KR102281346B1 - 로봇 청소기 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 로봇 청소기가 주행하는 주행 단계; 로봇 청소기가 주행 중에 장애물에 접촉하면, 로봇 청소기에 의해서 밀려서 이동되는 밀림 장애물을 인식하는인식 단계; 밀리는 장애물이라고 인식하면 주행을 중지하고, 밀림 장애물을 회피하는 동작 단계;를 포함하는 로봇 청소기의 제어방법을 제공한다.

Description

로봇 청소기 및 그 제어방법{Robot Cleaner and Controlling method for the same}
본 발명은 로봇 청소기 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 밀림 장애물을 인식해서 동작할 수 있는 로봇 청소기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 로봇 청소기는 흡입장치 및 먼지통을 구비한 본체와, 상기 본체에 연결되어 피 청소면에 근접한 상태로 청소를 실시하는 청소 노즐을 포함하여 구성된다. 로봇청소기에서 장애물을 인식하는 방법은 초음파 센서, 적외선 센서, 레이저 거리센서(LDS) 등을 이용해 원거리 장애물을 감지하거나, 카메라를 이용해서 전방의 사물은 인식하는 방법을 사용한다. 각각의 센서들은 저마다 특성이 다르다.
한국 공개특허 10-2006-0062607에서는 센서를 이용해서 장애물을 인식하는 기술을 게시하고 있다. 로봇 청소기가 모든 방을 꼼꼼하게 청소하기 위해서는 이동하면서 청소를 수행해야 하는데, 밀리는 낮은 장애물(빨래 건조대, 발매트, 발수건 등)을 만날 경우에는 밀리지 않는 방문턱과 구분할 수가 없어서 이런 밀리는 장애물들을 그냥 넘어가려고 한다. 그러나 건조대나 매트같은 장애물은 바닥에 고정되어 있지 않기 때문에 청소기가 밀 경우 그대로 밀려나며, 빨래 건조대의 경우에는 벽까지 밀려서 넘어지게 되고, 발매트/발수건 등은 원래 장소에서 멀리 떨어진 장소까지 끌고 가는 경우가 많다. 또한 현관 앞에 있는 발매트를 밀고 가다가 현관 밑으로 추락하는 경우도 생기게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 로봇 청소기가 주행 중에 밀리지 않는 방문턱과 같은 장애물을 밀어서 이동시킬 수 있는 밀림 장애물은 구분해서 인식할 필요가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 밀리지 않는 장애물로부터 밀리는 장애물을 구분해서 판단할 수 있는 로봇 청소기 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 밀리는 장애물이라고 판단하는 경우에는 장애물을 더 이상 밀리않도록 하고, 회피를 할 수 있는 동장을 수행할 수 있는 로봇 청소기 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 로봇청소기에 장착되는 다양한 센서를 이용해서 로봇청소기가 인식하기 어려운 밀리는 장애물을 인식하는 방법에 관한 것이다. 장애물을 인식할 때에 로봇 청소기가 동작하는 동안에 실시간으로 획득되는 여러 센서 데이터를 이용해서 머신러닝(딥러닝) 기법으로 현재 장애물을 밀고 있는지 아닌지를 판단하는 과정을 거칠 수 있다. 센서 정보가 순간적으로 변하거나 바닥 재질에 따라 다른 결과 값이 들어올 수 있기 때문에 센서 데이터를 전처리하고, 오인식 방지를 위해서 회전/들림/기울어짐 등의 동작을 수행하는 중에는 인식 기능을 수행하지 않는다.
또한 센서들을 이용해 장애물 접촉 여부를 사전 판단하고, 이후 접촉이라고 판단되면 데이터를 수집해 장애물 종류를 인식할 수 있다. 장애물을 밀고 있다고 판단이 되면 회피 모션을 수행해서 상황을 피하고, 청소 지도에 장애물 위치를 등록해서 해당 위치를 재방문 하거나, 장애물에 재 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 다양한 센서들을 이용해서 밀리는 장애물을 감지하는 로봇 청소기 및 그 제어방법를 제공한다.
또한 장애물의 속성과 바닥의 상태를 인식할 수 있고, 머신러닝(딥러닝) 방법을 이용해서 인식을 수행할 수 있는 로봇 청소기 및 그 제어방법를 제공한다.
또한 본 발명은 센서 값 보정을 위해서 바닥 상태를 인식할 수 있고, 장애물 속성을 지도에 표시해서 추후 해당 영역을 피해갈 수 있으며, 오인식 방지를 위한 트리거(Trigger) 알고리즘 적용하는 로봇 청소기 및 그 제어방법를 제공할 수 있다.
본 발명은 밀림방지가 작동하는 트리거 조건을 설정해서, 밀리는 장애물인지 판단하는 데이터를 1차 필터링을 수행할 수 있다. 1차적으로 클리프 센서의 광량 및 높이 값을 참고하고, 불명확할 때 전류 센서의 휠 전류값을 참조할 수 있다. 1차적 조건이 연속해서 만족되면, machine running을 이용해서 밀리는 장애물인지 판단하고, 장애물을 회피할 수 있다.
본 발명은 로봇 청소기가 주행하는 주행 단계; 로봇 청소기가 주행 중에 접촉되면 밀려서 이동되는 밀림 장애물을 인식하는 인식 단계; 밀리는 장애물이라고 인식하면 주행을 중지하고, 밀림 장애물을 회피하는 동작 단계;를 포함하는 로봇 청소기의 제어방법을 제공한다.
상기 주행 단계는, 로봇 청소기가 바닥면에서 이동하는 단계와, 센싱 유닛을 보정하는 단계를 포함하는 것이 가능하다.
상기 인식 단계는, 제1조건을 만족하는지를 판단하는 단계를 포함하고, 상기 제1조건은 밀림 장애물로 잘못 인식하는 경우를 배제하는 조건인 것이 가능하다.
상기 제1조건은, 로봇 청소기가 회전되거나, 들림이 발생하거나, 카펫을 주행하거나, 기울어짐이 발생되거나, 벽을 감지한 경우에 해당하지 않는 것이 가능하다.
