KR101479238B1 - 로봇청소기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇청소기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 벽면 등에 근접하여 주행할 수 있도록 하며 물체를 만나는 때 서행할 수 있는 공주거리를 확보할 수 있도록 하기 위해, 본 발명에 따른 로봇 청소기는 본체; 및 상기 본체에서 떨어진 거리가 다른 복수의 감지영역을 가지는 센서모듈을 포함한다.

로봇청소기, 가까운 영역, 먼 영역

Description

로봇청소기 및 그 제어방법{Robot cleaner and control method of the same of}

본 발명은 로봇청소기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 벽면 등에 근접하여 주행할 수 있도록 하며 물체를 만나는 때 서행할 수 있는 공주거리를 확보할 수 있는 로봇청소기 및 이의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 청소기는 본체 내부에 설치되는 흡입펌프의 흡입력을 통해 , 바닥 등에 묻어 있는 이물질을 포함한 공기를 흡입하고, 이렇게 흡입된 공기를 필터링하여 이물질을 저장하고, 이물질이 제거된 공기를 본체 외부로 배출하여 바닥 등을 깨끗이 하는 기기이다.

이러한 청소기는 사용자가 직접 들고 다니면서 바닥을 청소해야 하는 불편 함이 있어, 최근에는 배터리를 동력원으로 하고 청소영역을 주행알고리즘과 센서를 이용하여 주행하면서 청소를 수행하는 로봇청소기가 출시되고 있다.

로봇청소기는 청소를 위한 주행 중 만나는 물체를 적외선센서로 물체를 감지하여 물체를 회피하는 주행을 한다.

한편, 종래의 로봇청소기에 이용되는 적외선센서는 발광영역과 수광영역이 교차하도록 하여 발광영역과 수광영역이 교차하는 영역 내에서 물체의 존재여부만을 감지한다. 이에 따라, 발광영역과 수광영역이 교차하는 영역을 로봇청소기의 본체로부터 멀리 형성되는 경우, 종래의 로봇청소기는 멀리 있는 벽을 물체로 인식하여 벽 등에 근접하여 주행할 수 없는 단점이 있다. 그리고 발광영역과 수광영역이 교차하는 영역이 종래의 로봇청소기의 본체로부터 가깝게 형성되는 경우, 종래의 로봇청소기가 물체를 만나는 때 서행을 할 수 있는 공주거리가 확보되지 않아 급정지를 해야 함으로 주행 특성이 나빠지는 단점이 있다.

본 발명의 사상은 벽면 등에 근접하여 주행할 수 있도록 하며 물체를 만나는 때 서행할 수 있는 공주거리를 확보할 수 있는 로봇청소기 및 이의 제어방법을 제공함에 있다.

이를 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇청소기는 본체; 및 상기 본체에서 떨어진 거리가 다른 복수의 감지영역을 가지는 센서모듈을 포함한다.

여기서, 상기 센서모듈은, 상기 본체로부터 가까운 영역과 먼 영역에서 반사되는 신호를 수신하는 수신부;상기 먼 영역으로 신호를 발신하는 제1 발신부; 및

상기 가까운 영역으로 신호를 발신하는 제2 발신부를 포함한다. 그리고 상기 센서모듈은, 상기 본체로부터 가까운 영역에서 반사되는 신호를 수신하는 제1 수신부; 상기 본체로부터 먼 영역에서 반사되는 신호를 수신하는 제2 수신부; 상기 가까운 영역으로 신호를 발신하는 제1 발신부; 및 상기 먼 영역으로 신호를 발신하는 제2 발신부를 포함한다.

이때, 상기 제1 발신부와 상기 제2 발신부 각각에는 상기 제1 발신부와 상기 제2 발신부 각각에서 발신된 신호를 일정한 영역으로 보내지도록 하는 가이드부재가 설치된다. 그리고 상기 제1 발신부와 상기 제2 발신부 각각은 적외선과 레이저 및 초음파 중 일부를 발신한다.

