KR100595923B1

KR100595923B1 - 로봇 청소기와 로봇청소기의 제어방법

Info

Publication number: KR100595923B1
Application number: KR1020050015776A
Authority: KR
Inventors: 이주상; 송정곤; 고장연; 임광수; 정삼종; 김기만
Original assignee: 삼성광주전자 주식회사
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2006-07-05
Also published as: JP2006236333A; US20060200282A1; CN1823673A; EP1696298A2; AU2006200480A1; CN100401968C; RU2314557C2; EP1696298A3

Abstract

개시된 본 발명의 로봇 청소기는, 복수의 바퀴를 구동하는 구동부와; 외부 충전장치와 교신을 할 수 있는 송/수신부와; 구동부를 제어하여 청소구역을 주행하면서 외부 충전장치와의 교신이 이루어지는 교신지점을 확인하여 기억하고, 외부 충전장치로의 복귀시에는 기억된 교신지점으로 이동한 뒤 상기 외부 충전장치와 교신하면서 복귀하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

로봇청소기, 충전장치, 센서, 송/수신

Description

로봇 청소기와 로봇청소기의 제어방법{Automatic cleaning apparatus and a method for controlling the same}

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇청소기를 나타내 보인 사시도.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇청소기를 설명하기 위한 구성도.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇청소기의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇청소기의 동작상태를 설명하기 위한 개략적인 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10..청소기본체 11..연결단자

12..메모리 13..배터리

14..배터리잔량 검출부 15..바닥감지센서

16..전방감지센서 17,25..송/수신부

18..좌/우 구동륜 구동부 19..흡진구동부

20..충전장치 30..제어부

본 발명은 로봇청소기 및 충전장치 추적방법에 관한 것이다.

일반적으로, 로봇청소기는 사용자가 조작하지 않아도 청소하고자 하는 구역을 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입함으로써, 청소하고자하는 구역을 자동으로 주행하면서 청소하는 기기이다.

이러한 로봇청소기는, 거리센서 또는 촬영유닛을 구비하여 청소구역에 설치된 기구나 사무용품, 벽 등의 장애물까지의 거리 또는 장애물의 유무를 확인하여 충돌이나 방해를 피해가면서 청구구역을 청소한다.

이러한 로봇청소기는, 청소기 본체의 하부에 좌측구동륜과, 우측구동륜 및 종동륜이 구비된다. 각각의 구동륜은 구동모터에 연결되어 구동된다. 구동모터의 구동은 제어부에 의해 제어됨으로써, 청소기 본체의 방향전환, 주행속도 변환이 가능하다.

또한, 청소기 본체의 하부에는 청소면으로부터 먼지 등의 오물질을 흡입해내기 위한 흡입 포트가 마련된다. 흡입 포트에 작용하는 흡입력은 청소기 본체에 마련된 별도의 흡입모터에 의해 제공된다. 상기 흡입 포트는 청소기 본체 내에 마련된 별도의 집진 실에 연결된다. 따라서, 흡입된 공기 중에 포함된 오물질은 집진실에서 집진되어 수거된다.

또한, 상기 로봇청소기는 바닥에 마련된 주행패턴을 감지하여 주행하면서, 청소하거나, 미리 설정된 주행 경로를 주행하면서 청소구역을 청소하게 된다. 이와 같이, 로봇청소기가 스스로 청소구역을 돌아다니면서 청소를 하는 도중, 제어부는 배터리용량을 검사하여 전원의 부족 여부를 확인한다. 그리고 배터리를 충전해야 한다고 판단되면, 소정 위치에 마련된 충전장치와의 교신을 통해 충전장치의 위치를 찾아서 이동한다. 즉, 예를 들어, 로봇청소기는 충전장치와의 신호를 주고 받으면서 그 충전장치의 위치를 찾고, 제어부는 구동모터를 구동시켜서 충전장치 쪽으로 청소기 본체를 이동시킨다. 그리고 충전장치에 마련된 충전단자에 로봇청소기에 마련된 연결단자를 연결한다. 이와 같이, 충전단자와 연결단자가 연결되면, 제어부는 배터리의 전원이 풀로 충전될 때까지 충전모드를 수행하고, 다른 모드 예컨대, 구동륜의 구동, 청소모드 등은 정지시키고 대기하게 된다.

