KR101840149B1 - 자율주행체 및 전기청소기 - Google Patents

자율주행체 및 전기청소기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 장애물을 따라서 원활하게 주행 가능한 전기청소기(11)를 제공한다. 제어부(26)는 주행제어와, 방향전환제어를 구비한다. 주행제어에서는 거리측정센서(22)에 의해 검출한 본체 케이스(15)와 측방의 장애물(W1)과의 거리를 소정거리범위에 유지하면서 이 장해물(W1)을 따라서 본체 케이스(15)를 주행시키도록 모터(28)를 구동시킨다. 방향전환제어에서는 주행제어 중에 접촉센서(21)에 의해 본체 케이스(15)의 전방에 장애물(W2)을 검출한 경우에, 검출한 전방의 장애물(W2)을 따라서 본체 케이스(15)의 전진방향을 전환하도록 모터(28)를 구동시킨다. 방향전환제어는 거리측정센서(22)에 의해 검출하는 거리를 무시하고 본체 케이스(15)를 소정의 선회각도로 선회시키도록 모터(28)를 구동시키는 선회 제어를 적어도 포함한다.

Description

자율주행체 및 전기청소기{AUTONOMOUS TRAVEL BODY AND VACUUM CLEANER}
본 발명의 실시형태는 자율주행 가능한 자율 주행체 및 전기청소기에 관한 것이다.
종래, 예를 들어 센서 등을 사용하여 장애물이나 벽 등을 검출하면서, 장애물을 피하거나 벽을 따라 자율 주행하는, 청소로봇이나 감시로봇 등의 자율주행체가 알려져 있다.
이와 같은 자율주행체는 벽을 따라서 주행하고 있을 때, 전방에 그 벽과 교차(직교)하는 벽을 검출하면, 진행방향을 변경하여 그 벽을 따라서 주행하도록 이루어져 있다. 이 진행방향의 전환시에는 센서 등에 의해 벽의 각도를 계측하고, 그 계측한 정보에 기초하여 새로운 진행방향을 결정하기 위해 방향전환에 시간을 요하여 원활하게 동작할 수 없을 뿐만 아니라, 센서의 오검출이 발생하는 경우도 있다.
그 때문에, 벽 등을 따라 보다 원활하게 주행하는 자율이동체가 요망되고 있다.
일본 공개특허 제2012-185776호 공보
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 물체를 따라서 원활하게 주행 가능한 자율주행체 및 전기청소기를 제공하는 것이다.
실시형태의 자율주행체는 본체 케이스를 갖는다. 또한, 이 자율주행체는 본체 케이스를 주행시키는 구동륜을 갖는다. 또한, 이 자율주행체는 구동륜을 구동시키는 모터를 갖는다. 또한, 이 자율주행체는 본체 케이스의 측방의 물체와의 거리를 검출하는 거리검출수단을 갖는다. 또한, 이 자율주행체는 본체 케이스의 전방의 물체를 검출하는 물체검출수단을 갖는다. 그리고, 상기 자율주행체는 모터의 구동을 제어함으로써 본체 케이스를 자율 주행시키는 제어수단을 갖는다. 이 제어수단은 주행제어와, 방향전환제어를 구비한다. 주행제어에서는 거리검출수단에 의해 검출한 본체 케이스와 측방의 물체의 거리를 소정 거리 범위에 유지하면서 이 물체를 따라서 본체 케이스를 주행시키도록 모터를 구동시킨다. 방향전환제어에서는 주행제어 중에 물체검출수단에 의해 본체 케이스의 전방에 물체를 검출한 경우에, 이 검출한 전방의 물체를 따라서 본체 케이스의 전진방향을 전환하도록 모터를 구동시킨다. 그리고, 방향전환제어는 거리검출수단에 의해 검출하는 거리를 무시하고 본체 케이스를 소정의 선회각도로 선회시키도록 모터를 구동시키는 선회제어를 적어도 포함한다.
도 1은 제1 실시형태의 자율주행체를 구비한 전기청소기의 주행제어 및 방향전환제어를 (a) 내지 (f)의 순으로 모식적으로 도시한 설명 평면도이다.
도 2의 (a)는 상기 전기청소기를 상방으로부터 도시한 평면도, (b)는 상기 전기청소기를 하방으로부터 도시한 평면도이다.
도 3은 상기 전기청소기의 제어의 일부를 도시한 플로우차트이다.
도 4는 제2 실시형태의 자율주행체를 구비한 전기청소기의 방향전환제어를 모식적으로 도시한 설명평면도, (a) 내지 (c)는 전방의 물체가 직교 방향으로 연장되는 경우를 나타내고, (d) 내지 (f)는 전방의 물체가 경사방향으로 연장되는 경우를 나타낸다.
도 5는 제3 실시형태의 자율주행체를 구비한 전기청소기의 주행제어 및 방향전환제어를 (a) 내지 (c)의 순으로 모식적으로 도시한 설명 평면도이다.
이하, 제1 실시형태의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 및 도 2에서 "11"은 전기청소기를 나타내고, 이 전기청소기(11)는 피청소면(바닥면)상을 자율주행(자주)하면서 피청소면(F)을 청소하는, 소위 자주식 로봇 클리너이다.
