TWI710348B - 拖地機器人及其運作方法 - Google Patents

Abstract

一種拖地機器人及其運作方法。拖地機器人包括一清潔布、一濕度感測器、一清潔布加熱器、一儲液箱及一蒸氣室。濕度感測器用以感測清潔布的一濕度。清潔布加熱器用以對清潔布加熱，以降低清潔布之濕度。儲液箱用以儲存一清潔用液。儲液箱包括一控制閥。蒸氣室包括一汲液盤及一汽化器。清潔用液藉由控制閥流至汲液盤。汽化器用以加熱汲液盤上的清潔用液，使清潔用液汽化為蒸氣而從蒸氣室排出至清潔布，以增加清潔布之濕度。

Description

拖地機器人及其運作方法

本揭露是有關於一種拖地機器人及其之運作方法。

智慧清潔設備日趨普及於家庭中，其中又以掃地機器人及拖地機器人最廣為人知，然而目前市面上的拖地機器人存在清潔狀況不佳之問題，即清潔後的區域仍過濕而易使人滑倒，或清潔布的濕度不足導致清潔效果不彰。有鑑於此，有必要提出改進的拖地機器人，來解決上述問題。

本發明係有關於一種拖地機器人及其運作方法，其利用清潔布加熱器與蒸氣室之設計，以改善習知清潔時過乾或過濕之問題，並達到蒸氣濕潤殺菌之效果。

根據本揭露的一方面，提出一種拖地機器人。拖地機器人包括一清潔布、一濕度感測器、一清潔布加熱器、一儲液箱及一蒸氣室。濕度感測器用以感測清潔布的一濕度。清潔布加熱器用以對清潔布加熱，以降低清潔布之濕度。儲液箱用以儲存一清潔用液。儲液箱包括一控制閥。蒸氣室包括一汲液盤和一汽 化器。清潔用液藉由控制閥流至汲液盤。汽化器用以加熱汲液盤上的清潔用液，使清潔用液汽化為蒸氣而從蒸氣室排出至清潔布，以增加清潔布之濕度。

根據本揭露的一方面，提出一種拖地機器人的運作方法，包括以下步驟：感測一清潔布的一濕度；對清潔布加熱，以降低清潔布之濕度；加熱一清潔用液，使清潔用液汽化為蒸氣而排出至清潔布，以增加清潔布之濕度。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：

100:拖地機器人

110:清潔布

111~114:清潔部分

120:清潔布加熱器

130:濕度感測器

140:蒸氣室

141:汲液盤

142:汽化器

143:噴淋裝置

144:洩出孔

150:儲液箱

151:控制閥

160:光源發射器

170:攝影機

180:中央處理器

F:地板面

H:高度

IM、IM’:影像

L:清潔用液

P:間距

r:判定距離

S01~S03:步驟

S1、S2、S1’、S2’:光點

T:目標區域

W:寬度

X:判定寬度

Z:判定高度

θ、φ:夾角

ω:旋轉角速度

第1圖繪示根據本揭露實施例的拖地機器人的示意圖。

第2圖繪示根據本揭露實施例的拖地機器人的運作方法的流程圖。

第3圖繪示根據本揭露實施例的拖地機器人的示意圖。

第4圖繪示根據第3圖的拖地機器人的環境探測機制的說明圖。

第5圖繪示根據第3圖的拖地機器人的環境探測機制的說明圖。

第6圖繪示根據本揭露實施例的拖地機器人的清潔布的示意圖。

第1圖繪示繪示根據本揭露實施例的拖地機器人100的示意圖，第2圖繪示本揭露實施例的拖地機器人100的運作方法的流程圖。

如第1圖所示，拖地機器人100包括：清潔布110、清潔布加熱器120、濕度感測器130、蒸氣室140及儲液箱150。濕度感測器120用以感測清潔布110的濕度。清潔布加熱器120用以對清潔布110加熱，以降低清潔布110之濕度。儲液箱150用以儲存清潔用液L。儲液箱150包括控制閥151。蒸氣室140包括汲液盤141和汽化器142。其中，清潔用液L可藉由控制閥151流至蒸氣室140內的汲液盤141，汽化器142可加熱汲液盤141上的清潔用液L，使清潔用液L汽化為蒸氣而從蒸氣室140排出至清潔布110，以增加清潔布110的濕度。

