TWI759760B - 清掃機器人及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種清掃機器人，包括：一驅動器，用於使該清掃機器人的一本體線性移動或轉向；一感測器，用於感測在該本體前方具有一預定角度範圍的一感測區域中的一另一清掃機；一通訊器，連接至一網路，其中，該通訊器獲取該另一清掃機的位置資訊；以及一控制器，當該另一清掃機在該感測器的該感測區域之外時，基於該通訊器所獲得的該位置資訊和一轉換矩陣辨識該清掃機器人相對於該另一清掃機的位置，並控制該驅動器使該本體跟隨該另一清掃機。

Description

清掃機器人及其控制方法
本發明涉及一種清掃機器人及其控制方法。更具體而言，本發明涉及一種清掃機器人及其控制方法，其中，即使當後方清掃機暫時感測不到前方清掃機的位置時，後方清掃機仍可跟隨前方清掃機。
清掃機是藉由吸入灰塵和異物或拖地來執行清掃功能的設備。一般而言，清掃機執行清掃地板的功能，並包含用於移動的滾輪。一般而言，透過施加於清掃機本體的外力來滾動滾輪，以相對於地板移動清掃機本體。
然而，隨著開發出在無使用者操控下自主行進的同時執行清掃的清掃機器人，有開發允許複數個清掃機器人在無使用者操控的情況下彼此合作並執行清掃的技術需求。
先前技術文獻WO2017-036532揭露一種用於由一個主機器人清掃裝置(後稱「主機器人」)控制至少一個從屬機器人清掃裝置(後稱「從屬機器人」)的方法。該先前技術文獻揭露一種其中主機器人使用障礙物檢測裝置檢測周圍障礙物並使用從障礙物檢測裝置取得的位置資料判定與從屬機器人相關聯的主機器人的位置的配置。為了使用該先前技術文獻中所揭露的配置透過從屬機器人判定主機器人的位置，主機器人應透過伺服器將主機器人所判定的從屬機器人的相對位置資訊傳送至從屬機器人。
然而，在該先前技術文獻中，主機器人和從屬機器人透過伺服器彼此通訊。因此，當主機器人或從屬機器人位於難以與伺服器通訊的地方時，可能會丟失與伺服器的通訊。在這種情況下，由於從屬機器人無法從伺服器接收相對位置資訊，存在著從屬機器人難以判定主機器人的相對位置的問題。因此，存在著無法順暢執行主機器人和從屬機器人的跟隨控制的問題。
本發明旨在提供一種清掃機器人及其控制方法，該清掃機器人可以以最佳化方式執行清掃而無須使用者的介入。
本發明旨在提供一種清掃機器人及其控制方法，其中，即使當後方清掃機暫時感測不到前方清掃機的位置時，後方清掃機仍可跟隨前方清掃機。
而且，本發明旨在提供一種清掃機器人及其控制方法，在後方清掃機感測到前方清掃機的位置的情況下，清掃機器人可藉由更新相關資訊來改善位置判定的準確度，以為了後方清掃機感測不到前方清掃機的位置的情況而做準備。
本發明提供一種清掃機器人，包括：一驅動器，用於使清掃機器人的本體線性移動或轉向；一感測器，用於感測在感測區域中的另一清掃機；一通訊器，連接至一網路，其中，該通訊器獲取另一清掃機的位置資訊；以及一控制器，用於控制驅動器。當另一清掃機在感測區域之外時，清掃機器人使用從通訊器傳送的位置資訊控制驅動器。
與感測器不同，清掃機器人的通訊器可經由網路接收與另一清掃機相關的資訊。相較於感測器的感測區域，網路用於接受信號的範圍更廣闊。因此，即使當另一清掃機在感測區域之外時，清掃機器人仍可獲取關於另一清掃機的位置資訊，並跟隨另一清掃機。
本發明提供一種清掃機器人，包括：一驅動器，用於使清掃機器人的本體線性移動或轉向；一感測器，用於感測在本體前方具有一預定角度範圍的感測區域中的另一清掃機；一通訊器，連接至一網路，其中，該通訊器獲取另一清掃機的位置資訊；以及一控制器，當另一清掃機在感測器的感測區域之外時，該控制器基於通訊器所獲取的位置資訊和一轉換矩陣辨識清掃機器人相對於另一清掃機的位置，並控制驅動器，使得本體跟隨另一清掃機。
本發明提供一種控制清掃機器人的方法，包括：一第一操作，其中，清掃機器人判定另一清掃機器人是否存在於清掃機器人的感測器的感測區域中；以及一第二操作，包含：當另一清掃機器人存在於感測器的感測區域中時，控制清掃機器人的驅動器，使得清掃機器人的本體基於從感測器獲取的資訊跟隨另一清掃機器人；當另一清掃機器人不存在於清掃機器人的感測區域 中時，基於從清掃機器人的通訊器獲得的資訊、以及基於一轉換矩陣，辨識清掃機器人相對於另一清掃機器人的位置，其中，該通訊器連接至一網路以接收另一清掃機器人的位置資訊；以及基於所辨識的位置控制清掃機器人的驅動器，使得清掃機器人的本體跟隨另一清掃機。
在本發明中，即使當另一清掃機存在於清掃機器人的感測器的感測區域中時，仍可基於轉換矩陣和從清掃機器人的通訊器傳送的另一清掃機的位置資訊，控制清掃機器人跟隨另一清掃機。
根據本發明，可提供能夠準確辨識另一清掃機的相對位置的複數個自主式清掃機。
根據本發明，可提供一種清掃機器人，即使在另一清掃機行進並離開清掃機器人的感測區域時，清掃機器人仍可藉由跟隨另一清掃機來執行順暢的跟隨行進，而不會跟丟另一清掃機。
本發明旨在提供一種清掃機器人及其控制方法，在清掃機器人感測到另一清掃機的位置的狀態下，清掃機器人可藉由更新相關資訊來改善位置判定的準確度，以為了清掃機器人感測不到另一清掃機的位置的情況而做準備。
10:建築物、內部網路
50:網路通訊、網路
100:自主式清掃機
100a:第一自主式清掃機、第一清掃機、清掃機
100b:第二自主式清掃機、第二清掃機、清掃機、清掃機器人、本體
110:清掃機本體
111:滾輪單元
111a:主輪
111b:副輪
120:清掃單元
123:腳輪
129:蓋
130:感測單元
140:集塵容器
150:集塵容器蓋
155:開口
1100:通訊器
1200:輸入單元
1300:驅動器
1400:感測單元
1500:輸出單元
1600:電源單元
1700:記憶體
1800:控制器
1900:清掃單元
200:行動裝置
200a:另一清掃機
200b:空氣淨化器
200c:除濕機
200d:增濕器
300,300a,300b:終端設備
500:伺服器
800:感測區域
A,B:通訊模組
d:預定距離
F:前進方向
R:反向方向
θ:預定角度
Va,Vb:行進速度
S10~S40:步驟
所附圖式旨在對本發明提供進一步理解，並引入和構成本申請案的一部分，闡述本發明的實施方式，並搭配說明一同用於解釋本發明的原理。在圖式中：
圖1是顯示根據本發明之自主式清掃機的一示例的立體圖；
圖2是圖1中所示之自主式清掃機的平面圖；
圖3是圖1中示之自主式清掃機的側視圖；
圖4是顯示根據本發明一實施例之自主式清掃機的示例性組件的方塊圖；
圖5中的(a)是顯示根據本發明一實施例之複數個自主式清掃機之間的網路通訊的概念圖；圖5中的(b)是顯示圖5中的(a)的網路通訊的一示例的概念圖；以及圖5中的(c)是用於描述根據本發明一實施例之複數個自主式清掃機的跟隨行程的概念圖；
圖6中的(a)、圖6中的(b)和圖6中的(c)是用於描述根據本發明一變化實施例之第一清掃機與行動裝置之間的跟隨登錄和跟隨控制的概念圖；
圖7是用於描述根據一實施例之控制方法的流程圖；
圖8是用於描述圖7中所示之控制方法的概念圖；以及
圖9是用於詳細描述位置判定的視圖。
下文將參照所附圖式，詳述本發明於此揭露之實施方式。理應注意，此處使用之技術術語僅用於說明特定實施方式，並未旨在限制此處揭露之技術的精神。
圖1是顯示根據本發明之自主式清掃機100的一示例的立體圖。圖2是圖1中所示之自主式清掃機100的平面圖。另外，圖3是圖1中所示之自主式清掃機100的側視圖。
在本說明書中，可將移動式機器人、自主式清掃機和可執行自主行進的清掃機用作相同概念。而且，在本說明書中，複數個自主式清掃機可包含下列圖1至圖3所示之組件的至少其中一些。
參照圖1至圖3，自主式清掃機100在一特定區域中自主行進的同時執行清掃地板的功能。此處所指的清掃地板包含吸入地板上的灰塵(包含異物)及拖地。
自主式清掃機100可以包括清掃機本體110、清掃單元120、感測單元130、以及集塵容器140。
包含用於控制自主式清掃機100的控制器(圖未顯示)的各種部件嵌入或安裝在清掃機本體110中。而且，清掃機本體110裝配有滾輪單元111，用於自主式清掃機100的行進。自主式清掃機100可透過滾輪單元111沿前後方向和左右方向移動和轉向。
