行动机器人与其目标物处理路径的规划方法

专利名称：行动机器人与其目标物处理路径的规划方法
行动机器人与其目标物处理路径的规划方法技术领域
本发明是关于一种控制机器人行进的方法，且特别是关于一种有效规划机器人 行进路径的方法与实现此方法的行动机器人。
背景技术：
科技的进步使得各种智慧型机器人的研究与开发有日益蓬勃发展的趋势；其 中，电子宠物这类娱乐型机器人可满足现代人在忙碌之余却想要饲养宠物的需求，而种 类更为广泛的助手型机器人除了应用在医疗、保全、仪器操作、教育，甚至是救灾等范 畴之外，与一般生活需求相关的助手型机器人也越来越受到现代人的喜爱及重视。
以室内清洁机器人为例，室内清洁机器人可以自动在房间中行走并执行边走边 收取垃圾的功能，而捡球机器人则可以帮助运动员在运动场中搜集散落至四处的球类。 然而大多数的助手型机器人在一个空间内执行其功能时，是会在空间中盲目地行走直到 与障碍物发生碰撞后才会改变其行进方向。换句话说，这类机器人不但无法自动避开障 碍物，且由于盲目行走必须等遇到目标时才能执行处理动作，这样的被动处理势必会耗 费较多的电力，并使得完成工作的效率较为低落；另一种机器人则是会依照固定的预设 路径在空间中移动，好比是不断地以绕回字型的方式在房间中走动。固定的路径使得机 器人的动作较不具弹性，况且在有些区域难以到达的情况下，有些区域却可能会被重复 行走多次。由此可见，无论是盲目行走或是依照固定的预设路径行走，在没有针对目标 物做路径规划的前提之下，机器人完成工作的效率也难以提升。发明内容
有鉴于此，本发明提供一种目标物处理路径的规划方法，它是根据所拍摄到的 影像控制行动机器人，以更有效率的方式在空间中行进并对目标物进行处理。
本发明提供一种行动机器人，利用拍摄影像的方式自动检测所要处理的目标 物，据以规划出适当的处理路径。
本发明提出一种目标物处理路径的规划方法，用以规划行动机器人在处理空间 内多个目标物时的行进路径，其中空间包括边缘区域与中心区域。此方法首先定义起始 位置，并控制行动机器人由起始位置开始在边缘区域中行进；其中，行动机器人在行进 时将不断地拍摄影像。此方法是在取得行动机器人最新拍摄的影像后，根据影像中目标 物分别与行动机器人之间的距离来规划处理顺序，以及控制行动机器人依照处理顺序行 进并对影像中的目标物执行处理动作。此方法将重复上述取得影像、规划处理顺序，以 及控制行动机器人执行处理动作的步骤，直到行动机器人回到起始位置。
在本发明的一实施例中，其中在行动机器人回到起始位置之后，本方法还包括 将中心区域划分为多个子区域，并定义上述子区域的区域行进顺序，接着，依照区域行 进顺序控制行动机器人进入其中一个子区域，而行动机器人在行进时将不断地拍摄影 像；取得行动机器人在所进入的子区域行进时最新拍摄到的影像之后，根据影像中各目标物分别与行动机器人之间的距离规划处理顺序，并控制行动机器人依照处理顺序行进 且对影像中的目标物进行处理动作。此方法将重复控制行动机器人进入另一个子区域、 取得影像、规划处理顺序，以及控制行动机器人执行处理动作的步骤，直到行动机器人 已进入过各子区域为止。
在本发明的一实施例中，其中目标物符合特定形状，而根据影像中各目标物分 别与行动机器人之间的距离规划处理顺序的步骤，包括在影像中搜寻特定形状以取得至 少一个候选物。取得各候选物分别与行动机器人之间的距离，接着，筛选出所对应的距 离小于或等于第一阈值的候选物以作为影像中的目标物。而在设定目标物的处理顺序 时，安排与行动机器人之间的距离越近的目标物越优先的次序。
在本发明的一实施例中，其中根据影像中目标物分别与行动机器人之间的距离 来规划处理顺序的步骤，包括每隔预设周期便判断在最新拍摄的影像中是否出现新目标 物。若出现新目标物，则重新根据新目标物与行动机器人之间的距离来更新处理顺序。
