TWI597038B - 掃地機器人與充電系統 - Google Patents

Description

掃地機器人與充電系統

本發明為一種掃地機器人，特別是一種可自動進入充電站的掃地機器人。

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。

本發明的一實施例為一種掃地機器人，包括一光偵測器與一控制器。光偵測器，用以偵測一光線，且該光線的強度必須大於一臨界值才可被光偵測器偵測到。一控制器，耦接該光偵測器，並根據光偵測器的偵測結果控制掃地機器人。當控制器判斷該光線為一充電站發出時，該控制器控制該掃地機器人沿著該光線的一第一邊界往該充電站移動，其中該第一邊界垂直於該充電站。當該掃地機器人與該充電站的一距離小於一預定值時，該控制器停止該掃地機器人移動，並控制該掃地機器人原地旋轉一預定角度後，以後退方式進入該充電站。

本發明的另一實施例為一種充電系統。該充電系統包 括一充電站與一掃地機器人。該充電站發射一第一光線以引導該掃地機器人進入充電站。該第一光線具有一第一邊界與一第二邊界，且該第一邊界垂直於該充電站。該掃地機器人包括一光偵測器以及一控制器。該控制器，耦接該光偵測並接收該光偵測器的一偵測結果，其中當該光偵測器偵測到該第一光線時，該控制器控制該掃地機器人沿著該第一邊界往該充電站移動。

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的一非全向式光偵測器13。該肋14會覆蓋在非全向式光偵測器13的表面，並形成一不透光區域，該不透光區域會讓非全向式光偵測器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可能是固定在非全向式光偵測器13的表面，或是固定在另一個可旋轉的裝置，使得該肋14可以沿著非全向式光偵測器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 在非全向式光偵測器13會因為肋14而有一定的區域是無法偵測光線。

因此，非全向式光偵測器13可能有兩種實現方式。非全向式光偵測器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，該非全向式光偵測器13會被設計成可以直接透過一馬達驅動而被轉動，或是該非全向式光偵測器13會被設置在一平台上，該平台可被一馬達所轉動，進而達到轉動該非全向式光偵測器13的目的。透過這樣的方式，當該非全向式光偵測器13偵測到該光線15時，便可以透過轉動該非全向式光偵測器13來偵測光線15的一入射角度。

非全向式光偵測器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。當該非全向式光偵測器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，掃地機器人內的控制器便可以根據該入射角度控制掃地機器人朝向虛擬牆或是遠離虛擬牆移動。

第2圖為根據本發明之一掃地機器人與一充電站的一實施例的示意圖。充電站21具有一紅外線發射器，用以發射一紅外光線25。紅外光線25具有一第一編碼格式或是具有一第一調變格式。紅外光線25包括一第一邊界b1與一第二邊界b2，其中第一邊界b1與充電站21垂直或接近 垂直。在一實施例中，第一邊界b1與充電站21之間的一角度小於10度。在本實施例中，充電站21會引導掃地機器人沿著第一邊界b1進入充電站以進行充電。

紅外光線25為經過編碼的紅外線信號，因此紅外光線45可以攜帶關於充電站21的相關資訊，如充電站21的識別碼。在一實施例中，紅外光線45所攜帶的資訊中有一個第一位元的資料是用來指出是紅外光線45的第一邊界b1還是第二邊界b2是垂直於或大致上垂直於該充電站21。換言之，該第一位元用以指示掃地機器人22要沿著第一邊界b1還是第二邊界b2進入充電站。

舉例來說，假設紅外光線25的左側(第一邊界b1)是垂直於充電站21，該第一位元會被設定為1。如果紅外光線25的右側(第二邊界b1)是垂直於充電站21，該位元會被設定為0。在本實施例中，第一邊界b1是垂直於充電站21，因此該第一位元被設定為1。

