KR102306436B1 - 이동 로봇 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 이동 로봇 및 그 제어방법은, 주행 중에 감지되는 먼지정보를 저장하고, 먼지정보와 주변에 위치하는 물체에 대한 정보를 저장하여, 먼지에 대한 청소명령 또는 물체에 대한 청소명령을 판단하여 청소를 설정하고, 설정되는 청소에 대한 안내를 음성으로 출력함으로써, 사용자가 영역 내의 먼지에 대한 정보를 용이하게 확인하고, 또한, 간단한 명령으로 먼지 또는 물체를 기준으로 청소를 실시하도록 한다.

Description

이동 로봇 및 그 제어방법{Moving Robot and controlling method}
본 발명은 이동 로봇 및 그 제어방법에 관한 것으로, 먼지센서를 통해 감지되는 먼지의 양을 바탕으로 영역에 대한 먼지정보를 제공하는 이동 로봇 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 이동 로봇은 영역 내에서 스스로 주행하여 지정된 동작을 수행한다. 예를 들어 청소용 로봇은 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입하여 자동으로 청소한다.
이동 로봇은, 청소 대상이 되는 영역을 주행하면서, 해당 영역에 대한 지도를 작성할 수 있다. 이동 로봇은, 생성된 지도를 바탕으로 주행하면서 청소를 수행할 수 있다.
이동 로봇은, 청소 중에 먼지를 감지하며 청소를 수행할 수 있다.
대한민국 공개특허 1998-0022987은, 흡입구에서 감지되는 먼지의 양이 기준보다 많은 경우 반복하여 주행하고 흡입력을 증가시켜 청소하는 청소기를 설명하고 있다.
대한민국 공개특허 2015-0029299는 복수의 먼지센서의 감지결과에 따라 주행경로를 설정하고, 청소상태를 판단하도록 구성된다.
그러나 종래의 이동 로봇은, 청소중의 먼지양을 감지하여 청소성능을 향상시키는 효과는 기대할 수 있으나, 감지되는 먼지양에 대한 정보를 이용하는데 한계가 있다.
또한, 종래발명은 청소수행에 따른 영역 내의 먼지정보, 즉 특정 위치의 먼지의 많고 적음을 지도상에 저장하는 것은 아닙니다. 그에 따라 영역의 먼지정보를 사용자가 확인할 수 없다는 문제점이 있다.
주변 환경에 따라 동일한 영역 내에서도 먼지가 많은 지점이 존재하지만, 사용자는 이를 확인할 수 없으므로, 로봇이 특정 영역에 장시간 체류하건 흡입력의 변경에 의해 소음이 증가하는 것에 대하여 불만을 토로하는 문제가 있다.
대한민국 공개특허 1998-0022987 대한민국 공개특허 2015-0029299
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 청소중에 감지된 먼지양을 바탕으로 지도상에 먼지정보를 포함하여 표시함으로써 영역 별 먼지정보를 시각적 또는 청각적으로 제공하는 이동 로봇 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 먼지센서가 동작하면 관련정보와 위치정보를 저장함으로써 영역 별 먼지정보를 저장하고, 누적된 먼지에 대한 정보를 바탕으로 먼지의 많고 적음을 사용자가 용이하게 확인할 수 있는 이동 로봇 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 먼지가 많은 지점을 먼지양에 따라 단계적으로 구분하고, 먼지가 많은 지점을 주변 물체에 매칭하여 먼지정보를 제공하는 이동 로봇 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 먼지정보를 바탕으로 청소를 실시하는 이동 로봇 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들 로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇 및 그 제어방법은, 감지된 먼지양을 바탕으로 지도상에 먼지정보를 포함하여 표시함으로써 영역 별 먼지정보를 가시화하거나 청각적으로 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 먼지가 많은 지점을 먼지양에 따라 단계적으로 구분하고, 먼지가 많은 지점을 주변 물체에 매칭하여 먼지정보를 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 영역 내의 위치가 지정되지 않은 상황에서도 영역내에 배치된 물체를 기반으로 청소를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 음성명령을 인식하여 음성명령에 대응하는 특정 영역에 대한 청소를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 청소상태 및 먼지정보를 음성으로 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 영역을 주행하는 본체; 상기 본체를 이동하는 주행부; 먼지를 감지하는 먼지센서; 및 주행 중에 상기 먼지센서를 통해 감지되는 먼지정보를 저장하고, 상기 먼지정보로부터 먼지가 많은 지점과, 상기 먼지가 많은 지점의 주변에 위치하는 물체에 대한 정보를 매칭하여, 먼지정보 또는 상기 물체를 기준으로 청소를 실시하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는 먼지에 대한 청소명령이 입력되면, 상기 먼지정보를 바탕으로 청소위치를 설정하고, 상기 물체를 기준으로 청소명령이 입력되면, 해당 물체의 주변 영역을 기준으로 주변의 먼지정보에 근거하여 청소위치를 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 본체의 주변을 촬영하는 영상획득부; 및 상기 영상획득부를 통해 촬영된 영상을 분석하여 물체를 인식하는 장애물 인식부를 더 포함하고, 상기 장애물인식부를 통해 인식된, 상기 물체에 대한 정보를 바탕으로 상기 먼지정보와 매칭하여 청소명령을 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 먼지정보를 바탕으로 먼지위치와 상기 물체의 위치를 비교하여 상기 먼지가 많은 지점의 주변에 위치한 상기 물체를 판단하고, 또는 상기 물체의 주변에 먼지가 많은 지점을 산출하여, 상기 먼지정보와 상기 물체를 매칭하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 소리를 수집하는 오디오입력부; 및 음성안내를 출력하는 출력부;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 오디오입력부를 통해 입력되는 음성명령에 대한 음성인식결과를 바탕으로, 응답메시지를 생성하여 상기 출력부를 통해 음성으로 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 주행 중 먼지센서가 먼지를 감지하는 단계; 먼지감지여부 및 본체의 위치를 저장하는 단계; 청소가 완료되면 먼지가 감지된 위치 및 해당 위치의 먼지감지횟수를 산출하여 먼지가 많은 지점을 산출하여 먼지정보로 저장하는 단계; 상기 먼지가 많은 지점의 주변에 위치하는 물체에 대한 정보를 매칭하여 저장하는 단계; 및 입력되는 청소명령에 따라, 상기 먼지정보 또는 상기 물체의 위치를 바탕으로 청소할 영역을 설정하여 청소하는 단계;를 포함한다.
본 발명은, 먼지에 대한 청소명령이 입력되면, 상기 먼지정보를 바탕으로 청소위치를 설정하는 단계; 및 상기 물체를 기준으로 청소명령이 입력되면, 해당 물체의 주변 영역을 기준으로 주변의 먼지정보에 근거하여 청소위치를 설정하는 단계;를 더 포함한다.
본 발명은, 음성명령이 입력되는 단계; 및 상기 음성명령에 대한 음성인식결과를 바탕으로, 응답메시지를 생성하여 음성으로 출력하는 단계;를 더 포함한다.
상기 응답메시지는 청소이유, 먼지위치, 청소위치, 청소방법 중 적어도 하나가 포함하여 음성으로 출력되는 것을 특징으로 한다.
상기 물체를 기준으로 청소위치에 대한 음성안내를 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이동 로봇 및 그 제어방법은, 먼지센서가 동작하는 위치와 먼지양에 대한 먼지정보를 저장하고, 누적되는 먼지정보를 바탕으로 먼지의 많고 적음을 사용자가 용이하게 확인할 수 있다.
본 발명은 먼지정보를 가시화된 정보를 제공함에 따라 먼지가 많은 지점에서의 이동 로봇에 대한 동작에 대한 이해도가 상승하고 사용자의 불만을 해소하는 효과가 있다.
본 발명은 먼지의 양을 단순히 지도상에 위치만으로 표시하는 것이 아니라, 주변의 물체에 매칭하여 먼지정보를 제공함으로써, 지도를 이해하지 못하는 사용자라도 물체를 기반으로 먼지정보를 용이하게 확인할 수 있다.
