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TWI660275B - 用於清潔裝置之任務區域分配方法、清潔裝置任務分配系統以及清潔裝置 - Google Patents

用於清潔裝置之任務區域分配方法、清潔裝置任務分配系統以及清潔裝置 Download PDF

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TWI660275B
TWI660275B TW107122068A TW107122068A TWI660275B TW I660275 B TWI660275 B TW I660275B TW 107122068 A TW107122068 A TW 107122068A TW 107122068 A TW107122068 A TW 107122068A TW I660275 B TWI660275 B TW I660275B
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徐道智
王揚生
陳俊廷
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廣達電腦股份有限公司
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Abstract

一種用於清潔裝置之任務區域分配方法,步驟包括:接收一任務地圖;取得對應於任務地圖之一外形;根據外形之複數凹角將任務地圖分割為複數任務子區域;執行合併任一組具有共同長邊或者短邊的相鄰兩個任務子區域之動作,並取得對應於合併動作之每一者之複數組區域合併結果;取得一清潔裝置完成區域合併結果之每一者之複數清掃時間;選擇具有最短清掃時間之一者所對應之區域合併結果作為一第一分配結果;以及透過清潔裝置根據第一分配結果執行一清掃任務。

Description

用於清潔裝置之任務區域分配方法、清潔裝置任務分配系統以及清潔裝置
本發明係有關於一種清潔裝置之任務區域分配方法、清潔裝置任務分配系統以及清潔裝置。
隨著科技之進步,機器人於生活上的應用已相當地廣泛。然而,由於在居家環境中需要清掃的區域通常並非為由單一個矩形所構成,而現有的任務區域分配方法為清掃完具有固定大小的任務區域後,再行走至下一個任務區域進行清掃,如此清潔裝置將執行過多不必要的轉彎動作,從而增加清掃的時間,使得清掃效率不佳。因此,如何有效率地切割清掃區域以增加清掃的效率為目前所需解決之問題。
本發明一實施例提供一種用於清潔裝置之任務區域分配方法,步驟包括:接收一任務地圖;取得對應於任務地圖之一外形;根據外形之複數凹角將任務地圖分割為複數任務子區域;執行合併任一組具有共同長邊或者短邊的相鄰兩個任 務子區域之動作,並取得對應於合併動作之每一者之複數組區域合併結果;取得一清潔裝置完成區域合併結果之每一者之複數清掃時間;選擇具有最短清掃時間之一者所對應之區域合併結果作為一第一分配結果;以及透過清潔裝置根據第一分配結果執行一清掃任務。
本發明另一實施例更提供一種清潔裝置任務分配系統,包括:一控制端以及至少一清潔裝置。控制端包括一第一儲存單元以及一第一處理單元。第一儲存單元儲存一任務地圖。第一處理單元用以:取得對應於任務地圖之一外形;根據外形之複數凹角將任務地圖分割為複數任務子區域;執行合併任一組具有共同長邊或者短邊的相鄰兩個任務子區域之動作,並取得對應於合併動作之每一者之複數組區域合併結果;取得完成區域合併結果之每一者之複數清掃時間;選擇具有最短清掃時間之一者所對應之區域合併結果作為一第一分配結果。清潔裝置包括一第二儲存單元以及一第二處理單元。第二儲存單元儲存自控制端所接收之第一分配結果。第二處理單元根據第一分配結果執行一清掃任務。
本發明另一實施例更提供一種清潔裝置,包括一第一儲存單元以及一第一處理單元。第一儲存單元儲存一任務地圖。第一處理單元用以:取得對應於任務地圖之一外形;根據外形之複數凹角將任務地圖分割為複數任務子區域;執行合併任一組具有共同長邊或者短邊的相鄰兩個任務子區域之動作,並取得對應於合併動作之每一者之複數組區域合併結果;取得完成區域合併結果之每一者之複數清掃時間;選擇具有最 短清掃時間之一者所對應之區域合併結果作為一第一分配結果;以及根據第一分配結果執行一清掃任務。
110‧‧‧控制端
111‧‧‧第一處理單元
112‧‧‧第一儲存單元
120‧‧‧清潔裝置
121‧‧‧第二處理單元
122‧‧‧第二儲存單元
200‧‧‧任務地圖
251~255‧‧‧凹角
