KR100960650B1 - 이동로봇 및 그 동작방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동로봇 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 이동로봇의 바닥면에서 촬영되는 영상데이터를 바탕으로 위치를 인식하며, 영상데이터 인식 오류 발생시 광원을 조절하여 영상데이터 인식율을 향상시켜 위치산출에 따른 정확도가 향상되는 효과가 있다.
이동로봇, 청소로봇, 이미지센서, 광원, 영상

Description

이동로봇 및 그 동작방법{Moving robot and operating method for same}
도 1 은 일반적인 이동로봇이 도시된 도,
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇이 도시된 사시도,
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 구성이 도시된 블록도,
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 이미지 센서 및 광원이 도시된 구성도,
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 이미지 센서 및 광원을 제어하는 예가 도시된 예시도,
도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 위치인식방법을 설명하기 위해 참조된 순서도,
도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 광원을 조절하여 위치를 인식하는 방법을 설명하기 위해 참조된 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
1: 이동로봇 10: 제어부
20: 영상처리부 30: 이미지센서
40: 렌즈 50: 데이터부
60: 주행부 70: 청소부
80: 배터리 90: 제1광원부
100: 제2광원부 110: 광원조절부
120: 거리측정부 130: 렌즈조절부
본 발명은 이동로봇 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 특히 바닥면의 영상을 입력받아 이동 중 이동거리를 산출하여 위치를 인식하는 이동로봇 및 그 동작방법에 관한 것이다.
최근, 산업용으로 사용되던 로봇이 가정용으로 개발되어, 일반 가정에서도 로봇의 사용이 가능하게 되었으며, 이러한 가정용 로봇의 분야는 점차 확대되고 있는 추세다.
이러한 가정용 로봇의 대표적인 예는 청소로봇이다. 가정에서 사용되는 이동로봇인 청소로봇은 이동형 로봇으로서, 일정 영역을 스스로 주행하면서, 주변의 먼지 또는 이물질을 흡입함으로서, 해당 영역을 청소하는 기기이다.
이동로봇은 일정영역을 주행하면서 먼지 및 이물질을 흡입하는데, 충전 가능한 배터리가 구비되어, 이동이 자유롭고 배터리의 동작전원을 이용한 스스로 이동이 가능하며, 주행중 장애물 등을 피하기 위한 다수의 센서가 구비되어 장애물을 피해 주행 할 수 있다.
이러한 이동로봇은 도1에 도시된 바와 같이, 바닥면에 균일하지 않은 곳을 이동하거나(a), 장애물에 걸려 이동로봇이 일정 높이로 들린 경우(b), 바닥면을 촬영한 영상데이터에 따른 위치인식이 불가능해진다. 이때, 바닥면에 대한 영상데이터는 도1의 (c)와 같이 노이즈가 포함되거나, 왜곡된 신호가 입력되므로, 바닥면이 일정하지 않은 경우 영상데이터에 따른 위치인식이 불가능하게 된다.
본 발명의 목적은 이동로봇 이동 중, 입력되는 바닥면의 영상을 통해 이동거리를 산출하고 입력되는 데이터에 오류 발생시 광원을 제어하여, 영상인식 오류를 방지하고, 이동거리 및 이동거리에 따른 위치인식의 정확도가 향상되는 이동로봇 및 그 동작방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 이동로봇은 렌즈를 통해 입사되는 빛을 전기적 신호로 변환하여 바닥면의 영상을 촬영하는 이미지센서, 상기 이미지 센서에 의해 촬영되는 바닥면에 빛을 조사하는 적어도 하나의 광원부 및 소정시간 간격으로 상기 이미지센서로부터 입력되는 데이터를 비교하여 이동거리를 연산하고, 상기 이미지센서로부터 입력되는 데이터에 오류가 발생된 경우, 상기 광원부의 광량을 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 이동로봇의 동작방법은 이미지센서로부터 입력되는 데이터를 비교하여 이동거리를 산출하는 단계, 상기 이미지센서로부터 입력되는 데이터에 오류가 발생되는 경우, 상기 이미지센서에 의해 촬영되는 바닥면에 빛을 조사하는 광원의 광량을 제어하는 단계 및 상기 이미지센서로부터 재 입력되는 데이터를 비교하여 이동거리를 산출하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇이 도시된 사시도이다.
