TW202024830A - 誤差偵測方法及使用該誤差偵測方法之自走式裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種誤差偵測方法及使用該誤差偵測方法之自走式裝置，包括：使一驅動單元驅動一自走式裝置之一本體於一地面上移動，並以一第一感測單元感測該驅動單元之作動狀態；使一控制單元由該驅動單元之作動狀態獲得該本體移動速度之預設值；使一第二感測單元感測該本體相對該地面之移動狀態；使該控制單元由該本體相對該地面之移動狀態獲得該本體移動速度之實際值；當該本體移動速度之預設值與實際值不對應時，該控制單元判斷該本體之移動有誤差狀態之發生。

Description

誤差偵測方法及使用該誤差偵測方法之自走式裝置
本發明係有關於一種誤差偵測方法及使用該誤差偵測方法之自走式裝置，尤指一種可判斷在地面上自動移動之自走式裝置發生移動誤差的誤差偵測方法及使用該誤差偵測方法之自走式裝置。
習知例如掃地機器人、自動導引車(AGV；Automated Guided Vehicle)…等受驅動輪驅動於預設空間之地面上移動的自走式裝置，其上設有多種感測器以感測該自走式裝置之旋轉角度或移動距離，例如以陀螺儀(Gyroscope)感測該自走式裝置之旋轉角度、以編碼器(Encoder)感測該驅動輪之轉動頻率以換算該自走式裝置移動之距離；該等旋轉角度與移動距離之資訊經由一控制器運算後，可知該自走式裝置在該預設空間內之移動軌跡；為了便於使用者掌握該自走式裝置在該預設空間內之位置以利後續操控，通常會在該自走式裝置或一外部操控裝置上設置一顯示器，用以顯示該預設空間之地圖資訊與該自走式裝置在該地圖上之位置。
習知自走式裝置係藉由編碼器(Encoder)感測該驅動輪之轉動頻率以換算該自走式裝置移動之距離， 但驅動輪在地面轉動使自走式裝置移動時，驅動輪可能會發生空轉打滑之情形，導致雖然編碼器感測到驅動輪有轉動，但實際上驅動輪之轉動並沒有造成自走式裝置之移動，最後產生移動誤差；以如圖1為例作說明，控制器運算自走式裝置在預設空間已由A位置移動一預設距離至B位置，並在B位置轉向後再移動一預設距離至C位置，其預設之位移路徑為Z；但在驅動輪發生空轉打滑之情形下，該自走式裝置之移動距離將不符合預設結果，該自走式裝置實際上先移動至D位置後，再轉向移動至E位置，其實際之位移路徑為Z'，若該自走式裝置繼續移動，則控制器運算之軌跡與位置之移動誤差將逐漸擴大。
爰是，本發明的目的，在於提供一種可偵測發生誤差情形之誤差偵測方法。
本發明的另一目的，在於提供一種可偵測發生誤差情形之自走式裝置。
依據本發明目的之誤差偵測方法，包括：使一驅動單元驅動一自走式裝置之一本體於一地面上移動，並以一第一感測單元感測該驅動單元之作動狀態；使一控制單元由該驅動單元之作動狀態獲得該本體移動速度之預設值；使一第二感測單元感測該本體相對該地面之移動狀態；使該控制單元由該本體相對該地面之移動狀態獲得該本體移動速度之實際值；當該本體移動速度之預設值與實際值不對應時，該控制單元判斷該本體之移動有誤差狀態之發生。
依據本發明目的之自走式裝置，包括：用以執行如所述誤差偵測方法之自走式裝置。
本發明實施例之誤差偵測方法及使用該誤差偵測方法之自走式裝置，該控制單元可先由該第一感測單元感測該驅動單元之作動狀態以獲得該本體移動速度之預設值，並由該第二感測單元感測該本體相對該地面之移動狀態以獲得該本體移動速度之實際值；再比對該本體移動速度之預設值與實際值有無對應，當不對應時，該控制單元則判斷該本體之移動有誤差狀態之發生。