參照圖3，滾輪單元111包含主輪111a和副輪111b。
主輪111a分別佈置在清掃機本體110的兩側，而且可在一個方向上或另一個方向上旋轉以回應控制器的控制信號。主輪110a可各自獨立地被驅動。舉例來說，主輪111a可透過不同的馬達分別驅動。或者，主輪111a可透過複數個佈置在一個馬達中的不同軸件分別驅動。
副輪111b與主輪111a一起支撐清掃機本體110，並且協助由主輪111a進行的自主式清掃機100的行進。這類副輪111b亦可設置在稍後提及的清掃 單元120上。
控制器控制滾輪單元111的驅動，使得自主式清掃機100在地板上自主行進。
在一示例中，清掃機本體110裝配有電池(圖未顯示)，該電池供電給自主式清掃機100。電池為可充電式，並可從清掃機本體110的底面拆卸。
在圖1中，清掃單元120可以以從清掃機本體110的一側突出的形式設置，並且可以吸入含有灰塵的空氣或者拖地。該一側可以是清掃機本體110沿前進方向F行進的一側，亦即清掃機本體110的前側。
在此圖式中，顯示清掃單元120具有自清掃機本體110的一側沿前進方向和左右方向突出的形狀。具體而言，清掃單元120的前端設置在與清掃機本體110的該一側向前間隔開的位置。另外，清掃單元120的左右端分別佈置在與清掃機本體110的該一側沿左右方向間隔開的位置。
由於清掃機本體110形成為環形，且清掃單元120後端的兩側分別自清掃機本體110沿左右方向突出，一空的空間(empty space)、即一間隙、可界定在清掃機本體110與清掃單元120之間。該空的空間是界定在清掃機本體110的左右端與清掃單元120的左右端之間的空間，並且具有自主式清掃機100向內凹陷的形狀。
當在障礙物卡在該空的空間中時，存在著自主式清掃機100因障礙物而無法移動的問題。為了防止此問題，可設置蓋129來覆蓋該空的空間的至少一部分。
蓋129可設置在清掃機本體110或清掃單元120上。在此實施例中，示出蓋129從清掃單元120後端的兩側突出，並覆蓋清掃機本體110的外圓周面。
蓋129設置以填充該空的空間的至少一部分，亦即該空的空間界定在清掃機本體110與清掃單元120之間。因此，可以實施可防止障礙物卡在該空的空間中的結構，或即使當障礙物卡在該空的空間中也可容易與障礙物分離的結構。
從清掃單元120突出的蓋129可支撐在清掃機本體110的外圓周面上。
當蓋129從清掃機本體110突出時，蓋129可支撐在清掃單元120 的後表面上。基於該結構，當清掃單元120與障礙物碰撞時，可將衝擊部分地傳遞至清掃機本體110，從而分散衝擊。
清掃單元120可以可拆卸地耦合至清掃機本體110。當清掃單元120與清掃機本體110分離時，拖把模組(圖未顯示)可代替分離的清掃單元120可拆卸地耦合至清掃機本體110。
因此，當使用者想除去地板上的灰塵時，使用者可在清掃機本體110上安裝清掃單元120。而且，當使用者想拖地時，使用者可在清掃機本體110上安裝拖把模組。
當清掃單元120安裝在清掃機本體110上時，可透過上述蓋129來引導安裝。亦即，由於蓋129設置以覆蓋清掃機本體110的外圓周面，可以確定清掃單元120相對於清掃機本體110的相對位置。
清掃單元120可裝配有腳輪(castor)123。腳輪123協助自主式清掃機100的行進，並支撐自主式清掃機100。
感測單元130設置在清掃機本體110上。如圖所示，感測單元130可設置在清掃機本體110的一側上，該側為清掃單元120所在的一側，亦即清掃機本體110的前側。從該另一清掃機100a傳送的信號
感測單元130可設置為沿清掃機本體110的上下方向與清掃單元120重疊。感測單元130設置在清掃單元120上方，以感測前方的障礙物或地形特徵，如此一來，位於自主式清掃機100最前部的清掃單元120不會與障礙物碰撞。
感測單元130可配置以額外執行這類感測功能之外的感測功能。
作為一示例，感測單元130可包括用於獲取周邊影像的攝影機。該攝影機可包含透鏡和影像感測器。而且，攝影機將清掃機本體110的周邊影像轉換為控制器可處理的電子信號。舉例來說，攝影機可將對應於上部影像的電子信號傳送至控制器。控制器可使用對應於上部影像的電子信號來檢測清掃機本體110的位置。
而且，感測單元130可感測在自主式清掃機100的行進表面或行進路徑上的障礙物，諸如牆壁、傢俱、懸崖等。而且，感測單元130可感測執行電池充電的對接裝置的存在。另外，感測單元130可感測天花板資訊，並繪製自主式清掃機100的行進區或清掃區的地圖。
分離和收集吸入空氣中的灰塵的集塵容器140可拆卸地耦合至 清掃機本體110。
而且，覆蓋集塵容器140的集塵容器蓋150設置在集塵容器140上。在一實施例中，集塵容器蓋150可鉸接到清掃機本體110，並清掃機本體110樞轉。集塵容器蓋150可固定於集塵容器140或清掃機本體110，並可維持在覆蓋集塵容器140的頂面的狀態下。在集塵容器蓋150設置以覆蓋集塵容器140的頂面的狀態下，集塵容器蓋150可防止集塵容器140與清掃機本體110分離。
集塵容器140形成以使得集塵容器140的一部分容納在集塵容器容納部中，但集塵容器140的其他部分自清掃機本體110向後突出(例如，沿與前進方向F相反的反向方向R突出)。
集塵容器140形成有入口和出口，含有灰塵的空氣由該入口引入，而分離的灰塵則由該出口排出。當集塵容器140安裝在清掃機本體110中時，該入口和該出口透過界定在清掃機本體110內壁中的開口155彼此連通。因此，可形成清掃機本體110內部的吸入通道和排氣通道。
基於這類連接關係，透過清掃單元120引入之含有灰塵的空氣經由清掃機本體110內部的吸入通道進入集塵容器140。空氣和灰塵透過集塵容器140的過濾器或旋風器彼此分離。灰塵被收集在集塵容器140中；而空氣從集塵容器140排出，然後沿著清掃機本體110內部的排氣通道流動，最後通過該出口排出至外部。
在以下的圖4中，將說明與自主式清掃機100的組件相關聯的一實施例。
根據本發明一實施例的自主式清掃機100或移動式機器人可包括：通訊器1100、輸入單元1200、驅動器1300、感測單元1400、輸出單元1500、電源單元1600、記憶體1700、控制器1800、以及清掃單元1900的至少其中之一或其組合。
關於這點，圖4所示的組件並非必要，因此可以實施具有更多或更少組件的自主式清掃機。而且，如上所述，本發明中所敘述的複數個自主式清掃機通常可僅包括下述組件中的一些。亦即，複數個自主式清掃機可由不同的組件構成。
在下文中，將描述每個組件。
首先，電源單元1600設置有電池，該電池可透過外部商用電源 充電，以供電給移動式機器人。電源單元1600可供應驅動功率給包含在移動式機器人中的每一個組件，從而供應移動式機器人行進或執行特定功能所需的運轉功率。
關於這點，控制器1800感測剩餘電池容量。當剩餘電池容量不足時，控制器1800控制移動式機器人移動至與外部商用電源連接的充電裝置，使得電池可藉由從充電裝置接收充電電流來充電。電池連接至電池感測單元，因此電池位準(level)和充電狀態可傳送至控制器1800。輸出單元1500可透過控制器來顯示剩餘電池容量。
電池可位於自主式清掃機的下部中心，或可位於自主式清掃機的左側和右側中的一個上。在後者的情況下，移動式機器人可進一步包含一平衡載重，以消除電池的重量偏差(weight bias)。
控制器1800用於處理基於人工智慧技術的資訊，其可包含執行資訊學習、資訊推論、資訊知覺和自然語言處理的至少其中之一的至少一種模組。
控制器1800可使用機器學習技術來對大量的資訊(大數據)執行學習、推論和處理的至少其中之一，該資訊例如是儲存在清掃機中的資訊、移動式終端設備周邊環境的資訊、儲存在外部通訊儲存器的資訊。另外，控制器1800可使用利用機器學習技術所學習的資訊來預測(或推論)清掃機的至少一項可執行的操作，並控制清掃機執行該至少一項預測的操作中最可行的操作。
機器學習技術是一種基於至少一種演算法收集和學習大規模資訊、並基於所學習的資訊判定和預測資訊的技術。資訊學習是一種辨識資訊的特性、規則和判定標準、量化資訊之間的關係、並使用量化模式預測新數據的操作。
