TWI617907B - Robot for automatically adjusting moving path and method thereof - Google Patents

Abstract

本發明為一種自動調整移動路徑的機器人及其方法，其藉由一機器人沿一障礙物行走，並利用機器人之本體內建的控制與運算模組結合專屬訊號標準值，協助機器人明確判斷與障礙物之間的距離，讓機器人之本體無需過度碰撞障礙物即能決定機器人是否改變行進路徑，以及機器人在面對不同性質的障礙物時能自動調整移動路徑，讓機器人行進至適當位置，藉此讓機器人能順利完成執行之任務。

Description

自動調整移動路徑的機器人及其方法

本發明係關於一種機器人及其方法，其依據當下障礙物之性質，可自動判斷改變行進路徑之自動調整移動路徑的機器人及其方法。

隨著當今科技發達，對於提供人們執行特定任務如清潔用途或接近危險物偵測用途或其他用途之機器人，已逐漸普及到家庭、軍事或其他任何處所，因此而大幅節省人力成本與避免執行特定任務之危險。

目前機器人大多以感測器偵測障礙物以判斷是否改變行進路徑，然而習知的機器人在行進過程中，機器人的本體需不斷地去碰撞障礙物來改變行進路徑，如此不僅會造成持續之碰撞噪音，更易讓機器人因此損壞而降低其使用壽命。

此外，機器人在行進過程中亦會藉由發射器發射訊號至障礙物，再藉由接收器接收障礙物所反射之訊號來判斷與障礙物之間的距離，然而習知的機器人其技術並未判斷障礙物之性質，其發射器所發射之訊號對於不同性質的障礙物易造成判斷速度緩慢及發生誤判，使機器人無法貼近障礙物作業或接近障礙物時即產生後退，甚至讓機器人直到劇烈碰撞障礙物時才會後退，造成使用者之困擾。

有鑑於上述習知技術之缺失，實有改善之必要，本創作人乃 不斷尋求解決之道，終創作出此一更加精良及實用之自動調整移動路徑的機器人及其方法，期能造福社會大眾。

本發明利用機器人之本體內建的控制與模組間配合並結合專屬訊號標準值，協助機器人明確判斷與障礙物之間的距離，讓機器人之本體無需過度碰撞障礙物即能決定機器人是否改變行進路徑，以及讓機器人在面對不同性質之障礙物時，能移動至適當的位置，藉此讓機器人順利的完成所執行之任務，以節省人力成本。

本發明提供一種自動調整移動路徑的機器人，其主要包含一本體、一控制與運算模組、多個驅動模組、多個訊號發射器、多個訊號接受器、多個感應器。其中本體的內部設置有控制與運算模組，本體的側邊設置有多個驅動模組、多個訊號發射器、多個訊號接受器、多個感應器。

其中控制與運算模組係控制多個驅動模組使本體沿一障礙物行走，當本體沿障礙物行走時，訊號發射器發射訊號至障礙物，訊號接受器則接收由障礙物所反射之訊號。其中訊號為電磁波、能量光束、紅外線或雷射光。

其中當本體碰撞到障礙物而觸及本體對應之感應器時，控制與運算模組即控制多個驅動模組，使本體離開障礙物，以及控制與.運算模組依據訊號接受器所接收之多個訊號產生一訊號特徵變化。

其中控制與運算模組藉由訊號特徵變化產生一訊號標準值，控制與運算模組依據訊號標準值以決定本體與障礙物之間的距離，而控制與運算模組即控制多個驅動模組使本體與障礙物之間保持適當的距離 並沿障礙物邊緣行走。

其中當障礙物的性質有所改變或訊號接受器所接收到的多個訊號未符合訊號標準值時，控制與運算模組將會控制多個驅動模組，使本體朝障礙物的方向移動，並使本體去碰撞障礙物而觸及本體對應之感應器，以及控制與運算模組即控制多個驅動模組使本體離開障礙物。其中障礙物的性質包含障礙物的顏色、障礙物表面之光滑或粗糙程度。

