TWI619461B - Home robot and its operation method - Google Patents
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Abstract
本發明係有關於一種家用機器人，特別是用於地面的可自動移行的清潔機器人，包含一殼體，包含一設置在該殼體之底面上的行走機構，包含一用於檢測該殼體之環境的傳感機構，且包含一用於自動控制該行走機構的控制系統，其中針對防止生物排泄物造成污染的技術課題的解決方案為，設有若干用於檢測地面之被生物排泄物污染的分區的檢測構件，以及，該等控制構件根據該等檢測構件的輸出訊號改變該家用機器人的工作方式。本發明亦有關於一種操作家用機器人的方法。
Description
本發明係有關於一種家用機器人，特別是一種用於地面的可自動移行的清潔機器人，其包含一殼體，包含一設置在該殼體之底面上的行走機構，包含一用於檢測該殼體之環境的傳感機構，且包含一用於自動控制該行走機構的控制系統。本發明亦有關於一種操作家用機器人，特別是操作用於地面的可自動移行的清潔機器人的方法。
在本發明中，家用機器人係指任意可自動移行的、能夠實現至少一家用功能的家用設備。家用機器人特別是指一自律機器人，例如一地面清潔機器人，特別是吸塵機器人、擦拭機器人及/或掃地機器人。此類地面處理機器人具有若干電動的抽風機單元及/或電動驅動的刷子及/或刷毛輥及/或擦拭單元。地面處理機器人亦可指割草機。此外，家用機器人還指實現另一不同於清潔功能的功能(例如運輸功能)的服務機器人。下面主要參照用於家用領域中之地面的清潔機器人對本發明進行描述，其主要用作私人
及商務內務中的所謂“吸塵機器人”；此點不對揭示內容構成任何限制。
可自動移行的家用機器人係透過蓄電池供電。為對蓄電池進行充電，以及為視情況對設備內部之容器中收集的污物或廢料進行處置，家用機器人亦分配有一連接至家用電網的基站。
家用機器人例如藉由無線電及/或光訊號導引，或者藉由基站與家用機器人之間的無線電通訊自動地找到基站。例如可以藉由基站與家用機器人之間的無線通訊自動地發出駛向基站的請求。家用機器人本身亦可根據設備側污物容器的填充度及/或蓄電池的充電狀態駛向基站。此外，在工作完畢後，例如在完成對預定的地面區域的清潔後，家用機器人可以自動駛向基站。
家用機器人的自動工作方式被視作有價值的特性，因為家用機器人能夠自律地，從而在無人在場的情況下進行工作。特別是僅憑家用機器人來對待駛過的地面，特別是待清潔的地面進行監控。
因此，在採用先前的家用機器人時的問題在於，在地面不知出於何種原因而存在生物(特別是動物，但亦可為人類)的排泄物的情況下，仍駛過並視情況處理此地面。排泄物係指尿液及糞便。在此種情形下，排泄物要麼透過行走機構分佈至地面的其他分區，要麼透過可能設有的清潔裝置分佈在家用機器人上或家用機器人中。故在每種情形下皆會導致家用機器人的使用者所期望避免的令人不快
的狀況。
因此，本發明所基於的技術課題為，如此改進家用機器人及操作家用機器人的方法，以至少部分地克服上述缺點。
本發明用以透過本文一開始所述類型的家用機器人解決上述技術課題的解決方案為，設置用於檢測地面被生物排泄物污染的分區的檢測構件，以及該控制構件根據檢測構件的輸出訊號改變該家用機器人的工作方式。藉此，該家用機器人便能自律地對地面上的排泄物的存在進行響應，並防止進一步散佈及進一步污染。