상기 전기청소기(11)는 자율주행체인 전기청소기 본체(12)와, 상기 전기청소기 본체(12)에 부착된 측부 청소수단(측부 청소부)로서의 선회청소부인 사이드 브러시(13)를 구비하고 있다.
전기청소기 본체(12)는 중공형상의 본체 케이스(15)를 구비하고 있다. 이 본체 케이스(15)의 피청소면에 대향하는 하부에는, 예를 들어 복수(한쌍)의 구동부로서의 구동륜(16), 종동륜(17), 상기 사이드 브러시(13), 집진용 집진구인 흡입구(18), 및 배기구(도시하지 않음) 등이 배치되어 있다(도 2(b)). 또한, 이 본체 케이스(15)의 외측부에는 전방의 물체인 장애물(W)을 검출하는 물체검출수단(장애물 검출수단(장애물 센서))인 접촉센서(21), 및 본체 케이스(15)와 측방의 장애물(W)과의 거리를 검출하는 거리검출수단(거리검출부)인 거리측정센서(22) 등이 배치되어 있다. 그리고, 이 본체 케이스(15)의 내부에는 전동송풍기(도시하지 않음), 이 전동송풍기의 흡입측과 흡입구(18)에 연통하는 집진부(도시하지 않음), 회로기판 등에 의해 구성된 제어수단으로서의 제어부(컨트롤러)(26), 및 전동송풍기나 제어부(26) 등에 급전하는 전원부를 구성하는 2차전지(도시하지 않음) 등이 배치되어 있다(도 2(a)). 또한, 이하 전기청소기(11)(본체 케이스(15))의 주행방향을 따른 방향을 전후방향(도 2에 도시한 화살표 FR, RR방향)으로 하고, 이 전후방향에 대해서 교차(직교)하는 좌우방향(양측방향)을 폭방향으로 하고, 또한 전기청소기(11)를 평탄한 피청소면상에 얹은 상태를 기준으로 하여 설명한다.
본체 케이스(15)는 예를 들어 경질의 합성수지 등에 의해 형성된 복수의 케이스체를 조합함으로써, 편평한 원기둥 형상(원반형상) 등으로 구성되어 있다.
구동륜(16)은 본체 케이스(15)를 피청소면상에서 주행(자율주행) 가능하게 하는, 즉 주행용의 것이고, 수평방향(폭방향)을 따라서 회전축을 갖는 원반형상으로 형성되고, 본체 케이스(15)의 하부의 전후방향의 중심부근의 위치에서, 폭방향으로 서로 이격되어 배치되어 있다. 그리고, 이들 구동륜(16)은 구동수단(구동체)으로서의 모터(28)를 통하여 회전 구동된다.
이들 모터(28)는 도시하지 않은 구동전달수단(구동전달부)으로서의 기어박스를 통하여 이들 구동륜(16)과 각각 접속되어 있다. 그리고, 이들 모터(28)는 제어부(26)에 의해 각각 별개로 동작이 제어되고, 구동륜(16)을 독립하여 구동시키는 것이 가능해져 있다.
종동륜(17)은 본체 케이스(15)의 하부에서 구동륜(16)과 함께 전기청소기(11)의 중량을 밸런스 좋게 지지 가능한 위치에 적절하게 회전 자유롭게 배치되어 있다. 본 실시형태에서는 이 종동륜(17)은 본체 케이스(15)의 좌우 방향의 중앙부의 앞 부분에 선회 가능하게 부착된 선회륜이다.
흡입구(18)는 구동륜(16) 사이에서 본체 케이스(15)의 폭방향의 대략 중앙부 또한 전후방향의 후부 근처(집진부의 전방)에 위치하고, 폭방향으로 긴 형태, 즉 가로로 긴 사각형상으로 형성되어 있다. 또한, 이 흡입구(18)에는 회전 구동되어 먼지를 집진부로 긁어 올리는 회전청소체(회전 브러시)를 부착해도 좋고, 이 경우에는 흡입구(18)로부터 음압에 의해 먼지를 흡입하는 구성, 즉 전동송풍기 및 이 전동송풍기와 연통하는 풍로 등의 구성을 구비하지 않도록 해도 좋다.
전동송풍기는 예를 들어 구동륜(16) 사이의 위치에서 본체 케이스(15)에 수용되어 있다. 이 전동송풍기의 흡입측은 집진부와 기밀하게 접속되고, 배기측은 배기구와 기밀하게 접속되어 있다.
집진부는 전동송풍기의 구동에 의해 흡입구(18)로부터 흡입된 먼지를 내부에 모으는 것이고, 본 실시형태에서는 본체 케이스(15)에 대해서 착탈 가능한 집진 박스가 되어 있다.
접촉 센서(21)는 본체 케이스(15)의 앞쪽 반 둘레 분의 외주를 구성하는 접촉자인 범퍼(31)와, 상기 범퍼(31)의 이동에 의해 억압 조작되는 스위치 등의 검출수단 본체(검출부 본체)로서의 센서 본체(32)를 구비하고 있다. 즉, 접촉센서(21)는 스위치식 범퍼 센서이다.
범퍼(31)는 예를 들어 경질의 합성수지 등에 의해 원호형상으로 만곡하여 형성되어 있고, 본체 케이스(15)로부터 전방으로 돌출되는 방향을 향하여 도시하지 않은 스프링 등의 편향(付勢)수단(편향체)에 의해 힘이 가해져 있다.
