CN103324193A - 清洁机器人及控制清洁机器人沿障碍物行走的方法 - Google Patents

Abstract

一种清洁机器人及控制清洁机器人沿障碍物行走的方法，其中清洁机器人包括本体、红外线发射器、红外线接收器、及循边控制模块。红外线发射器发射红外线信号至障碍物；红外线接收器接收障碍物反射红外线信号的反射信号；以及，循边控制模块与红外线接收器电性连接，当反射信号强度超过一阈值时，触发本体以第一阶的循边距离沿障碍物行走，若本体沿障碍物行走却未碰到障碍物时，在预定时间到达后，本体的循边距离将依序从第一阶减少至第二阶、第三阶...第N阶，直到本体碰到障碍物为止。

Description

清洁机器人及控制清洁机器人沿障碍物行走的方法

技术领域

本发明为关于一种能以复数循边距离沿障碍物行走的清洁机器人。

背景技术

目前市面上的清洁机器人都设有障碍物检测器，并且透过障碍物检测器的检测，此类清洁机器人通常具有沿着墙面或障碍物边行走进行清洁任务的功能。而障碍物检测器可为两类：接触式与非接触式。接触式障碍物检测器容易把沾在清洁机器人上的灰尘沾到墙面或家俱上，若是清洁机器人碰撞障碍物的力道太大的话，家俱容易毁损。

非接触式障碍物检测器则不会直接与障碍物碰撞，而是透过发射红外线到清洁机器人所在的环境中，来检测红外线的反射信号。若非接触式障碍物检测器检测到反射的红外线就表示，清洁机器人附近有障碍物存在。然而红外线的反射强度会受障碍物的反射率影响，若障碍物的反射率高，清洁机器人在距离障碍物很远的地方就检测到障碍物信号，此时清洁机器人就不会继续往障碍物方向靠近，若此机器人正在执行清洁任务，此时障碍物附近的灰尘就无法清除，而降低了清洁机器人的清洁效率。相反的，若障碍物的反射率低，清洁机器人就会太接近障碍物，反而非常容易撞到障碍物。

因此，有必要提供一种新的清洁机器人，不论障碍物的反射率是高是低，都可以找到清洁机器人与障碍物最佳的距离，既不撞到障碍物也不会距离障碍物太远而扫不到灰尘，以克服先前技术所存在的问题。

发明内容

本发明的主要目的在提供一种能沿障碍物行走的清洁机器人。

本发明的另一主要目的在提供一种能以复数循边距离沿障碍物行走的清洁机器人。

为达成上述的目的，本发明的清洁机器人能沿一障碍物行走，清洁机器人包括本体、红外线发射器、红外线接收器、及循边控制模块。本体可以复数循边距离沿障碍物行走，其中复数循边距离包括N阶的循边距离，其中N为自然数，且第一阶的循边距离最长，第N阶的循边距离最短。红外线发射器设置于本体，用以发射一红外线信号至障碍物；红外线接收器设置于本体，用以接收障碍物反射红外线信号的反射信号。循边控制模块设置于本体，与红外线接收器电性连接，当反射信号强度超过一阈值时，触发本体以第一阶的循边距离沿障碍物行走，若本体沿障碍物行走却未碰到障碍物时，循边控制模块将在一预定时间到达时，本体的循边距离依一预设间隔值将依序从第一阶减少至第二阶、第三阶...第N阶，直到本体碰到障碍物为止，其中若本体以第N阶的循边距离沿障碍物行走却碰到障碍物时，循边控制模块将依预设间隔值将本体的循边距离从第N阶增加至第N-1阶。

本发明另提供一种控制清洁机器人沿障碍物行走的方法，用以让清洁机器人沿障碍物行走，清洁机器人包括本体、红外线接收器、红外线接收器、及循边控制模块，其中本体可以复数循边距离沿障碍物行走，其中复数循边距离包括N阶的循边距离，其中N为自然数，且第一阶的循边距离最长，第N阶的循边距离最短，控制清洁机器人沿障碍物行走的方法包括下列步骤：凭借红外线发射器发射红外线信号至障碍物；凭借红外线接收器接收障碍物反射红外线信号的反射信号；当反射信号强度超过阈值时，凭借循边控制模块触发清洁机器人以第一阶的循边距离沿障碍物行走；若本体沿障碍物行走而未碰到障碍物时，循边控制模块将在预定时间到达时，本体的循边距离依预设间隔值将依序从第一阶减少至第二阶、第三阶...第N阶，直到清洁机器人碰到障碍物为止；以及，若本体以第N阶的循边距离沿障碍物行走而碰到障碍物时，循边控制模块将依预设间隔值将本体的循边距离从第N阶增加至第N-1阶。

