KR102220865B1 - 청소로봇이 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 방법 및 청소로봇 - Google Patents

청소로봇이 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 방법 및 청소로봇 Download PDF

Info

Publication number
KR102220865B1
KR102220865B1 KR1020180117798A KR20180117798A KR102220865B1 KR 102220865 B1 KR102220865 B1 KR 102220865B1 KR 1020180117798 A KR1020180117798 A KR 1020180117798A KR 20180117798 A KR20180117798 A KR 20180117798A KR 102220865 B1 KR102220865 B1 KR 102220865B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
height
ground
unit
cleaning
central control
Prior art date
Application number
KR1020180117798A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200039054A (ko
Inventor
이창현
홍우
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020180117798A priority Critical patent/KR102220865B1/ko
Priority to US16/765,405 priority patent/US11480975B2/en
Priority to PCT/KR2019/012256 priority patent/WO2020071669A1/ko
Publication of KR20200039054A publication Critical patent/KR20200039054A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102220865B1 publication Critical patent/KR102220865B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/02—Nozzles
    • A47L9/04—Nozzles with driven brushes or agitators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/008—Manipulators for service tasks
    • B25J11/0085—Cleaning
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0268—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
    • G05D1/0274—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means using mapping information stored in a memory device
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/02—Nozzles
    • A47L9/04—Nozzles with driven brushes or agitators
    • A47L9/0494—Height adjustment of dust-loosening tools
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/02—Nozzles
    • A47L9/06—Nozzles with fixed, e.g. adjustably fixed brushes or the like
    • A47L9/066—Nozzles with fixed, e.g. adjustably fixed brushes or the like with adjustably mounted brushes, combs, lips or pads; Height adjustment of nozzle or dust loosening tools
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/02—Nozzles
    • A47L9/06—Nozzles with fixed, e.g. adjustably fixed brushes or the like
    • A47L9/0666—Nozzles with fixed, e.g. adjustably fixed brushes or the like with tilting, floating or similarly arranged brushes, combs, lips or pads
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
    • A47L9/2805—Parameters or conditions being sensed
    • A47L9/2826—Parameters or conditions being sensed the condition of the floor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
    • A47L9/2805—Parameters or conditions being sensed
    • A47L9/2831—Motor parameters, e.g. motor load or speed
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
    • A47L9/2836—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means characterised by the parts which are controlled
    • A47L9/2847—Surface treating elements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
    • A47L9/2836—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means characterised by the parts which are controlled
    • A47L9/2852—Elements for displacement of the vacuum cleaner or the accessories therefor, e.g. wheels, casters or nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1674—Programme controls characterised by safety, monitoring, diagnostic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0242—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using non-visible light signals, e.g. IR or UV signals
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0246—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L2201/00—Robotic cleaning machines, i.e. with automatic control of the travelling movement or the cleaning operation
    • A47L2201/04—Automatic control of the travelling movement; Automatic obstacle detection
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L2201/00—Robotic cleaning machines, i.e. with automatic control of the travelling movement or the cleaning operation
    • A47L2201/06—Control of the cleaning action for autonomous devices; Automatic detection of the surface condition before, during or after cleaning

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Electric Vacuum Cleaner (AREA)

Abstract

본 발명은 청소로봇이 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 방법 및 청소로봇에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 청소 로봇은 맵저장부에 저장된 공간의 높이 정보와 센싱부가 센싱한 높이 정보를 이용하여 지면 청소부의 높이를 제어하는 높이조절부를 중앙제어부가 제어한다.