그런데 상기와 같은 로봇청소기는 청소구역을 청소하는 도중에 제어부에서 배터리용량이 부족한 것이 검사될 때, 충전장치와의 교신을 시도하게 된다. 그런데 가구나, 벽 등의 장매물로 인하여 로봇청소기와 충전장치가 교신을 할 수 없을 경우, 로봇청소기는 충전장치로 곧바로 복귀하여 충전하지 못한다. 즉, 예를 들어, 로봇청소기는 청소구역의 벽을 따라서 이동하면서 충전장치를 찾거나, 또는 청소구역을 무작위로 돌아다니면서 충전장치와의 교신을 시도하게 된다.

이와 같이, 배터리용량이 부족한 시점으로부터, 로봇청소기가 충전장치를 찾기 위해서 불필요한 주행을 하는 동안 배터리 잔량이 소모되어 로봇청소기가 멈추는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 충전장치를 신속하게 추적하여 복귀할 수 있도록 개선된 로봇청소기 및 충전장치 추적방법을 제공 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 로봇청소기는, 복수의 바퀴를 구동하는 구동부와; 외부 충전장치와 교신을 할 수 있는 송/수신부와; 상기 구동부를 제어하여 청소구역을 주행하면서 상기 외부 충전장치와의 교신이 이루어지는 교신지점을 확인하여 기억하고, 상기 외부 충전장치로의 복귀시에는 상기 기억된 교신지점으로 이동한 뒤 상기 외부 충전장치와 교신하면서 복귀하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제어부는, 상기 청소구역을 주행하면서 주행거리 및 주행방향을 근거로 상기 청소구역에 대한 주행지도를 구성하고, 상기 교신지점을 상기 주행지도상에 표시하여 기억하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 청소구역의 바닥에 소정 패턴으로 마련된 주행패턴을 감지하기 위한 바닥감지센서를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 교신지점에 대한 정보를 상기 주행패턴 상에 표시하여 기억하는 것이 좋다.

또한, 상기 외부 충전장치와의 접속을 통해 충전할 수 있는 충전배터리와; 상기 충전배터리의 충전량을 검출하는 배터리 잔량 검출부;를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 배터리 잔량 검출부로부터 충전요청신호가 입력되면, 수행작업을 중단하고 상기 교신지점을 경유하여 상기 외부 충전장치로 복귀하도록 상기 구동부를 제어하는 것이 좋다.

또한, 상기 제어부는 수행작업이 완료되었을 때 상기 외부 충전장치로 복귀 하도록 상기 구동부를 제어하는 것이 좋다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 로봇 청소기 제어방법은, 구동부를 구동하여 청소구역을 주행하는 단계와; 상기 청소구역을 주행하면서 외부 충전장치와 교신을 시도하는 단계와; 상기 외부 충전장치와 교신이 이루어진 지점을 기억하는 단계;를 함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 충전배터리의 충전량을 검사하는 단계와; 상기 충전배터리에 대한 충전요구 신호 발생시 상기 기억된 지점으로 이동하는 단계; 및 상기 기억된 지점에서 상기 외부 충전장치를 찾아가는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기억하는 단계는, 상기 구동부의 구동에 의한 주행거리 및 주행방향을 근거로 주행지도를 구성하여 저장하는 단계와; 상기 주행지도상에 상기 교신된 지점을 표시하여 저장하는 단계;를 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 기억하는 단계는, 상기 청소구역의 바닥에 마련된 주행패턴을 인식하는 단계와; 상기 인식된 주행패턴 상에 상기 교신 된 지점을 표시하는 단계;를 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 교신을 시도하는 단계는, 소정 거리 주행시마다 반복해서 이루어지는 것이 좋다.

또한, 상기 교신을 시도하는 단계는, 소정 시간마다 반복해서 이루어지는 것이 좋다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 로봇청소기 및 로봇청소기 제어방법을 자세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 청소기(10)를 설명하기로 한다. 로봇청소기(10)는 외측에 충전단자(11)가 노출되어 있다. 이 충전단자(11)는 별도로 마련된 외부 충전장치(20)의 충전단자(21)에 대응되는 위치 및 높이에 마련되다.