从另一观点来看，本发明提出一种行动机器人，包括行进装置、影像摄取装 置、目标物处理装置，以及控制模块。其中，行进装置用以带动行动机器人行进；影 像摄取装置用以在行动机器人行进时不断拍摄影像；目标物处理装置用以处理空间内的 多个目标物，此空间包括边缘区域与中心区域；控制模块耦接至影像摄取装置、行进装 置，以及目标物处理装置，借以控制行进装置由起始位置开始带动行动机器人在边缘区 域中行进，并取得影像摄取装置最新拍摄的影像，接着，根据影像中目标物分别与行动 机器人之间的距离规划处理顺序，控制行进装置依照处理顺序行进并使目标物处理装置 对影像中的目标物执行处理动作。控制模块将不断重复上述取得影像、规划处理顺序， 以及控制目标物处理装置执行处理动作的操作，直到行动机器人回到起始位置。
在本发明的一实施例中，其中控制模块在行动机器人回到起始位置之后，将中 心区域划分为多个子区域，并定义上述子区域的区域行进顺序。控制模块依照区域行进 顺序，控制行进装置带动行动机器人进入其中一个子区域，并取得影像摄取装置在所进 入的子区域中最新拍摄的影像，接着，根据影像中目标物分别与行动机器人之间的距离 规划处理顺序，以及控制行进装置带动行动机器人依照处理顺序行进，并使目标物处理 装置对影像中目标物进行处理动作。控制模块将重复控制行进装置带动行动机器人进入 另一个子区域、取得影像、规划处理顺序，以及控制目标物处理装置执行处理动作的操 作，直到行动机器人已进入过各子区域为止。
在本发明的一实施例中，其中目标物符合特定形状，而控制模块在影像中搜寻 特定形状，以取得至少一个候选物，接着，取得各候选物分别与行动机器人之间的距 离，筛选出所对应的距离小于或等于第一阈值的候选物，以作为影像中的目标物。控制 模块在设定目标物的处理顺序时，将安排与行动机器人之间的距离越近的目标物越优先 的次序。
在本发明的一实施例中，其中控制模块每隔预设周期便判断在最新拍摄的影像 中是否出现新目标物。若出现新目标物，则重新根据新目标物与行动机器人之间的距离 来更新处理顺序。
在本发明的一实施例中，行动机器人还包括一本体，此本体具有腔室、出口、 导引元件。出口与腔室相互连通，且导引元件覆盖于滚轮的一部分。其中，行进装置包括第一轮组与第二轮组。其中，第一轮组的轴设于本体且以第一轴线为中心前后滚动， 而第二轮组的轴设于本体且以第二轴线为中心左右转动；其中，第一轴线与第二轴线实 质上相互垂直。第一轮组包括相互平行且以第一轴线为轴心的第一轮及第二轮。此第一 轮组可带动行动机器人直线行进。第二轮组为方向轮，此方向轮的轴通过转接件设在本 体上，且方向轮以第二轴线为中心左右转动进而带动行动机器人转向。目标物处理装置 包括滚轮。此滚轮的轴设在本体上，具有在第三轴线的径向上延伸的多个叶片，目标物 处理装置在对目标物执行处理动作时，利用随着滚轮转动的叶片将目标物顺着导引元件 搜集至腔室。
在本发明的一实施例中，其中第一轮组位于滚轮与第二轮组之间，且第二轮组 位于第一轮组与出口之间。而第一轮组的轮径大于第二轮组的轮径。
基于以上所述，本发明是通过行动机器人在行进时所拍摄的影像来动态地检测 空间中的目标物，以及判断各目标物与行动机器人之间的距离，进而规划出在处理目标 物时最有效率的行进路径。如此可避免行动机器人在空间中盲目移动，而能够迅速地完 成目标物处理的动作。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作 详细说明如下。


图1是依照本发明的一实施例所绘示的行动机器人的方块图。
图2是依照本发明的一实施例所绘示的目标物处理路径的规划方法的流程图。
图3是依照本发明的一实施例所绘示的规划处理顺序的流程图。
图4是依照本发明的另一实施例所绘示的目标物处理路径的规划方法的流程 图。
图5是依照本发明的一实施例所绘示的行动机器人的外观侧视图。
图6是依照本发明的一实施例所绘示的滚轮的示意图。
图7A、7B、7C、7D是依照本发明的一实施例所绘示的滚轮将目标物搜集至腔 室的示意图。