본 발명에 따른 이동로봇(1)은 구비되는 버튼 조작에 따라 청소 또는 주행모드가 설정되고, 그에 대응하여 소정 영역을 이동하면서 주변의 먼지 및 이물질를 흡입하며 청소를 수행한다. 이러한 이동로봇(1)은 배터리가 장착되어 배터리로부터 동작전원을 공급받으며, 배터리의 전류가 부족한 경우 충전대로 복귀하여 배터리를 충전하고 충전완료시 설정된 청소를 재 수행한다.
이동로봇(1)은 도1의 a에 도시된 바와 같이, 상부에는 데이터 입력이 가능한 다수의 버튼을 포함하고, 현재 동작 상태 및 설정된 모드에 대한 정보가 표시되는 표시수단이 구비될 수 있다. 또한, 이동로봇(1)은 다수의 센서를 포함하여 이동 중 장애물을 회피하며 주행하도록 구성된다.
이동로봇(1)은 도2의b에 도시된 바와 같이, 소정 영역을 이동하기 위한 이동수단으로서 다수의 바퀴가 구비되며, 모터에 연결되는 메인바퀴(61a,62a)와 보조바퀴(63a,63b)를 포함한다. 또한, 이동로봇(1)은 이동 중 주변, 바닥면의 먼지 및 이물질을 흡입하는 먼지흡입부(71a)와, 에지테이터(73a)를 포함한다.
이러한 이동로봇(1)은 구비되는 모터의 동작에 따라 메인바퀴(61a, 62a)가 회전함으로서 이동하게 된다. 이동로봇(1)의 이동 중 에지테이터(73a)에 의해 공중으로 띄워진 먼지는 먼지흡입부(71a)로 흡입되어 바닥면 청소가 수행된다.
이때, 이동로봇(1)은 이동 중 바닥면의 이미지를 영상 촬영하는 촬영수단이 구비되며, 촬영수단은 바닥면에 빛을 조사하는 적어도 하나의 광원부(90, 100)와, 바닥면에 반사된 광원의 빛을 집광하는 렌즈(40)와, 렌즈(40)를 통해 입사된 빛을 전기신호로 변환하여 영상을 촬영하는 이미지센서(30)를 포함한다.
이동로봇(1)은 이미지센서(30), 렌즈(40), 적어도 하나의 광원부(90,100)를 통해 바닥면의 영상을 촬영하고, 이전 촬영된 영상 또는 이후 촬영되는 영상을 각각 비교하여 이동로봇(1)의 이동거리를 산출하고, 그에 따라 이동로봇의 위치를 산출한다.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 구성이 도시된 블록도이다.
도3을 참조하면, 이동로봇(1)은 전술한 바와 같이, 바닥면의 영상을 촬영하는 촬영수단이 구비되어, 렌즈(40)에 의해 집광된 빛은 이미지센서(30)로 입력되고, 이미지센서(30)는 입력되는 빛을 전기적 신호로 변환한다.
이때, 이동로봇(1)은 이미지센서(30)에 의한 영상 데이터를 소정 형식에 따라 변환하는 영상처리부(20), 장애물을 감지하는 다수의 센서, 바닥면에 빛을 조사하는 광원부, 이동로봇(1)의 동작제어 및 동작설정에 따른 데이터가 저장되는 데이터부(50), 구비되는 다수의 메인바퀴(61a,62a)를 회전시켜 이동로봇이 이동되도록 하는 주행부(60), 바닥 및 주변의 먼지를 흡입하여 청소를 수행하는 청소부(70), 동작전원을 공급하는 배터리(80), 입력되는 데이터에 대응하여 이동로봇(1)을 제어하는 제어부(10)를 포함한다.