當掃地機器人22繼續往前移動時，非全向式光偵測器23就會偵測到紅外光線25。掃地機器人22內的一控制器會對紅外光線25進行解碼，並得知該第一位元的值為1。接著，該非全向式光偵測器23被旋轉，並藉由肋24的協助得知此時充電站21位於掃地機器人22的左方。

掃地機器人內的控制器根據該第一位元的值與該充電站21的位置會得知掃地機器人21是由第二邊界b2往第一邊界b1的方向移動，且掃地機器人22要沿著第一邊界b1進入充電站。因此，當非全向式光偵測器23偵測不到紅外光線25時，表示掃地機器人22剛離開第一邊界b1，掃地 機器人會以逆時針方向旋轉，並在非全向式光偵測器23偵測到紅外光線25時，掃地機器人才停止旋轉。

當該非全向式光偵測器23偵測到紅外光線25時，肋24的位置會被設置在非全向式光偵測器23的前面，使得非全向式光偵測器23無法偵測到充電站21發出的光線。這樣一來，只要在掃地機器人22接近充電站21之前，非全向式光偵測器23一直沒有偵測到紅外光線25的話，大致上就可以保證掃地機器人42是沿著第一邊界b1，筆直地朝向充電站21移動。

如果非全向式光偵測器23在往充電站21移動的路上，偵測到紅外光線25，掃地機器人22會停止移動，並且會利用非全向式光偵測器23再次對掃地機器人22的移動方向進行校正。

當掃地機器人22與充電站21的距離小於一預定值時，掃地機器人22前端的一碰撞感測器會發出一停止信號給掃地機器人22的控制器。碰撞感測器設置在掃地機器人22的前端，用以偵測掃地機器人22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22會先判斷該障礙物是否就是充電站21。如果是的話，掃地機器人22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22判斷該障礙物不是充電站21，掃地機器人22會先避開該障礙物，接著再回到原先移動的路徑上。

在本實施例中，充電站21設置有一無線信號感測裝置，用以感測掃碰撞感測器發出的無線信號。當充電站21內的控制器判斷該無線信號的強度大於一第一預定值時， 充電站21將紅外光線25的編碼模式改為一第二編碼模式，或將紅外光線25的調變模式改為一第二調變模式。換言之，充電站21可以發出至少兩個不同類型編碼或調變的紅外光信號。因此，當掃地機器人21判斷非全向式光偵測器23偵測到的紅外光信號為第二編碼模式或是第二調變模式時，表示掃地機器人22前方的障礙物為充電站。

在另一實施例中，紅外光線45所攜帶的資訊中有一個第二位元的資料是用來告知掃地機器人22是否接近充電站21。舉例來說，當該第二位元的值為0時，表示掃地機器人尚未接近充電站21。當該第二位元的值為1時，表示掃地機器人離充電站21很近。因此掃地機器人22可以透過持續對偵測到的紅外光線25解碼，並偵測第二位元的邏輯準位來判斷掃地機器人22前方的是障礙物還是充電站21。

在另一實施例中。當掃地機器人22接近充電站21時，充電站21會發出一無線信號給掃地機器人22的一接收器，使得掃地機器人22可以得知掃地機器人22已經非常接近充電站21。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22與充電站21上來達到相同的目的。當掃地機器人22上的NFC裝置接收到來自充電站21上的NFC裝置傳送的資料或信號時，這表示掃地機器人22與充電站21已經非常接近，且掃地機器人22應該要準備進站充電。一般來說，近場通信的感應距離約為20cm。

第3a圖為根據本發明之一充電站的紅外線發射器的 一實施例的示意圖。充電站31包括一紅外線發射器32，其中該紅外線發射器32設置時被偏移一θ角，使得紅外線發射器32所發出的紅外光線的第一邊界b1垂直於或大致上垂直於該充電站31。在本實施例中，紅外線發射器32所發出的紅外光線具有一散射角度2θ，因此透過偏移紅外線發射器32一θ角的方式使得紅外光線的第一邊界b1垂直於充電站31。而紅外光線的第二邊界b2則與充電站31形成一2θ的夾角。

