TWI680737B - 清潔機器人系統及其運作方法 - Google Patents

Abstract

一種清潔機器人系統，包括一清潔機器人以及一充電塢。清潔機器人攜帶一第一電池。充電塢磁吸一第二電池且對第二電池充電。當清潔機器人電性連接充電塢且第一電池的電量低於一預設電量時，充電塢磁吸第一電池並釋放第二電池且清潔機器人攜帶第二電池。清潔機器人系統的運作方法亦被提出。

Description

清潔機器人系統及其運作方法

本發明是有關於一種機器人系統及其運作方法，且特別是有關於一種清潔機器人系統以及清潔機器人系統的運作方法。

目前，機器人之開發逐漸受到重視，其中應用機器人的領域包括清潔環境的清潔機器人。然而，清潔機器人隨著搭載之功能逐漸增多及運用範圍不再侷限於家庭內使用，因此清潔機器人所搭載的電池需要長時間的續航力。習知的清潔機器人每隔一段時間必須返回並停留在充電站等待電池充電完畢，無法持續進行清潔作業。因此一種可以快速自動更換電池、無需等待充電時間且可以增加工作時間的清潔機器人系統為本領域所迫切需要解決的問題。

本發明提供一種清潔機器人系統，可以快速自動更換電池，具有良好的工作效能。

本發明提供一種清潔機器人系統的運作方法，提供不間斷工作的清潔機器人，具有良好的工作效能。

本發明的清潔機器人系統，包括一清潔機器人以及一充電塢。清潔機器人攜帶一第一電池。充電塢磁吸一第二電池且對第二電池充電。當清潔機器人電性連接充電塢且第一電池的電量低於一預設電量時，充電塢磁吸第一電池且釋放第二電池，以使清潔機器人攜帶第二電池。

本發明的清潔機器人系統的運作方法，包括以下步驟：藉由一清潔機器人攜帶一第一電池；藉由一充電塢磁吸一第二電池以對第二電池充電；以及當清潔機器人電性連接充電塢且第一電池的電量低於一預設電量時，藉由充電塢磁吸第一電池且釋放第二電池，以使清潔機器人攜帶第二電池。

基於上述，在本發明的清潔機器人系統的設計中，清潔機器人系統包括多個電池，且可以透過第一電磁鐵磁吸對應的電池而選擇地搭載部分或全部的電池。當清潔機器人搭載全部的電池時，可以進行高耗電的清潔任務或延長工作時間。當清潔機器人搭載部分的電池時，由於本發明的充電塢可將未搭載於清潔機器人的另一部分的電池留置於充電塢中進行充電，因此本發明的清潔機器人可以透過返回充電塢進行快速且簡易的方式更替電池，延長清潔機器人進行清潔任務的時間並減少清潔機器人等待電池充電的閒置時間，以達成清潔機器人不間斷地工作，提高工作效率。另外，本發明的清潔機器人可在執行回位程序時被充電塢磁吸而定位，因此清潔機器人可以穩定的與充電塢連接而不需將充電塢固定於牆壁，進而增加充電塢於環境中的配置選擇性。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1A繪示為本發明的一實施例的一種清潔機器人系統的立體示意圖。圖1B繪示為圖1A的清潔機器人位於第一位置的立體示意圖。圖1C繪示為圖1A的清潔機器人位於第二位置的立體示意圖。請參考圖1A、圖1B以及圖1C，清潔機器人系統10包括一充電塢100、一清潔機器人200以及多個電池300。在本實施例中，清潔機器人200可例如是掃地機器人、拖地機器人或其它種類的清潔機器人。充電塢100包括一固定基座120以及一伸縮基座140。伸縮基座140可伸縮地連接於固定基座120。在本實施例中，清潔機器人200適於移動至充電塢100且與充電塢100電性連接。當清潔機器人200靠近充電塢100時，清潔機器人200可移動至一第一位置P1（如圖1B所示）。當伸縮基座140縮入固定基座120內時，清潔機器人200可移動至一第二位置P2（如圖1C所示）。在本實施例中，電池300可例如是鋰電池、鎳氫電池等可充電電池。

圖2繪示為本發明的一實施例的充電塢的立體示意圖。請同時參考圖1A及圖2，在本實施例中，固定基座120包括一內部空間122及多個第一電磁鐵124。伸縮基座140可縮入內部空間122。伸縮基座140包括一第二電磁鐵144以及多個第一電池槽142。請參考圖1B、圖1C及圖2，首先，當伸縮基座140伸出於固定基座120且清潔機器人200靠近伸縮基座140時，清潔機器人200移動至第一位置P1（如圖1B所示）。接著，當伸縮基座140縮入固定基座120的內部空間122內時，清潔機器人200移動至第二位置P2（如圖1C所示）。圖2所示的充電塢100為當伸縮基座140縮入固定基座120時的情況，而省略了移動至第二位置P2的清潔機器人200，以清楚的表示充電塢100的固定基座120以及伸縮基座140所包括的元件及其位置關係，並非用以限定本發明的實施例。