또한, 이동로봇(1)은 렌즈(40)의 위치를 조절하는 렌즈조절부(130), 제1 및 제2 광원부(90,100)의 조사각을 제어하는 광원조절부(110), 바닥면까지의 거리를 측정하는 거리측정부(120)를 더 포함한다.
렌즈(40) 및 이미지센서(30)를 포함하는 촬영수단은 이동로봇(1)의 배면에 구비되어, 이동 중 바닥면을 촬영한다. 이때, 영상처리부(20)는 이미지센서(30)로부터 입력되는 신호를 변환하여 소정 형식의 영상데이터를 생성하며, 영상 신호 변환을 위한 코덱(codec)을 포함한다. 이때, 렌즈(40)는 초점거리가 짧고 심도가 깊은 팬포커스형 렌즈가 구비되는 것이 바람직하다. 렌즈조절부(130)는 제어부(10)의 제어명령에 따라 렌즈(40)가 전후 이동되도록 하는 소정의 모터와 이동수단을 포함한다. 이때, 렌즈조절부(130)는 모터를 구동하여 렌즈(40)가 전후 이동되도록 제어한다.
광원부는 적어도 둘 이상 구비되는 것이 바람직하며, 경우에 따라 제3 또는 제4 광원부를 더 포함할 수 있다. 본원발명은 제1광원부(90) 및 제2광원부(100)가 구비되는 것을 예로하여 설명한다.
제1광원부(90)는 이미지센서(30)에 인접하여, 이미지센서(30)에 의해 촬영되는 바닥면의 영역에 빛을 조사한다. 제2 광원부(100)는 제1 광원부(90)와 같이 이미지센서(30)에 인접하여 위치하며, 이미지센서(30)에 의해 촬영되는 바닥면의 영역에 빛을 조사한다. 이때, 제1광원부(90)는 제2 광원부(100)는 상호 동일 영역에 빛을 조사하며, 이미지센서(30)는 중심으로 좌,우, 상, 하에 각각 배치될 수 있다. 또한, 제1광원부(90) 및 제2광원부(100)는 이미지센서(30)를 중심으로 동일방향에 구비될 수 있으며, 이는 도면에 한정되지 아니한다.
제1광원부(90) 및 제2광원부(100)로부터 조사된 빛은 바닥면에 반사되어 렌즈(40)에 의해 집광되어 이미지센서(30)로 입력된다. 이미지센서(30)는 제1및 제2광원부(90)(100)로부터 조사되어 반사된 빛을 입력받아 바닥면을 촬영하게 된다.
여기서, 제1 광원부(90) 및 제2 광원부(100)는 각각 광원조절부(110)에 연결되며, 제어부(10)의 제어명령에 따라 광원조절부(110)에 의해 제어됨으로서 조사되는 광량이 가변된다.
광원조절부(110)는 제1광원부(90) 및 제2 광원부(100)로 인가되는 전류의 세기를 제어하거나, 저항값을 제어하여 제1 광원부(90) 및 제2광원부(100)의 광량을 제어한다. 또한, 광량조절부(110)는 제어부(10)의 제어명령에 따라 제1광원부(90) 및 제2 광원부(100)의 빛 조사각을 제어한다. 광량조절부(110)는 제1 광원부(90) 및 제2 광원부(100)를 지지하는 하우징에 구비되는 소정의 조절수단을 제어하여 빛 조사각을 제어한다.
배터리(80)는 이동로봇이 이동하고, 청소를 수행하는데 따른 동작전원을 공급하며, 배터리 잔량 부족 시에는 충전대로부터 충전전류를 공급받아 충전한다. 배터리(80)는 배터리 감지부와 연결되어 배터리 잔량 및 충전상태가 제어부(10)로 인가된다. 데이터부(50)는 이동로봇이 수행하는 기능에 대한 제어데이터를 포함한다.
주행부(60)는 바퀴(61a,62a)와, 바퀴를 회전시키는 소정의 휠모터를 포함하며, 제어부(10)의 제어명령에 따라 휠모터를 구동하여 이동로봇이 소정 영역을 이동하도록 한다.