主要元件符号说明
100 行动机器人
110 行进装置
120 影像摄取装置
130 目标物处理装置
140 超声波感测装置
150 控制模块
210 --270 本发明的--实施例所述的目标物处理路径的规划方法的各步骤
310 --340 本发明的--实施例所述的规划处理顺序的各步骤
4010 4130 本发明的另一实施例所述的目标物处理路径的规划方法的各步骤
510 本体
520 腔室
530
540
545
550
553
557
560
561
565
570
700具体实施方式
图1是依照本发明的一实施例所绘示的行动机器人的方块图。请参阅图1，行动 机器人100包括行进装置110、影像摄取装置120、目标物处理装置130、超声波感测装 置140，以及控制模块150;其中，行进装置110可包括用以带动行动机器人100直行的 轮组、带动行动机器人100转向的轮组，以及控制上述轮组的转速的电机。影像摄取装 置120例如是网络摄影机(webcam)，可以上下调整角度并且在行动机器人100行进的过 程中不断地拍摄影像。
目标物处理装置130用以在行动机器人100行走在一空间中时，对空间内的数 个目标物进行特定的处理动作；其中，空间可以是房间或球场等等，在此并不限制其范 围，而空间可分为边缘区域与中心区域。超声波感测装置140则是用以检测行动机器人 100四周的环境信息。
控制模块150耦接至行进装置110、影像摄取装置120、目标物处理装置130，以 及超声波感测装置140，利用影像摄取装置120所拍摄的影像，针对所要处理的目标物进 行检测以及规划处理顺序，并且控制行进装置110带动行动机器人100依照动态规划出的 路径在空间中行走以靠近目标物，再由目标物处理装置130对目标物进行处理动作。换 句话说，当行动机器人100在空间中行走并试图对目标物进行处理时，控制模块150将根 据影像摄取装置120所拍摄到的影像以及目标物的种类，动态规划一个进行处理的行进 路径，从而使得行动机器人100能更有效率地完成目标物处理的动作；其中，控制模块 150例如是具备运算处理能力的硬件(例如处理器或芯片组)、软件，或硬件及软件的组 合，在此并不限制其范围。举例来说，可通过处理器或芯片组来实现路径规划功能，并 借由下达对应的硬件控制指令来驱动行进装置110及目标物处理装置130执行动作。除此 之外，在将路径规划功能实作为软件时，则可将此软件安装至笔记本电脑。而笔记本电 脑可以通过蓝牙、RS-232转换器或通用串行总线(Universal Serial Bus ； USB)等接口， 将行进装置110及目标物处理装置130的硬件控制指令传送至微处理器，再由微处理器驱 动行进装置110及目标物处理装置130执行对应的动作。
以下将更进一步地说明行动机器人100的内部装置与模块的运作流程。图2是依 照本发明的一实施例所绘示的目标物处理路径的规划方法的流程图，请参阅图1与图2 ；CN 102023641 A说 明 书4/8页出口 第一轮 第一轴线 方向轮 第二轴线 转接件 滚轮 叶片第三轴线 导引元件 兵乓球首先如步骤210所示，控制模块150定义一起始位置，此起始位置例如是空间中的一个角 落位置，或是行动机器人100目前的所在位置。
接着在步骤220中，控制模块150控制行进装置110由起始位置开始带动行动机 器人100在空间的边缘区域中行进。当行动机器人100行进之时，影像摄取装置120会 不断地拍摄影像；其中，影像摄取装置120所拍摄的例如是行动机器人100前方的影像。
接下来如步骤230所示，控制模块150取得影像摄取装置120最新拍摄到的影 像，并且在步骤240中，由控制模块150根据影像中目标物分别与行动机器人100之间的 距离来规划一处理顺序。在本实施例中，利用影像来规划目标物的处理顺序，首先必须 检测影像中的目标物位置，而以下将以图3来进一步说明规划处理顺序的各步骤。