圖3繪示為本發明的一實施例的充電塢的局部立體放大示意圖。請參考圖1A、圖2及圖3，在本實施例中，充電塢100更包括一第一控制電路500。第一控制電路500配置於固定基座120或伸縮基座140。充電塢100的第一控制電路500可透過馬達控制電路550（請參考圖6A）將伸縮基座140縮入內部空間122中。在本實施例中，充電塢100更包括一馬達160、連接於馬達160的一齒輪162及囓合於齒輪162的一齒條164，如第3圖所示。馬達控制電路550控制馬達160以帶動齒輪162以及對應的齒條164。齒輪162配置於固定基座120與伸縮基座140的其中一者，且齒條164配置於固定基座120與伸縮基座140的另一者。在本實施例中，馬達160選擇性地配置於固定基座120，而齒條164配置於伸縮基座140，因此當馬達160驅動齒輪162時，可以移動齒條164使伸縮基座140縮入或伸出固定基座120的內部空間122，然而本發明不以此為限。於其他實施例中，馬達160也可以配置於伸縮基座140而齒條164配置於固定基座120，以使伸縮基座140縮入或伸出固定基座120的內部空間122。

圖4A繪示為本發明的一實施例的清潔機器人的立體示意圖。圖4B繪示為圖4A的清潔機器人的側視示意圖。請參考圖4A及圖4B，在本實施例中，清潔機器人200具有一本體210、多個第二電池槽220以及至少一第二導磁件240。舉例而言，這些第二電池槽220配置於本體210的一側（例如：清潔機器人200移動至第一位置P1時清潔機器人200鄰近充電塢100的一側）。這些第二電池槽220適於容納電池300。在本實施例中，清潔機器人200選擇性地包括三個第二導磁件240（如圖4A所示）。這些第二導磁件240配置於清潔機器人200的一側表面202上靠近多個第二電池槽220的部位。舉例來說，第二導磁件240可位於這些第二電池槽220的兩側或這些第二電池槽220之間的部位，但第二導磁件240的配置位置不以此為限。

圖5A繪示為本發明的一實施例的電池的正面的立體示意圖。圖5B繪示為本發明的一實施例的電池的底面的立體示意圖。請參考圖1A、圖5A及圖5B，在本實施例中，這些電池300分別可選擇地配置於這些第一電池槽142（如圖1A所示）或這些第二電池槽220（如圖4A所示），以電性連接於充電塢100或清潔機器人200。例如，當這些電池300配置於第一電池槽142時，這些電池300電性連接於充電塢100。當這些電池300配置於第二電池槽220時，這些電池300電性連接於清潔機器人200。這些電池300分別包括多個第一導磁件340。這些第一導磁件340分別設置於電池300的表面上。具體而言，電池300具有外表面（未標示）。第一導磁件340設置於此外表面上。當電池300位於清潔機器人200的第二電池槽220時，電池300的外表面外露於第二電池槽220。另外，如圖4A及圖5A所示，當電池300配置於第二電池槽220時，電池300的外表面輪廓303對應清潔機器人200的側表面輪廓203。換句話說，電池300的外表面輪廓303與清潔機器人200的側表面輪廓203共形，以使外觀一致，但電池300的外表面輪廓303與清潔機器人200的側表面輪廓203的關係不以此為限制。

在本實施例中，電池300更包括凸出於其表面的至少一翼狀部320。第一電池槽142包括對應於翼狀部320的至少一第一導軌146。如圖1A所示，電池300包括兩個翼狀部320，且第一電池槽142包括兩個第一導軌146。當電池300進入第一電池槽142時，這些翼狀部320分別在這些第一導軌146內滑動，使電池300配置於第一電池槽142內。此外，第二電池槽220包括對應於翼狀部320的至少一第二導軌226。如圖4A及圖4B所示，第二電池槽220包括兩個第二導軌226。當電池300進入第二電池槽220時，這些翼狀部320分別在這些第二導軌226內滑動，使電池300配置於第二電池槽220內。

