KR102329614B1 - 청소기 및 그 제어방법 - Google Patents

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KR102329614B1
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Abstract

본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 자율주행을 수행하는 청소기는 본체, 상기 본체를 이동시키는 구동부, 상기 구동부에 전력을 공급하는 배터리, 상기 배터리를 충전시키기 위한 충전 스테이션과 통신을 수행하는 통신부 및 상기 충전 스테이션으로부터 상기 통신부에 수신된 신호에 근거하여, 상기 본체가 상기 충전 스테이션에 도킹되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

청소기 및 그 제어방법{CLEANER AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
본 발명은 청소기 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 장애물을 인식할 수 있고, 자율 주행을 수행하는 청소기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일 부분을 담당하여 왔다. 최근에는 로봇을 응용한 분야가 더욱 확대되어, 의료용 로봇, 우주 항공 로봇 등이 개발되고, 일반 가정에서 사용할 수 있는 가정용 로봇도 만들어지고 있다.
상기 가정용 로봇의 대표적인 예는 로봇 청소기로서, 일정 영역을 스스로 주행하면서 주변의 먼지 또는 이물질을 흡입하여 청소하는 가전기기의 일종이다. 이러한 로봇 청소기는 일반적으로 충전 가능한 배터리를 구비하고, 주행 중 장애물을 피할 수 있는 장애물 센서를 구비하여 스스로 주행하며 청소할 수 있다.
최근에는, 로봇 청소기가 청소 영역을 단순히 자율적으로 주행하여 청소를 수행하는 것에서 벗어나 로봇 청소기를 헬스 케어, 스마트홈, 원격제어 등 다양한 분야에 활용하기 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
로봇 청소기가 청소 영역에서 자율 주행을 수행하는 경우, 청소 기능을 수행하는 중에 배터리의 용량이 한계 용량 이하로 떨어질 수 있다. 따라서, 로봇 청소기가 자율 주행을 원활하게 수행하기 위해서는, 배터리의 용량이 일정량 이하로 떨어졌을 때, 청소 영역 내에 설치된 충전 스테이션으로 이동하여 배터리를 충전시킨다.
한편, 로봇 청소기의 배터리가 충전되기 위해서, 청소기가 도킹을 시도할 때, 청소기 본체에 구비된 배터리 충전 단자와, 충전 스테이션 측에 구비된 전력 공급 단자가 서로 대응하도록 위치되어야 한다. 따라서, 로봇 청소기의 배터리가 원활히 전력을 공급받기 위해서는, 충전 스테이션으로의 진입 각도가 적정 각도 범위내에 포함되어야 한다.
이와 관련하여, 한국공개특허 10-2009-0111170호(공개일자 2009년 10월 26일)에서는 정확한 도킹을 위해 거리 측정을 위한 거리신호를 송신하거나, 안내신호를 수신하거나, 이에 따라 진행방향을 가변하는 구성을 개시하고 있다.
그러나, 이러한 구성만으로는 충전 스테이션과의 도킹까지 소요되는 시간이 불필요하게 증가하는 문제점을 해결할 수 없다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 로봇 청소기를 충전 스테이션이 설치된 위치로 유도하여 도킹하는 로봇청소기와 충전 스테이션 및 이를 가지는 로봇청소기 시스템 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 로봇 청소기와 충전 스테이션이 도킹하는데 소요되는 시간을 감소시킬 수 있는 로봇청소기와 충전 스테이션 및 이를 가지는 로봇청소기 시스템 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 로봇 청소기가 충전 스테이션에 접근할 때, 배터리의 충전이 원활히 수행될 수 있도록, 도킹 자세를 제어할 수 있는 로봇청소기와 충전 스테이션 및 이를 가지는 로봇청소기 시스템 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 복수의 신호영역 사이의 중첩되는 영역을 이용하여, 로봇청소기의 위치를 정확히 파악할 수 있는 로봇청소기와 충전 스테이션 및 이를 가지는 로봇청소기 시스템 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
위와 같은 본 발명의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 자율주행을 수행하는 청소기는 본체, 상기 본체를 이동시키는 구동부, 상기 구동부에 전력을 공급하는 배터리, 상기 배터리를 충전시키기 위한 충전 스테이션과 통신을 수행하는 통신부 및 상기 충전 스테이션으로부터 상기 통신부에 수신된 신호에 근거하여, 상기 본체가 상기 충전 스테이션에 도킹되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 충전 스테이션과 상기 본체의 도킹을 위한 이동이 개시될 때, 상기 충전 스테이션과 상기 본체의 거리가 기준 거리 이하인 경우, 소정의 지점을 중심으로 하는 원을 따라 상기 본체가 이동하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 원을 따라 상기 본체가 이동하기 전에, 상기 본체의 일면이 상기 충전 스테이션에 대향하도록, 상기 본체를 회전시키는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 원의 중심인 지점은 상기 본체의 일면이 상기 충전 스테이션에 대향하는 때, 상기 일면으로부터 소정의 거리만큼 이격된 지점인 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 원을 따라 상기 본체가 이동하는 중에, 상기 본체의 일면이 상기 충전 스테이션에 대향하도록, 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 원을 따라 상기 본체가 이동하는 중에, 상기 통신부가 상기 충전 스테이션으로부터 서로 다른 신호를 수신하면, 상기 본체를 직진시키도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 통신부가 상기 충전 스테이션으로부터 수신하는 신호가 3종류 이상인 경우, 상기 본체가 직진하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 통신부가 상기 충전 스테이션으로부터 수신하는 신호를 이용하여, 상기 본체와 상기 충전 스테이션 사이의 거리를 판단하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 충전 스테이션으로부터 발신되는 신호의 특성에 근거하여, 상기 원의 반지름을 설정하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 충전 스테이션과 상기 본체의 도킹을 위한 이동이 개시될 때, 상기 충전 스테이션과 상기 본체의 거리가 기준 거리 이상인 경우, 상기 충전 스테이션이 설치된 위치로 상기 본체를 이동시키는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 충전 스테이션과 상기 본체의 거리가 기준 거리 이하로 진입하면, 소정의 지점을 중심으로 하는 원을 따라 상기 본체가 이동하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 본체 주변에 존재하는 장애물과 관련된 정보를 감지하는 센서부, 상기 제어부는 상기 본체가 상기 원에 대응되는 주행 경로를 따라 이동하는 중에, 상기 센서부에서 감지된 정보를 이용하여 상기 주행 경로 상에 장애물이 존재하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 주행 경로 상에 장애물이 존재하는 것으로 판단되면, 상기 본체가 상기 장애물과 소정의 거리를 유지하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 주행 경로 상에 존재하는 장애물을 회피하는 중에, 상기 원의 중심과 상기 본체 사이의 거리를 검출하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 주행 경로 상에 장애물이 존재하는 것으로 판단되면, 상기 본체가 상기 장애물과 소정의 거리를 유지하되, 상기 원의 중심과 상기 본체 사이의 거리가 상기 원의 반지름보다 짧도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 주행 경로 상에 존재하는 장애물에 대해 회피 주행을 수행한 후, 상기 원의 중심과 상기 본체 사이의 거리가 상기 원의 반지름과 대응되면, 다시 상기 원에 대응되는 주행 경로를 따라 상기 본체가 이동하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 자율 주행을 수행하는 청소기와 충전 스테이션의 도킹 성공률을 향상시킬 수 있는 효과가 도출된다.
