TWI769413B - 控制清掃機器人的方法 - Google Patents

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Abstract

提供一種控制清掃機器人的方法，該方法包括：準備步驟，將由使用者輸入的清掃目標區域劃分為複數個待清掃的區域，並判定清掃每一個區域所需要的電池消耗；判定步驟，基於清掃機器人的目前電池剩餘量，判定清掃機器人的電池是否需要額外充電以清掃該清掃目標區域；在判定需要額外充電時，選擇第一區域的選擇步驟，其中，將該第一區域定義為從複數個待清掃區域中的待清掃區域的組合中選擇的一個組合，該等待清掃區域的組合被判定為能使用清掃機器人的目前電池剩餘量進行清掃；及第一清掃步驟，清掃該第一區域。根據本發明的實施例，可在清掃過程開始時建立清掃計劃，以改善能量管理並縮短清掃時間。

Description

控制清掃機器人的方法
本發明涉及一種控制清掃機器人的方法。
人們清掃自己的空間以保持衛生和清掃。可能有一些清掃的原因。例如，清掃是為了保護身體免於受到疾病侵襲或防止支氣管損傷或改善其生活品質以保持潔淨的空間。
灰塵和異物透過重力作用下沉到地板上。因此，為了清掃灰塵，人們需要彎腰或坐下以進行清掃。因此，可能會損壞腰部或膝蓋關節。
最近，出現了幫助人們清掃的清掃機。清掃機可以大致上分為手持式清掃機、直立式清掃機、或清掃機器人。
與手持式清掃機或直立式清掃機不同，清掃機器人不僅可以幫助人們進行清掃，還可以自主地清掃地板。為了執行自主清掃，清掃機器人包含可以重複地充電的電池，並且包含分離的充電站。
持續的研究和開發可以允許使用清掃機器人的多種清掃方案技術。在這方面，當清掃機器人的電池電量低於預設值時，清掃機器人返回到充電站，在該充電站機器人進行充電。
例如，參照美國專利第9215957號，當清掃機器人執行清掃時，清掃機器人對電池完全充電所需要的能量與完成清掃所需要的能量進行比較。如果完成清掃所需要的能量少於電池完全充電所需要的能量，則清掃機器人將移動回到充電站，進行部分充電，然後返回清掃區域。
先前技術文獻
[專利文獻]
美國專利第9215957號(1994.02.02)。
根據本發明的一個實施例，本發明旨在提供一種清掃機器人及其控制方法，其中，該清掃機器人可以在清掃開始時建立清掃計劃，然後可以根據該計劃執行清掃。
此外，根據本發明的一個實施例，本發明旨在提供一種清掃機器人及其控制方法，其中，在建立清掃計劃時，該清掃機器人可以判定在額外充電之前待清掃的清掃區域和在額外充電之後待清掃的清掃區域。
此外，根據本發明的一個實施例，本發明旨在提供一種清掃機器人及其控制方法，其中，該清掃機器人可以減少不必要的移動線並縮短清掃時間。
此外，根據本發明的一個實施例，本發明旨在提供一種清掃機器人及其控制方法，其中，該清掃機器人可以減少能耗並有效地管理能量。
根據本發明的一個實施例，本發明旨在提供一種清掃機器人及其控制方法，其中，該清掃機器人可以建立清掃計劃，在該清掃計劃中，清掃機器人考慮清掃模式、清掃機器人的抽吸力、以及在待清掃區域中的複數個障礙物，以將清掃目標區域劃分為複數個待清掃區域，並將每一個區域消耗的電池電量映射到每一個區域。
尤其是，根據本發明的一個實施例，本發明旨在提供一種清掃機器人及其控制方法，其中，該清掃機器人可以建立清掃計劃，在該清掃計劃中，清掃機器人可以透過對應的區域分析來計算由於電池不足而無法清掃的第一區域所需要的電池容量，並且可以清掃能以目前電池容量清掃的第二區域，接著對所需要的電池容量充電，然後清掃第一區域。
根據本發明的一個實施例，本發明旨在提供一種清掃機器人及其控制方法，其中，該清掃機器人可以建立清掃計劃，在該清掃計劃中，在開始清掃之前，清掃機器人繪製一張圖，以檢查完成每一個區域清掃所需要的電池電量，並且，接著，在繪圖之後，儲存完成每一個區域清掃所需要的電量，並基於與充電站位置的接近程度將量化資料轉換為樹狀資料。
本發明的一個態樣提供了一種控制清掃機器人的方法，該方法包括：一準備步驟，將由使用者輸入的一清掃目標區域劃分為複數個待清掃區域，並判定清掃每一個區域所需要的一電池消耗；一判定步驟，基於該清掃機器人的一目前電池剩餘量，判定該清掃機器人的一電池是否需要額外充電以清掃該清掃目標區域；在判定需要額外充電時，選擇一第一區域的一選擇步驟，其中，將該第一區域定義為從該複數個待清掃區域之中的待清掃區域的組合中選擇的一個組合，該等待清掃區域的組合能夠使用該清掃機器人的該目前電池剩餘量進行清掃；以及一第一清掃步驟，清掃該第一區域。
在一個實施方式中，該方法進一步包括：一充電步驟，其中，在清掃該第一區域之後，清掃機器人返回到一充電站，以使該電池充電至一定量，以便清掃該複數個待清掃區域之中尚未清掃的一第二區域；以及一第二清掃步驟，清掃該第二區域。
在一個實施方式中，該第一區域被選擇為待清掃區域的一特定組合，其中，在清掃該特定組合時，該清掃機器人的該電池餘量最大程度地耗盡。
在一個實施方式中，基於使用者輸入的一清掃優先順序，該第一區域被選擇為待清掃區域的一特定組合。
在一個實施方式中，該第一區域被選擇為待清掃區域的一特定組合，其中，在該等組合之中的該特定組合具有最大數量的待清掃區域。
在一個實施方式中，該第一區域被選擇為待清掃區域的一特定組合，其中，該等組合之中的該特定組合具有最大的待清掃區域的總面積。
在一個實施方式中，將複數個不同的清掃優先順序分配給該複數個待清掃區域，其中，一充電站所在的一待清掃區域具有該複數個清掃優先順序之中的第一清掃優先順序，其中，當將該複數個清掃優先順序之中的第(n+2)清掃優先順序分配給一特定待清掃區域時，該充電站所在的該待清掃區域與該特定待清掃區域之間的待清掃區域的數量為n，其中，n=0或為正整數。
