TWM521997U - 自走裝置之防掉落系統 - Google Patents

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Lumiplus Technology Suzhou Co Ltd
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Description

自走裝置之防掉落系統
本創作是有關於一種自走裝置，且特別是有關於一種自走裝置之防掉落系統。
在家庭服務上，用於打掃家裡之自走裝置，又稱清潔性機器人，其本身就是一種清掃裝置，不需使用者操作，便可自動移動，於行走的過程中吸取地面上的灰塵。
自走裝置於行進過程中，往往是依預先輸入的路線，或以影像辨識的方式來決定前進的方向、速度及距離。但是由於各種不同室內擺設物品及其位置皆有不同，且即使是相同室內，於不同的時間亦可能有不同的室內空間規劃。若自走裝置在行進過程中不慎掉落至具有高度落差的第一偵測面而卡住，甚至由高處摔落，如此容易造成自走裝置之損傷而無法繼續運行。
習用技術中，有利用一組感測器即可同時達到避障及防掉落偵測，不僅系統架構簡單且成本較低。然而，此方式為了同時兼具避障及防掉落偵測，需要將此感測器裝設在機體的前側，如此一來，於偵測防掉落時會有所侷限而會有無法偵測到的情況產生。
習用技術中，有將光發射器及光接收器分別呈傾斜設置在機 體內，測量出紅外線與地面的距離，當發射路徑加上接收路徑的距離改變時，表示紅外線與地面的距離也會改變，就可以通知自走裝置轉向，防止自走裝置自高處跌落，或者是，當接收區域與照射區域沒有交叉重疊在一起時，即表示自走裝置與行進的第一偵測面之間的距離太遠，並判斷為遇到障礙的狀態，自走裝置會轉彎或後退以避免掉落摔壞。然而此種將光發射器及光接收器分別呈傾斜設計過於繁雜，且維修拆換不容易。因此，習用技術中，有利用鏡片模組來使光發射器所發出的光折射。
上述判斷方式，皆存在有偵測距離範圍的技術瓶頸，如超過一定範圍就會有偵測敏感度不佳的問題產生；再者，如果將紅外線發射的功率調小時，可以有效縮短與地面之間的偵測距離，也會產生測量距離不準確的狀況發生。
本創作提供一種自走裝置之防掉落系統，其將紅外線發射訊號侷限在特定發射訊號區內，而能精確的在特定高度範圍內判定是否有高低落差的地面，故較能準確地偵測踩空距離，藉以提升自走裝置偵測防掉落狀態的精確性。
本創作的一實施例提出一種自走裝置之防掉落系統。自走裝置之防掉落系統包括一機體以及一防掉落偵測組件。機體包含一開口與至少一驅動輪，至少一驅動輪設於機體底部，開口設於機體的底部且連通於機體內部。防掉落偵測組件設於機體內且防掉落偵測組件的位置對應於開口的位置，防掉落偵測組件包含一紅外線偵測模組與一角度限制單元，紅外線偵測模組電性連接角度限制單元。紅外線偵測模組用以偵測機體底部 至一第一偵測面的距離，紅外線偵測模組包含一紅外線發射單元與一紅外線接收單元，紅外線發射單元用以發射一紅外光發射訊號至第一偵測面。當紅外光發射訊號通過角度限制單元時，紅外光發射訊號具有一第一邊界訊號與一第二邊界訊號，第一邊界訊號與第二邊界訊號相夾一角度，紅外線接收單元用以接收第一邊界訊號反射至第一偵測面的一紅外線接收訊號。
在本創作之一實施例中，上述角度限制單元具有相對的一第一側、一第二側與一凸出件。紅外線發射單元之一端設於角度限制單元的第一側，而紅外線接收單元之一端設於角度限制單元的第二側，凸出件位於第一側，且紅外線發射單元所發射的紅外光發射訊號經由凸出件而射入至第一偵測面。
在本創作之一實施例中，上述角度限制單元為一鏡片模組。
在本創作之一實施例中，上述防掉落偵測組件包括一固定件。固定件固定紅外線偵測模組。
在本創作之一實施例中，上述防掉落偵測組件包括一電路板。紅外線偵測模組連接於電路板。
在本創作之一實施例中，上述第一邊界訊號射至第一偵測面，紅外線接收單元接收第二邊界訊號。
在本創作之一實施例中，上述紅外線偵測模組更用以偵測機體前方至一第二偵測面的距離，當機體前方至一第二偵測面的距離小於或等於一防碰撞範圍時，停止機體或減速機體。
基於上述，在本創作所提出的自走裝置之防掉落系統中，當 紅外光發射訊號通過角度限制單元時，角度限制單元限制紅外光發射訊號的角度，使得紅外光發射訊號具有第一邊界訊號與第二邊界訊號，且第一邊界訊號與第二邊界訊號相夾一角度，紅外線接收單元接收第一邊界訊號反射至第一偵測面的紅外線接收訊號。如此一來，藉由角度限制單元使得第一邊界訊號與第二邊界訊號形成特定發射訊號區，而能精確的在特定高度範圍內判定是否有高低落差的地面，故較能準確地偵測踩空距離，藉以提升自走裝置偵測防掉落狀態的精確性。
