JP2013012200A - ロボット掃除機及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】停止せずに走行方向を変更するために停止せずに掃除領域を掃除するのにかかる時間を減少させることができる、ロボット掃除機及びその制御方法に関する。
【解決手段】ロボット掃除機は、掃除領域を走行しながら確保した位置データに基づいて、掃除を行う区域を設定し、前記掃除を行う区域を掃除できるように掃除経路を予め設定し、前記掃除経路にジグザグ走行経路が含まれると、ジグザグ走行経路に沿って移動中に、曲線走行して方向を転換することによって、走行方向の転換時に、掃除領域を掃除するのにかかる時間を減少させることができる。
【選択図】図１０Ａ

Description

本開示は、掃除領域を效率的に走行することができるロボット掃除機及びその制御方法に関する。

ロボット掃除機は、住宅またはオフィスなどの一定の掃除区域を自ら走行しながら掃除する機器である。ロボット掃除機は、埃または異物を吸い込む真空掃除機の構成の他に、ロボット掃除機を走行させる走行装置と、障害物を感知する障害物感知センサと、電源を供給するバッテリーと、装置全般を制御するマイクロプロセッサと、を含むことができる。

ロボット掃除機は、上述した構成によって、掃除区域内に設置された各種障害物との距離を判断し、判断された情報を用いて障害物と衝突しないように走行しながら掃除動作を行う。このようなロボット掃除機は、指定された掃除領域全体を掃除するために、自ら掃除領域を認識し、掃除された領域と掃除されていない領域とを区別して、ぬかりなく掃除するように設計される。

一方、ロボット掃除機の掃除方式は、ランダム掃除方式（Ｒａｎｄｏｍ ｓｗｅｅｐ ｍｅｔｈｏｄ）と、パターン掃除方式（ｐａｔｔｅｒｎ ｓｗｅｅｐ ｍｅｔｈｏｄ）と、セル掃除方式（ｃｅｌｌ ｓｗｅｅｐ ｍｅｔｈｏｄ)とを含むことができる。ランダム掃除方式は、障害物センサに認識された障害物情報のみに基づいて、回転及び直進などの動作をランダムに決定する方式であり、パターン掃除方式は、障害物センサに認識された情報を用いて障害物の有無を判断し、自分の位置を識別して、特定のパターンで移動して掃除を行う方式であり、セル掃除方式は、掃除領域を予め設定し、予め設定された掃除領域をパターン掃除方式で掃除する方式である。

上述したロボット掃除機は、走行中にその走行方向を転換するために停止し、掃除領域を掃除するのにかかる時間は、ロボット掃除機が停止した時間だけ増加する。

一側面は、走行方向を変更するために停止せずに、掃除領域を掃除するのにかかる時間を減少させることができる、ロボット掃除機及びその制御方法を提供する。

一側面によるロボット掃除機の制御方法は、掃除領域を走行しながら確保した位置データに基づいて、掃除を行う区域を設定し、前記掃除を行う区域を掃除できるように掃除経路を予め設定し、前記掃除経路にジグザグ走行経路が含まれると、前記ジグザグ走行経路に沿って移動中に、停止動作なしに曲線走行して方向を転換することができる。

前記掃除経路に沿って移動中に障害物を感知すると、前記障害物を壁面追従方式で走行し、前記壁面追従方式で走行中に予定された走行ラインに到達すると、その走行ラインに沿って移動することができる。

前記掃除領域を走行する時に、掃除された領域を格納し、前記掃除された領域を境界に前記ロボット掃除機が曲線走行する場合、前記掃除された領域と前記曲線走行する領域とが重畳するように走行区間を定めることができる。

前記掃除領域を走行しながら確保した位置データに基づいて、掃除を行う区域を設定することは、前記掃除領域を走行する時に、走行初期位置と走行中に移動方向が変更される位置とに対するデータを格納し、前記初期位置及び前記移動方向が変更される位置によって、掃除を行う区域を設定することができる。

前記掃除を行う区域を一定の大きさの掃除ブロックに区分することができる。

前記掃除ブロックは、障害物が存在するという第１表示と、掃除が完了したブロックであるという第２表示と、現在のブロックを含む一つのライン、及びその下位ライン全体の掃除が完了したという第３表示とに対する情報を含むことができる。

前記掃除領域の周辺環境から複数の特徴点を抽出し、前記特徴点を用いて特徴マップを生成することができる。

前記曲線走行して方向を転換することは、前記ジグザグ走行経路に含まれる直進経路に沿って移動中に、移動速度を一定の速度まで減速し、該減速された移動速度を等速度に維持しながら回転速度を制御して曲線走行することができる。

