KR102070282B1 - 청소기 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 자율주행을 수행하는 청소기는 본체, 상기 본체를 이동시키는 구동부, 3차원 좌표 정보를 검출하는 카메라, 충전 스테이션과 관련된 패턴 정보를 저장하는 메모리 및 상기 카메라에서 검출된 3차원 좌표 정보와, 상기 메모리에 저장된 충전 스테이션과 관련된 패턴 정보를 비교하고, 비교결과에 근거하여, 상기 본체 주변에 상기 충전 스테이션이 위치하는지 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

청소기 및 그 제어방법{CLEANER AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
본 발명은 청소기 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 장애물을 인식할 수 있고, 자율 주행을 수행하는 청소기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
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.
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.
최근에는, 로봇 청소기가 청소 영역을 단순히 자율적으로 주행하여 청소를 수행하는 것에서 벗어나 로봇 청소기를 헬스 케어, 스마트홈, 원격제어 등 다양한 분야에 활용하기 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
한편, 로봇 청소기의 흡입 유닛이 본체의 전방에 설치되는 경우, 청소 영역의 벽을 따라 이동하는 월 팔로잉(Wall Following) 주행 시, 벽과 근접한 영역에 대해 청소가 충분히 수행되지 않는 문제점이 있다.
즉, 흡입 유닛의 개수나 설치 위치에 따라서, 미청소 영역을 최소화하기 위한 별도의 주행 패턴이 필요하다.
이와 관련하여, 한국공개특허 10-2011-0053760호(공개일자 2011년 5월 24일)에서는 지그재그 주행을 수행하는 로봇 청소기를 개시하고 있다.
그러나, 위의 선행문헌에서는 지그재그 수행 시 벽에 근접한 부분이 충분히 청소되지 않는 점을 해결하기 위한 구성을 개시하고 있지 않으므로, 로봇 청소기의 성능에 사용자가 불만족하는 문제가 여전히 남아 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 청소 영역 중 벽에 근접한 영역의 청소 성공률을 향상시킬 수 있는 자율 주행을 수행하는 청소기 및 그의 제어 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 본체 전방 측에만 흡입부를 구비한 청소기가 벽면에 대해 충분한 청소를 수행하게끔, 특유의 주행 패턴을 수행하는 자율 주행을 수행하는 청소기 및 그의 제어 방법을 제공하는 것이다.
위와 같은 본 발명의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 자율주행을 수행하는 청소기는 본체, 상기 본체를 이동시키는 구동부, 상기 본체의 전방 측에 설치된 흡입부 및 미리 설정된 주행 패턴에 근거하여, 상기 본체가 이동되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함한다. 특히, 본 발명에서 제안하는 제어부는 미리 설정된 주행 패턴을 따라 주행하는 중에, 상기 본체의 일면이 상기 본체의 진행방향 측에 존재하는 벽의 제1 지점과 접촉하면, 상기 본체의 일면을 상기 벽으로부터 이격시키고, 상기 본체의 일면을 상기 벽의 제2 지점과 접촉하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
이때, 본체의 외면에는 외부로부터 인가되는 물리력을 감지하는 센서가 설치되고, 제어부는 상기 센서의 감지결과에 근거하여, 청소기 본체와 벽의 접촉 여부를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부는 상기 본체와 상기 벽이 접촉하면, 상기 본체가 미리 설정된 제1거리만큼 상기 벽으로부터 후진되도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 제어부는 상기 본체의 후진 주행이 완료되면, 상기 제1 지점과 제2거리만큼 이격된 제2 지점에 상기 본체 전방이 다시 접촉하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 제어부는 상기 본체의 후진 주행이 완료되면, 상기 본체를 소정의 각도만큼 제자리 회전시키고, 이후 미리 설정된 경로를 따라 상기 본체를 이동시키도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 제어부는 상기 제1 지점에 상기 본체가 접촉하기 전에, 상기 본체의 이동 이력과 관련된 정보에 근거하여, 상기 본체를 회전시키는 방향을 설정하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 제어부는 상기 이동 이력과 관련된 정보에 근거하여, 상기 벽 중 미청소 영역을 검출하고, 검출된 미청소 영역 측으로 상기 본체가 회전하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 미리 설정된 경로의 일단은, 제2 지점과 대응되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 제어부는 상기 본체와 상기 벽이 접촉하면, 상기 본체를 상기 벽과 이격되도록 제1 곡선 경로를 따라 이동시키는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 제어부는 상기 제1 곡선 경로를 따라 이동시키는 주행이 완료되면, 상기 제1 지점과 제2거리만큼 이격된 제2 지점에 상기 본체 전방이 다시 접촉하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 제어부는 상기 제1 곡선 경로를 따라 이동시키는 주행이 완료되면, 상기 본체를 제2 곡선 경로를 따라 이동시키는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 제어부는 상기 제2 곡선 경로를 상기 제1 곡선 경로보다 길게 설정하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 제어부는 상기 제1 곡선 경로의 곡률을 상기 제2 곡선 경로의 곡률보다 크게 설정하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 제어부는 상기 본체의 규격과 관련된 정보에 근거하여, 상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이의 거리를 설정하고, 설정된 거리에 근거하여, 상기 본체가 이동하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 제어부는 상기 청소기의 주행 모드에 근거하여, 상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이의 거리를 설정하고, 설정된 거리에 근거하여, 상기 본체가 이동하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 로봇 청소기가 청소 영역을 빈틈없이 청소할 수 있도록 벽면 주면에서 세밀한 주행을 수행을 수행함으로써, 청소기의 성능을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 지그재그 주행에 의해 청소를 수행하지 못하는 미청소 영역을 최소화함으로써, 청소기에 대한 사용자의 만족도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자율 주행을 수행하는 청소기의 일 예를 보인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 자율 주행을 수행하는 청소기의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 자율 주행을 수행하는 청소기의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행을 수행하는 청소기의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 청소기와 충전 스테이션이 청소 영역에 설치되는 일 예를 나타내는 개념도이다.
도 6 내지 도 10은 본 발명에 따른 자율 주행을 수행하는 청소기의 주행 방법을 나타내는 개념도이다.
도 11은 본 발명에 따른 자율 주행을 수행하는 청소기의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 12는 본 발명에 따른 자율 주행을 수행하는 청소기의 주행 방법을 나타내는 개념도이다.
도 13은 본 발명에 따른 자율 주행을 수행하는 청소기의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 14는 본 발명에 따른 자율 주행을 수행하는 청소기의 주행 방법을 나타내는 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기(100)의 일 예를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 로봇 청소기(100)의 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 로봇 청소기(100)의 측면도이다.
참고로, 본 명세서에서는 이동 로봇, 로봇 청소기 및 자율 주행을 수행하는 청소기가 동일한 의미로 사용될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 로봇 청소기(100)는 일정 영역을 스스로 주행하면서 바닥을 청소하는 기능을 수행한다. 여기서 말하는 바닥의 청소에는, 바닥의 먼지(이물질을 포함한다)를 흡입하거나 바닥을 걸레질하는 것이 포함된다.
로봇 청소기(100)는 청소기 본체(110), 흡입 유닛(120), 센싱 유닛(130) 및 먼지통(140)을 포함한다.
