TWI387862B - 移動裝置及其控制方法 - Google Patents

Description

移動裝置及其控制方法

本發明係有關於一種移動裝置，特別是有關於可返回基地站之移動裝置及其返回基地站之控制方法。

近年來，機器人裝置廣泛地應用在人類生活環境中，例如掃地機器人裝置。目前的掃地機器人在完成掃地任務或電力不足時，需要返回到停靠站停泊或進行充電。

目前，在一種返回停靠站的模式下，當掃地機器人要移動或返回停靠站時，掃地機器人以距牆面一定距離並沿著牆行走去尋找停靠站所發出的編碼信號以識別停靠站。當掃地機器人偵測到此編碼信號時，則以特定模式轉入停靠站以停泊或充電。若掃地機器人沒有偵測到停靠站所發出的編碼信號時，此時掃地機器人通常會漫無目的地或者沿著牆再繞一圈去尋找編碼信號，直到偵測到編碼信號且成功地返回停靠站為止。

另一種返回停靠站的模式是，掃地機器人先沿著停靠站所發出之射線而會到停靠站附近，再透過測距紅外線或超音波來偵測周遭物體的距離與位置。然而，測距紅外線或超音波只能提供被偵測到的物體距離與位置，但無法確認該物體是否為停靠站，因此需再偵測由停靠站所發出的編碼信號來識別停靠站。藉由重複偵測物體及識別停靠站才能順利返回。

上述習知的返回停靠站方法，掃地機器人需花較多時間去尋找與識別停靠站，來得知停靠站之位置與方向得以 返回至停靠站。

因此，期望提供一種移動裝置及其控制方法，期能使移動裝置較快速的返回基地站。

本發明提供一種控制方法，適用於一移動裝置，包括以下步驟：接收來自基地站之射線；根據射線來獲得由移動裝置所在之起始位置指向基地站的方向以作為目標方向；使移動裝置由起始位置朝目標方向移動；定義目標區域，其中，當移動裝置位於目標區域內時，可根據射線來獲得移動裝置與基地站之間的距離；當移動裝置遇到位於目標方向上且在目標區域內之第一障礙物時，根據射線來獲得移動裝置與基地站之間距離以作為中間距離；判斷中間距離是否等於預設距離；若中間距離不等於預設距離，使移動裝置繞過第一障礙物並持續朝向目標方向移動；以及若中間距離等於預設距離，則判斷第一障礙物即為基地站且使移動裝置停靠於第一障礙物。

本發明更提供一種移動裝置，包括第一接收裝置、第二接收裝置、驅動裝置、以及判斷裝置。第一接收裝置接收來自基地站之射線。第一接收裝置根據射線來獲得由移動裝置所在之起始位置指向基地站的方向以作為目標方向。驅動裝置驅動移動裝置由起始位置朝目標方向移動。第二接收裝置接收射線。當移動裝置遇到位於目標方向上且在目標區域內之第一障礙物時，第二接收裝置根據射線來獲得移動裝置與基地站之間的距離以作為中間距離。判斷裝置判斷中間距離是否等於一預設距離。假使判斷裝置 判斷出中間距離不等於預設距離，驅動裝置驅動移動裝置繞過第一障礙物並持續朝向目標方向移動。假使判斷裝置判斷出中間距離等於預設距離，驅動裝置判斷第一障礙物即為基地站且驅動移動裝置停靠於第一障礙物。

為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

第1A圖係表示根據本發明實施例之移動裝置。參閱第1A圖，移動裝置1可以是可移動的機器人，例如掃地機器人，其可隨意移動或者依既定路線移動，且可於完成任務或電力不足時返回基地站2停泊或進行充電。參閱第1A及1B圖，移動裝置1包括至少一個第一接收裝置、一個第二接收裝置11、驅動裝置12、以及判斷裝置13。在第1A及1B圖之實施例中，係以兩個第一接收裝置10A及10B為例來說明。第一接收裝置10A與10B以及第二接收裝置11都接收來自基地站2之光源20之射線。該光源可發射紅外線，且以紅外線發射二極體來實現。雖然第一接收裝置10A與10B以及第二接收裝置11都接收來自光源20之射線，但由於第一接收裝置以及第二接收裝置具有不同的鏡頭，使得第一接收裝置以及第二接收裝置擷取並分析的射線具有不同的特性及成分。