在一實施例中，汲液盤141可例如為一凹槽圓盤，其優點在於可增加汲液容量，可增加汲液盤的受熱面積，且減少拖地機器人100中間部位的使用空間，以利此多餘的空間供拖地機器人的其他相關元件使用，藉此降低拖地機器人100的整體高度。由於拖地機器人的高度越低，能夠通過的障礙物越多，進而增加清潔範圍。

如第2圖所示，本揭露實施例的拖地機器人100的運作方法主要包括以下步驟：步驟S01：感測清潔布110的一濕度；步驟S02：對清潔布110加熱，以降低清潔布110之濕度； 步驟S03：加熱清潔用液L，使清潔用液L汽化為蒸氣而排出至清潔布110，以增加清潔布110之濕度。

以下將配合第1~2圖，以不同實施例進一步描述拖地機器人100的運作方法的實施態樣。

在一實施例中，清潔用液L汽化為蒸氣而可從蒸氣室140排出至清潔布110，以潤濕清潔布110。亦即，清潔布110可直接透過蒸氣室140進行濕潤。舉例來說，清潔用液汽化成的蒸氣可透過設置於蒸氣室一端的一噴淋裝置(shower)143，從蒸氣室的側部排放至清潔布，以直接對清潔布進行潤濕作用，增加清潔布之濕度。然而，並不以噴淋裝置為限，在一實施例中，清潔用液L汽化成的蒸氣亦可透過連接於蒸氣室140的導管(conduit)或設置於蒸氣室140表面的孔洞(hole)，從蒸氣室排放至清潔布110。

在一實施例中，當清潔用液L汽化為蒸氣時，部分之清潔用液L亦可從蒸氣室140的一洩出孔144排出至一目標物，使清潔布110接觸該目標物，以增加清潔布之濕度。亦即，清潔布可透過與目標物接觸而間接進行濕潤，此目標物例如為地板面F或是任何使用者欲清潔的物體之表面。舉例來說，清潔用液L汽化為蒸氣可透過設置於蒸氣室一端的噴淋裝置143，從蒸氣室140的底部排至地板面F後，透過清潔布110與地板面F進行接觸，以間接對清潔布110進行潤濕作用。然而，並不以噴淋裝置為限，在一實施例中，清潔用液L汽化成的蒸氣亦可透過連接於蒸氣室140的 導管(conduit)或設置於蒸氣室140表面的孔洞(hole)，從蒸氣室140排放至目標物(如地板面F)。

在可與本揭露所述的實施例結合的一些實施例中，拖地機器人100於其中可包括或設置一中央處理器180，由於中央處理器設置於拖地機器人中屬於習知技術，故在此不贅述中央處理器180設置於拖地機器人之方法，僅針對中央處理器180對應本揭露的拖地機器人100的運作方式配合第1圖做說明。

拖地機器人100的中央處理器180判斷濕度感測器130所感測到的清潔布110的濕度之資訊，並對應該資訊控制清潔布加熱器120。舉例來說，當拖地機器人100的中央處理器180判斷濕度感測器130所感測到的清潔布110的濕度高於一上限值時，控制清潔布加熱器120加熱清潔布110，以降低清潔布110之濕度。詳細而言，當清潔布110的濕度高於預設的上限值，表示清潔布110為過濕狀態，可能導致清潔後的地板面F潮濕而使人滑倒，故中央處理器控制清潔布加熱器120對清潔布110進行加熱，以降低清潔布110的濕度，藉此達成清潔布110的濕度控制，改善現有拖地機器人清潔過後地面濕滑之問題。

