专利名称：扫地机器人的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种扫地机器人，特别是涉及一种具有非全向式光检测器的扫地机器人。
背景技术：
随着科技的进步，电子产品的种类愈来愈多，其中机器人(robot)就是其中一种。 在许多可移动的机器人装置中，为了达到自动移动的功能，机器人通常会具有一驱动装置、 一检测器以及一移动控制器。举例而言，清扫机器人就是一种清扫装置，不需使用者操作， 便可自动移动，并吸取地板上的灰尘。发明内容
本发明的一实施例提供一种扫地机器人的控制方法。该控制方法适用于具有一非全向式光检测器的一扫地机器人。该方法包括:通过该非全向式光检测器检测一光线；当该非全向式光检测器检测该光线时，该扫地机器人停止运动，且转动该非全向式光检测器; 当该非全向式光检测器检测不到该光线时，停止转动该非全向式光检测器并估计一第一旋转角度；根据该第一旋转角度改变该扫地机器人的一行进方向。
本发明的另一实施例提供一种扫地机器人的控制方法，适用于具有一非全向式光检测器的一扫地机器人。该方法包括:通过该非全向式光检测器检测一光线；当该非全向式光检测器第一次检测到该光线时，该扫地机器人继续移动；当该非全向式光检测器检测不到该光线时，该扫地机器人停止运动，且转动该非全向式光检测器；当该非全向式光检测器再次检测到该光线时，停止转动该非全向式光检测器并估计该非全向式光检测器的一第一旋转角度；根据该第一旋转角度改变该扫地机器人的一行进方向。
图1为根据本发明的一扫地机器人与一虚拟墙的一实施例的示意图。
图2a为根据本发明的一非全向式光检测器的一实施例的一上视图。
图2b为图2a的非全向式光检测器的一实施例的一平视图。
图2c与图2d为利用本发明的一非全向式光检测器来估计一光线的入射角度的示意图。
图2e为根据本发明的一非全向式光检测器的另一实施例的示意图。
图3为根据本发明的一扫地机器人的控制方法的一实施例的示意图。
图4为根据本发明的一扫地机器人的控制方法的另一实施例的示意图。
图5为根据本发明的一扫地机器人的控制方法的另一实施例的流程图。
图6为根据本发明的一扫地机器人的一实施例的方块不意图。
图7为根据本发明的一扫地机器人的控制方法的另一实施例的示意图。
图8为根据本发明的一 扫地机器人系统的一实施例的不意图。
图9为根据本发明的一扫地机器人的控制方法的另一实施例的流程图。
附图符号说明
11、32、42、72 扫地机器人；
12、31、41、71、81 虚拟墙；
13、25、26、43、73 非全向式光检测器；
14、74 肋；
15、24 光线；
21、27、33 全向式光检测器；
22、34、44、84 遮罩；
23、28 基座；
29 垂直延伸部；
6 f主控制器
63 移动马达
64 驱动马达
65 光检测器
66 旋转马达
83 检测器；
85 无线信号发射器；
86 接收装置
bl 第一边界
b2 第二边界
T1、T2、T3、T4、T5 时间点。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下结合附图的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如:上、下、左、右、 前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1为根据本发明的一扫地机器人与一虚拟墙的一实施例的示意图。虚拟墙12 会发出一光线15用以标示扫地机器人11不能进入的一限制区域。扫地机器人11包括具有一肋(rib) 14的一非全向式光检测器13。该肋14会覆盖在非全向式光检测器13的表面，并形成一不·透光区域，该不透光区域会让非全向式光检测器13有一预定角度是无法接收到光线，该预定角度的范围约30度到90度。
该肋14可能是固定在非全向式光检测器13的表面，或是固定在另一个可旋转的装置，使得该肋14可以沿着非全向式光检测器13的表面做360度的旋转。在本实施例中， 非全向式只是一个功能上的描述，用以说明说肋14会在非全向式光检测器13会因为肋14 而有一定的区域是无法检测光线。
因此，非全向式光检测器13可能有两种实现方式。非全向式光检测器13的第一种实现方式就是将一全向式光检测器与一肋14直接组合，使得肋14是固定在全向式光检测器的表面上的一固定位置。接着，该非全向式光检测器13会被设计成可以直接通过一马达驱动而被转动，或是该非全向式光检测器13会被设置在一平台上，该平台可被一马达所转动，进而达到转动该非全向式光检测器13的目的。通过这样的方式，当该非全向式光检测器13检测到该光线15时，便可以通过转动该非全向式光检测器13来检测光线15的一入射角度。