그리고 로봇청소기(10)는 메모리(12), 충전배터리(13), 충전배터리 잔량 검출부(14), 바닥감지센서(15), 전방감지센서(16), 송/수신부(17), 좌/우 구동륜 구동부(18) 및 제어부(30)를 구비한다.

상기 메모리(12)에는 제어부(30)가 로봇청소기(10)를 자동으로 제어하는데 필요한 여러 가지 데이터 예를 들어, 청소시간, 청소구역, 청소패턴 등 여러 가지 제어에 필요한 데이터들이 저장된다. 또한, 청소를 수행하는 도중에 생성 및 취득되는 소정 데이터가 추가로 저장된다.

상기 충전배터리(13)는 구동 전원을 제공하기 위한 것으로, 일정용량이 충전되어 있다. 충전배터리(13)의 충전량이 소정량 이하로 떨어지면, 외부 충전장치(20)로 복귀하여 상기 충전배터리(13)를 재충전할 수 있다.

상기 충전배터리 충전량 검출부(14)는 상기 충전배터리(13)의 배터리 충전량을 수시로 검사하고, 검사된 충전량이 소정량 이하일 때 상기 제어부(30)로 배터리 충전요구 신호를 보낸다.

상기 바닥감지센서(15)는 로봇 청소기(10)의 하부에 마련되어 청소구역의 청소면과 마주하도록 설치된다. 이 바닥감지센서(15)는 청소면과의 거리를 측정할 수 있다. 또한, 바닥감지센서(15)는 청소면에 마련된 소정 패턴으로 마련된 마크 즉, 주행지도를 감지할 수 있다. 따라서, 이 바닥감지센서(15)에 의해 청소구역을 확인하거나, 주행 경로를 확인하는데 사용될 수 있다. 이러한 바닥감지센서(16)는 수발광센서 또는 포토센서일 수 있다.

상기 전방감지센서(16)는 로봇청소기(10)의 측면, 바람직하게는 연결단자(11)가 마련된 전방에 설치되는 것이 좋다. 이 전방감지센서(16)는 전방 또는 주행방향의 장애물이나 벽 등을 감지하고, 그 거리를 감지하는데 사용될 수 있다. 이 전방감지센서(16)는 수발광센서일 수 있다. 상기 로봇청소기(10)가 충전모드를 수행하기 위해 상기 충전장치(20)로 접근시, 충전장치(20)에 마련된 소정 인식마크를 감지하여, 그 인식마크와 로봇청소기(10) 사이의 거리를 측정하는데 사용될 수 있다.

상기 송/수신부(17)는 외부 충전장치(20)의 송/수신부(29)와 신호를 주고 받으면서 무선으로 교신한다. 상기 송/수신부(17)는 제어부(30)의 제어에 의해 로봇 청소기(10)의 동작시, 소정 단위시간마다 또는 소정 주행거리마다 외부 충전장치(20)와 교신을 시도한다. 따라서, 상기 송/수신부(17)는 외부 충전장치(25)에 마련된 송/수신부(25)와의 교신을 통해서 충전위치를 찾아가는데 사용된다. 또한, 송/수신부(17)는 사용자가 조작하는 리모트 컨트롤러 또는 별도의 중앙 원격제어장치와 신호의 송/수신을 담당하게 된다. 따라서, 로봇청소기(10)의 원격제어도 가능하게 된다. 상기 각 센서(15, 16)에서 감지된 신호는 제어부(30)로 보내지고, 제어부(30)에서는 인가된 신호를 근거로 로봇청소기(10)를 제어하는데 사용한다.

상기 흡진구동부(19)는 청소구역의 청소면을 청소하기 위한 흡입력을 발생 시키는 흡입력을 제공한다. 이러한 흡진구동부(19)는 집진모터 및 집진필터를 포함한다. 상기 집진필터는 일반 먼지봉투 또는 사이클론 집진유닛일 수 있다.

상기 좌/우 구동륜 구동부(18)는 로봇청소기(10)의 하측에 마련된 좌/우측 구동륜을 선택적으로 구동시키기 위한 것이다. 이 구동부(18)는 제어부(30)에 의해 구동이 제어된다. 상기 동부(18)는 각각의 구동륜에 연결되는 스테핑모터를 포함할 수 있다.

