KR102103291B1 - 내부에 위치하는 라이다 장치를 포함하는 로봇 청소기 및 이를 이용한 청소구역 탐지방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 예는 내부에 위치하는 라이다 장치를 포함하는 로봇 청소기 및 이를 이용한 청소구역 탐지방법을 제공한다. 더욱 상세하게는, 로봇 청소기 내부에 구비되어 항시 외부로 돌출되지 않는 내부에 위치하는 라이다 장치를 포함하는 로봇 청소기 및 이를 이용한 청소구역 탐지방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 내부에 위치하는 라이다 장치를 포함하는 로봇 청소기는 하우징; 상기 하우징 내부에 위치한 라이다(Lidar); 상기 라이다 하부에 형성되는 지지부; 상기 지지부의 일측과 연결되는 연결축; 상기 연결축에 연결된 제1톱니바퀴; 상기 제1톱니바퀴와 맞물려 회전하는 제2톱니바퀴; 상기 제2톱니바퀴의 중심축과 연결되어 회전시키는 제1모터; 상기 하우징 전방에 형성되어, 로봇 청소기의 주행 중 전방의 사람 또는 동물을 감지하는 전방카메라; 및 상기 하우징 전방에 형성되어 상기 라이다로부터 발생되는 레이저가 투과되는 레이저 투과창;을 포함하여 상기 라이다를 상하 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 내부에 위치하는 라이다 장치를 포함하는 로봇 청소기는 하우징; 상기 하우징 내부에 위치한 라이다(Lidar); 상기 라이다 하부에 형성되는 지지부; 상기 지지부의 일측과 연결되는 연결축; 상기 연결축에 연결된 제1톱니바퀴; 상기 제1톱니바퀴와 맞물려 회전하는 제2톱니바퀴; 상기 제2톱니바퀴의 중심축과 연결되어 회전시키는 제1모터; 상기 하우징 전방에 형성되어, 로봇 청소기의 주행 중 전방의 사람 또는 동물을 감지하는 전방카메라; 및 상기 하우징 전방에 형성되어 상기 라이다로부터 발생되는 레이저가 투과되는 레이저 투과창;을 포함하여 상기 라이다를 상하 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 내부에 위치하는 라이다 장치를 포함하는 로봇 청소기 및 이를 이용한 청소구역 탐지방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 라이다 장치가 로봇 청소기 내부에 구비되어 항시 외부로 돌출되지 않는, 내부에 위치하는 라이다 장치를 포함하는 로봇 청소기 및 이를 이용한 청소구역 탐지방법에 관한 것이다.
기술이 발달함에 따라 자율 주행 로봇이 상용화 하고 있다. 이 중 일상생활에서 많이 쓰이는 로봇 청소기는 다양한 종류의 센서를 갖추고 있다. 이들 중에 주로 사용되는 센서에는 영상을 촬영하여 주행경로를 파악하는 카메라와, 360도 회전하면서 주변을 스캔하기 위해 움직여 주변청소영역을 검출하는 라이다(LiDAR)가 있다.
카메라의 경우 촬영된 이미지를 바탕으로 청소경로를 설정하는 반면, 라이다의 경우 거리감지측정을 통해 청소경로를 위한 지도를 구현한다. 라이다의 경우 카메라보다 보다 정밀한 청소지도 작성이 가능하고 실시간으로 보다 정확하고 빠르게 주변 물체를 탐지하는 것이 장점이다. 때문에 라이다를 구비한 로봇 청소기의 출시가 늘어나고 있다.
그러나, 라이다 본체부는 라이다 작동여부와 무관하게 로봇청소기 표면에 항상 돌출되어 있고, 로봇청소기의 상부면이 평평하지 못하다는 단점이 있어서, 사용자가 불편을 느낄 수 있다. 또한, 침대 밑의 틈새 등을 청소하기 위해 로봇 청소기가 들어가다 라이다가 파손될 위험이 있으며, 청소 또한 불가능하다.
대한민국 공개특허 제 10-2018-0081546호(발명의 명칭: 자동 청소 디바이스 및 청소 방법)에서는, 레이저 거리 측정 장치 LDS를 포함하는 자동 청소 디바이스에 관한 구성이 개시되어 있다.
