TWI468105B - 移動裝置及其移動控制方法 - Google Patents

Description

移動裝置及其移動控制方法

本發明是有關於一種移動裝置及其移動控制方法，且特別是有關於一種依據磁場決定運動模式的移動裝置及其運動控制方法。

傳統的割草機在一封閉範圍內隨機移動以割除該範圍內的雜草。一連續導電線沿此封閉範圍的外邊界及內邊界鋪設，連續電導線通電後產生磁場，當割草機移動至邊界時，透過感應出該磁場而判斷出封閉範圍的邊界，然後返回封閉範圍內繼續進行隨機移動以割除雜草。然而，割草機容易割斷此連續導電線，導致連續導電線斷電而無法產生磁場，使割草機無法判斷封閉範圍的邊界而移動至封閉範圍外。

本發明係有關於一種移動裝置及其移動控制方法，依據磁條所產生的磁場判斷移動區域的邊界，使移動裝置可以保持在移動區域內移動。

根據本發明之一實施例，提出一種移動裝置。移動裝置適於在一移動區域內移動，一第一磁條沿移動區域之一外邊界分布，而一第二磁條沿移動區域之內邊界分布，第一磁條產生一第一磁場而第二磁條產生一第二磁場，其中 第二磁場與第一磁場相異。移動裝置包括一本體、一磁性感測模組、一驅動機構及一控制器。磁性感測模組設於本體上，且用以感測第一磁場及第二磁場。驅動機構設於本體，以驅動本體移動。控制器依據磁性感測模組感測之第一磁場及第二磁場之順序，決定驅動機構驅動本體的一運動模式，並控制驅動機構驅動本體進行對應之運動。

根據本發明之另一實施例，提出一種移動裝置的移動控制方法。移動控制方法包括以下步驟。一移動裝置於一移動區域內判斷是否感測到第一磁場或第二磁場，其中一第一磁條沿移動區域之外邊界分布，而一第二磁條沿移動區域之內邊界分布，第一磁條產生第一磁場，而第二磁條產生第二磁場，該第二磁場與該第一磁場相異；以及，若該移動裝置感測到該第一磁場或該第二磁場，該移動裝置依據所感測到之第一磁場及第二磁場，決定移動裝置的一運動模式，並進行對應的運動。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參照第1圖，其繪示依照本發明一實施例之移動裝置的外觀圖。移動裝置100例如是割草機、吸塵器、清潔機器人或其它類型機器人或移動平台，其可運作於居家環境、公司機關、草地、花園或展覽場等。移動裝置100包括本體110、至少一磁性感測模組120、驅動機構130及控制器140。

磁性感測模組120可設於本體110內部或外部，例如是鄰近本體110之前表面、後表面、下表面、上表面及/或任一側面設置，用以感測磁場方向及/或磁場強弱。

驅動機構130例如是由傳動軸、差速器、變速機構、傳動皮帶及/或驅動輪組成，其設於本體110，以驅動本體110移動。只要驅動機構130可帶動本體110移動即可，本發明實施例不限定驅動機構130的結構。

控制器140依據磁性感測模組120感測到之磁場的磁極性，決定驅動機構130驅動本體110的運動模式，並控制驅動機構130依據運動模式驅動本體110進行對應之運動。控制器140例如是單晶片控制器(Single-Chip Microcomputer)，又稱微控制器(Microcontroller)，其是把中央處理器、記憶體、定時/計數器(Timer/Counter)、各種輸入輸出介面等都整合在一塊積體電路晶片上的微型電腦。本發明對控制器140的種類不加以限制，只要是可完成上述功能的積體電路、晶片、控制器、處理器及/或電路模組等，皆可作為本發明實施例之控制器140。

