CN104656650A - 具有路线校正功能的移动装置及其作业步骤 - Google Patents

Abstract

一种具有路线校正功能的移动装置，其包括一本体以及装设于该本体的至少二轮体，该移动装置具有一设置于该本体内的激光测距扫描仪及一设置于该本体内并电气连结于该激光测距扫描仪的微处理器，且具有下列作业步骤：步骤A：该激光测距扫描仪取得起点、终点坐标；步骤B：在行走过程中执行360度全方位的旋转扫描作业；步骤C：取得行走路径中各点坐标；步骤D：通过该微处理器二维运算，获得所在位置与终点垂直距离、水平误差距离以及偏移角度；步骤E：判断该垂直距离是否在终点坐标的半径内；步骤F：若是，即抵达终点；步骤G：若否，即以该至少二轮***移的距离经该微处理器计算出所在位置作为起点，并且重复步骤B、C、D、E及F或G。

Description

具有路线校正功能的移动装置及其作业步骤

技术领域

本发明是关于一种移动装置，尤其是指一种具有路线校正功能而可修正行走误差进而正确抵达目的地的移动装置。

背景技术

随着科技的进步，电子产品的种类也愈来愈多。在电子产业中，有一个次产业正逐渐地发展，其科技也循序渐进地正在进步而迈向成熟的境界，那就是自走式电子装置的产业，也就是俗称的机器人产业。

而随着机器人科技的逐渐进步，现在已有各式各样的任务及功能赋予在机器人身上，比如说救灾、清扫……等等，以最常见的清扫机器人而言，利用它来自动执行打扫工作的方式已经被广泛的应用于家庭中，而为了执行打扫这项任务，它本身就必须具备各项执行任务时发挥的功能。

举例而言，当机器人在执行打扫任务时，为了避免碰撞到障碍物或是墙壁，通常会设置非接触式或是接触式的传感器，其中非接触式的传感器可利用红外线或是雷射，藉由主动发出信号来检测与障碍物间的距离，并且为了减少死角产生的机率，也会具有接触式的传感器，例如缓冲器(Bumper)，当机器人借由缓冲器碰撞到障碍物时，会自动停止或改变移动方向。

但同时具有非接触式及接触式的传感器，不仅会增加设计的困难度，也会让制造成本增加。另一方面，非接触式或接触式的传感器对障碍物会有高度的限制，若是遇到高度低于机器人主体的障碍物或是障碍物的所在处正好高于缓冲器的位置时，机器人可能无法做出回避障碍物的控制，甚至是行走在不平整的地面时，它亦无法根据所接触的地形环境实时执行相对应的调整。

因此，便有相关技术人员设计出一种如台湾专利申请第100126039号公开的机器人，其具有利用动态感应模块进行检测的效果，可根据机器人所接触的环境状态检测出产生感应信号；判断感应信号是否为移动异常信号；以及若是，则根据移动异常信号以控制马达，以进一步调整轮组以适应该环境状态。

除此之外，若是要限制机器人在打扫过程中的移动范围，需要在机器人所处的工作环境的地面上放置止挡条做为边界标记，让它在工作边界内的区域工作，或是在地面上放置红外设备，利用红外线来限制它的工作范围。

但不论止挡条或红外设备都是需要机器人搭配的外部装置，在工作环境中，尤其是居家环境中，摆设此类的外部装置，不仅占用空间也不美观，并且还需要增加额外的购买成本，十分不符合经济效益。

所以，便有相关技术人员发明出一种如台湾专利申请第100125864号公开的机器人，其包括：环境信息感测组件，用以检测自走机器人所处的工作环境信息；地图建构模块，是与该环境信息感测组件电性连接，用以依据工作环境信息建构环境地图；设定模块，是与该地图建构模块电性连接，用以在环境地图上设定工作边界；路径规划模块，与设定模块电性连接，用以规划自走机器人在工作边界所形成的工作区域内的一工作路径；驱动模块，与路径规划模块电性连接，用以驱动该机器人依该工作路径移动。借此，该机器人便不需与外部组件搭配，而能够在指定的工作区域内执行任务。