50‧‧‧自走裝置之防掉落系統
52‧‧‧機體
54‧‧‧開口
56‧‧‧驅動輪
100‧‧‧防掉落偵測組件
110‧‧‧紅外線偵測模組
112‧‧‧紅外線發射單元
114‧‧‧紅外線接收單元
120‧‧‧角度限制單元
122‧‧‧第一側
124‧‧‧第二側
126‧‧‧凸出件
130‧‧‧固定件
132‧‧‧固定支架
134‧‧‧連接件
140‧‧‧電路板
20‧‧‧第一偵測面
30‧‧‧第二偵測面
B1‧‧‧第一邊界訊號
B2‧‧‧第二邊界訊號
B3‧‧‧紅外線接收訊號
θ‧‧‧角度
H‧‧‧反射高度
第1圖為本創作的自走裝置之防掉落系統的示意圖。
第2圖為第1圖的防掉落偵測組件的示意圖。
第3圖為本創作的自走裝置之防掉落系統的進一步實施例的示意圖。
以下謹結合附圖和實施例，對本創作的具體實施方式作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本創作的技術方案，而不能以此限制本創作的保護範圍。
第1圖為本創作的自走裝置之防掉落系統的示意圖。第2圖為第1圖的防掉落偵測組件的示意圖。請參閱第1圖與第2圖。在本實施例中，自走裝置之防掉落系統50包括一機體52與一防掉落偵測組件100。
機體52包含一開口54與至少一驅動輪56。
驅動輪56設於機體52底部，驅動輪56用以支撐及移動機體52。
開口54設於機體52的底部且連通於機體54內部，開口54位於驅動輪56的前端側。
防掉落偵測組件100設於機體52內，且防掉落偵測組件100的位置對應於開口54的位置。
防掉落偵測組件100包含一紅外線偵測模組110、一角度限制單元120、一固定件130以及一電路板140。
在此配置之下，當驅動輪56驅動機體52行走於第一偵測面20時，一吸塵元件(圖未繪示)吸取第一偵測面20上的灰塵，與此同時，紅外線偵測模組110用以偵測機體52底部至第一偵測面20的距離。以本實施例而言，第一偵測面20例如為垂直於機體52的地面。
具體而言，紅外線偵測模組110包含一紅外線發射單元112與一紅外線接收單元114。
紅外線發射單元112用以發射一紅外光發射訊號至第一偵測面20。當紅外光發射訊號通過角度限制單元120時，紅外光發射訊號具有一第一邊界訊號B1與一第二邊界訊號B2。
第一邊界訊號B1與第二邊界訊號B2相夾一角度θ，其中第一邊界訊號B1射至第一偵測面20，紅外線接收單元114用以接收第二邊界訊號B2與一紅外線接收訊號B3，其中第一邊界訊號B1反射至第一偵測面20為紅外線接收訊號B3。
藉由角度限制單元120使得第一邊界訊號B1與第二邊界訊號B2形成特定發射訊號區，在此特定發射訊號區內的特定反射高度H之紅外線接收訊號B3能確保被紅外線接收單元114接收，而能精確的在特定高度範 圍內判定是否有高低落差的地面，如此較能準確地偵測踩空距離，藉以提升自走裝置之防掉落系統50偵測防掉落狀態的精確性。進一步地，藉由類比信號處理，使得黑色或是反射度不佳的第一偵測面20亦能被偵測，藉以提升自走裝置之防掉落系統50的實用性。
紅外線偵測模組110電性連接角度限制單元120。角度限制單元120為一鏡片模組，此鏡片模組用以調整及限制紅外線發射單元112所發射出的紅外光發射訊號之角度。
具體而言，角度限制單元120具有相對的一第一側122、一第二側124與一凸出件126。
紅外線發射單元112之一端設於角度限制單元120的第一側122，而紅外線接收單元114之一端設於角度限制單元120的第二側124。
凸出件126位於第一側，於本實施例中，凸出件126為自第一側122凸出形成。紅外線發射單元112所發射的紅外光發射訊號經由凸出件126而射入至第一偵測面20。由於凸出件126具有一斜面，故紅外線發射單元112所發射的紅外光發射訊號經由凸出件126的斜面後，便能調整並限制紅外光發射訊號所發射的角度至地面20。
固定件130固定紅外線偵測模組110。紅外線偵測模組110連接於電路板140。
具體而言，固定件130具有兩固定支架132與一連接件134，其中連接件134位於兩固定支架132之間，兩固定支架132插設於電路板140上。紅外線發射單元112與紅外線接收單元114分別藉由連接件134而能固定在電路板140與角度限制單元120之間。