此外，請參考圖4A以及圖4B以及圖5A，在本實施例中，清潔機器人200更包括多個第一固定件260，且這些第一固定件260分別配置於這些第二電池槽220內。這些電池300更包括多個第二固定件360。第一固定件260的形狀或形式對應這些第二固定件360的形狀或形式。例如，第一固定件260為卡合孔，第二固定件360為卡勾。具體而言，當這些電池300分別配置於這些第二電池槽220內時，這些電池300的這些第二固定件360會分別卡扣於清潔機器人200的這些第一固定件260，以將這些電池300固定於清潔機器人200中。藉此，這些電池300可以配置於第二電池槽220內，而不會自清潔機器人200鬆脫或滑出清潔機器人200。

値得一提的是，請參考圖1A、圖1B、圖2、以及圖4A，在本實施例中，充電塢100包括多個第一電池槽142（外露於固定基座120），且清潔機器人200對應地包括多個第二電池槽220。當清潔機器人200位於第一位置P1時，第一電池槽142對應第二電池槽220，且對應第一電池槽142設置的第一電磁鐵124也會對應第二電池槽220。例如，第一電池槽142以及第一電磁鐵124皆對齊第二電池槽220。當清潔機器人200移至第二位置P2時，第一控制電路500通過控制第一電磁鐵124以分別選擇地磁吸或不磁吸這些電池300的第一導磁件340，以使這些電池300可選擇地被配置於第一電池槽142或第二電磁槽220內。上述被第一電磁鐵124磁吸的部分電池300留置於第一電池槽142內。清潔機器人200則搭載另一部分未被第一電磁鐵124磁吸的電池300於第二電磁槽220內。然而，本發明不以此為限，在其他實施例中，清潔機器人200也可以搭載多個（例如全部的電池）電池300而不留置任何電池300於充電塢100。需要說明的是，在本實施例中，第一電池槽142、第二電池槽220及電池300的數量可例如為兩個。在其他實施例中，對應的電池槽及電池的數量也可以為三個或更多個，本發明並不以電池槽及電池的數量為限。基於上述的配置，清潔機器人200可以僅搭載一個電池300且將另一個電池300留置於充電塢100內。藉此，可同時進行清潔任務以及對留置於充電塢100的電池300進行充電。留置於充電塢100的電池300可供清潔機器人200返回充電塢100時進行替換，以減少等待電池300充電的閒置時間。

在本實施例中，請參考圖2、圖4B以及圖5B，充電塢100會對電池300進行充電。固定基座120包括多個第一電極組126，具體來說，這些第一電極組126對應於這些第一電磁鐵124以及這些第一電池槽142。這些電池300分別包括對應這些第一電極組126的第二電極組326。舉例而言，當清潔機器人200將其中一電池300留置於充電塢100的其中一第一電池槽142內以對這電池300進行充電時，固定基座120上對應於這電池300的第一電磁鐵124可透過磁吸將這電池300留置於這第一電池槽142。此時，這第一電磁鐵124接觸且磁吸這電池300的第一導磁件340。在上述的配置下，這電池300的第二電極組326對接於對應於這第一電池槽142的第一電極組126。另外，清潔機器人200更包括形成於清潔機器人200的底部204的多個溝槽206。這些溝槽206分別連通多個第二電池槽220。舉例而言，於本實施例中，當清潔機器人200移動至第二位置P2時，搭載於清潔機器人200的電池300或留置於充電塢100的電池300均會固定於這些第二電池槽220中。當固定基座120的這些第一電磁鐵124接觸分別配置於這些第二電池槽220內的這些電池300的第一導磁件340時，固定基座120的這些第一電極組126分別穿過這些溝槽206且分別連接到這些電池300的這些第二電極組326。藉由上述的配置，這些電池300的這些第二電極組326分別對接於固定基座120的這些第一電極組126而完成電池300與充電塢100的電性連接以對電池300進行充電。

在本實施例中，請參考圖5B，各電池300可更包括一第三電極組328。當清潔機器人200移動至第二位置P2時，這些電池300固定於第二電池槽220中。此時，這些電池300的這些第二電極組326電性連接至充電塢100，且這些電池300的第三電極組328電性連接至清潔機器人200，因而完成清潔機器人200電性連接至充電塢100。

値得注意的是，當伸縮基座140伸出於固定基座120時，第一電池槽142會外露於固定基座120。此時，對應於第一電池槽142的第一電磁鐵124可磁吸未搭載於清潔機器人200的電池300，而將電池300留置於第一電池槽142內。因此，留置於第一電池槽142內的電池300仍可與第一電極組126電性連接，以使留置於第一電池槽142內的電池300在清潔機器人200進行清潔任務時同時進行充電。藉此，可減少清潔機器人200等待電池300充電的閒置時間，以增加工作效率。

