TWM549595U - 具備紫外燈之掃地機器人裝置 - Google Patents

Description

具備紫外燈之掃地機器人裝置

本創作係一種掃地機器人裝置，尤指一種具備紫外燈的掃地機器人裝置。

隨著掃地機器人的運用逐漸普及，越來越多的使用者採用掃地機器人來擔任地面打掃工作。由於現行的掃地機器人僅能掃除地面上的垃圾而不具備殺菌功能，因此當掃地機器人行經被細菌汙染區域執行打掃作業時，會讓細菌附著在掃地機器人上，並連帶汙染後續所行進之區域。

為搭配掃地機器人執行殺菌作業，較為可行方案是在掃地機器人上安裝紫外燈，並由紫外燈發出紫外光照射目標區域進行殺菌。由於紫外光會對人員或動物的皮膚造成傷害，因此同時具備紫外燈以及安全保護機制的掃地機器人對於使用者之安全以及消費市場接受程度極為重要。

綜上所述，如何提供一種可搭載紫外燈以及具有保護機制的掃地機器人乃本領域亟需解決的技術問題。

為解決前揭之問題，本創作之目的係提供一種具備紫外燈單元以及保護機制的掃地機器人裝置。

為達上述目的，本創作提出一種具備紫外燈之掃地機器人裝 置。前述掃地機器人裝置包含本體，其本體設有風力開口之底面、設於本體底面的複數個車輪成組單元、設於本體內的控制模組、以及一個或複數個紫外燈單元。前述控制模組電性連接各車輪成組單元的馬達單元，前述紫外燈單元連接控制模組並選擇的設於本體底面，或者設置於本體內並面向底面之一開口，以提供射出光線。基於安全考量，紫外燈單元會於車輪成組單元異常運動、控制模組判斷車輪成組單元異常運動、控制模組偵測本體離地或者控制模組判斷本體翻轉其中至少一個條件成立時停止運作。

綜上所述，本創作之掃地機器人裝置在運作時透過分析車輪成組單元之運作狀況、或掃地機器人裝置是否翻轉等條件，來判斷是否停止紫外燈之運作，而得以避免掃地機器人裝置因離開地面使得人員因照射到紫外光而產生的傷害。

1‧‧‧掃地機器人裝置

10‧‧‧本體

10A‧‧‧底面

100‧‧‧吸塵口

101‧‧‧刷毛

102‧‧‧開口

11‧‧‧車輪成組單元

110‧‧‧馬達單元

111‧‧‧齒輪組

112‧‧‧車輪單元

113‧‧‧凸輪外緣齒

1131‧‧‧凸輪部

11A‧‧‧輔助輪

12‧‧‧控制模組

13‧‧‧紫外燈單元

13A‧‧‧光接收器

14‧‧‧感測器

15‧‧‧檢測電路

16‧‧‧開關單元

圖1為本創作一實施例具備紫外燈之掃地機器人裝置之立體示意圖。

圖2及圖3分別為本創作掃地機器人裝置其紫外燈單元安裝位置示意圖。

圖4為本創作掃地機器人裝置之系統方塊示意圖。

圖5本創作掃地機器人裝置其光接收器之安裝位置示意圖。

圖6及圖7為本創作地機器人裝置其異常檢測方案示意圖。

圖8為本創作掃地機器人裝置之本體離地高度以及紫外燈照射範圍示意圖。

圖9及圖10為本創作掃地機器人裝置可調整照射角度之結構示意圖。

以下將描述具體之實施例以說明本創作之實施態樣，惟其並 非用以限制本創作所欲保護之範疇。

請參閱圖1，其為本創作一實施例具備紫外燈之掃地機器人裝置1之立體示意圖。前述掃地機器人裝置1包含本體10，其本體10設有風力開口之底面10A(圖2)、設於本體10底面10A(圖2)的複數個車輪成組單元11、以及一個或複數個紫外燈單元13。前述紫外燈單元13連接控制模組12並設於本體10之底面10A(圖2)，或者設置於本體10內並面向底面10A之一開口102(圖3)以提供射出光線。前述紫外燈單元13於車輪成組單元11異常運動、控制模組12判斷車輪成組單元11異常運動、控制模組12偵測本體離地或者控制模組12判斷本體10翻轉其中至少一個條件成立時則停止運作。

