TWI663495B - 移動式機器人系統及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一種移動式機器人系統及其控制方法，將虛擬牆設定為特定區域，使得移動式機器人無法接近清潔區域內以限制該移動式機器人的行進；當終端設備設定用於限制移動式機器人接近的虛擬牆時，將虛擬牆記錄在地圖上；計算清潔區的虛擬牆的位置以避開虛擬牆；以及透過將虛擬牆與清潔區域相匹配限制移動式機器人的接近，透過經由終端設備在地圖上設定虛擬牆並且與實際清潔區匹配控制移動式機器人，如同存在實際的物理性障礙物，且實現易於清潔的設定，並且可以有效地控制移動機器人，因為它可以多個地設定在期望的位置，且不論數量多寡。

Description

移動式機器人系統及其控制方法
本發明涉及一種移動式機器人系統及其控制方法，更具體地，涉及一種藉由在清潔區域內行進以執行清潔的移動式機器人系統及其控制方法。
一般而言，移動式機器人(在此也被稱為清掃機器人或自動清潔器)是在沒有使用者操控的情況下自動地在清潔區域中行進，並且從地板表面吸入如灰塵等異物來自動執行清潔的設備。移動式機器人檢測至設置在清潔區域中的傢俱、辦公用品、牆壁等障礙物的距離，然後繪製清潔區域地圖，或者透過控制左滾輪與右滾輪的驅動執行避開障礙物的操作。
即使移動式機器人檢測到障礙物，仍會接近障礙物，然後改變路線或移動到另一路線以執行清潔。然而，當移動式機器人接近障礙物並且障礙物被損壞時，例如，當移動式機器人接近花盆或花瓶並且花盆或花瓶倒下時，可能因倒下而產生破損。另外，有時會發生移動式機器人接近障礙物並落在樓梯上，或者爬上門檻或某些障礙物而被隔離的情況。
因此，如果移動式機器人被設計成當移動式機器人檢測到障礙物時避開障礙物，則不可能執行對應區域的清潔。因此，基於在接近障礙物之後設定移動式機器人的操作的過程，曾試圖防止移動式機器人接近清潔區域中的特定區域。
在清潔區域中設置有用於產生特定訊號的裝置，以防止移動式機器人接近清潔區域，從而由該裝置設定的區域不能被接近。然而，由於需要另外購買訊號產生裝置，所以增加了購買費用，而且由於訊號產生裝置應安裝在室內，所以存在安裝空間上的限制。此外，在使用訊號產生裝置的情況下，移 動式機器人無法得知由訊號設定的區域的位置和大小。因此，存在移動式機器人在移動中反複檢測到對應訊號的問題。
由於在清潔區域內移動時使用者被認為是障礙物，因此可能對使用者造成不便。另外，由於對應的設備應該安裝在每一個必要的區域中，所以在每次清潔中移動和安裝設備是很麻煩的。
鑒於上述問題提出了本發明，並且提供了一種移動式機器人系統和其控制方法，該移動式機器人系統透過設定虛擬牆來限制移動式機器人的行進，從而防止移動式機器人接近清潔區域。
根據本發明的一個態樣，一種移動式機器人系統包括：移動式機器人，被配置以在一清潔區域中行進並吸取異物；以及一終端設備，被配置以向該移動式機器人輸入一清潔指令，其中該移動式機器人包括：一資料單元，被配置以儲存用於該清潔區域的地圖；一障礙物檢測單元，被配置以檢測該移動式機器人的前方的障礙物，並輸入一障礙物檢測訊號；以及一控制器，被配置以回應從該障礙物檢測單元輸入的該障礙物檢測訊號判斷障礙物，基於該障礙物的資訊產生包含該清潔區域的一可行進區域的資訊的地圖，並且基於該地圖在該清潔區域中行進時控制以通過或避開障礙物，其中，當由終端設備設定用於限制該移動式機器人接近的一虛擬牆時，該控制器在該清潔區域的該地圖上記錄該虛擬牆並計算該虛擬牆的位置以避開該虛擬牆。
該控制器將該虛擬牆作為障礙物記錄在該地圖上。該控制器分析從該終端設備接收到的該虛擬牆的資料，並且擴展該虛擬牆的區域以記錄在該地圖上。即使從該障礙物檢測單元輸入的該障礙物檢測訊號沒有檢測到障礙物，該控制器也將該虛擬牆識別為障礙物並避開障礙物。
該控制器計算該清潔區域的該虛擬牆的座標，並且控制行進以不接觸該虛擬牆或侵入該虛擬牆。當從該終端設備輸入該清潔指令時，該控制器判斷與該地圖對應的目前位置，移動到指定區域並執行清潔，並且當不能判斷該目前位置時為該清潔區域產生新的地圖。
在產生新地圖時，初始化一預設的虛擬牆。該終端設備接收包含該移動式機器人的該可行進區域的資訊的地圖，並將該地圖顯示在一螢幕上， 並且回應使用者輸入，將限制該移動式機器人接近的該虛擬牆設定到該地圖。該使用者輸入是一按鍵輸入或一觸控輸入。
該終端設備以連接點和點的線的形式設定該虛擬牆。該終端設備以連接複數個點的面的形式設定該虛擬牆。
該終端設備將該虛擬牆設定為矩形、圓形、多邊形和任意形狀中的任一種。該終端設備設定虛擬牆以回應一透過觸控的輸入、一觸控後拖曳以及一多點觸控。
該終端設備設定對應於觸控點數量、觸控數量、拖曳方向或拖曳形狀中的任一個的該虛擬牆。該終端設備改變對應於觸摸位置、拖曳方向和拖曳形狀的其中之一的該虛擬牆的位置、形狀和尺寸中的任何一個。
該終端設備顯示經處理過之該移動式機器人的可行進區域的輪廓和形狀的一使用者地圖、或可行進區域疊加在該使用者地圖上的一導引地圖，並且在該地圖上設定該虛擬牆。
根據本發明的另一態樣，一種控制移動式機器人系統的方法包括：獲取透過在一清潔區域中行進而取得的障礙物資訊，以由移動式機器人產生該清潔區域的地圖；由一終端設備設定一虛擬牆以限制移動式機器人的接近，以回應該地圖；將該虛擬牆記錄在該地圖上；計算該清潔區域的該虛擬牆的位置；以及在根據一清潔指令行進的同時，當靠近該虛擬牆時避開該虛擬牆。
在該地圖上記錄該虛擬牆包括：分析從該終端設備接收到的該虛擬牆的資料，並將該虛擬牆作為障礙物記錄在該地圖中。避免該虛擬牆包括計算該清潔區域的該虛擬牆的座標，並且即使障礙物未被一障礙物檢測單元檢測到，也識別該虛擬牆為障礙物並避開該虛擬牆。
該控制移動式機器人系統的方法還包括：當從該終端設備輸入該清潔指令時，判斷對應於該地圖的一目前位置；當該目前位置被確定時移動到一指定區域並進行清潔；以及當不能判斷該目前位置時，為該清潔區域產生一新地圖。
該控制移動式機器人系統的方法進一步包括：在產生該新地圖時初始化一預設的虛擬牆。該控制移動式機器人系統的方法還包括：在該終端設備產生地圖之後，接收包含移動式機器人的可行駛區域的資訊的地圖；以及由 該終端設備在一螢幕上顯示該地圖並且在該地圖上設定該虛擬牆，以回應使用者輸入。
該虛擬牆以點、線和面中的任一種的形式來設定。該虛擬牆被設定為矩形、圓形、多邊形和任意形狀中的任一種。
設定該虛擬牆包括：連接複數個觸控點以設定該虛擬牆。在該地圖上設定該虛擬牆包括：設定該虛擬牆以回應拖曳的方向或拖曳的形狀。
該控制移動式機器人系統的方法還包括：在該設定虛擬牆之後，當該虛擬牆被選擇時，將該虛擬牆移動到上、下、左和右中的任一方以回應拖曳的方向。該控制移動式機器人系統的方法還包括：在設定該虛擬牆之後，當該虛擬牆被選擇時，以該虛擬牆的中心為一軸，旋轉和改變該虛擬牆以回應拖曳的方向。該控制移動式機器人系統的方法還包括：在設定該虛擬牆之後，當該虛擬牆的點被選擇時，藉由移動點的位置改變該虛擬牆的形狀以回應拖曳的方向。
根據本發明的移動式機器人系統及其控制方法可以透過地圖設定移動式機器人行進的清潔區域中的虛擬牆，並且透過與清潔區域匹配來限制移動式機器人的接近，從而防止移動式機器人接近或移動式機器人的損壞。
本發明可以透過終端設備在地圖上設定虛擬牆並且以此方式控制移動式機器人，即透過與實際清潔區域相匹配而存在實際的物理性障礙物，從而即使沒有安裝用於產生實際訊號的裝置，也可以控制移動式機器人的行進。另外，由於移動式機器人透過地圖檢查虛擬牆的位置和尺寸，因此可以避開虛擬牆而不重複搜索虛擬牆周圍的虛擬牆。因此，可以實現沿著虛擬牆移動，並且可以考慮虛擬牆相對於設定虛擬牆的區域的位置來預先設定行進路線，從而提高行進效率。
此外，由於本發明不需要安裝物理性裝置的空間，因此不存在空間上的限制，並且因為可以多個地設定在期望的位置而不論數量多寡，而不干擾使用者在該區域中的移動，從而實現簡單的清潔設定並有效地控制移動式機器人。
1‧‧‧移動式機器人
10‧‧‧本體
10h‧‧‧抽吸口
11‧‧‧殼體
12‧‧‧上表面
33‧‧‧充電端子
34‧‧‧抽吸單元
35‧‧‧刷子
36(L)‧‧‧左滾輪
36(R)‧‧‧右滾輪
37‧‧‧輔助輪
38‧‧‧可再充電電池(電池)
59‧‧‧充電座
60‧‧‧虛擬牆(牆)
61‧‧‧第一虛擬牆(虛擬牆)
62‧‧‧第二虛擬牆(虛擬牆)
