KR100941427B1 - 자동청소기의 위치인식수단 및 이를 이용한 위치인식방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동청소기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 청소구역의 고정된 광원의 위치를 파악하여 이를 위치인식을 위한 정보로 활용하는 자동청소기의 위치인식수단 및 이를 이용한 위치인식방법에 관한 것이다.

본 발명에 의한 자동청소기의 위치인식수단에는 외관을 형성하는 본체와, 상기 본체의 상면에 동일한 이격거리를 가지도록 배치되어 광량을 감지하는 다수의 광량감지센서와, 상기 다수의 광량감지센서에 의해 감지된 광량에 따라 광원의 위치정보를 생성하는 신호처리부와, 상기 신호처리부를 통해 생성된 광원의 위치정보를 저장하는 메모리가 포함된다. 그리고, 본 발명에 의한 자동청소기의 위치인식방법은 본체 상면에 구비되는 다수의 광량감지센서에 의해 청소구역 내부의 광량을 측정하는 단계(a), 단계(a)에서 주위보다 광량이 높게 측정되는 위치를 중심으로 광량을 재측정하는 단계(b), 단계(b)를 통해 청소구역 내부의 광원을 파악하는 단계(c), 단계(c)에서 파악된 광원의 위치를 저장하는 단계(d), 상기 단계(d)에서 저장된 광원의 위치를 활용하여 자동청소기의 주행위치를 파악하는 단계(e)를 포함하여 이루어진다. 이에 의하면 자동청소기의 위치탐지가 용이한 이점이 있다.

자동청소기, 구동휠, 전등, 태양, 위치인식

Description

자동청소기의 위치인식수단 및 이를 이용한 위치인식방법{A localization device of automatic cleaner and localization method of the same}

본 발명은 자동청소기의 위치인식수단 및 이를 이용한 위치인식방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동청소기는 사용자의 지속적인 조작 없이도 청소하고자 하는 구역내를 스스로 주행하면서 바닥면에 존재하는 먼지 및 이물을 공기와 함께 흡입하여 청소하는 장치로, 다수의 감지센서가 구비되어 청소구역 내부에 구비되는 구조물을 회피하여 주행하면서 청소작업을 수행하게 된다.

이를 위해 상기 자동청소기의 본체 전면 중앙부분에는 적외선을 송신하는 발광소자가 구비되고, 상기 발광소자의 좌/우측으로 송신된 적외선을 수신하여 장애물을 감지하거나 목표물과의 거리를 측정하는 다수개의 수광소자가 일정간격으로 이격 설치된다. 그리고, 상기 수광소자에 수신되는 적외선의 위치로부터 상기 장애물과의 거리를 측정하는 신호처리장치가 더 구비되어 자동청소기의 위치를 감지한다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에서는 적외선을 이용하여 자동청소기의 위치 를 감지하게 되는데, 이와 같은 적외선은 청소구역 내부에 조사되는 태양광이나 조명장치 등의 광원에서도 방출된다.

따라서, 상기 수광소자에서 상기 태양광이나 조명장치에서 방출되는 적외선을 수신하게 되면, 이를 장애물에서 반사된 신호로 상기 신호처리장치에서 오인하게 되는 문제점이 있으며, 이로 인하여 자동청소기가 청소해야할 구역을 회피주행하게 됨으로써 청소가 원활하게 이루어지지 못하는 문제점이 있다.