在一個實施方式中，在具有該第(n+2)清掃優先順序的待清掃區域之中，存在與具有第(n+3)清掃優先順序的待清掃區域相鄰的至少一個待清掃區域，其中，僅在判定能夠使用該清掃機器人的該目前電池剩餘量清掃該至少一個待清掃區域時，該方法繼續判定是否能夠使用該清掃機器人的該目前電池剩餘量清掃具有該第(n+3)清掃優先順序的該待清掃區域。
在一個實施方式中，該複數個待清掃區域被劃分為複數個下一等級的區域群組，其中，與具有該第(n+2)清掃優先順序的待清掃區域中的一個相對應的下一等級的區域群組包含：所述一個待清掃區域、以及至少一個具有第(n+3)清掃優先順序並與所述一個待清掃區域相鄰的待清掃區域。
在一個實施方式中，該清掃機器人首先選擇並清掃該複數個下一等級的區域群組的單個下一等級的區域群組，其中，當該清掃機器人的該目前電池剩餘量用於清掃該單個下一等級的區域群組的所有區域時，選擇該單個下一等級的區域群組。
在一個實施方式中，該下一等級的區域群組的數量為至少兩個，其中，該至少兩個群組中的每一個的所有區域都可以使用該清掃機器人的該目前電池剩餘量進行清掃，其中，在該至少兩個群組之中首先清掃一特定群組，其中，在該至少兩個群組之中，具有最低清掃優先順序的該特定群組的待清掃區域與充電站所位在的待清掃區域之間的待清掃區域的數量最小。
在一個實施方式中，在清掃開始之前，測量用於清掃該複數個待清掃區域中的每一個的該電池的消耗量。
在一個實施方式中，基於透過該清掃機器人的一清掃單元的一電力消耗量，測量用於清掃該複數個待清掃區域中之每一個的該電池的該消耗量，其中，該電力消耗量基於繞過由一障礙物感測器感測到的障礙物的一移動路徑和基於由一地板感測器感測到的一地板材料來改變。
在一個實施方式中，對該複數個待清掃區域中的每一個清掃區域在至少兩個清掃模式之間測量到的該電池消耗量彼此不同，並將該等電池消耗量輸入至該清掃機器人的一控制器。
在一個實施方式中，基於該清掃機器人的一抽吸力強度改變對該複數個待清掃區域中的每一個測量的該電池消耗量。
在一個實施方式中，在開始清掃之前，基於在該清掃目標區域中形成的結構或基於來自使用者的輸入，將該清掃目標區域劃分為該複數個待清掃區域。
在一個實施方式中，當餘留該目前電池剩餘量以清掃所有該複數個待清掃區域時，該清掃機器人清掃所有該複數個待清掃區域。
在一個實施方式中，在清掃開始時，執行該判定步驟和該選擇步驟。
當實現根據本發明一實施例之用於控制清掃機器人的方法時，可以有效地利用清掃機器人的能量。
此外，當建立清掃計劃時，清掃機器人可以判定在額外充電之前待清掃的待清掃區域和在額外充電之後待清掃的待清掃區域。因此，清掃持續時間可以在清掃開始時確定。
此外，可以藉由減少不必要的移動距離來縮短清掃時間。
此外，可以在減少不必要的移動距離的同時使能量管理更有效率。
10:清掃機器人
100:主體
110:頂蓋
111:手柄
200:清掃單元、充電站
210:吸塵單元
220:集塵盒
300:驅動單元
400:感測單元
410:影像感測器
420:障礙物感測器
430:地板檢測感測器
500:控制器
600:儲存單元
S11~S14:步驟
S111:步驟
S2:步驟
S21~S24:步驟
S221、S231、S232、S234:步驟
S2321~S2328:步驟
S2331、S2332、S2334:步驟
S233a、S233b、S233c:步驟
S31、S32:步驟
圖1是顯示根據本發明一實施例的清掃機器人。
圖2是顯示根據本發明一實施例之清掃機器人的組件之間的連接的方塊圖。
圖3是示意性地顯示根據本發明一實施例之清掃機器人的清掃方法。
圖4至圖6是顯示根據本發明一實施例之用於控制清掃機器人的方法。
圖7是顯示根據本發明一實施例之透過清掃機器人將清掃目標區域劃分為待清掃的區域。
圖8是顯示圖7中之待清掃區域的樹狀圖。
圖9是說明根據本發明一實施例之清掃機器人的區域選擇步驟。
圖10是說明根據本發明一實施例之清掃機器人選擇第一區域的控制方法。
圖11是顯示根據本發明一實施例之清掃機器人在待清掃區域之間的清掃優先順序等級的樹狀視圖。
在下文中，將參照所附圖式描述本發明的具體實施方式。提供以下詳細描述以幫助全面性地理解本文描述的方法、裝置、及/或系統。然而，這僅是一個示例，並且本發明不限於此。
此外，在本發明的以下詳細描述中，闡述了許多具體細節以便提供對本發明的透徹理解。然而，將理解的是，可以在沒有這些具體細節的情況下實踐本發明。在其他情況下，未詳細描述公知的方法、過程、組件、和電路，以免不必要地使本發明的各方面不清楚。除非另外有定義，否則本文所使用的包含技術和科學術語在內的所有術語具有與本發明概念所屬技術領域中具有通常知識者一般所理解的相同含義。將進一步理解的是，諸如在常用詞典中定義的術語，應當被解釋為具有與其在相關技術的上下文中的含義一致的含義，並且除非在此明確地定義，否則將不以理想化或過於正式的意義來解釋。本文中使用的術語僅出於描述特定實施例的目的，並非旨在限制本發明。如本文所使用的，除非上下文另外明確指出，單數形式「一個」和「一種」也意圖包含複數形式。將進一步理解的是，當在本說明書中使用時，術語「包括」、「包括有」、「包含」、和「包含有」指示存在有所述特徵、整數、操作、元件、和/或組件，但是不排除存在或增加一個以上的其他特徵、整數、操作、元件、組件及/或部分。
圖1是說明根據本發明一實施例的清掃機器人。
根據本發明一實施例的清掃機器人10可以包括：主體100、清掃單元200、驅動單元300、以及感測單元400。此外，根據本發明一實施例的清掃機器人10可以包括電池(圖中未顯示)，該電池向上述清掃單元200、驅動單元300和感測單元400提供電力。
