TWM477595U

TWM477595U - 具有路線記憶功能之移動裝置

Info

Publication number: TWM477595U
Application number: TW102221477U
Authority: TW
Inventors: Wei Xu
Original assignee: Weistech Technology Co Ltd
Priority date: 2013-11-18
Filing date: 2013-11-18
Publication date: 2014-05-01
Also published as: CN203720653U

Description

具有路線記憶功能之移動裝置

本創作係關於一種移動裝置，尤其係指一種可記憶其行走路線並在路線記憶完成後可重複且可倒車之移動裝置。

隨著科技的進步，電子產品的種類也愈來愈多。在電子產業中，有一個次產業正逐漸地發展，其科技也循序漸進地正在進步而邁向成熟的境界，那就是自走式電子裝置之產業，也就是俗稱的機器人產業。

而隨著機器人科技的逐漸進步，現在已有各式各樣的任務及功能賦予在機器人身上，比如說救災、清掃……等等，以最常見的清掃機器人而言，利用它來自動執行打掃工作的方式已經被廣泛的應用於家庭中，而為了執行打掃這項任務，它本身就必須具備各項執行任務時得發揮的功能。

舉例而言，當機器人在執行打掃任務時，為了避免碰撞到障礙物或是牆壁，通常會設置非接觸式或是接觸式之感測器，其中非接觸式之感測器可利用紅外線或是雷射，藉由主動發出訊號來偵測與障礙物間之距離，並且為了減少死角產生之機率，也會具有接觸式之感測器，例如緩衝器(Bumper)，當機器人藉由緩衝器碰撞到障礙物時，會自動停止或改變移動方向。

但同時具有非接觸式及接觸式之感測器，不僅會增加設計之困難度，也會讓製造成本增加。另一方面，非接觸式或接觸式之感測器對障礙物會有高度之限制，若是遇到高度低於機器人主體之障礙物或是障礙物之所在處正好高於緩衝器之位置時，機器人可能無法做出迴避障礙物的控制，甚至是行走在不平整的地面時，它亦無法根據所接觸的地形環境即時執行相對應的調整。

因此，便有相關業者設計出一種如台灣專利申請第100126039號之機器人，其具有利用動態感應模組進行偵測之效果，可根據機器人所接觸之環境狀態偵測出產生感應訊號；判斷感應訊號是否為移動異常訊號；以及若是，則根據移動異常訊號以控制馬達，以進一步調整輪組以適應該環境狀態。

除此之外，若是要限制機器人在打掃過程中的移動範圍，需要在機器人所處之工作環境的地面上放置止擋條做為邊界標記，讓它在工作邊界內之區域工作，或是在地面上放置紅外線裝置，利用紅外線來限制它的工作範圍。

但不論止擋條或紅外線裝置都是需要機器人搭配的外部裝置，在工作環境中，尤其是居家環境中，擺設此類的外部裝置，不僅佔用空間也不美觀，並且還需要增加額外的購買成本，十分不符合經濟效益。

所以，便有相關業者發明出一種如台灣專利申請第100125864號之機器人，其包括：環境資訊感測元件，用以偵測自走機器人所處之工作環境資訊；地圖建構模組，係與該環境資訊感測元件電性連接，用以依據工作環境資訊建構環境地圖；設定模組，係與該地圖建構模組電性連接，用以在環境地圖上設定工作邊界；路徑規劃模組，與設定模組電性連接，用以規劃自走機器人在工作邊界所形成之工作區域內之一工作路徑；驅動模組，與路徑規劃模組電性連接，用以驅動該機器人依該工作路徑移動。藉此，該機器人便不需與外部元件搭配，而能夠在指定的工作區域內執行任務。

然而，以上所提及之先前技術，雖然能夠閃避障礙物或牆壁，或者能夠不與外部元件即可在指定的區域內工作，但在它們執行任務行走的過程中，倘若無法將其行走路線予以記憶下來，在其行走過程中，如果經過幾次碰撞，將會失去原本規劃的路徑，因而變成無目標的行走，未被經過的地方可能都不會被經過，同一個地方則亦有可能被經過好幾次，故造成作業無效率的缺點產生，倘若有人能夠設計、開發出一種具有路線記憶功能之移動裝置，便可解決長久以來機器人缺乏路線記憶功能之缺失。

本創作人有鑑於上述習用之作業方式無法有效長久以來在該技術領域內存在之問題，乃萌生創意，藉由自身實務經驗，積極著手從事研究，經過不斷的試驗及努力，終於設計出此一創新又實用之「具有路線記憶功能之移動裝置」，以克服習知技藝之缺點。