본 발명은 영역 내에서의 위치를 지정하지 않은 경우에도, 먼지의 많고 적음 또는 특정 물체 주변에 대한 청소명령만으로 청소를 수행할 수 있다.
본 발명은 다양한 형태의 명령 또는 간단한 명령에도 특정 영역에 대한 청소를 수행할 수 있으므로 사용자의 편의성이 향상된다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇이 도시된 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 구성이 간략하게 도시된 블록도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 지도가 도시된 도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 먼지정보가 포함된 지도가 단말에 표시되는 예시도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 먼지정보가 포함된 지도의 예시도이다.
도 6 및 도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 음성명령을 이용한 제어방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 제어방법이 도시된 순서도이다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 먼지정보가 도시된 도이다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 먼지정보에 다른 청소방법이 도시된 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 본 발명의 제어구성은 적어도 하나의 프로세서로 구성될 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇이 도시된 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇(1)은 영역 내에서 이동하며, 주행 중에 바닥 상의 먼지 등의 이물질을 흡입하도록 구성된다.
이동 로봇(1)은 지정된 동작을 수행하는 본체(10)와, 본체(10)의 전면에 배치되어 장애물을 감지하는 장애물감지부(100), 360도의 영상을 촬영하는 영상획득부(170)를 포함한다.
본체(10)는 외관을 형성하며 내측으로 본체(10)를 구성하는 부품들이 수납되는 공간을 형성하는 케이싱(미도시)과, 케이싱에 회전 가능하게 구비되는 좌륜(미도시)과 우륜(미도시)을 포함할 수 있다. 또한, 이동 로봇은 케이싱에 배치되고 바닥면을 향해 형성되어 먼지나 쓰레기 등의 이물질을 흡입하는 흡입유닛(180))을 포함하여 청소를 수행한다.
본체는 좌륜과 우륜이 회전함에 따라 본체(10)가 영역의 바닥을 따라 이동된다. 본체(10)는 좌륜과 우륜을 구동시키는 주행부(미도시)를 포함할 수 있다. 주행부는 적어도 하나의 구동모터를 포함할 수 있다.
흡입유닛(180)은 흡입력을 발생시키는 흡입 팬(미도시)과, 흡입 팬의 회전에 의해 생성된 기류가 흡입되는 흡입구(미도시)를 포함할 수 있다. 흡입유닛은 흡입구를 통해 흡입된 기류 중에서 이물질을 채집하는 필터(미도시)와, 필터에 의해 채집된 이물질들이 축적되는 이물질 채집통(미도시)을 포함할 수 있다.
흡입유닛(180)은 회전 브러시(미도시)를 포함하여, 기류를 흡입함과 동시에 회전 동작하여 이물질의 채집을 보조한다. 흡입유닛은 필요에 따라 탈부착 가능하게 구성된다. 본체(10)는 케이싱의 저면부 전방측에 위치하며, 방사상으로 연장된 다수개의 날개로 이루어진 솔을 갖는 복수의 브러시(미도시)가 더 구비될 수 있다.
또한, 흡입유닛(180)에는 물걸레청소부가 탈부착될 수 있다. 물걸레청소부는 흡입구의 후면에 장착될 수 있다. 경우에 따라 물걸레청소부는 흡입유닛과 별도로 구성되어 흡입유닛에 체결고정되는 위치에 교체되어 장착될 수 있다. 물걸레청소부는 이동 중에, 회전하며 주행방향의 바닥면을 닦는다.
본체(10)는 케이싱의 저면부 전방측에 위치하며, 방사상으로 연장된 다수개의 날개로 이루어진 솔을 갖는 복수의 브러시(미도시)가 더 구비될 수 있다. 수의 브러시는 회전에 의해 청소구역의 바닥으로부터 먼지들을 제거하며, 이렇게 바닥으로부터 분리된 먼지들은 흡입구를 통해 흡입되어 채집통에 모인다.
케이싱의 상면에는 사용자로부터 이동 로봇(1)의 제어를 위한 각종 명령을 입력받는 조작부(미도시)를 포함하는 컨트롤 패널이 구비될 수 있다.
또한, 본체의 전면 또는 상면에는 영상획득부(미도시)와 장애물감지부(100)가 배치된다.
장애물감지부(100)는 주행방향 또는 본체(10)의 주변에 위치하는 장애물을 감지한다.
영상획득부는 실내 영역에 대한 영상을 촬영한다. 영상획득부를 통해 촬영된 영상을 바탕으로 실내 영역에 대한 감시 뿐 아니라, 본체 주변의 장애물을 감지할 수 있다.
영상획득부(170)는 소정 각도로 전상방향을 향해 배치되어 이동 로봇의 전방과 상방을 촬영할 수 있다. 영상획득부는 전방을 촬영하는 별도의 카메라가 더 포함될 수 있다.
또한, 영상획득부는 본체(10)의 상부에 배치되어 천장을 향하도록 구비될 수 있으며, 경우에 따라 복수의 카메라가 각각 구비될 수 있다.
또한, 영상획득부는 바닥면을 촬영하는 카메라가 별도로 구비될 수 있다.
이동 로봇(1)은 현재의 위치정보를 획득하기 위한 위치획득수단(미도시)을 더 포함할 수 있다. 이동 로봇(1)은, GPS, UWB를 포함하여 현재 위치를 판단할 수 있다. 또한 이동 로봇(1)은 영상을 이용하여 현재위치를 판단할 수 있다.
본체(10)에는 재충전이 가능한 배터리(미도시)가 구비되며, 배터리의 충전 단자(미도시)가 상용 전원(예를 들어, 가정 내의 전원 콘센트)과 연결되거나, 상용 전원과 연결된 별도의 충전대(미도시)에 본체(10)가 도킹되어, 충전 단자가 충전대의 단자와의 접촉을 통해 상용 전원과 전기적으로 연결되고, 배터리의 충전이 이루어질 수 있다. 이동 로봇(1)을 구성하는 전장 부품들은 배터리로부터 전원을 공급받을 수 있으며, 따라서, 배터리가 충전된 상태에서 이동 로봇(1)은 상용 전원과 전기적으로 분리된 상태에서 자력 주행이 가능하다.
이하, 이동 로봇(1)은 청소용 이동 로봇인 것을 예로 하여 설명하나, 이에 한정되지 아니하며, 영역을 자율 주행하며 소리를 감지하는 로봇이라면 적용 가능함을 명시한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 구성이 간략하게 도시된 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(1)은 주행부(290), 청소부(260), 데이터부(280), 장애물감지부(100), 오디오입력부(120), 영상획득부(170), 센서부(150), 통신부(270), 조작부(160), 출력부(190) 그리고 동작 전반을 제어하는 제어부(200)를 포함한다.
조작부(160)는 적어도 하나의 버튼, 스위치, 터치패드 등의 입력수단을 포함하여 사용자명령을 입력받는다. 조작부는 앞서 설명한 바와 같이 본체(10)의 상단부에 구비될 수 있다.
출력부는 LED, LCD와 같은 디스플레이를 구비하고, 이동 로봇(1)의 동작모드, 예약 정보, 배터리 상태, 동작상태, 에러상태 등을 표시한다. 또한, 출력부(190)는 스피커 또는 버저를 구비하여, 동작모드, 예약 정보, 배터리 상태, 동작상태, 에러상태에 대응하는 소정의 효과음, 경고음 또는 음성안내를 출력한다.
오디오입력부(120)는 적어도 하나의 마이크(Microphone)를 포함하여, 본체(10)로부터 일정거리 내의 주변, 또는 영역 내에서 발생하는 소리를 입력 받는다.
오디오입력부(120)는 입력되는 소리를 필터링하고, 증폭하여 변환하는 신호처리부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
데이터부(280)에는 영상획득부(170)로부터 입력되는 획득영상이 저장되고, 장애물인식부(210)가 장애물을 판단하기 위한 기준데이터가 저장되며, 감지된 장애물에 대한 장애물정보가 저장된다.