非全向式光检测器13的第二种实现方式就是将一遮罩套件(mask kit)套在全向式光检测器的外侧，且该遮罩套件是可以被转动的，但该全向式光检测器则无法被转动。该遮罩套件可通过一马达的驱动而被转动。当该非全向式光检测器13检测到该光线15时， 便可以通过转动该遮罩套件来检测光线15的一入射角度。
关于非全向式光检测器13的详细说明请参考图2a至图2e。
图2a为根据本发明的一非全向式光检测器的一实施例的一上视图。遮罩(mask) 22是由一不透光材质所形成，并黏附在全向式光检测器21的一感测表面上。遮罩22会在全向式光检测器21上形成一 Θ角的感应死区(sensing dead zone)。
请参考图2b。图2b为图2a的非全向式光检测器的一实施例的一平视图。从图 2b可以看到，全向式光检测器21被固定在一基座23上。基座23可被一马达或一步进马达所转动。马达或步进马达会根据扫地机器人内的一控制器的一控制信号来转动基座23。 虽然一般的全向式光检测器可以没有死角地检测虚拟墙或充电站发出的光线，但是并无法用来判断此时光线是由哪个方向传送过来，进而无法得知虚拟墙或充电站与此时的扫地机器人的一相对位置。通过遮罩22的帮助就可以判断检测到的光线的角度。
当全向式光检测器21检测到一光线时，基座23被预设以顺时针方向或逆时针方向来旋转360度。当全向式光检测器21检测不到光线时，扫地机器人内的控制器会求得全向式光检测器21检测不到光线时，基座23的一旋转角度。该旋转角度的范围为O度到 (360- Θ )度。接着，控制器就可以根据基座23的旋转方向、该旋转角度以及该Θ角来估算出光线的方向。详细的说明请参考图2c与图2d。
图2c与图2d为利用本发明的一非全向式光检测器来估计一光线的入射角度的示意图。在图2c中，遮罩22的初始位置于位置P1。当该非 全向式光检测器25检测到光线 24时，该非全向式光检测器25被以一预定方向转动。在本实施例中，该预定方向为逆时钟方向。在图2d中，当该非全向式光检测器25没有检测到该光线24时，该非全向式光检测器25停止转动。此时，扫地机器人内的控制器会记录该非全向式光检测器25的一转动角度Φ，并根据该转动角度Φ与初始位置Pl来估计光线24的方向。
在一实施例中，非全向式光检测器25由一马达所转动，且该马达会传送一转动信号给控制器，使得控制器可以根据该转动信号来估计该转动角度Φ。在另一实施例中，非全向式光检测器25由一步进马达所转动。该步进马达是根据一脉冲信号的数量来决定转动的次数。因此控制器可以由脉冲信号的数量以及该步进马达每一次转动的角度来估计该转动角度Φ。
在另一实施例中，非全向式光检测器25是被固定在一底座上,且该底座设有一齿轮，使得马达可以直接通过一齿轮来转动该齿轮，或是通过一传动皮带(timing belt)来转动该齿轮。
图2e为根据本发明的一非全向式光检测器的另一实施例的不意图。非全向式光检测器26包括了一全向式光检测器27、一底座28与一垂直延伸部29。该垂直延伸部29是由一不透光材料所形成，且会在全向式光检测器27的感测表面上形成一感应死区。如果光线照射到感应死区，则非全向式光检测器26不会检测到该光线。底座28可由一马达转动，以检测一光线的方向。在本实施例中，全向式光检测器26与底座28并没有连接在一起。 也就是说当底座28被转动时，全向式光检测器26并不会被跟着转动。至于如何检测光线的方向请参考图2c与图2d，在此不赘述。
图3为根据本发明的一扫地机器人的控制方法的一实施例的示意图。虚拟墙31 会发出一光线用以标示扫地机器人32不能进入的一限制区域。该光线具有一第一边界bl 与一第二边界b2。在时间点Tl时，扫地机器人32依照一预定路径移动。在时间点T2时， 非全向式光检测器33检测到虚拟墙31发出的光线的第一边界b2。此时扫地机器人32会停止移动，且非全向式光检测器33会以一顺时钟方式或一逆时钟方向进行旋转。
在时间点T3时，因为遮罩34挡住了虚拟墙31发出的光线，使得非全向式光检测器33无法检测到光线。此时，扫地机器人32内的一控制器会记录目前遮罩34的一目前位置，并根据遮罩34的目前位置与其初始位置求得非全向式光检测器33的一第一旋转角度。
因为扫地机器人32不能直接以非全向式光检测器33的第一旋转角度来修正扫地机器人32的移动方向，这样会照成旋转后的扫地机器人32可能无法正对着虚拟墙31。因此必需要根据非全向式光检测器33的旋转角度，通过一校正机制来修正扫地机器人的移动方向。
在本实施例中，该校正机制会根据非全向式光检测器33的一第一中心,扫地机器人32的一第二中心，该第一中心与该第二中心之间的距离以及该旋转角度来求得一第二旋转角度。接着再根据该第二旋转角度来旋转扫地机器人32。利用这样的方式，旋转后的扫地机器人32的移动方向就可以正对着虚拟墙31。
