KR101798045B1 - Robot cleaner and controlling method of the same - Google Patents

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Abstract

로봇 청소기 및 이의 제어 방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예들은 광 패턴 센서를 이용하여 장애물을 검출함과 아울러 광 패턴의 조사에 따른 사용자의 불편을 해소한다. 본 발명의 실시 예들은 광 패턴 센서를 이용하여 3차원으로 장애물을 정밀하게 검출할 수 있고, 이에 따라 청소 지도를 정밀하게 생성할 수 있다. 또, 본 발명은 청소 지도를 이용하여 청소를 수행하거나 주행함으로써 청소 효율 및 시스템의 안정성을 제고한다. 본 발명의 실시 예들은 광원에 대해 사용자의 눈이 지속적으로 노출되는 현상을 줄임으로써 사용자를 보호한다.A robot cleaner and its control method are disclosed. Embodiments of the present invention detect an obstacle by using a light pattern sensor and eliminate a user's inconvenience due to irradiation of a light pattern. Embodiments of the present invention can precisely detect an obstacle in three dimensions using an optical pattern sensor, and thereby can precisely generate a cleaning map. In addition, the present invention improves the cleaning efficiency and the stability of the system by performing cleaning or running using the cleaning map. Embodiments of the present invention protect the user by reducing the persistent exposure of the user's eyes to the light source.

Description

로봇 청소기 및 이의 제어 방법{ROBOT CLEANER AND CONTROLLING METHOD OF THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a robot cleaner,

본 발명은 광 패턴을 이용하여 장애물을 검출하는 로봇 청소기 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a robot cleaner for detecting obstacles using a light pattern and a control method thereof.

일반적으로 로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일 부분을 담당하여 왔다. 최근에는 로봇을 응용한 분야가 더욱 확대되어, 의료용 로봇, 우주 항공 로봇 등이 개발되고, 일반 가정에서 사용할 수 있는 가정용 로봇도 만들어지고 있다.In general, robots have been developed for industrial use and have been part of factory automation. In recent years, medical robots, aerospace robots, and the like have been developed, and household robots that can be used in ordinary homes are being developed.

상기 가정용 로봇의 대표적인 예는 로봇 청소기로서, 일정 영역을 스스로 주행하면서 주변의 먼지 또는 이물질을 흡입하여 청소하는 가전기기의 일종이다. 이러한 로봇 청소기는 일반적으로 충전 가능한 배터리를 구비하고, 주행 중 장애물을 피할 수 있는 장애물 센서를 구비하여 스스로 주행하며 청소할 수 있다. 상기 장애물 센서로 광원을 가진 센서를 사용하는 경우, 사용자의 눈에 광원이 지속적으로 노출될 수 있다.A representative example of the domestic robot is a robot cleaner, which is a type of household appliance that sucks and cleanes dust or foreign matter around the robot while traveling in a certain area by itself. Such a robot cleaner is generally equipped with a rechargeable battery and has an obstacle sensor capable of avoiding obstacles during traveling, so that it can run and clean by itself. When a sensor having a light source is used as the obstacle sensor, the light source may be continuously exposed to the user's eyes.

본 발명의 실시 예들은 광 패턴으로부터 사용자를 보호할 수 있는 로봇 청소기 및 이의 제어 방법을 제공한다.Embodiments of the present invention provide a robot cleaner capable of protecting a user from a light pattern and a control method thereof.

본 발명의 실시 예들은 광 패턴의 파장에 따라 광 패턴 센서를 구동하는 로봇 청소기 및 이의 제어 방법을 제공한다.Embodiments of the present invention provide a robot cleaner for driving a light pattern sensor according to a wavelength of a light pattern and a control method thereof.

상기 목적들을 달성하기 위한 일 실시 예에 따른 로봇 청소기는, 광 패턴을 조사하는 광원 모듈을 구비하고 상기 광 패턴을 이용하여 장애물을 검출하여 장애물 정보를 출력하는 광 패턴 센서를 포함하는 장애물 검출 유닛과, 상기 광 패턴의 파장에 따라 상기 광원 모듈의 노출 시간을 조절하여 상기 광 패턴의 에너지량을 제어하는 제어 유닛을 포함하여 구성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a robot cleaner including an obstacle detection unit including a light source module for irradiating a light pattern, and an optical pattern sensor for detecting an obstacle using the optical pattern and outputting obstacle information; And a control unit for controlling the amount of energy of the light pattern by adjusting the exposure time of the light source module according to the wavelength of the light pattern.

상기 목적들을 달성하기 위한 일 실시 예에 따른 로봇 청소기는, 상기 광 패턴의 파장에 따라 상기 광원 모듈의 노출 시간을 결정하는 단계와, 상기 노출 시간에 따라 상기 광 패턴을 조사하는 단계와, 상기 광 패턴이 조사된 영역의 영상을 촬영하는 단계와, 상기 영상에서의 상기 광 패턴의 변화를 근거로 장애물을 검출하는 단계를 포함하여 구성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a robot cleaner including a step of determining an exposure time of the light source module according to a wavelength of the light pattern, a step of irradiating the light pattern according to the exposure time, A step of photographing an image of a region irradiated with the pattern; and a step of detecting an obstacle based on the change of the light pattern in the image.

