TWI721712B - 機器人誤動作判斷系統 - Google Patents

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TWI721712B TW108145951A TW108145951A TWI721712B TW I721712 B TWI721712 B TW I721712B TW 108145951 A TW108145951 A TW 108145951A TW 108145951 A TW108145951 A TW 108145951A TW I721712 B TWI721712 B TW I721712B
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Abstract

本發明提供一種機器人誤動作判斷系統，主要藉由一感測單元在感測到機器人的行進方向會使機器人遇障礙物或跌落時，則生成一預警訊號，以利用控制單元驅使機器人停止或往與原行進方向相反的方向動作，但若一判斷單元在接收到該預警訊號之狀態下，同時接收到該行進控制訊號時，該第一判斷單元則發送一第一中斷訊號予一第一切換單元，以利用該第一切換單元阻止該控制單元發送該行進控制訊號至該驅動單元，以避免該機器人繼續朝向障礙物或跌落的方向行進，藉以達到即時判斷機器人的行進方向，且防止機器人有誤動作的情形發生。

Description

機器人誤動作判斷系統
本發明係提供一種機器人誤動作判斷系統，尤指一種利用判斷單元判斷機器人是否有誤動作的情形，且由切換單元阻止機器人持續誤動作的機器人誤動作判斷系統。
為方便家庭的環境清潔，現今對清潔機器人使用已趨於普遍，其係能在各預定區域內自主移動，且同時吸入灰塵或異物進行清潔操作，這樣的清潔機器人通常會設有相關感測裝置，除了用於清潔路線上的障礙物外，還會進行對地感測以避免清潔機器人的跌落的情形發生。
習知的技術上，通常會使用一感測單元進行對地(例如設於機器人的周緣上)或對行進方向(例如設於機器人的底部上)上感測，而一控制單元則驅使一驅動單元進行移動，當設於周緣的該感測單元的感測距離變近時，該感測單元則判斷清潔機器人的行進方向上具有障礙物(例如牆面)，而使得清潔機器人有碰撞之風險，或是當設於底部的該感測單元的感測距離變遠時，該感測單元則判斷清潔機器人與地面之間具有一高低位差，而使得清潔機器人有跌落之風險，如此，該感測單元感測到上述情形時，則會產生一預警訊號予該控制單元，以藉由該控制單元停止控制該驅動單元進行移動。
然而，若僅使用該控制單元作上述之相關作動時，則容易因 該控制單元無法即時判別該預警訊號，而造成清潔機器人已碰撞或跌落後，該控制單元才判別出該預警訊號；又或是當該控制單元故障而無法判別時，該感測單元所發送之該預警訊號則無法有效防止清潔機器人跌落等。因此，如何快速判別預警訊號，且防止因控制單元故障而使得清潔機器人有誤動作的問題，即是現今必須解決的問題。
為解決前揭之問題，本發明之目的在於提供一種機器人誤動作判斷系統，其係為與控制單元連接的一獨立判別電路，主要透過感測單元生成一預警訊號後，則利用第一判斷單元判斷控制單元在接收到預警訊號後，是否持續發送一行進控制訊號，若有，則利用第一切換單元阻止控制單元發送該行進控制訊號至該驅動單元，進以解決先前技術之問題。
為達上述之目的者，本發明係提供一種機器人誤動作判斷系統，其包括：一驅動單元，其係設在一機器人內，該驅動單元驅使該機器人移動；一感測單元，其係設在該機器人底部或周緣的其中之一或兩者皆是，該感測單元發送一感測訊號，該感測訊號係感測到該機器人的行進方向上將遇障礙物或跌落時，該感測單元則生成一預警訊號；一控制單元，其係設在該機器人內，該控制單元與該感測單元及該驅動單元相連接，該控制單元係發送一行進控制訊號予該驅動單元，以控制該驅動單元驅使該機器人進行移動；一第一判斷單元，其係設在該機器人內，該第一判斷單元與該感測單元及該控制單元相連接，當該第一判斷單元在接收到該預警訊號之狀態下，若該第一判斷單元收到帶動該機器人朝向將遇障礙物或跌落的方向行進的該行進控制訊號，該第一判斷單元則發送一第一中斷訊 號；以及一第一切換單元，其係設在該機器人內，該第一切換單元係與該第一判斷單元相連接，且設於該控制單元與該驅動單元之間，當該第一切換單元收到該第一中斷訊號時，該第一切換單元阻止該控制單元發送該行進控制訊號至該驅動單元。