其中當訊號接受器未接收到障礙物所反射的多個訊號時，控制與運算模組將控制多個驅動模組使本體轉彎並沿障礙物繼續行走。

其中控制與運算模組更包含一記憶模組，記憶模組係提供記錄多個訊號、訊號特徵變化、訊號標準值。

本發明提供一種自動調整移動路徑的方法，其主要包含藉由一本體透過本體內部所設置的一控制與運算模組開始去控制多個驅動模組使本體沿一障礙物移動，本體並藉由設置於本體側邊的多個訊號發射器發射訊號至障礙物，本體再藉由設置於本體側邊的多個訊號接受器接收由障礙物所反射之訊號。

當本體碰撞到障礙物而觸及本體側邊所設置的多個感應器時，控制與運算模組即開始控制多個驅動模組，使本體離開此障礙物，控制與運算模組接著依據訊號接受器接收障礙物所反射之多個訊號產生一訊號特徵變化，而控制與運算模組並依據此訊號特徵變化產生一訊號標準值。

其中控制與運算模組更依據此訊號標準值來決定本體與障礙物之間需保持的距離，以及控制與運算模組即控制多個驅動模組使本體與障礙物之間保持適當的距離並沿障礙物邊緣行走。

其中本發明之自動調整移動路徑的方法更包含控制與運算模組將本體第一次碰撞到障礙物而觸及對應之感應器的當下作為一起始點，本體並藉由此起始點離開後開始收集由障礙物所反射之訊號，並產生離開此障礙物之訊號特徵變化，本體接著多次碰撞障礙物而觸及本體對應之感應器以收集多個訊號，控制與運算模組則藉由多個訊號產生訊號特徵變化，控制與運算模組更依據此訊號特徵變化產生訊號標準值。

其中本體在沿障礙物移動時，當障礙物的性質有所改變或訊號接受器所接收到的多個訊號未符合訊號標準值時，控制與運算模組將開始控制多個驅動模組，使本體朝障礙物的方向移動，並使本體去碰撞障礙物而觸及本體對應之感應器，以及控制與運算模組接著控制多個驅動模組使本體離開障礙物。其中障礙物的性質包含此障礙物的顏色、此障礙物表面的光滑或粗糙程度。

其中本體在沿障礙物移動時，當訊號接受器未接收到多個訊號，本體將開始透過控制與運算模組去控制多個驅動模組使本體轉彎並沿此障礙物繼續移動。

其中控制與運算模組更包含一記憶模組，此記憶模組係提供記錄多個訊號、訊號特徵變化、訊號標準值。

本發明之自動調整移動路徑的機器人及其方法，其具有下列優點：

1.本發明利用機器人之本體內建的控制與運算模組並結合專屬訊號標準值，協助機器人明確判斷與障礙物之間的距離，讓機器人之本體無需過度碰撞障礙物即能決定機器人行進路徑，藉此以減少機器人 之本體因持續不斷碰撞障礙物所產生之噪音，並避免機器人之本體因過度碰撞障礙物而造成機器人的損壞，及有效的延長機器人使用壽命。

2.本發明之機器人於行走過程中，藉由控制與運算模組結合專屬訊號標準值，使機器人在面對不同性質之障礙物時能自動去調整移動的路徑，並增加判斷之敏銳度，避免因障礙物性質的不同而造成誤判，以及有效的提高其工作效率，藉此讓機器人順利去完成所執行之任務，達到節省大量人力成本之效益。