본 발명의 실시 예들은 광 패턴 센서를 이용하여 장애물을 검출함과 아울러 광 패턴의 조사에 따른 사용자의 불편을 해소한다.Embodiments of the present invention detect an obstacle by using a light pattern sensor and eliminate a user's inconvenience due to irradiation of a light pattern.

본 발명의 실시 예들은 광 패턴 센서를 이용하여 3차원으로 장애물을 정밀하게 검출할 수 있고, 이에 따라 청소 지도를 정밀하게 생성할 수 있다. 또, 본 발명은 청소 지도를 이용하여 청소를 수행하거나 주행함으로써 청소 효율 및 시스템의 안정성을 제고한다.Embodiments of the present invention can precisely detect an obstacle in three dimensions using an optical pattern sensor, and thereby can precisely generate a cleaning map. In addition, the present invention improves the cleaning efficiency and the stability of the system by performing cleaning or running using the cleaning map.

본 발명의 실시 예들은 광원에 대해 사용자의 눈이 지속적으로 노출되는 현상을 줄임으로써 사용자를 보호하고 사용자의 편의성을 제고한다.Embodiments of the present invention protect the user and improve user's convenience by reducing the continuous exposure of the user's eyes to the light source.

도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 로봇 청소기의 외관을 도시한 사시도;
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 로봇 청소기의 구성을 개략적으로 도시한 블록도;
도 4는 광 패턴 센서를 이용하여 장애물을 검출하는 동작을 설명하기 위한 도;
도 5는 광 패턴의 파장에 따른 복사 세기 및 노출 시간의 관계를 도시한 그래프;
도 6은 광원 모듈의 노출 시간을 조절하는 동작을 설명하기 위한 도;
도 7은 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 제어 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.1 is a perspective view illustrating an appearance of a robot cleaner according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 and FIG. 3 are block diagrams schematically showing a configuration of a robot cleaner according to an embodiment of the present invention; FIG.
4 is a diagram for explaining an operation of detecting an obstacle using a light pattern sensor;
5 is a graph showing the relationship between radiation intensity and exposure time according to the wavelength of a light pattern;
6 is a view for explaining an operation of adjusting the exposure time of the light source module;
7 is a flowchart schematically illustrating a method of controlling a robot cleaner according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 일 실시 예에 따른 로봇 청소기는, 장애물 검출 유닛(100)과, 제어 유닛(200)을 포함하여 구성된다. 장애물 검출 유닛(100)은 광 패턴을 이용하여 장애물을 검출하고 장애물 정보를 출력하는 광 패턴 센서(110)를 포함한다. 제어 유닛(200)은 상기 광 패턴(110)의 파장에 따라 상기 광 패턴 센서(110)를 구동하여 광 패턴 센서(110)로부터 방사되는 에너지량을 제어한다.Referring to FIGS. 1 and 2 together, the robot cleaner according to one embodiment includes an obstacle detection unit 100 and a control unit 200. The obstacle detection unit 100 includes a light pattern sensor 110 that detects an obstacle using a light pattern and outputs obstacle information. The control unit 200 controls the amount of energy radiated from the optical pattern sensor 110 by driving the optical pattern sensor 110 according to the wavelength of the optical pattern 110. [

장애물 검출 유닛(100)은, 청소 영역 내에서 이동 중이거나, 청소 중에 로봇 청소기 주변의 장애물을 검출한다. 장애물 검출 유닛(100)은 상기 장애물의 유무, 또는 위치, 크기 등의 장애물 정보를 제어 유닛(300)에 출력한다. 장애물 검출 유닛(100)은 상기 광 패턴 센서 외에도 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서(Radio Frequency Sensor)나 범퍼(Bumper), PSD 센서(Position Sensitive Device Sensor) 등을 더 포함할 수 있다. 제어 유닛(300)은, 장애물 검출 유닛(100)으로부터 출력된 장애물 정보를 근거로 청소 지도를 생성할 수 있다.The obstacle detecting unit 100 detects obstacles in the vicinity of the robot cleaner while moving in the cleaning area or during cleaning. The obstacle detection unit 100 outputs obstacle information such as the presence or absence of the obstacle, or the position, size, and the like to the control unit 300. The obstacle detecting unit 100 may further include an infrared sensor, an ultrasonic sensor, a radio frequency sensor, a bumper, and a position sensitive device sensor, in addition to the optical pattern sensor. The control unit 300 can generate a cleaning map based on the obstacle information output from the obstacle detection unit 100. [