第一接收裝置10A與10B係擷取載於射線上且用來識別基地站2身份之編碼信號。當移動裝置1原地旋轉使得第一接收裝置10A與10B中之任一者接收到來自光源20 之射線時，該第一接收裝置則根據該編碼信號來識別基地站2之身分。參閱第2圖，在此實施例中，係有第一接收裝置10A接收到來自光源20之射線為例來說明。此時，識別出基地站2身份之第一接收裝置10A可獲得由移動裝置10當前所在之起始位置指向基地站2的目標方向。驅動裝置12則驅動移動裝置1由起始位置朝目標方向D_IR 移動。

第二接收裝置11也接收來自光源20之射線。參閱第1B圖，第二接收裝置11具有一表單110，其儲存複數距離數值，每一距離數值對應一個電壓數值。參閱第3圖，當移動裝置1進入到目標區域OA內時，移動裝置1原地旋轉使第二接收裝置11接收來自光源20之射線，此時，第二接收裝置11可根據該射線來獲得一偵測電壓數值，此時根據該偵測電壓數值來對表單110進行查表可獲得移動裝置1與基地站2之間的距離D_IS 。在第3圖之實施例中，距離D_IS 是指移動裝置1之第二接收裝置11與光源20之最小距離。

在本發明實施例中，”移動裝置1進入到目標區域OA內”是以移動裝置1整個進入至目標區域OA內為例來說明。在其他實施例中，”移動裝置1進入到目標區域OA內”可表示移動裝置1之中心進入至目標區域OA內，或者是移動裝置1之第二接收器11進入至目標區域OA。

在第3圖之實施例中，第二接收裝置11在目標區域OA才可根據來自光源20之射線來獲得移動裝置1與基地站2之間的距離，然而第一接收裝置10A與10B不受限於目標區域OA。第一接收裝置10A與10B在目標區域OA 外也可根據載於射線之編碼信號來獲得由移動裝置10當前所在之位置指向基地站2的方向。在第2圖之實施例中，係以當移動裝置1進入目標區域OA時，第一接收裝置10A獲得起始位置為例來說明。然而，在其他實施例中，如第4圖所示，當移動裝置1位於目標區域OA外(即起始位置位於目標區域OA外)時，第一接收裝置10A或10B仍可根據載於射線之編碼信號來獲得由移動裝置1當前所在之位置指向基地站2的方向，以作為目標方向。直到移動裝置1朝向該目標方向前進而進入至目標區域OA時，第二接收裝置11在才根據來自光源20之射線來獲得移動裝置1與基地站2之間的距離。

在移動裝置1朝目標方向移動的期間，假使遇到障礙物，第1B圖之判斷裝置13則判斷該障礙物是否就是基地站2。此文所述”遇到”一詞，係表示兩物體之表面彼此接觸，或者是兩物體間彼此相當接近但沒有彼此接觸。換句話說，”遇到”一詞係表示移動裝置1之表面接觸到障礙物之表面，或者表示移動裝置1移動至相當接近障礙物的位置但移動裝置1之表面沒有接觸到障礙物之表面。

參閱第3及5圖，假設移動裝置1朝目標方向移動而移動至目標區域OA內且遇到位於目標方向上的障礙物OB1時，第二接收裝置11根據來自光源20之射線來獲得一偵測電壓數值，此時第二接收裝置11再根據該偵測電壓數值來對表單110進行查表可獲得移動裝置1與基地站2之間的距離(稱為中間距離)。接著，判斷裝置13判斷該中間距離是否等於一預設距離，其中，此預設距離具有固 定值。當判斷裝置13判斷出該中間距離不等於該預設距離時，驅動裝置12驅動移動裝置1繞過障礙物OB1並持續朝向目標方向移動，直到遇到基地站2為止。當判斷裝置13判斷出該中間距離等於預設距離時，驅動裝置12則判斷障礙物OB1即為基地站2且驅動移動裝置1停靠於障礙物OB1。

在上述實施例中，預設距離是定義為當移動裝置1遇到基地站2時兩者間的距離。舉例來說，當移動裝置1之表面接觸到基地站2之表面時，或者是當移動裝置1移動至相當接近基地站2的位置但移動裝置1之表面沒有接觸到基地站2時，移動裝置1之第二接收裝置11與基地台2之光源20間的最小距離作為預設距離。

