KR100478657B1 - 로봇 청소기 시스템 - Google Patents

로봇 청소기 시스템 Download PDF

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KR100478657B1
KR100478657B1 KR10-2002-0035507A KR20020035507A KR100478657B1 KR 100478657 B1 KR100478657 B1 KR 100478657B1 KR 20020035507 A KR20020035507 A KR 20020035507A KR 100478657 B1 KR100478657 B1 KR 100478657B1
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송정곤
고장연
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Abstract

로봇 청소기 시스템이 개시된다. 로봇 청소기 시스템은 복수의 바퀴를 구동하는 구동부와, 본체상에 설치된 적어도 하나의 카메라를 구비한 로봇 청소기와, 로봇 청소기와 통신인터페이스를 통해 교신하되 로봇청소기의 구동을 제어하는 키가 표시된 조작키창과, 키에 대응되게 로봇 청소기의 작업영역내에서의 주행을 제어하고, 로봇청소기로부터 입력된 영상신호를 표시장치를 통해 표시 및/또는 기억장치에 기록하되, 수신된 영상신호를 표시하는 영상표시창과, 조작키창 및 로봇청소기의 이동궤적을 표시하는 궤적표시창이 메인 프레임상에 일체로 표시되게 제공하는 로봇청소기 드라이버가 설치된 원격제어기를 구비한다. 이러한 로봇 청소기 시스템에 의하면, 윈도우 환경에서 사용자가 로봇청소기를 원격에서 용이하게 제어할 수 있고, 로봇청소기의 주행 궤적 및 촬상정보를 함께 제공받을 수 있는 편리함이 있다.

Description

로봇 청소기 시스템{Robot cleaner system}
본 발명은 로봇 청소기 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 로봇 청소기를 원격으로 제어할 수 있는 로봇 청소기 시스템에 관한 것이다.
일반적인 로봇 청소기는 본체 상에 설치된 초음파 센서를 이용하여 벽이나 장애물로 둘러싸인 청소영역의 외곽을 주행하여 청소할 영역을 결정하고, 결정된 청소 영역을 청소하기 위한 청소경로를 계획한다. 그런 다음, 바퀴의 회전수 및 회전각도를 검출하는 센서를 통해 검출된 신호로부터 주행거리 및 현재 위치를 산출하면서 계획된 청소경로를 주행할 수 있도록 바퀴를 구동시킨다.
그런데, 종래에는 로봇청소기가 수행한 작업내용 또는 이동경로에 대한 정보를 사용자가 익숙한 방식으로 실시간으로 제공되지 않아 청소 진척 상황을 확인할 수 없는 불편함이 있다. 특히, 장애물에 의해 청소구역중 청소수행이 누락된 부분이 있는지를 알 수 없는 불편함이 있다.
또한, 사용자가 원하는 위치로 로봇청소기를 이동시키고자 할 때 이동 목표지점을 설정하는 것이 용이하지 않은 불편함이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 작업영역내에서의 청소기의 주행궤적 정보를 사용자에게 편리하게 제공할 수 있는 로봇청소기 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 로봇청소기를 작업영역내의 소정위치로 이동시키고자 할 때 이동 목표지점에 대한 사용자 입력과정을 단순화 할 수 있고, 편리하게 할 수 있는 로봇청소기 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 로봇 청소기는 복수의 바퀴를 구동하는 구동부와, 본체상에 설치된 적어도 하나의 카메라를 구비한 로봇 청소기 및 상기 로봇 청소기와 통신인터페이스를 통해 교신하는 원격제어기를 구비하는 로봇 청소기 시스템에 있어서, 상기 원격제어기는 상기 로봇청소기의 구동을 제어하는 키가 표시된 조작키창과, 상기 키에 대응되게 상기 로봇 청소기의 작업영역내에서의 주행을 제어하고, 상기 로봇청소기로부터 입력된 영상신호를 표시장치를 통해 표시 및/또는 기억장치에 기록하되, 수신된 상기 영상신호를 표시하는 영상표시창과, 조작키창 및 상기 로봇청소기의 이동궤적을 표시하는 궤적표시창이 메인 프레임상에 일체로 표시되게 제공하는 로봇청소기 드라이버;를 구비한다.
상기 로봇 청소기 드라이버는 상기 로봇청소기의 작업영역에 대해 메트릭스 상으로 이격 배치된 국부 셀을 표시하고, 상기 로봇청소기의 주행 궤적에 대응되는 국부셀에 대해 소정의 마크가 표시되게 처리하여 궤적을 표시한다.
