KR100865110B1

KR100865110B1 - 로봇청소기의 충돌 물체 식별 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100865110B1
Application number: KR1020070051066A
Authority: KR
Inventors: 이성환
Original assignee: 주식회사 대우일렉트로닉스
Priority date: 2007-05-25
Filing date: 2007-05-25
Publication date: 2008-10-23

Abstract

본 발명은 물체와 충돌시 그 충돌 물체의 이동 여부를 식별하는 로봇청소기의 충돌 물체 식별 장치 및 방법에 관한 것으로서, 범퍼를 향해 방출된 적외선을 감지하여 적외선의 세기에 따른 전기신호를 출력하고, 전기신호를 통해 범퍼의 변위량을 측정하여 범퍼의 이동속도를 산출하며, 범퍼의 이동속도가 변화하는 지를 판단하여 범퍼의 이동속도가 변화하면, 로봇청소기의 주행속도와 범퍼의 이동속도의 차를 산출하여 그 절대값이 기 설정된 설정값 미만이면 충돌한 물체를 고정형 물체로 인식하고 절대값이 설정값 이상이면 충돌한 물체를 이동형 물체로 인식하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성되는 본 발명에 따르면 충돌한 물체가 이동형인지 고정형인지를 식별하여 회피 기동 여부를 결정할 수 있고, 예상치 못한 안전사고를 예방할 수 있다. 또한, 물체 충돌시 입력되는 정보에 대응하여 편리하게 로봇청소기의 지도를 맵핑할 수 있다.

로봇청소기, 감지유닛, 변위량, 이동속도, 주행속도

Description

로봇청소기의 충돌 물체 식별 장치 및 방법{Apparatus for identifying obstacle of a robot cleaner and method thereof}

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 로봇청소기의 충돌 물체 식별 장치의 구성도.

도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 물체 충돌시 범퍼의 위치 변화를 나타낸 도면.

도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 로봇청소기의 충돌 물체 식별 방법의 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 감지유닛

12: 발광부

14: 수광부

20: 신호처리부

30: 마이컴

40: 메모리부

50: 범퍼

52: 반사판

본 발명은 로봇청소기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 물체와 충돌시 그 충돌 물체의 이동 여부를 식별하는 로봇청소기의 충돌 물체 식별 장치 및 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 로봇청소기는 사용자의 조작 없이도 청소구역을 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입함으로써, 청소구역을 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 물체 등을 감지하기 위해 많은 수의 센서들이 사용된다.

이러한 센서들을 통해 물체와의 충돌을 감지한 로봇청소기는 이 물체에 대한 회피 기동을 하게 되는데, 종래의 로봇청소기는 물체와의 충돌시 이 물체가 현재 고정되어 있는 고정형 물체인지 또는 이동중인 이동형 물체인지를 식별하지 못하였다.

따라서, 종래의 로봇청소기는 사람과 충돌시 고정벽으로 인식하여 회피 기동을 실시하므로 사람은 로봇청소기의 회피 기동 루트를 예측할 수 없어 발을 헛디딜 수 있게 되어 안정상 위험한 상황이 발생될 수 있으며 주변 사물에 대한 인지 기능이 미약한 유아들의 경우에는 특히 예상치 못한 사고를 유발할 수 있었다.