청소기 본체(110)에는 로봇 청소기(100)의 제어를 위한 제어부(미도시) 및 로봇 청소기(100)의 주행을 위한 휠 유닛(111)이 구비된다. 휠 유닛(111)에 의해 로봇 청소기(100)는 전후좌우로 이동되거나 회전될 수 있다.
휠 유닛(111)은 메인 휠(111a) 및 서브 휠(111b)을 포함한다.
메인 휠(111a)은 청소기 본체(110)의 양측에 각각 구비되어, 제어부의 제어 신호에 따라 일 방향 또는 타 방향으로 회전 가능하게 구성된다. 각각의 메인 휠(111a)은 서로 독립적으로 구동 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 메인 휠(111a)은 서로 다른 모터에 의해서 구동될 수 있다.
서브 휠(111b)은 메인 휠(111a)과 함께 청소기 본체(110)를 지지하며, 메인 휠(111a)에 의한 로봇 청소기(100)의 주행을 보조하도록 이루어진다. 이러한 서브 휠(111b)은 후술하는 흡입 유닛(120)에도 구비될 수 있다.
살펴본 바와 같이, 제어부가 휠 유닛(111)의 구동을 제어함으로써, 로봇 청소기(100)는 바닥을 자율 주행하도록 이루어진다.
한편, 청소기 본체(110)에는 로봇 청소기(100)에 전원을 공급하는 배터리(미도시)가 장착된다. 배터리는 충전 가능하게 구성되며, 청소기 본체(110)의 저면부에 착탈 가능하게 구성될 수 있다.
흡입 유닛(120)은 청소기 본체(110)의 일측으로부터 돌출된 형태로 배치되어, 먼지가 포함된 공기를 흡입하도록 이루어진다. 상기 일측은 상기 청소기 본체(110)가 정방향(F)으로 주행하는 측, 즉 청소기 본체(110)의 앞쪽이 될 수 있다.
본 도면에서는, 흡입 유닛(120)이 청소기 본체(110)의 일측에서 전방 및 좌우 양측방으로 모두 돌출된 형태를 가지는 것을 보이고 있다. 구체적으로, 흡입 유닛(120)의 전단부는 청소기 본체(110)의 일측으로부터 전방으로 이격된 위치에 배치되고, 흡입 유닛(120)의 좌우 양단부는 청소기 본체(110)의 일측으로부터 좌우 양측으로 각각 이격된 위치에 배치된다.
청소기 본체(110)가 원형으로 형성되고, 흡입 유닛(120)의 후단부 양측이 청소기 본체(110)로부터 좌우 양측으로 각각 돌출 형성됨에 따라, 청소기 본체(110)와 흡입 유닛(120) 사이에는 빈 공간, 즉 틈이 형성될 수 있다. 상기 빈 공간은 청소기 본체(110)의 좌우 양단부와 흡입 유닛(120)의 좌우 양단부 사이의 공간으로서, 로봇 청소기(100)의 내측으로 리세스된 형태를 가진다.
상기 빈 공간에 장애물이 끼이는 경우, 로봇 청소기(100)가 장애물에 걸려 움직이지 못하는 문제가 초래될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 커버부재(129)가 상기 빈 공간의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수 있다. 커버부재(129)는 청소기 본체(110) 또는 흡입 유닛(120)에 구비될 수 있다. 본 실시예에서는, 흡입 유닛(120)의 후단부 양측에 각각 커버부재(129)가 돌출 형성되어, 청소기 본체(110)의 외주면을 덮도록 배치된 것을 보이고 있다.
커버부재(129)는 상기 빈 공간, 즉 청소기 본체(110)와 흡입 유닛(120) 간의 빈 공간의 적어도 일부를 메우도록 배치된다. 따라서, 상기 빈 공간에 장애물이 끼이는 것이 방지되거나, 상기 빈 공간에 장애물이 끼이더라도 장애물로부터 용이하게 이탈 가능한 구조가 구현될 수 있다.
흡입 유닛(120)에서 돌출 형성된 커버부재(129)는 청소기 본체(110)의 외주면에 지지될 수 있다. 만일, 커버부재(129)가 청소기 본체(110)에서 돌출 형성되는 경우라면, 커버부재(129)는 흡입 유닛(120)의 후면부에 지지될 수 있다. 상기 구조에 따르면, 흡입 유닛(120)이 장애물과 부딪혀 충격을 받았을 때, 그 충격의 일부가 청소기 본체(110)로 전달되어 충격이 분산될 수 있다.
흡입 유닛(120)은 청소기 본체(110)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 흡입 유닛(120)이 청소기 본체(110)로 분리되면, 분리된 흡입 유닛(120)을 대체하여 걸레 모듈(미도시)이 청소기 본체(110)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 사용자는 바닥의 먼지를 제거하고자 하는 경우에는 청소기 본체(110)에 흡입 유닛(120)을 장착하고, 바닥을 닦고자 하는 경우에는 청소기 본체(110)에 걸레 모듈을 장착할 수 있다.
흡입 유닛(120)이 청소기 본체(110)에 장착시, 상술한 커버부재(129)에 의해 상기 장착이 가이드될 수 있다. 즉, 커버부재(129)가 청소기 본체(110)의 외주면을 덮도록 배치됨으로써, 청소기 본체(110)에 대한 흡입 유닛(120)의 상대적 위치가 결정될 수 있다.
청소기 본체(110)에는 센싱 유닛(130)이 배치된다. 도시된 바와 같이, 센싱 유닛(130)은 흡입 유닛(120)이 위치하는 청소기 본체(110)의 일측, 즉 청소기 본체(110)의 앞쪽에 배치될 수 있다.
센싱 유닛(130)은 청소기 본체(110)의 상하 방향으로 흡입 유닛(120)과 오버랩되도록 배치될 수 있다. 센싱 유닛(130)은 흡입 유닛(120)의 상부에 배치되어, 로봇 청소기(100)의 가장 앞쪽에 위치하는 흡입 유닛(120)이 장애물과 부딪히지 않도록 전방의 장애물이나 지형지물 등을 감지하도록 이루어진다.
센싱 유닛(130)은 이러한 감지 기능 외의 다른 센싱 기능을 추가로 수행하도록 구성된다. 이에 대하여는 뒤에서 자세히 설명하기로 한다.
청소기 본체(110)에는 먼지통 수용부(113)가 구비되며, 먼지통 수용부(113)에는 흡입된 공기 중의 먼지를 분리하여 집진하는 먼지통(140)이 착탈 가능하게 결합된다. 도시된 바와 같이, 먼지통 수용부(113)는 청소기 본체(110)의 타측, 즉 청소기 본체(110)의 뒤쪽에 형성될 수 있다.
먼지통(140)의 일부는 먼지통 수용부(113)에 수용되되, 먼지통(140)의 다른 일부는 청소기 본체(110)의 후방[즉, 정방향(F)에 반대되는 역방향(R)]을 향하여 돌출되게 형성될 수 있다.
먼지통(140)에는 먼지가 포함된 공기가 유입되는 입구(140a)와 먼지가 분리된 공기가 배출되는 출구(140b)가 형성되며, 먼지통 수용부(113)에 먼지통(140)이 장착시 입구(140a)와 출구(140b)는 먼지통 수용부(113)의 내측벽에 형성된 제1개구(110a) 및 제2개구(110b)와 각각 연통되도록 구성된다.