또한, 본 발명에 따르면, 자율 주행을 수행하는 청소기가 충전 스테이션에 도킹하는데 소요되는 시간을 감소시킬 수 있다. 이로써, 본 발명에 따른 청소기가 배터리 충전을 위해 소모해야하는 전력량을 최소화할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 청소기는 배터리 충전을 위한 동작을 개시하기 위한 기준인 배터리의 한계 용량을 감소시킬 수 있으므로, 청소기의 주행 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 청소기의 일 예를 보인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 청소기의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 청소기의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 청소기의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 청소기와 충전 스테이션을 나타내는 개념도이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스테이션에서 방출되는 신호를 나타내는 개념도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 청소기가 충전 스테이션에 도킹하는 방법을 나타내는 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소기의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기(100)의 일 예를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 로봇 청소기(100)의 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 로봇 청소기(100)의 측면도이다.
참고로, 본 명세서에서는 이동 로봇, 로봇 청소기 및 자율 주행을 수행하는 청소기가 동일한 의미로 사용될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 로봇 청소기(100)는 일정 영역을 스스로 주행하면서 바닥을 청소하는 기능을 수행한다. 여기서 말하는 바닥의 청소에는, 바닥의 먼지(이물질을 포함한다)를 흡입하거나 바닥을 걸레질하는 것이 포함된다.
로봇 청소기(100)는 청소기 본체(110), 흡입 유닛(120), 센싱 유닛(130) 및 먼지통(140)을 포함한다.
청소기 본체(110)에는 로봇 청소기(100)의 제어를 위한 제어부(미도시) 및 로봇 청소기(100)의 주행을 위한 휠 유닛(111)이 구비된다. 휠 유닛(111)에 의해 로봇 청소기(100)는 전후좌우로 이동되거나 회전될 수 있다.
휠 유닛(111)은 메인 휠(111a) 및 서브 휠(111b)을 포함한다.
메인 휠(111a)은 청소기 본체(110)의 양측에 각각 구비되어, 제어부의 제어 신호에 따라 일 방향 또는 타 방향으로 회전 가능하게 구성된다. 각각의 메인 휠(111a)은 서로 독립적으로 구동 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 메인 휠(111a)은 서로 다른 모터에 의해서 구동될 수 있다.
서브 휠(111b)은 메인 휠(111a)과 함께 청소기 본체(110)를 지지하며, 메인 휠(111a)에 의한 로봇 청소기(100)의 주행을 보조하도록 이루어진다. 이러한 서브 휠(111b)은 후술하는 흡입 유닛(120)에도 구비될 수 있다.
살펴본 바와 같이, 제어부가 휠 유닛(111)의 구동을 제어함으로써, 로봇 청소기(100)는 바닥을 자율 주행하도록 이루어진다.
한편, 청소기 본체(110)에는 로봇 청소기(100)에 전원을 공급하는 배터리(미도시)가 장착된다. 배터리는 충전 가능하게 구성되며, 청소기 본체(110)의 저면부에 착탈 가능하게 구성될 수 있다.
흡입 유닛(120)은 청소기 본체(110)의 일측으로부터 돌출된 형태로 배치되어, 먼지가 포함된 공기를 흡입하도록 이루어진다. 상기 일측은 상기 청소기 본체(110)가 정방향(F)으로 주행하는 측, 즉 청소기 본체(110)의 앞쪽이 될 수 있다.
본 도면에서는, 흡입 유닛(120)이 청소기 본체(110)의 일측에서 전방 및 좌우 양측방으로 모두 돌출된 형태를 가지는 것을 보이고 있다. 구체적으로, 흡입 유닛(120)의 전단부는 청소기 본체(110)의 일측으로부터 전방으로 이격된 위치에 배치되고, 흡입 유닛(120)의 좌우 양단부는 청소기 본체(110)의 일측으로부터 좌우 양측으로 각각 이격된 위치에 배치된다.
청소기 본체(110)가 원형으로 형성되고, 흡입 유닛(120)의 후단부 양측이 청소기 본체(110)로부터 좌우 양측으로 각각 돌출 형성됨에 따라, 청소기 본체(110)와 흡입 유닛(120) 사이에는 빈 공간, 즉 틈이 형성될 수 있다. 상기 빈 공간은 청소기 본체(110)의 좌우 양단부와 흡입 유닛(120)의 좌우 양단부 사이의 공간으로서, 로봇 청소기(100)의 내측으로 리세스된 형태를 가진다.
상기 빈 공간에 장애물이 끼이는 경우, 로봇 청소기(100)가 장애물에 걸려 움직이지 못하는 문제가 초래될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 커버부재(129)가 상기 빈 공간의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수 있다. 커버부재(129)는 청소기 본체(110) 또는 흡입 유닛(120)에 구비될 수 있다. 본 실시예에서는, 흡입 유닛(120)의 후단부 양측에 각각 커버부재(129)가 돌출 형성되어, 청소기 본체(110)의 외주면을 덮도록 배치된 것을 보이고 있다.
커버부재(129)는 상기 빈 공간, 즉 청소기 본체(110)와 흡입 유닛(120) 간의 빈 공간의 적어도 일부를 메우도록 배치된다. 따라서, 상기 빈 공간에 장애물이 끼이는 것이 방지되거나, 상기 빈 공간에 장애물이 끼이더라도 장애물로부터 용이하게 이탈 가능한 구조가 구현될 수 있다.
흡입 유닛(120)에서 돌출 형성된 커버부재(129)는 청소기 본체(110)의 외주면에 지지될 수 있다. 만일, 커버부재(129)가 청소기 본체(110)에서 돌출 형성되는 경우라면, 커버부재(129)는 흡입 유닛(120)의 후면부에 지지될 수 있다. 상기 구조에 따르면, 흡입 유닛(120)이 장애물과 부딪혀 충격을 받았을 때, 그 충격의 일부가 청소기 본체(110)로 전달되어 충격이 분산될 수 있다.
흡입 유닛(120)은 청소기 본체(110)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 흡입 유닛(120)이 청소기 본체(110)로 분리되면, 분리된 흡입 유닛(120)을 대체하여 걸레 모듈(미도시)이 청소기 본체(110)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 사용자는 바닥의 먼지를 제거하고자 하는 경우에는 청소기 본체(110)에 흡입 유닛(120)을 장착하고, 바닥을 닦고자 하는 경우에는 청소기 본체(110)에 걸레 모듈을 장착할 수 있다.
흡입 유닛(120)이 청소기 본체(110)에 장착시, 상술한 커버부재(129)에 의해 상기 장착이 가이드될 수 있다. 즉, 커버부재(129)가 청소기 본체(110)의 외주면을 덮도록 배치됨으로써, 청소기 본체(110)에 대한 흡입 유닛(120)의 상대적 위치가 결정될 수 있다.
청소기 본체(110)에는 센싱 유닛(130)이 배치된다. 도시된 바와 같이, 센싱 유닛(130)은 흡입 유닛(120)이 위치하는 청소기 본체(110)의 일측, 즉 청소기 본체(110)의 앞쪽에 배치될 수 있다.
센싱 유닛(130)은 청소기 본체(110)의 상하 방향으로 흡입 유닛(120)과 오버랩되도록 배치될 수 있다. 센싱 유닛(130)은 흡입 유닛(120)의 상부에 배치되어, 로봇 청소기(100)의 가장 앞쪽에 위치하는 흡입 유닛(120)이 장애물과 부딪히지 않도록 전방의 장애물이나 지형지물 등을 감지하도록 이루어진다.
센싱 유닛(130)은 이러한 감지 기능 외의 다른 센싱 기능을 추가로 수행하도록 구성된다. 이에 대하여는 뒤에서 자세히 설명하기로 한다.
