測紅外線的反射訊號。若非接觸式障礙物偵測器偵測到反射的紅外線就表示，清潔機器人附近有障礙物存在。然而紅外線的反射強度會受障礙物的反射率影響，若障礙物的反射率高，清潔機器人在距離障礙物很遠的地方就偵測到障礙物訊號，此時清潔機器人就不會繼續往障礙物方向靠近，若此機器人正在執行清潔任務，此時障礙物附近的灰塵就無法清除，而降低了清潔機器人的清潔效率。相反的，若障礙物的反射率低，清潔機器人就會太接近障礙物，反而非常容易撞到障礙物。

因此，有必要提供一種新的清潔機器人，不論障礙物的反射率是高是低，都可以找到清潔機器人與障礙物最佳的距離，既不撞到障礙物也不會距離障礙物太遠而掃不到灰塵，以克服先前技術所存在的問題。

本發明之主要目的在提供一種能沿障礙物行走的清潔機器人。

本發明之另一主要目的在提供一種能以複數循邊距離沿障礙物行走的清潔機器人。

為達成上述之目的，本發明之清潔機器人能沿一障礙物行走，清潔機器人包括本體、紅外線發射器、紅外線接收器、及循邊控制模組。本體可以複數循邊距離沿障礙物行走，其中複數循邊距離包括N階的循邊距離，其中N為自然數，且第一階的循邊距離最長，第N階的循邊距離最短。紅外線發射器設置於本體，用以發射一紅外線訊號至障礙物；紅外線接收器設置於本體，用以接收障礙物反射紅外線訊號之反射訊號。循邊控制模組設置於本體，與紅外線接收器電性連接，當反射訊號強度超過一閾值時，觸發本體以第一階的循邊距離沿障礙物行走，若本體沿障礙物行走卻未碰到障礙物時，循邊控制模組將在一預定時間到達時，本體的循邊距離依一預設間隔值將依序從第一階減少至第二階、第三階‧‧‧第N階，直到本體碰到障礙物為止，其中若本體以第N階的循邊距離沿障礙物行走卻碰到障礙物時，循邊控制模組將依預設間隔值將本體的循邊距離從第N階增加至第N-1階。

本發明另提供一種控制清潔機器人沿障礙物行走的方法，用以讓清潔機器人沿障礙物行走，清潔機器人包括本體、紅外線接收器、紅外線接收器、及循邊控制模組，其中本體可以複數循邊距離沿障礙物行走，其中複數循邊距離包括N階的循邊距離，其中N為自然數，且第一階的循邊距離最長，第N階的循邊距離最短，控制清潔機器人沿障礙物行走的方法包括下列步驟：藉由紅外線發射器發射紅外線訊號至障礙物；藉由紅外線接收器接收障礙物反射紅外線訊號之反射訊號；當反射訊號強度超過閾值時，藉由循邊控制模組觸發清潔機器人以第一階的循邊距離沿障礙物行走；若本體沿障礙物行走而未碰到障礙物時，循邊控制模組將在預定時間到達時，本體的循邊距離依預設間隔值將依序從第一階減少至第二階、第三階‧‧‧第N階，直到清潔機器人碰到障礙物為止；以及，若本體以第N階的循邊距離沿障礙物行走而碰到障礙物時，循邊控制模組將依預設間隔值將本體的循邊距離從第N階增加至第N-1階。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

以下請一併參考圖1與圖1a關於本發明之清潔機器人之一實施例，其中圖1為本發明之清潔機器人沿障礙物行走之示意圖，圖1a為本發明之清潔機器人之硬體架構示意圖。

如圖1與圖1a所示，本發明之清潔機器人1能沿障礙物100行走，清潔機器人1包括本體10、紅外線接收器20、紅外線接收器30、循邊控制模組40、及阻光屏障50。在本實施例中障礙物100是牆面，但本發明不以此為限，障礙物100也可以是家俱，或其他擺放在家中的物品。

在本實施例中，本體10可以複數循邊距離沿障礙物100行走，其行走路徑如圖1所示，其中複數循邊距離包括N階的循邊距離，其中N為自然數，且第一階的循邊距離最長(圖1中N’=1處)，第N階的循邊距離最短。在此需注意的是，N的數目不限，並且當本體10碰到障礙物100後就不再減少循邊距離。

