自主行动装置及其回避方法与流程

本发明涉及一种电子装置，尤其涉及一种自主行动装置及其回避方法。

背景技术：

一般室内环境的日常打扫以地面清洁为最频繁工作之一。为了减轻人类的劳动负担，许多便利性的打扫机器相继发明上市。扫地机器人在地面作清扫时，地面上常有不同的障碍会妨碍清扫，例如纸板、cd盒、向上阶梯、向下阶梯等，其会造成机身与地面有不同高度差的状况，而可能造成扫地机器人无法克服高度差的问题进而顺利地完成清扫工作。

技术实现要素：

本发明提供一种自主行动装置及其回避方法，可使自主行动装置更有效地进行障碍回避。

本发明的自主行动装置包括本体、驱动轮、辅助轮、测距传感器以及控制电路。驱动轮、辅助轮以及测距传感器设置于本体的底部。测距传感器检测本体的底部与地面间的距离或本体的底部与障碍物间的距离，且得到检测距离。控制电路耦接驱动轮以及测距传感器，控制电路比较检测距离与第一预设值，当检测距离大于等于第一预设值时，控制电路控制驱动轮进行障碍回避，其中第一预设值与辅助轮的半径成正相关。

在本发明的一实施例中，上述的第一预设值实质上等于本体的机身高度加上辅助轮的半径。

在本发明的一实施例中，上述的控制电路比较检测距离与第二预设值，当检测距离小于等于第二预设值时，控制电路控制驱动轮进行障碍回避，其中第二预设值实质上等于辅助轮的半径。

在本发明的一实施例中，当检测距离小于第一预设值且大于第二预设值时，控制电路依据检测距离控制驱动轮调整自主行动装置的移动速度或加速度。

在本发明的一实施例中，上述的控制电路对应检测距离的增大而降低自主行动装置的移动速度或加速度。

在本发明的一实施例中，上述的自主行动装置还包括摄像装置，其耦接控制电路，摄像装置控制电路依据摄像装置所拍摄到地面的图像判断地面状况，并依据地面状况调整自主行动装置的移动速度，其中地面状况包括地面的材质以及脏污状况。

在本发明的一实施例中，上述的测距传感器包括光发射器、光传感器以及处理电路。光发射器发射光束。光传感器感测地面接收光束后提供的反射光。处理电路耦接光发射器、光传感器以及控制电路，处理电路依据光发射器发射光束与光传感器接收到反射光的时间差计算检测距离。

本发明还提供一种自主行动装置的回避方法，其中自主行动装置包括本体、驱动轮以及辅助轮，驱动轮以及辅助轮设置于本体的底部，自主行动装置的回避方法包括下列步骤；检测本体的底部与地面间的距离或本体的底部与障碍物间的距离，且得到检测距离；以及比较检测距离与第一预设值，当检测距离大于等于第一预设值时，控制驱动轮进行障碍回避，其中第一预设值与辅助轮的半径成正相关。

在本发明的一实施例中，上述的第一预设值实质上等于本体的机身高度加上辅助轮的半径。

在本发明的一实施例中，上述的自主行动装置的回避方法还包括，比较检测距离与第二预设值，当检测距离小于等于第二预设值时，控制驱动轮进行障碍回避，其中第二预设值实质上等于辅助轮的半径。

在本发明的一实施例中，当检测距离小于第一预设值且大于第二预设值时，依据检测距离控制驱动轮调整自主行动装置的移动速度或加速度。

在本发明的一实施例中，上述的自主行动装置的回避方法包括，对应检测距离的增大而降低自主行动装置的移动速度或加速度。

在本发明的一实施例中，上述的自主行动装置的回避方法还包括下列步骤。拍摄地面的图像。依据所拍摄到的地面的图像判断地面状况。依据地面状况调整自主行动装置的移动速度，其中地面状况包括地面的材质以及脏污状况。

基于上述，本发明实施例依据检测距离来控制驱动轮驱动自主行动装置进行障碍回避，可使自主行动装置更有效地进行障碍回避。

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。

附图说明

图1是依照本发明一实施例的一种自主行动装置的示意图。

图2是依照本发明一实施例的自主行动装置的本体的底部的示意图。

图3是依照本发明一实施例的一种测距传感器进行距离检测的示意图。

图4是依照本发明一实施例的自主行动装置检测地面状况的示意图。

图5是依照本发明另一实施例的自主行动装置检测地面状况的示意图。

图6是依照本发明另一实施例的自主行动装置检测障碍物的示意图。

图7是依照本发明一实施例的一种自主行动装置的回避方法的流程图。

图8是依照本发明另一实施例的一种自主行动装置的回避方法的流程图。

附图标记说明

100：自主行动装置；

102：本体；

104：驱动轮；

106：辅助轮；

108：测距传感器；

109：摄像装置；

110：控制电路；

302：光发射器；

304：光传感器；

306：处理电路；

b：底部；

d1～d4：检测距离；

g1、g2：地面；

h：机身高度；

r：半径；

o：障碍物；

s702～s710、s802：步骤。

具体实施方式

图1是依照本发明一实施例的一种自主行动装置的示意图，请参照图1。自主行动装置100可例如为扫地机器人或拖地机器人，然不以此些为限。自主行动装置100包括本体102、驱动轮104、辅助轮106、测距传感器108以及控制电路110。驱动轮104与辅助轮106设置于本体102的底部b。驱动轮104与辅助轮106可以定向轮、万向轮或全向轮实现。驱动轮104可用以驱动自主行动装置100移动，而辅助轮106可用以支撑自主行动装置100。