前記曲線走行して方向を転換することは、前記ジグザグ走行経路に沿って移動中に、移動速度を制御すると同時に回転速度を制御して、停止動作なしに曲線走行して方向を転換することができる。

他の側面によるロボット掃除機は、経路マップを用いた掃除モードを選択できるように設けられる入力部と、前記経路マップを用いた掃除モードが選択されると、掃除領域を走行しながら確保した位置データに基づいて、掃除を行う区域を設定し、前記掃除を行う区域を掃除できるように掃除経路を予め設定する経路マップ生成部と、前記掃除経路にジグザグ走行経路が含まれると、前記ジグザグ走行経路に沿って移動中に、停止動作なしに曲線走行して方向を転換する制御部と、を含むことができる。

前記掃除領域に位置する障害物を感知し、超音波センサまたは光センサで具現される障害物感知部をさらに含むことができる。

前記障害物感知部は、前記掃除経路に沿って移動中に前記障害物を感知すると、その情報を前記制御部に送信し、前記制御部は、前記障害物を感知したという情報を受信すると、前記障害物を壁面追従方式で走行し、前記壁面追従方式で走行中に予定された走行ラインに到達すると、その走行ラインに沿って移動するように制御することができる。

前記経路マップ生成部は、前記掃除経路の走行が始まる走行初期位置と、前記掃除領域を走行しながら移動方向が変更される位置とに対するデータを格納し、前記走行初期位置及び前記移動方向が変更される位置によって、掃除を行う区域を設定することができる。

前記掃除領域の周辺環境から複数の特徴点を抽出し、前記特徴点を用いて特徴マップを生成する特徴マップ生成部をさらに含むことができる。

前記ロボット掃除機の駆動輪に連結されて回転速度を感知するエンコーダ、回転慣性を用いて前記ロボット掃除機の方向角を測定するジャイロセンサ、または前記ロボット掃除機の運動加速度を測定する加速度センサのうち少なくとも一つからなる位置測定部をさらに含むことができる。

前記経路マップを格納し、前記経路マップに沿って移動中に感知した障害物に対する情報と、前記それぞれの掃除ブロックの掃除が完了したか否かに対する情報とを格納するメモリーをさらに含むことができる。

また他の側面によるロボット掃除機の制御方法は、掃除領域を走行しながら確保した位置データに基づいて、掃除を行う区域を設定し、前記掃除を行う区域を掃除できるように掃除経路を予め設定し、前記掃除経路にジグザグ走行経路が含まれると、前記ジグザグ走行経路に含まれた方向転換の地点で、停止動作なしに曲線走行するように予め経路を指定することができる。

一側面によるロボット掃除機は、走行方向の変更時に停止しないので、掃除領域を掃除するのにかかる時間を減少させることができる。

一実施形態によるロボット掃除機の外観斜視図である。 一実施形態によるロボット掃除機の底面図である。 一実施形態によるロボット掃除機の制御ブロック図である。 天井映像を用いた特徴点抽出の概念を示す図である。 実際に作成された特徴マップの例を示す断面図である。 経路マップ作成の過程を説明するための図である。 経路マップ上のセルに含まれる情報を説明するための図である。 一実施形態によるロボット掃除機のマップがない走行モードの一例を説明するための図である。 一実施形態によるロボット掃除機のマップがある走行モードの一例を説明するための図である。 従来のロボット掃除機の方向転換パターンを説明するための図である。 図９Ａの方向転換パターンに基づいた方向転換時の時間／線速度グラフ、及び時間／角速度グラフを示す図である。 一実施形態によるロボット掃除機の方向転換パターンを説明するための図である。 図１０Ａの方向転換パターンに基づいた方向転換時の時間／線速度グラフ、及び時間／角速度グラフを示す図である。 一実施形態によるロボット掃除機の走行方向の変更時に、障害物回避方式を説明するための図である。 一実施形態によるロボット掃除機の走行方向の変更時に、障害物回避方式を説明するための図である。 一実施形態によるロボット掃除機の走行方向の変更時に、既に掃除された領域と重畳するように方向を転換することを説明するための図である。 一実施形態によるロボット掃除機の走行モードが、マップが必要なモードである場合に適用されうる制御フローチャートである。 一実施形態によるロボット掃除機の走行モードが、マップが不要なモードである場合に適用されうる制御フローチャートである。 一実施形態によるロボット掃除機の走行モードにジグザグ走行経路が含まれる場合に適用されうる制御フローチャートである。

以下では、添付の図面を参照して、実施形態について詳細に説明する。

図１は、一実施形態によるロボット掃除機の外観斜視図で、図２は、一実施形態によるロボット掃除機の底面図である。

ロボット掃除機１は、外観を形成する本体１０と、本体１０の下部に設置されてロボット掃除機１を移動させる駆動装置２０と、ロボット掃除機１が走行する床の埃を掃いたり、または飛散させて掃除するブラシ装置３０，４０と、を含むことができる。