附图说明

图1为本发明的清洁机器人沿障碍物行走的示意图；

图1a为本发明的清洁机器人的硬体架构示意图；

图2为本发明的控制清洁机器人沿障碍物行走的方法步骤流程图。

附图标记

清洁机器人1    本体10

红外线发射器20    红外线信号21

反射信号22        红外线接收器30

循边控制模块40    阻光屏障50

障碍物100

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步的详细描述。

以下请一并参考图1与图1a关于本发明的清洁机器人的一实施例，其中图1为本发明的清洁机器人沿障碍物行走的示意图，图1a为本发明的清洁机器人的硬体架构示意图。

如图1与图1a所示，本发明的清洁机器人1能沿障碍物100行走，清洁机器人1包括本体10、红外线接收器20、红外线接收器30、循边控制模块40、及阻光屏障50。在本实施例中障碍物100是墙面，但本发明不以此为限，障碍物100也可以是家俱，或其他摆放在家中的物品。

在本实施例中，本体10可以复数循边距离沿障碍物100行走，其行走路径如图1所示，其中复数循边距离包括N阶的循边距离，其中N为自然数，且第一阶的循边距离最长(图1中N’＝1处)，第N阶的循边距离最短。在此需注意的是，N的数目不限，并且当本体10碰到障碍物100后就不再减少循边距离。

根据本发明的一具体实施例，各阶的循边距离有设定一预设间隔距离，而各阶的循边距离将以此预设间隔距离等距递减。例如：假设预设间隔为2公分，则各阶的循边距离皆可表为前一阶的循边距离减去2公分。若第一阶的循边距离是10公分，第二阶的循边距离则减为8公分...以此类推，借此让本体10逐渐靠近直到碰到障碍物100，借此找到最接近但不碰到障碍物100的循边距离，让障碍物100附近的灰尘也能被清除，以达到最佳的清洁效果。在此需注意的是，本发明不以上述实施例为限，各阶的循边距离不需要是等距递减。

在本发明的一具体实施例中，红外线发射器20设置于本体10，且红外线发射器20发射一红外线信号21至障碍物100中。红外线接收器30设置于本体10，红外线接收器30接收障碍物100反射红外线信号21的一反射信号22，而反射信号22为一红外线信号。如图1a所示，阻光屏障50设置于红外线发射器20与红外线接收器30之间，阻光屏障50能阻断红外线接收器30直接接收到红外线发射器20所发射的红外线信号21，以确保红外线接收器30所接收的反射信号22都是经由障碍物100反射。在此需注意的是，在本实施例中，红外线发射器20与红外线接收器30皆设在本体10的右侧，但本发明不以此为限，红外线发射器20与红外线接收器30只要设在本体10的同一侧即可，或者本体10的左右两侧都设有红外线发射器20与红外线接收器30也适用本发明。

如图1a所示，循边控制模块40设置于本体10内并与红外线接收器30电性连接，当反射信号22强度超过阈值时，循边控制模块40触发本体10以第一阶的循边距离沿障碍物100行走。此需注意的是，第一阶的循边距离会随障碍物100反射率的不同而有所改变，举例而言，若障碍物100能反射90％的红外线信号(表示此障碍物100的颜色接近白色)，在本体10与障碍物100距离8公分处，红外线接收器30就已经接收到超过阈值的反射信号22，而触发本体10开始以8公分的循边距离沿障碍物100行走。而此处的8公分就是第一阶的循边距离，即图1中显示N’＝1处。须注意的是，在本发明的实施例中，循边控制模块40为一控制电路，但本发明不以此为限，循边控制模块40可配置为硬件装置、软件程序、韧体或其组合外，亦可凭借电路回路或其他适当型式配置。

相反地，若障碍物100只反射18％的红外线信号(表示此障碍物100的颜色接近黑色)，本体10要与障碍物100十分接近才能接收到强度足以触发本体10沿障碍物100行走的红外线信号。例如：本体10与障碍物100距离5公分，红外线接收器30才接收到强度会超过阈值的反射信号22，而触发本体10开始以5公分的循边距离沿障碍物100行走。因此面对不同反射率的障碍物100，本体10会以不同的第一阶的循边距离开始沿障碍物100行走。根据本发明的一实施例，若障碍物100反射90％的红外线信号时，第一阶的循边距离大约为8公分。若障碍物100反射18％的红外线信号时，第一阶的循边距离大约为5公分。