根據本發明，該控制構件較佳對該行走機構進行控制，以至少部分地防止駛過該污染的分區。藉此儘可能地，或視情況完全防止該家用機器人駛過排泄物。在排泄物的檢測及定位過晚或不精確，以及在無法及時或精確地控制該行走機構的情況下，僅會部分地駛過排泄物。但即便在僅部分防止的情況下，亦能夠將因排泄物造成的污染的進一步散佈保持在儘可能小的程度。其中，該等控制構件是被設成使該行走機構停止，或將行走機構控制成該家用機器人移離或繞過地面的污染分區。
根據該家用機器人的另一設計方案，設有一清潔裝置，以及該控制構件根據該檢測構件的輸出訊號至少部分地防止對該污染的分區的清潔。作為控制該行走機構的
附加或替代方案，如此便能防止該清潔裝置被排泄物污染，或者使得該清潔裝置僅部分被污染。
為實現上述作用，檢測構件可採用各種構型方案。
根據該家用機器人的一種較佳設計方案，該檢測構件具有至少一用於檢測該殼體之環境的熱影像的紅外攝像機，以及設有用於評估該熱影像的評估構件。其中，在該熱影像的至少一分區具有相對於其他環境的一預定溫差的情況下，該控制系統至少部分地防止駛過及清潔該污染的分區。與其他環境相比，該溫差較佳大於等於5℃。據此，該等評估構件係一影像評估單元，其就記錄的溫度分佈偏差對拍攝的熱影像進行評估。該等評估機構藉此便能以空間解析的方式檢測排泄物，或者檢測受到類似污染的、無論如何不應駛過的地面分區。因此，在將該等空間資訊傳輸至該行走機構的控制系統的情況下，能夠針對性地停止或繞過該分區。
根據該家用機器人的一種替代性設計方案，該等檢測構件具有至少一用於檢測至少一特定氣體濃度的氣體感測器，以及設有用於評估該特定氣體濃度的評估構件。較佳地，該至少一氣體感測器係沿正常移行方向設置在該家用機器人的前區內或者地面清潔機器人的吸入區內。在該特定氣體濃度超出一預定限值的情況下，該控制系統至少部分地防止駛過及清潔該污染的分區。在此情形下，為檢測地面之被排泄物污染的分區，關鍵之處並非異常的溫
度，而是某一氣味，即一特定氣體濃度。如此便能可靠地檢測已具備環境溫度的排泄物。但空間解析度低於熱影像攝像機。
較佳地，該至少一感測器對甲烷、氨、丁酸、苯酚、己酸、硫醇或硫化氫的至少一特定濃度進行檢測。上述氣體係生物排泄物所特有，並能實現對排泄物的可靠偵測。其中，較佳並行使用多個針對不同氣體濃度的感測器。
本發明用以解決上述技術課題的另一解決方案為一種操作家用機器人，特別是操作用於地面的可自動移行的清潔機器人的方法，其中該家用機器人具有一行走機構，其中就生物排泄物的存在對待駛過的地面進行檢測，且其中，在檢測出排泄物的情況下改變該家用機器人的功能設定，且其中行走機構的設定係改變成至少部分地避免駛過經污染的分區。因此，便能以下列方式操作家用機器人：在地面上出現排泄物的情況下，儘可能減少，甚至避免該家用機器人本身及/或其他地面的污染。如此家用機器人的應用對於使用者而言更易於使用。
根據本發明，在確定地面上存在排泄物的情況下，改變該行走機構的設定。在此種情形下特別是可以使得該行走機構停止。在檢測出排泄物的情況下，亦可繞過地面之被排泄物污染的分區。如此便能主動地防止該家用機器人駛過地面之被排泄物污染的分區，進而防止污染因該行走機構而進一步散佈。
根據該方法的另一設計方案，在檢測出排泄物的