또한 라이다 뿐만 아니라, 레이더센서, 적외선센서 등의 거리감지센서 등도 마찬가지인 실정이다. 그러므로, 로봇 본체에 내장되어 항시 돌출되어 있지 않은 구성이 요구된다.
또한, 라이다의 발광부에서 나오는 레이저에 의해 사용자 또는 동물의 안구가 손상될 수 있는 위험이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 로봇청소기 내부에 라이다 장치를 위치시켜 항시 외부로 돌출되지 않도록 하고, 또한 레이저 투과창을 구비하여, 레이저 광선에 사용자의 안구가 노출되는 일을 막는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 하우징; 상기 하우징 내부에 위치한 라이다(Lidar); 상기 라이다 하부에 형성되는 지지부; 상기 지지부의 일측과 연결되는 연결축; 상기 연결축에 연결된 제1톱니바퀴; 상기 제1톱니바퀴와 맞물려 회전하는 제2톱니바퀴; 상기 제2톱니바퀴의 중심축과 연결되어 회전시키는 제1모터; 상기 하우징 전방에 형성되어, 로봇 청소기의 주행 중 전방의 사람 또는 동물을 감지하는 전방카메라; 및 상기 하우징 전방에 형성되어 상기 라이다의 레이저가 투과되는 레이저 투과창;을 포함하여 상기 라이다를 상하 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 라이다의 상하 방향으로의 이동을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 전방카메라를 통해 감지된 결과에 따라 상기 라이다의 상하 방향 이동을 제어할 수 있다.
또한, 상기 전방카메라를 통해 감지된 결과에 따라 상기 제어부를 통해 상기 라이다의 상기 레이저의 출력을 조절할 수 있다.
또한, 상기 레이저 투과창은, 상기 레이저가 일정 출력일 시, 상기 라이다의 상하 방향 이동에 따라 투과된 상기 레이저의 감도를 조절하기 위해 하우징 내부의 위로부터 아래로의 두께가 다른 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 라이다와 상기 지지부 사이에 형성되는 회전판; 상기 회전판의 일측에는 결합공이 형성되어 이에 연결되는 구동축; 및 상기 구동축에 연결되는 제2모터;를 포함하여 상기 라이다를 좌우 방향으로 회전시킬 수 있다.
또한, 상기 제1모터 구동 시, 상기 제2톱니바퀴가 회전하고, 이에 맞물린 상기 제1톱니바퀴가 반대 방향으로 회전하며, 이에 연결된 상기 지지부의 상하 방향 중 한편으로의 이동이 결정되는 과정을 통해, 상기 라이다의 상하 방향 이동으로 인해 상기 레이저 투과창의 두께에 따라 레이저 투과율을 조절할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부에 위치하는 라이다 장치를 포함하는 로봇 청소기 및 이를 이용한 청소구역 탐지방법에 있어서, ⅰ) 상기 주행 로봇이 시작위치에서 전진하는 단계; ⅱ) 상기 전방카메라를 통해 사람 또는 동물을 감지하는 단계; ⅲ) 상기 ⅱ)단계를 통해 감지된 결과가 있을 시, 상기 제어부가 라이다의 위치판단 후 상 또는 하 방향으로의 이동을 결정하는 단계; ⅳ) 상기 ⅱ)단계에서 감지 결과가 없을 시, 또는 상기 ⅲ)단계를 수행 후 전진하며 장애물을 탐지하는 단계; ⅴ) 상기 ⅳ)단계에서 감지된 결과가 있을 시, 상기 주행 로봇이 180도 회전하여 돌아가는 단계; ⅵ) 상기 ⅳ)단계 또는 ⅴ)단계에서 주행 중 시작위치로 귀환할 때까지 전진하며 청소구역을 맵핑(mapping)하는 단계; 및 ⅶ) 주행 로봇이 시작 위치로 귀환 시 청소구역 지도를 완성하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 ⅱ)단계에서 전방카메라를 통해 감지된 결과에 따라, 상기 제어부를 통해 상기 라이다에서 발생하는 레이저의 출력 조절을 통해 투과율을 조절할 수 있다.