請參照第2圖，其繪示依照本發明一實施例之移動裝置於移動區域內運動的外觀圖。移動裝置100可於移動區域R內運動，其中第一磁條M1沿移動區域R之外邊界分布，而第二磁條M2圍繞移動區域R內的障礙物，而定義移動區域R之內邊界。此處的障礙物指的是不希望移動裝置100經過的物體或移動裝置100無法經過的物體。

第一磁條M1及第二磁條M2圍繞出封閉環形。另一例中，第一磁條M1及/或第二磁條M2可圍繞出開放環形。 本例中，第一磁條M1及第二磁條M2皆為連續磁條；另一例中，第一磁條M1及/或第二磁條M2可由彼此分離之數段子磁條組成。本例中，第一磁條M1及第二磁條M2彼此分離，然本發明實施例不限於此。

請參照第3圖，其繪示依照本發明另一實施例之第一磁條的示意圖。第一磁條M1及第二磁條M2可彼此連接。

請參照第4圖，其繪示第2圖中沿方向4-4’的剖視圖。第一磁條M1及第二磁條M2的磁極性配置方位不同，例如，第一磁條M1例如是以N極朝上而S極朝下的方式位配置而產生第一磁場，而第二磁條M2例如是以S極朝上而N極朝下的方式配置而產生第二磁場。另一例中，第一磁條M1例如是以S極朝上而N極朝下方位配置，而第二磁條M2例如是以N極朝上而S極朝下方位配置。由於第一磁條M1及第二磁條M2的磁極性配置方位相異，使第一磁場與第二磁場相異，故移動裝置100可辨別辨別邊界或障礙物，再搭配工作環境設定對應的運動模式，以提升運作效率。在另一實施例中，第一磁條M1及第二磁條M2的磁極性也可採用相同方式配置，但兩者之磁力大小不同，仍使第一磁場與第二磁場相異，故移動裝置100亦可辨別辨別邊界或障礙物。

請參照第5A至5C圖，其繪示依照本發明一實施例之移動裝置的數個運動曲線圖。移動裝置100依據感測到之第一磁場及/或第二磁場的順序來決定其運動模式，並進行對應之運動，例如是折返運動S1(第5A圖)、螺旋運動S3(第5C圖)、隨機運動S2(第5B圖)、S形運動、多邊 形運動及/或循邊運動。由於磁條本身在不需通電的情況下即能產生磁場，故即使磁條不小心被移動裝置100破壞(如斷開)，仍不影響其產生磁場。

請參照第6圖，其繪示依照本發明另一實施例之第一磁條的示意圖。第一磁條M1具有開口P，其開口寬度H1，只要開口寬度H1小於磁性感測模組120的分布寬度W1，移動裝置100仍可感測到第一磁條M1的磁場，而被限制在移動區域R內運動，不至於移動至移動區域R外。或者，只要移動裝置100之磁性感測模組120沿前進方向D1可感測到第一磁條M1的磁場即可，本發明實施例並不限定開口寬度H1須小於分布寬度W1。

請參照第7圖，其繪示依照本發明一實施例之移動裝置的移動控制方法流程圖。

步驟S102中，移動裝置100之控制器140判斷磁性感測模組120是否感測到第一磁條M1所產生之第一磁場或第二磁條M2所產生之第二磁場；若是，則進入步驟S104，若否，則回到步驟S102。

步驟S104中，控制器140依據所感測到之第一磁場及第二磁場之順序，決定移動裝置100的運動模式，並進行對應的運動。以下係以第8A及8B圖舉例說明。

請參照第8A及8B圖，其繪示第7圖之步驟S104的一實施流程圖。以下說明磁性感測模組120先感測到第一磁條M1(外邊界)的實施方式。

步驟S102中，控制器140判斷磁性感測模組120是否感測到第一磁條M1所產生之第一磁場；若是，則進入 步驟S1042；若否，則進入步驟S1047(第8B圖)。以下先說明步驟S1042。

