KR100575708B1 - 로봇청소기의 거리감지장치 및 방법 - Google Patents

로봇청소기의 거리감지장치 및 방법 Download PDF

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KR100575708B1 KR1020040092083A KR20040092083A KR100575708B1 KR 100575708 B1 KR100575708 B1 KR 100575708B1 KR 1020040092083 A KR1020040092083 A KR 1020040092083A KR 20040092083 A KR20040092083 A KR 20040092083A KR 100575708 B1 KR100575708 B1 KR 100575708B1
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Abstract

본 발명은 로봇 청소기의 거리감지장치 및 방법에 관한 것으로, 동일방향으로, 원거리 감지용 센서와 근거리 감지용 센서를 동일 감지라인에 부착하여, 그 원거리 감지용 센서와 근거리 감지용 센서의 감지정보를 이용하여 원거리 및 근거리 감지 오차를 인식함으로써, 특정물체와 로봇 청소기의 원거리 및 근거리를 정확하게 감지하도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 로봇 청소기의 외주면에 일정간격으로 부착되어,특정 물체의 원거리를 감지하는 다수의 초음파 센서와; 상기 다수의 초음파 센서와 일대일 대응되게 동일 방향 및 동일 감지라인에 부착되어, 특정물체의 근거리를 감지하는 적외선 센서와; 로봇 청소기가 특정 물체가 위치한 방향으로 접근 또는 멀어짐에에 따라, 상기 초음파센서에서 센싱되는 거리와 상기 적외선센서에서 센싱되는 거리를 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 거리 오차를 인식하는 마이크로컴퓨터를 포함하여 구성한다.

Description

로봇청소기의 거리감지장치 및 방법{DISTANCE DETECTION APPARATUS AND METHOD FOR ROBOT CLEANER}
도1은 종래 로봇 청소기의 주행장치에 대한 구성을 보인 블록도.
도2는 종래 로봇 청소기의 주행방법에 대한 동작흐름도
도3은 본 발명 로봇 청소기의 거리감지장치에 대한 구성을 보인 개략도.
도4는 본 발명 로봇 청소기의 거리감지방법에 대한 동작흐름도.
*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****
10:초음파센서 20:적외선 센서
30:마이크로컴퓨터
본 발명은 로봇 청소기의 거리 감지장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 동일방향으로, 원거리 감지용 센서와 근거리 감지용 센서를 동일 감지라인에 부착하여, 그 원거리 감지용 센서와 근거리 감지용 센서의 감지정보를 이용하여 원거리 및 근거리 감지 오차를 인식함으로써, 특정물체와 로봇 청소기의 원거리 및 근거리를 정확하게 감지하도록 로봇 청소기의 거리 감지장치 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 로봇청소기는 사용자의 조작 없이도 청소하고자 하는 구역내를 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입함으로써, 청소하고자 하는 구역을 자동으로 청소하는 기기를 말한다.
이러한 로봇청소기는 내장된 프로그램에 따라 미리 설정된 청소경로를 주행하면서 청소동작을 수행하도록 되어 있는데, 이와 같이 기설정된 청소 경로를 자동적으로 주행하면서 청소동작을 수행하기 위해서는 로봇청소기의 위치와 주행거리 및 장애물등을 감지하기 위해 많은 수의 센서들이 사용된다.
그러나, 이러한 로봇 청소기는, 설정된 청소 경로를 정확하게 주행하여 청소를 수행하기 위해 수많은 고가의 센서들이 설치되기 때문에 내부 구조가 복잡해지고 제조원가가 상승하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 랜덤 방식에 의해 임의의 청소경로를 주행하여 청소를 수행하는 로봇 청소기가 개발되었다.
도1은 종래 로봇 청소기의 주행장치에 대한 구성을 보인 블록도이다.