Description

청소로봇이 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 방법 및 청소로봇{METHOD OF ADAPTIVE OPERATION IN UNEVENNESS HEIGHT OF SPACE AND DEVICE IMPLEMENTING THEREOF}
본 발명은 청소로봇이 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 방법 및 청소로봇에 관한 기술이다.
공항, 학교, 관공서, 호텔, 사무실, 공장 등 인적, 물적 교류가 활발하게 발생하는 공간은 다양한 공간상의 상이한 상태가 발생할 수 있다. 예를 들어, 바닥의 경우에도 바닥을 구성하는 재질이 달라질 수 있고, 바닥에 별도의 카펫이 배치될 수도 있다.
특히, 청소로봇은 바닥에 배치된 이물질을 흡입하거나 브러싱 하기 위해서 다양한 구조물을 포함할 수 있는데, 이러한 구조물이 바닥의 높이 차이로 인해 동작의 한계를 가질 수 있다. 따라서, 청소로봇은 바닥이 가지는 특수한 변경 상황(높이의 차이, 재질의 차이)에 대응하여 구성요소의 물리적 또는 동작적 특성을 변환시키는 것이 필요하다.
이하, 본 명세서에서는 이동성을 가지는 청소로봇이 이동하는 과정에서 상이한 높이에 대처하는 동작 방식 및 이를 구현하는 장치의 구성을 구현하는 방안을 제시하고자 한다.
본 명세서에서는 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 청소 로봇을 구성하는 부품들이 바닥의 높이의 변화에 적응적으로 동작하도록 제어하고자 한다.
또한, 본 명세서에서는 청소 로봇이 이동하는 공간에 대한 높이 정보를 저장하여 청소 로봇이 해당 공간으로 이동할 경우 바닥의 특성에 적합하게 청소하고자 한다.
또한, 본 명세서에서는 미리 저장된 높이와 상이한 바닥의 변화 상황에 청소로봇이 적응적으로 동작하는 방안을 제시하고자 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 청소 로봇은 맵저장부에 저장된 공간의 높이 정보와 센싱부가 센싱한 높이 정보를 이용하여 지면 청소부의 높이를 제어하는 높이조절부를 중앙제어부가 제어한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 청소 로봇은 센싱부가 청소로봇이 이동하는 공간의 지면의 높이를 센싱하거나 청소로봇이 주행하는 방향의 지면의 재질을 센싱하며, 중앙제어부는 센싱부가 센싱한 지면의 높이 정보에 기반하여 지면청소부의 높이 조절을 결정한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 청소 로봇은 센싱부가 지면청소부의 모터에 인가된 전류의 부하를 센싱하며, 중앙제어부는 센싱부가 센싱한 전류의 부하 정보에 기반하여 지면청소부의 높이 조절을 결정한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 청소로봇이 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 방법은 중앙제어부가 이동하는 공간의 지면의 높이 정보를 청소 로봇의 맵저장부로부터 추출하여 확인하는 단계와, 확인된 지면의 높이 정보에 따라 중앙제어부가 높이조절부를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 청소로봇이 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 방법은 청소로봇의 센싱부가 이동하는 공간의 지면 높이를 센싱하는 단계와 중앙제어부가 맵저장부의 높이 정보와 센싱부가 센싱한 높이 정보를 이용하여 높이조절부를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들을 적용할 경우, 바닥의 재질이 카펫 등 높이의 차이가 발생하는 재질인 경우 청소로봇이 이에 적응적으로 청소 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예들을 적용할 경우, 청소로봇이 이동하는 공간의 높이에 대한 정보를 미리 저장하여 청소로봇이 해당 공간으로 이동할 경우 바닥의 특성 특히 높이에 적합하게 청소 기능을 조절할 수 있다.
또한, 본 명세서에서는 미리 저장된 높이와 상이한 바닥의 변화 상황에 청소로봇이 적응적으로 동작할 수 있다.
본 발명의 효과는 전술한 효과에 한정되지 않으며, 본 발명의 당업자들은 본 발명의 구성에서 본 발명의 다양한 효과를 쉽게 도출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 청소로봇의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇의 각 구성요소들이 동작하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 지면의 재질에 따른 지면청소부(110)와 이동부(130)의 상대적 높이 차이를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 청소로봇이 딱딱한 지면에 배치된 경우의 지면청소부의 동작을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 청소로봇이 부드러운 지면에 배치된 경우의 지면청소부의 동작을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 청소로봇이 지면청소부의 높이를 제어하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 맵저장부에 저장된 맵을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 높이조절부의 구성을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 높이조절부에 따라 지면 청소부의 높이가 조절되는 실시예를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 맵저장부에 저장된 지면의 높이 정보를 업데이트하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 센싱부가 센싱한 지면청소부의 상태를 외부로 전송하는 과정을 보여주는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 발명을 구현함에 있어서 설명의 편의를 위하여 구성요소를 세분화하여 설명할 수 있으나, 이들 구성요소가 하나의 장치 또는 모듈 내에 구현될 수도 있고, 혹은 하나의 구성요소가 다수의 장치 또는 모듈들에 나뉘어져서 구현될 수도 있다.
이하 본 명세서에서 청소 로봇은 청소 기능을 수행하며, 이외에도 안내기능 또는 보안기능 등 이동하는 로봇이 제공할 수 있는 기능도 선택적으로 제공하는 로봇을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 청소로봇의 구성을 보여주는 도면이다.