请参阅图3，在本实施例中假设目标物符合一特定形状(例如圆形或方形等等， 在此并不加以限制)，因此在步骤310中，控制模块150首先在取得的影像中搜寻特定形 状以取得至少一个候选物。举例来说，控制模块150将对影像进行一测边处理，以摄取 影像中的多个边缘特征；其中，测边处理例如是利用Sobel测边算法等等，但并不用以 限制本发明的范围。在取得边缘特征之后，控制模块150便可借由判断边缘特征是否符 合特定形状来取得影像中的候选物。在一实施例中，控制模块150还可以利用影像处理 与电脑视觉的相关技术来检测影像中相互重叠的候选物。举例来说，当特定形状为圆形 时，控制模块150例如可使用随机式测圆法来检测影像中重叠的圆形。
在本实施例中，控制模块150在取得候选物之后，例如会将影像划分为数个子 影像区域，并统计在哪个子影像区域中具有最多的候选物；其中，各子影像区域分别对 应一方向(例如前方、左方，以及右方)。控制模块150计算在各子影像区域中的候选物 数量，并取得所对应的候选物数量最多的子影像区域，以及将包括最多候选物的子影像 区域所对应的方向设定为行进方向。然后，控制模块150便可控制行进装置110带动行 动机器人100朝行进方向前进。
在取得影像中的候选物之后，如步骤320所示，控制模块150取得各候选物分别 与行动机器人100之间的距离。由于在本实施例中所针对的是种类相同的目标物，在同 一种类的目标物的体积都应相同的前提之下，当候选物在影像中的体积越大，便表示距 离行动机器人100越近，因此控制模块150例如是依据各候选物在影像中的大小来判断其 与行动机器人100之间的距离。在特定形状为圆形的情况下，控制模块150会依据各候 选物在影像中的半径来判断候选物与行动机器人100之间的距离，其中，半径越大表示 候选物距离行动机器人100越近。
在本实施例中，影像中符合特定形状的候选物很有可能都是行动机器人100所 要处理的目标物。然而，当候选物与行动机器人100的距离过远时，行动机器人100并 无法立即对其进行处理，因此在步骤330中，控制模块150将筛选出所对应的距离小于或 等于第一阈值的候选物以作为影像中的目标物。
在另一实施例中，控制模块150还会以前后拍摄的多张影像来进一步判断移动 中的目标物是否能被行动机器人100处理。其中，控制模块150分别取得各目标物在最新 拍摄的影像中的目前位置与在上一张影像中的先前位置。倘若目标物的目前位置与先前 位置之间的位移大于第二阈值，表示这个目标物移动的速度非常快，十分可能快速闪过 行动机器人100所能触及的范围，进而导致行动机器人100无法对其进行处理。因此，控制模块150将删除所对应的位移大于第二阈值的目标物；反之，若在前后拍摄的几张 影像中，相同的目标物都出现在邻近的位置，控制模块150便判断这样的目标物是静止 或趋于静止状态而能被行动机器人100所处理。
又在另一实施例中，为了更进一步地确保所检测到的目标物就是行动机器人100 所要处理的对象，当目标物符合特定颜色时，控制模块150将取得各目标物的颜色，并 且将所对应的颜色不符合特定颜色的目标物删除。
通过上述动作便可检测出影像中符合行动机器人100的处理对象的各个目标 物，同时也可以确认目标物的位置。最后如步骤340所示，在设定目标物的处理顺序 时，对与行动机器人100之间的距离越近的目标物，控制模块150将安排越优先的次序。 也就是说，越靠近行动机器人100的目标物将越优先被行动机器人100所处理。
值得一提的是，控制模块150每隔一段预设周期便会判断在最新拍摄的影像中 是否出现新目标物。若出现新目标物，控制模块150将重新根据新目标物与行动机器人 100之间的距离来更新原有的处理顺序。如此一来，即便是有新的目标物进入空间，行动 机器人100也能即时将其纳入处理顺序并进行处理。
