TWM527299U - 自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統 - Google Patents

Description

自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統

本創作是有關於一種防碰撞、緩碰撞及沿牆系統，且特別是有關於一種自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統。

在家庭中，用於打掃家裡衛生的自走裝置，又稱清潔機器人，不需使用者操作便可自動於地面上行走，於行走的過程中吸取地面上的灰塵。

自走裝置於行走過程中，往往是按照預先輸入的路線，或透過影像辨識的方式來決定前進的方向、速度及距離。但是由於各種不同室內擺設物品及其位置皆有不同，且即使是同一室內，於不同的時間亦可能有不同的室內空間規劃，因此將自走裝置設定為按照一固定行走路徑工作不符合實際需求。

為了避免自走裝置行走時碰撞到障礙物，目前較普遍的作法為將虛擬牆設於各個需禁止行走的地區，當行走裝置接收到此信號後，可產生後退或偏斜行走之對應方式，以防止自走裝置進入禁止行走的地區。另外，習知技術亦有使用軟墊的方式讓自走裝置碰到障礙物後對其進行緩衝，以降低碰撞造成的損害。

本創作提供一種自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統，其能降低自走裝置未收到訊號的機率，進而提升防碰撞及緩碰撞的效果。

本創作的一實施例提出一種自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統，自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統包括一本體、一控制單元以及一偵測單元。控制單元位於本體。偵測單元位於本體，控制單元電性連接偵測單元，偵測單元包含一第一偵測模式以及一第二偵測模式，其中在第一偵測模式下，偵測單元接收到自障礙物反射的一轉向參考訊號值時，控制單元控制本體避開障礙物，在第二偵測模式下，偵測單元透過一超音波訊號偵測本體與障礙物之間的一距離值，當距離值低於一門檻值時，控制單元控制本體避開障礙物。

在本創作之一實施例中，上述控制單元控制包含一循邊控制模組，循邊控制模組設於本體的側邊，且循邊控制模組電性連接偵測單元，偵測單元更包含一第三偵測模式，在第三偵測模式下，偵測單元接收到自障礙物反射的轉向參考訊號值時，循邊控制模組控制本體避開障礙物，偵測單元未接收到自障礙物反射的轉向參考訊號值時，循邊控制模組控制本體靠近障礙物。

在本創作之一實施例中，上述控制單元包含一速度控制模組，第二偵測模式下，當距離值大於門檻值時，速度控制模組控制本體靠近障礙物，以降低本體與障礙物之間的距離值。

在本創作之一實施例中，上述偵測單元包含一紅外線偵測單元，紅外線偵測單元包含一紅外線發射器及一紅外線接收器，紅外線發射 器設於本體，紅外線發射器用以發射一紅外線訊號至障礙物，紅外線接收器設於本體，紅外線接收器用以接收障礙物反射紅外線訊號之轉向參考訊號。

在本創作之一實施例中，上述自走裝置更包括一轉向元件，轉向元件設於本體，當偵測單元接收到自障礙物反射的轉向參考訊號時，本體轉向或後退以避開障礙物。

基於上述，在本創作自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統中，同時使用第一偵測模式與第二偵測模式偵測障礙物，其中第一偵測模式為發射紅外線訊號，第二偵測模式為發射超音波訊號，當偵測單元接收到自障礙物反射的轉向參考訊號值時，控制單元控制本體避開障礙物，以達到防碰撞的效果。

再者，當障礙物本身為黑色或是反射度不佳的牆面時，仍可藉由第二偵測模式超音波偵測方式，來降低第一偵測模式掃描不到的範圍，以提升整體自走裝置防碰撞及緩碰撞的效果。

100‧‧‧自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統

110‧‧‧本體

112‧‧‧轉向元件

120‧‧‧控制單元

122‧‧‧循邊控制模組

124‧‧‧速度控制模組

130‧‧‧偵測單元

132‧‧‧紅外線偵測單元

132A‧‧‧紅外線發射器

132B‧‧‧紅外線接收器

136‧‧‧超音波偵測單元

136A‧‧‧超音波發射器

136B‧‧‧超音波接收器

20‧‧‧障礙物

第1圖為本創作自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統的示意圖。

第2圖為第1圖自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統內部組件的示意圖。

第3圖為本創作自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統的防碰撞實施例示意圖。

第4圖為本創作自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統的行走模式的示意圖。

第5圖為本創作自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統的第三偵測模式一狀態的示意圖。

第6圖為本創作自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統的第三偵測模式另一狀態的示意圖。

以下謹結合附圖和實施例，對本創作的具體實施方式作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本創作的技術方案，而不能以此限制本創作的保護範圍。

第1圖為本創作自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統的示意圖。第2圖為第1圖自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統內部組件的示意圖。請參閱第1圖。自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統100同時具有防碰撞、緩碰撞及沿牆的功能，自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統100包含一本體110、一控制單元120以及一偵測單元130，其中本體110例如為一清潔機器人，在其他實施例中，自走裝置110亦可為能自己行走的載具，本創作不對此加以限制。