270‧‧‧最小清掃單位
201~213、301a、301b、401~405、601~606、701~706‧‧‧任務子區域
201a‧‧‧經合併的任務子區域
350‧‧‧清掃起點
S401~S407‧‧‧步驟流程
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之清潔裝置任務分配系統之系統架構圖。
第2A~2C圖係顯示根據本發明一些實施例所述之任務地圖以及將任務地圖切割為複數任務子區域之示意圖。
第3A、3B圖係顯示根據本發明一些實施例所述之清潔裝置清掃路徑之示意圖。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之清潔裝置之任務區域分配方法之示意圖。
有關本發明之用於清潔裝置之任務分配方法、清潔裝置任務分配系統以及清潔裝置適用之其他範圍將於接下來所提供之詳述中清楚易見。必須了解的是下列之詳述以及具體之實施例,當提出有關用於清潔裝置之任務分配方法、清潔裝置任務分配系統以及清潔裝置之示範實施例時,僅作為描述之目的以及並非用以限制本發明之範圍。
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之清潔裝置任務區域分配系統之系統架構圖。任務分配系統可包括一控制端110以及機器人120。控制端110可實施於例如桌上型電腦、 筆記型電腦、平板電腦或者智慧型手機等的電子裝置中,且至少包含一第一處理單元111、一第一儲存單元112以及一第一通訊介面。第一處理單元111可透過多種方式實施,例如以專用硬體電路或者通用硬體(例如,單一處理器、具平行處理能力之多處理器、圖形處理器或者其它具有運算能力之處理器),且於執行程式碼或者軟體時,提供之後所描述的功能。第一儲存單元112用以儲存至少一任務地圖、根據任務地圖所產生的任務相關資訊等,以供第一處理單元111於執行相關運算時進行存取。其中,第一儲存單元112可為硬碟、快閃記憶體、ROM等非揮發性儲存裝置。此外,控制端110更可包括一無線通訊介面(未顯示),無線通訊介面可為區域網路(local area network,LAN)通訊模組、無線區域網路通訊模組(WLAN)或藍芽(Bluetooth)通訊模組等,用以與清潔裝置120交換各種訊號以及數據。於一具體實施例中,清潔裝置例如為掃地機器人。
清潔裝置120至少包含一第二處理單元121以及一第二儲存單元122。同樣地,第二處理單元121可透過多種方式實施,例如以專用硬體電路或者通用硬體,且於執行程式碼或者軟體時,提供之後所描述的功能。第二儲存單元122可為硬碟、快閃記憶體、ROM等非揮發性儲存裝置,用以儲存任務地圖以及自控制端110所接收到的與清掃任務相關的資訊等。第二處理單元121用以根據接收到的任務地圖執行清掃任務,或者執行與清掃任務相關之計算。
第2A~2C圖係顯示根據本發明一實施例所述之任務地圖以及複數任務子區域之示意圖。根據本發明一實施例, 當控制端110之第一處理單元111接收到任務地圖200後(如第2A圖所示),首先取得任務地圖200之外形,並根據外形取得任務地圖200中的每一個凹角(如圖中所示之凹角251~255),以進行後續的任務子區域切割作業。其中,第2A圖中所示之方塊270表示清潔裝置120所能清掃的最小清掃單位,其主要用以估算清掃每個任務子區域所需的時間。接著,第一處理單元111以每一個凹角為基準點將任務地圖200切割為複數任務子區域。舉例來說,當以凹角251~255為基準點對第2A圖所示之任務地圖進行縱向以及橫向的切割後,可取得如第2B圖所示之複數個任務子區域201~213。
於取得多個任務子區域201~213後,第一處理單元111更合併具有共同長邊或者短邊之相鄰兩個任務子區域,並於執行每一次合併動作後,計算對應之清掃時間。舉例來說,如第2B圖所示,由於任務子區域201、202具有共同的長邊,因此第一處理單元111將任務子區域201、202合併為如第2C圖所示之另一個較大的子區域201a(第一合併結果),並計算清掃任務子區域201a所需的時間。同樣地,由於任務子區域202、205具有相同的短邊,因此第一處理單元111將任務子區域202、205合併(另一合併結果),並重新計算清掃經合併的任務子區域202、205所需的時間。以此類推,當第一處理單元111計算完執行一次合併動作所對應之所有合併結果所需的時間後,取時間最短的前三者所對應的合併結果執行第二次合併動作,直到所有合併過的任務子區域不具有共同的長邊或者短邊為止。最後,選取具有最短清掃時間之一者所對應的合併結果作 為最後的任務區域分配結果(第一分配結果)。
