TWI790451B

TWI790451B - 無線充電方法以及使用該方法的無線充電系統、無線充電站以及自主移動載具

Info

Publication number: TWI790451B
Application number: TW109121092A
Authority: TW
Inventors: 廖歆蘭; 林昆賢; 張立光; 黃博裕; 梁偉剛
Original assignee: 財團法人工業技術研究院
Priority date: 2020-06-22
Filing date: 2020-06-22
Publication date: 2023-01-21
Also published as: TW202201158A

Abstract

本發明提出一種無線充電方法以及使用該方法的無線充電系統、無線充電站以及自主移動載具。無線充電方法包含：無線充電站或自主移動載具的其中之一發射定位光源；無線充電站或自主移動載具的其中之另一接收定位光源，並且根據定位光源以計算位置資訊；以及由自主移動載具根據位置資訊以向無線充電站的無線充電介面移動以進行充電。

Description

無線充電方法以及使用該方法的無線充電系統、無線充電站以及自主移動載具

本發明是有關於一種無線充電的方法以及使用該方法的無線充電系統、無線充電站以及自主移動載具(autonomous mobile robot，AMR)。

自主移動載具是一種移動式的電子裝置，並可通過定位技術以在特定地區之中自主地移動。自主移動載具的特色在於具有機動性和獨立性，可大幅減少固定裝置如軌道、磁軌或輸送帶等的佈建成本。舉例來說，自主移動載具可在倉儲中心或製造工廠中運輸貨品或物料，或者在公共場所與大型商場中結合導航導覽、行李搬運、餐點端送或隨需客服等功能而成為服務型機器人。為避免傳統金屬接觸式充電座因氧化而導致充電不良或失敗，以及存放可燃物的倉儲或潮濕的加工廠因插頭接觸的火花導致安全疑慮；自主移動載具可透過磁感應進行無線充電以適用於更多元的環境。

自主移動載具需仰賴準確的定位技術以實現自主地移動。自主移動載具大多使用諸如光達(LiDAR)、藍牙(Bluetooth)、WiFi、近場無線通訊(near-field communication，NFC)或超寬頻(ultra-wideband，UWB)技術等來實現定位。然而，上述的技術僅能將自主移動載具引導至特定位置的誤差範圍內，而無法將自主移動載具與無線充電站的無線充電介面準確地耦合。此外，無線充電系統須保持供電端與受電端的通訊來傳輸訊息與指令，當多組鄰近的無線充電介面或其他無線通訊通道同時啟用時，恐因頻段重疊導致連線品質不佳。

本發明提供一種無線充電的方法以及使用該方法的無線充電系統、無線充電站以及自主移動載具，可導引自主移動載具以將其無線充電介面與無線充電站準確地耦接，以便進行充電。

本發明的一種無線充電站，包括至少一無線充電介面、光傳送器、接收器以及控制器。控制器電性耦接至至少一無線充電介面、光傳送器以及接收器，其中控制器通過光傳送器以發射定位光源，利用接收器以建立通訊通道，並且響應於通訊通道中的充電指令而配置至少一無線充電介面以輸出電力。

在本發明的一實施例中，上述的接收器為光接收器，並且包括影像像素以及通訊像素。

在本發明的一實施例中，上述的控制器通過通訊像素以建立通訊通道並接收充電指令。

在本發明的一實施例中，上述的控制器通過影像像素取得自主移動載具的影像，根據影像計算自主移動載具的位置資訊，並且傳送位置資訊給自主移動載具。

在本發明的一實施例中，上述的光傳送器為發光二極體陣列。

本發明的一種無線充電方法，適用於無線充電站，包括：發射定位光源或傳送位置資訊；建立通訊通道；以及響應於通訊通道中的充電指令而輸出電力。

本發明的一種自主移動載具，包括無線充電介面、光接收器以及控制器。光接收器包括影像像素。控制器電性耦接至無線充電介面以及光接收器，其中控制器通過影像像素以接收定位光源，根據定位光源以計算位置資訊，並且根據位置資訊調整自主移動載具的移動路徑以進行充電。

在本發明的一實施例中，上述的控制器根據定位光源判斷自主移動載具與無線充電站的無線充電介面的第一定位點之間的第一距離以及自主移動載具與無線充電介面的第二定位點之間的第二距離，並且根據第一距離以及第二距離來計算位置資訊。

在本發明的一實施例中，上述的位置資訊包括自主移動載具與無線充電介面之間的偏移距離以及偏移角度。

在本發明的一實施例中，上述的自主移動載具更包括收發器。收發器電性耦接至控制器，其中收發器包括光傳送器，並且光傳送器為發光二極體陣列以及光達的其中之一。

在本發明的一實施例中，上述的控制器通過光傳送器以傳送第二定位光源。

在本發明的一實施例中，響應於上述的控制器判斷位置資訊符合預存於自主移動載具的特定值，控制器通過光傳送器與光接收器來建立通訊通道。

在本發明的一實施例中，上述的光接收器更包括通訊像素，其中控制器通過通訊像素以接收位置資訊，並且根據位置資訊來校正移動路徑。

在本發明的一實施例中，上述的光接收器更包括通訊像素，其中控制器通過通訊像素以接收充電指令，並且根據充電指令來進行充電。

本發明的一種無線充電方法，適用於自主移動載具，包括：接收定位光源以取得位置資訊；根據位置資訊調整自主移動載具的移動路徑以接近無線充電介面；建立通訊通道；以及響應於自通訊通道接收之充電指令而進行充電。