以下將簡單敘述本發明的清潔機器人系統的運作方法。請參考圖1A、圖1B、圖1C、圖4A以及圖5A，在本實施例中，清潔機器人系統10包括一充電塢100、一清潔機器人200以及多個電池300。這些電池300的至少一者搭載至清潔機器人200。未搭載至清潔機器人200的電池300適於收容於充電塢100。充電塢100更包括第一控制電路500。第一控制電路500電性連接於多個第一電磁鐵124與多個第二電磁鐵144。第一控制電路500適於個別控制通入多個第一電磁鐵124以及多個第二電磁鐵144的電流，使多個第一電磁鐵124以及多個第二電磁鐵144產生磁吸力。

詳細而言，當清潔機器人系統10執行一回位程序時，清潔機器人200會先靠近伸出於固定基座120的伸縮基座140並移動至第一位置P1（如圖1B所示）。此時，清潔機器人200的第二導磁件240對齊伸縮基座140的第二電磁鐵144。接著，充電塢100的第一控制電路500控制這些第二電磁鐵144去磁吸對應的這些第二導磁件240以將清潔機器人200定位於充電塢100。此時清潔機器人200的多個第二電池槽220分別對齊伸縮基座140的多個第一電池槽142。接著當伸縮基座140縮入固定基座120的內部空間122時，清潔機器人200同時由第一位置P1回位至第二位置P2（如圖1C所示）。當清潔機器人200回位至第二位置P2時，位於清潔機器人200內且固定於清潔機器人200的電池300與充電塢100電性連接。

更詳細而言，在本發明的一實施例中，在第二電磁鐵144磁吸第二導磁件240後，伸縮基座140縮入內部空間122，且清潔機器人200可以同步地移動至第二位置P2，然而本發明不以此為限。在另一實施例中，伸縮基座140的第二電磁鐵144可以將清潔機器人200固定於伸縮基座140並將清潔機器人200引導至第二位置P2。在上述配置設計下，清潔機器人200可以在執行回位程序時，被充電塢100定位且可以穩定的移動至第二位置P2而不會將充電塢100推離。因此，在上述實施例中的充電塢100可不需固定於牆壁，而可以任意地設置於環境內，增加清潔機器人系統10的配置選擇性。在又一實施例中，清潔機器人200固定於伸縮基座140後，清潔機器人200可以將伸縮基座140推入內部空間122並移動至第二位置P2。

此時，電池300固定於第二電池槽220中。固定基座120的這些第一電極組126穿過清潔機器人200的多個溝槽206且連接到這些電池300的第二電極組326以對電池300進行充電。

接著，清潔機器人系統10執行一分離程序。首先，充電塢100的第一控制電路500控制第一電磁鐵124以分別可選擇地磁吸或不磁吸這些電池300。被充電塢100磁吸的電池300適於在清潔機器人200移離於充電塢100的過程中解除與清潔機器人200的固定關係，而留置於充電塢100。未被充電塢100磁吸的電池300適於留置於清潔機器人200，並隨清潔機器人200一起移離充電塢100。

詳細而言，在執行分離程序時，伸縮基座140會從固定基座120的內部空間122伸出，且清潔機器人200自第二位置P2移動至第一位置P1。此時，這些電池300的至少一者搭載至清潔機器人200。舉例而言，清潔機器人200可以僅搭載一個電池300而將其他電池300留置於充電塢100中，然而本發明不以此為限。在其他實施例中，清潔機器人200也可以搭載多個（例如兩個）電池300，再移動至第一位置P1。

値得一提的是，在本實施例中，第一控制電路500可以個別控制通入多個第一電磁鐵124的電流，以改變不同第一電磁鐵124的磁力。舉例而言，對應預備進行充電的電池300的第一電磁鐵124可被通以電流而磁吸對應預備進行充電的電池300的第一導磁件340。接著，由於第一電磁鐵124磁吸對應預備進行充電的電池300，因此當清潔機器人系統10執行分離程序時，第一電磁鐵124與對應的預備進行充電的電池300的第一導磁件340之間的磁吸力，可以克服電池300的第二固定件360與清潔機器人200的第一固定件260之間的阻力。上述的阻力是用以將電池300固定於第二電池槽220內。換句話說，預備進行充電的電池300會被第一電磁鐵124的磁力留置於充電塢100的第一電池槽142中。

