KR100640752B1 - 로봇청소기 및 그 청소방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇청소기 및 그 청소방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 로봇청소기에 있어서; 상기 로봇청소기의 본체에 회동 가능하게 설치된 회전부재와; 상기 회전부재에 장착되어 벽과 상기 본체와의 거리를 측정하는 측정센서와; 상기 측정센서에 의하여 측정된 값을 입력받아 청소대상 공간을 설정하여 작동명령을 내리는 제어부로 구성된 로봇청소기 및 상기 로봇청소기를 이용한 청소방법에 관한 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 청소대상 공간의 윤곽을 2차원 공간에 맵핑(mapping)하여 청소시에 청소가 된 부분과 안된 부분을 구분하여 청소하게 됨으로 청소시간이 단축됨과 함께 효율적인 청소가 가능하게 된다.

로봇청소기, 초음파센서, 회전부재, 맵핑

Description

로봇청소기 및 그 청소방법{Robot vacuum cleaner and it's cleaning method}

도 1은 본 발명 실시예에 의한 로봇청소기의 외형을 도시한 도면.

도 2는 본 발명 실시예에 의한 로봇청소기의 블럭 구성도.

도 3은 본 발명 실시예에 의한 로봇청소기의 청소방법에 대한 동작순서도.

도 4는 본 발명 실시예에 의한 로봇청소기가 청소대상 공간을 측정하는 상태를 도시한 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 로봇청소기 3 : 본체

5 : 회전부재 7 : 측정센서

10 : 제어부 20 : 주행경로 검출수단

30 : 전원부 50 : 구동수단

52 : 좌륜모터 구동부 54 : 좌륜

56 : 우륜모터 구동부 58 : 우륜

70 : 청소기 80 : 벽

90 : 가구

본 발명은 로봇청소기 및 그 청소방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 청소기 본체 상측에 회동되는 회전부재를 설치하고, 상기 회전부재에 초음파센서를 장착하여 청소대상 공간인 방의 윤곽을 측정하여 제어부에서 이를 2차원 공간에 맵핍(mapping)하게 됨으로 청소공간을 용이하게 인식하게 되며, 청소시에 청소가 된 부분과 안된 부분을 구분하여 청소하게 됨으로 청소시간이 단축됨과 함께 효율적인 청소가 가능하게 되는 로봇청소기 및 그 청소방법에 관한 것이다.

일반적으로, 로봇 청소기는 사용자의 조작없이도 청소하고자 하는 영역을 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입함으로써 청소영역을 자동으로 청소하는 것이다.

이러한 로봇청소기는 사용자가 동작버튼을 온시키면, 로봇청소기내의 좌륜과 우륜이 구동되어 로봇청소기가 벽면끝에서 끝까지 지그재그로 주행을 시작함과 동시에 흡입모터에 전원이 인가되어 흡입모터가 구동하게 된다.

상기한 흡입모터가 구동되면 흡입모터의 흡입력에 의해 바닥면에 있는 먼지 등의 이물질이 흡입구를 통해 흡입되고, 상기한 흡입구를 통해 흡입된 먼지 등의 이물질은 흡입통로를 거쳐 집진팩 내에 포집되면서 청소가 수행된다.

그러나, 종래의 로봇청소기는 청소영역을 설정하지 않고 벽을 따라 이동하면 서 방의 크기를 인식하여 청소를 할때 참고하거나, 기준점으로 부터 원모양을 그리며 바깥쪽으로 돌아나가면서 처음 벽에 부딪히는 순간 램덤 모드로 전환하여 청소하는 방식을 사용하였다.

하지만 벽을 따라 로봇청소기가 이동할때 가구등의 장애물 때문에 동작오류가 발생하기도 하며, 원모양을 그리며 바깥쪽으로 돌아나가는 방식은 방의 크기와 무관하게 청소를 하게 됨으로, 랜덤방식에 의하여 청소하는 것과 비교시 향상된 점이 없다.

상기와 같은 방식을 사용하는 종래 로봇청소기는 청소를 한 부분과 청소를 하지 않은 부분을 명확하게 인식하지 못하고 램덤하게 청소하게 됨으로 청소를 하지 않는 부분이 발생되며, 청소시간도 길어지게 된다.