또한, 상기 센서모듈은, 서로 교대하여 배치되는 복수의 발신부와 복수의 수신부를 포함하고, 상기 복수의 발신부들과 상기 복수의 수신부들 중 서로 인접하여 배치되는 상기 발신부와 상기 수신부 각각의 가까운 발신영역과 가까운 수신영역이 중첩되며, 상기 복수의 발신부들과 상기 복수의 수신부들 중 한 쌍의 상기 발신부와 상기 수신부를 사이에 두고 배치되는 상기 발신부와 상기 수신부 각각의 먼 발신영역과 먼 수신영역이 중첩된다.

또한, 상기 본체를 이동하는 구동부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 센서모듈이 가까운 영역내의 물체를 감지하면 정지제어하고, 먼 영역내의 물체를 감지하면 서행제어를 한다.

다른 측면에서 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇청소기의 제어방법은 본체에서 떨어진 거리가 다른 복수의 영역을 가지는 센서모듈을 구비한 로봇청소기의 제어방법에 있어서, 상기 본체에서 떨어진 가까운 영역에서 물체가 감지되면 정지하는 단계; 및 상기 본체에서 떨어진 거리가 상기 가까운 영역보다 긴 먼 영역에서 물체가 감지되면 서행하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 정지하는 단계이후 회전하는 단계를 더 포함한다.

그리고 상기 서행하는 단계는 일정거리까지만 수행한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 로봇청소기 및 이의 제어방법에 의해 로봇청소기가 벽면 등에 근접하여 주행할 수 있도록 하며 물체를 만나는 때 서행할 수 있는 공주거리를 확보할 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명 하기로 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 로봇 청소기(1)청소장치(30)가 장착되는 본체(10)와, 본체(10)의 상부에 설치되어 사용자가 로봇 청소기(1)를 조작할 수 있도록 하는 입력부(110)와, 본체(10)의 둘레에 설치되는 복수의 센서모듈(200)과, 본체(10)의 하부에서 일부 노출되어 본체(10) 내부에 회전 가능하게 설치되는 좌우구동바퀴(LW, RW)를 구비하는 구동부(50)와 본체(10)에서 바닥으로 일부 노출되어 설치되는 브러시(B)를 회전하는 브러시 모터(32)와 본체(10)의 내부에 설치되는 흡입펌프(IP)를 회전하는 흡입펌프모터(31)를 포함하는 청소장치(30) 및 로봇청소기(1)를 전반적으로 제어하는 제어부(100)를 포함한다.

입력부(110)는 다수의 버튼을 구비하여 사용자가 버튼을 누르는 경우 눌러지는 버튼에 대응하는 명령을 제어부(100)에 제공한다.

구동부(50)는 본체(10)의 하부 좌우측에 설치되어 회전하는 좌우구동바퀴(LW, RW)와 좌우구동바퀴(LW, RW)를 각각 회전하는 좌우주행모터(41, 42) 및 제어부(100)에 의해 제어되어 좌우주행모터(41, 42) 회전방향 및 회전속도를 조절하는 주행모터제어부(40)로 이루어진다. 이러한 구동부(50)는 제어부(100)의 주행명령에 따라 로봇청소기(1)가 전후진 또는 좌우방향전환을 하며 주행하도록 한다.

청소장치(30)는 바닥의 이물질을 본체(10)의 내부로 긁어 올리거나 비산시키는 브러시(B)와 브러시(B)를 회전하는 브러시모터(32)와 브러시(B)에 의해 비산된 먼지를 본체(10) 내부로 흡입하는 흡입펌프(IP)와 흡입펌프(IP)를 회전하는 흡입펌프모터(31) 및 제어부(100)에 의해 제어되어 흡입펌프모터(31)과 브러시모터(32)를 회전하는 청소장치제어부(35)로 이루어진다. 이러한 청소장치(30)는 바닥에서 먼지 등의 이물질을 흡입하여 도면에서는 도시되어 있지 않지만 본체(10)의 내부에 설치되는 집진장치에 저장한다.