基於上述，本實施例的清潔機器人系統10可以透過控制第一電磁鐵124而分別選擇地將這些電池300留置於充電塢100或隨清潔機器人200一起移離充電塢100。本實施例是以兩個電池為例，但本發明不以此為限。當清潔機器人200攜帶兩個電池300時，清潔機器人200可以進行需要高電量的清潔任務或延長工作時間。當清潔機器人200僅攜帶其中一個電池300時，留置於充電塢100的另一個電池300可以進行充電。因此，當清潔機器人200所搭載的電池300電量不足時，清潔機器人200可以回到充電塢100。充電塢100透過第一電磁鐵124的磁力將電量不足的電池300留置於充電塢100，而清潔機器人200帶走原先被留置於充電塢100進行充電的電池300。如此，可快速且簡易地更替成電量充足的電池300，以延長清潔機器人200進行清潔任務的時間。由於當清潔機器人200進行清潔任務時，充電塢100可以同時對電池300進行充電。藉此，可減少清潔機器人200返回充電塢100後，等待電池300充電的閒置時間，以達成清潔機器人200可以不間斷工作的期望，進一步增加清潔機器人200的工作效率。

以下將簡單介紹本發明一實施例的清潔機器人系統的控制電路及其在運作上所執行的功能。

圖6A繪示為本發明的一實施例的充電塢的控制電路的功能方塊圖。圖6B繪示為本發明的一實施例的清潔機器人的控制電路的功能方塊圖。請參考圖1A及圖6A，在本實施例中，充電塢100可透過第一控制電路500判斷所欲釋放的電池300、偵測清潔機器人200以及將清潔機器人200定位於充電塢100。詳細而言，充電塢100包括第一控制電路500。在本實施例中，第一控制電路500例如是控制晶片且配置於電路板上。在本實施例中，第一控制電路500可包括中央控制電路510(例如：中央處理器)、電壓偵測及比較電路520、導引及偵測控制電路530、電磁鐵驅動電路540、馬達控制電路550、通信單元560以及充電控制電路570。中央控制電路510可以透過電壓偵測及比較電路520來偵測多個電池300的電量，進而判斷多個電池300中的何者可被清潔機器人200搭載。接著，中央控制電路510可透過導引及偵測控制電路530控制導引元件(例如：超音波發射器或紅外線發射器等等)以使清潔機器人200靠近充電塢100。中央控制電路510亦可透過導引及偵測控制電路530控制偵測元件以判斷清潔機器人200是否已抵達第一位置P1。另外，中央控制電路510可透過馬達控制電路550去控制馬達160，使伸縮基座140縮入或伸出固定基座120。中央控制電路510可透過電磁鐵驅動電路540來控制這些第一電磁鐵124的電流，以於執行分離程序時，使第一電磁鐵124磁吸預備進行充電的電池300。再者，中央控制電路510亦可透過電磁鐵驅動電路540來控制第二電磁鐵144的電流，以於執行回位程序時，使第二電磁鐵144磁吸清潔機器人200的第二導磁件240。中央控制電路510更可透過充電控制電路570對電性連接至充電塢100的電池300進行充電。

在本實施例中，請參考圖1A及圖6B，清潔機器人200可透過第二控制電路600執行清潔任務並判斷清潔機器人200是否需返回充電塢100更換電池300。詳細而言，清潔機器人200可包括第二控制電路600。在本實施例中，第二控制電路600例如是控制晶片且配置於電路板上。在本實施例中，第二控制電路600可包括中央控制電路610(例如：中央處理器)、電池電壓偵測電路620、通信單元630、路徑規劃及計算單元640、清掃及集塵控制電路650、環境偵測控制電路660以及動力及轉向控制電路670。當清潔機器人200預備進行清潔任務時，中央控制電路610可透過路徑規劃及計算單元640計算欲清掃的路徑所需消耗的電力。在一些實施例中，路徑規劃及計算單元640可為一記憶體或一暫存器。路徑規劃及計算單元640用以儲存路徑規劃及計算的程式碼，且該程式碼被中央控制電路610執行以實現路徑規劃及計算功能。中央控制電路610可透過通信單元630將上述的計算資料提供給第一控制電路500的通信單元560。藉此，充電塢100可透過此計算資料判斷所需搭載的電池300的數量。當清潔機器人200進行清潔任務時，中央控制電路610可透過環境偵測控制電路660控制環境偵測元件(例如：超音波發射/接收器或紅外線發射/接收器)來判斷欲清潔的路徑或周遭環境。中央控制電路610可透過動力及轉向控制電路670控制清潔機器人200的驅動馬達或輪子依欲清潔的路徑移動、避開障礙物或停下。中央控制電路610可透過清掃及集塵控制電路650控制清潔機器人200於欲清潔的路徑上執行清潔及集塵任務。中央控制電路610可透過電池電壓偵測電路620感測電池300的電量是否低於預設電量，以使清潔機器人200決定是否返回充電塢100。然而，本實施例的預設電量可依據不同電池類型、清潔任務的耗電程度或是使用者需求來對應設計之。舉例而言，在一實施例中，預設電量可例如為電池300的總電量的10%、15%或20%等，然而本發明不特別限制。當電池電壓偵測電路620判斷清潔機器人200內的電池300的電量不足時，中央控制電路610可透過通信單元630與第一控制電路500的通信單元560聯絡。接著，第一控制電路500的導引及偵測電路530可控制導引元件(例如：超音波發射器或紅外線發射器)發出信號以引導清潔機器人200返回充電塢100。藉此，清潔機器人200得以更換電池300或充電塢100得以透過充電控制電路570對清潔機器人200內的電池300進行充電。