由機器學習技術使用的演算法可以是基於統計學的演算法。舉例來說，該演算法可以是：使用樹狀結構作為預測模型的決策樹；模擬生物之神經網路的結構和功能的人工類神經網路；基於生物的進化演算法的基因程式設計；將所觀察的例子分布至稱為叢集(cluster)的子集的叢聚法(clustering)；透過隨機提取隨機數字來隨機計算函數值的蒙地卡羅方法(Monte Carlo method)等。
在機器學習技術的領域中，深度學習技術是使用人工類神經網 路(深度類神經網路，DNN)演算法來執行資訊的學習、判定和處理的至少其中之一的技術。人工類神經網路(DNN)可具有將層互相連接並在層之間傳送資料的結構。這類深度學習技術可使用針對平行計算最佳化的圖形處理單元(GPU)透過人工類神經網路來學習大量資訊。
控制器1800可裝配有學習引擎，該學習引擎使用儲存在外部伺服器或記憶體中的訓練數據，並檢測用於識別預定物體的特徵。關於這點，用於識別物體的特徵可包含物體的尺寸、形狀、陰影等。
具體而言，當控制器1800透過設置在清掃機上的攝影機將獲取的影像中的一些輸入到學習引擎時，學習引擎可識別包含在輸入影像中的至少一個物體或生物體。
因此，當將學習引擎應用於清掃機的行進時，控制器1800可識別清掃機周圍是否存在著會阻擋清掃機行進的障礙物，如椅腳、電風扇或特定形狀的陽台間隙，從而提升清掃機行進的效率和可靠性。
在一示例中，上述學習引擎可安裝在控制器1800上，並可安裝在外部伺服器。當學習引擎安裝在外部伺服器時，控制器1800可控制通訊器1100傳送至少一個影像至外部伺服器，該影像為將要分析的物體。
外部伺服器可藉由將從清掃機接收的影像輸入到學習引擎，來識別包含在影像中的至少一個物體或生物體。另外，外部伺服器可將與識別結果相關聯的資訊送回清掃機。關於這點，與識別結果相關聯的資訊可包含影像中所含有的物體數量以及與每個物體的名稱相關聯的資訊，該影像為將要分析的物體。
在一示例中，驅動器1300可裝配有馬達，並可藉由透過驅動馬達將左右主輪沿兩個方向旋轉，來使本體轉向或線性移動。關於這點，左右主輪可各自獨立地移動。驅動器1300可沿前後方向、左右方向、以及以曲線的方式移動移動式機器人的本體，或者可以在相同位置使移動式機器人的本體轉向。
在一示例中，輸入單元1200接收使用者對自主式清掃機的各種控制指令。輸入單元1200可包含至少一個按鈕。舉例來說，輸入單元1200可包含辨識鈕、設定鈕等。辨識鈕是用於接收來自使用者用於辨識感測資訊、障礙物資訊、位置資訊和地圖資訊的指令的按鈕；而設定鈕則是用於接收來自使用者對於設定資訊的指令的按鈕。
而且，輸入單元1200可包含：輸入重設鈕，用於取消前一使用者的輸入，並再次接收使用者的輸入；刪除鈕，用於刪除預設的使用者輸入；用於設定或更改操作模式的按鈕；以及用於接收指令以返回充電裝置的按鈕等。
而且，輸入單元1200包含可裝設在移動式機器人上部的硬鍵、軟鍵、觸控板等。另外，輸入單元1200可與輸出單元1500一起具有觸控螢幕的形式。
在一示例中，輸出單元1500可裝設在移動式機器人的上部。在一示例中，裝設位置或裝設形狀可以變化。舉例來說，輸出單元1500可將電池狀態、行進方案等資訊顯示在螢幕上。
而且，輸出單元1500可輸出由感測單元1400檢測的移動式機器人內部狀態資訊，例如包含在移動式機器人中的每個組件的目前狀態。另外，輸出單元1500可將由感測單元1400檢測的外部狀態資訊、障礙物資訊、位置資訊、地圖資訊等顯示在螢幕上。輸出單元1500可由發光二極體(LED)、液晶顯示器(LCD)、電漿顯示面板和有機發光二極體(OLED)的其中之一所形成。
輸出單元1500可進一步包含聲音輸出裝置，用於以聲音方式輸出由控制器1800執行的移動式機器人的操作過程或操作結果。舉例來說，輸出單元1500可將警告聲輸出至外部以回應由控制器1800產生的警告信號。
關於這點，聲音輸出裝置(圖未顯示)可以是用於輸出音效的裝置，如呼叫器、揚聲器等。輸出單元1500可透過聲音輸出裝置，使用儲存在記憶體1700中具有預定模式的音頻資料、訊息資料等將音效輸出至外部。
因此，根據本發明一實施例的移動式機器人可透過輸出單元1500將行進區域的環境資訊輸出到螢幕上，或是將環境資訊輸出為音效。根據另一實施例，移動式機器人可透過通訊器1100將地圖資訊或環境資訊傳送至終端裝置，使得終端裝置透過輸出單元1500輸出將要輸出的螢幕或聲音。
記憶體1700儲存控制或驅動自主式清掃機的控制程式和來自該控制程式的資料。記憶體1700可儲存音頻資訊、影像資訊、障礙物資訊、位置資訊、地圖資訊等。而且，記憶體1700可儲存與行進模式相關聯的資訊。
記憶體1700主要使用非揮發性記憶體。關於這點，非揮發性記憶體(NVM,NVRAM)是一種即使在未供電時也能保存所儲存的資訊的儲存裝置。舉例來說，非揮發性記憶體可以是ROM、快閃記憶體、磁性電腦儲存裝置 (如硬碟、磁片驅動器和磁帶)、光碟驅動器、磁性RAM、PRAM等。
在一示例中，感測單元1400可包含外部信號感測器、前方感測器、懸崖感測器、二維攝影機感測器、以及三維攝影機感測器的至少其中一種。
外部信號感測器可感測移動式機器人的外部信號。舉例來說，外部信號感測器可以是紅外線感測器、超音波感測器、射頻感測器(RF感測器)等。
移動式機器人可使用外部信號感測器來接收由充電裝置產生的導引信號，並辨識充電裝置的位置和方向。關於這點，充電裝置可傳送指示方向和距離的導引信號，如此一來，可使移動式機器人轉向。亦即，移動式機器人可從充電裝置接收信號以判定目前位置，並設定移動方向以返回充電裝置。
在一示例中，前方感測器可沿著移動式機器人的前表面，尤其沿著移動式機器人的外圓周側面以特定間距裝設。前方感測器位於移動式機器人的至少一個側面上，並且用於感測前方的障礙物。前方感測器可感測物體，尤其是存在於移動式機器人的移動方向上的障礙物，並將檢測資訊傳送給控制器1800。亦即，前方感測器可感測在移動式機器人的移動路徑上的突起、屋內固定物、傢俱、牆面、牆緣等，並將感測資訊傳送給控制器1800。
舉例來說，前方感測器可以是紅外線感測器、超音波感測器、RF感測器、地磁感測器等。移動式機器人可使用一種感測器，或者必要時，可同時使用至少兩種感測器作為前方感測器。
舉例來說，超音波感測器主要可用於感測長距離的障礙物。超音波感測器具有發射器和接收器。因此，控制器1800可基於透過發射器發射的超音波是否被障礙物等反射接著經由接收器接收，來判定是否有障礙物，並利用超音波發射時間和超音波接收時間來計算與障礙物的距離。
而且，控制器1800可藉由比較從發射器發射的超音波和經由接收器接收的超音波，來檢測與障礙物大小相關聯的資訊。舉例來說，控制器1800可判定在接收器中接收的超音波越多，障礙物的尺寸越大。
在一實施例中，可將複數個(如五個)超音波感測器沿著外圓周表面裝設在移動式機器人前表面的側部。關於這點，超音波感測器較佳可以發射器和接收器交替佈置的方式裝設在移動式機器人的前表面上。
亦即，發射器可佈置在與本體的前表面中心間隔開的左右部分 上。可在接收器之間佈置一個以上的發射器，以界定從障礙物等反射的超音波信號的接收區域。透過此類佈置，可擴大接收區域，同時減少感測器數量。超音波的發射角度可維持在不會影響不同信號的範圍內，以避免串音(crosstalk)現象。而且，該些接收器的接收靈敏度設定為彼此不同。
而且，可將超音波感測器以特定角度向上裝設，使得從超音波感測器發射的超音波向上輸出。關於這點，可進一步包含預定阻擋構件，以防止超音波向下發射。
在一示例中，如上所述，前方感測器可一起使用至少兩種類型的感測器。因此，前方感測器可使用紅外線感測器、超音波感測器、RF感測器等的其中一種。
舉例來說，除了超音波感測器之外，前方感測器還可包含紅外線感測器作為另一種類型的感測器。
紅外線感測器可與超音波感測器一起裝設在移動式機器人的外圓周表面上。紅外線感測器亦可感測存在於前方或側邊的障礙物，並將障礙物資訊傳送至控制器1800。亦即，紅外線感測器可感測在移動式機器人的移動路徑上的突起、屋內固定物、傢俱、牆面、牆緣等，並將感測資訊傳送給控制器1800。因此，移動式機器人可在特定區域中移動，而本體不會與障礙物碰撞。