在另一实施例中，扫地机器人32的控制器会取得该第一中心的一第一座标以及第二中心的一第二座标,接着控制器会根据该第一座标与该第二座标估计该第一中心与该第二中心的一相对角度，并根据该相对角度与该旋转角度来求得一第二旋转角度。接着，扫地机器人32会根据该第二旋转角度旋转，旋转后的扫地机器人32的前端就会市政对着虚拟墙31。换言之，扫地机器人32只需要直线前进就可以接近虚拟墙31，而不需要在移动时进行移动方向的校正。
在本实施例中，在时间点T2时，只有非全向式光检测器33被旋转，等到非全向式光检测器33确定了光线的方向后,在时间点T3时,扫地机器人32才会被旋转。在另一实施例中，在时间点T2时，当非全向式光检测器33被旋转的同时，扫地机器人32也会同步旋转。当非全向式光检测器33检测不到光线时，扫地机器人32与非全向式光检测器33同时停止旋转，当扫地机器人32停止后，扫地机器人32直线前进。
另外，要注意的是在时间点T2与时间点T3的时候，扫地机器人32并没有移动。在时间点T2时，扫地机器人并不会移动也不会转动，只有非全向式光检测器33被转动而已。 而在时间点T3时，扫地机器人32会在原地转动。虽然图3中，在时间点T2与时间点T3时， 扫地机器人32似乎位于不同的位置，但实际上，在上述两个时间点的时候，扫地机器人32 的位置并没有改变。
当扫地机器人32的控制器已经确认了光线的方向时，该控制器可以在一地图上标示该光线的位置，并画出一限制区域。该地图可能储存在扫地机器人32 内的一存储器或是一地图数据库。扫地机器人32的控制器可以根据扫地机器人32每次的运动来修正该地图，并于地图上标示出障碍物的位置。
在时间点T4时，遮罩32的位置位于非全向式光检测器33的前面，使得非全向式光检测器33无法检测到虚拟墙31发出的光线。这样一来，只要在扫地机器人32接近虚拟墙31之前，非全向式光检测器33 —直没有接收到光线的话，大致上就可以保证扫地机器人 32是笔直地朝向虚拟墙31移动。
如果非全向式光检测器33在往虚拟墙31移动的路上，检测到了虚拟墙31发出的光线，扫地机器人32会停止移动，并且会利用非全向式光检测器33再次对扫地机器人32 的移动方向进行校正。
当扫地机器人32接近虚拟墙31，且扫地机器人32与虚拟墙31的距离小于一预定值时，扫地机器人32前端的一碰撞感测器会发出一停止信号给扫地机器人32的控制器。碰撞感测器设置在扫地机器人32的前端，用以检测扫地机器人32的前方是否有障碍物。如果碰撞感测器检测到一障碍物，扫地机器人32会先判断该障碍物是否就是虚拟墙31。如果是的话，扫地机器人32会停止前进，并且会转以另一个方向继续前进。如果扫地机器人32 判断该障碍物不是虚拟墙31，扫地机器人32会先避开该障碍物，接着再回到原先移动的路径上。
当扫地机器人32接近虚拟墙31时，虚拟墙31会发出一射频信号或是一红外线信号，使得扫地机器人32可以得知扫地机器人32已经非常接近虚拟墙31。在另一个实施例中，可以利用将近场通信(Near FieldCommunication,NFC)装置安装在扫地机器人32与虚拟墙31上来达到相同的目的。当扫地机器人32上的NFC装置接收到来自虚拟墙31上的 NFC装置传送的数据或信号时，这表示扫地机器人32与虚拟墙31已经非常接近，且扫地机器人32应该要停止移动。一般来说，近场通信的感应距离约为20cm。
在本实施例中，虚拟墙31所发出的光线是经过调制或是编码过的信号。因此，当非全向式光检测器33在检测到光线时，扫地机器人32的一控制器会先对检测到的光线进行解调制或解码。当确认光线为虚拟墙31发出时，扫地机器人才会进行前述的动作。
在另一实施例中，扫地机器人32还包括一反射装置。该反射装置可设置在非全向式光检测器33上。在另一实施例中，该反射装置可设置在遮罩32上。虚拟墙31还包括一接收装置，可接收扫地机器人32发出的光线。在一实施例中，该接收装置用以接收扫地机器人32的反射装置所反射的光线。虚拟墙31内的一控制装置会对接收到的光线进行解调或解码。当控制装置确认接收到的光线与虚拟墙31发出的光线具有相同的解码格式或相同的调制格式时，控制装置可以判断出此时扫地机器人32接近虚拟墙31。虚拟墙31可以发送不同编码或不同调制的光线给扫地机器人31，使得扫地机器人31可以做对应的动作。
在一实施例中，该扫地机器人32具有一第一无线装置，可以与虚拟墙31建立一无线连线。该虚拟墙31包括一第二无线装置，可与该扫地机器 人32建立该无线连线，也可连接至一网络。当虚拟墙31接收到扫地机器人发出的光线信号时，虚拟墙31自动连接至网络，或是虚拟墙31会与扫地机器人32建立无线连线。在另一实施例中，当虚拟墙31会与扫地机器人32建立无线连线后，虚拟墙31才会连接至网络。