63‧‧‧第三虛擬牆
64‧‧‧第四虛擬牆
65‧‧‧圓形虛擬牆
66‧‧‧虛擬牆
67a‧‧‧線形虛擬牆
67b‧‧‧矩形虛擬牆
68‧‧‧第八虛擬牆
68a、68b‧‧‧虛擬牆
69、69a、69b、69c‧‧‧第九虛擬牆
71‧‧‧第十一虛擬牆
71a‧‧‧第十四虛擬牆
72‧‧‧第十二虛擬牆
72a‧‧‧第十五虛擬牆
73‧‧‧第十三虛擬牆
73a‧‧‧第十六虛擬牆
100‧‧‧障礙物檢測單元(障礙物感測器)
120‧‧‧第一圖案照射單元(第一圖案發射器)
130‧‧‧第二圖案照射單元(第二圖案發射器)
140‧‧‧影像獲取單元
150‧‧‧感測器單元(感測器)
160‧‧‧操作單元(使用者界面)
200‧‧‧控制器
210‧‧‧障礙物識別單元(障礙物檢測器)
220‧‧‧地圖產生單元(地圖產生器)
230‧‧‧行進控制器
240‧‧‧位置識別單元(位置感測器)
250‧‧‧行進驅動單元
260‧‧‧清潔單元(吸頭)
270‧‧‧通訊單元(通信界面)
280‧‧‧資料單元(記憶體)
300‧‧‧終端設備
A1‧‧‧基本地圖
A11~A17、A21~A27、A31~A37、A41~A50‧‧‧區域
D1、D2、D3、D11‧‧‧行進方向
L1‧‧‧使用者地圖的輪廓
L2‧‧‧清潔地圖的輪廓
P1‧‧‧第一圖案(第一圖案光、圖案光、第一光圖案、光圖案)
P2‧‧‧第二圖案(第二圖案光、圖案光、第二光圖案、光圖案)
P11~P12、P21~P24、P31、P32‧‧‧點(連接點)
P41~P49、P51~P55、P61~P69‧‧‧點(連接點)
Ph‧‧‧水平線
Pv‧‧‧垂直線
θh‧‧‧照射角度
S310~S430‧‧‧步驟
以下將參考附圖更詳細地描述本發明，其中：圖1為根據本發明一實施例之移動式機器人的立體圖； 圖2為說明圖1之移動式機器人的水平視角的視圖；圖3為圖1之移動式機器人的前視圖；圖4為圖1之移動式機器人的仰視圖；圖5為說明根據本發明一實施例之移動式機器人的主要部份的方塊圖；圖6和圖7為用於說明根據本發明一實施例由移動式機器人產生地圖的方法的視圖；圖8和圖9為說明在根據本發明一實施例之移動式機器人中所產生的地圖的示例圖；圖10為說明根據本發明一實施例之虛擬牆設定的示例圖；圖11為用於說明根據本發明一實施例以線的形式設定虛擬牆的方法的視圖；圖12為用於說明根據本發明一實施將虛擬牆設定為一區域的方法的視圖；圖13為用於說明根據本發明一實施例設定圓形虛擬牆的方法的視圖；圖14為用於說明根據本發明一實施例透過拖曳設定虛擬牆的方法的視圖；圖15為用於說明根據本發明一實施例透過多點觸控設定虛擬牆的方法的視圖；圖16為用於說明根據本發明一實施例之移動式機器人系統之移動虛擬牆的視圖；圖17為用於說明根據本發明一實施例之移動式機器人系統之改變虛擬牆的視圖；圖18和圖19為用於說明根據本發明一實施例當虛擬牆被設定時移動式機器人的行進的視圖；圖20為說明根據本發明一實施例之一組虛擬牆運用於某清潔區域的示例圖；以及圖21為說明根據本發明一實施例藉由使用虛擬牆控制移動式機器人的方法的流程圖。
以下參考附圖詳細描述本發明的示例性實施例。在整個附圖中，相同的參考數字表示相同或相似的部分。在此併入的習知功能和結構的詳細描 述可以被省略以避免模糊本發明的主題。此外，本發明指定控制器和其他組件的配置可以由一個或多個處理器來實現，並且可以由硬體裝置來實現。
圖1是根據本發明一實施例之移動式機器人的立體圖；圖2為說明圖1之移動式機器人的水平視角圖；圖3是圖1之移動式機器人的前視圖；圖4是圖1之移動式機器人的仰視圖。參照圖1至圖4，根據本發明一實施例的移動式機器人1可以包括：本體10，其沿著清潔區域的地板移動並且吸附諸如灰塵的異物；以及障礙物檢測單元(或障礙物感測器)100，其設置在本體10的前部。
本體10可以包括：殼體11，其形成外觀並且向內形成用於容納構成本體10的部件的空間；抽吸單元34，設置在殼體11中並且吸入諸如灰塵、垃圾之類的異物；以及可旋轉地設置在殼體11中的左滾輪36(L)和右滾輪36(R)。當左滾輪36(L)和右滾輪36(R)旋轉時，本體10可以沿著清潔區域的地板移動，並且在該過程期間，異物可以透過抽吸單元34被抽吸。
抽吸單元34可以包括：用於產生抽吸力的抽吸風扇(圖中未顯示)和用於抽吸由抽吸風扇的旋轉產生的氣流的抽吸口10h。抽吸單元34可以包括：過濾器(圖中未顯示)，用於收集通過抽吸口10h所抽吸的氣流中的異物；以及異物收集箱(圖中未顯示)，積聚由過濾器收集的異物。
另外，本體10可以包括用於驅動左滾輪36(L)和右滾輪36(R)的行進驅動單元。該行進驅動單元可以包括至少一個驅動馬達。至少一個驅動馬達可以包括用於旋轉左滾輪36(L)的左滾輪驅動馬達和用於旋轉右滾輪36(R)的右滾輪驅動馬達。
左滾輪驅動馬達和右滾輪驅動馬達可以被控制器的行程控制器獨立地操作，使得本體10能夠前進、後退或轉彎。例如，當本體10直行時，左滾輪驅動馬達和右滾輪驅動馬達可以相同的方向旋轉。但是，當左滾輪驅動馬達和右滾輪驅動馬達以不同的速度旋轉或者以相反的方向旋轉時，本體10的行進方向可以改變。還可以設置至少一個用於穩定支撐本體10的輔助輪37。
可以進一步設置複數個刷子35，位於殼體11的底面的前側上並具有複數個徑向延伸的刷毛。灰塵可以透過刷子35的旋轉從清潔區域的地板上被移除，以使從地板分離的灰塵可以通過吸入口10h被吸入並集中在收集箱中。
可以在殼體11的上表面12上設置控制面板，其包含操作單元160，用於從使用者接收用於控制移動式機器人1的各種指令。
障礙物檢測單元100可以設置在本體10的前表面上。障礙物檢測單元100可以固定到殼體11的前表面，並且可以包括第一圖案照射單元120、第二圖案照射單元130、以及影像獲取單元140。此時，基本上如圖所示，影像獲取單元可以安裝在影像照射單元的下方，但是視情況而定，可以設置在第一圖案照射單元與第二圖案照射單元之間。另外，第二影像獲取單元(圖中未顯示)可以進一步設置在本體的上端。第二影像獲取單元可以拍攝本體的上端部的影像，亦即，天花板。
本體10可以設置有可再充電的電池38。電池38的充電端子33可以連接到商用電源(例如，家中的電源插座)，或者本體10可以對接到連接到商用電源的單獨的充電座(圖中未顯示)，使得充電端子33可以電連接到商用電源，且電池38可以被充電。構成移動式機器人1的電子元件可以由電池38供電。因此，在電池38被充電並且移動式機器人1與商用電源斷開的狀態下，可以實現自動行進。
圖5為說明根據本發明一實施例之移動式機器人的主要部份的方塊圖。如圖5所示，移動式機器人1可以包括：行進驅動單元(或從馬達接收驅動力的驅動輪)250、清潔單元(或吸頭)260、資料單元(或記憶體)280、障礙物檢測單元(或障礙物感測器)100、感測器單元(或感測器)150、通訊單元(或通信界面)270、操作單元(或使用者界面)160、以及控制器200，用於控制移動式機器人1或其組件的整體操作。
操作單元160可以包括：諸如至少一個按鈕、開關和觸控板等輸入裝置以接收使用者指令。如上所述，操作單元可以設置在本體10的上端。
資料單元280可以儲存從障礙物檢測單元100或感測器單元150輸入的障礙物檢測訊號、可以儲存障礙物識別單元210判斷障礙物所需的參考數據、以及可以儲存與檢測到的障礙物有關的障礙物資訊。另外，資料單元280可以儲存用於控制移動式機器人的操作的控制資料以及根據移動式機器人的清潔模式的資料，並且儲存由地圖產生器產生之包括障礙物資訊的地圖。
資料單元280可以儲存基本地圖、清潔地圖、使用者地圖和導引地圖。障礙物檢測訊號可以包括感測器單元之諸如超音波/雷射的檢測訊號、以及影像獲取單元的獲取影像。資料單元280可以儲存能夠由微處理器讀取的資 料，並且可以包括硬碟(HDD)、固態硬碟(SSD)、矽硬碟(SDD)、ROM、RAM、CD-ROM、磁帶、軟碟和光學資料儲存裝置。
通訊單元270可以以無線通訊方式與終端設備(圖中未顯示)進行通訊。另外，通訊單元270可以通過家庭內網絡連接到網際網路，並且可以與控制移動式機器人的外部伺服器或終端設備進行通訊。
通訊單元270可以將產生的地圖傳送到終端設備，從終端設備接收清潔指令，並且將關於移動式機器人的操作狀態和清潔狀態的資料傳送到終端設備。通訊單元270不僅可以包括諸如ZigBee、藍芽等的短距離無線通訊模組，而且可以包括諸如Wi-Fi、WiBro等的通訊模組，並且傳送和接收資料。