상기 인식 단계는, 제2조건을 만족하는지를 판단하는 단계를 포함하고, 상기 제2조건은 전류 센서에서 인식된 휠 구동 모터의 전류 저항값이 변화하는 것이 가능하다.
상기 인식 단계는, 제2조건을 만족하는지를 판단하는 단계를 포함하고, 상기 제2조건은 클리프 센서에서 측정된 높이 값이 변화하는 것이 가능하다.
상기 인식 단계는, 제2조건을 만족하는지를 판단하는 단계를 포함하고, 상기 제2조건은 클리프 센서에서 수신된 광량값이 변화하는 것이 가능하다.
상기 인식 단계는, 전류 센서에서 인식된 휠 구동 모터의 전류 저항값과, 클리프 센서에서 측정된 높이 값, 클리프 센서에서 수신된 광량값이 처리된 데이터가 밀림 장애물이라고 판단되는 조건을 만족할 경우에, 로봇 청소기가 밀림 장애물에 접촉한 것으로 인식하는 것이 가능하다.
상기 동작 단계는, 밀림 장애물을 더 이상 밀지 않도록 로봇 청소기를 정지 및 후진시켜서, 밀림 장애물을 회피하는 것이 가능하다.
상기 동작 단계는, 저장된 지도에 밀림 장애물을 등록하는 것이 가능하다.
본 발명은 주행을 하는 본체; 상기 본체에 구비되고, 외부 정보를 인식하는 센싱 유닛; 상기 센서에 의해서 인식된 정보에 따라, 밀림 장애물을 판단하는 제어부;를 포함하고, 상기 센싱 유닛은, 구동 모터의 전류 저항값을 측정하는 전류 센서와, 높이 변화값 및 바닥에서 반사되는 광량을 측정하는 클리프 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기를 제공한다.
상기 제어부는, 상기 본체가 회전되거나, 들림이 발생하거나, 카펫을 주행하거나, 기울어짐이 발생되거나, 벽을 감지한 경우 중 어느 하나가 발생되면 밀림 장애물을 밀지 않는 것으로 판단하는 것이 가능하다.
상기 제어부는, 상기 센싱 유닛에 의해서 측정된 정보가 변화되는 경우에, 상기 제어부는 상기 본체가 밀림 장애물을 밀고 있다고 판단하는 것이 가능하다.
상기 제어부는, 상기 센싱 유닛에서 감지되고, 처리된 데이터가 밀림 장애물이라고 판단되는 조건을 만족할 경우에, 로봇 청소기가 밀림 장애물에 접촉한 것으로 인식하는 것이 가능하다.
상기 제어부는, 상기 본체가 밀림 장애물을 밀고 있다고 판단되면, 상기 제어부는 상기 본체를 정지시키고 상기 본체를 후진시켜 본체가 밀림 장애물을 회피하거나, 저장된 지도에 밀림 장애물을 등록하는 것이 가능하다.
본 발명에 따르면, 로봇 청소기 주행 중에 밀리는 장애물을 인식할 수 있어서 위험한 상황을 사전에 방지할 수 있다. 즉 청소 완료 후에 발매트 등이 로봇 청소기에 의해서 이동되어서, 주변이 어지럽혀지는 것을 방지할 수 있다.
바닥 및 바닥 장애물 속성을 지도에 기록함으로 인해서 추후 청소시에는 위험 지역을 피해 청소를 하며 구속되는 상황을 미리 예방할 수 있다. 또한, 사전청소(로봇청소기를 돌리기 위해서 공간을 미리 치워놓는)를 하지 않아도 된다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소기를 나타내는 사시도.
도 2는 일 실시예에 따른 제어 블록도.
도 3은 일 실시예에 따른 제어 흐름도.
도 4는 도 3에서 제2조건을 설명한 도면.
도 5는 다른 실시예에 따른 제어 흐름도.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소기를 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 청소기(100)는 본체(110), 청소 노즐(120), 센싱 유닛(130) 및 먼지통(140)을 포함한다.
본체(110)에는 청소기(100)의 제어를 위한 제어부(미도시)를 포함하여 각종 부품들이 내장 또는 장착된다. 본체(110)는 청소기(100)를 구성하는 각종 부품들이 수용되는 공간을 형성할 수 있다. 본체(110)에는 본체(110)를 주행시키는 휠 유닛(200)이 구비된다. 휠 유닛(200)은 모터(미도시)와, 상기 모터의 구동력에 의해 회전되는 적어도 하나의 휠을 포함할 수 있다. 모터의 회전 방향은 제어부(미도시)에 의해 제어될 수 있으며, 이에 따라 휠 유닛(200)의 휠은 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 회전 가능하게 구성될 수 있다.
휠 유닛(200)은 본체(110)의 좌우 양측에 각각 구비될 수 있다. 휠 유닛(200)에 의해 본체(110)는 전후좌우로 이동되거나 회전될 수 있다. 각각의 휠 유닛(200)은 서로 독립적으로 구동 가능하게 구성될 수 있다. 이를 위하여, 각각의 휠 유닛(200)은 서로 다른 모터에 의해서 구동될 수 있다.
제어부가 휠 유닛(200)의 구동을 제어함으로써, 청소기(100)는 바닥을 자율 주행하도록 이루어진다. 휠 유닛(200)은 본체(110)는 하부에 구비되어 본체(110)를 주행시킨다. 휠 유닛(200)은 원형의 바퀴들로만 구성될 수도 있고, 원형의 롤러들이 벨트 체인으로 연결되어 구성될 수도 있으며, 원형의 바퀴들과, 원형의 롤러들이 벨트 체인으로 연결된 것이 조합되어 구성될 수도 있다. 휠 유닛(200)의 휠은 상부가 본체(110) 내에 배치될 수 있고, 하부는 본체(110)의 하측으로 돌출될 수 있다.