在第2圖中，紅外光線的第一邊界b1垂直於充電站31，且充電站會引導掃地機器人沿著第一邊界b1進入充電站。同樣地，第1圖中的虛擬牆12也可以將光線15的一邊界垂直於虛擬牆12，並透過該邊界引導掃地機器人接近或遠離虛擬牆12。

第3b圖為根據本發明之一充電站的紅外線發射器的另一實施例的示意圖。充電站33包括一紅外線發射器34與一平行導光板35。平行導光板35設置在紅外線發射器35的前端。在本實施例中，平行導光板35只佔了紅外線發射器35的一半位至。平行導光板35用以將接收到的光線轉換為平行光線，因此可使得第一邊界b1與平行導光板35垂直。而第二邊界b2只會與充電站31形成一夾角θ。

第4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41包括了一非全向式光偵測器42、一指向性光偵測器43、一遮罩44、一無線信號發射器45以及一充電連接埠46。在第4圖中，無線信號發射器45位於指向性光偵測器43，用以發射一無線信號給充電站。第 4圖中的掃地機器人41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41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。

當非全向式光偵測器42偵測到一光線時，非全向式光偵測器42的一控制器或掃地機器人41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充電站發出。

若該光線是由該充電站所發出，掃地機器人41的一控制器會先判斷掃地機器人41的一電池的電量是否低於一預定值。換句話說，控制器會先判斷掃地機器人41是否需要進入充電站充電。如果掃地機器人41不需要充電，則掃地機器人41忽略充電站發出的光線，繼續依據原先的運動模式繼續移動。

充電站發出的光線具有一第一邊界與一第二邊界，其中該第一邊界與該充電站垂直。當掃地機器人41要進行充電時，必需要沿著該第一邊界往充電站移動。掃地機器人41會先對非全向式光偵測器42所偵測到的光線解碼或解調變，以得知非全向式光偵測器42第一次偵測到的是充電站發出的光線的第一邊界或是第二邊界。

接著，該非全向式光偵測器42會被旋轉以偵測該光線的方向或該光線與掃地機器人41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41的控制器會決定一旋轉方向，使得掃地機器人41以順時針方向 旋轉或逆時針方向旋轉，直到指向性光偵測器43偵測到充電站發出的光線的第一邊界時，該掃地機器人41才會停止旋轉。

在另一個實施方式中，當非全向式光偵測器42偵測到該光線且確認該光線是來自該充電站時，掃地機器人41與非全向式光偵測器42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43偵測到該光線時，該掃地機器人41停止旋轉。

換言之，掃地機器人41的控制器會根據非全向式光偵測器42的偵測結果控制掃地機器人41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43偵測到充電站發出的光線時，掃地機器人41就會停止旋轉，接著掃地機器人41的處理器會控制掃地機器人41沿著該光線筆直的往充電站移動。

充電站發出的光線具有一第一邊界與一第二邊界，其中該第一邊界與該充電站的一平面垂直。在本實施例中，掃地機器人41會沿著該第一邊界往充電站移動。當掃地機器人41與該充電站的距離小於一預定值時，掃地機器人41會先原地旋轉一預定角度，如180度，接著以後退方式進入充電站，使得充電連接埠46與充電站連接以進行充電。

在到達充電站之前，掃地機器人41仍會沿著充電站發出的光線移動並進行清潔的動作。掃地機器人41的處理器會持續監控指向性光偵測器43是否有持續接收到充電站發出的光線。一旦指向性光偵測器43沒有接收到光線，掃 地機器人41會被旋轉以校正該掃地機器人41的一行進方向。

在另一實施例中，指向性光偵測器43是由複數個光偵測元件所組成，掃地機器人41的控制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5圖為根據本發明之一掃地機器人的一充電方法的一實施例的流程圖。在步驟S501中，掃地機器人以一預定模式移動。在步驟S502中，掃地機器人的控制器判斷掃地機器人的光偵測器是否有偵測到光線，且該光線的強度大於一預定值。如果步驟S502的結果為否，仍繼續執行步驟S502。如果步驟S502的結果為是，則執行步驟S503。