在其他實施例中，第二接收裝置11根據該偵測電壓數值對表單110進行查表所得之距離，可以是移動裝置1之質量中心與基地台2之質量中心間的距離。在此情況下，當移動裝置1之表面接觸到基地站2之表面時，或者是當移動裝置1移動至相當接近基地站2的位置但移動裝置1之表面沒有接觸到基地站2時，移動裝置1之質量中心與基地台2之質量中心間的距離則作為預設距離。

假設移動裝置1係位於目標區域OA外(即起始位置位於目標區域OA外)而由第一接收裝置10A或10B來獲得目標方向。參閱第4及6圖，在移動裝置1朝目標方向移動的期間，移動裝置1遇到位於目標方向上且在目標區域外OA之障礙物OB2。此時移動裝置1直接繞過障礙物OB2並持續朝向目標方向移動。

參閱第1B圖，移動裝置更包括監控裝置14。監控裝置14係用來監控移動裝置1是否朝向目標方向移動。假使監控裝置14監測到移動裝置1偏離目標方向而朝一偏移方向移動時，驅動裝置12則驅動移動裝置1由偏移方向轉回目標方向並朝向目標方向持續移動。

在第1A及1B圖之實施例中，第二接收裝置11的鏡頭為全向式鏡頭，因此，只要移動裝置1進入到來自光源20之射線所覆蓋的區域，第二接收裝置11便可接收到該射線。

第7A圖係表示根據本發明實施例之控制方法，適用於第1A圖之移動裝置1。以下將配合第1A及1B圖來說明。首先，由第一接收裝置10A或10B(以下以第一接收裝置10A為例來說明)來接收來自基地站2之光源20之射線(步驟S70)。第一接收裝置10A根據射線來獲得由移動裝置1所在之起始位置指向基地站2的目標方向(步驟S71)。驅動裝置12驅動移動裝置1由起始位置朝目標方向移動(步驟S72)。定義一目標區域(步驟S73)。當移動裝置位於目標區域內時，可根據射線來獲得移動裝置1與基地站2之間的距離。當移動裝置1遇到位於目標方向上且在目標區域內之障礙物時，第二接收裝置11根據來自光源20之射線來獲得移動裝置1與基地站2之間的距離以作為中間距離(步驟S74)。判斷裝置13則判斷該中間距離是否等於一預設距離(步驟S75)。假使判斷裝置13判斷出該中間距離不等於預設距離，驅動裝置12使移動裝置1繞過該障礙物並持續朝向目標方向移動(步驟S76)。假使 判斷裝置13判斷出該中間距離等於預設距離，則驅動裝置判斷該障礙物即為基地站2且使移動裝置1停靠於該障礙物(步驟S77)。

在第7A圖之方法流程中，定義目標區域之步驟S73可於步驟S70之前、步驟S70至S71之間、或步驟S71至S72之間來執行，不以在步驟S72之後為限。此外，第7圖之控制方法中，移動裝置1之起始位置可謂於目標區域之外或內。

假使移動裝置1的起始位置位於目標區域之外。參閱第7B圖，當移動裝置1遇到位於目標方向上且在目標區域外之一障礙物時，驅動裝置12則驅動移動裝置繞過該障礙物並持續朝向目標方向移動(步驟S78)。

根據上述之移動裝置1及其控制方法，移動裝置1可在無圖資的情況下較快速地獲得基地站2之方向及位置。當移動裝置1之電源不足時，能即時返回基地站2充電。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧移動裝置

2‧‧‧基地站

10A、10B‧‧‧第一接收裝置

11‧‧‧第二接收裝置

12‧‧‧驅動裝置

13‧‧‧判斷裝置

14‧‧‧監控裝置

20‧‧‧光源

OA‧‧‧目標區域

OB1、OB2‧‧‧障礙物

第1A及1B圖表示根據本發明實施例之移動裝置；第2圖是說明當移動裝置位於目標區域內時獲得目標方向之操作示意圖；第3圖是說明獲得目標距離之操作示意圖； 第4圖是說明當移動裝置位於目標區域外時獲得目標方向之操作示意圖；第5圖是說明移動裝置遇到目標區域內之障礙物之示意圖；第6圖是說明移動裝置遇到目標區域外之障礙物之示意圖；以及第7A及7B圖表示根據本發明實施例之控制方法。