步驟S1042中，控制器140設定i=i+1，其中i的預設值為0；然後，進入步驟S1043。

步驟S1043中，控制器140判斷磁性感測模組120是否感測到第一磁場連續二次(i>2或i2)以上；若是，則進入步驟S1044；若否，則進入步驟S1045。

步驟S1044中，若控制器140判斷磁性感測模組120感測到第一磁場連續二次以上，表示移動裝置100可能位於空曠區內，則控制器140決定運動模式為第一移動模式，並控制驅動機構130驅動本體110進行對應之運動，例如是折返運動S1(第5A圖)，並且設定i=0及j=0。

當移動裝置100感測到第一磁場時，控制器140可控制移動裝置100以折返角度A1(第2圖)進行折返。在空曠區內，移動裝置100之折返角度A1可以較大(相較於障礙物區內)，以擴大移動裝置100的運動範圍。

步驟S1045中，若控制器140判斷磁性感測模組120感測到第一磁場次數少於二次，控制器140繼續判斷磁性感測模組120是否感測到第二磁條M2所產生之第二磁場；若是，則進入步驟S1046；若否，進入步驟S102。

步驟S1046中，若磁性感測模組120感測到第二磁條M2，表示移動裝置100可能進入障礙物區內，在此情況下，控制器140決定運動模式為第二移動模式，並控制驅動機構130驅動本體110進行對應之運動，例如是隨機運動S2(第5B圖)，並且設定i=0及j=0。

當移動裝置100感測到第二磁場時，控制器140可控制移動裝置100以折返角度A2(第2圖)進行折返。在障礙物區內，移動裝置100之折返角度A2可以較小(相較於空曠區內)，以增加移動裝置100的行經路徑長度。

在另一實施例中，控制器140設定第一移動模式之折返角度A1大於第二移動模式之折返角度A2。

以下說明磁性感測模組120先感測到第二磁條M2(步驟S102→ 步驟S1047)的實施方式。

如第8B圖所示，於步驟S1047中，控制器140判斷磁性感測模組120是否感測到第二磁條M2所產生之第二磁場；若是，則進入步驟S1048。

步驟S1048中，控制器140設定j=j+1，其中j的預設值為0；然後，進入步驟S1049。

步驟S1049中，控制器140判斷磁性感測模組120是否感測到第二磁場連續二次(j>2或j2)以上；若是，則進入步驟S1050；若否，則進入步驟S1051。

步驟S1050中，若控制器140判斷磁性感測模組120感測到第二磁場連續二次以上，表示移動裝置100位於障礙物區內，在此情況下，控制器140決定運動模式為第三移動模式，並控制驅動機構130驅動本體110進行對應之運動，例如是螺旋運動S3(第5C圖)，並且設定i=0及j=0。

步驟S1051中，控制器140判斷磁性感測模組120是否感測到第一磁條M1所產生之第一磁場；若是，則進入步驟S1052。

步驟S1052中，若磁性感測模組120感測到第一磁條 M1，表示移動裝置100可能進入空曠區內，在此情況下，控制器140決定運動模式為第四移動模式，並控制驅動機構130驅動本體110進行對應之運動，例如是隨機運動S2(第5B圖)，並且設定i=0及j=0。

在另一實施例中，第二移動模式與第四移動模式相同，且其對應之運動亦相同。

綜上可知，移動裝置100可依據感測到之第一磁場及/或第二磁場的順序及/或次數及/或磁場方向來決定其移動路徑及運動參數，其中移動路徑例如是如折返運動、螺旋運動、隨機運動與循邊運動中至少一者，而運動參數例如是折返角度、運動速度與折返行程中至少一者。

請回到第7圖，步驟S106中，控制器140可判斷移動裝置100是否處於低電力狀態；若是，則進入步驟S108。

步驟S108中，若移動裝置100處於低電力狀態，控制器140判斷磁性感測模組120是否感測到第一磁場，若是，則進入步驟S110；若否，則控制器140控制移動裝置100繼續運動直到感測到第一磁場。