센서 본체(32)는 예를 들어 본체 케이스(15)의 전부(前部) 등에 배치되어 있다. 그리고, 이 센서 본체(32)는 범퍼(31)의 후부에 대향하여, 이 범퍼(31)가 편향수단의 편향에 저항하여 동작했을 때 이 범퍼(31)에 의해 억압됨으로써 범퍼(31)의 장애물(W)로의 접촉을 검출하도록 이루어져 있다.
거리측정센서(22)는 예를 들어 적외선 센서(광학 센서) 등의 비접촉형의 센서이고, 본체 케이스(15)의 외주의 양측부에 배치되며, 본체 케이스(15)의 비스듬한 전방의 장애물(W)과 본체 케이스(15)와의 거리를 각각 별개로 검출 가능하도록 이루어져 있다. 본 실시형태에서는 거리측정센서(22)는 본체 케이스(15)의 앞쪽의 비스듬한 양측(본체 케이스(15)의 전방 좌우 45° 방향과 평행인 방향)의 장애물(W)과의 거리를 검출하도록 이루어져 있다. 이들 거리측정센서(22)에 의해 거리를 검출하는 장애물(W)의 위치는 접촉센서(21)의 범퍼(31)의 전단부보다 후방의 위치가 되어 있다.
한편, 사이드 브러시(13)는 흡입구(18)가 닿지 않는 이 흡입구(18)의 측방, 특히 장애물(W)의 근방 등의 본체 케이스(15)의 외곽보다 외방 또는 구동륜(16)의 전방에 위치하는 먼지를 긁어 모아 청소하는 것이다. 본 실시형태에서는 사이드 브러시(13)는 예를 들어 본체 케이스(15)의 폭방향의 양측, 본 실시형태에서는 본체 케이스(15)의 전후 방향의 중심부보다 전방의 비스듬한 양측(본체 케이스(15)의 전방 좌우(45°방향)의 위치에 배치되어 있다. 이들 사이드 브러시(13)는 피청소면에 대향하는 하부에 회전(선회) 가능하게 배치된 청소체(35)를 구비하고 있고, 이 청소체(35)가 선회구동수단(선회구동체)로서의 선회모터(36)에 의해 피청소면과 거의 평행으로 회전 구동됨으로써 피청소면의 먼지를 긁어내도록 이루어져 있다.
청소체(35)는 예를 들어 선 형상으로 형성된 브러시 모 등이고, 사이드 브러시(13)마다 복수개씩 방사상으로 배치되어 있다.
선회모터(36)는 청소체(35)를 피청소면에 대하여 평행으로 회전, 즉 선회시키도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는 선회모터(36)는 본체 케이스(15)의 전방 양측의 먼지를 본체 케이스(15)의 폭방향의 중앙측(흡입구(18)측)에 긁어 모으도록 청소체(35)를 서로 반대방향으로 선회시킨다. 즉, 좌측에 위치하는 사이드 브러시(13)의 선회모터(36)는 청소체(35)를 시계방향(우회전)으로 선회시키고, 우측에 위치하는 사이드 브러시(13)의 선회모터(36)는 청소체(35)를 반시계 방향(좌회전)으로 선회시키도록 이루어져 있다.
제어부(26)는 예를 들어 타이머 등의 계시수단(계시부), 메모리 등의 기억수단(기억부) 및 마이크로컴퓨터(CPU) 등의 제어부 본체를 구비하고 있고, 전동송풍기, 접촉센서(21)(센서 본체(32)), 거리측정센서(22), 각 모터(28) 및 각 선회모터(36) 등과 전기적으로 접속되고, 접촉센서(21) 및 거리측정센서(22)에 의한 검출값을 실시간으로 판독하고, 또한 이 판독한 결과에 기초하여 모터(28)를 통하여 구동륜(16)의 구동을 제어하여 본체 케이스(15)(전기청소기(11))를, 장애물(W)을 피하도록 자율 주행시키면서, 전동송풍기 및 각 선회모터(36) 등의 구동을 제어하여 전기청소기(1)에 청소를 시키는 것이 가능해져 있다. 그리고, 이 제어부(26)는 거리측정센서(22)에 의해 검출한 본체 케이스(15)와 측방의 장애물(W)과의 거리(거리측정센서(22)의 위치에 대응하는 방향(거리측정센서(22)가 향한 방향)의 거리)를 소정 거리범위(L)에 유지하면서 이 장애물(W)을 따라서 본체 케이스(15)를 주행시키도록 모터(28)를 구동시키는 주행제어와, 이 주행제어 중에 접촉센서(21)에 의해 본체 케이스(15)의 전방에 장애물(W)을 검출한 경우에, 이 검출한 전방의 장애물(W)을 따라서 본체 케이스(15)의 전진방향을 전환하도록 모터(28)를 구동시키는 방향전환제어를 적어도 갖고 있다. 이들 주행제어 및 방향전환제어에 대해서는 후술한다.