또한, 상기 ⅲ)단계에서 상기 라이다의 상하 방향 이동으로 상기 레이저 투과창의 두께에 따라 레이저의 투과율을 조절할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부에 위치하는 라이다 장치를 포함하는 로봇 청소기를 이용한 청소구역 탐지방법에 따라, 설정된 청소구역을 청소하기 위한 로봇 청소기의 이동경로 생성방법을 포함한다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 로봇청소기 내부에 라이다 장치를 위치시켜 항시 외부로 돌출되지 않도록 하여, 미관상 단일함을 주고, 기존의 돌출된 라이다를 가진 로봇청소기가 들어가지 못했던 틈새도 청소할 수 있는데 있으며, 기존의 돌출된 라이다를 구비한 로봇 청소기와는 달리 미연에 라이다의 파손을 방지할 수 있다.
또한 레이저 투과창을 구비하여, 레이저 광선에 사용자의 안구가 노출되는 인명사고도 미연에 방지할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 내부에 위치하는 라이다 장치의 고정 시의 로봇 청소기의 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 내부에 위치하는 라이다 장치의 상하 방향 이동 시의 로봇 청소기의 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 청소구역 탐지각도의 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 청소구역 탐지방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 청소구역 탐지경로의 예시도이다.
도6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 로봇 청소기의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 내부에 위치하는 라이다 장치의 상하 방향 이동 시의 로봇 청소기의 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 청소구역 탐지각도의 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 청소구역 탐지방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 청소구역 탐지경로의 예시도이다.
도6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 로봇 청소기의 예시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 내부에 위치하는 라이다 장치의 고정 시의 로봇 청소기의 측단면도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 내부에 위치하는 라이다 장치의 상하 방향 이동 시의 로봇 청소기의 측단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 청소구역 탐지각도의 예시도이다.
도 1내지 도3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 내부에 위치하는 라이다 장치를 포함하는 로봇 청소기의 구성은, 하우징(10); 하우징(10) 내부에 위치한 라이다(Lidar, 100); 라이다(100) 하부에 형성되는 지지부(110); 지지부(110)의 일측과 연결되는 연결축(120); 연결축(120)에 연결된 제1톱니바퀴(130); 제1톱니바퀴(140)와 맞물려 회전하는 제2톱니바퀴(140); 제2톱니바퀴(140)의 중심축과 연결되어 회전시키는 제1모터(150); 하우징(10) 전방에 형성되어, 로봇 청소기(400)의 주행 중 전방의 사람 또는 동물을 감지하는 전방카메라(200); 및 하우징(10) 전방에 형성되어 라이다(100)로부터 발생되는 레이저가 투과되는 레이저 투과창(300);을 포함한다.
하우징(10)은, 로봇 청소기(400)의 몸체를 이루며, 기존 로봇 청소기에 사용되는 재질과 모양의 것을 사용할 수 있다.
라이다는(LiDAR, Light Detection And Ranging, 100), 레이저를 발사하고, 그 빛이 주위의 대상 물체에서 반사되어 돌아오는 것을 받아 물체까지의 거리 등을 측정함으로써 주변의 모습을 정밀하게 그려내는 장치로서, LDS(Laser Detect System)라고도 한다. 일반적으로 발광부와 수광부를 포함하여 위의 기능을 수행하고, 로봇 청소기에 사용되는 종래 기술을 사용할 수 있다.
지지부(110)는, 라이다(100)의 하부를 지탱하면서 라이다(100)의 상하 방향 이동을 위한 구성으로서, 제1모터(113) 구동 시, 제2톱니바퀴(140)가 회전하고, 이에 맞물린 제1톱니바퀴(130)가 반대 방향으로 회전하며, 이에 연결된 지지부(110)의 상하 방향 중 한편으로의 이동이 결정되는 과정을 통해, 라이다(100)를 위 또는 아래로 이동시킬 수 있다. 또한 이러한 상하 방향 이동을 이용하여 레이저 투과창(300)의 두께에 따라 레이저 투과율을 조절하여 사람 또는 동물의 안구가 레이저에 노출되는 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.