電池可以設置為二次電池並且被重複充電。因此，當電池的剩餘量較小時，使用者可以在不更換或添加電池的情況下對電池進行充電和使用。
清掃機器人10可以在與充電站200耦接的同時被充電。充電站200可以形成為對應於清掃機器人10的外觀的至少一部分。因此，清掃機器人10可以穩定地與充電站200結合。
主體100可以提供根據本發明一實施例的清掃機器人10的部件嵌入其中的空間。此外，主體100可以在其中容納清掃單元200、驅動單元300和稍 後描述的感測單元400。因此，清掃機器人10的主體100可以形成清掃機器人10的外觀。
頂蓋110設置在主體100的頂部上。頂蓋110可以配置成鉸鏈耦接至主體100的一端而可樞轉。頂蓋110可以可拆卸地耦接到主體100。當頂蓋110覆蓋集塵盒220時，可以限制集塵盒220與主體的分離。
手柄111設置在頂蓋110的頂部上。感測單元400可以設置在手柄111處。在這方面，該感測單元可以是稍後描述的影像感測器410。影像感測器410可以較佳地相對於主體100的底表面傾斜，以形成前面和上面的景像的影像。
主體100可以配置成使得其中的內部組件不會暴露於外部。如上所述，當各種組件彼此連接時，清掃機器人10可以起作用。因此，當組件運作時，由於使用者的粗心或清掃機的故障，可能會傷害到使用者的身體。因此，主體100可以對內部組件進行篩選以防止安全事故。此外，主體100的存在可以允許複雜的內部不會暴露於外部，以提升美觀。
清掃單元200可以基本上執行清掃。清掃單元200可以主要包含：抽吸灰塵的抽吸單元210、抽吸的灰塵向其移動的噴嘴(圖中未顯示)、將空氣和灰塵彼此分離的過濾器單元(圖中未顯示)、以及收集灰塵的集塵盒220。圖1顯示清掃機器人10的一示例。清掃機10不需要如圖1所示那樣配置。也就是說，清掃機不限於圖1所示的構造。
具體地說，清掃機器人10可以驅動並且吸塵單元210可以運作以抽吸地板上的灰塵或異物。此時，由於灰塵和空氣被一起吸入，因此移動到噴嘴的空氣和灰塵可以透過過濾器單元彼此分離。穿過過濾單元的空氣可以再次排放到外部，並且所吸入的灰塵或異物可以容納在集塵盒中。
過濾單元可以配置為過濾器的形式，或者可以配置為利用氣旋現象以結構方式將空氣和灰塵彼此分離。
集塵盒可以配置成可從主體拆卸或附接至主體。當在清掃過程中或清掃之後集塵盒變滿時，顯示面板可以配置以將此事實告知使用者。當集塵盒變滿時，可以清空集塵盒內部的灰塵，以再次順利進行清掃。
清掃單元200可以耦接到主體100。清掃單元200和主體100並不是必須要配置為分開地，並且可以與其他組件一體地形成。然而，為了執行有效 的清掃，吸塵單元210可以配置為多邊形形狀以清掃大的面積。尤其是，由於清掃機器人10通常以線性運動移動，因此較佳地，清掃機器人10形成為方形形狀。
驅動單元300可以移動主體100。因此，驅動單元300較佳配置成滾輪的形式。驅動單元300可以分別設置在主體100的左側和右側的每一個上。
每一個驅動單元300可以由每一個馬達運作。也就是說，驅動單元300可以被控制為以不同的轉速旋轉。因此，清掃機器人10可以向左或向右轉動。此外，清掃機器人10可以配置成能向前或向後移動。
也就是說，清掃機器人10的驅動速度可以根據驅動單元300的旋轉速度來判定。可以透過左側和右側的驅動單元300的轉速之間的差來判定驅動方向。
例如，當左側的驅動單元300保持停止狀態並且右側的驅動單元300旋轉時，清掃機器人10可以向左旋轉。當兩側的驅動單元300都正在運作但右側的驅動單元300比左側的驅動單元300旋轉更快時，驅動單元300可以轉向左側並繼續直線運動。
此外，驅動單元300可以配置為滾輪的形式。本發明不限於此。驅動單元300可以被配置為滾輪和鏈條的組合。
感測單元400可以收集清掃機器人10的自主驅動所需要的資訊。例如，該感測單元可以包含：影像感測器410，用於對周圍環境進行成像以創建驅動地圖；地板檢測感測器430，用於檢測地板材料；以及障礙物感測器420，用於檢測障礙物。此外，在另一個示例中，除了上述感測器之外，還可以進一步配置其他感測器。
例如，可以包含牆壁檢測感測器(圖中未顯示)。因此，關於清掃目標區域的資訊可以透過牆壁檢測感測器和影像感測器410輸入到清掃機器人10。清掃機器人10可以在沿著區域移動的同時透過牆壁檢測感測器接收區域的空間的形狀，然後將清掃目標區域劃分為多個待清掃區域。
然而，本發明不限於以上示例。在一個實施例中，影像感測器410或障礙物感測器420可以同時執行牆壁檢測。
除了僅檢測清掃目標區域之外，該影像感測器還可以配置為指示主體100在先前輸入的清掃目標區域中的位置。以這種方式，清掃機器人10可以 指示用於清掃的空間的位置。指示清掃機器人10的位置可以引導清掃機器人的移動到下一個清掃區域。
影像感測器410的類型和數量不限於特定一個。也就是說，可以設置複數個影像感測器410。當可以設置複數個影像感測器410時，複數個影像感測器410可以由同型或不同型的影像感測器410所組成。
地板檢測感測器430可以是用於檢測地板的材料的感測器。使用清掃機器人10的清掃目標區域可以因使用者而異。例如，清掃目標區域的地板覆蓋物可以是大理石的形式或塑膠板的形式，或者可以由上述材料以外的材料所製成。
取決於地板的材料，驅動吸塵單元210以有效抽吸灰塵的強度可以改變。例如，吸塵單元210可以在地毯區域中比在一般地板中更強地運作，從而可以有效地執行清掃。清掃機器人10的控制器500可以被配置以根據地板材料的類型控制吸塵單元210的抽吸強度。
