TWI626519B - 具有定位技術之移動裝置及其方法 - Google Patents

Abstract

一種具有定位技術之移動裝置，包含一場地模組、至少一移動模組，及一主控模組。該場地模組包括一場地、複數設置於該場地之導航標誌，及複數設置於該場地之定位標誌。該移動模組包括一移動單元、一感應單元、一移動端計算單元，及一移動端通訊單元，該感應單元偵測該場地並產生一場地資訊。該主控模組包括一主控端通訊單元，及一主控端計算單元，該主控端計算單元分析該場地資訊，用以確認該移動單元於該場地中的位置。

Description

具有定位技術之移動裝置及其方法

本發明是有關於一種移動裝置，尤其是一種具有定位技術之移動裝置及其方法。

隨著科技水準不斷地提升，有越來越多輔助人類的機器被創造出來，且隨著技術人員不斷改良，人工智慧(Artificial Intelligence,AI)將被創造。

以移動載具的應用來說，目前的機器雖然可以輔助人類搬運較重之物品，但都必須由人類來操作，但目前可判斷移動路線之機器都還在研發階段，還存在著一些需要改善之問題。

請參閱圖1，為台灣專利I533101號一種制約機器人行動行為的系統及方法，包含一虛擬牆裝置1及一機器人2，虛擬牆裝置3在一預定接收範圍10內接收一障礙偵測訊號，並在該預定接收範圍內接收到該障礙偵測訊號則發出一虛擬牆訊號，藉由該虛擬牆訊號將一活動空間3分隔成第一活動區30域與第二活動區域32，機器人2則在行進時發送該障礙偵測訊號，當移動到該虛擬牆訊號的預定發射範圍12時，接收該虛擬牆訊號，並根據該虛擬牆訊號選擇地允許或禁止跨過該虛擬牆訊號的預定發射範圍，用以制約機器人2在第一活動區30域與第二活動區域32內移動行為。

習知之技術是允許或限制機器人於一區域內隨意移動，無法控制機器人的行動方向，機器人只能盲目地前進直到偵測到牆面，才隨意地改變方向，無法行進 至指定地點。

如何加強機器人判斷所在位置，並於指定地點間進行移動，且正確判斷行進路線是否可以前進，是相關技術人員亟需研究的議題之一。

有鑑於此，本發明之一目的是在提供一種具有定位技術之移動裝置，包含一場地模組、至少一移動模組，及一主控模組。

該場地模組包括一場地、複數設置於該場地之導航標誌，及複數設置於該場地之定位標誌。

該移動模組包括一設置於該場地中之移動單元、一設置於該移動單元之感應單元、一與該感應單元電連接之移動端計算單元，及一與該移動端計算單元電連接之移動端通訊單元，該感應單元偵測該場地並產生一場地資訊。

該主控模組包括一與該移動端通訊單元資訊連接之主控端通訊單元，及一與該主控端通訊單元電連接之主控端計算單元，該主控端計算單元分析該場地資訊，用以確認該移動單元於該場地中的位置，並控制該移動單元移動方向，其中，該複數導航標誌提供該主控端計算單元確認該移動單元移動方向，該複數定位標誌提供該主控端計算單元確認該移動單元於該場地的位置。

