CN103251360A - 扫地机器人的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一实施例为一种扫地机器人的控制方法，适用于一扫地机器人。该方法包括：该扫地机器人以一第一方向移动；当该扫地机器人的一光检测器检测一光线时，该扫地机器人维持以该第一方向继续移动；当该光检测器检测不到该光线时，该扫地机器人移动一预定距离后停止；该扫地机器人以一第二方向移动并离开该光线所标示的一限制区域。

Description

扫地机器人的控制方法

技术领域

本发明涉及一种扫地机器人，特别是一种具有非全向式光检测器的扫地机器人。

背景技术

随着科技的进步，电子产品的种类愈来愈多，其中机器人(robot)就是其中一种。在许多可移动的机器人装置中，为了达到自动移动的功能，机器人通常会具有一驱动装置、一检测器以及一移动控制器。举例而言，清扫机器人就是一种清扫装置，不需使用者操作，便可自动移动，并吸取地板上的灰尘。

发明内容

本发明的一实施例提供一种扫地机器人的控制方法。该控制方法适用于具有一非全向式光检测器的一扫地机器人。该方法包括：通过该非全向式光检测器检测一光线；当该非全向式光检测器检测该光线时，该扫地机器人停止运动，且转动该非全向式光检测器；当该非全向式光检测器检测不到该光线时，停止转动该非全向式光检测器并估计一第一旋转角度；根据该第一旋转角度改变该扫地机器人的一行进方向。

本发明的另一实施例提供一种扫地机器人的控制方法，适用于具有一非全向式光检测器的一扫地机器人。该方法包括：通过该非全向式光检测器检测一光线；当该非全向式光检测器第一次检测到该光线时，该扫地机器人继续移动；当该非全向式光检测器检测不到该光线时，该扫地机器人停止运动，且转动该非全向式光检测器；当该非全向式光检测器再次检测到该光线时，停止转动该非全向式光检测器并估计该非全向式光检测器的一第一旋转角度；根据该第一旋转角度改变该扫地机器人的一行进方向。

附图说明

图1为根据本发明的一扫地机器人与一光产生装置的一实施例的示意图。

图2a为根据本发明的一非全向式光检测器的一实施例的一俯视图。

图2b为图2a的非全向式光检测器的一实施例的一平视图。

图2c与图2d为利用本发明的一非全向式光检测器来估计一光线的入射角度的示意图。

图2e为根据本发明的一非全向式光检测器的另一实施例的示意图。

图3a与图3b为根据本发明的一扫地机器人的控制方法的一实施例的示意图。

图4为根据本发明的一扫地机器人的控制方法的一实施例的流程图。

图5为根据本发明的一扫地机器人的控制方法的另一实施例的示意图。

图6为根据本发明的一扫地机器人的一实施例的功能方块示意图。

图7为图6中的GPIO_1引脚的一逻辑电平示意图。

图8为根据本发明的一扫地机器人的控制方法的另一实施例的流程图。

【主要元件符号说明】

11、31、51~扫地机器人；

12、33、53~光产生装置；

13、25、26、52~非全向式光检测器；

14~肋；

15、24~光线；

21、27、33~全向式光检测器；

22、54~遮罩；

23、28~基座；

29~垂直延伸部；

32~光检测器；

61~控制器；

62~控制程序；

63~检测器。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1为根据本发明的一扫地机器人与一光产生装置的一实施例的示意图。光产生装置12会发出一光线15用以标示扫地机器人11不能进入的一限制区域。扫地机器人11包括具有一肋（rib）14的一非全向式光检测器13。该肋14会覆盖在非全向式光检测器13的表面，并形成一不透光区域，该不透光区域会让非全向式光检测器13有一预定角度是无法接收到光线，该预定角度的范围约30度到90度。

该肋14可能是固定在非全向式光检测器13的表面，或是固定在另一个可旋转的装置，使得该肋14可以沿着非全向式光检测器13的表面做360度的旋转。在本实施例中，非全向式只是一个功能上的描述，用以说明说肋14会在非全向式光检测器13会因为肋14而有一定的区域是无法检测光线。