청소로봇(100)의 하단에는 지면의 이물질을 분리하는 지면청소부(110)와, 지면청소부(110)의 높이를 제어하는 높이조절부(120), 그리고 청소로봇(100)을 이동시키는 이동부(130)를 포함한다. 이동부(130)는 바퀴, 캐터필러 등과 같이 청소로봇(100)을 이동시키는 수단을 포함한다.
또한, 청소로봇(100)은 지면청소부(110)와 높이조절부(120), 그리고 이동부(130)를 제어하는 중앙제어부(150)가 있으며, 청소로봇(100)이 이동하는 공간에 대한 맵 정보와 공간의 지면의 높이 정보를 저장하는 맵저장부(160)를 포함한다. 이외에도 청소로봇(100)은 이동하는 과정에서 지면의 재질이나 지면의 높이, 혹은 지면청소부(110)의 전기적 변화를 센싱하는 센싱부(170)를 포함한다.
지면청소부(110)는 다양하게 구성될 수 있으며, 아지테이터(agitator) 또는 사이드 브러쉬(side brush)를 일 실시예로 한다. 또한 지면청소부(110)는 모터로부터 동력을 전달받아 회전하며 지면의 이물질을 지면으로부터 분리하여 제거하는 것을 일 실시예로 한다.
지면청소부(110)는 지면에 가까이 배치되어야 지면의 이물질을 제거할 수 있다. 이를 위해 지면청소부(110)는 지면에 가까이 배치되어야 한다. 그런데 마찰이 적은 대리석과 같이 단단한 재질의 지면에서는 아지테이터나 사이드 브러쉬와 같은 지면청소부(110)는 설정된 높이를 유지하며 청소 기능을 수행할 수 있다.
그러나 카펫과 같이 탄성을 가지거나 무게에 따라 높이가 변화하는 재질의 경우, 또는 지면의 높이가 변화하는 경계지점에서는 지면청소부(110)가 높아진 바닥에서 동작함에 있어 부하가 발생할 수 있다.
이에, 중앙제어부(150)는 맵저장부(160)의 높이 정보와 센싱부(170)가 센싱한 높이 정보를 이용하여 높이조절부(120)를 제어한다. 중앙제어부(150)의 제어에 따라 높이조절부(120)는 지면청소부(110)의 높이를 제어한다. 높이조절부(120)는 지면청소부(110)와 지면 사이의 거리를 증가시키거나 감소시킨다.
현재 위치의 지면의 재질에 대한 특성에 대한 정보를 맵저장부(160)에 저장하거나, 혹은 센싱부(170)가 센싱한 정보에 기반하여 지면의 재질을 확인하고, 그에 따라 지면청소부(110)의 높이를 제어한다.
한편, 청소로봇(100)은 선택적으로 통신부(180)를 포함하여, 통신부(180)는 청소 상황 또는 이상 상황 발생에 대한 정보를 외부의 서버 또는 관리자의 앱으로 통지할 수 있다.
한편, 청소로봇(100)은 지면 청소부(110) 외에도 다양한 청소 기능을 제공할 수 있으며, 이는 구현 방식에 따라 다양하게 적용될 수 있다.
이에 대해 보다 상세히 살펴본다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇의 각 구성요소들이 동작하는 과정을 보여주는 도면이다.
공항의 바닥과 같이 대리석으로 된 바닥에서 청소를 위해 에지테이터와 사이드 브러쉬를 돌리기 위해 모터가 받는 부하가 차이가 발생할 수 있다. 즉, 지면청소부(110)는 청소 과정에서 모터에서 부하가 발생할 경우에 이를 중앙제어부(150)에게 통지한다(S11). 이는 지면청소부(110)를 구성하는 모터에서 피드백하는 부하(전류량)을 이용한다. 예를 들어, 모터의 전류량의 증가량이 커질 경우 부하가 발생한 것으로 판단한다.
또는 맵저장부(160)가 현재 로봇의 위치에서 바닥의 높이가 변화한다는 정보를 중앙제어부(150)에게 통지할 수 있다(S12). 이는 맵저장부(160)에 저장된 지면의 높이 정보가 증가 또는 감소하는 것에 기반하여 확인할 수 있다.
청소로봇(100)은 맵저장부(160)에 저장된 맵 정보를 이용하여 이동한다. 맵저장부(160)는 이동 중인 공간의 바닥 재질의 특성을 저장하며, 청소로봇의 현재 위치에 따라 바닥의 높이 정보를 제공한다.
통상의 대리석 바닥인 경우에는 0으로, 카펫은 높이에 따라 특정한 물리적 측정치(카펫의 높이나 카펫의 응축성 등), 또는 카펫의 유무 등에 대한 정보로 1, 2 등의 숫자로 맵저장부(160)에 저장될 수 있다.
또는 센싱부(170)가 청소로봇의 진행방향에서 바닥의 재질이 변경되는 것을 센싱할 수 있고 재질의 변경이 센싱되면 이를 중앙제어부(150)에게 통지할 수 있다(S13). 뎁스 카메라 또는 IR 센서를 이용하면 진행 방향의 바닥에 배치된 사물의 거리를 센싱할 수 있다.
바닥의 재질이 변경되지 않으면 뎁스 카메라나 IR 센서가 센싱하는 거리 정보는 일정하게 유지된다. 반면, 카펫과 같이 바닥의 재질이 변경되면 센싱되는 거리 정보가 변화하므로 이를 기반으로 중앙제어부(150)는 청소로봇(100)이 지면의 재질 변경 지점에 도달하였음을 확인한다.
청소로봇(100)의 중앙제어부(150)는 S11, S12, S13 중 어느 하나 이상의 과정에서 지면의 변화를 통지받거나 확인하면, 높이조절부(120)를 제어한다(S15). 그 결과 높이조절부(120)는 지면청소부(110)의 높이를 물리적으로 조절하여(S16) 지면청소부(110)가 변화한 높이의 지면에 맞추어 동작할 수 있도록 한다.
도 2와 같이 청소로봇(100)이 지면의 높이에 적합하게 동작하면, 청소 과정에서 바닥의 카펫 위에서 지면청소부(110)의 모터가 부하를 견딜 수 있으며, 지면청소부(110)의 고장을 방지할 수 있다.
특히 지면의 변화에 대해 모터의 전류량, 현재 위치에서 지면의 높이 정보, 센싱된 지면의 높이 등을 이용하여 지면청소부(110)의 높이를 중앙제어부(150)가 자동으로 조절할 수 있다.
맵저장부(160)는 지면의 높이 정보를 저장할 수도 있고, 조절해야 할 지면청소부(110)의 높이에 대한 정보를 저장할 수도 있다. 또는 맵저장부(160)는 높이를 조절하지 않은 경우 지면청소부(110)의 모터의 전류량의 변화를 저장할 수 있다. 이 경우 맵저장부(160)에서 모터의 전류량이 증가한 것으로 저장된 영역에 대해 중앙제어부(150)는 지면청소부(110)의 높이를 조절할 수 있다. 이를 위해 센싱부(170)는 전류감지 센서를 포함할 수 있다.
또한, 맵저장부(160)에 등록되지 않았으나 지면의 높이가 다른 지역에 청소로봇이 진입했을 경우에, 절벽 감지나 바닥의 장애물을 확인하기 위해 장착한 로봇하단의 IR 센서 또는 뎁스 카메라를 이용하여 높이가 높아지는 지역을 운행할때 유동적으로 지면청소부(110)의 높이를 조절할 수 있다.
가정용으로 사용하는 로봇청소기는 무게가 크지않기 때문에 카펫 위에 로봇청소기가 올라갈 경우 로봇청소기의 하단부의 모든 기구물들이 유사한 높이를 가진다. 따라서, 로봇청소기의 하단에 설치된 아지테이터 역시 전체적으로 높이가 올라간 상태라는 점에서 모터의 부하가 발생하지 않는다.