청소기 본체(110)에는 먼지통 수용부(113)가 구비되며, 먼지통 수용부(113)에는 흡입된 공기 중의 먼지를 분리하여 집진하는 먼지통(140)이 착탈 가능하게 결합된다. 도시된 바와 같이, 먼지통 수용부(113)는 청소기 본체(110)의 타측, 즉 청소기 본체(110)의 뒤쪽에 형성될 수 있다.
먼지통(140)의 일부는 먼지통 수용부(113)에 수용되되, 먼지통(140)의 다른 일부는 청소기 본체(110)의 후방[즉, 정방향(F)에 반대되는 역방향(R)]을 향하여 돌출되게 형성될 수 있다.
먼지통(140)에는 먼지가 포함된 공기가 유입되는 입구(140a)와 먼지가 분리된 공기가 배출되는 출구(140b)가 형성되며, 먼지통 수용부(113)에 먼지통(140)이 장착시 입구(140a)와 출구(140b)는 먼지통 수용부(113)의 내측벽에 형성된 제1개구(110a) 및 제2개구(110b)와 각각 연통되도록 구성된다.
청소기 본체(110) 내부의 흡기유로는 연통부(120b")와 연통되는 유입구(미도시)부터 제1개구(110a)까지의 유로에 해당하며, 배기유로는 제2개구(110b)부터 배기구(112)까지의 유로에 해당한다.
이러한 연결관계에 따라, 흡입 유닛(120)을 통하여 유입된 먼지가 포함된 공기는 청소기 본체(110) 내부의 흡기유로를 거쳐, 먼지통(140)으로 유입되고, 먼지통(140)의 필터 내지는 사이클론을 거치면서 공기와 먼지가 상호 분리된다. 먼지는 먼지통(140)에 집진되며, 공기는 먼지통(140)에서 배출된 후 청소기 본체(110) 내부의 배기유로를 거쳐 최종적으로 배기구(112)를 통하여 외부로 배출된다.
이하의 도 4에서는 로봇 청소기(100)의 구성요소와 관련된 일 실시예가 설명된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기(100) 또는 이동 로봇은, 통신부(1100), 입력부(1200), 구동부(1300), 센싱부(1400), 출력부(1500), 전원부(1600), 메모리(1700) 및 제어부(1800) 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
이때, 도 4에 도시한 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 로봇 청소기가 구현될 수 있음은 물론이다. 이하, 각 구성요소들에 대해 살펴보기로 한다.
우선, 전원부(1600)는 외부 상용 전원에 의해 충전 가능한 배터리를 구비하여 이동 로봇 내로 전원을 공급한다. 전원부(1600)는 이동 로봇에 포함된 각 구성들에 구동 전원을 공급하여, 이동 로봇이 주행하거나 특정 기능을 수행하는데 요구되는 동작 전원을 공급할 수 있다.
이때, 제어부(1800)는 배터리의 전원 잔량을 감지하고, 전원 잔량이 부족하면 외부 상용 전원과 연결된 충전대로 이동하도록 제어하여, 충전대로부터 충전 전류를 공급받아 배터리를 충전할 수 있다. 배터리는 배터리 감지부와 연결되어 배터리 잔량 및 충전 상태가 제어부(1800)에 전달될 수 있다. 출력부(1500)은 제어부에 의해 상기 배터리 잔량을 화면에 표시할 수 있다.
배터리는 로봇 청소기 중앙의 하부에 위치할 수도 있고, 좌, 우측 중 어느 한쪽에 위치할 수도 있다. 후자의 경우, 이동 로봇은 배터리의 무게 편중을 해소하기 위해 균형추를 더 구비할 수 있다.
한편, 구동부(1300)는 모터를 구비하여, 상기 모터를 구동함으로써, 좌, 우측 주바퀴를 양 방향으로 회전시켜 본체를 회전 또는 이동시킬 수 있다. 구동부(1300)는 이동 로봇의 본체를 전후좌우로 진행시키거나, 곡선주행시키거나, 제자리 회전시킬 수 있다.
한편, 입력부(1200)는 사용자로부터 로봇 청소기에 대한 각종 제어 명령을 입력받는다. 입력부(1200)는 하나 이상의 버튼을 포함할 수 있고, 예를 들어, 입력부(1200)는 확인버튼, 설정버튼 등을 포함할 수 있다. 확인버튼은 감지 정보, 장애물 정보, 위치 정보, 맵 정보를 확인하는 명령을 사용자로부터 입력받기 위한 버튼이고, 설정버튼은 상기 정보들을 설정하는 명령을 사용자로부터 입력받기 위한 버튼이다.
또한, 입력부(1200)는 이전 사용자 입력을 취소하고 다시 사용자 입력을 받기 위한 입력재설정버튼, 기 설정된 사용자 입력을 삭제하기 위한 삭제버튼, 작동 모드를 설정하거나 변경하는 버튼, 충전대로 복귀하도록 하는 명령을 입력받는 버튼 등을 포함할 수 있다.
또한, 입력부(1200)는 하드 키나 소프트 키, 터치패드 등으로 이동 로봇의 상부에 설치될 수 있다. 또, 입력부(1200)는 출력부(1500)와 함께 터치 스크린의 형태를 가질 수 있다.
한편, 출력부(1500)는, 이동 로봇의 상부에 설치될 수 있다. 물론 설치 위치나 설치 형태는 달라질 수 있다. 예를 들어, 출력부(1500)는 배터리 상태 또는 주행 방식 등을 화면에 표시할 수 있다.
또한, 출력부(1500)는, 센싱부(1400)가 검출한 이동 로봇 내부의 상태 정보, 예를 들어 이동 로봇에 포함된 각 구성들의 현재 상태를 출력할 수 있다. 또, 출력부(1500)는 센싱부(1400)가 검출한 외부의 상태 정보, 장애물 정보, 위치 정보, 지도 정보 등을 화면에 디스플레이할 수 있다. 출력부(1500)는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 중 어느 하나의 소자로 형성될 수 있다.
출력부(1500)는, 제어부(1800)에 의해 수행되는 이동 로봇의 동작 과정 또는 동작 결과를 청각적으로 출력하는 음향 출력 수단을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 출력부(1500)는 제어부(1800)에 의해 생성된 경고 신호에 따라 외부에 경고음을 출력할 수 있다.
이때, 음향 출력 수단은 비퍼(beeper), 스피커 등의 음향을 출력하는 수단일 수 있고, 출력부(1500)는 메모리(1700)에 저장된 소정의 패턴을 가진 오디오 데이터 또는 메시지 데이터 등을 이용하여 음향 출력 수단을 통해 외부로 출력할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇은, 출력부(1500)를 통해 주행 영역에 대한 환경 정보를 화면에 출력하거나 음향으로 출력할 수 있다. 또 다른 실시예에 따라, 이동 로봇은 출력부(1500)를 통해 출력할 화면이나 음향을 단말 장치가 출력하도록, 지도 정보 또는 환경 정보를 통신부(1100)릍 통해 단말 장치에 전송할 수 있다.
한편, 통신부(1100)는 단말 장치 및/또는 특정 영역 내 위치한 타 기기(본 명세서에서는 "가전 기기"라는 용어와 혼용하기로 한다)와 유선, 무선, 위성 통신 방식들 중 하나의 통신 방식으로 연결되어 신호와 데이터를 송수신한다.
통신부(1100)는 특정 영역 내에 위치한 타 기기와 데이터를 송수신할 수 있다. 이때, 타 기기는 네트워크에 연결하여 데이터를 송수신할 수 있는 장치이면 어느 것이어도 무방하며, 일 예로, 공기 조화 장치, 난방 장치, 공기 정화 장치, 전등, TV, 자동차 등과 같은 장치일 수 있다. 또한, 상기 타 기기는, 문, 창문, 수도 밸브, 가스 밸브 등을 제어하는 장치 등일 수 있다. 또한, 상기 타 기기는, 온도, 습도, 기압, 가스 등을 감지하는 센서 등일 수 있다.