도1에 도시된 바와같이, 로봇 청소기가 일정 영역을 직진하다가, 충돌이 발생하면 그 충돌에 의해 장애물을 감지하는 장애물 감지부(1)와; 상기 장애물 감지부(1)에서 출력되는 신호에 의해, 로봇 청소기의 주행을 정지시킨 다음, 랜덤 방식으로 랜덤 각도를 생성하고, 그 랜덤각도를 로봇 청소기의 회전각도로 적용하여 로봇 청소기를 회전시키는 제어부(2)와; 상기 제어부(2)의 제어신호에 의해, 좌륜모터(5)를 일정 속도로 구동하는 좌륜모터 구동부(3)와; 상기 제어부(2)의 제어신호에 의해, 우륜 모터(6)를 일정 속도로 구동하는 우륜모터 구동부(4)를 포함하여 구 성한다.
도2는 종래 로봇 청소기의 주행방법에 대한 동작흐름도이다.
도2에 도시된 바와같이, 사용자에 의해, 청소명령이 발생하면 로봇 청소기를 직진시키면서, 장애물이 감지되는지를 판단하는 과정(SP1~SP3)과; 상기 판단결과, 장애물이 감지되면 로봇 청소기를 정지시킨후, 랜덤 방식에 의해 임의의 랜덤각도를 생성하는 과정(SP4)과; 상기 단계에서 생성된 랜덤각도를 회전각도로 하여, 로봇 청소기를 회전시키는 과정(SP5)과; 상기 회전된 로봇 청소기를 직진시키면서, 청소 완료를 판단하여, 청소완료이면 주행을 정지하는 과정(SP7)으로 이루어지며, 이와같은 종래 기술을 설명한다.
먼저, 사용자에 의해 청소 명령이 발생하면(SP1), 제어부(2)는 로봇 청소기를 직진시키기 위하여, 좌륜모터(5)와 우륜모터(6)의 구동속도를 일치시키기 위한 제어신호를 출력한다.
이에 따라, 좌륜모터 구동부(3)는 상기 제어부(2)의 제어신호에 의해 좌륜모터(5)를 구동시키고, 우륜모터 구동부(4)는, 상기 제어부(2)의 제어신호에 의해 우륜모터(6)를 구동시킨다.
이에 따라, 로봇 청소기는 직진한다(SP2).
이때, 장애물 감지부(1)는, 로봇 청소기가 임의의 장애물에 충돌하는 경우에 발생하는 충격량으로 장애물을 감지하여 그에 따른 장애물 감지신호를 상기 제어부 (2)에 인가한다.
이에 따라, 상기 제어부(2)는, 상기 장애물 감지신호에 의해 주행을 정지시 킨 다음, 랜던 방식에 의해 임의의 랜덤각도를 생성하고(SP4), 그 랜덤각도를 로봇 청소기의 회전각도로 하기 위한 제어신호를 출력하는데, 이때 상기 제어부(2)는 로봇 청소기를 회전 방향에 따라 좌륜모터(5)와 우륜모터(6)의 속도를 달리하도록 하는 제어신호를 좌륜모터 구동부(3) 및 우륜 모터 구동부(4)에 출력한다.
이에 따라, 상기 좌륜모터 구동부(3)는 상기 제어부(2)의 제어신호에 의해 좌륜모터(5)를 구동시키고, 우륜모터 구동부(4)는, 상기 제어부(2)의 제어신호에 의해 우륜모터(6)를 구동시켜, 로봇 청소기를 임의의 랜덤 각도로 회전시킨다 (SP5).
그 다음, 상기 제어부(2)는 로봇 청소기를 직진시키면서(SP6), 청소 완료로 판단되면 청소를 종료하고(SP7), 청소 완료가 되지 않았으면 상기 동작을 반복 수행한다.
상술한 로봇 청소기는, 원거리와 근거리를 동시에 감지할 수 있고, 오동작을 감지할 수 있는 센싱시스템이 요구되나 레이저 센서등의 초고가형 센서는 비용문제로 인하여 실제 적용이 불가능하다.
따라서, 종래 로봇 청소기는 원거리를 감지할 수 있는 초음파센서와 근거리를 감지할 수 있는 적외선 센서를 이용하여 원거리 및 근거리를 감지한다.
이때, 상기 초음파센서와 적외선 센서는 로봇 청소기의 외주면에 부착될때, 서로 다른 감지라인을 가지도록 설치되어, 서로 다른 방향의 근거리와 원거리를 개별적으로 감지한다.
