行走装置及适用于行走装置的运作方法

行走装置及适用于行走装置的运作方法
【专利摘要】一种行走装置及适用于行走装置的运作方法。行走装置适用于行走于设置有一基地台的一基板上，包含：一壳体；设置于壳体内的一运动模块、一感应模块和一处理器。当处理器操作于工作模式，决定壳体远离基地台后的行走路径，且是根据感应模块侦测出的障碍物位置来调整壳体的行走路径；当处理器操作于返航模式，将壳体行走过的基板部分区分成多个区块，并判断行走装置目前所在区块、基地台所在区块以及所述障碍物所在区块，且集合前述障碍物所在区块以外的那些区块来形成一返航路径，其中返航路径的起始区块是行走装置目前所在区块，终点区块是基地台所在区块。
【专利说明】行走装置及适用于行走装置的运作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种行走装置，特别是涉及一种能有效导航至基地台的行走装置及适用于行走装置的运作方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中，行走装置在驱动动力快耗尽时，会设法补充能量。例如:扫地机器人在电池余量过低时，会回到充电座进行充电。
[0003]常见返回充电座的方式有三种。第一种，扫地机器人以随机行走方式找寻充电座发出的导引信号，再追随导引信号逐步返回充电座。第二种，因为通常充电座会放置于墙面的插座旁，所以扫地机器人先利用碰撞侦测器或沿墙侦测器找到墙面，再沿着墙面行走找寻充电座导引信号，然后追随导引信号返回充电座。第三种，扫地机器人从离开充电座起，记忆所行走路径的上方影像，而在需返航时循着记忆影像前进来接近充电座。
[0004]不过，前述返航效率并不理想，扫地机器人很可能还未找到充电座，就耗尽了电池余量。

【发明内容】

[0005]本发明的目的在于提供一种行走装置，能有效率地规划返回基地台的路径，并循着规划路径抵达基地台。
[0006]本发明行走装置，适用于行走于设置有一基地台的一基板上，包含:一壳体；一运动模块，设置于该壳体内，用于使该壳体运动；一感应模块，设置于该壳体内，用于侦测该壳体周遭是否出现一障碍物；一处理器，设置于该壳体内，并电连接该运动模块和该感应模块，且可操作于一工作模式或一返航模式；当该处理器操作于该工作模式，决定该壳体远离该基地台后的行走路径，且是根据该感应模块侦测出的障碍物位置来调整该壳体的行走路径；当该处理器操作于该返航模式，将该壳体行走过的基板部分区分成多个区块，并判断该行走装置目前所在区块、该基地台所在区块以及所述障碍物所在区块，且集合前述障碍物所在区块以外的那些区块来形成一返航路径，其中该返航路径的起始区块是该行走装置目前所在区块，该返航路径的终点区块是该基地台所在区块。
[0007]本发明所述行走装置，该处理器的工作模式具有一沿墙阶段和一田耕阶段，该感应模块包括一碰撞侦测器；该壳体以该碰撞侦测器朝前移动而侦测到该障碍物时，该处理器切换到该沿墙阶段，而使该壳体绕行该障碍物，直到回到首次侦测到该障碍物的位置，该处理器就切换到该田耕阶段；该处理器于该田耕阶段，使该壳体沿着一田耕方向前行，且在该碰撞侦测器再次侦测到该障碍物时，使该壳体旋转到一移位方向再前进一段移位距离，再使该壳体旋转到相反于前次田耕方向的方向再前行，其中该田耕方向和该移位方向相互垂直。
[0008]本发明所述行走装置，该处理器选择性地操作于该工作模式的一沿墙阶段，该感应模块包括一碰撞侦测器；该壳体以该碰撞侦测器朝前移动而侦测到该障碍物时，该处理器切换到该沿墙阶段，而使该壳体绕行该障碍物并记录该壳体运动位置和该障碍物位置；其中，该壳体每移动一段取样距离，该处理器就根据该感应模块的侦测信息来记录该壳体目前位置和转动角度，并在转动角度是一第一角度以上的两壳体位置间求出一个拟合函数来涵盖该壳体在这两个位置间的每一次已记录位置。
[0009]本发明所述行走装置，该处理器切换于该工作模式的该沿墙阶段和一田耕阶段间；该处理器使该壳体以该碰撞侦测器朝前沿着一田耕方向移动，且在该碰撞侦测器侦测到另一障碍物时，判断该另一障碍物位置是否为该拟合函数的涵盖位置；当该处理器判断得知该另一障碍物位置为该拟合函数的涵盖位置，使该壳体旋转到一移位方向再前进一段移位距离，再使该壳体旋转到相反于前次田耕方向的方向再前行，其中该田耕方向和该移位方向相互垂直。
[0010]本发明所述行走装置，当该处理器判断得知该另一障碍物位置不是该拟合函数的涵盖位置，进入该沿墙阶段，使该壳体绕行该另一障碍物并记录该壳体运动位置和该另一障碍物位置，直到回到首次侦测到该另一障碍物的位置。