利用上述的方式，可以使得扫地机器人32可以清洁虚拟墙31所发出的光线附近的区域，而且扫地机器人32也不会进入限制区域。此外，也可以利用这样的方式让扫地机人32内的控制器描绘出一清洁区域地图。尔后扫地机器人便可以依据该清洁区域地图来移动，且可以更有效且更快速的完成清洁工作。
图4为根据本发明的一扫地机器人的控制方法的另一实施例的示意图。虚拟墙41 会发出一光线用以标示扫地机器人42不能进入的一限制区域。该光线具有一第一边界bl 与一第二边界b2。在时间点Tl时，扫地机器人42依照一预定路径移动。在时间点T2时， 非全向式光检测器43检测到虚拟墙41发出的光线的第一边界b2。此时扫地机器人42仍会以预定路径继续移动。在时间点T3时，非全向式光检测器43检测不到虚拟墙41发射出的光线，此时扫地机器人42会停止移动，且非全向式光检测器43会以一顺时钟方式或一逆时钟方向进行旋转。
当非全向式光检测器43检测到虚拟墙41发射出的光线时，扫地机器人42内的一控制器会接收到一第一触发信号。此时该控制器会知道扫地机器人已经接近该限制区域， 因此该控制器可以对扫地机人进行一些操作，如降低扫地机器人42的移动速度或是预先启动一光线方向检测程序。这边所指的预先启动指的是控制器会开始搜集光线方向检测程序所需要的一些参数。
当非全向式光检测器43检测不到虚拟墙41发射出的光线时，扫地机器人42内的控制器会接收到一第二触发信号。控制器会根据该第二触发信号停止该扫地机器人42。如果该光线方向检测程序在控制器接收到第一触发信号时，就已经预先启动，则当该控制器接收到该第二触发信号时，该光线方向检测程序会立即计算虚拟墙41所发出的光线的方向。
在时间点T4时，因为遮罩44挡住了虚拟墙41发出的光线，使得非全向式光检测器43无法检测到光线。此时，扫地机器人42内的控制器会记录目前遮罩44的一目前位置， 并根据遮罩44的目前位置与其初始位置求得非全向式光检测器43的一第一旋转角度。
因为扫地机器人42不能直接以非全向式光检测器43的第一旋转角度来修正扫地机器人42的移动方向，这样会照成旋转后的扫地机器人42可能无法正对着虚拟墙41。因此必需要根据非全向式光检测器43的旋转角度，通过一校正机制来修正扫地机器人的移动方向。
在本实施例中，该校正机制会根据非全向式光检测器43的一第一中心、扫地机器人42的一第二中心、该第一中心与该第二中心之间的距离以及该旋转角度来求得一第二旋转角度。接着再根据该第二旋转角度来旋转扫地机器人42。利用这样的方式，旋转后的扫地机器人42的移动方向就可以正对着虚拟墙41。
在另一实施例中，扫地机器人42的控制器会取得该第一中心的一第一座标以及第二中心的一第二座标,接着控制器会根据该第一座标与该第二座标估计该第一中心与该第二中心的一相对角度，并根据该相对角度与该旋转角度来求得一第二旋转角度。接着，扫地机器人42会根据该第二旋转角度旋转，旋转后的扫地机器人42的前端就会是正对着虚拟墙41。换言之，扫地机器人42只需要直线前进就可以接近虚拟墙41，而不需要在移动时进行移动方向的校正。
另外，要注意的是在时间点T3与时间点T4的时候，扫地机器人42并没有移动。在时间点T3时，扫地机器人并不会移动也不会转动，只有非全向式光检测器43被转 动而已。 而在时间点T4时，扫地机器人42会在原地转动。虽然图4中，在时间点T3与时间点T4时，扫地机器人42似乎位于不同的位置，但实际上，在上述两个时间点的时候，扫地机器人42 的位置并没有改变。
当扫地机器人42的控制器已经确认了光线的方向时，该控制器可以在一地图上标示该光线的位置，并画出一限制区域。该地图可能储存在扫地机器人42内的一存储器或是一地图数据库。扫地机器人42的控制器可以根据扫地机器人32每次的运动来修正该地图，并于地图上标示出障碍物的位置。
在时间点T4与T5时，遮罩42的位置位于非全向式光检测器43的前面，使得非全向式光检测器43无法检测到虚拟墙41发出的光线。这样一来，只要在扫地机器人42接近虚拟墙41之前，非全向式光检测器43 —直没有接收到光线的话，大致上就可以保证扫地机器人42是笔直地朝向虚拟墙41移动。
如果非全向式光检测器43在往虚拟墙41移动的路上，检测到了虚拟墙41发出的光线，扫地机器人42会停止移动，并且会利用非全向式光检测器43再次对扫地机器人42 的移动方向进行校正。
当扫地机器人42接近虚拟墙41，且扫地机器人42与虚拟墙41的距离小于一预定值时，扫地机器人42前端的一碰撞感测器会发出一停止信号给扫地机器人42的控制器。碰撞感测器设置在扫地机器人42的前端，用以检测扫地机器人42的前方是否有障碍物。如果碰撞感测器检测到一障碍物，扫地机器人42会先判断该障碍物是否就是虚拟墙41。如果是的话，扫地机器人42会停止前进，并且会转以另一个方向继续移动。如果扫地机器人42 判断该障碍物不是虚拟墙41，扫地机器人42会先避开该障碍物，接着再回到原先移动的路径上。