휠 유닛(200)은 본체(110)의 좌측 및 우측에 각각 설치될 수 있다. 본체(110)의 좌측에 배치된 휠 유닛(200) 및 본체(110)의 우측에 배치된 휠 유닛(200)은 서로 독립적으로 구동될 수 있다. 즉, 본체(110)의 좌측에 배치된 휠 유닛(200)은 적어도 하나의 기어를 통해 서로 연결될 수 있고, 상기 기어를 회전시키는 제1휠 구동 모터의 구동력에 의해 회전될 수 있다. 또한, 본체(110)의 우측에 배치된 휠 유닛(200)은 적어도 하나의 기어를 통해 서로 연결될 수 있고, 상기 기어를 회전시키는 제2휠 구동 모터의 구동력에 의해 회전될 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1휠 구동 모터 및 상기 제2휠 구동 모터 각각의 회전축의 회전속도를 제어하여 본체(110)의 주행방향을 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1휠 구동 모터 및 상기 제2휠 구동 모터 각각의 회전축이 동시에 동일한 속도로 회전되는 경우 본체(110)는 직진할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 제1휠 구동 모터 및 상기 제2휠 구동 모터 각각의 회전축이 동시에 서로 다른 속도로 회전되는 경우 본체(110)는 좌측 또는 우측으로 선회할 수 있다. 상기 제어부는 본체(110)를 좌측 또는 우측으로 선회시키기 위해, 상기 제1휠 구동 모터 및 상기 제2휠 구동 모터 중 어느 하나는 구동시키고, 다른 하나는 정지시킬 수 도 있다.
본체(110)에는 청소기(100)의 전장품에 전원을 공급하는 배터리(미도시)가 장착된다. 배터리는 충전 가능하게 구성되며, 본체(110)에 착탈 가능하게 구성될 수 있다.
청소 노즐(120)을 통하여 유입된 먼지가 포함된 공기는 본체(110) 내부의 흡기유로를 거쳐 먼지통(140)으로 유입되고, 먼지통(140) 내의 적어도 하나의 여과부(예를 들어, 사이클론, 필터 등)를 거치면서 공기와 먼지가 상호 분리된다. 먼지는 먼지통(140)에 집진되며, 공기는 먼지통(140)에서 배출된 후 본체(110) 내부의 배기유로를 거쳐 최종적으로 배기구를 통하여 외부로 배출된다. 본체(110)에는 먼지통 수용부(112)에 수용된 먼지통(140)을 덮는 상부 커버(113)가 배치된다. 상부 커버(113)는 본체(110) 일측에 힌지 연결되어 회동 가능하도록 구성될 수 있다. 상부 커버(113)는 먼지통 수용부(112)의 개방된 상측을 덮어서 먼지통(140)의 상측을 덮을 수 있다. 아울러, 상부 커버(113)는 본체(110)로부터 분리되어 착탈 가능하게 구성될 수도 있다. 상부 커버(113)가 먼지통(140)을 덮도록 배치된 상태에서, 먼지통 수용부(112)에 대한 먼지통(140)의 분리가 제한될 수 있다.
상부 커버(113)의 상측에는 손잡이(114)가 구비된다. 손잡이(114)에는 촬영부(115)가 배치될 수 있다. 이때, 촬영부(115)는 전방과 상방을 함께 촬영할 수 있도록 본체(110)의 바닥면에 대하여 경사지게 배치되는 것이 바람직하다.
촬영부(115)는 본체(110)에 구비되어, 청소기의 동시적 위치추정 및 주행 지도 작성(Simultaneous Localization And Mapping, SLAM)을 위한 영상을 촬영할 수 있다. 촬영부(115)에 의해 촬영된 영상은, 주행 영역의 지도를 생성하거나 상기 주행 영역 내의 현 위치를 감지하는 데 이용된다. 촬영부(115)는 본체(110)의 주위와 관련된 3차원 좌표정보를 생성할 수 있다. 즉, 촬영부(115)는 청소기(100)와 피촬영 대상체의 원근거리를 산출하는 3차원 뎁스 카메라(3D Depth Camera)일 수 있다. 이에 따라, 상기 3차원 좌표 정보에 대한 필드 데이터가 생성될 수 있다.
구체적으로, 촬영부(115)는 본체(110)의 주위와 관련된 2차원 영상을 촬영할 수 있으며, 촬영된 2차원 영상에 대응되는 복수의 3차원 좌표정보를 생성할 수 있다. 일 실시예에서 촬영부(115)는 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.
촬영부(115)는 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 제1패턴의 광과 상기 제2 패턴의 광이 입사된 영역의 영상을 획득할 수 있다.
또한 촬영부(115)는 단일 카메라와 함께 적외선패턴을 조사하는 적외선 패턴 방출부를 구비하고, 적외선 패턴 방출부에서 조사된 적외선 패턴이 피촬영 대상체에 투영된 모양을 캡쳐함으로써, 촬영부(115)와 피촬영 대상체 사이의 거리를 측정할 수 있다. 이러한 촬영부(115)는IR(Infra Red) 방식의 촬영부(115)일 수 있다.
한편 촬영부(115)는 단일 카메라와 함께 빛을 방출하는 발광부를 구비하고, 발광부에서 방출되는 레이저 중 피촬영 대상체로부터 반사되는 일부를 수신하며, 수신된 레이저를 분석함으로써, 촬영부(115)와 피촬영 대상체 사이의 거리를 측정할 수 있다. 이러한 촬영부(115)는 TOF(Time of Flight)방식의 촬영부(115)일 수 있다.
위와 같은 촬영부(115)의 레이저는 적어도 일방향으로 연장된 형태의 레이저를 조사하도록 구성된다. 일 예에서, 상기 촬영부(115)는 제1 및 제2 레이저를 구비할 수 있으며, 상기 제1 레이저는 서로 교차하는 직선형태의 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.
센싱 유닛(130)은 상부 커버(113)의 하부에 배치될 수 있으며, 센싱 유닛(130)은 먼지통(140)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
센싱 유닛(130)은 본체(110)에 배치되어, 본체(110)가 위치하는 환경과 관련된 정보를 감지한다. 센싱 유닛(130)은 필드 데이터(field data)를 생성하기 위하여 상기 환경과 관련된 정보를 감지한다.