圖7繪示為本發明的一實施例的清潔機器人系統的運作方法的步驟流程圖。請參考圖1A及圖7，在本實施例中，清潔機器人系統10的運作方法400的流程包括，首先在步驟S410中，清潔機器人200接收環境清潔需求。舉例而言，使用者可透過可攜式電子裝置設定清潔機器人200的環境清潔需求。可攜式電子裝置將環境清潔需求傳送給清潔機器人200。如前所述，清潔機器人200可透過路徑規劃及計算單元640計算欲清掃的路徑所需消耗的電力，並透過通信單元630將上述的計算資料提供給充電塢100。在其他實施例中，充電塢100接收上述的環境清潔需求。在步驟S412中，充電塢100執行程式以判斷是否需要攜帶雙電池300。若是，在步驟S413中，充電塢100同時釋放兩顆電池300。若否，在步驟S414中，充電塢100的電路判斷要釋放哪一顆電池300或是等待充電。在程式判斷需要攜帶雙電池300情況下(清潔機器人200具有雙電池需求)，在步驟S420中，清潔機器人200攜帶兩顆電池300且執行清潔任務。在步驟S422中，搭載兩顆電池300的清潔機器人200判斷是否需要回充電塢100充電。若是，在步驟S423中，清潔機器人200回充電塢100充電。若否，在步驟S424中，清潔機器人200判斷清潔任務是否完成。若否，清潔機器人200繼續執行清潔任務。若是，在步驟S440中，清潔機器人200回充電塢100充電。

在本實施例中，程式判斷不需要攜帶雙電池300情況與程式判斷需要攜帶雙電池300情況相似，其差別在於：在步驟S430中，搭載單個電池300的清潔機器人200先執行清潔任務。接著，在步驟S432中，搭載單個電池300的清潔機器人200判斷是否電力不足需要回充電塢100充電。舉例而言，判斷清潔機器人200所攜帶的電池300的電量是否低於預設電量。若是，在步驟S433中，清潔機器人200回充電塢100且與充電塢100電性連接以進行充電。此時，在步驟S414中，充電塢100判斷要釋放哪一顆電池300或等待充電，再繼續讓清潔機器人200執行清潔任務。在一些實施例中，「釋放」代表「不磁吸」。換句話說，當充電塢100判斷清潔機器人200不需要攜帶雙電池300時，清潔機器人200可返回充電塢100更換電池300再執行清潔任務，因此可以減少清潔機器人200等待電池300充電的閒置時間，進而增加工作效率。

此外，在本實施例中，在步驟S414中，當充電塢100判斷要釋放哪一顆電池300時，充電塢100可透過第一控制電路500的電壓偵測及比較電路520以及電磁鐵驅動電路540來釋放電量較高的電池300，例如是原先被充電塢100磁吸以進行充電的那顆電池。然而本發明不限於此。在其他實施例中，第一控制電路500也可以依據使用者的需求而調整為優先釋放多個電池300中固定的其中一者。在其他實施例中，第一控制電路500也可以依序的輪流釋放不同的電池300，被釋放的電池300則隨清潔機器人200一起移離充電塢100。

若在步驟S432中，清潔機器人200判斷不需要回充電塢100充電，則進入步驟S434。在步驟S434中，清潔機器人200判斷清潔任務是否完成。若否，在步驟S430中，清潔機器人200繼續執行清潔任務。若是，在步驟S440中，清潔機器人200回充電塢100充電。