전방카메라(200)는, 하우징(10) 전면부 상단에 형성되고, 라이다(100)가 수행하는 주변 물체와의 거리 감지 목적 대신, 주변에 감지된 생물 중, 사람 또는 동물을 인식하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 기능을 위해, 안면인식센서, 동작인식센서 등을 포함할 수 있고, 전방카메라(200)의 종류는 CMOS, CCD, DSLR, 기타 영상촬영이 가능한 카메라 중 하나를 선택하여 사용할 수 있다.
레이저 투과창(300)은, 레이저가 일정 출력일 시, 라이다(100)의 상하 방향 이동에 따라 투과된 레이저의 감도를 조절하기 위해 하우징(10) 내부의 위로부터 아래로의 두께가 다르게 형성되고, 그 재질은 자외선 차단렌즈, 블루레이 차단렌즈 등의 렌즈 중 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 라이다(100)의 상하 방향으로의 이동을 제어하는 제어부;를 더 포함하고, 제어부는, 전방카메라(200)를 통해 감지된 결과에 따라 라이다(100)의 상하 방향 이동을 제어할 수 있다. 또한, 전방카메라(200)를 통해 감지된 결과에 따라 제어부를 통해 라이다(100)의 레이저의 출력을 조절할 수도 있다.
또한 제어부는, 일반적으로 로봇 청소기(400)의 전반적인 동작을 제어하는데 사용되는 프로세서일 수 있다. 저장부를 포함할 수 있고, 로봇 청소기(400)의 동작을 위한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 보다 상세하게는, 라이다(100)가 측정한 주변 물체와의 거리정보를 전송 받아 저장할 수 있다. 또한 저장부는, 로봇 청소기(400)에 사용되는 청소 지도와 청소 영역에 대한 데이터를 저장할 수 있다.
여기서 저장부는, RAM, ROM, SSD, HDD, 메모리 카드, USB 메모리 등과 같은 형태의 저장수단 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 라이다(100)와 지지부(110) 사이에 형성되는 회전판(111); 회전판의 일측에는 결합공이 형성되어 이에 연결되는 구동축(112); 및 구동축(112)에 연결되는 제2모터(113);를 포함하여 라이다(100)를 좌우 방향으로 회전시킬 수 있다. 이는 종래 로봇 청소기의 라이다가 동작하는 구성을 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 라이다(100)는 로봇 청소기(400) 내부에 형성되어 로봇 청소기(400)의 주행 방향의 후방을 탐지하기 어려운 구조로, 도 3에서 보는 바와 같이, 전방의 일정 탐지각도 범위 내에서 청소구역을 탐지할 수 있다. 보다 상세하게는, 종래 로봇 청소기의 외부에 형성된 라이다처럼, 로봇 청소기가 주행하며 좌우 방향으로 360도로 회전하며 청소구역을 탐지하는 것이 아니라, 전방의 일정각도만을 탐지하게 되므로, 청소구역을 왕복하면서 청소구역지도를 완성할 수 있다. 이에 대한 방법은 후술한다. 여기서 일정각도란, 하우징(10) 전방에 형성된 레이저 투과창(300)의 너비에 따라 정해질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 청소구역 탐지방법의 순서도이다.
도 4에서 보는 바와 같이, 본 발명의 내부에 위치하는 라이다 장치를 포함하는 로봇 청소기의 청소구역 탐지방법은 다음과 같은 단계로 이루어진다.
단계 S100을 거쳐 단계 S110에서, 로봇 청소기가 시작위치에서 전진할 수 있다.
단계 S120에서, 하우징의 전방에 형성된 전방카메라를 통해 사람 또는 동물을 감지할 수 있다. 이는 라이다와는 별개의 감지수단으로서, 위에서 서술한 바와 같이 사람 또는 동물을 인식하여 안전사고를 예방할 수 있다.