[0011]本发明所述行走装置，还包含电连接该处理器的一蓄电器；当该处理器操作于该工作模式，而行走过该整个基板或侦测出该蓄电器电力不足或接收到一外部返航信号，该处理器就切换到该返航模式。
[0012]本发明所述行走装置，该处理器给与该返航路径上的各个区块一个指定序号，且从该起始区块到该终点区块的区块序号是单调变化。
[0013]本发明所述行走装置，从该起始区块到该终点区块的区块序号是递减；该处理器于该返航模式中，该壳体每移动一段取样距离，该处理器就根据该感应模块的侦测信息来记录该壳体位置和转动角度；该处理器更根据该壳体所在区块决定接下来该壳体要依序移动到该返航路径的哪一个区块，该处理器决定移动的方式是为依序移动两个区块的所有态样，分别加总目前该壳体区块和两个待移动区块的序号，而从中选出对应最小区块序号加总值的一个态样，并以该态样的第一个待移动区块当作接下来要依序移动的区块。
[0014]本发明所述行走装置，该处理器是依据相互垂直的一第一轴和一第二轴来将该壳体行走过的基板部分区分成所述区块；当对应最小区块序号加总值的态样数目有多个，该处理器优先选取沿着该第二轴接近该基地台的态样。
[0015]本发明所述行走装置，该感应模块具有一碰撞侦测器、一防掉落侦测器、一角速度侦测器和一加速度侦测器；当该碰撞侦测器侦测出该壳体的前方存在障碍物，或当该防掉落侦测器侦测出该壳体底面与该基板的距离大于一第一高度，或当该角速度侦测器或该加速度侦测器侦测到该壳体前方高度变化大于一第二高度，该感应模块便判断该壳体周遭出现该障碍物，且该处理器会使该壳体后退一段距离，再旋转一角度，更前行一段距离。
[0016]本发明适用于一行走装置的运作方法，该行走装置行走于设置有一基地台的一基板上，该运作方法包含以下步骤:使该行走装置操作于一工作模式或一返航模式；当该行走装置操作于该工作模式，会远离该基地台而行走于该基板上，且侦测周遭是否出现一障碍物，以调整该行走装置的行走路径；当该行走装置操作于该返航模式，将行走过的基板部分区分成多个区块，并判断该行走装置目前所在区块、该基地台所在区块以及所述障碍物所在区块，且集合前述障碍物所在区块以外的那些区块来形成一返航路径，其中该返航路径的起始区块是该行走装置目前所在区块，该返航路径的终点区块是该基地台所在区块。[0017]本发明所述运作方法，该行走装置的工作模式具有一沿墙阶段和一田耕阶段，该行走装置包括一碰撞侦测器；该行走装置以该碰撞侦测器朝前移动而侦测到该障碍物时，会切换到该沿墙阶段，而绕行该障碍物，直到回到首次侦测到该障碍物的位置，才切换到该田耕阶段；该行走装置于该田耕阶段，沿着一田耕方向前行，且在该碰撞侦测器再次侦测到该障碍物时，旋转到一移位方向再前进一段移位距离，再旋转到相反于前次田耕方向的方向再前行，其中该田耕方向和该移位方向相互垂直。
[0018]本发明所述运作方法，该行走装置选择性地操作于该工作模式的一沿墙阶段，且包括一碰撞侦测器；该行走装置以该碰撞侦测器朝前移动而侦测到该障碍物时，会切换到该沿墙阶段而绕行该障碍物，并记录该行走装置运动位置和该障碍物位置；其中，该行走装置每移动一段取样距离，会根据所侦测信息来记录该行走装置目前位置和转动角度，并在该行走装置的转动角度是一第一角度以上的两位置间求出一个拟合函数来涵盖该行走装置在这两个位置间的每一次已记录位置。
[0019]本发明所述运作方法，该行走装置切换于该工作模式的该沿墙阶段和一田耕阶段间；该行走装置以该碰撞侦测器朝前沿着一田耕方向移动，且在该碰撞侦测器侦测到另一障碍物时，判断该另一障碍物位置是否为该拟合函数的涵盖位置；当该行走装置判断得知该另一障碍物位置为该拟合函数的涵盖位置，旋转到一移位方向再前进一段移位距离，再旋转到相反于前次田耕方向的方向再前行，其中该田耕方向和该移位方向相互垂直。
[0020]本发明所述运作方法，当该行走装置判断得知该另一障碍物位置不是该拟合函数的涵盖位置，进入该沿墙阶段而绕行该另一障碍物，并记录该行走装置运动位置和该另一障碍物位置，直到回到首次侦测到该另一障碍物的位置。
[0021]本发明所述运作方法，当该行走装置操作于该工作模式，而行走过该整个基板或侦测出该行走装置的一蓄电器电力不足或接收到一外部返航信号，就切换到该返航模式。
[0022]本发明所述运作方法，该行走装置给与该返航路径上的各个区块一个指定序号，且从该起始区块到该终点区块的区块序号是单调变化。