根據本發明之一具體實施例，各階的循邊距離有設定一預設間隔距離，而各階的循邊距離將以此預設間隔距離等距遞減。例如：假設預設間隔為2公分，則各階的循邊距離皆可表為前一階的循邊距離減去2公分。若第一階的循邊距離是10公分，第二階的循邊距離則減為8公分‧‧‧以此類推，藉此讓本體10逐漸靠近直到碰到障礙物100，藉此找到最接近但不碰到障礙物100的循邊距離，讓障礙物100附近的灰塵也能被清除，以達到最佳的清潔效果。在此需注意的是，本發明不以上述實施例為限，各階的循邊距離不需要是等距遞減。

在本發明之一具體實施例中，紅外線發射器20設置於本體10，且紅外線發射器20發射一紅外線訊號21至障礙物100中。紅外線接收器30設置於本體10，紅外線接收器30接收障礙物100反射紅外線訊號21之一反射訊號22，而反射訊號22為一紅外線訊號。如圖1a所示，阻光屏障50設置於紅外線發射器20與紅外線接收器30之間，阻光屏障50能阻斷紅外線接收器30直接接收到紅外線發射器20所發射之紅外線訊號21，以確保紅外線接收器30所接收之反射訊號22都是經由障礙物100反射。在此需注意的是，在本實施例中，紅外線發射器20與紅外線接收器30皆設在本體10的右側，但本發明不以此為限，紅外線發射器20與紅外線接收器30只要設在本體10的同一側即可，或者本體10的左右兩側都設有紅外線發射器20與紅外線接收器30也適用本發明。

如圖1a所示，循邊控制模組40設置於本體10內並與紅外線接收器30電性連接，當反射訊號22強度超過閾值時，循邊控制模組40觸發本體10以第一階的循邊距離沿障礙物100行走。此需注意的是，第一階的循邊距離會隨障礙物100反射率的不同而有所改變，舉例而言，若障礙物100能反射90%的紅外線訊號(表示此障礙物100的顏色接近白色)，在本體10與障礙物100距離8公分處，紅外線接收器30就已經接收到超過閾值的反射訊號22，而觸發本體10開始以8公分的循邊距離沿障礙物100行走。而此處的8公分就是第一階的循邊距離，即圖1中顯示N’=1處。須注意的是，在本發明之實施例中，循邊控制模組40為一控制電路，但本發明不以此為限，循邊控制模組40可配置為硬體裝置、軟體程式、韌體或其組合外，亦可藉電路迴路或其他適當型式配置。

相反地，若障礙物100只反射18%的紅外線訊號(表示此障礙物100的顏色接近黑色)，本體10要與障礙物100十分接近才能接收到強度足以觸發本體10沿障礙物100行走的紅外線訊號。例如：本體10與障礙物100距離5公分，紅外線接收器30才接收到強度會超過閾值的反射訊號22，而觸發本體10開始以5公分的循邊距離沿障礙物100行走。因此面對不同反射率的障礙物100，本體10會以不同的第一階的循邊距離開始沿障礙物100行走。根據本發明之一實施例，若障礙物100反射90%的紅外線訊號時，第一階的循邊距離大約為8公分。若障礙物100反射18%的紅外線訊號時，第一階的循邊距離大約為5公分。

如圖1所示，當本體10以第一階的循邊距離沿障礙物100行走預定時間(如：30秒)且行走的期間都沒有撞到障礙物100，則表示第一階的循邊距離與障礙物100的距離太遠。此時循邊控制模組40將縮短本體10的循邊距離，讓本體10改以第二階的循邊距離沿障礙物100行走，即圖1中顯示為N’=2處。在此需注意的是，根據本發明之一具體實施例，各階的循邊距離是等距遞減2公分，若第一階的循邊距離為8公分，第二階的循邊距離則縮短為6公分，讓本體10更靠近障礙物100。

倘若本體10以第二階的循邊距離沿障礙物100行走預定時間(如：30秒)後，仍未碰到障礙物100，循邊控制模組40將再縮短本體10的循邊距離，控制本體10以第三階的循邊距離沿障礙物100行走，讓本體10更靠近牆面，在本實施例中，第三階的循邊距離為4公分。而如圖1所示，當本體10以第三階的循邊距離行走時已經碰到障礙物100，此時不論預訂時間是否到達，循邊控制模組40將立刻增加本體10的循邊距離，讓本體10改以第二階的循邊距離(本實施例為6公分)沿障礙物100行走。

以下請參考圖1與圖2，關於本發明之控制清潔機器人沿障礙物行走的方法，其中圖2為本發明之控制清潔機器人沿障礙物行走的方法步驟流程圖。為方便說明，請一併參考圖1。

如圖2所示，本發明之控制清潔機器人沿障礙物行走的方法用以讓清潔機器人1以複數循邊距離沿障礙物100，其中複數循邊距離包括N階的循邊距離，其中N為自然數，且第一階的循邊距離最長，第N階的循邊距離最短，本發明之控制清潔機器人沿障礙物行走的方法包括下列步驟：