반면, 본 발명의 실시예가 적용되는 청소로봇(100)은 그 무게가 로봇청소기와 비교할 수 없을 만큼 무겁기 때문에, 청소로봇(100)이 카펫에 올라가는 경우에도 이동부(130)를 통해 청소로봇(100)의 중량이 인가된다. 이 경우, 지면청소부(110)는 더 높아진 지면을 청소해야 하므로 이 과정에서 지면청소부(110)의 부하가 증가한다.
이에, 도 2와 같이 지면의 높이 변화에 대응하여 지면청소부(110)의 높이를 변화시킬 경우, 단단한 지면에서의 청소 성능과 카펫과 같은 압축이 발생하는 지면에서의 청소 성능이 동일하게 유지될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 지면의 재질에 따른 지면청소부(110)와 이동부(130)의 상대적 높이 차이를 보여주는 도면이다.
지면청소부(110)의 일 실시예로 아지테이터(110a)가 배치되어 있으며, 아지테이터(110a)가 제거한 바닥의 이물질은 흡입부(115)를 통해 수납부(116)에 보관된다. 이동부(130a, 130b)는 청소로봇(100)의 이동을 제어한다.
HL은 딱딱한 재질의 바닥 지면의 높이를 보여준다. SL은 딱딱한 재질의 바닥 지면 위에 배치된 카펫의 높이를 보여준다. HL과 SL은 상이한 높이를 가지는 반면, 청소로봇(100)의 무게로 인해 실제 이동부(130a, 130b)가 접하는 지면의 높이는 HL이 된다.
반면, 아지테이터(110a)와 지면과의 거리는 HL/SL에 따라 달라진다. 아지테이터(110a) 및 이동부(130a)를 확대하여 살펴본다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 청소로봇이 딱딱한 지면에 배치된 경우의 지면청소부의 동작을 보여주는 도면이다.
HL에서의 아지테이이터(110a)의 높이는 지면과 거리를 충분히 유지할 수 있다. 왜냐하면 아지테이터(110a)가 접하는 지면은 이동부(130a)와 높이를 유지하는 지면이기 때문이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 청소로봇이 부드러운 지면에 배치된 경우의 지면청소부의 동작을 보여주는 도면이다. 도 5는 딱딱한 지면(HL) 상에 부드러운 재질의 카펫이 배치된 것으로 카펫의 상단면이 부드러운 지면(SL)을 구성함을 보여준다.
이때, 청소로봇(100)은 일정 정도의 중량 때문에 이동부(130a)는 카펫 아래의 딱딱한 지면(HL)에 접한다. 카펫 위의 청소로봇(100)의 이동부(130a)가 카펫을 누름으로써 발생하는 현상이다.
반면, 도 5의 1a와 같이 아지테이터(110a) 역시 카펫의 상면(SL) 아래의 딱딱한 지면(HL)에 접해있다. 이로 인해, 아지테이터(110a)를 제어하는 모터의 부하가 증가함을 알 수 있다.
한편, 본 명세서의 일 실시예에 의해 지면청소부의 높이를 조절한 경우를 1b에서 살펴본다. 높이조절부(도면에 미도시)에 의해 아지테이터(110a)의 높이는 카펫의 지면(SL)의 높이에 맞추어진 상태이다. 높이조절부에 의해 아지테이터(110a)는 이동부(130a)가 접하는 지면(HL)이 아닌 카펫의 지면(SL)을 기준으로 높이가 조절된 상태이며, 아지테이터(110a)는 카펫과의 높이를 유지하며 회전할 수 있다.
도 2 내지 도 5에서 살펴본 바와 같이, 지면청소부(100)의 높이를 다양한 센싱된 정보 혹은 저장된 정보에 기반하여 조절할 경우, 지면의 다양한 변화에 대응하여 지면청소부(100)가 동작할 수 있다.
이는 대면적의 청소를 위해 제작된 청소로봇의 경우에 특히 유용하게 적용된다. 이러한 청소로봇(100)은 크기도 크며 무게도 무겁기 때문에 도 5에서 살펴본 바와 같이 바닥의 종류에 따라 지면청소부(100)의 모터가 감당해야하는 부하가 상이할 수 있으며 지면청소부(100)의 높이가 조절되지 않는다면 모터의 손상이 발생할 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따라 지면청소부(100)의 높이가 지면의 높이에 대응하여 조절되므로 모터의 부하를 줄일 수 있으며 모터의 수명을 연장시킬 수 있다.
만약 이를 중앙제어부(150)가 자동으로 바닥의 상태에 따라 지면청소부(100)의 높이를 조절하지 않을 경우, 청소서비스를 하는 장소의 바닥 상태의 판단이 수동으로 이루어져야 하며, 항상 모터가 받는 부하를 측정하여야 하는데, 대면적의 공간에서 청소를 할 때 이를 수동으로 하는 것은 비효율적이다.
따라서, 1차적으로는 맵저장부(160)에 저장된 바닥의 높이 정보를 이용하여 해당 지역에 진입하기 전 지면청소부(100)의 높이를 자동으로 조절하여 청소의 효율과 기구부 손상을 줄인다. 또한, 맵저장부(160)에 저장된 바닥의 높이와 상이한 지역에 청소로봇이 도달한 경우, 청소 로봇 하단의 센싱부(170)를 이용할 수 있다. 센싱부(170)는 바닥 높이가 높아지는 경우 지면청소부(100)의 높이를 조절하여 기구부의 손상을 방지한다.
뿐만 아니라, 센싱부(170)와 맵저장부(160) 모두 확인하지 못한 바닥의 변화에 대해서 지면청소부(100)를 구성하는 모터의 부하를 중앙제어부(150)가 측정 및 판단하여 모터의 부하가 증가하면 바닥의 높이가 증가한 것으로 판단한다. 그리고 중앙제어부(150)는 지면청소부(110)의 높이를 조절하여 청소를 수행할 수 있으며, 그 결과 지면청소부(100)의 모터를 보호하고 시스템의 안정성을 높일 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 청소로봇이 지면청소부의 높이를 제어하는 과정을 보여주는 도면이다. 청소로봇(100) 내의 각 구성요소들이 지면의 단차에 적응적으로 동작하기 위한 과정을 살펴본다.
청소로봇의 중앙제어부(150)는 이동부(130)를 제어하여 청소로봇이 이동하는 과정에서 하기 동작을 수행할 수 있다.
중앙제어부(150)는 청소로봇(100)의 이동 과정에서 맵저장부(160)에 저장된 정보에 기반하여 현재 주행중인 위치에서의 공간의 바닥 높이(지면 높이)를 확인한다. 즉, 중앙제어부(150)는 이동하는 공간의 지면의 높이 정보를 맵저장부(160)로부터 추출하여 확인한다. 그리고, 확인된 지면의 높이 정보에 기반하여 높이조절부(120)를 제어하는 일련의 과정을 수행한다.
일 실시예로, 중앙제어부(150)는 확인된 지면의 높이 정보에 기반하여 지면 청소부(110)의 높이 조절을 결정한다(S31). 높이 조절은 미리 설정된 기준 지점에서의 지면 청소부(110)의 높이 대비 + 또는 - 값으로 높이를 설정하는 것을 일 실시예로 한다. 또는 높이 조절은 현재 지면 청소부(110)의 높이 대비 + 또는 - 값으로 높이를 설정하는 것을 다른 실시예로 한다.
중앙제어부(150)는 결정된 높이에 적합하게 지면청소부(110)의 높이 조절을 지시한다. 이러한 지시는 높이 조절부(120)에게 전달되고(S32), 높이조절부(120)는 소정의 물리적 기능을 수행하여 지면 청소부(110)의 높이를 조절한다(S33). 즉, 중앙제어부(150)는 결정된 높이로 지면 청소부(110)의 높이를 조절하도록 높이조절부(120)에게 높이 조절을 지시한다.