센싱 유닛(130)은 청소기(100)가 장애물과 부딪히지 않도록 주변 지형지물(장애물 포함)을 감지한다. 센싱 유닛(130)은 청소기(100) 외부의 정보를 감지할 수 있다. 센싱 유닛(130)은 청소기(100) 주변의 사용자를 감지할 수 있다. 센싱 유닛(130)은 청소기(100) 주변의 물체를 감지할 수 있다.
아울러, 센싱 유닛(130)은, 상기 청소기의 감지 기능 및 로봇청소기의 주행 기능을 향상시키기 위해, 패닝(panning: 좌우로의 이동) 및 틸팅 (tilting: 상하로 경사지게 배치)이 가능하도록 구성된다.
센싱 유닛(130)은, 외부 신호 감지 센서, 장애물 감지 센서, 낭떠러지 감지 센서, 하부 카메라 센서, 상부 카메라 센서, 전류 센서, 엔코더, 충격 감지 센서 및 마이크 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 외부 신호 감지 센서는 청소기(100)의 외부 신호를 감지할 수 있다. 상기 외부 신호 감지 센서는, 일 예로, 적외선 센서(Infrared Ray Sensor), 초음파 센서(Ultra Sonic Sensor), RF 센서(Radio Frequency Sensor) 등일 수 있다. 이에 따라, 외부 신호에 대한 필드 데이터가 생성될 수 있다.
청소기(100)는 외부 신호 감지 센서를 이용하여 충전대가 발생하는 안내 신호를 수신하여 충전대의 위치 및 방향에 대한 정보를 감지할 수 있다. 이때, 충전대는 청소기(100)가 복귀 가능하도록 방향 및 거리를 지시하는 안내 신호를 발신할 수 있다. 즉, 청소기(100)는 충전대로부터 발신되는 신호를 수신하여 현재의 위치를 판단하고 이동 방향을 설정하여 충전대로 복귀할 수 있다.
상기 장애물 감지 센서는 전방의 장애물을 감지할 수 있다. 이에 따라, 장애물에 대한 필드 데이터가 생성된다. 상기 장애물 감지 센서는 청소기(100)의 이동 방향에 존재하는 물체를 감지하여 생성된 필드 데이터를 제어부에 전달할 수 있다. 즉, 장애물 감지 센서는 청소기(100)의 이동 경로 상에 존재하는 돌출물, 집안의 집기, 가구, 벽면, 벽 모서리 등을 감지하여 그 필드 데이터를 제어부에 전달할 수 있다. 상기 장애물 감지 센서는, 일 예로, 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서, 지자기 센서 등일 수 있다. 청소기(100)는 장애물 감지 센서로 한 가지 종류의 센서를 사용하거나 필요에 따라 두 가지 종류 이상의 센서를 함께 사용할 수 있다.
상기 낭떠러지 감지 센서(Cliff Sensor)는, 다양한 형태의 광센서를 주로 이용하여, 본체(110)를 지지하는 바닥의 장애물을 감지할 수 있다. 이에 따라, 바닥의 장애물에 대한 필드 데이터가 생성된다. 상기 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.
예를 들어, 낭떠러지 감지 센서는 PSD 센서일 수 있으나, 복수의 서로 다른 종류의 센서로 구성될 수도 있다. 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, 색의차이에 상관없이 안정적인 측정값을 얻을 수 있다.
제어부는 상기 낭떠러지 감지 센서가 지면을 향해 발광한 적외선의 발광신호와 장애물에 의해 반사되어 수신되는 반사신호 간의 적외선 각도를 측정하여, 낭떠러지를 감지하고 그 깊이에 대한 필드 데이터를 획득할 수 있다.
상기 낭떠러지 감지 센서는 바닥의 재질을 감지할 수도 있다. 상기 낭떠러지 감지 센서는 바닥에서 반사되는 빛의 반사율을 감지하고, 제어부 상기 반사율에 따라 바닥의 재질을 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 바닥의 재질이 반사율이 좋은 대리석인 경우, 상기 낭떠러지 감지 센서가 감지하는 빛의 반사율은 높게 나타날 것이고, 상기 바닥의 재질이 반사율이 상기 대릭석에 비해 상대적으로 좋지 않은 나무, 장판 및 카펫 등인 경우, 상기 낭떠러지 감지 센서가 감지하는 빛의 반사율은 상대적으로 낮게 나타날 것이다. 따라서, 상기 제어부는 상기 낭떠러지 감지 센서가 감지하는 상기 바닥의 반사율을 이용하여 상기 바닥의 재질을 판단할 수 있으며, 상기 바닥의 반사율이 설정된 반사율일 경우 상기 바닥을 카펫이라고 판단할 수 있다.
또한, 상기 낭떠러지 감지 센서는 바닥과의 거리를 감지하고, 제어부는 상기 바닥과의 거리에 따라 상기 바닥의 재질을 감지할 수 있다. 예를 들어, 청소기가 바닥 위에 깔린 카펫 위에 위치할 경우, 상기 낭떠러지 감지 센서가 감지하는 상기 바닥과의 거리는, 상기 청소기가 상기 카펫이 깔려 있지 않은 상기 바닥 위에 위치하는 경우에 비해, 가깝게 감지될 것이다. 따라서, 상기 제어부는 상기 낭떠러지 감지 센서가 감지하는 상기 바닥과의 거리를 이용하여 상기 바닥의 재질을 판단할 수 있으며, 상기 바닥과의 거리가 설정된 거리 이상이면 상기 바닥을 카펫이라고 판단할 수 있다.
상기 하부 카메라 센서는 청소기(100)의 이동 중 피청소면에 대한 이미지 정보(필드 데이터)를 획득한다. 상기 하부 카메라 센서는, 다른 말로 옵티컬 플로우 센서(Optical Flow Sensor)라 칭하기도 한다. 상기 하부 카메라 센서는, 센서 내에 구비된 이미지 센서로부터 입력되는 하방 영상을 변환하여 소정 형식의 영상 데이터(필드 데이터)를 생성할 수 있다. 상기 하부 카메라 센서를 통해 인식된 영상에 대한 필드 데이터가 생성될 수 있다. 상기 하부 카메라 센서를 이용하여, 제어부는 이동 로봇의 미끄러짐과 무관하게 이동 로봇의 위치를 검출할 수 있다. 제어부는 상기 하부 카메라 센서에 의해 촬영된 영상 데이터를 시간에 따라 비교 분석하여 이동 거리 및 이동방향을 산출하고, 이를 근거로 이동 로봇의 위치를 산출할 수 있다.
