KR100850227B1 - 이동로봇 복귀시스템 및 그 동작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동로봇 복귀시스템 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 이동로봇이 충전대로 복귀 가능하도록 방향과 거리를 지시하기 위한 신호가 복수의 방향으로 송신되며, 특히 천장에 반사되도록 송신되는 상향의 신호를 이동로봇이 수신하여 충전대로 복귀함으로서, 장애물이 있더라도 위치 파악 및 그에 따른 충전대 복귀가 용이한 효과가 있다.

이동로봇, 청소로봇, 복귀, 영역

Description

이동로봇 복귀시스템 및 그 동작방법{Returning system to charging station for moving robot and operating method for same}

도 1 은 일반적인 이동로봇 및 충전대가 도시된 구성도,

도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇 및 충전대가 도시된 사시도,

도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 충전대의 구성이 도시된 블록도,

도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 충전대의 제 1 및 제 2 송신부의 일예가 도시된 예시도,

도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 충전대의 제 1 및 제 2 송신부의 또 다른 예가 도시된 예시도,

도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 충전대의 송신신호가 도시된 도,

도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 구성이 도시된 블록도,

도 8 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 충전대 복귀를 설명하기 위해 참조되는 도,

도 9 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 충전대 복귀 방법을 설명하기 위해 참조되는 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

100: 충전대 110: 제 1 송신부

120: 제 2 송신부 130: 송신제어부

140: 충전대제어부 150: 충전부

160: 충전단자 170: 도킹감지부

200: 이동로봇 210: 제 1 수신부

220: 제 2 수신부 230: 신호처리부

240: 로봇제어부 250: 주행부

260: 메모리 270: 먼지흡입부

280: 감지부 290: 배터리 감지부

300: 배터리

본 발명은 이동로봇 복귀시스템 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 특히 이동로봇에 충전대의 방향 및 거리를 지시하기 위한 영역구분신호를 분리하여 상이한 통신방식으로 송출함으로서, 이동로봇의 빠른 충전대 복귀가 가능하도록 하는 이동로봇 복귀 시스템 및 그 동작방법에 관한 것이다.

일반적으로 가정에서 사용되는 이동로봇인 청소로봇은 일정 영역을 스스로 주행하면서, 주변의 먼지 또는 이물질을 흡입함으로서, 해당 영역을 청소하는 기기이다. 이동로봇은 충전 가능한 배터리가 구비되어, 이동이 자유롭고 배터리의 동작 전원을 이용한 스스로 이동이 가능하며, 주행 중 장애물 등을 피하기 위한 다수의 센서가 구비되어 장애물을 피해 주행 할 수 있다.

이러한, 이동로봇은 배터리의 잔량을 감지하여, 배터리가 일정량 이하로 감소되는 경우, 충전을 위해 충전대로 복귀하여 배터리의 충전이 완료되면, 충전대로부터 이탈하여, 주행 및 청소를 재 수행하게 된다. 이때, 이동로봇은 상기와 같은 자동충전 기능에 따라, 충전대로 복귀하는 경우 충전대로부터 송출되는 신호를 수신하여 충전대의 위치를 파악함으로서, 충전대로 복귀하여 배터리를 충전하게 된다.

상기와 같은 이동로봇은 도1 에 도시된 바와 같이 이동로봇과 충전대 사이에 장애물이 존재하는 경우, 근거리에 충전대가 존재하더라도 장애물로 인하여 신호를 수신할 수 없어, 위치파악이 어렵고 그에 따른 충전대 복귀 시간이 오래걸리게 된다.

본 발명의 목적은 충전대로부터 송출되는 신호를 적어도 하나의 방향으로 송출하고, 이동로봇이 상향의 신호를 수신하여, 장애물에 관계없이 충전대의 신호를 수신할 수 있어 빠른 충전대 복귀가 가능하도록 하는 이동로봇 복귀시스템 및 그 동작방법을 제공하는데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 이동로봇 복귀시스템은 충전대로부터 수신되는 영역구분신호에 따라 상기 충전대로 복귀하는 이동로봇을 포함하 는 이동로봇 복귀시스템에 있어서, 상기 이동로봇은 수평방향의 영역구분신호와, 상향의 영역구분신호를 인식하여, 상기 충전대로 복귀하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 이동로봇복귀 시스템의 동작방법은 수평방향의 제 1영역구분신호 및 상향의 제 2 영역구분신호 중 적어도 어느 하나의 영역구분신호가 수신되는 단계, 수신된 상기 영역구분신호에 대응하여, 이동로봇이 위치한 영역을 판단하는 단계, 상기 이동로봇이 위치한 영역에 대응하여, 충전대까지의 거리 및 방향을 산출하고, 진행방향을 설정하여 충전대로 복귀하는 단계를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇 및 충전대가 도시된 사시도이다.