광 패턴 센서(110)는 광 패턴의 변화를 이용하여 장애물의 형상, 위치 등을 검출한다. 광 패턴 센서(110)는 조사 시의 광 패턴과 상기 영상에서의 광 패턴을 비교하여 장애물을 검출하고, 장애물 정보를 생성한다. 도 2를 참조하면, 광 패턴 센서(110)는, 상기 광 패턴을 조사하는 광원 모듈(111)을 포함한다. 상기 제어 유닛(330)은 광 패턴의 파장에 따라 광원 모듈의 노출 시간을 조절한다. 또 광 패턴 센서(110)는 상기 광 패턴이 조사된 영역의 영상을 촬영하는 카메라 모듈(112)을 더 포함하여 구성된다. 광원 모듈(111)은 레이저 다이오드(Laser Diode; LD), 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED) 등을 포함한다. 광 패턴 센서는 광원 모듈(111) 이외에 별도의 조명을 더 포함할 수 있다. 카메라 모듈은 도 1에서와 같이 광 패턴 센서에 하나만 구비되거나, 도 4에 도시한 바와 같이 둘 이상으로 구비될 수 있다. 상기 카메라 모듈은 구조 광 카메라(Structured Light Camera)이고, 상기 광 패턴 센서는 레이저 비전 센서(Laser Vision Sensor)를 포함한다.The light pattern sensor 110 detects the shape, position, and the like of the obstacle by using a change in the light pattern. The light pattern sensor 110 detects an obstacle by comparing the light pattern at the time of irradiation with the light pattern of the image, and generates obstacle information. Referring to FIG. 2, the optical pattern sensor 110 includes a light source module 111 for irradiating the light pattern. The control unit 330 adjusts the exposure time of the light source module according to the wavelength of the light pattern. The optical pattern sensor 110 further includes a camera module 112 for capturing an image of a region irradiated with the light pattern. The light source module 111 includes a laser diode (LD), a light emitting diode (LED), and the like. The light pattern sensor may further include a separate light source in addition to the light source module 111. [ As shown in FIG. 1, the camera module may have only one optical pattern sensor, or two or more camera modules may be provided as shown in FIG. The camera module is a structured light camera, and the optical pattern sensor includes a laser vision sensor.

도 2를 참조하면, 상기 광 패턴 센서(110)는 상기 영상을 소정 처리하여 상기 장애물을 검출하는 영상 처리 모듈(113)을 더 포함할 수 있다. 영상 처리 모듈(113)은 상기 제어 유닛(200)에 구비될 수 있다. 영상 처리 모듈(113)은 상기 카메라 모듈(들)이 획득한 영상을 소정 처리하여 장애물을 검출한다. 예를 들어 영상 처리 모듈은 영상으로부터 영역에 조사된 광 패턴의 모양, 면적, 변화 등을 이용하여 장애물을 검출할 수 있다. 또 영상 처리 모듈(113)은 일정 방향(예를 들어 x 방향)으로의 패턴을 추출한 다음, 이를 다른 축 방향으로 변환하고, 이를 이용하여 장애물을 검출할 수 있다. 또 두 대의 카메라 모듈을 이용하는 경우, 영상 처리 모듈은 하나의 카메라 모듈이 촬영한 영상으로부터 수직 성분만, 다른 카메라 모듈이 촬영한 영상으로부터 수평 성분만 추출할 수 있다. 그런 다음, 영상 처리 모듈은 3차원 패턴을 생성하고 이를 이용하여 장애물을 검출하여 장애물의 크기, 모양 등의 장애물 정보를 제어 유닛에 출력할 수 있다. 상기 광 패턴 센서는 광원 모듈의 전단에 연결되어 광원 모듈로부터 조사되는 광 패턴 중 일정 주파수만 통과하도록 하는 필터를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the optical pattern sensor 110 may further include an image processing module 113 for processing the image to detect the obstacle. The image processing module 113 may be included in the control unit 200. The image processing module 113 processes an image acquired by the camera module (s) to detect an obstacle. For example, the image processing module can detect an obstacle by using the shape, area, and change of the light pattern irradiated to the area from the image. In addition, the image processing module 113 extracts a pattern in a predetermined direction (for example, x direction), converts the pattern into another axis direction, and can detect an obstacle using the same. When two camera modules are used, the image processing module can extract only the vertical component from the image captured by one camera module and the horizontal component only from the image captured by the other camera module. Then, the image processing module generates a three-dimensional pattern and detects an obstacle by using the generated three-dimensional pattern, and outputs the obstacle information such as the size and shape of the obstacle to the control unit. The light pattern sensor may further include a filter connected to a front end of the light source module to allow only a predetermined frequency of the light pattern irradiated from the light source module to pass therethrough.