图3说明了控制模块150如何检测影像中的目标物并规划各目标物的处理顺序， 接着请回到图2的步骤250，控制模块150控制行进装置110依照处理顺序带动行动机器 人100行进，并使目标物处理装置130依序对影像中的目标物执行处理动作。举例来说， 由于控制模块150已取得各目标物的位置，因此便能控制行进装置110改变行动机器人 100的运动方向与速度以接近目标物，并适时开启目标物处理装置130，待完成处理动作 后再将目标物处理装置130关闭。
接下来在步骤沈0中，控制模块150判断行动机器人100是否已回到起始位置。 若已回到起始位置，则表示完成了边缘区域中的目标物处理动作，而在此结束本实施例 的流程。然而，倘若行动机器人100尚未回到起始位置，则如步骤270所示，控制模块 150控制行进装置110继续带动行动机器人100在边缘区域中行进，并反复执行步骤230 至步骤260的动作，直到行动机器人100回到起始位置为止；如图2所示的各步骤，行动 机器人100在处理空间中的多个目标物时，将不再没效率地盲目行走，取而代之的是绕 着此空间的四周(即边缘区域)并依照处理顺序行进。在回到起始位置时，行动机器人 100便可完成散落于空间四周的所有目标物的处理动作。
值得一提的是，当行动机器人100在边缘区域中行进时，控制模块150将依据超 声波感测装置140所检测到的环境信息来控制行进装置110带动行动机器人100沿着空间 的边缘(例如房间四周的墙壁)行进，并与边缘保持一预设距离。一旦行动机器人100 为了执行处理动作而偏离空间边缘超过第四阈值时，控制模块150将控制行进装置110带 动行动机器人100往边缘移动，进而沿着边缘行进并同时与边缘保持预设距离，其中， 第四阈值大于预设距离。
在本发明的另一实施例中，行动机器人100除了对空间的边缘区域中的目标物 进行处理之外，在边缘区域已处理完毕而回到起始位置之后，行动机器人100会进一步 地往中心区域检测目标物，并排定处理顺序以及依照处理顺序进行目标物的处理动作。 图4是依照本发明的另一实施例所绘示的目标物处理路径的规划方法的流程图。在本实 施例中，图4所示的步骤4010至步骤4070与图2的步骤210至步骤270相同或相似，故在此不再赘述。以下将以行动机器人100完成边缘区域的处理动作，而回到起始位置之 后的动作来进行说明。
如步骤4080所示，控制模块150在行动机器人100回到起始位置之后，将空间 的中心区域划分为数个子区域，并定义上述子区域的一区域行进顺序；其中，控制模块 150例如会朝着预设方向扫瞄中心区域，且在扫描的过程中，一旦遇到障碍物便划分出一 块子区域。而控制模块150在规划区域行进顺序时，会尽量避免行动机器人100重复行 经相同的子区域，同时也会避免绕远路行进的情况。
接着在步骤4090中，控制模块150依照区域行进顺序取得尚未进入过且目前应 最先进入的子区域，并控制行进装置110带动行动机器人100进入上述子区域。由于影 像摄取装置120会不断地拍摄影像，因此如步骤4100所示，控制模块150取得影像摄取 装置120在所进入的子区域中最新拍摄到的影像。接下来在步骤4110中，控制模块150 根据影像中目标物分别与行动机器人100之间的距离来规划子区域中对目标物进行处理 的处理顺序，并如步骤4120所示，控制行进装置110带动行动机器人100依照处理顺序 在子区域中行进，且让目标物处理装置130对影像中的目标物进行处理动作。由于步骤 4100至步骤4120的详细实施方式与上述实施例相同或相似，故在此不再赘述。
最后在步骤4130中，控制模块150判断是否还有其他尚未进入过的子区域。若 是，则回到步骤4090令行动机器人100依照区域行进顺序进入另一个子区域，并反复执 行步骤4100至步骤4130直到行动机器人100依序进入中心区域中的所有子区域为止。
