KR102207714B1 - 이동로봇의 충전 스테이션 위치 추천 방법을 통해 추천된 충전 스테이션에서 충전 가능한 이동로봇 - Google Patents

이동로봇의 충전 스테이션 위치 추천 방법을 통해 추천된 충전 스테이션에서 충전 가능한 이동로봇 Download PDF

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Abstract

본 발명은 5G 통신환경을 통해 주변의 기기들과 통신하고, 이러한 통신을 기초로 기계 학습을 통해 효율적인 이동루트 및 충전 스테이션의 위치를 추천할 수 있는 이동로봇에 대한 것이다. 본 발명의 이동로봇이 주행할 때, 이동로봇이 이동하는 이동공간에 배치된 아이템 종류에 따른 아이템 별 영역에 점수를 부여하되 콘센트가 확인되는 아이템 영역에 가점을 부여할 수 있다. 또한, 이동로봇이 이동하는 이동루트 중, 충전할 수 있는 충전 스테이션으로 복귀하는 거리가 최소인 이동로봇의 이동루트에 가장 높은 점수를 부여하여, 가점이 부여된 아이템 영역과 가장 높은 점수가 부여된 이동루트를 기초로 충전 스테이션이 배치될 위치를 추천하도록 할 수 있다. 이로 인해, 충전 스테이션에서 시작하여 충전 스테이션으로 복귀하기까지 이동거리가 최소가 되어 이동로봇의 충전 효율이 향상될 수 있게 된다.

Description

이동로봇의 충전 스테이션 위치 추천 방법을 통해 추천된 충전 스테이션에서 충전 가능한 이동로봇{METHOD FOR RECOMMENDING LOCATION OF CHARGING STATION AND MOVING ROBOT PERFORMING THE SAME}
본 발명은 최적의 이동로봇의 충전 스테이션을 추천하기 위한 방법 및 추천된 충전 스테이션에서 충전 가능한 이동로봇에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 이동로봇의 복수의 이동루트와, 이동로봇을 충전하는 충전 스테이션이 위치할 수 있는 아이템 여부를 판단하여 최적의 위치에 이동로봇 충전 스테이션을 추천할 수 있는 기술에 관한 것이다.
이하에서 기술되는 내용은 본 발명의 실시예와 관련되는 배경 정보를 제공할 목적으로 기재된 것일 뿐이고, 기술되는 내용들이 당연하게 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일 부분을 담당했다. 최근에는 로봇을 응용한 분야가 더욱 확대되고 있으며, 예컨대 의료용 로봇, 우주항공 로봇 등이 있다. 또한, 일반 가정에서 사용할 수 있는 가정용 로봇도 개발되고 있다. 이러한 로봇 중에서 자력으로 주행 가능한 로봇을 이동 로봇이라고 한다.
특히 가정에서 사용되는 이동 로봇의 대표적인 예는 로봇 청소기가 될 수 있으며, 이러한 로봇 청소기는 일정 영역을 스스로 주행하면서 로봇 청소기 주변의 먼지 또는 이물질을 흡입하여 해당 영역을 청소하는 기기이다.
이러한 이동로봇은 정해진 구역을 스스로 이동하며 임무를 수행하기 때문에 자동 충전 기능을 가지고 있다. 자동 충전 기능은 이동로봇 스스로 배터리 잔량을 파악하여 기준 값에 이르지 못할 경우 이동로봇이 이동하는 구역의 소정 위치에 설치된 충전대에 자동으로 복귀하여 배터리의 전원을 충전하는 기능이다. 이러한 자동 충전 기능에 의해 이동로봇은 충전이 완료되면 작업을 재개할 수 있다.
이와 같이 종래의 이동로봇의 충전 스테이션 자동 복귀 방법은 로봇 청소기를 사용하는 사용자가 임의의 위치에 충전 스테이션을 위치시킨 뒤, 저장된 정보에 따라 이동로봇의 배터리가 기준 값에 이르지 못하면 충전 스테이션으로 복귀하는 구조이다.
따라서, 이동로봇이 이동하는 이동루트에 관계되지 않고 사용자의 임의로 거치한 충전 스테이션부터 이동루트가 시작되고, 다시 충전 스테이션으로 복귀하기 때문에 이동로봇이 이동하는 이동공간 전체를 이동하지 못한 상태에서 배터리가 기준값이 이르지 못해 충전해야 하는 문제가 발생하기도 한다.
그러므로, 이동로봇이 최저의 시간을 이용하여 이동공간 전체를 이동한 뒤, 충전 스테이션으로 복귀하기까지의 거리가 최소가 되도록 최적의 충전 스테이션 위치가 제시되어야 할 것이다.
이러한 배터리의 잔량에 따라 충전 스테이션으로 복귀하는 이동로봇의 구체적인 예로서, 예컨대 국내등록특허 제10-0766435호의 '이동로봇의 충전대 복귀 시스템'에서는 충전대로부터 거리별로 서로 다르게 발신되는 안내 신호를 통해 정확하고 신속하게 이동로봇이 충전대로 복귀할 수 있도록 하는 이동로봇이 개시되어 있다.
그러나, 상기의 '이동로봇의 충전대 복귀 시스템'에서는 충전대로 복귀하기 위한 기술로, 충전대로부터 발산되는 안내 신호를 기초로 충전대의 방향과 거리정보를 산출한 결과를 토대로 이동로봇이 충전대로 복귀할 수 있지만, 이동로봇이 최저의 시간을 이용하여 이동공간 전체를 이동한 뒤, 충전대로 복귀하기까지의 거리가 최소가 되도록 최적의 충전대의 위치를 제시하는 기술에 대해서는 구체적으로 개시되어 있지 않는 한계가 있다.
즉, 상기의 '이동로봇의 충전대 복귀 시스템'은 충전대까지의 복귀경로를 설정하기 위한 충전대에서의 발신 신호을 제어하여 이동로봇이 효과적으로 충전대로 복귀하기 위한 상황만을 고려하는 경우이기 때문에, 이동로봇이 이동하는 이동공간 전체를 이동하지 못한 상태에서 배터리가 기준값에 이르지 못해 충전할 수도 있는 한계가 있었다.
또한, 국내공개특허 제10-2016-0097051호에 개시된 '로봇충전복귀장치 및 그 복귀방법'에서는 충전 스테이션에 설치된 정면 신호와 발신 거리가 순차적으로 증가하도록 하여 이동로봇이 보다 다양한 방향에서 충전 스테이션의 위치를 판단할 수 있도록 하는 기술을 제안한다.
이러한, 상기 '로봇충전복귀장치 및 그 복귀방법'에서는 충전 스테이션에서 이동로봇을 향해 정면신호, 발신거리가 순차적으로 증가하는 거리신호가 발신되도록 하고, 발신된 신호에 따라 이동로봇의 구동이 제어되도록 한다.
즉, 개시된 '로봇충전복귀장치 및 그 복귀방법'에 따르면 신호 종류에 따라 이동로봇의 구동이 제어되는 기술을 제안하지만, 이동로봇이 최저의 시간을 이용하여 이동공간 전체를 이동한 뒤, 충전 스테이션으로 복귀하기까지의 거리가 최소가 되도록 최적의 충전 스테이션 위치를 제시하기에는 어렵다는 한계가 있다.
따라서, 이동로봇이 최저의 시간을 이용하여 이동공간 전체를 이동한 뒤, 충전 스테이션으로 복귀하기까지의 거리 및 시간 등이 최소가 되도록 최적의 충전 스테이션 위치를 제시할 수 있는 방법이 필요하다.
한국등록특허 제 10-0766435 호(2007.10.05)
한국공개특허 제 10-2016-0097051 호(2016.08.17)
본 발명의 일 과제는, 이동로봇의 배터리를 충전하는 충전 스테이션의 적절한 위치를 제안 및 추천할 수 있는데 있다.
또한 본 발명의 다른 과제는 이동로봇이 이동공간 전체를 이동한 뒤, 충전 스테이션으로 복귀하기까지의 복수의 이동루트를 학습한 뒤, 학습한 복수의 이동루트 중에서, 충전 스테이션으로 복귀하기까지 최저의 이동시간 이동루트를 충전 스테이션의 위치로 제안 및 추천할 수 있는데 있다.