[0023]本发明所述运作方法，从该起始区块到该终点区块的区块序号是递减；该行走装置于该返航模式中，每移动一段取样距离，就根据所侦测信息来记录该行走装置位置和转动角度；该行走装置更根据该行走装置所在区块决定接下来要依序移动到该返航路径的哪一个区块，且该行走装置决定移动的方式是为依序移动两个区块的所有态样，分别加总目前该行走装置区块和两个待移动区块的序号，而从中选出对应最小区块序号加总值的一个态样，并以该态样的第一个待移动区块当作接下来要依序移动的区块。
[0024]本发明所述运作方法，该行走装置是依据相互垂直的一第一轴和一第二轴来将该行走装置行走过的基板部分区分成所述区块；当对应最小区块序号加总值的态样数目有多个，该行走装置优先选取沿着该第二轴接近该基地台的态样。
[0025]本发明所述运作方法，该行走装置具有一碰撞侦测器、一防掉落侦测器、一角速度侦测器和一加速度侦测器；当该碰撞侦测器侦测出该行走装置的前方存在障碍物，或当该防掉落侦测器侦测出该行走装置底面与该基板的距离大于一第一高度，或当该角速度侦测器或该加速度侦测器侦测到该行走装置前方高度变化大于一第二高度，该行走装置便判断周遭出现该障碍物，且后退一段距离，再旋转一角度，更前行一段距离。
[0026]本发明的有益效果在于:该处理器能记录该基地台位置，且记录该行走装置于工作模式的行走路径，而在返航模式下规划出一条较佳的返航路径，使行走装置能有效率地返回基地台。
【专利附图】

【附图说明】
[0027]图1是一张示意图，说明本发明行走装置和充电座设置于基板上；
[0028]图2是一张方块图，说明行走装置的较佳实施例；
[0029]图3是一张示意图，说明行走装置于沿墙阶段和田耕阶段的动作路径；
[0030]图4是一张示意图，说明行走装置于沿墙阶段和田耕阶段的另一动作路径；
[0031]图5是一张示意图，说明基板被区分为多个栅栏式区块；
[0032]图6是一张示意图，说明从起始区块到终点区块的导航路径；
[0033]图7是一张示意图，说明待移动区块的态样；
[0034]图8是一张流程图，说明行走装置于沿墙阶段和田耕阶段间的切换；
[0035]图9是一张流程图，说明行走装置的田耕阶段作动。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
[0037]参阅图1，本发明行走装置I适用于行走于一基板9上，且可选择性地与设置于基板9上的一基地台8进行有线接取。较佳地，基板9可以是指渐升式地板、渐降式地板、平面地板，或是高度不同于平面地板的楼梯地板，而行走装置I是扫地机器人，基地台8是可以通过有线方式对行走装置I充电的充电座。
[0038]参阅图2,行走装置I包含一壳体2,以及设置于壳体2中的一处理器3、一蓄电器
4、一感应模块5及一运动模块6。感应模块5具有一碰撞侦测器51、一沿墙侦测器52、一防掉落侦测器53、一角速度侦测器54、一加速度侦测器55、一运动侦测器56及一导引侦测器57，且通过这些侦测器51?57电连接到处理器3，处理器3也分别电连接蓄电器4和运动模块6。
[0039]以下说明行走装置I的各组件做动。
[0040]蓄电器4用于提供电力给行走装置I的所有组件。
[0041]运动模块6用于使壳体2运动，即移动及旋转。当运动模块6使壳体2转动时，行走装置I的其他组件会和壳体2同步转动。当运动模块6使壳体2移动时，行走装置I的其他组件会和壳体2同步移动。较佳地，壳体2为具有一环形侧面和一底面的扁平圆柱体，碰撞侦测器51如图1般沿着壳体2的部分环形侧面而设置。并且，行走装置I移动时，是以碰撞侦测器51朝前移动。
[0042]感应模块5用于侦测壳体2周遭是否出现一障碍物。更详细地，碰撞侦测器51用于侦测壳体2的前方是否存在障碍物。沿墙侦测器52用于侦测壳体2的左右两侧是否存在障碍物。防掉落侦测器53用于侦测壳体底面与基板9的距离。较佳地，本实施例的碰撞侦测器51是从环形侧面上相当于0°的位置进行侦测，沿墙侦测器52是从环形侧面上相当于90°、-90°的位置进行侦测。
[0043]角速度侦测器54用于侦测壳体2的运动角速度信息。加速度侦测器55用于侦测壳体2的运动加速度信息。运动侦测器56用于侦测壳体2的运动距离。[0044]处理器3包括一控制单元31，以及分别电连接控制单元31的一电力监控单元32、一区块处理单元33和一路径决定单元34，其中区块处理单元33与路径决定单元34彼此电连接。控制单元31用于控制运动模块6，使其带动壳体2运动。电力监控单元32监控蓄电器4的剩余电力。区块处理单元33使基板9分为栅栏式的多个区块91 (如图5)，并判断基地台8位于哪一区块91和行走装置I位于哪一区块91，且根据感应模块5侦测到的信息来判断所述栅栏式区块91中的哪几个是危险区块，而危险区块的定义会于稍后说明。路径决定单元34根据电力监控单元32的监控，而在监控得知电力从高于一门坎转成低于该门坎的情况下，集合其中多个相连接的非危险区块来决定一条返航路径，其中非危险区块是指没有被判断成危险区块的区块91，返航路径的终点区块是指基地台8所在区块，返航路径的起始区块是指电力从高于门坎转成低于门坎时行走装置I所在区块。