因此，非全向式光检测器13可能有两种实现方式。非全向式光检测器13的第一种实现方式就是将一全向式光检测器与一肋14直接组合，使得肋14是固定在全向式光检测器的表面上的一固定位置。接着，该非全向式光检测器13会被设计成可以直接通过一马达驱动而被转动，或是该非全向式光检测器13会被设置在一平台上，该平台可被一马达所转动，进而达到转动该非全向式光检测器13的目的。通过这样的方式，当该非全向式光检测器13检测到该光线15时，便可以通过转动该非全向式光检测器13来检测光线15的一入射角度。

非全向式光检测器13的第二种实现方式就是将一遮罩套件（mask kit）套在全向式光检测器的外侧，且该遮罩套件是可以被转动的，但该全向式光检测器则无法被转动。该遮罩套件可通过一马达的驱动而被转动。当该非全向式光检测器13检测到该光线15时，便可以通过转动该遮罩套件来检测光线15的一入射角度。

关于非全向式光检测器13的详细说明请参考图2a至图2e。

图2a为根据本发明的一非全向式光检测器的一实施例的一俯视图。遮罩（mask）22是由一不透光材质所形成，并粘附在全向式光检测器21的一感测表面上。遮罩22会在全向式光检测器21上形成一θ角的感应死区（sensingdead zone）。

请参考图2b。图2b为图2a的非全向式光检测器的一实施例的一平视图。从图2b可以看到，全向式光检测器21被固定在一基座23上。基座23可被一马达或一步进马达所转动。马达或步进马达会根据扫地机器人内的一控制器的一控制信号来转动基座23。虽然一般的全向式光检测器可以没有死角地检测光产生装置或充电站发出的光线，但是并无法用来判断此时光线是由哪个方向传送过来，进而无法得知光产生装置或充电站与此时的扫地机器人的一相对位置。通过遮罩22的帮助就可以判断检测到的光线的角度。在其它实施例中，扫地机器人解码检测到的光线，用以得知光线由光产生装置或是一充电站所发出。

当全向式光检测器21检测到一光线时，基座23被预设以顺时针方向或逆时针方向来旋转360度。当全向式光检测器21检测不到光线时，扫地机器人内的控制器会求得全向式光检测器21检测不到光线时，基座23的一旋转角度。该旋转角度的范围为0度到(360-θ)度。接着，控制器就可以根据基座23的旋转方向、该旋转角度以及该θ角来估算出光线的方向。详细的说明请参考图2c与图2d。

图2c与图2d为利用本发明的一非全向式光检测器来估计一光线的入射角度的示意图。在图2c中，遮罩22的初始位置于位置P1。当该非全向式光检测器25检测到光线24时，该非全向式光检测器25被以一预定方向转动。在本实施例中，该预定方向为逆时钟方向。在图2d中，当该非全向式光检测器25没有检测到该光线24时，该非全向式光检测器25停止转动。此时，扫地机器人内的控制器会记录该非全向式光检测器25的一转动角度Φ，并根据该转动角度Φ与初始位置P1来估计光线24的方向。

在一实施例中，非全向式光检测器25由一马达所转动，且该马达会传送一转动信号给控制器，使得控制器可以根据该转动信号来估计该转动角度Φ。在另一实施例中，非全向式光检测器25由一步进马达所转动。该步进马达是根据一脉冲信号的数量来决定转动的次数。因此控制器可以由脉冲信号的数量以及该步进马达每一次转动的角度来估计该转动角度Φ。

在另一实施例中，非全向式光检测器25是被固定在一底座上，且该底座设有一齿轮，使得马达可以直接通过一齿轮来转动该齿轮，或是通过一传动皮带（timing belt）来转动该齿轮。

图2e为根据本发明的一非全向式光检测器的另一实施例的示意图。非全向式光检测器26包括了一全向式光检测器27、一底座28与一垂直延伸部29。该垂直延伸部29是由一不透光材料所形成，且会在全向式光检测器27的感测表面上形成一感应死区。底座28可由一马达转动，以检测一光线的方向。在本实施例中，全向式光检测器26与底座28并没有连接在一起。也就是说当底座28被转动时，全向式光检测器26并不会被跟着转动。至于如何检测光线的方向请参考图2c与图2d，在此不赘述。