데이터부(280)는 장애물의 종류를 판단하기 위한 장애물데이터, 촬영되는 영상이 저장되는 영상데이터, 영역에 대한 지도데이터가 저장된다. 지도데이터에는 장애물정보가 포함되며, 이동 로봇에 의해 탐색되는 주행가능한 영역에 대한 다양한 형태의 맵(지도)이 저장된다.
또한, 데이터부(280)에는 입력되는 소리를 구분하기 위한 소리데이터가 저장되고, 음성은 인식하기 위한 데이터, 출력부를 통해 출력되는 효과음, 경고음, 음성안내에 대한 데이터가 저장된다.
데이터부(280)에는 영상획득부를 통해 촬영된 영상, 예를 들어 정지영상, 동영상, 파노라마영상이 포함될 수 있다. 또한, 데이터부(280)에는 이동 로봇의 동작을 제어하기 위한 제어데이터 및 이동 로봇의 청소모드에 따른 데이터, 센서부(150)에 의한 초음파/레이저 등의 감지신호가 저장된다.
또한, 데이터부(280)는, 마이크로 프로세서(micro processor)에 의해 읽힐 수 있는 데이터를 저장하는 것으로, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치를 포함할 수 있다.
통신부(270)는, 무선통신 방식으로 단말(300)과 통신한다. 또한, 통신부(270)는 가정 내 네트워크를 통해, 인터넷망에 연결되어, 외부의 서버또는 이동 로봇을 제어하는 단말(300)과 통신할 수 있다.
통신부(270)는 생성되는 지도를 단말(300)로 전송하고, 단말로부터 청소명령을 수신하며, 이동 로봇의 동작상태, 청소상태에 대한 데이터를 단말로 전송한다. 또한, 통신부(270)는 주행 중에 감지되는 장애물에 대한 정보를 단말(300) 또는 서버로 전송할 수 있다. 통신부(270)는 지그비, 블루투스 등의 근거리 무선통신, 와이파이, 와이브로 등의 통신모듈을 포함하여 데이터를 송수신한다.
통신부(270)는 충전대(40)와 통신하며 충전대 복귀신호 또는 충전대 도킹을 위한 가이드신호를 수신할 수 있다. 이동 로봇(1)은 통신부(270)를 통해 수신되는 신호를 바탕으로 충전대를 탐색하고, 충전대에 도킹한다.
한편, 단말(300)은 통신모듈이 탑재되어 네트워크 접속이 가능하고 이동 로봇을 제어하기 위한 프로그램, 또는 이동 로봇 제어용 어플리케이션이 설치된 기기로, 컴퓨터, 랩탑, 스마트폰, PDA, 태블릿PC 등의 기기가 사용될 수 있다. 또한, 단말은, 스마트 워치 등의 웨어러블(wearable) 장치 또한 사용될 수 있다.
단말(300)은 이동 로봇(1)으로부터 수신되는 데이터에 따라, 소정의 경고음을 출력하거나, 수신된 영상을 표시할 수 있다.
단말(300)은 이동 로봇(1)의 데이터를 수신하여, 이동 로봇의 동작상태를 모니터링하고, 제어명령을 통해 이동 로봇(1)을 제어할 수 있다.
단말(300)은 이동 로봇(1)과 일대일로 직접 연결될 수 있고, 또한 서버, 예를 들어 가전기기 관리서버 등을 통해 연결될 수 있다. 주행부(290)는 적어도 하나의 구동모터를 포함하여 주행제어부(230)의 제어명령에 따라 이동 로봇이 주행하도록 한다. 주행부(290)는 앞서 설명한 바와 같이, 좌륜을 회전시키는 좌륜 구동모터와 우륜을 회전시키는 우륜 구동모터를 포함할 수 있다.
청소부(260)는 브러쉬를 동작시켜 이동 로봇 주변의 먼지 또는 이물질을 흡입하기 쉬운 상태로 만들고, 흡입장치를 동작시켜 먼지 또는 이물질을 흡입한다. 청소부(260)는 먼지나 쓰레기 등의 이물질을 흡입하는 흡입유닛에 구비되는 흡입 팬의 동작을 제어하여 먼지가 흡입구를 통해 이물질 채집통에 투입되도록 한다.
또한, 청소부(260)는 본체의 저면부 후방에 설치되어 바닥면과 접하여 바닥면을 물걸레질하는 물걸레청소부(미도시), 물걸레청소부로 물을 공급하는 물통(미도시)을 더 포함할 수 있다. 청소부(260)는 청소툴이 장착될 수 있다. 예를 들어 물걸레패드가 물걸레청소부에 장착되어 바닥면을 청소할 수 있다. 청소부(260)는 물걸레청소부의 물걸레패드에 회전력을 전달하는 별도의 구동수단을 더 포함할 수 있다.
배터리(미도시)는 구동 모터뿐만 아니라, 이동 로봇(1)의 작동 전반에 필요한 전원을 공급한다. 배터리가 방전될 시, 이동 로봇(1)은 충전을 위해 충전대로 복귀하는 주행을 할 수 있으며, 이러한 복귀 주행 중, 이동 로봇(1)은 스스로 충전대의 위치를 탐지할 수 있다. 충전대는 소정의 복귀 신호를 송출하는 신호 송출부(미도시)를 포함할 수 있다. 복귀 신호는 초음파 신호 또는 적외선 신호일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.장애물감지부(100)는 소정 형태의 패턴을 조사하여, 조사된 패턴을 영상으로 획득한다. 장애물감지부는 적어도 하나의 패턴조사부(미도시)와 패턴획득부를 포함할 수 있다. 또한, 장애물감지부는 초음파센서, 레이저센서, 적외선센서, 3D 센서 등의 센서를 포함하여, 주행방향에 위치하는 장애물의 위치, 거리 크기를 감지할 수 있다. 또한, 장애물감지부(100)는 주행방향에 대한 영상으로 장애물을 감지할 수 있다. 센서부와 영상획득부는 장애물감지부에 포함될 수 있다.
센서부(150)는 복수의 센서를 포함하여 장애물을 감지한다. 센서부(150)는 초음파센서, 레이저센서, 적외선센서 중 적어도 하나를 이용하여 전방, 즉 주행방향의 장애물을 감지한다. 센서부(150)는 장애물감지부에 의해 감지하지 못하는 장애물을 감지하는 보조수단으로 사용될 수 있다.
또한, 센서부(150)는 주행구역 내 바닥에 낭떠러지의 존재 여부를 감지하는 낭떠러지 감지센서를 더 포함할 수 있다. 센서부(150)는 송출되는 신호가 반사되어 입사되는 경우, 장애물의 존재 여부 또는 장애물까지의 거리에 대한 정보를 장애물 감지신호로써 제어부(200)로 입력한다.
센서부(150)는 먼지센서를 포함한다. 먼지센서는 흡입유닛(180)의 흡입구에 인접하여 설치될 수 있다. 먼지센서가 먼지가 감지되면 감지신호를 생성하여 먼지의 양을 감지한다.
센서부(150)는 적어도 하나의 기울기센서를 포함하여 본체의 기울기를 감지한다. 기울기센서는 본체의 전, 후, 좌, 우 방향으로 기울어지는 경우, 기울어진 방향과 각도를 산출한다. 기울기센서는 틸트센서, 가속도센서 등이 사용될 수 있고, 가속도센서의 경우 자이로식, 관성식, 실리콘반도체식 중 어느 것이나 적용 가능하다.
또한, 센서부(150)는 이동 로봇(1)의 내부에 설치되는 센서를 통해 동작상태, 이상 여부를 감지할 수 있다.
영상획득부(170)는 적어도 하나의 카메라로 구성된다.
영상획득부(170)는 피사체의 상을 전기적 신호로 변환시킨 후 다시 디지털 신호로 바꿔 메모리소자에 기억시키는 카메라를 포함할 수 있다. 카메라는 적어도 하나의 광학렌즈와, 광학렌즈를 통과한 광에 의해 상이 맺히는 다수개의 광다이오드(photodiode, 예를들어, pixel)를 포함하여 구성된 이미지센서(예를 들어, CMOS image sensor)와, 광다이오드들로부터 출력된 신호를 바탕으로 영상을 구성하는 디지털 신호 처리기(DSP: Digital Signal Processor)를 포함할 수 있다. 디지털 신호 처리기는 정지영상은 물론이고, 정지영상으로 구성된 프레임들로 이루어진 동영상을 생성하는 것도 가능하다.