如图1所示，当本体10以第一阶的循边距离沿障碍物100行走预定时间(如：30秒)且行走的期间都没有撞到障碍物100，则表示第一阶的循边距离与障碍物100的距离太远。此时循边控制模块40将缩短本体10的循边距离，让本体10改以第二阶的循边距离沿障碍物100行走，即图1中显示为N’＝2处。在此需注意的是，根据本发明的一具体实施例，各阶的循边距离是等距递减2公分，若第一阶的循边距离为8公分，第二阶的循边距离则缩短为6公分，让本体10更靠近障碍物100。

倘若本体10以第二阶的循边距离沿障碍物100行走预定时间(如：30秒)后，仍未碰到障碍物100，循边控制模块40将再缩短本体10的循边距离，控制本体10以第三阶的循边距离沿障碍物100行走，让本体10更靠近墙面，在本实施例中，第三阶的循边距离为4公分。而如图1所示，当本体10以第三阶的循边距离行走时已经碰到障碍物100，此时不论预订时间是否到达，循边控制模块40将立刻增加本体10的循边距离，让本体10改以第二阶的循边距离(本实施例为6公分)沿障碍物100行走。

以下请参考图1与图2，关于本发明的控制清洁机器人沿障碍物行走的方法，其中图2为本发明的控制清洁机器人沿障碍物行走的方法步骤流程图。为方便说明，请一并参考图1。

如图2所示，本发明的控制清洁机器人沿障碍物行走的方法用以让清洁机器人1以复数循边距离沿障碍物100，其中复数循边距离包括N阶的循边距离，其中N为自然数，且第一阶的循边距离最长，第N阶的循边距离最短，本发明的控制清洁机器人沿障碍物行走的方法包括下列步骤：

步骤S1：凭借红外线发射器发射红外线信号至障碍物。

如图1所示，红外线发射器20设置于本体10上，且红外线发射器20发射一红外线信号21至障碍物100。

步骤S2：凭借红外线接收器接收障碍物反射红外线信号的一反射信号。

如图1所示，红外线接收器30设置于本体10上，且红外线接收器30接收由障碍物100反射红外线信号21的一反射信号22。

步骤S3：反射信号强度是否超过阈值。

若反射信号22强度未超过阈值，代表清洁机器人1附近没有障碍物100，此时不触发循边控制模块40(步骤S9)。

若反射信号22强度超过阈值，执行步骤S4。

步骤S4：凭借循边控制模块触发清洁机器人以

第一阶的循边距离沿障碍物行走。

如图1所示，当反射信号22强度超过阈值，循边控制模块40将触发本体10以第一阶的循边距离沿障碍物100行走。在此需注意的是，第一阶的循边距离会随障碍物100的反射率而改变，若障碍物100反射90％的红外线信号时，第一阶的循边距离大约为8公分。若障碍物100反射18％的红外线信号时，第一阶的循边距离大约为5公分。须注意的是，在本发明的实施例中，循边控制模块40为一控制电路。

步骤S5：预定时间到达且未碰到障碍物？

若预定时间未到但已碰到障碍物，本体10将继续以第一阶的循边距离沿障碍物100行走(步骤10)。

若预定时间到达且未碰到障碍物，执行步骤S6。

步骤S6：以第二阶的循边距离沿障碍物行走。

当本体10以第一阶的循边距离沿障碍物100行走一预定时间(如：30秒)且在预定时间内，本体10都没有撞到障碍物100，则表示第一阶的循边距离与障碍物100的距离太远。此时循边控制模块40将缩短本体10的循边距离，让本体10改以第二阶的循边距离沿障碍物100行走该预定时间。

根据本发明的一具体实施例，各阶的循边距离有设定一预设间隔距离，而各阶的循边距离将以此预设间隔距离等距递减。若第一阶的循边距离是10公分，且预设间隔距离为2公分，此时第二阶的循边距离将减为8公分。

步骤S7：预定时间到达且未碰到障碍物？

倘若本体10以第二阶的循边距离沿障碍物100行走该预定时间(如：30秒)后，仍未碰到障碍物100，循边控制模块40将再缩短本体10的循边距离，控制本体10以第三阶的循边距离沿障碍物100行走，让本体10更靠近墙面。

在此需注意的是，在本体10碰到障碍物100前会不停重复步骤S7，若每次答案皆为“是”，本体10的循边距离会依序从将循边距离从第一阶减少至第二阶、第三阶...第N阶，直到清洁机器人1碰到障碍物100为止。若本体10一直没碰到障碍物100，在重复步骤S7N’次后，本体10将以第N’阶的循边距离沿障碍物100行走(步骤S8)，在此须注意的是，N’≤N。