또한, 본 발명의 과제는 이동공간 내에 위치한 아이템의 충전 스테이션이 위치할 수 있는 영역을 점수화하여 최고의 점수가 부여된 충전 스테이션 영역을 기초로 충전 스테이션을 제안할 수 있는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 과제는, 이동로봇이 이동공간 전체를 이동한 뒤, 충전 스테이션으로 복귀하기까지의 복수의 이동루트 중에서, 충전 스테이션으로 복귀하기까지 최저의 이동시간 이동루트를 충전 스테이션의 위치와 점수화된 충전 스테이션이 위치할 수 있는 영역 중 최고의 점수가 부여된 충전 스테이션 영역을 기초로 충전 스테이션의 위치를 제안할 수 있는데 있다.
상기 과제들을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇의 충전 스테이션 위치 추천 방법은, 이동로봇이 이동하는 이동공간 맵 데이터 및 이동공간 내에 위치한 아이템 별 위치 데이터를 생성하고, 생성된 아이템 별 위치 데이터에 기초하여 이동공간에 위치한 아이템 별 영역을 설정한 뒤, 아이템의 종류에 기초하여 아이템 별 영역에 점수를 부여하고, 아이템 중 콘센트가 있는 위치에서부터 시작하는 이동루트로 이동공간을 커버하며 이동하는 복수의 이동루트 각각의 이동시간을 측정한 뒤, 측정된 이동시간에 따라 각각의 이동루트 별로 점수를 부여하고, 콘센트가 있는 영역에 부여된 점수 및 각각의 이동루트 별로 부여된 점수에 기초하여 이동로봇의 충전 스테이션 위치를 추천하는 과정으로 이루어질 수 있다.
즉, 충전 스테이션을 거치하기 위해서는 콘센트가 있는 영역에 거치해야 한다. 이때, 콘센트를 가리는 아이템이 없고, 콘센트가 있는 위치에서부터 시작하는 이동로봇의 이동루트 중에서 최적의 이동루트를 선택하여 이동로봇이 충전 스테이션으로 복귀하는 시간, 거리 등이 최소화되는 위치에 충전 스테이션이 거치되도록 추천하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 이동로봇의 충전 스테이션 위치 추천 방법에서 아이템 별 영역에 점수를 부여할 때, 아이템 별 영역에 콘센트가 있는 것으로 확인되면 아이템 별 영역에 가점을 부여하고, 아이템 별 영역에 콘센트가 없는 것으로 확인되면 아이템 별 영역에 감점을 부여할 수 있다.
이때, 아이템 별 영역에 가점을 부여할 때, 콘센트 주변에 콘센트를 차단하는 아이템이 있는 것으로 확인되면, 아이템 별 영역에 감점을 부여할 수 있다.
즉, 충전 스테이션이 충전되기 위해서는 콘센트가 있어야 한다. 따라서, 콘센트가 있는 아이템 영역에는 가점을 부여하여 콘센트가 있는 영역이 충전 스테이션이 위치하는 자리로 추천될 수 있게 할 수 있다. 이때, 콘센트가 있는 영역이되, 콘센트를 가리는 아이템(예를 들어, 가전, 가구 등)이 있는 경우, 콘센트가 있다고 하여도 콘센트를 자유롭게 사용할 수 없을 것이라 판단하여 감점을 부여할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이동로봇의 충전 스테이션 위치 추천 방법에서 이동로봇의 충전 스테이션 위치를 추천할 때, 아이템 별 영역에 부여하는 점수 중 가능 높은 점수를 획득한 아이템 위치를 충전 위치로 추천할 수 있다. 이때, 가장 높은 점수를 획득한 아이템은 콘센트가 있는 위치일 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇의 충전 스테이션 위치 추천 방법에서 복수의 이동루트 각각의 이동시간을 측정할 때, 이동공간을 커버하여 이동하는 복수의 이동루트 각각의 데이터를 수집할 수 있으며, 수집된 각각의 데이터는 콘센트가 있는 위치에서부터 시작하여 콘센트로 회귀하는 시간까지의 데이터가 될 수 있다.
이때, 각각의 이동루트 별로 점수를 부여할 때, 복수의 이동루트 각각의 데이터에서 최저의 이동시간 이동루트에 가장 높은 점수를 부여할 수 있다. 즉, 충전 스테이션에서 출발한 이동로봇이 충전 스테이션으로 복귀할 때까지 시간이 최저인 이동루트에 가장 높은 점수를 부여하는 것이다.
이와 같이, 이동공간 내의 여러 아이템이 있는 영역에 점수를 부여하되, 이중 콘센트가 있는 영역에 가장 높은 점수를 부여하고, 충전 스테이션에서 출발한 이동로봇이 충전 스테이션으로 되돌아오는 시간이 가장 적은 이동루트에 가장 높은 점수를 부여한 뒤, 가장 높은 점수의 아이템 영역과 가장 점수가 높은 이동루트를 기초로 충전 스테이션의 위치를 추천하게 된다. 따라서, 최적화된 위치에 충전 스테이션이 위치할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 이동로봇의 충전 스테이션 위치 추천 방법에서 이동공간의 맵 데이터 생성 시, 맵은 이동공간을 감지할 수 있는 거리센서 및 충돌센서 중 적어도 어느 하나를 통해 획득하게 된다.
이와 유사하게, 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇의 충전 스테이션 위치 추천 방법에서 아이템 별 위치 데이터 생성 시, 아이템은 영상 센서를 통해 획득할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇은, 위치가 추천된 충전 스테이션으로 이동 가능한 것으로서, 이동로봇의 본체, 이동로봇이 이동하는 이동공간의 맵 데이터가 저장된 메모리, 본체에 구비되고 이동로봇이 이동하는 이동공간에 위치에 아이템을 인식하는 사물 인식부, 메모리 및 사물 인식부와 통신하여 이동로봇의 충전 스테이션을 추천하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 제어부는 아이템 별 위치 데이터에 기초하여 사물 인식부에서 인식한 아이템이 콘센트인지를 판단하고, 아이템이 콘센트인 경우 콘센트가 있는 아이템 영역을 이동로봇 충전 스테이션으로 추천할 수 있도록 한다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 충전 스테이션이 위치할 적절한 위치를 추천할 수 있으며, 이로 힌해 이동로봇이 최적의 시간으로 최적의 거리를 이동하여 충전 스테이션으로 이동할 수 있도록 한다.
제어부는 콘센트가 있는 위치에서부터 시작하는 이동로봇이 이동하는 복수의 이동루트 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 제어부는 이동공간 커버하며 이동하는 복수의 이동루트 각각의 이동 시간을 측정하는 이동루트 측정부, 아이템 종류에 기초하여 아이템 별 영역 및 복수의 이동루트에 점수를 부여하는 점수 설정부를 포함하여 이루어질 수 있다.
이때, 아이템 종류에 따라 부여된 점수 및 이동루트 별로 부여된 점수에 기초하여 이동로봇 충전 스테이션 위치를 추천할 수 있다.
이와 같이, 아이템 종류와 이동루트에 따라 부여된 점수에 의해 충전 스테이션의 위치를 결정함으로써, 이동로봇이 최적의 위치에서 충전이 이루어질 수 있도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇의 점수 설정부는 아이템 별 영역에 콘센트가 확인되는 것으로 판단되면 아이템 별 영역에 가점을 부여하고, 아이템 별 영역에 콘센트가 확인되지 않은 것으로 판단되면 아이템 별 영역에 감점을 부여할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이동로봇의 점수 설정부는, 아이템 별 영역 중 콘센트가 확인되는 아이템 영역에 가장 높은 점수를 부여하되, 콘센트 주변에 콘센트를 차단하는 아이템이 있는 것으로 확인되면, 아이템 별 영역에 감점을 부여할 수 있다.