本發明的一種無線充電系統，包括無線充電站以及自主移動載具，其中無線充電站或自主移動載具的其中之一發射定位光源；無線充電站或自主移動載具的其中之另一接收定位光源，並且根據定位光源以計算位置資訊；以及自主移動載具根據位置資訊以向無線充電站的無線充電介面移動以進行充電。

在本發明的一實施例中，上述的自主移動載具響應於判斷位置資訊符合預存於自主移動載具中的特定值而與無線充電站建立通訊通道。

在本發明的一實施例中，上述的無線充電站響應於自通訊通道接收之充電指令而向自主移動載具輸出電力。

在本發明的一實施例中，上述的無線充電站取得自主移動載具的影像，根據影像判斷自主移動載具的位置資訊，並且傳送位置資訊給自主移動載具。

在本發明的一實施例中，上述的自主移動載具接收定位光源並且根據定位光源判斷自主移動載具與無線充電站的無線充電介面的第一定位點之間的第一距離以及自主移動載具與無線充電介面的第二定位點之間的第二距離，並且根據第一距離以及第二距離來計算位置資訊。

本發明的一種無線充電方法，適用於包括無線充電站以及自主移動載具的無線充電系統，包括：由無線充電站或自主移動載具的其中之一發射定位光源；由無線充電站或自主移動載具的其中之另一接收定位光源，並且根據定位光源以計算位置資訊；以及由自主移動載具根據位置資訊以向無線充電站的無線充電介面移動以進行充電。

基於上述，本發明的無線充電站或自主移動載具的接收器可取得影像，並可根據影像計算位置訊號以輔助自主移動載具往正確的位置移動。本發明的無線充電站和自主移動載具更透過光傳送器和接收器建立雙向通訊之連線來傳輸系統的訊息與指令。如此，可準確地耦接供電端與受電端之無線充電介面，並且不受射頻式無線通訊通道之干擾，顯著地提升自主移動載具的充電效率。

10:無線充電系統

100:無線充電站

110、210:控制器

120:電源供應器

121、122、12n、220:無線充電介面

1211:第一定位點

1212:第二定位點

130:無線充電介面切換模組

140、230:通訊介面

150:訊號處理器

160:接收器

161、241:影像像素

162、242:通訊像素

170:光傳送器

200:自主移動載具

240:光接收器

250:傳送器

260:移動機構

510、520:位置

D:光傳送器的長度

D1、D2:偏移距離

d1、d2:距離

S401、S402、S403、S404、S405、S406、S407、S408、S409、S410、S411、S412、S413、S414、S415、S601、S602、S603、S701、S702、S703、S801、S802、S803:步驟

θ1、θ2:偏移角度

圖1根據本發明的實施例繪示一種無線充電系統的示意圖。

圖2根據本發明的實施例繪示無線充電站的示意圖。

圖3根據本發明的實施例繪示自主移動載具的示意圖。

圖4根據本發明的實施例繪示一種無線充電方法的流程圖。

圖5A根據本發明的實施例繪示由自主移動載具計算位置資訊的示意圖。

圖5B根據本發明的實施例繪示由無線充電站計算位置資訊的示意圖。

圖6根據本發明的實施例繪示適用於無線充電系統的無線充電方法的流程圖。

圖7根據本發明的實施例繪示適用於無線充電站的無線充電方法的流程圖。

圖8根據本發明的實施例繪示適用於自主移動載具的無線充電方法的流程圖。

圖1根據本發明的實施例繪示一種無線充電系統10的示意圖。無線充電系統10可包括無線充電站100以及自主移動載具200，其中無線充電站100可包括一或多個無線充電介面，例如無線充電介面121、無線充電介面122以及無線充電介面12n等n個無線充電介面，其中n為任意的正整數。無線充電站100的無線充電介面的數量可依使用需求而調整，本發明並不加以限制。為了便於說明，以下實施例將舉無線充電介面121為例進行說明。無線充電介面122或無線充電介面12n的實施方式以及功效可與無線充電介面121相同。無線充電站100的無線充電介面121可被遠端地設置。舉例來說，若自主移動載具200為一電動車，則無線充電站100的控制器110可被設置在停車場的機房，並且無線充電介面121可被設置在停車場的停車位處。自主移動載具200可通過本發明的方法自動地行駛至停車位處進行停車。無線充電站100的控制器110可通過設置在停車位處的無線充電介面121以為自主移動載具200進行充電。