복수의 센서모듈(200)은 본체(10)의 전면 둘레에 복수개로 설치되어 본체(10)로부터 가까운 영역(NZ)과 먼 영역(LZ)에 있는 물체를 감지하여, 물체감지신호를 제어부(100)로 보낸다. 센서모듈(200)에 대한 더욱 구체적인 설명은 후술하기로 한다.

제어부(100)의 입력 측에는 입력부(110)와 센서모듈(200)이 제공되고, 출력 측에는 구동모터제어부(40)와 청소장치제어부(35)가 제공된다. 이러한 제어부(100)는 센서모듈(200)이 가까운 영역(NZ)내의 물체를 감지하면 로봇청소기(1)가 정지하도록 하고, 센서모듈(200)이 먼 영역(LZ)내의 물체를 감지하면 로봇청소기(1)가 서행하도록 제어한다.

이하, 센서모듈(200)에 대하여 도면과 함께 더욱 구체적으로 설명한다.

도 3에서 도시되는 바와 같이, 센서모듈(200)은 본체(10)로부터 가까운 영역(NZ) 내의 물체를 감지하기 위한 제1 발신부(210) 및 제1 수신부(230)과, 본체(10)로부터 먼 영역(LZ) 내의 물체를 감지하기 위한 제2 발신부(210) 및 제2 수신부(240)을 포함한다. 그리고 제1 발신부(210)과 제2 발신부(220)의 전방에는 제1 발신부(210)과 제2 발신부(220)에서 발신된 신호가 일정한 방향으로 진행하도록 하는 신호가이드(211,221)가 설치된다. 여기서, 제1 발신부(210)와 제2 발신부(220)는 적외선 광원, 가시광선 광원 또는 초음파 발생원 중 하나일 수 있다. 그리고 제 1 수신부(230)와 제2 수신부(240)는 제1 발신부(210)와 제2 발신부(220)에서 발생하는 신호를 수신할 수 있는 수단이 이용된다.

구체적으로, 제1 발신부(210)는 본체(10)로부터 가까운 곳까지 정의하는 제1 발신영역(Z1)으로 신호를 보내고 제1 수신부(230)는 적어도 제1 발신영역(Z1)과 중첩되는 제1 수신영역(Z2) 내의 물체에서 반사되는 신호를 수신한다. 만약, 제1 발신영역(Z1)과 제1 수신영역(Z2)가 중첩되는 영역 즉, 가까운 영역(NZ)에 물체가 있으면, 센서모듈(200)은 제1 발신부(210)에서 발신된 신호가 물체에서 반사되어 제1 수신부(230)로 입사되어 가까운 영역(NZ)에 있는 물체를 감지하고, 이렇게 감지된 가까운 영역 물체 감지 신호를 제어부(100)로 보낸다.

그리고 제2 발신부(220)는 본체(10)로부터 먼 곳까지 정의하는 제2 발신영역(Z3)으로 신호를 보내고 제2 수신부(240)는 적어도 제2 발신영역(Z3)과 중첩되는 제2 수신영역(Z4) 내의 물체에서 반사되는 신호를 수신한다. 만약, 제2 발신영역(Z3)과 제2 수신영역(Z4)가 중첩되는 영역 즉, 먼 영역(LZ)에 물체가 있으면, 센서모듈(200)는 제2 발신부(220)에서 발신된 신호가 물체에서 반사되어 제2 수신부(240)로 입사되어 먼 영역(LZ)에 있는 물체를 감지하고, 이렇게 감지된 먼 영역 물체 감지 신호를 제어부(100)로 보낸다.

이하, 본 발명에 제1 실시 예에 따른 로봇청소기의 제어방법에 대하여 도면과 함께 설명하기로 한다.

