KR100619750B1 - 로봇청소기의 위치오차 보정장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇 청소기의 위치오차 보정장치 및 방법에 관한 것으로, 로봇 청소기의 미끄러짐에 따른 위치오차를, 휠엔코더 정보에 의한 추정되는 회전각과 자이로스코프에 의해 추정되는 회전각을 비교하여, 좌/우 휠 엔코더의 미끄러짐을 추정함으로써, 로봇 청소기의 위치 오차를 보정하도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 좌/우 휠 엔코더에서 발생하는 펄스정보에 의해 미끄러짐 회전각을 추정하고, 자이로스코프에 의해 발생하는 정보에 의해, 기준 회전각을 추정하는 회전각 추정수단과; 상기 기준회전각과 미끄러짐 회전각을 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 좌/우 휠의 미끄러짐을 추정하는 미끄러짐 추정수단과; 상기 추정된 미끄러짐 정보에 따라, 현재 로봇 청소기의 위치를 보정하고, 그 보정된 위치정보에 따라 주행을 제어하는 제어수단을 포함하여 구성한다.

Description

로봇청소기의 위치오차 보정장치 및 방법{ POSITION ERROR CORRECTION 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 로봇청소기의 위치오차 보정장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도4는 본 발명 로봇 청소기의 위치 오차 보정방법에 대한 동작흐름도.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

10,20:엔코더 30:자이로 스코프

40:회전각 추정수단 50:미끄러짐 추정수단

60:제어수단 70:구동부

본 발명은 로봇 청소기의 위치오차 보정장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 로봇 청소기의 미끄러짐에 따른 위치오차를, 휠엔코더 정보에 의한 추정되는 회전각과 자이로스코프에 의해 추정되는 회전각을 비교하여, 좌/우 휠 엔코더의 미끄러짐을 추정함으로써, 로봇 청소기의 위치 오차를 보정하도록 한 로봇 청소기의 위치 오차 보정장치 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 제어신호 에 의해, 우륜 모터(6)를 일정 속도로 구동하는 우륜모터 구동부(4)를 포함하여 구성한다.

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 정지시킨 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, 좌/우휠에 각각 엔코더를 부착하여, 그 엔코더에서 발생하는 펄스신호에 의해, 로봇청소기의 이동거리를 체크하여 현재 위치를 추정한다.

이때, 실험에 의해, 상기 엔코더에서 발생하는 펄스신호의 발생주기마다 로봇 청소기의 이동거리는 기설정된다.

그러나, 상술한 종래 로봇 청소기의 위치 추정방법은, 바닥면과 휠의 접촉면사이의 미끄러짐에 의해 오차가 발생할 수 있고, 이러한 오차의 누적으로 인하여 로봇 청소기가 정해진 주행 패턴대로 이동하지 못하게 되어 청소효율이 저하되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 관성센서 모듈을 장착하여 미끄러짐에 의한 위치 오차를 보정하였는데, 이러한 방법은 관성센서 모듈이 고가이기 때문에 가격 경쟁력을 저하시킴과 아울러 소형화에 어려움이 있다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명은, 로봇 청소기의 미끄러짐에 따른 위치오차를, 휠엔코더 정보에 의한 추정되는 회전각과 자이로스코프에 의해 추정되는 회전각을 비교하여, 좌/우 휠 엔코더의 미끄러짐을 추정함으로써, 로봇 청소기의 위치 오차를 보정하도록 한 로봇 청소기의 위치오차 보정장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 좌/우 휠 엔코더에서 발생하는 펄스정보에 의해 미끄러짐 회전각을 추정하고, 자이로스코프에 의해 발생하는 정보에 의해, 기준 회전각을 추정하는 회전각 추정수단과; 상기 기준회전각과 미끄러짐 회전각을 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 좌/우 휠의 미끄러짐을 추정하는 미끄러짐 추정수단과; 상기 추정된 미끄러짐 정보에 따라, 현재 로봇 청소기의 위치를 보정하고, 그 보정된 위치정보에 따라 주행을 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 로봇 청소기의 위치오차 보정장치 및 방법에 대한 작용과 효과를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명은 자이로스코프에 의한 회전각 추정은 짧은 구간에서는 거의 오차가 없다는 점에 착안하였음을 밝혀두는 바이다.

도3은 본 발명 로봇 청소기의 위치오차 보정장치에 대한 구성을 보인 블록도이다.