청소기 본체(110) 내부의 흡기유로는 연통부(120b")와 연통되는 유입구(미도시)부터 제1개구(110a)까지의 유로에 해당하며, 배기유로는 제2개구(110b)부터 배기구(112)까지의 유로에 해당한다.
이러한 연결관계에 따라, 흡입 유닛(120)을 통하여 유입된 먼지가 포함된 공기는 청소기 본체(110) 내부의 흡기유로를 거쳐, 먼지통(140)으로 유입되고, 먼지통(140)의 필터 내지는 사이클론을 거치면서 공기와 먼지가 상호 분리된다. 먼지는 먼지통(140)에 집진되며, 공기는 먼지통(140)에서 배출된 후 청소기 본체(110) 내부의 배기유로를 거쳐 최종적으로 배기구(112)를 통하여 외부로 배출된다.
이하의 도 4에서는 로봇 청소기(100)의 구성요소와 관련된 일 실시예가 설명된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기(100) 또는 이동 로봇은, 통신부(1100), 입력부(1200), 구동부(1300), 센싱부(1400), 출력부(1500), 전원부(1600), 메모리(1700) 및 제어부(1800) 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
이때, 도 4에 도시한 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 로봇 청소기가 구현될 수 있음은 물론이다. 이하, 각 구성요소들에 대해 살펴보기로 한다.
우선, 전원부(1600)는 외부 상용 전원에 의해 충전 가능한 배터리를 구비하여 이동 로봇 내로 전원을 공급한다. 전원부(1600)는 이동 로봇에 포함된 각 구성들에 구동 전원을 공급하여, 이동 로봇이 주행하거나 특정 기능을 수행하는데 요구되는 동작 전원을 공급할 수 있다.
이때, 제어부(1800)는 배터리의 전원 잔량을 감지하고, 전원 잔량이 부족하면 외부 상용 전원과 연결된 충전대로 이동하도록 제어하여, 충전대로부터 충전 전류를 공급받아 배터리를 충전할 수 있다. 배터리는 배터리 감지부와 연결되어 배터리 잔량 및 충전 상태가 제어부(1800)에 전달될 수 있다. 출력부(1500)은 제어부에 의해 상기 배터리 잔량을 화면에 표시할 수 있다.
배터리는 로봇 청소기 중앙의 하부에 위치할 수도 있고, 좌, 우측 중 어느 한쪽에 위치할 수도 있다. 후자의 경우, 이동 로봇은 배터리의 무게 편중을 해소하기 위해 균형추를 더 구비할 수 있다.
한편, 구동부(1300)는 모터를 구비하여, 상기 모터를 구동함으로써, 좌, 우측 주바퀴를 양 방향으로 회전시켜 본체를 회전 또는 이동시킬 수 있다. 구동부(1300)는 이동 로봇의 본체를 전후좌우로 진행시키거나, 곡선주행시키거나, 제자리 회전시킬 수 있다.
한편, 입력부(1200)는 사용자로부터 로봇 청소기에 대한 각종 제어 명령을 입력받는다. 입력부(1200)는 하나 이상의 버튼을 포함할 수 있고, 예를 들어, 입력부(1200)는 확인버튼, 설정버튼 등을 포함할 수 있다. 확인버튼은 감지 정보, 장애물 정보, 위치 정보, 맵 정보를 확인하는 명령을 사용자로부터 입력받기 위한 버튼이고, 설정버튼은 상기 정보들을 설정하는 명령을 사용자로부터 입력받기 위한 버튼이다.
또한, 입력부(1200)는 이전 사용자 입력을 취소하고 다시 사용자 입력을 받기 위한 입력재설정버튼, 기 설정된 사용자 입력을 삭제하기 위한 삭제버튼, 작동 모드를 설정하거나 변경하는 버튼, 충전대로 복귀하도록 하는 명령을 입력받는 버튼 등을 포함할 수 있다.
또한, 입력부(1200)는 하드 키나 소프트 키, 터치패드 등으로 이동 로봇의 상부에 설치될 수 있다. 또, 입력부(1200)는 출력부(1500)와 함께 터치 스크린의 형태를 가질 수 있다.
한편, 출력부(1500)는, 이동 로봇의 상부에 설치될 수 있다. 물론 설치 위치나 설치 형태는 달라질 수 있다. 예를 들어, 출력부(1500)는 배터리 상태 또는 주행 방식 등을 화면에 표시할 수 있다.
또한, 출력부(1500)는, 센싱부(1400)가 검출한 이동 로봇 내부의 상태 정보, 예를 들어 이동 로봇에 포함된 각 구성들의 현재 상태를 출력할 수 있다. 또, 출력부(1500)는 센싱부(1400)가 검출한 외부의 상태 정보, 장애물 정보, 위치 정보, 지도 정보 등을 화면에 디스플레이할 수 있다. 출력부(1500)는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 중 어느 하나의 소자로 형성될 수 있다.
출력부(1500)는, 제어부(1800)에 의해 수행되는 이동 로봇의 동작 과정 또는 동작 결과를 청각적으로 출력하는 음향 출력 수단을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 출력부(1500)는 제어부(1800)에 의해 생성된 경고 신호에 따라 외부에 경고음을 출력할 수 있다.
이때, 음향 출력 수단은 비퍼(beeper), 스피커 등의 음향을 출력하는 수단일 수 있고, 출력부(1500)는 메모리(1700)에 저장된 소정의 패턴을 가진 오디오 데이터 또는 메시지 데이터 등을 이용하여 음향 출력 수단을 통해 외부로 출력할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇은, 출력부(1500)를 통해 주행 영역에 대한 환경 정보를 화면에 출력하거나 음향으로 출력할 수 있다. 또 다른 실시예에 따라, 이동 로봇은 출력부(1500)를 통해 출력할 화면이나 음향을 단말 장치가 출력하도록, 지도 정보 또는 환경 정보를 통신부(1100)릍 통해 단말 장치에 전송할 수 있다.
한편, 통신부(1100)는 단말 장치 및/또는 특정 영역 내 위치한 타 기기(본 명세서에서는 "가전 기기"라는 용어와 혼용하기로 한다)와 유선, 무선, 위성 통신 방식들 중 하나의 통신 방식으로 연결되어 신호와 데이터를 송수신한다.
통신부(1100)는 특정 영역 내에 위치한 타 기기와 데이터를 송수신할 수 있다. 이때, 타 기기는 네트워크에 연결하여 데이터를 송수신할 수 있는 장치이면 어느 것이어도 무방하며, 일 예로, 공기 조화 장치, 난방 장치, 공기 정화 장치, 전등, TV, 자동차 등과 같은 장치일 수 있다. 또한, 상기 타 기기는, 문, 창문, 수도 밸브, 가스 밸브 등을 제어하는 장치 등일 수 있다. 또한, 상기 타 기기는, 온도, 습도, 기압, 가스 등을 감지하는 센서 등일 수 있다.