在步驟S503中，掃地機器人的控制器判斷該光線是否是充電站所發出。如果不是，則執行步驟S504。在步驟S504中，掃地機器人的控制器判斷該光線是否是由虛擬牆所發出。如果不是的話，則執行步驟S506，掃地機器人的控制器不針對該光線進行任何回應動作。如果該光線是由虛擬牆所發出，則執行步驟S505。掃地機器人會沿著該光線往虛擬牆移動，或是沿著該光線移動以遠離虛擬牆。

在步驟S507中，掃地機器人的控制器判斷掃地機器人是否需要充電。如果不需要的話，則執行步驟S501，掃地機器人繼續以預定模式移動。如果需要充電的話，則執行步驟S508。充電站發出的光線具有一第一邊界與一第二邊界，其中該第一邊界與該充電站垂直。因此在步驟S508，充電站會引導掃地機器人沿著該第一邊界往充電站移動。

接著在步驟S509中，充電站會判斷掃地機器人是否接近充電站或掃地機器人與該充電站的距離是否小於一預定值。如果是的話，則執行步驟S510。掃地機器人會原地旋轉一預定角度，如180度後，以後退方式進入充電站並進行充電。如果掃地機器人還沒有接近充電站時，則繼續執行步驟S508。

第6圖為根據本發明之一掃地機器人的另一實施例的示意圖。掃地機器人61包括一全向式光偵測器62、一第一光偵測器63a、一第二光偵測器63b、一第一超音波偵測器64、一第二超音波偵測器65a、一第三超音波偵測器65b以及一充電連接埠66。第一光偵測器63a與第二光偵測器63b的位置如第6圖所示，被設置於全向式光偵測器62的兩側。第二超音波偵測器65a與第三超音波偵測器65b則設置在掃地機器人61的左右兩側。

第一超音波偵測器64用以偵測掃地機器人61的前方是否有障礙物、充電站或是虛擬牆。第二超音波偵測器65a與第三超音波偵測器65b則是偵測掃地機器人61的左右兩側的障礙物。全向式光偵測器62、第一光偵測器63a與第二光偵測器63b則是偵測是否有充電站或是虛擬牆發出的光線。掃地機器人61的一控制器會根據全向式光偵測器62、第一光偵測器63a、第二光偵測器63b、第一超音波偵測器64、第二超音波偵測器65a以及第三超音波偵測器65b的偵測結果決定掃地機器人61的運動方式以及移動方向。

充電連接埠66用以連接充電站的充電埠。此外，當充電連接埠66連接至充電站的充電埠時，掃地機器人61的 控制器可透過充電連接埠66傳送一識別資訊或一電壓資訊給充電站的控制器。充電站的控制器會根據該電壓資訊決定充電站的輸出電壓與輸出電流。

充電站發出的光線具有一第一邊界與一第二邊界，其中該第一邊界與該充電站的一平面垂直或接近垂直。當全向式光偵測器62偵測到充電站發出的光線時，掃地機器人61的控制器會調整掃地機器人61的移動方向，使得第一光偵測器63a或第二光偵測器63b對準充電站發出的光線的該第一邊界。舉例來說，如果第一光偵測器63a對準充電站發出的光線的第一邊界，當掃地機器人61在移動時，如果全向式光偵測器62或第二光偵測器63b偵測到充電站發出的光線，表示掃地機器人61的移動方向偏移，掃地機器人61的控制器會向右旋轉以調整掃地機器人61的移動方向。