較佳地，當該行進控制訊號係為該驅動單元驅使該機器人向前移動的一前進訊號時，該預警訊號係為防止機器人向前移動的一前進預警訊號，該控制單元在接收到該前進預警訊號之狀態，該控制單元停止發送該前進訊號。
較佳地，當該控制單元接收到該前進預警訊號時，該控制單元進一步發送一預警控制訊號予該驅動單元，該預警控制訊號係控制該驅動單元驅使該機器人朝向與該前進預警訊號相反的方向行進。
較佳地，該行進控制訊號係為該驅動單元驅使該機器人向後移動的一後退訊號，該預警訊號係為防止機器人向後移動的一後退預警訊號，該控制單元在接收到該後退預警訊號之狀態，該控制單元停止發送該後退訊號。
較佳地，當該控制單元接收到該後退預警訊號時，該控制單元進一步發送一預警控制訊號予該驅動單元，該預警控制訊號係控制該驅動單元驅使該機器人朝向與該後退預警訊號相反的方向行進。
為解決前揭之問題，本發明之另一目的在於提供一種機器人誤動作判斷系統，其係為與控制單元連接的一獨立判別電路，主要利用第二判斷單元判斷控制單元發送的一行進控制訊號與驅動單元發送的一驅動行進訊號是否相符合，當其不符合時，則利用一第二切換單元即阻止該電 源供應單元提供該驅動單元驅使該機器人移動的電力，進以解決先前技術之問題。
為達上述之另一目的者，本發明係提供一種機器人誤動作判斷系統，其包括：一驅動單元，其係設在一機器人內，該驅動單元驅使該機器人移動，且生成一驅動行進訊號；一電源供應單元，其設於該機器人內，且與該驅動單元相連接以提供該驅動單元驅使該機器人移動的電力；一控制單元，其係設在該機器人內，該控制單元與該驅動單元相連接，該控制單元係發送一行進控制訊號予該驅動單元，以控制該驅動單元驅使該機器人進行移動；一第二判斷單元，該第二判斷單元與該驅動單元及該控制單元相連接，當該第二判斷單元接收到該驅動單元的該驅動行進訊號，與該控制單元的該行進控制訊號行進方向不一致時，該第二判斷單元則發送一第二中斷訊號；以及一第二切換單元，其係設在該機器人內，該第二切換單元係與該第二判斷單元相連接，且設於該電源供應單元與該驅動單元之間，該第二切換單元在接收到第二中斷訊號之狀態下，該第二切換單元阻止該電源供應單元提供該驅動單元驅使該機器人移動的電力。
較佳地，該驅動行進訊號係為一電流訊號，當該驅動單元接收到正電流的該電流訊號時，該驅動單元則進行順轉，以驅使該機器人前進，當該驅動單元接收到負電流的該電流訊號時，該驅動單元進行逆轉，以驅使該機器人後退。
100‧‧‧機器人
10‧‧‧感測單元
11‧‧‧感測訊號
12‧‧‧預警訊號
121‧‧‧前進預警訊號
122‧‧‧後退預警訊號
20‧‧‧地面
21‧‧‧障礙物
30‧‧‧驅動單元
31‧‧‧驅動行進訊號
40‧‧‧控制單元
41‧‧‧行進控制訊號
411‧‧‧前進訊號
412‧‧‧後退訊號
42‧‧‧預警控制訊號
50‧‧‧第一判斷單元
51‧‧‧第一中斷訊號
60‧‧‧第一切換單元
70‧‧‧第二判斷單元
71‧‧‧第二中斷訊號
80‧‧‧第二切換單元
90‧‧‧電源供應單元
圖1係為本發明之機器人即將跌落的誤動作判斷系統之感測單元的前進感 測狀態示意圖；
圖2係為本發明之機器人即將碰撞障礙物的誤動作判斷系統之感測單元的前進感測狀態示意圖；
圖3係為本發明之誤動作判斷系統之感測單元之退後感測狀態示意圖；
圖4係為本發明之第一實施例之誤動作判斷系統之系統連結關係圖；
圖5係為本發明之第一實施例之誤動作判斷系統之控制電路圖；
圖6係為本發明之第二實施例之誤動作判斷系統之控制單元提供一預警控制訊號系統連結關係圖；
圖7係為本發明之第三實施例之誤動作判斷系統的機器人行進方向判斷之系統連結關係圖。
以下將描述具體之實施例以說明本發明之實施態樣，惟其並非用以限制本發明所欲保護之範疇。