이미지센서는 광학 영상(image)을 전기적 신호로 변환하는 장치로, 다수개의 광 다이오드(photo diode)가 집적된 칩으로 구성되며, 광 다이오드로는 픽셀(pixel)을 예로 들 수 있다. 렌즈를 통과한 광에 의해 칩에 맺힌 영상에 의해 각각의 픽셀들에 전하가 축적되며, 픽셀에 축적된 전하들은 전기적 신호(예를들어, 전압)로 변환된다. 이미지센서로는 CCD(Charge Coupled Device), CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등이 잘 알려져 있다.
영상획득부(170)는 이동 로봇이 동작하면, 연속적으로 영상을 촬영한다. 또한, 영상획득부(170)는 소정 주기 또는 소정 거리 단위로 영상을 촬영할 수 있다.
영상획득부(170)는 이동 로봇의 이동 속도에 따라 촬영 주기를 설정할 수 있다.
영상획득부(170)는 주행방향에 대한 전방의 영상을 획득하는 것은 물론, 상향의 천장형태 또한 촬영할 수 있다.
영상획득부(170)는 본체가 주행하는 중에 촬영되는 영상을 영상데이터로써 데이터부(280)에 저장한다.
장애물감지부는 감지되는 장애물의 위치 또는 그 움직임에 대한 정보를 제어부(200)로 입력한다. 센서부(150)는 구비되는 센서에 의해 감지되는 장애물에 대한 감지신호를 제어부로 입력할 수 있다. 영상획득부(170)는 촬영된 영상을 제어부로 입력한다.
제어부(200)는 주행영역 중 지정된 영역 내에서, 이동 로봇이 주행하도록 주행부(290)를 제어한다.
제어부(200)는 조작부(160)의 조작에 의해 입력되는 데이터를 처리하여 이동 로봇의 동작모드를 설정하고, 동작상태를 출력부(190)를 통해 출력하며, 동작상태, 에러상태 또는 장애물 감지에 따른 경고음, 효과음, 음성안내가 출력부의 스피커를 통해 출력되도록 한다.
제어부(200)는 영상획득부(170)로부터 획득되는 영상, 센서부(150) 또는 장애물감지부(100) 로부터 감지되는 장애물정보를 바탕으로 주행영역에 대한 지도를 생성한다. 제어부(200)는 영역내의 주행중 장애물 정보를 바탕으로 지도를 생성하되, 영상획득부의 영상으로부터 주행영역의 형태를 판단하여 지도를 생성할 수 있다.
제어부(200)는 영상획득부(170) 또는 장애물감지부(100)로부터 감지되는 장애물에 대하여, 장애물을 인식하고, 그에 대응하여 특정 동작을 수행하거나 또는 경로를 변경하여 이동하도록 주행부를 제어한다. 또한, 제어부는 필요에 따라 출력부를 통해 소정의 효과음 또는 경고음을 출력할 수 있고, 영상을 촬영하도록 영상획득부를 제어할 수 있다.
또한, 제어부(200)는 주행 중 센서부(150)의 먼지센서를 통해 감지되는 먼지의 양을 산출하여 저장한다. 제어부(200)는 먼지센서에 의해 먼지가 감지되는 경우, 본체의 위치를 판단하여 먼지에 대한 정보와 위치정보를 먼지데이터로 저장한다.
제어부(200)는 먼지의 양에 따라, 주변의 물체에 매칭하여 먼지정보를 저장할 수 있다. 후술하는 장애물인식부(210)에 의해 감지되는 영역 내의 장애물, 즉 영역 내에 위치하는 물체를 기준으로 주변의 먼지정보를 저장할 수 있다.
제어부(200)는 누적하여 저장되는 먼지정보를 바탕으로 지도에 먼지가 감지된 위치를 표시하여 지도를 갱신한다. 제어부(200)는 먼지가 많은 정도에 따라 복수의 단계로 구분하여, 단계별로 지도에 먼지정보가 포함되도록 한다.
제어부(200)는 오디오입력부(120)를 통해 입력되는 소리를 분석하여 음성을 인식할 수 있다. 경우에 따라 제어부(200)는 입력되는 소리를 음성인식서버(미도시)로 전송하여 입력된 음성을 인식할 수 있다. 제어부(200)는 음성인식이 완료되면, 음성명령에 대응하는 동작을 수행한다.
또한, 제어부(200)는 음성명령에 대응하는 음성안내를 출력부(190)의 스피커를 통해 출력한다.
제어부(200)는 주행 중, 주행부(290) 및 청소부(260)를 제어하여, 이동 로봇 주변의 먼지 또는 이물질을 흡수하도록 함으로써 주행구역에 대한 청소를 수행한다. 그에 따라 청소부(260)는 브러쉬를 동작시켜 이동 로봇 주변의 먼지 또는 이물질을 흡입하기 쉬운 상태로 만들고, 흡입장치를 동작시켜 먼지 또는 이물질을 흡입한다. 주행 중에 이물질을 흡입하여 청소를 수행하도록 청소부를 제어한다.
제어부(200)는 배터리의 충전용량을 체크하여 충전대로의 복귀 시기를 결정한다. 제어부(200)는 충전용량이 일정값에 도달하면, 수행중이던 동작을 중지하고, 충전대 복귀를 위해 충전대 탐색을 시작한다. 제어부(200)는 배터리의 충전용량에 대한 알림 및 충전대 복귀에 대한 알림을 출력할 수 있다. 또한, 제어부(200)는 충전대로부터 송신되는 신호가 통신부(270)를 통해 수신되는 경우, 충전대로 복귀할 수 있다.
제어부(200)는 장애물인식부(210), 맵생성부(220), 주행제어부(230), 위치인식부(240)를 포함한다.
맵생성부(220)는 초기 동작 시, 또는 영역에 대한 지도가 저장되어 있지 않은 경우, 영역을 주행하면서 장애물 정보를 바탕으로 영역에 대한 지도를 생성한다. 또한, 맵생성부(220)는 주행중 획득되는 장애물 정보를 바탕으로, 기 생성된 지도를 갱신한다. 또한, 맵생성부(220)는 주행 중 획득되는 영상을 분석하여 영역의 형태를 판단하여 지도를 생성한다.
맵생성부(220)는 기초맵 생성 후, 청소영역을 복수의 영역으로 구분하고, 복수의 영역을 연결하는 연결통로를 포함하며, 각 영역 내의 장애물에 대한 정보를 포함하여 지도를 생성한다.
맵생성부(220)는 구분된 각 영역에 대하여, 영역의 형태를 가공한다. 맵생성부(220)는 구분된 영역에 대하여 속성을 설정할 수 있다.
또한, 맵생성부(220)는 영상으로부터 추출된 특징으로부터 영역을 구분할 수 있다. 맵생성부(220)는 특징의 연결관계를 바탕으로 문의 위치를 판단할 수 있고, 그에 따라 영역 간의 경계선을 구분하여 복수의 영역으로 구성된 지도를 생성할 수 있다.
맵생성부(220)는 먼지센서를 통해 감지되는 먼지정보를 지도에 포함하여 지도를 갱신할 수 있다. 또한, 맵생성부(220)는 장애물인식부에 의해 장애문의 종류를 판단하면, 장애물의 종류, 즉 영역 내에 위치하는 물체와 먼지정보를 매칭하여 지도에 먼지정보가 표시되도록 지도를 갱신한다.
장애물인식부(210)는 영상획득부(170) 또는 장애물감지부(100)로부터 입력되는 데이터를 통해 장애물을 판단하고, 맵생성부(220)는 주행구역에 대한 지도를 생성하고, 감지되는 장애물에 대한 정보가 지도에 포함되도록 한다.