[0045]详细来说，感应模块5侦测到的信息出现以下三种情况的至少一种时，区块处理单元33会判断行走装置I所在区块91是危险区块。
[0046](一 )碰撞侦测器51侦测出壳体2的前方存在障碍物。
[0047]( 二)防掉落侦测器53侦测出壳体2底面与基板9的距离大于一第一高度。例如:行走装置I移动到往下的楼梯台阶。
[0048](三)角速度侦测器54或加速度侦测器55侦测到壳体2前方高度变化大于一第二高度。例如:行走装置I移动到客厅门坎。
[0049]请注意，本文提到的障碍物可以是指壳体2遇到前述三种情况的任一种。此外，用于判断蓄电的门坎可以是预设的，或是根据基板9大小而定。较佳地，本例的蓄电门坎是电力满载时的0.75倍。
[0050]接下来，介绍行走装置I从离开基地台8到返回基地台8这段期间内的操作模式，分别为待机模式、工作模式、返航模式。又，为了便于说明，下文提到壳体2前进是指往碰撞侦测器51侦测方向，壳体2后退是指往相反于碰撞侦测器51侦测方向。
[0051]首先，控制单元31处于待机模式，会电连接基地台8并进行充电。较佳地，此时壳体2的前方朝基地台8放置，也就是说环形侧面上相当于0°的位置是贴近基地台8。当处理器3的控制单元31收到一外部启动信号，会令电力监控单元32侦测蓄电器4电力，且在侦测出电力超出门坎的情况下控制单元31进入工作模式。
[0052]更明确地，工作模式可区分别三种阶段，即初始阶段、沿墙阶段和田耕阶段。当控制单元31处于初始阶段，先使运动模块6让壳体2后退以离开充电座。离开充电座一段时间后，运动模块6让壳体2旋转一第一角度，较佳为90°，接着让壳体2向前进，直到碰撞侦测器51侦测到障碍物。
[0053]然后，进入沿墙阶段，控制单元31根据感应模块5的侦测信息记录目前壳体位置来当作一初始位置，并使壳体2转动直到沿墙侦测器52侦测到障碍物，就使壳体2与障碍物维持一预设的间隙距离前进。接着，在碰撞侦测器51侦测到障碍物时，再使壳体2以远离沿墙侦测器52前次侦测到障碍物的方向旋转，直至沿墙侦测器52侦测到障碍物的距离与所设定的间隙距离相同时使壳体2停止转动，再次使壳体2与障碍物维持固定间隙距离前进，持续重复上述的侦测、旋转和前进动作直至返回该初始位置，完成一近似封闭的曲线路径。简短来说，在沿墙阶段，控制单元31会使壳体2绕行障碍物，直到回到首次侦测到此障碍物的位置。[0054]在沿墙阶段中，壳体2每移动一段取样距离，控制单元31就根据感应模块5所侦测的信息来记录目前壳体位置。而控制单元31记录壳体位置的同时，也会根据感应模块5的侦测信息记录壳体转动角度，并在具有较大角度变化(转动角度是一第一角度以上，此第一角度以90°为例来说明)的两壳体位置间做一线段拟合的计算动作。较佳地，该取样距离相当于壳体底面直径。
[0055]以图3为例，壳体2在沿墙阶段从初始位置I直行移动到位置II，旋转后再从位置II直行移动到位置III，又旋转后再从位置III直行移动到位置IV，接着又旋转然后返回位置I，行走路径形成一个封闭曲线路径，如图3的粗实线。其中位置1、I1、II1、IV分别对应局部较大的转动角度，所以控制单元31会在位置I和II间作线段拟合计算，所谓线段拟合，就是求出一个第一拟合函数可以涵盖壳体在这两特定位置间的每一次已记录位置。以此类推，控制单元31也会求出关于位置II和III间的第二拟合函数，求出关于位置III和
IV间的第三拟合函数，并求出关于位置IV和I间的第四拟合函数。
[0056]为方便说明，接下来以壳体2于第一拟合函数涵盖位置走向当作第一轴，并以远离第一轴障碍物转动90°的方向当作第二轴。例如，将图3的第一轴方向顺时针转动90°，即为第二轴方向，也就是说此两轴相互垂直。
[0057]接着，控制单元31使壳体2转动直到沿墙侦测器52侦测到障碍物，再进入田耕阶段(如图3的虚线)，控制单元31使壳体2沿着第一轴方向(即首次田耕方向)前行，且在碰撞侦测器51再次侦测到障碍物时，判断此障碍物位置是否为拟合函数的涵盖位置。