图3a与图3b为根据本发明的一扫地机器人的控制方法的一实施例的示意图。光产生装置33会发出一光线用以标示扫地机器人31不能进入的一限制区域。该光线具有一第一边界b1与一第二边界b2。在时间点T1时，扫地机器人31依照一预定路径移动。在时间点T2时，光检测器32检测到光产生装置33发出的光线的第一边界b2。此时扫地机器人31维持原运动方向继续移动。在本实施例中，光检测器32可能为一非全向性光检测器或一全向性光检测器。

在时间点T3，光检测器32检测不到光产生装置33发出的光线，扫地机器人31会继续移动一距离d，接着原地180度旋转。在第3b图所示的时间点T4中，光检测器32检测到光产生装置33发出的光线的第一边界b1。在时间点T5中，光检测器32检测不到光产生装置33发出的光线，扫地机器人中的一控制器会根据时间点T4与时间点T5中，光检测器32的检测结果来判断扫地机器人31是否已经离开限制区域。

图4为根据本发明的一扫地机器人的控制方法的一实施例的流程图。在步骤S41中，扫地机器人会根据一预定的路径移动。在步骤S42中，光检测器的一控制器判断扫地机器人的光检测器是否有检测到光产生装置发出的光线。如果没有的话，则扫地机器人继续以预定的路径移动。如果光检测器检测光产生装置发出的光线，则执行步骤S43。在本实施例中，光检测器可能为一全向式光检测器或一非全向式光检测器，如第2a至图2e所示。

在步骤S43中，光检测器的控制器会发送一第一触发信号给扫地机器人的一控制器。在步骤S44中，光检测器的控制器判断光检测器是否有检测到光产生装置发出的光线。如果有的话，维持步骤S44。如果没有的话，执行步骤S45，光检测器的控制器会发送一第二触发信号给扫地机器人的一控制器。接着在步骤S46中，扫地机器人的控制器会执行一对应程序，使得扫地机器人远离光产生装置发出的光线所界定的一限制区域。

在本实施例中，第一触发信号为一上缘触发信号，且第二触发信号为一下缘触发信号。

图5为根据本发明的一扫地机器人的控制方法的另一实施例的示意图。光产生装置53会发出一光线用以标示扫地机器人51不能进入的一限制区域。该光线具有一第一边界b1与一第二边界b2。在时间点T1时，扫地机器人51依照一预定路径移动。在时间点T2时，非全向式光检测器52检测到光产生装置53发出的光线的第一边界b2。此时扫地机器人42仍会以预定路径继续移动。在时间点T3时，非全向式光检测器52检测不到光产生装置53发射出的光线，此时扫地机器人51不会马上停止移动，扫地机器人会在移动一距离d后才停止。

在时间点T2的时候，当非全向式光检测器52检测到光产生装置53发射出的光线时，扫地机器人51内的一控制器会接收到一第一触发信号。此时该控制器会知道扫地机器人已经接近该限制区域，因此该控制器可以对扫地机人进行一些操作，如降低扫地机器人51的移动速度或是预先启动一光线方向检测程序。这边所指的预先启动指的是控制器会开始搜集光线方向检测程序所需要的一些参数。

在时间点T3的时候，非全向式光检测器52检测不到光产生装置41发射出的光线，此时表示扫地机器人已经进入限制区域。扫地机器人51内的控制器会接收到一第二触发信号，控制器并会根据该第二触发信号准备停止该扫地机器人51。在本实施例中，控制器可以在接收到该第二触发信号后，延迟一预定时间t才停止扫地机器人51。或是控制器在接收到该第二触发信号后，N个时钟周期或是N个取样时间后，控制器才停止扫地机器人51。

控制器会根据扫地机器人51的一移动速度、一移动模式或是扫地机器人51的一煞车时间来决定距离d或时间t。

在时间点T3时，非全向式光检测器52被旋转以判断光产生装置53的位置。接着，扫地机器人51的控制器会决定扫地机器人51以何种方式离开光产生装置53发出的光线。扫地机器人51的控制器可以控制扫地机器人51转动180度后，沿着原路径离开或是以另一个方向离开。

举例来说，如果扫地机器人51的控制器判断区域I是还没有清洁过的区域，则扫地机器人51可能会被转动180度后，沿着原路径离开。等到扫地机器人51离开光产生装置发出的光线的第二边界b2时，扫地机器人51会沿着该第二边界b2往光产生装置53的方向移动并且进行清洁的动作。