请继续参照图1，测距传感器108也设置于本体102的底部b。测距传感器108的设置方式可例如图2实施例所示。在图2的实施例中，自主行动装置100包括设置于靠近本体102的边缘的多个测距传感器108。各个测距传感器108至本体102的边缘的距离小于驱动轮104以及辅助轮106至本体102的边缘的距离。如此，可确保测距传感器108在辅助轮106或驱动轮104移动至障碍的位置之前先检测到障碍。需注意的是，图示中的驱动轮104、辅助轮106以及测距传感器108的个数仅为示范性的实施例。

如图1以及图4至图6所示，测距传感器108可检测本体102的底部b与地面g1间的距离或本体102的底部b与障碍物o间的距离，并得到检测距离(例如：图1中的检测距离d1、图4中的检测距离d2、图5中的检测距离d3或图6中的检测距离d4)。此时，驱动轮104位于地面g2。详细来说，如图3所示，测距传感器108可包括光发射器302、光传感器304以及处理电路306。处理电路306耦接光发射器302以及光传感器304。光发射器302具有发射角且用以发射光束。光发射器302所发射的光束可为红外光或其它具有不同波长的不可见光或可见光。光传感器304具有接收角且用以感测地面g1反射来自光发射器302的光束后所提供的反射光。处理电路306可依据光发射器302发射光束与光传感器304接收到反射光的时间差以及光速计算出本体102的底部b与地面g1或本体102的底部b与障碍物o间的距离。在一些实施例中，处理电路306可以微处理器或微控制器来实施。在部分实施例中，处理电路306与控制电路110可整合在同一芯片中。在一些实施例中，光发射器302及光传感器304间的距离非常近。如此，检测距离几乎等于整个光线路径的长度的一半。

在一些实施例中，控制电路110耦接驱动轮104以及测距传感器108。控制电路110可将上述的该些检测距离与机身高度h、第一预设值或第二预设值进行比较，并依据比较结果决定是否控制驱动轮104驱动自主行动装置100进行障碍回避。在一些实施例中，障碍回避包含停下或转向。

如图1所示，当检测距离d1等于机身高度h加上误差值时(例如：地面并无高低差或地面仅有微小的坑洞)，驱动轮104可驱动自主行动装置100依照原定的路径移动，以在原定的路径上进行清扫。在一些实施例中，机身高度h为本体102的底部b与地面g2之间的距离。在一些实施例中，机身高度h可为已知或经事先测量而得，且误差值可为正数或负数。在一些实施例中，误差值的绝对值实质上被设定为小于辅助轮106的半径r，以确保自主行动装置100可跨越障碍物或避免受困于较深的坑洞中。如图4所示，当检测距离d2大于等于第一预设值时(例如：图4实施例中右边向下的阶梯很低)，控制电路110可控制驱动轮104驱动自主行动装置100进行障碍回避，以避免自主行动装置100坠落。在一些实施例中，第一预设值实质上等于本体102的机身高度h加上辅助轮106的半径r。在上述的关系中，第一预设值与辅助轮106的半径r成正相关。也就是说，当辅助轮106的半径r越大时，第一预设值也随之越大。又如图5所示，当检测距离d3小于等于第二预设值时(例如：图5实施例中右边向上的阶梯很高)，控制电路110也可控制驱动轮104驱动自主行动装置100进行障碍回避，以避免自主行动装置100撞上右边向上的阶梯。由于自主行动装置100无法跨越大于辅助轮106的半径r的高度，因此第二预设值实质上被设定为等于辅助轮106的半径r。此外，当检测距离d2或d3小于第一预设值且大于第二预设值时，控制电路110可不需控制驱动轮104驱动自主行动装置100进行回避。也就是说，控制电路110可控制自主行动装置100依照原定的路径移动，且可视情况调整自主行动装置100的移动速度或加速度。

类似地，在图6的实施例中，当检测距离d4小于等于第二预设值时(例如：图6实施例中障碍物o的高度很高)，控制电路110也可控制驱动轮104驱动自主行动装置100进行障碍回避，以避免自主行动装置100撞上障碍物o。此外，当检测距离d4小于第一预设值且大于第二预设值时，控制电路110也可不需控制驱动轮104驱动自主行动装置100进行回避。也就是说，控制电路110可控制自主行动装置100依照原定的路径移动，且可视情况调整自主行动装置100的移动速度或加速度。