本發明的又一技術手段，是在於上述之主控模組更包括一與該主控端計算單元電連接之使用者操作介面，以提供一使用者監控該移動單元。

本發明的另一技術手段，是在於上述之主控模組更包括一與該主控端計算單元電連接之資訊儲存單元，以儲存該移動單元移動之資訊。

本發明的再一技術手段，是在於上述之複數導航標誌是由一格線圖案，及一直線圖案所組成，該複 數定位標誌分別為不同特徵之圖案。

本發明的又一技術手段，是在於上述之主控端計算單元分析該導航標誌呈該格線圖案時，可控制該移動單元旋轉一角度，以確定該移動單元的前進方向。

本發明之另一目的是在提供一種具有定位技術之移動方法，適用上述之移動裝置，該移動方法包含一環境偵測步驟、一環境分析步驟、一指令下達步驟，及一裝置移動步驟。

首先執行該環境偵測步驟，設置於該場地之移動單元，利用該移動單元上之感應單元偵測該場地以產生該場地資訊，並將該場地資訊傳輸至該主控端計算單元。

接著執行該環境分析步驟，該主控端計算單元分析該場地資訊，並藉由設置於該場地中該複數導航標誌，及該複數定位標誌，取得該移動單元於該場地的位置。

然後執行該指令下達步驟，該主控端計算單元儲存至少一移動程式碼，並將該移動程式碼傳輸至該移動端計算單元。

最後執行該裝置移動步驟，該移動端計算單元執行該移動程式碼，用以移動該移動單元的位置。

本發明的又一技術手段，是在於上述之裝置移動步驟中包括一方向確認步驟，當該場地之表面呈該格線圖案時，該主控端計算單元控制該移動單元旋轉至該角度，以確認該移動單元的前進方向，當該場地之表面呈該直線圖案時，該移動單元之移動方向為該直線之一端，或是該直線之另一端，當該場地之表面沒有該複數導航標誌時，該移動單元之移動方向為預設之方向。

本發明之另一技術手段，是在於上述之裝置移動步驟中更包括一於該方向確認步驟後之場地同步偵 測步驟，該移動端計算單元持續將該感應單元所感應之場地資訊，傳輸至該主控端計算單元，用以操控該移動單元。

本發明之再一技術手段，是在於上述之場地同步偵測步驟中，該主控端計算裝置持續分析該場地資訊，判別該定位標誌，以確認該移動裝置於該場地的位置。

本發明的又一技術手段，是在於上述之具有定位技術之移動方法，更包含一於該裝置移動步驟後之資訊儲存步驟，該主控端計算單元持續將該移動單元移動時之資訊儲存於資訊儲存單元。

本發明之有益功效在於，該移動模組之感應單元偵測該場地，並取得該場地資訊，該移動端通訊單元與該主控端通訊單元資訊連接，以將該場地資訊傳輸至該主控端計算單元，該主控端計算單元分析該場地資訊，藉由該場地上之導航標誌或定位標誌來確認該移動單元的位置，並傳送該移動程式碼至該移動端計算裝置，該移動端計算裝置依據該移動程式碼控制該移動單元的移動方向。

3‧‧‧場地模組

31‧‧‧場地

32‧‧‧導航標誌

321‧‧‧格線圖案

322‧‧‧直線圖案

33‧‧‧定位標誌

4‧‧‧移動模組

40‧‧‧前進方向

41‧‧‧移動單元

42‧‧‧感應單元

43‧‧‧移動端計算單元

44‧‧‧移動端通訊單元

5‧‧‧主控模組

51‧‧‧主控端通訊單元

52‧‧‧主控端計算單元

53‧‧‧使用者操作介面

54‧‧‧資訊儲存單元

910~950‧‧‧步驟

941~942‧‧‧子步驟

圖1是一結構示意圖，為台灣專利I533101「制約機器人行動行為的系統及方法」；圖2是一方塊示意圖，為本發明具有定位技術之移動裝置及其方法之一較佳實施例；圖3是一場地示意圖，說明該較佳實施例之一場地態樣；圖4是一方向示意圖，說明該較佳實施例之一導航標誌；圖5是一步驟示意圖，說明該較佳實施例之移動方法；及圖6是一步驟示意圖，說明該較佳實施例之移動方法 中的一裝置移動步驟。

有關本發明之相關申請專利特色與技術內容，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚地呈現。

參閱圖2、3、4，為本發明具有定位技術之移動裝置之較佳實施例，該移動裝置包含一場地模組3、至少一移動模組4，及一主控模組5。

該場地模組3包括一場地31、複數設置於該場地31之導航標誌32，及複數設置於該場地31之定位標誌33。該複數導航標誌32是由一格線圖案321，及一直線圖案322所組成，該複數導航標誌32分散設置於該場地31表面。

在該較佳實施例中，該場地31是四方形，其表面是使用白色，並於該場地31之四個角落設置目標區，並於每一目標區以複數格線圖案321做為導航標誌32，且於相鄰之兩個目標區之間以直線圖案322做為導航標誌32，該複數導航標誌32是使用黑色。該複數定位標誌33分別為不同特徵之圖案，且於每一目標區分設至少一定位標誌33。實際實施時，可依實際狀況於不同之場地31設置不同之導航標誌32，及定位標誌33，不應以此為限。

該移動模組4包括一設置於該場地31中之移動單元41、一設置於該移動單元41之感應單元42、一與該感應單元42電連接之移動端計算單元43，及一與該移動端計算單元43電連接之移動端通訊單元44，該感應單元42偵測該場地31並產生一場地資訊。