청소부(70)는 주행부(60)에 의한 주행 중, 발생되는 주변의 먼지 및 이물질 을 흡입한다. 이때, 청소부(70)는 공기를 빨아들이기 위한 소정의 흡입 모터 및, 먼지를 응집하는 수단이 구비되어, 먼지 및 이물질 흡입이 가능하게 된다.
제어부(10)는 구비되는 다수의 센서로부터 입력되는 신호에 대응하여 주변의 장애물을 인식하여 주행방향이 변경되도록 주행부(120)를 제어하고, 입력되는 설정에 따라 먼지흡입부(71a)의 흡입력을 가변제어하고 에지테이터(73a)를 제어한다.
또한, 제어부(10)는 이동로봇(1) 이동시, 이미지센서(30)로부터 소정 시간 간격으로 입력된 데이터를 비교 분석하여 이동거리 및 이동방향을 산출하여, 그에 따라 이동로봇의 위치를 산출한다. 이때, 제어부(10)는 이미지센서(30)로부터 입력되는 데이터를 픽셀단위로 비교하여 이동거리를 산출하고, 데이터가 소정시간 이상 입력되지 않는 경우, 또는 입력된 데이터에 일정 크기 이상의 노이즈가 포함된 경우 입력되는 데이터에 오류가 발생 된 것으로 판단한다. 제어부(10)는 이미지센서(30)로부터 입력된 데이터가 이전 데이터와 비교할 수 없는 경우, 즉 영상데이터에 연관성이 없거나 비교할 수 있는 픽셀이 존재하지 않는 경우, 또한 일정 크기 이상의 노이즈가 다수 포함된 경우 오류가 발생된 것으로 판단한다.
제어부(10)는 상기와 같이 이미지센서(30)에 의한 데이터에 오류가 발생된 경우, 거리측정부(120)를 통해 바닥면까지의 거리를 산출하여, 광원조절부(110) 및 렌즈조절부(130)를 제어한다. 여기서, 거리측정부(120)는 적외선 또는 초음파를 송출하여, 신호가 반사되어 되돌아 오는 시간에 따라 거리를 산출한다.
제어부(10)는 거리측정부(120)로부터 측정된 거리에 대응하여 광원조절부(110)에 의해 제1 및 제2광원부(90,100)의 광량 및 빛 조사각 중 적어도 어느 하 나가 가변되도록 제어하고, 렌즈(40)가 전후 이동되도록 렌즈조절부(130)로 제어명령을 인가한다.
도 4 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 이미지 센서 및 광원이 도시된 구성도이다.
도4에 도시된 바와 같이, 이동로봇(1)은 하면에 렌즈(40)와 이미지센서(30)를 포함하는 촬영수단이 구비되고, 이미지센서(30)에 근접하여 빛을 조사하는 제1 광원부(90) 및 제2 광원부(100)가 구비된다. 제1 및 제2광원부(90, 100)는 전술한 바와 같이, 이미지센서(30)에 의해 촬영되는 바닥면의 동일 영역에 빛을 조사한다.
이때, 제1광원부(90)는 빛을 조사하는 소정의 발광소자(91)와, 발광소자(91)로부터 조사되는 빛이 확산되지 않도록 빛의 도달하는 범위를 조절하는 광폭조절수단(92)을 포함한다. 제2 광원부(100)는 제1광원부(90)와 같이 발광소자(101)와 광폭조절수단(102)를 포함한다. 이때, 발광소자는 LED가 사용되는 것이 바람직 하나 이에 한정되지 아니하고 광량조절이 가능한 발광소자라면 어느 것 이나 적용될 수 있다.
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 이미지 센서 및 광원을 제어하는 예가 도시된 예시도이다.
도5에 도시된 바와 같이, 제1광원부(90) 및 제2광원부(100)는 제어부(10)의 제어명령에 따라 광원조절부(110)에 의해 광량이 조절되며, 빛을 조사하는 각이 가변제어된다.
여기서, 이동로봇(1)이 불균일한 표면의 바닥면을 이동하는 경우, 제1및 제2 광원부(90,100)의 빛이 이미지센서(30)에 도달되지 않아 영상인식에 따른 위치산출에 오류가 발생될 수 있으므로, 제어부(10)는 광원조절부(110)를 통해 제1 및 제2 광원부(90,100)의 광량을 제어한다.