본 발명의 일실시예는 도 2에 도시된 바와 같이, 소정의 주행수단이 구비되어 주행 중 청소를 수행하는 이동로봇(200)과, 이동로봇(200)이 복귀 가능하도록 방향 및 거리를 지시하기 위한 영역구분신호를 송출하고, 이동로봇(200) 도킹시 이동로봇에 충전전류를 공급하는 충전대(100)를 포함한다. 이때, 이동로봇은 청소로봇인 것을 예로 하여 설명하나 소정의 주행수단에 따라 이동하고, 충전 필요시 충전대로 복귀하는 이동로봇에 대해 적용될 수 있다.

이동로봇(200)은 주행 중 먼지를 흡입하여 청소를 수행하는데, 주행 또는 청소 중에 배터리 전원을 감지하여, 배터리 전원의 부족하여 충전이 필요하다고 판단되면, 충전대(100)로 복귀한다. 이동로봇(200)은 충전대(100)로부터 송출되는 영역구분신호를 수신하여, 현재의 위치를 판단하고 주행 방향을 설정하여 충전대로 복 귀한다.

이러한 이동로봇(200)으로 영역구분신호를 송출하는 충전대(100)는 적어도 하나의 방향으로 영역구분신호를 송출하여 이동로봇(200)이 영역구분신호를 수신할 수 있도록 한다. 충전대(200)는 이동로봇(200)이 복귀하면, 이동로봇(200)의 도킹여부를 감지하고, 도킹완료시 이동로봇(200)으로 충전전류를 공급하여 이동로봇(200)의 배터리가 충전되도록 한다.

충전대(100)는 다수의 영역 구분신호를 송출하며, 이동로봇(200)은 수신되는 영역구분신호의 변화에 대응하여 충전대(100)와의 거리, 현재 위치, 주행방향을 판단하게 된다. 충전대(100)는 수평방향 및 상향으로 영역구분신호를 송출하는 적어도 하나의 송신부를 포함하며, 이동로봇(200)는 수평방향 및 상향의 영역구분신호를 수신하는 적어도 하나의 수신부를 포함한다.

도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 충전대의 구성이 도시된 블록도이다.

충전대(100)는 도 3 도시된 바와 같이, 수평방향으로 적어도 하나의 제1 영역구분신호를 송출하는 제 1 송신부(110), 천장방향으로 상향의 제 2 영역구분신호를 송출하는 제 2 송신부(120), 제 1 송신부(110) 및 제 2 송신부(120)를 통한 영역구분신호 송출을 제어하는 송신제어부(130), 이동로봇의 도킹완료 여부를 감지하는 도킹감지부(170), 도킹 완료되는 이동로봇(200)과 접촉되는 충전단자(160), 충전단자(160)을 통해 이동로봇(200)으로 충전전류를 공급하는 충전부(150), 송신제어부(130)로 제어명령을 인가하고, 이동로봇(200)의 충전을 제어하는 충전대 제어부(140)를 포함한다.

제 1 송신부(110)는 바닥면에 대하여 수평방향으로 적어도 하나의 제 1 영역구분신호를 송출한다. 제 2 송신부(120)는 천장을 향하여 상향으로 적어도 하나의 제 2 영역구분신호를 송출한다. 여기서, 제 2 송신부(120)는 적어도 하나의 제 2 영역구분신호가 각각 상이한 영역으로 전달 되도록 신호를 송출 한다. 이때, 제 1 및 제2 송신부(110,120)는 각각 적어도 하나의 송신모듈을 포함하며, 각각의 송신모듈은 상이한 영역으로 영역구분신호를 송출한다. 이때, 제 1 송신부(110) 및 제 2 송신부(120)는 송신제어부(130)에 의해 각각의 송신모듈이 구동됨으로서, 소정의 영역 구분신호를 송출하게 된다. 제2송신부(120)는 제2영역구분신호를 송출하는 송신수단으로서 송신모듈이 적어도 하나 구비되며, 이때 각 송신모듈을 상이한 각으로 영역구분신호를 송신하거나, 상이한 방향성의 송신모듈이 구비된다.

송신제어부(130)는 충전대 제어부(140)의 제어명령에 대응하여, 제 1 또는 제2 영역 구분신호를 생성하며, 제1 송신부(110) 및 제 2 송신부(120)의 동작 및 송출되는 영역구분신호의 세기 및 송신 시간을 제어한다.

충전부(150)는 이동로봇(200)의 충전대 복귀가 완료되면, 이동로봇(200)과 전기적으로 접촉되는 충전단자(160)를 통해 이동로봇(200)으로 충전전류를 공급한다. 이때, 충전부(150)는 충전대 제어부(140)로부터 충전명령이 인가되면 이동로봇(200)이 충전단자(160)에 접촉된 것으로 판단하고 충전전류를 공급하게 된다.

도킹감지부(170)는 충전단자(160)에 이동로봇(200)이 접촉되면, 도킹이 완료되었는지 감지하여 충전대제어부(140)로 감지신호를 인가한다. 이때, 도킹감지부(170)는 충전단자(160)와 연결되어, 충전단자(160)와 이동로봇의 배터리 충전단 자의 접촉 상태에 따라 가변되는 충전단자(160)의 전류값 또는 스위칭 신호에 대응하여 도킹완료여부를 감지하여 충전대제어부(140)로 인가한다.