請參閱圖1至圖5，其係為本發明之機器人即將跌落的誤動作判斷系統之感測單元的前進感測狀態示意圖、機器人即將碰撞障礙物的誤動作判斷系統之感測單元的前進感測狀態示意圖、誤動作判斷系統之感測單元之退後感測狀態示意圖、第一實施例誤動作判斷系統之系統連結關係圖以及第一實施例誤動作判斷系統之控制電路圖。如圖所示，本發明之機器人誤動作判斷系統所設置的一感測單元10具體設置於一機器人100的底盤位置或周邊的殼體上，藉由該感測單元10進行該機器人100與一地面20或一障礙物21之間的感測動作，以判斷該機器人100的行進方向是否會使得該機器人100跌落或碰撞該障礙物21，如此，當該感測單元10進行感測而發送 一感測訊號11，若出現設於周緣的該感測單元10發出的該感測訊號11的感測距離變近時，該感測單元10則判斷清潔機器人100的行進方向上具有該障礙物21(例如牆面)，或是設於底部的該感測單元10發出的該感測訊號11的感測距離變長，使該感測單元10無法接收到回傳訊號時，該感測單元10則判斷該機器人100有跌落的風險，此時，該感測單元10即會生成一預警訊號12。
然而，該機器人100係藉由一驅動單元30進行驅動，以使得該機器人100可進行前進或後退等移動動作，又其前進或後退的移動動作則是藉由一控制單元40與該驅動單元30相連接，以透過該控制單元40發送一行進控制訊號41予該驅動單元30後，該驅動單元30即可依照該行進控制訊號41驅使該機器人100進行前進或後退之動作，如此，該行進控制訊號41係為一驅使該機器人100向前移動的前進訊號411或一驅使該機器人100向後移動的後退訊號412，當該驅動單元30接收到該前進訊號411時，則會驅使該機器人100前進，但若是接收到該後退訊號412時，該驅動單元30則驅使該機器人100後退。
當該控制單元40與該感測單元10相連接以接收到該預警訊號12時，該控制單元40則立即停止發送該行進控制訊號41(無論是該前進訊號411或是該後退訊號412)，而當該驅動單元30未接收到該行進控制訊號41時，則會相對地停止驅使該機器人100。
除了上述之作動，本發明還設有一第一判斷單元50，其與該感測單元10及該控制單元40相連接，以接收該預警訊號12及該行進控制訊號41，又該第一判斷單元50與一第一切換單元60相連接，且該第一切換單元60係設於該控制單元40與該驅動單元30之間，當該第一判斷單元50接收 到該預警訊號12時，會先判斷是否收到該行進控制訊號41，若該第一判斷單元50接收到該預警訊號12的同時，亦收到該行進控制訊號41時，該第一判斷單元50則會發送一第一中斷訊號51予一第一切換單元60，以透過該第一切換單元60中斷該控制單元40發送該行進控制訊號41予該驅動單元30之間的連接，進而阻止該控制單元40發送帶動該機器人100朝向將碰撞或跌落的方向行進的該行進控制訊號41到該驅動單元30。
具體來說，該預警訊號12係可為一前進預警訊號121或一後退預警訊號122，當該第一判斷單元50接收到該前進預警訊號121的同時，還收到為帶動該機器人100前進的該前進訊號411時，其代表該控制單元40雖接收到該前進預警訊號121，但卻未作出或尚未作出相對應的作動，而持續發送該前進訊號411予該驅動單元30，故該第一判斷單元50立即生成該第一中斷訊號51，且將該第一中斷訊號51發送予該第一切換單元60，而該第一切換單元60的設置位置，具體為該控制單元40發送該前進訊號411予該驅動單元30的連接通道上，該第一切換單元60即可中斷該控制單元40發送該前進訊號411予該驅動單元30之間的連接，進以阻止該控制單元40發送帶動該機器人100朝向將跌落的方向行進的該前進訊號411到該驅動單元30，如此，縱使該控制單元40持續傳輸該前進訊號411，該驅動單元30亦不會因接收到該前進訊號411而作出相對應的作動，進以透過上述之作動，強制停止該驅動單元30驅使該機器人100前進(如圖1或2所示)。