步驟S1：藉由紅外線發射器發射紅外線訊號至障礙物。

如圖1所示，紅外線發射器20設置於本體10上，且紅外線發射器20發射一紅外線訊號21至障礙物100。

步驟S2：藉由紅外線接收器接收障礙物反射紅外線訊號之一反射訊號。

如圖1所示，紅外線接收器30設置於本體10上，且紅外線接收器30接收由障礙物100反射紅外線訊號21之一反射訊號22。

步驟S3：反射訊號強度是否超過閾值。

若反射訊號22強度未超過閾值，代表清潔機器人1附近沒有障礙物100，此時不觸發循邊控制模組40(步驟S9)。

若反射訊號22強度超過閾值，執行步驟S4。

步驟S4：藉由循邊控制模組觸發清潔機器人以第一階的循邊距離沿障礙物行走。

如圖1所示，當反射訊號22強度超過閾值，循邊控制模組40將觸發本體10以第一階的循邊距離沿障礙物100行走。在此需注意的是，第一階的循邊距離會隨障礙物100的反射率而改變，若障礙物100反射90%的紅外線訊號時，第一階的循邊距離大約為8公分。若障礙物100反射18%的紅外線訊號時，第一階的循邊距離大約為5公分。須注意的是，在本發明之實施例中，循邊控制模組40為一控制電路。

步驟S5：預定時間到達且未碰到障礙物？

若預定時間未到但已碰到障礙物，本體10將繼續以第一階的循邊距離沿障礙物100行走(步驟10)。

若預定時間到達且未碰到障礙物，執行步驟S6。

步驟S6：以第二階的循邊距離沿障礙物行走。

當本體10以第一階的循邊距離沿障礙物100行走一預定時間(如：30秒)且在預定時間內，本體10都沒有撞到障礙物100，則表示第一階的循邊距離與障礙物100的距離太遠。此時循邊控制模組40將縮短本體10的循邊距離，讓本體10改以第二階的循邊距離沿障礙物100行走該預定時間。

根據本發明之一具體實施例，各階的循邊距離有設定一預設間隔距離，而各階的循邊距離將以此預設間隔距離等距遞減。若第一階的循邊距離是10公分，且預設間隔距離為2公分，此時第二階的循邊距離將減為8公分。

步驟S7：預定時間到達且未碰到障礙物？

倘若本體10以第二階的循邊距離沿障礙物100行走該預定時間(如：30秒)後，仍未碰到障礙物100，循邊控制模組40將再縮短本體10的循邊距離，控制本體10以第三階的循邊距離沿障礙物100行走，讓本體10更靠近牆面。

在此需注意的是，在本體10碰到障礙物100前會不停重複步驟S7，若每次答案皆為“是”，本體10的循邊距離會依序從將循邊距離從第一階減少至第二階、第三階‧‧‧第N階，直到清潔機器人1碰到障礙物100為止。若本體10一直沒碰到障礙物100，在重複步驟S7 N’次後，本體10將以第N’階的循邊距離沿障礙物100行走(步驟S8)，在此須注意的是，N’≦N。

若本體10以第二階的循邊距離沿障礙物100行走卻碰到障礙物100，此時不論預定時間是否到達，循邊控制模組40將立刻增加讓本體10的循邊距離，讓本體10改以第一階的循邊距離沿障礙物100行走(步驟S11)。

但若是在重複步驟S7第N’次出現”否”，則表示清潔機器人1已碰到障礙物100，此時將不再減少循邊距離，並將本體10的循邊距離增加到第N’-1階的循邊距離(步驟S12)。

透過改變清潔機器人1沿障礙物100行走的循邊距離，讓清潔機器人1在面對不同反射率的障礙物100時，都能找到與該障礙物100的最佳循邊距離。當清潔機器人1面對高反射率的障礙物100時，能找到最適當的距離來清掃障礙物100附近的灰塵，不會出現因為距離障礙物100太遠而掃不到障礙物100附近灰塵的問題。而面對低反射率的障礙物100時，清潔機器人1也不會因為太靠近障礙物100而撞傷本體10或是弄髒家俱或牆面。