충전대 제어부(140)는 도킹감지부(170)로부터 입력되는 감지신호에 대응하여 도킹완료 여부를 판단하고, 충전부(150)로 충전명령을 인가하여 이동로봇(200)의 충전을 제어한다.

충전대제어부(140)는 이동로봇(200)이 복귀하기 위한 영역구분신호를 제1 및 제2 송신부를 통해 송출되도록 송신제어부(130)로 제어명령을 인가한다. 또한, 충전대 제어부(140)는 영역구분신호가 지시하는 다수의 영역에 대한 설정이 변경되는 경우 제1및 제2 송신부(110, 120)의 신호 송출각을 제어한다.

충전대제어부(140)는 제1 및 제2송신부(110, 120)를 통해 송출되는 적어도 하나의 영역구분신호가 소정의 신호 크기로 송출되도록 송신제어부(130)로 제어신호를 인가한다. 또한, 충전대 제어부(140)는 제 1 및 제2 송신(110, 120)의 신호 송출 각이 가변되도록 제어한다. 충전대 제어부(140)는 영역구분신호의 헤더를 생성하고, 각 영역을 나타내는 데이터가 헤더 송출 이후 소정 시간 간격으로 송출되도록 제어한다. 이때, 각 영역구분신호가 지시하는 영역에 대응하여 헤더 신호 송출후 각각 상이한 시간에 데이터가 송출되도록 제어한다.

도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 충전대의 제 1 및 제 2 송신부의 일예가 도시된 예시도이다.

제1 송신부(110)는 충전대(100)에서 바닥면에 수평으로 제1 영역구분신호가 송출되도록 충전대의 어느 일 측면에 적어도 하나의 송신모듈(111a)이 구비된다. 제 2송신부(120)는 충전대(100)에서 천장방향으로 영역구분신호를 송출하도록 구비된다. 제 2 송신부(120)는 천장방향으로 제2 영역구분신호를 송출하며, 이렇게 송출되는 제 2 영역구분신호는 천장에 반사되어 바닥면으로 전달된다.

제 2 송신부(120)는 도4의 a와 같이 적어도 하나의 제 2 영역구분신호를 송출하기 위한 송신모듈(121a,122a)을 적어도 하나 포함한다. 이때 제2 송신부(120)의 각 송신모듈(121a,122a)은 제 2 영역구분신호가 천장을 향하여 송출되도록 배치되며, 적어도 하나의 송신모듈이 각각 상이한 송출각을 형성하도록 구비된다. 제2 송신부(120)에 포함되는 각 송신모듈(121a,122a)은 소정의 신호 세기로 천장을 향해 각각 제2 영역구분신호를 송출한다.

제 2 송신부(120)의 각 송신모듈이 갖는 송출각 및 바닥면으로부터 천장까지의 높이, 천장면의 재질에 따라 천장면에서의 반사각이 상이하며, 그에 따라 충전대로부터 도달하는 거리가 달라진다.

이때, 송신제어부(130)는 제2 송신부(120)의 각각의 송신모듈(121a,122a)이 상이한 시간간격으로 제2 영역구분신호를 송출하도록 제어한다. 여기서 송신제어부(130)는 제 2 영역구분신호가 각 송신모듈을 통해 송출되는 경우, 헤더 송출 이후, 각 송신모듈로부터 영역정보를 포함하는 데이터가 송출되기 까지의 시간이 상이하게 설정되며, 송신제어부(130)는 설정된 시간에 따라 각 송신모듈을 통해 상이한 제 2 영역구분신호가 송출되도록 제어한다.

제 2 송신부(120)는 각 송신모듈이 서로 상이한 송출각을 갖도록 각 송신모듈(121a,122a)의 송출각을 제어하는 별도의 위치조절수단이 구비될 수 있다. 이때, 위치조절수단은 설정에 따라 충전대 제어부(140)에 의해 그 위치 및 각도가 조절된다. 또한, 위치조절수단은 사용자에 의해 수동으로 조작되어 각 송신모듈의 송출각이 조절될 수 있다. 제 2 송신부(120)는 충전대(100)의 상면에 위치되는 것을 예로 하여 설명하나, 천장방향으로 제2 영역구분신호를 송출할 수 있는 위치라면 어디라도 위치될 수 있다.

도4의 b에 도시된 바와 같이, 제 2 송신부(120)에 포함되는 적어도 하나의 각 송신모듈(121a,122a)로 부터 서로 상이한 각도로 송출된 각 제2 영역구분신호는 상이한 각도로 천장면에 반사되어 바닥면의 각 영역에 도달한다.