在可與本揭露所述的實施例結合的一些實施例中，拖地機器人之清潔布的濕度控制機制將配合第1圖詳細說明如下：當拖地機器人100欲開始清潔地板面F時，儲液箱150的控制閥151可受中央處理器控制以將儲液箱150內的清潔用液L流入至蒸氣室140內的汲液盤141上，蒸氣室140中的汽化器142可受中央處理器180控制以對汲液盤141上的清潔用液L加熱，使清潔用液L汽化為 蒸氣時，可透過設置於蒸發室140的排放結構(例如前文說明的噴淋裝置143、導管或孔洞)從蒸發室140排放至清潔布110(例如前文說明之直接潤濕清潔布110的方式)，或部分之清潔用液L可透過蒸發室的一洩出孔144排放至地板面F(例如前說明之間接潤濕清潔布110的方式)，以增加清潔布110的濕度。

在拖地機器人100清潔地板面F的過程中，濕度感測器130會感測清潔布110的濕度並回傳濕度資訊至中央處理器180，若中央處理器判斷清潔布110濕度大於一上限值時，則控制清潔布加熱器120加熱清潔布110，以降低清潔布110的濕度。並且，若中央處理器判斷清潔布110濕度低於一下限值時，則再次執行上述增加清潔布110的濕度之步驟。

第3圖繪示根據本揭露拖地機器人100的另一實施態樣的示意圖。第4圖繪示根據第3圖的拖地機器人100的環境探測機制之說明圖。以下將配合第3~4圖說明拖地機器人100的環境探測機制。

由於拖地機器人100在第3圖的主要元件與第1圖相同，故求圖式表達清晰，相同元件則省略其標註並不贅述，以下僅針對其不同之處做說明。

請參照至第3圖，拖地機器人100可包括至少一光源發射器160、攝影機140及中央處理器180。光源發射器160例如為一點光源發射器。攝影機140例如為一全景攝影機，即由單一攝影機搭配旋轉功能達成全景攝影效果。或者，攝影機140亦可例如由多組攝影機組成，以達成全景攝影效果。

請參照至第4圖，拖地機器人以旋轉角速度ω旋轉，至少一光源發射器160發射至少二光線並照射至目標區域T，以形成至少二光點S1~S2，其中至少二光線之間具有一夾角θ，夾角θ係為自定義的固定角度。詳細而言，光源發射器160在目標區域T越接近拖地機器人100時，所形成的光點S1與光點S2之間的間距P越小；反之，光源發射器160在目標區域T越遠離拖地機器人100時，所形成的光點S1與光點S2之間的間距P越大。攝影機170可用以擷取對應光點S1與光點S2的影像IM，以紀錄光點S1與光點S2之間距P。中央處理器180可根據影像IM分析出目標區域的一判定高度Z，並判斷拖地機器人100的高度H是否小於判定高度Z。

舉例來說，中央處理器180係透過其自定義的一像素-距離換算法分析判定高度Z，即，將影像IM中間距P的像素換算為對應的判定高度Z。接著，中央處理器180判斷拖地機器人100的高度H是否小於判定高度Z，藉此確定目標區域T之環境的高度不會阻礙拖地機器人的通行。

在判斷完目標區域T的高度後，為使拖地機器人100能夠順利通過目標區域T，需對目標區域T之環境進行寬度判定。在一實施例中，中央處理器180可根據判定高度Z，自一查閱表查找對應的拖地機器人100與目標區域T之間的一判定距離r。詳細而言，由於夾角θ與光源發射器160的高度係為固定，在根據影像IM中的間距P分析出判定高度Z後，可藉由如三角函數演算法計算出判定 距離r，即可根據三角函數演算法製作出間距P、判定高度Z與判定距離r三者對應的查閱表。