한편, 메모리(1700)는 로봇 청소기를 제어 또는 구동하는 제어 프로그램 및 그에 따른 데이터를 저장한다. 메모리(1700)는 오디오 정보, 영상 정보, 장애물 정보, 위치 정보, 지도 정보 등을 저장할 수 있다. 또, 메모리(1700)는 주행 패턴과 관련된 정보를 저장할 수 있다.
상기 메모리(1700)는 비휘발성 메모리를 주로 사용한다. 여기서, 상기 비휘발성 메모리(Non-Volatile Memory, NVM, NVRAM)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지할 수 있는 저장 장치로서, 일 예로, 롬(ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 마그네틱 컴퓨터 기억 장치(예를 들어, 하드 디스크, 디스켓 드라이브, 마그네틱 테이프), 광디스크 드라이브, 마그네틱 RAM, PRAM 등일 수 있다.
한편, 센싱부(1400)는, 외부 신호 감지 센서, 전방 감지 센서, 낭떠러지 감지 센서, 하부 카메라 센서, 상부 카메라 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
외부 신호 감지 센서는 이동 로봇의 외부 신호를 감지할 수 있다. 외부 신호 감지 센서는, 일 예로, 적외선 센서(Infrared Ray Sensor), 초음파 센서(Ultra Sonic Sensor), RF 센서(Radio Frequency Sensor) 등일 수 있다.
이동 로봇은 외부 신호 감지 센서를 이용하여 충전대가 발생하는 안내 신호를 수신하여 충전대의 위치 및 방향을 확인할 수 있다. 이때, 충전대는 이동 로봇이 복귀 가능하도록 방향 및 거리를 지시하는 안내 신호를 발신할 수 있다. 즉, 이동 로봇은 충전대로부터 발신되는 신호를 수신하여 현재의 위치를 판단하고 이동 방향을 설정하여 충전대로 복귀할 수 있다.
한편, 전방 감지 센서는, 이동 로봇의 전방, 구체적으로 이동 로봇의 측면 외주면을 따라 일정 간격으로 설치될 수 있다. 전방 감지 센서는 이동 로봇의 적어도 일 측면에 위치하여, 전방의 장애물을 감지하기 위한 것으로서, 전방 감지 센서는 이동 로봇의 이동 방향에 존재하는 물체, 특히 장애물을 감지하여 검출 정보를 제어부(1800)에 전달할 수 있다. 즉, 전방 감지 센서는, 이동 로봇의 이동 경로 상에 존재하는 돌출물, 집안의 집기, 가구, 벽면, 벽 모서리 등을 감지하여 그 정보를 제어부(1800)에 전달할 수 있다.
전방 감지 센서는, 일 예로, 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서, 지자기 센서 등일 수 있고, 이동 로봇은 전방 감지 센서로 한 가지 종류의 센서를 사용하거나 필요에 따라 두 가지 종류 이상의 센서를 함께 사용할 수 있다.
일 예로, 초음파 센서는 일반적으로 원거리의 장애물을 감지하는 데에 주로 사용될 수 있다. 초음파 센서는 발신부와 수신부를 구비하여, 제어부(1800)는 발신부를 통해 방사된 초음파가 장애물 등에 의해 반사되어 수신부에 수신되는 지의 여부로 장애물의 존부를 판단하고, 초음파 방사 시간과 초음파 수신 시간을 이용하여 장애물과의 거리를 산출할 수 있다.
또한, 제어부(1800)는 발신부에서 방사된 초음파와, 수신부에 수신되는 초음파를 비교하여, 장애물의 크기와 관련된 정보를 검출할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1800)는 수신부에 더 많은 초음파가 수신될수록, 장애물의 크기가 큰 것으로 판단할 수 있다.
일 실시 예에서, 복수(일 예로, 5개)의 초음파 센서가 이동 로봇의 전방 측면에 외주면을 따라 설치될 수 있다. 이때, 바람직하게 초음파 센서는 발신부와 수신부가 교대로 이동 로봇의 전면에 설치될 수 있다.
즉, 발신부는 본체의 전면 중앙으로부터 좌, 우측에 이격되도록 배치될 수 있고, 수신부의 사이에 하나 또는 둘 이상의 발신부가 배치되어 장애물 등으로부터 반사된 초음파 신호의 수신 영역을 형성할 수 있다. 이와 같은 배치로 센서의 수를 줄이면서 수신 영역을 확장할 수 있다. 초음파의 발신 각도는 크로스토크(crosstalk) 현상을 방지하도록 서로 다른 신호에 영향을 미치지 아니하는 범위의 각을 유지할 수 있다. 또한, 수신부들의 수신 감도는 서로 다르게 설정될 수 있다.
또한, 초음파 센서에서 발신되는 초음파가 상향으로 출력되도록 초음파 센서는 일정 각도만큼 상향으로 설치될 수 있고, 이때, 초음파가 하향으로 방사되는 것을 방지하기 위해 소정의 차단 부재를 더 포함할 수 있다.
한편, 전방 감지 센서는, 전술한 바와 같이, 두 가지 종류 이상의 센서를 함께 사용할 수 있고, 이에 따라, 전방 감지 센서는 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서 등 중 어느 한 가지 종류의 센서를 사용할 수 있다.
일 예로, 전방 감지 센서는 초음파 센서 이외에 다른 종류의 센서로 적외선 센서를 포함할 수 있다.
적외선 센서는 초음파 센서와 함께 이동 로봇의 외주면에 설치될 수 있다. 적외선 센서 역시, 전방이나 측면에 존재하는 장애물을 감지하여 장애물 정보를 제어부(1800)에 전달할 수 있다. 즉, 적외선 센서는, 이동 로봇의 이동 경로 상에 존재하는 돌출물, 집안의 집기, 가구, 벽면, 벽 모서리 등을 감지하여 그 정보를 제어부(1800)에 전달한다. 따라서, 이동 로봇은 본체가 장애물과의 충돌없이 특정 영역 내에서 이동할 수 있다.
한편, 낭떠러지 감지 센서(또는 클리프 센서(Cliff Sensor))는, 다양한 형태의 광 센서를 주로 이용하여, 이동 로봇의 본체를 지지하는 바닥의 장애물을 감지할 수 있다.
즉, 낭떠러지 감지 센서는, 바닥의 이동 로봇의 배면에 설치되되, 이동 로봇의 종류에 따라 다른 위치에 설치될 수 있음은 물론이다. 낭떠러지 감지 센서는 이동 로봇의 배면에 위치하여, 바닥의 장애물을 감지하기 위한 것으로서, 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.
일 예로, 낭떠러지 감지 센서 중 어느 하나는 이동 로봇의 전방에 설치되고, 다른 두 개의 낭떠러지 감지 센서는 상대적으로 뒤쪽에 설치될 수 있다.
예를 들어, 낭떠러지 감지 센서는 PSD 센서일 수 있으나, 복수의 서로 다른 종류의 센서로 구성될 수도 있다.