제2 송신부(120)의 제1 송신모듈(121a)로부터 송출된 제1신호(sg1)는 천장면에 반사되어, 바닥면의 제1 지점(p11)부터 제4지점(p12)에 도달되어 하나의 영역을 형성한다. 제2송신부(120)의 제2송신모듈(122a)로부터 송출된 제2신호(sg2)는 천장면에 반사되어 바닥면의 제2지점(p21)부터 제5지점(P22)에 도달된다. 또한, 제3신호(sg3)는 천장면에 반사되어 바닥면의 제3지점(p31)부터 제6지점(P32)에 이르는 영역에 도달된다. 단, 상기와 같은 제2 영역구분신호는 신호 도달영역을 단면화한 것으로 후술하는 도 8의 b를 참조하면, 제1신호와 제2신호는 동일 축상에 위치하지 않을 수 있다. 즉, 여기서, 바닥면의 제2지점(p21)부터 제3지점(p31) 사이에 이동로봇(200)이 위치되는 경우 이동로봇(200)은 제 2영역구분신호 중 제1신호(sg1)와 제2신호(sg2)를 수신하게 되나, 제1신호(sg1)과 제2신호(sg2)가 후술하는 도8의 b에서 A영역과 D영역을 형성한다면, 이동로봇(200)에 수신되는 신호는 변경될 수 있다.

도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 충전대의 제 1 및 제 2 송신부의 또 다른 예가 도시된 예시도이다.

도5의 a에 도시된 바와 같이, 제 2 송신부(120)는 충전대(100)에서 천장면을 향하여 구비되며, 이때 적어도 하나의 송신모듈(121b, 122b)을 포함하여, 각 송신모듈(121b, 122b)은 상이한 방향성을 가지도록 구성되어, 각각 상이한 제2 영역구분신호가 송출된다. 여기서, 제1 송신부(110)는 전술한 바와 같이 충전대(100)의 어느 일측면에 적어도 하나의 송신모듈(111b)이 구비되며, 적어도 하나의 송신모듈을 포함하여 바닥면에 대하여 수평으로 제1 영역구분신호를 송출한다.

제 2 송신부(120)의 송신모듈(121b, 122b)은 각 송신모듈이 설치된 각도는 동일하나, 각 송신모듈의 하우징의 모양과 크기에 따라 신호의 방향성이 상이하고, 그에 따른 도달하는 거리 및 영역의 크기가 달라진다.

이때, 제 2 송신부(120)로부터 송출되는 적어도 하나의 제2 영역구분신호는 도5의b에 도시된 바와 같이 천정면에 반사되어 바닥면에 도달한다.

제2 송신부(120)의 제7송신모듈(121b)은 제2영역구분신호 중 제7신호(sg7)를 송출하며, 제7신호(sg7)는 천장면에 반사되어 바닥면이 제7지점(P1)에 도달된다. 제8신호(sg8)는 천장면에 반사되어 제7지점(P1)으로부터 제8지점(P2)에 도달되어 영역을 형성한다. 또한, 제9신호(sg9)는 제7지점(P1)으로부터 제9지점(P3)에 도달되어 영역을 형성한다. 제2송신부(120)로부터 송출되는 제2영역구분신호를 후술하는 도8의 c와 같이 제7내지 제9신호가 각각 E,F,G영역과 같이 상이한 크기의 영역을 형성하게 된다.

이동로봇(200)은 제1 송신부(110)의 제1 영역구분신호와, 제2 송신부(120)의 제 2 영역구분신호 중 적어도 어느 하나의 영역구분신호를 수신하여 현재 위치를 판단하고, 이동중 수신되는 영역구분신호의 종류에 따라 충전대의 위치를 판단하여 진행방향을 설정한다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 충전대의 영역구분신호가 도시된 도이다.

도6의 a 및 b와 같이 충전대의 제1 또는 제2 송신부(110, 120)로부터 송출되는 제1 또는 제2 영역구분신호는 헤더신호와 데이터신호를 포함한다.

이때, 충전대(100)의 제1 또는 제2 송신부(110,120)는 제1 또는 제2 영역구구분신호를 송신하는 경우, 각 신호에 따라 헤더신호를 송신하고 데이터 신호를 송신하기 까지의 시간이 상이하게 설정되며, 송신제어부(130)는 소정의 영역구분신호가 제1 또는 제2 송신부(110,120)를 통해 송출되는 경우 설정된 시간에 따라 헤더신호와 데이터신호가 송출되도록 제어한다.

즉, 제2 송신부(120)로부터 송신되는 제2 영역구분신호는 다수의 송신모듈 중 제1 송신모듈을 통해 송출되는 제2영역구분신호 중 어느 하나는 헤더 송신후 1초후 데이터신호가 송신되고, 제2송신모듈을 통해 송출되는 신호는 헤더신호 송신 후 2초후 데이터 신호가 송신된다.

이동로봇(200)은 제1 또는 제2 영역구분신호를 수신함에 있어서, 상기와 같이 헤더신호가 수신되고, 데이터 신호가 수신되기까지의 시간을 카운트하여 신호의 종류를 판단한다.

도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 구성이 도시된 블록도이다.