本体１０は、駆動装置２０及びブラシ装置３０，４０と共に、障害物を感知できる接触センサまたは近接センサが設置されることができる。例えば、本体１０の前方に設置されるバンパー１１の内部には光センサが設置され、前方の壁などの障害物を感知することができ、本体１０の底に設置される赤外線センサ（または超音波センサ）は階段などの障害物を感知することができる。そして、本体１０の上部には周辺環境を撮影することができるビジョンセンサ１３が設置されることができる。

本体１０は、使用者にロボット掃除機１の状態または動作に関する情報を知らせるディスプレイ１２が設けられることができる。

駆動装置２０は、本体１０の中央部の両側に設置され、ロボット掃除機１の移動を調節する一対の駆動輪２１，２２と、本体１０の前方に回転可能に設置され、ロボット掃除機１が移動する床の状態によって、回転する角度が変化するキャスター輪２３とで構成することができる。キャスター輪２３は、ロボット掃除機１の姿勢安定及び墜落防止などに活用され、ローラーやキャスター形状の輪で構成することができる。

駆動輪２１，２２は、前方または後方に駆動され、ロボット掃除機１を移動させる。駆動輪２１，２２は、前方または後方に駆動され、ロボット掃除機１を前方または後方に移動させることができる。一方、左側駆動輪２１を後方に移動させる間に、右側駆動輪２２を前方に駆動させ、ロボット掃除機１が、ロボット掃除機１の上部から見て反時計方向に回転するようにし、これと逆に駆動させ、ロボット掃除機１が、ロボット掃除機１の上部から見て時計方向に回転するようにすることができる。

ブラシ装置３０，４０は、埃の吸入効率を向上させるために、本体１０の底面に形成された吸入口１４と隣接するように設けられ、床の埃を掃いたり、または飛散させるメインブラシ装置３０と、本体１０の前方両側面の下部に設置され、ロボット掃除機１が走行する床の埃を吸入口１４側に掃くサイドブラシ装置４０と、を含むことができる。

メインブラシ装置３０は、吸入口１４に対応する距離で、吸入口１４に隣接するように水平方向に配置され、床に付着した埃を掃いたり、または飛散させるように、床に対してローラー式に回転するドラム状の回転ブラシ（以下、“メインブラシ”という）と、メインブラシ３１を回転させるためのメインブラシモーター３３と、を含むことができる。

各ブラシ装置４０は、床の埃を掃いたり、または飛散させる側面ブラシ４１と、側面ブラシ４１を回転させるブラシモーター４３を含む。

また、ロボット掃除機１は、埃などの異物を吸い込んで集める集塵装置を含むことができる。

図３は、一実施形態によるロボット掃除機の制御ブロック図である。

ロボット掃除機１は、入力部１００、撮影部１１０、位置測定部１２０、特徴マップ生成部１３０、障害物感知部１４０、経路マップ生成部１５０、制御部１６０、メモリー１７０、及び掃除部１８０を含むことができる。

入力部１００は、使用者から走行モード命令の入力を受けることができる。走行モードは、経路マップを用いるモードと、経路マップを用いないモードとがある。経路マップを用いるモードは、掃除経路を設定し、該設定された掃除経路に沿って移動して掃除を行う方式であり、経路マップを用いないモードは、ランダム走行方式のように任意に移動して掃除を行うモードである。ここで、ランダム走行方式は、障害物の有無のみを判断して、回転または直進走行をランダムに決定する方式でありうる。

撮影部１１０は、特徴点を抽出するために周辺映像を撮影することができる。周辺映像は、例えば、天井、壁面、床を含むことができる。映像変化の可能性の少ない天井が周辺映像として最も有用でありうる。以下、周辺映像として天井を使用することを例に挙げて説明する。

撮影部１１０は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、またはその他の映像獲得手段で具現することができる。撮影部１１０は、獲得した映像のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）で具現することができる。

位置測定部１２０は、エンコーダ、ジャイロセンサ、加速度センサのような相手位置認識モジュールで具現され、ロボット掃除機１の位置を測定することができる。エンコーダは、駆動輪２１，２２と連結されて回転速度を感知する。エンコーダで感知した回転速度を積分すると、ロボット掃除機１の位置（ないし動き距離）及び方向角が分る。ジャイロセンサは、回転慣性を用いてロボット掃除機１の方向角を測定することができる。加速度センサは、ロボット掃除機１の運動加速度を２重積分してロボット掃除機１の位置を測定することができる。