2차전지는 제어부(26), 전동송풍기, 접촉센서(21), 거리측정센서(22), 모터(28) 및 선회모터(36) 등에 급전하는 것이다. 그리고, 이 2차 전지는 본체 케이스(15)의 하부에 위치하는 충전단자와 전기적으로 접속되어 있고, 예를 들어 실내(방)의 소정 위치 등에 설치된 소정의 도시하지 않은 충전대에 대해서 충전단자가 접속됨으로써 충전 가능해져 있다.
다음에, 상기 제1 실시형태의 동작을 설명한다.
전기청소기(11)는 예를 들어 제어부(26)에 미리 설정된 소정 시각 등이 되면, 전동송풍기를 구동시키고, 예를 들어 충전대로부터 이탈하여 청소를 개시한다. 또한, 청소의 개시위치는 전기청소기(11)의 주행개시위치 또는 방의 출입구 등, 임의의 장소에 설정 가능하다.
이 전기청소기(11)는 제어부(26)가 전동송풍기 및 각 선회모터(36)를 구동시키고 또한 접촉센서(21) 및 거리측정센서(22)를 통하여 예를 들어 청소영역의 주위를 둘러싸는 벽, 실내에 설치된 가구나 복사기 등의 설치물, 또는 테이블의 다리나 의자 등의 각종 장애물(W)과의 거리를 검출함으로써 전기청소기(11)의 위치나 주행상태를 감시하고, 접촉센서(21) 및 거리측정센서(22)로부터의 검출에 대응하여 각 모터(28)(구동륜(16))를 구동시킴으로써, 장애물(W)을 피하면서 피청소면상을 주행한다.
예를 들어, 장애물(벽부)(W)의 근방의 피청소면을 청소할 때에는 거리측정센서(22)가 본체 케이스(15)와 이 장애물(W)과의 거리를 검출하고, 이 검출된 거리가 소정거리범위(L)내(소정의 일정값)을 유지하도록, 제어부(26)가 모터(28)를 구동함(주행제어(도 1(a)))으로써, 장애물(W)을 따라서 주행하면서, 이 장애물(W)측에 위치하는 사이드 브러시(13)의 청소체(35)를 선회모터(36)에 의해 선회시키고, 장애물(W) 근방의 피청소면상의 먼지를 긁어낸다. 이 소정거리범위(L)는 사이드 브러시(13)(청소체(35))가 측방의 장애물(W)에 충분히 접근하고, 또한 측방의 장애물(W)에 대해서 접촉되지 않는 거리범위로 설정되어 있다. 그리고, 이 주행제어는 접촉센서(21)가 전방의 장애물(W)을 검출할 때까지 계속된다.
그리고, 본체 케이스(15)(전기청소기(11))의 전방에, 측방의 장애물(W)(장애물(W1))에 대해서 교차(직교)하는 방향으로 연장되는 장애물(W)(장애물(W2))이 있는 경우, 전기청소기(11)는 그 장애물(W)(장애물(W2))을 접촉센서(21)가 검출할 때까지, 본 실시형태에서는 접촉센서(21)의 범퍼(31)가 장애물(W)(장애물(W2))에 접촉(충돌)할 때까지 직진한다(도 1(b)). 이 범퍼(31)의 장애물(W)(장애물(W2))과의 접촉(충돌)에 의해 장애물(W)(장애물(W2))을 검출함으로써 제어부(26)는 주행제어로부터 도 3의 플로우차트에 도시한 방향전환제어로 전환된다. 이와 같이 범퍼(31)가 편향에 저항하여 후방으로 이동함으로써, 이들 장애물(W)(장애물(W1, W2))에 의해 둘러싸이는 구석부(코너부)(C)의 피청소면까지 사이드 브러시(13)의 청소체(35)가 상대적으로 이동하고, 이 피청소면의 먼지를 긁어낸다.
이 후, 제어부(26)는 본체 케이스(15)를 소정 거리 후퇴시키도록 모터(28)를 구동(후퇴제어)함으로써, 접촉센서(21)(범퍼(31))를 장애물(W)(장애물(W2))로부터 이격시킨다(도 1(c), 단계 1)). 이 소정거리는 예를 들어 본체 케이스(15)를 선회시켰을 때 장애물(W)(장애물(W2))과 본체 케이스(15)가 접촉되지 않는 거리로 설정된다. 이 때, 장애물(W)(장애물(W2))로부터 이격된 접촉센서(21)의 범퍼(31)는 편향수단의 편향에 의해 위치가 복귀된다.