同時，終端設備可以是安裝有通訊模組以實現網絡連接的裝置，並且安裝了用於控制移動式機器人的程式或用於控制移動式機器人的應用程式，並且可以是電腦、膝上型電腦、智慧型手機、PDA、平板電腦等。另外，終端設備可以是智慧手錶等穿戴式裝置。
行進驅動單元250可以包括至少一個驅動馬達並且允許移動式機器人根據行進控制器230的控制指令行進。如上所述，行進驅動單元250可以包括用於旋轉左滾輪36(L)的左滾輪驅動馬達和用於旋轉右滾輪36(R)的右滾輪驅動馬達。
清潔單元260可以操作刷子以容易地吸取移動式機器人周圍的灰塵或異物，並操作抽吸裝置來吸取灰塵或異物。清潔單元260可以控制包含在抽吸單元34中的抽吸風扇的操作，抽吸單元34抽吸灰塵或垃圾等異物，使得灰塵可以通過抽吸口引入到雜質收集箱中。
障礙物檢測單元100可以包括第一圖案照射單元(或第一圖案發射器)120、第二圖案照射單元(或第二圖案發射器)130、以及影像獲取單元(或影像感測器)140。
感測器單元150可以包括複數個感測器以協助檢測故障。感測器單元150可以使用雷射、超音波和紅外線中的至少一種來感測本體10前方的障礙物，亦即，即行進方向上的障礙物。當傳輸的訊號被反射和輸入時，感測器單元150可以將關於存在障礙物的資訊或到障礙物的距離的資訊作為障礙物檢測訊號輸入到控制器200。
另外，感測器單元150可以包括至少一個傾斜感測器以檢測本體的傾斜。傾斜感測器可以在向本體的前、後、左和右方向傾斜時計算傾斜方向和角度。傾斜感測器可以是傾斜感測器、加速度感測器等。在加速度感測器的情況下，可以使用陀螺儀類型、慣性類型和矽半導體類型中的任一種。
如上所述，第一圖案照射單元120、第二圖案照射單元130和影像獲取單元140可以安裝在本體10的前方，以將第一圖案和第二圖案(P1、P2)的光照射到移動式機器人10的前方，並且障礙物檢測單元100可以通過拍攝照射圖案的光來獲取影像。障礙物檢測單元100可以將獲取影像作為障礙物檢測訊號輸入到控制器200。
障礙物檢測單元100的第一圖案照射單元120和第二圖案照射單元130可以包括光源以及藉由傳送從光源照射的光來產生特定圖案的光學圖案投影元件(OPPE)。光源可以是雷射二極體(LD)、發光二極體(LED)等。就單色性、直線度和連接特性而言，雷射光可以優於其他光源，從而實現精確的距離測量。尤其是，根據諸如物體的顏色和材料的因素，紅外光或可見光可能在距離測量的準確性方面引起顯著地變化。因此，雷射二極體作為光源是較佳的。光學圖案投影元件(OPPE)可以包括透鏡和繞射光學元件(DOE)。根據包含在圖案照射單元120和130的每一個中的OPPE的配置可以照射各種圖案的光。
第一圖案照射單元120可以朝向本體10的前下側照射第一圖案P1的光(在下文中，被稱為第一圖案光)。因此，第一圖案光P1可以入射到清潔區域的地板上。
第一圖案光P1可以以水平線Ph的形式形成。另外，第一圖案光P1可以以水平線Ph與垂直線Pv交叉的交叉圖案的形式形成。
第一圖案照射單元120、第二圖案照射單元130和影像獲取單元140可以垂直排列成一行。影像獲取單元140可以設置在第一圖案照射單元120和第二圖案照射單元130的下方。然而，本發明不限於此，影像獲取單元140可以設置在第一圖案照射單元120和第二圖案照射單元130的上方。
在一實施例中，第一圖案照射單元120可以位於上側並且可以朝向前方往下照射第一圖案光P1以檢測位於第一圖案照射單元120下方的障礙物。第二圖案照射單元130可以位於第一圖案照射單元120的下方，並且可以朝 向前方往上照射第二圖案的光(P2，以下稱為第二圖案光)。因此，第二圖案光P2可以從清潔區域的地板發射到至少位於比第二圖案照射單元130更高的牆壁或障礙物或該障礙物的特定部分。
第二圖案光P2可以具有不同於第一圖案光P1的圖案，並且較佳地可以包括水平線。此處，水平線不一定是連續的線段，而可以是虛線。
同時，在圖2中，照射角度θh可以表示從第一圖案照射單元120照射的第一圖案光P1的水平照射角度，並且表示水平線Ph的兩端與第一圖案照射單元120之間形成的角度。照射角度較佳設定在130~140度的範圍內，但不限於此。圖2所示的虛線可以指向移動式機器人1的前方，並且第一圖案光P1可以被配置為相對於虛線對稱。
類似於第一圖案照射單元120，可以將第二圖案照射單元130的水平照射角度較佳地限定在130至140度的範圍內。根據一實施例，第二圖案照射單元130可以以與第一圖案照射單元120相同的水平照射角度照射第二圖案光P2。在此情況下，第二圖案光P2也可以相對於圖2所示的虛線對稱地形成。
影像獲取單元140可以獲取本體10前方的影像。尤其是，圖案光P1和P2可出現在由影像獲取單元140獲取的影像中(在下文中，被稱為獲取影像)。在下文中，在獲取影像中顯示的圖案光P1和P2的圖案可以被稱為光圖案。由於這實質上是在影像感測器中形成的入射在實際空間上的圖案光P1和P2的影像，因此可以給與和圖案光P1及P2相同的參考數字。因此，分別對應於第一圖案光P1和第二圖案光P2的影像可以被稱為第一光圖案P1和第二光圖案P2。
影像獲取單元140可以包括數位相機，將物體的影像轉換成電信號，並轉換成數位訊號以將數位訊號儲存在記憶體裝置中。數位相機可以包括影像感測器(圖中未顯示)和影像處理器(圖中未顯示)。
影像感測器可以是用於將光學影像轉換成電信號的設備。影像感測器可以由其上整合有多個光電二極體的晶片組成，並且光電二極體可以是像素。通過形成在晶片中的影像中的電荷可以透過透鏡在各個像素中累積。在像素中累積的電荷可以被轉換成電信號(例如，電壓)。作為影像感測器，電荷耦合裝置(CCD)和互補式金屬氧化物半導體(CMOS)是眾所皆知的。
影像處理單元可以基於從影像感測器輸出的模擬訊號產生數位影像。影像處理單元可以包括：AD轉換器，用於將類比訊號轉換成數位訊號； 緩衝記憶體，用於暫存AD轉換器輸出的數位訊號；以及數位訊號處理器(DSP)，用以處理儲存在緩衝記憶體中的資料，並建構數位影像。
控制器200可以包括障礙物識別單元(或障礙物檢測器)210、地圖產生單元(或地圖產生器)220、行進控制器230、以及位置識別單元(或位置感測器)240。
障礙物識別單元210可以藉由從障礙物檢測單元100輸入的獲取影像來判斷障礙物。行進控制器230可以根據障礙物資訊控制行進驅動單元250改變移動方向或行進路線以通過障礙物或避開障礙物。行進控制器230可以控制行進驅動單元250獨立地控制左、右滾輪驅動馬達的操作，使得本體10能夠直線行進或轉彎。
障礙物識別單元210可以將從感測器單元150或障礙物檢測單元100輸入的障礙物檢測訊號儲存在資料單元280中，並且分析障礙物檢測訊號以判斷障礙物。障礙物識別單元210可以基於感測器單元的訊號來判斷是否存在前方障礙物，並分析獲取影像以判斷障礙物的位置、大小和形狀。
障礙物識別單元210可以分析獲取影像並提取圖案。障礙物識別單元210可以提取當從第一圖案照射單元或第二圖案照射單元照射的圖案的光照射在地板或障礙物上時所產生的光圖案，並且基於提取的光圖案判斷障礙物。
障礙物識別單元210可以從由影像獲取單元140獲取的影像(獲取影像)中檢測光圖案P1和P2。障礙物識別單元210可以針對構成獲取影像的特定像素檢測諸如點、線、面等的特徵，並基於檢測到的特徵檢測光圖案P1和P2或構成圖案P1和P2之點、線、表面等。
障礙物識別單元210可以提取由比周圍區域亮的連續像素構成的線，並且提取構成第一光圖案P1的水平線Ph和構成第二光圖案P2的水平線。然而，本發明不限於此。用於從數位影像提取期望圖案的各種技術是習知的，並且障礙物識別單元210可以藉由使用習知技術提取第一光圖案P1和第二光圖案P2。
另外，障礙物識別單元210可以基於檢測到的圖案來判斷障礙物的存在，並且判斷障礙物的形狀。障礙物識別單元210可以藉由第一光圖案和第二光圖案來判斷障礙物，並計算到障礙物的距離。另外，障礙物識別單元210可 以藉由第一光圖案和第二光圖案的形狀以及當接近障礙物時顯示的光圖案的改變來判斷障礙物的尺寸(高度)和形狀。
障礙物識別單元210可以基於相對於第一圖案和第二圖案的參考位置的距離來判斷障礙物。當第一光圖案P1出現在比基準位置低的位置時，障礙物識別單元210可以判斷存在下坡。當第一光圖案P1消失時，障礙物識別單元210可以判斷存在懸崖。另外，當第二光圖案出現時，障礙物識別單元210可以判斷前方障礙物或上方障礙物。