한편, 메모리(1700)는 로봇 청소기를 제어 또는 구동하는 제어 프로그램 및 그에 따른 데이터를 저장한다. 메모리(1700)는 오디오 정보, 영상 정보, 장애물 정보, 위치 정보, 지도 정보 등을 저장할 수 있다. 또, 메모리(1700)는 주행 패턴과 관련된 정보를 저장할 수 있다.
상기 메모리(1700)는 비휘발성 메모리를 주로 사용한다. 여기서, 상기 비휘발성 메모리(Non-Volatile Memory, NVM, NVRAM)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지할 수 있는 저장 장치로서, 일 예로, 롬(ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 마그네틱 컴퓨터 기억 장치(예를 들어, 하드 디스크, 디스켓 드라이브, 마그네틱 테이프), 광디스크 드라이브, 마그네틱 RAM, PRAM 등일 수 있다.
한편, 센싱부(1400)는, 충격 센서, 외부 신호 감지 센서, 전방 감지 센서, 낭떠러지 감지 센서, 하부 카메라 센서, 상부 카메라 센서 및 3차원 카메라 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
충격 센서는 본체의 외면 중 적어도 하나의 지점에 설치될 수 있으며, 상기 지점에 인가되는 물리력을 감지할 수 있다.
일 예에서, 충격 센서는 본체의 외면에 배치되어, 상기 본체의 전방을 지향할 수 있다. 또 다른 예에서, 충격 센서는 본체의 외면에 배치되어, 상기 본체의 후방을 지향할 수 있다. 또 다른 예에서, 충격 센서는 본체의 외면에 배치되어, 상기 본체의 좌측 또는 우측을 지향할 수 있다.
외부 신호 감지 센서는 이동 로봇의 외부 신호를 감지할 수 있다. 외부 신호 감지 센서는, 일 예로, 적외선 센서(Infrared Ray Sensor), 초음파 센서(Ultra Sonic Sensor), RF 센서(Radio Frequency Sensor) 등일 수 있다.
이동 로봇은 외부 신호 감지 센서를 이용하여 충전대가 발생하는 안내 신호를 수신하여 충전대의 위치 및 방향을 확인할 수 있다. 이때, 충전대는 이동 로봇이 복귀 가능하도록 방향 및 거리를 지시하는 안내 신호를 발신할 수 있다. 즉, 이동 로봇은 충전대로부터 발신되는 신호를 수신하여 현재의 위치를 판단하고 이동 방향을 설정하여 충전대로 복귀할 수 있다.
한편, 전방 감지 센서는, 이동 로봇의 전방, 구체적으로 이동 로봇의 측면 외주면을 따라 일정 간격으로 설치될 수 있다. 전방 감지 센서는 이동 로봇의 적어도 일 측면에 위치하여, 전방의 장애물을 감지하기 위한 것으로서, 전방 감지 센서는 이동 로봇의 이동 방향에 존재하는 물체, 특히 장애물을 감지하여 검출 정보를 제어부(1800)에 전달할 수 있다. 즉, 전방 감지 센서는, 이동 로봇의 이동 경로 상에 존재하는 돌출물, 집안의 집기, 가구, 벽면, 벽 모서리 등을 감지하여 그 정보를 제어부(1800)에 전달할 수 있다.
전방 감지 센서는, 일 예로, 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서, 지자기 센서 등일 수 있고, 이동 로봇은 전방 감지 센서로 한 가지 종류의 센서를 사용하거나 필요에 따라 두 가지 종류 이상의 센서를 함께 사용할 수 있다.
일 예로, 초음파 센서는 일반적으로 원거리의 장애물을 감지하는 데에 주로 사용될 수 있다. 초음파 센서는 발신부와 수신부를 구비하여, 제어부(1800)는 발신부를 통해 방사된 초음파가 장애물 등에 의해 반사되어 수신부에 수신되는 지의 여부로 장애물의 존부를 판단하고, 초음파 방사 시간과 초음파 수신 시간을 이용하여 장애물과의 거리를 산출할 수 있다.
또한, 제어부(1800)는 발신부에서 방사된 초음파와, 수신부에 수신되는 초음파를 비교하여, 장애물의 크기와 관련된 정보를 검출할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1800)는 수신부에 더 많은 초음파가 수신될수록, 장애물의 크기가 큰 것으로 판단할 수 있다.
일 실시 예에서, 복수(일 예로, 5개)의 초음파 센서가 이동 로봇의 전방 측면에 외주면을 따라 설치될 수 있다. 이때, 바람직하게 초음파 센서는 발신부와 수신부가 교대로 이동 로봇의 전면에 설치될 수 있다.
즉, 발신부는 본체의 전면 중앙으로부터 좌, 우측에 이격되도록 배치될 수 있고, 수신부의 사이에 하나 또는 둘 이상의 발신부가 배치되어 장애물 등으로부터 반사된 초음파 신호의 수신 영역을 형성할 수 있다. 이와 같은 배치로 센서의 수를 줄이면서 수신 영역을 확장할 수 있다. 초음파의 발신 각도는 크로스토크(crosstalk) 현상을 방지하도록 서로 다른 신호에 영향을 미치지 아니하는 범위의 각을 유지할 수 있다. 또한, 수신부들의 수신 감도는 서로 다르게 설정될 수 있다.
또한, 초음파 센서에서 발신되는 초음파가 상향으로 출력되도록 초음파 센서는 일정 각도만큼 상향으로 설치될 수 있고, 이때, 초음파가 하향으로 방사되는 것을 방지하기 위해 소정의 차단 부재를 더 포함할 수 있다.
한편, 전방 감지 센서는, 전술한 바와 같이, 두 가지 종류 이상의 센서를 함께 사용할 수 있고, 이에 따라, 전방 감지 센서는 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서 등 중 어느 한 가지 종류의 센서를 사용할 수 있다.
일 예로, 전방 감지 센서는 초음파 센서 이외에 다른 종류의 센서로 적외선 센서를 포함할 수 있다.
적외선 센서는 초음파 센서와 함께 이동 로봇의 외주면에 설치될 수 있다. 적외선 센서 역시, 전방이나 측면에 존재하는 장애물을 감지하여 장애물 정보를 제어부(1800)에 전달할 수 있다. 즉, 적외선 센서는, 이동 로봇의 이동 경로 상에 존재하는 돌출물, 집안의 집기, 가구, 벽면, 벽 모서리 등을 감지하여 그 정보를 제어부(1800)에 전달한다. 따라서, 이동 로봇은 본체가 장애물과의 충돌없이 특정 영역 내에서 이동할 수 있다.
한편, 낭떠러지 감지 센서(또는 클리프 센서(Cliff Sensor))는, 다양한 형태의 광 센서를 주로 이용하여, 이동 로봇의 본체를 지지하는 바닥의 장애물을 감지할 수 있다.
즉, 낭떠러지 감지 센서는, 바닥의 이동 로봇의 배면에 설치되되, 이동 로봇의 종류에 따라 다른 위치에 설치될 수 있음은 물론이다. 낭떠러지 감지 센서는 이동 로봇의 배면에 위치하여, 바닥의 장애물을 감지하기 위한 것으로서, 낭떠러지 감지 센서는 상기 장애물 감지 센서와 같이 발광부와 수광부를 구비한 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서, PSD(Position Sensitive Detector) 센서 등일 수 있다.