이어서, 제어부(26)는 거리측정센서(22)에 의해 검출한 거리, 즉 거리측정센서(22)의 검출값을 무시하고(읽어들이지 않고), 본체 케이스(15)에서의 거리측정센서(22)의 위치(본체 케이스(15)의 앞방향에 대한 거리측정센서(22)가 향해진 방향의 각도)에 대응하여 설정된 고정의 소정선회각도(본체 케이스(15)에서의 거리측정센서(22)의 위치(본체 케이스(15)의 앞방향에 대한 거리측정센서(22)가 향해진 방향의 각도)과 동일한 각도), 예를 들어 45° 선회하는 선회제어를 실시하고(도 1(d), 단계 2)), 계속해서 거리측정센서(22)의 검출값을 읽어들여, 거리측정센서(22)에 의해 검출한 거리가 주행제어시와 동일한 소정거리범위(L)내(소정의 일정값)로 되어 있는지의 여부를 판단한다(단계 3). 그리고, 이 단계 3에서 거리가 소정거리범위(L)내가 되어 있지 않다고 판단한 경우에는, 제어부(26)는 더욱 모터(28)를 구동시켜 본체 케이스(15)(전기청소기)(11)를 소정각도 선회시키고(도 1(e), 단계 4), 단계 3으로 되돌아간다. 이 단계 4에서 선회하는 소정각도는 단계 2에서의 소정의 선회각도보다 작은, 예를 들어 1° 정도의 미소 각도로 한다. 또한, 단계 3에서 거리가 소정거리범위(L)내가 되었다고 판단한 경우에는 장애물(W1)을 따라서 주행하고 있었을 때와 동일하게 주행하기 위한 준비가 정리된 것으로 판단하여, 제어부(26)는 주행제어로 되돌아간다(도 1(f), 단계 5). 또한, 단계 2 및 단계 4의 선회의 방향은 장애물(W)(장애물(W1))로부터 이반하는 방향, 즉 주행제어시에 거리측정센서(22)에 의해 거리를 검출하고 있었던 측과 반대방향이 된다. 또한, 단계 3의 판단은 순식간에 실시되므로, 단계 2의 선회와 단계 4의 선회는 연속적으로 이루어져 있다. 또한, 선회로서는 본 실시형태에서는 예를 들어 한쪽의 구동륜(16)(모터(28))과 다른 쪽의 구동륜(16)(모터(28))을 서로 반대방향으로 회전시킴으로써 본체 케이스(15)의 중심위치를 변경하지 않고 그 위치에서 회전하는, 소위 제자리(礎信地) 선회로 하지만, 소정의 작은 반경에서 원운동하도록 선회시켜도 좋다.
전기청소기(11)는 전동송풍기의 구동에 의해 발생한 부압이 작용한 흡입구(18)에 의해 대향하는 피청소면상의 먼지 또는 사이드 브러시(13)에 의해 긁어 모아진 먼지를 공기와 함께 흡입한다.
흡입구(18)로부터 흡입된 먼지는 집진부에 도입되어 포집되고, 또한 먼지가 분리된 공기는 전동송풍기에 흡입되며, 이 전동송풍기를 냉각시킨 후, 배기풍이 되어 배기구로부터 본체 케이스(15)의 외부로 배기된다.
청소영역의 청소가 종료되었다고 판단한 경우에는, 제어부(26)는 전기청소기(11)를 충전대의 위치까지 자율 주행시키고, 전동송풍기 등을 정지시키고 또한 충전대에 충전단자를 (물리적 및 전기적으로) 접속시켜 모터(28) 등을 정지시켜, 운전을 종료하여 2차 전지를 충전한다.
상술한 바와 같이 상기 제1 실시형태에 따르면, 제어부(26)가 방향전환제어에서 거리측정센서(22)에 의해 검출하는 거리를 무시하고 본체 케이스(15)를 거리측정센서(22)보다 주행제어시에 거리를 검출하고 있던 방향과 반대방향을 향하여, 본체 케이스(15)에서의 거리측정센서(22)의 위치에 대응하여 설정된 각도(예를 들어 45°) 선회시키도록 모터(28)를 구동시키는 선회제어를 포함함으로써, 복잡한 제어를 필요로 하지 않고 거리측정센서(22)를 확실하게 장애물(W)(장애물(W2))에 향하게 할 수 있고, 본체 케이스(15)를 원활하게 장애물(W)(장애물(W2))을 따르도록 주행시킬 수 있다.
즉, 본 실시형태에서는 거리측정센서(22)를, 전기청소기(11)(본체 케이스(15))의 진행방향인 앞방향에 대해서 45°의 방향과 평행인 방향을 향하여 배치하고 있으므로, 방향전환제어에서 본체 케이스(15)를 45° 선회시킴으로써 거리측정센서(22)가 장애물(W)(장애물(W2))에 대해서 대략 수직으로 정면으로 마주한다. 따라서, 거리측정센서(22)가 본체 케이스(15)와 장애물(W)(장애물(W2))과의 거리를 보다 확실하게 검출할 수 있고, 방향전환제어 후, 장애물(W)(장애물(W2))을 따라서 소정 거리 범위(L)를 유지하면서 주행하는 주행제어를 확실하게 실시할 수 있다.
또한, 상기 제1 실시형태에서 방향전환제어 중의 선회제어에서의 소정의 선회각도는 45°로 한정되는 것은 아니고, 본체 케이스(15)에서의 거리측정센서(22)의 위치(거리측정센서(22)가 향한 각도)에 따라서 임의로 설정할 수 있다.
다음에, 제2 실시형태를 도 4를 참조하여 설명한다. 또한, 상기 제1 실시형태와 동일한 구성 및 작용에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
본 실시형태에서는 접촉센서(21)의 센서 본체(32)가 복수, 예를 들어 3개 설치되어 있고, 하나의 (제1) 센서 본체(32)가 본체 케이스(15)의 폭방향의 중앙부의 전단부에 배치되고, 다른 2개의(제2의) 센서 본체(32)가 본체 케이스(15)의 전측의 비스듬한 양측(본체 케이스(15)의 전방 좌우 45° 방향)의 위치, 즉 중앙부의 센서 본체(32)를 끼도록 이격되어 배치되고, 제어부(26)가 접촉센서(21)의 검출에 기초하여 이 접촉센서(21)의 장애물(W)과의 접촉각도(전기청소기(11)(본체 케이스(15))의 주행방향과 장애물(W)과의 각도)를 검출하고, 이 접촉각도에 따라서 방향전환제어의 선회제어에서의 선회각도를 설정하는 것이다. 즉, 제어부(26)는 어떤 센서 본체(32)가 범퍼(31)의 장애물(W)에의 접촉을 검출하는지에 따라서, 접촉센서(21)의 장애물(W)과의 접촉각도를 검출하도록 이루어져 있다.