장애물인식부(210)는 장애물감지부(100)로부터 입력되는 데이터를 분석하여 장애물을 판단한다. 장애물감지부의 감지신호, 예를 들어 초음파 또는 레이저 등의 신호에 따라 장애물의 방향 또는 장애물까지의 거리를 산출한다. 또한, 장애물인식부는 패턴이 포함된 획득 영상을 분석하여 패턴을 추출하고 패턴의 형태를 분석하여 장애물을 판단할 수 있다. 장애물인식부(210)는 초음파 또는 적외선 신호를 이용하는 경우 장애물과의 거리 또는 장애물의 위치에 따라 수신되는 초음파의 형태, 초음파가 수신되는 시간에 차이가 있으므로 이를 바탕으로 장애물을 판단한다.
장애물인식부(210)는 영상획득부(170)를 통해 촬영된 영상을 분석하여 본체 주변에 위치한 장애물을 판단할 수 있다.
장애물인식부(210)는 인체를 감지할 수 있다. 장애물인식부(210)는 장애물감지부(100) 또는 영상획득부(170)를 통해 입력되는 데이터를 분석하여 실루엣, 크기, 얼굴형태 등을 바탕으로 인체를 감지하고, 해당 인체가 등록된 사용자인지 여부를 판단한다.
장애물인식부(210)는 영상데이터를 분석하여 장애물의 특징으로 추출하고, 장애물의 형상(형태), 크기 및 색상 바탕으로 장애물을 판단하며, 그 위치를 판단한다.
장애물인식부(210)는 영상데이터로부터 영상의 배경을 제외하고, 기 저장된 장애물데이터를 바탕으로 장애물의 특징을 추출하여 장애물의 종류를 판단할 수 있다. 장애물데이터(181)는 서버로부터 수신되는 새로운 장애물데이터에 의해 갱신된다. 이동 로봇(1)은 감지되는 장애물에 대한 장애물데이터를 저장하고 그 외 데이터에 대하여 서버로부터 장애물의 종류에 대한 데이터를 수신할 수 있다.
또한, 장애물인식부(210)는 인식된 장애물의 정보를 장애물데이터에 저장하고, 또한, 인식 가능한 영상데이터를 통신부(270)를 통해 서버(90)로 전송하여 장애물의 종류를 판단하도록 한다. 통신부(270)는 적어도 하나의 영상데이터를 서버(90)로 전송한다.
장애물인식부(210)는 영상처리부에 의해 변환된 영상데이터를 바탕으로 장애물을 판단한다.
위치인식부(240)는 본체의 현재 위치를 산출한다. 위치인식부(240)는 영상획득부의 영상, 즉 영상데이터로부터 특징을 추출하여, 특징을 비교하여 현재 위치를 판단할 수 있다. 위치인식부(240)는 영상으로부터 본체 주변의 구조물, 천장의 형상 등을 이용하여 현재위치를 판단할 수 있다.
위치인식부(240)는 영상을 구성하는 소정의 픽셀들에 대해 점, 선, 면 등의 특징을 검출(feature detection)하고, 이렇게 검출된 특징을 바탕으로 영역의 특징을 분석하여 위치를 판단한다. 위치인식부(240)는 천장의 외곽선을 추출하고 조명 등의 특징들을 추출할 수 있다.
위치인식부는 영상데이터를 통해 지속적으로 영역 내의 현재 위치를 판단하고, 특징을 매칭하여 주변 구조물의 변화를 반영하여 학습하고, 위치를 산출한다.
주행제어부(230)는 지도를 바탕으로 영역을 주행하며, 감지되는 장애물 정보에 대응하여 이동방향 또는 주행경로를 변경하여 장애물을 통과하거나 또는 장애물을 회피하여 주행하도록 주행부(290)를 제어한다.
주행제어부(230)는 주행부(290)를 제어하여 좌륜 구동모터와 우륜 구동모터의 작동을 독립적으로 제어함으로써 본체(10)가 직진 또는 회전하여 주행하도록 한다. 주행제어부(230)는 청소명령에 따라 주행부(290)와 청소부(260)를 제어하여 본체(10)가 청소영역을 주행하면서 이물질을 흡입하여 청소가 수행되도록 한다.
주행제어부(230)는 맵생성부(220)에 의해 생성된 지도를 바탕으로 설정된 영역으로 이동하거나, 설정된 영역 내에서 본체가 이동하도록 주행부(290)를 제어한다. 또한, 주행제어부(230)는 위치인식부(240)로부터 산출되는 현재위치를 바탕으로 주행을 제어한다.
주행제어부(230)는 장애물감지부(100)의 감지신호에 따라 장애물에 대응하여 소정의 동작을 수행하거나 주행경로를 변경하여 주행하도록 주행부를 제어한다.
주행제어부(230)는 감지되는 장애물에 대응하여, 회피, 접근, 접근거리에 대한 설정, 그리고 정지, 감속, 가속, 역주행, 유턴, 주행방향 변경 중 적어도 하나를 수행하도록 주행부를 제어한다.
또한, 주행제어부(230)는 에러를 출력하고, 필요에 따라 소정의 경고음 또는 음성안내를 출력할 수 있다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 지도가 도시된 도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(1)은 초기 동작 시, 또는 지도가 저장되어 있지 않는 경우, 영역을 주행하면서 영역에 대한 지도를 생성할 수 있다. 예를 들어 이동 로봇(1)은 벽추종(월팔로윙, Wall Following)과, 장애물 감지 등을 통해, 장애물감지부, 센서부 및 영상획득부를 통해 획득되는 정보를 바탕으로 지도를 생성한다. 또한, 이동 로봇(1)은 단말(80) 또는 서버(90)로부터 지도 데이터를 수신할 수 있다.
이동 로봇(1)은 지도가 없는 상태에서 청소영역에 대한 청소를 수행하며 획득되는 장애물정보를 통해 지도를 생성하고 기 저장된 지도를 갱신할 수 있다.
맵생성부(220)는, 주행 중, 영상획득부(170), 장애물감지부(100) 및 센서부(150)로부터 입력되는 데이터와 장애물정보를 바탕으로 지도를 생성한다. 또한, 맵생성부(220)는 영역을 분할하여 복수의 영역을 구분하고, 구분된 영역 별로 정보를 저장할 수 있다.
맵생성부(220)는 이동 로봇이 주행하는 영역을, 제 1 내지 제 5 영역(A1 내지 A5)로 구분되어 지도를 생성할 수 있다. 맵생성부(220)는 영상으로부터 문의 위치를 추출하여 영역을 구분할 수 있고, 또한, 기초맵의 팽창과 수축을 통해 영역을 구분할 수 있다.
맵생성부(220)는 주행 시 감지되는 장애물정보와 먼지정보를 포함하여 지도를 갱신한다. 또한, 맵생성부(220)는 지도상애 충전대(B1)의 위치를 표시할 수 있다.
단말(300)은 이동 로봇(1)으로부터 수신되는 지도를 화면에 표시하고, 사용자의 입력에 따라 영역 단위로 청소명령을 입력할 수 있다.
그에 따라 이동 로봇(1)은 지정된 영역을 이동하면서 청소를 수행한다. 먼지센서는 청소중에 감지되는 먼지의 양을 저장하고, 저장된 먼지의 양은 누적되어, 먼지정보로써 지도에 반영된다.
또한, 이동 로봇(1)은 장애물감지부(100)를 통해 장애물을 감지하여 대응하는 동작을 수행하며, 감지된 장애물에 대한 정보, 위치 또는 크기 등을 지도에 포함하여 지도를 갱신할 수 있다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 먼지정보가 포함된 지도가 단말에 표시되는 예시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(1)은 청소가 완료되면, 청소완료에 따른 결과를 음성으로 출력할 수 있다. 제어부(200)는 청소중에 감지되는 데이터를 바탕으로 안내메시지를 생성하고, 출력부의 스피커를 통해 안내메시지를 음성으로 출력한다.
제어부(200)는 음성인식서버와 통신하여 음성을 인식하고, 또한, 음성의 안내문에 대한 데이터를 수신하여 출력할 수 있다.