상기 제어부(30)는 로봇청소기(10)의 전체적인 구동 및 동작의 제어를 담당한다. 특히, 본 발명의 실시 예에 있어서, 제어부(30)는 청소구역을 주행할 때, 상기 구동부(18)의 구동제어신호 즉, 주행거리 및 주행방향 등을 근거로 하여 주행지도를 생성한다. 그리고 생성된 지도를 상기 메모리(12)에 기억시킨다. 그리고 제어부(30)는 송/수신부(17)를 제어하여 충전장치(20)와의 교신을 주기적으로 시도하도록 한다. 그리고 송/수신부(17)가 충전장치(20)와 교신이 이루어진 지점을 인식하여 상기 메모리(12)에 기억된 주행지도상에 표시한다.

또한, 청소면에 주행패턴이 표시되어 있을 경우, 제어부(30)는 바닥감지센서(15)를 통해 주행패턴을 인식하여 메모리(12)에 저장한다. 그리고 제어부(30)는 교신이 이루어진 지점들을 상기 메모리(12)에 저장된 주행패턴 상에 표시되도록 저장한다. 제어부(30)는 배터리(13)의 충전을 위한 배터리충전 요구 신호발생시, 상기와 같이 메모리(12)에 저장된 데이터들을 이용하여 충전장치(20)를 찾아가도록 구동부(18)를 제어하게 된다.

상기 구성을 가지는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇청소기의 제어방법을 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.

이하에서는 로봇청소기(10)가 충전장치(20)에 연결되어 대기중인 상태를 초기상태로 하여 설명한다.

먼저, 제어부(30)는 외부로부터 작업지시가 입력되었는지 판단한다(S10).

작업지시가 입력(수신)된 것으로 판단되면, 지시된 작업을 수행한다(S11). 즉, 청소작업지시가 입력되었으면, 먼저 로봇청소기(10)를 충전장치(20)에서 분리되도록 구동시킨다. 그런 다음, 제어부(30)는 흡진구동부(19)와 구동부(18)를 구동제어하여 청소구역(A1-A5)을 정해진 순서에 따라서 청소한다.

상기 청소구역(A1-A5)을 청소하도록 주행 될 때, 제어부(30)는 주행 되는 거리 및 방향을 근거로 하여 주행지도(M)를 생성하여 메모리(12)에 저장한다(S12). 상기 주행지도(M)는 로봇청소기(10)가 각 청소구역(A1-A5)을 주행할 때마다 계속해서 업그레이드되어 저장된다.

그리고 상기와 같이 로봇청소기(10)가 이동하면서 청소할 때, 제어부(30)는 송/수신부(17)를 제어하여 충전장치(20)와의 교신을 시도하도록 제어한다(S13). 구체적으로는, 제어부(30)는 일정 주행거리마다 또는 일정 시간이 지날 때마다 충전정치(20)와의 교신을 시도하도록 제어한다.

제어부(30)는 교신이 되었는지 판단하고(S14), 교신이 이루어지지 않을 경우 계속해서 교신을 시도하도록 제어한다.

한편, 송/수신부(17)에서의 교신이 이루어진 것이 확인되면, 제어부(30)는 주행지도상에서의 교신된 지점(P1)을 기억한다(S15). 상기와 같이 로봇청소기(10) 를 주행시키는 동안에 충전장치(20)의 교신은 주기적으로 이루어지면, 그때마다 인식되는 교신지점들(P1-Pn)은 제어부(30)에 의해 메모리(12)에 저장된 주행지도(M)상에 표시된다.

그리고 청소하는 동안 작업이 완료되었는지를 판단한다(S16).

상기 단계(S16)에서 작업이 완료되지 않았다고 판단되면, 충전이 필요한지를 판단한다(S17). 상기 단계(S17)는 배터리 잔량 검출부(14)에서 배터리 잔량(13)을 수시로 검사하고, 검사된 결과를 제어부(30)로 보냄으로써 이루어진다.

상기 단계(S17)에서 배터리충전이 필요하다고 판단되면, 로봇청소기(10)는 작업을 멈추고 충전장치(20)를 찾아서 복귀하도록 구동제어된다.