그리고, 한쪽 방의 청소가 끝난 경우, 자동으로 열린 출입문을 통하여 다른 쪽 방으로 이동하여 청소를 하지 못하게 됨으로, 사용자가 일일이 로봇청소기를 다른쪽 방으로 이동하여야 되는 불편함이 발생된다.

상기 열거된 종래 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 로봇청소기가 청소대상 영역을 정확히 측정하지 못하게 됨으로 청소를 못하는 공간이 발생되며 청소시간이 길어지게 되는등 청소작업의 효율이 저하되는 문제점과 일측의 공간의 청소가 끝나면 출입문을 통하여 다른 공간으로 이동하지 못함으로 사용자의 불편이 초래되는 문제점을 해결하기 위한 로봇청소기 및 그 청소방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 로봇청소기에 있어서; 상기 로봇청소기의 본체에 회동 가능하게 설치된 회전부재와; 상기 회전부재에 장착되어 벽과 상기 본체와의 거리를 측정하는 측정센서와; 상기 측정센서에 의하여 측정된 값을 입력받아 청소대상 공간을 설정하여 작동명령을 내리는 제어부로 구성된다.

바람직하게, 상기 측정센서는 초음파센서를 사용하게 된다.

그리고, 상기 로봇청소기의 청소방법에 있어서; 청소시작 신호 및 청소모드 신호를 입력하는 입력단계와; 상기 입력단계 후에 회동되는 상기 회전부재에 의하여 측정센서가 회전되면서 청소대상 공간의 윤곽을 측정하는 센싱단계와; 상기 센싱단계에 의하여 측정된 값을 바탕으로 상기 제어부에서 청소대상 영역을 설정하는 맵핑단계와; 상기 맵핑단계에 의하여 설정된 청소대상 영역으로 로봇청소기가 주행하며 청소하는 청소단계와; 상기 청소단계를 수행하며 제어부에서 주행경로를 측정하여 청소가 안된 영역으로 주행명령을 내리는 보정단계를 포함하게 된다.

바람직하게, 상기 입력단계에 의한 입력 모드에는 가구등의 장애물 밑을 청소하는 제1모드와 가구등의 장애물 밑을 청소하지 않는 제2모드가 포함된다.

그리고, 상기 맵핑단계에서 측정거리의 결과값이 급격히 커졌다가 설정된 거리의 이동후 급격히 작아지는 경우 열린 출입문으로 인식하여 영역을 설정하게 된다.

그리고, 상기 보정단계를 거치며 청소대상 공간의 청소가 완료된 후에 열린 출입문이 있나 판단하여 청소작업의 종료여부를 판단하는 청소종료 판단단계가 추가된다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 청소대상 공간의 윤곽을 2차원 공간에 맵핑(mapping)하여 청소시에 청소가 된 부분과 안된 부분을 구분하여 청소하게 됨으로 청소시간이 단축됨과 함께 효율적인 청소가 가능하게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명 실시예에 의한 로봇청소기의 외형을 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명 실시예에 의한 로봇청소기의 블럭 구성도이며, 도 3은 본 발명 실시예에 의한 로봇청소기의 청소방법에 대한 동작순서도이며, 도 4는 본 발명 실시예에 의한 로봇청소기가 청소대상 공간을 측정하는 상태를 도시한 도면이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 로봇청소기(1)의 본체(3)에는 회전부재(5)가 회동 가능하게 설치된다.

상기 회전부재(5)는 구동부재와 기어 연결되어 일정 각도 회전하거나, 스텝모터에 의하여 구동됨으로 일정 각도 회전하게 된다.

정확한 청소대상 공간의 윤곽을 측정하기 위한 상기 회전부재(5)의 회전 각도는 미세할 수록 정확도가 향상된다.

상기 회전부재(5)의 측면에는 벽(80)과 상기 본체(3)와의 거리를 측정하는 측정센서(7)가 설치되며, 본 발명 실시예에서는 상기 측정센서(7)로 초음파센서를 사용하게 되나, 이에 한정되는 것이 아니라 벽(80)과 본체(3)의 거리를 측정하기 위한 다른 센서도 사용할수 있음은 물론이다.

상기 초음파 센서는 넓은 방의 크기도 충분히 측정할 수 있는 스펙을 가진 것을 사용하게 되며, 초음파 신호를 벽(80)을 향하여 송신한 후에 수신되는 신호에 의하여 거리를 측정하게 된다.