特徴マップ生成部１３０は、撮影部１１０から獲得した天井映像から複数の特徴点を抽出して特徴マップを生成する。特徴マップは、周辺環境において一定に測定される特徴点からなっている。特徴点は、特定位置の固有の特徴を表す各点を含むことができる。図４を参照すると、天井映像２００には、シャンデリア２１０、蛍光灯２２０、隅部２３０など他の位置と区別されるようにする詳細映像が含まれていてもよい。このような詳細映像に特徴点を表示した後、ロボット掃除機１が移動しながら撮影した映像において、表示された特徴点と同一の特徴点を発見すると、ロボット掃除機１のポーズ（位置及び方向角）を把握できるようになる。

図５は、実際に作成された特徴マップの例を示す断面図である。特徴マップ３００には、様々な形態の特徴点が含まれ、地域的に隣接した特徴点は互いに連結される。仮に、ロボット掃除機１が撮影した映像３５０内に予め定義された特徴点の組合せを発見することになると、ロボット掃除機１の位置及び方向角が分る。一方、上述した特徴点を抽出するアルゴリズムには、例えば、ＳＩＦＴ（Ｓｃａｌｅ Ｉｎｖａｒｉａｎｔ Ｆｅａｔｕｒｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、デスクリプター（Ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒ）、またはハリスコーナーディテクター（Ｈａｒｒｉｓ Ｃｏｒｎｅｒ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）などが含まれることができる。勿論、特徴マップの作成のために、映像撮影だけでなく、例えば、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ)、または構造光（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｌｉｇｈｔ）を用いたレンジファインダー（Ｒａｎｇｅ Ｆｉｎｄｅｒ）などの他のＳＬＡＭ技法を用いてもよい。ここで、ＳＬＡＭは、ロボット掃除機１の位置認識及びマップ生成を同時に行うアルゴリズムである。

特徴マップ生成部１３０は、天井映像から得た特徴点と、位置測定部１２０により測定される位置を対応付けて特徴マップを完成する。特徴マップを完成した後には、撮影された映像から得た特徴点と特徴マップ間の比較を通じて、ロボット掃除機１の位置及び方向角を容易に把握することができる。

メモリー１７０は、特徴マップ生成部１３０で生成したマップを格納する。メモリー１７０は、ロム（ＲＯＭ）、ラム（ＲＡＭ）、ピーロム（ＰＲＯＭ）、イーピーロム（ＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリーのような非揮発性メモリー素子、またはラム（ＲＡＭ）のような揮発性メモリー素子、ハードディスク、光ディスクのような格納媒体、または当業界に知られている任意の他の形態で具現することができる。

障害物感知部１４０は、ロボット掃除機１の移動中に近接する障害物を感知する。障害物感知部１４０は、超音波センサまたは光センサを用いて具現することができる。超音波センサで具現された障害物感知部１４０の場合、走行する経路に超音波を発信し、反射される超音波を受信して障害物を感知することができる。光センサで具現された障害物感知部１４０の場合、赤外線発光素子が赤外線を出射し、赤外線受光素子が反射された赤外線を受信して障害物を感知することができる。

経路マップ生成部１５０は、掃除領域を走行しながら確保した位置データに基づいて、掃除を行う区域を設定し、掃除を行う区域を掃除できるように掃除経路を設定して、掃除経路マップを生成する。図６を参照すると、経路マップ生成部１５０は、ロボット掃除機１を壁に沿って移動させることによって、掃除区域の最外郭部に対する位置データを格納して、掃除を行う区域を設定することができる。具体的に、経路マップ生成部１５０は、初期位置“Ｐ０”を格納し、壁に沿って移動しながら移動方向が変更される外郭位置Ｐ１乃至Ｐ４に対するデータを格納し、Ｐ０〜Ｐ４を最外郭の掃除経路として設定することができる。経路マップ生成部１５０は、初期位置Ｐ０と外郭位置Ｐ１乃至Ｐ４に基づいて掃除ブロックを区分し、掃除ブロックを特定のパターンで走行して掃除できるようにする掃除経路を生成することができる。ここで、特定のパターンは、ジグザグ走行経路、壁面追従経路、または螺旋走行経路のように規則が定められたパターンを意味し、特定のパターンを複数組み合わせて掃除経路を設定することも可能である。

掃除ブロックは、ロボット掃除機１の本体１０の大きさを考慮して、掃除が完全になされるように幅が調整される。一方、図７を参照すると、掃除区域は所定の大きさのセルで構成される。セルはそれぞれ、障害物の有無及び経路情報を含む。具体的に、セルは、障害物が存在するという第１表示（Ｂｌｏｃｋｅｄ、陰影処理）と、掃除が完了したセルであるという第２表示（Ｃｌｅａｎｅｄ、“Ｃ”と表示する）と、現在のセルを含んだ一つのライン、及びその下位ライン全体に掃除が完了したという第３表示（Ｆｉｌｌｅｄ、“Ｆ”と表示する）とを含むことができる。