圖2根據本發明的實施例繪示無線充電站100的示意圖。無線充電站100可包括控制器110、電源供應器120、無線充電介面121、無線充電介面切換模組130、通訊介面140、訊號處理器 150以及光傳送器170。在一實施例中，無線充電站100還可包括接收器160。在一實施例中，無線充電站100可包括n個無線充電介面，如圖2所示的無線充電介面121、無線充電介面122以及無線充電介面12n等，其中n為任意的正整數。

控制器110例如是中央處理單元(central processing unit，CPU)，或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微控制單元(micro control unit，MCU)、微處理器(microprocessor)、數位信號處理器(digital signal processor，DSP)、可程式化控制器、特殊應用積體電路(application specific integrated circuit，ASIC)、圖形處理器(graphics processing unit，GPU)、影像訊號處理器(image signal processor，ISP)、影像處理單元(image processing unit，IPU)、算數邏輯單元(arithmetic logic unit，ALU)、複雜可程式邏輯裝置(complex programmable logic device，CPLD)、現場可程式化邏輯閘陣列(field programmable gate array，FPGA)或其他類似元件或上述元件的組合。控制器110可包括用以儲存資料或緩衝資料的儲存媒體，其中所述儲存媒體例如是隨機存取記憶體(random access memory，RAM)、唯讀記憶體(read-only memory，ROM)、快閃記憶體(flash memory)或固態硬碟(solid state drive，SSD)。

電源供應器120可耦接至外部供電源(例如：市電)以取得電力。電源供應器120可耦接至控制器110以及無線充電介面121，並經控制器110配置而將電力傳輸給無線充電介面121等 (以下皆同)以對自主移動載具200進行充電。無線充電介面切換模組130可耦接至控制器110，並可用以配置電源供應器120以及無線充電介面121的耦接關係。舉例來說，在無線充電介面切換模組130自控制器110接收用以指示無線充電介面121為自主移動載具200進行充電的指令後，無線充電介面切換模組130可例如通過電晶體來控制電源供應器120與無線充電介面121之間的線路上的開關而使得電源供應器120與無線充電介面121之間的線路形成閉路。據此，電源供應器120可將電力傳輸至無線充電介面121。另一方面，在無線充電介面切換模組130自控制器110接收用以指示無線充電介面121終止為自主移動載具200進行充電的指令後，無線充電介面切換模組130可例如通過電晶體來控制電源供應器120與無線充電介面121之間的線路上的開關而使得電源供應器120與無線充電介面121之間的線路形成斷路。據此，電源供應器120將無法傳輸電力至無線充電介面121。無線充電介面121可以磁感應(magnetic induction)的方式為自主移動載具200進行充電。舉例來說，無線充電介面121可包括充電線圈。控制器110可通過充電線圈以磁感應的方式為自主移動載具200進行充電。

通訊介面140可耦接至控制器110、訊號處理器150以及光傳送器170。無線充電站100可通過通訊介面140來與外部電子裝置(例如：自主移動載具200)進行通訊。通訊介面140可包括光通訊介面。在一實施例中，通訊介面140還可包括WiFi通訊介面、藍牙通訊介面、ZigBee通訊介面、近場無線通訊介面及/或其他無線通訊介面，或可包括區域網路(local area network，LAN)介面、通用串列匯流排(Universal Serial Bus，USB)介面及/或其他有線通訊介面。

訊號處理器150例如是中央處理單元，或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微控制單元、微處理器、數位信號處理器、可程式化控制器、特殊應用積體電路、圖形處理器、影像訊號處理器、影像處理單元、算數邏輯單元、複雜可程式邏輯裝置、現場可程式化邏輯閘陣列或其他類似元件或上述元件的組合。訊號處理器150可耦接至通訊介面140以及接收器160。訊號處理器150可經通訊模組140配置而通過接收器160來接收訊號。具體來說，在接收器160接收到一輸入訊號後，訊號處理器150與接收器160之間的類比數位轉換器(analog-to-digital converter，ADC)可將該輸入訊號從類比訊號轉換為數位訊號，並傳送該數位訊號給訊號處理器150。

接收器160可耦接至訊號處理器150，並可用以接收光訊號或電磁波訊號，其中所述光訊號或電磁波訊號例如來自於自主移動載具200，並且所述光訊號或電磁波訊號例如包括請求訊息、位置資訊、確認訊號、同步訊號或充電指令等用於為自主移動載具200進行充電的訊令。在一實施例中，接收器160例如為光接收器，並可包括影像像素161以及通訊像素162。影像像素161可用以擷取影像。舉例來說，控制器110可通過影像像素161與訊號處理器150的感光成像來取得自主移動載具200的影像。通訊像素162可用以進行光通訊。舉例來說，控制器110或訊號處理器150可通過通訊像素162以接收來自自主移動載具200的光訊號。

光傳送器170例如是發光二極體陣列。光傳送器170可耦接至通訊介面140。控制器110可通過通訊介面140以配置光傳送器170發射光訊號，其中所述光訊號可包括用於導引自主移動載具200的定位光源或用於指示自主移動載具200進行充電的充電指令，但本發明不限於此。在一實施例中，上述的光訊號還可包括由控制器110所計算的自主移動載具200的位置資訊。在一實施例中，光傳送器170可設置在接近無線充電介面121的位置，並可用以輔助自主移動載具200移動到接近無線充電介面121處以進行充電。