第一超音波偵測器64除了發出一聲學信號外，也會偵測該聲學信號的反射信號或是充電站發出的聲學信號。當該反射信號的強度大於一預定值時，表示掃地機器人的前方有一障礙物。第一超音波偵測器64發出一偵測信號給掃地機器人61的控制器。掃地機器人61的控制器會接著會根據全向式光偵測器62、第一光偵測器63a與第二光偵測器63b的偵測結果判斷該障礙物是否為充電站。如果是充電站的話，掃地機器人61會停止移動，並原地旋轉180度後，以後退方式進入充電站。在進入充電站時，掃地機器人61的控制器可以利用全向式光偵測器62的偵測結果來判斷掃地機器人61的移動方向是否正確。

當該充電站發出的聲學信號的強度大於一預定值時，表示掃地機器人61已經非常接近充電站，因此掃地機器人61會停止移動，並原地旋轉一預定角度，如180度後，以後退方式進入充電站。

在另一實施例中，充電站會自動偵測掃地機器人61是否接近或是掃地機器人61與充電站的距離是否小於一預定值。如果掃地機器人61已經接近充電站時，充電站會發出一第二編碼的光線，其中當掃地機器人61還沒有接近充電站時，充電站發出的是一第一編碼的光線。因此，掃地機器人61的控制器可藉由判斷全向式光偵測器62偵測到是第一編碼的光線還是第二編碼的光線來得知掃地機器人61是否已經接近充電站。

當充電連接埠66連接至充電站的充電埠時，掃地機器人61的控制器會偵測是否有電壓從充電連接埠66輸入。如果一預定時間，如6秒至10秒，後，掃地機器人61的控制器仍沒有偵測到電壓從充電連接埠66輸入，掃地機器人61會直線前進一第一預定距離，如60公分至100公分，接著掃地機器人61原地旋轉另一預定角度，如180度，並再次執行一充電站進站程序。

在另一實施例中，如果掃地機器人61進入充電站後，與充電連接埠66電性連接失敗時，掃地機器人61會以直線離開該充電站一第二預定距離後，再次進入該充電站，其中該第二預定距離可能小於或等於該第一預定距離。如果掃地機器人61與該充電連接埠66電性連接的失敗次數大於一預定次數時，掃地機器人61離開該充電站。

第7圖為根據本發明之一掃地機器人的一充電方法的另一實施例的流程圖。第7圖的實施例的預設條例是掃地機器人已經需要被充電，因此掃地機器人是主動前往充電站進行充電。一般來說，充電站都是放置在牆邊，因此在步驟S701中，掃地機器人會沿著右牆前進。在行進間，掃地機器人會保持與右牆約20公分的距離。本實施例是以右牆為例說明，但非將本發明限制於此。掃地機器人可以沿著清潔區域的邊界移動。此外，本實施例中的掃地機器人可以參考第6圖所示的掃地機器人。

在步驟S702中，掃地機器人的控制器判斷一全向式偵測器是否有偵測到充電站發出的光線。如果沒有，掃地機器人的控制器會持續監控全向式偵測器的偵測結果。如果有偵測到充電站發出的光線，則執行步驟S703，掃地機器人的控制器執行一自動充電行走模式。接著，步驟S704會被執行。步驟S704是有關於掃地機器人在行進間遇到的狀況，掃地機器人要做的對應動作，以及何種情況需要優先處理。

在本實施例中，如果掃地機器人偵測到前方有障礙物時，會執行一避障程序。如果掃地機器人的控制器判斷掃地機器人被障礙物困住時，掃地機器人會執行一脫困程序。在本實施例中，掃地機器人是以左側的光偵測器(如第6圖中的第一光偵測器63a)對準充電站發出的光線。因此當掃地機器人的全向式光偵測器(如第6圖的全向式光偵測器62)偵測到充電站發出的光線，掃地機器人仍維持直線前進。但是，當掃地機器人右側的光偵測器(如第 6圖中的第二光偵測器63b)偵測到充電站發出的光線，掃地機器人會向右旋轉，直到掃地機器人右側的光偵測器偵測不到充電站發出的光線為止。如果掃地機器人左側的光偵測器或全向式光偵測器連續6次偵測不到充電站發出的光線，或是一預定時間內都沒有偵測到充電站發出的光信，則掃地機器人被停止，且被以逆時鐘方向進行旋轉，直到掃地機器人左側的光偵測器偵測到充電站發出的光線為止。