즉, 충전 스테이션이 충전되기 위해서는 콘센트가 있어야 한다. 따라서, 콘센트가 있는 아이템 영역에는 가점을 부여하여 콘센트가 있는 영역이 충전 스테이션이 위치하는 자리로 추천될 수 있게 할 수 있다. 이때, 콘센트가 있는 영역이되, 콘센트를 가리는 아이템(예를 들어, 가전, 가구 등)이 있는 경우, 콘센트가 있다고 하여도 콘센트를 자유롭게 사용할 수 없을 것이라 판단하여 감점을 부여할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇의 점수 설정부는, 이동공간을 커버하며 이동하는 복수의 이동루트 중에서 최저의 이동시간 이동루트에 가장 높은 점수를 부여할 수 있다. 즉, 충전 스테이션에서 출발한 이동로봇이 충전 스테이션으로 복귀할 때까지 시간이 최저인 이동루트에 가장 높은 점수를 부여하는 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇의 점수 설정부는, 이동공간 내의 다른 전기 디바이스들과 통신하여 각각의 콘센트에 인접한 전기 디바이스의 수에 따라 추가 가점을 부여하되, 전기 디바이스의 수가 가장 적은 아이템 영역에 가장 높은 추가 점수를 부여할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 구성에 따르면 이동공간 내의 여러 아이템이 있는 영역에 점수를 부여하되, 이중 콘센트가 있는 영역에 가장 높은 점수를 부여하고, 충전 스테이션에서 출발한 이동로봇이 충전 스테이션으로 되돌아오는 시간이 가장 적은 이동루트에 가장 높은 점수를 부여한 뒤, 가장 높은 점수의 아이템 영역과 가장 점수가 높은 이동루트를 기초로 충전 스테이션의 위치를 추천할 수 있다. 이로 인해, 최적화된 위치에 충전 스테이션이 위치할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 배터리가 기준값에 이르지 못하는 경우, 충전 스테이션으로 복귀하는 이동로봇이 최소의 시간과 최소의 거리를 이동하여 충전 스테이션으로 복귀할 수 있도록 적절한 충전 스테이션의 위치를 추천하도록 한다. 이로 인해 이동로봇이 배터리 부족 없이 충분히 이동공간을 이동할 수 있으며, 충전을 위한 이동로봇의 복귀 효율이 향상될 수 있다.
또한, 이동로봇의 충전 스테이션의 위치를 추천하기 위하여 이동공간 내 다양한 아이템이 위치하는 아이템 별 영역에 점수를 부여하고, 이동로봇이 이동하는 이동루트 각각에 점수를 부여할 수 있다. 이 중에서 콘센트를 가리는 아이템이 없는 콘센트 영역과, 이동로봇이 이동하는 이동루트 중에서 이동시간이 가장 짧은 이동루트에 가장 높은 점수를 부여할 수 있다. 부여된 점수를 기초로 가장 높은 점수가 부여된 아이템 영역에 충전 스테이션이 위치하도록 추천할 수 있다. 이로써, 사용자 임의로 충전 스테이션을 설치하는 것이 아닌 이동로봇의 이동거리, 이동시간, 아이템 별 특징 등을 기준으로 충전 스테이션 설치 위치를 추천하게 되어 보다 객관적으로 충전 스테이션의 설치 위치를 설정할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면 이동공간 내 배치된 아이템이 배치된 아이템의 위치 데이터를 지속적으로 생성하여 아이템의 위치가 변경되는 경우에, 변경된 아이템의 위치에 따라 최적의 충전 스테이션의 위치를 재 설정하도록 함으로써, 아이템의 위치에 관계없이 최적의 위치에 충전 스테이션이 배치될 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇이 구현된 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇에 대한 블록도이다.
도 3은 도 2의 메모리, 제어부 및 구동부 사이의 관계에 대한 블록도이다.
도 4는 도 1의 이동로봇이 이동루트에 따른 충전 스테이션의 위치 추천 변경에 대한 실시예를 도시한 도면이다.
도 4의 (a)는 초기 충전 스테이션 위치이고, 도 4의 (b)는 추천에 의해 변경된 충전 스테이션의 위치를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 아이템 별 영역에 따라 점수화하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 아이템 별 영역에 따라 점수화된 영역을 기초로 충전 스테이션을 추천한 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 이동로봇이 이동하는 이동공간의 맵 정보를 설정하고, 이동공간에 배치된 아이템 종류에 따라 점수를 부여하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 8은 도 7의 맵 정보를 설정한 상태에서 이동로봇이 이동하는 복수의 이동루트에 점수를 부여하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 9는 도 7 및 도 8에서 아이템 종류 및 이동로봇의 이동루트에 부여된 점수를 기초로 충전 스테이션의 추천 과정을 도시한 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 이하 실시예에서는 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 직접적인 관계가 없는 부분을 생략하지만, 본 발명의 사상이 적용된 장치 또는 시스템을 구현함에 있어서, 이와 같이 생략된 구성이 불필요함을 의미하는 것은 아니다. 아울러, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 사용한다.
이하의 설명에서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 되며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 이하의 설명에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 설명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 도면을 참고하여 본 발명의 충전 스테이션의 위치를 추천할 수 있는 자율주행이 가능한 이동로봇에 대해 자세히 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇이 구현된 실시예를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇에 대한 블록도이며, 도 3은 도 2의 메모리, 제어부 및 구동부 사이의 관계에 대한 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 이동로봇은, 예를 들어 자율 주행 가능한 청소 로봇인 경우를 설명하지만, 이동로봇은 자율 주행 이외에도 반자율 또는 수동 모드들로 작동될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 실시예의 기계학습 및 자율주행이 가능한 이동 로봇은 청소 로봇 이외에 자율, 반자율 등의 모드로 작동될 수 있는 로봇 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이동로봇(100)은 이동루트를 따라 이동하면서 이동로봇(100)의 전면(全面)에 위치하는 대상물(예를 들어, 먼지, 쓰레기 등)을 흡입할 수 있다.
이러한 이동로봇(100)은 이동루트를 따라 이동하면서 배터리의 기준값에 이르지 못하는 경우 충전 스테이션으로 이동하여 배터리를 충전할 수 있도록 구성될 수 있다. 이때, 충전 스테이션은 이동로봇(100)이 이동루트를 따라 이동하는 동안 최저의 시간 및 거리를 이용하여 충전 스테이션으로 이동할 수 있는 최적의 위치에 거치될 수 있도록 한다.
구체적으로 충전 스테이션은 이동로봇(100)이 구동하는데 필요한 전원을 공급하는 배터리를 충전할 수 있다. 즉, 이동로봇(100)이 임무(예: 청소) 중에 배터리의 잔량을 감지하여 충전이 필요하다고 판단되면, 충전 스테이션 복귀 알고리즘에 의해 충전 스테이션으로 복귀하게 된다. 충전 스테이션은 충전 스테이션 복귀 알고리즘에 의해 이동로봇(100)이 도킹하면 이동로봇(100)에 전원을 공급하고, 공급된 전원은 배터리를 충전하는 구조이다. 충전이 종료되면, 이동로봇(100)은 충전 스테이션에서 이탈하여 수행 중이던 임무를 재개하게 된다.
이러한 충전 스테이션은 초기에 이동로봇(100)을 사용하는 사용자가 콘센트가 있는 위치에 임의로 위치시키고, 이동로봇(100)은 충전 스테이션에서 시작하여 충전 스테이션으로 복귀하는 이동루트까지 최적의 조건에 관계없이 사용자가 임의로 설치한 충전 스테이션으로 복귀하는 것이 일반적이다.
이러한 한계점을 해결하기 위하여 본 발명의 실시예는 콘센트가 있는 영역에 이동로봇(100)의 최적 이동루트를 측정하여 충전 스테이션에서 시작하여 충전 스테이션으로 복귀하는 이동로봇(100)의 최적의 이동루트에 충전 스테이션을 배치시킬 수 있다. 이로 인하여 이동로봇(100)이 충전이 필요한 시점에 최소의 시간 및 최소의 거리만을 이동하여 충전할 수 있도록 하여 이동로봇(100)의 충전 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
이러한 충전 스테이션에서 충전 가능한 이동로봇(100)은 충전 스테이션의 배치 위치를 결정하기 위해 이동로봇(100)이 이동하는 이동공간(S)의 맵 데이터를 생성할 수 있다.
이를 위해, 이동로봇(100)은 이동로봇(100)의 외형을 형성하는 본체(110), 이동공간(S)의 맵 데이터가 저장된 메모리(160), 본체(110)에 구비되고 이동공간(S)에 위치한 아이템을 인식하는 사물 인식부(140) 및 메모리(160) 및 사물 인식부(140)와 통신하여 이동로봇(100)이 충전하는 충전 스테이션을 추천하는 제어부(180) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 이동공간의 맵 데이터는 미리 형성되어 이동로봇(100)에게 전달될 수도 있고, 이동로봇(100)이 이동공간을 주행하며 각종 센서들을 사용해 획득한 정보를 통해 형성될 수도 있다.
구체적으로, 본체(110)는 원형, 다각형 등 다양한 형상 중 어느 하나로 형성될 수 있으며, 본체(110)의 형상은 조건에 따라 변경될 수 있다.