然而，以上所提及的现有技术，虽然能够闪避障碍物或墙壁，或者能够不与外部组件即可在指定的区域内工作，但在它们执行任务行走的过程中，极有可能产生行走路径偏移，而造成无法有效抵达目的地的缺失，导致无法顺利执行任务的结果，故倘若有人能够设计、开发出一种具有路线校正功能的移动装置，便可解决长久以来机器人缺乏路线校正功能的缺陷。

发明内容

本发明人有鉴于上述常用的作业方式无法有效长久以来在该技术领域内存在的问题，于是萌生创意，借由自身实务经验，积极着手从事研究，经过不断的试验及努力，终于设计出此一创新又实用的「具有路线校正功能的移动装置及其作业步骤」，以克服现有技术的缺陷。

本发明的主要目的在于提供一种具有路线校正功能而可修正行走误差，进而正确抵达目的地的移动装置。

本发明的另一目的在于提供一种搭配前述移动装置的路线校正作业步骤，使得该移动装置得以达到路线校正功能。

为了达到上述发明目的，本发明是采取以下的技术手段予以达成，其中，本发明提出的具有路线校正功能的移动装置，其包括一本体以及装设于该本体的至少二轮体，其特征在于：该移动装置具有一设置于该本体内的激光测距扫描仪(Laser DisTance Scanner,LDS)以及一设置于该本体内并电气连结于该激光测距扫描仪的微处理器，且具有下列作业步骤：

步骤A：该激光测距扫描仪取得该移动装置的起点、终点坐标；

步骤B：该激光测距扫描仪在该移动装置行走过程中执行360度全方位的旋转扫描作业；

步骤C：取得该移动装置行走路径中各点坐标；

步骤D：通过该微处理器二维运算，获得该移动装置所在位置与该终点的垂直距离、水平误差距离以及偏移角度；

步骤E：判断该垂直距离是否在该终点坐标的限定半径内；

步骤F：若是，即抵达该终点；

步骤G：若否，即以该至少二轮***移的距离经该微处理器计算出所在位置作为该移动装置的起点，并且重复步骤B、C、D、E及F或G。

通过本发明具有路线校正功能的移动装置所具备的功能，当相关技术人员将本发明应用到各领域时，各应用领域的机器人在执行任务的同时，便可通过本发明的激光测距扫描仪进行360度的旋转扫描作业而取得各点坐标，接着再经由本发明的微处理器依据以下公式进行二维运算：移动装置所在位置的坐标（Xn，Yn），终点坐标为（xt，yt）；该移动装置所在位置与该终点的垂直距离D＝Yn-yt；该移动装置所在位置与该终点的水平误差距离E＝Xn-xt；该移动装置（1）的偏移角度TheTa＝arcTan（d/E），d＝D/2；并且以该二体轮的位移量（Ln，Rn）以及下列模式去计算该移动装置目前的所在位置并进行校正位移：

借此获得各项位置判断所需要的信息，故而可以判断该机器人是否已经抵达目标位置，若尚未抵达，则可持续通过上述步骤进行路线偏移的校正，直到抵达目标位置为止。

附图说明

图1是本发明具有路线校正功能的移动装置的示意图；

图2是本发明的作业步骤示意图；

图3是本发明的路线校正作业示意图。

附图标记说明：1-移动装置；11-本体；12-轮体；13-激光测距扫描仪；14-微处理器；21-步骤A；22-步骤B；23-步骤C；24-步骤D；25-步骤E；26-步骤F；27-步骤G。

具体实施方式

请参考图1，本发明具有路线校正功能的移动装置（1），本实施例中，是以一清扫机器人为例，其包括一本体（11）以及装设于该本体（11）的轮体（12），在本实施例中，轮体（12）为二轮体，包括一左轮以及一右轮，其中：该移动装置（1）具有一设置于该本体（11）内的激光测距扫描仪（13）以及一设置于该本体（11）内并电气连结于该激光测距扫描仪（13）的微处理器（14）。