在前述的情況與對應的處理中，掃地機器人的控制器可以針對不同的情況設定優先順序。在本實施例中，避障程序為第一優先處理，脫困程序次之，最後才是掃地機器人的移動方向的校正。

在步驟S705中，掃地機器人的控制器判斷是否有偵測到充電站方式可能有下列幾種：

1.根據一超音波感測器偵測掃地機器人前方15至30公分內是否有障礙物。

2.全向式光偵測器是否連續3次接收到充電站發出的紅外光線或是全向式光偵測器持續一預定時間內都有偵測到充電站發出的紅外光線。

3.超音波感測器偵測掃地機器人前方15至352公分內有障礙物，且全向式光偵測器或左側的光偵測器有偵測到充電站的信號。

在步驟S706中，掃地機器人繼續移動，直到掃地機器人與充電站的距離小於一預定值時，掃地機器人會先停止移動，並原地旋轉一預定角度，如180度後，以後退方式 進入充電站。

在步驟S707中，掃地機器人與充電連接埠電性連接。掃地機器人的控制器會偵測是否有電壓從充電連接埠輸入。如果一預定時間，如6秒至10秒，後，掃地機器人的控制器仍沒有偵測到電壓從充電連接埠輸入，掃地機器人會直線前進一第一預定距離，如60公分至100公分，接著執行步驟S703。如果掃地機器人的控制器有偵測到電壓從充電連接埠輸入，則充電站開始對掃地機器人進行充電。

在另一實施例中，如果掃地機器人無法正確地與充電連接埠電性連接，掃地機器人會先直線前進一第二預定距離，接著，再後退以與該充電連接埠電性連接，其中該第二預定距離可能小於或等於該第一預定距離。如果掃地機器人與充電連接埠無法正確地電性連接的次數大於一預定次術，掃地機器人離開該充電站。

在步驟S711中，掃地機器人的控制器會根據掃地機器人右側與左側的光偵測器以及超音波感測器的偵測結果，決定掃地機器人要以向右旋轉方式還是向左旋轉方式脫困。在步驟S711中，如果掃地機器人的控制器選擇向右旋轉方式脫困，則執行步驟S710。在步驟S710中，掃地機器人的控制器判斷左方紅外線偵測器與右方紅外線偵測器是否同時偵測到充電站光線且右方超音波感測距離大於20公分。

在步驟S711中，如果掃地機器人的控制器選擇向左旋轉方式脫困，則執行步驟S712。在步驟S712中，掃地機器人的控制器判斷左方紅外線偵測器與右方紅外線偵測器 是否同時偵測到充電站光線且左方超音波感測距離大於20公分。

在步驟S713中，掃地機器人的控制器判斷掃地機器人的脫困時間大於一預定時間時，則執行步驟S701。掃地機器人會離開目前的位置，並移動另一個新的位置重新執行步驟S701。

第8圖為根據本發明之一掃地機器人的充電方法的另一實施例的示意圖。充電站81發射一光線，該光線具有一第一邊界b1與一第二邊界b2，其中第一邊界b1與充電站81垂直。在時間點T1時，掃地機器人82以一預定方向移動。在時間點T2時，光偵測器83偵測到充電站81發出的光線。掃地機器人82內的控制器會對光偵測器83偵測到的光線進行解碼或解調變，以得知掃地機器人要沿著第一邊界b1或第二邊界b2往充電站移動。

在本實施例中，掃地機器人82要沿著第一邊界b1往充電站81移動，因此掃地機器人82繼續往前移動。在時間點T3的時候，光偵測器83偵測不到充電站81發出的光線，掃地機器人82也因此停止移動。接著掃地機器人82以逆時針方向旋轉，直到光偵測器83再次偵測到充電站81發出的光線時，掃地機器人82才停止旋轉。