또한, 이동 로봇(1)은 조작부를 통해 소정의 명령이 입력되면, 청소결과를 음성으로 출력할 수 있다. 예를 들어 청소주가, 청소이력, 먼지취약지점을 음성으로 안내할 수 있다. 먼지취약지점은 먼지가 많이 쌓이는 지점으로 영역 내에, 먼지양이 많은 지점이다.
한편, 이동 로봇(1)은 청소 중에 청소진행 상태는 단말(300)로 전송하고, 청소가 완료되면, 먼지정보 및 장애물 정보를 포함하여 청소결과를 단말(300)로 전송한다.
그에 따라 단말(300)은 화면에 청소결과를 표시한다. 또한, 단말(300)은 먼지정보가 포함된 지도를 표시할 수 있다. 지도에는 먼지가 많은 지점이 먼지위치(P1 내지P5)로 표시된다. 먼지위치는 먼지가 많은 순서에 따라 각각 상이하게 표시될 수 있다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 먼지정보가 포함된 지도의 예시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 단말(300)은 이동 로봇(1)으로부터 수신되는 데이터를 바탕으로 먼지정보를 지도에 표시할 수 있다.
단말(300)은 먼지의 양을 단계별로 구분하여 적어도 3개의 레벨로 표시할 수 있다. 단말(300)은 레벨에 따라 상이한 무늬 또는 색상으로 표시될 수 있다.
설명의 편의를 위하여 먼지의 양을 3개의 레벨로 구분하였으나, 이는 도면이 한정되지 않으며, 4레벨 5레벨 등 필요에 따라 복수의 레벨로 구분할 수 있음을 명시한다.
최대 먼지양을 기준으로 단계에 따라 3레벨로 구분하여 각각 상이하게 표시한다.
이동 로봇(1)은 주행 중에 먼지센서로부터 감지되는 먼지에 대한 정보를 먼지데이터로써 수집하여 저장하고, 누적하여 먼지정보를 산출한다.
제어부(200)는 주행 중에 본체의 위치를 판단하고, 먼지센서가 동작하는 때에 그 위치를 먼지정보와 함께 저장한다. 먼지위치는 셀단위로 구분하여 저장할 수 있다.
또한, 제어부는 일정횟수 청소가 반복되는 경우 먼지가 감지되는 위치에서 먼지감지 횟수를 카운트하여 저장할 수 있다.
제어부(200)는 일정시간 데이터를 누적하여, 누적되는 데이터를 바탕으로 먼지감지횟수가 큰 순서로 먼지가 많은 위치로 판단한다.
또한, 제어부(200)는 청소 시, 먼지감지횟수가 큰 위치가 상호 인접한 경우 인접한 영역을 하나의 영역으로 설정하여 먼지 취약 영역으로 설정할 수 있다.
예를 들어 쇼파의 우측 앞, 쇼파의 좌측 앞, 쇼파 밑, 쇼파의 우측이 각각 일정 수치 이상으로 먼지감지횟수가 높은 경우, 쇼파를 기준으로 인접한 복수의 위치를 하나의 쇼파 주변영역으로 하여, 먼지 취약 영역으로 설정할 수 있다.
또한, 제어부(200)는 먼지감지횟수가 큰 수록 가중치를 설정하여 먼지위치 또는 우선청소영역 등으로 설정할 수 있다.
또한, 제어부(200)는 영상획득부 및 장애물인식부에 의해 영역내의 물체의 위치와 먼지위치를 매칭하여, 물체를 기반으로 먼지정보를 저장할 수 있다.
제어부(200)는 먼지가 많은 곳에 대한 청소명령이 입력된 경우, 먼지가 많은 곳이 이 복수인 경우 인접한 위치를 우선으로 청소할 수 있다.
제어부(200)는 우선 청소하는 위치를 물체를 기준으로 하여 음성안내를 출력할 수 있다.
제어부(200)는 청소위치에 인접한 물체의 종류에 대응하여 청소방법을 상이하게 설정할 수 있다.
예를 들어 이동 로봇(1)은 카펫인 경우 카펫모드로 터보 On하여 흡입력 최강으로 청소 시작하고, 소파의 주변을 청소하는 경우, 소파 주변으로 주변 30cm 천천히 주행하면서 청소하며, 침대를 청소하는 경우, 침대 밑은 지그재그로 청소하고 침대 주변은 30cm주행하면서 청소할 수 있다.
제어부(200)는 누적되는 먼지정보를 서버 또는 단말로 전송한다.
서버 또는 단말은 먼지정보를 바탕으로 청소명령에 대한 청소시나리오를 설정할 수 있다. 또한, 서버 또는 단말은 물체의 위치와 먼지위치에 대한 매칭데이터를 바탕으로, 물체를 기준으로 하는 청소명령을 인식하여 이동 로봇으로 전송할 수 있다.
단말(300)은 사용자 입력에 따라, 먼지가 많은 지점을 청소하도록 이동 로봇(1)으로 청소명령을 전송할 수 있다. 또한, 단말(300)은 먼지의 양에 따라 레벨별로 청소명령을 전송할 수 있다.
이동 로봇(1)에 의해 청소가 완료되면, 단말(300)은 새로 감지되는 먼지정보를 바탕으로 지도를 갱신하여 표시할 수 있다.
단말(300)은 먼지정보를 누적하여 일주일 또는 한달단위로 평균을 산출하여 먼지가 많이 발생하는 지점을 기준으로 먼지정보에 대한 통계를 생성하여 표시할 수 있다.
단말(300)은 장애물인식부에 의해 인식된 장애물(물체)의 종류와 먼지위치를 매칭하여, 물체 기반의 청소명령을 이동 로봇(1)으로 입력할 수 있다.
도 6 및 도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 음성명령을 이용한 제어방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 사용자는 이동 로봇(1)에 대하여 음성으로 명령할 수 있다(S11). 이동 로봇(1)은 오디오입력부(120)를 통해 음성명령을 입력받아 음성을 인식하고, 그에 대응하는 동작을 수행할 수 있다.
이동 로봇(1)은 음성인식서버(미도시)로 음성명령을 전송하고, 음성명령에 대한 제어명령을 수신하여, 그에 대응하는 동작을 수행한다. 또한, 음성명령에 대한 응답메시지를 음성인식서버로 전송하여 응답메시지에 대응하는 음성데이터를 수신하려 출력부를 통해 출력할 수 있다.
'조금 있으면 손님이 오시니까 빨리 청소해' 라는 명령이 입력되면, 이동 로봇(1)은 음성인식서버를 통한 음성인식결과에 대응하여 청소를 시작할 수 있다. 경우에 따라 가전기기관리서버를 통해 음성인식결과에 대응하는 제어명령을 수신하여 청소를 수행할 수 있다.
이동 로봇(1)은 음성인식 결과에 따라, 조금 있으면, 손님, 빨리, 청소해에 대하여, 단시간에 수행하는 청소동작을 판단하여 실시할 수 있다.
이동 로봇(1)은 음성명령에 대응하여, 최근 청소이력을 바탕으로 먼지가 많은 지점을 우선하여 청소를 진행하는 것을 음성으로 안내하며, 청소를 시작할 수 있다.
예를 들어, 최근 청소이력에 따라 먼지가 많은 소파주변을 30cm 주행으로 청소하는 것에 대한 응답메시지를 음성안내(S12)로 출력할 수 있다.
또한, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(1)은 먼지가 많은 침대 밑을 지그재그모드로 청소하는 것에 대한 응답메시지를 음성안내(S13)로 출력할 수 있다.
이동 로봇(1)은 음성명령에 대한 음성인식결과를 바탕으로, 청소이유, 먼지위치, 청소위치, 청소방법 중 적어도 하나가 포함됨 응답메시지를 생성하여 음성으로 출력한다.
이동 로봇(1)은 최근 청소이력, 누적되는 먼지정보 중 적어도 하나를 바탕으로 먼지가 많은 지점을 기준으로 청소위치를 설정할 수 있다.