在一示例中，懸崖感測器可使用各種類型的光學感測器來感測在支撐移動式機器人的本體的地板上的障礙物。
亦即，懸崖感測器裝設在地板上的移動式機器人的後表面上。在一示例中，懸崖感測器可根據移動式機器人的類型裝設在不同的位置。懸崖感測器位於移動式機器人的後表面上，並用於感測地板上的障礙物。與障礙物感測器相似，懸崖感測器可以是裝配有光發射器和光接收器的紅外線感測器、超音波感測器、RF感測器、位置靈敏檢測器(PSD)感測器等。
舉例來說，該些懸崖感測器的其中一個可裝設在移動式機器人的前部，而其他兩個懸崖感測器可裝設在移動式機器人的相對後部。
舉例來說，懸崖感測器可以是PSD感測器，但亦可由複數種不同類型的感測器構成。
PSD感測器可使用半導體表面電阻透過一個p-n接面來檢測短距離和長距離的入射光的位置。PSD感測器包含一維PSD感測器，其僅檢測一個軸 向上的光；以及二維PSD感測器，其可檢測平面上的光的位置。兩者均可具有PIN光二極體構造。PSD感測器是一種紅外線感測器。PSD感測器使用紅外線，以藉由發射紅外線來測量距離，接著測量紅外線自障礙物反射並返回的角度。亦即，PSD感測器使用三角測量法來計算與障礙物的距離。
PSD感測器包含：光發射器，其將紅外線發射到障礙物上；以及光接收器，其接收自障礙物反射的紅外線，而且通常形成為模組形狀。當使用PSD感測器感測障礙物時，無論障礙物的反射率和色差如何，均可獲得穩定的測量結果。
控制器1800可測量由懸崖感測器朝地面發射的紅外線的發射信號與由障礙物反射和接收的紅外線的反射信號之間的紅外線角度，以感測懸崖並分析懸崖的深度。
在一示例中，控制器1800可基於使用懸崖感測器所感測的懸崖的地面狀態來判定是否通過懸崖，並可基於判定結果決定是否通過懸崖。舉例來說，控制器1800透過懸崖感測器判定懸崖的存在和懸崖的深度，接著僅在透過懸崖感測器檢測到反射信號時才通過懸崖。
作為另一實施例，控制器1800可使用懸崖感測器來判斷移動式機器人的上升現象。
在一示例中，二維攝影機感測器設置在移動式機器人的一個表面上，並在移動的同時獲取與本體的周邊相關聯的影像資訊。
光流感測器可轉換從設置在感測單元中的影像感測器輸入的下部影像，以用預定格式產生影像。所產生的影像可儲存在記憶體1700中。
而且，可將至少一個光源裝設在光流感測器附近。該至少一個光源將光照射至由影像感測器擷取的地面上的預定區域。也就是說，當移動式機器人沿著地面在該特定區域上移動時，當地面平整時可維持影像感測器與地面之間的一恆定距離。另一方面，當移動式機器人在不均勻表面的地面上移動時，由於地面和障礙物的不規則性，影像感測器和地面彼此會相距等於或大於特定距離的距離。關於這點，控制器1800可控制該至少一個光源，以控制要照射的光量。光源可以是可調整光量的發光裝置，如發光二極體(LED)等。
透過使用光流感測器，無論移動式機器人是否滑動，控制器1800都可檢測移動式機器人的位置。控制器1800可藉由比較和分析由光流感測器隨 時間擷取的影像資料來計算移動距離和移動方向，並可基於所計算的移動距離和移動方向來計算移動式機器人的位置。透過利用光流感測器使用在移動式機器人下部上的影像資訊，控制器1800可針對由其他裝置計算的移動式機器人的位置穩健地(robustly)校正滑動。
三維攝影機感測器附接到移動式機器人的本體的一個表面或一部分上，以產生與本體的周圍相關聯的三維座標資訊。
也就是說，三維攝影機感測器可以是計算移動式機器人與成像目標之間的距離的三維深度攝影機(3D深度攝影機)。
具體而言，三維攝影機感測器可拍攝與本體的周圍相關聯的二維影像，並可產生對應於所拍攝的二維影像的複數個三維座標資訊。
在一實施例中，三維攝影機感測器可形成為立體視覺方案，其中，佈置有至少兩台獲取現有二維影像的攝影機，且將分別從該至少兩台攝影機獲取的兩個影像互相結合以產生三維座標資訊。
具體而言，根據該實施例的三維攝影機感測器可以包括：第一圖案照射單元，其將第一圖案的光朝本體的前方向下照射；第二圖案照射單元，其將第二圖案的光朝本體的前方向上照射；以及影像獲取單元，其用於獲取本體前方的影像。因此，影像獲取單元可獲取第一圖案的光和第二圖案的光入射至其中的區域的影像。
在另一實施例中，三維攝影機感測器裝配有與單一攝影機一起發射紅外線圖案的紅外線圖案發射器。藉由擷取從紅外線圖案發射器輻射投射到成像目標上的紅外線圖案的形狀，可測量三維攝影機感測器與成像目標之間的距離。這類三維攝影機感測器可以是使用紅外線(IR)方案的三維攝影機感測器。
在另一實施例中，三維攝影機感測器裝配有可與單一攝影機一起發射光的光發射器。三維攝影機感測器可接收從光發射器發射並從雷射的成像目標反射的部分並分析所接收的雷射，以測量三維攝影機感測器與成像目標之間的距離。這類三維攝影機感測器可以是使用飛行時間(TOF)方案的三維攝影機感測器。
具體而言，上述的三維攝影機感測器配置以輻射在至少沿一個方向上延伸的雷射。在一示例中，三維攝影機感測器可以包含第一雷射器和第 二雷射器。第一雷射器可以以複數條直線彼此相交的形狀輻射雷射，而第二雷射器可以以單一直線的形狀輻射雷射。因此，最底部的雷射用於感測下部的障礙物，最頂部的雷射用於感測上部的障礙物，而最頂部雷射與最底部雷射之間的中間雷射用於感測中間部的障礙物。
在一示例中，在有線、無線或衛星通訊方案的其中一種方案中，通訊器1100連接至位於特定區域(此處可與術語「家用電器」互換)的終端裝置及/或另一裝置，並向該裝置傳送/自該裝置接收信號和資料。
通訊器1100可向位於該特定區域中的另一裝置傳送資料及自其接收資料。關於這點，另一裝置可以是可連接至網路以傳送或接收資料的任何裝置。舉例來說，該另一裝置可以是諸如空調、加熱器、空氣清淨機、燈具、電視、車輛等的裝置。而且，該另一裝置可以是控制門、窗、水閥、氣體閥等的裝置。並且，該另一裝置可以是感測溫度、濕度、氣壓、氣體等的感測器。
另外，通訊器1100可與位於該特定區域內或某個區域內的另一自主式清掃機100通訊。
參照圖5中的(a)和(b)，第一自主式清掃機100a和第二自主式清掃機100b可以經由網路通訊50彼此交換資料。而且，第一自主式清掃機100a及/或第二自主式清掃機100b可經由網路通訊50或另一個通訊，透過從終端設備300接收的控制指令來執行清掃相關操作或對應的操作。
亦即，即使圖未顯示，複數個自主式清掃機100a和100b可以經由第一網路通訊與終端設備300通訊，並可以經由第二網路通訊彼此通訊。
關於這點，網路通訊50可代表使用諸如無線區域網路(WLAN)、無線個人區域網路(WPAN)、無線上網(Wi-Fi)、無線上網直連(Wi-Fi direct)、數位生活網路聯盟(digital living network alliance,DLNA)、無線寬頻(WiBro)、全球互通微波存取(WiMAX)、Zigbee、Z波、藍牙、無線射頻辨識系統(RFID)、紅外線數據協定(IrDA)、超寬頻(UWB)、無線通用序列匯流排(無線USB)等的無線通訊技術的至少其中一種的短距離通訊。
所示的網路通訊50可根據將要與之互相通訊的自主式清掃機的通訊方案而有所不同。
在圖5的(a)中，第一自主式清掃機100a及/或第二自主式清掃機100b可將透過各自的感測單元分別感測到的資訊經由網路通訊50傳送給終端 設備300。而且，終端設備300可將基於所接收的資訊而產生的控制指令經由網路通訊50傳送至第一自式主清掃機100a及/或第二自主清掃機100b。
而且，在圖5的(a)中，第一自主式清掃機100a的通訊器和第二自主式清掃機100b的通訊器可直接彼此進行無線通訊，或可經由另一路由器(圖未顯示)等間接彼此進行無線通訊，以辨識關於行進狀態的資訊、關於其位置的資訊等。
在一示例中，第二自主式清掃機100b可執行行進操作和清掃操作，以回應從第一自主式清掃機100a接收的控制指令。在這種情況下，可以說第一自主式清掃機100a作為主清掃機，而第二自主式清掃機100b作為從屬清掃機。或者，可以說第二自主式清掃機100b跟隨第一自主式清掃機100a。或者，在一些情況下，可以說第一自主式清掃機100a和第二自主式清掃機100b彼此合作。