제어 유닛(200)은 광 패턴 센서(110)로부터 장애물 정보를 수신하고, 이를 근거로 청소를 수행한다. 또 제어 유닛(200)은 상기 광 패턴 센서(110)를 구동하고 센서 내에 구비된 광원 모듈, 카메라 모듈의 구동을 제어한다. 예를 들어 제어 유닛(200)은 광원 모듈로부터 조사될 광 패턴의 세기, 형태 등을 조절한다. 또, 제어 유닛(200)은 카메라 모듈의 위치, 각도, 촬영 회수 등을 조절한다.The control unit 200 receives obstacle information from the optical pattern sensor 110, and performs cleaning based on the obstacle information. In addition, the control unit 200 drives the optical pattern sensor 110 and controls driving of the light source module and the camera module provided in the sensor. For example, the control unit 200 adjusts intensity, shape, and the like of a light pattern to be irradiated from the light source module. In addition, the control unit 200 adjusts the position, angle, number of photographing, and the like of the camera module.

제어 유닛(200)은 광 패턴 센서(110)로부터 복사(방사)되는 광 패턴의 파장에 따라 상기 광원 모듈(111)의 노출 시간을 조절한다. 여기서, 상기 광원 모듈의 상기 노출 시간은 상기 광원 모듈(111)의 구동 시간, 듀티 비(Duty Ratio)일 수 있다. 제어 유닛(200)은 먼저 광 패턴의 파장에 따라 복사 세기를 산출한다. 다른 예로, 제어 유닛은 미리 저장된 파장 별 복사 세기를 이용할 수 있다. 그런 다음, 제어 유닛(200)은, 복사 세기에 따라 광원 모듈(111)의 구동 시간을 결정한다.The control unit 200 adjusts the exposure time of the light source module 111 according to the wavelength of the light pattern radiated from the light pattern sensor 110. Here, the exposure time of the light source module may be a driving time and a duty ratio of the light source module 111. The control unit 200 first calculates the radiation intensity according to the wavelength of the light pattern. As another example, the control unit may use the radiation intensity per wavelength stored in advance. Then, the control unit 200 determines the driving time of the light source module 111 according to the radiation intensity.

도 5는 광 패턴의 파장에 따른 복사 세기 및 노출 시간의 관계를 도시한 그래프로서, 광 패턴의 각 파장 별 Eye-Safety 규격을 도시한 도이다. 각 파장 별로 보면 복사 세기가 증가할수록 광 패턴 센서(광원 모듈)의 노출 가능한 시간(노출 시간)이 감소함을 볼 수 있다. 도 6을 참조하면, 제어 유닛(200)은, 제1 구동 신호를 출력하여 상기 광원 모듈(111)의 상기 구동 시간을 제어하고, 제2 구동 신호를 출력하여 상기 카메라 모듈(112)의 구동 시간을 제어한다. 여기서, 광원 모듈의 구동 시간은 최대 노출 시간 보다 작게 설정된다. 예를 들어, 가시광선의 경우(λ=400~700nm), 복사 세기 10mW에서 노출 시간, 즉 광 모듈의 구동 시간,을 1ms 이내로 줄여야 한다.FIG. 5 is a graph showing the relationship between the radiation intensity and the exposure time according to the wavelength of the light pattern, and shows the eye-safety standard for each wavelength of the light pattern. As the radiation intensity increases, the exposure time (exposure time) of the light pattern sensor (light source module) decreases. 6, the control unit 200 outputs the first driving signal to control the driving time of the light source module 111, outputs the second driving signal, and outputs the driving time of the camera module 112 . Here, the driving time of the light source module is set to be smaller than the maximum exposure time. For example, in the case of visible light (λ = 400 to 700 nm), the exposure time, ie the driving time of the optical module, should be reduced to within 1 ms at a radiation intensity of 10 mW.

도 3을 참조하면, 로봇 청소기는 하나 이상의 센서를 구비하여 로봇 청소기의 위치를 인식하고 위치 정보를 출력하는 위치 인식 유닛(300)을 더 포함한다. 위치 인식 유닛(300)은 청소 영역 내에서 로봇 청소기의 위치를 인식하고, 위치 변화를 감지한다. 위치 인식 유닛은 가속도 센서, 인코더, 자이로 센서 등 하나 이상의 센서를 포함한다. 가속도 센서는 로봇 청소기의 이동에 따른 속도 및 위치를 인식한다. 인코더는 로봇 청소기의 바퀴를 구동하는 휠모터와 연결되어 이동거리, 속도를 검출한다. 자이로 센서는 로봇 청소기의 회전 속도를 검출한다. 여기서, 제어 유닛(200)은 장애물 정보와 함께 로봇 청소기의 위치를 이용하여 청소 지도를 작성할 수 있다. 또 제어 유닛(200)은 장애물 정보를 이용하여 생성한 청소 지도를 로봇 청소기의 위치 정보를 이용하여 보정할 수 있다.Referring to FIG. 3, the robot cleaner further includes a position recognition unit 300 having at least one sensor for recognizing the position of the robot cleaner and outputting position information. The position recognizing unit 300 recognizes the position of the robot cleaner in the cleaning area and senses the position change. The position recognition unit includes one or more sensors such as an acceleration sensor, an encoder, and a gyro sensor. The acceleration sensor recognizes the speed and position of the robot cleaner according to the movement of the robot cleaner. The encoder is connected to a wheel motor that drives the wheels of the robot cleaner to detect movement distance and speed. The gyro sensor detects the rotation speed of the robot cleaner. Here, the control unit 200 can create a cleaning map by using the position of the robot cleaner together with the obstacle information. In addition, the control unit 200 can correct the cleaning map generated using the obstacle information by using the position information of the robot cleaner.