또한, 본체(110)에는 먼지, 이물질 등의 흡입이 이루어질 수 있는 흡입부(150)가 형성될 수 있으며, 흡입부(150)를 통해 먼지, 이물질 등이 흡입될 수 있도록 본체(110)에는 흡입장치(미도시), 흡입된 먼지를 집진할 수 있는 먼지집진통 등을 포함하여 구성될 수 있다.
또한 본체(110)는 배터리(미도시)를 포함한다. 앞서 설명한 바와 같이 배터리는 후술할 구동부(130) 이외에 이동로봇(100) 작동 전반에 필요한 전력을 공급하는 구성이다. 이러한 배터리가 방전되기 전에 이동로봇(100)은 배터리의 잔량이 기준값 이하로 측정되는 경우 배터리를 충전할 수 있는 충전 스테이션으로 이동할 수 있다.
이를 위해, 이동로봇(100)에는 적절한 시점에 충전 스테이션으로 복귀하는 주행을 실시함과 동시에, 복귀 주행 중에 이동로봇(100) 스스로 충전 스테이션의 위치를 탐지할 수 있는 알고리즘을 포함하도록 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 본체(110)는 이동공간(S)에 배치된 아이템(I₁, I₂, I₃, I₄; 도 5 참고)들을 영상, 이미지 등으로 촬영할 수 있는 사물 인식부(140)를 포함할 수 있다. 사물 인식부(140)는 예컨대 영상센서, 카메라 등이 될 수 있으며, 사물 인식부(140)로 촬영된 영상 또는 이미지 정보는 메모리(160)에 저장될 수 있다.
더욱이, 본체(110)는 충전 스테이션의 위치를 결정하기 위하여 이동공간(S)의 맵 데이터를 생성하기 위해 이동공간(S)에 배치된 다양한 아이템의 배치 위치, 이동공간(S)의 공간 형상 등을 측정할 수 있는 사물 인식부(140)를 포함할 수 있다.
사물 인식부(140)는 거리센서 및 충돌센서 중 어느 하나일 수 있으며, 사물 인식부(140)에 의해 본체(110)와 아이템 사이의 거리나, 본체(110)와 아이템과의 충돌을 통해 이동공간(S)에 배치된 다양한 아이템의 배치 정도나 이동공간(S) 내 기둥 등의 배치 정도 등에 대한 데이터를 생성할 수 있다.
또한, 본체(110)는 본체(110)를 이동시키는 구동부(130)를 포함한다. 구동부(130)는 본체(110)를 회전, 이동시킬 수 있는 적어도 하나의 구동바퀴를 포함할 수 있으며, 이러한 구동바퀴는 본체(110)의 일 면에 마련될 수 있지만, 구동바퀴가 설치되는 구조는 조건에 따라 변경될 수 있다. 한편, 본체(110) 또는 구동부(130)는 구동바퀴를 구동 시킬 수 있는 별도의 구동 모터를 포함하여 구동될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 구동부(130)에 의해 구동되는 이동로봇(100)은 이동공간(S)의 맵 데이터를 생성할 수 있으며, 생성된 맵 데이터는 메모리(160)에 저장될 수 있다. 또한, 맵 데이터를 저장하는 메모리(160)는 후술할 사물 인식부(140)에서 인식한 이동공간(S) 내 배치되는 아이템들의 이미지, 영상 정보 등에 따른 아이템 별 위치 데이터와 각각의 아이템이 배치되어 있는 영역의 정보 등이 저장될 수 있다.
한편, 제어부(180)는 이동공간(S)에 배치된 아이템 종류에 따라 아이템 별 위치 데이터에 의해 사물 인식부(140)에 의해 인식된 아이템이 콘센트인지를 판단하고, 사물 인식부(140)에 의해 인식된 아이템이 콘센트라고 인식되면 콘센트가 있는 영역을 충전 스테이션으로 추천할 수 있다.
구체적으로 살펴보면, 사물 인식부(140)에서 이동공간(S) 내 배치되어 있는 여러 아이템의 정보, 각각의 아이템이 배치되어 있는 영역의 정보 및 이동공간(S)의 맵 정보를 생성한다.
생성된 정보는 메모리(160)에 저장될 수 있으며, 메모리(160)에 저장된 정보는 수신부(170)로 전송될 수 있다. 수신부(170)로 전송된 아이템 정보 및 맵 데이터 정보는 제어부(180)에서 충전 스테이션의 위치를 추출할 수 있는 데이터로 이용될 수 있다.
구체적으로, 충전 스테이션의 위치를 추출하기 위해서 우선, 메모리(160)에 저장된 정보 중 아이템의 정보를 기초로 아이템의 종류를 판단할 수 있다. 이를 위해 제어부(180)는 아이템 판단부(182)를 포함할 수 있다.
특히 아이템 판단부(182)는 메모리(160)에 저장된 아이템 중 콘센트를 판단할 수 있다. 콘센트는 충전 스테이션이 설치되어 충전 스테이션으로 전원을 공급할 수 있는 구성이기 때문이다.
또한, 적절한 위치에 충전 스테이션이 배치되기 위해서는 이동로봇(100)의 이동루트가 최저 거리가 되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 충전 스테이션에서 시작하여 충전 스테이션으로 복귀하기까지의 이동로봇(100)의 이동 거리가 짧을수록 이동로봇(100)의 충전 효율성이 향상될 수 있다.
이를 위해 제어부(180)는 이동로봇(100)의 이동루트를 측정할 수 있는 이동루트 측정부(184)를 포함한다. 이동루트 측정부(184)는 충전 스테이션이 설치된 콘센트가 있는 위치에서부터 시작하는 이동루트로서, 이동공간(S)을 커버하며 이동하는 복수의 이동루트 각각의 이동시간을 측정하는 구성이다.
예컨대. 이동로봇(100)이 이동공간(S)에 처음 배치된 경우, 사용자는 충전 스테이션을 콘센트가 있는 임의의 위치에 배치한다. 충전 스테이션이 임의로 배치된 상태에서 이동로봇(100)이 이동공간(S)을 커버하며 이동하게 되고, 이렇게 이동한 이동루트를 초기 이동루트라고 할 수 있다.
이후, 최적의 이동루트를 추출하기 위해, 콘센트가 있는 위치인 충전 스테이션에서 시작한 이동로봇(100)이 다양한 이동루트로 이동공간(S)을 커버할 수 있으며, 이때 생성된 각각의 이동루트에서 소요된 이동시간을 측정하게 된다.
이때, 이동시간을 측정하기 위해서 충전 스테이션이 처음 배치된 위치에서 시작한 이동로봇(100)이 충전 스테이션으로 복귀하는 루트를 다양하게 변경하며 이동시간을 측정할 수 있으며, 다르게는 충전 스테이션을 각각 다른 위치에 배치하여 각각의 충전 스테이션으로 이동로봇(100)이 복귀하는 이동시간을 측정하는 방법 중 어느 하나의 방법을 통해 이동루트의 이동시간을 측정할 수 있다.
또한, 이동로봇(100)은 사물 인식부(140)를 통해 파악한 콘센트들의 위치를 기준으로 각각의 콘센트에서 출발하였을 경우 가능한 이동루트들을 가상으로 연산해보고 이들 이동루트들을 따른 이동시간을 예측할 수 있다.
이동루트 측정부(184)에서 측정한 또는 예측한 이동루트 별로 점수를 부여할 수 있다. 예컨대, 이동루트 측정부(184)에서 측정한 또는 예측한 이동루트 중에서 충전 스테이션에서 출발하여 충전 스테이션으로 복귀한 시간이 가장 짧은 이동루트에 가장 높은 점수를 부여할 수 있다.
이를 위해 제어부(180)는 이동루트 별로 점수를 부여할 수 있는 점수 설정부(186)를 포함한다.
점수 설정부(186)는 적절한 위치에 충전 스테이션이 배치되기 위해서는 충전 스테이션과 인접하게 콘센트가 배치되어 있는 것이 바람직하므로 이동공간(S) 내 배치된 아이템이 배치되어 있는 아이템 별 영역에 점수를 부여할 수 있다.
이때, 점수 설정부(186)는 아이템 별 영역에 콘센트가 있는 것으로 확인되면 콘센트가 있는 아이템 별 영역에 가점을 부여하고, 아이템 별 영역에 콘센트가 없는 것으로 확인되면 콘센트가 없는 영역(예: 가구, 전자 기기 등이 배치된 영역)에는 감점을 부여할 수 있다.