일 예로, 낭떠러지 감지 센서 중 어느 하나는 이동 로봇의 전방에 설치되고, 다른 두 개의 낭떠러지 감지 센서는 상대적으로 뒤쪽에 설치될 수 있다.
예를 들어, 낭떠러지 감지 센서는 PSD 센서일 수 있으나, 복수의 서로 다른 종류의 센서로 구성될 수도 있다.
PSD 센서는 반도체 표면저항을 이용해서 1개의 p-n접합으로 입사광의 단장거리 위치를 검출한다. PSD 센서에는 일축 방향만의 광을 검출하는 1차원 PSD 센서와, 평면상의 광위치를 검출할 수 있는 2차원 PSD 센서가 있으며, 모두 pin 포토 다이오드 구조를 가질 수 있다. PSD 센서는 적외선 센서의 일종으로서, 적외선을 이용하여, 적외선을 송신한 후 장애물에서 반사되어 돌아오는 적외선의 각도를 측정하여 거리를 측정한다. 즉, PSD 센서는 삼각측량방식을 이용하여, 장애물과의 거리를 산출한다.
PSD 센서는 장애물에 적외선을 발광하는 발광부와, 장애물로부터 반사되어 돌아오는 적외선을 수광하는 수광부를 구비하되, 일반적으로 모듈 형태로 구성된다. PSD 센서를 이용하여, 장애물을 감지하는 경우, 장애물의 반사율, 색의 차이에 상관없이 안정적인 측정값을 얻을 수 있다.
제어부(1800)는 낭떠러지 감지 센서가 지면을 향해 발광한 적외선의 발광신호와 장애물에 의해 반사되어 수신되는 반사신호 간의 적외선 각도를 측정하여, 낭떠러지를 감지하고 그 깊이를 분석할 수 있다.
한편, 제어부(1800)는 낭떠러지 감지 센서를 이용하여 감지한 낭떠러지의 지면 상태에 따라 통과 여부를 판단할 수 있고, 판단 결과에 따라 낭떠러지의 통과 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1800)은 낭떠러지 감지 센서를 통해 낭떠러지의 존재 여부 및 낭떠러지 깊이를 판단한 다음, 낭떠러지 감지 센서를 통해 반사 신호를 감지한 경우에만 낭떠러지를 통과하도록 한다.
다른 예로, 제어부(1800)은 낭떠러지 감지 센서를 이용하여 이동 로봇의 들림 현상을 판단할 수도 있다.
한편, 하부 카메라 센서는, 이동 로봇의 배면에 구비되어, 이동 중 하방, 즉, 바닥면(또는 피청소면)에 대한 이미지 정보를 획득한다. 하부 카메라 센서는, 다른 말로 옵티컬 플로우 센서(Optical Flow Sensor)라 칭하기도 한다. 하부 카메라 센서는, 센서 내에 구비된 이미지 센서로부터 입력되는 하방 영상을 변환하여 소정 형식의 영상 데이터를 생성한다. 생성된 영상 데이터는 메모리(1700)에 저장될 수 있다.
또한, 하나 이상의 광원이 이미지 센서에 인접하여 설치될 수 있다. 하나 이상의 광원은, 이미지 센서에 의해 촬영되는 바닥면의 소정 영역에 빛을 조사한다. 즉, 이동 로봇이 바닥면을 따라 특정 영역을 이동하는 경우에, 바닥면이 평탄하면 이미지 센서와 바닥면 사이에는 일정한 거리가 유지된다. 반면, 이동 로봇이 불균일한 표면의 바닥면을 이동하는 경우에는 바닥면의 요철 및 장애물에 의해 일정 거리 이상 멀어지게 된다. 이때 하나 이상의 광원은 조사되는 빛의 양을 조절하도록 제어부(1800)에 의해 제어될 수 있다. 상기 광원은 광량 조절이 가능한 발광 소자, 예를 들어 LED(Light Emitting Diode) 등일 수 있다.
하부 카메라 센서를 이용하여, 제어부(1800)는 이동 로봇의 미끄러짐과 무관하게 이동 로봇의 위치를 검출할 수 있다. 제어부(1800)은 하부 카메라 센서에 의해 촬영된 영상 데이터를 시간에 따라 비교 분석하여 이동 거리 및 이동 방향을 산출하고, 이를 근거로 이동 로봇의 위치를 산출할 수 있다. 하부 카메라 센서를 이용하여 이동 로봇의 하방에 대한 이미지 정보를 이용함으로써, 제어부(1800)는 다른 수단에 의해 산출한 이동 로봇의 위치에 대하여 미끄러짐에 강인한 보정을 할 수 있다.
한편, 상부 카메라 센서는 이동 로봇의 상방이나 전방을 향하도록 설치되어 이동 로봇 주변을 촬영할 수 있다. 이동 로봇이 복수의 상부 카메라 센서들을 구비하는 경우, 카메라 센서들은 일정 거리 또는 일정 각도로 이동 로봇의 상부나 옆면에 형성될 수 있다.
3차원 카메라 센서는 이동 로봇의 본체 일면 또는 일부분에 부착되어, 상기 본체의 주위와 관련된 3차원 좌표 정보를 생성할 수 있다.
즉, 3차원 카메라 센서는 이동 로봇과 피촬영 대상체의 원근거리를 산출하는 3차원 뎁스 카메라(3D Depth Camera)일 수 있다.
구체적으로, 3차원 카메라 센서는 본체의 주위와 관련된 2차원 영상을 촬영할 수 있으며, 촬영된 2차원 영상에 대응되는 복수의 3차원 좌표 정보를 생성할 수 있다.
일 실시예에서 3차원 카메라 센서는 기존의 2차원 영상을 획득하는 카메라를 2개 이상 구비하여, 상기 2개 이상의 카메라에서 획득되는 2개 이상의 영상을 조합하여, 3차원 좌표 정보를 생성하는 스테레오 비전 방식으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 실시예에 따른 3차원 카메라 센서는 본체의 전방을 향해 하측으로 제1 패턴의 광을 조사하는 제1 패턴 조사부와, 상기 본체의 전방을 향해 상측으로 제2 패턴의 광을 조사하는 제2 패턴 조사부 및 본체의 전방의 영상을 획득하는 영상 획득부를 포함할 수 있다. 이로써, 상기 영상 획득부는 상기 제1 패턴의 광과 상기 제2 패턴의 광이 입사된 영역의 영상을 획득할 수 있다.
또 다른 실시예에서 3차원 카메라 센서는 단일 카메라와 함께 적외선 패턴을 조사하는 적외선 패턴 방출부를 구비하고, 적외선 패턴 방출부에서 조사된 적외선 패턴이 피촬영 대상체에 투영된 모양을 캡쳐함으로써, 3차원 카메라 센서와 피촬영 대상체 사이의 거리를 측정할 수 있다. 이러한 3차원 카메라 센서는 IR(Infra Red) 방식의 3차원 카메라 센서일 수 있다.
또 다른 실시예에서 3차원 카메라 센서는 단일 카메라와 함께 빛을 방출하는 발광부를 구비하고, 발광부에서 방출되는 레이저 중 피촬영 대상체로부터 반사되는 일부를 수신하며, 수신된 레이저를 분석함으로써, 3차원 카메라 센서와 피촬영 대상체 사이의 거리를 측정할 수 있다. 이러한 3차원 카메라 센서는 TOF(Time of Flight) 방식의 3차원 카메라 센서일 수 있다.