在時間點T4時，掃地機器人82沿著第一邊界b1往充電站移動。在時間點T5時，掃地機器人82判斷掃地機器人82與充電站81的距離已經小於一預定距離，掃地機器人82停止移動，且掃地機器人82原地旋轉180度。在時間點T6的時候，掃地機器人82後退進入充電站81。

第9圖為根據本發明之一掃地機器人的充電方法的另一實施例的示意圖。充電站91發射一光線，該光線具有一第一邊界b1與一第二邊界b2，其中第一邊界b1與充電站81垂直。在時間點T1時，掃地機器人92以一預定方向移動。在時間點T2時，光偵測器93偵測到充電站91發出的光線。掃地機器人92內的控制器會對光偵測器93偵測到的光線進行解碼或解調變，以得知掃地機器人要沿著第一邊界b1或第二邊界b2往充電站移動。

在本實施例中，掃地機器人82應當要沿著第一邊界b1往充電站81移動，但此時掃地機器人82已經離開第一邊界b1，因此掃地機器人82必須回到第一邊界b1。在時間點T3時，光偵測器93偵測不到充電站91發出的光線，掃地機器人92也因此停止移動。接著掃地機器人82以逆時針方向旋轉一預定角度。當掃地機器人82停止旋轉後，掃地機器人往前移動。

在時間點T4，光偵測器93偵測不到充電站91發出的光線，掃地機器人92也因此停止移動。接著掃地機器人92以逆時針方向旋轉，直到光偵測器93再次偵測到充電站91發出的光線時，掃地機器人92才停止旋轉。在時間點T5時，掃地機器人沿著第一邊界b1往充電站91移動。

在時間點T9時，掃地機器人92判斷掃地機器人92與充電站91的距離已經小於一預定距離d，掃地機器人92停止移動，且掃地機器人92原地旋轉180度。在時間點T7的時候，掃地機器人92以後退方式進入充電站91。

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。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、22、41、61、82、92‧‧‧掃地機器人

12‧‧‧虛擬牆

13、23、42、62‧‧‧非全向式光偵測器

14、24‧‧‧肋

15‧‧‧光線

21、31、33、81、91‧‧‧充電站

32、34‧‧‧紅外線發射器

b1‧‧‧第一邊界

b2‧‧‧第二邊界

35‧‧‧平行導光板

43‧‧‧指向性光偵測器

44‧‧‧遮罩

45‧‧‧無線信號發射器

46、66‧‧‧充電連接埠

63a‧‧‧第一光偵測器

63b‧‧‧第二光偵測器

64‧‧‧第一超音波偵測器

65a‧‧‧第二超音波偵測器

65b‧‧‧第三超音波偵測器

83、93‧‧‧光偵測器

T1、T2、T3、T4、T5、T6‧‧‧時間點

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2圖為根據本發明之一掃地機器人與一充電站的一實施例的示意圖。

第3a圖為根據本發明之一充電站的紅外線發射器的一實施例的示意圖。

第3b圖為根據本發明之一充電站的紅外線發射器的另一實施例的示意圖。

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一充電方法的一實施例的流程圖。

第6圖為根據本發明之一掃地機器人的另一實施例的示意圖。

第7圖為根據本發明之一掃地機器人的一充電方法的另一實施例的流程圖。

第8圖為根據本發明之一掃地機器人的充電方法的另一實施例的示意圖。

第9圖為根據本發明之一掃地機器人的充電方法的另一實施例的示意圖。

81‧‧‧充電站

82‧‧‧掃地機器人

83‧‧‧光偵測器

b1‧‧‧第一邊界

b2‧‧‧第二邊界

T1、T2、T3、T4、T5、T6‧‧‧時間點

Claims (13)