在另一个实施例中，如果扫地机器人51的控制器判断区域I已经被清洁过，但是区域II尚未被清洁过，则控制器会决定到达区域II的一最短路径，并根据该最短路径决定一第一方向，使扫地机器人51沿着该第一方向移动。换句话说，扫地机器人51的控制器会根据先前的移动路径以及已经清洁过的区域来控制扫地机器人51往未清洁过的区域移动。

图6为根据本发明的一扫地机器人的一实施例的功能方块示意图。控制器61用以执行控制程序62，且控制器61上的一通用输入输出引脚GPIO_1耦接的检测器63。GPIO_1引脚的预设逻辑电平为第一逻辑电平。当检测器63检测到光产生装置发出的光线时，GPIO_1引脚的逻辑状态会由第一逻辑电平改变为第二逻辑电平。当检测器63没有检测到光产生装置发出的光线时，GPIO_1引脚的逻辑状态会由第二逻辑电平改变为第一逻辑电平。因此当控制器61从GPIO_1引脚接收到一方波信号时，表示此时扫地机器人已经进入一限制区域内。

图7为图6中的GPIO_1引脚的一逻辑电平示意图。在时间点t1之前，GPIO_1引脚维持在预设的逻辑低电平（L）。在时间点t1时，扫地机器人的光检测器检测到光产生装置发出的光线，光检测器会将GPIO_1引脚的逻辑电平上拉制逻辑高电平（Ｈ）。在时间点t1至t2之间，扫地机器人持续在光产生装置发出的光线所涵盖的范围内移动，因此GPIO_1引脚的逻辑电平被维持在逻辑高电平。

在时间点t2时，扫地机器人离开光产生装置发出的光线所涵盖的范围，因此光检测器检测不到光产生装置发出的光线，光检测器会将GPIO_1引脚的逻辑电平下拉至逻辑低电平（Ｌ）。在时间点t2至t3的期间内，扫地机器人移动一段距离后，以一第一方向离开限制区，因此扫地机器人会再次通过光产生装置发出的光线所涵盖的范围。

在时间t3时，扫地机器人的光检测器再次检测到光产生装置发出的光线，光检测器会将GPIO_1引脚的逻辑电平上拉制逻辑高电平（Ｈ）。在时间点t3至t4之间，扫地机器人持续在光产生装置发出的光线所涵盖的范围内移动，因此GPIO_1引脚的逻辑电平被维持在逻辑高电平。

在时间点t4时，扫地机器人离开光产生装置发出的光线所涵盖的范围，因此光检测器检测不到光产生装置发出的光线，光检测器会将GPIO_1引脚的逻辑电平下拉制逻辑低电平（Ｌ）。

从上述说明可以得知，当控制器61检测到第一个方波信号时，如时间点t1至t2所形成的方波，表示扫地机器人进入了限制区域。当控制器检测到第二个方波信号时，如实间点t3至t4所形成的方波，表示扫地机器人已经离开限制区域。因此，控制器除了可以根据控制程序62控制扫地机器人离开限制区域外，也可以根据检测到的方波信号的数量来确认扫地机器人是否已经离开限制区域。

图8为根据本发明的一扫地机器人的控制方法的另一实施例的流程图。在步骤S801中，扫地机器人会根据一预定的路径移动。在步骤S802中，光检测器的一控制器判断扫地机器人的光检测器是否有检测到光线。如果光检测器没有检测到光线，则回到步骤S801。如果光检测器有检测到光线，则执行步骤S803，以确认该光线是否为光产生装置所发出。如果该光线不是光产生装置发出的话，则执行步骤S801，扫地机器人继续以预定的路径移动。如果该光线被判断是光产生装置发出的话，则执行步骤S804。

在步骤S804中，光检测器的控制器会发送一第一触发信号给扫地机器人的一控制器，且扫地机器人会根据原预定的路径继续移动。在步骤S805中，光检测器的控制器或扫地机器人的控制器会判断光检测器是否有检测到光线。如果有的话，则执行步骤S804，扫地机器人继续依据原预定路径移动。如果光检测器没有检测到光线的话，则执行步骤S806。