특히, 점수 설정부(186)는 콘센트가 있는 영역에 가장 높은 점수를 부여하되, 콘센트 주변에 콘센트로의 접근을 차단하는 아이템(예: 가구, 상자, 전자 기기 등)이 확인되면 콘센트가 확인된다 하더라도 콘센트를 사용할 수 없을 것이라 판단하고, 확인된 영역에 감점을 부여할 수 있다.
이와 다르게, 사물 인식부(140)에서 인식한 아이템이 콘센트는 아니지만 콘센트를 가리지 않는 아이템(예: 가구의 다리 등)이고, 콘센트를 가지리 않으므로 콘센트를 사용할 수 있는 것으로 판단되면 점수 설정부(186)는 확인된 영역에 가점을 부여할 수 있다.
한편, 본 발명이 사용되는 환경에서 이동로봇은 이동공간 내의 다른 전기 디바이스들과 5G 통신환경에서 서로 연결되어 있을 수 있다. 이러한 경우, 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇의 점수 설정부는, 다른 전기 디바이스들과 통신하여 각각의 콘센트에 인접한 전기 디바이스의 수를 카운트할 수 있다. 콘센트에 인접한 전기 디바이스 수가 많을수록 충전 스테이션이 배치되기 어려울 수 잇으므로, 점수 설정부는 추가 배점 부여시, 전기 디바이스의 수가 가장 적은 콘센트가 위치한 아이템 영역에 가장 높은 추가 점수를 부여할 수 있다.
이렇게 점수 설정부(186)에서 부여된 점수가 높은 이동루트에 배치된 아이템 별 영역을 충전 스테이션이 배치될 수 있는 위치라고 추천할 수 있으며, 추천되는 위치는 사용자의 단말, 웨어러블 기기, 이동로봇(100)에 포함되어 이동공간(S)의 맵을 도시할 수 있는 디스플레이 등에 표시될 수 있다.
이와 같이 충전 스테이션이 배치될 위치를 추출 및 추천하면 구동부(130)에 관련 정보를 전달하고, 전달된 정보를 기초로 구동부(130)가 구동되어 추천된 충전 스테이션의 위치로 배터리가 충전되어야 하는 이동로봇(100)이 이동할 수 있다. 아울러, 사용자는 이동로봇의 이동위치를 보거나 사용자 단말로 전달된 추천 위치를 보고 충전 스테이션을 추천된 위치로 재배치할 수 있다.
이때, 충전 스테이션이 처음 배치된 위치에서 변경되는 경우, 이동로봇(100)의 경로는 처음 충전 스테이션이 배치된 위치에서 재 설정되어야 하므로, 구동부(130)는 이동로봇(100)의 경로를 설정할 수 있는 경로 설정부(132) 및 경로 설정부(132)에 의해 경로가 변경된 이동로봇(100)을 이동시킬 수 있는 구동 제어부(180) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
설명된 이동로봇(100)의 구성을 통해, 청소 가능한 이동로봇(100)이 이동루트를 따라 이동하고, 배터리의 잔량이 기준값에 이르지 못하는 경우 충전 스테이션으로 복귀하여 배터리의 충전이 이루어져야 할 때, 충전 스테이션까지 돌아오는 복귀 시간, 복귀 거리 등을 최소화된 위치에 충전 스테이션을 배치시킴으로써, 배터리를 충전하기 위한 이동로봇(100)의 구동 효율을 최대화할 수 있게 된다.
이와 같이 이동로봇(100)의 배터리가 충전되는 충전 스테이션까지 이동로봇(100)이 복귀하는데 필요한 시간 및 거리가 최소화된 충전 스테이션이 배치된 위치를 추천하기 위한 과정을 도 4를 참고하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 4는 도 1의 이동로봇이 이동루트에 따라 충전 스테이션의 위치 추천 변경에 대한 실시예를 도시한 도면이다.
도 4를 참고하면, 이동로봇(100)에는 이동로봇(100)이 이동하는 이동공간(S)의 맵 데이터가 메모리(160)에 저장되어 있다. 이러한 맵 데이터는 이동로봇(100)이 이동하며 사물 인식부(140)를 통해 인식한 정보가 될 수 있다.
이동공간(S)의 맵 정보가 저장된 상태에서 이동로봇(100)에는 배터리가 충전되는 충전 스테이션이 처음 배치된 초기 충전 스테이션(C₁)에서 시작하여 이동공간(S)을 커버하여 이동로봇(100)이 이동하고, 이동로봇(100)의 배터리가 기준값에 이르지 못하는 경우, 충전 스테이션으로 복귀하도록 설정되어 있다(도 4의 (a) 참고).
이후, 이동로봇(100)이 이동공간(S)을 커버하며 이동하는 다양한 이동루트(R) 중에서 충전 스테이션으로 복귀하는데 걸리는 시간 및 거리가 최소인 위치를 충전 스테이션이 배치되는 위치로 추천할 수 있다(도 4 (b)의 C₂참고).
이때, 충전 스테이션의 위치를 추천하기 위해서, 이동로봇(100)이 이동하는 복수의 이동루트에 점수를 부여하고, 부여된 점수 중에서 가장 높은 점수가 부여된 이동루트(R)를 충전 스테이션의 배치 위치로 추천할 수 있다.
구체적으로 이동로봇(100)은 초기 충전 스테이션(C₁)에서 시작하여 초기 충전 스테이션(C₁)으로 복귀하기까지 다양한 루트를 이용하여 움직일 수 있다. 이때, 점수 설정부(도 3의 186 참고)는 각각의 이동루트에 점수를 설정할 수 있으며, 점수가 설정된 이동루트 중에서 초기 충전 스테이션(C₁)으로 복귀한 시간이 가장 짧은 시간이 걸린 이동루트에 가장 높은 점수가 설정될 수 있다. 즉, 가장 높은 점수에 해당하는 이동루트가 이동로봇(100)이 충전 스테이션으로 복귀하는 데까지 최적의 루트라고 판단하여, 가장 높은 점수가 부여된 이동루트가 충전 스테이션이 배치되는 위치로 추천될 수 있는 것이다.
이때, 본 발명의 실시예에서는 이동로봇(100)의 이동루트가 초기 충전 스테이션(C₁)에서 시작하여 초기 충전 스테이션(C₁)으로 복귀하는 다양한 길인 예를 들지만, 이동로봇(100)의 이동루트는 각각의 이동루트에 따라 충전 스테이션의 위치를 변경하고, 충전 스테이션의 위치에 따른 이동루트 각각에 점수를 부여하여 높은 점수가 설정된 이동루트를 충전 스테이션으로 추천할 수도 있다.
한편, 추천에 의해 변경된 충전 스테이션의 위치는 이동공간(S)에 배치된 아이템의 종류에 따라 결정될 수 있다. 이하 도 5를 참고하여 아이템의 종류에 따라 충전 스테이션이 추천되는 예를 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 아이템 별 영역에 따라 점수화하는 예를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 아이템 별 영역에 따라 점수화된 영역을 기초로 충전 스테이션을 추천한 예를 도시한 도면이다.
아이템 별 영역에 점수를 부여하기 위해서는 사물 인식부(140)를 통해 이동공간(S) 내 다양한 아이템(I₁, I₂, I₃, I₄)을 인식하고, 각각의 아이템(I₁, I₂, I₃, I₄)이 배치되는 아이템 별 영역을 인식할 수 있다. 이와 유사하게, 사물 인식부(140)는 콘센트가 있는 아이템 별 영역(Pa, Pb, Pc, Pd)을 인식할 수 있다.
사물 인식부(140)에서 아이템 별 영역을 판단하면, 판단된 아이템 별 영역에 콘센트가 있는지 여부를 확인한다. 콘센트를 확인하는 방법으로는 콘센트에서 발생하는 파장, 전압 등을 감지하는 방법으로 콘센트가 확인되는지 여부를 판단할 수 있다. 이를 위해 이동로봇(100)는 콘센트에서 발생하는 파장, 전압 등을 감지할 수 있는 감지센서(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 또는 사물 인식부(140)의 영상 센서를 통해 콘센트 모양을 식별하여 콘센트의 존재를 식별할 수 있다.