如图4所示，行动机器人100在空间中准备对特定的目标物进行处理时，首先 会沿着空间的边缘区域进行搜寻，并且通过不断拍摄到的影像来进行目标物的检测以及 处理顺序的规划。待边缘区域均处理完毕之后，行动机器人100便会往空间的中心区域 行进，它是按照特定的区域行进顺序依次进入划分自中心区域的各个子区域，并同样利 用拍摄到的影像来检测各子区域中的目标物且排定处理顺序。行动机器人100将以子区 域为单位，依序对每个子区域中的目标物进行处理，进而完成整个空间的目标物处理动 作。
也就是说，根据控制模块150的判断及指示，行动机器人100在对一空间中散落 于各处的目标物进行处理时，首先会绕着空间的四周(即边缘区域)边行进边执行目标物 处理的动作，直到回到起始位置之后，再按照控制模块150的规划依序进入中心区域的 各个子区域，并对各子区域中的目标物进行处理。通过路径规划以及处理顺序的安排， 行动机器人100将不需要耗费时间及电力在空间中盲目地行走，而可以有效地接近目标 物进而提升处理目标物的效率。
在图2与图4所示的目标物处理路径的规划方法中，当行动机器人100在行进 时，控制模块150会利用超声波感测装置140所检测到的环境信息，来避免行动机器人 100碰撞到空间的边缘(例如墙壁)或障碍物。除此之外，控制模块150将取得影像中 的多个边缘特征，以及在边缘特征符合直线且斜率为90度或接近90度时，判定边缘特征 的所在位置存在静态障碍物。据此，控制模块150将控制行进装置110在带动行动机器 人100行进时，自动闪避上述的静态障碍物。另外，倘若最新拍摄的影像中，物体的位 置与上一张影像中同一物体的位置相差过多，表示物体的移动速度较快；而在移动速度 大于第三阈值(例如行动机器人100行进的速度)时，物体将被判定为动态障碍物。控11制模块150将控制行进装置110在带动行动机器人100行进而靠近动态障碍物时，自动转 弯以闪避动态障碍物。通过这样的机制，即便空间中有任何移动中或静止的障碍物，行 动机器人100都能顺利地前进而不与其产生碰撞。
图5是依照本发明的一实施例所绘示的行动机器人100的外观侧视图。请同时 参阅图1与图5，行动机器人100包括本体510，其中本体510具有相互连通的腔室520 及出口 530。在本实施例中，行进装置110包括第一轮组与第二轮组，其中，第一轮组的 轴设于本体520且能以第一轴线545为中心前后滚动，第一轮组包括相互平行并以第一轴 线545为轴心的第一轮540及第二轮(未示出，其位于行动机器人100的另一侧)；也就 是说，第一轮540及第二轮同轴且相互平行。第一轮组用以带动行动机器人100直线行 进，而第二轮组的轴亦设在本体510上且可以第二轴线553为中心左右转动。在本实施 例中，第二轮组为方向轮550，其通过转接件557将轴设在本体510上。进一步来说，方 向轮550是以第二轴线553为中心左右转动，进而带动行动机器人100转向；其中，第一 轴线545与第二轴线553实质上是彼此相互垂直。本实施例是利用单一个方向轮550来 带动行动机器人100转换方向，且由两个平行且同轴的第一轮540与第二轮来控制行进的 速度，这样的设计不仅较为简单，同时也可以确保行动机器人100能直线行进。
在本实施例中，目标物处理装置130包括滚轮560。此滚轮560的轴设在本体 510上，且如图6所示，具有在第三轴线565的径向上延伸的多个叶片(在本实施例中， 滚轮560据有8个叶片)。本体510还包括导引元件570，此导引元件570覆盖部分的滚 轮560。当目标物处理装置130依照控制模块150的命令而开始对目标物执行处理动作 时，例如是利用随着滚轮560转动的叶片，将目标物顺着导引元件570搜集至腔室520。 由于第一轮组位于滚轮560与第二轮组之间，而第二轮组位于第一轮组与出口 530之间， 且第一轮组的轮径又大于第二轮组的轮径，因此行动机器人100所搜集到的目标物会滚 入腔室520，并被保留在腔室520之中。而使用者则可以由出口 530取出行动机器人100 所搜集的目标物。