步驟S110中，若磁性感測模組120感測到第一磁場，控制器140控制驅動機構130驅動本體110進行循邊運動，以尋找充電器150(第2圖)。

步驟S112中，控制器140判斷移動裝置100是否搜尋到充電器150；若是，則移動裝置100自動連接於充電器150以進行充電；或者，移動裝置100停留於充電器150附近，且進入一省電模式；若移動裝置100尚未搜尋到充電器150，則可繼續進行循邊運動。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明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，當可作各種之更動與潤飾。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。

100‧‧‧移動裝置

110‧‧‧本體

120‧‧‧磁性感測模組

130‧‧‧驅動機構

140‧‧‧控制器

D1‧‧‧前進方向

H1‧‧‧開口寬度

M1‧‧‧第一磁條

M2‧‧‧第二磁條

P‧‧‧開口

R‧‧‧移動區域

S102~S112、S1042~S1052‧‧‧步驟

S1‧‧‧折返運動

S2‧‧‧隨機運動

S3‧‧‧螺旋運動

W1‧‧‧寬度

第1圖繪示依照本發明一實施例之移動裝置的外觀圖。

第2圖繪示依照本發明一實施例之移動裝置於移動區域內運動的外觀圖。

第3圖繪示依照本發明另一實施例之第一磁條的示意圖。

第4圖繪示第2圖中沿方向4-4’的剖視圖。

第5A至5C圖繪示依照本發明一實施例之移動裝置的數個運動曲線圖。

第6圖繪示依照本發明另一實施例之第一磁條的示

意圖。

第7圖繪示依照本發明一實施例之移動裝置的移動控制方法流程圖。

第8A及8B圖繪示第7圖之步驟S104的一實施流程圖。

S102~S112‧‧‧步驟

Claims (25)