1. 一種掃地機器人，包括：一光偵測器，用以偵測一光線；一控制器，耦接該光偵測器，其中當該控制器判斷該光線為一充電站發出時，該控制器控制該掃地機器人沿著該光線的一第一邊界往該充電站移動，其中該第一邊界大致上垂直於該充電站，其中該光偵測器包括一肋，當該掃地機器人沿著該第一邊界往該充電站移動時，該肋擋住該光線，使得該光偵測器無法偵測到該光線，其中該光偵測器與該肋組合成一非全向式光偵測器。
2. 如申請專利範圍第1項所述之掃地機器人，其中當該掃地機器人與該充電站的一距離小於一預定值時，該控制器停止該掃地機器人的移動，並控制該掃地機器人旋轉一預定角度後，以後退方式進入該充電站。
3. 如申請專利範圍第1項所述之掃地機器人，其中該光線為一第一光線且當該掃地機器人與該充電站的一距離小於一預定值時，該充電站發出一第二光線，當該光偵測器偵測到該第二光線時，該控制器停止該掃地機器人的移動，並控制該掃地機器人旋轉一預定角度後，以後退方式進入該充電站。
4. 如申請專利範圍第1項所述之掃地機器人，更包括一無線信號偵測器，用以偵測該充電站發出的一無線信號，且當該無線信號的強度大於一預定值時，該控制器停止該掃地機器人的移動，並控制該掃地機器人旋轉一預定角度 度後，以後退方式進入該充電站。
5. 如申請專利範圍第1項所述之掃地機器人，其中當該控制器判斷該光線為一虛擬牆發出時，該控制器控制該掃地機器人沿該光線往該虛擬牆移動。
6. 如申請專利範圍第1項所述之掃地機器人，其中若該控制器判斷該掃地機器人不需要充電時，該控制器控制該掃地機器人以一預定模式移動。
7. 如申請專利範圍第1項所述之掃地機器人，其中當該掃地機器人與該充電站電性連接時，若在一預定時間後，該控制器仍沒有偵測到一充電電壓時，該掃地機器人前進一預定距離，或是當該掃地機器人與該充電站電性連接時，若該掃地機器人與該充電站無法正確地電性連接的次數大於一預定次數時，該掃地機器人離開該充電站。
8. 如申請專利範圍第1項所述之掃地機器人，其中當該掃地機器人無法正確地與該充電站電性連接時，該掃地機器人會先直線前進一預定距離，再後退以與該充電站電性連接。
9. 一種充電系統，包括：一充電站，發射一第一光線，該第一光線具有一第一邊界與一第二邊界，且該第一邊界垂直於該充電站；以及一掃地機器人，包括：一光偵測器，包括一肋；以及一控制器，耦接該光偵測並接收該光偵測器的一偵測結果，其中當該光偵測器偵測到該第一光線時，該控制器控制該掃地機器人沿著該第一邊界往該充電站移動，其中， 當該掃地機器人沿著該第一邊界往該充電站移動時，該肋擋住該光線，使得該光偵測器無法偵測到該光線，其中該光偵測器與該肋組合成一非全向式光偵測器。
10. 如申請專利範圍第9項所述之充電系統，其中當該掃地機器人與該充電站的一距離小於一預定值時，該控制器停止該掃地機器人的移動，並控制該掃地機器人旋轉一預定角度後，以後退方式進入該充電站。
11. 如申請專利範圍第9項所述之充電系統，其中當該掃地機器人與該充電站的一距離小於一預定值時，該充電站發出一第二光線，且當該光偵測器偵測到該第二光線時，該控制器停止該掃地機器人的移動，並控制該掃地機器人旋轉一預定角度後，以後退方式進入該充電站。
12. 如申請專利範圍第9項所述之充電系統，其中該掃地機器人更包括一無線信號偵測器，用以偵測該充電站發出的一無線信號，且當該無線信號的強度大於一預定值時，該控制器停止該掃地機器人的移動，並控制該掃地機器人旋轉一預定角度後，以後退方式進入該充電站。
13. 如申請專利範圍第9項所述之充電系統，其中當該掃地機器人無法正確地與該充電站電性連接時，該掃地機器人會先直線前進一預定距離，再後退以與該充電站電性連接。