当扫地机器人42接近虚拟墙41时，虚拟墙41会发出一射频信号或是一红外线信号，使得扫地机器人42可以得知扫地机器人42已经非常接近虚拟墙41。在另一个实施例中，可以利用将近场通信(Near FieldCommunication,NFC)装置安装在扫地机器人42与虚拟墙41上来达到相同的目的。当扫地机器人42上的NFC装置接收到来自虚拟墙41上的 NFC装置传送的数据或信号时，这表示扫地机器人42与虚拟墙41已经非常接近，且扫地机器人42应该要停止移动。一般来说，近场通信的感应距离约为20cm。
图5为根据本发明的一扫地机器人的控制方法的另一实施例的流程图。在步骤 S51中，扫地机器人会根据一预定的路径移动。一般来说，当扫地机器人开始工作时，可能会先以随机移动方式移动，或是由使用者设定扫地机器人一开始的移动模式。扫地机器人以随机方式移动的话，可以协助扫地机器人内的控制器绘制一室内空间的一平面地图。当扫地机器人下次被启动时，就可以根据该平面地图上的信息来移动。
在步骤S52中，判断扫地机器人的一光检测器是否有检测到虚拟墙发出的光线。 如果没有的话，则扫地机器人继续以预定的路径移动。如果光检测器检测虚拟墙发出的光线，则执行步骤S53。在本实施例中，光检测器是一非全向式光检测器。虚拟墙发出的光线中会携带一编码过的信息或是经过调制过的光线。当光检测器检测到光线时，会去解码光线中所携带的信息或是对该光线进行解调制，以确认该光线是否为虚拟墙所发出。
在步骤S53中，扫地机器人的控制器会决定是否要针对光检测器检测到虚拟墙发出的光线的事件进行对应的动作，如离开该光线所涵盖的区域。如果控制器决定回应，则执行步骤S54。如果控制器决定不回应，则执行步骤S59，且扫地机器人继续移动 。
在步骤S59中，判断扫地机器人的光检测器是否仍有检测到虚拟墙发出的光线。 如果有的话，则扫地机器人继续移动，并继续执行步骤S59。扫地机器人的光检测器检测不到虚拟墙所发出的光线时，执行步骤S54。在步骤S59中，扫地机器人的光检测器检测不到虚拟墙所发出的光线的情况表示此时扫地机器可能已经进入限制区域内，扫地机器人必须要马上离开。
在步骤S53中，当光检测器检测到虚拟墙发出的光线时，光检测器会传送一第一触发信号给控制器，控制器在根据扫地机器人的设定以及该第一触发信号决定要执行步骤S54或S59。在一实施例中，该第一触发信号会被传送到该控制器的一通用输入输出脚位(general purpose input/output pin, GP10),且会改变该GPIO脚位的逻辑状态。举例来说，该第一触发信号可能为一上缘触发信号，且该GPIO脚位的预设逻辑状态为逻辑低电平。因此当该GPIO脚位接收到该上缘触发信号时，该GPIO脚位的逻辑状态被改变为逻辑高电平。该GPIO脚位的逻辑状态改变会触发一中断事件，控制器也可根据该中断事件得知光检测器已经检测到虚拟墙发出的光线。
在步骤S54中，扫地机器人停止移动，且该光检测器被以顺时钟方向或逆时钟方向旋转。本实施例中光检测器的结构或是运作方式可以参考图2a至图2e，以及对应的说明。在步骤S55中，当该光检测器从有检测到虚拟墙的光线变成没有检测到虚拟墙光线时， 控制器会求得该光检测器的一第一旋转角度。
接着在步骤S56中，扫地机器人的控制器根据该第一旋转角度、该光检测器的一第一中心、该扫地机器人的一第二中心、该第一中心与该第二中心之间的距离以及该第一旋转角度来求得一第二旋转角度。接着再根据该第二旋转角度来旋转扫地机器人(步骤 S57)。利用这样的方式,旋转后的扫地机器人4移动方向就可以正对着虚拟墙。
在另一实施例中，扫地机器人的控制器会取得该第一中心的一第一座标以及第二中心的一第二座标，接着控制器会根据该第一座标与该第二座标估计该第一中心与该第二中心的一相对角度，并根据该相对角度与该第一旋转角度来求得一第二旋转角度。接着，扫地机器人会根据该第二旋转角度被旋转。旋转后的扫地机器人的前端就会是正对着虚拟墙。换言之，在这样的情况下，扫地机器人只需要直线前进就可以接近虚拟墙，而不需要在移动时进行移动方向的校正。
在步骤S58中，扫地机器人朝向虚拟墙移动。在扫地机器人移动的期间，如果非全向式光检测器在往虚拟墙移动的路上，检测到了虚拟墙41发出的光线，扫地机器人会停止移动，并且会利用该光检测器再次对扫地机器人的移动方向进行校正。
当扫地机器人接近虚拟墙，且扫地机器人与虚拟墙的距离小于一预定值时，扫地机器人前端的一碰撞感测器会发出一停止信号给扫地机器人的控制器。碰撞感测器设置在扫地机器人的前端，用以检测扫地机器人的前方是否有障碍物。如果碰撞感测器检测到一障碍物，扫地机器人会先判断该障碍物是否就是虚拟墙。如果是的话，扫地机器人会停止前进，并且会转以另一个方向继续移动。如果扫地机器人判断该障碍物不是 虚拟墙，扫地机器人会先避开该障碍物，接着再回到原先移动的路径上。