障礙物識別單元210可以基於從感測器單元150的傾斜感測器輸入的傾斜資訊來判斷本體是否傾斜。當本體傾斜時，障礙物識別單元210可以補償相對於獲取影像的光圖案的位置的傾斜。
行進控制器230可以控制行進驅動單元250在清潔區域的指定區域行進並執行清潔，並且控制清潔單元260在行進時藉由吸入灰塵來執行清潔。回應由障礙物識別單元210識別的障礙物，行進控制器230可以判斷是否可行進或進入、設定行進路線以接近障礙物並行進、以及控制行進驅動單元250通過障礙物或避開障礙物。
地圖產生單元220可以基於由障礙物識別單元210判斷的障礙物的資訊產生清潔區域的地圖。地圖產生單元220可以在初始操作中或當沒有儲存清潔區域的地圖時，在行進清潔區域的同時基於障礙物資訊產生清潔區域的地圖。另外，地圖產生單元220可以基於在行進期間獲取的障礙物資訊更新預先產生的地圖。
地圖產生單元220可以基於在行進期間從障礙物識別單元210獲取的資訊產生基本地圖，並且通過從基本地圖中劃分區域來產生清潔地圖。另外，地圖產生單元220可以重新調整清潔地圖的區域並設置該區域的屬性以產生使用者地圖和導引地圖。
基本地圖可以是藉由行進中獲取的清潔區域的形狀被顯示為輪廓的地圖，且清潔地圖可以是在基本地圖中劃分區域的地圖。基本地圖和清潔地圖可以包括移動式機器人的可移動區域和障礙物資訊。使用者地圖可以是簡化清潔地圖的區域並重新調整和處理輪廓的形狀並添加視覺效果的地圖。導引地圖可以是重疊了清潔地圖和使用者地圖的地圖。由於清潔地圖顯示在導引地圖中，因此可以基於移動式機器人實際可行進的區域輸入清潔指令。
在產生基本地圖之後，地圖產生單元220可以透過將清潔區域劃分為複數個區域並連接該複數個區域的連結路徑來產生地圖，並且在各個區域中包含關於障礙物的資訊。地圖產生單元220可以透過劃分小區域來設置代表性區域，以在地圖上劃分區域，並且將劃分的小區域設置為要被合併到代表區域中之單獨的細節區域，因此產生該區域被分割的地圖。
地圖產生單元220可以針對每一個劃分的區域來處理區域的形狀。地圖產生單元220可以為劃分的區域設定屬性，並根據每一個區域的屬性來處理該區域的形狀。地圖產生單元220可以先在每一個劃分的區域中基於與其他區域的接觸點的數量來判斷主要區域。主要區域可以基本上是起居室，但是在某些情況下主要區域可以被改變為複數個房間中的任何一個。地圖產生單元220可以基於主要區域來設定用於剩餘區域的屬性。例如，地圖產生單元220可以將基於作為主要區域的起居室提供的特定大小或更大的區域設定為房間，並將剩餘區域設定為其他區域。
地圖產生單元220可以根據區域的屬性依據標準來處理區域的形狀，使得每一個區域可以具有特定的形狀。例如，地圖產生單元220可以基於典型的家庭房間類型(例如，正方形)來處理區域的形狀。另外，地圖產生單元220可以透過基於基本地圖的最外側單元擴大區域的形狀以處理區域的形狀，並且針對由於障礙物而無法被接近的區域來刪除或減小區域的形狀。
另外，根據障礙物的大小，在基本地圖中，地圖產生單元220可以在地圖上顯示具有特定尺寸或更大尺寸的障礙物，並且刪除對應的小於特定尺寸的障礙物的單元以防止顯示出該障礙物。例如，地圖產生單元可以在地圖上顯示諸如具有特定尺寸或更大尺寸的椅子、沙發等傢俱，並從地圖中刪除臨時障礙物，例如小玩具。地圖產生單元220可以在產生地圖時將充電座59的位置與地圖儲存在一起。
地圖產生單元220可以在產生地圖之後，基於從障礙物識別單元210輸入的障礙物資訊，針對檢測到的障礙物在地圖中增添障礙物。地圖產生單元220可以當在固定位置重複檢測到特定障礙物時向地圖增添障礙物，並且當臨時檢測到障礙物時忽略該障礙物。地圖產生單元220可以產生使用者地圖，其為加工形式的地圖；以及導引地圖，其透過疊加使用者地圖與清潔地圖來顯示。
當由終端設備300設定虛擬牆時，地圖產生單元220可以基於透過通訊單元接收到的虛擬牆資料，將虛擬牆的位置設定於清潔地圖中，並計算虛擬牆對應於清潔區域的座標。地圖產生單元220可以將清潔地圖中的虛擬牆記錄為障礙物。
地圖產生單元220可以擴張由終端設備設定的虛擬牆，並將其記錄為障礙物。在行進期間，地圖產生單元220可以將設定的虛擬牆擴張和設定到更寬的範圍，使得本體10可以不接觸或不會進入到虛擬牆中，以防止本體10接觸虛擬牆。
當本體10的目前位置不能由位置識別單元240判斷時，地圖產生單元220可以為清潔區域產生新的地圖。地圖產生單元220可以判斷本體10已經移動到新的區域並且初始化預設的虛擬牆。
移動式機器人可以基於清潔地圖進行清潔，並且將使用者地圖和導引地圖傳送到終端設備。終端設備300可以儲存導引地圖和使用者地圖以顯示在螢幕上，並且根據該設定，輸出其中的一種。當從終端設備300輸入基於使用者地圖或導引地圖的清潔指令時，移動式機器人1可以基於清潔地圖行進並清潔指定區域。位置識別單元240可以基於儲存在資料單元中的地圖(清潔地圖、導引地圖或使用者地圖)判斷本體10的目前位置。
當輸入清潔指令時，位置識別單元240可以判斷地圖上的位置是否與本體10的目前位置一致。當目前位置與地圖上的位置不一致或者目前位置不能被確認時，位置識別單元240可識別目前位置並恢復移動式機器人1的目前位置。當目前位置被恢復時，行進控制器230可以基於目前位置來控制行進驅動單元移動到指定區域。清潔指令可以從遙控器(圖中未顯示)、操作單元160或者終端設備300來輸入。
當目前位置與地圖上的位置不一致或者目前位置不能被確認時，位置識別單元240可以分析來自影像獲取單元140的獲取影像，並基於地圖評估目前位置。位置識別單元240可以處理由地圖產生單元220在產生地圖期間在各個位置所獲取的獲取影像，並且與地圖相關聯地識別本體在整個區域中的位置。
位置識別單元240可以藉由使用影像獲取單元140的獲取影像將地圖與地圖上的各個位置的獲取影像進行比較，以判斷本體的目前位置，從而可以估計和識別目前位置，即便當本體的位置突然改變。
位置識別單元240可以分析包括在獲取影像中的各種特徵，諸如吸頂燈、邊緣、角落、斑點、屋脊等。獲取影像可以從影像獲取單元或設置在本體上端的第二影像獲取單元輸入。
位置識別單元240可以從每一個獲取影像中檢測特徵。電腦視覺領域中用於從影像檢測特徵的各種方法是眾所皆知的。適用於檢測這些特徵的幾個特徵檢測器是已知的，例如：影像對位(Canny)、邊檢測(Sobel)、Harris & Stephens/Plessey、SUSAN、Shi & Tomasi、Level曲率曲線、FAST、高斯拉普拉斯、高斯差分、Hessian行列式、MSER、PCBR和灰階斑點檢測器等。
位置識別單元240可以基於每一個特徵點計算描述符號。位置識別單元240可以透過使用尺度不變特徵變換(SIFT)技術將特徵點轉換為描述符號以進行特徵檢測。描述符號可以用n維向量表示。SIFT可以檢測關於照片的主題的比例、旋轉和亮度變化的不變特徵。即使移動式機器人1以不同姿勢拍攝相同的區域，也可以檢測到不變(旋轉不變)特徵。顯然，本發明不限於此，各種其他技術(例如，HOG：方向梯度直方圖(Histogram of Oriented Gradient)、哈爾特徵(Haar feature)、有限元素法(Fems)、局部二值模式(LBP)和修正普查式轉換(MCT))皆可被應用。
位置識別單元240可以基於通過各個位置的獲取影像所獲取的描述符號資訊，根據某個子分類規則將每一個獲取影像的至少一個描述符號分類為複數個組，並可以根據特定的子代表規則，將包括在同一組內的描述符號轉換為子代表描述符號。在另一案例中，也可以根據某個子代表規則，將從某個區域(如房間)中的採集影像中採集到的所有描述符號分類為複數個組，並將包括在同一組中的描述符號分別按照一定的子代表規則轉換為子代表描述符號。
位置識別單元240可以通過這樣的過程來獲得每一個位置的特徵分佈。每一個位置特徵分佈可以由直方圖或n維向量表示。作為另一案例，位置識別單元240可以基於從每一個特徵點計算出的描述符號估計未知的目前位置，而不經過特定的子分類規則和特定的子代表規則。另外，當移動式機器人1 的目前位置由於位置跳躍等而處於未知狀態時，位置識別單元240可以基於諸如預先儲存的描述符號，子代表描述符號等資料來推估目前位置。