障礙物感測器420可以判定在清掃目標區域中是否存在障礙物。障礙物感測器420可以與上述影像感測器410一體化，或者可以與其分開地配置。也就是說，影像感測器410可以用作障礙物感測器420。
當障礙物感測器420檢測到障礙物時，清掃機器人10的移動路徑可以改變。隨著移動路徑變得越來越複雜，電池消耗可能會發生變化。詳細地說，如果存在障礙物，則清掃機器人10可以繞過障礙物。因此，移動路徑可能增加。因此，用於清掃對應區域的電池量可能增加。
圖2是顯示根據本發明一實施例之清掃機器人的組件之間的連接的方塊圖。
根據本發明實施例的清掃機器人10可以進一步包括控制器500和儲存單元600。
控制器500可以從上述感測單元400接收資訊，並且基於該資訊控制驅動單元300和清掃單元200的運作。
此外，輸入到控制器500的資訊可以儲存在儲存單元600中，從而即使在對應的時間未選擇清掃目標區域，也可以有效地執行清掃。當清掃目標區域改變時或當由於傢俱等的移位而需要再次選擇清掃目標區域時，可以刪除 和更新儲存在儲存單元600中的地圖資料。在本發明的另一個實施例中，清掃機器人10可以儲存複數個地圖資料並且可以基於一個地圖資料執行清掃。
控制器500可以控制驅動單元300和清掃單元200。驅動單元300和清掃單元200可以在控制器500的控制下進行運作和清掃。
如上所述，可以個別地控制安裝在主體100兩側的每一側上的每一個驅動單元300。
如上所述，可以控制清掃單元200以根據清掃目標區域的地板的類型來改變抽吸強度。
此外，可以基於從感測單元400提供的資料和從驅動單元300和清掃單元200提供的資訊，測量清掃目標區域的電池消耗並將其儲存在儲存單元600中。
詳細地說，清掃目標區域可以被劃分為複數個待清掃的區域，以測量複數個待清掃區域中之每一個所消耗的電池電量。所需要的電池電量可以與每一個待清掃區域的尺寸成比例。然而，所需要的電池電量不僅可以根據尺寸而改變，而且還可以基於每次待清掃區域的清掃單元200的抽吸力、地板的材料、以及清掃機器人10的移動路徑來改變。因此，不能得出較大的待清掃區域總是比較小的待清掃區域消耗更多的電池電量的結論。
圖3是示意性地說明根據本發明一實施例之清掃機器人的清掃方法。
在描述之前，本說明書中所述的清掃目標區域是指使用者打算清掃的區域。例如，如果使用者在家中打掃時想排除臥室，則清掃目標區域可以是除臥室之外的房屋的部分。
清掃機器人可以選擇執行清掃的區域，如下文S11所述。在另一個示例中，整個房屋可以被設定為清掃目標區域。當使用者輸入資料時，可以基於來自清掃目標區域的輸入資料排除特定區域。
此外，複數個待清掃區域可以由使用者定義。可替代地，當將待清掃的整個區域輸入為清掃目標區域時，清掃機器人可以使用上述感測單元400將區域任意地劃分為複數個待清掃區域。在這方面，使用者可以改變劃分的待清掃區域。
以下將描述根據本發明一實施例之清掃機器人10的清掃方法。
首先，在清掃開始之前，可以設定清掃目標區域S11。然後，可以測量用於清掃該設定區域的電池消耗S12，然後將該電池消耗輸入到控制器500。此外，當輸入清掃目標區域S13時，控制器可以將該區域劃分為複數個待清掃區域S14。然後，可以測量用於清掃每一個待清掃區域的電池消耗。
在圖3中，設定清掃目標區域S11，測量其電池消耗S12，並將清掃目標區域輸入S13且將該區域劃分為複數個待清掃區域S14，開始清掃S2。然而，本發明不限於此。當清掃機器人10設定清掃目標區域時，可以同時測量其電池消耗。
相似地，在該設定步驟中，可以在設定期間輸入清掃目標區域並將其劃分為複數個待清掃區域。當將清掃目標區域劃分為複數個待清掃區域時，可以優先判定每一個待清掃區域。將簡要描述較佳化的方法。可以基於待清掃區域與充電站200的接近度來判定清掃優先順序。在這方面，可以輸入清掃每一個待清掃區域所需要的電池電量。優先順序的細節將在後面描述。
換句話說，可以在清掃機器人10執行清掃之前輸入要由清掃機器人10清掃的清掃目標區域。該清掃目標區域可以經由牆壁或結構被劃分為複數個待清掃區域。然而，不一定要透過清掃機器人10感測到的結構或牆壁將清掃目標區域劃分為區域。使用者可以將區域任意地劃分為複數個待清掃區域。然後，可以測量用於清掃每一個待清掃區域的電池消耗。
圖4至圖6是說明根據本發明一實施例之用於控制清掃機器人的方法。在下文中，將描述用於在開始清掃時為清掃機器人10建立清掃計劃的方法。
首先，參考圖4和圖5，根據本發明一實施例的清掃機器人10可以在開始清掃時建立清掃計劃。根據本發明一實施例之用於控制清掃機器人的方法包括：參考步驟S21，參考映射資料(待清掃區域與用於清掃待清掃區域的電池消耗之間的映射)；判定步驟S22，用於判定是否需要額外充電來清掃整個清掃目標區域；選擇步驟S23，用於當判定需要額外充電以清掃該區域中所有待清掃的區域時，在執行額外充電之前選擇待清掃的第一區域；以及第一清掃步驟，清掃第一區域。
具體地說，在參考步驟S21中，可以在開始清掃之前參考輸入的映射資料。根據本發明一實施例的清掃機器人確認清掃目標區域和由該清掃目 標區域劃分出的複數個待清掃區域，並檢查用於清掃每一個待清掃區域的電池消耗。也就是說，可以檢查每一個優先的待清掃區域的清掃電池消耗。
判定步驟S22可以包含用於判定是否需要額外的充電以清掃複數個待清掃區域的步驟S221。也就是說，判定步驟S22可以包含將清掃機器人10的目前電池剩餘量與清掃該清掃目標區域所需要的電池量進行比較。換句話說，步驟22可以包含將清掃機器人10的目前電池剩餘量與用於清掃所有複數個待清掃區域的電池電量進行比較的步驟。