[0058]如果控制单元31判断得知此障碍物位置为拟合函数的涵盖位置，则维持于田耕阶段，使壳体2旋转到第二轴方向(即移位方向)再前进一段移位距离，然后使壳体2旋转到相反于前次田耕方向再前行，直到碰撞侦测器51再次侦测到障碍物，再判断障碍物位置是否为拟合函数的涵盖位置。较佳地，壳体2呈扁平圆柱体，该段移位距离相当于壳体2底面的直径，且田耕方向和移位方向相互垂直。
[0059]如果控制单元31判断得知此障碍物位置不是拟合函数的涵盖位置，则进入沿墙阶段，使该壳体2绕行该障碍物并记录该壳体运动位置和该障碍物位置，直到回到首次侦测到该障碍物的位置，且为具有大转动角度变化的两壳体位置间求出一个拟合函数。接着，切换到田耕阶段，而使壳体2旋转到第二轴方向再前进一段移位距离，然后使壳体2旋转到相反于前次田耕方向再前行，直到碰撞侦测器51再次侦测到障碍物，再判断障碍物位置是否为拟合函数的涵盖位置。
[0060]直到壳体2于田耕阶段移动一段移位距离后而超出障碍物于第二轴方向所记录的位置最大值，控制单元31更使壳体2旋转到相反于前次田耕方向，假设此时为时刻T。[0061 ] 参阅图3，如果壳体2在时刻T是位于Pl且朝向此次赖以进入沿墙阶段的障碍物，则控制单元31使壳体2前行，直至超出障碍物在第一轴方向所记录的位置后，控制单元31使壳体2旋转到相反于第二轴方向，再返回此次赖以进入沿墙阶段的障碍物于第二轴方向的投影位置。
[0062]参阅图4，如果壳体2在时刻T是位于P2且背向此次赖以进入沿墙阶段的障碍物，则控制单元31使壳体2前行，直到碰撞侦测器51再次侦测到障碍物，又使壳体2旋转到第二轴方向前进一段移位距离，然后再使壳体2旋转到相反于前次田耕方向并前行，直至超出障碍物在第一轴方向所记录的位置后，控制单元31使壳体2旋转到相反于第二轴方向，再返回此次赖以进入沿墙阶段的障碍物于第二轴方向的投影位置。
[0063]然后，控制单元31再进入田耕阶段，使壳体2以前次田耕方向前进。控制单元31依照前述方式切换于田耕阶段和沿墙阶段间，并且壳体2每移动一段取样距离，控制单元31就根据感应模块5的侦测信息来记录目前壳体位置和转动角度。直到壳体2行走完整个基板9或蓄电器4电力不足，控制单元31就切换到返航模式。
[0064]于返航模式一开始，区块处理单元33将壳体2于沿墙阶段和田耕阶段中行走过的基板9范围依据第一轴和第二轴区分成多个如图5的栅栏式区块91，然后判断基地台8位于哪一区块91且判断壳体2目前位于哪一区块91，接着根据感应模块5的侦测信息来判断所述栅栏式区块91中的哪几个是危险区块，并给与各个非危险区块一个指定序号。参阅图6，序号指定方式为:使基地台8所在区块的序号=0，使相连接于序号O区块的未指定序号区块具有序号=1，使相连接于序号I区块的未指定序号区块具有序号=2，以此类推向外辐射扩展；而危险区块序号则标示为一特定值，例如X。
[0065]而路径决定单元34则在使非危险区块集合出的返航路径规划最短化的原则下来决定从壳体2目前所在区块到基地台8所在区块的返航路径。在壳体2返航移动期间，路径决定单元34会根据壳体2目前所在区块决定接下来壳体2要依序移动到该返航路径的哪一个区块。决定移动的方式是:列出依序移动两个区块的所有可能态样，为每种态样加总目前区块和两个待移动区块的序号，选出对应最小区块序号加总值的一个态样，而以该态样的第一个待移动区块当作接下来要依序移动的区块。待壳体2移动到该态样的第一个待移动区块，路径决定单元34就再以前述方式，根据壳体2目前所在区块决定接下来壳体2要依序移动到该返航路径的哪一个区块。如此反复移动壳体2并决定下一个移动区块，直到导引侦测器57侦测到基地台8发出的一导引信号，控制单元31就循着导引信号驱使运动模块6带动壳体2返回基地台8。
[0066]如果对应最小区块序号加总值的态样数目有多个，则以往第二轴反向移动者为优先。以图7为例，假设壳体2目前所在区块即标示为〇处，移动的可能态样有
a,b, c, d, e, f, g,` h, i, j, k, I等12种。经加总区块序号后,发现a, b, c, d对应最小区块序号加总值，而态样a是往第二轴反向移动，所以决定接下来追随态样a。
[0067]其中，态样a的加总值=13+12+11，态样b的加总值=13+12+11，态样c的加总值=13+12+11，态样d的加总值=13+12+11，态样e的加总值=13+12+13，态样f的加总值=13+14+13，态样g的加总值=13+14+15，态样h的加总值=13+14+15，态样i的加总值=13+14+15，态样j的加总值=13+14+15，态样k的加总值=13+14+13，态样I的加总值=13+12+13。