在圖5的(b)中，下文將描述根據本發明一實施例之包含執行自主行進的複數個清掃機100a和100b的系統。
參照圖5中的(b)，根據本發明一實施例的清掃系統可以包括：執行自主行進的複數個清掃機100a和100b、網路50、伺服器500、以及複數個終端設備300a和300b。
在該些組件中，複數個清掃機100a和100b、網路50以及至少一個終端設備300a可位於建築物10中，而另一個終端設備300b和伺服器500可位於外部。
複數個清掃機100a和100b是自行行進並執行清掃的清掃機，可執行自主行進和自主清掃。除了行進功能和清掃功能之外，該複數個清掃機100a和100b中的每一個還可包含通訊器1100。
而且，複數個清掃機100a和100b、伺服器500以及複數個終端設備300a和300b可以經由網路50彼此連接，以互相交換資料。因此，儘管圖未顯示，仍可進一步包括諸如存取點(AP)裝置等的無線路由器。在這種情況下，位於內部網路10中的終端設備300a可以透過AP裝置連接至複數個清掃機100a和100b的至少其中之一，以執行清掃機的監控、遙控等。而且，位於外部網路中的終端設備300b亦可透過AP裝置連接至複數個清掃機100a和100b的至少其中之一，以執行清掃機的監控、遙控等。
伺服器500可以經由移動式終端設備300b與複數個清掃機100a和100b的至少其中之一直接進行無線通訊。或者，伺服器500可以不經由移動式終端設備300b與複數個清掃機100a和100b的至少其中之一連接。
伺服器500可以包含可程式處理器(programmable processor)，並可以具有各種演算法。舉例來說，伺服器500可以具有與執行機器學習及/或資料探勘相關聯的演算法。舉例來說，伺服器500可以具有語音辨識演算法。在這種情況下，當接收到語音資料時，伺服器500可將接收到的語音資料轉換成文字格式，並以文字格式輸出資料。
伺服器500可以儲存韌體資訊、複數個清掃機100a和100b用的行進資訊(路線資訊等)、以及複數個清掃機100a和100b用的登錄產品資訊。舉例來說，伺服器500可以是由清掃機製造商操作的伺服器，或是由已發行的應用程式商店營運商操作的伺服器。
在另一示例中，伺服器500可以是本地伺服器(home server)，其設置在內部網路10中以儲存家用電器的狀態資訊，或是儲存由家用電器分享的內容。當伺服器500是本地伺服器時，伺服器500可以儲存與異物相關聯的資訊，如異物的影像等。
在一示例中，複數個清掃機100a和100b可以透過Zigbee、Z波、藍牙、超寬頻等彼此直接無線連接。在這種情況下，複數個清掃機100a和100b可以互相交換與其位置有關的資訊、行進資訊等。
關於這點，複數個清掃機100a和100b的其中之一可變成主清掃機100a，而另一個可變成從屬清掃機100b。
在這種情況下，第一清掃機100a可控制第二清掃機100b的行進和清掃。另外，第二清掃機100b可在跟隨第一清掃機100a的同時執行行進和清掃。關於這點，第二清掃機100b跟隨第一清掃機100a的事實表示第二清掃機100b藉由跟隨第一清掃機100a來行進和清掃，同時與第一清掃機100a保持適當距離。
參照圖5中的(c)，第一清掃機100a控制第二清掃機100b，使得第二清掃機100b跟隨第一清掃機100a。
因此，第一清掃機100a和第二清掃機100b應存在於可互相通訊的特定區域中，而第二清掃機100b至少應辨識第一清掃機100a的相對位置。
舉例來說，第一清掃機100a的通訊器和第二清掃機100b的通訊 器可互相交換IR信號、超音波信號、載波頻率、脈衝信號等，並透過三角測量法等來分析上述信號或頻率，以計算第一清掃機100a和第二清掃機100b的位移，從而辨識第一清掃機100a和第二清掃機100b的相對位置。然而，第一清掃機100a的通訊器和第二清掃機100b的通訊器不受限於這類方案，可使用上述各種無線通訊技術的其中一種，透過三角測量法等來辨識第一清掃機100a和第二清掃機100b的相對位置。
當第一清掃機100a識別其相對於第二清掃機100b位置的位置時，可基於儲存在第一清掃機100a中的地圖資訊，或儲存在伺服器或終端設備中的地圖資訊，控制第二清掃機100b。而且，第二清掃機100b可分享與由第一清掃機100a所感測之障礙物有關的資訊。而且，第二清掃機100b可透過從第一清掃機100a接收的控制指令(例如，與行進相關聯的控制指令，如行進方向、行進速度、停止等)來執行操作。
具體而言，第二清掃機100b在沿著第一清掃機100a的行進路線行進的同時執行清掃。然而，第一清掃機100a和第二清掃機100b的行進方向並不總是一致的。舉例來說，當第一清掃機100a沿上/下/左/右方向線性移動及轉向時，第二清掃機100b在預定時間之後沿上/下/左/右方向線性移動及轉向，如此一來，他們的行進方向可能彼此不同。
而且，第一清掃機100a的行進速度Va和第二清掃機100b的行進速度Vb可能彼此不同。
第一清掃機100a可考量第一清掃機100a和第二清掃機100b能夠通訊的距離來控制第二清掃機100b的行進速度Vb的變化。舉例來說，當第一清掃機100a和第二清掃機100b相距等於或大於特定距離的距離時，第一清掃機100a可控制第二清掃機100b的行進速度Vb比之前更快。另外，當第一清掃機100a和第二清掃機100b之間的距離小於或等於特定距離時，可控制第二清掃機100b的行進速度Vb比之前更慢或在預定時間內變為零。因此，第二清掃機100b可在連續跟隨第一清掃機100a的同時執行清掃。
在本發明中，用於接收的感測器可分別位於第一清掃機100a的後部和前部，如此一來，第一清掃機100a的控制器可以以將接收方向區分為前方向和後方向的方式，識別出從第二清掃機100b接收的光學信號的接收方向。為此，UWB模組可設置在第一清掃機100a的後部，而UWB模組或複數個光學感 測器可佈置在彼此間隔開的第一清掃機100a的前部。第一清掃機100a可識別出從第二清掃機100b接收的光學信號的接收方向，以判定第二清掃機100b是在第一清掃機100a後方跟隨第一清掃機100a，還是反向放置並位於第一清掃機100a前方。
圖6中的(a)、圖6中的(b)和圖6中的(c)為根據上述本發明實施例之第一清掃機與第二清掃機之間的跟隨控制的變化。在下文中，將詳細說明第一清掃機與行動裝置之間的跟隨控制。此處的跟隨控制僅表示行動裝置在跟隨第一清掃機的移動路線時行進。
參見圖6中的(a)，第一清掃機100a可與行動裝置200通訊，而非與第二清掃機通訊，並控制行動裝置200的跟隨。
關於這點，行動裝置200可包含任何電子裝置，只要該電子裝置具有行進功能而不具有清掃功能即可。舉例來說，行動裝置200可包含所有不受限的各種類型的家用裝置或其他電子裝置，例如除濕機、增濕器、空氣清淨機、空調、智慧型電視、人工智慧揚聲器、數位成像裝置等。
另外，行動裝置200只要具有行進功能就足夠，其可不具有自行感測障礙物的功能或行進到預定目的地的導航功能。
第一清掃機100a是裝配有導航功能和障礙物感測功能的清掃機器人，其可控制行動裝置200的跟隨。第一清掃機100a可以是乾式清掃機或濕式清掃機。
第一清掃機100a和行動裝置200可經由網路(圖未顯示)彼此通訊，但也可直接彼此通訊。
關於這點，舉例來說，使用網路的通訊可以是WLAN、WPAN、Wi-Fi、Wi-Fi直連、數位生活網路聯盟(DLNA)、無線寬頻(WiBro)、全球互通微波存取(WiMAX)等。而且，舉例來說，第一清掃機100a與行動裝置200之間的直接通訊可使用超寬頻(UWB)、Zigbee、Z波、藍牙、RFID、紅外線數據協定(IrDA)等來執行。
當第一清掃機100a和行動裝置200非常接近時，可透過對第一清掃機100a的操控，將行動裝置200設定為跟隨第一清掃機100a。
當第一清掃機100a和行動裝置200彼此遠離時，儘管圖未顯示，可透過對外部終端設備300(見圖5中的(a))的操控，將行動裝置200設定為 跟隨第一清掃機100a。