도7에 도시된 바와 같이, 이동로봇(200)은 충전대(100)로부터 송출되는 제1영역구분신호를 수신하는 제1수신부(210), 제 2영역구분신호를 수신하는 제2수신부(220), 제1및제2수신부(210, 220)를 통해 수신된 신호를 변환 및 처리하는 신호처리부(230), 신호처리부(230)로부터 입력되는 영역구분신호를 판독하여 이동로봇(200)의 현재위치, 및 주행방향을 설정하고, 동작을 제어하는 로봇제어부(240), 로봇제어부(240)의 제어명령에 따라 구비되는 다수의 모터를 구동하여 이동로봇(200)이 설정된 방향으로 이동하도록 하는 주행부(250), 이동로봇(200)의 동작제어를 위한 데이터가 저장되는 메모리(260), 로봇제어부(240)의 제어명형에 따라 먼지 흡입을 위해 흡입모터를 제어하는 먼지흡입부(270), 주행중 장애물을 감지하여 로봇제어부(240)로 인가하는 감지부(280), 동작전원을 공급하는 배터리(300), 배터리(300)의 충전 잔여량을 감지하는 배터리 감지부(290)를 포함한다.

또한, 이동로봇(200)은 청소모드의 설정 및 소정의 데이터 입력을 위한 입력부를 더 포함하며, 현재 이동로봇(200)의 동작상태를 표시하기 위한 소정의 표시수단을 더 포함한다.

제1수신부(210)는 적어도 하나의 수신모듈을 포함하여, 바닥면에 대하여 수평방향으로 전송되는 제1영역구분신호를 수신한다. 이때, 제1 수신부(210)는 충전대(100)로부터 송출된 제 1영역구분신호의 헤더와 데이터를 수신하여 신호처리부(230)로 인가한다. 이때, 제1 수신부(210)는 이동로봇(200)의 어느 일 측면에 적어도 하나 장착된다.

제2수신부(220)는 적어도 하나의 수신모듈을 포함하며, 상향, 즉 천장으로부 터 반사되는 제2 영역구분신호를 수신한다. 이때, 제2 수신부(220)는 이동로봇(200)의 상부에 구비될 수 있으며, 경우에 따라 측면 및 하면에 적어도 하나 장착된다.

신호처리부(230)는 제1및 제2수신부(210, 220)로부터 수신되는 신호를 입력받아, 변환하고 분석하며, 제1 또는 제2 영역구분신호 여부를 판단한다. 이때, 신호처리부(230)는 수신된 신호의 세기가 소정 크기 이상인 경우 영역구분신호로 인식하고, 소정크기 미만인 경우에는 노이즈로 판단한다. 여기서, 제2영역구분신호는 천장면에 반사되어 바닥면에 도달하게 되므로 충전대(100)에서 송출되는 신호의 세기에 비해 신호의 세기가 감소되어 도달된다. 또한, 제2영역구분신호가 바닥면에 재 반사되는 경우가 발생할 수 있으므로, 영역구분신호에 대한 신호의 세기 기준은 천장면에 1회 반사된 정도의 신호의 세기가 기준값으로 설정되는 것이 바람직하며, 경우에 따라 바닥면에 재 반사되어 총2회 반사된 정도의 신호의 세기가 기준값으로 설정될 수 있다. 이때, 천장면 및 바닥면의 반사율에 따라 기준값은 가변될 수 있다.

여기서, 배터리감지부(290)는 이동로봇(200)에 동작전원을 공급하는 배터리(300)에 연결되어, 배터리(300)의 충전용량 및 현재 배터리 잔량을 감지하여 로봇제어부(240)로 인가한다. 배터리 감지부(290)는 배터리 잔량을 수시로 측정하여, 배터리 잔량이 소정값 이하로 감소되는 경우, 배터리 잔량 부족을 및 충전대 복귀 요청 신호를 로봇제어부(240)로 인가한다.

감지부(280)는 다수의 센서를 포함하여, 주행중 소정거리 떨어진 장애물을 감지하여 로봇제어부(240)로 인가한다. 또한, 감지부(280)는 이동로봇(200)의 주행속도를 측정하고, 바닥면의 상태를 감지하며, 이동로봇의 위치를 판단하기 위한 센서를 더 포함한다. 로봇제어부(240)는 주행 중 장애물 회피를 위해 이동방향을 변경하여 주행부(250)로 제어명령을 인가한다.

주행부(250)는 적어도 두 개의 바퀴, 바퀴를 회전시키기 위한 휠모터, 휠모터 제어를 위한 소정의 구동부를 포함한다. 먼지흡입부(270)는 로봇제어부(240)의 제어명령에 따라 흡입모터를 구동하여 주행중 이물질이 흡입되도록 한다. 이때, 먼지흡입부(270)는 흡입모터, 흡입모터를 구동하는 소정의 구동부, 이물질 흡입이 용이하도록 하는 소정의 청소수단을 포함한다.

로봇제어부(240)는 입력되는 데이터에 대응하여 청소모드 또는 주행모드를 설정하여 주행부(250) 및 먼지흡입부(280)로 제어명령을 인가하고, 감지부(280)로부터 입력되는 데이터에 대응하여 주행부(250)를 제어한다. 이때, 로봇제어부(240)는 입력되는 데이터에 대응되는 제어데이터를 메모리(260)로부터 호출하여 주행부(250)및 먼지흡입부(270)를 제어한다.