當從步驟S22的判定結果不需要額外充電以清掃清掃目標區域時，清掃機器人開始清掃清掃目標區域。然而，當需要額外充電以清掃清掃目標區域時，應當在執行額外充電之前判定待清掃的第一區域。因此，可以基於判定步驟S22建立清掃機器人10的清掃計劃。
選擇步驟S23可以產生複數個待清掃區域中之待清掃區域的組合S232，並可以選擇組合中的一個。所選擇的組合可以被判定為第一區域S234。例如，存在1至10的待清掃區域。基於電池的目前剩餘量，可以清掃1、4、6號的待清掃區域或清掃1、5、7號的待清掃區域。在這方面，1、4、6號的待清掃區域或1、5、7號的待清掃區域可以是區域的組合。在這方面，清掃機器人10可以選擇組合中的一個，並清掃所選擇的組合。在這方面，所選擇的組合可以被定義為第一區域。稍後將描述其細節。
在完成選擇步驟S23之後，開始第一清掃步驟S24。換句話說，清掃機器人10開始清掃。換句話說，當判定需要額外充電以清掃清掃目標區域時，清掃機器人可以開始清掃第一區域。
如上所述，根據本發明的實施例，清掃機器人可以在清掃開始時將電池的目前剩餘量與用於清掃所有區域的電池電量進行比較。然後，在判定前者小於後者時，可以從複數個待清掃區域中選擇第一區域，然後可以清掃第一區域。在這方面，第一區域可以定義為區域的組合。
參照圖6，在完成第一清掃步驟S24之後，根據本發明一實施例的清掃機器人10可以移動回到充電站200 S31。換句話說，清掃機器人10可以充電，以清掃作為複數個待清掃區域之中未被選擇為第一區域的待清掃區域的第二區域S32。
在控制清掃機器人10中，為了盡快完成清掃，可以不將電池充電至最大量，而是可以充電至清掃第二區域所需要的量。因此，清掃機器人10可以最小化用於清掃該清掃目標區域的持續時間。
然而，本發明不限於以上描述。因此，電池電量可以充到最大電量。然而，由於不必要的充電量，這可能增加清掃時間。為了能量管理的目的，希望僅將電池充電至清掃第二區域所需要的量。
「僅將電池充電至清掃第二區域所需要的量」的語句可能並不意味著在清掃第二區域之後，電池電量幾乎為零，而是在清掃第二區域之後，仍然保持電池電量使得清掃機器人可以返回充電站200。也就是說，「僅將電池充電至清掃第二區域所需要的量」的語句可以意味著除了足以清掃第二區域的電池量以外還剩餘最小充電量。因此，根據本發明之用於控制清掃機器人10的方法在能量管理方面是有利的。
圖7示出了根據本發明一個實施例之透過清掃機器人將區域劃分為待清掃的區域。圖8示出了圖7中之待清掃區域的清掃優先順序等級。圖7(a)透過示例顯示出典型的房屋。圖7(b)示出了用於清掃房屋被劃分成的複數個待清掃區域的電池消耗的測量。
如本文中所使用的，「鄰近地定位」或「接近於」的術語可以意味著待清掃區域在其間不存在另一個待清掃區域的同時彼此連接。例如，浴室和2號臥室可以彼此相鄰，因為其間不存在另一個待清掃區域。
例如，參照圖7和圖8，可以向清掃機器人10充電的充電站200可以放置在2號臥室中。浴室和走廊可以與2號臥室相鄰。此外，除了2號臥室之外，浴室沒有連接到任何其他待清掃區域。除了2號臥室以外，該走廊還相鄰於待清掃區域。除了2號臥室之外，與走廊相鄰的待清掃區域可以是客廳、廚房、3號臥室、和4號臥室。
在下文中，將示例性地使用圖7和圖8，在清掃方面將複數個待清掃區域進行優先排序。
充電站200所在的待清掃區域是具有第一清掃優先順序的待清掃區域。此外，當在每一個待清掃區域與充電站200所在的待清掃區域之間存在的待清掃區域的數量為n時，每一個待清掃區域可以具有第(n+2)清掃優先順序。在這方面，n可以是0或自然數。
例如，參考圖8，充電站200所在的待清掃區域為2號臥室。在這方面，2號臥室是具有第一清掃優先順序的待清掃區域。可以將與2號臥室相鄰的走廊和浴室分類為第二清掃優先順序。由於走廊和浴室直接地連接到2號臥室，因此在具有第一優先順序等級的待清掃區域與走廊和浴室中的每一個之間沒有其他待清掃區域(也就是說，n=0)。
因為除了2號臥室之外，浴室不與其他待清掃區域相鄰，所以浴室沒有具有第三優先順序的待清掃區域。也就是說，浴室沒有具有下一個優先順序的待清掃區域。
除了2號臥室之外，走廊還與客廳、廚房、3號臥室、和4號臥室相連或相鄰。客廳、廚房、3號臥室、和4號臥室中的每一個都可以是具有第三清掃優先順序(n=1)的待清掃區域。這是因為在客廳、廚房、3號臥室、和4號臥室與2號臥室之間存在有走廊。
相似地，1號臥室、更衣室、和餐廳中的每一個可以是具有第四清掃優先順序(n=2)的待清掃區域。
待清掃區域可以被分類為：如上所述之沒有具有下一個清掃優先順序的待清掃區域的第一待清掃區域類型、以及如上所述之不具有下一個清掃優先順序的第二清掃區域類型。
圖9示出了根據本發明一實施例之清掃機器人的區域選擇步驟。
當選擇步驟S23開始時S231，清掃機器人10可以產生複數個待清掃區域之中的區域的組合。在這方面，在要選擇的區域的每一個組合中的區域數量可以在能使用清掃機器人10的目前電池剩餘量進行清掃的區域的數量的範圍內。清掃機器人10選擇該等組合中的一個作為第一區域S234。
用於選擇組合作為第一區域的參考因素可以根據實施例而變化。首先參照圖9(a)，可以將組合之中具有最大面積的組合選擇為第一區域S233a。可替代地，如圖9(b)所示，在S233b中，可以將具有最大數量的待清掃區域的組合選擇為第一區域。可替代地，如圖9(c)所示，可以將具有最大電池消耗的組合選擇為第一區域S233c。
在另一個示例中，待清掃區域的面積可以是判定電池消耗的主要參考因素。但是，電池消耗量不是由待清掃區域的面積所決定。因此，在選擇 第一區域的選擇步驟S23中，具有最大清掃區域的組合和具有最高電池消耗的組合可以彼此不同。