바람직하게는 상기 로봇 청소기 드라이버는 상기 국부 셀중 어느 하나를 선택하는 신호가 입력되면, 상기 로봇청소기가 해당 국부셀로 이동하도록 상기 로봇청소기를 제어한다.
상기 카메라는 상기 로봇 청소기의 본체상에 주행방향에 대향되는 이미지를 촬상할 수 있도록 설치된 전방 카메라를 포함하고, 상기 로봇 청소기 드라이버는 상기 전방 카메라로부터 촬상된 전방 이미지를 상기 영상표시창을 통해 표시처리 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 조작키창에는 상기 카메라에서 지원하는 기능을 조정할 수 있는 기본 촬상조작키가 마련되어 있고, 상기 로봇 청소기 드라이버는 상기 기본 촬상조작키의 조작에 대응되게 상기 로봇청소기의 카메라의 구동을 제어한다.
상기 기본 촬상조작키는 줌 인/아웃 조정키, 촬상방향 조작키를 포함한다.
상기 조작키창에는 상기 로봇청소기가 외곽을 돌도록 주행시키면서 작업영역을 확정하고, 확정된 작업영역에 대해 소정패턴으로 청소작업을 수행한 후, 충전장치로 복귀하는 일련의 과정을 수행하도록 지시하는 자동청소키가 마련되어 있는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 청소기 시스템을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 로봇청소기 시스템에 적용되는 로봇 청소기의 외관을 나타내 보인 사시도이고, 도 2는 도 1의 로봇청소기가 적용된 본 발명에 따른 로봇 청소기 시스템을 나타내 보인 블록도이다.
도면을 참조하면, 로봇 청소기(10)는 흡진부(11), 센서부(12), 전방카메라(13), 상방 카메라(14), 구동부(15), 기억장치(16), 송/수신부(17) 및 제어부(18)를 구비한다.
흡진부(11)는 공기를 흡입하면서 대향되는 바닥의 먼지를 집진할 수 있도록 본체(10a) 상에 설치되어 있다. 이러한 흡진부(11)는 알려진 다양한 방식에 의해 구성될 수 있다. 일예로서, 흡진부(11)는 흡입모터(미도시)와, 흡입모터의 구동에 의해 바닥과 대향되게 형성된 흡입구 또는 흡입관을 통해 흡입된 먼지를 집진하는 집진실을 구비한다.
센서부(12)는 외부로 신호를 송출하고, 반사된 신호를 수신할 수 있도록 몸체의 측면 둘레에 소정 간격으로 배치되어 있는 장애물 검출 센서(12a)와, 주행거리를 측정할 수 있는 주행거리 검출센서(12b)를 구비한다.
장애물 검출 센서(12a)는 적외선을 출사하는 적외선 발광소자(미도시)와, 반사된 광을 수신하는 수광소자(미도시)가 수직상으로 쌍을 이루어 외주면을 따라 다수가 배열되어 있다. 또 다르게는 장애물 검출센서(12a)는 초음파를 출사하고, 반사된 초음파을 수신할 수 있도록 된 초음파 센서가 적용될 수 있다. 장애물 검출센서(12a)는 장애물 또는 벽과의 거리를 측정하는데도 이용된다.
주행거리 검출센서(12b)는 바퀴(15a)의 회전수를 검출하는 회전검출 센서가 적용될 수 있다. 예컨대, 회전 검출센서는 바퀴(15a)를 구동하는 모터(미도시)의 회전수를 검출하도록 설치된 엔코더가 적용될 수 있다.
전방 카메라(13)는 전방의 이미지를 촬상할 수 있도록 본체(10a)상에 설치되어 촬상된 이미지를 제어부(18)로 출력한다.
상방 카메라(14)는 상방의 이미지를 촬상할 수 있도록 본체(10a)상에 설치되어 촬상된 이미지를 제어부(18)로 출력한다.
전방 카메라(13) 및/또는 상방카메라(14)는 제어부(18)에 제어되어 본체(10a)에 대해 상하 및/또는 좌우로 촬상방향을 조정하고, 줌인/줌아웃 기능을 수행할 수 있는 카마레가 적용되는 것이 바람직하다.
구동부(15)는 제어부(18)의 제어신호에 따라 바퀴(15a)를 구동한다.