도 1에 도시된 카메라(310)는 하나의 위치 인식 유닛으로 사용될 수 있다. 상기 카메라(310)는 상방이나 전방을 향하도록 설치되어 로봇 청소기 주변을 촬영한다. 상기 로봇 청소기가 복수의 카메라를 구비하는 경우, 카메라들은 일정 거리 또는 일정 각도로 로봇 청소기의 상부나 옆면에 형성될 수 있다. 상기 로봇 청소기는, 카메라에 연결되어 피사체의 초점을 맞추는 렌즈와, 상기 카메라를 조절하는 조절부와, 상기 렌즈를 조절하는 렌즈 조절부를 더 포함할 수 있다. 상기 렌즈는 소정의 위치에서도 주변의 모든 영역, 예를 들어 상기 카메라가 상방일 때 천장의 모든 영역이 촬영될 수 있도록 화각이 넓은 렌즈를 사용한다. 예를 들어 화각이 160도 이상인 렌즈를 포함한다.The camera 310 shown in Fig. 1 can be used as one position recognition unit. The camera 310 is installed upward or forward so as to photograph the vicinity of the robot cleaner. When the robot cleaner includes a plurality of cameras, the cameras may be formed on the upper side or the side surface of the robot cleaner at a certain distance or at an angle. The robot cleaner may further include a lens connected to the camera for focusing the subject, an adjusting unit for adjusting the camera, and a lens adjusting unit for adjusting the lens. The lens uses a lens having a wide angle of view so that even when the lens is at a predetermined position, all surrounding areas, for example, all areas of the ceiling are photographed when the camera is upward. For example, a lens having an angle of view of 160 degrees or more.

도 3을 참조하면, 상기 로봇 청소기는 상기 조사할 광 패턴이나 조사된 후 촬영한 영상을 저장하는 저장 유닛(400)을 더 포함할 수 있다. 상기 저장 유닛(400)은 이들 외에 상기 카메라(210)가 촬영한 영상 정보, 장애물 정보, 위치 정보, 청소 영역, 청소 지도 등을 더 저장할 수 있다. 상기 저장 유닛(400)은 비휘발성 메모리를 주로 사용한다. 여기서, 상기 비휘발성 메모리(Non-Volatile Memory, NVM, NVRAM)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 저장 장치이다. 비휘발성 메모리는 롬(ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 마그네틱 컴퓨터 기억 장치(예를 들어, 하드 디스크, 디스켓 드라이브, 마그네틱 테이프), 광디스크 드라이브, 마그네틱 RAM, PRAM 등을 포함한다. 상기 저장 유닛(400)은 광 패턴에 따른 파장, 복사 세기 등을 더 저장할 수 있다. 상기 광 패턴 센서(110)는 조사 시의 광 패턴(저장 유닛에 저장된 광 패턴)과 상기 영상에서의 광 패턴을 비교하여 상기 장애물을 검출하고, 상기 장애물 정보를 생성하여 상기 제어 유닛에 출력한다.Referring to FIG. 3, the robot cleaner may further include a storage unit 400 for storing a light pattern to be irradiated or an image photographed after irradiation. The storage unit 400 may further store image information, obstacle information, location information, a cleaning area, a cleaning map, and the like captured by the camera 210. The storage unit 400 mainly uses a nonvolatile memory. Here, the non-volatile memory (NVM, NVRAM) is a storage device that keeps stored information even when power is not supplied. Non-volatile memory includes ROM, flash memory, magnetic computer storage devices (e.g., hard disk, diskette drive, magnetic tape), optical disk drive, magnetic RAM, PRAM, and the like. The storage unit 400 may further store a wavelength, a radiation intensity, etc. according to a light pattern. The light pattern sensor 110 detects the obstacle by comparing a light pattern (a light pattern stored in the storage unit) and a light pattern in the image at the time of irradiation, and generates and outputs the obstacle information to the control unit.

도 3을 참조하면, 상기 로봇 청소기는, 출력 유닛(500), 입력 유닛(600), 구동 유닛(700), 전원 유닛(800)을 더 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 3, the robot cleaner further includes an output unit 500, an input unit 600, a drive unit 700, and a power unit 800.