상기 하부 카메라 센서는 상기 바닥을 촬영하고, 제어부는 상기 하부 카메라 센서가 촬영한 영상을 분석하여 상기 바닥의 재질을 판단할 수 있다. 상기 제어부에는 상기 바닥의 재질에 해당하는 영상들이 설정될 수 있고, 상기 제어부는 상기 카메라 센서가 촬영한 영상에서 상기 설정된 영상이 포함될 경우 상기 바닥의 재질을 상기 설정된 영상에 해당하는 재질로 판단할 수 있다. 상기 제어부는 상기 영상에 상기 카펫의 영상에 해당하는 설정된 영상이 포함될 경우, 상기 바닥의 재질을 카펫이라고 판단할 수 있다.
상부 카메라 센서는 청소기(100)의 상방이나 전방을 향하도록 설치되어 청소기(100) 주변을 촬영할 수 있다. 청소기(100)가 복수의 상부 카메라센서들을 구비하는 경우, 카메라 센서들은 일정 거리 또는 일정 각도로 이동 로봇의 상부나 옆면에 형성될 수 있다. 상기 상부 카메라 센서를 통해 인식된 영상에 대한 필드 데이터가 생성될 수 있다.
상기 전류 센서는 휠 구동 모터의 전류 저항값을 감지하고, 제어부는 상기 전류 센서가 감지한 전류 저항값에 따라 상기 바닥의 재질을 판단할 수 있다. 예를 들어, 청소 노즐(120)이 바닥 위에 깔린 카펫 위에 위치할 때, 상기 카펫의 모가 청소 노즐(120)의 흡입구를 통해 흡입되어 청소기의 주행에 방해를 일으키며, 이 때 상기 휠 구동 모터의 로터 및 스테이터 사이에는 부하로 인한 전류저항이 발생될 것이다. 상기 전류 센서는 상기 휠 구동 모터에서 발생되는 상기 전류 저항값을 감지하고, 상기 제어부는 상기 전류 저항값에 따라 상기 바닥의 재질을 판단할 수 있으며, 상기 전류 저항값이 설정값 이상이면 상기 바닥의 재질을 카펫이라고 판단할 수 있다.
상기 엔코더는 휠 유닛(200)의 휠을 동작시키는 모터의 동작과 관련된 정보를 감지할 수 있다. 이에 따라, 모터의 동작에 대한 필드 데이터가 생성된다.
상기 충격 감지 센서는 청소기(100)이 외부의 장애물 등과 충돌시 충격을 감지할 수 있다. 이에 따라, 외부의 충격에 대한 필드 데이터가 생성된다.
상기 마이크는 외부의 소리를 감지할 수 있다. 이에 따라서, 외부의 소리에 대한 필드 데이터가 생성된다.
도 2는 일 실시예에 따른 제어 블록도이다.
도 2를 참조해서 설명하면, 상기 센싱 유닛(130)은 전류 센서(132)와 클리프 센서(134)를 포함한다.
상기 전류 센서(132)는 휠 구동 모터(400)의 전류 저항값을 감지할 수 있다. 또한 상기 클리프 센서(134)는 청소기가 주행하는 바닥면에 대한 높이값을 감지할 수 있다. 또한 상기 클리프 센서(134)는 바닥에서 반사되어 오는 빛의 양을 감지할 수 있다.
상기 제어부(300)은 상기 센싱 유닛(130)에서 취합된 정보를 취합해서 상기 휠 구동 모터(400)를 구동할 수 있다. 즉 상기 제어부(300)에서 로봇 청소기가 주행 중에 장애물에 접촉했다고 판단하는 경우에는 장애물을 계속 밀던가 장애물로부터 회피하도록 상기 휠 구동 모터(400)를 구동할 수 있다.
특히 상기 제어부(300)는 상기 전류 센서(132)와 상기 클리프 센서(134)에서 취합된 정보를 이용해서 상기 휠 구동 모터(400)를 구동할 수 있다.
상기 전류 센서(132)와 상기 클리프 센서(134)는 상기 본체(110)을 기준으로 좌측과 우측에 각각 구비되는 것이 가능하다. 또한 휠 구동 모터도 좌측 휠과 우측 휠에 각각 구비된다. 즉 좌측에 마련된 전류 센서는 좌측 휠 구동 모터의 전류 저항값을 감지하고, 우측에 마련된 전류 센서는 우측 휠 구동 모터의 전류 저항값을 감지할 수 있다. 좌측에 마련된 클리프 센서는 본체를 기준으로 좌측의 바닥면의 높이값을 감지할 수 있고, 우측에 마련된 클리프 센서는 본체를 기준으로 우측의 바닥면의 높이값을 감지할 수 있다. 상기 제어부(300)에서는 좌측과 우측에서 감지된 정보에 따라서, 좌측 휠 모터와 우측 휠 모터를 각각 구동할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 제어 흐름도이며, 도 4는 도 3에서 제2조건을 설명한 도면이다.
도 3 내지 도 4를 참조해서 설명한다.
일 실시예에서는 전체적으로 로봇 청소기가 주행하는 주행 단계와, 로봇 청소기가 주행 중에 장애물에 접촉하면, 로봇 청소기에 의해서 밀려서 이동되는 밀림 장애물을 인식하는 인식 단계와, 밀리는 장애물이라고 인식하면 주행을 중지하고, 밀림 장애물을 회피하는 동작 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서는 로봇 청소기가 주행을 하면서 밀림 장애물을 감지하는 경우에는 밀림 장애물을 감지한 경우에 설정된 동작을 수행하도록 구성된다.
관련 내용을 구체적으로 설명한다. 로봇 청소기가 바닥면을 청소하면서 이동하는데, 로봇 청소기 본체(110)가 주행을 한다(S10).
바닥은 카펫이나 마루 등 다양한 형태의 재질로 이루어지는데, 로봇 청소기가 이동함에 따라 바닥도 변화된다. 또한, 로봇 청소기가 이동하면서 문턱 등의 장애물을 통과함에 따라 상기 센싱 유닛(130)에서 습득되는 정보도 변화된다.