송/수신부(17)는 송신대상 데이터를 안테나(17a)를 통해 송출하고, 안테나(17a)를 통해 수신된 신호를 제어부(18)로 전송한다.
제어부(18)는 송/수신부(17)를 통해 수신된 신호를 처리하고, 각 요소를 제어한다.
제어부(18)는 카메라(13)(14)에서 촬상된 영상정보를 외부로 무선으로 송출하고, 외부로부터 수신된 제어신호에 따라 동작하도록 각요소를 제어한다.
원격제어기(40)는 로봇청소기(10)의 구동을 무선으로 제어하고, 로봇 청소기(10)로부터 수신된 신호를 처리한다.
원격제어기(40)는 무선중계기(41)와 중앙제어장치(50)를 구비한다.
무선 중계기(41)는 통신 인터페이스로서 로봇 청소기(10)로부터 수신된 무선신호를 처리하여 유선을 통해 중앙제어장치(50)에 전송하고, 중앙제어장치(50)로부터 수신된 신호를 안테나(42)를 통해 무선으로 로봇 청소기(41)로 송출한다.
중앙제어장치(50)는 통상적인 컴퓨터로 구축되며, 그 일예가 도 3에 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 중앙제어장치는 중앙처리장치(CPU)(51), 롬(ROM)(52), 램(RAM)(53), 표시장치(54), 입력장치(55), 기억장치(56) 및 통신장치(57)를 구비한다.
기억장치(56)에는 윈도우 98, 윈도우 2000, 리눅스와 같은 윈도우 환경을 지원하는 운영체제(O/S)(56a)가 설치되어 있다.
또한, 기억장치(56)에는 로봇 청소기 드라이버(56b)가 설치되어 있다.
로봇 청소기 드라이버(56b)는 운영체계(56a)의 지원하에 로봇 청소기(10)로부터 전송된 신호의 처리 및 로봇청소기(10)의 제어를 윈도우 환경에서 수행할 수 있도록 프로그램 되어 있다.
이러한 로봇 청소기 드라이버(56b)는 원하는 사용자 컴퓨터에 설치할 수 있도록 기록매체에 기록되어 제공될 수 있음을 물론이다.
로봇 청소기 드라이버(56b)는 실행되면, 로봇 청소기(10)의 제어를 설정할 수 있는 메뉴를 표시장치(54)를 통해 제공하고, 제공된 메뉴에 대해 사용자로부터 선택된 메뉴항목이 로봇 청소기에 의해 실행될 수 있도록 처리한다.
이하에서는 로봇 청소기 드라이버(56b)의 실행시 제공되는 화면을 통해 보다 상세하게 설명한다.
도 4는 도 3의 로봇 청소기 드라이버(56b)가 실행될 때 표시장치를 통해 제공되는 메인 프레임을 나타내 보인 도면이다.
도면을 참조하면, 메인프레임(100)은 표시장치(54)의 화면(54a)내에 표시된다.
메인 프레임(100)은 영상 표시창(110)과, 복수로 구획된 영역내에 다수의 키가 표시된 조작창 및 궤적표시창(120)을 구비한다.
영상 표시창(110)은 설정된 로봇청소기(10)의 카메라(13)(14)로부터 촬상된 영상정보를 표시처리하는 창이다. 바람직하게는 영상 표시창(110)에는 전방카메라(13)에 의해 촬상된 영상신호를 표시처리하도록 설정된다.
조작창은 하단에 마련된 제1 키박스(130)와 우측 중앙에 마련된 제2 키박스(140) 및 상단에 마련된 제3키박스(150)을 구비한다.
제1키박스(130)에는 자동청소키(Auto Cleaning)(131), 자동감시키(Auto Security)(132), 흡진기 구동 온/오프키(Motor)(133), 충전키(charge)(134), 리턴키(rutern)(135), 주행속도 조작키(136), 주행방향 조작키(137)가 마련되어 있다.