綜上所述，本發明的清潔機器人系統的清潔機器人設計為可攜帶多個電池或僅攜帶部分（例如是一個）的電池。清潔機器人可以透過充電塢的第一電磁鐵磁吸對應的電池而選擇地將多個電池中未搭載於清潔機器人的一部分的電池留置於充電塢進行充電，而另一部分的電池搭載於清潔機器人以進行清潔任務。由上述的配置設計，本發明的清潔機器人當搭載多個電池時，可進行高耗電的清潔任務或延長工作時間。當清潔機器人搭載一部分的電池時，充電塢可以快速且簡易的方式更替清潔機器人的電池，以延長清潔機器人進行清潔任務的時間。此外，本發明的清潔機器人系統可以在清潔機器人進行清潔任務時，讓充電塢同時對電池進行充電，進而減少清潔機器人返回充電塢等待電池充電的閒置時間，以達成清潔機器人不間斷地工作，進一步增加清潔機器人的工作效率。另外，本發明的清潔機器人可在執行回位程序時被充電塢磁吸而定位，因此清潔機器人可以穩定的與充電塢連接而不需將充電塢固定，進而增加清潔機器人系統的配置選擇性。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10：清潔機器人系統 100：充電塢 120：固定基座 122：內部空間 124：第一電磁鐵 126：第一電極組 140：伸縮基座 142：第一電池槽 144：第二電磁鐵 146：第一導軌 160：馬達 162：齒輪 164：齒條 200：清潔機器人 202：側表面 203：側表面輪廓 204：底部 206：溝槽 210：本體 220：第二電池槽 226：第二導軌 240：第二導磁件 260：第一固定件 300：電池 303：外表面輪廓 320：翼狀部 326：第二電極組 328：第三電極組 340：第一導磁件 360：第二固定件 400：運作方法 500：第一控制電路 510：中央控制電路 520：電壓偵測及比較電路 530：導引及偵測控制電路 540：電磁鐵驅動電路 550：馬達控制電路 560：通信單元 570：充電控制電路 600：第二控制電路 610：中央控制電路 620：電池電壓偵測電路 630：通信單元 640：路徑規劃及計算單元 650：清掃及集塵控制電路 660：環境偵測控制電路 670：動力及轉向控制電路 P1：第一位置 P2：第二位置 S410、S412、S413、S414、S420、S422、S423、S424、S430、S432、S433、S434、S440：步驟

圖1A繪示為本發明的一實施例的一種清潔機器人系統的立體示意圖。 圖1B繪示為圖1A的清潔機器人位於第一位置的立體示意圖。 圖1C繪示為圖1A的清潔機器人位於第二位置的立體示意圖。 圖2繪示為本發明的一實施例的充電塢的立體示意圖。 圖3繪示為本發明的一實施例的充電塢的局部立體放大示意圖。 圖4A繪示為本發明的一實施例的清潔機器人的立體示意圖。 圖4B繪示為圖4A的清潔機器人的側視示意圖。 圖5A繪示為本發明的一實施例的電池的正面的立體示意圖。 圖5B繪示為本發明的一實施例的電池的底面的立體示意圖。 圖6A繪示為本發明的一實施例的充電塢的控制電路的功能方塊圖。 圖6B繪示為本發明的一實施例的清潔機器人的控制電路的功能方塊圖。 圖7繪示為本發明的一實施例的清潔機器人系統的運作方法的步驟流程圖。

10：清潔機器人系統 100：充電塢 120：固定基座 124：第一電磁鐵 140：伸縮基座 142：第一電池槽 144：第二電磁鐵 146：第一導軌 200：清潔機器人 300：電池 320：翼狀部 500：第一控制電路 600：第二控制電路

Claims (14)