단계 S130을 거쳐 단계 S131에서, 단계 S120를 통해 전방카메라가 감지한 결과가 있을 시, 제어부가 라이다의 위치판단 후 상 또는 하 방향으로의 이동을 결정할 수 있다. 여기서 감지 결과란, 사람 또는 동물을 인식한 것으로서, 사람 또는 동물의 안구가 레이저에 노출되지 않게 하기 위한 것이다.
단계 S140에서, 단계 S120에서 감지 결과가 없을 시, 로봇 청소기가 계속 전진하며 장애물을 탐지할 수 있다. 또한, 단계 S130을 거쳐 단계 S131을 수행 후에도 동일한 동작을 수행할 수 있다.
단계 S150에서, 단계 S140에서 감지된 결과가 있을 시, 로봇 청소기가 180도 회전하여 돌아갈 수 있다. 여기서 감지된 결과란, 라이다를 통해 주변 물체 또는 장애물과의 거리를 감지한 결과를 뜻하고, 180도 회전하여 돌아가는 것은 장애물을 제외한 청소구역을 탐지하기 위한 것이며, 180도 미만의 각도로 회전하여 장애물과의 충돌을 피하고 주행을 계속할 수도 있다.
단계 S141을 수행 후 단계 S160에서, 단계 S120 또는 단계 S150을 거쳐 주행 중 시작위치로 귀환할 때까지 전진하며 청소구역을 맵핑(mapping)할 수 있다. 주행 시작위치로 귀환하는 것은, 라이다가 로봇 청소기 내부에 형성되어 있어 전방만을 탐지하기 때문이다.
여기서 청소구역의 맵핑은, 파티클 필터링(Particle Filtering)에 기반한 위치추정 알고리즘을 통해 이에 상응하는 청소지도를 생성할 수 있다. 파티클 필터링은, 시뮬레이션에 기반을 둔 예측기술의 하나로 계속적인 몬테카를로 방법이라고도 한다. 파티클 필터링은 계량경제학에서 중요하게 쓰이며, 보통 베이즈 모델을 추정하기 위해 사용된다.
또한 위치추정 알고리즘은, 동시적 위치추정 및 지도작성(SLAM, Simultaneous localization and mapping)을 사용할 수 있다. 동시적 위치추정 및 지도작성은 로봇공학 등에서 사용하는 개념으로, 임의 공간에서 이동하면서 주변을 탐색할 수 있는 로봇에 대해, 그 공간의 지도 및 현재 위치를 추정하는 방법이다.
단계 S170에서, 로봇 청소기가 시작 위치로 귀환 시 청소구역 지도를 완성할 수 있다. 이는 단계 S160에서의 청소구역 맵핑 과정이 완료되는 것으로, 이를 기반으로 로봇 청소기가 주행 시, 주변 물체 또는 장애물의 위치를 미리 파악하여 충돌을 방지하고 청소를 수행할 수 있다. 단계 S170이 완료 된 후, 다시 단계 S100으로 돌아가 일련의 과정을 반복 수행하며 청소를 완료할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 단계 S120에서 전방카메라를 통해 감지된 결과에 따라, 제어부를 통해 라이다에서 발생하는 레이저의 출력 조절을 통해 투과율을 조절할 수 있다. 이는 라이다의 수직방향으로의 위치가 고정된 상태에서, 사람 또는 동물의 안구가 레이저에 노출되는 것을 방지하기 위한 수단 중의 하나이다.
또한, 단계 S130에서 라이다의 상하 방향 이동으로 상기 레이저 투과창의 두께에 따라 레이저의 투과율을 조절할 수 있다. 이는 라이다의 레이저 출력이 일정한 상태에서, 라이다의 상하 방향 이동과 레이저 투과창의 두께에 따라 투과되는 레이저를 조절함으로써, 상기 서술한 바와 같이 이 또한 사람 또는 동물의 안구가 레이저에 노출되는 것을 방지하기 위한 수단 중의 하나이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 청소구역 탐지경로의 예시도이다.
로봇 청소기가 기본적으로 직선 주행을 하며 장애물 또는 벽을 만나면 회전을 하여 직진하는 것을 반복 수행하여 청소구역 맵핑을 완성할 수 있다. 보다 자세한 설명은 상기 서술한 바와 같다.
도6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 로봇 청소기의 예시도이다.