請參閱圖2，本發明實施例之誤差偵測方法可使用如圖所示之可於地面W上自動行走執行預設作業之自走式裝置作說明，該自走式裝置可例如掃地機器人、自動巡檢機器人…等，其設有包括： 一本體A； 一驅動單元B，用以驅動該本體A於該地面W上自動移動；該驅動單元B設有包括一動力組件B1與複數個驅動輪B2；該動力組件B1設於該本體A內，可由包括馬達與齒輪等所組成；該驅動輪B2設於該本體A下方與該地面W接觸； 一第一感測單元C，用以感測該驅動單元B之作動狀態；該第一感測單元C可以一例如光學或磁力式之旋轉編碼器感測該動力組件B1中馬達或齒輪之轉動頻率，亦或直接感測該驅動輪B2之轉動頻率； 一第二感測單元D，用以感測該本體A相對該地面W之移動狀態；該第二感測單元D可以一例如電磁、聲波或光學式之都普勒感測器朝該地面W發射一脈波並接收由該地面W反射之脈波； 一障礙感測單元E，用以感測該本體A行走方向上之障礙物或段差；該障礙感測單元E設有包括一障礙物感測器E1與一段差感測器E2；該障礙物感測器E1設於該本體A前側周緣朝移動方向前方偵測，可例如光學、聲波或影像之感測器；該段差感測器E2設於該本體A前側下方朝該本體A下方之地面W偵測，可例如光學、聲波之感測器； 一控制單元F，用以計算該本體A在一地圖內之位置與執行各項數據運算或判斷以進行各單元之控制；該動力組件B1或驅動輪B2之轉動頻率經該控制單元F運算可獲得該本體A預設上之移動速度與距離，另配合一例如陀螺儀(Gyroscope)之角度感測器F1感測該本體A之旋轉角度，該旋轉角度與移動距離之移動資訊經該控制單元F計算後，可知該本體A在該地圖上之移動軌跡。
請參閱圖2、3，該動力組件B1可驅動該本體A下方之驅動輪B2轉動，使該驅動輪B2帶動該本體A相對該地面W進行移動；該驅動單元B之動力組件B1或驅動輪B2在轉動時，該第一感測單元C會感測到間歇性地訊號，故可由在單位時間內有無感測到訊號以感測該驅動單元B之作動狀態，並可以單位時間內之訊號感測頻率感測該驅動單元B之動力組件B1或驅動輪B2的轉動頻率；當單位時間內訊號感測頻率較密集時，表示該驅動單元B以較快之轉速驅動該本體A移動；當單位時間內訊號感測頻率較鬆散時，表示該驅動單元B以較慢之轉速驅動該本體A移動；當單位時間內皆無訊號感測時，表示該驅動單元B無驅動該本體A移動。
請參閱圖2，該本體A相對該地面W進行移動時，該第二感測單元D可由脈波強度之高低差感測該本體A之移動狀態，並可以單位時間內之脈波感測頻率經該控制單元F運算以獲得該本體A實際上相對該地面W之移動速度；在判斷脈波強度之高低差時，以每一脈波強度之最大值與最小值相減所得之一量測值與一預設值相比較，若大於該預設值則該本體A有相對該地面W進行移動，若低於該預設值則該本體A無相對該地面W進行移動：以圖4為例，假設預設值為10，每一脈波強度之最大值為20，每一脈波強度之最小值為5，故量測值為15，因15大於10，故可知該本體A有相對該地面W移動，且在圖4中，單位時間內脈波感測頻率較密集，表示該本體A在該地面W上以較快速度移動；以圖5為例，假設預設值為10，每一脈波強度之最大值為20，每一脈波強度之最小值為5，故量測值為15，因15大於10，故可知該本體A有相對該地面W移動，又因圖5中，單位時間內脈波感測頻率較鬆散時，表示該本體A在該地面W上以較慢速度移動；以圖6為例，假設預設值為10，每一脈波強度之最大值為13，每一脈波強度之最小值為9，故量測值為4，因4小於10，故可知該本體A無相對該地面W移動。
本發明實施例在實施上，該驅動單元B驅動該自走式裝置之該本體A於該地面W上移動，並以該第一感測單元C感測該驅動單元B之作動狀態，使該控制單元F由該驅動單元B之作動狀態獲得該本體A移動速度之預設值；同時使該第二感測單元D感測該本體A相對該地面W之移動狀態，並使該控制單元F由該本體A相對該地面W之移動狀態獲得該本體A移動速度之實際值；當該本體A移動速度之預設值與實際值相對應時，該控制單元F判斷該本體A為正常移動狀態，該控制單元F持續計算該本體A之移動軌跡；當該本體A移動速度之預設值與實際值不對應時，則該控制單元F判斷本體A之移動有例如驅動輪B2相對該地面W空轉打滑或驅動輪B2已停止但本體A仍繼續相對該地面W滑動…等誤差狀態之發生，該控制單元F停止計算自移動誤差狀態發生後該本體A之移動軌跡，直到該控制單元F判斷該機體A又回復正常移動狀態後再繼續計算； 其中，該控制單元F亦可藉由比對該第一感測單元C感測該驅動單元B作動之有無與該第二感測單元D感測該本體A相對該地面W移動之有無，來判斷誤差狀態之發生；當該第一感測單元C感測該驅動單元B有持續作動且該第二感測單元D亦感測該本體A有相對該地面W移動，則該控制單元F判斷為正常移動狀態；若該第一感測單元C感測該驅動單元B有持續作動但該第二感測單元D無感測該本體A有相對該地面W移動，則該控制單元F判斷該本體A之移動有誤差狀態之發生； 此外，若誤差狀態發生超出一預設時間時，該控制單元F判斷該機體A進入受困之狀態，該控制單元F即控制該本體A進行例如後退、發出警報通知操作人員…等脫困作業。