또한, 바닥면의 요철 또는 장애물에 의해 이동로봇(1)이 바닥면으로부터 일정 거리 이상 떨어진 경우, 제1 및 제2 광원부(90, 100)로부터 조사되는 빛이 이미지센서(30)로 입력되지 않게 된다.
도5의 a와 같이 이동로봇(1)이 평탄한 바닥을 이동하는 경우, 이미지센서(30)는 바닥면까지 일정한 거리가 유지된다. 이때, 제1및 제2광원부(90, 100)는 기 설정된 기본거리(h1)를 기준으로 이미지센서(30)가 촬영하는 바닥면의 영역에 기준각(r1)으로 빛을 조사하게 된다.
반면, 이동로봇(1)이 바닥면으로부터 기본거리(h1) 이상 떨어지는 경우, 전술한 도1의c와 같이 입력되는 데이터에 오류가 발생되므로, 제어부(10)는 거리측정부(120)를 통해 바닥면까지의 거리(h2)를 측정하여, 광원조절부(110) 및 렌즈조절부(130) 중 적어도 어느 하나를 제어한다. 이때, 제어부(10)는 측정된 바닥면까지의 거리(h2)를 바탕으로, 빛의 조사각을 산출하여 광원조절부(110)로 인가하고, 거리(h2)에 따라 렌즈가 전후 이동되도록 렌즈조절부(130)로 제어명령을 인가한다. 제어부(10)는 광원조절부(110)로 제어명령 인가 후, 이미지센서(30)를 통한 영상 촬영 및 인식에 오류가 발생 된 경우 렌즈조절부(130)를 제어한다.
도5의 b와 같이 제1및 제2 광원부(90,100)의 빛 조사각이 변경된 조사각(r2)으로 가변되고, 렌즈(40)의 위치가 기본위치(l1)에서 변경위치(l2)로 가변된다. 그에 따라 제1 및 제2 광원부(90,100)로부터 조사되는 빛이 이미지센서(30)로 입력되어 영상데이터를 바탕으로 이동거리 및 이동방향이 연산되고, 이동로봇(1)의 위치가 산출된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 동작을 살펴보면 다음과 같다. 도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 위치인식방법을 설명하기 위해 참조된 순서도이다.
도6에 도시된 바와 같이, 이동로봇(1)은 입력된 데이터에 따라 청소모드가 설정되고, 지정된 소정의 영역을 이동하면서 먼지 및 이물질을 흡입하여 청소를 수행한다(S200).
이동로봇(1)의 제어부(10)는 이동 중에 이미지센서(30)가 구동되도록 하여, 이미지센서(30)로부터 바닥면에 대한 영상을 촬영하고, 입력된 데이터를 소정 시간간격으로 비교함으로서 이동로봇(1)의 이동거리, 이동방향을 연산하고, 그에 따라 이동로봇의 위치를 산출한다(S210).
이때, 제어부(10)는 이미지센서(30)를 구동함과 동시에, 광원조절부(110)를 통해 제1 및 제2 광원부(90,100)를 동작시켜, 일정 밝기의 빛이 바닥면에 조사되도록 한다. 제1및제2광원부(90,100)로부터 바닥면에 조사된 빛을 반사되어 이미지 센서(30)로 입력되어, 이미지센서(30)에 의한 바닥면의 영상이 촬영된다. 이미지센서(30)에 의해 촬영된 영상에 대한 신호를 영상처리부(20)로 입력되어 변환됨으로서 소정 형식의 영상데이터가 생성된다.
제어부(10)는 이미지센서(30)로부터 입력되는 데이터를 소정시간 간격으로 비교하여 이동거리 또는 이동방향을 연산하는데, 영상데이터 간에 비교가 불가능 하거나 다량의 노이즈로 인하여 분석이 불가능한 경우 데이터에 오류가 발생된 것으로 판단한다(S220).