相似地，最大數量的待清掃區域的組合可以不對應於具有最大清掃面積的區域的組合。因此，在選擇第一區域的選擇步驟S23中，最大數量的待清掃區域的組合和具有最大面積的區域的組合可以彼此不同。
此外，參考圖9(d)，可以根據使用者輸入的清掃優先順序來執行清掃。具體地說，當選擇步驟S23開始時，控制器可以確定由使用者設定的清掃優先順序，然後基於目前電池剩餘量判定是否可以清掃具有第一清掃優先順序的區域S2331。在這方面，如果判定無法進行具有第一清掃優先順序的區域的清掃，則清掃機器人10將繼續充電。
如果判定可以清掃具有第一清掃優先順序的區域，則控制器可以判定是否可以清掃具有下一個清掃優先順序的區域S2332。如果判定無法進行具有下一個清掃優先順序的區域的清掃，則控制器可以選擇第一區域並開始清掃第一區域S2334。如果判定可以進行具有下一個清掃優先順序的區域的清掃，則控制器接著判定是否可以清掃具有下一個清掃優先順序的區域。這可以基於將目前電池剩餘量與用於清掃包含在第一區域中的所有待清掃區域所消耗的電池量進行比較的結果來判定。
可以在清掃機器人10中輸入和操作如上所述的控制方法。可以將上述所有控制方法輸入到一個清掃機器人10，並且根據使用者的選擇進行操作。因此，可以根據使用者的選擇實現上述實施例中的一個。
圖10說明了根據本發明一實施例之由清掃機器人選擇第一區域的控制方法中的一種。
參照圖9(a)作為示例，可以控制清掃機器人10以選擇具有最大面積的區域或區域的組合作為第一區域。圖10示出了控制方法的一示例，其中，當控制清掃機器人10以選擇具有最大面積的區域或區域的組合作為第一區域時，第一區域被選定。
在開始清掃之前，清掃機器人10可以判定清掃目標區域並將該區域劃分為複數個待清掃區域。在這方面，在清掃方面，可以參考充電站200所在的待清掃區域，判定複數個待清掃區域的優先順序S111。此外，可以測量並儲存用於清掃複數個待清掃區域中的每一個的電池消耗。
當清掃開始時，清掃機器人10檢查用於清掃每一個待清掃區域的電池消耗量S21。為了選擇第一區域，可以在複數個待清掃區域之中產生複數個區域的組合。以下描述從組合中選擇一個的方法。
首先，該方法可以將充電站200所在的待清掃區域包含到組合候選中S2321。如上所述，將充電站200所在的待清掃區域分類為具有第一清掃優先順序。然後，控制器可以判定是否可以利用目前電池剩餘量來清掃其他待清掃區域S2322。在這方面，如果判定無法進行其他待清掃區域的清掃，則可以將第一區域定義為充電站200所在的單個待清掃區域。
當使用目前電池剩餘量判定還可以清掃其他待清掃區域時，則接著判定是否可以進行具有第(n+2)清掃優先順序的區域中的每一個的清掃S2323。在這方面，n可以為0、1、2、或更大。這可以根據清掃目標區域的面積或結構而有所不同。
然後，控制器可以使用目前電池電量判定是否可以清掃具有第(n+2)清掃優先順序的每一個清掃區域。然後，可以從組合候選中排除在區域之間被判定為無法清掃的待清掃區域。也就是說，清掃機器人10可以從組合候選中排除單個待清掃區域，該單個待清掃區域可以在具有第(n+2)個清掃優先順序的清掃區域中使用目前電池電量來部分地清掃。也就是說，能夠使用目前電池電量來完全地清掃的單個待清掃區域可以包含在該組合候選中。
然後，在具有第(n+2)清掃優先順序的待清掃區域之中被判定為能夠使用目前電池電量清掃的清掃區域中，可以判定與具有第(n+3)清掃優先順序的清掃區域相鄰的待清掃區域S2324。在操作S2325中，可以判定是否可以清掃具有第(n+3)清掃優先順序的待清掃區域。
可以不基於清掃開始之前電池的剩餘量，而是基於清掃充電站200所在的待清掃區域和在具有第(n+2)清掃優先順序的待清掃區域之中被判定為能清掃的區域之後電池的剩餘量，判定是否可以清掃具有第(n+3)清掃優先順序的清掃區域S2325。例如，當電池剩餘量為45%，充電站200所在區域的清掃將消耗13%，並且第二清掃優先順序的待清掃區域的清掃將消耗20%時，期望的是判定是否可以使用11%的電池剩餘量來進行具有第三清掃優先順序的待清掃區域的清掃。
在具有第(n+3)清掃優先順序的待清掃區域中，可以將判定為無法清掃的待清掃區域排除在組合候選之外。
如上所述，在判定是否清掃具有下一個順序的清掃優先順序的區域之前，可以預先判定是否能夠清掃優先順序高於下一個清掃優先順序的區域。這是因為就能量效率和清掃效率而言，不期望以下配置：即使當無法清掃具有比下一個清掃優先順序更高的清掃優先順序的區域時，機器人也會移動並清掃具有下一個清掃優先順序的區域，然後再返回到充電站200。
之後，控制器可以判定是否存在與具有第(n+3)清掃優先順序的區域相鄰的待清掃區域。如果是如此，則重複上述過程。在這方面，可以用n+1代替n來重複上述過程。因此，可以在整個清掃目標區域中選擇要包含在第一區域中的待清掃區域的候選。
當選擇要包含在第一區域中的待清掃區域的候選時，可以從組合候選中計算區域的組合S2327。在一個示例中，在可能的組合中，控制器可以在清掃開始時使用清掃機器人10的電池剩餘量選擇被判定能夠清掃之具有最大面積的區域的組合作為第一區域S2328。然後，清掃機器人可以清掃第一區域。
在下文中，將參照圖8所示的示例進行描述。
當在電池剩餘量為95%時開始清掃時，可以被選擇為第一區域的區域的組合可以包含：組合1，由2號臥室、走廊、4號臥室、1號浴室所組成；組合2，由2號臥室、走廊、廚房所組成；以及組合3，由2號臥室、走廊、和3號臥室所組成。
如上所述，大的電池消耗可能並不總是對應於大的清掃區域。然而，當假定電池消耗根據清掃區域而增加時，組合1的清掃消耗了88%的電池容量。組合2的清掃會消耗92%的電池電量。組合3的清掃會消耗94%的電池電量。