位置識別單元240可以透過影像獲取單元140在未知的目前位置獲取該獲取影像，並且在透過影像檢查諸如位於天花板上的光、邊緣、角落、斑點、屋脊等之時從該獲取影像檢測特徵。
位置識別單元240可以基於通過未知目前位置的獲取影像所獲取的至少一個識別描述符號資訊，根據特定的子轉換規則和可比較的資訊(子識別特徵分佈)，轉換成要比較的位置資訊(例如，每一個位置的特徵分佈)。根據一特定的子比較規則，可以比較各個位置特徵分佈與各個識別特徵分佈以計算各個相似度。可以根據上述每一個位置對應的位置計算相似度(或然率)，且計算出最大概率的位置可以判斷為目前位置。
當在行進期間由地圖產生單元220更新地圖時，控制器200可以透過通訊單元將更新的資訊傳送到終端設備300，使得儲存在終端設備和移動式機器人1中的地圖能夠是相同的。因此，當儲存在終端設備300和移動式機器人1中的地圖維持相同時，移動式機器人1可以回應來自終端設備的清潔指令以清潔指定區域。另外，終端設備可以在地圖上顯示移動式機器人的目前位置。
當輸入清潔指令時，行進控制器230可以控制行進驅動單元移動到清潔區域中的指定區域，並且操作清潔單元在行進中同時執行清潔。當輸入對於多個區域的清潔指令時，行進控制器230可以根據優先區域的設定或者指定順序移動到區域，從而可以執行清潔。當未指定單獨的清潔指令時，行進控制器230可以基於目前位置並依據距離移動到鄰接區域或鄰近區域執行清潔。
另外，當不管區域分割而輸入對任意區域的清潔指令時，行進控制器230可以移動到包含在任意區域中的區域並執行清潔。當虛擬牆被設定時，行進控制器230可以基於從地圖產生單元220輸入的座標以控制行進驅動單元避開虛擬牆。即使障礙物識別單元210判斷障礙物不存在，行進控制器230也可以識別出在對應位置處存在障礙物，並且在虛擬牆被設定時限制行進。
當設定指定區域的清潔完成時，控制器200可以將清潔記錄儲存在資料單元中。另外，控制器200可以通過通訊單元以一定的時間間隔將移動式機器人1的操作狀態或清潔狀態傳送到終端設備300。
基於從移動式機器人1接收的資料，終端設備300可以將移動式機器人的位置與地圖一起顯示在正在執行的應用程式的螢幕上，並且還輸出關於清潔狀態的資訊。終端設備300可以根據該設定在螢幕上顯示使用者地圖或者導引地圖，並且可以透過該設定改變並顯示地圖。
終端設備300可以在螢幕上顯示接收到的地圖，並且可以透過鍵入或觸控輸入分割或者合併區域來改變區域，並且可以透過改變或者增添區域的屬性來設定區域屬性。另外，終端設備可以針對特定障礙物在地圖上指定位置，並且可以將指定障礙物的相關資訊傳送給移動式機器人並將其添加到預先儲存的地圖。
終端設備300可以針對所顯示的地圖指定與鍵入或觸控輸入相對應的清潔區域、設定清潔順序、並向移動式機器人傳送清潔指令。另外，終端設備300可以基於從移動式機器人接收到的資料，在顯示的地圖(使用者地圖和導引地圖)上顯示清潔狀態。當添加關於障礙物的資訊時，終端設備可以基於接收到的資料更新並顯示地圖。
另外，當通過充電座的返回訊號檢測到充電座59時，控制器200可以識別移動式機器人的目前位置，並且基於移動式機器人的目前位置計算和儲存充電座的位置。控制器200可以將充電座的位置設定為在地圖上顯示。
圖6和圖7為用於說明根據本發明一實施例由移動式機器人產生地圖的方法的視圖。如圖6所示，當沒有儲存地圖或者執行初始操作時，移動式機器人1可以透過沿著牆壁等方式在清潔區域中行進以產生地圖。另外，移動式機器人1可以在沒有地圖的情況下執行清潔區域的清潔，並且可以透過獲取的障礙物資訊來產生地圖。
如圖6的(a)部分所示，在行進期間，地圖產生單元220可以基於從障礙物檢測單元100和感測器單元150輸入的地圖資料以及障礙物識別單元210的障礙物資訊來產生地圖。
地圖產生單元220可以產生一個藉由沿著清潔區域的牆壁的輪廓所構成的基本地圖A1。由於基本地圖是以整個區域的輪廓的形式實現的，所以該區域未被劃分。如圖6的(b)部分所示，地圖產生單元220可以將基本地圖A1劃分為複數個區域A11至A17，並產生清潔地圖，亦即，區域被劃分的地圖。
地圖產生單元220可以從基本地圖A1中分離出一定尺寸或更小的小區域，並設定一定尺寸或更大的代表區域。地圖產生單元220可以透過形態學操作，透過基本地圖的侵蝕和擴大以分離小區域來設定代表性區域。地圖產生單元220可以將某種類型的構成要素設定為要處理的影像，亦即，基本地圖，透過將構成要素完全包括在影像的區域中來執行侵蝕操作，並可以透過將構成要素的一部分包括在影像的區域中來執行擴大操作。根據構成元件的設定和影像區域，可以改變侵蝕和擴張的形式。
地圖產生單元220可以為剩餘的小區域設定用於減去代表性區域的細節區域。由於細節區域是連接代表區域或連接到附屬於代表區域的區域，所以地圖產生單元220可以透過將每一個細節區域合併成任何一個代表區域來重置該區域。地圖產生單元220可以基於諸如與每一個代表性區域的連接、連接點(節點)的數量、距離等的關聯，將細節區域合併到任何一個代表區域中。另外，當細節區域B是特定尺寸或更大時，地圖產生單元220可以將細節區域設定為單獨的區域。
因此，地圖產生單元220可以將細節區域合併到代表區域中，由此產生劃分區域的清潔地圖。地圖產生單元220可以透過將細節區域合併到代表區域中來劃分多個區域，然後對應於每一個代表區域與其他區域接觸的接觸點數量以及該區域的尺寸設定一主區域、一房間與其他區域。該主要區域設定為起居室。
此外，地圖產生單元220可以基於主要區域來設定複數個區域的屬性。地圖產生單元220可以根據其大小或形狀將除了主要區域之外的剩餘區域設定為房間或其他區域。
如圖7的(a)部分所示，地圖產生單元220可以產生清潔地圖，然後處理區域的形狀，使得使用者可以容易地識別該區域。地圖產生單元220可以簡化區域的形狀，佈置小區域或障礙物，並且擴大或者刪除該區域。地圖產生單元220可以根據區域的屬性以特定形狀來處理區域的形狀。例如，地圖產生單元220可以將房間處理成方形。
地圖產生單元220可以透過處理來自清潔地圖的區域的形狀來產生使用者地圖。地圖產生單元220可以根據區域的屬性以特定形狀處理地圖，並且根據障礙物的大小來修改該區域的形狀。
當障礙物位於區域中時，地圖產生單元220可以基於最外邊的線來處理區域的形狀以改變地圖的區域，使得障礙物可以被包括在該區域中。另外，當障礙物具有特定尺寸或更大尺寸時，地圖產生單元220可以減小或者刪除對應區域，以改變相對於由於障礙物而導致移動式機器人不能接近的區域的地圖面積。此外，當障礙物具有特定尺寸或更大尺寸時，地圖產生單元220可以在地圖上顯示障礙物，並且可以在障礙物小於特定尺寸時從地圖上刪除障礙物。
地圖產生單元220可以根據區域的屬性以不同的偏差來處理區域的形狀。當該區域是房間時，地圖產生單元220可以將該區域的形狀處理成矩形形狀。因為在作為主要區域的起居室中存在多個障礙物，所以地圖產生單元220可以用多邊形的形式處理與輪廓和小型障礙物對應的區域的形狀。考慮到障礙物的大小，地圖產生單元220可以處理區域的形狀，使得該區域的輪廓可以變成直線。
地圖產生單元220可以在處理區域形狀之後透過應用視覺效果來產生由複數個區域A31至A37組成的使用者地圖。在使用者地圖中，複數個區域可以以不同的顏色顯示，並且可以顯示每一個區域的名稱。在使用者地圖中，根據區域的屬性，相同屬性的區域可以以相同顏色顯示。另外，關於特定障礙物的資訊可以以影像、圖示、表情符號、特殊字符等的形式顯示在使用者地圖中。另外，地圖產生單元220可以根據區域的屬性將使用者地圖的複數個區域A31至A37設定為具有特定形狀，並且可以細分一個區域並設定其他區域，如圖8所示。
如圖7的(b)部分所示，地圖產生單元220可以產生包含複數個區域A21至A27的導引地圖，其中清潔地圖與使用者地圖被疊加且顯示。可以在清潔地圖的小型障礙物被移除的同時顯示導引地圖。
移動式機器人1可以將產生的地圖(即，清潔地圖、導引地圖和使用者地圖)儲存在資料單元280中，並且將使用者地圖和導引地圖傳送到外部裝置諸如：遙控器、終端設備300、控制器等。
圖8和圖9為說明在根據本發明一實施例之移動式機器人中產生地圖的示例圖。如圖8和圖9所示，終端設備300可以執行用於控制移動式機器人1的程式或應用程式，並且將所接收和儲存的地圖(即，使用者地圖或導引地圖)顯示在螢幕上。