이에 따라, 종래 로봇 청소기는 주행하면서, 특정 위치의 물체가 원거리에서 근거리로 근접하는 경우에, 초음파센서와 적외선 센서가 동일방향에 위치하지 않으므로, 로봇 청소기는 원거리와 근거리를 동시에 감지하지 못하고, 이로 인해 로봇 청소기가 이동하면서 특정물체와의 원거리를 감지한후, 동일물체에 대한 근거리 측정시, 슬립이나 센서오류로 인하여. 거리 측정 오류가 발생할 수 있는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명은, 동일방향으로, 원거리 감지용 센서와 근거리 감지용 센서를 동일 감지라인에 부착하여, 그 원거리 감지용 센서와 근거리 감지용 센서의 감지정보를 이용하여 원거리 및 근거리 감지 오차를 인식함으로써, 특정물체와 로봇 청소기의 원거리 및 근거리를 정확하게 감지하도록 한 로봇 청소기의 거리 감지장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 로봇 청소기의 외주면에 일정간격으로 부착되어,특정 물체의 원거리를 감지하는 다수의 초음파 센서와;
상기 다수의 초음파 센서와 일대일 대응되게 동일 방향 및 동일 감지라인에 부착되어, 특정물체의 근거리를 감지하는 다수의 적외선 센서와;
로봇 청소기가 특정 물체가 위치한 방향으로 접근 또는 멀어짐에에 따라, 상기 초음파센서에서 센싱되는 거리와 상기 적외선센서에서 센싱되는 거리를 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 거리 오차를 인식하는 마이크로컴퓨터를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 로봇 청소기가 소정 패턴으로 주행하면서, 특정물체로의 접근중인지 또는 멀어지고 있는지를 판단하는 과정과;
상기 판단결과, 로봇 청소기가 특정 물체로 접근중이면, 초음파센서 및 적외선 센서에 의해 원거리 및 근거리를 감지하고, 그 감지된 원거리의 감소율과 근거리의 감소율의 일치여부에 따라, 거리 오차를 인식하는 과정과;
상기 판단결과, 로봇 청소기가 특정물체로부터 멀어지면, 초음파센서 및 적외선 센서에 의해 원거리 및 근거리를 감지하고, 그 감지된 원거리의 증가율과 근거리의 증가율의 일치여부에 따라, 거리 오차를 인식하는 과정을 수행함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 로봇 청소기의 거리 감지장치 및 방법에 대한 작용과 효과를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도3은 본 발명 로봇 청소기의 거리 감지장치에 대한 구성을 보인 블록도이다.
도3에 도시한 바와같이, 본 발명은 로봇 청소기의 외주면에 일정간격으로 부착되어,특정 물체의 원거리를 감지하는 다수의 초음파 센서(10)와; 상기 다수의 초음파 센서(10)와 일대일 대응되게 동일 방향 및 동일 감지라인에 부착되어, 특정물체의 근거리를 감지하는 다수의 적외선 센서(20)와; 로봇 청소기가 특정 물체가 위치한 방향으로 접근 또는 멀어짐에에 따라, 상기 초음파센서(10)에서 센싱되는 거리와 상기 적외선 센서(20)에서 센싱되는 거리를 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 거리 오차를 인식하는 마이크로컴퓨터(30)를 포함하여 구성한다.
상기 마이크로컴퓨터(30)는, 상기 임의의 초음파센서(10)에서 센싱되는 거리값의 변화율과 그 임의의 초음파센서(10)와 동일한 감지라인의 적외선센서(20)에서 센싱되는 거리값의 변화율이 일치하면, 싱기 적외선 센서(20) 또는 초음파센서(10)에 의해, 현재 감지되는 특정 물체와의 거리값을 정확한 값으로 인식한다.
또한, 상기 마이크로컴퓨터(30)는, 로봇 청소기가 특정물체에 근접함에 따라, 임의의 초음파센서(10)에서 센싱되는 거리값의 감소율과 그 임의의 초음파 센서와 동일한 감지라인의 적외선 센서(20)에서 센싱되는 거리값의 감소율이 일치하면, 상기 적외선센서(20)에 의해, 현재 감지되는 특정물체와의 거리값을 정확한 값으로 인식한다.