따라서, 로봇 청소기가 이동하면서, 상기 센싱 유닛(130)에 대한 보정을 수행한다(S20).
예를 들어, 바닥 재질 변화에 따른 상기 클리프 센서(134)의 오프셋 보정이 가능하다. 이때, 센서 값 전처리(moving average, difference 등) 학습 엔진 입력용 특징을 가공하는 것이 가능하다.
구체적으로, 청소 시작되는 위치의 바닥 기준으로 초기 클리프 센서(134)의 보정을 수행할 수 있다. 로봇 청소기가 이동하는 경우에, 집안의 바닥 재질이 다른 곳으로 이동하게 되면 클리프 센서의 베이스 라인이 바뀌고 오프셋(offset)이 발생하여 오인식이 발생될 가능성이 있다. 예를 들어, 마루에서 대리석 바닥으로 이동 시 클리프 센서에서 측정된 값의 offset이 5mm 이상 발생 가능할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 주기적으로 바닥 상태를 모니터링 하고, 바닥재질이 바뀌었다고 판단되면 Offset 보정값을 인식에 사용하여 오인식 방지할 수 있다.
상기 센싱 유닛(130)에 대한 감지값에 대한 보정이 수행되면, 상기 센싱 유닛(130)에서는 바닥 재질이 변화하더라도 신뢰성이 있는 측정값을 확보할 수 있다.
이어서, 상기 제어부(300)는 제1조건을 만족하는지 여부를 판단한다(S30). 상기 제1조건에 대한 판단은 로봇 청소기가 주행 중에 센싱 유닛에서 특이한 신호를 감지하는 경우에 수행될 수 있다. 상기 제1조건은 로봇 청소기가 주행 중에 접촉한 장애물을 밀림 장애물로 잘못 인식하는 경우를 배제하는 조건을 의미하는 것이 가능하다. 상기 제1조건은, 로봇 청소기가 회전되거나, 들림이 발생하거나, 카펫을 주행하거나, 기울어짐이 발생되거나, 벽을 감지한 경우에 해당하지 않는 것을 의미할 수 있다. 물론 상술한 조건 중에 어느 하나를 의미하는 것도 가능하다.
상기 제1조건에 해당하는 경우에는 상기 센싱 유닛(130)에서 감지된 감지값들에 변화가 발생하지만, 이 경우에는 로봇 청소기가 주행 중에 밀림 장애물을 만난 것이 아닌 다른 상황이 발생된 것으로 판단한다.
예를 들어, 로봇 청소기가 회전 중인 경우에는 좌측 휠과 우측 휠 중 어느 하나의 속도가 음수인 경우로 판단할 수 있다. 로봇 청소기에 들림이 발생한 경우에는 자이로 센서의 y축 각이 일정각도 이상인 경우로 판단할 수 있다. 로봇 청소기가 카펫을 주행할 때에는 흡입 노즐에 설치된 에지테이터에 공급되는 전류값이 과한 경우로 판별할 수 있다. 로봇 청소기에 기울어짐이 발생하는 경우는 자이로 센서의 x축 각이 일정각도 이상인 경우로 인식할 수 있다. 또한 로봇 청소기가 벽을 감지한 경우에는 3d 센서가 일정 높이 이상을 감지한 경우에 로봇 청소기가 밀림 장애물이 아닌 벽을 감지한 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에서는 상기 제1조건에 해당하는 경우를 걸러낸다. 따라서 로봇 청소기가 주행 중에 밀림 장애물을 만난 것이 아니라, 다른 상황이 발생했음에도 밀림 장애물로 인식될 수 있는 오류가 발생할 수 있는 경우를 배제할 수 있다.
상기 제어부(300)는 상기 제1조건을 만족하는 경우에는 제2조건을 만족하는지를 판단한다(S60). 상기 제2조건에 대한 판단은 로봇 청소기가 주행 중에 센싱 유닛에서 특이한 신호를 감지하는 경우에 수행될 수 있다. 로봇 청소기가 주행 중에 로봇 청소기의 이동에 의해서 밀리는 밀림 장애물을 접촉하게 되면, 로봇 청소기는 장애물과 함께 이동된다. 따라서 상기 센싱 유닛(130)에서 이전과는 다른 신호가 감지될 수 있다.
도 4에서와 같이, 상기 제2조건은 전류 센서(132)에서 인식된 휠 구동 모터(400)의 전류 저항값이 변화하는 것을 포함할 수 있다. 전류 센서에서 측정된 전류 저항값이 특정 시점(밀림 장애물에 접촉한 시점)부터 급격히 증가되는 변화가 발생한 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 제2조건은 클리프 센서(134)에서 측정된 높이 값이 변화하는 것을 포함할 수 있다. 클리프 센서에서 측정된 높이 값이 특정 시점(밀림 장애물에 접촉한 시점)부터 급격히 변화되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 제2조건은 클리프 센서(134)에서 수신된 광량값이 변화하는 것을 포함할 수 있다. 클리프 센서에서 측정된 광량값이 특정 시점(밀림 장애물에 접촉한 시점)부터 급격히 변화되는 것을 확인할 수 있다.
이때, 전류 저항값의 변화 범위, 클리프 센서에서 측정된 높이 값의 변화 범위, 광량값의 변화 범위는 로봇 청소기를 제조하는 제조자 또는 로봇 청소기를 사용하는 사용자에 따라서 다르게 설정되는 것이 가능하다.
상기 제2조건을 통해서, 상기 제어부는 일반 주행 상황에서 발생될 수 있는 오인식을 줄일 수 있다.