接收器160以及光傳送器170可設置在無線充電介面121的本地端。以下將設置在無線充電介面121的本地端的元件稱為端點裝置300(如圖4所示)。端點裝置300可包括無線充電介面121、接收器160以及光傳送器170。

圖3根據本發明的實施例繪示自主移動載具200的示意圖。自主移動載具200可包括控制器210、無線充電介面220、通訊介面230、光接收器240以及移動機構260。在一實施例中，自主移動載具200還可包括收發器250。

控制器210例如是中央處理單元，或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微控制單元、微處理器、數位信號處理器、可程式化控制器、特殊應用積體電路、圖形處理器、影像訊號處理器、影像處理單元、算數邏輯單元、複雜可程式邏輯裝置、現場可程式化邏輯閘陣列或其他類似元件或上述元件的組合。控制器210可包括用以儲存資料或緩衝資料的儲存媒體，其中所述儲存媒體例如是隨機存取記憶體、唯讀記憶體、快閃記憶體或固態硬碟。

無線充電介面220可耦接至控制器210，並可以磁感應的方式從無線充電站100的無線充電介面121感應到電力，藉以對自主移動載具200進行充電。舉例來說，無線充電介面220可包括充電線圈。充電線圈可通過磁感應的方式以自無線充電介面121取得電力。

通訊介面230可耦接至控制器210、光接收器240以及收發器250。自主移動載具200可通過通訊介面230來與外部電子裝置(例如：無線充電站100)進行通訊。通訊介面230可包括光通訊介面。在一實施例中，通訊介面230還可包括WiFi通訊介面、藍牙通訊介面、ZigBee通訊介面、近場無線通訊介面及/或其他無線通訊介面，或可包括區域網路介面、通用串列匯流排介面及/或其他有線通訊介面。

光接收器240可耦接至通訊介面230。光接收器240可包括影像像素241以及通訊像素242。影像像素241可用以擷取影像。舉例來說，控制器210可通過影像像素241來取得無線充電站100 的影像或來自無線充電站100的光傳送器170的定位光源。通訊像素242可用以進行光通訊。舉例來說，控制器210可通過通訊像素242來接收來自無線充電站100的光訊號，其中所述光訊號例如為回應訊息、位置資訊、同步訊號、確認訊號或充電指令等。

收發器250可耦接至通訊介面230，並可用以傳送或接收光訊號或電磁波訊號。在一實施例中，收發器250可包括光傳送器，其中所述光傳送器例如是發光二極體陣列或光達。收發器250可耦接至通訊介面230。控制器210可通過通訊介面230以配置收發器250發射或接收訊號，其中所述訊號可包括定位光源、回應訊息、位置資訊、請求訊息、確認訊號、同步訊號或充電指令等。舉例來說，自主移動載具200可通過收發器250建立與無線充電站的雙向通訊通道。在一實施例中，雙向通訊可透過收發器250和光接收器240以光通訊實現。

移動機構260可耦接至控制器210。控制器210可控制移動機構260以使自主移動載具200移動。

圖4根據本發明的實施例繪示一種無線充電方法的流程圖，其中所述無線充電方法可由如圖1所示的無線充電系統10實施。

在步驟S401中，自主移動載具200的控制器210可執行電量監控程序以監視自主移動載具200剩餘的電量。若控制器210偵測到自主移動載具200剩餘的電量不足，則控制器210可控制自主移動載具200移動至接近無線充電站100(或無線充電介面 121)的位置以準備進行充電。

在步驟S402中，自主移動載具200可通過收發器250來傳送請求訊息至無線充電站100的控制器110，藉以請求控制器110提供可為自主移動載具200充電的無線充電介面。控制器110可通過接收器160以接收來自自主移動載具200的請求訊息。若自主移動載具200所傳送的請求訊息為光訊號，則控制器110可通過接收器160的通訊像素162來接收所述請求訊息。

在一實施例中，無線充電站100的控制器110可根據自主移動載具200的位置來判斷是否開始為自主移動載具200進行充電。舉例來說，控制器110可響應於偵測到自主移動載具200已接近無線充電站100而開始執行充電程序。

在一實施例中，控制器110可通過接收器160接收產生自自主移動載具200的訊號(例如：光訊號或電磁波訊號)，並且響應於所述訊號的接收功率大於閾值而判斷自主移動載具200已接近無線充電站100。在一實施例中，控制器110可通過接收器160的影像像素161取得自主移動載具200的影像或由自主移動載具200所發射的定位光源，並且根據所述影像或所述定位光源判斷自主移動載具200的位置。在一實施例中，控制器110可通過接收器160接收對應於自主移動載具200的定位訊號(例如：可見光定位系統(visible light positioning system)訊號或全球定位系統(global positioning system，GPS)訊號)，並且根據定位訊號而判斷自主移動載具200的位置。