우선, 입력부(110)로부터 주행명령이 입력되면 로봇청소기(1)가 주행하기 시작한다(401). 제어부(100)는 구동모터제어부(40)에 제어신호를 제공하여 로봇청소 기(1)가 정상속도로 주행하도록 한다(402).

한편, 제어부(100)는 로봇청소기(1)가 정상속도로 주행하도록 하면서, 센서모듈(200)이 가까운 영역(NZ)의 물체감지신호를 보내고 있는지 판단한다(403).

이때, 센서모듈(200)이 가까운 영역(NZ)의 물체감지신호를 보내고 있으면, 제어부(100)는 구동모터제어부(40)에 제어신호를 보내어 구동모터제어부(40)가 좌우구동모터(41,42)의 회전을 정지하도록 한다(404). 그 다음, 제어부(200)는 로봇청소기(1)가 물체를 회피할 수 있도록 하기 위하여, 구동모터제어부(40)에 제어신호를 보내 로봇청소기(1)가 회전하도록 한다(405). 이어서, 제어부(100)는 센서모듈(200)이 가까운 영역(NZ)의 물체 감지 신호와 먼 영역(LZ)의 물체 감지 신호 모두를 보내고 있지 않은 지를 판단하여(406), 센서모듈(200)이 가까운 영역(NZ)의 물체감지신호와 먼 영역(LZ)의 물체감지신호 모두를 보내지 않고 있으면 402 단계로 회귀하고, 센서모듈(200)이 가까운 영역(NZ)의 물체감지신호와 먼 영역(LZ)의 물체감지신호 중 일부 또는 전부를 보내고 있으면 405단계로 회귀한다.

반면에, 센서모듈(200)이 가까운 영역(NZ)의 물체감지신호를 보내고 있지 않으면, 제어부(100)는 센서모듈(200)이 먼 영역(LZ)의 물체감지신호를 보내고 있는 지를 판단한다(407). 이때, 센서모듈(200)이 먼 영역(LZ)의 물체감지신호를 보내고 있지 않으면 제어부(100)는 402 단계로 회귀한다. 반면, 센서모듈(200)이 먼 영역(LZ)의 물체감지신호를 보내고 있으면, 제어부(100)는 구동모터제어부(40)에 제어신호를 제공하여 로봇청소기(1)가 서행하도록 한다(408). 여기서, 서행은 로봇청소기(1)가 정상속도보다 낮은 속도로 주행하는 것을 말한다. 그 다음, 제어부(100) 는 서행이후의 이동거리가 일정거리 이상인가를 판단한다(409). 이때, 서행이후의 이동거리가 일정거리 이상이 아니면 계속하여 로봇청소기(1)가 서행하도록 한다. 반면, 서행이후의 이동거리가 일정거리 이상이면 제어부(100)는 주행속도를 정상속도로 변경하면서(410), 402 단계로 회귀한다.

이하, 도면과 함께 본 발명의 제2 실시 예에 따른 로봇청소기에 대하여 설명 설명하되, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 로봇청소기와 비교되는 센서모듈에 한정하여 설명하기로 한다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 센서모듈(300)은 본체(10)으로부터 먼 곳까지 정의하는 수신영역(Z11)을 가지는 수신부(330)와, 수신영역(Z11)의 적어도 가까운 영역과 중첩되는 제1 발신영역(Z21)으로 신호를 발신하는 제1 발신부(310) 및 수신영역(Z11)의 적어도 먼 영역(LZ)과 중첩되는 제2 발신영역(Z31)으로 신호를 발신하는 제2 발신부(320)를 포함한다. 여기서도 본 발명의 제1 실시 예에서와 같이, 제1 및 제2 발신부(310, 320)는 적외선을 발생하는 광원, 가시광선을 발생하는 광원 또는 초음파를 발생하는 수단이 이용되며, 수신부(330)는 제1 및 제2 발신부(310, 320)가 발신하는 신호를 수신하는 수단이 이용된다.