本發明實施例之誤差偵測方法及使用該誤差偵測方法之自走式裝置，該控制單元F可先由該第一感測單元C感測該驅動單元B之作動狀態以獲得該本體A移動速度之預設值，並由該第二感測單元D感測該本體A相對該地面W之移動狀態以獲得該本體A移動速度之實際值；再比對該本體A移動速度之預設值與實際值有無對應，當不對應時，該控制單元F則判斷該本體A之移動有誤差狀態之發生。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
A:本體 B:驅動單元 B1:動力組件 B2:驅動輪 C:第一感測單元 D:第二感測單元 E:障礙感測單元 E1:障礙物感測器 E2:段差感測器 F:控制單元 F1:角度感測器 W:地面 Z:移動路徑 Z':移動路徑
圖1係本發明實施例中自走式裝置正常行走狀態與誤差狀態下移動路徑之示意圖。 圖2係本發明實施例中自走式裝置之各功能單元配置之示意圖。 圖3係本發明實施例中第一感測單元感測訊號之示意圖。 圖4係本發明實施例中自走式裝置之第二感測單元感測脈波之示意圖。 圖5係本發明實施例中自走式裝置之第二感測單元感測脈波之示意圖。 圖6係本發明實施例中自走式裝置之第二感測單元感測脈波之示意圖。
A:本體
B:驅動單元
B1:動力組件
B2:驅動輪
C:第一感測單元
D:第二感測單元
E:障礙感測單元
E1:障礙物感測器
E2:段差感測器
F:控制單元
F1:角度感應器
W:地面

Claims (11)

  1. 一種誤差偵測方法，包括： 使一驅動單元驅動一自走式裝置之一本體於一地面上移動，並以一第一感測單元感測該驅動單元之作動狀態；使一控制單元由該驅動單元之作動狀態獲得該本體移動速度之預設值； 使一第二感測單元感測該本體相對該地面之移動狀態；使該控制單元由該本體相對該地面之移動狀態獲得該本體移動速度之實際值； 當該本體移動速度之預設值與實際值不對應時，該控制單元判斷該本體之移動有誤差狀態之發生。
  2. 如申請專利範圍第1項所述誤差偵測方法，其中，該驅動單元設有一動力組件與一驅動輪，該第一感測單元以一旋轉編碼器感測該動力組件或該驅動輪之轉動頻率，並由該控制單元運算為該本體移動速度之預設值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述誤差偵測方法，其中，該控制單元用以計算該本體在一地圖內之位置；該本體之移動資訊經該控制單元計算後，以獲得該本體在該地圖上之移動軌跡。
  4. 如申請專利範圍第3項所述誤差偵測方法，其中，若該本體移動速度之預設值與實際值相對應時，則該控制單元判斷為正常移動狀態，該控制單元持續計算該本體之移動軌跡。
  5. 如申請專利範圍第3項所述誤差偵測方法，其中，該控制單元判斷該本體之移動有誤差狀態之發生，該控制單元停止計算該本體之移動軌跡。
  6. 如申請專利範圍第5項所述誤差偵測方法，其中，該控制單元判斷該機體回復正常移動狀態後該控制單元再繼續計算該本體之移動軌跡。
  7. 如申請專利範圍第1項所述誤差偵測方法，其中，若誤差狀態發生超出一預設時間時，該控制單元判斷該機體進入受困之狀態，則該控制單元控制該本體進行脫困作業。
  8. 如申請專利範圍第1項所述誤差偵測方法，其中，該第二感測單元以一都普勒感測器朝該地面發射一脈波並接收由該地面反射之脈波。
  9. 如申請專利範圍第8項所述誤差偵測方法，其中，該第二感測單元可感測由該地面反射之脈波並轉換成一量測值後與一預設值相比。
  10. 如申請專利範圍第9項所述誤差偵測方法，其中，該量測值為每一脈波之最大值與最小值相減所得。
  11. 一種自走式裝置，包括：用以執行如申請專利範圍第1至10項任一項所述誤差偵測方法之裝置。
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