在步驟S403中，控制器110可從閒置的多個無線充電介面中選出無線充電介面121以為自主移動載具200進行充電。

在步驟S404中，控制器110可通過通訊介面140傳送回應訊息給自主移動載具200。自主移動載具200可通過收發器250接收回應訊息。若控制器110通過光傳送器170以光訊號傳送回應訊息，則自主移動載具200可通過光接收器240的通訊像素242來接收所述回應訊息。回應訊息可包括無線充電介面121的資訊。自主移動載具200的控制器210可根據回應訊息決定使用無線充電介面121來進行充電。

在步驟S405中，控制器110傳送配置訊息給端點裝置300，其中配置訊息用以配置端點裝置300為自主移動載具200進行充電。

在步驟S406中，端點裝置300的光傳送器170可響應於來自控制器110的配置訊息而發射定位光源，並且端點裝置300的接收器160可被啟動以偵測來自自主移動載具200的訊號。定位光源可輔助自主移動載具200移動到靠近無線充電站100的無線充電介面121的位置以進行充電。自主移動載具200的控制器210可通過光接收器240的影像像素241來接收定位光源。

在步驟S407中，控制器210可根據來自無線充電站100的定位光源來計算對應於自主移動載具200的位置資訊，並可根據位置資訊調整自主移動載具200的移動路徑以接近無線充電介面121，其中所述位置資訊可包括自主移動載具200與無線充電站 100的無線充電介面121之間的偏移距離以及偏移角度。控制器210可響應於所接收的定位光源與所接收的回應訊息中的無線充電介面121的資訊匹配而決定接近無線充電介面121以進行充電。舉例來說，控制器210可根據影像解碼技術(例如：中華民國專利I650962所揭露的影像解碼技術)來判斷所接收的定位光源是否對應於無線充電介面121。

在一實施例中，自主移動載具200的位置資訊可以是由自主移動載具200計算的。圖5A根據本發明的實施例繪示由自主移動載具200計算位置資訊的示意圖。在本實施例中，假設無線充電站100的無線充電介面121(或光傳送器170)之第一定位點1211以及第二定位點1212之連線平行於X軸，其中第一定位點1211以及第二定位點1212例如是光傳送器170之發光二極體陣列的兩端。自主移動載具200與無線充電介面121之間的偏移距離可被定義為自主移動載具200在X軸上的投影以及最近的定位點之間的距離，並且自主移動載具200與無線充電介面121之間的偏移角度可被定義為由自主移動載具200與第一定位點1211或第二定位點1212所構成的第一直線以及第一定位點1211與第二定位點1212所構成的第二直線形成的夾角。

基於上述，假設自主移動載具200位於位置510，則控制器210可根據如下所示的方程式(1)、(2)及(3)計算出位於位置510上的自主移動載具200與無線充電介面121之間的偏移距離D1以及偏移角度θ1或θ2，其中d1為位置510與第一定位點 1211之間的距離、d2為位置510與第二定位點1212之間的距離並且D為第一定位點1211與第二定位點1212之間的距離。

在計算完自主移動載具200的位置資訊後，控制器210可根據位置資訊調整自主移動載具200的移動路徑以進行充電。具體來說，控制器210可預存偏移距離以及偏移角度的特定值。控制器210可調整自主移動載具200的行進方向和轉向以使自主移動載具200的位置資訊趨向特定值。控制器210可通過反覆更新位置資訊並即時調整路徑從而使自主移動載具200接近無線充電站100的無線充電介面121。

在一實施例中，自主移動載具200的位置資訊可以是由無線充電站100提供給自主移動載具200的。舉例來說，自主移動載具200的控制器210可在移動的過程中通過收發器250來傳送定位光源。無線充電站100的控制器110可通過接收器160的影像像素161來接收定位光源，並且藉由所述定位光源的輔助而取得自主移動載具200的影像。

接著，無線充電站100的控制器110可根據自主移動載具200的影像(或由自主移動載具200的收發器250所傳送的定位光源)計算自主移動載具200的位置資訊。圖5B根據本發明的實施例繪示由無線充電站100計算位置資訊的示意圖。在本實施例中，對應於無線充電介面121的接收器160可包含至少兩個被水平地設置在X軸上的影像像素(或影像像素陣列)161，分別是圖5B中的影像像素a以及影像像素b。自主移動載具200與無線充電介面121之間的偏移距離可被定義為自主移動載具200在X軸上的投影與最近的影像像素陣列之間的距離，自主移動載具200與無線充電介面121之間的偏移角度可被定義為自主移動載具200與影像像素a或影像像素b所構成的第一直線以及影像像素a與影像像素b所構成的第二直線所形成的夾角。

基於上述，假設自主移動載具200位於位置520、影像像素a(或影像像素b)的焦距為f並且影像像素a以及影像像素b之間的距離為B，則控制器110可根據如下所示的方程式(4)和(5)計算出自主移動載具200與無線充電介面121之間的偏移距離d以及偏移角度θa或θb，其中X為影像像素a在焦距f處的成像ia的半徑(或為影像像素b在焦距f處的成像ib的半徑)、Xa為自主移動載具200在成像ia上的成像位置pa與成像ia上特定點(例如：成像ia上與影像像素b相距最遠的端點)之間的距離、Xb為自主移動載具200在成像ib上的成像位置pb與成像ib上特定點(例如：成像ib上與影像像素a相距最近的端點)之間的距離，並且Z為自主移動載具200與其在x軸上的投影之間的距離。