[0068]总结来说，路径决定单元34是集合其中多个相连接的非危险区块来决定返航路径，且返航路径的起始区块是目前壳体2所在区块，返航路径的终点区块是基地台8所在区块。并且，路径决定单元34主要使返航路径依序行经序号渐减的所述区块，且是优先沿着第二轴反向接近基地台8，其次再沿着第一轴反向接近基地台8。这也可以从图6获得佐证。当然，其他应用不必局限于此，也可以优先于沿着第一轴反向接近基地台8。
[0069]最后，控制单元31使运动模块6控制壳体2前进与转动，以让壳体2循着返航路径依序移动到序号渐减的区块，而逐步抵达位于返航路径终点的基地台8。
[0070]如果壳体2于返航行进过程中，碰撞侦测器51侦测到不预期障碍物的时间超过一段障碍时间(例如5秒钟)，控制单元31通过沿墙侦测器52的辅助，使壳体2沿着该不预期障碍物前进，直到衔接上返航路径。相反地，如果壳体2于返航行进过程中，碰撞侦测器51侦测到不预期障碍物的时间少于该段障碍时间，控制单元31仍依照原来的返航路径计划。
[0071]值得注意的是，虽然前述是说明行走装置I在行走完整个基板9或蓄电器4电力不足时会进入返航模式，但是在另一态样中，进入返航模式的时间点也可以是根据处理器3内部预设时间，或是一外部返航信号，或其他。请注意，返航路径的起始区块可以是控制单元31因为前述任一种情况进入返航模式时的壳体所在区块。
[0072]再者，前述实施例是以障碍物为方形进行说明，但在其他应用中障碍物可为不规则形状，壳体2于沿墙阶段绕着障碍物移动的方向可以不必局限于第一轴或第二轴方向，也可以顺着障碍物形状调整移动方向。
[0073]此外，本实施例返航路径中，从起始区块到终点区块的区块序号是递减，但也可以是递增，或满足单调增加变化，或满足单调减少变化即可。
[0074]较佳地，本实施例的角速度侦测器54是陀螺仪，运动侦测器56是现有的光编码器。光编码器监测用于带动运动模块6的马达(图未示)的转速，来得知运动模块6的行进距离。并且，所述栅栏式区块91的面积相同，且每一区块91面积大于该行走装置I于该基板9的投影面积。
[0075]值得注意的是，当控制单元31在田耕阶段碰到以下三种情况，会采取以下动作。
[0076](一 )碰撞侦测器51侦测出壳体2的前方存在障碍物,控制单兀31使壳体2后退一段移位距离，再以相反于前次旋转方向(以逆时针为例)的方向旋转90° (顺时针旋转90° )，然后前行一段移位距离，再使壳体2以同前述方向再旋转90° (顺时针旋转90° )，再前行。当然，其他态样的旋转角度不需限于90°。
[0077]( 二)防掉落侦测器53侦测出壳体2底面与基板9的距离大于第一高度，控制单元31采取动作相同于情况(一)。
[0078](三)角速度侦测器54或加速度侦测器55侦测到壳体2前方高度变化大于第二高度，控制单元31采取动作相同于情况(一)。
[0079]总结来说，行走装置I执行本发明运作方法的较佳实施例而操作于一工作模式或一返航模式，且工作模式包括初始阶段、沿墙阶段和田耕阶段。其中，在工作模式下，行走装置I会根据障碍物切换于沿墙阶段和田耕阶段间，如图8。假设行走装置I操作于步骤71的田耕阶段，会在步骤72判断出所侦测到的障碍物位置属于拟合函数的涵盖位置时，维持步骤71的田耕阶段操作；否则，切换到步骤73的沿墙阶段以绕行该侦测到的障碍物，且直到回到首次侦测到该障碍物的位置，行走装置I才从沿墙阶段再切回田耕阶段，如步骤74。
[0080]更详细地，图9显示了田耕阶段的步骤流程。
[0081]步骤81:处理器3使壳体2沿着一田耕方向前行。
[0082]步骤82:当碰撞侦测器51侦测到障碍物，流程继续步骤83，否则回到步骤81。
[0083]步骤83:处理器3判断障碍物位置是否为拟合函数的涵盖位置。若是，流程继续步骤84，否则处理器3切换成沿墙阶段。
[0084]步骤84:处理器3使壳体2旋转到一移位方向再前进一段移位距离。
[0085]步骤85:处理器3使壳体2旋转到相反于前次田耕方向的方向再前行，且流程回到步骤82。
[0086]处理器3在工作模式中会如上述般在沿墙阶段和田耕阶段间切换，直到壳体2行走完整个基板9、蓄电器4电力不足、达内部默认时间或是行走装置I接收到一外部返航信号，处理器3才会切换到返航模式。
[0087]综上所述，前述较佳实施例中，该处理器3能记录该基地台8位置，且记录该行走装置I于工作模式的行走路径，而在返航模式下规划出一条较佳的返航路径，使行走装置I能有效率地返回基地台8，所以确实能达成本发明的目的。