구체적으로, 위와 같은 3차원 카메라 센서의 레이저는 적어도 일방향으로 연장된 형태의 레이저를 조사하도록 구성된다. 일 예에서, 상기 3차원 카메라 센서는 제1 및 제2 레이저를 구비할 수 있으며, 상기 제1 레이저는 서로 교차하는 직선 형태의 레이저를 조사하고, 제2 레이저는 단일의 직선 형태의 레이저를 조사할 수 있다. 이에 따르면, 최하단 레이저는 바닥 부분의 장애물을 감지하는 데에 이용되고, 최상단 레이저는 상부의 장애물을 감지하는 데에 이용되며, 최하단 레이저와 최상단 레이저 사이의 중간 레이저는 중간 부분의 장애물을 감지하는 데에 이용된다.
이하의 도 5에서는 청소영역 내에서 청소기(100)와 충전 스테이션(510)의 설치 양태를 나타내는 일 실시예가 설명된다.
도 5에 도시된 것과 같이, 청소기(100)의 배터리를 충전시키기 위한 충전 스테이션(510)은 청소영역(500) 내에 설치될 수 있다. 일 실시예에서, 충전 스테이션(510)은 청소영역(500)의 외곽에 설치될 수 있다.
도 5에 도시되지는 않았으나, 충전 스테이션(510)은 서로 다른 종류의 신호를 방출할 수 있는 통신장치(미도시)를 구비하며, 상기 통신장치는 청소기(100)의 통신부(1100)와 무선 통신을 수행할 수 있다.
제어부(1800)는 충전 스테이션(510)으로부터 상기 통신부(1100)에 수신된 신호에 근거하여, 청소기(100)의 본체가 충전 스테이션(510)에 도킹되도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
제어부(1800)는 배터리의 잔여 용량이 한계 용량 이하로 떨어지는 경우, 본체를 충전 스테이션(510) 방향으로 이동시킬 수 있으며, 본체가 충전 스테이션(510)에 근접한 경우, 도킹 기능을 개시하도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
이하 도 6을 참조하면, 본 발명에서 제안하는 청소기(100)의 주행 방법이 설명된다.
일반적으로, 자율 주행을 수행하는 청소기(100)는 미리 설정된 주행 패턴(600)에 따라 청소 영역 내에서 이동할 수 있다. 자율 주행을 수행하는 청소기(100)는 청소 영역 내에서 청소가 수행되지 않는 데드존(Dead Zone)을 최소화하도록 다양한 패턴으로 주행한다.
도 6에 도시된 주행 패턴(600)은 지그재그 패턴으로서, 청소 영역의 벽(610)의 일면과 수직한 방향으로, 상기 벽으로부터 멀어지는 제1 패턴(600a)과, 상기 벽을 향해 가까워지는 제2 패턴(600b)의 반복 조합이다.
이러한 지그재그 패턴(600)은, 주행 방향의 전환을 위하여 벽(610)의 일면과 평행한 방향으로 제1 패턴과 제2 패턴 사이에 제3 패턴(600c)을 포함하게 된다.
한편, 본 발명에서 제안하는 청소기(100)의 흡입 유닛(120)이 본체의 전방 측에 설치되어 있으므로, 도 6의 제3 패턴(600c)을 따라 이동할 경우, 벽(610)에 근접한 영역에 대한 청소 능력이 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다.
이하의 설명에서는, 이러한 문제점을 해결하기 위한 청소기(100)의 제어 방법을 제안한다.
먼저, 도 7을 참조하면, 제어부(1800)는 미리 설정된 주행 패턴(600)을 따라 주행하는 중에, 본체의 일면과, 본체의 진행방향 측에 존재하는 벽(610)의 제1 지점 사이의 접촉(700) 여부를 감지할 수 있다.
구체적으로 제어부(1800)는 지그재그 패턴을 따라, 벽(610)으로 가까워지는 방향으로 제1 주행(M1)을 수행하는 중에, 본체 전방에 배치된 충격 센서의 감지 결과를 이용하여, 벽(610)과 본체의 접촉 여부를 판단할 수 있다.
즉, 제어부(1800)는 충격 센서의 출력이 기준 출력을 초과하는 경우, 본체가 전방에 존재하는 장애물 또는 벽에 접촉한 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(1800)는 충격 센서의 설치 위치와 관련된 정보를 이용하여, 상기 충격 센서가 설치된 지점이 장애물 또는 벽에 충돌한 것으로 판단할 수 있다.
도 7에 도시된 것과 같이, 본체와 벽(610)이 접촉하면, 벽(610)의 제1 부분(S1)에 대해서 청소가 수행된다. 구체적으로, 제1 부분(S1)은 청소기(100)의 흡입 유닛(120)이 벽(610)과 접촉하는 부분에 대응될 수 있다.
상기 제1 부분(S1)은 청소기(100)의 본체 전방과 1차적으로 접촉하는 벽(610)의 제1 지점과 대응될 수 있다. 상기 제1 지점은 본체와 벽(610)이 접촉하는 때의, 상기 본체 외면에 구비된 충격 센서의 설치 지점과 대응될 수 있다.
만약, 청소기(100)가 제1 부분(S1)에 대해 청소를 수행한 후, 벽(610)을 본체 측면에 두고, 벽(610)을 따라 이동하는 월 팔로잉 주행을 수행하는 경우, 제1 부분(S1) 외, 벽(610)에 대한 청소는 충분히 수행되지 못한다.
따라서, 제어부(1800)는 본체의 일면을, 최초에 접촉한 벽(610)의 제1 지점과 상이한, 제2 지점과 접촉하도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
도 7에 도시된 것과 같이, 청소기(100)와 벽(610)의 제1 지점이 서로 접촉한 경우, 청소기(100)의 위치는 제1 위치(P1)로 정의된다.
다음으로, 도 8을 참조하면, 제어부(1800)는 본체의 일면이 벽의 제1 지점과 접촉하면, 본체의 일면을 상기 벽(610)으로부터 이격시키는 제2 주행(M2)을 수행하도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(1800)는 본체의 일면이 벽(610)으로부터 미리 설정된 제1 거리(d1)만큼 이격되도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(1800)는 본체와 벽(610)이 접촉한 것으로 판단되면, 제1 거리(d1)만큼 후진 주행하도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
다른 예에서, 제어부(1800)는 후진 주행이 완료된 후의 청소기(100)의 위치인 제2 위치(P2)가 벽(610)으로부터 소정의 거리(d11)만큼 이격되도록, 미리 정해진 시간만큼 후진 주행을 수행할 수 있다.
한편, 제어부(1800)는 청소기(100)의 규격 또는 본체의 규격에 근거하여, 상기 제1 거리(d1)를 가변적으로 설정할 수 있다.
구체적으로, 제어부(1800)는 본체의 회전반경에 근거하여, 벽(610)으로부터 본체를 후진시키는 제1 거리(d1)를 설정할 수 있다.
또한, 제어부(1800)는 주바퀴의 규격에 근거하여, 상기 제1 거리(d1)를 가변적으로 설정할 수 있다.