無線充電站100的控制器110可通過光傳送器170來將位置資訊傳送給自主移動載具200。自主移動載具200的控制器210可通過光接收器的通訊像素242接收位置資訊，並且校正自主移動載具200的移動路徑以利用無線充電介面121進行充電。位置資訊可包括自主移動載具200與無線充電站100的無線充電介面121之間的偏移距離以及偏移角度。

無線充電站100可向自主移動載具200發起三向交握，如步驟S408、S409和S410所示。值得注意的是，三向交握也可以是由自主移動載具200在判斷位置資訊符合特定值後所發起，本發明不限於此。

在步驟S408中，在控制器110判斷自主移動載具200已經移動到接近無線充電站100的無線充電介面121的正確位置後，控制器110可通過光傳送器170傳送第一同步訊號給自主移動載具200。在一實施例中，控制器110可根據影像像素161所擷取到的自主移動載具200之影像來判斷自主移動載具200已經移動到對應於無線充電介面121的正確位置。

在步驟S409中，自主移動載具200可通過收發器250傳送用於回應第一同步訊號的第一確認訊號和第二同步訊號給接收器160(或通訊像素162)，以通知控制器110與自主移動載具200建立通訊通道，其中所述確認訊號和同步訊號例如為光訊號或電磁波訊號。值得注意的是，由於無線充電站100是通過磁感應的方式對自主移動載具200進行充電，因此，無線充電介面121與無線充電介面220之間的耦合的準確度將會顯著地影響充電的效率。

在一實施例中，光傳送器170發射的定位光源可攜帶第一同步訊號。自主移動載具200的控制器210可在自主移動載具200移動的過程中判斷自主移動載具200當前的位置資訊是否符合特定值，其中位置資訊可以是由自主移動載具200計算的。若滿足條件，則代表自主移動載具200已經移動到接近無線充電站100的無線充電介面121的正確位置上，並且自主移動載具200的無線充電介面220已可準確地與無線充電站100的無線充電介面121耦合。據此，控制器210可通過收發器250來傳送第二同步訊號和第一確認訊號給接收器160，藉以指示無線充電站100與自主移動載具200建立通訊通道，其中所述同步訊號和確認訊號例如為光訊號或電磁波訊號。

在步驟S410中，控制器110可響應於來自自主移動載具200的第二同步訊號而通過光傳送器170傳送第二確認訊號給自主移動載具200，從而建立控制器110與自主移動載具200之間的通訊通道，其中通訊通道為用以傳輸控制器110與自主移動載具200之間的充電指令的雙向通道。

在步驟S411中，控制器110可響應於充電指令而指示無線充電介面切換模組130啟用無線充電介面121。無線充電介面切換模組130可控制電源供應器120與無線充電介面121之間的線路上的開關而使得電源供應器120與無線充電介面121之間的線路形成閉路。

在步驟S412中，無線充電介面121可開始輸出電力。在一實施例中，控制器110可通過光傳送器170及/或接收器160以經由通訊通道來與自主移動載具200的光接收器240(或通訊像素242)及/或收發器250互相傳送和接收充電指令，並且配置無線充電介面121以根據充電指令的指示來輸出電力給自主移動載具200。自主移動載具200的控制器210則可配置無線充電介面220以根據充電指令的指示來進行充電。

在步驟S413中，在完成充電後，自主移動載具200的控制器210可通過收發器250以經由通訊通道來傳送回報給接收器160。控制器210還可控制自主移動載具200離開無線充電介面121，以釋放無線充電介面121。

在步驟S414中，接收器160可將來自自主移動載具200的回報轉發給控制器110，藉以通知控制器110自主移動載具200已經完成充電。

在步驟S415中，控制器110可根據所接收到的回報而判斷無線充電介面121為閒置。

圖6根據本發明的實施例繪示適用於無線充電系統10的無線充電方法的流程圖。在步驟S601中，由無線充電站100或自主移動載具200的其中之一發射定位光源。在步驟S602中，對應於步驟S601，由自主移動載具200或無線充電站100的其中之另一接收定位光源，並且根據定位光源以計算位置資訊。在步驟S603中，由自主移動載具200根據位置資訊以向指定的閒置無線充電介面121移動以進行充電。

圖7根據本發明的實施例繪示適用於無線充電站100的無線充電方法的流程圖。在步驟S701中，發射定位光源或傳送位置資訊。在步驟S702中，建立通訊通道。在步驟S703中，響應於充電指令而輸出電力。

圖8根據本發明的實施例繪示適用於自主移動載具200的無線充電方法的流程圖。在步驟S801中，接收定位光源以取得位置資訊。在步驟S802中，根據位置資訊調整自主移動載具的移動路徑以接近無線充電介面121。在步驟S803中，建立通訊通道。在步驟S804中，響應於充電指令而進行充電。