第3A、3B圖係顯示根據本發明一些實施例所述之清潔裝置清掃路徑之示意圖。其中,由於清潔裝置清掃一個最小清掃單位所需的時間小於轉彎所需耗費的時間,因此清潔裝置於清掃一個任務子區域時,係以最少化轉彎的次數為目標。於本發明之一些實施例中,清掃任務子區域的方式為沿著長邊清掃以最少化轉彎的次數。舉例來說,如第3A圖所示,任務子區域301a的大小為4*3。清潔裝置係從起點350出發,並沿著任務子區域301a的長邊清掃,直到移動至任務子區域301a的最右上角為止。接著,清潔裝置執行一次轉彎90°的動作,並再次往前清掃最長的直線距離(即兩個最小清潔單位),直到移動至任務子區域301a的最右下角為止,以此類推。最後,當清潔裝置沿著第3A圖所示之路徑回到起點350後,完成清掃任務子區域301a。而根據上述之路徑,當任務子區域的短邊為奇數時,完成一個任務子區域所需的時間約為:T total =2XT+XYL+RL
其中,T total 為所需的清掃時間,X為短邊的清掃單位的數量,Y為長邊的清掃單位的數量,T為清潔裝置轉彎所需的時間,以及L為清潔裝置清掃一個清掃單位所需的時間。此外,當任務子區域的長邊越長時,R約等於Y-2。
第3B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之所示之清潔裝置清掃路徑之示意圖。相較於任務子區域301a,任務子區域301b之短邊為偶數,如此當清潔裝置欲回到起點350時, 將可以平行於長邊之方向移動。舉例來說,如圖所示,為了完成清掃任務子區域301b,清潔裝置區將清掃6*4個最小清掃單位,並執行八次轉彎動作。同樣地,根據上述之路徑,當任務子區域的短邊為偶數時,完成一個任務子區域所需的時間為:T total =2XT+XYL同樣地,T total 為所需的清掃時間,X為短邊的清掃單位的數量,Y為長邊的清掃單位的數量,T為清潔裝置轉彎所需的時間,以及L為清潔裝置清掃一個清掃單位所需的時間。
如下所示,表1係顯示根據本發明一些實施例所述之完成各種大小之任務子區域所需的時間。其中,表中所示的清掃時間皆可根據前述的兩個公式求得。
值得注意的是,前述任務地圖之切割以及任務子區域之合併之相關運算亦可由清潔裝置120之第二處理單元 121執行,即清潔裝置120直接於控制端110下載任務地圖,並執行相關之運算。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之用於清潔裝置之任務區域分配方法之流程圖。於步驟S401,第一處理單元111接收任務地圖。於步驟S402,第一處理單元111根據任務地圖取得對應於任務地圖之外型。於步驟S403,第一處理單元111根據任務地圖之外形取得複數凹角,並以每個凹角為基準點以縱向以及橫向的切割,以將任務地圖分割為複數個任務子區域。於步驟S404,於取得多個任務子區域後,第一處理單元111更合併具有共同長邊或者短邊之相鄰兩個任務子區域,並根據每一次的合併動作分別計算對應之清掃時間。於步驟S405,第一處理單元111更計算清潔裝置完成每個區域合併結果所需的複數清掃時間,並選擇具有最短清掃時間之一者對應之區域合併結果作為最後的任務區域分配結果(S806)。最後,第一處理單元111將任務區域分配結果發送給清潔裝置,使得清潔裝置可根據任務區域分配結果執行清掃任務。
本發明之方法,或特定型態或其部份,可以以程式碼的型態存在。程式碼可以包含於實體媒體,如軟碟、光碟片、硬碟、或是任何其他機器可讀取(如電腦可讀取)儲存媒體,亦或不限於外在形式之電腦程式產品,其中,當程式碼被機器,如電腦載入且執行時,此機器變成用以參與本發明之裝置。程式碼也可透過一些傳送媒體,如電線或電纜線、光纖、或是任何傳輸型態進行傳送,其中,當程式碼被機器,如電腦接收、載入且執行時,此機器變成用以參與本發明之裝置。當在一般 用途處理單元實作時,程式碼結合處理單元提供一操作類似於應用特定邏輯電路之獨特裝置。
綜上所述,當清潔裝置接收到形狀不一致的任務地圖時,透過本發明所述之清潔裝置之任務分配方法,將可有效率地將任務地圖切割為複數任務子區域,以有效率地提升清掃的速度。
以上敘述許多實施例的特徵,使所屬技術領域中具有通常知識者能夠清楚理解本說明書的形態。所屬技術領域中具有通常知識者能夠理解其可利用本發明揭示內容為基礎以設計或更動其他製程及結構而完成相同於上述實施例的目的及/或達到相同於上述實施例的優點。所屬技術領域中具有通常知識者亦能夠理解不脫離本發明之精神和範圍的等效構造可在不脫離本發明之精神和範圍內作任意之更動、替代與潤飾。