상기 제2조건은 트리거(Trigger) 기능을 하는 조건을 의미할 수 있다. 장애물 밀 때 휠 부하 발생할 수 있기 때문에, 첫 번째 조건으로 휠 구동 모터의 전류 값의 변화량이 큰 경우를 포함할 수 있다. 두 번째 조건으로, 얇은 물체가 전방의 높에에 영향을 주지 않기 때문에, 클리프 센서에서 측정된 높이 값이 일정 값 이상 변하는 경우를 포함할 수 있다. 세 번째 조건으로, 물체가 전방에 위치한 클리프 센서에서 조사 및 수신되는 광량에 영향을 주어서, 클리프 센서에서 수신되는 반사광량값의 변화량이 큰 경우를 포함라 수 있다. 세 가지 조건 중 하나의 조건이 일정 시간 동안 발생하는 경우 밀림 상황으로 판단할 수 있다(S80).
상술한 세 가지 조건 중에 어느 하나가 일 회라도 발생된 경우에 로봇 청소기가 장애물을 만나는 것으로 판단할 수 있다. 이와는 달리 세 가지 조건 중에 어느 하나가 연속해서 발생되는 경우에 로봇 청소기가 장애물을 만나는 것으로 판단할 수 있다. 또한 세 가지 조건 중에 적어도 두 가지가 연속해서 발생되는 경우에 로봇 청소기가 장애물을 만나는 것으로 판단할 수 있다.
한편, 세 가지 조건 중에 어느 하나를 만족한 경우에, 전류 센서에서 인식된 휠 구동 모터의 전류 저항값과, 클리프 센서에서 측정된 높이 값, 클리프 센서에서 수신된 광량값이 처리된 데이터가 밀림 장애물이라고 판단되는 조건을 만족할 경우에, 로봇 청소기가 밀림 장애물에 접촉한 것으로 판단할 수 있다. 즉 이 경우에는 상기 제2조건이 만족한 경우에 한해서, 센싱 유닛에서 제공된 정보를 이용해서 로봇 청소기가 밀림 장애물에 접촉했는지를 판단할 수 있다.
이때 상기 제어부(300)는 머신 러닝 또는 인공지능 기법을 사용해서, 데이터를 가공해서 로봇 청소기가 밀림 장애물을 접촉했는지 판단할 수 있다. 이때 사용되는 DNN 모델 구조는 아래와 같이 구현할 수 있다.
입력값은 좌측 휠 속도, 우측 휠 속도, 좌측 휠 전류, 우측 휠 전류, 전방 좌측에 설치된 클리프 센서의 높이값과 광량값, 전방 우측에 설치된 클리프 센서의 높이값과 변화값, 그리고 클리프 센서의 광량값의 변화값을 30회 샘플링할 수 있다. 이에 따라 출력값은 밀림 장애물의 종류를 특정해서 구분해낼 수 있다. 예를 들어, 빨래 건조대, 매트 등의 밀림 장애물에 관한 기존 실험 결과값에 비교해서, 제어부에서는 로봇 청소기가 어떤 종류의 밀림 장애물에 접촉했는지를 판단할 수 있다.
즉 장애물을 분류하는데, 클리프 센서, 전류 센서, 휠의 속도 센서 등을 이용해서 다양한 정보를 추출해내고, 300ms 동안의 데이터를 누적하여 DNN에 입력한 후에 밀림 장애물 종류 중에 어떠한 밀림 장애물에 접촉했는지를 판단할 수 있다.
로봇 청소기가 밀림 장애물을 밀고 있다고 판단하면, 밀림 장애물을 더 이상 밀지 않도록 로봇 청소기를 정지 및 후진시켜서, 밀림 장애물을 회피하는 동작이 수행된다(S90).
밀림 장애물을 만났다는 판단이 연속 4회 발생한 경우에 밀림 장애물을 회피하는 것도 가능하다. 상기 제어부는 1초에 수십 회 또는 수백 회 판단을 수행하기 때문에, 상기 제어부에서 짧은 시간에 연속적으로 여러 번 판단을 할 수 있다. 따라서, 상기 제어부에서 신뢰도 있는 상황에서만 회피를 하도록 휠 구동 모터(400)를 구동할 수 있다. 이때 로봇 청소기는 밀림 장애물로부터 후진 후에 밀림 장애물이 위치하지 않은 영역에 대한 청소를 수행할 수 있다. 이 경우 밀림 장애물이 위치한 영역은 촬영부와 같은 다양한 센싱 유닛에 의해서 감지할 수 있다.
상기 제어부(300)는 저장된 지도에 밀림 장애물을 등록하는 것이 가능하다. 로봇 청소기에 저장되거나 외부에 저장되어서 로봇 청소기에서 참고할 수 있는 지도에, 장애물 위치를 등록해서 로봇 청소기가 동일한 위치에 이동한 경우에 밀림 장애물을 재방문하거나 재접촉하는 것이 방지될 수 있다. 구체적으로 세 가지 맵(Around Map, Grid Map, Learning Map)에 등록하는 것이 가능하다. 이때 크기에 따른 영향을 최소화하기 위하여 로봇 전방 폭을 기준으로 맵에 등록하는 것이 가능하다. 한편 장애물의 크기가 다양하여 밀림이 발생하는 면만 지도 등록하는 것도 가능하다. 또한 밀림 장애물을 반대쪽에서 다시 만나는 경우에 반대쪽에서도 밀림 이 발생하게 되고, 따라서 지도에 밀림 장애물의 크기가 정확하게 등록될 수 있다.