此外，該第一判斷單元50亦可用於判斷往後退行進方向的相關訊號，例如當該控制單元40發送該後退訊號412予該驅動單元30以驅使該機器人100後退時，若該感測單元10感測到該機器人100的行進方向上即將 碰撞或跌落時，該感測單元10則會發送該後退預警訊號122予該第一判斷單元50，當該第一判斷單元50接收到該後退預警訊號122時，則會先判斷是否收到該後退訊號412，若該第一判斷單元50接收到該後退預警訊號122的同時，還收到為帶動該機器人100朝向將跌落的方向行進的該後退訊號412時，該第一判斷單元50則會發出該第一中斷訊號51予該第一切換單元60，以透過該第一切換單元60中斷該控制單元40發送該後退訊號412予該驅動單元30之間的連接，以阻止該控制單元40發送帶動該機器人100退後的該後退訊號412到該驅動單元30(如圖3所示)。
請參閱圖6，其係為本發明之第二實施例之誤動作判斷系統之控制單元提供一預警控制訊號系統連結關係圖，且請一併參閱圖1至3。如圖所示，除了可利用第一實施例的手段強制停止該驅動單元30驅使該機器人100前進或後退，在此第二實施例中，本發明還可進一步該發送與該機器人100原先行進方向相反的該預警控制訊號42，使得該控制單元40接收到該預警訊號12時，該控制單元40，該控制單元40則生成該預警控制訊號42以發送予該驅動單元30，以藉由該驅動單元30驅使該機器人100改變行進方向(例如原先為前進時，接收到該預警控制訊號42後則改為後退)。
此時，當該控制單元40在發送該預警控制訊號42的同時，亦持續發送該行進控制訊號41時，在此第二實施例中，亦可利用如第一實施例相同或相似的該第一判斷單元50判斷是否同時接收到該預警訊號12及該行進控制訊號41，若是，則利用該第一切換單元60阻止該控制單元40發送帶動該機器人100朝向將碰撞或跌落的方向行進的該行進控制訊號41到該驅動單元30，與此同時，該控制單元40仍可持續發送該預警控制訊號42予 該驅動單元30，以藉由該驅動單元30驅使該機器人100朝向與該行進控制訊號41相反的方向移動。
請參閱圖7，其係為本發明之第三實施例之誤動作判斷系統的機器人行進方向判斷之系統連結關係圖，且請一併參閱圖1至3。如圖所示，在第三實施例中，一第二判斷單元70係設置於該控制單元40與該驅動單元30之間，且與一第二切換單元80相連接，而該第二切換單元80則設於該驅動單元30與一電源供應單元90之間，使該驅動單元30需經由該第二切換單元80才可連接到該機器人100內所設之一電源供應單元90，當該驅動單元30驅使該機器人100前進或後退時，除了該驅動單元30會接收到該控制單元40收成的該行進控制訊號41，以依照該行進控制訊號41的指令移動外，該驅動單元30動作時，亦會生成一驅動行進訊號31(該驅動單元30實際的動作方向)，該驅動行進訊號31具體係可為一電流訊號，例如當該驅動單元30欲進行順轉而驅使該機器人100前進時，該驅動單元30則會接收到正電流的電力以驅動該驅動單元30進行順轉，但若該驅動單元30欲進行逆轉而驅使該機器人退後時，該驅動單元30則會接收到負電流的電力以驅動該驅動單元30進行逆轉等。
如此，當該第二判斷單元70接收到該驅動單元30的一驅動行進訊號31(例如正電流或負電流的電力)及該行進控制訊號41時，該第二判斷單元70則開始比較該驅動行進訊號31驅使該機器人的行進方法是否與該行進控制訊號41的指令相一致，若該第二判斷單元70比較出該驅動行進訊號31與該行進控制訊號41的行進方向不一致時，該第二判斷單元70則發送一第二中斷訊號71予一第二切換單元80，以透過該第二切換單元80中斷該驅 動單元30與該電源供應單元90的連接，進而阻止該電源供應單元提供該驅動單元驅使該機器人移動的電力。
藉由上述之各實施例所載之技術內容，本發明即可避免清潔機器人繼續朝向障礙物或跌落的方向行進，以達到即時判斷機器人的行進方向，且防止機器人有誤動作的情形發生的功效。
在上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
10‧‧‧感測單元
11‧‧‧感測訊號
12‧‧‧預警訊號
121‧‧‧前進預警訊號
122‧‧‧後退預警訊號
30‧‧‧驅動單元
40‧‧‧控制單元
41‧‧‧行進控制訊號
411‧‧‧前進訊號
412‧‧‧後退訊號
50‧‧‧第一判斷單元
51‧‧‧第一中斷訊號