綜上所述，本發明的無線充電站可通過光傳送器以發射定位光源。自主移動載具可依據定位光源來計算或取得位置資訊。無線充電站的光接收器可取得自主移動載具的影像或自主移動載具通過光傳送器發射的第二定位光源，並可傳送根據影像所計算的位置訊號給自主移動載具以輔助自主移動載具往正確的位置移動。藉由無線充電站以及自主移動載具之間的光通訊，自主移動載具可經由移動以將自主移動載具的無線充電介面準確地耦合至無線充電站的無線充電介面。如此，可顯著地提升自主移動載具的充電效率。

S601、S602、S603:步驟

Claims

一種無線充電站，包括：至少一無線充電介面；光傳送器；接收器，其中所述接收器為光接收器，並且包括影像像素；以及控制器，電性耦接至所述至少一無線充電介面、所述光傳送器以及所述接收器，其中所述控制器通過所述光傳送器以發射定位光源，利用所述接收器以建立通訊通道，並且響應於所述通訊通道中的充電指令而配置所述至少一無線充電介面以輸出電力，其中所述控制器通過所述影像像素擷取包含自主移動載具的影像，根據所述影像計算所述自主移動載具的位置資訊，並且傳送所述位置資訊給所述自主移動載具，其中所述位置資訊包括所述自主移動載具與所述無線充電站的所述至少一無線充電介面之間的偏移距離以及偏移角度，其中所述位置資訊以下列公式表示：
其中d為所述偏移距離，θa為所述偏移角度中的第一偏移角度，θb為所述偏移角度中的第二偏移角度，X為所述影像中的第一像素在焦距處的第一成像的半徑且為所述影像中的第二像素在所述焦距處的第二成像的半徑，Xa為所述自主移動載具在所述第一成像上的成像位置與所述第一成像上的一點之間的距離，Xb為所述自主移動載具在所述第二成像上的成像位置與所述第二成像上的一點之間的距離，f為所述焦距，B為所述第一像素與所述第二像素之間的距離，並且Z為所述自主移動載具與其在第一軸上的投影之間的距離。
如請求項1所述的無線充電站，其中所述接收器更包括通訊像素。
如請求項2所述的無線充電站，其中所述控制器通過所述通訊像素以建立所述通訊通道並接收所述充電指令。
如請求項1所述的無線充電站，其中所述光傳送器為發光二極體陣列。
一種無線充電方法，適用於無線充電站，包括：發射定位光源或傳送位置資訊，其中所述傳送位置資訊的步驟包括：通過影像像素擷取包含自主移動載具的影像；根據所述影像計算所述自主移動載具的所述位置資訊，並且傳送所述位置資訊給所述自主移動載具，其中所述位置資訊包括所述自主移動載具與所述無線充電站的至少一無線充電介面之間的偏移距離以及偏移角度；建立通訊通道；以及響應於所述通訊通道中的充電指令而輸出電力，其中所述位置資訊以下列公式表示：
其中d為所述偏移距離，θa為所述偏移角度中的第一偏移角度，θb為所述偏移角度中的第二偏移角度，X為所述影像中的第一像素在焦距處的第一成像的半徑且為所述影像中的第二像素在所述焦距處的第二成像的半徑，Xa為所述自主移動載具在所述第一成像上的成像位置與所述第一成像上的一點之間的距離，Xb為所述自主移動載具在所述第二成像上的成像位置與所述第二成像上的一點之間的距離，f為所述焦距，B為所述第一像素與所述第二像素之間的距離，並且Z為所述自主移動載具與其在第一軸上的投影之間的距離。
一種自主移動載具，包括：無線充電介面；光接收器，包括影像像素；控制器，電性耦接至所述無線充電介面以及所述光接收器，其中所述控制器通過所述影像像素以接收定位光源，根據所述定位光源以計算位置資訊，並且根據所述位置資訊調整所述自主移動載具的移動路徑以進行充電；以及收發器，電性耦接至所述控制器，其中所述收發器包括光傳送器，並且所述控制器通過所述光傳送器以傳送第二定位光源，其中所述位置資訊包括所述自主移動載具與無線充電站的第二無線充電介面之間的偏移距離、第一偏移角度以及第二偏移角度，其中所述位置資訊以下列公式表示：
其中d1為所述自主移動載具與所述第二無線充電介面的第一定位點之間的第一距離，d2為所述自主移動載具與所述第二無線充電介面的第二定位點之間的第二距離，D1為所述偏移距離，D為所述第一定位點與所述第二定位點之間的距離，θ1為所述第一偏移角度，並且θ2為所述第二偏移角度，其中所述自主移動載具與所述第一定位點構成第一直線，所述自主移動載具與所述第二定位點構成第二直線，並且所述第一定位點與所述第二定位點構成第三直線，其中所述第一偏移角度為所述第一直線與所述第三直線形成的夾角，並且所述第二偏移角度為所述第二直線與所述第三直線形成的夾角。