즉, 이미지센서(30)에 의해 입력되는 데이터에 오류가 발생되어, 영상을 통한 이동거리 산출 및 위치인식이 어려운 경우, 제어부(10)는 제1 및 제2광원부(90,100)의 광량을 제어한다. 광원조절부(120)는 제어부(10)의 제어명령에 따라 제1및 제2 광원부(90,100)로 인가되는 전류의 세기 또는 저항의 크기를 가변시킴으로서 광량을 조절한다(S230). 예를 들어, 제어부(10)는 데이터에 대하여 노출정도를 산출하여, 광량 부족에 따른 노이즈가 발생된 경우 광량이 증가되도록 하고, 광량이 과다하여 영상데이터간의 식별이 어려운 경우 광량이 감소되도록 제어한다.
제어부(10)는 이미지센서(30)를 통해 촬영된 새로운 데이터를 입력받아 이동거리 및 이동방향을 연산하고 그에 따른 이동로봇(1)의 위치를 재 산출한다(S240).
영상데이터가 정상적으로 입력되는 경우, 제어부(10)는 기 입력된 데이터와 입력된 새로운 데이터를 픽셀단위로 비교 분석하여, 동일한 이미지의 픽셀을 기준으로 이동거리 및 이동방향을 산출하여, 이동로봇의 위치를 산출한다.
도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 광원을 조절하여 위치를 인식하는 방법을 설명하기 위해 참조된 순서도이다.
도7에 도시된 바와 같이, 이동로봇(1)은 설정에 따라 소정 영역을 이동하면서 청소를 수행한다(S300). 이동로봇(1)은 이미지센서(30)를 통해 입력되는 데이터를 소정 시간간격으로 입력받아 비교 분석함으로서 이동거리 및 이동방향을 산출한 다. 이때, 입력되는 데이터의 비교 분석이 불가능한 경우, 제어부(10)는 입력된 데이터에 오류가 발생되어 영상을 통한 위치인식의 오류를 판단한다(S320).
제어부(10)는 거리측정부(120)를 구동하여 해당 위치에서 바닥면까지의 거리를 측정한다(S330). 측정된 거리데이터를 기 설정된 기준거리와 비교하여, 동일여부를 판단한다(S340).
측정된 거리와 기준거리가 상이한 경우, 제어부(10)는 이동로봇(1)이 바닥면으로부터 일정 거리 이상 떨어져 바닥면의 영상 촬영이 불가능 한 것으로 판단하여 측정된 거리에 따라 제1및제2광원부(90,100)의 빛 조사각이 가변되도록 광원조절부(110)를 제어한다. 이때 제어부(10)는 측정된 거리와, 현재 설정된 조사각을 바탕으로 변경할 조사각을 산출하여 광원조절부(110)로 제어명령을 인가하고, 광원조절부(110)는 제어명령에 따라 제1 광원부(90) 및 제2광원부(100)의 빛 조사각을 조절한다.
또한, 제어부(10)는 상기와 같이 광원조절부(110)에 의해 빛 조사각이 가변된 후, 이미지센서(30)를 통한 영상의 정상여부를 판단하고, 오류가 있는 경우, 측정된 거리에 따라 렌즈(40)의 위치를 재 산출하여 렌즈조절부(130)로 제어명령을 인가함으로서 렌즈(40)와 이미지센서(30)간의 거리가 가변되도록 한다(S350).
제어부(10)는 이미지센서(30)를 통해 입력된 새로운 데이터를 입력받아 이동거리 및 이동방향을 산출하고 위치를 재 산출한다(S360).
한편, 측정된 거리와 기준거리가 동일한 경우에는 제1광원부(90) 및 제2광원부(100)의 광량이 증가 또는 감소되도록 제어하고(S370), 새로 촬영된 영상데이터 에 따른 위치를 재 산출한다(S370).