情況下，將一清潔裝置關閉。在此情形下，該家用機器人係包含一清潔裝置的地面處理機器人，該清潔裝置特別是以電動抽風機單元及/或電動驅動的刷子及/或刷毛輥及/或擦拭單元來構型。藉由該方法能夠主動地防止該清潔裝置與排泄物發生接觸，並防止該清潔裝置的污染，進而儘可能乃至完全防止該家用機器人本身的污染。
可透過以下方式進一步改進前文述及的方法：在一顯示器上顯示對排泄物的檢測，及/或在一顯示器上顯示被污染地面的分區的位置。藉此，該家用機器人的使用者能夠更好地瞭解例如該家用機器人停止以及自律性中斷待執行工作的原因。
2‧‧‧地面清潔機器人
4‧‧‧殼體
6‧‧‧行走機構
8‧‧‧傳感機構
10‧‧‧移行輪
11‧‧‧從動輪
12‧‧‧刷子
14‧‧‧吸入口
16‧‧‧斜坡
20‧‧‧檢測構件
22‧‧‧紅外攝像機
24、26‧‧‧氣體感測器
30‧‧‧顯示器
下面參照附圖結合實施例對本發明進行說明。附圖中：圖1為本發明之家用機器人的一實施例的自上而下的透視圖；及圖2為圖1所示家用機器人的自下而上的透視圖。
圖1及2示出本發明之形式為地面清潔機器人2的家用機器人。地面清潔機器人2具有一殼體4、一設於殼體4之底面上的行走機構6、一用於檢測殼體4之環境的傳感機構8，以及一用於自動驅動行走機構6的控制系統。
行走機構6係設置在殼體4之底面上並朝向待清
潔的地面。行走機構6具有兩個電動驅動的移行輪10以及一從動輪11，故將地面清潔機器人2三點式支承在待清潔的地面上。透過對該二移行輪10進行不同的控制，能夠使得地面清潔機器人2沿任意方向移行，其中沿圖1中之箭頭r的方向向前移動。亦可原地旋轉，以及以與箭頭r的方向相反的方式向後移動。
特別是如圖2所示，在殼體4之底面上，在吸入口14內設有一伸出下緣的、電動驅動的刷子12。此外，設有一未繪示的、同樣係電動的抽風機馬達。此外，設有一簸箕狀的斜坡16，透過此斜坡將刷去的污物粒子送入一未繪示的容器狀容納件。
透過一未繪示的可再充電的蓄電池為地面清潔機器人2的各組件，即為移行輪10的電動馬達、刷子12的電力驅動裝置、該抽風機以及該控制系統之其他電子設備供電。
為檢知環境、空間分界以及可能存在的障礙物，以及特別是為防止地板清潔機器人2卡住，設有已述及的傳感機構8，其是以傳感的障礙物檢知系統來構型的。此傳感機構由一光學發送單元與一光學接收單元構成，該二單元皆整合在圖1所示傳感機構8中。在本實施例中，傳感機構8係可圍繞殼體4之垂直軸x旋轉，如圖1中之箭頭c所示。
根據本發明，設有用於檢測地面之被生物排泄物污染的分區的檢測構件20，地面清潔機器人2係設置在
該檢測構件上，以及，控制構件根據檢測構件20的輸出訊號改變地面清潔機器人2的工作方式。為此，該控制構件能夠以至少部分地防止駛過污染的分區之方式來控制行走構件6。作為替代或附加方案，該控制構件能夠根據檢測構件20的輸出訊號至少部分地防止對污染分區的清潔。
檢測構件20可如下文所述採用不同的構型方案。
在圖1所示實施例中，檢測構件20具有至少一用於檢測殼體4之環境的熱影像的紅外攝像機22。設有未繪示的、用於評估該熱影像的評估構件(其亦可構成該控制系統的一部分)，其中，在該熱影像的至少一分區具有相對於其他環境的一預定溫差的情況下，該控制系統至少部分地防止駛過及清潔該污染的分區。特別是，在拍攝的熱影像中進行評估期間尋找大於或等於5℃的溫差。
亦可將紅外攝像機22的活動停止，以免在評估攝像訊號時在設有地面加熱裝置的空間內發生誤判。另一選項為，對紅外攝像機之影像訊號中的規則輪廓或邊緣進行檢測，並將其分配給該空間。例如可藉由陽光、電纜或加熱管對地表面進行加熱，從而產生規則的輪廓及邊緣。