複數個分割區域A41至A50可以在使用者地圖或導引地圖中不同地顯示，並且可以根據區域的屬性顯示顏色或者顯示區域的名稱。此外，可以顯示區域的屬性，並且可以用相同的顏色顯示相同屬性的區域。如圖所示，在上述圖7(a)的使用者地圖中，區域可以被細分，並且可以進一步設定其他區域，且除此之外，區域可以被終端設備300修改。
終端設備300可以顯示諸如圖8中之使用者地圖或圖9中之導引地圖之類的地圖，在地圖上顯示障礙物的位置，並且依據障礙物的類型顯示障礙物的影像、圖示、表情符號。終端設備300在地圖上顯示充電座59的圖示。
當針對所顯示的使用者地圖或導引地圖輸入清潔指令時，終端設備300可以將輸入的清潔指令傳送給移動式機器人1。然後，移動式機器人可以根據接收到的清潔指令移動到指定區域，並且基於清潔地圖執行清潔。移動式機器人1可以將基於使用者地圖或導引地圖輸入的清潔指令匹配到清潔地圖並判斷指定區域。
移動式機器人1和終端設備300可以儲存相同的地圖，並且當地圖在一側改變時，改變的數據可以被傳送到另一側，從而地圖可以被更新。
圖10為說明根據本發明一實施例之虛擬牆設定的示例圖。如圖10所示，終端設備300可以在螢幕上顯示從移動式機器人1接收到的地圖。終端設備300可以包括資料單元，用於儲存控制移動式機器人的程式或應用程式和接收到的資料；輸入單元，包含鍵入單元或觸控輸入單元；以及顯示單元，用於顯示資料。終端設備可以包括觸控螢幕，具有觸控輸入單元和顯示單元的互容層結構。
複數個區域A41至A50可以在導引地圖中分開顯示，並且可以疊加及顯示使用者地圖的輪廓L1和清潔地圖的輪廓L2。
終端設備300可以回應使用者的輸入，在螢幕顯示的地圖上(例如導引地圖上)設定虛擬牆。儘管終端設備300可以在使用者地圖上設定虛擬牆，但是較佳將虛擬牆60設定在導引地圖中，其中顯示移動式機器人可行進的區域。終端設備300可以回應使用者輸入來設定連接第十一點P11和第十二點P12的線形第一虛擬牆61。
另外，回應使用者輸入，終端設備300可以設定連接第二十一點P21到第二十四點P24的多邊形的第二虛擬牆62。終端設備300可以根據觸控點的 數量、觸控的數量、拖曳的方向以及拖曳的形狀，並針對特定點的觸控、觸控之後拖曳、以及多點觸控以回應使用者輸入(如觸控輸入)設定虛擬牆60。
虛擬牆60可以被設定為點、線和面的形式，並且面可以被設定成多邊形、圓形或任意形狀(例如：心形、星形)。如圖所示，當虛擬牆60、61和62被設定在導引地圖中時，終端設備300可以將虛擬牆的資料傳送到移動式機器人1。
移動式機器人1可以將接收到的虛擬牆資料與清潔地圖配對，判斷虛擬牆的位置，並且設定虛擬牆，使得障礙物存在於對應的位置。移動式機器人1可以將虛擬牆的位置計算為座標，並判斷地圖上的位置以及實際清潔區域的位置，以設定虛擬牆。移動式機器人1可以將虛擬牆設定在比接收到的虛擬牆資料更寬的範圍內。
移動式機器人1可以將虛擬牆60識別為障礙物，即便在行進期間不存在物理障礙物。移動式機器人1可以不接近虛擬牆60，但可以避開虛擬牆60。
當如圖所示設定第一虛擬牆61時，移動式機器人1可以不移動到第四十六區域A46至第四十八區域A48。另外，由於第二虛擬牆62，移動式機器人1可以不接近相對於作為主要區域的客廳A41的第二虛擬牆62的區域，但是可以在其他區域行進以執行清潔。
終端設備300可以如下回應使用者輸入來設定虛擬牆。圖11為用於說明根據本發明一實施例以線的形式設定虛擬牆的方法的視圖；圖12為用於說明根據本發明一實施將虛擬牆設定為一區域的方法的視圖；圖13為用於說明根據本發明一實施例設定圓形虛擬牆的方法的視圖；圖14為用於說明根據本發明一實施例透過拖曳設定虛擬牆的方法的視圖；以及圖15為用於說明根據本發明一實施例透過多點觸控設定虛擬牆的方法的視圖。
如圖11的(a)部分所示，當導引地圖顯示在螢幕上時，當使用者在螢幕上觸控第三十一點P31之後拖曳到第三十二點P32，終端設備300可以將第三虛擬牆63設定為連接第三十一點P31和第三十二點P32的線形，如圖11的(c)部分所示。當從第三十一點到第三十二點以曲線形式進行拖曳時，終端設備300可以設定彎曲的虛擬牆。
如圖11的(b)部分所示，當導引地圖顯示在螢幕上時，當使用者在螢幕上觸控第三十一點P31之後觸控第三十二點P32，終端設備300可以將第三虛擬牆63設定為連接第三十一點P31和第三十二點P32的線形，如圖11(c)所示。
如圖12的(a)部分所示，當使用者在觸控第四十一點P41之後往第四十二點P42拖曳，改變拖曳方向往第四十三點P43後，再次改變拖曳方向往第四十四點P44，然後改變方向往第四十一點P41拖曳，則終端設備300可以根據拖曳的形狀設定第四虛擬牆64。
因此，可以在地圖上設定矩形虛擬牆，如圖12的(c)所示。另外，如圖12的(b)部分所示，當分別觸控第四十一點P41至第四十四點P44時，終端設備300可以連接所觸控的點，並且可以設定矩形形狀的第四虛擬牆64，如圖12的(c)部分所示。終端設備300可以回應觸控輸入連接複數個觸控點，或者根據觸控之後的拖曳方向在地圖上設定虛擬牆。
如圖13的(a)部分所示，在觸控第四十五點P45之後，當以圓形進行拖曳以回應觸控輸入時，終端設備300可以設定圓形虛擬牆65，如圖13的(b)部分所示。終端設備300不僅可以設定圓形的虛擬牆，而且可以設定橢圓形的虛擬牆，並且可以根據拖曳的方向來設定任意形狀的虛擬牆。
如圖14的(a)部分所示，當使用者在螢幕上觸控第四十六點P46之後拖曳到第四十七點P47時，當第四十六點P46和第四十七點P47是對角線時，終端設備300可以設定具有矩形外型的虛擬牆66，如圖14的(b)部分所示。終端設備300可以透過觸控方法或選單設定產生不同類型的虛擬牆，以與前述圖11的線形虛擬牆區隔。例如，終端設備300可以在執行一次觸控之後完成拖曳而以線的形式設定虛擬牆，也可以在執行兩次觸控後完成對角線方向的拖曳，以設定矩形虛擬牆。另外，終端設備300可以根據透過選單設定的觸控形式產生預先指定的虛擬牆形狀。
如圖15的(a)部分所示，當輸入多點觸控時，根據多點觸控方向，終端設備300可以設定如圖15的(b)部分所示的線形虛擬牆67a，或設定如圖15的(c)部分所示的矩形虛擬牆67b。
圖16為用於說明根據本發明一實施例之移動式機器人系統的移動虛擬牆的視圖。如圖16所示，終端設備300可以在地圖上移動預設虛擬牆60的位置。
如圖16的(a)部分所示，在設定了第五十一點P51與第五十二點P52之間的線形狀的第八虛擬牆68的狀態下，當第五十二點P52被觸控且往左上方拖曳時，終端設備300可以沿著拖曳的方向移動位於第五十二點P52的第八虛擬牆68的右頂點，並且將虛擬牆68改變為連接第五十一點P51和第五十三點P53的虛擬牆68a。
此外，如圖16的(b)部分所示，在設定了第五十一點P51與第五十二點P52之間的第八虛擬牆68的狀態下，當該線除了左側頂點和右側頂點之外的任何一部分被觸控之後，把第八虛擬牆68往上方、下方、左方或右方中的任一方向拖曳，終端設備300可以根據第八虛擬牆68的拖曳方向改變虛擬牆68b的位置。
圖17為用於說明根據本發明一實施例之移動式機器人系統的改變虛擬牆的視圖。終端設備300可以改變預設的第九虛擬牆69的形狀。
如圖17的(a)部分所示，在設定連接第六十一點P61到第六十四點P64之具有矩形形狀的第九虛擬牆69的狀態下，終端設備300可改變虛擬牆的形狀以回應觸控輸入。
如圖17的(b)部分所示，當在第九虛擬牆69被觸控一次並被選擇之後再多點觸控第九虛擬牆時，終端設備300可以根據多點觸控與拖曳方向來擴大或縮小第九虛擬牆的尺寸。例如，當在多點觸控當下觸控點之間的距離增大時，終端設備300可以擴大第九虛擬牆以顯示擴大的第九虛擬牆69a。當兩個多點觸控點之間的距離減小時，終端設備300可以縮小第九虛擬牆以顯示縮小的虛擬牆。
如圖17的(c)部分所示，當觸控並選擇第九虛擬牆69的第六十一點P61至第六十四點P64中的任何一個(例如第六十四點P64)，然後沿著左下方拖曳時，終端設備300可以沿著拖曳方向移動第九虛擬牆的頂點，並且將虛擬牆69b改變為連接點61、62、63和69(P61、P62、P63和P69)的多邊形。