若本体10以第二阶的循边距离沿障碍物100行走却碰到障碍物100，此时不论预定时间是否到达，循边控制模块40将立刻增加让本体10的循边距离，让本体10改以第一阶的循边距离沿障碍物100行走(步骤S11)。

但若是在重复步骤S7第N’次出现”否”，则表示清洁机器人1已碰到障碍物100，此时将不再减少循边距离，并将本体10的循边距离增加到第N’-1阶的循边距离(步骤S12)。

透过改变清洁机器人1沿障碍物100行走的循边距离，让清洁机器人1在面对不同反射率的障碍物100时，都能找到与该障碍物100的最佳循边距离。当清洁机器人1面对高反射率的障碍物100时，能找到最适当的距离来清扫障碍物100附近的灰尘，不会出现因为距离障碍物100太远而扫不到障碍物100附近灰尘的问题。而面对低反射率的障碍物100时，清洁机器人1也不会因为太靠近障碍物100而撞伤本体10或是弄脏家俱或墙面。

此处需注意的是，本发明的控制清洁机器人沿障碍物行走的方法并不以上述的步骤次序为限，只要能达成本发明的目的，上述的步骤次序亦可加以改变。

本发明的技术内容及技术特点已如上公开，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种清洁机器人，为能沿一障碍物行走，该清洁机器人包括：

一本体，该本体可以复数循边距离沿该障碍物行走，其中该复数循边距离包括N阶的循边距离，其中N为自然数，且第一阶的循边距离最长，第N阶的循边距离最短；

一红外线发射器，设置于该本体，用以发射一红外线信号至该障碍物；

一红外线接收器，设置于该本体，用以接收该障碍物反射该红外线信号的一反射信号；以及

一循边控制模块，设置于该本体，与该红外线接收器电性连接，当该反射信号强度超过一阈值时，触发该本体以第一阶的循边距离沿该障碍物行走，若该本体沿该障碍物行走却未碰到该障碍物时，该循边控制模块将在一预定时间到达时，让该本体的循边距离依一预设间隔值将依序从第一阶减少至第二阶、第三阶...第N阶，直到该本体碰到该障碍物为止。

2.如权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，若该本体以第N’阶的循边距离沿该障碍物行走却碰到该障碍物时，该循边控制模块将依该预设间隔值将该本体的循边距离从第N’阶增加至第N’-1阶，其中N’≤N。

3.如权利要求2所述的清洁机器人，其特征在于，该预设间隔值隔为2公分。

4.如权利要求3所述的清洁机器人，其特征在于，若该障碍物反射90％的该红外线信号时，该第一阶的循边距离为8公分。

5.如权利要求4所述的清洁机器人，其特征在于，若该障碍物反射18％的该红外线信号时，该第一阶的循边距离为5公分。

6.如权利要求5所述的清洁机器人，其特征在于，该预定时间为30秒。

7.一种控制清洁机器人沿障碍物行走的方法，用以让一清洁机器人沿一障碍物行走，清洁机器人包括一本体、一红外线接收器、一红外线接收器、及一循边控制模块，其特征在于，该本体可以复数循边距离沿该障碍物行走，其中该复数循边距离包括N阶的循边距离，其中N为自然数，且第一阶的循边距离最长，第N阶的循边距离最短，该控制清洁机器人沿障碍物行走的方法包括下列步骤：

凭借该红外线发射器发射一红外线信号至该障碍物；

凭借该红外线接收器接收该障碍物反射该红外线信号的一反射信号；

当该反射信号强度超过一阈值时，凭借该循边控制模块触发该清洁机器人以第一阶的循边距离沿该障碍物行走；

若该本体沿该障碍物行走而未碰到该障碍物时，该循边控制模块将在一预定时间到达时，该本体的循边距离依一预设间隔值将依序从第一阶减少至第二阶、第三阶...第N阶，直到该清洁机器人碰到该障碍物为止；以及

若该本体以第N’阶的循边距离沿该障碍物行走而碰到该障碍物时，该循边控制模块将依该预设间隔值将该本体的循边距离从第N’阶增加至第N’-1阶，其中N’≤N。

8.如权利要求7所述的控制清洁机器人沿障碍物行走的方法，其特征在于，该预设间隔值隔为2公分。

9.如权利要求8所述的控制清洁机器人沿障碍物行走的方法，其特征在于，若该障碍物能反射90％的该红外线信号时，该第一阶的循边距离为8公分。

10.如权利要求9所述的控制清洁机器人沿障碍物行走的方法，其特征在于，若该障碍物能反射18％的该红外线信号时，该第一阶的循边距离为5公分。

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