또한, 제어부(1800)는 청소기(100)의 주행 특성과 관련된 정보에 근거하여, 상기 제1 거리(d1)를 가변적으로 설정할 수 있다. 여기에서 주행 특성과 관련된 정보는, 청소기(100)의 조향각 범위와 관련된 정보를 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 제어부(1800)는 본체의 후진 주행이 완료된 후, 미리 설정된 각도(θ)만큼 본체를 회전시키는 제3 주행(M3)을 수행할 수 있다. 일 예에서, 제3 주행(M3)은 후진이 완료된 제2 위치(P2)에서의 제자리 회전일 수 있다.
즉, 제어부(1800)는 청소기(100)가 제2 위치(P2)인 상태에서, 본체의 전방이 지향하는 방향이 소정 각도(θ)만큼 회전하도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
이때, 제어부(1800)는 청소기(100)의 이동 이력을 참조하여, 본체를 어느 방향으로 회전시킬지 결정할 수 있다.
즉, 제어부(1800)는 청소기(100)의 이동 이력과 관련된 정보에 근거하여, 벽 중 미청소 영역을 검출할 수 있으며, 검출된 미청소 영역 측으로 본체가 회전되도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
도 10을 참조하면, 제어부(1800)는 본체를 후진시키는 제2 주행(M2) 및 본체를 회전시키는 제3 주행(M3) 중 적어도 하나가 완료되면, 벽(610)의 제1 지점과 제2 거리(d2)만큼 이격된 벽의 제2 지점에, 본체 전방이 다시 접촉하도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(1800)는 청소기(100) 본체가 제2 지점(P2)으로부터 제3 지점(P3)까지 미리 설정된 경로를 따라 이동되도록, 제4 주행(M4)을 수행할 수 잇다.
도 10에 도시된 것과 같이, 미리 설정된 경로의 일단은 벽(610)의 제1 지점과 제2 거리(d2)만큼 이격된 벽의 제2 지점에 대응될 수 있다.
또한, 제4 주행(M4)이 완료되면, 청소기(100)의 본체 일면이 벽(610)과 다시 접촉하게 된다.
이때, 본체는 벽(610)의 제2 부분(S2)과 접촉하고, 상기 제2 부분(S2)에 대해서 청소를 수행할 수 있다. 제1 부분(S1)과 마찬가지로, 제2 부분(S2)은, 제4 주행(M4)이 완료된 후 청소기(100)의 흡입 유닛(120)이 벽(610)과 접촉하는 부분에 대응될 수 있다.
한편, 제1 부분(S1)과 제2 부분(S2)은 제3 거리(d3) 만큼 겹칠 수 있다.
즉, 제어부(1800)는 미청소 영역을 최소화하기 위하여, 이미 청소를 수행한 제1 부분(S1)과 일부 중첩된 영역을 포함하는 제2 부분(S2)으로, 청소기(100)의 흡입 유닛(120)이 접하도록, 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
아울러, 제어부(1800)는 본체의 흡입 유닛이 벽(610)과 1차로 접촉하는 벽(610)의 제1 부분(S1)과, 2차로 접촉하는 벽(620)의 제2 부분(S2)이 서로 중첩된 영역의 크기를 가변적으로 설정할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(1800)는 청소기(100)의 주행 모드에 근거하여, 제1 부분(S1)과 제2 부분(S2)이 중첩되는 영역의 크기를 설정할 수 있다. 다시 말해, 제어부(1800)는 청소기(100)의 주행 모드에 근거하여, 벽(610)의 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리 또는, 청소기(100)의 제1 위치(P1)와 제3 위치(P3) 사이의 거리를 설정할 수 있다.
예를 들어, 상대적으로 짧은 시간 내에 청소를 완료시키기 위한 제1 주행 모드가 설정된 경우, 제어부(1800)는 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리를 증가시킬 수 있다. 다만, 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리는, 제1 부분(S1)과 제2 부분(S2)이 서로 중첩하도록 설정되므로, 소정의 상한 값에 제한된다.
또 다른 예에서, 청소율을 높이기 위한 제2 주행 모드가 설정된 경우, 제어부(1800)는 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리를 감소시킬 수 있다. 다만, 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리는, 제1 부분(S1)과 제2 부분(S2) 사이의 중첩 영역이 제1 부분(S1)의 절반보다 더 작도록 설정된다.
이와 같이, 청소기(100)의 본체 전방이 1차적으로 접촉한 벽의 제1 부분(S1)과 2차적으로 접촉한 벽의 제2 부분(S2)은 일부 중첩하며, 중첩하는 영역의 크기는 청소기(100)의 제어부(1800)의 제어 동작에 따라 가변적으로 설정될 수 있다.
아울러, 청소기(100)의 본체 전방이 1차적으로 접촉한 벽의 제1 지점과, 2차적으로 접촉한 제2 지점 사이의 거리는 청소기(100)의 제어부(1800)의 제어 동작에 따라 가변적으로 설정될 수 있다.
나아가, 제1 지점 및 제2 지점 사이의 거리가 변경되면, 제어부(1800)는 이에 대응되도록 후진 거리인 제1 거리(d1)를 변경할 수 있다.
예를 들어, 제1 지점 및 제2 지점 사이의 거리 목표 값이 변경되면, 제어부(1800)는 최초에 벽(610)과 본체 전방이 접촉한 후, 제2 주행(M2)에 의해 청소기(100)가 후진하는 거리인 제1 거리(d1)를 증가시킬 수 있다.
이와 같이, 제1 내지 제4 주행(M4)과 관련된 제어 변수를 가변적으로 설정함으로써, 본 발명에 따른 청소기(100)의 제어부(1800)는, 본체 전방이 벽(610)과 2차적으로 접촉할 때, 벽(610)에 대해 수직한 방향과 본체의 진행방향이 소정의 각도 범위 내에 포함되도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
도 11을 참조하면, 도 6 내지 도 10에 도시된 제1 내지 제4 주행(M1, M2, M3, M4)을 나타내는 흐름도가 도시된다.
먼저, 제어부(1800)는 본체 전방이 벽(610)과 접촉할 때까지, 청소기(100)가 직진하도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다(S1101).
본체 전방이 벽(610)의 제1 지점과 접촉하면, 제어부(1800)는 본체 전방이 벽(610)으로부터 제1 거리(d1)만큼 이격되도록, 청소기(100)를 후진시킬 수 있다(S1102).
후진 제어가 완료되면, 제어부(1800)는 청소기(100)의 본체가 제자리 회전하도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다(S1103).
회전 제어가 완료되면, 제어부(1800)는 본체 전방이 접촉된 벽의 제1 지점으로부터 제2 거리(d2)만큼 이격된 벽의 제2 지점에, 본체 전방이 다시 접촉되도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다(S1104).
한편, 도 12 및 도 13에서는 본 발명에 따른 자율 주행 청소기(100)의 또 다른 실시예가 설명된다.