아이템 별 영역에서 콘센트가 확인되면, 콘센트가 확인된 아이템 별 영역(의 Pa, Pb, Pc, Pd)에 가점을 부여할 수 있다. 이와 다르게 아이템 별 영역에서 콘센트가 확인되지 않으면 아이템 별 영역(I₁, I₂, I₃, I₄)에 감점을 부여할 수 있다. 이때, 가점되는 점수 및 감점되는 점수는 조건에 따라 변경될 수 있다.
이렇게 아이템 별 영역에 콘센트가 있는지를 판단하여 콘센트가 있다고 판단된 아이템 별 영역에 점수를 부여함으로써, 결과적으로 (+) 점수를 보유한 아이템 별 영역에는 콘센트가 있는 것으로 판단할 수 있다. 이로 인해 콘센트가 필요한 충전 스테이션이 배치될 수 있는 영역을 추출할 수 있게 된다. 이때, 추출된 영역은 이동로봇(100)에 형성된 디스플레이, 사용자의 모바일 단말 등에 도시되도록 하여 보다 쉽게 사용자가 충전 스테이션의 배치 위치를 확인할 수 있다.
이때, 아이템 별 영역 중 콘센트가 있는 영역에서 콘센트 주변에 콘센트로의 접근을 차단(예: 콘센트 가림, 사용 가능 콘센트 없음 등)하는 아이템이 있는 것으로 확인되면, 확인된 아이템 별 영역에는 감점을 부여할 수 있다.
구체적으로 맵 데이터 상에는 콘센트가 있는 것으로 확인되는 아이템 별 영역에서, 콘센트가 가구 또는 그 외 물체에 의하여 가려지는 경우, 또는 콘센트에 충전 스테이션 이외의 기타 전자 기기가 설치되어 있는 경우에는 콘센트를 사용할 수 없으므로 충전 스테이션이 배치되는데 한계가 있게 된다. 따라서, 이러한 아이템 별 영역에는 감점을 부여하여 충전 스테이션으로 추천되는 것을 방지할 수 있다.
이렇게 아이템 별 영역 및 이동로봇(100)이 이동하는 이동루트에 점수를 부여하고, 가장 점수가 높은 아이템 별 영역 및 이동루트를 기준으로 충전 스테이션이 추출될 수 있다.
이때, 추출된 충전 스테이션이 처음 충전 스테이션이 설치된 위치((Pa)_도 6 참고)에서 변경될 위치((Pb)_도 6 참고)인 경우, 사용자의 단말, 이동로봇(100)과 통신 가능한 웨어러블 기기, 이동로봇(100) 자체에 설치된 디스플레이 등에 관련 정보를 표시할 수 있다. 이하 본 발명의 실시예에서는 사용자의 단말에 충전 스테이션의 위치가 처음 충전 스테이션이 설치된 위치(Pa)에서 변경될 위치(Pb)가 적절하다고 추천하는 예를 들어 설명하기로 한다.
이하 도면을 참고하여 이동로봇(100)의 배터리를 충전하는 충전 스테이션의 위치를 추천하는 순서를 도 7 내지 도 9를 참고하여 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 이동로봇이 이동하는 이동공간의 맵 정보를 설정하고, 이동공간에 배치된 아이템 종류에 따라 점수를 부여하는 과정을 도시한 흐름도이고, 도 8은 도 7의 맵 정보를 설정한 상태에서 이동로봇이 이동하는 복수의 이동루트에 점수를 부여하는 과정을 도시한 흐름도이며, 도 9는 도 7 및 도 8에서 아이템 종류 및 이동로봇의 이동루트에 부여된 점수를 기초로 충전 스테이션의 추천 과정을 도시한 흐름도이다.
도면 설명에 앞서 도 7 내지 도 9에서 설명되는 도면부호 중 도 1 내지 도 6에 도시된 도면부호와 동일한 경우 동일 구성이라고 판단하고 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 이동로봇(100)은 이동루트를 따라 이동하면서 이동로봇(100)의 주변에 위치하는 먼지, 쓰레기 등의 대상물을 자동으로 흡입하는 장치이다.
이러한 이동로봇(100)은 이동루트를 따라 이동하면서 배터리 잔량이 기준값 보다 낮은 경우, 충전 스테이션으로 이동하여 배터리를 충전할 수 있도록 구성될 수 있다. 이때, 충전 스테이션은 이동로봇(100)이 이동루트를 따라 이동하는 동안 최저의 시간 및 거리를 이용하여 충전 스테이션으로 이동할 수 있는 최적의 위치에 거치될 수 있도록 한다.
구체적으로 충전 스테이션은 이동로봇(100)이 구동하는데 필요한 전원을 공급하는 배터리를 충전할 수 있다. 즉, 이동로봇(100)이 임무(예: 청소) 중에 배터리의 잔량을 감지하여 충전이 필요하다고 판단되면, 충전 스테이션 복귀 알고리즘에 의해 충전 스테이션으로 복귀하여 충전이 이루어지도록 한다.
이러한 충전 스테이션을 배치하기 위해서는 이동로봇(100)이 충전 스테이션까지 이동하는 거리(복귀 거리) 및 이동하는 시간 등이 최소인 것이 바람직하다. 이를 위해서는 이동로봇(100)이 이동하는 이동공간(S)의 맵 정보를 설정할 수 있다(S100)
도 7을 참고하면 우선 데이터 및 이동공간(S) 내에 위치한 아이템 등의 아이템 별 위치 데이터를 생성할 수 있다(S110, S120). 즉 이동로봇(100)은 이동공간(S) 내 다양한 아이템(I₁, I₂, I₃, I₄)과 콘센트가 있는 아이템 별 영역(Pa, Pb, Pc, Pd)의 데이터를 획득할 수 있다.
이때, 맵 데이터를 생성할 때, 맵은 이동공간(S)을 감지하는 센서(120)인 거리센서, 충돌센서 중 어느 하나를 통해 획득할 수 있다. 즉, 이동로봇(100)의 본체(110)와 아이템 사이의 거리나, 본체(110)와 아이템과의 충돌을 통해 이동공간(S)에 배치된 다양한 아이템의 배치 정도나 이동공간(S) 내 기둥 등의 배치 정도 등에 대한 데이터를 생성할 수 있다.
이후, 아이템(I₁, I₂, I₃, I₄)이 배치되는 영역과 콘센트가 있는 아이템 별 영역(Pa, Pb, Pc, Pd)을 설정할 수 있다(S130). 아이템 별 영역을 설정하는 데에 있어서, 아이템의 크기, 아이템이 배치된 너비 등을 기준으로 설정할 수 있다. 또한, 콘센트를 확인하는 방법으로는 콘센트에서 발생하는 파장, 전압 등을 감지하는 방법으로 콘센트가 확인되는지 여부를 판단할 수 있다. 또는 사물 인식부(140)의 영상 센서를 통해 콘센트 모양을 식별하여 콘센트의 존재를 식별할 수 있다.
여기서, 아이템 별 위치 데이터를 생성할 때, 아이템은 이동로봇(100)에 구비된 영상센서, 카메라 등에 의해 획득할 수 있으며, 촬영된 영상 또는 이미지 데이터는 이동로봇(100)의 메모리(160)에 저장될 수 있다.
이후, 아이템 별 영역에 점수를 부여할 수 있다(S140). 예컨대, 콘센트가 확인된 아이템 별 영역(의 Pa, Pb, Pc, Pd)에 가점을 부여할 수 있다. 이와 다르게 아이템 별 영역에서 콘센트가 확인되지 않으면 아이템 별 영역(I₁, I₂, I₃, I₄)에 감점을 부여할 수 있다. 이때, 가점되는 점수 및 감점되는 점수는 조건에 따라 변경될 수 있다.
이렇게 아이템 별 영역에 콘센트가 있는지를 판단하여 콘센트가 있다고 판단된 아이템 별 영역에 점수를 부여함으로써, 결과적으로 (+) 점수를 보유한 아이템 별 영역에는 콘센트가 있는 것으로 판단할 수 있다. 이로 인해 콘센트가 필요한 충전 스테이션이 배치될 수 있는 영역을 추출할 수 있게 된다.
이때, 아이템 별 영역 중 콘센트가 있는 영역에서 콘센트 주변에 콘센트를 차단(예: 콘센트 가림, 사용 가능 콘센트 없음 등)하는 아이템이 있는 것으로 확인되면, 확인된 아이템 별 영역에는 감점을 부여할 수 있다.