로봇제어부(240)는 배터리 감지부(240)로부터 입력되는 배터리 잔량에 대한 정보에 대응하여, 주행부(250) 및 먼지흡입부(270)를 제어하고, 배터리 잔량이 소정량 이하인 경우 배터리감지부(290)으로부터 입력되는 복귀요청에 대응하여 충전대 복귀여부를 판단한다. 이때 로봇제어부(240)는 제1 및 제2수신부(210, 220)로부터 수신되는 영역구분신호에 따라 충전대(100)로 복귀하도록 제어명령을 생성한다.

로봇제어부(240)는 신호처리부(230)에 의해 변환된 제1또는 제2영역구분신호 를 입력받아, 수신된 신호의 헤더와 데이터간의 시간간격에 대응하여 영역구분신호의 종류를 판단하고, 판단된 영역구분신호에 대응하여, 현재 이동로봇(200)의 위치를 판단한다. 또한, 로봇제어부(240)는 이동중에 수신되는 영역구분신호가 가변되는 경우 그에 대응하여 충전대(100)의 위치를 판단하고 그에 따라 주행방향을 설정하여 주행부(250)로 제어명령을 인가한다.

또한, 로봇제어부(240)는 제1 또는 제2 영역구분신호 중 어느 하나만 수신되더라도 그에 대응하여 현재 위치 및 주행방향을 설정하게 된다. 이때, 로봇제어부(240)는 수신되는 영역구분신호가 가변되면 그에 따라 주행방향을 판단한다.

여기서, 로봇제어부(240)는 제1 또는 제2수신부(210, 220)로부터 수신되는 제1 또는 제2영역구분신호의 헤더가 수신되면, 데이터가 수신되기 까지의 시간을 카운트한다. 로봇제어부(240)는 헤더 수신후, 데이터 수신시까지 카운트된 시간에 대응하여 메모리(260)에 저장된 데이터를 바탕으로 영역구분신호의 종류를 판단한다. 여기서, 제1 영역부분신호와 제2영역구분신호는 동일한 헤더에 데이터 수신에 따른 시간이 상이하게 설정되어 각각 구분되거나 또는 상이한 헤더가 사용될 수있다. 또한, 제1영역구분신호는 다수의 영역구분신호로 구분될 수 있으며, 제1영역구분신호의 다수의 신호는 동일한 헤더를 가지며 상이한 데이터 수신시간으로 구분될 수 있다. 제2영역구분신호 또한 다수의 신호를 포함하며 각각 동일한 헤더에 상이한 데이터 수신시간으로 각 신호를 구분하게 된다.

로봇제어부(240)는 제1 및 제2 수신부(210,220)를 통해 헤더신호가 수신되면, 시간을 카운트하여, 소정 시간 이내에 제1 및 제2 수신부(210,220)를 통한 데 이터신호가 수신되는지 여부를 판단한다. 로봇제어부(240)는 제1 및 제2 수신부(210,220)를 통해 데이터신호가 수신되면, 헤더신호에 포함된 정보를 바탕으로 데이터신호를 분석하여, 현재 위치에서의 충전대(100)와의 거리를 산출하고, 충전대의 방향을 판단한다.

이때, 로봇제어부(240)는 헤드신호가 수신된 이후, 데이터 신호가 수신되기까지의 시간, 데이터 신호가 수신되는 시간에 따라, 충전대(100)로부터 송출되는 데이터 신호의 종류 및 신호 영역을 판별하고, 그에 따라 현재의 위치 및 충전대(100)의 위치를 판단한다. 또한, 제1 영역구분신호의 경우 수신되는 데이터신호의 세기에 따라 충전대(100)까지의 거리를 판단한다. 여기서, 제1영역구분신호 및 제 2영역구분신호를 상이한 주파수 대역의 신호가 사용될 수 있다.

이때, 로봇제어부(240)는 제1영역구분신호 또는 제2영역구분신호 중 어느 하나의 영역구분신호가 수신되더라도 충전대(100)로의 복귀가 가능하며, 두가지 신호를 수신하여 이용하는 경우 보다 빠른 위치 판단 및 충전대 복귀가 가능하다.

도 8 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 충전대 복귀를 설명하기 위해 참조되는 도이다.

상기와 같이 충전대(100)에 제 1 송신부(110) 및 2송신부(120)가 구비되는 경우, 전술한 각각의 예에 대하여 제2 영역구분신호가 도달되는 영역은 다음과 같다.

도8의 a는 제1송신부(110)로부터 송출된 제1 영역구분신호의 도달영역의 예가 도시된 도, 도8의 b 및 c는 제2 송신부(120)로부터 송출된 제2 영역구분신호의 도달영역의 예가 도시된 도이다.