또한, 로봇 기술의 발전으로 집안 지도를 작성하여 지능적으로 청소를 실시하는 로봇청소기는 센서에 미리 입력된 벽 정보와 범퍼 충돌에 의한 정보의 불일치시 이러한 정보를 또 다른 가상 벽으로 인지하여야 하는지 일시적인 장애물로 인지하여야 하는 지 판단할 수 있는 근거가 미약하여 지도 매핑(mapping)에 어려움이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 물체와의 충돌시 범퍼의 이동속도를 주행속도와 비교하여 물체가 고정형 물체인지 또는 이동형 물체인지를 식별하도록 한 로봇청소기의 충돌 물체 식별 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 충돌 물체가 이동형인지 고정형인지를 식별하여 회피 기동 여부를 결정하므로 예상치 못한 안전사고를 예방하도록 하고, 물체 충돌시 입력되는 정보에 대응하여 편리하게 로봇청소기의 지도를 맵핑할 수 있도록 하는 데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 창안된 본 발명의 구성은 다음과 같다. 본 발명의 로봇청소기의 충돌 물체 감지 장치는 적외선을 방출 및 감지하여 충돌시 범퍼의 위치변화에 의한 적외선의 세기에 따라 전기신호를 출력하는 감지유닛, 상기 감지유닛으로부터 입력된 전기신호를 통해 상기 범퍼의 변위량을 측정하여 상기 범퍼의 이동속도를 산출하는 신호처리부, 로봇청소기의 주행속도에 대한 설정값을 저장하는 메모리부, 및 상기 신호처리부로부터 입력된 상기 범퍼의 이동속도가 변화하는 지를 판단하여 상기 범퍼의 이동속도가 변화하면, 상기 로봇청소기의 주행속도와 상기 범퍼의 이동속도의 차를 산출하여 그 절대값이 상기 메모리부에 저장된 상기 설정값 미만이면 충돌한 물체를 고정형 물체로 인식하고 상기 절대값이 설정값 이상이면 상기 충돌한 물체를 이동형 물체로 인식하는 마이컴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 감지유닛은 상기 적외선을 방출하는 발광부와, 상기 발광부로부터 방출된 상기 적외선을 감지하여 전기신호로 출력하는 수광부를 구비하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 범퍼의 내측에 부착되어 상기 적외선을 반사시키는 반사판을 포함하고, 상기 반사판은 평면으로 형성되는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 마이컴은 상기 충돌한 물체를 이동형 물체로 인식하면 상기 로봇청소기의 주행을 일정시간 동안 정지시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 충돌 물체 감지 장치.

한편, 본 발명의 로봇청소기의 충돌 물체 감지 방법은 범퍼를 향해 방출된 적외선을 감지하여 상기 적외선의 세기에 따른 전기신호를 출력하는 단계, 상기 전기신호를 통해 상기 범퍼의 변위량을 측정하여 상기 범퍼의 이동속도를 산출하는 단계, 상기 범퍼의 이동속도가 변화하는 지를 판단하는 단계, 및 상기 범퍼의 이동속도가 변화하면, 로봇청소기의 주행속도와 상기 범퍼의 이동속도의 차를 산출하여 그 절대값이 기 설정된 설정값 미만이면 충돌한 물체를 고정형 물체로 인식하고 상기 절대값이 상기 설정값 이상이면 상기 충돌한 물체를 이동형 물체로 인식하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 로봇청소기의 충돌 물체 식별 장치의 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 물체 충돌시 범퍼의 위치 변화를 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 로봇청소기는 적외선을 방출 및 감지하여 전기신호로 출력하는 감지유닛(10)과, 감지유닛(10)으로부터 입력되는 전기신호를 디지털 신호로 변환하여 이를 통해 범퍼(50)의 이동속도를 산출하는 신호처리부(20), 신호처리부(20)로부터 입력된 범퍼(50)의 이동속도와 로봇청소기의 주행속도를 이용하여 충돌한 물체가 고정형 물체인지 이동형 물체인지를 식별하는 마이컴(30), 및 로봇청소기의 주행속도에 대한 설정값을 저장하는 메모리부(40)를 구비한다.

먼저, 감지유닛(10)은 적외선을 방출하는 발광부(12)와 이 적외선을 감지하 여 전기 신호로 출력하는 수광부(14)를 구비한다.

발광부(12)로부터 방출된 적외선은 범퍼(50)에 반사되거나 또는 반사판(52)에 반사되는데, 반사판(52)은 도 2 에 도시된 바와 같이, 범퍼(50)의 내측에 부착되어 물체와의 충돌로 인한 범퍼(50) 이동시 범퍼(50)와 함께 이동한다.

이러한 반사판(52)은 로봇청소기 외관의 특성상 많은 곡률과 기타의 색상으로 있으므로 효율적인 적외선 감지를 위해 평면으로 설치되고 감지유닛(10)의 개수에 대응하여 설치된다.

신호처리부(20)는 수광부(14)로부터 전기 신호가 입력되면 이 전기 신호를 디지털 신호로 변환하고, 이 디지털 신호를 통해 범퍼(50)의 이동속도를 산출한다.