在步骤S806中，光检测器的控制器会发送一第二触发信号给扫地机器人的控制器。接着，在步骤S807中，扫地机器人的控制器会决定扫地机器人离开的方向，且控制扫地机器人移动以离开限制区域。

在步骤S808中，光检测器的控制器判断扫地机器人的光检测器是否有检测到光线。如果光检测器没有检测到光线，则回到步骤S807。如果光检测器有检测到光线，则执行步骤S809。在步骤S809中，光检测器的控制器会发送一第三触发信号给扫地机器人的控制器，且扫地机器人会继续移动。

在步骤S810中，光检测器的控制器或扫地机器人的控制器会判断光检测器是否有检测到光线。如果有的话，则执行步骤S809，扫地机器人继续依据原预定路径移动。如果光检测器没有检测到光线的话，则执行步骤S811。在步骤S811中，光检测器的控制器会发送一第四触发信号给扫地机器人的控制器。当扫地机器人的控制器接收到第三触发信号与第四触发信号后，扫地机器人的控制器就可以确认扫地机器人已经离开限制区域。换句话说，第三触发信号与第四触发信号可以用来作为确认扫地机器人是否离开限制区域的参考信号。

然而以上所述仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求书及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或申请专利范围不须达成本发明所公开的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (12)

1.一种扫地机器人的控制方法，适用于一扫地机器人，包括：

该扫地机器人以一第一方向移动；

当该扫地机器人的一光检测器检测一光线时，该扫地机器人维持以该第一方向继续移动；

当该光检测器检测不到该光线时，该扫地机器人移动一预定距离后停止；以及

该扫地机器人以一第二方向移动。

2.如权利要求1所述的控制方法，还包括：

判断该光线是否为一光产生装置所发出；以及

当该光线不是由该光产生装置所发出时，即使该光检测器检测不到该光线，该扫地机器人仍维持以该第一方向继续移动。

3.如权利要求1所述的控制方法，其中该第二方向为该第一方向的相反方向。

4.如权利要求1所述的控制方法，其中该预定距离系根据该扫地机器人的一移动速度以及一煞车时间所决定。

5.如权利要求1所述的控制方法，其中当该扫地机器人以该第二方向移动时，该扫地机器人的一控制器会根据该光检测器的一检测结果判断该扫地机器人是否已经离开由该光线所标示的一限制区域。

6.如权利要求5所述的控制方法，其中还包括：

当该扫地机器人以该第二方向移动时，判断该光检测测是否有检测到该光线；

当该光检测器检测到该光线时，该光检测器传送一第一信号给该控制器；

当该光检测器检测不到该光线时，该光检测器传送一第二信号给该控制器；以及

该控制器根据该第一信号与该第二信号判断该扫地机器人是否已经离开该限制区域。

7.一种扫地机器人，包括：

一控制器，用以控制该扫地机器人以一第一方向移动；以及

一光检测器，耦接该控制器，用以检测一光线，其中当该光检测器检测到该光线且判断该光线由一光产生装置所发出时，该光检测器传送一第一触发信号给该控制器，且当该光检测器检测不到该光线时，该光检测器传送一第二触发信号给该控制器，当该控制器接收到该第二触发信号时，该控制器控制该扫地机器人移动一预定距离后停止，且以改以一第二方向移动并离开由该光线所标示的一限制区域。

8.如权利要求7所述的扫地机器人，其中该第二方向为该第一方向的相反方向。

9.如权利要求7所述的扫地机器人，其中该预定距离系根据该扫地机器人的一移动速度以及一煞车时间所决定。

10.如权利要求7所述的扫地机器人，其中当该扫地机器人以该第二方向移动时，当该光检测器检测到该光线时，该光检测器传送一第三触发信号给该控制器，且当该光检测器检测不到该光线时，该光检测器传送一第四触发信号给该控制器，该控制器根据该第三触发信号与该第四触发信号确认该扫地机器人离开该限制区域。

11.如权利要求7所述的扫地机器人，其中该光检测器为一非全向式光检测器。

12.如权利要求11所述的扫地机器人，其中当该扫地机器人离开该限制区域后，该扫地机器人沿着该光线往该光产生装置移动。

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