当扫地机器人接近虚拟墙时，虚拟墙会发出一射频信号或是一红外线信号，使得扫地机器人可以得知扫地机器人已经非常接近虚拟墙。在另一个实施例中，可以将近场通信(Near Field Communication, NFC)装置安装在扫地机器人与虚拟墙上来达到相同的目的。当扫地机器人上的NFC装置接收到来自虚拟墙上的NFC装置所传送的数据或信号时， 这表示扫地机器人与虚拟墙已经非常接近，且扫地机器人应该要停止移动。一般来说，近场通信的感应距离约为20cm。
图6为根据本发明的一扫地机器人的一实施例的方块不意图。光检测器65受一驱动马达64的驱动而被旋转。关于光检测器65的结构与运作方式可以参考图2a至图2e 以及对应的说明。移动马达63控制扫地机器人前进或后退。旋转马达66用以旋转扫地机器人以控制扫地机器人的前进方向或后退方向。
主控制器61会执行一程序，以控制扫地机器人。该程序中包含多个子程序，其中一个子程序是关于当扫地机器人遇到虚拟墙时该如何运作。该子程序的功能说明可参可图 3至图5的说明。
本实施例是以光检测器65为例说明，但非将本发明限制于此。光检测器65可替换为一声学信号检测器，且虚拟墙发出的信号为一声学信号。该声学信号检测器可被旋转， 并根据接收到的声学信号的强度来判断虚拟墙的位置。举例来说，当声学信号检测器检测到具有最强信号强度的声学信号时，表示此时声学信号检测器是正对虚拟墙。声学信号检测器可能为一硬材质的声学反射板。
图7为根据本发明的一扫地机器人的控制方法的另一实施例的示意图。
扫地机器人72在位置A时是以预定的路径移动，而肋74也被固定于光检测器73 的正后方。
位置A至位置B:
步骤S1:肋74是被固定在光检测器73的正后方。在位置B时，光检测器73检测到虚拟墙71发出的光线，扫地机器人72停止移动。
位置B至位置C:
步骤S 2:光检测器73被以顺时钟方向或逆时钟方向旋转，直到光检测器73检测不到虚拟墙发出的光线为止。扫地机器人内的一控制器会去估计此时光检测器73的一第一旋转角度。
假设光检测器73的一第一中心C与扫地机器人72的一第二中心的距离为15公分，且直线LI的长度为50公分。控制器可以根据第一旋转角度来推之直线LI的斜率。因为在位置B时，扫地机器人的中心点Cl的一第一坐标值是已知，加上直线L2的距离是固定，因此可以 推之于位置C时，扫地机器人的中心点的一第二座标值。利用该第一座标值与该第二座标值可以求得直线L2的斜率。而直线L2与L3的夹角就是扫地机器人应该要旋转的角度。
步骤S3:扫地机器人由位置B移动至位置B。在本实施例中，扫地机器人移动的沿着直线LI所移动的距离是固定的。
从位置C到虚拟墙71:
步骤S4:计算直线LI与L2的夹角，接着该扫地机器人72被旋转，使得肋74会正对着虚拟墙71。
步骤S5:将肋74固定在光检测器73，且控制扫地机器人72走直线靠近虚拟墙71。
图8为根据本发明的一扫地机器人系统的一实施例的不意图。虚拟墙81包括一无线信号发射器85与一接收装置86。无线信号发射器85用以发出一无线信号，用以标示扫地机器人不能进入的限制区域。该无线信号是经调制或是编码过的信号。无线信号发射器85可能为一光线发射器或一声波信号发射器。
扫地机器人包括一检测器83与一遮罩84。检测器83用以检测无线信号发射器 85发出的无线信号。在一实施例中，检测器83可反射该无线信号给接收装置86。在另一实施例中，遮罩84可反射该无线信号给接收装置86。此外，扫地机器人还可包括一第一无线信号发设器，可发射一第一无线信号，该第一无线信号与无线信号发射器85所发出无线信号具有相同的调制格式或编码格式。
当接收装置86接收到无线信号时，虚拟墙81内的一控制装置会对接收到的无线信号进行解调制或解码。当控制装置确认接收到的无线信号与虚拟墙81发出的无线信号具有相同的解码格式或相同的调制格式时，控制装置可以判断出此时扫地机器人接近虚拟墙81。控制装置亦可根据接收装置86接收到的无线信号的强度判断扫地机器人与虚拟墙 81的距离。
图9为根据本发明的一扫地机器人的控制方法的另一实施例的流程图。在步骤 S901中，扫地机器人会根据一预定的路径移动。一般来说，当扫地机器人开始工作时，可能会先以随机移动方式移动，或是由使用者设定扫地机器人一开始的移动模式。扫地机器人以随机方式移动的话，可以协助扫地机器人内的控制器绘制一室内空间的一平面地图。当扫地机器人下次被启动时，就可以根据该平面地图上的信息来移动。
在步骤S902中，判断扫地机器人的一检测器是否有检测到虚拟墙发出的无线信号。如果没有的话，则扫地机器人继续以预定的路径移动。如果检测器检测虚拟墙发出的无线信号，则执行步骤S903。