該移動單元41為一般的移動載具，可執行旋轉、轉彎、前進，及後退，較佳地，該移動單元41可以使用履帶式移動技術，可以旋轉的方式轉到所需之角度，以確認移動的方向，由於移動載具之移動技術已為業界所 知悉，並運用於許多載具產品中，在此不再詳加贅述。

在本較佳實施例中，該感應單元42是使用紅外線感測器，而設置於該場地31表面之導航標誌32及定位標誌33是使用可反射紅外線之圖料或膠布，該感應單元42對該場地31發出紅外線，並感應反射的紅外線，以記錄於該場地資訊中。實際實施時，該感應單元42也可以使用其他感應設備，不應以此為限。

該主控模組5包括一與該移動端通訊單元44資訊連接之主控端通訊單元51、一與該主控端通訊單元51電連接之主控端計算單元52、一與該主控端計算單元52電連接之使用者操作介面53，及一與該主控端計算單元52電連接之資訊儲存單元54。該移動端通訊單元44與該主控端通訊單元51是以無線資訊傳輸之技術進行資料的傳輸。

該主控端計算單元52分析該場地資訊，用以確認該移動單元41於該場地31中的位置，並控制該移動單元41移動方向，其中，該複數導航標誌32可提供該主控端計算單元52確認該移動單元41移動方向，該複數定位標誌33是提供該主控端計算單元52確認該移動單元41於該場地31的確切位置。該使用者操作介面53用以提供一使用者監控該移動單元41。該資訊儲存單元54用以儲存該移動單元41移動之資訊。

該主控端計算單元52可以由該定位標誌33確定該移動單元41於該場地31的位置，當該主控端計算單元52沒有該移動單元41的定位資訊時，也可經由該導航標誌32尋找到該定位標誌33，來確認該移動單元41於該場地31的位置。

該主控端計算單元52分析該導航標誌32為該格線圖案321時，可控制該移動單元41旋轉一個角度，以決定該移動單元41的一前進方向40，即使該移動 單元41的移動路線沒有導航標誌32，該主控端計算單元52也可控制該移動單元41以預設之方向行駛，較佳地，該移動單元41之移動方向為直行，直到該感應單元42偵測到其他的導航標誌32，該主控端計算單元52可由該場地資訊確認該移動單元41的位置，再控制該移動單元41的前進方向40，以正確到達目的地。

值得一提的是，本發明所使用之格線圖案321具有邊線及直角，該主控端計算單元52可下達旋轉指令，使該移動單元41旋轉至所需之角度，並由該感應單元42所偵測之場地資訊，取得該格線圖案321的旋轉角度，來確認該移動單元41之旋轉角度是否正確，進而於沒有導航標誌32的場地31上準確地前進至另一個導航標誌32，或定位標誌33。

此外，本發明將主要的數值運算及參數判斷集中於該主控端計算單元52，該移動端計算單元43只負責接受指令及執行指令，可以有效減輕該移動端計算單元43的運算能力，不僅能效降低該移動單元41的晶片規格，當該場地上具有複數移動模組4時，該主控端計算單元52可負責協調每一移動單元41的移動方向，避免發生相撞意外。

配合參閱圖5、6，為該較佳實施例之具有定位技術之移動方法，該移動方法包含一環境偵測步驟910、一環境分析步驟920、一指令下達步驟930、一裝置移動步驟940，及一資訊儲存步驟950。

首先執行該環境偵測步驟910，位於該場地31之移動單元41，利用設置於該移動單元41上之感應單元42偵測該場地31以產生該場地資訊，並將該場地資訊傳輸至該主控端計算單元52，較佳地，可以先將該移動單元41移動至具有該導航標誌32，及該定位標誌33的地點，以使該感應單元42偵測該場地31表面之導航標誌32 或定位標誌33。

接著執行該環境分析步驟920，該主控端計算單元52分析該場地資訊，並藉由設置於該場地31中該複數導航標誌32，及該複數定位標誌33，取得該移動單元41於該場地31的位置。

當該移動單元41位於沒有導航標誌32，或是沒有定位標誌33之場地31時，該主控端計算單元52控制該移動單元41往預設之方向前進，該預設方向為向前移動，以到達具有導航標誌32的場地31，再沿著該導航標誌32到達定位標誌33，該主控端計算單元52就能取得該移動單元41於該場地31的位置。

然後執行該指令下達步驟930，該主控端計算單元52儲存至少一移動程式碼，並將該移動程式碼傳輸至該移動端計算單元43。該移動程式碼為控制該移動單元41的指令，可以控制該移動單元41到達所指定的位置。