자동청소키(131)는 로봇청소기(10)가 작업영역의 외곽을 돌도록 주행시키면서 작업영역을 확정하고, 확정된 작업영역에 대해 소정패턴으로 청소작업을 수행한 후, 외부 충전장치(30)로 복귀하는 일련의 과정을 수행하도록 지시하는 키이다. 일 예로서, 자동청소키(131)가 선택되면 로봇청소기 드라이버(56b)는 로봇청소기(10)가 충전장치(30)로부터 출발하여 장애물 예컨대 벽으로 둘러싸인 작업영역 전체 예컨대 방안 전체의 외곽을 주행하도록 로봇청소기(10)를 제어한다. 외곽 주행패턴의 예로서는 충전장치(30)로부터 직진시키고, 장애물 센서(12a)에 의해 벽이나 장애물이 검출되면, 이를 초기위치로 세팅한 후, 벽면을 따라 방의 외곽을 돌면서 초기 위치로 복귀될 때 까지 주행하도록 구동부(15)를 제어한다. 그리고 나서, 주행된 외곽라인에 의해 결정된 영역을 일정간격을 갖게 연장시킨 주행라인을 따라 지그재그 형태로 주행시키면서 먼지를 흡입하는 청소작업을 수행시킨다. 청소작업완료 후에는 충전장치(30)의 위치로 복귀시켜 자동청소작업을 종료시킨다.
자동감시키(132)는 로봇청소기(10)가 작업영역의 외곽을 돌면서 촬상을 수행하도록 지시하는 키이다.
흡진기 구동 온/오프키(Motor)(133)는 흡진부(11)의 흡진용 모터의 구동을 온/오프 지시하는 키이다.
충전키(134)는 충전장치(30)로 복귀하여 충전을 수행하도록 지시하는 키이다.
리턴키(135)는 로봇청소기(10)가 현재까지 주행했던 궤적을 역으로 추적하여 주행하도록 지시하는 키이다.
주행속도 조작키(136)는 로봇청소기(10)의 주행속도를 바(bar)형 마크를 마우스와 같은 입력장치로 이동시켜 선택할 수 있는 키이다.
주행방향 조작키(137)는 전진키(137a), 좌회전키(137b), 우회전키(137c) 및 정지키(137d)가 사용자에게 익숙한 마크(화살표, 사각마크)로 표시되어 마련되어 있다.
제2조작창(140)에는 영상표시창(110)을 통해 표시되는 영상에 대응되는 카메라(13)의 줌인/아웃을 조작하는 키(141) 및 카메라(13)의 상하방향으로의 촬상방향을 조정할 수 있는 앵글 조작키(142)가 마련되어 있다.
제3조작창(150)에는 청소모드키(151), 감시모드키(152), 환경설정메뉴키(153) 및 로봇 청소기 드라이버 이용과 관련된 도움말을 지원하는 헬프키(154)가 마련되어 있다.
청소모드키(151)는 로봇청소기(10)의 위치인식을 위해 상방의 영상을 촬상하고 기억시켜 상방 영상지도를 작성하는 메뉴 등 로봇청소기(10)의 청소작업 수행을 위해 요구되는 정보의 생성 및 입력을 지원할 수 있는 다양한 서브 메뉴가 제공된다.
감시모드키(152)는 감시대상 장소의 입력을 지원할 수 있는 키로서, 예컨대, 사용자가 전방카메라(13)를 통해 표시되는 화상정보를 보면서 감시대상 장소를 지정할 수 있는 메뉴 등 감시작업의 수행에 요구되는 정보의 입력을 지원하는 후속 메뉴를 제공한다.
환경설정메뉴키(153)는 로봇 청소기(10)의 동작조건 예를 들면, 배터리 용량 체크주기 등을 설정할 수 있는 메뉴 등을 제공한다.
궤도표시창(120)에는 작업영역에 대해 사용자의 좌표 인식용으로 이용할 수 있도록 메트릭스 상으로 이격배치된 국부셀(121)이 표시되어 있다. 궤도 표시창(120)내에는 충전장치(30)의 위치를 표시하는 충전장치 표시용 심볼(123)과 로봇청소기 위치 표시용 심볼(125)이 함께 표시되어 있다.
로봇 청소기 드라이버(56b)는 로봇청소기(10)가 선택된 명령에 따라 주행되는 궤적에 대응되는 국부셀(121)들을 사용자가 쉽게 인식할 수 있도록 밝거나 어둡게 처리하는 방식의 하이라이트 처리 또는 소정색상으로 구별 표시되게 처리하는 방식 등에 의해 로봇청소기(10)의 이동궤적을 로봇청소기(10)와의 교신정보를 이용하여 표시처리한다.
또한, 국부셀(121)은 목적하는 위치로의 이동을 지시하는 키로도 이용된다.
즉, 로봇 청소기 드라이버(56a)는 국부셀(121) 중 특정 국부셀(121)에 마우스의 커서가 위치되게 한 상태에서 클릭신호를 발생시키면, 로봇청소기(10)가 마우스의 커서가 위치된 국부셀(121)과 대응되는 작업영역상에서의 위치로 이동하도록 로봇청소기(10)를 제어한다.