此處需注意的是，本發明之控制清潔機器人沿障礙物行走的方法並不以上述之步驟次序為限，只要能達成本發明之目的，上述之步驟次序亦可加以改變。

綜上所陳，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵，為一大突破，懇請　貴審查委員明察，早日賜准專利，俾嘉惠社會，實感德便。惟須注意，上述實施例僅為例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明之範圍。任何熟於此項技藝之人士均可在不違背本發明之技術原理及精神下，對實施例作修改與變化。本發明之權利保護範圍應如後述之申請專利範圍所述。

1．．．清潔機器人

10．．．本體

20．．．紅外線發射器

21．．．紅外線訊號

22．．．反射訊號

30．．．紅外線接收器

40．．．循邊控制模組

50．．．阻光屏障

100．．．障礙物

圖1係本發明之清潔機器人沿障礙物行走之示意圖。

圖1a係本發明之清潔機器人之硬體架構示意圖。

圖2係本發明之控制清潔機器人沿障礙物行走的方法步驟流程圖。

1．．．清潔機器人

10．．．本體

20．．．紅外線發射器

30．．．紅外線接收器

21．．．紅外線訊號

22．．．反射訊號

100．．．障礙物

Claims (10)

1. 一種清潔機器人，係能沿一障礙物行走，該清潔機器人包括：一本體，該本體可以複數循邊距離沿該障礙物行走，其中該複數循邊距離包括N階的循邊距離，其中N為自然數，且第一階的循邊距離最長，第N階的循邊距離最短；一紅外線發射器，設置於該本體，用以發射一紅外線訊號至該障礙物；一紅外線接收器，設置於該本體，用以接收該障礙物反射該紅外線訊號之一反射訊號；以及一循邊控制模組，設置於該本體，與該紅外線接收器電性連接，當該反射訊號強度超過一閾值時，觸發該本體以第一階的循邊距離沿該障礙物行走，若該本體沿該障礙物行走卻未碰到該障礙物時，該循邊控制模組將在一預定時間到達時，讓該本體的循邊距離依一預設間隔值將依序從第一階減少至第二階、第三階‧‧‧第N階，直到該本體碰到該障礙物為止。
2. 如申請專利範圍第1項所述之清潔機器人，其中若該本體以第N’階的循邊距離沿該障礙物行走卻碰到該障礙物時，該循邊控制模組將依該預設間隔值將該本體的循邊距離從第N’階增加至第N’-1階，其中N’≦N。
3. 如申請專利範圍第2項所述之清潔機器人，其中該預設間隔值隔為2公分。
4. 如申請專利範圍第3項所述之清潔機器人，其中若該障礙物反射90%的該紅外線訊號時，該第一階的循邊距離為8公分。
5. 如申請專利範圍第4項所述之清潔機器人，其中若該障礙物反射18%的該紅外線訊號時，該第一階的循邊距離為5公分。
6. 如申請專利範圍第5項所述之清潔機器人，其中該預定時間為30秒。
7. 一種控制清潔機器人沿障礙物行走的方法，用以讓一清潔機器人沿一障礙物行走，清潔機器人包括一本體、一紅外線接收器、一紅外線接收器、及一循邊控制模組，其中該本體可以複數循邊距離沿該障礙物行走，其中該複數循邊距離包括N階的循邊距離，其中N為自然數，且第一階的循邊距離最長，第N階的循邊距離最短，該控制清潔機器人沿障礙物行走的方法包括下列步驟：藉由該紅外線發射器發射一紅外線訊號至該障礙物；藉由該紅外線接收器接收該障礙物反射該紅外線訊號之一反射訊號；當該反射訊號強度超過一閾值時，藉由該循邊控制模組觸發該清潔機器人以第一階的循邊距離沿該障礙物行走；若該本體沿該障礙物行走而未碰到該障礙物時，該循邊控制模組將在一預定時間到達時，該本體的循邊距離依一預設間隔值將依序從第一階減少至第二階、第三階‧‧‧第N階，直到該清潔機器人碰到該障礙物為止；以及若該本體以第N’階的循邊距離沿該障礙物行走而碰到該障礙物時，該循邊控制模組將依該預設間隔值將該本體的循邊距離從第N’階增加至第N’-1階，其中N’≦N。
8. 如申請專利範圍第7項所述之控制清潔機器人沿障礙物行走的方法，其中該預設間隔值隔為2公分。
9. 如申請專利範圍第8項所述之控制清潔機器人沿障礙物行走的方法，其中若該障礙物能反射90%的該紅外線訊號時，該第一階的循邊距離為8公分。
10. 如申請專利範圍第9項所述之控制清潔機器人沿障礙物行走的方法，其中若該障礙物能反射18%的該紅外線訊號時，該第一階的循邊距離為5公分。