이상과 같이 본 발명에 의한 이동로봇 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 및 그 동작방법은 소정시간 간격으로 이미지센서로부터 입력된 데이터를 비교분석하여 이동로봇의 이동거리 또는 위치를 산출하며, 이미지센서로부터 입력되는 데이터에 오류가 발생된 경우 광량 또는 빛의 조사각을 가변제어하여, 영상데이터의 인식율을 향상시키고 그에 따른 위치산출의 정확도를 향상시키는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 렌즈를 통해 입사되는 빛을 전기적 신호로 변환하여 바닥면의 영상을 촬영하는 이미지센서;
    상기 이미지 센서에 의해 촬영되는 바닥면에 빛을 조사하는 적어도 하나의 광원부; 및
    소정시간 간격으로 상기 이미지센서로부터 입력되는 데이터를 비교하여 이동거리를 연산하고, 상기 이미지센서로부터 입력되는 데이터에 오류가 발생된 경우, 상기 광원부의 광량을 제어하는 제어부를 포함하는 이동로봇.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원부에 연결되어 상기 광원부로 입력되는 전류의 크기를 조절하여 광량을 조절하고, 상기 광원부로부터 조사되는 빛의 조사각을 제어하는 광원조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 이미지센서로부터 입력되는 데이터에 오류 발생시, 상기 광원조절부를 통해, 상기 광원부의 광량 및 빛 조사각 중 적어도 어느 하나가 가변되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
  4. 제 3 항에 있어서,
    바닥면까지의 거리를 측정하는 거리측정부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 이미지센서로부터 입력되는 데이터에 오류 발생시, 상기 거리측정부로부터 측정되는 거리에 대응하여 상기 광원부의 광량 및 빛 조사각 중 적어도 어느 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 거리측정부로부터 측정되는 거리에 대응하여 상기 렌즈가 이동되도록 하여 상기 렌즈와 상기 이미지센서 간의 거리를 제어하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 렌즈에 연결되어 상기 렌즈를 전, 후로 이동되도록 조절하는 렌즈조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원부는 발광소자를 포함하여, 상기 이미지 센서에 의해 촬영되는 바닥면의 영역에 빛을 조사하는 제 1광원부;
    상기 제1 광원부와 동일한 영역에 빛을 조사하는 제2 광원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
  8. 이미지센서로부터 입력되는 데이터를 비교하여 이동거리를 산출하는 단계;
    상기 이미지센서로부터 입력되는 데이터에 오류가 발생되는 경우, 상기 이미지센서에 의해 촬영되는 바닥면에 빛을 조사하는 광원의 광량을 제어하는 단계; 및
    상기 이미지센서로부터 재 입력되는 데이터를 비교하여 이동거리를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 동작방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 이동거리는 상기 이미지센서로부터 소정시간 간격으로 입력되는 데이터를 픽셀단위로 비교하여 산출되는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 동작방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 이미지센서로부터 입력되는 데이터에 오류 발생시, 바닥면까지의 거리를 측정하는 단계;
    상기 측정된 거리에 대응하여, 상기 광원의 광량 및 상기 광원의 빛 조사각 중 적어도 어느 하나를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 동작방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 측정된 거리를 기준거리와 비교하여, 상기 측정된 거리가 상기 기준거리보다 큰 경우 상기 광원의 광량을 증가시키고, 빛 조사각을 제어하는 것을 특징 으로 하는 이동로봇의 동작방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 측정된 거리에 대응하여 상기 이미지센서의 전면에 배치되는 렌즈를 전진 이동 또는 후진 이동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 동작방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105380563A (zh) * 2014-09-03 2016-03-09 戴森技术有限公司 移动式机器人

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101941012B (zh) * 2009-07-03 2012-04-25 泰怡凯电器(苏州)有限公司 清洁机器人及其脏物识别装置和该机器人的清洁方法
KR101850386B1 (ko) 2011-04-19 2018-04-19 엘지전자 주식회사 로봇 청소기 및 이의 제어 방법
GB2529847B (en) * 2014-09-03 2018-12-19 Dyson Technology Ltd A mobile Robot with Independently Adjustable Light Sources
US10609862B2 (en) 2014-09-23 2020-04-07 Positec Technology (China) Co., Ltd. Self-moving robot
US10732127B2 (en) * 2016-10-26 2020-08-04 Pixart Imaging Inc. Dirtiness level determining system and surface cleaning machine