请参考图1及图2，当该清扫机器人在执行任务的同时，本发明具有路线校正功能的移动装置（1）即进行以下的作业步骤：

步骤A（21）：该激光测距扫描仪（13）取得该移动装置（1）的起点、终点坐标；

步骤B（22）：该移动装置（1）在行走过程中，由该激光测距扫描仪（13）执行360度全方位的旋转扫描作业；

步骤C（23）：该激光测距扫描仪（13）于扫描同时取得该移动装置（1）行走路径中的各点坐标；

步骤D（24）：通过该微处理器（14）进行二维运算，获得该移动装置（1）所在位置与该终点的垂直距离、水平误差距离以及偏移角度；

步骤E（25）：判断该垂直距离是否在该终点坐标的限定半径内；

步骤F（26）：若是，即抵达该终点；

步骤G（27）：若否，即以该左轮与右轮位移的距离经该微处理器（14）计算出该移动装置（1）所在位置作为该移动装置的起点，并且重复步骤B、C、D、E至F或G。

请再参考图1、2及3，该移动装置（1）的起点坐标为（x0，y0），终点坐标为（xt，yt），当该激光测距扫描仪（13）360度全方位旋转扫描并取得该移动装置（1）行走路径中的各点坐标后，该微处理器（14）便进行二维运算。

假设此时所在位置的坐标为（Xn，Yn），该微处理器（14）便可算出所在位置与终点的相关信息，以供路线校正之用：

所在位置与终点的垂直距离D＝Yn-yt；

所在位置与终点的水平误差距离E＝Xn-xt；

该移动装置（1）的偏移角度TheTa＝arcTan（d/E），d＝D/2。

上述信息计算完毕后，即可判断该的垂直距离D是否在终点坐标（xt，yt）的半径内，若是，表示该移动装置（1）已抵达终点，若否，该微处理器（14）即以该左轮与右轮的位移量（Ln，Rn）以及下列模式去计算该移动装置（1）目前的所在位置并校正位移，且重复步骤B（22）、步骤C（23）、步骤D（24）、步骤E（25）及步骤F（26）或步骤G（27）。

如此重复着运行与计算的循环，便可达到路线校正的功能，彻底地改善了常用机器人在执行任务时，因为没有具备路线校正功能，导致行走路径偏移，因而未能正确执行任务的缺陷。

因此，本发明具有路线校正功能的移动装置通过设计上无法显而易见的创意，开发出实用、新颖的工具，解决长久以来存在的问题。

以上所述实施例，仅为本发明的较佳实施例，并非以此限定本发明实施的范围；因此，凡依本发明权利要求范围及说明书内容所作的简单的等效变化或修饰，皆属本发明专利涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种具有路线校正功能的移动装置，其包括一本体以及装设于该本体的至少二轮体，其特征在于：该移动装置具有一设置于该本体内的激光测距扫描仪以及一设置于该本体内并电气连结于该激光测距扫描仪的微处理器。

2.如权利要求1所述的具有路线校正功能的移动装置，其特征在于，该移动装置包含以下路线校正作业步骤：

步骤A：该激光测距扫描仪取得该移动装置的起点、终点坐标；

步骤B：该激光测距扫描仪在该移动装置行走过程中执行360度全方位的旋转扫描作业；

步骤C：取得该移动装置行走路径中各点坐标；

步骤D：通过该微处理器二维运算，获得该移动装置所在位置与该终点的垂直距离、水平误差距离以及偏移角度；

步骤E：判断该垂直距离是否在该终点坐标的限定半径内；

步骤F：若是，即抵达该终点；

步骤G：若否，即以该至少二轮***移的距离经该微处理器计算出所在位置作为该移动装置的起点，并且重复步骤B、C、D、E及F或G。

3.如权利要求2所述的作业步骤，其特征在于，该微处理器是依据以下公式进行步骤D的二维运算：

该移动装置所在位置的坐标为（Xn，Yn），该终点坐标为（xt，yt）；

该移动装置所在位置与该终点的垂直距离D＝Yn-yt；

该移动装置所在位置与该终点的水平误差距离E＝Xn-xt；

该移动装置的偏移角度TheTa＝arcTan（d/E），其中，d＝D/2。

4.如权利要求3所述的作业步骤，其特征在于，该微处理器是以该二体轮的位移量（Ln，Rn）以及下列模式去计算该移动装置目前的所在位置并进行校正位移：