출력 유닛(500)은 상기 광 패턴, 상기 카메라 모듈이 촬영한 영상 외에 장애물 정보, 위치 정보, 청소 영역, 청소 지도 등을 화면에 디스플레이한다. 또 상기 출력 유닛(500)은 로봇 청소기를 구성하는 각 유닛들의 현재 상태와, 현재 청소 상태 등의 상태 정보들을 더 표시할 수 있다. 상기 출력 유닛(500)은 발광다이오드, 액정표시장치(Liquid Crystal Disply; LCD), 플라즈마표시패널(Plasma Display Panel), 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 중 어느 하나의 소자로 형성될 수 있다.The output unit 500 displays the light pattern, the image captured by the camera module, the obstacle information, the location information, the cleaning area, the cleaning map, and the like on the screen. The output unit 500 may further display status information such as the current status of each unit constituting the robot cleaner and the current cleaning status. The output unit 500 may be formed of any one of a light emitting diode, a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel, and an organic light emitting diode (OLED) have.

사용자 등은 입력 유닛(600)을 통해 로봇 청소기에 직접 제어 명령을 입력한다. 또, 사용자 등은 입력 유닛을 통해 상기 저장 유닛(400)에 저장된 정보들 중 하나 이상의 정보를 출력하도록 하는 명령을 입력할 수 있다. 입력 유닛(600)은 확인버튼, 설정버튼 등의 입력 버튼을 구비한다. 확인버튼은 감지 정보, 장애물 정보, 위치 정보, 청소 영역이나 청소 지도를 확인하는 명령을 입력한다. 설정버튼은 상기 정보들을 설정하는 명령을 입력한다. 입력 유닛은 상기 정보들을 재설정하는 명령을 입력하는 재설정버튼, 삭제버튼, 청소시작버튼, 정지버튼 등을 구비할 수 있다. 상기 입력 유닛(600)과 출력 유닛(500)은 입력 또는 출력이 모두 가능한 터치스크린의 형태를 가질 수 있다.The user or the like inputs a control command directly to the robot cleaner through the input unit 600. [ Further, a user or the like may input a command to output one or more pieces of information stored in the storage unit 400 via an input unit. The input unit 600 includes input buttons such as an OK button and a setting button. The OK button is used to input detection information, obstacle information, location information, and a command to confirm a cleaning area or cleaning map. The setting button inputs a command for setting the above information. The input unit may include a reset button, a delete button, a cleaning start button, a stop button, and the like for inputting a command for resetting the information. The input unit 600 and the output unit 500 may have the form of a touch screen capable of both inputting and outputting.

구동 유닛(700)은 복수의 주바퀴와 하나 이상의 보조바퀴를 포함한 다수의 바퀴와 연결된다. 구동 유닛은 상기 바퀴들을 회전시키는 소정의 휠모터(Wheel Motor)를 구비하여, 상기 휠모터를 구동함으로써 로봇 청소기를 이동시킨다.The drive unit 700 is connected to a plurality of wheels including a plurality of main wheels and one or more auxiliary wheels. The driving unit includes a predetermined wheel motor for rotating the wheels, and moves the robot cleaner by driving the wheel motor.

전원 유닛(800)은, 충전 가능한 전원 공급 수단을 구비하여 로봇 청소기 내로 전원을 공급한다. 상기 전원 유닛(800)은 로봇 청소기가 이동하고, 청소를 수행하는데 따른 동작 전원을 공급하며, 전원 잔량이 부족하면 충전대로 이동하여 충전 전류를 공급받아 충전된다.The power supply unit 800 includes power supply means that can be recharged to supply power to the robot cleaner. The power supply unit 800 supplies the operating power for moving the robot cleaner and performs cleaning, and when the remaining power is insufficient, the robot cleaner moves to the charging station and is supplied with the charging current.

상기 로봇 청소기는, 청소 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있는데, 상기 청소 유닛은 공기를 흡입하는 소정의 흡입 모터와, 먼지를 응집하는 수단을 구비하고, 주변의 먼지 또는 이물질을 흡입한다.The robot cleaner may further include a cleaning unit (not shown), wherein the cleaning unit includes a predetermined suction motor for sucking air and a means for agglomerating the dust, and sucks dust or foreign matter in the vicinity thereof.

도 7을 참조하면, 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 제어 방법은, 상기 광 패턴의 파장에 따라 상기 광원 모듈의 노출 시간을 결정하는 단계(S100)와, 상기 노출 시간에 따라 상기 광 패턴을 조사하는 단계(S200)와, 상기 광 패턴이 조사된 영역의 영상을 촬영하는 단계(S300)와, 상기 영상에서의 상기 광 패턴의 변화를 근거로 장애물을 검출하는 단계(S400)를 포함하여 구성된다.. 이하 장치의 구성은 도 1 내지 도 6을 참조한다.Referring to FIG. 7, a method of controlling a robot cleaner according to an exemplary embodiment of the present invention includes: determining an exposure time of the light source module according to a wavelength of the light pattern (S100) A step S300 of photographing an image of the region irradiated with the light pattern, and a step S400 of detecting an obstacle based on the change of the light pattern in the image (S400) The configuration of the following apparatus will be described with reference to Figs. 1 to 6. Fig.