因此，當選擇組合3時，機器人可以清掃最大的區域。因此，清掃機器人10可以選擇組合3作為第一區域。如圖9所示，用於選擇第一區域的參考因素可以根據實施例而改變。
在一個示例中，清掃機器人10的電池的56%被消耗以清掃客廳，然後，在清掃2號臥室和走廊之後，剩餘了30%的電池。因此，無法再進一步進行清掃。所以，將客廳從包含在組合中被選擇為第一區域的候選中排除。
由於無法清掃客廳，因此無法判定是否可以進行與作為具有第三清掃優先順序的待清掃區域的客廳相鄰之具有第四清掃優先順序的區域(1號臥室、更衣室、和餐廳)的清掃。
圖11說明了根據本發明一實施例之透過清掃機器人清掃待清掃區域的優先順序等級。
當已選擇第一區域時，應當在具有第二優先順序的待清掃區域之中選擇應當首先清掃的單個待清掃區域。
參照圖11作為一示例，可以將具有第一清掃優先順序的待清掃區域定義為區域1。具有第二清掃優先順序的待清掃區域可以包含區域2至區域4。具有第三清掃優先順序的待清掃區域可以包含：區域5至區域7、區域12和區域13。具有第四清掃優先順序的待清掃區域可以包含：區域8、區域9、區域14和區域15。具有第五清掃優先順序的待清掃區域可以包含：區域10和區域11。
在對其進行詳細描述之前，將定義「下一等級的區域」。
如本文中所使用的，對應於特定待清掃區域的「下一等級的區域」的術語可以包含特定的待清掃區域與至少一個待清掃區域的連線，該至少一個待清掃區域的優先順序低於特定的待清掃區域的優先順序，並且直接和間接地與特定的待清掃區域相鄰。
例如，對應於區域2的下一等級的區域可以包含：區域2、區域5和區域6。與區域3相對應的下一等級的區域可以包含區域7至11。相似地，與區域7相對應的下一等級的區域可以包含區域8至區域11。
將參照圖11所示的示例進行描述。清掃機器人10能夠清掃除區域12和區域15之外的所有區域。如上所述，清掃優先順序顯示出樹狀結構中的待清掃區域之間的連接。因此，機器人在清掃區域2之後移動到區域3或區域4可能會導致不必要之長的移動路徑。
為了使清掃機器人10有效地執行清掃，遵循待清掃區域的一系列清掃優先順序可能是重要的。具體地說，如果清掃機器人10在待清掃區域之間移動時不必要地沿著移動路徑移動，則就能量效率而言這是不利的，因為這可能消耗應當用於清掃待清掃區域的電池容量。此外，就能量管理而言，這可能導致更長的清掃時間。
在完成一個待清掃區域的清掃之後，清掃機器人10可以判定清掃機10移動到之待清掃區域的清掃優先順序。
首先，清掃機器人10判定是否可以使用剩餘電池電量來清掃與清掃機移動到之待清掃區域相對應的每一個下一等級的區域。然後，可以將下一等級的區域之中被判定為不能被清掃的待清掃區域分配為最低可能性的候選。
例如，在清掃區域1之後，清掃機器人10可以移動到區域2、區域3或區域4。在這方面，清掃機器人10必須判定應當首先清掃三個區域中的哪個。此時，清掃機器人10使用目前電池電量來判定是否可以清掃區域2、區域3或區域4。
參照圖11，對應區域2的下一等級的區域包含：區域2、區域5和區域6，並可以使用目前電池電量進行清掃。對應於區域3的下一等級的區域包含：區域3、和區域7至區域11，並可以使用目前電池電量進行清掃。對應於區域4的下一等級的區域包含：區域4和區域12至15，但是不能使用目前電池電量清掃區域12和區域15。因此，清掃機器人10可以判定不可能清掃與區域4相對應的下一等級的區域。在這種情況下，與區域4相對應的下一等級的區域可以具有最低的清掃優先順序。
然而，當存在複數個待清掃區域，每一個待清掃區域具有可以使用目前電池電量進行清掃的下一等級的區域時，清掃機器人10應當判定機器人移動到之複數個待清掃區域中的一個。
當存在複數個待清掃區域，每一個待清掃區域具有可以使用目前電池電量進行清掃的下一等級的區域時，清掃機器人10可以首先清掃與複數個待清掃區域之中的特定待清掃區域相對應的下一等級的區域，其中，在與優先順序比其優先順序低的區域不相鄰的區域與充電站200所在的區域(也就是說，具有第一清掃優先順序的待清掃區域)之間的待清掃區域的數量最小。
換句話說，在圖11所示的示例中，可以允許清掃與區域2和區域3兩者相對應的下一等級的區域。在這方面，清掃機器人10可以首先清掃區域2。
具體地說，區域2連接到區域5和區域6。區域5和區域6沒有連接到除了區域2之外的單獨區域。因此，在區域5和6與區域1之間僅存在區域2。
參考對應於區域3的下一等級的區域，區域3連接到區域7，並且區域7連接到區域8和區域9，區域8連接到區域10和11。因此，與優先順序低於 其優先順序的區域不相鄰的區域可以包含區域10和區域11。然後，在區域10和區域11與區域1之間分別存在三個待清掃區域。
因此，清掃機器人10首先對與區域2相對應的下一等級的區域進行清掃，然後對與區域3相對應的下一等級的區域進行清掃。
也就是說，清掃機器人10將最低優先順序分配給包含不能夠清掃的待清掃區域的下一等級的區域。清掃機器人10可以首先清掃與複數個待清掃區域之中的特定待清掃區域相對應的下一等級的區域，且每一個待清掃區域具有可以使用目前電池電量進行清掃的下一等級的區域，其中，在與優先順序比其優先順序低的區域不相鄰的區域與充電站200所在的區域(也就是說，具有第一清掃優先順序的待清掃區域)之間的待清掃區域的數量最小。
參照圖11中所示的示例，機器人可以清掃區域1、區域2、區域5和區域6，並移動回到區域1，接著清掃區域3、區域7、區域9、區域10和區域11，然後返回到區域1，接著清掃區域4、區域13和區域14。