PSD 센서는 반도체 표면저항을 이용해서 1개의 p-n접합으로 입사광의 단장거리 위치를 검출한다. PSD 센서에는 일축 방향만의 광을 검출하는 1차원 PSD 센서와, 평면상의 광위치를 검출할 수 있는 2차원 PSD 센서가 있으며, 모두 pin 포토 다이오드 구조를 가질 수 있다. PSD 센서는 적외선 센서의 일종으로서, 적외선을 이용하여, 적외선을 송신한 후 장애물에서 반사되어 돌아오는 적외선의 각도를 측정하여 거리를 측정한다. 즉, PSD 센서는 삼각측량방식을 이용하여, 장애물과의 거리를 산출한다.
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, 색의 차이에 상관없이 안정적인 측정값을 얻을 수 있다.
제어부(1800)는 낭떠러지 감지 센서가 지면을 향해 발광한 적외선의 발광신호와 장애물에 의해 반사되어 수신되는 반사신호 간의 적외선 각도를 측정하여, 낭떠러지를 감지하고 그 깊이를 분석할 수 있다.
한편, 제어부(1800)는 낭떠러지 감지 센서를 이용하여 감지한 낭떠러지의 지면 상태에 따라 통과 여부를 판단할 수 있고, 판단 결과에 따라 낭떠러지의 통과 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1800)은 낭떠러지 감지 센서를 통해 낭떠러지의 존재 여부 및 낭떠러지 깊이를 판단한 다음, 낭떠러지 감지 센서를 통해 반사 신호를 감지한 경우에만 낭떠러지를 통과하도록 한다.
다른 예로, 제어부(1800)은 낭떠러지 감지 센서를 이용하여 이동 로봇의 들림 현상을 판단할 수도 있다.
한편, 하부 카메라 센서는, 이동 로봇의 배면에 구비되어, 이동 중 하방, 즉, 바닥면(또는 피청소면)에 대한 이미지 정보를 획득한다. 하부 카메라 센서는, 다른 말로 옵티컬 플로우 센서(Optical Flow Sensor)라 칭하기도 한다. 하부 카메라 센서는, 센서 내에 구비된 이미지 센서로부터 입력되는 하방 영상을 변환하여 소정 형식의 영상 데이터를 생성한다. 생성된 영상 데이터는 메모리(1700)에 저장될 수 있다.
또한, 하나 이상의 광원이 이미지 센서에 인접하여 설치될 수 있다. 하나 이상의 광원은, 이미지 센서에 의해 촬영되는 바닥면의 소정 영역에 빛을 조사한다. 즉, 이동 로봇이 바닥면을 따라 특정 영역을 이동하는 경우에, 바닥면이 평탄하면 이미지 센서와 바닥면 사이에는 일정한 거리가 유지된다. 반면, 이동 로봇이 불균일한 표면의 바닥면을 이동하는 경우에는 바닥면의 요철 및 장애물에 의해 일정 거리 이상 멀어지게 된다. 이때 하나 이상의 광원은 조사되는 빛의 양을 조절하도록 제어부(1800)에 의해 제어될 수 있다. 상기 광원은 광량 조절이 가능한 발광 소자, 예를 들어 LED(Light Emitting Diode) 등일 수 있다.
하부 카메라 센서를 이용하여, 제어부(1800)는 이동 로봇의 미끄러짐과 무관하게 이동 로봇의 위치를 검출할 수 있다. 제어부(1800)은 하부 카메라 센서에 의해 촬영된 영상 데이터를 시간에 따라 비교 분석하여 이동 거리 및 이동 방향을 산출하고, 이를 근거로 이동 로봇의 위치를 산출할 수 있다. 하부 카메라 센서를 이용하여 이동 로봇의 하방에 대한 이미지 정보를 이용함으로써, 제어부(1800)는 다른 수단에 의해 산출한 이동 로봇의 위치에 대하여 미끄러짐에 강인한 보정을 할 수 있다.
한편, 상부 카메라 센서는 이동 로봇의 상방이나 전방을 향하도록 설치되어 이동 로봇 주변을 촬영할 수 있다. 이동 로봇이 복수의 상부 카메라 센서들을 구비하는 경우, 카메라 센서들은 일정 거리 또는 일정 각도로 이동 로봇의 상부나 옆면에 형성될 수 있다.
이하의 도 5에서는 청소영역 내에서 청소기(100)와 충전 스테이션(510)의 설치 양태를 나타내는 일 실시예가 설명된다.
도 5에 도시된 것과 같이, 청소기(100)의 배터리를 충전시키기 위한 충전 스테이션(510)은 청소영역(500) 내에 설치될 수 있다. 일 실시예에서, 충전 스테이션(510)은 청소영역(500)의 외곽에 설치될 수 있다.
도 5에 도시되지는 않았으나, 충전 스테이션(510)은 서로 다른 종류의 신호를 방출할 수 있는 통신장치(미도시)를 구비하며, 상기 통신장치는 청소기(100)의 통신부(1100)와 무선 통신을 수행할 수 있다.
제어부(1800)는 충전 스테이션(510)으로부터 상기 통신부(1100)에 수신된 신호에 근거하여, 청소기(100)의 본체가 충전 스테이션(510)에 도킹되도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
제어부(1800)는 배터리의 잔여 용량이 한계 용량 이하로 떨어지는 경우, 본체를 충전 스테이션(510) 방향으로 이동시킬 수 있으며, 본체가 충전 스테이션(510)에 근접한 경우, 도킹 기능을 개시하도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
도 6a을 참조하면, 충전 스테이션(510)으로부터 복수의 신호가 발송될 수 있다. 아울러, 충전 스테이션(510)의 전방에, 복수의 신호가 중첩된 영역(600)이 형성될 수 있다.
일 예에서, 상기 충전 스테이션(510)으로부터 발송되는 복수의 신호는 적외선 신호일 수 있으며, 센서(1400)에 포함된 적외선 센서(미도시)는 상기 복수의 신호를 감지할 수 있다.
이하, 도 6b 내지 도 6d에서는 복수의 신호 각각의 방출 상태가 설명된다.
도 6b는 제1 신호의 방출 상태가 도시되며, 제1 신호의 전체 방출 영역(601a)과, 집중 방출 영역(601b)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 제1 신호는 제1 근거리 신호와, 제1 원거리 신호를 포함할 수 있다. 즉, 충전 스테이션(510)은 제1 근거리 신호와 제1 원거리 신호를 각각 방출할 수 있다. 이에 따라, 제1 근거리 신호 및 제1 원거리 신호가 모두 전달되는 영역은 집중 방출 영역(601b)에 대응될 수 있고, 제1 원거리 신호가 전달되는 영역은 전체 방출 영역(601a)에 대응될 수 있다.
마찬가지로, 도 6c 및 도 6d를 참조하면, 제2 및 제3 신호의 방출 상태가 도시되며, 제2 신호의 전체 방출 영역(602a)과, 집중 방출 영역(602b)이 형성되고, 제3 신호의 전체 방출 영역(603a)과, 집중 방출 영역(603b)이 형성될 수 있다. 또한, 제2 신호는 제2 근거리 신호 및 제2 원거리 신호를 포함하며, 제3 신호는 제3 근거리 신호 및 제3 원거리 신호를 포함할 수 있다.
도 6b 내지 도 6d에 각각 도시된 제1 내지 제3 신호는 사용자의 선택에 따라 모두 방출될 수도 있고, 제1 신호와 제3 신호만 방출될 수도 있다.
충전 스테이션(510)은 상기 제1 내지 제3 신호를 각각 방출하기 위해, 3개의 적외선 발생부(미도시)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 충전 스테이션(510)은 소정의 방향으로 상기 제1 내지 제3 신호가 방출되도록, 제1 내지 제3 적외선 발생부를 구비할 수 있다.