於另一實施例中，前述紫外燈單元13之照射範圍約是吸塵口100的範圍。請再參閱圖2或圖3之說明，當掃地機器人裝置1開始運作時，控制模組12會驅動刷毛101部之馬達(圖未示出)，以讓刷毛101部將地面的垃圾掃至吸塵口100，並由吸塵口100將垃圾吸入內部的容置空間，此時設於吸塵口100附近的紫外燈單元13會照射地面，以達到殺菌之目的。

於另一實施例中，前述紫外燈單元13與本體10之底面10A朝向同一方向。前述之控制模組12可採用微控制晶片模組(例如：8051控制電路)、可程式化數位電路模組(例如：FPGA)、嵌有作業系統的系統晶片模組(例如：ARM晶片模組)…等具備運算及控制能力之電子模組實現之。前述車輪成組單元11進一步包含馬達單元110、齒輪組111、以及車輪單元112。前述齒輪組111置於車輪單元112上，而馬達單元110其輸出端之齒輪則嚙合齒輪組111，以讓馬達單元110帶動車輪單元112之轉動。

於另一實施例中，前述紫外燈單元13係提供紫外線-C光源。 其波長範圍為100nm至280nm(例如：涵蓋波長254nm紫外線-C光源)，於此波長的紫外光可有效的破壞大部分細菌的RNA與DNA。

於另一實施例中，可於掃地機器人裝置1本體10底部之前端設置2個車輪成組裝置，並於機器人裝置本體10底部之後端設置一輔助輪11A，惟設置位置以及數量不在此限。

請參閱圖4，其為本創作掃地機器人裝置1之系統方塊示意圖。請共同參閱圖1及圖4之說明，前述之控制模組12電性連接車輪成組單元11的馬達單元110、紫外燈單元13、以及感測器14。為讓掃地機器人裝置1在車輪成組單元11異常運動或本體10翻轉時停止紫外燈單元13之運作，本創作藉由在掃地機器人裝置1上安裝各種類型的感測器14，並讓控制模組12依據感測器14提供的感測資訊判斷是否應停止紫光燈單元之運作；抑或直接由感測器14搭配開關元件或致能元件除能(disable)紫光燈單元之運行。前述感測器14之類型包含重力感測元件、測距感測元件、光接收元件…等，惟其類別不在此限。前述之馬達組件、控制模組12、紫外燈單元13、以及感測器14連接置於本體10內部之電池組(圖未示出)，以取得工作之電源。

於另一實施例中，前述感測器14係採用重力感測元件，而控制模組12會依據重力感測元件所提供的重力感測值判斷本體10是否翻轉。舉例說明之，若採用具備三軸(X-Y-Z軸)重力感測的感測器14時，則在掃地機器人裝置1正常運作下，感測器14回傳的感測資訊僅在平面軸向(X-Y軸)上有所變異，而當掃地機器人裝置1因撞擊、翻覆，或被使用者拿起時，此時從感測器14回傳的感測值中可得知在縱向軸向(Z軸)上產生變異感測資訊，而控制模組12在偵測到縱向軸向的變異時，則判斷掃地機器人裝置1符 合本體翻轉之條件，並命令紫外燈單元13停止運作。

於另一實施例中，前述感測器14係採用測距感測元件，而控制模組12依據測距感測元件所提供的測距感測值，來判斷本體10是否翻轉。於另一實施例中，前述測距感測元件與本體10之底面10A朝向同一方向。詳細說明如下：測距感測元件可採用紅外線、超音波、電波…等測距方案實現之，測距感測元件可設於本體10之底面10A、側面…等可與底面10A朝向同一方向之位置，以偵測本體10與地面之的距離，因此當掃地機器人裝置1因撞擊、翻覆或者是被使用者拿起時，則會改變測距感測元件的測距感測值，而控制模組12在偵測到測距感測值大於門檻值時(例如：3公分，惟其數值不在此限)，則會判斷掃地機器人裝置1符合本體翻轉之條件，並命令紫外燈單元13停止運作。