本體110包括一轉向元件112，轉向元件112例如設於本體110的行走輪，本體110能夠透過行走輪行走於地面上，藉由轉向元件112而使得本體110自行轉向。

控制單元120位於本體110，偵測單元130位於本體110，而控制單元120連接偵測單元130。

控制單元120包含一循邊控制模組122以及一速度控制模組124。

循邊控制模組122設於本體110的側邊，循邊控制模組122電性連接偵測單元130。

速度控制模組124設於本體110之控制單元120內，速度控制模組124電性連接偵測單元130。

具體而言，偵測單元130包含一紅外線偵測單元132與一超音波偵測單元136。

紅外線偵測單元132包含一紅外線發射器132A與一紅外線接收器132B，其中紅外線發射器132A電性連接於紅外線接收器132B。

紅外線發射器132A設於本體110，紅外線發射器132A用以發射一紅外線訊號至障礙物。

紅外線接收器132B設於本體110，障礙物反射紅外線訊號後，經過一數位濾波器處理後計算得到的一轉向參考訊號值，所述轉向參考訊號值大於一門檻值或符合一特定頻率，此時。紅外線接收器132B用以接收障礙物反射紅外線訊號後之轉向參考訊號值。

超音波偵測單元136包含一超音波發射器136A與一超音波接收器136B，其中超音波發射器136A電性連接於超音波接收器136B。

超音波發射器136A與超音波接收器136B分別設於本體110，超音波發射器136A用以發射一超音波訊號至障礙物，經由一數位濾波處理而得到一反射數值，而超音波接收器136B用以接收此反射數值，由此可知，本實施例是藉由超音波發射器136A發射與超音波接收器136B接收之 間的時間差來計算本體110與障礙物之間的一距離值。並且，於超音波接收器136B接收之前，會先經過數位濾波器處理，而去計算頻率是否符合發射所需頻率，藉此避免超音波接收器136B接收到錯的或者假的超音波訊號。

偵測單元130包含一第一偵測模式、一第二偵測模式以及一第三偵測模式。以下藉由圖式來說明各個偵測模式。

第3圖為本創作自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統的防碰撞實施例示意圖。請先參閱第3圖。在本實施例中，多個紅外線偵測單元132(繪示為六個)分別設於本體110，其中兩個循邊控制模組122分別設置於本體110的兩側，且這兩個循邊控制模組122分別對應連接位於本體110兩側的紅外線偵測單元132。

在第一偵測模式下，偵測單元130接收到自障礙物20反射的一轉向參考訊號值時，控制單元120控制本體110避開障礙物20，需說明的是，此部分所指的障礙物20，在此障礙物20以一牆面作為舉例，於其他可能的實施例中，障礙物例如為一物體，本創作不對此加以限制。

以第3圖為例並同時參閱第2圖，各個紅外線偵測單元132中的紅外線發射器132A分別發射一紅外線訊號至障礙物20。當紅外線偵測單元132中的紅外線接收器132B接收障礙物20反射紅外線訊號之轉向參考訊號值時，控制單元120控制本體110避開障礙物20，例如是，本體110轉向或後退以避開障礙物20，以避免本體110碰撞到障礙物20。

在第二偵測模式下，偵測單元130透過一超音波訊號偵測本體110與障礙物之間的一距離值。詳細而言，超音波發射器136A用以發射一超音波訊號至障礙物，經由一數位濾波器處理而得到一反射數值，而超音 波接收器136B用以接收此反射數值，藉由超音波發射器136A發射與超音波接收器136B接收之時間差來計算本體110與障礙物之間的一距離值，當距離值低於一門檻值時，控制單元120控制本體110避開障礙物20。

需說明的是，上述第一偵測模式與第二偵測模式是能同時進行偵測，當障礙物20本身為黑色或是反射度不佳的牆面時，可以藉由第二偵測模式偵測方式，來降低第一偵測模式掃描不到的範圍。

以第3圖為例並同時參閱第2圖，各個紅外線偵測單元132中的紅外線發射器132A分別發射紅外線訊號至障礙物20。當障礙物20本身為黑色或是反射度不佳的牆面時，紅外線訊號較容易被黑色牆面所吸收，而降低紅外線偵測單元132中的紅外線接收器132B接收障礙物20反射紅外線訊號之轉向參考訊號值。此時，超音波偵測單元136藉由超音波發射器136A發射與超音波接收器136B接收之時間差來計算本體110與障礙物之間的一距離值，當距離值低於一門檻值時，也就是本體110處在一需要避開障礙物20的距離，此時控制單元120控制本體110轉向或後退於障礙物20，藉以避免本體110碰撞到障礙物20。如此一來，即便遇到黑色或是反射度不佳的障礙物20，仍可藉由第二偵測模式超音波偵測方式，來降低第一偵測模式掃描不到的範圍，以提升防碰撞的效果。