구체적으로, 제1 적외선 발생부는 충전스테이션(510)을 기준으로 우측을 향해 제1 신호를 방출하고, 제2 적외선 발생부는 충전스테이션(510)의 전방으로 제2 신호를 방출하며, 제3 적외선 발생부는 충전스테이션(510)을 기준으로 좌측을 향해 제3 신호를 방출할 수 있다.
한편, 도 6a를 참조하면, 제2 적외선 발생부는 슬릿을 구비할 수 있으며, 상기 제2 신호는 슬릿에 의해, 제1 및 제3 신호보다 더 좁은 영역에 방출될 수 있다.
아울러, 도 6a를 참조하면, 제1 내지 제3 신호가 중첩된 영역(600)이 형성될 수 있다. 복수의 신호가 중첩된 영역(600)은 충전 스테이션(510)의 전방에 형성되므로, 본 발명에 따른 제어부(1800)는 상기 중첩된 영역(600)에 청소기(100)의 본체가 위치하고, 본체의 전면이 충전 스테이션(510)을 대향하는 것으로 판단되면, 본체를 직진시키기만해도 청소기와 충전 스테이션을 도킹시킬 수 있다.
한편, 제어부(1800)는 충전 스테이션(510)의 전방에 방사되는 제2 신호를 검출하면, 본체가 충전 스테이션의 전방에 위치하는 것으로 판단하고, 상기 본체의 전면을 충전 스테이션(510)에 대향시킨 후, 상기 본체를 직진시켜, 청소기와 충전 스테이션을 도킹시킬 수도 있다.
이하, 도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 청소기(100)의 본체를 복수의 신호가 중첩된 영역(600)으로 이동시키는 방법이 설명된다.
제어부(1800)는 통신부(1100)가 충전 스테이션으로부터 복귀 신호를 수신하면, 청소기(100)의 본체를 충전 스테이션(510)에 도킹시키도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(1800)는 통신부(1100)가 복귀 신호를 수신하면, 도킹을 위한 이동을 개시할 수 있다.
일 실시예에서, 청소기(100)의 센서(1400)는 충전 스테이션으로부터 방출되는 신호를 감지할 수 있다. 이때, 제어부(1800)는 센서에서 감지된 신호에 근거하여, 상기 본체가 상기 충전 스테이션에 도킹되도록 상기 구동부를 제어할 수 있다.
제어부(1800)는 센서(1400)가 감지하는 신호의 종류를 판별할 수 있고, 판별된 신호의 종류에 근거하여 소정의 지점을 중심으로 하는 원에 대응되는 주행 경로를 따라 본체가 이동하도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(1800)는 센서(1400)에서 감지된 신호의 종류가 근거리 신호인지 또는 원거리 신호인지 여부를 판별할 수 있다. 또 다른 예에서, 제어부(1800)는 센서(1400)에서 감지된 복수의 신호 중에, 근거리 신호 및 원거리 신호가 각각 포함되는지 여부를 판별할 수 있다.
이때, 제어부(1800)는 상기 원이 형성된 위치에 근거하여, 상기 본체의 주행 방향을 결정할 수 있다. 즉, 상기 원이 충전 스테이션의 전면을 기준으로 우측에 형성되면, 제어부(1800)는 충전 스테이션의 전면을 기준으로, 상기 본체가 반시계 방향으로 이동하도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다. 반대로, 상기 원이 충전 스테이션의 전면을 기준으로 좌측에 형성되면, 제어부(1800)는 충전 스테이션의 전면을 기준으로, 상기 본체가 시계 방향으로 이동하도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
아울러, 제어부(1800)는 충전 스테이션과 본체의 도킹을 위한 이동이 개시될 때, 센서(1400)에서 감지되는 신호가 근거리 신호를 포함하면, 소정의 지점을 중심으로 하는 원에 대응되는 주행 경로를 따라 상기 본체가 이동하도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
한편, 제어부(1800)는 충전 스테이션과 본체의 도킹을 위한 이동이 개시될 때, 센서(1400)에서 감지되는 신호가 원거리 신호를 포함하면, 원거리 신호와 상이한 근거리 신호를 탐색하기 위해, 본체를 상기 충전 스테이션이 위치한 방향으로 이동시킬 수 있다.
또한, 제어부(1800)는 센서(1400)에서 감지되는 신호가 원거리 신호를 포함하면, 충전 스테이션이 위치한 방향으로 본체가 이동하기 전에, 상기 본체의 일면이 상기 충전 스테이션에 대향하도록, 상기 본체를 회전시킬 수 있다.
상기 원의 중심인 지점은 본체의 일면이 상기 충전 스테이션에 대향하는 때, 상기 일면으로부터 상기 충전 스테이션 방향으로 소정의 거리만큼 이격된 지점일 수 있다.
제어부(1800)는 상기 원에 대응되는 주행 경로를 따라 본체가 이동하는 중에, 센서(1400)가 복수의 소스로부터 방출된 신호를 감지하면, 상기 본체를 충전 스테이션 방향으로 직진시킬 수 있다.
구체적으로는, 제어부(1800)는 센서(1400)가 3개 이상의 소스로부터 방출된 신호를 감지하는 경우, 본체를 충전 스테이션 방향으로 직진시킬 수 있다.
즉, 제어부(1800)는 센서(1400)가 충전 스테이션에 구비된 제1 내지 제3 적외선 발생부에서 발생되는 적외선 신호를 모두 감지하는 시점에, 청소기(100) 본체가 충전 스테이션의 전면에 위치하는 것으로 판단할 수 있다. 아울러, 제어부(1800)는 센서(1400)가 3개 이상의 소스로부터 방출된 신호를 감지하면, 본체를 직진시키기 전에, 본체의 전면이 충전 스테이션을 대향하도록 상기 본체를 회전시킬 수 있다. 이때, 제어부(1800)는 복수의 신호가 각각 어떤 소스로부터 방출되었는지 여부를 검출하지 않고, 복수의 소스로부터 방출되었는지 여부만을 판단하여도, 본체가 충전 스테이션의 전면에 위치하는지 여부를 검출할 수 있다.
한편, 제어부(1800)는 센서(1400)에 감지된 복수의 신호 각각의 종류를 판별하고, 판별된 종류가 소정 개수 이상이면, 청소기(100) 본체가 충전 스테이션의 전면에 위치하는 것으로 판단할 수 있다.
예를 들어, 센서(1400)에 감지된 복수의 신호가 제1 근거리 신호, 제1 원거리 신호, 제2 원거리 신호 및 제3 원거리 신호를 포함하는 경우, 제어부(1800)는 센서(1400)에서 총 4가지 종류의 신호를 감지하는 것으로 판별하고, 이에 따라 청소기(100) 본체가 충전 스테이션의 전면에 위치하는 것으로 판단할 수 있다.
이후, 제어부(1800)는 센서(1400)에 수신된 신호의 종류를 주기적으로 판별하며, 수신된 신호가 근거리 신호를 포함하는 것으로 판별되는 시점에, 소정의 지점을 중심으로 하는 원에 대응되는 주행 경로를 따라 청소기(100)의 본체를 이동시킬 수 있다.
또 다른 실시예에서, 제어부(1800)는 청소기(100)의 본체와 충전 스테이션(510) 사이의 거리를 검출할 수 있다. 구체적으로, 제어부(1800)는 배터리의 충전이 필요한 것으로 판단된 시점으로부터 소정의 주기마다 본체와 충전 스테이션(510) 사이의 거리를 검출할 수 있다.
제어부(1800)는 충전 스테이션(510)과 청소기(100)의 본체의 도킹을 위한 이동이 개시될 때, 충전 스테이션(510)과 상기 본체의 거리가 기준 거리 이하인지 여부를 판단할 수 있다.