接著，中央處理器180根據拖地機器人100的旋轉角速度ω、攝影機的一擷取時間差和判定距離r，計算出目標區域T的判定寬度X，並判斷拖地機器人100的寬度W是否小於判定寬度X。詳細而言，旋轉角速度ω、攝影機擷取時間差係為已知的常定值，則在查找出判定距離r的數值後，可透過攝影機170掃描幅(frame)的速度等於旋轉角速度ω乘以判定距離r且亦等於判定寬度X除以攝影機擷取時間差(以參數△t表示)，藉由ω×r=X÷△t之方程式求得判定寬度X。在計算出判定寬度X後，中央處理器180判斷拖地機器人100的高度H是否小於判定寬度X，藉此確定目標區域T的環境寬度不會阻礙拖地機器人的通行。

第5圖繪示根據第3圖的拖地機器人100的環境探測機制的說明圖。與前述判斷目標區域之高度及寬度是否可通行的機制具有區別，此環境探測機制係針對當拖地機器人100面臨環境具有高低落差時，判斷拖地機器人100是否繼續前進之機制。

此環境探測機制係為：拖地機器人的至少一光源發射器160，發射至少二光線至一目標區域，以形成至少二光點，其中至少二光線之間具有一夾角φ；攝影機170擷取對應該至少二光點的複數張影像；以及中央處理器180根據該些影像中該至少二光點的間距之變化，決定該拖地機器人的移動路徑。

詳細而言，如圖5所示，當拖地機器人100行進於一平坦環境，光源發射器160發射至少二光線並照射至一目標區域形成至少二光點S1~S2。舉例來說，光源發射器160發射至少二光線並照射至地板面F上形成光點S1與光點S2，攝影機170擷取對應光點S1與光點S2的影像IM，並記錄光點S1與光點S2的間距P；而當拖地機器人100繼續行進至一具有高低落差的環境(例如是一階梯環境)，光源發射器160發射至少二光線並照射至地板面F形成光點S1’和光點S2’，攝影機170擷取對應光點S1’和光點S2’的影像IM’，並記錄光點S1’和光點S2’的間距P’，拖地機器人100的中央處理器180即根據此些影像IM、影像IM’中的間距P與間距p’的變化，決定拖地機器人100的移動路徑。由於在階梯環境中擷取到的間距P’會大於平坦環境擷取到的間距P，故中央處理器180判斷光點之間的間距發生變化，決定不繼續往擷取到間距P’的方向前進。由此，可透過上述之拖地機器人針對具有高低落差環境的環境探測機制，規劃拖地機器人的清潔路線，避免拖地機器人因傾斜翻覆而導致損壞之情況發生。

由此，本揭露的拖地機器人可透過上述些之針對目標區域的環境探測機制，僅需使用光源發射器與攝影機即可判斷是否可順利通行目標區域。相較於現有的智慧清潔機器人在做路徑規劃需要許多不同的感測器(如雷射感測器、超音波感測器、懸崖感測器及紅外線感測器等)，本揭露的拖地機器人的環境探測機制可節省上述多種感測器之使用，避免重量應加及功率消耗，且減少中央處理器的負擔。

第6圖繪示根據本揭露實施例的拖地機器人100的清潔布110的示意圖。清潔布110可包括多個清潔部分，如此例中，清潔布110包括四個清潔部分，即清潔部分111、清潔部分112、清潔部分113及清潔部分114。清潔部分111~114可設計成具有不同的摩擦係數或吸水性，例如可設計成清潔部分111至清潔部分114的摩擦係數及吸水性依序遞增/減，以配合拖地機器人清潔時的旋轉方向，從摩擦力最高的清潔部分至摩擦力最低的清潔部分依序擦拭，及從吸水性最佳的清潔部分至吸水性最低的清潔部分依序擦拭，由此得到較佳的清潔效果。