【权利要求】
1.一种行走装置，适用于行走于设置有一基地台的一基板上，其特征在于:该行走装置包含: 一壳体; 一运动模块，设置于该壳体内，用于使该壳体运动； 一感应模块，设置于该壳体内，用于侦测该壳体周遭是否出现一障碍物； 一处理器，设置于该壳体内，并电连接该运动模块和该感应模块，且可操作于一工作模式或一返航模式； 当该处理器操作于该工作模式，决定该壳体远离该基地台后的行走路径，且是根据该感应模块侦测出的障碍物位置来调整该壳体的行走路径； 当该处理器操作于该返航模式，将该壳体行走过的基板部分区分成多个区块，并判断该行走装置目前所在区块、该基地台所在区块以及所述障碍物所在区块，且集合前述障碍物所在区块以外的那些区块来形成一返航路径，其中该返航路径的起始区块是该行走装置目前所在区块，该返航路径的终点区块是该基地台所在区块。
2.根据权利要求1所述的行走装置，其特征在于:该处理器的工作模式具有一沿墙阶段和一田耕阶段，该感应模块包括一碰撞侦测器； 该壳体以该碰撞侦测器朝前移动而侦测到该障碍物时，该处理器切换到该沿墙阶段，而使该壳体绕行该障碍物，直到回到首次侦测到该障碍物的位置，该处理器就切换到该田耕阶段； 该处理器于该田耕阶段，使该壳体沿着一田耕方向前行，且在该碰撞侦测器再次侦测到该障碍物时，使该壳体旋转到一移位方向再前进一段移位距离，再使该壳体旋转到相反于前次田耕方向的方向再前行`，其中该田耕方向和该移位方向相互垂直。
3.根据权利要求1所述的行走装置，其特征在于:该处理器选择性地操作于该工作模式的一沿墙阶段，该感应模块包括一碰撞侦测器； 该壳体以该碰撞侦测器朝前移动而侦测到该障碍物时，该处理器切换到该沿墙阶段，而使该壳体绕行该障碍物并记录该壳体运动位置和该障碍物位置； 该壳体每移动一段取样距离，该处理器就根据该感应模块的侦测信息来记录该壳体目前位置和转动角度，并在转动角度是一第一角度以上的两壳体位置间求出一个拟合函数来涵盖该壳体在这两个位置间的每一次已记录位置。
4.根据权利要求3所述的行走装置，其特征在于:该处理器切换于该工作模式的该沿墙阶段和一田耕阶段间； 该处理器使该壳体以该碰撞侦测器朝前沿着一田耕方向移动，且在该碰撞侦测器侦测到另一障碍物时，判断该另一障碍物位置是否为该拟合函数的涵盖位置； 当该处理器判断得知该另一障碍物位置为该拟合函数的涵盖位置，使该壳体旋转到一移位方向再前进一段移位距离，再使该壳体旋转到相反于前次田耕方向的方向再前行，其中该田耕方向和该移位方向相互垂直。
5.根据权利要求4所述的行走装置，其特征在于:当该处理器判断得知该另一障碍物位置不是该拟合函数的涵盖位置，进入该沿墙阶段，使该壳体绕行该另一障碍物并记录该壳体运动位置和该另一障碍物位置，直到回到首次侦测到该另一障碍物的位置。
6.根据权利要求1所述的行走装置，其特征在于:该行走装置还包含电连接该处理器的一蓄电器； 当该处理器操作于该工作模式，而行走过该整个基板或侦测出该蓄电器电力不足或接收到一外部返航信号，该处理器就切换到该返航模式。
7.根据权利要求1所述的行走装置，其特征在于:该处理器给与该返航路径上的各个区块一个指定序号，且从该起始区块到该终点区块的区块序号是单调变化。
8.根据权利要求7所述的行走装置，其特征在于:从该起始区块到该终点区块的区块序号是递减； 该处理器于该返航模式中，该壳体每移动一段取样距离，该处理器就根据该感应模块的侦测信息来记录该壳体位置和转动角度； 该处理器更根据该壳体所在区块决定接下来该壳体要依序移动到该返航路径的哪一个区块，该处理器决定移动的方式是为依序移动两个区块的所有态样，分别加总目前该壳体区块和两个待移动区块的序号，而从中选出对应最小区块序号加总值的一个态样，并以该态样的第一个待移动区块当作接下来要依序移动的区块。
9.根据权利要求8所述的行走装置，其特征在于:该处理器是依据相互垂直的一第一轴和一第二轴来将该壳体行走过的基板部分区分成所述区块； 当对应最小区块序号加总值的态样数目有多个，该处理器优先选取沿着该第二轴接近该基地台的态样。
10.根据权利要求1所述的行走装置，其特征在于:该感应模块具有一碰撞侦测器、一防掉落侦测器、一角速度侦测器和一加速度侦测器； 当该碰撞侦测器侦测出该壳体的前方存在障碍物，或当该防掉落侦测器侦测出该壳体底面与该基板的距离大于一第一高度`，或当该角速度侦测器或该加速度侦测器侦测到该壳体前方高度变化大于一第二高度，该感应模块便判断该壳体周遭出现该障碍物，且该处理器会使该壳体后退一段距离，再旋转一角度，更前行一段距离。