여기에서, 제어부(1800)는 충전 스테이션(510)과 상기 본체의 거리가 기준 거리 이하인 경우, 소정의 지점을 중심으로 하는 원을 따라 상기 본체가 이동하도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(1800)는 충전 스테이션(510)에서 방출되는 신호의 특성과 관련된 정보에 근거하여, 상기 원의 반지름을 설정할 수 있다. 구체적으로, 상기 신호의 특성과 관련된 정보는 신호의 세기, 신호의 도달거리 및 신호의 종류 중 적어도 하나와 관련된 정보를 포함할 수 있다.
즉, 제어부(1800)는 충전 스테이션(510)에서 방출되는 신호가 도달할 수 있는 최대의 거리보다 상기 원의 반지름을 짧게 설정할 수 있다.
즉, 제어부(1800)는 충전 스테이션(510)과의 도킹 기능을 수행하기 위해, 충전 스테이션(510)과 본체 사이의 거리를 검출하고, 검출된 거리가 기준 거리 이하인 경우, 소정의 지점을 중심으로 하는 원형 경로를 따라 상기 본체가 이동하도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
또한, 제어부(1800)는 원을 따라 청소기(100)의 본체가 이동하기 전에, 상기 본체의 일면이 충전 스테이션(510)에 대향하도록, 본체를 회전시킬 수 있다. 즉, 제어부(1800)는 원형 경로를 따라 이동하기 전에, 본체의 일면이 충전 스테이션(510)에 대향하도록 청소기(100)를 제자리 회전시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 본체의 일면은, 배터리의 충전을 위한 단자(미도시)가 구비되는 본체의 전면일 수 있다.
구체적으로, 상기 원의 중심인 지점은 청소기(100) 본체의 일면이 상기 충전 스테이션에 대향하는 때, 상기 일면으로부터 상기 충전 스테이션 방향으로 소정의 거리만큼 이격된 지점일 수 있다.
또한, 제어부(1800)는 상기 원을 따라 청소기(100) 본체가 이동하는 중에, 상기 본체의 일면이 상기 충전 스테이션에 대향하도록, 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
즉, 도 7a를 참조하면, 제어부(1800)는 청소기(100)가 원을 따라 이동하는 중에 계속적으로 본체의 전면이 충전 스테이션(510)을 대향하도록, 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
아울러, 제어부(1800)는 상기 원을 따라 청소기(100)의 본체가 이동하는 중에, 청소기(100)의 통신부(1100)가 충전 스테이션(510)으로부터 서로 다른 신호를 수신하면, 상기 원을 따라 이동하던 본체를 정지시킬 수 있다.
또한, 제어부(1800)는 본체를 충전 스테이션 방향으로 직진시키도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
일 예에서, 제어부(1800)는 통신부(1100)가 충전 스테이션(510)으로부터 수신하는 신호가 3종류 이상인 경우, 본체가 직진하도록 구동부(1300)를 제어할 수있다.
도 7a에 도시된 것과 같이, 충전 스테이션(510)에서 방출하는 제1 내지 제3 신호가 모두 도달하는 중첩 영역(600)은 충전 스테이션(510)으로 부터 전방에 위치한다. 따라서, 제어부(1800)는 통신부(1100)가 충전 스테이션(510)으로부터 수신하는 신호가 3종류 이상이면, 청소기(100) 본체가 충전 스테이션(510)의 전방에 위치하는 것으로 판단할 수 있다. 즉, 제어부(1800)는 통신부(1100)가 충전 스테이션(510)으로부터 수신하는 신호가 3종류 이상이면, 본체가 중첩 영역(600)에 위치하는 것으로 판단할 수 있다.
따라서, 제어부(1800)는 통신부(1100)가 충전 스테이션(510)으로부터 수신하는 신호의 종류를 소정의 주기마다 판별할 수 있다.
한편, 제어부(1800)는 통신부(1100)가 충전 스테이션(510)으로부터 수신하는 신호를 이용하여, 청소기(100) 본체와 충전 스테이션(510) 사이의 거리를 판단할 수 있다.
구체적으로, 제어부(1800)는 통신부(1100)가 충전 스테이션(510)으로부터 수신하는 신호의 종류를 판별하여, 청소기(100) 본체와 충전 스테이션(510) 사이의 거리를 판단할 수 있다.
예를 들어, 제어부(1800)는 통신부(1100)가 제1 내지 제3 원거리 신호를 수신하고, 제1 내지 제3 근거리 신호를 수신하지 않는 경우, 본체가 전체 방출 영역(601a, 602a, 603a) 중 집중 방출 영역(601b, 602b, 603b)의 외부에 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
반대로, 제어부(1800)는 통신부(1100)가 제1 내지 제3 근거리 신호를 수신하는 경우, 본체가 집중 방출 영역(601b)의 내부에 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
제어부(1800)는 통신부(1100)가 수신하는 신호의 종류를 주기적으로 판별할 수 있으며, 신호의 종류가 변경됨에 따라 본체가 집중 방출 영역(601b, 602b, 603b)으로 진입했는지 여부를 판단할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 제어부(1800)는 충전 스테이션(510)과 상기 본체의 도킹을 위한 이동이 개시될 때, 충전 스테이션(510)으로부터 수신된 신호가 제1 내지 제3 원거리 신호인 경우, 충전 스테이션(510)이 설치된 위치로 청소기(100) 본체를 이동시킬 수 있다.
즉, 제어부(1800)는 충전 스테이션(510)과 상기 본체의 도킹을 위한 이동이 개시될 때, 상기 충전 스테이션과 상기 본체의 거리가 기준 거리 이상인 경우, 충전 스테이션(510)이 설치된 위치로 청소기(100) 본체를 이동시킬 수 있다.
이후, 제어부(1800)는 수신된 신호의 종류를 주기적으로 판별하며, 수신된 신호가 근거리 신호를 포함하는 것으로 판별되는 시점에, 소정의 지점을 중심으로 하는 원을 따라 본체가 이동하도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
즉, 제어부(1800)는 충전 스테이션(510)과 청소기(100) 본체의 거리가 기준 거리 이하로 진입한 것으로 판단되면, 소정의 지점을 중심으로 하는 원을 따라 본체가 이동하도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
도 7c를 참조하면, 청소기(100)가, 충전 스테이션(510)과 도킹하기 위해 원을 따라 이동하는 중에, 상기 원에 대응되는 주행 경로 상에 존재하는 장애물을 발견하는 경우, 상기 장애물에 대해 회피 주행을 수행하는 실시예가 도시된다.
도 7a 및 도 7b에서는 도킹 주행을 시작하는 위치에 따라, 청소기(100)가 중첩 영역(600)으로 이동하는 방법이 설명된다. 이와 비교하여, 도 7c를 참조하면, 청소기(100)가 원형 주행 경로를 따라 중첩 영역(600)으로 이동하는 중에 장애물을 만나는 경우, 청소기(100)가 상기 장애물을 회피하되, 상기 중첩 영역(600)으로 안전하게 이동하기 위한 방법이 설명된다.
먼저, 청소기(100)의 센서부(1400)는 청소기(100) 본체 주변에 존재하는 장애물과 관련된 정보를 감지할 수 있다.
도 7c에 도시된 것과 같이, 제어부(1800)는 본체가 원에 대응되는 주행 경로를 따라 이동하는 중에, 상기 센서부(1400)에서 감지된 정보를 이용하여 상기 주행 경로 상에 장애물이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
구체적으로, 상기 센서부(1400)는 초음파 센서, 적외선 센서 및 카메라 센서 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 원에 대응되는 주행 경로 상에 존재하는 장애물과 관련된 정보를 감지할 수 있다.