구체적으로 맵 데이터 상에는 콘센트가 있는 것으로 확인되는 아이템 별 영역에서, 콘센트가 가구 또는, 그 외 물체에 의하여 가려지는 경우, 또는 콘센트에 충전 스테이션 이외의 기타 전자 기기가 설치되어 있는 경우에는 콘센트를 사용할 수 없으므로 충전 스테이션이 배치되는데 한계가 있게 된다. 따라서, 이러한 아이템 별 영역에는 감점을 부여하여 충전 스테이션으로 추천되는 것을 방지할 수 있다.
이렇게 아이템 별 영역에 점수를 부여하고, 가장 점수가 높은 아이템 별 영역을 충전 스테이션이 배치될 수 있는 위치라고 추천할 수 있다.
한편, 추천된 충전 스테이션이 처음 충전 스테이션이 설치된 위치((Pa)_도 6 참고)에서 변경될 위치((Pb)_도 6 참고)인 경우, 사용자의 단말, 이동로봇(100)과 통신 가능한 웨어러블 기기, 이동로봇(100) 자체에 설치된 디스플레이 등에 관련 정보를 표시할 수 있다. 이하 본 발명의 실시예에서는 사용자의 단말에 충전 스테이션의 위치가 처음 충전 스테이션이 설치된 위치(Pa)에서 변경될 위치(Pb)가 적절하다고 추천하는 예를 들어 설명하기로 한다.
이러한 방법으로 아이템 별 영역에 점수를 부여하면 이동공간(S)의 맵 정보 설정모드를 종료할 수 있다(S150).
이하 도 8을 참고하여 이동공간(S)의 맵 정보 데이터를 획득한 상태에서 이동로봇(100)이 이동하며 다양한 이동루트 중에서 최적의 이동루트를 충전 스테이션으로 추천할 수 있는 과정을 살펴보기로 한다(S200).
도 8을 참고하면, 이동공간(S) 내 다양한 아이템(I₁, I₂, I₃, I₄) 및 콘센트가 있는 아이템 별 영역(Pa, Pb, Pc, Pd) 정보를 획득하고, 학습한 상태에서 이동로봇(100)은 이동루트를 생성할 수 있는 이동공간(예: 청소 가능한 공간)을 맵핑(Mapping)할 수 있다(S210).
본 발명의 실시예에서는 이동로봇(100)은 청소로봇인 예를 들어 설명하므로, 이동루트를 이동공간인 예를 들어 설명하지만, 이동로봇(100)이 청소로봇 이외의 자율 주행이 가능한 로봇인 경우, 이동루트는 자율주행이 가능한 공간 중 어느 하나가 될 수 있으며, 이동로봇(100)은 자율주행이 가능한 공간을 맵핑할 수 있다.
이동공간이 맵핑된 상태에서, 이동로봇(100)은 충전 스테이션이 처음 배치된 초기 충전 스테이션 (C₁_도 4 참고)에서부터 이동을 시작하여 이동공간(S)을 커버하여 이동로봇(100)이 이동하고, 이동로봇(100)의 배터리가 기준값에 이르지 못하는 경우, 초기 충전 스테이션(C₁)으로 복귀하도록 설정될 수 있다.
이후, 이동로봇(100)이 이동공간(S)을 커버하며 이동하는 다양한 이동루트 중에서 충전 스테이션으로 복귀하는데 걸리는 시간 및 거리가 최소인 위치를 충전 스테이션이 배치되는 위치로 추천할 수 있다.
충전 스테이션의 위치를 추천하기 위해서, 이동로봇(100)이 이동하는 복수의 이동루트에 점수를 부여하고, 부여된 점수 중에서 가장 높은 점수가 부여된 이동루트를 충전 스테이션의 배치 위치로 추천하게 된다.
구체적으로 이동로봇(100)은 초기 충전 스테이션(C₁)으로 복귀하기까지 다양한 루트를 이용하여 움직이도록 한다. 이때, 다양한 이동루트에는 점수가 설정될 수 있으며, 점수가 설정된 이동루트 중에서 초기 충전 스테이션(C₁)으로 복귀한 시간이 가장 짧은 시간이 걸린 이동루트에 가장 높은 점수가 설정될 수 있다.
이때, 본 발명의 실시예에서는 이동로봇(100)의 이동루트가 초기 충전 스테이션(C₁)에서 시작하여 초기 충전 스테이션(C₁)으로 복귀하는 다양한 길 중에서 예를 들지만, 이동로봇(100)이 이동하는 이동루트는 각각의 이동루트에 따라 충전 스테이션의 위치를 변경하고, 충전 스테이션의 위치에 따른 이동루트 각각에 점수를 부여하여 높은 점수가 설정된 이동루트를 충전 스테이션으로 추천할 수도 있다.
한편, 이동로봇(100)이 이동루트를 따라 이동하는 동안 충전 스테이션이 배치되기 위한 이동루트로 추천되기 위해서는 이동루트에 콘센트가 확인되는지 여부를 판단해야 한다(S220).
콘센트는 충전 스테이션에 전원을 공급하는 구성이기 때문에 충전 스테이션이 배치될 수 있는 조건이라 할 수 있다. 이동로봇(100)이 이동루트를 따라 이동하는 동안 콘센트가 확인되는 이동루트는 복수의 이동루트 중 하나로 생성할 수 있으며(S230), 콘센트가 확인되지 않는 경우, 콘센트가 있는 이동루트를 생성하도록 이동로봇(100)이 재 이동하도록 할 수 있다.
이와 같이 복수의 이동루트가 생성되면 이동로봇(100)이 콘센트로 회귀했는지를 판단한다(S240). 이렇게 이동로봇(100)이 콘센트로 회귀하는 각각의 이동루트가 생성되면, 생성된 이동루트에 점수를 부여할 수 있다(S250).
이동루트에 점수를 부여할 때, 예컨대 이동로봇(100)이 초기 충전 스테이션(C₁)으로 복귀한 시간이 가장 짧은 시간이 걸린 이동루트에 가장 높은 점수가 설정될 수 있다. 즉, 가장 높은 점수에 해당하는 이동루트가 이동로봇(100)이 충전 스테이션으로 복귀하는 데까지 최적의 루트라고 판단하여, 가장 높은 점수가 부여된 이동루트가 충전 스테이션이 배치되는 위치로 추천될 수 있는 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 이동로봇(100)의 이동루트가 초기 충전 스테이션(C₁)에서 시작하여 초기 충전 스테이션(C₁)으로 복귀하는 다양한 길인 예를 들지만, 이동로봇(100)의 이동루트는 각각의 이동루트에 따라 충전 스테이션의 위치를 변경하고, 충전 스테이션의 위치에 따른 이동루트 각각에 점수를 부여하여 높은 점수가 설정된 이동루트를 충전 스테이션으로 추천할 수도 있다.
이와 같이 이동로봇이 이동가능한 이동루트에 점수를 부여하면 이동로봇의 이동모드를 종료한다(S260).
이후, 이동공간에 배치된 아이템 별 영역에 부여된 점수와, 이동로봇이 이동할 수 있는 이동루트에 부여된 점수를 기초로 최적화된 위치에 충전 스테이션이 배치될 수 있도록 추천할 수 있다.
구체적으로, 아이템 별 영역에 점수를 부여할 때(S140_도 7 참고), 콘센트를 가리는 아이템이 있는지를 확인할 수 있다(S142). 즉, 충전 스테이션이 충전되기 위해서는 콘센트가 있어야 한다. 따라서, 콘센트가 있는 아이템 영역에는 가점을 부여하여 콘센트가 있는 영역이 충전 스테이션이 위치하는 자리로 추천될 수 있게 할 수 있다. 이때, 콘센트가 있는 영역이되, 콘센트를 가리는 아이템(예를 들어, 가전, 가구 등)이 있는 경우, 콘센트가 있다고 하여도 콘센트를 자유롭게 사용할 수 없을 것이라 판단하여 충전 스테이션이 배치되는 위치로 추천하지 않을 수 있다.
또한, 이동로봇(100)이 이동하는 이동루트에 점수를 부여할 때(S250), 최저의 이동시간 이동루트에 가장 높은 점수를 부여할 수 있다(S252). 즉, 충전 스테이션에서 출발한 이동로봇이 충전 스테이션으로 복귀할 때까지 시간이 최저인 이동루트에 가장 높은 점수를 부여하는 것이다.