만약, 수신영역(Z11)과 제1 발신영역(Z21)이 중첩되는 영역 즉, 가까운 영역(NZ)에 물체가 있으면, 센서모듈(300)는 제1 발신부(310)에서 발신된 신호가 물체에서 반사되어 수신부(330)로 입사되어 가까운 영역(NZ)에 있는 물체를 감지하고, 이렇게 감지된 가까운 영역 물체 감지 신호를 제어부(100)로 보낸다. 이때, 수신부(330)에 입사되는 신호가 제1 발신부(310)에서 발신된 신호인지를 판단하는 방 법은 제1 발신부(310)에서 발신되어 수신부(330)에 입사되기까지 소요된 시간을 통하여 판단할 수 있다.

그리고 수신영역(Z11)과 제2 발신영역(Z31)이 중첩되는 영역 즉, 먼 영역(LZ)에 물체가 있으면, 센서모듈(300)는 제2 발신부(320)에서 발신된 신호가 물체에서 반사되어 수신부(330)로 입사되어 먼 영역(LZ)에 있는 물체를 감지하고, 이렇게 감지된 먼 영역 물체 감지 신호를 제어부(100)로 보낸다. 이때, 수신부(330)에 입사되는 신호가 제2 발신부(320)에서 발신된 신호인지를 판단하는 방법은 제2 발신부(320)에서 발신되어 수신부(330)에 입사되기까지 소요된 시간을 통하여 판단할 수 있다.

이하, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 로봇청소기에 대하여 설명하되, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 로봇청소기와 비교되는 센서모듈에 한정하여 설명하기로 한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 센서모듈(400)은 본체(10)의 일 측을 기점으로 복수의 발신부(401~408)이 설치되고, 복수의 수신부(411~418)이 교대하여 설치된다. 그리고 복수의 발신부(401~408) 각각은 본체(10)로부터 먼 곳까지 정의하는 발신영역(Z21)를 가진다. 그리고 복수의 수신부(411~418) 각각은 본체(10)로부터 먼 곳 까지 정의하는 수신영역(Z31)을 가진다. 복수의 발신부(401~408)와 복수의 수신부(411~418) 각각은 발신영역(Z21)의 먼 영역과 수신영역(Z31)의 먼 영역이 중첩되어 본체(10)로부터 먼 영역(LZ)이 형성되도록 하며 발신영역(Z21)의 가까운 영역과 수신영역(Z31)의 가까운 영역이 중첩되어 본체(10)로 부터 가까운 영역(NZ)이 형성되도록 배치된다.

여기서도, 본 발명의 제1 실시 예에서와 같이, 복수의 발신부(401~408)는 적외선 광원, 가시광선 광원 또는 초음파 발생원 중 하나일 수 있다. 그리고 복수의 수신부(411~418)는 복수의 발신부(401~408)에서 발생하는 신호를 수신할 수 있는 수단이 이용된다.

또한, 본 발명의 제2 실시 예에서와 같이, 만약, 가까운 영역(NZ)에 물체가 있으면, 센서모듈(400)은 복수의 발신부(401~408) 중 어느 하나에서 발신된 신호가 물체에서 반사되어 복수의 수신부(411~418) 중 어느 하나로 입사되어 가까운 영역(NZ)에 있는 물체를 감지하고, 이렇게 감지된 가까운 영역 물체 감지 신호를 제어부(100)로 보낸다. 이때, 가까운 영역(NZ)에 물체가 있는지 판단하는 방법은 서로 인접한 발신부와 수신부 사이를 신호가 진행하는 예상시간을 통하여 판단할 수 있다. 즉, 발신부에서 발신한 신호가 가까운 영역(NZ)에 있는 물체에서 반사되어 인접한 수신부에 도달할 수 있는 예상시간을 저장하고, 발신부에서 신호가 발신한 시점부터 수신부에 도달한 시간이 예상시간범위에 있는지를 확인하여 판단할 수 있다.