制御部１６０は、使用者によって走行モード命令が入力されると、走行モードによってロボット掃除機１を走行させることで、掃除を行う。走行モードには、マップを用いた走行モード及びマップを用いない走行モードがある。図８Ａは、マップを用いない走行モードによるロボット掃除機１の動作を示す。ロボット掃除機１の走行モードは多様に具現されうる。例えば、ロボット掃除機１は、ジグザグ状に走行するジグザグ走行モード４００、予め定められたパターンなしにランダムに走行するランダム走行モード４１０、螺旋状に走行する螺旋走行モード４２０、または物体と一定の距離を維持しながら走行する壁面追従走行モード４３０などの多様な方式で走行することができる。

図８Ｂは、マップを用いた走行モードによるロボット掃除機１の動作を示す。ロボット掃除機１は、掃除領域を走行しながら確保した位置データに基づいて、掃除を行う区域を設定し、掃除を行う区域を掃除できるように掃除経路を予め設定して、掃除経路マップを予め設定することができる。図８Ｂでは、ジグザグ走行経路が掃除経路に含まれたことを例に挙げて説明している。ジグザグ走行経路は、公知の走行経路であり、掃除領域をジグザグパターンに走行する方式の経路である。一方、本実施形態で使用される“掃除領域”という用語は、掃除を行うことができない障害物を含んだ空間全体を含むことができ、掃除区域は、掃除領域中に障害物などによって掃除を行うことができない領域を除外した区域を含むことができる。掃除区域は、掃除領域内において一つ以上設定することができる。

一方、マップを用いた走行モードにおいても、マップ内で螺旋方式、壁面追従方式などの多様な方式を適用することができ、複数の走行モードを併合した方式を適用してもよい。

制御部１６０は、使用者が、マップを用いた走行モードを選択した時、特徴マップ生成部１３０により生成された特徴マップと、経路マップ生成部１５０により生成された経路マップとを用いてロボット掃除機１を走行させることができる。制御部１６０は、特徴マップなしに経路マップのみを用いてロボット掃除機１を走行させることができる。

制御部１６０は、経路マップを用いてロボット掃除機１が走行する途中に、方向を転換しなければならない場合、曲線走行して方向を転換する。曲線走行してロボット掃除機１の方向を転換する場合、掃除領域を掃除するのにかかる時間を減少させることができる。ここで、曲線走行とは、ロボット掃除機１の線速度を低減しながら角速度を制御して走行方向を転換する走行方式でありうる。線速度はロボット掃除機１の移動速度であってもよく、角速度はロボット掃除機１の回転速度であってもよい。この時、ロボット掃除機１が方向を転換するために曲線走行を始める時点、角速度制御、減速度制御などは、設計者が実験により最適の値を定めることができる。

以下、ロボット掃除機１がジグザグ方式の走行パターンで走行中に方向を転換することを一例として、曲線走行によるカバレージ性能の改善について説明する。ただし、実施形態は、ジグザグ方式の走行パターンに加えて、公知の全ての走行パターンに適用可能であることはもちろんである。

図９Ａを参照すると、制御部１６０は、直進(1)→停止(2)→回転(6)→直進(3)→停止(4)→回転(7)→直進(5)を行って、ジグザグ方式の走行パターンを行うことになる。ここで、ロボット掃除機１の方向転換は停止動作を伴うことになる。

図９Ｂは、図９Ａのロボット掃除機１が、一方向の直進(1)時から、方向転換して他の方向の直進(5)時までの角速度／時間および線速度／時間グラフを示すものである。後述したように、最終動作である直進が完了する時点までの時間が、図１０Ｂに比べて相対的に長いということが分かる。

図１０Ａを参照すると、制御部１６０は、直進(8)→曲線走行(9)、(11)→直進(10)を行って、ジグザグ方式の走行パターンによって走行することになる。この場合、ロボット掃除機１の方向転換は、停止動作なしに行われるので、掃除領域を掃除するのにかかる時間を減少させることができる。ここで、曲線走行(9)、(11)は、移動速度を直進走行(8)時の速度よりも減少させた後、移動速度を等速度に維持しながら回転速度を制御する方式で走行することを例に挙げて説明する。しかし、曲線走行(9)、(11)段階で、減速→等速→加速などに移動速度を調整しながら回転速度を制御することも実施形態に含まれるのはもちろんである。実施形態は、ジグザグ方式の走行パターンによって走行中に方向を転換する時、停止動作なしに曲線走行する実施形態はいずれも含むことができるのはもちろんである。一方、曲線走行する場合、停止動作を伴わず、移動方向を転換することができるので、掃除領域を掃除するのにかかる時間を減少させることができる。