제 1 송신부(110)로부터 송신되는 제1영역구분신호는 도8의 a와 같이, 바닥면에 대하여 수평방향으로 송출되어, 영역을 구분한다. 이때, 각 영역은 도달되는 신호의 종류에 따라 구분될 수 있다. 또한, 충전대(100)까지의 거리는 신호 송출시 신호의 세기를 조절함에 따라 도달되는 거리가 가변된다. 즉, 구비되는 송신모듈의 장착 각도 및 신호 송출각도에 따라 각각 L, R영역, L1, L0영역으로 구분될 수 있으며 도달하는 신호의 종류에 따라 영역이 구분된다. N영역은 신호의 세기를 조절하여 신호 도달거리를 조절함으로서 형성된 근거리 영역이다.

이동로봇(200)은 수신되는 제1 영역구분신호의 종류에 따라 현재의 위치를 판단하게 된다.

도8의 b에 도시된 바와 같이 제 2 송신부(120)로 부터 송출되는 제 2 영역구분신호는 충전대(100)를 중심으로 각각 상이한 영역에 도달된다. 이때, 제 2 송신부(120)의 각 송신모듈의 신호 송출각이 각각 상이하게 설정된 경우 각 송신모듈로부터 송출된 적어도 하나의 제2 영역구분신호는 각각의 영역 A, B, C, D에 도달된다.

이동로봇(200)은 제 2영역구분신호 중 C영역을 나타내는 신호가 수신되면 그에 대응하여 현재 위치를 판단한다. 또한 A영역에 대한 신호와 C영역에 대한 신호가 모두 수신되면 그에 대응하여 현재 A영역과 C영역의 점이지대에 있음을 판단한다. 주행중 C영역 신호는 수신되지 않고, A영역 신호만 수신되면 이동로봇의 현재 충전대의 위치 및 주행방향을 판단한다.

도8의 c와 같이 제2 송신부(120)로부터 송출된 적어도 하나의 제2 영역구분신호는 충전대(100)를 중심으로 도달되는 영역의 크기가 상이하게 설정되어 각 E, F,G,H 영역을 형성하게 된다. 이때, 제2송신부(120)로부터 신호 송출시 각 송신모듈의 하우징의 모양 또는 크기에 따라 각 영역구분신호 별로 확산되는 정도가 가변됨에 따라 각 영역 구분신호가 도달하는 영역의 크기가 가변된다.

이동로봇(200)은 수신되는 제 2 영역구분신호가 하나 이상인 경우, 각 신호가 수신되는 영역을 구분하고 각 영역이 교차되는 영역으로 판단하여 충전대의 방향 및 진행방향을 설정한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도 9 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 충전대 복귀 방법을 설명하기 위해 참조되는 흐름도이다.

이동로봇(200)는 설정된 청소모드를 수행하거나 주행 중, 배터리 감지부(290)를 통해 배터리 잔량을 감지하고, 배터리 잔량 부족여부를 판단한다. 이때, 로봇제어부(240)는 배터리감지부(290)로부터 입력되는 데이터에 대응하여 배터리 잔량이 부족한 경우 충전대 복귀여부를 판단하고, 충전대(100)로 복귀하도록 설정하여, 주행부(250)로 제어명령을 인가한다.

이때, 제1 및 제2 수신부(210,220)로 부터 제1 또는 제2 영역구분신호가 수신되면(S310), 신호처리부(240)는 수신된 영역구분신호를 변환하고, 수신된 신호의 세기를 기준값과 비교하여 영역구분신호여부를 판단한다(S320). 이때, 신호처리부(230)는 수신된 영역구분신호의 세기가 기준값 이상인 경우 영역구분신호로 인식 하여 로봇제어부(240)로 입력한다.

로봇제어부(240)는 신호처리부(230)로부터 입력되는 영역구분신호를 분석하여 수신된 신호가 제1 영역구분신호인지 판단하고(S330), 제1 영역구분신호가 아닌 경우 제 2 영역구분신호여부를 판단한다(S350). 이때, 로봇제어부(240)는 각 영역구분신호의 헤더가 수신되고, 데이터가 수신되기까지의 시간을 카운트하여, 헤더와 데이터의 수신 시간 간격에 대응하여 제1 영역구분신호의 종류, 및 제2영역구분신호의 종류를 판단한다. 이때, 수신되는 신호가 소정크기 이하인 경우에는 제 2영역구분신호가 아닌 것으로 판단한다. 제2영역구분신호를 판단함에 따른 신호의 세기는 송출된 신호가 천장면에 1회 반사된 정도의 신호의 세기 또는 천장면에 1회, 바닥면에 1회 총 2회 반사된 경우의 신호의 세기로 설정될 수 있다. 여기서, 천장면 및 바닥면의 재질에 따라 반사된 신호의 세기를 상이하다. 제2영역구분신호는 상기와 같이 반사되어 이동로봇에 도달하게 되므로 충전대(100)의 제2 송신부(120)로부터 송출되는 때에 1회 또는 2회 반사되는 것을 고려하여 일정 크기의 신호로 송출되는 것이 바람직하다.