도 7c를 참조하면, 제어부(1800)는 상기 주행 경로 상에 장애물(710)이 존재하는 것으로 판단되면, 청소기(100) 본체가 상기 장애물(710)과 소정의 거리를 유지하도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
제어부(1800)는 원(710)에 대응되는 주행 경로 상에 존재하는 장애물(710)을 회피하는 중에, 원(700)의 중심과 상기 본체 사이의 거리(d1, d2, d3)를 검출할 수 있다.
제어부(1800)는 원(710)에 대응되는 주행 경로 상에 장애물(710)이 존재하는 것으로 판단되면, 청소기(100) 본체가 상기 장애물(710)과 소정의 거리를 유지하되, 상기 원(710)의 중심과 상기 본체 사이의 거리가 상기 원(710)의 반지름보다 짧도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
제어부(1800)는 원(710)에 대응되는 주행 경로 상에 존재하는 장애물(710)에 대해 회피 주행을 수행한 후, 소정의 주기마다 원의 중심과 본체 사이의 거리를 연산할 수 있다. 제어부(1800)는 원(710)의 중심과 본체 사이의 거리가 상기 원의 반지름과 대응되면, 다시 상기 원에 대응되는 주행 경로를 따라 상기 본체가 이동하도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다.
이하의 도 8에서는 본 발명에 따른 청소기(100)의 제어 방법이 설명된다.
제어부(1800)는 배터리의 잔여 용량이 한계 용량 이하로 떨어지면, 청소기(100)의 충전스테이션 복귀 주행을 개시하도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다(S801).
아울러, 제어부(1800)는 상기 충전스테이션 복귀 주행이 개시되면, 청소기(100) 본체와 충전스테이션(510) 사이의 거리가 기준 거리 이하인지 여부를 판단할 수 있다(S802).
이때, 제어부(1800)는 청소기(100)와 충전스테이션(510) 사이의 거리가 기준 거리 이상이면, 청소기(100) 본체를 충전스테이션 방향으로 이동시킬 수 있다(S803).
제어부(1800)는 청소기(100)와 충전스테이션(510) 사이의 거리가 기준 거리 이하이면, 청소기(100) 본체가 소정의 반지름을 갖는 원을 따라 이동하도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다(S804).
제어부(1800)는 청소기(100) 본체가 원을 따라 이동하는 중에, 청소기(100)의 통신부(1100)가 충전스테이션(510)으로부터 3종류의 신호를 수신하는지 여부를 판단할 수 있다.(S805).
제어부(1800)는 통신부(1100)가 충전스테이션(510)으로부터 3종류의 신호를 수신하는 것으로 판단되면, 청소기(100) 본체가 직진하도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다(S806).
또한, 제어부(1800)는 청소기(100) 본체를 충전스테이션(510)에 도킹시키고, 배터리의 충전을 수행할 수 있다(S807).
본 발명에 따르면, 자율 주행을 수행하는 청소기와 충전 스테이션의 도킹 성공률을 향상시킬 수 있는 효과가 도출된다.
또한, 본 발명에 따르면, 자율 주행을 수행하는 청소기가 충전 스테이션에 도킹하는데 소요되는 시간을 감소시킬 수 있다. 이로써, 본 발명에 따른 청소기가 배터리 충전을 위해 소모해야하는 전력량을 최소화할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 청소기는 배터리 충전을 위한 동작을 개시하기 위한 기준인 배터리의 한계 용량을 감소시킬 수 있으므로, 청소기의 주행 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (18)

  1. 본체;
    상기 본체를 이동시키는 구동부;
    상기 구동부에 전력을 공급하는 배터리;
    상기 배터리를 충전시키기 위한 충전 스테이션과 통신을 수행하는 통신부;
    상기 충전 스테이션으로부터 방출되는 신호를 감지하는 센서 및
    상기 센서에서 감지된 신호에 근거하여, 상기 본체가 상기 충전 스테이션에 도킹되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 충전 스테이션과 상기 본체의 도킹을 위한 이동이 개시될 때, 상기 센서가 감지하는 신호의 종류를 판별하고,
    판별된 신호의 종류에 근거하여, 소정의 지점을 중심으로 하는 원에 대응되는 주행 경로를 따라 상기 본체가 이동하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 충전 스테이션과 상기 본체의 도킹을 위한 이동이 개시될 때, 상기 센서가 감지하는 신호가 근거리 신호를 포함하면, 소정의 지점을 중심으로 하는 원에 대응되는 주행 경로를 따라 상기 본체가 이동하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 충전 스테이션과 상기 본체의 도킹을 위한 이동이 개시될 때, 상기 센서가 감지하는 신호가 원거리 신호를 포함하면, 상기 원거리 신호와 상이한 근거리 신호를 탐색하기 위해, 상기 본체를 상기 충전 스테이션이 위치한 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 감지된 신호의 종류를 주기적으로 판별하며,
    감지된 신호가 근거리 신호를 포함하는 것으로 판별되는 시점에, 소정의 지점을 중심으로 하는 원에 대응되는 주행 경로를 따라 상기 본체가 이동하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 충전 스테이션이 위치한 방향으로 상기 본체가 이동하기 전에, 상기 본체의 일면이 상기 충전 스테이션에 대향하도록, 상기 본체를 회전시키는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 원의 중심인 지점은,
    상기 본체의 일면이 상기 충전 스테이션에 대향하는 때, 상기 일면으로부터 상기 충전 스테이션 방향으로 소정의 거리만큼 이격된 지점인 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 원에 대응되는 주행 경로를 따라 상기 본체가 이동하는 중에, 상기 센서가 복수의 소스로부터 방출된 신호를 감지하면, 상기 본체를 상기 충전 스테이션 방향으로 직진시키도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 센서가 3개 이상의 소스로부터 방출된 신호를 감지하는 경우, 상기 본체가 직진하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 통신부가 상기 충전 스테이션으로부터 수신하는 신호를 이용하여, 상기 본체와 상기 충전 스테이션 사이의 거리를 판단하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 충전 스테이션으로부터 발신되는 신호의 특성과 관련된 정보에 근거하여, 상기 원의 반지름을 설정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 신호의 특성과 관련된 정보는,
    상기 신호의 세기, 상기 신호의 도달거리 및 상기 신호의 종류 중 적어도 하나와 관련된 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 센서는,
    상기 본체 주변에 존재하는 장애물과 관련된 정보를 감지하고,
    상기 제어부는,
    상기 본체가 상기 원에 대응되는 주행 경로를 따라 이동하는 중에, 상기 센서에서 감지된 정보를 이용하여 상기 주행 경로 상에 장애물이 존재하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 주행 경로 상에 장애물이 존재하는 것으로 판단되면, 상기 본체가 상기 장애물과 소정의 거리를 유지하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 주행 경로 상에 존재하는 장애물을 회피하는 중에, 상기 원의 중심과 상기 본체 사이의 거리를 검출하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 주행 경로 상에 장애물이 존재하는 것으로 판단되면, 상기 본체가 상기 장애물과 소정의 거리를 유지하되, 상기 원의 중심과 상기 본체 사이의 거리가 상기 원의 반지름보다 짧도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 주행 경로 상에 존재하는 장애물에 대해 회피 주행을 수행한 후, 상기 원의 중심과 상기 본체 사이의 거리가 상기 원의 반지름과 대응되면, 다시 상기 원에 대응되는 주행 경로를 따라 상기 본체가 이동하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 원이 형성된 위치에 근거하여, 상기 본체의 주행 방향을 결정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행을 수행하는 청소기.
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