60‧‧‧第一切換單元

Claims (7)

  1. 一種機器人誤動作判斷系統，其包括：
    一驅動單元，其係設在一機器人內，該驅動單元驅使該機器人移動；
    一感測單元，其係設在該機器人底部或周緣的其中之一或兩者皆是，該感測單元發送一感測訊號，該感測訊號係感測到該機器人的行進方向上將遇障礙物或跌落時，該感測單元則生成一預警訊號；
    一控制單元，其係設在該機器人內，該控制單元與該感測單元及該驅動單元相連接，該控制單元係發送一行進控制訊號予該驅動單元，以控制該驅動單元驅使該機器人進行移動；
    一第一判斷單元，其係設在該機器人內，該第一判斷單元與該感測單元及該控制單元相連接，當該第一判斷單元在接收到該預警訊號之狀態下，若該第一判斷單元收到帶動該機器人朝向將遇障礙物或跌落的方向行進的該行進控制訊號，該第一判斷單元則發送一第一中斷訊號；以及
    一第一切換單元，其係設在該機器人內，該第一切換單元係與該第一判斷單元相連接，且設於該控制單元與該驅動單元之間，當該第一切換單元收到該第一中斷訊號時，該第一切換單元阻止該控制單元發送該行進控制訊號至該驅動單元。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之機器人誤動作判斷系統，其中，當該行進控制訊號係為該驅動單元驅使該機器人向前移動的一前進訊號時，該預警訊號係為防止機器人向前移動的一前進預警訊號，該控制單元在接收到該前進預警訊號之狀態，該控制單元停止發送該前進訊號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之機器人誤動作判斷系統，其中，當該控制單元接收到該前進預警訊號時，該控制單元進一步發送一預警控制訊號 予該驅動單元，該預警控制訊號係控制該驅動單元驅使該機器人朝向與該前進預警訊號相反的方向行進。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之機器人誤動作判斷系統，其中，該行進控制訊號係為該驅動單元驅使該機器人向後移動的一後退訊號，該預警訊號係為防止機器人向後移動的一後退預警訊號，該控制單元在接收到該後退預警訊號之狀態，該控制單元停止發送該後退訊號。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之機器人誤動作判斷系統，其中，當該控制單元接收到該後退預警訊號時，該控制單元進一步發送一預警控制訊號予該驅動單元，該預警控制訊號係控制該驅動單元驅使該機器人朝向與該後退預警訊號相反的方向行進。
  6. 一種機器人誤動作判斷系統，其包括：
    一驅動單元，其係設在一機器人內，該驅動單元驅使該機器人移動，且生成一驅動行進訊號；
    一電源供應單元，其設於該機器人內，且與該驅動單元相連接以提供該驅動單元驅使該機器人移動的電力；
    一控制單元，其係設在該機器人內，該控制單元與該驅動單元相連接，該控制單元係發送一行進控制訊號予該驅動單元，以控制該驅動單元驅使該機器人進行移動；
    一第二判斷單元，該第二判斷單元與該驅動單元及該控制單元相連接，當該第二判斷單元接收到該驅動單元的該驅動行進訊號，與該控制單元的該行進控制訊號行進方向不一致時，該第二判斷單元則發送一第二中斷訊號；以及
    一第二切換單元，其係設在該機器人內，該第二切換單元係與該第二判斷單元相連接，且設於該電源供應單元與該驅動單元之間，該第二切 換單元在接收到第二中斷訊號之狀態下，該第二切換單元阻止該電源供應單元提供該驅動單元驅使該機器人移動的電力。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之機器人誤動作判斷系統，其中，該驅動行進訊號係為一電流訊號，當該驅動單元接收到正電流的該電流訊號時，該驅動單元則進行順轉，以驅使該機器人前進，當該驅動單元接收到負電流的該電流訊號時，該驅動單元進行逆轉，以驅使該機器人後退。
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