如此依据检测距离与辅助轮106的半径r的关系来控制驱动轮104驱动自主行动装置100进行障碍回避，而非如现有技术仅以是否检测到地板来判断是否进行回避，可更有效地进行障碍回避。一般情况下，辅助轮106的半径r小于驱动轮104的半径，因此，依据上述该些检测距离与辅助轮106的半径r的关系来决定是否进行障碍回避，而非用驱动轮104的半径来决定，可使得用来决定是否进行障碍回避的条件更为精准，以兼顾清扫任务及保护自主行动装置100。再者，上述实施例的测距传感器108相较于现有技术使用的悬崖感应器具有较小的体积，而可有利于自主行动装置100的小型化。

如前述段落所提及，在部分实施例中，当检测距离小于第一预设值且大于第二预设值时，控制电路110可依据检测距离控制驱动轮104调整自主行动装置100的移动速度或加速度。例如，控制电路110可对应检测距离的增大而降低自主行动装置100的移动速度或加速度。举例来说，当图4的检测距离d2越大时，代表图4实施例中右边向下的阶梯越低，此时需使自主行动装置100的速度慢一点，以避免自主行动装置100移动经过阶梯时产生过大的振动而导致当机。又或者当图5的检测距离d3越大或图6的检测距离d4越大时，代表图5实施例中右边向上的阶梯越低或图6的障碍物o的高度越低，此时控制电路110可不需大幅地提高自主行动装置100的移动速度或加速度，即可使自主行动装置100轻易地跨越障碍。

在一些其他的实施例中，自主行动装置100可还包含耦接控制电路110的摄像装置109。控制电路110可依据摄像装置109所拍摄的图像来决定自主行动装置100的移动速度。举例来说，在自主行动装置100应用于扫地机器人的情形下，控制电路110可依据摄像装置109所拍摄的图像来判断地面状况，并据以调整自主行动装置100的移动速度。地面状况可例如为地面g1的材质以及脏污状况。当地面g1的材质属于较难以清洁或脏污状况较为严重时，控制电路110可控制驱动轮104驱动自主行动装置100以较慢的速度移动，以加强对地面g1的清洁。

为了易于了解的目的，以下段落以自主行动装置100为例进行说明，但不以此为限。图7是依照本发明一实施例的一种自主行动装置100的回避方法的流程图，请参照图7。由上述实施例可知，自主行动装置100的回避方法的步骤可至少包括下列步骤。首先，在步骤s702中，检测本体102的底部b与地面g1间的距离或本体102的底部b与障碍物o间的距离，且得到检测距离(例如：图1中的检测距离d1、图4中的检测距离d2、图5中的检测距离d3或图6中的检测距离d4)。接着，在步骤s704中，判断检测距离是否等于机身高度h加上误差值。然后，在步骤s706中，判断检测距离是否大于等于第一预设值。若检测距离大于等于第一预设值，则进入步骤s708。在步骤s708中，控制驱动轮104驱动自主行动装置100进行障碍回避。在一些实施例中，第一预设值与辅助轮106的半径r成正相关。第一预设值可实质上等于本体102的机身高度h加上辅助轮106的半径r。相反地，若检测距离未大于等于第一预设值，则进入步骤s710。在步骤s710中，判断检测距离是否小于等于第二预设值。在一些实施例中，第二预设值实质上等于辅助轮106的半径r。若检测距离小于等于第二预设值，则进入步骤s708。在步骤s708中，控制驱动轮104驱动自主行动装置100进行障碍回避。而若检测距离介于第一预设值与第二预设值之间，则回到步骤s702。也就是说，此时可不需控制驱动轮104驱动自主行动装置100进行回避，且继续检测本体102的底部b与地面g1间的距离。

图8是依照本发明另一实施例的一种自主行动装置100的回避方法的流程图，请参照图8。本实施例的自主行动装置100的回避方法与图6实施例的不同之处在于，本实施例的自主行动装置100的回避方法还包括步骤s802。当在步骤s710中的判断为否时，则进入步骤s802。亦即当检测距离介于第一预设值与第二预设值之间时，可依据检测距离控制驱动轮104调整自主行动装置100的移动速度或加速度。例如，对应检测距离的增大而降低自主行动装置100的移动速度或加速度，以避免自主行动装置100出现异常情形，或使自主行动装置100能更轻易地跨越障碍。接着，再回到步骤s702以继续检测本体102的底部b与地面g1间的距离。此外，在部分实施利中，自主行动装置100的移动速度或加速度也可依据地面状况调整。地面状况可利用摄像装置109拍摄地面g1而获得，而地面状况可包括地面g1的材质以及脏污状况。

综上所述，本发明依据检测距离来控制驱动轮驱动自主行动装置进行障碍回避，而非如现有技术仅以是否检测到地板来判断是否进行回避，因此可更有效地控制自主行动装置进行障碍回避。在部分实施例中还可依据检测距离控制驱动轮调整自主行动装置的移动速度或加速度，以避免自主行动装置出现异常情形，或使自主行动装置能更轻易地跨越障碍。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。