然後，在返回充電站200之後，使用電池對清掃機器人進行充電，然後清掃區域12和區域15。
在一個示例中，可以以任何順序清掃區域5和區域6。然而，在清掃區域2之後，機器人可以首先清掃區域5和區域6中更靠近區域2的一個。就能量管理而言，這可以是較佳方案。
當如上所述執行清掃時，可以有效地執行能量管理。此外，還可以藉由最小化不必要的力矩距離來減少清掃時間，這可以導致有效的清掃。
儘管已經在上面詳細描述了本發明的示例性實施例，但是本發明所屬技術領域中具有通常知識者將理解的是，可以在不脫離本發明的範疇的情況下對以上實施例進行各種修改。因此，本發明的範疇不應限於所描述的實施例，而是應當不僅由以下請求項來判定，而且還應當由那些請求項的均等物來判定。
S11~S14:步驟
S2:步驟

Claims (17)

  1. 一種控制清掃機器人的方法，該方法包括：一準備步驟，將由使用者輸入的一清掃目標區域劃分為複數個待清掃區域，並判定清掃每一個區域所需要的一電池消耗；一判定步驟，基於該清掃機器人的一目前電池剩餘量，判定該清掃機器人的一電池是否需要額外充電以清掃該清掃目標區域；在判定需要額外充電時，選擇一第一區域的一選擇步驟，其中，將該第一區域定義為從該複數個待清掃區域中的待清掃區域的組合中選擇的一第一組合，該等待清掃區域的組合被判定為能夠使用該清掃機器人的該目前電池剩餘量進行清掃；一第一清掃步驟，使用該目前電池剩餘量來清掃該第一區域；在清掃該第一區域之後，在一充電站為該清掃機器人充電，使得該清掃機器人接收與一第一電量相對應的一第一充電量，以清掃一第二區域，該第二區域被定義為未包括在該第一區域中的該待清掃區域的組合的一第二組合，並且接收一第二電量，用於該清掃機器人返回該充電站；以及在該清掃機器人充電之後清掃該第二區域。
  2. 如請求項1所述的方法，其中，該第一區域被選擇為待清掃區域的一特定組合，其中，在清掃該特定組合時，該清掃機器人的該電池餘量以最大程度地耗盡。
  3. 如請求項1所述的方法，其中，基於該使用者輸入的一清掃優先順序，該第一區域被選擇為待清掃區域的一特定組合。
  4. 如請求項1所述的方法，其中，該第一區域被選擇為待清掃區域的一特定組合，其中，在該等組合之中的該特定組合具有最大數量的待清掃區域。
  5. 如請求項1所述的方法，其中，該第一區域被選擇為待清掃區域的一特定組合，其中，該等組合之中的該特定組合具有最大的待清掃區域的總面積。
  6. 如請求項1所述的方法，其中，將複數個不同的清掃優先順序分配給該複數個待清掃區域，其中，一充電站所在的一待清掃區域具有該複數個清掃優先順序之中的一第一清掃優先順序，其中，當將該複數個清掃優先順序之中的一第(n+2)清掃優先順序分配給一特定待清掃區域時，該充電站所在的該待清掃區域與該特定待清掃區域之間的待清掃區域的數量為n，其中，n=0或為正整數。
  7. 如請求項6所述的方法，其中，在具有該第(n+2)清掃優先順序的待清掃區域中，存在與具有一第(n+3)清掃優先順序的待清掃區域相鄰的至少一個待清掃區域，其中，僅在判定能夠使用該清掃機器人的該目前電池剩餘量清掃該至少一個待清掃區域時，該方法繼續判定是否能夠使用該清掃機器人的該目前電池剩餘量清掃具有該第(n+3)清掃優先順序的該待清掃區域。
  8. 如請求項6所述的方法，其中，該複數個待清掃區域被劃分為複數個下一等級的區域群組，其中，與具有該第(n+2)清掃優先順序的待清掃區域中的一個相對應的一下一等級的區域群組包含：所述一個待清掃區域、以及至少一個具有一第(n+3)清掃優先順序並與所述一個待清掃區域相鄰的待清掃區域。
  9. 如請求項8所述的方法，其中，該清掃機器人首先選擇並清掃該複數個下一等級的區域群組中的一單個下一等級的區域群組，其中，當該清掃機器人的該目前電池剩餘量用於清掃該單個下一等級的區域群組的所有區域時，將選擇該單個下一等級的區域群組。
  10. 如請求項9所述的方法，其中，該下一等級的區域群組的數量為至少兩個，其中，該至少兩個群組中之每一個的所有區域都能使用該清掃機器人的該目前電池剩餘量進行清掃，其中，在該至少兩個群組之中首先清掃一 特定群組，其中，在該至少兩個群組之中，具有一最低清掃優先順序的該特定群組的待清掃區域與該充電站所在的待清掃區域之間的待清掃區域的數量最小。
  11. 如請求項1所述的方法，其中，在清掃開始之前，測量用於清掃該複數個待清掃區域中之每一個的該電池的一消耗量。
  12. 如請求項11所述的方法，其中，基於透過該清掃機器人的一清掃單元的一電力消耗量測量用於清掃該複數個待清掃區域中之每一個的該電池消耗量，其中，該電力消耗量基於繞過由一障礙物感測器感測到的障礙物的一移動路徑和基於由一地板感測器感測到的一地板材料來改變。
  13. 如請求項11所述的方法，其中，對該複數個待清掃區域中的每一個清掃區域在至少兩個清掃模式之間測量到的該等電池消耗量彼此不同，並將該等電池消耗量輸入至該清掃機器人的一控制器。
  14. 如請求項11所述的方法，其中，基於該清掃機器人的一抽吸力強度改變對該複數個待清掃區域中的每一個測量的該電池消耗量。
  15. 如請求項1所述的方法，其中，在開始清掃之前，基於在該清掃目標區域中形成的結構或基於來自該使用者的輸入，將該清掃目標區域劃分為該複數個待清掃區域。
  16. 如請求項1所述的方法，其中，當餘留該目前電池剩餘量以清掃所有該複數個待清掃區域時，該清掃機器人清掃所有該複數個待清掃區域。
  17. 如請求項1至16中任一項所述的方法，其中，在清掃開始時，執行該判定步驟和該選擇步驟。
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