本創作之主要目的在於提供一種具有路線記憶功能而可記憶其行走路線，並在路線記憶完成後可重複且可倒車之移動裝置。

為了達到上述創作目的，本創作係採取以下之技術手段予以達成，其中，本創作具有路線記憶功能之移動裝置，其包括一本體以及裝設於該本體之至少二輪體，其特徵在於：該移動裝置具有一設置於該本體內之雷射測距器、一設置於該本體內並電氣連結於該雷射測距器之微處理器以及一設置於該本體內並電氣連結於該微處理器之記憶電路，其中，該雷射測距器係於行走過程中進行360度旋轉掃描以取得行走路徑中之各點座標，該微處理器係進行二維運算以獲得所在位置與終點垂直距離、水平誤差距離以及偏移角度進而校正路線，該記憶電路則記錄至少一筆行進路線之時間、行進距離、相對距離、轉角度數之資料，藉此，該移動裝置即具有至少一行進路線之記憶檔案，多種路線檔案可排列組合，而各路線檔案可被重複執行，且可依循該路線正向或逆向行進。

透過本創作具有路線記憶功能之移動裝置所具備的功能，當相關業者將本創作應用到各領域時，各應用領域的機器人在執行任務的同時，便可透過本創作的雷射測距器進行360度的旋轉掃描作業而取得各點座標，接著再經由本創作之微處理器進行二維運算，獲得各項位置判斷所需要的資訊，故而可以判斷該機器人是否已經抵達目標位置，若尚未抵達，則可持續透過上述步驟，進行路線偏移之校正，直到抵達目標位置為止，並且在此等路線校正功能執行的同時，透過該記憶電路記錄至少一筆行進路線之行進距離、相對距離、轉角度數之資料，使得該移動裝置可記憶至少一筆的路線規劃，在路線記憶之後，使用者便可選取其中所需要的一條路線，該移動裝置便可在該路線上執行其任務，並可重複執行各路線之行進作業，且可依各路線之路徑執行倒車功能，使得該移動裝置不僅達到路線校正、路線記憶之目的，同時也提供使用者各路線可重複可倒車之功能。

此外，該移動裝置係具有至少一行進路線之記憶檔案，多種路線檔案可排列組合，讓使用者可將該移動裝置所記憶的各條行進路線，依據實際需求予以選擇、規劃、執行之，該移動裝置在執行任務的過程中，可規劃為不同的任務分區，在每個任務分區之區域範圍內的行進路徑皆可記憶路線，不同任務分區之間的連接路徑也可記憶路線。

因此，本創作具備了習用機器人缺乏的路線記憶功能，改善了習用機器人因為無法記憶路線產生的缺失，實為具備產業利用性、新穎性、進步性之創作。

(1)‧‧‧移動裝置

(11)‧‧‧本體

(12)‧‧‧輪體

(121)‧‧‧左馬達

(122)‧‧‧右馬達

(123)‧‧‧編碼器

(13)‧‧‧雷射測距器

(14)‧‧‧微處理器

(15)‧‧‧記憶電路

(16)‧‧‧前防撞板

(17)‧‧‧左右防跌落裝置

(18)‧‧‧指示燈

(19)‧‧‧電池

(191)‧‧‧電源管理模組

(20)‧‧‧按鍵盤

(21)‧‧‧步驟A

(22)‧‧‧步驟B

(23)‧‧‧步驟C

(24)‧‧‧步驟D

(25)‧‧‧步驟E

(26)‧‧‧步驟F

(27)‧‧‧步驟G

(31)‧‧‧步驟H

(32)‧‧‧步驟I

(33)‧‧‧步驟J

(34)‧‧‧步驟K

(35)‧‧‧步驟L

(36)‧‧‧步驟M

(37)‧‧‧步驟N

(38)‧‧‧步驟O

(39)‧‧‧步驟P

(40)‧‧‧步驟Q

(41)‧‧‧步驟R

(42)‧‧‧步驟S

(51)‧‧‧步驟T

(52)‧‧‧步驟U

(53)‧‧‧步驟V

(54)‧‧‧步驟W

(55)‧‧‧步驟X

(56)‧‧‧步驟Y

(6)‧‧‧無線遙控器(Remote Control，RC)

第一圖係本創作具有記憶功能之移動裝置之示意圖。

第二圖係本創作之路線校正作業步驟示意圖。

第三圖係本創作之使用流程示意圖。

第四圖係本創作之路線記憶流程示意圖。

第五圖係本創作之相關元件作業示意圖。

第六圖係本創作之作業流程示意圖。

第七圖係本創作之作業狀態示意圖。

第八圖係本創作之另一作業狀態示意圖。

請參考第一圖所示，本創作具有記憶功能之移動裝置(1)，本實施例中，係以一清掃機器人為例，其包括一本體(11)以及裝設於該本體(11)之至少二輪體(12)，在本實施例中，係為一左輪以及一右輪，其特徵在於：該移動裝置(1)具有一設置於該本體(11)內之雷射測距器(13)、一設置於該本體(11)內並電氣連結於該雷射測距器(13)之微處理器(14)以及一設置於該本體(11)內並電氣連結於該微處理器(14)之記憶電路(15)。