圖1及2示出該等檢測構件的另一替代性設計方案。在此情形下，檢測構件20具有用於檢測至少一特定氣體濃度的氣體感測器24或26。設有前文述及的評估構件，以評估該特定氣體濃度，其中，在感測器24、26中的至少一個的特定氣體濃度超出一預定限值的情況下，該控制系
統至少部分地防止駛過及清潔該污染的分區。
其中，氣體感測器24係在殼體4上設置在主移行方向r上。替代性的氣體感測器26則在殼體4之底面上設置在吸嘴14的區域內。因此，在所示實施例中設有兩個氣體感測器24及26。但可以使用該二氣體感測器中的僅一個，或者在殼體4中或該殼體上的其他位置上設置更多氣體感測器。
氣體感測器24或26能夠就特定氣體濃度對環境空氣進行分析。其中，感測器24或26能夠對甲烷、氨、丁酸、苯酚、己酸、硫醇或硫化氫的至少一特定濃度進行檢測。對於生物排泄物而言此等氣體具特徵性，故在超出待偵測氣體的特定濃度限值時產生一相應的輸出訊號，以顯示排泄物的存在。
此外如圖1所示，殼體4之頂面具有一顯示器30，其中在該顯示器上顯示是否在地面上檢測出排泄物，並視情況顯示排泄物的位置。
Claims (11)
- 一種家用機器人，特別是用於地面的可自動移行的清潔機器人，其包含：一殼體；一設置在該殼體之底面上的行走機構；一用以檢測該殼體之環境的傳感機構；以及一用以自動控制該行走機構的控制構件；其中設有用以檢測該地面之被生物排泄物污染的一分區的檢測構件，且其中該控制構件根據該檢測構件的一輸出訊號改變該家用機器人的工作方式；該家用機器人特徵在於該等控制構件控制該行走機構以至少部分地防止駛過污染的分區。
- 如請求項1之家用機器人，其中：設有一清潔裝置；以及該控制構件根據該檢測構件的一輸出訊號至少部分地防止對該污染的分區進行清潔。
- 如請求項1或2之家用機器人，其中：該等檢測構件具有用以記錄該殼體之環境的一熱影像之至少一紅外攝像機；設有用以評估該熱影像的評估構件；以及在該熱影像的至少一分區具有相對於其他環境的一預定溫差之情況下，該控制構件至少部分地防止駛過 及清潔該污+染的分區。
- 如請求項1或2之家用機器人，其中：該檢測構件具有至少一用以檢測至少一特定氣體濃度的氣體感測器；設有若干用以評估該特定氣體濃度的評估構件；以及在該特定氣體濃度超出一預定限值的情況下，該控制構件至少部分地防止駛過及/或清潔該污染的分區。
- 如請求項4之家用機器人，其中：該至少一氣體感測器檢測甲烷、氨、丁酸、苯酚、己酸、硫醇或硫化氫的至少一特定濃度。
- 一種操作家用機器人的方法，特別是操作用於地面之可自動移行的清潔機器人的方法，其中清潔設備具有一清潔裝置以及一行走機構，其中就生物排泄物的存在對於待清潔之地面進行檢測，其中在檢測出排泄物的情況下，改變該家用機器人的功能設定；且其中該行走機構的設定係改變成避免駛過至少部分經污染的分區。
- 如請求項6之方法，其中在檢測出排泄物的情況下使該行走機構停止。
- 如請求項6之方法，其中在檢測出排泄物的情況下繞過該地面之被排泄物污染的分區。
- 如請求項6或7之方法，其中在檢測出排泄物的情況下將清潔裝置關閉。
- 如請求項6或7之方法，其中排泄物的檢測係顯示在一顯示器上。
- 如請求項6或7之方法，其中被污染之地面的分區的位置係顯示在一顯示器上。
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