또한, 이동 로봇(1)은 신규 감지되는 먼지위치와 누적된 데이터를 바탕으로 설정되는 먼지위치에 대하여, 최근데이터와 누적데이터로 구분하여 음성을 안내할 수 있다.
또한, 이동 로봇(1)은 영역 내에 위치하는 물체를 기준으로 청소위치에 대한 음성안내를 출력할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(1)은 사용자로부터 음성명령이 입력되면, 음성인식결과를 바탕으로 특정 동작에 대한 청소명령인지 여부를 우선 판단하여 동작한다.
또한 이동 로봇(1)은 음성인식결과를 바탕으로, 청소이력 또는 청소결과에 대한 질문인 경우 그에 대응하는 응답메시지를 생성하여 음성으로 출력한다.
예를 들어, 먼지가 많은 위치에 대한 질문인 경우, 이동 로봇(1)은 청소이력 및 청소결과를 바탕으로 먼지가 많은 위치에 대하여, '먼지센서가 제일 많이 가동된 곳은 쇼파 앞입니다'와 같이 소파 앞에 먼지가 많다고 음성으로 안내할 수 있다.
그에 따라 이동 로봇(1)은 침대가 위치한 지점으로 이동하여, 침대밑을 지그재그로 청소하고 침대주변을 함께 청소할 수 있다.
이동 로봇(1)은 먼지에 대한 청소명령이 입력되면, 먼지정보를 바탕으로 청소위치를 설정하고, 물체를 기준으로 청소명령이 입력되면, 해당 물체의 주변 영역을 기준으로 청소를 설정하되, 주변의 먼지정보에 근거하여 청소를 실시할 수 있다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 제어방법이 도시된 순서도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(1)은 제어명령에 대응하여 청소를 시작한다(S405). 이동 로봇(1)은 지정된 영역을 주행하면서 이물질을 흡입힌다.
이동 로봇(1)은 이동에 따른 본체의 위치를 주행좌표로 저장한다(S410). 또한, 이동 로봇(1)은 먼지센서를 통해 먼지가 감지되면, 주행좌표와 함께 먼지에 대한 정보를 먼지데이터로 저장한다(S415).
이동 로봇(1)은 영역을 셀단위로 구분하여, 셀 단위로 먼지정보와 주행좌표를 저장한다(S420).
이동 로봇(1)은 이전 청소영역과 동일한 영역, 즉 동일한 셀인지 여부를 판단하고, 먼지데이터를 누적하여 저장한다(S435). 또한, 이동 로봇(1)은 먼지가 감지되는 위치에 대하여 먼지감지횟수를 셀단위로 카운트할 수 있다. 즉 이전 청소 시 먼지가 감지된 셀에서 다시 먼지가 감지되면 먼지감지횟수를 증가하여 먼지데이터를 저장한다.
한편, 새로운 셀에서 먼지가 감지되면, 해당 셀에 대하여 새로운 먼지데이터를 저장한다(S440).
영역에 대한 청소가 완료되기 까지 청소 및 먼지데이터의 저장을 반복한다(S410 내지 S445).
청소가 완료되면, 이동 로봇(1)은 청소완료에 대한 알림을 출력하고(S450), 먼지데이터를 저장한다. 이동 로봇(1) 또한, 먼지데이터를 바탕으로 먼지정보가 포함된 지도를 갱신할 수 있다.
또한 이동 로봇(1)은 먼지데이터와 청소완료에 대한 알림을 단말 또는 서버로 전송한다.
단말(300)은 청소완료에 대한 알림메시지를 화면세 표시하고, 또한, 수신된 먼지데이터를 바탕으로 먼지정보가 포함된 지도를 표시한다.
먼지정보를 포함하는 지도의 갱신은, 이동 로봇(1)과 단말(300) 중 어느 일측에서 실시하여 공유할 수 있다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 먼지정보가 도시된 도이다.
이동 로봇(1)은 도 9에 도시된 바와 같이, 먼지정보를 저장한다.
이동 로봇(1)은 청소 시, 청소시작시간, 모델명, 메인버전, UI버전, 비전의 버전, 배터리레벨, 도킹완료시점의 배터리레벨, 청소모드, 청소시간, 청소완료후의 도킹상태를 저장한다.
이동 로봇(1)은 도킹실패 시 도킹 시도 횟수를 저장하고, 도킹 완료까지 소요된 시간을 저장하며, 청소완료 또는 주행 중에 충전대로의 접속여부, 청소중 문지방을 넘긴 횟수, 긴급상황의 발생여부, 영상획득부를 통해 감시모드가 설정된 시간을 저장한다.
또한, 이동 로봇(1)은 주행중 먼지정보를 저장한다.
이동 로봇(1)은 청소중 인식된 면적(셀의 개수)(401), 청소 중 먼지센서의 동작횟수(402), 셀정보(403), 먼지센서정보(404)를 저장한다.
셀정보(403)는 셀별 면적과 해당 셀에 대한 청소시간이 저장된다. 또한, 셀정보(403)는 셀단위로 각각 추가된다. 경우에 따라 영역 별로 개별 저장될 수 있다.
또한, 먼지센서정보(404)는 먼지센서 동작시 저장되는 데이터이다.
먼지센서정보(404)는 먼지센서가 동작하면, 동작된 순서대로 기록된다. 먼지센서정보(404)는 센서가 동작한 순서, 동작한 시간, 상태, 위치에 대한 정보가 좌표로 저장된다.
그에 따라 제어부(200)는 저장된 데이터를 바탕으로 영역에서 먼지가 감지된 셀의 개수를 확인할 수 있고, 또한, 먼지가 감지된 셀의 위치를 판단할 수 있으며, 먼지감지횟수를 판단할 수 있다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 먼지정보에 다른 청소방법이 도시된 순서도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(1)은 음성명령이 오디오입력부(120)를 통해 입력되면, 음성인식서버로 데이터를 전송하고, 수신되는 음성인식결과에 대응하여 저장된 먼지데이터를 호출한다.
이동 로봇(1)은 음성인식결과에 따라, 음성명령에 포함된 사물, 특히 물체에 대한 데이터를 호출한다(S520). 장애물인식부에 의해 영역 내에 위치하는 장애물, 즉 물체에 대한 데이터를 호출할 수 있다.
이동 로봇(1)은 먼지데이터로부터 먼지가 많은 지점, 먼지위치를 판단하여 먼지가 많은 순서로 정렬함으로써, 먼지가 많은 위치를 판단한다(S525).
제어부(200)는 먼지데이터에는 먼지가 감지되는 위치와 먼지감지횟수가 포함되므로, 이를 바탕으로 먼지가 많은 순서와 그 위치를 판단할 수 있다.
제어부(200)는 먼지위치와 영역 내의 물체의 위치를 매칭하여(S530). 제어부(200)는 먼지가 많은 위치를 기준으로 주변에 위치하는 물체, 또는 물체를 기준으로 그 주변의 먼지정보를 판단한다.
제어부(200)는 소정거리내에에 먼지위치들이 분포하는 경우, 해당 위치를 기준으로 일정 영역을 설정하여 먼지 취약 영역으로 설정할 수 있다.
제어부(200)는 물체 또는 먼지 취약 영역을 기준으로 청소우선순위를 설정한다(S535).
먼지정보에 매칭된 사물이 존재하는 경우, 물체 이름을 먼지정보로 출력한다(S545).
예를 들어 앞서 설명한 도 8과 같이, 제어부(200)는 먼지가 많은 지점이 어디냐는 음성명령에 대응하여, 물체를 기준으로 쇼파 앞, 침대밑 과 같이 그 물체의 이름으로 먼지정보에 대한 응답메시지를 생성하여, 이를 출력부를 통해 음성으로 출력한다.
또한, 이동 로봇(1)은 청소명령에 대응하여 해당 물체에 대한 청소위치와 청소방법에 대하여 청소안내를 출력할 수 있다. 예를 들어 쇼파 앞에 먼지가 많다고 안내를 음성으로 출력한 후, 쇼파 앞을 청소하는 것에 대하여 음성으로 안내를 출력할 수 있다.