한편, 종래기술에 의한 자동청소기는 청소완료 이후 명확한 종료지점이 구비되지 않아 침대 및 이나 가구 하측의 공간에서 청소종료되어 사용자가 자동청소기를 회수하기 위하여 어려움을 겪게 되는 문제점이 있다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명은 자동청소기에 광원을 감지하고 이를 자동청소기의 위치정보로 활용하는 자동청소기의 위치인식수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 상기와 같은 기능의 위치인식수단이 광량감지센서를 포함하는 자동청소기의 위치인식수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기와 같은 위치인식수단을 이용하여 자동청소기의 주행위치를 인식하는 자동청소기의 위치인식방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 자동청소기의 위치인식수단은 외관을 형성하는 본체와, 상기 본체의 상면에 구비되어 광량을 감지하는 광량감지센서와, 상기 광량감지센서에 의해 감지된 광량에 따라 광원의 위치정보를 생성하는 신호처리부와, 상기 신호처리부를 통해 생성된 광원의 위치정보를 저장하는 메모리를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 자동청소기의 위치인식방법은 본체 상면에 구비되는 다수의 광량감지센서에 의해 청소구역 내부의 광량을 측정하는 단계(a)와, 상기 단계(a)에서 주위보다 광량이 높게 측정되는 위치를 중심으로 광량을 재측정하는 단계(b)와, 상기 단계(b)를 통해 청소구역 내부의 광원을 파악하는 단계(c)와, 상기 단계(c)에서 파악된 광원의 위치를 저장하는 단계(d) 및 상기 단계(d)에서 저장된 광원의 위 치를 활용하여 자동청소기의 주행위치를 파악하는 단계(e)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 청소구역내의 광원의 위치를 파악하여 청소구역 내부를 주행하는 자동청소기의 주행위치를 인식할 수 있도록 구성된다.

따라서, 보다 정확한 자동청소기의 주행위치를 인식할 수 있는 이점이 있으며, 이와 같이 주행위치를 보다 정확하게 인식할 수 있게 됨으로써 청소구역을 효과적으로 청소할 수 있는 이점이 있다.

그리고, 상기와 같이 광원의 위치가 확인되면, 자동청소기의 청소종료 위치를 광원 부근에서 종료시킬 수 있는 이점이 있으며, 이로 인하여 청소종료된 자동청소기가 사용자의 손이 닿기 어려운 위치에서 종료되는 것이 방지되는 이점이 있다.

또한, 상기와 같이 자동청소기가 효과적으로 청소구역을 청소하고 종료지점이 명확해짐으로써 사용자의 제품만족도가 상승하게 되는 이점이 있으며, 이로 인하여 제품이미지 및 기업이미지 향상이 기대된다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예에 대하여 설명한다.

도 1 은 본 발명에 의한 자동청소기의 위치인식수단이 채용된 자동청소기의 일실시 예를 도시한 외관 사시도이다.

도면에 도시된 바에 의하면, 본 발명이 채용된 자동청소기(100)에는 외관을 형성하는 본체(110)와 상기 본체(110)의 내부에 구비되어 흡입력을 발생시키는 흡입장치(미도시)와, 상기 흡입장치의 구동에 의해 바닥의 먼지가 포함된 공기를 흡입하는 흡입부와, 상기 흡입부에서 흡입된 공기 중의 이물을 집진하는 집진장치가 구비된다.

그리고, 상기 본체(110)의 하부에는 상기 자동청소기(100)의 이동이 가능하도록 하는 구동휠(150)이 더 구비되며, 상기 구동휠(150)은 좌우에 각각 동력원을 전달받아 개별적으로 회전할 수 있도록 구성됨으로써 좌우 방향전환이 가능하게 된다.

또한, 상기 본체(110) 내부에는 자동청소기(100)의 동작을 위한 구동전원을 공급하는 배터리가 더 구비되며, 이러한 배터리는 충전장치를 통해 충전가능하도록 구성된다.

한편, 상기 본체(110)의 상면에는 청소공간을 주행하면서 광량을 측정하는 광량감지센서(200)가 구비되며, 이러한 광량감지센서(200)는 다수개가 서로 등간격을 가지도록 이격 설치된다.

이를 보다 상세히 설명하면, 상기 광량감지센서(200)는 광량에 따라 저항용량이 가변되는 황화카드뮴(CdS) 셀로, 4개가 열십자(十) 형태로 배치되어 교차지점에서 등 간격 이격되도록 설치된다.