在步骤S903中，扫地机器人的一控制器先判断收到的无线信号的强度是否大于一预定值，如果是的话，则执行步骤S904。如果无线信号的强度没有大于该预定值，则检测器检测到的无线信号被视为干扰或杂讯，且接着执行步骤S901。如果无线信号的强度大于该预定值，扫地机器人的控制器更可根据无线信号的强度判断无线信号的发射源与扫地机器人之间的距离。
在步骤S904中，扫地机器人的控制器会判断接收到的无线信号是否为虚拟墙发出。如果不是的话，则执行步骤S901。如果是的话，执行步骤S905。
在一实施例中，检测器是一非全向式光检测器。虚拟墙发出的无线信号为携带一编码过的信息或是经过调制过的光线。当检测器检测到该光线时，会去解码光线中所携带的信息或是对该光线进行解调制，以确认该光线是否为虚拟墙所发出。
在另一实施例中，检测器是声学检测装置，且具有一声学反射板。虚拟墙发出的无线信号为携带一编码过的信息或是经过调制过的一声学信号。当检测器检测到该声学信号时，会去解码该声学信号中所携带的信息或是对该该声学信号进行解调制，以确认该声学信号是否为虚拟墙所发出。
该声学反射板会反射接收到的声学信号给虚拟墙。当该虚拟墙接收到该反射的声学信号时，虚拟墙会先判断该声学信号是否为虚拟墙发出。如果是`的话，该虚拟墙可以得知有扫地机器人接近，且虚拟墙可根据反射的声学信号的强度判断扫地机器人与虚拟墙的位置。
在步骤S905中，扫地机器人的控制器会决定是否要针对检测器检测到虚拟墙发出的无线信号的事件进行对应的动作，如离开该光线所涵盖的区域。如果控制器决定回应， 则执行步骤S906。如果控制器决定不回应，则执行步骤S911，且扫地机器人继续移动。
在步骤S911中，扫地机器人的控制器持续判断扫地机器人的检测器是否仍有检测到虚拟墙发出的无线信号。如果有的话，则扫地机器人继续移动，并继续执行步骤S911。 当扫地机器人的检测器检测不到虚拟墙所发出的无线信号时，执行步骤S906。在步骤S911 中，扫地机器人的检测器检测不到虚拟墙所发出的无线信号的情况表示此时扫地机器可能已经进入限制区域内，扫地机器人必须要马上离开。
在步骤S906中，当检测器检测到虚拟墙发出的无线信号时，检测器会传送一第一触发信号给控制器，控制器在根据扫地机器人的设定以及该第一触发信号决定要执行步骤 S906或S911。在一实施例中，该第一触发信号会被传送到该控制器的一通用输入输出脚位(general purpose input/output pin, GP10),且会改变该GPIO脚位的逻辑状态。举例来说，该第一触发信号可能为一上缘触发信号，且该GPIO脚位的预设逻辑状态为逻辑低电平。因此当该GPIO脚位接收到该上缘触发信号时，该GPIO脚位的逻辑状态被改变为逻辑高电平。该GPIO脚位的逻辑状态改变会触发一中断事件，控制器也可根据该中断事件得知检测器已经检测到虚拟墙发出的无线信号。
在步骤S906中，扫地机器人停止移动，且该检测器被以顺时钟方向或逆时钟方向旋转。本实施例中，检测器为一光检测器，且其结构或是运作方式可以参考图2a至图2e，以及对应的说明。如果检测器为声学检测器，则声学检测器会被旋转，且当该声学检测器检测到具有最大信号强度的声学信号时，表示此时声学检测器正对虚拟墙，且声学检测器停止旋转。
在步骤S907中，当该检测器从有检测到虚拟墙的无线信号变成没有检测到该无线信号时(该无线信号为光学信号)，或该检测器从有检测到虚拟墙的无线信号变成检测到最大信号强度的无线信号时(该无线信号为声学信号)，控制器会求得该检测器的一第一旋转角度。
接着在步骤S908中，扫地机器人的控制器根据该第一旋转角度、该检测器的一第一中心、该扫地机器人的一第二中心、该第一中心与该第二中心之间的距离以及该第一旋转角度来求得一第二旋转角度。接着再根据该第二旋转角度来旋转扫地机器人(步骤S57)。 利用这样的方式，旋转后的扫地机器人的移动方向就可以正对着虚拟墙。
在另一实施例中，扫地机器人的控制器会取得该第一中心的一第一座标以及第二中心的一第二座标，接着控制器会根据该第一座标与该第二座标估计该第一中心与该第二中心的一相对角度，并根据该相对角度与该第一旋转角度来求得一第二旋转角度。接着，扫地机器人会根据该第二旋转角度被旋转。旋转后的扫地机器人的前端就会是正对着虚拟墙。换言之，在这样的情况下，扫地机器人只需要直线前进就可以接近虚拟墙，而不需要在移动时进行移动方向的校正。
在另一实施例中，扫地机器人会与检测器同步旋转。当该检测器从有检测到虚拟墙的无线信号变成没有检测到该无线信号时(该无线信号为光学信号)，或该检测器从有检测到虚拟墙的无线信号变成检测到最大信号强度的无线信号时(该无线信号为声学信号)， 扫地机器人停止旋转。接着，在步骤S910中，扫地机器人朝向虚拟墙移动。
以上所述仅为本发明 的较佳实施例而已，而不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或申请专利范围不须实现本发明所揭示的全部目的或 优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。