또한, 상기 마이크로컴퓨터(30)는, 로봇 청소기가 특정물체로부터 멀어짐에 따라, 임의의 초음파센서(10)에서 센싱되는 거리값의 증가율과 그 임의의 초음파센서와 동일한 감지라인의 적외선 센서(20)에서 센싱되는 거리값의 증가율이 일치하면, 상기 임의의 초음파센서(10)에 의해, 현재 감지되는 특정물체와의 거리값을 정확한 값으로 인식한다.
이와 같은 본 발명의 동작을, 도4를 참조하여 설명한다.
먼저, 로봇 청소기는 소정 패턴으로 주행하면서, 특정물체로 접근중인지 또는 멀어지고 있는지를 판단한다(SP1,SP2)
상기 판단결과, 로봇 청소기가 특정물체로 접근중이면, 해당 방향에 위치한 초음파센서(10) 및 적외선센서(20)에 의해 원거리 및 근거리를 감지하고, 그 감지된 원거리의 감소율과 근거리의 감소율의 일치 여부에 따라, 거리 오차를 인식한다 (SP3~SP9).
즉, 초음파센서(10)에 의해 원거리를 감지하고(SP3), 로봇 청소기의 이동에 따라 원거리 감소율을 계산한다(SP4).
그 다음, 적외선 센서(20)에 의해 근거리를 감지하고(SP5), 로봇청소기의 이동에 따라, 근거리 감소율을 계산한다(SP6).
그 다음, 상기 원거리 감소율과 근거리 감소율이 일치하면, 상기 초음파 센서(10) 및 적외선 센서(20)에 의해 감지된 거리값이 정확하다고 인식하고(SP7,SP8), 상기 원거리 감소율과 근거리 감소율이 일치하지 않으면 상기 초음파센서(10) 및 적외선 센서(20)에 의해 감지된 거리값에 오차가 있다고 인식한다(SP9).
한편, 로봇 청소기가 특정물체로부터 멀어지면, 초음파센서(10) 및 적외선 센서(20)에 의해 원거리 및 근거리를 감지하고, 그 감지된 원거리의 증가율과 근거리 증가율의 일치 여부에 따라, 거리 오차를 인식한다(SP10~SP14,SP8,SP9).
즉, 상기 적외선 센서(20)에 의해 근거리를 계산하고(SP10), 로봇청소기의 이동에 따라, 근거리 증가율을 계산한다(SP11).
그 다음, 초음파센서(10)에 의해 원거리를 감지하고(SP12), 로봇 청소기의 이동에 따라 원거리 증가율을 계산한다(SP13).
그 다음, 상기 원거리 증가율과 근거리 증가율이 일치하면, 상기 초음파센서(10) 및 적외선 센서(20)에 의해 감지된 거리값이 정확하다고 인식하고(SP8), 상기 원거리 증가율과 근거리 증가율이 일치하지 않으면 상기 초음파센서(10) 및 적외선센서(20)에 의해 감지된 거리값이 오차가 있다고 인식한다(SP9).
다시 말해서, 본 발명은 원거리 감지용 센서와 근거리 감지용 센서를 동일 감지라인에 부착하여, 그 원거리 감지용 센서와 근거리 감지용 센서의 감지정보를 이용하여 원거리 및 근거리 감지 오차를 인식하도록 한 것이다.
상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능한 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 동일방향으로, 원거리 감지용 센서와 근거리 감지용 센서를 동일 감지라인에 부착하여, 그 원거리 감지용 센서와 근거리 감지용 센서의 감지정보를 이용하여 원거리 및 근거리 감지 오차를 인식함으로써, 특정물체와 로봇 청소기의 원거리 및 근거리를 정확하게 감지하는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 로봇 청소기의 외주면에 일정간격으로 부착되어,특정 물체의 원거리를 감지하는 다수의 초음파 센서와;
    상기 다수의 초음파 센서와 일대일 대응되게 동일 방향 및 동일 감지라인에 부착되어, 특정물체의 근거리를 감지하는 다수의 적외선 센서와;
    로봇 청소기가 특정 물체가 위치한 방향으로 접근 또는 멀어짐에에 따라, 상기 초음파센서에서 센싱되는 거리와 상기 적외선센서에서 센싱되는 거리를 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 거리 오차를 인식하는 마이크로컴퓨터를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 거리 감지장치.