另外，如圖17的(d)部分所示，當觸控並選擇第九虛擬牆69，然後在左上方、右上方、左下方和右下方中的任意一個方向上拖曳時，終端設備300可以旋轉並且基於樞轉點改變虛擬牆69c。當如上所述設定虛擬牆或者預設虛擬牆的位置或形狀改變時，終端設備300可以將虛擬牆的資料傳送到移動式機器人。
圖18和圖19為用於說明根據本發明一實施例當虛擬牆被設定時移動式機器人的行進的視圖。如上所述，當終端設備在地圖上設定虛擬牆時，移動式機器人1可以基於接收到的資料判斷虛擬牆的位置，並將虛擬牆識別為實際存在的障礙物以避開虛擬牆。
如圖18所示，移動式機器人1可以將接收到的資料儲存在資料單元280中，並且行進控制器230可以分析資料，將資料與清潔地圖匹配，並將虛擬牆的位置設定在清潔地圖。另外，行進控制器230可以將在清潔地圖中設定的虛擬牆的位置設定為與實際清潔區域相對應以避開障礙物。
當虛擬牆60設定在行進方向D1上時，移動式機器人1可以靠近虛擬牆60一定距離，然後改變行進方向(D2)(D3)以避開虛擬牆60。儘管在實際清潔區域中沒有物理性的障礙物，但是移動式機器人1可以藉由虛擬牆設定匹配清潔地圖的虛擬牆位置與清潔區域的位置，以判斷清潔地圖的虛擬牆位置的座標，從而將虛擬牆識別為障礙物以避開該障礙物。
當接近虛擬牆60時，移動式機器人1可以基於記錄在地圖中的虛擬牆的資訊來改變行進方向，而不緊密地靠近虛擬牆或在虛擬牆周圍搜索。此時，移動式機器人1可以對虛擬牆執行沿著牆壁移動。
如圖19所示，在存在實際障礙物且虛擬牆60被設定為線形的情況下，甚至在移動式機器人1不搜索虛擬牆的位置的情況下，可以基於預先記錄的資訊在障礙物與虛擬牆之間移動，並且通過Z字形行進路線D11行進以執行清潔。
基於在地圖上設定的虛擬牆資訊，移動式機器人1可以避開虛擬牆，同時保持與虛擬牆相距一定的距離，如同存在實際的障礙物般。另外，如果輸入了該區域的清潔指令，則當虛擬牆60被設定在對應的區域中時，移動式機器人1可以考慮虛擬牆60的位置來設定行進路線以執行清潔。
圖20為說明根據本發明一實施例一組虛擬牆運用於某清潔區域的示例圖。如圖20所示，當移動式機器人1從終端設備300接收到虛擬牆的資料時，可以判斷由終端設備設定的第十一虛擬牆到第十三虛擬牆(71到73)的位置，並設定第十四虛擬牆到第十六虛擬牆(71a到73a)的範圍寬於設定的虛擬牆。
地圖產生單元220可以先針對終端設備設定的第十一虛擬牆至第十三虛擬牆判斷在清潔地圖上的位置，然後擴大虛擬牆以在清潔區域中設定第十四虛擬牆至第十六虛擬牆，且將其作為障礙物記錄在清潔地圖中。行進控制 器230可以基於清潔地圖行進以執行清潔，並且相對於被設定為障礙物的虛擬牆控制行進以不接觸虛擬牆。
當本體10正在行進時，在接近虛擬牆一定距離之後避開虛擬牆以執行清潔的過程中，移動式機器人1可以基於比所設定的虛擬牆更大地擴張的虛擬牆來控制行進，使得本體10可以不接觸虛擬牆，或是可以防止本體的一部分侵入虛擬牆。
圖21為說明根據本發明一實施藉由虛擬牆控制移動式機器人的方法的流程圖。如圖21所示，當虛擬牆經由終端設備300(S310)設定時，終端設備可以將虛擬牆的資料傳送到移動式機器人1。
移動式機器人1可以分析接收到的資料並且將虛擬牆的位置設定在清潔地圖上(S320)。移動式機器人1可以擴張由終端設備300設定的虛擬牆，以設定虛擬牆的位置。地圖產生單元220可以將清潔地圖中的虛擬牆記錄為障礙物。
移動式機器人1可以相對於設定的虛擬牆計算對應於清潔區域的座標(S330)。地圖產生單元可以相對於虛擬牆計算對應於清潔區域的座標，並將座標輸入到行進控制器。
當輸入清潔指令時，移動式機器人1可以根據清潔設定開始清潔(S340)。移動式機器人1可以在移動到指定區域之前判斷本體10的目前位置(S350)。位置識別單元240可以分析輸入的獲取影像並將獲取影像與先前儲存的清潔地圖的資訊進行比較以判斷目前位置。
當可以檢查目前位置時，位置識別單元240可以在儲存的清潔地圖上設定本體10的位置。行進控制器230可以基於目前位置控制行進驅動單元250移動到指定區域。
行進控制器230可以基於從地圖產生單元220輸入的座標控制行進並避開虛擬牆(S360)。即使障礙物識別單元透過分析從障礙物檢測單元100輸入的獲取影像判斷並不存在障礙物，行進控制器230也可以基於虛擬牆的座標識別為存在障礙物，並且可以控制行進驅動單元250避開虛擬牆。行進控制器230可以基於清潔地圖進行控制以實現行進並控制清潔單元260。
在行進過程中，障礙物識別單元210可以基於從障礙物檢測單元100輸入的獲取影像來檢測障礙物(S370)。當基於障礙物識別單元210的障礙 物資訊檢測到未在清潔地圖中記錄的障礙物時，地圖產生單元220可將障礙物的位置記錄在清潔地圖中以更新(S380)。
行進控制器230可以在行進期間檢查電池的剩餘量，並且在清潔地圖上判斷充電座59的位置，以在需要充電時能夠返回充電座。地圖產生單元220可以基於障礙物資訊來更新清潔地圖，並且基於清潔地圖更新使用者地圖和導引地圖(S380)。
控制器200可以透過通訊單元270將與更新的使用者地圖和導引地圖有關的地圖資訊傳送到終端設備300(S390)。因此，終端設備300可以基於接收到的資料更新並顯示在螢幕上顯示的地圖，即使用者地圖或導引地圖。
同時，當透過位置識別單元240不能檢查目前位置時，移動式機器人1可從目前位置行進並產生新的地圖(S400)。障礙物檢測單元100可以輸入前側的獲取影像，並且障礙物識別單元210可以分析獲取影像以判斷障礙物的位置和形狀。地圖產生單元220可以基於由障礙物識別單元210的障礙物資訊產生清潔區域的地圖。
地圖產生單元220可以初始化預設的虛擬牆(S410)，並將障礙物資訊和新產生的地圖資訊傳送到終端設備300(S420)。終端設備可以回應接收到的地圖資訊在螢幕上輸出新的使用者地圖和導引地圖。
移動式機器人1可以基於新地圖在清潔區域中行進並執行清潔(S430)。當透過終端設備300設定新的虛擬牆時，虛擬牆的位置可以如上所述來記錄，並且可以避開虛擬牆進行清潔。
因此，本發明移動式機器人1可以基於檢測到的障礙物資訊產生地圖，並且基於產生的地圖執行清潔。終端設備可以設定虛擬牆以限制移動式機器人1在產生的地圖中的行進，並且移動式機器人1可以基於設定在地圖上的虛擬牆的資訊來避開虛擬牆，即使移動式機器人1並未緊靠虛擬牆。因此，移動式機器人能夠行進而不會非必要地搜索虛擬牆，並且可以有效地控制移動式機器人的行進。
以上，雖然已經參照示例性實施例和附圖描述了本發明，但是本發明不限於此，而是可以由本發明所屬領域的技術人員在不背離在以下申請專利範圍中主張的本發明的精神和範疇下進行各種修改與置換。
應當理解的是，當元件或層被稱為「在」另一元件或層上時，該元件或層可以直接在另一元件或層上或中間元件或層上。相反地，當元件被稱為「直接」在另一元件或層上時，則不存在中間元件或層。如本說明書所使用的，術語「及/或」包括一個或多個相關所列項目的任何和所有組合。
應當理解的是，雖然這裡可以使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件、部件、區域、層及/或部分，但是這些元件、部件、區域、層及/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅用於區別一個元件、組件、區域、層或部分與另一個區域、層或部分。因此，在不脫離本發明的教示的情況下，第一元件、組件、區域、層或部分可以被稱為第二元件、組件、區域、層或部分。
為了便於描述，可以在這裡使用諸如「較低」、「較高」等的空間相關術語來描述如圖中所示的一(多)個元件或特徵與另一(多)個元件或特徵的關係。應當理解的是，除了圖中所示的方向之外，空間相對術語還意圖包括裝置在使用或操作中的不同方向。例如，如果附圖中的裝置被翻轉，則被描述為相對於其他元件或特徵「較低」的元件相對於其他元件或特徵將被導向為「較高」。因此，示例性術語「較低」可以涵蓋上方和下方的方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉90度或在其他方向)，並且據以解釋在此使用的空間相對描述符號。
此處使用的術語的目的僅用於描述特定實施例，而不意圖限制本發明。如本文所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式「一」、「一個」和「該」也旨在包括複數形式。將進一步被理解的是，當在本說明書中使用時，術語「包括」及/或「包含」指定所陳述的特徵、整體、步驟、操作、元件及/或組件的存在，但不排除存在或增加一個或多個其他特徵、整體、步驟、操作、元件、組件及/或其組合。
