TWM477598U - 具有路線校正功能之移動裝置 - Google Patents
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Description
本創作係關於一種移動裝置，尤其係指一種具有路線校正功能而可修正行走誤差進而正確抵達目的地之移動裝置。
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，極有可能產生行走路徑偏移，而造成無法有效抵達目的地的缺失，導致無法順利執行任務的結果，故倘若有人能夠設計、開發出一種具有路線校正功能之移動裝置，便可解決長久以來機器人缺乏路線校正功能之缺失。
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「具有路線校正功能之移動裝置及其作業步驟」，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校正功能而可修正行走誤差，進而正確抵達目的地之移動裝置。
本創作之另一目的在於提供一種搭配前述移動裝置的路線校正作業步驟，使得該移動裝置得以達到路線校正功能。
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，本創作具有路線校正功能之移動裝置，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(Laser Distance Scanner,LDS)以及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，且具有下列作業步驟：
步驟A：該雷射測距器取得起點、終點座標；步驟B：在行走過程中執行360度全方位的旋轉掃描作業；步驟C：取得行走路徑中各點座標；步驟D：透過該微處理器二維運算，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；步驟E：判斷該垂直距離是否在終點座標之半徑內；步驟F：若是，即抵達終點；步驟G：若否，即以該至少二輪體位移之距離經該微處理器計算出所在位置，並且重複步驟B、C、D、E至F或G。
透過本創作具有路線校正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依據以下公式進行二維運算：所在位置之座標(Xn，Yn)；所在位置與終點之垂直距離D=Yn-yt；所在位置與終點之水平誤差距離E=Xn-xt；該移動裝置(1)之偏移角度Theta=arcTan(d/E)，d=D/2；並且以該二體輪之位移量(Ln，Rn)以及下列模式去計算該移動裝置目前的所在位置並進行校正位移：
。
藉此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。
(1)‧‧‧移動裝置
(11)‧‧‧本體
(12)‧‧‧輪體
(13)‧‧‧雷射測距器
(14)‧‧‧微處理器
(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
第一圖係本創作具有路線校正功能之移動裝置之示意圖。
第二圖係本創作之作業步驟示意圖。
第三圖係本創作之路線校正作業示意圖。
請參考第一圖所示，本創作具有路線校正功能之移動裝置(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)以及一設置於該本體(11)內並電氣連結於該雷射測距器(13)之微處理器(14)。
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，本創作具有路線校正功能之移動裝置(1)即進行以下之作業步驟：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、二及三圖所示，該移動裝置(1)之起點座標為(x0，y0)，終點座標為(xt，yt)，當該雷射測距器(13)360度全方位旋轉掃描並取得該移動裝置(1)行走路徑中之各點座標後，該微處理器(14)便進行二維運算。
假設此時所在位置之座標為(Xn，Yn)，該微處理器(14)便可算出所在位置與終點之相關資訊，以供路線校正之用：所在位置與終點之垂直距離D=Yn-yt；所在位置與終點之水平誤差距離E=Xn-xt；該移動裝置(1)之偏移角度Theta=arcTan(d/E)，d=D/2。
上述資訊計算完畢後，即可判斷該之垂直距離D是否在終點座標(xt，yt)之半徑內，若是，表示該移動裝置(1)已抵達終點，若否，該微處理器(14)即以該左輪與右輪之位移量(Ln，Rn)以及下列模式去計算該移動裝置(1)目前的所在位置並進行校正位移，且重複步驟B(22)、步驟C(23)、步驟D(24)、步驟E(25)至步
驟F(26)或步驟G(27)。
如此重複著運行與計算之迴圈，便可達到路線校正之功能，徹底地改善了習用機器人在執行任務時，因為沒有具備路線校正功能，導致行走路徑偏移，因而未能正確執行任務的缺失。
是故，本創作具有路線校正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。
(1)‧‧‧移動裝置
(11)‧‧‧本體
(12)‧‧‧輪體
(13)‧‧‧雷射測距器
(14)‧‧‧微處理器
Claims (4)
- 一種具有路線校正功能之移動裝置，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以及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。
- 一種具有路線校正功能之移動裝置，其包含一本體、裝設於該本體之至少二輪體、一設置於該本體內之雷射測距器以及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；其中，該移動裝置係具有以下之路線校正作業步驟：步驟A：該雷射測距器取得起點、終點座標；步驟B：在行走過程中執行360度全方位的旋轉掃描作業；步驟C：取得行走路徑中各點座標；步驟D：透過該微處理器二維運算，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；步驟E：判斷該垂直距離是否在終點座標之半徑內；步驟F：若是，即抵達終點；步驟G：若否，即以該至少二輪體位移之距離經該微處理器計算出所在位置，並且重複步驟B、C、D、E至F或G。
- 如申請專利範圍第2項所述之具有路線校正功能之移動裝置，其中該微處理器係依據以下公式進行步驟D之二維運算：所在位置之座標(Xn，Yn)；所在位置與終點之垂直距離D=Yn-yt；所在位置與終點之水平誤差距離E=Xn-xt；該移動裝置之偏移角度Theta=arcTan(d/E)，d=D/2。
- 如申請專利範圍第3項所述之具有路線校正功能之移動裝置，其中該微處理器係以該二體輪之位移量(Ln，Rn)以及下列模式去計算該移動裝置目前的所在位置並進行校正位移：
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