도3에 도시한 바와같이, 본 발명은 좌/우 휠 엔코더(10)(20)에서 발생하는 펄스정보에 의해 미끄러짐 회전각을 추정하고, 자이로 스코프(30)에 의해 발생하는 정보에 의해, 기준 회전각을 추정하는 회전각 추정수단(40)과; 상기 기준회전각과 미끄러짐 회전각을 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 좌/우 휠의 미끄러짐을 추정하는 미끄러짐 추정수단(50)과; 상기 추정된 미끄러짐 정보에 따라, 현재 로봇 청소기의 위치를 보정하고, 그 보정된 위치정보에 따라 구동부(70)의 주행을 제어하는 제어수단(60)을 포함하여 구성한다.

상기 미끄러짐 추정수단(50)은, 자이로 스코프(30)에 의한 기준 회전각과 좌/우 엔코더(10,20)에 의한 미끄러짐 회전각의 차이를 검출하고, 그 검출된 차이를 좌/우 휠의 미끄러짐 정보로 추정한다.

이와같은 본 발명의 동작을, 도4를 참조하여 설명한다.

먼저, 회전각 추정수단(40)은, 좌/우 휠 엔코더(10)(20)에서 발생하는 펄스정보에 의해 미끄러짐 회전각을 추정하고(SP1), 또한 자이로스코프(30)에 의해 발생하는 정보에 의해 기준 회전각을 추정한다(SP2).

그 다음, 미끄러짐 추정수단(50)은, 상기 회전각 추정수단(40)에서 추정된 미끄러짐 회전각과 기준회전각을 입력받아, 그 기준회전각과 미끄러짐 회전각을 비 교하고, 그 비교결과에 근거하여 좌/우 휠의 미끄러짐을 추정한다(SP3).

상기 좌/우 휠의 미끄러짐은, 자이로 스코프(30)에 의한 기준 회전각과 좌/우 엔코더(10,20)에 의한 미끄러짐 회전각의 차이를 검출하고, 그 검출된 차이를 좌/우 휠의 미끄러짐 정보로 추정한다.

그 다음, 제어수단(60)은, 상기 미끄러짐 추정수단(50)에서 출력되는 좌/우 휠의 미끄러짐 정보에 의해 위치오차를 보정한 다음,그 보정된 위치정보에 따라 구동부(70)의 구동을 제어하여 로봇 청소기를 주행시킨다.

다시 말해서, 본 발명은 로봇 청소기의 미끄러짐에 따른 위치오차를, 휠엔코더 정보에 의한 추정되는 회전각과 자이로스코프에 의해 추정되는 회전각을 비교하여, 좌/우 휠 엔코더의 미끄러짐을 추정하도록 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, 로봇 청소기의 미끄러짐에 따른 위치오차를, 휠엔코더 정보에 의한 추정되는 회전각과 자이로스코프에 의해 추정되는 회전각을 비교하여, 좌/우 휠 엔코더의 미끄러짐을 추정함으로써, 로봇 청소기의 위치 오차를 보정하는 효과가 있다

Claims (4)

1. 좌/우 휠 엔코더에서 발생하는 펄스정보에 의해 미끄러짐 회전각을 추정하고, 자이로스코프에 의해 발생하는 정보에 의해, 기준 회전각을 추정하는 회전각 추정수단과;

   상기 기준회전각과 미끄러짐 회전각을 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 좌/우 휠의 미끄러짐을 추정하는 미끄러짐 추정수단과;

   상기 추정된 미끄러짐 정보에 따라, 현재 로봇 청소기의 위치를 보정하고, 그 보정된 위치정보에 따라 주행을 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 위치오차 보정장치.
2. 제1 항에 있어서, 미끄러짐 추정수단은,

   자이로 스코프에 의한 기준 회전각과 미끄러짐 회전각의 차이를 검출하고, 그 검출된 차이를 좌/우 휠의 미끄러짐 정보로 추정하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 위치 오차 보정장치.
3. 좌/우 휠 엔코더에서 발생하는 펄스정보에 의해 미끄러짐 회전각을 추정하고, 자이로스코프에 의해 발생하는 정보에 의해 기준 회전각을 추정하는 과정과;

   상기 기준회전각과 미끄러짐 회전각을 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 좌/우 휠의 미끄러짐을 추정하는 과정과;

   상기 추정된 미끄러짐 정보에 따라, 현재 로봇 청소기의 위치를 보정하고, 그 보정된 위치정보에 따라 주행을 제어하는 과정으로 수행함을 특징으로 하는 로봇 청소기의 위치 오차 보정방법.
4. 제3 항에 있어서,

   미끄러짐을 추정하는 과정은,

   자이로프 스코프에 의한 기준 회전각과 미끄러짐 회전각의 차이를 검출하고, 그 검출된 차이를 좌/우 휠의 미끄러짐 정보로 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 위치오차 보정방법.

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