這裡參照作為本發明的理想化實施例(和中間結構)的示意圖的橫截面圖來描述本發明的實施例。如此，由於諸如製造技術及/或公差等原因，可預期會出現圖示形狀的改變。因此，本發明的實施例不應該被解釋為限於此處顯示的區域的特定形狀，而是包括如製造導致的形狀偏差。
除非另外定義，否則此處使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本發明所屬領域的一般技術人員通常理解的相同含義。應該進一步被理解的是，諸如通常使用的字典中定義的那些術語應該被解釋為具有與其在相關 領域的上下文中的含義一致的含義，並且將不被理解為理想化或過度正式的意義，除非明確如此定義。
在本說明書中對「一個實施例」、「實施例」、「示例實施例」等的任何引用意味著結合該實施例描述的特定特徵，結構或特性被包括在本發明的至少一個實施例中。說明書中各處出現的這樣的片語不一定都指相同的實施例。此外，當結合任何實施例描述特定的特徵、結構或特性時，被認為實現與其他特徵、結構或特性有關的特徵，結構或特性實施例在本領域技術人員的能力範圍內。
儘管已經參考多個說明性實施例描述了實施例，但是應該被理解的是，本領域技術人員可以設計出落入本發明原理的精神和範圍內的許多其他修改和實施例。更具體地，在本發明、附圖和申請專利範圍的範疇內，可以對組件及/或附件組合配置中的排列進行各種變化和修改。除了對組件及/或附件組合配置中的排列進行各種變化和修改，對於本領域技術人員而言，替換使用也將是顯而易見的。
《相關申請案的交互參照》
本申請案主張於2017年1月18日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請第10-2017-0008874號的優先權權益，其公開內容通過引用併入本文中。

Claims (18)

  1. 一種移動式機器人，包括：一記憶體，其儲存該移動式機器人行進區域的地圖；一通訊界面，其接收來自一終端設備的指令；一障礙物感測器，其檢測該區域內的障礙物；以及一控制器，基於從該障礙物感測器接收到的障礙物資訊，更新該地圖以包含該區域的可行進部分的資訊，並且基於該地圖控制該移動式機器人的移動以在該區域內行進時通過或避開該障礙物，其中，當該指令涉及一虛擬牆以限制該移動式機器人的移動時，該控制器進一步在該地圖上記錄該虛擬牆，並且控制該移動式機器人的移動通過該區域以避開與該虛擬牆有關的位置，以及其中，該控制器分析從該終端設備接收到的該虛擬牆的資料，並且擴張該虛擬牆的區域以記錄在該地圖上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的移動式機器人，其中，該控制器在該地圖上將該虛擬牆記錄為障礙物。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的移動式機器人，其中，即使該障礙物感測器未在與該虛擬牆相關的位置中檢測到障礙物，該控制器仍識別並避開當成障礙物的該虛擬牆。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的移動式機器人，其中，該控制器計算該區域中該虛擬牆的座標，並且控制該移動式機器人的移動以便不接觸或進入該虛擬牆的座標。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的移動式機器人，其中，當從該終端設備接收到該指令時，該控制器：判斷與該地圖對應的一目前位置，將該移動式機器人移動到一指定區域以進行清潔，當該目前位置無法被判斷的情況下為該區域產生新的地圖，以及當產生該新地圖時初始化一預設的虛擬牆。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的移動式機器人，其中，該控制器進一步經由該通訊界面向該終端設備傳遞與該地圖有關的資料，該資料包括該移動式機器人的可行進區域的資訊，以及其中，該終端設備顯示該地圖，並且設定用於限制該移動式機器人的移動的該虛擬牆，以回應關於所顯示的地圖的使用者輸入。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的移動式機器人，其中，該終端設備以連接兩點的線的形式、或者連接複數個點的面的形式設定該虛擬牆。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的移動式機器人，其中，該終端設備將該虛擬牆設定為矩形、圓形、多邊形或任意形狀中的至少其中之一。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的移動式機器人，其中，該終端設備設定該虛擬牆，以回應一透過觸控的輸入、一觸控後拖曳、或者一多點觸控中的至少其中之一。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的移動式機器人，其中，該終端設備設定對應於一觸控點的數量、一觸控的數量、一拖曳方向或一拖曳形狀中的至少其中之一的該虛擬牆。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的移動式機器人，其中，該終端設備改變對應於與使用者輸入相關聯的一觸控位置、一拖曳方向和一拖曳形狀中的至少其中之一的該虛擬牆的位置、形狀或尺寸中的至少其中之一。
  12. 一種控制移動式機器人的方法，該方法包括：由該移動式機器人獲取在一區域內行進時的障礙物資訊，該障礙物資訊用於產生該區域的地圖；由該移動式機器人從一終端設備接收關於設定用以限制該移動式機器人的移動的一虛擬牆的指令；由該移動式機器人將該虛擬牆記錄在該地圖上；由該移動式機器人計算清潔區域的該虛擬牆的位置；以及由該移動式機器人在通過該區域行進時避開與該虛擬牆相關聯的位置，其中，避開該虛擬牆包括：即使該移動式機器人沒有在與座標關聯的區域中檢測到實際的障礙物，也計算該清潔區域中的該虛擬牆的座標，並且避開與當成障礙物之該虛擬牆的座標相關聯的區域。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之控制移動式機器人的方法，其中，將該虛擬牆記錄在該地圖上包括：分析從該終端設備接收的該虛擬牆的資料；擴張該虛擬牆的區域；以及基於上述擴張該虛擬牆的區域，將該虛擬牆作為障礙物記錄在該地圖上。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之控制移動式機器人的方法，進一步包括：當從該終端設備接收到該等指令時，判斷與該地圖對應的一目前位置；當該目前位置被確定時，移動到一指定區域並進行清潔；當該目前位置無法被判斷時，為該區域產生一新地圖；以及當產生該新地圖時，初始化一預設的虛擬牆。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之控制移動式機器人的方法，還包括：由該移動式機器人基於該地圖傳送關於該移動式機器人的可行進區域的資訊；該終端設備將該地圖顯示在一觸控螢幕上，並經由該觸控螢幕接收與該地圖上的該虛擬牆相關的一使用者輸入。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之控制移動式機器人的方法，其中，該虛擬牆以點、線、面、矩形、圓形、多邊形和任意形狀中的一種或多種的形式來設定。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之控制移動式機器人的方法，其中，該虛擬牆基於連接與該使用者輸入相關聯的複數個觸控點、或與該使用者輸入相關聯的一拖曳方向或一拖曳形狀的至少其中之一來設定。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之控制移動式機器人的方法，還包括移動該虛擬牆、旋轉該虛擬牆或改變該虛擬牆的至少其中之一，以回應在該虛擬牆被設定之後選擇該虛擬牆的一觸控輸入的一拖曳方向。
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