制御部１６０は、特徴マップ生成部１３０により生成された特徴マップ、及び位置測定部１２０から伝送される位置情報を用いて曲線走行することができる。制御部１６０は、撮影部１１０から伝送される映像情報を特徴マップと比較して位置情報を獲得し、獲得した位置情報と位置測定部１２０から伝送される位置情報とを組み合わせて、位置を算出する。制御部１６０は、ロボット掃除機１の位置情報を獲得しながら予め定められた掃除経路に沿って移動し、掃除経路の移動中に方向転換が必要な場合、経路マップ生成部１５０により生成された掃除ブロックを用いて曲線走行するように制御できる。例えば、制御部１６０は、掃除ブロックの幅及び個数などのような情報を経路マップ生成部１５０から受信し、方向転換が必要な位置から３ブロック前で移動速度を低減し、２ブロック前で回転速度を制御して曲線走行するように制御できる。ここで、曲線走行のための移動速度及び回転速度の制御は、掃除ブロックを用いて設計者によって予め定められることができることが分かる。

図１０Ｂは、図１０Ａのロボット掃除機１が、一方向の直進(8)時から、方向転換して他の方向の直進(10)時までの角速度／時間および線速度／時間グラフを示すものである。図９Ｂに比べて、最終直進が完了する時間が相対的に短いことが分る。

制御部１６０は、経路マップを用いなくロボット掃除機１が走行する途中に方向転換が必要な場合、曲線走行して方向を転換することができる。

制御部１６０は、曲線走行して方向を転換する中に、曲線走行コースに障害物が存在すると、障害物を壁面追従方式で追従して走行し、障害物を追従して走行中に、予定されている走行ラインに到達すると、その走行ラインに沿って走行する。図１１を参照すると、ロボット掃除機１は、方向を１８０度転換するために曲線走行で方向を転換する途中に障害物（ｏｂｓｔａｃｌｅ）を感知すると、該障害物を壁面追従技法で追従して走行し、予め定められた走行ライン(3)に到達すると、その走行ライン(3)に沿って移動する。ここで、予定された走行ラインは(1)→(2)→(3)であり、変更された走行ラインは(1)→(4)→(3)である。

図１２を参照すると、ロボット掃除機１は、方向を９０度転換するために曲線走行で方向を転換する途中に障害物を感知すると、該障害物を壁面追従技法で追従して走行し、予め定められた走行ライン(7)に到達すると、その走行ライン(7)に沿って移動する。ここで、予定された走行ラインは(5)→(6)→(7)であり、変更された走行ラインは(5)→(8)→(7)である。

制御部１６０は、曲線走行して方向を転換する場合、既に掃除された領域を重畳して掃除できるように曲線走行区間を定めることができる。図１３を参照すると、制御部１６０は、既に掃除された領域である５００に、ロボット掃除機１の曲線走行による掃除領域が重畳するように方向を転換することができる。ここで、重畳領域は参照番号５１０である。

メモリー１７０は、特徴マップ生成部１３０により生成された特徴マップと、経路マップ生成部１５０により生成される経路マップと、走行中に発見される障害物などに関する情報とを格納する。

掃除部１８０は、制御部１６０の駆動命令によって、ロボット掃除機１が走行する掃除領域の床から埃などの異物を吸い込んで掃除作業を行うように、メイン及びサイドブラシモーター３３を含む。

図１４は、一実施形態によるロボット掃除機の走行モードが、マップが必要なモードである場合に適用することができる制御フローチャートである。

入力部１００は、使用者によって、マップを用いた走行モードが選択されると、その情報を制御部１６０に伝送する。マップを用いた走行モードは、特徴マップと経路マップを用いた走行モードであるか、または経路マップのみを用いた走行モードでよい（６００）。

特徴マップ生成部１３０は、撮影部１１０から獲得した天井映像から複数の特徴点を抽出して、特徴マップを生成する。特徴マップは、周辺環境において一定に測定される特徴点からなっている。経路マップ生成部１５０は、ロボット掃除機１を壁に沿って移動させることによって、掃除区域の最外郭部に対するデータを格納して、掃除経路マップを生成することができる。具体的に、経路マップ生成部１５０は、掃除領域を走行しながら確保した位置データに基づいて、掃除を行う区域を設定し、掃除を行う区域を一定の大きさの掃除ブロックに区分し、掃除ブロックを掃除できるように掃除経路を予め設定して、掃除経路マップを生成することができる（６１０）。