具體而言，透過與外部終端設備300(見圖5中的(a))的網路通訊，可建立第一清掃機100a與行動裝置200之間的跟隨關係。關於這點，外部終端設備300是能夠進行有線/無線通訊的電子裝置，舉例來說，可以是平板電腦、智慧型手機、膝上型電腦等。外部終端設備300可裝設有至少一個與由第一清掃機100a控制的跟隨相關的應用程式(後稱「跟隨相關程式」)。使用者可藉由執行裝設在外部終端設備300中的跟隨相關程式，來選擇並登錄將要由第一清掃機100a進行跟隨控制的行動裝置200。當登錄將要受到跟隨控制的行動裝置200時，外部終端設備可識別出行動裝置的產品資訊，而這類的產品資訊可經由網路提供給第一清掃機100a。
外部終端設備300可與第一清掃機100a及已登錄的行動裝置200通訊，從而辨識第一清掃機100a的位置和已登錄的行動裝置200的位置。之後，回應從外部終端設備300傳送的控制信號，第一清掃機100a行進至已登錄的行動裝置200的位置，或者已登錄的行動裝置200移動至第一清掃機100a的位置。當感測到第一清掃機100a的相對位置和已登錄的行動裝置200的相對位置係在上述預定跟隨距離內時，第一清掃機100a對行動裝置200的跟隨控制自該時間點開始。之後，跟隨控制可由第一清掃機100a與行動裝置200之間的直接通訊來執行，而不須外部終端設備300的介入。
這類跟隨控制的設定可由外部終端設備300的操控來終止，或可在第一清掃機100a與行動裝置200之間的距離等於或大於預定跟隨距離時自動終止。
使用者可透過經由第一清掃機100a或外部終端設備300的操控來變更、新增和移除將要由第一清掃機100a控制的行動裝置200。舉例來說，參照圖6中的(b)，第一清掃機100a可對另一清掃機200a或100b、空氣淨化器200b、除濕機200c和增濕器200d之中的至少一個行動裝置200執行跟隨控制。
一般而言，由於行動裝置200的原始功能、產品尺寸和行進能力分別與第一清掃機100a的功能、尺寸和行進能力不同，因此行動裝置200難以照原樣跟隨第一清掃機100a的行進路線。舉例來說，可能存在例外情況，其中，行動裝置200難以根據行進模式、空間的地形特性、障礙物的尺寸等來跟隨第一清掃機100a的行進路線。考量到這類例外情況，即使當行動裝置200識別出第一 清掃機100a的行進路線時，行動裝置200仍可藉由省略行進路線中的一部分來行進或者等待。為此，第一清掃機100a可檢測目前情況是否對應於上述例外情況，並可使行動裝置200將對應於第一清掃機100a的行進路線的資料儲存在記憶體等中，然後根據情況刪除一些所儲存的資料，並行進或在停止行進的狀態下等待。
圖6中的(c)顯示第一清掃機100a和行動裝置200的跟隨控制的一示例，行動裝置200例如是具有行進功能的空氣淨化器200b。第一清掃機100a和空氣淨化器200可分別具有用於辨識其相對位置的通訊模組A和B。通訊模組A和B可以是發射和接收IR信號、超音波信號、載波頻率或脈衝信號的模組的其中一種。透過通訊模組A和B進行的相對位置辨識已於上文詳細說明，故在下文中將會省略。空氣清淨機200b從第一清掃機100a接收對應於行進指令的行進資訊(如行進變更，行進停止等，包含行進指令、行進方向和行進速度)、基於所接收的行進資訊行進並執行空氣淨化。因此，可針對第一清掃機100a運作的清掃空間即時執行空氣淨化。而且，由於第一清掃機100a辨識行動裝置200的產品資訊，在例外情況下，可控制空氣淨化器200b記錄第一清掃機100a的行進資訊，並刪除其中一些資訊且行進或在行進停止的狀態下等待。
在下文中，將參照所附圖式詳細說明根據本發明一實施例的複數個清掃機器人順暢地執行跟隨控制的方法。
根據本發明的第一自主式清掃機100a可稱為第一清掃機器人或第一清掃機100a，而第二自主式清掃機100b可稱為第二清掃機器人或第二清掃機100b。
而且，在本發明中，第一清掃機100a可作為領導清掃機，其行進在第二清掃機100b的前方；而第二清掃機100b可作為跟隨第一清掃機100a的跟隨清掃機。
在本發明中，第一清掃機100a和第二清掃機100b可在執行互相跟隨的同時執行行進和清掃，而不須使用者介入。
為了使第二清掃機100b跟隨第一清掃機100a，第二清掃機100b需要辨識第一清掃機100a的相對位置。
而且，為了跟隨第一清掃機100a，第二清掃機100b可感測第一清掃機100a的位置或第一清掃機100a所行進的行進路線(或移動路線)。
在下文中，將參照所附圖式詳細描述第二清掃機100b跟隨第一清掃機100a的方法。
為方便敘述，此處將主要描述第二清掃機100b的功能/操作/控制方法。
在這種情況下，第一清掃機100a可在其中第一清掃機100a可基於預設的演算法(例如，清掃演算法和行進演算法)行進的空間中移動的同時進行清掃。
在第一清掃機100a移動的同時，第二清掃機100b可在跟隨第一清掃機100a的同時執行移動(或清掃)的跟隨行進。
此處，將描述第二清掃機100b的控制方法，因此，第二清掃機100b將稱為本體或清掃機器人，而第一清掃機100a則將稱為另一清掃機。
根據本發明的清掃機器人100b可以包括：驅動器1300，用於使本體線性移動或轉向；以及感測單元1400，用於感測在本體前方具有預定角度範圍的感測區域中的另一清掃機100a。
而且，根據本發明的清掃機器人100b可以包括控制器1800，其基於經由感測單元1400感測到的資訊控制驅動器1300。
而且，控制器1800可以控制驅動器1300，使得本體朝在感測區域中所感測的該另一清掃機移動。
此處，控制單元1800使本體線性移動或轉向的描述可以表示控制驅動器1300使得本體線性移動或轉向。
圖7是用於描述根據一實施例之控制方法的流程圖。另外，圖8是用於描述圖7中所示之控制方法的概念圖。另外，圖9是用於詳細描述位置判定的視圖。
參照圖8，根據本發明的清掃機器人(第二清掃機)100b可包括感測單元1400，其感測存在於感測區域800中的另一清掃機(第一清掃機)100a，該感測區域800在本體前方具有在預定角度θ(例如，本體前方的-n度到+n度(例如，-45度到+45度))內的角度範圍。
而且，在感測區域800中，感測單元可感測存在於預定距離d內的該另一清掃機100a。
感測區域800可表示角度範圍在預定角度θ內且半徑為預定距 離d的區域。而且，感測區域800可表示感測單元1400可感測到預定資訊的區域(範圍)。
可由感測單元1400感測到的感測區域800的預定角度θ和預定距離d可基於感測單元1400中執行感測的感測器類型來決定，或者可由使用者設定來決定/變更。
舉例來說，感測單元1400可包含以下的至少其中一種：光學感測器、雷射(紅外線)感測器、超音波感測器、超寬頻(UWB)感測器、無線通訊技術的其中一種(例如，Zigbee、Z波、藍牙和超寬頻的其中一種)、外部信號感測器、前方感測器、懸崖感測器、2D攝影機感測器、以及三維攝影機感測器；也可由上述的至少其中兩種的組合形成。
而且，當感測單元1400使用該些無線通訊技術的其中一種而感測到在感測區域中的該另一清掃機(或與另一清掃機相關聯的資訊)時，感測單元1400可包含通訊器1100或可由通訊器1100取代。
在本發明中，可控制第二清掃機在預定間距範圍內(或以特定間距)跟隨第一清掃機。該預定間距範圍(例如，50到70cm)可落在感測區域800的預定距離d的範圍(例如，2到100m)內。因此，此處為了方便說明，在描述感測區域800時，將省略對於感測區域的預定距離d的參照，並將描述感測區域在本體前方具有預定角度範圍。
控制器1800可透過感測單元1400感測在感測區域800中的各種資訊。
舉例來說，控制器1800可透過感測單元1400感測在感測區域800中的該另一清掃機，或感測與感測區域800中的該另一清掃機相關聯的資訊。
與該另一清掃機相關聯的資訊可包括：該另一清掃機100a和本體100b的相對位置、該另一清掃機100a的行進路線、該另一清掃機100a所在的點(位置)、該另一清掃機100a的行進方向等。
而且，與該另一清掃機相關的資料可包含與該另一清掃機的移動相關聯的資料(或是關於該另一清掃機的移動的資料)。
控制器1800可透過感測單元1400感測在本體(第二清掃機100b)前方具有預定角度範圍的感測區域中的該另一清掃機，並控制驅動器1300使得本體朝感測到的另一清掃機移動。
亦即，控制器1800可控制驅動器1300以透過感測單元1400跟隨在感測區域800中感測到的該另一清掃機100a。