그리고, 상기와 같이 구비되는 광량감지센서(200)에 의해 측정되는 광량은 광원의 위치에 따라 각각의 광량감지센서(200)에서 다른 저항용량으로 변환되어 서로 다른 출력 전압값을 가지게 되어, 이를 이용하여 광원의 위치를 보다 구체적으 로 판단할 수 있게 된다.

도 2 에는 본 발명에 의한 자동청소기의 위치인식수단을 이용하여 광원의 위치를 탐색하는 과정을 도시한 개략도가 도시되어 있다.

도면에 도시된 바에 의하면, 본 발명에 의한 자동청소기(100)의 광량감지센서(200)는 전술한 바와 같이 4개가 등 간격으로 이격되어 구비되므로, 특정 위치의 광량감지센서(200)가 광원과 보다 인접한 위치를 가지게 되며, 이로 인하여 광원과 인접한 위치의 광량감지센서(200)가 보다 많은 양의 빛을 수신하게 된다.

따라서, 상기와 같이 많은 빛을 수신한 광량감지센서(200)가 위치하는 방향에 광원이 위치하게 되므로, 상기 자동청소기(100)가 광원주변을 선회하면서 3개의 광량감지센서(200)에서 확인되는 광원의 방향을 확보하여 이를 조합함으로써 광원의 위치를 지정하게 된다.

즉, 도 2 에 도시된 바와 같이 상기 자동청소기(100)가 ①의 위치로 이동하였을 때, S1센서에서 제일 많은 양의 빛을 수신하여 ①'와 같은 지시방향을 나타내고, ②의 위치에서는 S4센서에서 제일 많은 양의 빛을 수신하여 ②'와 같은 지시방향을 나타내며, ③의 위치에서는 S3센서에서 제일 많은 양의 빛을 수신하여 ③'와 같은 지시방향을 가지게 된다.

따라서, 상기 ①'와 ②' 및 ③'가 교차하는 부위에 광원이 위치하게 되므로 이러한 교차부분을 광원으로 지정하게 된다.

한편, 도 3 에는 본 발명에 의한 자동청소기의 위치인식수단의 내부회로구성을 개략적으로 도시한 회로도가 도시되어 있다.

도면에 도시된 바에 의하면, 상기 4개(S1,S2,S3,S4)의 광량감지센서(220,240,260,280)는 각각 하나의 1% 오차범위를 가지는 저항(R1,R2,R3,R4)과 직렬로 연결되며, 상기 저항(R1,R2,R3,R4)과 광량감지센서(220,240,260,280) 사이에 노드를 형성하고, 광량에 따른 분압을 측정하여 이를 비교함으로써 광원의 위치를 판단하게 된다.

이를 보다 상세히 설명하면, 광량감지센서 S1(220)은 저항 R1과 직렬로 연결되고, 광량감지센서 S2(240)는 저항 R2와 직렬로 연결되며, 각각은 비교기와 병렬연결된다.

그리고, 상기 S1(220)과 R1 및 S2(240)와 R2 사이에 노드를 형성하고 각 노드를 상기 비교기에 입력시켜 분압이 높은 쪽이 출력되도록 비교하게 된다.

이와 마찬가지로 상기 광량감지센서 S3(260)이 R3와 직렬연결되고, 광량감지센서 S4(280)가 저항 R4와 직렬로 연결되며 각각이 병렬로 비교기와 연결되어 노드를 통해 분압이 높은 쪽이 출력되도록 비교된다.

한편, 상기와 같이 각각 비교된 전압값은 각각 또 다른 비교기의 입력값으로 제공되어 최종적으로 비교된다.

결국, 상기 4개의 광량감지센서(220,240,260,280) 중에서 가장 많은 양의 빛을 수신한 광량감지센서가 낮은 저항값을 가지게 되고, 광량감지센서의 전압값이 낮아지면 저항에 인가되는 전압이 상승하여 분압이 높아지게 된다.