當確認該移動單元41的位置後，該主控端計算單元52可以下達具有移動指令的移動程式碼，令該移動單元41移動至指定的位置，較佳地，該移動單元41可經過多次轉彎來閃避特定區域，也能以捷徑之方式到達目的地，該移動單元41的移動模式都設定於該移動程式碼中。因此，本發明可以運用於倉儲中物品的搬運，可將其中之一目標區的貨物，搬運至另一目標區置放。

接著執行該裝置移動步驟940，該移動端計算單元43執行該移動程式碼，用以移動該移動單元41的位置。其中，該裝置移動步驟940包括下列兩個子步驟，一方向確認步驟941，及一場地同步偵測步驟942。

在該方向確認步驟941中，當該場地31之表面呈該格線圖案321時，該主控端計算單元52控制該移動單元41旋轉至該角度，以確認該移動單元41的前進方向40，當該場地31之表面呈該直線圖案322時，該移 動單元41之移動方向為該直線圖案322之一端，或是該直線之另一端，當該場地31之表面沒有該複數導航標誌32時，該移動單元41之移動方向為預設之方向，該移動單元41之預設方向為向前直行，實際實施時，該移動單元41之預設方向可以是以一曲線方式前進，不應以此為限。

由於本發明使用格線圖案321做為導航標誌32，該格線圖案321具有四個邊及四個角，以使該主控端計算單元52可以控制該移動單元41旋轉，並利用該格線圖案321確認旋轉角度，用以前進至預定地點，當到達之預定地點也使用格線圖案321時，也可變更該移動單元41的旋轉角度，再進行移動。當該預定地點使用直線圖案322時，該主控端計算單元52可以選擇往該直線圖案322之一端，或是往該直線圖案322之另一端前進。

於該場地同步偵測步驟942中，該移動端計算單元43持續將該感應單元42所感應之場地資訊，傳輸至該主控端計算單元52，用以操控該移動單元41。儲存於該主控端計算單元52之移動程式碼是專屬該場地31設計之指令，會記錄從其中之一目標區出發後會到達特定的導航標誌32或定位標誌33，當該移動單元41前進後所遇上之導航標誌32或定位標誌33與記錄不同，表示該移動單元41移動時發生錯誤，將於該使用者操作介面53對外發出錯誤警報，快速通知維修人員前來處理。

值得一提的是，由於本案於該場地31設置複數具有不同特徵之定位標誌33，該主控端計算單元52判斷該移動單元41移動時發生錯誤時，可控制該移動單元41接近該導航標誌32，並循著該導航標誌32移動至該定位標誌33，以使該主控端計算單元52再次確認該移動單元41於該場地31的位置，其中，該主控端計算單元52將操控該移動單元41的移動過程記錄於該資訊儲存單元54，可以提供技術人員維修保養時的參考。

於該較佳實施例中，是使用不同形狀外觀之圖案，做為複數具有不同特徵之定位標誌33，實際實施時，可以使用標籤圖案(QR Code)，或是被動式微波標籤(RFID)，發明人在該場地31設置時發現，該定位標誌33於該場地31中設置越多，雖然可以讓該主控端計算單元52輕易取得該移動單元41的位置，但是設置成本相對較高，程式針對每一定位標誌33進行定位的判斷時間也相對較長，會造成該移動單元41移動狀況不順暢，因此，本發明當該主控端計算單元52無法得知該移動單元41的位置時，再使用該複數導航標誌32將該移動單元41導航至其中之一定位標誌33，執行該移動單元41的定位，可以有效減少設置成本，也能有效提升移動的順暢度。

最後執行該資訊儲存步驟950，該主控端計算單元52持續將該移動單元41移動時之資訊儲存於資訊儲存單元54。較佳地，該於資訊儲存單元54儲存著該感應單元42所產生之場地資訊，以及該主控端計算單元52所發出之移動程式碼，以使技術人員可以由儲存的歷史紀錄，了解該移動單元41是否正確移動，有效提供維修時或調整設定參數時的參考依據。

由上述說明可知，本發明確實具有下列功效：

一、具有定位的功效

設置於該場地31上的定位標誌33，可提供該主控端計算單元52確定該移動單元41的位置，當該主控端計算單元52無法確定該移動單元41的位置時，也可以藉由該導航標誌32移動至其中之一定位標誌33，用以確認該移動單元41的位置。