(a)의 경우, 내부에 위치하는 라이다 장치를 전방 및 후방에 포함하는 로봇 청소기의 예시도이다. 본 발명의 로봇 청소기의 청소구역 탐지각도의 한계를 극복하기 위해, 후방에 라이다 장치를 더 포함하여 전방 및 후방을 동시에 라이다가 감지하여 보다 빠르게 청소구역 지도를 완성할 수 있다.
(b)의 경우, 내부에 위치하는 라이다 장치를 전방 및 측방에 다수 포함하는 로봇 청소기의 예시도이다. 이 또한 본 발명의 로봇 청소기의 청소구역 탐지각도의 한계를 극복하기 위해, 기존 라이다 장치 외에 좌우 측방에 라이다 장치를 더 포함할 수 있다. 마찬가지로, 다수의 라이다가 동시에 청소구역을 감지하므로 보다 신속하게 청소구역 맵핑이 가능할 수 있다.
(c)의 경우, 로봇 청소기 내부에 레일이 형성되어, 라이다 장치가 내부에서 레일을 따라 돌아가며 360도의 탐지각도를 만들어 낼 수 있다. 레일이 로봇 청소기 내부에 하우징의 형상을 따라 형성되어 있어, 라이다 장치가 레일을 따라 회전하며 360도로 청소구역을 탐지할 수 있다. 이러한 구성을 통해 청소구역 탐지각도의 한계를 극복할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 상기 서술한 청소구역 탐지방법에 따라, 설정된 청소구역을 청소하기 위한 로봇 청소기의 이동경로 생성방법은, 기본적으로 직진 주행을 하며, 라이다 장치가 벽 또는 장애물 탐지 시 180도 회전 또는 좌우 방향으로 90도 회전을 하여 다시 직진 주행을 반복한다. 이러한 일련의 과정을 거쳐 청소구역 지도를 완성할 수 있다.
또한 이후의 청소 시에는, 초기 주행 시 완성한 청소구역지도를 기반으로 이동경로를 진행하며, 이와 동시에 실시간으로 라이다 장치가 탐지한 데이터 중 변경된 경로 및 장애물 정보를 수정 및 추가할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 하우징
100 : 라이다
110 : 지지부;
111 : 회전판;
112 : 구동축
113 : 제2모터
120 : 연결축;
130 : 제1톱니바퀴;
140 : 제2톱니바퀴;
150 : 제1모터;
200 : 전방카메라
300 : 레이저 투과창
400 : 로봇 청소기
410 : 로봇 청소기
420 : 로봇 청소기
430 : 로봇 청소기
100 : 라이다
110 : 지지부;
111 : 회전판;
112 : 구동축
113 : 제2모터
120 : 연결축;
130 : 제1톱니바퀴;
140 : 제2톱니바퀴;
150 : 제1모터;
200 : 전방카메라
300 : 레이저 투과창
400 : 로봇 청소기
410 : 로봇 청소기
420 : 로봇 청소기
430 : 로봇 청소기
Claims (10)
- 하우징;
상기 하우징 내부에 위치한 라이다(Lidar);
상기 라이다 하부에 형성되는 지지부;
상기 지지부의 일측과 연결되는 연결축;
상기 연결축에 연결된 제1톱니바퀴;
상기 제1톱니바퀴와 맞물려 회전하는 제2톱니바퀴;
상기 제2톱니바퀴의 중심축과 연결되어 회전시키는 제1모터;
상기 하우징 전방에 형성되어, 로봇 청소기의 주행 중 전방의 사람 또는 동물을 감지하는 전방카메라; 및
상기 하우징 전방에 형성되어 상기 라이다로부터 발생되는 레이저가 투과되는 레이저 투과창;을 포함하고,
상기 라이다를 상하 방향으로 이동시키며,
상기 제1모터 구동 시, 상기 제2톱니바퀴가 회전하고, 이에 맞물린 상기 제1톱니바퀴가 반대 방향으로 회전하며, 이에 연결된 상기 지지부의 상하 방향 중 한편으로의 이동이 결정되는 과정을 통해, 상기 라이다의 상하 방향 이동으로 인해 상기 레이저 투과창의 두께에 따라 레이저 투과율을 조절하는 것을 특징으로 하는 내부에 위치하는 라이다 장치를 포함하는 로봇 청소기.