其中，該雷射測距器(13)係於該移動裝置(1)行走過程中進行360度旋轉掃描以取得行走路徑中之各點座標，該微處理器(14)係進行二維運算以獲得所在位置與終點垂直距離、水平誤差距離以及偏移角度，該記憶電路(15)則記錄至少一筆行進路線之時間、行進距離、相對距離、轉角度數之資料，藉此，該移動裝置(1)即具有至少一行進路線之記憶檔案，多種路線檔案可排列組合，而各路線檔案可被重複執行，且可依循該路線正向或逆向行進。

請參考第一及二圖所示，當該清掃機器人在執行任務的同時，本創作具有記憶功能之移動裝置(1)可透過以下步驟進行路線校正：步驟A(21)：該雷射測距器(13)取得起點、終點座標；步驟B(22)：該移動裝置(1)在行走過程中，由該雷射測距器(13)執行360度全方位的旋轉掃描作業；步驟C(23)：該雷射測距器(13)於掃描同時取得該移動裝置(1)行走路徑中之各點座標；步驟D(24)：透過該微處理器(14)進行二維運算，獲得該移動裝置(1)所在位置與終點之垂直距離、水平誤差距離以及偏移角度；步驟E(25)：判斷該垂直距離是否在終點座標之半徑內；步驟F(26)：若是，即抵達終點；步驟G(27)：若否，即以該左輪與右輪位移之距離經該微處理器(14)計算出該移動裝置(1)所在位置，並且重複步驟B、C、D、E至F或G。

請再參考第一及三圖所示，該移動裝置(1)具有以下的使用流程：步驟H(31)：依說明書指示，設定該移動裝置(1)之起點位置；步驟I(32)：啟動該移動裝置(1)巡弋模式以執行路線記憶功能；步驟J(33)：執行巡弋動作並同時由該雷射測距器(13)進行360度旋轉掃描以取得行走路徑中之各點座標並由該記憶電路(15)記憶至少一筆行進路線之時間、行進距離、相對距離、轉角度數之資料；步驟K(34)：結束巡弋動作，按完成記憶鍵以完成路線記憶任務並設定工作名稱；步驟L(35)：判斷是否繼續下一筆路線記憶，若是，即回到步驟J(33)；步驟M(36)：若否，即選取工作名稱以進行工作；步驟N(37)：開始工作步驟O(38)：判斷工作進行中是否被下令更改路徑；步驟P(39)：若是，則新路徑覆蓋原本的工作路徑檔，並接到變更後的路徑資訊，回到步驟J(33)；步驟Q(40)：若否，則依據既定工作路徑行走同時進行掃地作業；步驟R(41)：自動微調整行走路徑，若遇障礙物時依各種輔助偵測器訊號指引繞著障礙轉180度後，回到既定路線繼續前進；步驟S(42)：完成工作路徑檔之行走資料。

請參考第一及四圖所示，該移動裝置(1)具有以下的路線記憶流程：步驟T(51)：將該移動裝置(1)擺放於規定位置；步驟U(52)：設定路線記憶模式及清掃區域檔名；步驟V(53)：選擇該移動裝置(1)走動模式：步驟W(54)：外力推動或有線操控驅動馬達或無線操控驅動馬達；步驟X(55)：行走過程中，該微處理器(14)處理時間資料、左右輪轉動資料、轉向角度資料；步驟Y(56)：步驟X(55)之資料存入該記憶電路(15)，完成路線記憶。

請參考第一及五圖所示，本創作之移動裝置(1)另具有：一前防撞板(16)，係電氣連結於該微處理器(14)；一左右防跌落裝置(17)，係電氣連結於該微處理器(14)；一指示燈(18)，係電氣連結於該微處理器(14)；至少一電池(19)，係電氣連結於該微處理器(14)，並透過電源管理模組(191)供應電源；一按鍵盤(20)，係電氣連結於該微處理器(14)；一左馬達(121)，係電氣連結於該微處理器(14)；一右馬達(122)，係電氣連結於該微處理器(14)；二編碼器(123)，係分別電氣連結於該左馬達(121)與右馬達(122)。