11.一种适用于一行走装置的运作方法，该行走装置行走于设置有一基地台的一基板上，其特征在于:该运作方法包含以下步骤: 使该行走装置操作于一工作模式或一返航模式； 当该行走装置操作于该工作模式，会远离该基地台而行走于该基板上，且侦测周遭是否出现一障碍物，以调整该行走装置的行走路径； 当该行走装置操作于该返航模式，将行走过的基板部分区分成多个区块，并判断该行走装置目前所在区块、该基地台所在区块以及所述障碍物所在区块，且集合前述障碍物所在区块以外的那些区块来形成一返航路径，其中该返航路径的起始区块是该行走装置目前所在区块，该返航路径的终点区块是该基地台所在区块。
12.根据权利要求11所述的运作方法，其特征在于:该行走装置的工作模式具有一沿墙阶段和一田耕阶段，该行走装置包括一碰撞侦测器； 该行走装置以该碰撞侦测器朝前移动而侦测到该障碍物时，会切换到该沿墙阶段，而绕行该障碍物，直到回到首次侦测到该障碍物的位置，才切换到该田耕阶段； 该行走装置于该田耕阶段，沿着一田耕方向前行，且在该碰撞侦测器再次侦测到该障碍物时，旋转到一移位方向再前进一段移位距离，再旋转到相反于前次田耕方向的方向再前行，其中该田耕方向和该移位方向相互垂直。
13.根据权利要求11所述的运作方法，其特征在于:该行走装置选择性地操作于该工作模式的一沿墙阶段，且包括一碰撞侦测器； 该行走装置以该碰撞侦测器朝前移动而侦测到该障碍物时，会切换到该沿墙阶段而绕行该障碍物，并记录该行走装置运动位置和该障碍物位置； 该行走装置每移动一段取样距离，会根据所侦测信息来记录该行走装置目前位置和转动角度，并在该行走装置的转动角度是一第一角度以上的两位置间求出一个拟合函数来涵盖该行走装置在这两个位置间的每一次已记录位置。
14.根据权利要求13所述的运作方法，其特征在于:该行走装置切换于该工作模式的该沿墙阶段和一田耕阶段间； 该行走装置以该碰撞侦测器朝前沿着一田耕方向移动，且在该碰撞侦测器侦测到另一障碍物时，判断该另一障碍物位置是否为该拟合函数的涵盖位置； 当该行走装置判断得知该另一障碍物位置为该拟合函数的涵盖位置，旋转到一移位方向再前进一段移位距离，再旋转到相反于前次田耕方向的方向再前行，其中该田耕方向和该移位方向相互垂直。
15.根据权利要求14所述的运作方法，其特征在于:当该行走装置判断得知该另一障碍物位置不是该拟合函数的涵盖位置，进入该沿墙阶段而绕行该另一障碍物，并记录该行走装置运动位置和该另一障碍物位置，直到回到首次侦测到该另一障碍物的位置。
16.根据权利要求11所述的运作方法，其特征在于:当该行走装置操作于该工作模式，而行走过该整个基板或侦测出该行走装置的一蓄电器电力不足或接收到一外部返航信号，就切换到该返航模式。
17.根据权利要求11所述的运作方法，其特征在于:该行走装置给与该返航路径上的各个区块一个指定序号，且从该起始区块到该终点区块的区块序号是单调变化。
18.根据权利要求17所述的运作方法，其特征在于:从该起始区块到该终点区块的区块序号是递减； 该行走装置于该返航模式中，每移动一段取样距离，就根据所侦测信息来记录该行走装置位置和转动角度； 该行走装置更根据该行走装置所在区块决定接下来要依序移动到该返航路径的哪一个区块，且该行走装置决定移动的方式是为依序移动两个区块的所有态样，分别加总目前该行走装置区块和两个待移动区块的序号，而从中选出对应最小区块序号加总值的一个态样，并以该态样的第一个待移动区块当作接下来要依序移动的区块。
19.根据权利要求18所述的运作方法，其特征在于:该行走装置是依据相互垂直的一第一轴和一第二轴来将该行走装置行走过的基板部分区分成所述区块； 当对应最小区块序号加总值的态样数目有多个，该行走装置优先选取沿着该第二轴接近该基地台的态样。
20.根据权利要求11所述的运作方法，其特征在于:该行走装置具有一碰撞侦测器、一防掉落侦测器、一角速度侦测器和一加速度侦测器； 当该碰撞侦测器侦测出该行走装置的前方存在障碍物，或当该防掉落侦测器侦测出该行走装置底面与该基板的距离大于一第一高度，或当该角速度侦测器或该加速度侦测器侦测到该行走装置前方高度变化大于一第二高度，该行走装置便判断周遭出现该障碍物，且后退一段距离，再旋转一角度，更前`行一段距离。
【文档编号】G05D1/02GK103792942SQ201310026959
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年1月24日 优先权日:2012年10月30日
【发明者】陈添成, 李凯笙 申请人:凌海科技企业股份有限公司