도 5는 다른 실시예에 따른 제어 흐름도이다,
도 5에 따른 다른 실시예에서는 도 3에 따른 실시예와 달리 제1조건에 대한 판단이 배제된다. 제어부는 제1조건을 만족하지 않더라도 제2조건을 만족하는지 여부만을 판단해서, 로봇 청소기가 밀림 장애물을 만났는지를 판단할 수 있다. 다른 내용은 일 실시예와 동일하기 때문에, 중복되는 내용에 대해서는 설명을 생략한다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
130: 센싱 유닛 132: 전류 센서
134: 클리프 센서 300: 제어부
400: 휠 구동 모터

Claims (15)

  1. 로봇 청소기가 주행하는 주행 단계;
    로봇 청소기가 주행 중에 장애물에 접촉하면, 로봇 청소기에 의해서 밀려서 이동되는 밀림 장애물을 인식하는 인식 단계;
    밀리는 장애물이라고 인식하면 주행을 중지하고, 밀림 장애물을 회피하는 동작 단계;를 포함하고,
    상기 주행 단계는,
    로봇 청소기가 바닥면에서 이동하는 단계와,
    센싱 유닛을 보정하는 단계를 포함하는 로봇 청소기의 제어방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인식 단계는,
    제1조건을 만족하는지를 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 제1조건은 밀림 장애물로 잘못 인식하는 경우를 배제하는 조건인 로봇 청소기의 제어방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1조건은,
    로봇 청소기가 회전되거나, 들림이 발생하거나, 카펫을 주행하거나, 기울어짐이 발생되거나, 벽을 감지한 경우에 해당하지 않는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 제어방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인식 단계는,
    제2조건을 만족하는지를 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 제2조건은 전류 센서에서 인식된 휠 구동 모터의 전류 저항값이 변화하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 제어방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인식 단계는,
    제2조건을 만족하는지를 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 제2조건은 클리프 센서에서 측정된 높이 값이 변화하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 제어방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 인식 단계는,
    제2조건을 만족하는지를 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 제2조건은 클리프 센서에서 수신된 광량값이 변화하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 제어방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 인식 단계는,
    전류 센서에서 인식된 휠 구동 모터의 전류 저항값과, 클리프 센서에서 측정된 높이 값, 클리프 센서에서 수신된 광량값이 처리된 데이터가 밀림 장애물이라고 판단되는 조건을 만족할 경우에,
    로봇 청소기가 밀림 장애물에 접촉한 것으로 인식하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 제어방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 동작 단계는,
    밀림 장애물을 더 이상 밀지 않도록 로봇 청소기를 정지 및 후진시켜서, 밀림 장애물을 회피하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 제어방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 동작 단계는,
    저장된 지도에 밀림 장애물을 등록하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 제어방법.
  11. 주행을 하는 본체;
    상기 본체에 구비되고, 외부 정보를 인식하는 센싱 유닛;
    상기 센싱 유닛에 의해서 인식된 정보에 따라, 밀림 장애물을 판단하는 제어부;를 포함하고,
    상기 센싱 유닛은,
    구동 모터의 전류 저항값을 측정하는 전류 센서와,
    높이 변화값 및 바닥에서 반사되는 광량을 측정하는 클리프 센서를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 센싱 유닛에서 감지되고, 처리된 데이터가 밀림 장애물이라고 판단되는 조건을 만족할 경우에,
    로봇 청소기가 밀림 장애물에 접촉한 것으로 인식하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 본체가 회전되거나, 들림이 발생하거나, 카펫을 주행하거나, 기울어짐이 발생되거나, 벽을 감지한 경우 중 어느 하나가 발생되면 밀림 장애물을 밀지 않는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 센싱 유닛에 의해서 측정된 정보가 변화되는 경우에, 상기 제어부는 상기 본체가 밀림 장애물을 밀고 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  14. 삭제
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 본체가 밀림 장애물을 밀고 있다고 판단되면,
    상기 제어부는 상기 본체를 정지시키고 상기 본체를 후진시켜 본체가 밀림 장애물을 회피하거나, 저장된 지도에 밀림 장애물을 등록하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101684072B1 (ko) * 2015-03-06 2016-12-07 엘지전자 주식회사 진공 청소기 및 그의 제어방법
KR20210028426A (ko) * 2019-09-04 2021-03-12 엘지전자 주식회사 로봇 청소기 및 그 제어방법
CN113616119B (zh) * 2021-08-23 2023-04-07 追觅创新科技(苏州)有限公司 移动机器人的清扫方法及装置、存储介质、电子装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019033604A1 (zh) * 2017-08-17 2019-02-21 北京小米移动软件有限公司 清扫方法及装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6810305B2 (en) * 2001-02-16 2004-10-26 The Procter & Gamble Company Obstruction management system for robots
KR100664059B1 (ko) 2004-12-04 2007-01-03 엘지전자 주식회사 로봇청소기의 장애물 위치 인식시스템 및 방법
US8452450B2 (en) * 2008-04-24 2013-05-28 Evolution Robotics, Inc. Application of localization, positioning and navigation systems for robotic enabled mobile products
US9596971B2 (en) * 2011-10-21 2017-03-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Robot cleaner and control method for the same
KR101984214B1 (ko) 2012-02-09 2019-05-30 삼성전자주식회사 로봇 청소기의 청소 작업을 제어하기 위한 장치 및 방법
DE102012108802A1 (de) 2012-09-19 2014-03-20 Vorwerk & Co. Interholding Gmbh Selbsttätig verfahrbares Bodenreinigungsgerät und Verfahren zum Betreiben eines Bodenreinigungsgerätes
TW201422190A (zh) * 2012-12-12 2014-06-16 Kinpo Elect Inc 運動裝置及具有運動裝置的自走式清潔器
WO2016123421A1 (en) * 2015-01-31 2016-08-04 Mini-Mole Llc Automatic floor cleaning robot
KR102307777B1 (ko) * 2015-04-14 2021-10-05 엘지전자 주식회사 로봇 청소기 및 그의 제어방법
JP6476077B2 (ja) * 2015-06-18 2019-02-27 シャープ株式会社 自走式電子機器および前記自走式電子機器の走行方法
EP3546139B1 (en) 2016-11-24 2021-09-22 LG Electronics Inc. Mobile robot and control method thereof
CN106821157A (zh) * 2017-04-14 2017-06-13 小狗电器互联网科技(北京)股份有限公司 一种扫地机器人扫地的清扫方法
JP7100964B2 (ja) * 2017-07-21 2022-07-14 株式会社竹中工務店 清掃システム、及び清掃プログラム
KR102014141B1 (ko) * 2017-08-07 2019-10-21 엘지전자 주식회사 로봇청소기
CN107368079B (zh) * 2017-08-31 2019-09-06 珠海市一微半导体有限公司 机器人清扫路径的规划方法及芯片
US11687092B2 (en) * 2018-04-23 2023-06-27 Sharkninja Operating Llc Techniques for bounding cleaning operations of a robotic surface cleaning device within a region of interest

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019033604A1 (zh) * 2017-08-17 2019-02-21 北京小米移动软件有限公司 清扫方法及装置

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