이때, 예를 들어, 로봇청소기(19)가 청소구역(A5) 내에 위치될 경우에는 장애물(30)에 의해 외부 충전장치(20)와 직접 교신할 수 없게 된다. 이 경우, 제어부(30)는 메모리(12)에 저장된 주행지도(M) 상에 표시된 교신지점들(P1-Pn) 중 어느 하나를 찾아서 이동하도록 구동부(18)를 제어한다(S18). 이때, 바람직하게는, 작업이 멈춰진 위치에서 가장 가까운 교신지점(Pn)을 추적하여 이동하는 것이 바람직하다.

상기와 같이, 로봇청소기(10)가 교신지점(Pn)으로 이동하면, 충전장치(20)와의 교신이 가능해진다. 따라서, 교신지점(Pn)으로 이동한 로봇청소기(10)는 충전장치(20)와 교신을 하면서 이동하여 충전장치(20)에 연결된다(S19).

이와 같이, 교신지점(Pn)에서 출발한 로봇청소기(10)는 가능한 짧은 이동거리를 이동하거나, 빨리 이동하여 충전장치(20)와 연결될 수 있게 된다. 따라서, 로 봇청소기(10)가 복귀하다가 배터리의 잔량부족으로 인하여 멈추는 것을 억제할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 상기 구성을 가지는 본 발명의 로봇청소기 및 제어방법에 따르면, 로봇청소기의 작업도중에 배터리 충전을 위한 위치로 복귀시 충전장치와 교신할 수 있는 위치를 확보할 수 있게 된다.

따라서, 충전장치와 교신할 수 있는 위치로 이동한 뒤, 충전장치와의 교신을 통해 충전장치로 신속하게 이동할 수 있게 되어 로봇청소기가 이동하다가 배터리 잔량이 부족하여 멈추는 문제점을 극복할 수 있게 된다.

Claims

복수의 바퀴를 구동하는 구동부와;

외부 충전장치와 교신을 할 수 있는 송/수신부와;

상기 구동부를 제어하여 청소구역을 주행하면서 상기 외부 충전장치와의 교신이 이루어지는 교신지점을 확인하여 기억하고, 상기 외부 충전장치로의 복귀시에는 상기 기억된 교신지점으로 이동한 뒤 상기 외부 충전장치와 교신하면서 복귀하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,

상기 청소구역을 주행하면서 주행거리 및 주행방향을 근거로 상기 청소구역 에 대한 주행지도를 구성하고, 상기 교신지점을 상기 주행지도상에 표시하여 기억하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
제1항에 있어서,

상기 청소구역의 바닥에 소정 패턴으로 마련된 주행패턴을 감지하기 위한 바닥감지센서를 더 포함하며,

상기 제어부는 상기 교신지점에 대한 정보를 상기 주행패턴 상에 표시하여 기억하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 외부 충전장치와의 접속을 통해 충전할 수 있는 충전배터리와;

상기 충전배터리의 충전량을 검출하는 배터리 잔량 검출부;를 더 포함하며,

상기 제어부는 상기 배터리 잔량 검출부로부터 충전요청신호가 입력되면, 수행작업을 중단하고 상기 교신지점을 경유하여 상기 외부 충전장치로 복귀하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는 수행작업이 완료되었을 때 상기 외부 충전장치로 복귀하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
구동부를 구동하여 청소구역을 주행하는 단계와;

상기 청소구역을 주행하면서 외부 충전장치와 교신을 시도하는 단계와;

상기 외부 충전장치와 교신이 이루어진 지점을 기억하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 제어방법.
제6항에 있어서,

충전배터리의 충전량을 검사하는 단계와;

상기 충전배터리에 대한 충전요구 신호 발생시 상기 기억된 지점으로 이동하는 단계; 및

상기 기억된 지점에서 상기 외부 충전장치를 찾아가는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 제어방법.
제6항에 있어서, 상기 기억하는 단계는,

상기 구동부의 구동에 의한 주행거리 및 주행방향을 근거로 주행지도를 생성하여 저장하는 단계와;

상기 주행지도상에 상기 교신된 지점을 표시하여 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 제어방법.
제6항에 있어서, 상기 기억하는 단계는,

상기 청소구역의 바닥에 마련된 주행패턴을 인식하는 단계와;

상기 인식된 주행패턴 상에 상기 교신 된 지점을 표시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 제어방법.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 교신을 시도하는 단계는, 소정 거리 주행시마다 반복해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 제어방법.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 교신을 시도하는 단계는, 소정 시간마다 반복해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 제어방법.