상기 측정센서(7)에 의하여 측정된 값은 제어부(10)로 전달되며, 상기 제어부(10)에서는 측정된 값을 바탕으로 2차원 공간에 맵핑(mapping)하여 청소대상 공간을 설정하게 되며, 상기 공간을 청소하기 위한 작동명령을 내리게 된다.

상기 제어부(10)를 포함한 로봇청소기(1)에 전원을 공급하는 전원부(30)는 배터리 등을 포함하여 구성되며, 청소에 필요한 전원을 공급하게 된다.

상기 제어부(10)의 신호에 의하여 동작되는 구동수단(50)은 로봇청소기(1)를 주행시키기 위한 구동부로서, 바퀴를 형성하는 좌륜(54)과 우륜(58)이 회전할 수 있도록 하는 좌륜모터 구동부(52)와 우륜모터 구동부(56)가 각각 설치된다.

상기 구동수단(50)의 동작상태를 검출하는 주행경로 검출수단(20)은 상기 좌륜모터 구동부(52)와 우륜모터 구동부(56)에 의하여 동작되는 상기 좌륜(54)과 우륜(58)의 회전수 및 동작각도를 측정하게 되며, 이에 비례하는 펄스신호등을 발생하여 이를 통해 로봇청소기(1)의 주행경로를 검출하게 된다.

상기 로봇청소기(1)의 본체(3) 내측에 설치된 청소기(70)는 바닥면의 먼지를 흡입하여 집진할 수 있도록 하는 것으로서, 먼지 등의 이물질을 흡입할 수 있도록 하는 흡입모터와, 먼지 등의 이물질을 수집하는 흡입브러쉬, 먼지 등의 이물질을 흡입하여 집진시킬 수 있도록 유도하는 흡입구와 흡입관, 흡입관으로부터 이송된 먼지 등의 이물질을 집진하는 집진팩 등으로 이루어진다.

상기 청소기(70)는 통상 당업자가 용이하게 실시할 수 있으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.

상기 구성을 갖는 로봇청소기의 청소방법에 대하여 설명하기로 한다.

사용자가 직접 또는 설정된 타이머등을 통하여 청소모드 신호 및 청소시작 신호를 설정하는 입력단계(S10)를 갖게 된다.

상기 입력단계(S10)에 의한 입력 모드에서는 가구(90)등의 장애물 밑을 청소하는 제1모드와 가구(90)등의 장애물 밑을 청소하지 않는 제2모드가 포함된다.

상기 입력단계(S10) 후에 도 4에 도시된 바와 같이, 회동되는 상기 회전부재(5)에 의하여 측정센서(7)가 회전되면서 작동되어 청소대상 공간의 윤곽을 측정하는 센싱단계(S20)가 진행된다.

상기 회전부재(5)는 설정된 각도를 회전한 후에 상기 초음파센서로 이루어진 측정센서(7)가 벽(80)과 본체(3)와의 거리를 측정할 때까지 정지하게 되며, 상기 측정센서(7)의 측정이 완료된 후 다시 설정된 각도만큼 회전하게 되며, 상기 측정센서(7)를 통한 측정을 계속하게 된다.

상기 회전부재(5)가 360도 회전되면 상기 측정센서(7)에 의한 측정은 완료되어 센싱단계(S20)는 끝나게 되며, 상기 센싱단계(S20)에 의하여 측정된 값을 바탕으로 상기 제어부(10)에서는 청소대상 영역을 설정하는 맵핑(mapping)단계가 진행된다.

상기 맵핑단계(S30)에서는 상기 측정센서(7)로 부터 측정된 값을 바탕으로 청소대상 공간의 윤곽을 2차원 공간에 맵핑(mapping)하여, 벽(80)과 가구(90)등의 윤곽을 형성하게 된다.

그리고, 상기 맵핑단계(S30)에서 측정거리의 결과값이 급격히 커졌다가 설정된 거리의 이동후 급격히 작아지는 경우 열린 출입문으로 인식하여 영역을 설정하게 된다.

상기 맵핑단계(S30)가 완료된 후에는 상기 제어부(10)에서 구동수단(50)으로 동작신호가 부여됨으로 설정된 청소대상 영역으로 로봇청소기(1)가 주행하며 청소하는 청소단계가 진행된다.