한편, S31 내지 S33과 독립적으로 센싱부(170)는 지면의 높이를 지속적으로 센싱한다(S41). 센싱부(170)가 지면이 높아짐을 센싱하면(S41) 중앙제어부(150)에게 센싱된 높이 정보를 제공한다(S42). 여기서 센싱부(170)는 IR 센서 또는 뎁스 카메라 등을 일 실시예로 한다.
중앙제어부(150)는 센싱된 높이에 대응하여 지면 청소부(110)의 높이 조절을 결정하고(S43), 중앙제어부(150)는 결정된 높이에 적합하게 지면청소부(110)의 높이 조절을 지시한다. 이러한 지시는 높이 조절부(120)에게 전달되고(S44), 높이조절부(120)는 소정의 물리적 기능을 수행하여 지면 청소부(110)의 높이를 조절한다(S45).
S41 내지 S45를 정리하면, 센싱부(170)는 청소로봇이 이동하는 공간의 지면의 높이를 센싱하거나 청소로봇이 주행하는 방향의 지면의 재질을 센싱하고(S41), 중앙제어부(150)는 센싱부(170)가 센싱한 지면의 높이 정보에 기반하여 지면청소부(110)의 높이 조절을 결정한다(S43).
그리고 중앙제어부(150)는 결정된 높이로 지면 청소부(110)의 높이를 조절하도록 높이조절부(120)에게 높이 조절을 지시한다.
또한 S31 내지 S33과 독립적으로, 그리고 S41 내지 S45와 독립적으로 센싱부(170)는 지면 청소부(110)의 모터에서 발생하는 전류의 부하를 지속적으로 센싱한다(S51). 센싱부(170)가 전류 부하가 증가함을 센싱하면(S51) 중앙제어부(150)에게 센싱된 전류 부하 증가 정보를 제공한다(S52).
중앙제어부(150)는 센싱된 전류 부하의 크기에 대응하여 지면 청소부(110)의 높이 조절을 결정하고(S53), 중앙제어부(150)는 결정된 높이에 적합하게 지면청소부(110)의 높이 조절을 지시한다. 이러한 지시는 높이 조절부(120)에게 전달되고(S54), 높이조절부(120)는 소정의 물리적 기능을 수행하여 지면 청소부(110)의 높이를 조절한다(S55).
S51 내지 S55를 정리하면, 센싱부(170)는 지면청소부(110)의 모터에 인가된 전류의 부하를 센싱하며(S51), 중앙제어부(150)는 센싱부(170)가 센싱한 전류의 부하 정보에 기반하여 지면청소부(110)의 높이 조절을 결정한다(S53). 그리고 중앙제어부(150)는 결정된 높이로 지면 청소부(110)의 높이를 조절하도록 높이조절부(120)에게 높이 조절을 지시한다(S54).
S31 내지 S33의 프로세스, 그리고 S41 내지 S45의 프로세스, 그리고 S51 내지 S55의 프로세스는 동시에 이루어지거나 독립적으로 이루어질 수 있다. 또는 이들은 중앙제어부(150)의 제어에 의해 순차적으로 이루어질 수도 있다.
도 6을 정리하면 다음과 같다. 청소 로봇(100)은 S31 내지 S33과 같이 맵저장부(160)에 저장된 바닥의 높이 정보를 모니터링하며 청소 주행을 수행하는 과정에서 지면의 높이가 높아져 등반이 필요한 경계구간에서 아지테이터와 같은 지면청소부(110)의 높이를 자동으로 높였다가 경계선을 지나면 높이를 다시 낮추어 청소를 할 수 있다.
또한 맵저장부(160)에 높이가 변경되는 것으로 저장되지 않았지만 일시적으로 혹은 맵 생성 이후 바닥 높이가 달라진 영역으로 청소로봇(100)이 진입할 경우, S41 내지 S45와 같이 센싱부(170)를 이용하여 지면 높이를 감지할 수 있다.
청소로봇(100)의 바닥에는 절벽이나 바닥의 돌출부를 감지하기 위해 IR센서를 장착할 수 있으며, 이를 이용하여 바닥의 높이가 높아지는 구간이 발생하면 그 순간 지면청소부(110)의 높이를 높이고 맵저장부(160)에 이 영역에 대한 지면의 높이 정보를 저장한다. 즉 S43 단계에서 별도로 지면의 높이 정보를 저장하는 실시예를 더 포함할 수 있다.
뿐만 아니라, S51 내지 S55의 과정에서 지면청소부(110)의 모터가 회전 등의 동력을 이용하여 이물질을 흡입하는 과정에서 모터의 부하가 증가한 경우에는 센싱된 전류 부하 증가에 대응하여 지면청소부(110)의 높이를 조절할 수 있다.
또한, 지면청소부(110)의 높이를 조절하였음에도 계속해서 모터의 부하가 줄어들지 않는 경우에는 청소로봇(100)이 제공하는 통신 기능(통신부)을 이용하여 서버나 관리자 앱으로 해당 상황의 발생을 메시지로 전송한다. 그리고 청소로봇(100)은 해당 영역에서 이동하여 다른 영역으로 이동할 수 있다.
이 과정에서 중앙제어부(150)는 모터의 부하가 증가한 영역에 대한 정보를 지면의 높이 정보로 변환하거나, 혹은 지면의 높이 변화가 발생한 영역이라는 정보를 생성하여 맵저장부(160)에 저장할 수 있다. 예를 들어 S53 단계에서 저장 작업을 수행할 수 있다.
즉, 맵저장부(160)에 저장된 지면의 높이 정보와 센싱부(170)가 센싱한 지면의 높이가 상이할 수 있다. 또는 맵저장부(160)에 저장된 지면의 높이 정보에 대응하여 지면청소부(110)의 높이를 조절한 후에도 센싱부(170)가 전류의 부하 증가를 센싱할 수 있다. 이 경우, 중앙제어부(150)는 맵저장부(160)에 저장된 지면의 높이 정보를 센싱부(170)가 센싱한 정보에 기반하여 업데이트한다.
예를 들어, 센싱부(170)가 IR 센서 또는 뎁스 카메라인 경우 해당 위치에서 센싱한 높이 정보를 맵저장부(160)에 업데이트할 수 있다.
또는 센싱부(170)가 전류 부하를 센싱하는 경우, 지면청소부(110)의 높이를 조절하여 평상적인 전류 부하로 낮춰진 시점의 지면청소부(110)의 높이 정보를 해당 위치의 높이 정보로 변환하여 맵저장부(160)에 업데이트할 수 있다.
또한, 지면청소부(110)의 높이 조절 횟수를 최소화 하기 위하여 로봇은 맵 저장부(160)에 저장된 공간의 정보에 기반하여 높이가 동일한 영역 별로 청소를 수행하도록 이동 경로를 생성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 맵저장부에 저장된 맵을 보여주는 도면이다.
맵저장부(160)에 저장된 맵(160a)은 고정 객체들의 위치 정보를 필수적으로 저장하며, 추가적으로 지면의 높이 정보를 포함할 수 있다. 도 7에서 청소로봇(100)이 이동하는 공간을 가로-세로 20개의 하위 공간으로 나누었다. 각 하위 공간들 중에서 벽이나 기둥과 같이 이동하지 못하는 공간은 검은 색으로 표시되었다. 또한, 가장 딱딱한 지면은 흰 색으로 표시되었다.
그 외에 숫자는 해당 공간의 지면의 높이 정보를 의미한다. 이는 지면청소부(110)의 높이 조절에 대한 정보를 포함한다. 예를 들어 "1"로 표시된 공간은 지면의 높이 정보가 "1"을 의미한다. 이는 카펫 등의 높이를 지시할 수도 있고 지면청소부(110)의 높이 조절에 대한 레벨1을 지시하는 정보가 될 수도 있다.