KR20220025250A (ko) * 2017-06-02 2022-03-03 에이비 엘렉트로룩스 로봇 청소 장치 전방의 표면의 레벨차를 검출하는 방법
US11457788B2 (en) * 2018-05-11 2022-10-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for executing cleaning operation
GB2574418B (en) * 2018-06-05 2022-08-31 Dyson Technology Ltd A mobile robot and method of controlling a mobile robot illumination system

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2785839B1 (fr) * 1998-11-17 2001-01-19 Seb Sa Aspirateur mobile autonome et son procede de controle
US6594844B2 (en) * 2000-01-24 2003-07-22 Irobot Corporation Robot obstacle detection system
US8412377B2 (en) * 2000-01-24 2013-04-02 Irobot Corporation Obstacle following sensor scheme for a mobile robot
US7155308B2 (en) * 2000-01-24 2006-12-26 Irobot Corporation Robot obstacle detection system
JP2002085305A (ja) 2000-09-12 2002-03-26 Toshiba Tec Corp ロボットクリーナ及びロボットクリーナシステム
WO2003026474A2 (en) * 2001-09-26 2003-04-03 Friendly Robotics Ltd. Robotic vacuum cleaner
JP2004085305A (ja) * 2002-08-26 2004-03-18 Ono Pharmaceut Co Ltd 癌の診断方法
KR100500842B1 (ko) * 2002-10-31 2005-07-12 삼성광주전자 주식회사 로봇청소기와, 그 시스템 및 제어방법
JP2004237075A (ja) * 2003-02-06 2004-08-26 Samsung Kwangju Electronics Co Ltd 外部充電装置を有するロボット掃除機システム及びロボット掃除機の外部充電装置の接続方法。
US20040204792A1 (en) * 2003-03-14 2004-10-14 Taylor Charles E. Robotic vacuum with localized cleaning algorithm
US7805220B2 (en) * 2003-03-14 2010-09-28 Sharper Image Acquisition Llc Robot vacuum with internal mapping system
US7801645B2 (en) * 2003-03-14 2010-09-21 Sharper Image Acquisition Llc Robotic vacuum cleaner with edge and object detection system
US20050010331A1 (en) * 2003-03-14 2005-01-13 Taylor Charles E. Robot vacuum with floor type modes
KR20040086940A (ko) * 2003-04-03 2004-10-13 엘지전자 주식회사 이미지센서를 채용한 이동로봇 및 그의 이동거리 측정방법
KR100552691B1 (ko) * 2003-09-16 2006-02-20 삼성전자주식회사 이동로봇의 자기위치 및 방위각 추정방법 및 장치
US20060020369A1 (en) * 2004-03-11 2006-01-26 Taylor Charles E Robot vacuum cleaner
US20050273967A1 (en) * 2004-03-11 2005-12-15 Taylor Charles E Robot vacuum with boundary cones
DE112005000738T5 (de) * 2004-03-29 2007-04-26 Evolution Robotics, Inc., Pasadena Verfahren und Vorrichtung zur Positionsbestimmung unter Verwendung von reflektierten Lichtquellen
KR100587572B1 (ko) * 2004-10-15 2006-06-08 삼성전자주식회사 카메라 픽셀 정보를 이용하여 공간상의 코너 포인트를추출하는 시스템 및 방법, 상기 시스템을 포함하는 이동로봇
KR100624387B1 (ko) * 2005-04-25 2006-09-20 엘지전자 주식회사 주행영역 지정이 가능한 로봇 시스템
US7555363B2 (en) * 2005-09-02 2009-06-30 Neato Robotics, Inc. Multi-function robotic device
US8417383B2 (en) * 2006-05-31 2013-04-09 Irobot Corporation Detecting robot stasis
EP2494900B1 (en) * 2011-03-04 2014-04-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Debris detecting unit and robot cleaning device having the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105380563A (zh) * 2014-09-03 2016-03-09 戴森技术有限公司 移动式机器人

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