图7A至图7D是依照本发明的一实施例所绘示的滚轮560将目标物搜集至腔室 520的示意图。在本实施例中，假设行动机器人100所要处理的目标物为乒乓球，而图 7A表示行动机器人100接近乒乓球700的状态；接着在图7B中，滚轮560受到控制模 块150的指示转动而使得叶片561接触到乒乓球700;如图7C所示，乒乓球700持续被 转动的叶片561顺着导引元件570所带动；最后在图7D中，乒乓球700被带动而滑入腔 室 520。
综合以上所述，本发明所提的行动机器人与其目标物处理路径的规划方法是 通过在行走时拍摄的影像来检测并排定目标物处理的顺序，而行动机器人在依照动态规 划出的路径行进时，还可以自动闪避动态与静态的障碍物，进而能更快且更有效率地完 成目标物处理的动作。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术 人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范 围，当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种目标物处理路径的规划方法，用以规划一行动机器人处理一空间内多个目标 物时的行进路径，其中该空间包括一边缘区域与一中心区域，该方法包括定义一起始位置；控制该行动机器人由该起始位置开始在该边缘区域中行进，其中该行动机器人在行 进时不断拍摄一影像；取得该行动机器人最新拍摄的该影像；根据该影像中该些目标物分别与该行动机器人之间的一距离规划一处理顺序； 控制该行动机器人依照该处理顺序行进，并对该影像中的该些目标物执行一处理动 作；以及重复上述取得该影像、规划该处理顺序，以及控制该行动机器人执行该处理动作的 步骤，直到该行动机器人回到该起始位置。
2.根据权利要求1所述的目标物处理路径的规划方法，其中在该行动机器人回到该起 始位置之后，还包括划分该中心区域为多个子区域，并定义该些子区域的一区域行进顺序； 依照该区域行进顺序控制该行动机器人进入该些子区域其中之一，其中该行动机器 人在行进时不断拍摄该影像；取得该行动机器人在所进入的该子区域行进时最新拍摄的该影像； 根据该影像中该些目标物分别与该行动机器人之间的该距离规划该处理顺序； 控制该行动机器人依照该处理顺序行进并对该影像中的该些目标物进行该处理动 作；以及重复上述控制该行动机器人进入该些子区域其中之一、取得该影像、规划该处理顺 序，以及控制该行动机器人执行该处理动作的步骤，直到该行动机器人已进入过各该些 子区域为止。
3.根据权利要求1所述的目标物处理路径的规划方法，其中该些目标物符合一特定形 状，而根据该影像中该些目标物分别与该行动机器人之间的该距离，规划该处理顺序的 步骤包括在该影像中搜寻该特定形状以取得至少一候选物； 取得各该些候选物分别与该行动机器人之间的该距离；筛选出所对应的该距离小于或等于一第一阈值的该些候选物，以作为该影像中的该 些目标物；以及在设定该些目标物的该处理顺序时，安排与该行动机器人之间的该距离越近的该些 目标物越优先的次序。
4.根据权利要求1所述的目标物处理路径的规划方法，其中根据该影像中该些目标物 分别与该行动机器人之间的该距离，规划该处理顺序的步骤包括每隔一预设周期判断在最新拍摄的该影像中是否出现一新目标物；以及 若出现该新目标物，则重新根据该新目标物与该行动机器人之间的该距离更新该处 理顺序。