制御部１６０は、ロボット掃除機１が、経路マップを用いて、定められた掃除経路を移動するように制御する。制御部１６０は、定められた掃除経路に沿って移動中にロボット掃除機１の走行方向の転換が必要な場合、曲線走行して走行方向を転換する。一実施形態として、定められた掃除経路にジグザグ走行経路が含まれ、ジグザグ走行経路に沿って移動中に方向転換が必要であれば、曲線走行する。曲線走行は、方向転換時に停止動作を伴わない（６２０，６３０，６４０）。

制御部１６０は、マップ内で、定められた経路に沿って走行して掃除を行い、掃除動作が完了すると、ロボット掃除機１の走行を終了する（６５０）。

図１５は、一実施形態によるロボット掃除機の走行モードが、マップが不要なモードである場合に適用することができる制御フローチャートである。

入力部１００は、使用者によって、マップを用いない走行モードが選択されると、その情報を制御部１６０に伝送する。ロボット掃除機１の走行モードは多様に具現されうる。例えば、走行モードは、ランダム方式、螺旋方式、または壁面追従方式のモードでよい（７００）。

制御部１６０は、使用者によって選択されたランダム走行モードなどのような走行モードでロボット掃除機１を走行させることができる（７１０）。

制御部１６０は、選択された走行モードで走行中にロボット掃除機１の移動方向の転換が必要な場合、曲線走行して移動方向を転換し、掃除が完了すると走行を停止する（７２０，７３０，７４０）。

一方、設計者は、ロボット掃除機１が曲線走行をするために必要な線速度（または移動速度）の制御値、角速度（または回転速度）の制御値を実験による最適の値に定めることができる。

図１６は、一実施形態によるロボット掃除機の走行モードにジグザグ走行経路が含まれる場合に適用することができる制御フローチャートである。

入力部１００は、使用者によって、マップを用いた走行モードが選択されると、その情報を制御部１６０に伝送する（８００）。

経路マップ生成部１５０は、ロボット掃除機１を壁に沿って移動させることによって、掃除区域の最外郭部に対するデータを格納して、掃除経路マップを生成することができる。具体的に、経路マップ生成部１５０は、掃除領域を走行しながら確保した位置データに基づいて、掃除を行う区域を設定し、掃除を行う区域を一定の大きさの掃除ブロックに区分し、掃除ブロックを掃除できるように掃除経路を予め設定して、掃除経路マップを生成することができる（８１０）。

制御部１６０は、掃除経路に沿って走行しながら掃除を行うように制御する。制御部１６０は、掃除経路にジグザグ走行経路が含まれているのか確認し、ジグザグ走行経路が含まれていると、ジグザグ走行経路に沿って移動中に移動方向の転換が必要なのか確認する（８２０，８３０，８４０）。

制御部１６０は、ジグザグ走行経路に沿って移動中に移動方向の転換が必要な場合において、曲線走行して方向を転換する（８５０）。

制御部１６０は、マップ内で、定められた経路に沿って走行しながら掃除を行い、掃除動作が完了すると、ロボット掃除機１の走行を終了する（８６０）。

上記した実施形態は、コンピュータで具現される様々な作動を実施するためのプログラム命令を含むコンピュータ読取可能媒体に記録されうる。また、前記媒体は、単独で、またはプログラム命令、データファイル、データ構造などの組み合せで備えられることができる。前記媒体上に記録されたプログラム命令は、実施形態の目的のために特定にデザインされて構成されたり、またはコンピュータソフトウェアシステム分野における通常の知識を有する者が活用できる一種の公知の技術であってもよい。コンピュータ読取可能媒体の例は、ハードディスク、フロッピーディスク（登録商標）及び磁気テープのような磁気媒体と、ＣＤ−ＲＯＭディスク及びＤＶＤのような光学媒体と、光学ディスクのような磁気光学媒体と、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリーなどのようなプログラム命令を格納し、実行するように特定に構成されたハードウェア装置とを備える。前記コンピュータ読取可能媒体は、分散型ネットワークであるので、プログラム命令は分散型に格納されて実行される。前記プログラム命令は、一つ以上のプロセッサによって実行される。前記コンピュータ読取可能媒体は、少なくとも一つのＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ)、またはプロセッサのようにプログラム命令を実行するＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）で具現することができる。プログラム命令の例は、コンパイラによって生成されたマシンコードと、インタプリタを用いたコンピュータによって行われることができる高レベルコードを含んだファイルと、を含む。上記装置は、上述した実施形態の動作やその逆の動作を行うために、一つ以上のソフトウェアモジュールで動作するように構成することができる。