於另一實施例中，前述感測器14採用一個或複數個置於底面10A的光接收器13A(請參閱圖5)，以接收紫外燈單元13所發射的紫外光，而控制模組12透過分析紫外燈單元13及光接收器13A的光線發射/接收時間，或者發射/接收光線強度，來判斷本體10是否翻轉。詳細說明如下：當掃地機器人裝置1在平面上行走時，由紫外燈單元13發射出去的紫外光(發射時間T₀)在照設到地面後會直接反射，而反射的紫外光由光接收器13A所接收(例：正常運行時接收到的光強度為A₁，接收到的時間為T₁)；反之，當掃地機器人裝置1被拿起或被翻轉時，光接收器13A所接收到的反射紫外光之強度以及接收到的時間(例：異常運行時接收到的光強度為A₂，而接收到的時間為T₂)亦會隨之改變。一般而言，光強度值A₂會小於光強度值A₁，而接收時間T₂會長於接收時間T₁，藉由上述之模式，控制模組12在分析光強度值或 接收時間後，即可得知掃地機器人裝置1是否離地超過一定程度(由時間、強度計算距離)，以判斷是否命令紫外燈單元13停止運作。

除此之外，掃地機器人裝置1的紫外燈單元13的驅動端或電源端經由開關元件或致能元件連結馬達單元110，以於馬達單元110或車輪成組單元11異常運動下，直接除能紫外燈單元13之運作，例如：透過檢測電路15分析車輪成組單元11之馬達運作狀態、或者檢測車輪成組單元11之齒輪運作狀態來產生觸發訊號，並在紫外燈單元13的驅動端或電源端連接開關單元16，而開關單元16在接收此觸發訊號後會直接開路，以除能紫光燈單元之運作。

請參閱圖6，其為一異常檢測方案示意圖。於此方案中，檢測電路15之檢測端連接至馬達單元110之電源端，並透過分析馬達單元110之工作電流來得知掃地機器人裝置1是否正常運作。詳細說明如下：若車輪成組單元11之馬達單元110停止運行時，其工作電流I=0A、若車輪成組單元11之馬達單元110正常運行時，其工作電流I=I₁、若掃地機器人裝置1被拿起或被空轉時，其工作電流I=I₂，且I₂≠I₁(對馬達單元110而言，車輪空轉與在地面行走時的負載程度不同，因此所需之工作電流亦不同)，而檢測電路15可藉由數位邏輯閘、比較電路、微控制晶片電路…方式來判斷目前電流是否為正常運作(I=I₁)，並於不正常運行(I=0A或I=I₂)時產生觸發訊號來觸發開關元件開路，以除能紫外燈單元13之運行。

請參閱圖7，其為另一異常檢測方案示意圖。於此方案中，前述紫外燈單元13之驅動端或電源端連結車輪成組單元11之機構元件，以於機構元件異常運動時停止運作。例如，檢測電路15可為用於檢測轉速之 電路，而其檢測端耦合連接齒輪組111，並透過分析齒輪組111之運轉速度來得知目前掃地機器人裝置1是否正常運作。詳細說明如下：檢測電路15可為一轉速檢測器，而檢測電路15的檢測端嚙合車輪成組單元11之齒輪組111，若車輪成組單元11停止轉動時，檢測電路15可測得齒輪組111之轉速V=0、若車輪成組單元11正常運行時，檢測電路15可測得齒輪組111之轉速V=V₁、若掃地機器人裝置1被拿起或被空轉時，檢測電路15可測得齒輪組111之轉速V=V₂，且V₂≠V₁，而檢測電路15可藉由數位邏輯閘、比較電路、微控制晶片電路…方式來判斷目前轉速是否為正常運作(V=V₁)，並於不正常運行時(V=0或V=V₂)產生觸發訊號來觸發開關元件開路，以除能紫外燈單元13之運行。

請參閱圖8，其為本創作掃地機器人裝置1之本體10離地高度以及紫外燈照射範圍示意圖，前述掃地機器人裝置1之本體10至車輪單元112底部距離(本體10至地面高度)為2~4公分，紫外燈單元13之照射寬度為5.7~11.4公分，惟尺寸不在此限。