로봇제어부(250)는 수신된 신호가 제1영역구분신호인 경우, 메모리(260)의 제1영역구분신호에 대응되는 데이터를 호출하여(S340), 현재 이동로봇(200)이 위치한 영역을 판단한다(S380). 한편, 수신된 신호가 제2영역구분신호인 경우, 제 2영역구분신호에 대한 데이터를 호출하여(S260), 현재 이동로봇(200)이 위치한 영역을 판단한다(S380).

로봇제어부(250)는 제1 및 제2 수신부(210,220)로부터 지속적으로 영역구분 신호를 분석하여 수신된 영역구분신호가 가변되는지 여부를 판단한다(S380). 이때, 영역구분신호에 변화가 없는 경우 현재 상태를 유지하고(S390), 수신되는 영역구분신호가 가변되는 경우(S380), 가변된 영역구분신호에 대한 이동로봇의 위치를 판단한다. 이때 로봇제어부(250)는 이전에 판단된 영역과의 차이에 따라 충전대의 위치를 산출하고, 충전대(100)의 위치에 기초하여 이동로봇(200)의 주행방향을 설정하여 주행부(250)로 인가한다(S400, S410).

이상과 같이 본 발명에 의한 이동로봇 복귀시스템 및 그 동작방법을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 이동로봇 복귀시스템 및 그 동작방법은 충전대로부터 하나 이상의 방향으로 영역구분신호가 송출되고, 이동로봇은 적어도 하나의 방향으로부터 영역구분신호를 수신하며 특히 천장면에 반사되어 수신되는 상향의 제2 영역구분신호를 수신하여 영역구분신호의 종류를 판단하고 그에 대응하여 충전대의 위치 및 주행방향을 설정함으로서, 장애물 등으로 인하여 제1 영역구분신호가 수신되지 않더라도 제2영역구분신호를 통해 위치를 판단하고 주행하도록 하여, 실내의 구조에 관계없이 사용자가 원하는 지역에 충전대를 설치할수 있어 편의성이 향상되고, 이동로봇의 위치판단 및 진행방향의 판단이 용이하고 이동로봇의 충전대 복귀 시간이 크게 감소되는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 충전대로부터 수신되는 영역구분신호에 따라 상기 충전대로 복귀하는 이동로봇을 포함하는 이동로봇 복귀시스템에 있어서,

   상기 이동로봇은 수평방향의 영역구분신호와, 상향의 영역구분신호를 인식하여, 상기 충전대로 복귀하는 것을 특징으로 하는 이동로봇 복귀시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 이동로봇은 상기 수평방향의 영역구분신호 인, 제 1 영역구분신호를 수신하는 제 1 수신부;

   상기 이동로봇의 상부에 구비되어, 상기 상향의 영역구분신호 인, 제 2 영역구분신호를 수신하는 제 2 수신부; 및

   상기 제 1 영역구분신호 및 상기 제 2 영역구분신호 중 적어도 하나의 영역구분신호를 분석하여 영역을 판단하고, 상기 충전대의 거리 및 방향을 산출하여 진행방향을 설정하는 로봇제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇 복귀시스템.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 이동로봇은 상기 제2 수신부로부터 수신되는 신호 중, 그 크기가 소정 크기 이상인 신호를 제 2 영역구분신호로 인식하여 상기 로봇제어부로 인가하는 신호처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇 복귀시스템.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 로봇제어부는 제1 영역구분신호 및 제 2 영역구분신호 중 어느 하나의 영역구분신호가 수신되면, 헤더 수신 후 데이터신호가 수신되기까지의 시간에 대응하여, 상기 이동로봇이 위치한 영역을 판단하고, 영역의 천이에 대응하여 진행방향을 산출하는 것을 특징으로 하는 이동로봇 복귀시스템.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 충전대는 분할된 다수의 영역을 지시하기 위한 상기 제1 영역구분신호를 송신하는 제 1 송신부; 및

   상기 제2 영역구분신호가 천장에 반사되도록 송신하는 제 2 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇 복귀시스템.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제 2 송신부는 상이한 각도로 설치되는 다수의 송신수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇 복귀시스템.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 제2 송신부는 방향성이 상이한 다수의 송신수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇 복귀시스템.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 제2 송신부로부터 송출되는 제2 영역구분신호는 100KHz 내지 400KHz 중 어느 하나의 주파수로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동로봇 복귀시스템.
9. 수평방향의 제 1영역구분신호 및 상향의 제 2 영역구분신호 중 적어도 어느 하나의 영역구분신호가 수신되는 단계;

   상기 영역구분신호에 대응하여, 이동로봇이 위치한 영역을 판단하는 단계; 및

   상기 이동로봇이 위치한 영역에 대응하여, 충전대까지의 거리 및 방향을 산출하고, 진행방향을 설정하여 충전대로 복귀하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇 복귀시스템의 동작방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 영역구분신호 수신단계는, 상향에서 수신되는 신호 중 소정 크기 이상인 신호를 상기 제 2 영역구분신호로 인식하는 것을 특징으로 하는 이동로봇 복귀시스템의 동작방법.

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