此外，清潔部分111~114中相鄰的二者可具有不同的編織結構。如第6圖所示，以清潔布部分111為例說明，清潔部分111的編織結構係為垂直的編織方向，而與清潔部分111相鄰的清潔部分112及清潔部分114的編織結構係為水平向的編織方向，故清潔部分111與清潔部分112具有不同的編織結構，清潔部分111與清潔部分112亦具有不同的編織結構，同樣的設計可適用於各清潔部分。此外，相鄰的清潔部分的編織結構之編織方向可互為垂直，如清潔部分111與相鄰的清潔部分112彼此的編織方向互為垂直，清潔部分111與相鄰的清潔部分114彼此的編織方向互為垂直。由此，透過上述清潔布的各清潔部分的編織結構之設計差異化，可使拖地機器人清潔時以不同的清潔布紋路交錯進行擦拭，藉以提升清潔能力。

綜上所述，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。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:拖地機器人

110:清潔布

120:清潔布加熱器

130:濕度感測器

140:蒸氣室

141:汲液盤

142:汽化器

143:噴淋裝置

144:洩出孔

150:儲液箱

151:控制閥

180:中央處理器

F:地板面

L:清潔用液

Claims (8)

1. 一種拖地機器人，包括：一清潔布；一濕度感測器，用以感測該清潔布的一濕度；一清潔布加熱器，用以對該清潔布加熱，以降低該清潔布之該濕度；一中央處理器，當該濕度高於一上限值時，該中央處理器控制該清潔布加熱器加熱該清潔布；一儲液箱，用以儲存一清潔用液，該儲液箱包括一控制閥；以及一蒸氣室，包括：一汲液盤，該清潔用液藉由該控制閥流至該汲液盤；及一汽化器，用以加熱該汲液盤上的該清潔用液，使該清潔用液汽化為蒸氣而從該蒸氣室排出至該清潔布，以增加該清潔布之該濕度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之拖地機器人，其中該蒸氣室更包括一洩出孔，當該清潔用液汽化為蒸氣時，部分之該清潔用液從該洩出孔排出至一目標物。
3. 如申請專利範圍第1項所述之拖地機器人，更包括：至少一光源發射器，用以發射至少二光線，並於一目標區域形成至少二光點，其中該至少二光線之間具有一夾角；一攝影機，用以擷取對應該至少二光點的一影像；以及 一中央處理器，用以根據該影像分析出該目標區域的一判定高度，並判斷該拖地機器人的高度是否小於該判定高度。
4. 如申請專利範圍第3項所述之拖地機器人，其中該中央處理器根據該判定高度，自一查閱表查找對應的該拖地機器人與該目標區域之間的一判定距離；及根據該拖地機器人的一旋轉角速度、該攝影機的一擷取時間差和該判定距離，計算出該目標區域的一判定寬度，並判斷該拖地機器人的寬度是否小於該判定寬度。
5. 如申請專利範圍第1項所述之拖地機器人，其中該清潔布具有複數個清潔部分，該些清潔部分具有不同的摩擦係數或吸水性，且該些清潔部分中相鄰的二者具有不同的編織結構。
6. 如申請專利範圍第1項所述之拖地機器人，更包括：至少一光源發射器，用以發射至少二光線，並於一目標區域形成至少二光點，其中該至少二光線之間具有一夾角；一攝影機，用以擷取對應該至少二光點的複數張影像；以及一中央處理器，根據該些影像中該至少二光點的間距之變化，決定該拖地機器人的移動路徑。
7. 一種拖地機器人的運作方法，包括：感測一清潔布的一濕度；當該濕度高於一上限值時，控制一清潔布加熱器對該清潔布加熱，以降低該清潔布之該濕度；以及 加熱一清潔用液，使該清潔用液汽化為蒸氣而排出至該清潔布，以增加該清潔布之該濕度。
8. 如申請專利範圍第7項所述之運作方法，更包括：發射至少二光線，並於一目標區域形成至少二光點，其中至少二光線之間具有一夾角；擷取對應該至少二光點的一影像；以及根據該影像分析出該目標區域的一判定高度，並判斷該拖地機器人的高度是否小於該判定高度。

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