當該移動裝置(1)被啟動，該電池(19)即供應電力，該微處理器(14)即開始與各項元件進行指令交換的動作，透過該記憶電路(15)記憶行走路徑、透過該前防撞板(16)防止碰撞、透過該左右防跌落裝置(17)防止兩側的跌落意外、透過該按鍵盤(20)輸入各項指令、透過該指示燈(18)提供指示功能，並且，該微處理器(14)驅動該左馬達(121)與右馬達(122)以使得該移動裝置(1)行走，該左馬達(121)與右馬達(122)在運轉的同時，該二編碼器(123)便將該左馬達(121)與右馬達(122)的運轉資訊編碼並傳送給該微處理器(14)，以進行相關運算作業。

請參考第一及六圖所示，本創作之移動裝置(1)啟動後，該雷射測距器(13)即進行輻射狀的運行，即360度的旋轉掃描，同時該移動裝置(1)向前行進，左、右輪同時開始進行編碼累加，接著，判斷該前防撞板(16)及/或左右防跌落裝置(17)是否作動？

若是，則該該左馬達(121)及/或右馬達(122)逆轉並累減加值，累加值若不等於零，則繼續逆轉並累減加值；累加值若等於零，則該移動裝置(1)偏轉一角度，並判斷是否已轉360度，若是，則逆轉累減作業停止，若否，則繼續前進；若否，則該移動裝置(1)繼續前進並且進行編碼累加，且判斷該前防撞板(16)及/或左右防跌落裝置(17)是否作動？

請參考第一及七圖所示，以一廚房空間為例，其中的A、B、C、D、E係為該移動裝置(1)行進路徑的各點標示，透過一無線遙控器(Remote Control，RC)(6)之控制，該移動裝置(1)可沿著各點路線行走，並且，該移動裝置(1)在行走同時即透過該微處理器(14)的運算處理與該記憶電路(15)之路線記憶功能，該移動裝置(1)即可記憶至少一筆路線紀錄，並可行走前進與後退之路線，且可重複行走圈數，換句話說，該移動裝置(1)在路線記憶完成後，除了執行向前行進之作業外，另可重複執行各路線之行進作業，且可依各路線之路徑執行倒車功能，使得該移動裝置不僅達到路線校正、路線記憶之目的，同時也提供使用者各路線可重複可倒車之功能，在未來需要時，便可選取已記憶之路線，進而向前、向後執行其清掃任務。

請參考第一及八圖所示，該移動裝置(1)係具有至少一行進路線之記憶檔案，多種路線檔案可排列組合，而各路線檔案可被重複執行，且可依循該路線正向或逆向行進，讓使用者可將該移動裝置所記憶的各條行進路線，依據實際需求予以選擇、規劃、執行之，該移動裝置(1)在執行任務的過程中，可規劃為不同的任務分區，在每個任務分區之區域範圍內的行進路徑皆可記憶路線，不同任務分區之間的連接路徑也可記憶路線，在本實施例中，有六個任務分區：甲區、乙區、丙區、丁區、戊區、己區，其路線記憶模式如下：甲區之路線記憶模式為甲區；乙區之路線記憶模式為乙區；丙區之路線記憶模式為丙區；丁區之路線記憶模式為丁區；戊區之路線記憶模式為戊區；己區之路線記憶模式為己區；甲區與乙區之間的行進路線記憶模式為I；乙區與己區之間的行進路線記憶模式為II；己區與戊區之間的行進路線記憶模式為III；戊區與甲區之間的行進路線記憶模式為IV；甲區與丙區之間的行進路線記憶模式為V；丙區與丁區之間的行進路線記憶模式為VI；丁區與己區之間的行進路線記憶模式為VII。

故當使用者欲使用該移動裝置(1)進行任務時，可依據需求進行路線規劃，舉例而言，若規劃執行甲區、乙區、己區、戊區之任務，則其路徑設定為甲區+I+乙區+II+己區+III+戊區。

若規劃執行甲區、戊區之任務，則其路線設定為甲區+IV戊區。

若規劃執行甲區、丙區、丁區、己區之任務，其路線設定為甲區+V+丙區+VI+丁區+VII+己區。

故該移動裝置(1)可提供多種排列組合之路線模式，使用者可將該移動裝置(1)所記憶的各條行進路線，依據實際需求予以選擇、規劃、執行之。

綜合上述，本創作具有路線記憶功能之移動裝置係重複著運行與計算之迴圈，便可達到路線記憶之功能，徹底地改善了習用機器人在執行任務時，因為沒有具備路線記憶功能，導致行走作業無效率的缺失。

是故，本創作具有路線記憶功能之移動裝置透過設計上無法顯而易見的創意，開發出實用、新穎的工具，解決長久以來存在的問題，不啻為具備新穎性與進步性之創作，實具備專利要件無疑。

惟以上所述者，僅為本創作之較佳實施例，當不能以此限定本創作實施之範圍；故，凡依本創作申請專利範圍及新型說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本創作專利涵蓋之範圍內。