도 12를 참조하면, 후진 제어가 완료된 후, 제어부(1800)는 본체를 제1 호(M5-1) 경로와, 제2 호(M5-2) 경로를 따라 이동시킴으로써, 본체 전방이 벽(610)의 제2 지점에 접촉되도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
즉, 제어부(1800)는 본체 전방이 벽(610)으로부터 제1 거리(d1)만큼 이격된 후, 제1 호(M5-1) 경로와, 제2 호(M5-2) 경로를 따라 이동하는 제5 주행(M5)을 수행함으로써, 본체 전방이 벽(610)의 제2 지점에 접촉하도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
도 13에서는 도 12에 도시된 실시예가 흐름도로 나타난다.
도 13을 참조하면, 본체 전방이 벽의 제1 지점에 접촉한 것으로 판단되는 경우, 제어부(1800)는 본체를 벽으로부터 제1 거리만큼 후진시킬 수 있다(S1102).
이후, 제어부(1800)는 제1 호(M5-1)를 따라 청소기(100)를 주행시킬 수 있다(S1301).
제1 호(M5-1)를 따라 주행시키는 단계(S1301)에 이어서, 제어부(1800)는 제2 호(M5-2)를 따라 청소기(100)를 주행시킬 수 있다(S1302).
이로써, 제어부(1800)는 본체와 벽(610)의 최초 접촉 지점인 제1 지점으로부터 제2 거리(d2)만큼 이격된 지점인 제2 지점에 본체 전방이 접촉될 때까지, 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
도 12를 참조하면, 제어부(1800)는 청소기의 본체를 제2 지점(P2)으로부터 제3 지점(P3)까지 S자 형태의 경로를 따라 이동시킬 수 있다.
일 예에서, 제2 호(M5-2) 경로의 일단은 벽(610)의 제2 지점에 대응되도록 설정될 수 있다.
다른 예에서, 제1 호(M5-1) 경로의 곡률은, 제2 호(M5-2) 경로의 곡률과 대응될 수 있다.
도 12에 도시된 실시예는 제자리 회전을 수행하지 못하는 청소기(100)에 적용될 수 있다.
한편, 도 8 및 도 12에서 설명한 주행 과정은 벽(610)에 대해 수직한 방향을 따라 후진하는 제2 주행(M2)을 포함한다.
이와 달리 도 14에서는 곡선 경로를 따라 벽(610)으로부터 이격되고, 이격된 지점으로부터 다시 곡선 경로를 따라 벽(610)으로 접근하는 주행 방법이 설명된다.
도 14를 참조하면, 제어부(1800)는 본체와 벽(610)이 접촉하면, 청소기(100)가 벽(610)과 이격되도록 제1 곡선 경로를 따라 이동시키는 제6 주행(M6)을 수행할 수 있다.
제어부(1800)는 제1 곡선 경로를 따라 이동시키는 제6 주행(M6)이 완료되면, 제어부(1800)는 벽(610)의 제1 지점과 제2거리만큼 이격된 벽(610)의 제2 지점에 본체 전방이 다시 접촉하도록, 본체를 제2 곡선 경로를 따라 이동시키는 제7 주행(M7)을 수행할 수 있다.
도 14에 도시된 것과 같이, 제2 곡선 경로는 제1 곡선 경로보다 길게 설정될 수 있다. 즉, 제어부(1800)는 본체를 벽(610)으로부터 이격시키는 제6 주행(M6)의 주행 경로보다, 상기 본체를 다시 벽(610)으로 접근시키는 제7 주행(M7)의 주행 경로를 더 길게 설정할 수 있다.
또한, 제1 곡선 경로의 곡률은, 제2 곡선 경로의 곡률보다 크게 설정될 수 있다. 즉, 제어부(1800)는 본체를 벽(610)으로부터 이격시키는 제6 주행(M6)의 주행 경로의 곡률보다, 상기 본체를 다시 벽(610)으로 접근시키는 제7 주행(M7)의 주행 경로의 곡률을 더 작게 설정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 로봇 청소기가 청소 영역을 빈틈없이 청소할 수 있도록 벽면 주면에서 세밀한 주행을 수행을 수행함으로써, 청소기의 성능을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 지그재그 주행에 의해 청소를 수행하지 못하는 미청소 영역을 최소화함으로써, 청소기에 대한 사용자의 만족도를 향상시킬 수 있다.

Claims (15)

  1. 본체;
    상기 본체를 이동시키는 구동부;
    상기 본체의 전면에 설치된 흡입부; 및
    미리 설정된 주행 패턴에 근거하여, 상기 본체가 이동되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 미리 설정된 주행 패턴을 따라 주행하는 중에, 상기 본체의 일면이 상기 본체의 진행방향 측에 존재하는 벽의 제1 지점과 접촉하면, 상기 본체가 미리 설정된 제1거리만큼 상기 벽으로부터 후진되도록 상기 구동부를 제어하여 상기 본체의 일면을 상기 벽으로부터 이격시키고,
    상기 본체의 후진 주행이 완료되면, 상기 제1 지점과 제2거리만큼 이격된 제2 지점에 상기 본체 전면이 다시 접촉하도록 상기 구동부를 제어하되,
    상기 제1 지점 및 상기 제2 지점은,
    기설정된 기준 크기의 영역이 서로 중첩되고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 지점과 상기 제2 지점이 중첩되는 영역을 복수 회 지나며 청소하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체의 진행방향 측에 배치되어, 외부로부터 인가되는 물리력을 감지하는 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 센서의 감지결과에 근거하여, 상기 본체와 상기 벽의 접촉 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    주행 모드에 따라 상기 중첩되는 영역의 크기가 가변되도록 상기 기준 크기의 설정을 가변시키는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 본체가 상기 벽으로부터 후진하는 동안,
    상기 본체의 주행방향과 상기 벽면의 평행 상태가 기설정된 기준 시간 이상 동안 유지되도록 후진 주행을 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 본체의 후진 주행이 완료되면, 상기 본체를 소정의 각도만큼 제자리 회전시키고, 이후 미리 설정된 경로를 따라 상기 본체를 이동시키도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 지점에 상기 본체가 접촉하기 전에, 상기 본체의 이동 이력과 관련된 정보에 근거하여, 상기 본체를 회전시키는 방향을 설정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 이동 이력과 관련된 정보에 근거하여, 상기 벽 중 미청소 영역을 검출하고, 검출된 미청소 영역 측으로 상기 본체가 회전하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 미리 설정된 경로의 일단은, 상기 제2 지점과 대응되는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 본체와 상기 벽이 접촉하면, 상기 본체를 상기 벽과 이격되도록 제1 곡선 경로를 따라 이동시키는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 곡선 경로를 따라 이동시키는 주행이 완료되면, 상기 제1 지점과 제2거리만큼 이격된 제2 지점에 상기 본체 전면이 다시 접촉하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 곡선 경로를 따라 이동시키는 주행이 완료되면, 상기 본체를 제2 곡선 경로를 따라 이동시키는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2 곡선 경로를 상기 제1 곡선 경로보다 길게 설정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 곡선 경로의 곡률을 상기 제2 곡선 경로의 곡률보다 크게 설정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 본체의 규격과 관련된 정보에 근거하여, 상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이의 거리를 설정하고,
    설정된 거리에 근거하여, 상기 본체가 이동하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  15. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 청소기의 주행 모드에 근거하여, 상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이의 거리를 설정하고,
    설정된 거리에 근거하여, 상기 본체가 이동하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
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