이러한 궤도표시창(120)은 로봇청소기의 이동궤적을 사용자가 확인할 수 있는 장점과 목적하는 위치로의 로봇청소기 이동명령을 간단하게 조작할 수 있는 장점을 제공한다.
한편, 참조부호 161은 로봇청소기(10)로부터 제공받은 배터리(19)의 충전상태를 정량적으로 표시하는 창이고, 참조부호 162는 로봇청소기(10)의 흡진부(11)의 먼지봉투 또는 집진실내에 먼지가 쌓여진 정도를 정량적으로 표시하는 창이다.
지금까지 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 로봇 청소기 시스템에 의하면, 윈도우 환경에서 사용자가 로봇청소기를 원격에서 용이하게 제어할 수 있고, 로봇청소기의 주행 궤적 및 촬상정보를 함께 제공받을 수 있는 편리함이 있다.
도 1은 본 발명에 적용되는 로봇 청소기의 외관을 나타내 보인 사시도이고,
도 2는 도 1의 로봇청소기가 적용된 본 발명에 따른 로봇 청소기 시스템을 나타내 보인 블록도이고,
도 3은 도 2의 중앙제어장치를 나타내 보인 블록도이고,
도 4는 도 3의 로봇청소기 드라이버가 실행되어 표시장치에 제공되는 메인프레임의 바람직한 예를 나타내 보인 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 로봇 청소기 11: 흡진부
12: 센서부 13: 전방 카메라
14: 상방 카메라 15: 구동부
16: 기억장치 17: 송/수신부
18: 제어부 40: 원격 제어기
41: 무선 중계기 50: 중앙 제어장치
56b: 로봇청소기 드라이버 100: 메인프레임

Claims (8)

  1. 복수의 바퀴를 구동하는 구동부와, 본체상에 설치된 적어도 하나의 카메라를 구비한 로봇 청소기 및 상기 로봇 청소기와 통신인터페이스를 통해 교신하는 원격제어기를 구비하는 로봇 청소기 시스템에 있어서,
    상기 원격제어기는 상기 로봇청소기의 구동을 제어하는 키가 표시된 조작키창과, 상기 키에 대응되게 상기 로봇 청소기의 작업영역내에서의 주행을 제어하고, 상기 로봇청소기로부터 입력된 영상신호를 표시장치를 통해 표시 및/또는 기억장치에 기록하되, 수신된 상기 영상신호를 표시하는 영상표시창과, 조작키창 및 상기 로봇청소기의 이동궤적을 표시하는 궤적표시창이 메인 프레임상에 일체로 표시되게 제공하는 로봇청소기 드라이버;를 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 로봇 청소기 드라이버는 상기 로봇청소기의 작업영역에 대해 메트릭스 상으로 이격 배치된 국부 셀을 표시하고, 상기 로봇청소기의 주행 궤적에 대응되는 국부셀에 대해 소정의 마크가 표시되게 처리하여 궤적을 표시하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 로봇 청소기 드라이버는 상기 국부 셀중 어느 하나를 선택하는 신호가 입력되면, 상기 로봇청소기가 해당 국부셀로 이동하도록 상기 로봇청소기를 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 카메라는 상기 로봇 청소기의 본체상에 주행방향에 대향되는 이미지를 촬상할 수 있도록 설치된 전방 카메라를 포함하고,
    상기 로봇 청소기 드라이버는 상기 전방 카메라로부터 촬상된 전방 이미지를 상기 영상표시창을 통해 그대로 보여주는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조작키창에는 기본 촬상조작키가 마련되어 있고,
    상기 로봇 청소기 드라이버는 상기 기본 촬상조작키의 조작에 대응되게 상기 로봇청소기의 카메라의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 기본 촬상조작키는 줌 인/아웃 조정키, 촬상방향 조작키를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 조작키창에는 상기 로봇청소기가 외곽을 돌도록 주행시키면서 작업영역을 확정하고, 확정된 작업영역에 대해 소정패턴으로 청소작업을 수행한 후, 충전장치로 복귀하는 일련의 과정을 수행하도록 지시하는 자동청소키가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 조작키창에는 상기 로봇청소기가 현재까지 주행했던 궤적을 역으로 추적하여 주행하도록 지시하는 리턴키가 구비된 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
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