二、具有準確移動之功效

具有格線圖案321之導航標誌32可以提供該移動單元41旋轉至所需要的角度，確認前進方向40可 以到目標地點，即使該移動單元41的移動路程沒有導航標誌32，也可以準確大達目的地。

三、節省設置成本

該場地31上設置有連接該複數定位標誌33之導航標誌32，以使該場地31之表面不需佈滿定位標誌33，有效節省定位標誌33的設置，也能提高移動單元41移動的效率。

綜上所述，本發明於該場地31設置複數定位標誌33，以及與該複數定位標誌33相連接的導航標誌32，有效輔助該主控端計算單元52確認該移動單元41的位置，並藉由該格線圖案321之導航標誌32，有效輔助主控端計算單元52確認該移動單元41之旋轉角度，並確認前進方向40，即使該移動單元41移動的途中沒有導航標誌32的導引，也能正確到達指定目標，故確實可以達成本發明之目的。

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。

Claims (8)

1. 一種具有定位技術之移動裝置，包含：一場地模組，包括一場地、複數設置於該場地之導航標誌，及複數設置於該場地之定位標誌；至少一移動模組，包括一設置於該場地中之移動單元、一設置於該移動單元之感應單元、一與該感應單元電連接之移動端計算單元，及一與該移動端計算單元電連接之移動端通訊單元，該感應單元偵測該場地並產生一場地資訊；及一主控模組，包括一與該移動端通訊單元資訊連接之主控端通訊單元，及一與該主控端通訊單元電連接之主控端計算單元，該主控端計算單元分析該場地資訊，用以確認該移動單元於該場地中的位置，並控制該移動單元移動方向，其中，該複數導航標誌提供該主控端計算單元確認該移動單元移動方向，該複數定位標誌提供該主控端計算單元確認該移動單元於該場地的位置；其中，該複數導航標誌是由一格線圖案所組成，該主控端計算單元分析該導航標誌，以控制該移動單元旋轉一角度，確定該移動單元之一前進方向。
2. 依據申請專利範圍第1項所述具有定位技術之移動裝置，其中，該主控模組更包括一與該主控端計算單元電連接之使用者操作介面，以提供一使用者監控該移動單元。
3. 依據申請專利範圍第2項所述具有定位技術之移動裝置，其中，該主控模組更包括一與該主控端計算單元電連接之資訊儲存單元，以儲存該移動單元移動之資訊。
4. 依據申請專利範圍第3項所述具有定位技術之移動裝置，其中，該複數導航標誌更包括一直線圖案，該複數定位標誌分別為不同特徵之圖案。
5. 一種具有定位技術之移動方法，適用申請專利範圍第1至4項之移動裝置，該移動方法包含下列步驟：一環境偵測步驟，位於該場地之移動單元，利用該移動單元上之感應單元偵測該場地以產生該場地資訊，並將該場地資訊傳輸至該主控端計算單元；一環境分析步驟，該主控端計算單元分析該場地資訊，並藉由設置於該場地中該複數導航標誌，及該複數定位標誌，取得該移動單元於該場地的位置；一指令下達步驟，該主控端計算單元儲存至少一移動程式碼，並將該移動程式碼傳輸至該移動端計算單元；及一裝置移動步驟，該移動端計算單元執行該移動程式碼，用以移動該移動單元的位置，其中，該裝置移動步驟中包括一方向確認步驟，當該場地之表面呈該格線圖案時，該主控端計算單元控制該移動單元旋轉至該角度，以確認該移動單元的前進方向，當該場地之表面呈該直線圖案時，該移動單元之移動方向為該直線之一 端，或是該直線之另一端，當該場地之表面沒有該複數導航標誌時，該移動單元之移動方向為預設之方向。
6. 依據申請專利範圍第5項所述具有定位技術之移動方法，其中，該裝置移動步驟中更包括一於該方向確認步驟後之場地同步偵測步驟，該移動端計算單元持續將該感應單元所感應之場地資訊，傳輸至該主控端計算單元，用以操控該移動單元。
7. 依據申請專利範圍第6項所述具有定位技術之移動方法，其中，該場地同步偵測步驟中，該主控端計算裝置持續分析該場地資訊，判別該定位標誌，以確認該移動裝置於該場地的位置。
8. 依據申請專利範圍第7項所述具有定位技術之移動方法，更包含一於該裝置移動步驟後之資訊儲存步驟，該主控端計算單元持續將該移動單元移動時之資訊儲存於資訊儲存單元。