在一示例中，該另一清掃機100a是第一清掃機100a，其為根據本發明之領導清掃機。該另一清掃機100a可基於預設的演算法自主行進(移動或清掃)。
因此，該另一清掃機100a的行進可使該另一清掃機100a離開清掃機器人(第二清掃機)100b的感測區域800。在這種情況下，清掃機器人100b無法感測該另一清掃機100a，因此跟隨可能會變得困難。
本發明可提供一種控制方法，即使當發生這類情況時，仍可使清掃機器人100b順暢地跟隨該另一清掃機100a。
將參照圖7到圖9描述一實施例。
該另一清掃機100a和清掃機器人100b分別具有通訊器，因此該另一清掃機100a和清掃機器人100b可經由網路彼此通訊。關於這點，該另一清掃機100a的資訊可經由網路傳送至清掃機器人100b。具體而言，該另一清掃機100a的行進資訊可傳送至清掃機器人100b，因此，關於另一清掃機100a自先前位置移動到何處的資訊可經由網路傳送至清掃機器人100b。關於這點，該另一清掃機100a所行進的地方的地圖資訊可不傳送至清掃機器人100b，且可以僅傳送關於該另一清掃機100a之移動方向和移動距離的資訊。
在一示例中，有別於經由公用網路傳送和接收資訊的該另一清掃機100a和清掃機器人100b，清掃機器人100b可透過感測單元基於清掃機器人100b的位置來辨識該另一清掃機100a的目前位置。然而，在這種情況下，只有在該另一清掃機100a位於清掃機器人100b的感測區域800中時，才可傳送位置資訊。
當該另一清掃機100a或清掃機器100b人開始行進時，清掃機器人100b的控制器1800可判定該另一清掃機100a是否存在於感測區域800中(S10)。關於這點，該另一清掃機100a可能剛開始行進或是在行進途中。
如圖8中的(a)所示，清掃機器人100b的控制器1800可感測在感測區域800內的該另一清掃機(第一清掃機)100a，該感測區域800在清掃機器人100b前方具有在預定角度θ內的角度範圍。具體而言，清掃機器人100b的感測單元1400能夠透過裝設在該另一清掃機100a中的UWB模組來接收資訊。在 這種情況下，該些UWB模組分別裝設在清掃機器人100b和該另一清掃機100a中。
舉例來說，另一清掃機100a可連續輸出信號(例如，超寬頻(UWB)信號、紅外線信號、雷射信號、超音波信號等)，使清掃機器人(第二清掃機)100b識別出該另一清掃機100a的位置。
控制器1800可透過感測單元1400(或通訊器1100)接收信號，並基於該信號判定該另一清掃機100a的位置(相對位置)。
舉例來說，控制器1800可配置以接收在感測區域800內接收的信號。控制器1800可基於以下事實來判定該另一清掃機100a的位置(相對位置)：透過感測區域800接收到由存在於感測區域800中從另一清掃機100a傳送的信號(例如，超寬頻(UWB信號)、紅外線信號、雷射信號、超音波信號等)。
控制器1800可即時或以規則的時間週期判定該另一清掃機100a的位置。而且，在清掃機器人100b停止時、以及在清掃機器人100b移動(轉向)時，控制器1800均可判定(感測)該另一清掃機100a的位置。
舉例來說，另一清掃機100a的位置可基於該另一清掃機的一個點來判定，而且一般係基於該另一清掃機的中心來判定。然而不受此限，該另一清掃機100a的位置可基於該另一清掃機的不同的點來判定。
舉例來說，控制器1800可將該另一清掃機100a的中心所在的位置判定為該另一清掃機100a的位置。
而且，該另一清掃機100a的位置可基於該另一清掃機100a中用於傳送信號的天線所在的點(區域)來判定。在這種情況下，控制器1800可基於該另一清掃機100a中傳送信號的天線所在的點來判定該另一清掃機100a的位置。
在一示例中，控制器1800可控制驅動器1300，使得本體100b基於從該另一清掃機100a接收的信號來面向該另一清掃機100a。舉例來說，控制器1800可基於從該另一清掃機100a傳送的信號來判定該另一清掃機100a的位置(該另一清掃機的中心或該另一清掃機中的天線所在的點)，並控制驅動器1300，使得清掃機器人100b的本體朝該另一清掃機100a所在的點移動。
當因為該另一清掃機100a位於清掃機器人100b的感測區域800中而使感測單元1400能夠接收到從該另一清掃機100a傳送的信號時，更新轉換矩陣(S20)。
關於這點，轉換矩陣H可表示將第一座標轉換成第二座標的方程 式，該第一座標代表相對於該另一清掃機100a的先前位置之該另一清掃機100a的目前位置，而該第二座標代表相對於清掃機器人100b的本體的目前位置之該另一清掃機100a的目前位置。下文將參照圖9詳細說明轉換矩陣H。
關於這點，轉換矩陣可以以規則的週期更新。關於這點，該週期可表示一恆定時間間隔，或可表示一恆定行進距離。
轉換矩陣在S20中更新，而清掃機器人100b跟隨該另一清掃機100a(S30)。關於這點，清掃機器人100b可透過轉換矩陣跟隨該另一清掃機100a。否則，清掃機器人100b可使用從該另一清掃機100a接收的信號而非轉換矩陣，來跟隨該另一清掃機100a。亦即，當該另一清掃機100a在清掃機器人100b的感測區域800內時，可基於該轉換矩陣或來自該另一清掃機100a的信號來執行清掃機器人100b的行進和跟隨。清掃機器人100b的行進可藉由選擇該兩種方案之一來實現。然而，當使用轉換矩陣時，清掃機器人100b可藉由將轉換矩陣乘以來自網路之與該另一清掃機100a的行進相關聯的資訊，來計算清掃機器人100b的行進方向和距離。
在一示例中，在S10中，該另一清掃機100a可能不存在於清掃機器人100b的感測區域800中。在這種情況下，如圖8中的(b)所示，由於該另一清掃機100a位於清掃機器人100b的感測區域800之外，從該另一清掃機100a傳送的信號無法被清掃機器人100b的感測單元1400感測到。
具體而言，如圖8中的(b)所示，清掃機器人(第二清掃機)100b的控制器1800可透過感測單元1400感測到：在感測區域800中所感測之該另一清掃機100a離開感測區域800。舉例來說，控制器1800接收來自存在於感測區域800中的該另一清掃機100a的信號，然後，當該另一清掃機100a在感測區域800之外時，不會接收從該另一清掃機100a傳送的信號。
當感測(判定)到接收到信號然後接收不到信號時，控制單元1800可判定該另一清掃機100a在感測區域800之外。
在這種情況下，清掃機器人100b基於轉換矩陣驅動清掃機器人100b的驅動器1300(S40)。當使用轉換矩陣時，清掃機器人100b可藉由將轉換矩陣乘以來自網路之與另一清掃機100a的行進相關聯的資訊，來計算清掃機器人100b的行進方向和距離。因此，即使當另一清掃機100a不存在於清掃機器人100b的感測區域800中時，清掃機器人100b仍可跟隨該另一清掃機100a。
之後，當清掃機器人100b繼續移動時，該另一清掃機100a存在於清掃機器人100b的感測區800中，因此從該另一清掃機100a傳送的信號可被清掃機器人100b感測到。
在下文中，將參照圖9詳細描述轉換矩陣H。
轉換矩陣H可表示將第一座標轉換成第二座標的方程式，該第一座標代表相對於該另一清掃機100a的先前位置之該另一清掃機100a的目前位置，該第二座標代表相對於清掃機器人100b的本體的目前位置之該另一清掃機100a的目前位置。
在圖9中，該另一清掃機100a的先前位置由虛線表示，而該另一清掃機100a的目前位置由實線表示。另外，清掃機器人100b的位置由實線表示。
轉換矩陣H描述如下，且將在以下方程式中以3×3矩陣表示。
M(相對於清掃機器人之另一清掃機的目前位置[第二座標])=H(轉換矩陣)×R(相對於另一清掃機的先前位置之另一清掃機的目前位置[第一座標])
轉換矩陣可如下表示為更詳細的方程式。
M=H×R,
Figure 109119352-A0202-12-0027-3
其中，Xr和Yr為第一座標，而Xm和Ym為第二座標。
基於從移動該另一清掃機的驅動器所提供的資訊，能夠計算第一座標。該另一清掃機的驅動器所提供的資訊可以是自編碼器取得的資訊，該編碼器測量使滾輪旋轉的馬達的旋轉資訊，該旋轉資訊由陀螺儀感測器校正，該陀螺儀感測器感測該另一清掃機的轉向。