1‧‧‧移動裝置

2‧‧‧基地站

10A、10B‧‧‧第一接收裝置

11‧‧‧第二接收裝置

12‧‧‧驅動裝置

13‧‧‧判斷裝置

14‧‧‧監控裝置

Claims (14)

1. 一種控制方法，適用於一移動裝置，包括：接收來自一基地站之一射線；根據該射線來獲得由該移動裝置所在之一起始位置指向該基地站的方向以作為一目標方向；使該移動裝置由該起始位置朝該目標方向移動；定義一目標區域，其中，當該移動裝置位於該目標區域內時，可根據該射線來獲得該移動裝置與該基地站之間的距離；當該移動裝置遇到位於該目標方向上且在該目標區域內之一第一障礙物時，根據該射線來獲得該移動裝置與該基地站之間距離以作為一中間距離；判斷該中間距離是否等於一預設距離；若該中間距離不等於該預設距離，使該移動裝置繞過該第一障礙物並持續朝向該目標方向移動；以及若該中間距離等於該預設距離，則判斷該第一障礙物即為該基地站且使該移動裝置停靠於該第一障礙物。
2. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中，該起始位置位於該目標區域外。
3. 如申請專利範圍第2項所述之控制方法，更包括：當該移動裝置遇到位於該目標方向上且在該目標區域外之一第二障礙物時，使該移動裝置繞過該第二障礙物並持續朝向該目標方向移動。
4. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中，該起始位置位於該目標區域內。
5. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中，在獲得該目標方向之該步驟中，該目標方向係根據載於該射線上之一編碼信號來獲得，且該編碼信號是關於該基地站之身分識別。
6. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，更包括：監控該移動裝置是否朝向該目標方向移動；以及假使該移動裝置偏離該目標方向而朝一偏移方向移動時，使該移動裝置由該偏移方向轉回並朝向該目標方向移動。
7. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中，該預設距離是根據當該移動裝置遇到該基地站時該移動裝置與該基地站之間的距離來定義。
8. 一種移動裝置，包括：一第一接收裝置，用以接收來自一基地站之一射線，其中，該第一接收裝置根據該射線來獲得由該移動裝置所在之一起始位置指向該基地站的方向以作為一目標方向；一驅動裝置，用以驅動該移動裝置由該起始位置朝該目標方向移動；一第二接收裝置，用以接收該射線，其中，當該移動裝置遇到位於該目標方向上且在一目標區域內之一第一障礙物時，該第二接收裝置根據該射線來獲得該移動裝置與該基地站之間的距離以作為一中間距離；以及一判斷裝置，用以判斷該中間距離是否等於一預設距離；其中，假使該判斷裝置判斷出該中間距離不等於該預 設距離，該驅動裝置驅動該移動裝置繞過該第一障礙物並持續朝向該目標方向移動；以及其中，假使該判斷裝置判斷出該中間距離等於該預設距離，該驅動裝置判斷該第一障礙物即為該基地站且驅動該移動裝置停靠於該第一障礙物。
9. 如申請專利範圍第8項所述之移動裝置，其中，該起始位置位於該目標區域外。
10. 如申請專利範圍第9項所述之移動裝置，其中，當該移動裝置遇到位於該目標方向上且在該目標區域外之一第二障礙物時，該驅動裝置驅動該移動裝置繞過該第二障礙物並持續朝向該目標方向移動。
11. 如申請專利範圍第8項所述之移動裝置，其中，該起始位置位於該目標區域內。
12. 如申請專利範圍第8項所述之移動裝置，其中，該第一接收裝置係根據載於該射線上之一編碼信號來獲得該目標方向，且該編碼信號是關於該基地站之身分識別。
13. 如申請專利範圍第8項所述之移動裝置，更包括：一監控裝置，用以監控該移動裝置是否朝向該目標方向移動；其中，假使該監控裝置監測到該移動裝置偏離該目標方向而朝一偏移方向移動時，該驅動裝置驅動該移動裝置由該偏移方向轉回並朝向該目標方向移動。
14. 如申請專利範圍第8項所述之移動裝置，其中，該預設距離是根據當該移動裝置遇到該基地站時該移動裝置與該基地站之間的距離來定義。