第4圖為本創作自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統的行走模式的示意圖。請參閱第4圖。

進一步地，當上述距離值大於門檻值時，速度控制模組124控制本體110靠近障礙物20，以降低本體110與障礙物20間的距離值。

以第4圖為例並同時參閱第2圖，當本體110行走時需要靠近 障礙物20時，本體110朝向障礙物20行走並逐漸降低本體110與障礙物20之間的距離值，直到距離值小於門檻值時，控制單元120控制本體110避開障礙物20。於另一實施例中，當上述距離值小於門檻值時，藉由速度控制模組124逐漸降低本體110的速度，而逐漸降低本體110與障礙物20之間的距離值，以達到緩碰撞的功能。進一步地，亦可在本體110中加裝一切換器，此切換器供使用者自行選擇使用防碰撞模式或者緩碰撞模式。

第5圖為本創作自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統的第三偵測模式一狀態的示意圖。第6圖為本創作自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統的第三偵測模式另一狀態的示意圖。請參閱第5圖及第6圖。

位於本體110側邊的一紅外線偵測單元132，係垂直於障礙物20。在第三偵測模式下，如第5圖所示，本體110例如以沿牆模式而沿著障礙物20行走，偵測單元130接收到自障礙物20反射的轉向參考訊號值時，循邊控制模組122控制本體110避開障礙物20。

如第6圖所示，本體110此時離障礙物20較遠，偵測單元130未接收到自障礙物20反射的轉向參考訊號值時，循邊控制模組122控制本體110靠近障礙物20，直到如第5圖所示偵測單元130接收到自障礙物20反射的轉向參考訊號值。

綜上所述，在本創作自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統中，使用第一偵測模式與第二偵測模式偵測障礙物，其中第一偵測模式為發射紅外線訊號，第二偵測模式為發射超音波訊號，當偵測單元接收到自障礙物反射的轉向參考訊號值時，控制單元控制本體避開障礙物，以達到防碰撞的效果。

再者，當障礙物本身為黑色或是反射度不佳的牆面時，仍可藉由第二偵測模式超音波偵測方式，來降低第一偵測模式掃描不到的範圍，以提升整體自走裝置防碰撞的效果。

此外，當自走裝置處於一沿牆模式時，偵測單元接收到自障礙物反射的轉向參考訊號值時，循邊控制模組控制本體避開障礙物，而偵測單元未接收到自障礙物反射的轉向參考訊號值時，循邊控制模組控制本體靠近障礙物，直到偵測單元再次接收到自障礙物反射的轉向參考訊號值，如此反覆的執行，而可確保自走裝置沿著牆面行走。

以上所述，乃僅記載本創作為呈現解決問題所採用的技術手段之較佳實施方式或實施例而已，並非用來限定本創作專利實施之範圍。即凡與本創作專利申請範圍文義相符，或依本創作專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本創作專利範圍所涵蓋。

100‧‧‧自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統

110‧‧‧本體

112‧‧‧轉向元件

120‧‧‧控制單元

122‧‧‧循邊控制模組

130‧‧‧偵測單元

Claims (5)

1. 一種自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統，包括：一本體；一控制單元，位於該本體；一偵測單元，位於該本體，該控制單元電性連接該偵測單元，該偵測單元包含一第一偵測模式以及一第二偵測模式，其中在該第一偵測模式下，該偵測單元接收到自一障礙物反射的一轉向參考訊號值時，該控制單元控制該本體避開該障礙物，在該第二偵測模式下，該偵測單元透過一超音波訊號偵測該本體與該障礙物之間的一距離值，當該距離值低於一門檻值時，該控制單元控制該本體避開該障礙物。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統，其中該控制單元控制包含一循邊控制模組，該循邊控制模組設於該本體的側邊，且該循邊控制模組電性連接該偵測單元，該偵測單元更包含一第三偵測模式，在該第三偵測模式下，該偵測單元接收到自該障礙物反射的該轉向參考訊號值時，該循邊控制模組控制該本體避開該障礙物，該偵測單元未接收到自該障礙物反射的該轉向參考訊號值時，該循邊控制模組控制該本體靠近該障礙物。
3. 如申請專利範圍第1項所述之自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統，其中該控制單元包含一速度控制模組，該第二偵測模式下，當該距離值大於該門檻值時，該速度控制模組控制該本體靠近該障礙物，以降低該本體與該障礙物之間的該距離值。
4. 如申請專利範圍第1項所述之自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統，其中該偵測單元包含一紅外線偵測單元，該紅外線偵測單元包含一紅外線發射器及一紅外線接收器，該紅外線發射器設於該本體，該紅外線發 射器用以發射一紅外線訊號至該障礙物，該紅外線接收器設於該本體，該紅外線接收器用以接收該障礙物反射該紅外線訊號之該轉向參考訊號值。
5. 如申請專利範圍第1項所述之自走裝置之防碰撞、緩碰撞及沿牆系統，其中該自走裝置更包括一轉向元件，該轉向元件設於該本體，當該偵測單元接收到自該障礙物反射的該轉向參考訊號值時，該本體轉向或後退以避開該障礙物。