상기 노출 시간을 결정하는 단계(S100)는, 상기 광 패턴의 상기 파장에 따라 복사 세기를 산출하는 과정(S110)과, 상기 복사 세기에 따라 상기 노출 시간을 결정하는 과정(S120)을 포함한다. 상기 로봇 청소기는 광 패턴 센서로부터 복사(방사)되는 광 패턴의 파장에 따라 광원 모듈의 노출 시간을 조절한다. 여기서, 상기 광원 모듈의 상기 노출 시간은 광원 모듈의 구동 시간일 수 있다. 상기 로봇 청소기는 먼저 광 패턴의 파장에 따라 복사 세기를 산출하거나, 미리 저장된 파장 별 복사 세기를 이용할 수 있다. 그런 다음, 상기 로봇 청소기는 복사 세기에 따라 광원 모듈의 상기 구동 시간을 결정한다. 도 5는 광 패턴의 각 파장 별 Eye-Safety 규격을 도시한 도로서, 이를 참조하면 각 파장 별로 보면 복사 세기가 증가할수록 광 패턴 센서의 노출 가능한 시간(노출 시간)이 감소함을 볼 수 있다. 도 6을 참조하면, 광원 모듈의 구동 시간은 최대 노출 시간 보다 작게 설정된다. 예를 들어, 가시광선의 경우(λ=400~700nm), 복사 세기 10mW에서 노출 시간, 즉 광 모듈의 구동 시간,을 1ms 이내로 줄여야 한다.The step of determining the exposure time S100 may include calculating a radiation intensity according to the wavelength of the light pattern S110 and determining the exposure time according to the radiation intensity S120. The robot cleaner adjusts the exposure time of the light source module according to the wavelength of the light pattern radiated from the light pattern sensor. Here, the exposure time of the light source module may be a driving time of the light source module. The robot cleaner may first calculate the radiation intensity according to the wavelength of the light pattern, or may use the radiation intensity per wavelength previously stored. Then, the robot cleaner determines the driving time of the light source module according to the radiation intensity. FIG. 5 shows the eye-safety standard for each wavelength of the light pattern. Referring to FIG. 5, it can be seen that the exposure time (exposure time) of the optical pattern sensor decreases as the radiation intensity increases for each wavelength. Referring to FIG. 6, the driving time of the light source module is set to be smaller than the maximum exposure time. For example, in the case of visible light (λ = 400 to 700 nm), the exposure time, ie the driving time of the optical module, should be reduced to within 1 ms at a radiation intensity of 10 mW.

상기 제어 방법은, 상기 장애물을 근거로 청소 지도를 생성하는 단계(S500)를 더 포함하여 구성된다. 상기 로봇 청소기는 예를 들어 광 패턴 센서를 이용하여 조사된 광 패턴을 촬영한 다음(S300), 3차원 패턴을 생성한다. 상기 로봇 청소기는 광 패턴의 변화를 이용하여 장애물을 검출한다. 상기 로봇 청소기는 광 패턴을 이용하여 장애물을 검출하여 장애물의 크기, 모양, 형상, 위치 등의 장애물 정보를 생성한다(S400). 상기 로봇 청소기는 상기 장애물 정보를 이용하여 청소 지도를 생성하고, 청소를 수행하거나 주행한다(S700). 또 상기 로봇 청소기는 위치 인식 유닛을 통해 인식한 위치 정보를 이용하여 상기 청소 지도를 생성하거나 장애물 정보를 이용하여 생성된 청소 지도를 수정할 수 있다(S600).The control method further includes a step (S500) of generating a cleaning map based on the obstacle. The robot cleaner captures a light pattern irradiated using, for example, a light pattern sensor (S300), and generates a three-dimensional pattern. The robot cleaner detects an obstacle by using a change in a light pattern. The robot cleaner detects an obstacle using a light pattern, and generates obstacle information such as the size, shape, shape, and position of the obstacle (S400). The robot cleaner generates a cleaning map using the obstacle information, performs cleaning or runs (S700). Further, the robot cleaner may generate the cleaning map using the position information recognized by the position recognition unit or modify the cleaning map generated using the obstacle information (S600).

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 실시 예들에 따른 로봇 청소기 및 이의 제어 방법은, 광 패턴 센서를 이용하여 장애물을 검출함과 아울러 광 패턴의 조사에 따른 사용자의 불편을 해소한다. 본 발명의 실시 예들은 광 패턴 센서를 이용하여 3차원으로 장애물을 정밀하게 검출할 수 있고, 이에 따라 청소 지도를 정밀하게 생성할 수 있다. 또, 본 발명은 청소 지도를 이용하여 청소를 수행하거나 주행함으로써 청소 효율 및 시스템의 안정성을 제고한다. 본 발명의 실시 예들은 광원에 대해 사용자의 눈이 지속적으로 노출되는 현상을 줄임으로써 사용자를 보호한다.As described above, the robot cleaner and the control method thereof according to the embodiments of the present invention detect an obstacle by using the optical pattern sensor and eliminate the user's inconvenience due to the irradiation of the optical pattern. Embodiments of the present invention can precisely detect an obstacle in three dimensions using an optical pattern sensor, and thereby can precisely generate a cleaning map. In addition, the present invention improves the cleaning efficiency and the stability of the system by performing cleaning or running using the cleaning map. Embodiments of the present invention protect the user by reducing the persistent exposure of the user's eyes to the light source.