1. 一種清潔機器人系統，包括：一充電塢，具有多個第一電池槽，用以容置一第一電池和/或一第二電池；以及一清潔機器人，具有一本體以及配置於該本體一側的多個與該些第一電池槽相對應的第二電池槽，該些第二電池槽可攜帶一第一電池和/或一第二電池；其中，該充電塢可選擇性磁吸該第一電池和/或該第二電池且對該第一電池和/或該第二電池充電，其中，當該清潔機器人電性連接該充電塢且該第一電池或該第二電池的電量低於一預設電量時，該充電塢磁吸電量低於該預設電量的電池並釋放另一電池供該清潔機器人攜帶。
2. 如申請專利範圍第1項所述的清潔機器人系統，其中該第一電池以及該第二電池分別具有一第一導磁件，該充電塢具有一固定基座以及一伸縮基座，該伸縮基座可伸縮地連接於該固定基座，該固定基座具有多個第一電磁鐵，該伸縮基座具有多個第一電池槽，當該清潔機器人電性連接該充電塢且該第一電池的電量低於該預設電量時，該些第一電磁鐵的其中一者磁吸該第一電池的該第一導磁件且該些第一電磁鐵的另一者釋放該第二電池的該第一導磁件，以使當該清潔機器人移離於該充電塢時，該第一電池被配置於該些第一電池槽的其中一者且該第二電池被配置於該些第二電池槽的其中一者。
3. 如申請專利範圍第2項所述的清潔機器人系統，其中該伸縮基座更包括一第二電磁鐵，該清潔機器人更包括一第二導磁件，該第二導磁件配置於該本體的一側表面上，該第二電磁鐵用以磁吸該第二導磁件。
4. 如申請專利範圍第3項所述的清潔機器人系統，其中該充電塢具有一控制電路，該控制電路電性連接於該些第一電磁鐵與該些第二電磁鐵，該控制電路用以分別控制通入該些第一電磁鐵以及該些第二電磁鐵的電流。
5. 如申請專利範圍第2項所述的清潔機器人系統，其中該清潔機器人更包括多個第一固定件，該些第一固定件分別配置於該些第二電池槽內，且該第一電池以及該第二電池分別包括一第二固定件，其中當該第一電池以及該第二電池分別配置於該些第二電池槽內時，該些第二固定件用以分別固定於該些第一固定件。
6. 如申請專利範圍第2項所述的清潔機器人系統，其中該固定基座更包括多個第一電極組，且該第一電池以及該第二電池分別包括一第二電極組，該些第二電極組用以分別對接於該些第一電極組。
7. 如申請專利範圍第6項所述的清潔機器人系統，其中該清潔機器人更包括多個溝槽，該些溝槽分別連通於該些第二電池槽，當該清潔機器人電性連接該充電塢時，該固定基座的該些第一電極組分別穿過該些溝槽且分別連接到該些第二電極組。
8. 如申請專利範圍第2項所述的清潔機器人系統，其中該充電塢更包括一馬達、連接於該馬達的一齒輪及嚙合於該齒輪的一齒條，該齒輪配置於該固定基座與該伸縮基座的其中一者，且該齒條配置於該固定基座與該伸縮基座的另一者。
9. 如申請專利範圍第2項所述的清潔機器人系統，其中該第一電池或該第二電池包括一翼狀部，該些第一電池槽的每一者包括對應於該翼狀部的一第一導軌，該些第二電池槽的每一者包括對應於該翼狀部的一第二導軌，當該第一電池或該第二電池進入該些第一電池槽的其中一者時，該翼狀部在該第一導軌內滑動，當該第一電池或該第二電池進入該些第二電池槽的其中一者時，該翼狀部在該第二導軌內滑動。
10. 如申請專利範圍第2項所述的清潔機器人系統，其中該第一電池或該第二電池外露於該些第二電池槽的一外表面輪廓對應於該清潔機器人的一側表面輪廓。
11. 一種清潔機器人系統的運作方法，包括：藉由一清潔機器人攜帶一第一電池和/或一第二電池；藉由一充電塢可選擇性磁吸該第一電池或該第二電池且對該第一電池或該第二電池充電，其中該充電塢具有多個第一電池槽，用以容置該第一電池和/或該第二電池，該清潔機器人具有一本體以及配置於該本體一側的多個與該些第一電池槽相對應的第二電池槽，該些第二電池槽可攜帶該第一電池和/或該第二電池；以及 當該清潔機器人電性連接該充電塢且該第一電池或該第二電池的電量低於一預設電量時，藉由該充電塢磁吸電量低於該預設電量的電池且釋放另一電池供該清潔機器人攜帶。
12. 如申請專利範圍第11項所述的清潔機器人系統的運作方法，更包括：藉由該充電塢的一伸縮基座磁吸該清潔機器人；以及藉由該伸縮基座縮入該充電塢的一內部空間，以使該清潔機器人電性連接該充電塢。
13. 如申請專利範圍第11項所述的清潔機器人系統的運作方法，其中該第一電池以及該第二電池分別具有一第一導磁件，該充電塢包括一固定基座以及一伸縮基座，該伸縮基座可伸縮地連接於該固定基座，該固定基座具有多個第一電磁鐵，當該清潔機器人電性連接該充電塢且該第一電池的電量低於該預設電量時，該些第一電磁鐵的其中一者磁吸該第一電池的該第一導磁件且該些第一電磁鐵的另一者釋放該第二電池的該第一導磁件，以使當該清潔機器人移離該充電塢時，該第一電池被配置於該些第一電池槽的其中一者且該第二電池被配置於該些第二電池槽的其中一者。
14. 如申請專利範圍第13項所述的清潔機器人系統的運作方法，更包括：當該清潔機器人具有一雙電池需求時，該些第一電磁鐵釋放該些第一導磁件，且該清潔機器人攜帶該第一電池以及該第二電 池。

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