驅動器提供用於將該另一清掃機線性移動或轉向的驅動力。即使在清掃機器人無法接收由另一清掃機提供的信號的情況下，仍可計算第一座標。因此，相較於由兩個清掃機之間信號的傳送和接收所計算的位置資訊，可以判定出相對準確的位置。而且，由於驅動器包含與該另一清掃機的實際移動相關的資訊，可準確描述該另一清掃機的位置變化。
舉例來說，即使當編碼器感測到馬達旋轉時，該另一清掃機仍可藉由使用陀螺儀感測器判定該另一清掃機並未移動而是轉向，來準確計算該 另一清掃機的位置變化。即使當使滾輪旋轉的馬達旋轉時，該另一清掃機仍能轉向而不移動，因此，該另一清掃機的位置並不總是在馬達旋轉時改變。因此，當使用陀螺儀感測器時，可區分：僅實現轉向而不改變該另一清掃機位置的情況、和實現位置改變並轉向的情況、以及僅實現位置改變而不轉向的情況。因此，該另一清掃機可使用編碼器和陀螺儀感測器來準確計算代表從先前位置轉換的目前位置的第一座標。而且，這類資訊可經由該另一清掃機的通訊器傳送給網路，然後可經由網路傳送給清掃機器人100b。
透過在該另一清掃機100a與清掃機器人100b之間傳送和接收的信號(例如，可使用UWB模組傳送和接收的信號)，來測量第二座標。由於該另一清掃機100a存在於清掃機器人100b的感測區域800中，因此在傳送信號時可計算第二座標。
參照圖9，可以看出兩個座標值可由使用H的等式來表示。
在一示例中，為了得到H，當將該另一清掃機100a置於清掃機器人100b的感測區域800中時，可連續累積資料。這類資料將如下所示。當該另一清掃機100a位於感測區域800中時，累積大量資料。關於這點，該資料是複數個第一座標和複數個第二座標，該複數個第二座標分別對應於該複數個第一座標。
M=H×R，
Figure 109119352-A0202-12-0028-2
可使用最小平方法得出H。
H=M．R T (R R T )-1
在一示例中，在計算H之後，當連續得到第一座標和第二座標時，可重新計算和更新H。隨著計算H的資料的量增加，H變成具有更可靠的值。
透過使用這樣計算出來的轉換矩陣H，即使當清掃機器人100b和該另一清掃機100a難以直接傳送和接收信號時，清掃機器人100b也可跟隨該另一清掃機100a。當該另一清掃機100a暫時在清掃機器人100b的感測區域800之外時，清掃機器人100b無法透過感測單元直接接收關於該另一清掃機100a的位 置的信號。此時，清掃機器人100b可使用經由網路傳送的該另一清掃機100a的行進資訊，透過轉換矩陣來計算相對於清掃機器人100b的位置之該另一清掃機的位置。
當透過轉換矩陣判定該另一清掃機的位置時，清掃機器人100b應經由清掃機器人100b的通訊器1100接收對應於R的第一座標。亦即，由於辨識出R和H，因此可計算M。M是該另一清掃機100a相對於清掃機器人100b的位置。因此，清掃機器人100b可辨識其相對於另一清掃機100a的相對位置，而清掃機器人100b可跟隨另一清掃機100a。
在一示例中，根據上述技術，當清掃機器人100b和該另一清掃機100a中的一個先接觸其充電裝置然後開始充電時，另一個則記憶該一個的充電裝置的位置(進行充電的清掃機的第二座標或第一座標)，然後移動至其充電裝置。由於該另一個已記憶該位置，因此即使當該另一清掃機100a在感測區域之外時，仍可使清掃機器人100b和該另一清掃機100a聚集以用於下一次清掃的跟隨清掃。
本發明不限於上述實施方式。由所附申請專利範圍可以看出，本發明所屬技術領域中具有通常知識者可做出修改，且這些修改仍落入本發明的範圍中。
本申請主張於2019年10月7日提出之韓國專利申請第10-2019-0123855號的優先權，透過在此完整闡述引入本文中。
100:自主式清掃機
110:清掃機本體
111:滾輪單元
120:清掃單元
123:腳輪
129:蓋
130:感測單元
140:集塵容器
150:集塵容器蓋
F:前進方向
R:反向方向

Claims (16)

  1. 一種清掃機器人，包括：
    一驅動器，用於線性移動或轉動該清掃機器人的一本體；
    一感測器，用於感測在該本體前方具有一預定角度範圍的一感測區域中的一另一清掃機；
    一通訊器，連接至一網路，其中，該通訊器獲取該另一清掃機的位置資訊；及
    一控制器，配置以：
    當該另一清掃機在該感測器的該感測區域之外時，基於該通訊器所獲取的該位置資訊和一轉換矩陣，辨識該清掃機器人相對於該另一清掃機的位置；以及
    控制該驅動器，使得該本體跟隨該另一清掃機。
  2. 如請求項1所述之清掃機器人，其中，該控制器配置以控制該清掃機器人的該驅動器，使得在該感測區域中感測該另一清掃機。
  3. 如請求項1所述之清掃機器人，其中，該轉換矩陣配置以將一第一座標轉換為一第二座標，
    其中，該第一座標代表相對於該另一清掃機的一先前位置之該另一清掃機的一目前位置，
    其中，該第二座標代表相對於該本體的一目前位置之該另一清掃機的該目前位置。
  4. 如請求項3所述之清掃機器人，其中，該第二座標由該感測器感測的資訊計算而得。
  5. 如請求項3所述之清掃機器人，其中，該第一座標基於從用於移動該另一清掃機的該另一清掃機的一驅動器所提供的資訊計算而得。
  6. 如請求項5所述之清掃機器人，其中，從該另一清掃機的該驅動器提供的該資訊係從一編碼器取得的資訊，該編碼器用於測量一馬達的旋轉資訊，該馬達用於旋轉由一陀螺儀感測器校正的一滾輪，該陀螺儀感測器用於感測該另一清掃機的轉動。
  7. 如請求項3所述之清掃機器人，其中，該轉換矩陣對應於下列方程式1中的3×3矩陣：
    Figure 109119352-A0202-13-0002-4
    Xr和Yr為該第一座標，而Xm和Ym為該第二座標。
  8. 如請求項1所述之清掃機器人，其中，該控制器配置以當該感測器因為該另一清掃機不在該感測區域之外而感測到該另一清掃機時，更新該轉換矩陣。
  9. 如請求項8所述之清掃機器人，其中，該控制器配置以定期更新該轉換矩陣。
  10. 一種控制清掃機器人的方法，該方法包括：
    一第一操作，其中，該清掃機器人判定一另一清掃機器人是否存在於該清掃機器人的一感測器的一感測區域中；以及
    一第二操作，包含：
    當該另一清掃機器人存在於該感測器的該感測區域中時，控制該清掃機器人的一驅動器，使得該清掃機器人的一本體基於從該感測器獲得的資訊跟隨該另一清掃機器人；
    當該另一清掃機器人不存在於該清掃機器人的該感測區域中時，基於從該清掃機器人的一通訊器獲得的資訊、以及基於一轉換矩陣，辨識該清掃機器人相對於該另一清掃機器人的位置，其中，該通訊器連接至一網路以接收該另一清掃機器人的位置資訊；以及
    基於所辨識的位置控制該清掃機器人的該驅動器，使得該清掃機器人的該本體跟隨該另一清掃機。
  11. 如請求項10所述之方法，其中，該第二操作包含：控制該清掃機器人的該驅動器，使得在該感測區域中感測到該另一清掃機器人。
  12. 如請求項10所述之方法，其中，該轉換矩陣配置以將一第一座標轉換為一第二座標，
    其中，該第一座標代表相對於該另一清掃機的一先前之該另一清掃機的一目前位置，
    其中，該第二座標代表相對於該本體的一目前位置之該另一清掃機的該目前位置。
  13. 如請求項12所述之方法，其中，該第二座標由該感測器感測到的資訊計算而得。
  14. 如請求項12所述之方法，其中，該第一座標基於從用於移動該另一清掃機的該另一清掃機的一驅動器所提供的資訊計算而得。
  15. 如請求項12所述之方法，其中，該轉換矩陣對應於下列方程式2中的3×3矩陣：
    Figure 109119352-A0202-13-0003-5
    Xr和Yr為該第一座標，而Xm和Ym為該第二座標。
  16. 如請求項12所述之方法，其中，該第二操作包含：當該感測器因為該另一清掃機不在該感測區域之外而感測到該另一清掃機時，更新該轉換矩陣。
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