범퍼(50)의 이동속도를 산출하는 과정은 다음과 같다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 발광부(12)에서 적외선이 방출되면 이 적외선은 반사판(52)에 의해 반사되어 수광부(14)에 감지되고 그 적외선 세기에 대한 전기신호가 출력된다.

이 때, 로봇청소기가 주행하면서 물체와 충돌하게 되면, 범퍼(50)의 위치가 도 2 의 화살표 방향과 같이 이동하여 감지유닛(10)과 범퍼(10) 간의 거리가 변화한다. 따라서, 반사판(52)과 감지유닛(10)간의 거리가 감소하게 되어 발광부(12)로부터 방출되어 수광부(10)에 감지된 적외선의 세기가 충돌 전의 세기에 비해 증가하게 되고, 이 적외선의 세기에 따른 전기신호를 통해 범퍼(50)의 변위를 감지하고 측정된 범퍼(50)의 변위량을 시간으로 나눔으로써, 범퍼(50)의 이동속도를 산출 한다.

마이컴(30)은 신호처리부(20)에서 산출된 범퍼(50)의 이동속도와 로봇청소기의 주행속도를 이용하여 충돌한 물체가 고정형 물체인지 이동형 물체인지를 식별한다.

고정형 물체인지 이동형 물체인지 식별하는 과정은 고정형 물체인 경우엔 충돌하더라도 물체가 고정되어 있으므로, 충돌시 범퍼(50)의 이동속도가 로봇청소기의 주행속도에 매우 근접하게 나타나게 된다. 한편, 이동형 물체인 경우엔 충돌에 의해 물체가 이동하게 되거나 물체와 로봇청소기의 주행방향이 동일하면, 범퍼(50)의 이동속도가 크게 감소하게 되고, 이동형 물체의 이동방향과 로봇청소기의 주행방향이 반대이면 범퍼(52)의 이동속도가 크게 증가하게 된다.

그러므로, 이동형 물체와의 충돌시 범퍼(50)의 이동속도가 고정형 물체와의 충돌시에 비해 주행속도와 범퍼(50)의 이동속도의 차이가 크게 발생하게 된다.

따라서, 마이컴(30)은 로봇청소기의 주행속도와 범퍼(50)의 이동속도의 차를 산출하고 이 산출된 값의 절대값이 메모리부(40)에 저장된 기 설정된 설정값 미만이면, 충돌 물체를 고정형 물체로 인식하는 한편, 절대값이 설정값 이상이면 이동형 물체로 인식한다.

도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 로봇청소기의 충돌 물체 식별 방법의 순서도이다.

본 발명의 실시예에 따른 로봇청소기의 충돌 물체 식별 방법은 각종 키신호를 입력하는 키입력부(미도시)로부터 청소개시신호가 입력(S10)되면, 마이컴(30)은 이 청소개시신호에 응답하여 좌륜모터(미도시)와 우륜모터(미도시)를 구동시켜 로봇청소기를 주행시키고, 이와 더불어 먼지 등의 이물질을 흡입하도록 하는 흡입모터(미도시)를 구동시켜 청소작업을 수행(S20)한다.

청소작업 개시와 함께, 발광부(12)는 적외선을 반사판(52)으로 방출하고, 수광부(14)는 반사판(52)에 반사된 적외선을 수신하여 적외선의 세기를 감지하여 전기신호로 출력한다.

신호처리부(20)는 적외선의 세기에 따라 입력된 전기신호를 디지털 신호로 변환하고 상기한 바와 같은 과정을 거쳐 범퍼(50)의 이동속도를 산출(S30)한다.

즉, 로봇청소기가 물체와 충돌하여 범퍼(50)가 이동하게 되면, 이 범퍼(50)의 이동에 의해 수광부(14)에 감지되는 적외선의 세기가 증가하게 되고, 이 적외선의 세기에 따른 전기신호가 신호처리부(20)에 입력되어 신호처리부(20)가 범퍼(50)의 변위량을 시간을 나누어 그 이동속도를 산출하여 마이컴(30)으로 출력한다.