１ ロボット掃除機
１００ 入力部
１１０ 撮影部
１２０ 位置測定部
１３０ 特徴マップ生成部
１４０ 障害物感知部
１５０ 経路マップ生成部
１６０ 制御部
１７０ メモリー
１８０ 掃除部

Claims (15)

1. 掃除領域を走行しながら確保した位置データに基づいて、掃除を行う区域を設定し、
   前記掃除を行う区域を掃除できるように掃除経路を予め設定し、
   前記掃除経路にジグザグ走行経路が含まれると、前記ジグザグ走行経路に沿って移動中に、停止動作なしに曲線走行して方向を転換する、ロボット掃除機の制御方法。
2. 前記掃除経路に沿って移動中に障害物を感知すると、
   前記障害物を壁面追従方式で走行し、前記壁面追従方式で走行中に予定された走行ラインに到達すると、その走行ラインに沿って移動する、請求項１に記載のロボット掃除機の制御方法。
3. 前記掃除領域を走行する時に、掃除された領域を格納し、
   前記掃除された領域を境界に前記ロボット掃除機が曲線走行する場合、前記掃除された領域と前記曲線走行する領域とが重畳するように走行区間が定められる、請求項１に記載のロボット掃除機の制御方法。
4. 前記掃除領域を走行しながら確保した位置データに基づいて、掃除を行う区域を設定することは、
   前記掃除領域を走行する時に、走行初期位置と走行中に移動方向が変更される位置とに対するデータを格納し、前記初期位置及び前記移動方向が変更される位置によって、掃除を行う区域を設定することである、請求項１に記載のロボット掃除機の制御方法。
5. 前記掃除を行う区域を一定の大きさの掃除ブロックに区分する、請求項１に記載のロボット掃除機の制御方法。
6. 前記掃除ブロックは、障害物が存在するという第１表示と、掃除が完了したブロックであるという第２表示と、現在のブロックを含む一つのライン、及びその下位ライン全体の掃除が完了したという第３表示とに対する情報を含むことができる、請求項５に記載のロボット掃除機の制御方法。
7. 前記掃除領域の周辺環境から複数の特徴点を抽出し、前記特徴点を用いて特徴マップを生成する、請求項１に記載のロボット掃除機の制御方法。
8. 前記曲線走行して方向を転換することは、
   前記ジグザグ走行経路に含まれる直進経路に沿って移動中に、移動速度を一定の速度まで減速し、該減速された移動速度を等速度に維持しながら回転速度を制御して曲線走行することである、請求項１に記載のロボット掃除機の制御方法。
9. 前記曲線走行して方向を転換することは、
   前記ジグザグ走行経路に沿って移動中に、移動速度を制御すると同時に回転速度を制御して、停止動作なしに曲線走行して方向を転換することである、請求項１に記載のロボット掃除機の制御方法。
10. 経路マップを用いた掃除モードを選択できるように設けられる入力部と、
    前記経路マップを用いた掃除モードが選択されると、掃除領域を走行しながら確保した位置データに基づいて、掃除を行う区域を設定し、前記掃除を行う区域を掃除できるように掃除経路を予め設定する経路マップ生成部と、
    前記掃除経路にジグザグ走行経路が含まれると、前記ジグザグ走行経路に沿って移動中に、停止動作なしに曲線走行して方向を転換する制御部と、を含む、ロボット掃除機。
11. 前記掃除領域に位置する障害物を感知し、超音波センサまたは光センサで具現される障害物感知部をさらに含む、請求項１０に記載のロボット掃除機。
12. 前記障害物感知部は、前記掃除経路に沿って移動中に前記障害物を感知すると、その情報を前記制御部に送信し、
    前記制御部は、前記障害物を感知したという情報を受信すると、前記障害物を壁面追従方式で走行し、前記壁面追従方式で走行中に予定された走行ラインに到達すると、その走行ラインに沿って移動するように制御する、請求項１１に記載のロボット掃除機。
13. 前記経路マップ生成部は、前記掃除経路の走行が始まる走行初期位置と、前記掃除領域を走行しながら移動方向が変更される位置とに対するデータを格納し、前記走行初期位置及び前記移動方向が変更される位置によって、掃除を行う区域を設定する、請求項１０に記載のロボット掃除機。
14. 前記掃除領域の周辺環境から複数の特徴点を抽出し、前記特徴点を用いて特徴マップを生成する特徴マップ生成部をさらに含む、請求項１０に記載のロボット掃除機。
15. 前記ロボット掃除機の駆動輪に連結されて回転速度を感知するエンコーダ、回転慣性を用いて前記ロボット掃除機の方向角を測定するジャイロセンサ、または前記ロボット掃除機の運動加速度を測定する加速度センサのうち少なくとも一つからなる位置測定部をさらに含む、請求項１０に記載のロボット掃除機。