Claims (6)

  1. 一種用於清潔裝置之任務區域分配方法,包括;接收一任務地圖;取得對應於上述任務地圖之一外形;根據上述外形之複數凹角將上述任務地圖分割為複數任務子區域;執行合併任一組具有共同長邊或者短邊的相鄰兩個任務子區域之動作,並取得對應於上述合併動作之每一者之複數組區域合併結果;取得一清潔裝置完成上述區域合併結果之每一者之複數清掃時間;選擇具有最短清掃時間之一者所對應之上述區域合併結果作為一第一分配結果;以及透過上述清潔裝置根據上述第一分配結果執行一清掃任務。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之任務區域分配方法,更包括:根據上述任務子區域之上述短邊的清掃單位的數量以一第一公式或者一第二公式取得上述清掃時間;其中,當上述短邊的清掃單位的數量為奇數時,透過上述第一公式計算上述清掃時間,以及上述第一公式表示為:
    Figure TWI660275B_C0001
    當上述短邊的清掃單位的數量為偶數時,透過上述第二公式計算上述清掃時間,以及上述第二公式表示為:T total =2XT+XYL其中,T total 為上述清掃時間,X為上述短邊的上述清掃單位的數量,Y為上述長邊的清掃單位的數量,T為上述清潔裝置轉彎所需的時間,以及L為上述清潔裝置清掃一個上述清掃單位所需的時間。
  3. 一種清潔裝置任務分配系統,包括:一控制端,包括:一第一儲存單元,儲存一任務地圖;一第一處理單元,用以:取得對應於上述任務地圖之一外形;根據上述外形之複數凹角將上述任務地圖分割為複數任務子區域;執行合併任一組具有共同長邊或者短邊的相鄰兩個任務子區域之動作,並取得對應於上述合併動作之每一者之複數組區域合併結果;取得完成上述區域合併結果之每一者之複數清掃時間;選擇具有最短清掃時間之一者所對應之上述區域合併結果作為一第一分配結果;以及至少一清潔裝置,包括:一第二儲存單元,儲存自上述控制端所接收之上述第一分配結果;以及一第二處理單元,根據上述第一分配結果執行一清掃任務。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之清潔裝置任務分配系統,其中上述第一處理單元更根據上述任務子區域之上述短邊的清掃單位的數量以一第一公式或者一第二公式取得上述清掃時間;其中,當上述短邊的清掃單位的數量為奇數時,透過上述第一公式計算上述清掃時間,以及上述第一公式表示為:
    Figure TWI660275B_C0002
    當上述短邊的清掃單位的數量為偶數時,透過上述第二公式計算上述清掃時間,以及上述第二公式表示為:T total =2XT+XYL其中,T total 為上述清掃時間,X為上述短邊的上述清掃單位的數量,Y為上述長邊的清掃單位的數量,T為上述清潔裝置轉彎所需的時間,以及L為上述清潔裝置清掃一個上述清掃單位所需的時間。
  5. 一種清潔裝置,包括:一第一儲存單元,儲存一任務地圖;一第一處理單元,用以:取得對應於上述任務地圖之一外形;根據上述外形之複數凹角將上述任務地圖分割為複數任務子區域;執行合併任一組具有共同長邊或者短邊的相鄰兩個任務子區域之動作,並取得對應於上述合併動作之每一者之複數組區域合併結果;取得完成上述區域合併結果之每一者之複數清掃時間;選擇具有最短清掃時間之一者所對應之上述區域合併結果作為一第一分配結果;以及根據上述第一分配結果執行一清掃任務。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之清潔裝置,其中上述第一處理單元更根據上述任務子區域之上述短邊的清掃單位的數量以一第一公式或者一第二公式取得上述清掃時間;其中,當上述短邊的清掃單位的數量為奇數時,透過上述第一公式計算上述清掃時間,以及上述第一公式表示為:
    Figure TWI660275B_C0003
    當上述短邊的清掃單位的數量為偶數時,透過上述第二公式計算上述清掃時間,以及上述第二公式表示為:T total =2XT+XYL其中,T total 為上述清掃時間,X為上述短邊的上述清掃單位的數量,Y為上述長邊的清掃單位的數量,T為上述清潔裝置轉彎所需的時間,以及L為上述清潔裝置清掃一個上述清掃單位所需的時間。
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