如請求項6所述的自主移動載具，其中所述控制器根據所述定位光源判斷所述第一距離以及所述第二距離。
如請求項6所述的自主移動載具，其中所述光傳送器為發光二極體陣列以及光達的其中之一。
如請求項8所述的自主移動載具，響應於所述控制器判斷所述位置資訊符合預存於所述自主移動載具的特定值，所述控制器通過所述光傳送器與所述光接收器來建立通訊通道。
如請求項6所述的自主移動載具，其中所述光接收器更包括通訊像素，其中所述控制器通過所述通訊像素以接收位置資訊，並且根據所述位置資訊來校正所述移動路徑。
如請求項6所述的自主移動載具，其中所述光接收器更包括通訊像素，其中所述控制器通過所述通訊像素以接收充電指令，並且根據所述充電指令來進行充電。
一種無線充電方法，適用於自主移動載具，包括：接收定位光源以取得位置資訊；根據所述位置資訊調整所述自主移動載具的移動路徑以接近無線充電站的無線充電介面；通過光傳送器傳送第二定位光源；建立通訊通道；以及響應於自所述通訊通道接收之充電指令而進行充電，其中所述位置資訊包括所述自主移動載具與所述無線充電介面之間的偏移距離、第一偏移角度以及第二偏移角度，其中所述位置資訊以下列公式表示：
其中d1為所述自主移動載具與所述無線充電介面的第一定位點之間的第一距離，d2為所述自主移動載具與所述無線充電介面的第二定位點之間的第二距離，D1為所述偏移距離，D為所述第一定位點與所述第二定位點之間的距離，θ1為所述第一偏移角度，並且θ2為所述第二偏移角度，其中所述自主移動載具與所述第一定位點構成第一直線，所述自主移動載具與所述第二定位點構成第二直線，並且所述第一定位點與所述第二定位點構成第三直線，其中所述第一偏移角度為所述第一直線與所述第三直線形成的夾角，並且所述第二偏移角度為所述第二直線與所述第三直線形成的夾角。
一種無線充電系統，包括無線充電站以及自主移動載具，其中所述無線充電站發射定位光源；所述自主移動載具接收所述定位光源；所述無線充電站擷取包含所述自主移動載具的影像，根據所述影像判斷所述自主移動載具的所述位置資訊，並且傳送所述位置資訊給所述自主移動載具，其中所述位置資訊包括所述自主移動載具與所述無線充電站的至少一無線充電介面之間的偏移距離以及偏移角度；以及所述自主移動載具根據所述位置資訊以向所述無線充電站的無線充電介面移動以進行充電，其中所述位置資訊以下列公式表示：
其中d為所述偏移距離，θa為所述偏移角度中的第一偏移角度，θb為所述偏移角度中的第二偏移角度，X為所述影像中的第一像素在焦距處的第一成像的半徑且為所述影像中的第二像素在所述焦距處的第二成像的半徑，Xa為所述自主移動載具在所述第一成像上的成像位置與所述第一成像上的一點之間的距離，Xb為所述自主移動載具在所述第二成像上的成像位置與所述第二成像上的一點之間的距離，f為所述焦距，B為所述第一像素與所述第二像素之間的距離，並且Z為所述自主移動載具與其在第一軸上的投影之間的距離。
如請求項13所述的無線充電系統，其中所述自主移動載具響應於判斷所述位置資訊符合預存於所述自主移動載具中的特定值而與所述無線充電站建立通訊通道。
如請求項14所述的無線充電系統，其中所述無線充電站響應於自所述通訊通道接收之充電指令而向所述自主移動載具輸出電力。
如請求項13所述的無線充電系統，其中所述位置資訊包括所述自主移動載具與所述無線充電站的無線充電介面之間的偏移距離以及偏移角度。
一種無線充電方法，適用於包括無線充電站以及自主移動載具的無線充電系統，包括：由所述無線充電站發射定位光源；由所述自主移動載具接收所述定位光源；由所述無線充電站擷取包含所述自主移動載具的影像，根據所述影像判斷所述自主移動載具的所述位置資訊，並且傳送所述位置資訊給所述自主移動載具，其中所述位置資訊包括所述自主移動載具與所述無線充電站的至少一無線充電介面之間的偏移距離以及偏移角度；以及由所述自主移動載具根據所述位置資訊以向所述無線充電站的無線充電介面移動以進行充電，其中所述位置資訊以下列公式表示：
其中d為所述偏移距離，θa為所述偏移角度中的第一偏移角度，θb為所述偏移角度中的第二偏移角度，X為所述影像中的第一像素在焦距處的第一成像的半徑且為所述影像中的第二像素在所述焦距處的第二成像的半徑，Xa為所述自主移動載具在所述第一成像上的成像位置與所述第一成像上的一點之間的距離，Xb為所述自主移動載具在所述第二成像上的成像位置與所述第二成像上的一點之間的距離，f為所述焦距，B為所述第一像素與所述第二像素之間的距離，並且Z為所述自主移動載具與其在第一軸上的投影之間的距離。