  2. 제1 항에 있어서, 마이크로컴퓨터는,
    초음파센서에서 센싱되는 거리값의 변화율과 적외센센서에서 센싱되는 거리값의 변화율이 일치하면,
    적외선 센서 또는 초음파센서에 의해, 현재 감지되는 특정 물체와의 거리값을 정확한 값으로 인식하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 거리감지장치.
  3. 제2 항에 있어서, 마이크로컴퓨터는,
    로봇 청소기가 특정물체에 근접함에 따라, 초음파센서에서 센싱되는 거리값의 감소율과 적외선 센서에서 센싱되는 거리값의 감소율이 일치하면,
    적외선센서에 의해, 현재 감지되는 특정물체와의 거리값을 정확한 값으로 인식하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 거리감지장치.
  4. 제2 항에 있어서, 마이크로컴퓨터는,
    로봇 청소기가 특정물체로부터 멀어짐에 따라, 초음파센서에서 센싱되는 거리값의 증가율과 적외선 센서에서 센싱되는 거리값의 증가율이 일치하면,
    초음파센서에 의해, 현재 감지되는 특정물체와의 거리값을 정확한 값으로 인식하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 거리감지장치.
  5. 로봇 청소기가 소정 패턴으로 주행하면서, 특정물체로의 접근중인지 또는 멀어지고 있는지를 판단하는 과정과;
    상기 판단결과, 로봇 청소기가 특정 물체로 접근중이면, 초음파센서 및 적외선 센서에 의해 원거리 및 근거리를 감지하고, 그 감지된 원거리의 감소율과 근거리의 감소율의 일치여부에 따라, 거리 오차를 인식하는 과정과;
    상기 판단결과, 로봇 청소기가 특정물체로부터 멀어지면, 초음파센서 및 적외선 센서에 의해 원거리 및 근거리를 감지하고, 그 감지된 원거리의 증가율과 근거리의 증가율의 일치여부에 따라, 거리 오차를 인식하는 과정을 수행함을 특징으로 하는 로봇청소기의 거리 감지방법.
  6. 제5 항에 있어서, 원거리의 감소율과 근거리의 감소율의 일치여부에 따라, 거리오차를 인식하는 과정은,
    초음파센서에 의해 원거리를 감지하고, 로봇 청소기의 이동에 따라 원거리 감소율을 계산하는 단계와;
    적외선 센서에 의해 근거리를 감지하고, 로봇청소기의 이동에 따라, 근거리 감소율을 계산하는 단계와;
    상기 원거리 감소율과 근거리 감소율이 일치하면, 상기 초음파센서 및 적외선센서에 의해 감지된 거리값이 정확하다고 인식하고, 상기 원거리 감소율과 근거리 감소율이 일치하지 않으면 상기 초음파센서 및 적외선센서에 의해 감지된 거리값이 오차가 있다고 인식하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 거리감지방법.
  7. 제5 항에 있어서, 원거리의 증가율과 근거리의 증가율의 일치여부에 따라, 거리 오차를 인식하는 과정은,
    적외선 센서에 의해 근거리를 감지하고, 로봇청소기의 이동에 따라, 근거리 증가율을 계산하는 단계와;
    초음파센서에 의해 원거리를 감지하고, 로봇 청소기의 이동에 따라 원거리 증가율을 계산하는 단계와;
    상기 원거리 증가율과 근거리 증가율이 일치하면, 상기 초음파센서 및 적외선센서에 의해 감지된 거리값이 정확하다고 인식하고, 상기 원거리 증가율과 근거리 증가율이 일치하지 않으면 상기 초음파센서 및 적외선센서에 의해 감지된 거리 값이 오차가 있다고 인식하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 거리감지방법.
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