於另一實施例中，前述控制模組12亦可依車輪成組單元11之車輪或馬達單元110的運轉狀態來設定紫外燈單元13的工作週期或照射角度，以配合掃地機器人裝置1行走速度來調整紫外燈單元13的殺菌時間。例如：可在馬達單元110轉速較快時提高紫外燈單元13的工作週期，以確保行經之路徑有照射足夠的紫外光。

請參閱圖9及圖10，其為本創作掃地機器人裝置1中可調整照射角度之結構示意圖。為讓掃地機器人裝置1在行走時可動態的調整紫外燈單元13照射範圍與角度，可於紫外燈單元13與本體10之間設置和齒輪組111 嚙合的凸輪外緣齒113，當馬達單元110運轉時，會透過齒輪組111帶動凸輪外緣齒113，而當凸輪外緣齒113的凸輪部1131經過紫外燈單元13下方時會將紫外燈單元13之一端抬高，進而改變紫外燈單元13之照射角度與方向；當在紫外燈單元13之二端下設置其位置不對稱之凸輪外緣齒113時，透過馬達單元110的帶動可讓紫外燈單元13在左右二端一高一低的上下晃動，達到調整照射角度之目的。

上列詳細說明係針對本創作之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本創作之專利範圍，凡未脫離本創作技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

1‧‧‧掃地機器人裝置

10‧‧‧本體

100‧‧‧吸塵口

101‧‧‧刷毛

11‧‧‧車輪成組單元

110‧‧‧馬達單元

111‧‧‧齒輪組

112‧‧‧車輪單元

11A‧‧‧輔助輪

12‧‧‧控制模組

13‧‧‧紫外燈單元

Claims (10)

1. 一種具備紫外燈之掃地機器人裝置，包含：本體，具設有風力開口之底面；複數個車輪成組單元，設於該本體之該底面；控制模組，設於該本體內以及電性連接各該車輪成組單元之馬達單元；以及一個或複數個紫外燈單元，連接該控制模組，其中該紫外燈單元設於該本體之底面，或者設置於該本體內並面向該底面之一開口以提供射出光線；其中，該紫外燈單元於該車輪成組單元異常運動、該控制模組判斷該車輪成組單元異常運動、該控制模組偵測該本體離地或者該控制模組判斷該本體翻轉其中至少一個條件成立時則停止運作。
2. 如請求項1所述之具備紫外燈之掃地機器人裝置，其中該紫外燈單元與該本體之底面朝向同一方向。
3. 如請求項1所述之具備紫外燈之掃地機器人裝置，其中該控制模組進一步包含重力感測元件，該控制模組依據該重力感測元件所提供的重力感測值判斷該本體是否翻轉。
4. 如請求項1所述之具備紫外燈之掃地機器人裝置，其中該控制模組進一步包含測距感測元件，該控制模組依據該測距感測元件所提供的測距感測值判斷該本體是否離地超過一定程度。
5. 如請求項4所述之具備紫外燈之掃地機器人裝置，其中該測距感測元件與 該本體之底面朝向同一方向。
6. 如請求項1所述之具備紫外燈之掃地機器人裝置，其中該紫外燈單元之驅動端或電源端經由開關元件或致能元件連結該馬達單元，以於該馬達單元異常運動時停止運作。
7. 如請求項1所述之具備紫外燈之掃地機器人裝置，其中該紫外燈單元之驅動端或電源端係連結該車輪成組單元之機構元件，以於該機構元件異常運動時停止運作。
8. 如請求項1所述之具備紫外燈之掃地機器人裝置，其中該控制模組進一步包含一個或複數個光接收器，以接收該紫外燈單元所發射的紫外光，該控制模組係判斷該光接收器及該紫外燈單元的光線發射/接收時間或者發射/接收光線強度，以判斷該本體是否離地超過一定程度。
9. 如請求項1所述之具備紫外燈之掃地機器人裝置，其中該控制模組係依據該車輪成組單元之車輪或該馬達單元的運轉狀態來設定該紫外燈單元之工作週期或照射角度。
10. 如請求項1所述之具備紫外燈之掃地機器人裝置，其中該紫外燈單元係提供涵蓋波長254nm的紫外線-C光源。