- 청구항 1에 있어서,
상기 라이다의 상하 방향으로의 이동을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 전방카메라를 통해 감지된 결과에 따라 상기 라이다의 상하 방향 이동을 제어하는 것을 특징으로 하는 내부에 위치하는 라이다 장치를 포함하는 로봇 청소기.
- 청구항 2에 있어서,
상기 전방카메라를 통해 감지된 결과에 따라 상기 제어부를 통해 상기 라이다의 상기 레이저의 출력을 조절하는 것을 특징으로 하는 내부에 위치하는 라이다 장치를 포함하는 로봇 청소기.
- 청구항 1에 있어서,
상기 레이저 투과창은, 상기 레이저가 일정 출력일 시, 상기 라이다의 상하 방향 이동에 따라 투과된 상기 레이저의 감도를 조절하기 위해 하우징 내부의 위로부터 아래로의 두께가 다른 것을 특징으로 하는 내부에 위치하는 라이다 장치를 포함하는 로봇 청소기.
- 청구항 1에 있어서,
상기 라이다와 상기 지지부 사이에 형성되는 회전판;
상기 회전판의 일측에는 결합공이 형성되어 이에 연결되는 구동축; 및
상기 구동축에 연결되는 제2모터;를 포함하여 상기 라이다를 좌우 방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 내부에 위치하는 라이다 장치를 포함하는 로봇 청소기.
- 삭제
- 청구항 2의 내부에 위치하는 라이다 장치를 포함하는 로봇 청소기를 이용한 청소구역 탐지방법에 있어서,
ⅰ) 상기 주행 로봇이 시작위치에서 전진하는 단계;
ⅱ) 상기 전방카메라를 통해 사람 또는 동물을 감지하는 단계;
ⅲ) 상기 ⅱ)단계를 통해 감지된 결과가 있을 시, 상기 제어부가 라이다의 위치판단 후 상 또는 하 방향으로의 이동을 결정하는 단계;
ⅳ) 상기 ⅱ)단계에서 감지 결과가 없을 시, 또는 상기 ⅲ)단계를 수행 후 전진하며 장애물을 탐지하는 단계;
ⅴ) 상기 ⅳ)단계에서 감지된 결과가 있을 시, 상기 주행 로봇이 180도 회전하여 돌아가는 단계;
ⅵ) 상기 ⅳ)단계 또는 ⅴ)단계에서 주행 중 시작위치로 귀환할 때까지 전진하며 청소구역을 맵핑(mapping)하는 단계; 및
ⅶ) 주행 로봇이 시작 위치로 귀환 시 청소구역 지도를 완성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부에 위치하는 라이다 장치를 포함하는 로봇 청소기를 이용한 청소구역 탐지방법.
- 청구항 7에 있어서,
상기 ⅱ)단계에서 전방카메라를 통해 감지된 결과에 따라, 상기 제어부를 통해 상기 라이다에서 발생하는 레이저의 출력 조절을 통해 투과율을 조절하는 것을 특징으로 하는 내부에 위치하는 라이다 장치를 포함하는 로봇 청소기를 이용한 청소구역 탐지방법.
- 청구항 7에 있어서,
상기 ⅲ)단계에서 상기 라이다의 상하 방향 이동으로 상기 레이저 투과창의 두께에 따라 레이저의 투과율을 조절하는 것을 특징으로 하는 내부에 위치하는 라이다 장치를 포함하는 로봇 청소기를 이용한 청소구역 탐지방법.
- 청구항 7 내지 9 중 어느 한 항의 청소구역 탐지방법에 따라, 설정된 청소구역을 청소하기 위한 로봇 청소기의 이동경로 생성방법.
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| KR1020190024079A KR102103291B1 (ko) | 2019-02-28 | 2019-02-28 | 내부에 위치하는 라이다 장치를 포함하는 로봇 청소기 및 이를 이용한 청소구역 탐지방법 |
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