5.—种行动机器人，包括一行进装置，用以带动该行动机器人行进；一影像摄取装置，用以在该行动机器人行进时不断拍摄一影像； 一目标物处理装置，用以处理一空间内的多个目标物，其中该空间包括一边缘区域 与一中心区域；以及一控制模块，耦接至该影像摄取装置、该行进装置，以及该目标物处理装置， 其中该控制模块定义一起始位置，控制该行进装置由该起始位置开始带动该行动机 器人在该边缘区域中行进，并取得该影像摄取装置最新拍摄的该影像，再根据该影像中 该些目标物分别与该行动机器人之间的一距离规划一处理顺序，进而控制该行进装置依 照该处理顺序行进，并使该目标物处理装置对该影像中的该些目标物执行一处理动作；该控制模块重复上述取得该影像、规划该处理顺序，以及控制该目标物处理装置执 行该处理动作的操作，直到该行动机器人回到该起始位置。
6.根据权利要求5所述的行动机器人，其中该控制模块在该行动机器人回到该起始 位置之后，划分该中心区域为多个子区域，并定义该些子区域的一区域行进顺序；依照 该区域行进顺序控制该行进装置带动该行动机器人进入该些子区域其中之一，并取得该 影像摄取装置在所进入的该子区域中最新拍摄的该影像，再根据该影像中该些目标物分 别与该行动机器人之间的该距离规划该处理顺序，从而控制该行进装置带动该行动机器 人依照该处理顺序行进，并使该目标物处理装置对该影像中的该些目标物进行该处理动 作；该控制模块重复上述控制该行进装置带动该行动机器人进入该些子区域其中之一、 取得该影像、规划该处理顺序，以及控制该目标物处理装置执行该处理动作的操作，直 到该行动机器人已进入过各该些子区域为止。
7.根据权利要求5所述的行动机器人，其中该些目标物符合一特定形状，而该控制模 块在该影像中搜寻该特定形状以取得至少一候选物，并估算各该些候选物分别与该行动 机器人之间的该距离，再筛选出所对应的该距离小于或等于一第一阈值的该些候选物， 以作为该影像中的该些目标物，以及在设定该些目标物的该处理顺序时，安排与该行动 机器人之间的该距离越近的该些目标物越优先的次序。
8.根据权利要求5所述的行动机器人，其中该控制模块每隔一预设周期判断在最新拍 摄的该影像中是否出现一新目标物；若出现该新目标物，则重新根据该新目标物与该行 动机器人之间的该距离更新该处理顺序。
9.根据权利要求5所述的行动机器人，还包括一本体，该本体具有一腔室、一出口、一导引元件，其中该出口与该腔室连通，且 该导引元件覆盖该滚轮的一部分，其中该行进装置包括一第一轮组与一第二轮组；该第一轮组的轴设在该本体上且以 一第一轴线为中心前后滚动，而该第二轮组的轴设在该本体上且以一第二轴线为中心左 右转动，其中该第一轴线与该第二轴线实质上相互垂直，该第一轮组包括相互平行且以 该第一轴线为轴心的一第一轮及一第二轮；该第一轮组带动该行动机器人直线行进，该 第二轮组为一方向轮；该方向轮通过一转接件将轴设在该本体上，且该方向轮以该第二 轴线为中心左右转动，以带动该行动机器人转向，该目标物处理装置包括一滚轮；该滚轮的轴设在该本体上，具有在一第三轴线的径 向上延伸的多个叶片，该目标物处理装置在对该些目标物执行该处理动作时，利用随着 该滚轮转动的该些叶片，将该些目标物顺着该导弓I元件搜集至该腔室。
10.根据权利要求9所述的行动机器人，其中该第一轮组位于该滚轮与该第二轮组之 间，且该第二轮组位于该第一轮组与该出口之间，且该第一轮组的轮径大于该第二轮组 的轮径。
全文摘要
一种行动机器人与其目标物处理路径的规划方法。此方法用以规划行动机器人处理空间内数个目标物时的行进路径，此空间包括边缘区域与中心区域。首先，定义起始位置并控制行动机器人由起始位置开始在边缘区域中行进；接着，取得行动机器人在行进时最新拍摄到的影像，并根据影像中各目标物分别与行动机器人之间的距离来规划处理顺序；最后，控制行动机器人依照处理顺序行进并对影像中的目标物执行处理动作。此方法将重复上述取得影像、规划处理顺序，以及控制行动机器人执行处理动作的步骤直到行动机器人回到起始位置。
文档编号B62D61/00GK102023641SQ20091020970
公开日2011年4月20日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年5月20日
发明者吴建欣, 范钦雄 申请人:范钦雄