한편, 먼지정보에 매칭된 물체가 존재하지 않는 경우에는 청소주기와 그에 따른 먼지정보를 출력할 수 있다(S555). 이동 로봇은 청소명령에 대응하여 먼지정보를 바탕으로 먼지위치의 좌표로 이동한다.
이동 로봇(1)은 청소명령에 따라 먼지정보를 바탕으로 지칭된 물체 또는 먼지위치를 기준르로, 청소를 시작한다(S565).
상기에서와 같이 동작하는 본 실시예에 따른 이동 로봇은 독립적인 하드웨어 장치 형태로 구현될 수 있으며, 적어도 하나 이상의 프로세서(processor)로서 마이크로 프로세서나 범용 컴퓨터 시스템과 같은 다른 하드웨어 장치에 포함된 형태로 구동될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
1: 이동 로봇 300: 단말
100: 장애물감지부 150: 센서부
160: 조작부 170: 영상획득부
200:제어부 210: 장애물인식부
230: 주행제어부 240: 위치인식부
300: 단말

Claims (28)

  1. 영역을 주행하는 본체;
    상기 본체를 이동하는 주행부;
    먼지를 감지하는 먼지센서; 및
    주행 중에 상기 먼지센서를 통해 감지되는 먼지정보를 저장하고, 상기 먼지정보로부터 먼지가 많은 지점과, 상기 먼지가 많은 지점의 주변에 위치하는 물체에 대한 정보를 매칭하여, 먼지정보 또는 상기 물체를 기준으로 청소를 실시하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는 먼지에 대한 청소명령이 입력되면, 상기 먼지정보를 바탕으로 청소위치를 설정하고,
    상기 물체를 기준으로 청소명령이 입력되면, 해당 물체의 주변 영역을 기준으로 주변의 먼지정보에 근거하여 청소위치를 설정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 물체의 종류에 대응하여 청소방법을 상이하게 설정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 주행 중에 본체의 위치를 판단하고, 상기 먼지센서가 동작하는 때에 그 위치를 먼지감지 여부와 함께 상기 먼지정보로써 저장하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 셀 단위로 먼지감지 여부 및, 해당 셀의 먼지감지횟수를 카운트하여 상기 먼지정보를 저장하고, 일정시간 데이터를 누적하여, 먼지가 많은 지점을 판단하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 먼지가 많은 지점이 복수인 경우, 우선순위 또는 인접한 위치를 우선으로 청소하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 청소 시, 먼지감지횟수가 큰 지점이 상호 인접한 경우 인접한 지점을 연결하는 하나의 영역을 먼지 취약 영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체의 주변을 촬영하는 영상획득부; 및
    상기 영상획득부를 통해 촬영된 영상을 분석하여 물체를 인식하는 장애물인식부를 더 포함하고,
    상기 장애물인식부를 통해 인식된, 상기 물체에 대한 정보를 바탕으로 상기 먼지정보와 매칭하여 청소명령을 판단하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 먼지정보를 바탕으로 먼지위치와 상기 물체의 위치를 비교하여
    상기 먼지가 많은 지점의 주변에 위치한 상기 물체를 판단하고, 또는 상기 물체의 주변에 먼지가 많은 지점을 산출하여, 상기 먼지정보와 상기 물체를 매칭하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  10. 제 1 항에 있어서,
    소리를 수집하는 오디오입력부; 및
    음성안내를 출력하는 출력부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 오디오입력부를 통해 입력되는 음성명령에 대한 음성인식결과를 바탕으로, 응답메시지를 생성하여 상기 출력부를 통해 음성으로 출력하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어부는 청소이유, 먼지위치, 청소위치, 청소방법 중 적어도 하나가 포함하는 상기 응답메시지를 생성하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어부는 청소할 위치가 지정되지 않은 청소명령에 대응하여, 최근 청소이력, 누적되는 먼지정보 중 적어도 하나를 바탕으로 청소위치를 설정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 물체를 기준으로 청소위치에 대한 음성안내를 출력하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 음성명령이 입력되면, 특정 동작에 대한 청소명령인지 여부를 우선 판단하여 동작하고,
    청소이력 또는 청소결과에 대한 질문인 경우 그에 대응하는 응답메시지를 생성하여 음성으로 출력하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어부는 먼지가 많은 위치 또는 상기 먼지가 많은 지점을 주변에 위치한 물체를 기준으로 응답메시지를 생성하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체와 통신하는 단말을 더 포함하고,
    상기 단말은 상기 본체로부터 수신되는 상기 먼지정보를 바탕으로 먼지의 양에 따라 복수의 단계로 구분하여 레벨별로 지도에 상기 먼지정보를 표시하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  17. 주행 중 먼지센서가 먼지를 감지하는 단계;
    먼지감지여부 및 본체의 위치를 저장하는 단계;
    청소가 완료되면 먼지가 감지된 위치 및 해당 위치의 먼지감지횟수를 산출하여 먼지가 많은 지점을 산출하여 먼지정보로 저장하는 단계;
    상기 먼지가 많은 지점의 주변에 위치하는 물체에 대한 정보를 매칭하여 저장하는 단계; 및,
    입력되는 청소명령에 따라, 상기 먼지정보 또는 상기 물체의 위치를 바탕으로 청소할 영역을 설정하여 청소하는 단계;를 포함하고,
    먼지에 대한 청소명령이 입력되면, 상기 먼지정보를 바탕으로 청소위치를 설정하는 단계; 및
    상기 물체를 기준으로 청소명령이 입력되면, 해당 물체의 주변 영역을 기준으로 주변의 먼지정보에 근거하여 청소위치를 설정하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  18. 삭제
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 물체의 종류에 대응하여 청소방법을 상이하게 설정하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 먼지가 많은 지점이 복수인 경우, 우선순위 또는 인접한 위치를 우선으로 청소하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  21. 제 17 항에 있어서,
    먼지감지횟수가 큰 지점이 상호 인접한 경우 인접한 지점을 연결하는 하나의 영역을 먼지 취약 영역으로 설정하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  22. 제 17 항에 있어서,
    주행 중에 본체의 주변을 영상으로 촬영하는 단계;
    상기 영상을 분석하여 상기 물체를 인식하는 단계;
    상기 물체의 위치와 상기 먼지정보를 매칭하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 먼지가 많은 지점의 주변에 위치한 상기 물체를 판단하고,
    상기 물체의 주변에 먼지가 많은 지점을 산출하여, 상기 먼지정보와 상기 물체를 매칭하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어방법.
  24. 제 17 항에 있어서,
    음성명령이 입력되는 단계; 및
    상기 음성명령에 대한 음성인식결과를 바탕으로, 응답메시지를 생성하여 음성으로 출력하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 응답메시지는 청소이유, 먼지위치, 청소위치, 청소방법 중 적어도 하나가 포함하여 음성으로 출력되는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어방법.
  26. 제 24 항에 있어서,
    청소할 위치가 지정되지 않은 청소명령에 대응하여, 최근 청소이력, 누적되는 먼지정보 중 적어도 하나를 바탕으로 청소위치를 설정하는 단계; 및
    상기 청소위치에 대하여 상기 물체를 기준으로 상기 응답메시지를 생성하여 출력하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 음성명령이 입력되면, 특정 동작에 대한 청소명령인지 여부를 우선 판단하여 동작하는 단계; 및
    상기 음성명령이 청소이력 또는 청소결과에 대한 질문인 경우, 상기 먼지가 많은 지점 또는 상기 먼지가 많은 지점을 주변에 위치한 물체를 기준으로 상기 응답메시지를 생성하여 음성으로 출력하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  28. 제 17 항에 있어서,
    상기 본체와 통신하는 단말에 상기 먼지정보를 전송하는 단계;
    상기 단말이, 상기 먼지정보를 바탕으로 먼지의 양에 따라 복수의 단계로 구분하는 단계; 및
    상기 먼지의 양에 따라 레벨별로 상이하게 표시된 상기 먼지정보가 포함된 지도를 표시하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
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