100: 장애물 검출 유닛 110: 광 패턴 센서
111: 광원 모듈 112: 카메라 모듈
200: 제어 유닛 300: 위치 인식 유닛100: an obstacle detection unit 110: a light pattern sensor
111: light source module 112: camera module
200: control unit 300: position recognition unit

Claims (10)

광 패턴을 조사하는 광원 모듈을 구비하고 상기 광 패턴을 이용하여 장애물을 검출하여 장애물 정보를 출력하는 광 패턴 센서를 포함하는 장애물 검출 유닛; 및
상기 광 패턴의 파장에 따라 상기 광원 모듈의 노출 시간을 조절하여 상기 광 패턴의 에너지량을 제어하는 제어 유닛;을 포함하는 로봇 청소기.An obstacle detection unit including a light source module for irradiating a light pattern, and a light pattern sensor for detecting an obstacle using the light pattern and outputting obstacle information; And
And a control unit for controlling an amount of energy of the light pattern by adjusting an exposure time of the light source module according to a wavelength of the light pattern. 제1 항에 있어서, 상기 광 패턴 센서는,
상기 광 패턴이 조사된 영역의 영상을 촬영하는 카메라 모듈; 및
상기 영상을 소정 처리하여 상기 장애물을 검출하는 영상 처리 모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.2. The optical sensor according to claim 1,
A camera module for photographing an image of a region irradiated with the light pattern; And
And an image processing module for performing predetermined processing on the image to detect the obstacle. 제2 항에 있어서,
상기 광원 모듈의 상기 노출 시간은 상기 광원 모듈의 구동 시간인 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.3. The method of claim 2,
Wherein the exposure time of the light source module is a driving time of the light source module. 제3 항에 있어서, 상기 제어 유닛은,
제1 구동 신호를 출력하여 상기 광원 모듈의 상기 구동 시간을 제어하고, 제2 구동 신호를 출력하여 상기 카메라 모듈의 구동 시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.4. The apparatus according to claim 3,
Wherein the controller controls the driving time of the camera module by outputting a first driving signal to control the driving time of the light source module and outputting a second driving signal. 제3 항에 있어서, 상기 제어 유닛은,
상기 광 패턴의 상기 파장에 따라 복사 세기를 산출하고, 상기 복사 세기에 따라 상기 광원 모듈의 상기 구동 시간을 결정하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.4. The apparatus according to claim 3,
Calculates a radiation intensity according to the wavelength of the light pattern, and determines the driving time of the light source module according to the radiation intensity. 제2 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 패턴 센서는,
조사 시의 광 패턴과 상기 영상에서의 광 패턴을 비교하여 상기 장애물을 검출하고, 상기 장애물 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.6. The optical pickup device according to any one of claims 2 to 5,
Wherein the robot cleaner detects the obstacle by comparing a light pattern at the time of irradiation with a light pattern in the image, and generates the obstacle information. 제6 항에 있어서, 상기 제어 유닛은,
상기 장애물 정보를 이용하여 청소 지도를 생성하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.7. The control apparatus according to claim 6,
And generates a cleaning map using the obstacle information. 광 패턴을 조사하는 광원 모듈을 구비하고 상기 광 패턴을 이용하여 장애물을 검출하는 광 패턴 센서를 포함하는 로봇 청소기에 있어서,
상기 광 패턴의 파장에 따라 상기 광원 모듈의 노출 시간을 결정하는 단계;
상기 노출 시간에 따라 상기 광 패턴을 조사하는 단계;
상기 광 패턴이 조사된 영역의 영상을 촬영하는 단계; 및
상기 영상에서의 상기 광 패턴의 변화를 근거로 장애물을 검출하는 단계;를 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.1. A robot cleaner comprising: a light pattern module that includes a light source module that irradiates a light pattern and detects an obstacle using the light pattern;
Determining an exposure time of the light source module according to a wavelength of the light pattern;
Irradiating the light pattern according to the exposure time;
Capturing an image of a region irradiated with the light pattern; And
And detecting an obstacle based on the change of the light pattern in the image. 제8 항에 있어서, 상기 노출 시간을 결정하는 단계는,
상기 광 패턴의 상기 파장에 따라 복사 세기를 산출하고, 상기 복사 세기에 따라 상기 노출 시간을 결정하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 제어 방법.9. The method of claim 8, wherein determining the exposure time comprises:
Calculating a radiation intensity according to the wavelength of the light pattern, and determining the exposure time according to the radiation intensity. 제8 항에 있어서,
상기 장애물을 근거로 청소 지도를 생성하는 단계;를 더 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.9. The method of claim 8,
And generating a cleaning map based on the obstacle.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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