이에 따라, 마이컴(30)은 신호처리부(20)로부터 입력된 범퍼(50)의 이동속도가 변화하는 지를 판단(S40)한다.

마이컴(30)은 신호처리부(20)로부터 입력된 이동속도를 입력받아 이동속도가 변화하는 지를 판단(S40)하므로, 범퍼(50)의 이동속도가 변화하면, 메모리부(40)에서 기 설정된 설정값을 읽어들이고, 현재 로봇청소기의 주행속도와 범퍼(50)의 이동속도를 이용하여 충돌한 물체가 고정형 물체인지 이동형 물체인지를 식별한다.

즉, 마이컴(30)은 로봇청소기의 주행속도와 범퍼(50)의 이동속도의 차를 산출하고 그 값의 절대값이 상기한 설정값 미만인 지를 판단(S50)하여 절대값이 설정 값 미만이면 현재 충돌한 물체를 고정형 물체로 인식(S60)하고, 절대값이 설정값 이상이면 충돌 물체를 이동형 물체로 인식(S70)한다.

이와 같은 과정을 통해 마이컴(30)은 충돌한 물체를 이동형 물체로 인식하면, 좌륜모터와 우륜모터의 구동을 정지시키고 일정시간이 경과한 후 재구동시켜 안전사고를 예방할 수 있고, 이동형 물체를 벽 정보 등으로 인식하지 않도록 할 수 있다.

본 발명은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 충돌한 물체가 이동형인지 고정형인지를 식별하여 회피 기동 여부를 결정할 수 있고, 예상치 못한 안전사고를 예방할 수 있다. 또한, 물체 충돌시 입력되는 정보에 대응하여 편리하게 로봇청소기를 맵핑할 수 있다.

Claims

적외선을 방출 및 감지하여 충돌시 범퍼의 위치변화에 의한 상기 적외선의 세기에 따라 전기신호를 출력하는 감지유닛;

상기 감지유닛으로부터 입력된 상기 전기신호를 통해 상기 범퍼의 변위량을 측정하여 상기 범퍼의 이동속도를 산출하는 신호처리부;

로봇청소기의 주행속도에 대한 설정값을 저장하는 메모리부; 및

상기 신호처리부로부터 입력된 상기 범퍼의 이동속도가 변화하는 지를 판단하여 상기 범퍼의 이동속도가 변화하면, 상기 로봇청소기의 주행속도와 상기 범퍼의 이동속도의 차를 산출하여 그 절대값이 상기 메모리부에 저장된 상기 설정값 미만이면 충돌한 물체를 고정형 물체로 인식하고 상기 절대값이 상기 설정값 이상이면 상기 충돌한 물체를 이동형 물체로 인식하는 마이컴을 포함하는 로봇청소기의 충돌 물체 식별 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 감지유닛은

적외선을 방출하는 발광부와, 상기 발광부로부터 방출된 상기 적외선을 감지하여 전기신호로 출력하는 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 충돌 물체 식별 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 범퍼의 내측에 부착되어 상기 적외선을 반사시키는 반사판을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 충돌 물체 식별 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 반사판은 평면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 충돌 물체 식별 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 마이컴은 상기 충돌한 물체를 이동형 물체로 인식하면 상기 로봇청소기의 주행을 일정시간 동안 정지시키는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 충돌 물체 식별 장치.
범퍼를 향해 방출된 적외선을 감지하여 상기 적외선의 세기에 따른 전기신호를 출력하는 단계;

상기 전기신호를 통해 상기 범퍼의 변위량을 측정하여 상기 범퍼의 이동속도를 산출하는 단계;

상기 범퍼의 이동속도가 변화하는 지를 판단하는 단계; 및

상기 범퍼의 이동속도가 변화하면, 로봇청소기의 주행속도와 상기 범퍼의 이동속도의 차를 산출하여 그 절대값이 기 설정된 설정값 미만이면 충돌한 물체를 고정형 물체로 인식하고 상기 절대값이 상기 설정값 이상이면 상기 충돌한 물체를 이동형 물체로 인식하는 단계를 포함하는 로봇청소기의 충돌 물체 식별 방법.