1. 一種移動裝置，適於在一移動區域內移動，一第一磁條沿該移動區域之一外邊界分布，而一第二磁條沿該移動區域之內邊界分布，該第一磁條產生一第一磁場而該第二磁條產生一第二磁場，其中該第二磁場與該第一磁場相異，該移動裝置包括：一本體；一磁性感測模組，設於該本體上，且用以感測該第一磁場及該第二磁場；一驅動機構，設於該本體，以驅動該本體移動；以及一控制器，依據該磁性感測模組感測之該第一磁場及該第二磁場之順序，以決定該驅動機構驅動該本體的一運動模式，並控制該驅動機構驅動該本體進行對應之運動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之移動裝置，其中當該磁性感測模組感測到該第一磁場連續二次以上，該控制器決定該運動模式為第一移動模式。
3. 如申請專利範圍第2項所述之移動裝置，其中若該磁性感測模組在感測到該第一磁場的次數少於二次時感測到該第二磁場，該控制器決定該運動模式為第二移動模式。
4. 如申請專利範圍第2項所述之移動裝置，其中該第一移動模式對應之該運動為折返運動。
5. 如申請專利範圍第3項所述之移動裝置，其中該第二移動模式對應之該運動為隨機運動。
6. 如申請專利範圍第1項所述之移動裝置，其中若該磁性感測模組感測到該第二磁場連續二次以上，該控制器決定該運動模式為第三移動模式。
7. 如申請專利範圍第6項所述之移動裝置，其中若該磁性感測模組在感測到該第二磁場的次數少於二次時感測到該第一磁場，該控制器決定該運動模式為第四移動模式。
8. 如申請專利範圍第6項所述之移動裝置，其中該第三移動模式對應之該運動為螺旋運動。
9. 如申請專利範圍第7項所述之移動裝置，其中該第四移動模式對應之該運動為隨機運動。
10. 如申請專利範圍第5項所述之移動裝置，其中該控制器設定第一移動模式之折返角度大於第二移動模式之折返角度。
11. 如申請專利範圍第1項所述之移動裝置，其中一充電器位於該外邊界；當該移動裝置處於一低電力狀態，且該磁性感測模組感測到該第一磁場時，該控制器控制該驅動機構驅動該本體進行循邊運動，使該移動裝置沿著該 第一磁條找到該充電器。
12. 如申請專利範圍第1項所述之移動裝置，其中該第一磁條及該第二磁條為封閉環形、開放環形或由複數段子磁條組成。
13. 如申請專利範圍第1項所述之移動裝置，其中該第一磁條與該第二磁條彼此隔離。
14. 如申請專利範圍第1項所述之移動裝置，其中該第一磁條與該第二磁條彼此連接。
15. 一種移動裝置的移動控制方法，包括：一移動裝置於一移動區域內，其中一第一磁條沿該移動區域之外邊界分布，而一第二磁條沿該移動區域之內邊界分布，該第一磁條產生一第一磁場，而該第二磁條產生一第二磁場，該第二磁場與該第一磁場相異；該移動裝置依據一磁性感測模組判斷是否感測到該第一磁場及該第二磁場；以及若該移動裝置感測到該第一磁場及該第二磁場，該移動裝置依據所感測到之該第一磁場及該第二磁場之順序，以決定一運動模式，並進行對應的運動。
16. 如申請專利範圍第15項所述之移動控制方法，其中於該移動裝置依據該磁性感測模組感測之該第一磁場及 該第二磁場之順序，以決定該運動模式之該步驟包括：該移動裝置判斷是否感測到該第一磁場連續二次以上；若該移動裝置感測到該第一磁場連續二次以上，該移動裝置決定該運動模式為第一移動模式。
17. 如申請專利範圍第16項所述之移動控制方法，其中於該移動裝置依據該磁性感測模組感測之該第一磁場及該第二磁場之順序，以決定該運動模式之該步驟包括：若該移動裝置連續感測到該第一磁場的次數少於二次，該移動裝置判斷是否到該第二磁場；若該移動裝置在感測到該第一磁場的次數少於二次時後再感測到該第二磁場，該移動裝置決定該運動模式為第二移動模式。
18. 如申請專利範圍第16項所述之移動控制方法，其中該第一移動模式對應之該運動為折返運動。
19. 如申請專利範圍第17項所述之移動控制方法，其中該第二移動模式對應之該運動為隨機運動。
20. 如申請專利範圍第15項所述之移動控制方法，其中於該移動裝置依據該磁性感測模組感測之該第一磁場及該第二磁場之順序，以決定該運動模式之該步驟包括：該移動裝置判斷是否感測到該第二磁場連續二次以 上；若該移動裝置感測到該第二磁場連續二次以上，該移動裝置決定該運動模式為第三移動模式。
21. 如申請專利範圍第20項所述之移動控制方法，其中於該移動裝置依據該磁性感測模組感測之該第一磁場及該第二磁場之順序，以決定該運動模式之該步驟包括：若該移動裝置感測到該第二磁場的次數少於二次，該移動裝置判斷是否到該第一磁場；若該移動裝置在感測到該第二磁場少於二次時感測到該第一磁場，該移動裝置決定該運動模式為第四移動模式。
22. 如申請專利範圍第20項所述之移動控制方法，其中該第三移動模式對應之該運動為螺旋運動。
23. 如申請專利範圍第21項所述之移動控制方法，其中該第四移動模式對應之該運動為隨機運動。
24. 如申請專利範圍第17項所述之移動控制方法，更包括：該移動裝置設定第一移動模式之折返角度大於第二移動模式之折返角度。
25. 如申請專利範圍第15項所述之移動控制方法，更包括： 判斷該移動裝置是否處於一低電力狀態；於該移動裝置依據該磁性感測模組感測之該第一磁場及該第二磁場進行對應的運動之該步驟包括：若該移動裝置處於該低電力狀態且該移動裝置感測到該第一磁場，該移動裝置進行循邊運動，以沿著該第一磁條找到一充電器。