그리고 먼 영역(LZ)에 물체가 있으면, 센서모듈(400)은 복수의 발신부(401~408) 중 어느 하나에서 발신된 신호가 물체에서 반사되어 복수의 수신부(411~418) 중 어느 하나로 입사되어 먼 영역(LZ)에 있는 물체를 감지하고, 이렇게 감지된 먼 영역 물체 감지 신호를 제어부(100)로 보낸다. 이때, 먼 영역(LZ)에 물체가 있는지 판단하는 방법은 발신부와 수신부를 사이에 두는 발신부와 수신부 사이를 신호가 진행하는 예상시간을 통하여 판단할 수 있다. 즉, 발신부에서 발신한 신호가 먼 영역(LZ)에 있는 물체에서 반사되어 서로 인접하지 않은 다른 수신부에 도달할 수 있는 예상시간을 저장하고, 발신부에서 신호가 발신한 시점부터 수신부에 도달한 시간이 예상시간범위에 있는지를 확인하여 판단할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 로봇청소기를 나타낸 사시도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 로봇청소기의 제어계통을 나타낸 블럭도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 센서모듈을 나타낸 개략도이다.

도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 로봇청소기의 제어수순은 나타낸 흐름도이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 센서모듈을 나타낸 개략도이다.

도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 센서모듈을 나타낸 개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 본체 100: 제어부

200, 300, 400: 센서모듈 NZ: 가까운 영역

LZ: 먼 영역

Claims (10)

1. 본체; 및

   상기 본체에서 떨어진 거리가 다른 복수의 감지영역을 가지는 센서모듈을 포함하고,

   상기 센서모듈은 서로 교대하여 배치되는 복수의 발신부와 복수의 수신부를 포함하고, 상기 복수의 발신부들과 상기 복수의 수신부들 중 서로 인접하여 배치되는 상기 발신부와 상기 수신부 각각의 가까운 발신영역과 가까운 수신영역이 중첩되며, 상기 복수의 발신부들과 상기 복수의 수신부들 중 한 쌍의 상기 발신부와 상기 수신부를 사이에 두고 배치되는 상기 발신부와 상기 수신부 각각의 먼 발신영역과 먼 수신영역이 중첩되는 로봇청소기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 복수의 발신부 각각에는 상기 복수의 발신부 각각에서 발신된 신호를 일정한 영역으로 보내지도록 하는 가이드부재가 설치되는 로봇청소기.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 복수의 발신부 각각은 적외선과 레이저 및 초음파 중 일부를 발신하는 로봇청소기.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 본체를 이동하는 구동부를 제어하는 제어부를 포함하고,

   상기 제어부는 상기 센서모듈이 가까운 영역내의 물체를 감지하면 정지제어하고, 먼 영역내의 물체를 감지하면 서행제어를 하는 로봇청소기.
8. 본체에서 떨어진 거리가 다른 복수의 감지영역을 가지는 센서모듈을 구비한 로봇청소기의 제어방법에 있어서,

   상기 본체에서 떨어진 가까운 영역에서 물체가 감지되면 정지하는 단계; 및

   상기 본체에서 떨어진 거리가 상기 가까운 영역보다 긴 먼 영역에서 물체가 감지되면 서행하는 단계를 포함하고,

   상기 센서모듈은 서로 교대하여 배치되는 복수의 발신부와 복수의 수신부를 포함하고, 상기 복수의 발신부들과 상기 복수의 수신부들 중 서로 인접하여 배치되는 상기 발신부와 상기 수신부 각각의 가까운 발신영역과 가까운 수신영역이 중첩되며, 상기 복수의 발신부들과 상기 복수의 수신부들 중 한 쌍의 상기 발신부와 상기 수신부를 사이에 두고 배치되는 상기 발신부와 상기 수신부 각각의 먼 발신영역과 먼 수신영역이 중첩되는 로봇청소기의 제어방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 정지하는 단계 이후 회전하는 단계를 더 포함하는 로봇청소기의 제어방법.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 서행하는 단계는 일정거리까지만 수행하는 로봇 청소기의 제어방법.

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