그리고, 이와 같이 변화하는 분압이 2개씩 쌍을 이루어 비교기를 거치게 함으로써 가장 높은 출력값을 가지는 광량감지센서를 파악하는 것이 가능하고, 이를 토대로 신호처리부(300)에서 광원의 방향을 산출하여 광원의 위치를 지정하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기와 같이 지정된 광원의 위치는 메모리(400)를 통해 순차적으로 저장된다.

이하에서는 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 자동청소기의 위치인식방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 4 에는 본 발명에 의한 자동청소기의 위치인식방법에 의해 청소구역을 청소하는 과정을 도시한 순서도가 도시되어 있다.

도면에 도시된 바에 의하면, 우선 자동청소기(100)에 전원이 인가되어 자동청소기(100)가 구동되면, 청소구역을 주행하면서 본체(110) 상면에 구비되는 다수의 광량감지센서(200)를 이용하여 청소구역 내부의 광량을 측정하는 단계(a)가 수행된다.

그리고, 상기 단계(a)에서와 같이 청소구역 내부를 자동청소기(100)가 주행하면서 주위보다 광량이 많은 위치를 탐색하게 되는데, 이와 같은 위치는 청소구역 내부에 구비되는 전등이나 햇살이 드리우는 창문 부근이 된다.

한편, 상기와 같이 단계(a)를 통해 광량이 많은 위치를 탐색하게 되면, 상기 자동청소기(100)가 탐색된 위치를 선회하면서 광량을 재측정하는 단계(b)가 수행된다.

즉, 상기 단계(b)에서는 본체(110) 상면에 구비되는 4개의 광량감지센서(220,240,260,280) 중에서 3개의 광량감지센서에 가장 높은 전압이 출 력될 때까지 탐색된 위치를 선회하게 된다.

그리고, 상기와 같이 3개의 광량감지센서에서 가장 높은 전압값이 출력되면, 이러한 출력정보를 통해 청소구역 내부의 광원을 파악하는 단계(c)가 수행된다.

즉, 상기 단계(c)에서는 가장 높은 전압값이 출력된 광량감지센서가 광원과 가장 인접한 부분으로 판단하여 3개의 광량감지센서에서 광원을 잇는 3개의 지시방향을 도출하고, 이러한 지시방향이 교차하는 부분에 광원이 위치하는 것으로 지정하게 된다.

한편, 상기와 같은 방법을 통해 광원의 위치가 지정되면, 상기 단계(c)에서 파악된 광원의 위치를 저장하는 단계(d)가 수행된다.

상기 단계(d)에서는 청소구역에 구비되는 광원의 개수에 따라 다수개의 광원위치가 지정되므로 상기 자동청소기(100)의 주행경로에 따라 순차적으로 광원의 위치를 상기 메모리(400)에 저장하게 되고, 상기 단계(d)에서 저장된 광원의 위치를 활용하여 자동청소기의 주행위치를 파악하는 단계(e)가 수행된다.

일 예로 청소구역에 광원이 6개의 광원이 존재하게 되면, 상기 메모리(600)에는 A,B,C,D,E,F의 순서로 광원의 위치가 저장되며, 이러한 광원의 저장순서는 이후 청소구역을 주행하는 자동청소기(100)의 주행경로는 광원의 저장순서 즉, A,B,C,D,E,F의 순서로 주행경로를 형성하게 된다.

한편, 상기와 같이 자동청소기(100)가 광원의 위치를 파악하고 순차적으로 저장하여 주행경로를 형성한 상태에서 청소구역 내부를 모두 청소하게 되면, 상기 자동청소기(100)는 저장된 광원의 위치 중에서 어느 한 곳으로 이동하게 된다.

그리고, 상기와 같이 광원의 위치로 이동된 상태에서 상기 자동청소기(100)의 작동이 종료되고, 사용자는 종료된 자동청소기(100)를 확인하여 일정위치로 이동시키게 된다.