이와 같이, 이동공간 내의 여러 아이템이 있는 영역에 점수를 부여하되, 이중 콘센트가 있는 영역에 가장 높은 점수를 부여하고, 충전 스테이션에서 출발한 이동로봇이 충전 스테이션으로 되돌아오는 시간이 가장 적은 이동루트에 가장 높은 점수를 부여한 뒤, 가장 높은 점수의 아이템 영역과 가장 점수가 높은 이동루트를 기초로 충전 스테이션의 위치를 추천할 수 있으며(S340), 이로써, 충전 스테이션 추천 모드를 종료하게 된다(S360).
이와 같이 배터리가 기준값에 이르지 못하는 경우, 충전 스테이션으로 복귀하는 이동로봇이 최소의 시간과 최소의 거리를 이동하여 충전 스테이션으로 복귀할 수 있도록 적절한 충전 스테이션의 위치를 추천하도록 한다.
또한, 이동공간 내 다양한 아이템이 위치하는 아이템 별 영역에 점수를 부여하고, 이동로봇이 이동하는 이동루트 각각에 점수를 부여할 수 있다. 이 중 콘센트를 가리지 않는 아이템이 없는 콘센트 영역과, 이동로봇이 이동하는 이동루트 중에서 이동시간이 가장 짧은 이동루트에 가장 높은 점수를 부여할 수 있다. 부여된 점수를 기초로 가장 높은 점수가 부여된 아이템 영역에 충전 스테이션이 위치하도록 추천할 수 있다. 이로써, 사용자 임의로 충전 스테이션을 설치하는 것이 아닌 이동로봇의 이동거리, 이동시간, 아이템 별 특징 등을 기준으로 충전 스테이션 설치 위치를 추천하게 되어 보다 객관적으로 충전 스테이션의 설치 위치를 설정할 수 있게 된다.
한편, 이동로봇(100)은 이동공간을 이동하면서 아이템의 위치 및 아이템 별 영역에 대한 정보를 지속적으로 획득할 수 있다. 이때, 아이템 위치 및 아이템 별 영역이 변경되는 경우, 아이템 별 영역에 대한 점수 부여 및 이동로봇의 이동루트 재 설정을 통해 최적의 충전 스테이션 위치를 재 설정할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적 범위 내에서 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 반도체 기록소자를 포함하는 저장매체를 포함한다. 또한 본 발명의 실시예를 구현하는 컴퓨터 프로그램은 외부의 장치를 통하여 실시간으로 전송되는 프로그램 모듈을 포함한다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고서 다른 구체적인 실시예로 다양하게 수정 및 변형할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 할 것이다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 통상의 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 따라서, 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 이동로봇의 충전 스테이션의 위치 추천 방법에 있어서,
    상기 이동로봇이 이동하는 이동공간의 맵 데이터 및 상기 이동공간 내에 위치한 아이템 별 위치 데이터를 생성하는 단계;
    상기 아이템 별 위치 데이터에 기초하여 상기 이동공간에 위치한 상기 아이템 별 영역을 설정하는 단계;
    상기 아이템의 종류에 기초하여 상기 아이템 별 영역에 점수를 부여하는 단계;
    상기 아이템 중 콘센트가 있는 위치에서부터 시작하는 이동루트로서, 상기 이동공간을 커버하며 이동하는 복수의 이동루트 각각의 이동시간을 측정하는 단계;
    측정된 이동시간에 따라 각각의 이동루트 별로 점수를 부여하는 단계; 및
    상기 아이템 별 영역 중 상기 콘센트가 있는 영역에 부여된 점수 및 상기 각각의 이동루트 별로 부여된 점수에 기초하여 상기 이동로봇의 충전 스테이션 위치를 추천하는 단계를 포함하는,
    이동로봇의 충전 스테이션 위치 추천 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아이템 별 영역에 점수를 부여하는 단계는,
    상기 아이템 별 영역에 상기 콘센트가 있는 것으로 판단되면, 상기 아이템 별 영역에 가점을 부여하는 단계;
    상기 아이템 별 영역에 상기 콘센트가 있지 않은 것으로 판단되면, 상기 아이템 별 영역에 감점을 부여하는 단계를 포함하고,
    상기 아이템 별 영역에 가점을 부여하는 단계에서,
    상기 콘센트 주변에 상기 콘센트로의 접근을 차단하는 아이템이 확인되면, 상기 아이템 별 영역에 감점을 부여하는,
    이동로봇의 충전 스테이션 위치 추천 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이동로봇의 충전 스테이션 위치를 추천하는 단계는,
    상기 아이템 별 영역에 부여하는 점수 중 가장 높은 점수를 획득한 아이템의 위치를 충전위치로 추천하는,
    이동로봇의 충전 스테이션 위치 추천 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 이동루트 각각의 이동시간을 측정하는 단계는,
    상기 이동공간을 커버하며 이동하는 상기 복수의 이동루트 각각의 데이터를 수집하는 단계를 포함하고,
    수집된 상기 각각의 데이터는,
    상기 콘센트가 있는 위치에서부터 시작하여 상기 이동공간을 모두 커버한 후 상기 콘센트로 회귀하는 시간까지의 데이터인,
    이동로봇의 충전 스테이션 위치 추천 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 각각의 이동루트 별로 점수를 부여하는 단계는,
    수집된 상기 복수의 이동루트 각각의 데이터에서 최저의 이동시간 이동루트에 가장 높은 점수를 부여하는,
    이동로봇의 충전 스테이션 위치 추천 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이동공간의 맵 데이터를 생성하는 단계에서,
    상기 맵은 상기 이동공간을 감지하는 거리센서 및 충돌센서 중 적어도 어느 하나를 통해 획득하는,
    이동로봇의 충전 스테이션 위치 추천 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 아이템 별 위치 데이터를 생성하는 단계에서, 상기 아이템은 영상센서를 통해 획득하는,
    이동로봇의 충전 스테이션 위치 추천 방법.
  8. 충전 스테이션의 위치 추천이 가능한 이동로봇으로서,
    상기 이동로봇의 본체;
    이동공간의 맵 데이터가 저장된 메모리;
    상기 본체에 구비되며 상기 이동로봇이 이동하는 이동공간에 위치한 아이템을 인식하는 사물 인식부; 및
    상기 메모리 및 상기 사물 인식부와 통신하여 상기 이동로봇의 충전 스테이션을 추천하는 제어부를 포함하고,
    상기 메모리에는 아이템 별 위치 데이터 및 상기 아이템 별 영역이 저장되며,
    상기 제어부는,
    상기 사물 인식부에 의해 인식된 아이템의 종류에 기초하여 부여되는 상기 아이템 별 영역에 대한 점수 및 상기 아이템 중 콘센트가 있는 위치에서부터 시작하는 왕복 이동루트들 중 각각의 이동시간에 따라 부여된 이동루트 별 점수에 기초하여 상기 이동로봇 충전 스테이션의 위치를 추천하는,
    이동로봇.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 콘센트가 있는 위치에서부터 시작하는 이동루트로서, 상기 이동공간을 커버하며 이동하는 복수의 이동루트 각각의 이동시간을 측정하는 이동루트 측정부; 및
    상기 아이템의 종류에 기초하여 상기 아이템 별 영역에 점수를 부여하고 및 이동루트 별로 측정되는 이동시간에 기초하여 상기 복수의 이동루트에 점수를 부여하는 점수 설정부를 포함하는,
    이동로봇.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 점수 설정부는,
    상기 아이템 별 영역에 상기 콘센트가 있는 것으로 판단되면 상기 아이템 별 영역에 가점을 부여하고, 상기 아이템 별 영역에 상기 콘센트가 있지 않은 것으로 판단되면, 상기 아이템 별 영역에 감점을 부여하는,
    이동로봇.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 점수 설정부는,
    상기 아이템 별 영역 중 상기 콘센트가 있는 아이템 영역에 가점을 부여하되,
    상기 콘센트 주변에 상기 콘센트로의 접근을 차단하는 아이템이 확인되면, 상기 아이템 별 영역에는 감점을 부여하는,
    이동로봇.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 점수 설정부는,
    상기 이동공간을 커버하며 이동하는 상기 복수의 이동루트 중에서 최저의 이동시간 이동루트에 가장 높은 점수를 부여하는,
    이동로봇.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 점수 설정부는,
    상기 이동공간 내의 다른 전기 디바이스들과 통신하여 각각의 콘센트에 인접한 전기 디바이스의 수에 따라 추가 가점을 부여하되, 전기 디바이스의 수가 가장 적은 아이템 영역에 가장 높은 추가 점수를 부여하는,
    이동로봇.
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