로봇은 높이가 다른 공간에서 지면청소부(110)의 높이를 조절해야 하므로, 이동 경로를 생성함에 있어서 높이정보를 이용할 수 있다. 따라서, 로봇은 도 7의 맵(160a)에서 "1"로 표시된 영역을 연결하여 이동할 수 있도록 이동 경로를 생성할 수 있다. 마찬가지로 "2"로 표시된 영역 또는 "3"으로 표시된 영역을 각각 군집된 영역으로 설정하고 이들 영역 내에서 청소 기능을 완료하고 다른 영역으로 이동하도록 경로를 설정할 수 있다.
즉, 중앙제어부(150)는 맵저장부(160)에서 동일한 높이 정보를 가지며 인접하는 공간들을 이동하는 이동 경로를 생성하여 이동 과정에서 지면청소부(110)의 높이를 빈번하게 조절하지 않도록 한다.
또한, 청소로봇(100)은 도 7에 도시된 바와 같이 화살표 방향으로 이동하는 과정에서 지면의 높이가 상이한 영역으로 진입하므로 자동으로 지면청소부(110)의 높이를 조절할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 높이조절부의 구성을 보여주는 도면이다. 높이조절부(120)는 다양한 방식으로 지면 청소부(110)의 높이를 조절할 수 있다. 도 8은 모터를 이용하여 높이를 조절하는 방식(Cam adjust)을 보여준다. 도 5의 1c를 확대하여 살펴본다.
높이조절부(120)는 지지부(125), 회전부(121), 그리고 회전부(121)의 회전에 따라 지면 청소부(110)의 높이를 조절하는 링크부(122)를 포함한다. 물론, 도 8과 같은 구성이 아니어도 높이조절부(120)를 구성할 수 있다. 예를들어, 유압식 실린더를 이용하여 지면의 높이가 센싱되면 그에 적합하게 지면 청소부(110)의 높이를 조절할 수 있다. 본 발명은 특수한 기계적 장치에 한정되는 것이 아니며, 지면청소부(110)의 높이를 조절할 수 있는 다양한 기구를 포함한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 높이조절부에 따라 지면 청소부의 높이가 조절되는 실시예를 보여주는 도면이다.
1d는 이동부(130)가 접하는 면과 지면청소부(110)가 접하는 면이 모두 바닥면(HL)으로 동일하다. 그 결과 지면청소부(110)의 높이는 가장 낮은 위치로 제어된다. 회전부(121)와 링크부(122)는 1d와 같이 지지부(125)를 수평으로 만들도록 제어된다.
1e는 이동부(130)가 접하는 면(HL)과 그 위의 카펫 등이 배치된 면(SL)이 상이하다. 그 결과 지면청소부(110)의 높이는 HL-SL의 차이만큼 조절된다. 회전부(121)와 링크부(122)는 1e와 같이 지지부(125)를 기울어지도록 제어된다.
1f는 이동부(130)가 접하는 면(HL)과 그 위의 카펫 등이 배치된 면(SL)이 상이하다. 그 결과 지면청소부(110)의 높이는 HL-SL의 차이만큼 조절된다. 여기서 1e 보다도 HL-SH의 차이가 더 크다. 회전부(121)와 링크부(122)는 1f와 같이 지지부(125)를 기울어지도록 제어된다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 맵저장부에 저장된 지면의 높이 정보를 업데이트하는 과정을 보여주는 도면이다.
맵저장부(160)에 저장된 지면의 높이 정보(Hm)와 센싱부(170)가 센싱한 지면의 높이(Hs)를 비교한다(S61). 그 결과 두 정보가 상이한 것으로 판단되면, 맵저장부(160)에 저장된 지면의 높이 정보를 센싱부(170)가 센싱한 Hs로 업데이트한다(S62). 이때, 매번 차이가 발생할 때마다 업데이트 할 수도 있고 차이가 있는 것으로 N회(N > 1) 이상 확인된 경우에 업데이트를 할 수도 있다.
또는, 맵저장부(160)에 저장된 지면의 높이 정보(Hm)와 센싱부(170)가 센싱한 전류의 부하 증가를 비교한다(S63). 통상적인 전류의 부하 기준을 넘어서 부하가 증가한 경우, 전류의 부하 증가에 비례하여 Hm을 증가시켜서 업데이트한다(S64). 예를 들어 Hm이 3cm로 맵저장부(160)에 저장된 상태에서 전류의 부하가 증가하면 이를 3cm 에서 4cm로 일정한 크기만큼 증가시킨다.
맵저장부(160)는 전류의 증가분에 대응하여 높이의 증가 비율을 저장할 수 있다. 예를 들어, 전류의 증가분이 30%인 경우 높이 증가 비율을 30%로 할 수 있다. 또는 전류의 증가분이 30%인 경우, 높이를 1cm 증가시킬 수 있다. 이는 청소로봇 또는 지면청소부의 구성의 특징에 따라 다양하게 선택될 수 있다.
업데이트는 중앙제어부(150)의 제어에 따라 맵저장부(160)의 저장된 값을 업데이트하는 것으로 진행된다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 센싱부가 센싱한 지면청소부의 상태를 외부로 전송하는 과정을 보여주는 도면이다.
센싱부(170)가 지면청소부의 상태를 센싱한다(S71). 이 과정에서 전류 부하의 증가가 누적될 경우, 통신부(180)는 지면청소부(110)의 센싱된 정보를 외부의 서버 또는 관리자의 휴대단말로 전송한다(S73). 외부의 서버 또는 휴대단말은 청소로봇을 원격에서 제어하거나 모니터링하는 다양한 장치들을 포함한다.
이후, 통신부(180)는 외부 서버 또는 휴대단말로부터 제어 메시지를 수신하여 중앙제어부(150)에 전달한다(S73). 제어 메시지의 일 실시예는 청소의 중단을 지시하거나, 지면청소부(110)의 높이를 일괄 높이거나 혹은 청소 로봇이 홈스테이션으로 귀환을 명령하는 것을 포함한다.
중앙제어부(150)는 전달된 제어 메시지에 기반하여 청소로봇을 제어한다(S74).
청소 모듈이 바닥의 종류에 따라 높이가 조절되지 않을 경우 다양한 재질과 높이의 지면이 배치된 대규모 공간에서 청소로봇이 원활하게 동작할 수 없으며, 일률적인 높이로 가정하여 청소로봇이 동작할 경우, 로봇의 부품에 부하가 가해질 수 있다.
반면, 본 발명의 실시예들을 적용할 경우, 청소가 진행되는 장소의 바닥의 종류와 관계없이 청소 로봇의 청소 모듈 세팅 및 변경 없이도 다양한 바닥의 재질과 높이에 적응적으로 청소로봇이 동작할 수 있다. 그 결과 청소로봇에 별도로 투입해야 할 인력이나 제어 장치가 불필요하며 청소로봇의 자율 청소에 의한 효율을 높일 수 있다.
또한, 카펫 위에서는 지면청소부(110)의 높이가 조절되어 지면청소부(110)의 모터의 부하를 줄여 모터의 수명을 증가시킬 수 있으며, 이로 인해 청소 로봇을 구성하는 부품들의 강인성을 증가시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 통신부(180)는 센싱부(170)가 센싱한 모터의 상태를 외부의 서버나 관리자의 휴대단말에 설치된 앱으로 전송하여 유지보수가 용이하게 하며, 문제가 발생할 경우 빠르게 조치하여 효과적인 청소서비스를 할 수 있다.
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.
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.
100: 청소로봇 110: 지면청소부
120: 높이조절부 130: 이동부
150: 중앙제어부 160: 맵저장부
170: 센싱부 180: 통신부