100‧‧‧本體

110‧‧‧控制與運算模組

120‧‧‧驅動模組

130‧‧‧訊號發射器

140‧‧‧訊號接受器

131‧‧‧紅外線發射器

141‧‧‧紅外線接受器

150‧‧‧感應器

160‧‧‧記憶模組

170‧‧‧擋板

180‧‧‧清潔裝置

190‧‧‧白色牆面

191‧‧‧黑色牆面

192‧‧‧下一個牆面

S11~S18‧‧‧步驟流程

S21~S25‧‧‧步驟流程

圖1為本發明之自動調整移動路徑的機器人之模組示意圖。

圖2為本發明之自動調整移動路徑的方法之流程圖。

圖3為本發明之自動調整移動路徑的方法之流程圖。

圖4為本發明之自動調整移動路徑的機器人之另一模組示意圖。

圖5為本發明之自動調整移動路徑的機器人及其方法之使用狀態示意圖。

為利 貴審查員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

請參閱圖1，為本發明之自動調整移動路徑的機器人之模組示意圖，如圖所示，主要包括有本體100、控制與運算模組110、驅動模組120、訊號發射器130、訊號接受器140、感應器150。其中控制與運算模組110設置在本體的內部，而多個驅動模組120、多個訊號發射器130、多個訊號接受器140、多個感應器150則設置在本體的側邊。

其中本體100將透過控制與運算模組110去控制多個驅動模組120讓本體100沿著一牆面移動，當本體100沿著牆面移動的時候，訊號發射器130會開始發射訊號至牆面，訊號接受器140則會接收由牆面所反射的訊號。其中紅外線、雷射光、電磁波或能量光束可為此訊號。

其中當本體100碰撞到牆面而去觸動本體100所對應的感應器150的時候，控制與運算模組110將開始控制多個驅動模組120，讓本體100離開牆面，以及控制與運算模組110將依據訊號接受器140所接收的多個訊號去產生訊號特徵變化。

其中控制與運算模組110將再藉由訊號特徵變化去產生訊號標準值，控制與運算模組110則會依據訊號標準值來決定本體100與牆面之間需保持的距離，而控制與運算模組110接著控制多個驅動模組120讓本體100與牆面之間保持適當的距離並且沿著此牆面的邊緣移動。藉由控制與運算模組110結合訊號標準值，讓本體100能自動調整移動路徑，以提昇機器人執行任務之效率。

其中控制與運算模組110更包含一記憶模組160，多個訊號、訊號特徵變化、訊號標準值係被記錄於此記憶模組160中。

其中本體100在移動的時候，當訊號接受器140所接收到的多 個訊號未符合訊號標準值或牆面的性質有所變化時，控制與運算模組110將會去控制多個驅動模組120，讓本體100朝牆面的方向移動，並讓本體100去碰撞牆面而觸動本體100所對應的感應器150，以及控制與運算模組110會再控制多個驅動模組120讓本體100離開牆面。其中牆面的性質包含牆面的光滑或粗糙程度、牆面的顏色。

其中本體100在移動過程中，當訊號接受器140未接收到牆面所反射的多個訊號的時候，控制與運算模組110將會控制多個驅動模組120讓本體100轉彎並沿著牆面繼續的移動。

請參閱圖2，為本發明之自動調整移動路徑的方法之流程圖，如圖所示，其步驟流程包含：

S11：本體內部的控制與運算模組去控制多個驅動模組讓本體沿著一牆面行走。

S12：透過設置在本體側邊的多個訊號發射器開始去發射訊號至此牆面。

S13：透過設置在本體側邊的多個訊號接受器來接收由此牆面所反射的訊號。

S14：當本體在碰撞到此牆面而觸動設於側邊的感應器的時候，控制與運算模組將會去控制多個驅動模組，讓本體離開此牆面。

S15：控制與運算模組則會藉由訊號接受器接收此牆面所反射的多個訊號去產生訊號特徵變化。

S16：控制控制與運算模組再依據此訊號特徵變化來產生訊號標準值。

S17：控制與運算模組則藉由此訊號標準值來協助機器人去決定本體與此牆面之間所需保持的適當距離，藉此讓機器人的本體不需過度去碰撞此牆面 就能決定機器人移動的路徑，及減少機器人的本體因持續不斷碰撞此牆面所產生的噪音，並避免機器人的本體因過度去碰撞此牆面而造成機器人的損壞，達到有效的延長機器人使用壽命。

S18：控制與運算模組繼續控制多個驅動模組讓機器人的本體與此牆面之間保持適當的距離並沿著此牆面的邊緣去行走，藉此可讓機器人自動行走到適當的位置，以提昇機器人執行任務的效率。

請參閱圖3，為本發明之自動調整移動路徑的方法之流程圖，如圖所示，其步驟流程更包含：

S21：控制與運算模組將本體第一次去碰撞到此牆面並觸動本體所對應的感應器之當下作為一起始點。

S22：本體從此起始點離開後將開始去收集由此牆面所反射的訊號以及產生離開此牆面的訊號特徵變化。

S23：本體並多次去碰撞此牆面以觸動本體所對應的感應器來收集此牆面所反射的多個訊號。

S24：控制與運算模組則藉由訊號接收器所接受的多個訊號去產生訊號特徵變化。

S25：控制與運算模組更依據此訊號特徵變化去產生訊號標準值。

其中控制與運算模組110更包含一記憶模組160，並將多個訊號、訊號特徵變化、訊號標準值記錄於此記憶模組160中。

其中本體100在沿此牆面行走的時候，當訊號接受器140所接收到的多個訊號未符合訊號標準值或此牆面的性質有所改變時，控制與運算模組110將開始去控制多個驅動模組120，使本體100朝此牆面的方向行 走，並讓本體100去碰撞此牆面而觸動本體所對應的感應器，以及控制與運算模組110會再控制多個驅動模組120讓本體100離開此牆面。藉由控制與運算模組110結合專屬訊號標準值，讓本體100能避免因牆面性質不同而造成誤判，藉此讓機器人更加順利的執行任務，其中牆面的性質包含牆面的光滑或粗糙程度、牆面的顏色。

其中本體100在沿著此牆面行走的過程中，當訊號接受器140未接收到此牆面所反射的多個訊號時，本體100將會透過控制與運算模組110去控制多個驅動模組120讓本體100轉彎並沿著此牆面繼續行走，藉此讓機器人能順利完成執行之任務，達到節省大量人力成本之效益。

請參閱圖4，為本發明之自動調整移動路徑的機器人之另一模組示意圖，如圖所示，其中自動調整移動路徑的機器人及其方法主要包含有一個本體100、一個控制與運算模組110、多個驅動模組120、多個紅外線發射器131、多個紅外線接受器141、多個感應器150、一個記憶模組160、一個擋板170、一個清潔裝置180。

請參閱圖4與圖5，其中圖5為本發明之自動調整移動路徑的機器人及其方法之使用狀態示意圖，其中自動調整移動路徑的機器人及其方法包含機器人藉由其本體100內部所設置的控制與運算模組110開始去控制設置於本體100兩側的多個驅動模組120讓本體100去沿一個白色牆面190行走，機器人接著藉由設置於本體100兩側的多個紅外線發射器131開始去發射紅外線訊號至白色牆面190，機器人並藉由設置於本體100兩側的多個紅外線接受器141去接收由白色牆面190所反射之紅外線訊號，機器人透過紅外線發射器131與紅外線接受器141來發射與接收紅外線訊號，藉此能有 效的檢測障礙物，及降低製造成本，符合經濟之效益。

其中機器人本體100的兩側分別設置有一擋板170，而多個感應器150則分別設置在本體100的兩側，並分別朝向擋板170的內側，當本體100透過擋板170碰撞白色牆面190的時候，擋板170可略朝本體100靠近，而觸及對應之感應器150，被觸及的感應器150則會傳送一碰撞訊號至控制與運算模組110，控制與運算模組110即開始去控制分別設置於本體100兩側之驅動模組120，使本體100向後移動離開白色牆面190，當本體100向後移動離開白色牆面190後，控制與運算模組110將會控制驅動模組120使本體100繼續向前行走。

其中控制與運算模組110將擋板170碰撞到白色牆面190而觸及對應之感應器150的當下作為一起始點，本體100並藉由此起始點離開後開始去收集由白色牆面190所反射之紅外線訊號，而控制與運算模組110再依據紅外線接受器141所接收白色牆面190所反射之多個紅外線訊號產生一訊號特徵變化，而控制與運算模組110更依據此訊號特徵變化產生一訊號標準值，控制與運算模組110則依據此訊號標準值協助機器人決定本體100與白色牆面190之間需保持的距離，而控制與運算模組110即控制多個驅動模組120使本體100與白色牆面190之間保持適當的距離並沿白色牆面190的邊緣行走。

藉此可讓機器人本體100的擋板170不需過度去碰撞白色牆面190即能決定機器人行進的路徑，以減少本體100的擋板170因持續不斷碰撞白色牆面190所產生之噪音，並避免本體100的擋板170因過度碰撞障礙物而造成機器人的損壞，以及有效的延長機器人使用壽命，並讓本體100能移 動至適當的位置，讓機器人執行之任務更加的順利。

其中本體100在沿白色牆面190行走時，當牆面的顏色改變為黑色及紅外線接受器141所接收到的多個紅外線訊號強度變弱而未符合訊號標準值時，控制與運算模組110將開始去控制多個驅動模組120，使本體100朝黑色牆面191的方向移動，並使擋板170去碰撞黑色牆面191，而擋板170觸及本體100所對應之感應器150後，被觸及的感應器150傳送碰撞訊號至控制與運算模組110，控制與運算模組110即控制多個驅動模組120使本體100離開黑色牆面191。

藉由控制與運算模組110結合專屬訊號標準值，讓機器人在面對不同性質之障礙物時都能找到本體100與障礙物之間最適當之距離，當本體100在面對高反射強度紅外線訊號的障礙物時，不會出現因為距離障礙物太遠而引響機器人所執行之任務，當本體100在面對低反射強度紅外線訊號的障礙物時，本體100也不會因太靠近障礙物而撞壞機器人。

其中本體100沿黑色牆面191行走過程中，當紅外線接受器141未接收到紅外線訊號時，本體100將透過控制與運算模組110去控制多個驅動模組120使本體轉彎並沿下一個牆面192繼續行走，藉此讓機器人順利完成所執行之任務，達到節省大量人力成本之效益。

其中控制與運算模組110更包含一記憶模組160，此記憶模組160提供記錄多個紅外線訊號、碰撞訊號、訊號特徵變化、訊號標準值。

其中清潔裝置180設置於本體100的內部，當本體100沿白色牆面190與黑色牆面191行走及本體100透過擋板170碰撞到白色牆面190與黑色牆面191，以及本體100從白色牆面190與黑色牆面191離開後繼續向前 行走的過程中，本體100將透過控制與運算模組110控制清潔裝置180去收集待清潔物，藉由本體100之清潔裝置180可將白色牆面190與黑色牆面191的邊緣與本體100所經過之區域清潔乾淨，讓機器人順利的完成清潔之任務及提高清潔之效率。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

Claims (11)

1. 一種自動調整移動路徑的機器人，其包含：一本體；一控制與運算模組，該控制與運算模組係設於該本體內；複數個驅動模組，各該驅動模組係分別設於該本體之側邊，其中該控制與運算模組控制各該驅動模組使該本體沿一障礙物行走；複數個訊號發射器，各該訊號發射器係分別設於該本體之側邊，當該本體沿該障礙物行走時，該訊號發射器發射訊號至該障礙物；複數個訊號接受器，各該訊號接受器係分別設於該本體之側邊，各該訊號接受器接收由該障礙物反射之該訊號；複數個感應器，各該感應器係分別設於該本體之側邊，當該感應器碰撞該障礙物時，該控制與運算模組控制各該驅動模組，使該本體離開該障礙物，且該控制與運算模組依據該訊號接受器所接收之障礙物之性質對應的各該訊號產生一訊號特徵變化；該控制與運算模組藉由該訊號特徵變化產生一訊號標準值，該控制與運算模組依據該訊號標準值以決定該本體與該障礙物的距離；該控制與運算模組控制各該驅動模組使該本體保持該距離沿該障礙物邊緣行走；其中障礙物之性質包含該障礙物之顏色、該障礙物表面之光滑或粗糙程度；以及其中當該訊號接受器未接收到各該訊號時，該控制與運算模組將控制各該驅動模組使該本體轉彎並沿該障礙物繼續行走。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自動調整移動路徑的機器人，當該障礙物之性質改變或該訊號接受器所接收之各該訊號未符合該訊號標準值時，該控制與運算模組將控制各該驅動模組，使該本體朝該障礙物方向移動，並使該感應器碰撞該障礙物，及該控制與運算模組控制各該驅動模組使該本體離開該障礙物。
3. 如申請專利範圍第1項所述之自動調整移動路徑的機器人，其中該控制與運算模組更包含一記憶模組，該記憶模組係提供記錄各該訊號、該訊號特徵變化、該訊號標準值。
4. 如申請專利範圍第1項所述之自動調整移動路徑的機器人，其中該訊號係為電磁波、能量光束、紅外線或雷射光。
5. 一種自動調整移動路徑的方法，其包含下列步驟：一本體透過其內部所設置之一控制與運算模組控制複數個驅動模組使該本體沿一障礙物行走；該本體藉由該本體之側邊所設置之複數個訊號發射器發射訊號至該障礙物；該本體藉由該本體之側邊所設置之複數個訊號接受器接收由該障礙物反射之該訊號；該本體透過該本體之側邊所設置之複數個感應器碰撞到該障礙物時，該控制與運算模組控制各該驅動模組，使該本體離開該障礙物；該控制與運算模組依據該訊號接受器所接收該障礙物反射之各該訊號產生一訊號特徵變化；該控制與運算模組依據該訊號特徵變化產生一訊號標準值； 該控制與運算模組依據該訊號標準值以決定該本體與該障礙物的距離；該控制與運算模組控制各該驅動模組使該本體保持該距離沿該障礙物邊緣行走；以及其中該本體沿該障礙物行走時，當該訊號接受器未接收到各該訊號時，該本體將透過該控制與運算模組控制各該驅動模組使該本體轉彎並沿該障礙物繼續行走。
6. 如申請專利範圍第5項所述之自動調整移動路徑的方法，步驟進一步包含：該控制與運算模組將該感應器第一次碰撞到該障礙物當下作為一起始點；該本體藉由該起始點離開後開始收集該訊號並產生離開該障礙物之該訊號特徵變化。
7. 如申請專利範圍第6項所述之自動調整移動路徑的方法，進一步包含該本體透過該感應器複數次碰撞該障礙物以收集複數個該訊號；該控制與運算模組藉由各該訊號產生該訊號特徵變化；該控制與運算模組依據該訊號特徵變化產生該訊號標準值。
8. 如申請專利範圍第5項所述之自動調整移動路徑的方法，其中該本體沿該障礙物行走時，當該障礙物之性質改變或該訊號接受器所接收之各該訊號未符合該訊號標準值時，該控制與運算模組將控制各該驅動模組，使該本體朝該障礙物方向移動，並使該感應器碰撞該障礙物，及該控制與運算模組控制各該驅動模組使該本體離開該障礙物。
9. 如申請專利範圍第8項所述之自動調整移動路徑的方法，其中該障礙物 之性質包含該障礙物之顏色、該障礙物表面之光滑或粗糙程度。
10. 如申請專利範圍第5項所述之自動調整移動路徑的方法，其中該控制與運算模組更包含一記憶模組，該記憶模組係提供記錄各該訊號、該訊號特徵變化、該訊號標準值。
11. 如申請專利範圍第5項所述之自動調整移動路徑的方法，其中該訊號係為電磁波、能量光束、紅外線或雷射光。