상기 청소단계에서 로봇청소기(1)의 처음 주행은 램덤방향으로 출발하게 되나, 좌륜(54)과 우륜(58)의 회전수와 회전각도는 상기 주행경로 검출수단(20)을 통하여 검출됨으로, 상기 맵핑단계(S30)에서 그려진 청소대상 영역에 로봇청소기(1)의 주행궤적이 표시된다.

그래서, 상기 청소대상 영역으로 그려진 로봇청소기(1)의 주행궤적이 적은 부분을 우선적으로 청소하도록 주행명령을 내리는 보정단계(S40)가 진행된다.

그리고, 상기 보정단계(S40)를 거치며 청소대상 공간의 청소가 완료된(S60) 후에 열린 출입문이 있나 판단(S70)하여 열린 출입문이 있는 경우에는 열린 출입문을 통하여 다른 청소대상 공간으로 이동(S80)하게 되며, 열린 출입문이 없는 경우 청소작업의 종료여부를 판단하는 청소종료 판단단계를 갖게 된다.

한편, 가구(90)등의 장애물 밑을 청소하는 제1모드일 경우에는 맵핑단계(S30)에서 가구(90)등을 벽(80)으로 인식하지 않게 되나, 가구(90)등의 장애물 밑 을 청소하지 않는 제2모드에서는 가구(90)등의 장애물을 벽(80)으로 인식하지 않게 된다.

상기와 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라, 단지 예시로 제시된 것이며, 본 발명의 기술사상 안에서 다양한 실시예가 적용될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 로봇청소기 및 그 청소방법에 의하면, 청소작업전 회전되는 측정센서에 의하여 청소대상 공간의 윤곽을 2차원 공간에 맵핑(mapping)하게 되며, 청소가 완료되는 부분을 인식하여 청소가 된 부분과 안된 부분을 구분하여 청소하게 됨으로 청소시간이 단축됨과 함께 청소작업의 효율이 향상되는 효과를 제공하게 된다.

그리고, 열린 출입문이 있을 경우, 이를 자동으로 인식하여 다른 청소대상 공간으로 이동하게 됨으로 사용 편리성이 향상되는 효과를 제공하게 된다.

Claims (6)

1. 로봇청소기에 있어서;

   상기 로봇청소기의 본체에 회동 가능하게 설치된 회전부재와;

   상기 회전부재에 장착되어 벽과 상기 본체와의 거리를 측정하는 측정센서와;

   상기 측정센서에 의하여 측정된 값을 입력받아 청소대상 공간을 설정하여 작동명령을 내리는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 로봇청소기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 측정센서는 초음파센서를 사용하게 됨을 특징으로 하는 로봇청소기.
3. 제 1 항에 의한 로봇청소기의 청소방법에 있어서;

   청소시작 신호 및 청소모드 신호를 입력하는 입력단계와;

   상기 입력단계 후에 회동되는 상기 회전부재에 의하여 측정센서가 회전되면서 청소대상 공간의 윤곽을 측정하는 센싱단계와;

   상기 센싱단계에 의하여 측정된 값을 바탕으로 상기 제어부에서 청소대상 영역을 설정하는 맵핑단계와;

   상기 맵핑단계에 의하여 설정된 청소대상 영역으로 로봇청소기가 주행하며 청소하는 청소단계와;

   상기 청소단계를 수행하며 제어부에서 주행경로를 측정하여 청소가 안된 영역으로 주행명령을 내리는 보정단계가 포함된 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 청소방법.
4. 제 3 항에 있어서; 상기 입력단계에 의한 입력 모드에는 가구등의 장애물 밑을 청소하는 제1모드와 가구등의 장애물 밑을 청소하지 않는 제2모드가 포함됨을 특징으로 하는 로봇청소기의 청소방법.
5. 제 3 항에 있어서; 상기 맵핑단계에서 측정거리의 결과값이 급격히 커졌다가 설정된 거리의 이동후 급격히 작아지는 경우 열린 출입문으로 인식하여 영역을 설정하게 됨을 특징으로 하는 로봇청소기의 청소방법.
6. 제 3 항에 있어서; 상기 보정단계를 거치며 청소대상 공간의 청소가 완료된 후에 열린 출입문이 있나 판단하여 청소작업의 종료여부를 판단하는 청소종료 판단단계가 포함된 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 청소방법.

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