第3圖為本創作的自走裝置之防掉落系統的進一步實施例的示意圖。請參閱第2圖至第3圖。防掉落偵測組件100的紅外線偵測模組110更用以偵測機體52前方至一第二偵測面30的距離。以本實施例而言，第二偵測面30例如為牆面。當機體52前方至第二偵測面30的距離小於或等於一防碰撞範圍時，停止機體52，以達到防碰撞的功能，或者，減速機體52，也就是降低驅動輪56的速度，以讓機體52具有緩碰撞的功能。
綜上所述，在本創作所提出的自走裝置之防掉落系統中，當紅外光發射訊號通過角度限制單元時，角度限制單元限制紅外光發射訊號的角度，使得紅外光發射訊號具有第一邊界訊號與第二邊界訊號，且第一邊界訊號與第二邊界訊號相夾一角度，紅外線接收單元接收第一邊界訊號反射至第一偵測面的紅外線接收訊號。如此一來，藉由角度限制單元使得第一邊界訊號與第二邊界訊號形成特定發射訊號區，而能精確的在特定高度範圍內判定是否有高低落差的地面，故較能準確地偵測踩空距離，藉以提升自走裝置偵測防掉落狀態的精確性。此外，更可藉由類比信號處理，使得黑色或是反射度不佳的第一偵測面亦能被偵測，藉以提升自走裝置之防掉落系統的實用性。
以上所述，乃僅記載本創作為呈現解決問題所採用的技術手段之較佳實施方式或實施例而已，並非用來限定本創作專利實施之範圍。即凡與本創作專利申請範圍文義相符，或依本創作專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本創作專利範圍所涵蓋。
100‧‧‧防掉落偵測組件
110‧‧‧紅外線偵測模組
112‧‧‧紅外線發射單元
114‧‧‧紅外線接收單元
120‧‧‧角度限制單元
122‧‧‧第一側
124‧‧‧第二側
126‧‧‧凸出件
130‧‧‧固定件
132‧‧‧固定支架
134‧‧‧連接件
140‧‧‧電路板
20‧‧‧第一偵測面
B1‧‧‧第一邊界訊號
B2‧‧‧第二邊界訊號
B3‧‧‧紅外線接收訊號
θ‧‧‧角度
H‧‧‧反射高度

Claims (7)

  1. 一種自走裝置之防掉落系統，包括：一機體，包含一開口與至少一驅動輪，該至少一驅動輪設於該機體底部，該開口設於該機體的底部且連通於該機體內部；以及一防掉落偵測組件，設於該機體內且該防掉落偵測組件的位置對應於該開口的位置，該防掉落偵測組件包含一紅外線偵測模組與一角度限制單元，該紅外線偵測模組電性連接該角度限制單元，其中該紅外線偵測模組用以偵測該機體底部至一第一偵測面的距離，該紅外線偵測模組包含一紅外線發射單元與一紅外線接收單元，該紅外線發射單元用以發射一紅外光發射訊號至該第一偵測面，當該紅外光發射訊號通過該角度限制單元時，該紅外光發射訊號具有一第一邊界訊號與一第二邊界訊號，該第一邊界訊號與該第二邊界訊號相夾一角度，該紅外線接收單元用以接收該第一邊界訊號反射至該第一偵測面的一紅外線接收訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之自走裝置之防掉落系統，其中該角度限制單元具有相對的一第一側、一第二側與一凸出件，該紅外線發射單元之一端設於該角度限制單元的該第一側，而該紅外線接收單元之一端設於該角度限制單元的該第二側，該凸出件位於該第一側，且該紅外線發射單元所發射的該紅外光發射訊號經由該凸出件而射入至該第一偵測面。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之自走裝置之防掉落系統，其中該角度限制單元為一鏡片模組。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之自走裝置之防掉落系統，其中該防掉落偵測組件包括一固定件，該固定件固定該紅外線偵測模組。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之自走裝置之防掉落系統，其中該防掉落偵測組件包括一電路板，該紅外線偵測模組連接於該電路板。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之自走裝置之防掉落系統，其中該第一邊界訊號射至該第一偵測面，該紅外線接收單元接收該第二邊界訊號。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之自走裝置之防掉落系統，其中該紅外線偵測模組更用以偵測該機體前方至一第二偵測面的距離，當該機體前方至一第二偵測面的距離小於或等於一防碰撞範圍時，停止該機體或減速該機體。
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