Claims (13)

  1. 대면적의 청소 기능을 수행하며 안내 기능 또는 보안 기능을 선택적으로 제공하는 청소로봇에 있어서,
    상기 청소 로봇을 이동시키는 이동부;
    지면의 이물질을 지면으로부터 분리하는 지면청소부;
    상기 지면청소부의 높이를 제어하는 높이조절부;
    청소 로봇이 이동하는 공간의 지면의 높이 정보를 저장하는 맵저장부;
    청소로봇이 이동하는 공간의 지면 높이를 센싱하는 센싱부; 및
    상기 맵저장부의 높이 정보와 상기 센싱부가 센싱한 높이 정보를 이용하여 상기 높이조절부를 제어하는 중앙제어부를 포함하며,
    상기 청소 로봇의 이동부를 통해 상기 청소 로봇의 중량이 지면에 인가되어 상기 지면청소부와 지면이 접하는 높이에 변화가 발생한 경우,
    상기 센싱부는 지면청소부의 모터에 인가된 전류의 부하를 센싱하며, 상기 중앙제어부는 상기 센싱부가 센싱한 전류의 부하 정보에 기반하여 상기 지면청소부의 높이 조절을 결정하며,
    상기 중앙제어부는 상기 결정된 높이로 지면 청소부의 높이를 조절하도록 상기 높이조절부에게 높이 조절을 지시하고,
    상기 맵 저장부는 상기 전류의 증가분에 대응하여 상기 지면 청소부의 높이의 증가 비율을 저장하는, 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 청소로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중앙제어부는 상기 맵저장부에 저장된 현재 위치의 지면의 높이 정보에 기반하여 상기 지면청소부의 높이 조절을 결정하며,
    상기 중앙제어부는 상기 결정된 높이로 지면 청소부의 높이를 조절하도록 상기 높이조절부에게 높이 조절을 지시하는, 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 청소로봇.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 청소로봇이 이동하는 공간의 지면의 높이를 센싱하거나 상기 청소로봇이 주행하는 방향의 지면의 재질을 센싱하며,
    상기 중앙제어부는 상기 센싱부가 센싱한 지면의 높이 정보에 기반하여 상기 지면청소부의 높이 조절을 결정하며,
    상기 중앙제어부는 상기 결정된 높이로 지면 청소부의 높이를 조절하도록 상기 높이조절부에게 높이 조절을 지시하는, 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 청소로봇.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 맵저장부에 저장된 지면의 높이 정보와 상기 센싱부가 센싱한 지면의 높이가 상이하거나, 상기 맵저장부에 저장된 지면의 높이 정보에 대응하여 상기 지면청소부의 높이를 조절한 후에 상기 센싱부가 전류의 부하 증가를 센싱한 경우,
    상기 중앙제어부는 상기 맵저장부에 저장된 지면의 높이 정보를 상기 센싱부가 센싱한 정보에 기반하여 업데이트하는, 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 청소로봇.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 중앙제어부는 상기 맵저장부에서 동일한 높이 정보를 가지며 인접하는 공간들을 이동하는 이동 경로를 생성하는, 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 청소로봇.
  7. 청소 로봇의 중앙제어부가 이동부를 제어하여 청소 로봇을 이동시키는 단계;
    상기 중앙제어부가 이동하는 공간의 지면의 높이 정보를 상기 청소 로봇의 맵저장부로부터 추출하여 확인하는 단계;
    상기 확인된 지면의 높이 정보에 따라 상기 중앙제어부가 높이조절부를 제어하는 단계;
    상기 높이조절부가 상기 중앙제어부의 제어에 따라 지면의 이물질을 지면으로부터 분리하는 지면청소부의 높이를 제어하는 단계를 포함하며,
    상기 청소 로봇의 이동부를 통해 상기 청소 로봇의 중량이 지면에 인가되어 상기 지면청소부와 지면이 접하는 높이에 변화가 발생한 경우,
    상기 청소 로봇을 이동시키는 단계는 상기 청소로봇의 센싱부가 지면청소부의 모터에 인가된 전류의 부하를 센싱하는 단계와 상기 맵 저장부는 상기 전류의 증가분에 대응하여 상기 지면 청소부의 높이의 증가 비율을 저장하는 단계를 더 포함하며,
    상기 확인하는 단계는 상기 센싱부가 센싱한 전류의 부하 정보에 기반하여 상기 중앙제어부가 상기 지면청소부의 높이 조절을 결정하는 단계를 포함하며,
    상기 높이 조절부를 제어하는 단계는 상기 중앙제어부가 상기 결정된 높이로 지면 청소부의 높이를 조절하도록 상기 높이조절부에게 높이 조절을 지시하는 단계를 포함하는,
    대면적의 청소 기능을 수행하며 안내 기능 또는 보안 기능을 선택적으로 제공하는 청소로봇이 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 센싱부가 이동하는 공간의 지면 높이를 센싱하는 단계; 및
    상기 중앙제어부가 상기 맵저장부의 높이 정보와 상기 센싱부가 센싱한 높이 정보를 이용하여 상기 높이조절부를 제어하는 단계를 포함하는, 청소로봇이 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 중앙제어부가 상기 맵저장부에 저장된 현재 위치의 지면의 높이 정보에 기반하여 상기 지면청소부의 높이 조절을 결정하는 단계; 및
    상기 중앙제어부가 상기 결정된 높이로 지면 청소부의 높이를 조절하도록 상기 높이조절부에게 높이 조절을 지시하는 단계를 포함하는, 청소로봇이 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 센싱부가 상기 청소로봇이 이동하는 공간의 지면의 높이를 센싱하거나 상기 청소로봇이 주행하는 방향의 지면의 재질을 센싱하는 단계;
    상기 센싱부가 센싱한 지면의 높이 정보에 기반하여 상기 중앙제어부가 상기 지면청소부의 높이 조절을 결정하는 단계; 및
    상기 중앙제어부가 상기 결정된 높이로 지면 청소부의 높이를 조절하도록 상기 높이조절부에게 높이 조절을 지시하는 단계를 포함하는, 청소로봇이 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 방법.
  11. 삭제
  12. 제7항 또는 제10항에 있어서,
    상기 맵저장부에 저장된 지면의 높이 정보와 상기 센싱부가 센싱한 지면의 높이가 상이하거나, 상기 맵저장부에 저장된 지면의 높이 정보에 대응하여 상기 지면청소부의 높이를 조절한 후에 상기 센싱부가 전류의 부하 증가를 센싱한 경우,
    상기 중앙제어부가 상기 맵저장부에 저장된 지면의 높이 정보를 상기 센싱부가 센싱한 정보에 기반하여 업데이트하는 단계를 더 포함하는, 청소로봇이 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 중앙제어부가 상기 맵저장부에서 동일한 높이 정보를 가지며 인접하는 공간들을 이동하는 이동 경로를 생성하는 단계를 더 포함하는, 청소로봇이 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 방법.