구체적으로, 예를 들어 도 4(a)에 도시한 바와 같이, 장애물(W1)에 대하여 직교하는 방향으로 연장되는 장애물(W2)에 대해서 접촉센서(21)가 접촉되는 경우, 다시 말하면, 장애물(W2)에 대하여 전기청소기(11)(전기청소기 본체(12))의 접촉각도가 90°(거의 90°)인 경우, 접촉센서(21)의 중앙부의 센서 본체(32)가 범퍼(31)에 억압된다. 따라서, 이 중앙부의 센서 본체(32)가 범퍼(31)(접촉센서(21))의 장애물(W2)로의 접촉을 검출했을 때, 제어부(26)는 접촉센서(21)와 장애물(W2)과의 접촉각도가 90°(거의 90°)인, 다시 말하면 장애물(W2)이 장애물(W1)에 대하여 90°(거의 90°)의 방향으로 연장되어 있는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 예를 들어 도 4(d)에 도시한 바와 같이, 장애물(W1)에 대해서 경사진, 예를 들어 45° 방향으로 연장되는 장애물(W2)에 대해서 접촉센서(21)가 접촉되는 경우, 다시 말하면 장애물(W2)에 대해서 전기청소기(11)(전기청소기 본체(12))의 접촉각도가 90° 미만, 예를 들어 45° 등의 예각인 경우, 접촉센서(21)의 장애물(W2)측)(도 4(d)에서의 우측)의 센서 본체(32)가 범퍼(31)에 억압된다. 따라서, 이 측부의 센서 본체(32)가 범퍼(31)(접촉센서(21))의 장애물(W2)에의 접촉을 검출했을 때, 제어부(26)는 접촉센서(21)와 장애물(W2)과의 접촉각도가 90° 미만인, 다시 말하면 장애물(W2)이 장애물(W1)에 대해서 90° 미만의 방향으로 연장되어 있는 것으로 판단할 수 있다. 도 4(c) 내지 도 4(f)에서는 전기청소기(11)의 우측에 위치하는 장애물(W1)을 따라서 주행하는 경우를 도시하고 있지만, 좌우 반대의 경우도 동일하다.
정리하면, 접촉센서(21) 중 어느 센서 본체(32)가 장애물(W)(장애물(W2))에의 범퍼(31))의 접촉을 검출했는지의 여부에 따라, 제어부(26)는 접촉센서(21)의 장애물(W)(장애물(W2))에 대한 접촉각도가 90°(대략 90°)인지 예각인지를 판단할 수 있다.
그리고, 도 4(a)에 도시한 바와 같이, 접촉센서(21)의 장애물(W2)에 대한 접촉각도를 90°(거의 90°)라고 검출한 경우에는, 방향전환제어에서 제어부(26)는 도 4(b)에 도시한 바와 같이 본체 케이스(15)가 장애물(W2)로부터 소정 거리 후퇴하도록 모터(28)의 구동을 제어한 후, 도 4(c)에 도시한 바와 같이, 본체 케이스(15)가 예를 들어 90°선회하도록 모터(28)의 구동을 제어한다.
또한, 도 4(d)에 도시한 바와 같이, 접촉센서(21)의 장애물(W2)에 대한 접촉각도가 90°미만으로 검출한 경우에는, 방향전환제어에서, 제어부(26)는 도 4(e)에 도시한 바와 같이, 본체 케이스(15)가 장애물(W2)로부터 소정 거리 후퇴하도록 모터(28)의 구동을 제어한 후, 도 4(f)에 도시한 바와 같이, 본체 케이스(15)가 예를 들어 45° 선회하도록 모터(28)의 구동을 제어한다.
이와 같이, 제어부(26)가 접촉센서(21)의 검출에 기초하여 이 접촉센서(21)의 장애물(W)과의 접촉각도를 검출하고, 이 접촉각도에 따라서, 방향전환제어 중의 선회제어의 선회각도를 다르게 설정함으로써, 장애물(W)의 각도나 방향에 따라서, 보다 정밀도 좋게 전기청소기(11)(본체 케이스(15))를 방향 전환시키는 것이 가능해진다.
또한, 상기 제2 실시형태에서 센서 본체(32)는 좌우 방향의 중앙부와 그 양측(45°)의 위치에 각각 배치하는 구성으로 했지만, 보다 작은 각도 간격으로 다수의 센서 본체(32)를 차례로 배치해도 좋다.
또한, 예를 들어 중앙부의 센서 본체(32) 이외의 측부의 센서 본체(32)에 의해 접촉센서(21)와 장애물(W)과의 접촉을 검출했는지의 여부에 따라, 접촉각도가 90°인 경우와 90°미만인 경우를 검출하도록 구성했지만, 이들에 추가하여 중앙부의 센서 본체(32)와 측부의 센서 본체(32)의 접촉의 검출 타이밍의 차이에 기초하여, 보다 세밀하게 접촉각도를 검출하도록 구성할 수도 있다. 즉, 범퍼(31)의 형상이나 센서 본체(32)의 배치를, 접촉센서(21)의 장애물(W)에 대한 접촉위치와 가까운 센서 본체(32)만큼 검출 타이밍이 빨라지도록 설정함으로써, 이들 검출타이밍의 차와, 제어부(26)에 미리 설정된 복수의 임계값을 비교함으로써, 제어부(26)가 접촉각도를 세밀하게 검출할 수 있다. 이 경우에는 검출한 접촉각도에 따라서, 방향전환제어의 선회각도를 보다 세밀하게 설정함으로써, 보다 원활하고 양호한 정밀도로 전기청소기(11)(본체 케이스(15))를 주행시킬 수 있다.
또한, 접촉센서(21)는 하나의 범퍼(31)에 대해서 복수의 센서 본체(32)를 갖는 구성으로 했지만, 예를 들어 하나의 범퍼(31)에 대해서 하나 이상의 센서 본체(32)를 갖는 접촉센서(21)를 복수 구비하도록 구성해도 좋다.
그리고, 이상 설명한 적어도 하나의 실시형태에 따르면 접촉센서(21)에 의해 전방의 장애물(W)을 검출하므로, 접촉센서(21)가 전방의 장애물(W)(장애물(W2))과 접촉하는 위치까지 전기청소기(11)(본체 케이스(15))를 전방의 장애물(W)(장애물(W2))에 근접시킬 수 있다. 따라서, 본체 케이스(15)에 배치한 사이드 브러시(13)를 전방의 장애물(W)(장애물(W2)) 근방의 피청소면, 특히 구석부(C)까지 이동시킬 수 있으므로, 이 구석부(C), 즉 장애물(W)의 근방의 피청소면을 사이드 브러시(13)에 의해 효과적으로 청소할 수 있다.
또한, 상기 각 실시형태에서 도 5에 도시한 제3 실시형태와 같이, 물체검출수단으로서의 물체센서(장애물 센서)(38)로서 비접촉형의 센서를 사용할 수도 있다. 이 경우에는 도 5(a) 내지 도 5(c)에 도시한 바와 같이, 제어부(26)의 주행제어에 의해 장애물(W)(장애물(W2))의 근방까지 주행한 후, 제어부(26)의 방향 전환 제어에 의해 일단 정지나 후퇴를 하지 않고, 거리측정센서(22)에 의해 검출하는 거리를 무시하고 그대로 소정 각도씩 방향을 변경하면서 주행함으로써, 구석부(C) 근방을, 원호를 그리도록 주행하므로, 전기청소기(11)(본체 케이스(15))를 보다 원활하게 주행시킬 수 있다.
또한, 상기 각 실시형태에서 거리측정센서(22) 및 사이드 브러시(13)는 본체 케이스(15)의 한쪽에만 배치해도 좋다. 이 경우에는, 거리측정센서(22) 및 사이드 브러시(13)를 동일한 측에 배치하여, 거리측정센서(22) 및 사이드 브러시(13)가 위치하는 측을 장애물(W)에 향하도록 전기청소기(11)(본체 케이스(15))가 주행함으로써, 상기의 각 실시형태와 동일한 작용효과를 나타낼 수 있다.
또한, 본체 케이스(15)는 외곽이 원형이 되는 원기둥 형상으로 했지만, 다각형상 등 임의의 형상으로 할 수 있다.
또한, 상기의 자율주행체는 전기청소기(11)에 적용했지만, 예를 들어 방을 감시하는 감시로봇 등에 적용할 수도 있다.
그리고, 이상 설명한 적어도 하나의 실시형태에서는 제어부(26)가 전기청소기(11)(본체 케이스(15))의 진행방향인 전진방향을 장애물(W1)을 따른 방향으로부터 장애물(W2)을 따르는 방향으로 방향전환하는 방향전환제어에 있어서, 주행제어중에 접촉센서(21) 또는 물체센서(38)에 의해 본체 케이스(15)의 전방에서 장애물(W)(장애물(W2))을 검출한 경우에, 거리측정센서(22)에 의해 검출하는 거리를 무시하고 본체 케이스(15)를 소정의 선회각도로 선회시키는 선회제어를 포함한다. 즉, 제어부(26)는 방향전환제어 중에, 거리측정센서(22)의 검출값을 읽어들이지 않고 선회하는 고정의 제어구간을 갖는다. 이 때문에, 거리측정센서(22)를 많이 사용하거나, 장애물(W)(장애물(W2))의 각도를 계측하지 않고, 선회 중의 장애물(W)의 오검출을 감소시키면서, 단시간에 원활하게 전기청소기(11)(본체 케이스(15))를 장애물(W)을 따라서 방향 전환할 수 있다. 따라서, 장애물(W)을 따라서 원활하게 주행할 수 있다.
또한, 전방의 장애물(W)(장애물(W2))이 측방의 장애물(W)(장애물(W1))에 대해서 직교방향으로 연장되어 있지 않아도, 교차하는 방향으로 연장되어 있으면, 접촉센서(21) 또는 물체센서(38)에 의해 검출할 수 있고, 상기 장애물(W)(장애물(W2))을 따라서 주행할 수 있으므로, 여러형태의 방 등에도 대응하여 확실하게 자율 주행할 수 있다. 그 결과, 효과적으로 방을 청소할 수 있다.
본 발명의 몇 가지 실시형태를 설명했지만, 이들의 실시형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하려는 의도는 없다. 이들 신규의 실시형태는 그 밖의 여러 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러가지 생략, 치환, 변경을 실시할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함되고, 특허청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.
본체 케이스를 자율 주행시키는 자율주행체의 주행제어방법으로서, 거리측정센서에 의해 검출하는 본체 케이스와 측방의 물체의 거리를 소정 거리범위에 유지하면서 이 물체를 따라서 본체 케이스를 주행시키는 주행제어와, 상기 주행제어 중에 물체 센서에 의해 본체 케이스의 전방에 물체를 검출한 경우에, 이 검출한 전방의 물체를 따라서 본체 케이스의 전진방향을 전환하는 방향전환제어를 구비하고, 이 방향전환제어에는 거리측정센서에 의해 검출하는 본체 케이스와 측방의 물체와의 거리를 무시하고 본체 케이스를 소정의 선회각도로 선회시키는 선회제어를 포함하는 것을 특징으로 한 자율주행체의 주행제어방법.
방향전환제어는 주행제어 중에 본체 케이스와 전방의 물체의 거리가 소정 거리 이하가 되면, 본체 케이스가 전방의 물체에 대해서 후퇴하도록 모터를 구동시키는 후퇴제어를 포함하는 것을 특징으로 한 자율주행체의 주행제어방법.
물체센서가 물체와의 접촉에 의해 이 물체를 검출하는 접촉센서인 것을 특징으로 하는 자율주행체의 주행제어방법.
선회 제어에서의 선회각도를, 본체 케이스에서의 거리측정센서의 위치에 대응하여 설정된 각도로 하는 것을 특징으로 한 자율주행체의 주행제어방법.
물체센서의 검출에 기초하여 이 물체센서의 물체에 대한 접촉각도를 검출하고, 선회제어에서의 선회각도를, 상기 접촉각도에 따라서 설정하는 것을 특징으로 한 자율주행체의 주행제어방법.
자율주행체의 본체 케이스에, 상기 본체 케이스 중 적어도 측방의 피청소면의 먼지를 청소하는 측부 청소부를 구비하는 자율주행체의 주행제어방법.

Claims (6)

  1. 본체 케이스,
    상기 본체 케이스를 주행시키는 구동륜,
    상기 구동륜을 구동시키는 모터,
    상기 본체 케이스의 측방의 물체와의 거리를 검출하는 거리검출수단,
    상기 본체 케이스의 전방의 물체를 검출하는 물체검출수단, 및
    상기 모터의 구동을 제어함으로써 상기 본체 케이스를 자율 주행시키는 제어수단을 구비하고,
    상기 제어수단은,
    상기 거리검출수단에 의해 검출한 상기 본체 케이스와 측방의 물체와의 거리를 소정 거리범위에 유지하면서 이 물체를 따라서 상기 본체 케이스를 주행시키도록 상기 모터를 구동시키는 주행제어, 및
    상기 주행제어 중에 상기 물체검출수단에 의해 상기 본체 케이스의 전방에 물체를 검출한 경우에, 이 검출한 전방의 물체를 따라서 상기 본체 케이스의 전진방향을 전환하도록 상기 모터를 구동시키는 방향전환제어를 구비하고,
    상기 방향전환제어는 상기 거리검출수단에 의해 검출하는 거리를 무시하고 상기 본체 케이스를 소정의 선회각도로 선회시키고, 그 상태에서 상기 거리검출수단에 의해 검출된 거리가 상기 소정 거리범위내로 되지 않으면 상기 소정 거리범위내가 될 때까지 상기 본체 케이스를 상기 소정의 선회각도보다 작은 각도씩 추가로 선회시키도록 상기 모터를 구동시키는 선회제어를 적어도 포함하는, 자율주행체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    방향전환제어는 주행제어 중에 본체 케이스와 전방의 물체와의 거리가 소정 거리 이하가 되면, 상기 본체 케이스가 상기 물체에 대해서 후퇴하도록 모터를 구동시키는 후퇴제어를 포함하는, 자율주행체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    물체검출수단은 물체와의 접촉에 의해 이 물체를 검출하는 접촉센서인, 자율주행체.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    선회제어에서의 선회각도는 본체 케이스에서의 거리검출수단의 위치에 대응하여 설정된 각도인, 자율주행체.
  5. 제 3 항에 있어서,
    제어수단은 물체검출수단의 검출에 기초하여 이 물체검출수단의 물체와의 접촉각도를 검출하고,
    선회제어에서의 선회각도는 상기 접촉각도에 따라서 설정되는, 자율주행체.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 자율주행체, 및
    상기 자율주행체의 본체 케이스에 설치되고, 이 본체 케이스 중 적어도 측방의 피청소면의 먼지를 청소하는 측부 청소수단을 구비한, 전기청소기.
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