权利要求
1.一种扫地机器人的控制方法,适用于具有一非全向式光检测器的一扫地机器人，包括通过该非全向式光检测器检测一光线；当该非全向式光检测器检测该光线时，该扫地机器人停止运动，且转动该非全向式光检测器；当该非全向式光检测器检测不到该光线时，停止转动该非全向式光检测器并估计一第一旋转角度；以及根据该第一旋转角度改变该扫地机器人的一行进方向。
2.如权利要求I所述的扫地机器人的控制方法，还包括当检测到该光线时，判断该光线是否由一虚拟墙所发出。
3.如权利要求I所述的扫地机器人的控制方法，还包括根据该第一旋转角度、该非全向式光检测器的一第一中心、该扫地机器人的一第二中心以及该第一中心与该第二中心的一距离，估计一第二旋转角度。
4.如权利要求3所述的扫地机器人的控制方法，还包括根据该第二旋转角度转动该扫地机器人以改变该扫地机器人的该行进方向。
5.如权利要求I所述的扫地机器人的控制方法，还包括该扫地机器人沿着该光线向一虚拟墙移动。
6.如权利要求5所述的扫地机器人的控制方法，其中当该扫地机器人沿着该光线向该虚拟墙移动时，该非全向式光检测器无法检测到该光线。
7.如权利要求5所述的扫地机器人的控制方法，当该扫地机器人沿着该光线向该虚拟墙移动时，若该非全向式光检测器检测到该光线，该扫地机器人停止，并调整该行进方向。
8.—种扫地机器人的控制方法,适用于具有一非全向式光检测器的一扫地机器人，包括通过该非全向式光检测器检测一光线；当该非全向式光检测器第一次检测到该光线时，该扫地机器人继续移动；当该非全向式光检测器检测不到该光线时，该扫地机器人停止运动，且转动该非全向式光检测器；当该非全向式光检测器再次检测到该光线时，停止转动该非全向式光检测器并估计该非全向式光检测器的一第一旋转角度；以及根据该第一旋转角度改变该扫地机器人的一行进方向。
9.如权利要求8所述的扫地机器人的控制方法，还包括当检测到该光线时，判断该光线是否由一虚拟墙所发出。
10.如权利要求8所述的扫地机器人的控制方法，还包括根据该第一旋转角度、该非全向式光检测器的一第一中心、该扫地机器人的一第二中心以及该第一中心与该第二中心的一距离，估计一第二旋转角度。
11.如权利要求10所述的扫地机器人的控制方法，还包括根据该第二旋转角度转动该扫地机器人以改变该扫地机器人的该行进方向。
12.如权利要求8所述的扫地机器人的控制方法，还包括该扫地机器人沿着该光线向一虚拟墙移动。
13.如权利要求12所述的扫地机器人的控制方法，其中当该扫地机器人沿着该光线向该虚拟墙移动时，该非全向式光检测器无法检测到该光线。
14.如权利要求12所述的扫地机器人的控制方法，当该扫地机器人沿着该光线向该虚拟墙移动时，若该非全向式光检测器检测到该光线，该扫地机器人停止，并调整该行进方向。
15.—种扫地机器人,包括一无线信号检测器，用以检测一第一无线信号；一马达，用以移动该扫地机器人；以及一控制器，根据该第一无线信号控制该马达，其中当该无线信号检测器侦到到该第一无线信号时，该控制器判断该第一无线信号的强度是否大于一预定值，且当该第一无线信号的强度大于该预定值时，该控制器判断该第一无线信号是否为一虚拟墙所发出，且当该第一无线信号为该虚拟墙所发出，该控制器控制该无线信号检测器与该马达，使该扫地机器人往该虚拟墙移动。
16.如权利要求15所述的扫地机器人，还包括一无线信号发射装置，用以发射一第二无线信号给该虚拟墙。
17.如权利要求16所述的扫地机器人，其中该无线信号发射装置为一无线信号反射装置，用以反射该第一无线信号给该虚拟墙。
18.如权利要求15所述的扫地机器人，其中该无线信号检测器为具有一遮罩的一非全向式光检测器，该第一无线信号为一光线。
19.如权利要求18所述的扫地机器人，其中当该非全向式光检测器检测到该光线时， 该非全向式光检测器被转动以检测该虚拟墙的一方向。
20.如权利要求15所述的扫地机器人，还包括一无线装置，用以与该虚拟墙建立一无线连线，其中当该无线连线被建立时，该虚拟墙连接一网络。
全文摘要
本发明提供一种扫地机器人的控制方法。该控制方法适用于具有一非全向式光检测器的一扫地机器人。该方法包括通过该非全向式光检测器检测一光线；当该非全向式光检测器检测该光线时，该扫地机器人停止运动，且转动该非全向式光检测器；当该非全向式光检测器检测不到该光线时，停止转动该非全向式光检测器并估计一第一旋转角度；根据该第一旋转角度改变该扫地机器人的一行进方向。
文档编号A47L11/24GK103251354SQ201210506399
公开日2013年8月21日 申请日期2012年12月3日 优先权日2012年2月16日
发明者滕有为, 洪士哲, 冷耀世 申请人:恩斯迈电子(深圳)有限公司