상기와 같은 본 발명의 범위는 전술한 실시 예에 한정되는 것이 아니라 본 발명이 속하는 기술분야에 종사하는 통상의 기술자들에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변경이 가능할 것이다.

예를 들어, 본 발명에서는 위치인식수단의 내부구성을 3개의 비교기를 사용하여 구성하였으나, 4개의 입력신호에서 하나의 출력신호를 산출할 수 있는 회로구성이면 모두 적용 가능할 것이다.

도 1 은 본 발명에 의한 자동청소기의 위치인식수단이 채용된 자동청소기의 일실시 예를 도시한 외관 사시도.

도 2 는 본 발명에 의한 자동청소기의 위치인식수단을 이용하여 광원의 위치를 탐색하는 과정을 도시한 개략도.

도 3 은 본 발명에 의한 자동청소기의 위치인식수단의 내부회로구성을 개략적으로 도시한 회로도.

도 4 는 본 발명에 의한 자동청소기의 위치인식방법에 의해 청소구역을 청소하는 과정을 도시한 순서도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100..... 자동청소기 110..... 본체

150..... 구동휠 200..... 광량감지센서

220..... 광량감지센서 S1 240..... 광량감지센서 S2

260..... 광량감지센서 S3 280..... 광량감지센서 S4

300..... 신호처리부 400..... 메모리

Claims (10)

1. 외관을 형성하는 본체,

   상기 본체의 상면에 동일한 이격거리를 가지도록 배치되어 광량을 감지하는 다수의 광량감지센서,

   상기 다수의 광량감지센서에 의해 감지된 광량에 따라 광원의 위치정보를 생성하는 신호처리부,

   상기 신호처리부를 통해 생성된 광원의 위치정보를 저장하는 메모리가 포함되는 자동청소기의 위치인식수단.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 광량감지센서는 4개가 열십자(十) 형태로 배치되어 교차점에서 각각 동일간격 이격 설치됨을 특징으로 하는 자동청소기의 위치인식수단.
5. 본체 상면에 구비되는 다수의 광량감지센서에 의해 청소구역 내부의 광량을 측정하는 단계(a);

   상기 단계(a)에서 주위보다 광량이 높게 측정되는 위치를 중심으로 광량을 재측정하는 단계(b);

   상기 단계(b)를 통해 청소구역 내부의 광원을 파악하는 단계(c);

   상기 단계(c)에서 파악된 광원의 위치를 저장하는 단계(d);

   상기 단계(d)에서 저장된 광원의 위치를 활용하여 자동청소기의 주행위치를 파악하는 단계(e)를 포함하여 이루어지는 자동청소기의 위치인식방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 단계(a)에서는

   상기 광량감지센서에서 광량의 변화에 따라 저항용량이 변화하는 특성을 이용하여 주변보다 저항이 낮은 부분을 감지하여 개략적인 광원의 위치를 파악하는 것을 특징으로 하는 자동청소기의 위치인식방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 단계(b)에서는,

   상기 단계(a)에서 파악된 개략적인 광원의 주변을 이동하면서, 열십자(十) 형태로 배치되어 교차점에서 각각 동일간격 이격 설치되는 4개의 광량감지센서 중 3개가 상기 광원의 위치를 확인하도록 재측정하는 것을 특징으로 하는 자동청소기의 위치인식방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 단계(c)에서는,

   상기 단계(b)에서 3개의 광량감지센서가 재측정한 광원의 위치를 연산하여 정확한 광원의 위치를 파악하는 것을 특징으로 하는 자동청소기의 위치인식방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 단계(d)에서는,

   상기 단계(a) 내지 단계(c)와 같은 과정을 통해 파악된 광원의 위치를 순차적으로 매모리에 저장시키는 것을 특징으로 하는 자동청소기의 위치인식방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 단계(e)에서는,

    상기 단계(d)에서 메모리에 저장된 다수의 광원 위치를 바탕으로 현재 주행중인 자동청소기의 위치를 파악하는 것을 특징으로 하는 자동청소기의 위치인식방법.

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