KR1020180117798A 2018-10-02 2018-10-02 청소로봇이 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 방법 및 청소로봇 KR102220865B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180117798A KR102220865B1 (ko) 2018-10-02 2018-10-02 청소로봇이 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 방법 및 청소로봇
US16/765,405 US11480975B2 (en) 2018-10-02 2019-09-20 Method of adaptively operating based on height difference between floors and cleaning robot
PCT/KR2019/012256 WO2020071669A1 (ko) 2018-10-02 2019-09-20 청소로봇이 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 방법 및 청소로봇

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180117798A KR102220865B1 (ko) 2018-10-02 2018-10-02 청소로봇이 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 방법 및 청소로봇

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200039054A KR20200039054A (ko) 2020-04-16
KR102220865B1 true KR102220865B1 (ko) 2021-02-25

Family

ID=70054639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180117798A KR102220865B1 (ko) 2018-10-02 2018-10-02 청소로봇이 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 방법 및 청소로봇

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11480975B2 (ko)
KR (1) KR102220865B1 (ko)
WO (1) WO2020071669A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102440437B1 (ko) 2022-03-24 2022-09-06 주식회사 폴라리스쓰리디 이동 로봇 및 이의 매끄럽지 못한 표면 감지 방법

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210318686A1 (en) * 2020-04-10 2021-10-14 Robert Bosch Gmbh Vehicle motion planning using a manifold description of road surface geometry
EP4215035A1 (en) * 2022-01-25 2023-07-26 Nanjing Chervon Industry Co., Ltd. Mower
DE102022214212B3 (de) * 2022-12-21 2024-05-29 BSH Hausgeräte GmbH Kartografieren einer Bodenfläche

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7237298B2 (en) * 2003-09-19 2007-07-03 Royal Appliance Mfg. Co. Sensors and associated methods for controlling a vacuum cleaner
US7599758B2 (en) 2003-09-19 2009-10-06 Royal Appliance Mfg. Co. Sensors and associated methods for controlling a vacuum cleaner
US7424766B2 (en) * 2003-09-19 2008-09-16 Royal Appliance Mfg. Co. Sensors and associated methods for controlling a vacuum cleaner
KR100517942B1 (ko) * 2003-12-22 2005-09-30 엘지전자 주식회사 로봇 청소기의 흡입헤드 높이조절장치 및 그 방법
KR100791382B1 (ko) * 2006-06-01 2008-01-07 삼성전자주식회사 로봇의 이동 경로에 따라 소정 영역의 특성에 관한 정보를수집하고 분류하는 방법 및 상기 영역 특성에 따라제어되는 로봇, 상기 영역 특성을 이용한 ｕｉ 구성 방법및 장치
US8590090B2 (en) * 2008-09-11 2013-11-26 Aqua Products, Inc. Adjustable intake port for submersible pool and tank cleaner
US8505142B2 (en) 2008-09-11 2013-08-13 Aqua Products, Inc. Pool cleaner baseplate with inlet extension members and recessed wheels
KR101619076B1 (ko) * 2009-08-25 2016-05-10 삼성전자 주식회사 모바일 플랫폼의 동적 물체 검출 및 추적 방법
KR101752190B1 (ko) * 2010-11-24 2017-06-30 삼성전자주식회사 로봇청소기 및 그 제어방법
KR101932045B1 (ko) 2012-03-22 2018-12-24 엘지전자 주식회사 로봇청소기
US9480380B2 (en) * 2013-12-04 2016-11-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Cleaning robot and control method thereof
KR102072387B1 (ko) * 2014-03-20 2020-02-03 삼성전자주식회사 로봇 청소기 및 로봇 청소기의 제어방법
JP2016096431A (ja) * 2014-11-13 2016-05-26 株式会社東芝 通信装置、通信方法およびプログラム
KR102374718B1 (ko) 2015-06-03 2022-03-16 삼성전자주식회사 로봇 청소기
GB2541884A (en) * 2015-08-28 2017-03-08 Imp College Of Science Tech And Medicine Mapping a space using a multi-directional camera
DE102015114883A1 (de) * 2015-09-04 2017-03-09 RobArt GmbH Identifizierung und Lokalisierung einer Basisstation eines autonomen mobilen Roboters
KR102315953B1 (ko) * 2015-09-17 2021-10-22 삼성전자주식회사 청소 로봇 및 그 제어 방법
US10486313B2 (en) * 2016-02-09 2019-11-26 Cobalt Robotics Inc. Mobile robot map generation
US10437342B2 (en) * 2016-12-05 2019-10-08 Youspace, Inc. Calibration systems and methods for depth-based interfaces with disparate fields of view
KR102033143B1 (ko) * 2017-01-25 2019-10-16 엘지전자 주식회사 3차원 공간에서 기능 영역을 식별하는 방법 및 이를 구현하는 로봇
KR102012550B1 (ko) * 2017-02-20 2019-08-20 엘지전자 주식회사 돌발 장애물을 식별하는 방법 및 이를 구현하는 로봇
JP2018163614A (ja) * 2017-03-27 2018-10-18 カシオ計算機株式会社 自律移動装置、自律移動方法およびプログラム
KR102461938B1 (ko) * 2017-04-04 2022-10-31 엘지전자 주식회사 주행 지면의 장애물을 식별하는 방법 및 이를 구현하는 로봇

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102440437B1 (ko) 2022-03-24 2022-09-06 주식회사 폴라리스쓰리디 이동 로봇 및 이의 매끄럽지 못한 표면 감지 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200039054A (ko) 2020-04-16
US20200333799A1 (en) 2020-10-22
US11480975B2 (en) 2022-10-25
WO2020071669A1 (ko) 2020-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102220865B1 (ko) 청소로봇이 지면의 단차에 적응적으로 동작하는 방법 및 청소로봇
CN110989630B (zh) 自移动机器人控制方法、装置、自移动机器人和存储介质
US11224325B2 (en) Self-driving cleaner, method for cleaning by self-driving cleaner, and recording medium
US11402850B2 (en) Robotic cleaning device with operating speed variation based on environment
JP7058067B2 (ja) 自律走行体
US20190302796A1 (en) Autonomous traveler and travel control method thereof
CN109922702B (zh) 电清扫机
WO2017141536A1 (ja) 自律走行体
CN112656326B (zh) 扫地机器人系统及其控制方法
CN1491094A (zh) 机器人障碍管理系统
KR20170048518A (ko) 로봇 청소기
KR20150057959A (ko) 청소 로봇 및 그 제어 방법
JP2019034134A (ja) バッテリを有する床処理装置
US11947015B1 (en) Efficient coverage planning of mobile robotic devices
CN108536135B (zh) 路径控制方法、装置及清洁机器人
KR20230018246A (ko) 이물질 자동 제거 감시카메라 장치
US11369241B2 (en) Cleaning system using dual brush vacuum and sweep head
CN118574554A (zh) 清洁设备的控制方法、清洁设备和存储介质
JP2020075032A (ja) 自律型電気掃除機
US11662737B2 (en) Systems and methods for dock placement for an autonomous mobile robot
KR102107450B1 (ko) 자석을 이용한 상하한 리미트 스위치가 적용된 블라인드 및 상기 블라인드의 그룹/개별 제어를 수행하는 시스템
CN112704437A (zh) 扫地机器人控制方法、设备及存储介质
JP2021079320A (ja) 移動ロボットのメンテナンスステーション及び移動ロボットの汚染除去方法
US20230057027A1 (en) Cleaning detection system
CN219473191U (zh) 一种智能跟随触摸显示系统

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant