KR102366327B1 - 이동 로봇 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 로봇의 이동 동력을 제공하는 구동부; 미세먼지 센서; 공조팬을 구동하는 팬 구동부를 포함하는 공기 청정기; 및 상기 미세먼지 센서에서 생성된 데이터에 기초하여, 공기 청정을 수행하는 대상 공간의 미세먼지 농도의 평균값을 획득하고, 상기 대상 공간을 복수의 셀로 구분하고, 구분된 복수의 셀별 미세먼지 농도를 연산하고, 상기 복수의 셀 중 상기 평균값 대비 기준 비율 이상 농도의 셀을 우선 영역으로 설정하고, 상기 우선 영역에 대한 공기 청정이 수행되도록 상기 구동부 및 상기 팬 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하는 이동 로봇에 관한 것이다.

Description

이동 로봇 및 그 제어방법{Moving Robot and controlling method}
본 발명은 이동 로봇 및 그 제어방법에 관한 것이다.
최근에는 산업체에서 이용되는 산업용 로봇뿐만 아니라 일반 가정이나 사무실, 관공서 등 건물내에서 가사일이나 사무 보조로서 로봇이 실용화되고 있다. 이에 해당하는 대표적인 예로서 청소 로봇, 안내 로봇, 방범 로봇 등을 들 수 있다. 기본적으로 주어진 공간 내에서 이동을 하면서 로봇 자신의 고유한 기능을 수행하는 로봇들을 이동 로봇으로 명명할 수 있다.
한편, 최근 4-5년간 미세 먼지가 사회적 관심사가 되고 있다. 그로 인해 실내 공기질 관리에 관심을 갖는 사람들이 늘어나고 있다. 실내 공기질 관리를 위한 공기 청정기가 개발되어 사용되고 있으나, 종래 기술에 따른 공기 청정기는 특정한 장소에 위치한채 운영된다. 또한, 종래 기술에 따른 공기 청정기는 대상 공간 전체에 대한 공기 청정을 수행하지만 영역별로 선별적인 공기 청정이 되지 않는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 대상 공간의 미세먼지 농도 평균값을 기준으로 영역별로 선별적인 공기 청정을 수행하는 이동 로봇을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 대상 공간의 미세먼지 농도 평균값을 기준으로 영역별로 선별적인 공기 청정을 수행하는 이동 로봇의 제어 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇은, 로봇의 이동 동력을 제공하는 구동부; 미세먼지 센서; 공조팬을 구동하는 팬 구동부를 포함하는 공기 청정기; 및 상기 미세먼지 센서에서 생성된 데이터에 기초하여, 공기 청정을 수행하는 대상 공간의 미세먼지 농도의 평균값을 획득하고, 상기 대상 공간을 복수의 셀로 구분하고, 구분된 복수의 셀별 미세먼지 농도를 연산하고, 상기 복수의 셀 중 상기 평균값 대비 기준 비율 이상 농도의 셀을 우선 영역으로 설정하고, 상기 우선 영역에 대한 공기 청정이 수행되도록 상기 구동부 및 상기 팬 구동부를 제어하는 제어부;를 포함한다.
상기 제어부는, 일정 주기로 상기 대상 공간을 패트롤하면서 상기 미세먼지 센서를 통해, 미세먼지의 양을 센싱하고, 상기 미세먼지 센서에서 일정 시간 동안 누적하여 생성된 데이터에 기초하여, 상기 대상 공간 전체에 대한 평균값을 연산한다.
상기 제어부는, 상기 대상 공간에 대한 맵 데이터를 획득하고, 상기 대상 공간을 제1 면적을 가지는 복수의 균일한 제1 형상을 기준으로 분할하여 상기 복수의 셀로 구분한다.
상기 제어부는, 상기 맵 데이터에 기초하여, 상기 대상 공간 외곽의 코너를 특정하고, 평면상에서 상기 코너의 각도가 90도 이하인 경우, 상기 코너에 할당된 셀을 환기 상태 불량 셀로 구분하고, 상기 복수의 셀중 환기 상태 불량 셀이 아닌 셀을 환기 상태 양호 셀로 구분한다.
상기 제어부는, 상기 환기 상태 양호 셀 중 상기 평균값 대비 제1 비율 이상 농도의 제1 셀을 우선 영역으로 설정한다.
상기 제어부는, 로봇이 상기 제1 셀로 이동하여 공조팬이 회전하도록 상기 구동부 및 상기 팬 구동부를 제어한다.
상기 제어부는, 상기 환기 상태 불량 셀 중 평균값 대비 제2 비율 이상 농도의 제2 셀을 우선 영역으로 설정한다.
상기 제어부는, 로봇이 상기 제2 셀로 이동하여 공조팬이 회전한후, 상기 제2 셀 주변의 제3 셀로 이동하여 공조팬이 회전하도록 상기 구동부 및 상기 팬 구동부를 제어한다.
본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 제어 방법은 미세먼지 센서에서 생성된 데이터에 기초하여, 공기 청정을 수행하는 대상 공간의 미세먼지 농도의 평균값을 획득하는 단계; 상기 대상 공간을 복수의 셀로 구분하는 단계; 상기 복수의 셀별 미세먼지 농도를 연산하는 단계; 상기 복수의 셀 중 상기 평균값 대비 기준 비율 이상 농도의 셀을 우선 영역으로 설정하는 단계; 및 상기 우선 영역에 대한 공기 청정이 수행되도록 로봇의 이동 동력을 제공하는 구동부 및 공조팬을 구동하는 팬 구동부를 제어하는 단계;를 포함한다.
상기 평균값을 획득하는 단계는, 일정 주기로 상기 대상 공간을 패트롤하면서 상기 미세먼지 센서를 통해, 미세먼지의 양을 센싱하는 단계; 및 상기 미세먼지 센서에서 일정 시간 동안 누적하여 생성된 데이터에 기초하여, 상기 대상 공간 전체에 대한 평균값을 연산하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 셀로 구분하는 단계는, 상기 대상 공간에 대한 맵 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 대상 공간을 제1 면적을 가지는 복수의 균일한 제1 형상을 기준으로 분할하여 상기 복수의 셀로 구분하는 단계;를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 대상 공간의 미세먼지 농도의 평균값을 기준으로 복수의 셀별 공기 청정을 선별적으로 수행함으로써 효율적인 공기 청정이 가능한 효과가 있다.
둘째, 환기 상태 양호 셀과 환기 상태 불량 셀을 구분하고, 각각에 적합한 공기 청정을 수행함으로써 사용되는 에너지 대비 효율적인 공기질 관리가 가능한 효과가 있다.
셋째, 영역별 정교한 공기질 관리함으로써 대상 공간 전체의 공기질이 상승하는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 제어 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 상세 제어 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 제어 플로우 차트이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 제어 플로우 차트이다.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 동작을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 외관을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 하부를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 제어 블럭도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 외관을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 제어 블럭도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 제어 블럭도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 이동 로봇(100)은, 특정 공간에서 스스로 이동하면서 공기 청정을 수행한다. 이동 로봇(100)은, 자율 주행 이동 로봇으로 명명될 수 있다.
이동 로봇(100)은, 공기 청정기(160)를 포할 수 있다. 공기 청정기(160)는, 제어부(170)에서 생성된 제어 신호에 따라 구동된다. 이동 로봇(100)은, 공기 청정기능을 수행하는 이동 로봇으로 명명될 수 있다.
이동 로봇(100)은, 자율 주행할 수 있다. 이동 로봇(100)은, 센싱부(110) 및 IMU(115)에서 생성된 데이터에 기초하여 주행 경로를 생성하고, 생성된 경로를 따라 자율 주행할 수 있다.
이동 로봇(100)은, 센싱부(110), IMU(115), 카메라(120), 통신부(125), 입력부(130), 메모리(140), 구동부(150), 공기 청정기(160), 출력부(180), 제어부(170) 및 전원 공급부(190)를 포함할 수 있다.
센싱부(110)는, 이동 로봇(100) 주변의 정보를 제공할 수 있다. 센싱부(110)는, 적어도 하나의 센서에서 생성된 데이터를 제어부(170)에 제공할 수 있다. 제어부(170)는, 센싱부(110)로부터 수신된 데이터에 기초하여, 이동 로봇(100) 외부의 오브젝트를 검출할 수 있다. 오브젝트는, 이동 로봇(100) 주변의 사물, 사람, 구조물 등 이동 로봇(100)의 이동에 직접적 또는 간접적으로 영향을 주는 객체로 정의할 수 있다.
센싱부(110)는, 초음파 센서(111) 및 라이다(112)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 센싱부(110)는, 레이다 또는 적외선 센서를 더 포함할 수 있다.
초음파 센서(111)는, 초음파를 이용하여, 이동 로봇(100) 외부의 오브젝트를 감지할 수 있다.
초음파 센서(111)는, 초음파 송신부, 수신부를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 초음파 센서(111)는, 초음파 송신부, 수신부와 전기적으로 연결되어, 수신되는 신호를 처리하고, 처리된 신호에 기초하여 오브젝트에 대한 데이터를 생성하는 적어도 하나의 제어부를 더 포함할 수 있다. 초음파 센서(111)의 제어부 기능은 제어부(170)에서 구현될 수도 있다.
초음파 센서(340)은, 초음파를 기초로 오브젝트를 검출하고, 검출된 오브젝트의 위치, 검출된 오브젝트와의 거리 및 상대 속도를 검출할 수 있다.
초음파 센서(340)는, 이동 로봇(100)의 전방, 후방 또는 측방에 위치하는 오브젝트를 감지하기 위해 이동 로봇(100) 외부의 적절한 위치에 배치될 수 있다.
라이다(112)는, 레이저 광을 이용하여, 이동 로봇(100) 외부의 오브젝트를 감지할 수 있다.
라이다(112)는, 광 송신부 및 광 수신부를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 라이다(112)는, 광 송신부 및 광 수신부와 전기적으로 연결되어, 수신되는 신호를 처리하고, 처리된 신호에 기초하여 오브젝트에 대한 데이터를 생성하는 적어도 하나의 제어부를 더 포함할 수 있다. 라이다(112)의 제어부 기능은 제어부(170)에서 구현될 수도 있다.
라이다(112)는, TOF(Time of Flight) 방식 또는 페이즈 쉬프트(phase-shift) 방식으로 구현될 수 있다.
라이다(112)는, 구동식 또는 비구동식으로 구현될 수 있다.
구동식으로 구현되는 경우, 라이다(112)는, 모터에 의해 회전되며, 이동 로봇(100) 주변의 오브젝트를 검출할 수 있다.
비구동식으로 구현되는 경우, 라이다(112)는, 광 스티어링에 의해, 이동 로봇(100)을 기준으로 소정 범위 내에 위치하는 오브젝트를 검출할 수 있다.
이동 로봇(100)은 복수의 비구동식 라이다를 포함할 수 있다.
라이다(112)는, 레이저 광 매개로, TOF(Time of Flight) 방식 또는 페이즈 쉬프트(phase-shift) 방식에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 검출된 오브젝트의 위치, 검출된 오브젝트와의 거리 및 상대 속도를 검출할 수 있다.
라이다(112)는, 이동 로봇(100)의 전방, 후방 또는 측방에 위치하는 오브젝트를 감지하기 위해 이동 로봇(100) 외부의 적절한 위치에 배치될 수 있다.
레이다는, 전자파 송신부, 수신부를 포함할 수 있다. 레이더는 전파 발사 원리상 펄스 레이더(Pulse Radar) 방식 또는 연속파 레이더(Continuous Wave Radar) 방식으로 구현될 수 있다. 레이더는 연속파 레이더 방식 중에서 신호 파형에 따라 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)방식 또는 FSK(Frequency Shift Keying) 방식으로 구현될 수 있다.
레이더는 전자파를 매개로, TOF(Time of Flight) 방식 또는 페이즈 쉬프트(phase-shift) 방식에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 검출된 오브젝트의 위치, 검출된 오브젝트와의 거리 및 상대 속도를 검출할 수 있다.
레이더는, 이동 로봇(100)의 전방, 후방 또는 측방에 위치하는 오브젝트를 감지하기 위해 이동 로봇(100)의 외부의 적절한 위치에 배치될 수 있다.
적외선 센서는, 적외선 송신부, 수신부를 포함할 수 있다. 적외선 센서는, 적외선 광을 기초로 오브젝트를 검출하고, 검출된 오브젝트의 위치, 검출된 오브젝트와의 거리 및 상대 속도를 검출할 수 있다.
적외선 센서는, 이동 로봇(100)의 전방, 후방 또는 측방에 위치하는 오브젝트를 감지하기 위해 이동 로봇(100)의 외부의 적절한 위치에 배치될 수 있다.
IMU(Inertial Measurement Unit)(115)는, 이동 로봇(100)의 관성을 측정할 수 있다. IMU(115)는, 가속도계와 회전 속도계, 때로는 자력계의 조합을 사용하여 이동 로봇(100)의 특정한 힘, 각도 비율 및 때로는 이동 로봇(100)을 둘러싼 자기장을 측정하는 전자 장치로 설명될 수 있다. 제어부(170)는, IMU(115)로부터 수신되는 데이터에 기초하여 이동 로봇(100)의 자세에 대한 정보를 생성할 수 있다.
IMU(115)는, 가속도 센서, 자이로 센서, 자기 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
카메라(120)는, 이동 로봇(100) 외부 영상을 촬영할 수 있다.
카메라(120)는, 영상을 이용하여 이동 로봇(100) 외부의 오브젝트에 대한 정보를 생성할 수 있다. 카메라(120)는 적어도 하나의 렌즈, 적어도 하나의 이미지 센서 및 이미지 센서와 전기적으로 연결되어 수신되는 신호를 처리하고, 처리되는 신호에 기초하여 오브젝트에 대한 데이터를 생성하는 적어도 하나의 제어부를 포함할 수 있다.
카메라(120)는, 모노 카메라, 스테레오 카메라 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
카메라(120)는, 다양한 영상 처리 알고리즘을 이용하여, 오브젝트의 위치 정보, 오브젝트와의 거리 정보 또는 오브젝트와의 상대 속도 정보를 획득할 수 있다.
예를 들면, 카메라(120)는, 획득된 영상에서, 시간에 따른 오브젝트 크기의 변화를 기초로, 오브젝트와의 거리 정보 및 상대 속도 정보를 획득할 수 있다.
예를 들면, 카메라(120)는, 핀홀(pin hole) 모델, 노면 프로파일링 등을 통해, 오브젝트와의 거리 정보 및 상대 속도 정보를 획득할 수 있다.
예를 들면, 카메라(120)는, 스테레오 카메라에서 획득된 스테레오 영상에서 디스패러티(disparity) 정보를 기초로 오브젝트와의 거리 정보 및 상대 속도 정보를 획득할 수 있다.
카메라(120)는, 이동 로봇(100) 외부를 촬영하기 위해 FOV(field of view) 확보가 가능한 위치에 장착될 수 있다.
이동 로봇(100)은, 복수의 카메라(120)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 이동 로봇(100)은, 전방 카메라, 후방 카메라, 좌측방 카메라, 우측방 카메라를 구성된 4채널 카메라를 포함할 수 있다.
한편, 카메라(120)는, 센싱부(110)와 별도로 구성되는 것으로 설명되나, 실시예에 따라, 센싱부(110)의 하위 구성으로 분류될 수 있다.
통신부(125)는, 이동 로봇(100) 외부의 전자 장치(예를 들면, 사용자 단말기, 서버, 다른 이동 로봇)와 신호를 교환할 수 있다.
통신부(125)는, 외부의 전자 장치와 데이터를 교환할 수 있다.
통신부(125)는, 통신을 수행하기 위해 송신 안테나, 수신 안테나, 각종 통신 프로토콜이 구현 가능한 RF(Radio Frequency) 회로 및 RF 소자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
통신부(125)는, 5G(예를 들면, 뉴 라디오(new radio, NR)) 방식을 이용하여, 이동 로봇(100) 외부의 전자 장치와 통신할 수 있다.
입력부(130)는, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 것으로, 입력부(130)에서 수집한 데이터는, 제어부(170)에 의해 분석되어, 사용자의 제어 명령으로 처리될 수 있다.
입력부(130)는, 음성 입력부(131), 터치 입력부(132)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 제스쳐 입력부 또는 기계식 입력부를 포함할 수 있다.
음성 입력부(131)는, 사용자의 음성 입력을 전기적 신호로 전환할 수 있다. 전환된 전기적 신호는, 제어부(170)에 제공될 수 있다. 음성 입력부(131)는, 하나 이상의 마이크로 폰을 포함할 수 있다.
터치 입력부(132)는, 사용자의 터치 입력을 전기적 신호로 전환할 수 있다. 전환된 전기적 신호는 제어부(170)에 제공될 수 있다.
터치 입력부(132)는, 사용자의 터치 입력을 감지하기 위한 터치 센서를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 터치 입력부(132)는 디스플레이(181)와 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한, 터치 스크린은, 이동 로봇(100)과 사용자 사이의 입력 인터페이스 및 출력 인터페이스를 함께 제공할 수 있다.
제스쳐 입력부는, 사용자의 제스쳐 입력을 전기적 신호로 전환할 수 있다. 전환된 전기적 신호는 제어부(170)에 제공될 수 있다.
제스쳐 입력부는, 사용자의 제스쳐 입력을 감지하기 위한 적외선 센서 및 이미지 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
기계식 입력부는, 버튼, 돔 스위치(dome switch), 조그 휠 및 조그 스위치 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 기계식 입력부에 의해 생성된 전기적 신호는, 제어부(170)에 제공될 수 있다.
메모리(140)는, 제어부(170)와 전기적으로 연결된다. 메모리(140)는 유닛에 대한 기본데이터, 유닛의 동작제어를 위한 제어데이터, 입출력되는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(140)는, 제어부(170)에서 처리된 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(140)는, 하드웨어적으로, ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다. 메모리(140)는 제어부(170)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램 등, 이동 로봇(100) 전반의 동작을 위한 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(140)는, 제어부(170)와 일체형으로 구현될 수 있다. 실시예에 따라, 메모리(140)는, 제어부(170)의 하위 구성으로 분류될 수 있다.
구동부(150)는, 이동 로봇(100)의 이동 동력을 제공할 수 있다. 구동부(150)는, 동력 생성부 및 동력 전달부를 포함할 수 있다.
동력 생성부는, 전기 에너지를 힘 에너지로 전환할 수 있다. 이를 위해 동력 생성부는, 적어도 하나의 모터로 구성될 수 있다.
동력 전달부는, 동력 생성부에서 생성된 동력을 구동 바퀴에 전달할 수 있다. 동력 전달부는, 적어도 하나의 기어 또는 적어도 하나의 벨트를 포함할 수 있다.
공기 청정기(160)는, 공기 청정 동작을 수행할 수 있다. 공기 청정기(160)는, 미세먼지 센서(161), 팬 구동부(162) 및 공기 정화부(163)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 미세먼지 센서(161)는, 공기 청정기(160)의 하위 구성이 아닌 별도의 구성으로 분류될 수 있다.
미세먼지 센서(161)는, 공기 중 미세먼지를 감지할 수 있다. 미세먼지 센서(161)는, 입자 계수기(particle counter)를 통해 공기 중 미세먼지의 양을 측정할 수 있다. 미세먼지 센서(161)는, 유입된 공기에 광을 조사하고, 미세먼지에 의해 산란된 광의 양을 수광 소자를 통해 검출하여 공기 중의 미세먼지의 양을 측정할 수 있다.
팬 구동부(162)는, 공조팬을 구동할 수 있다. 이를 위해, 팬 구동부(162)는, 적어도 하나의 모터를 포함할 수 있다.
공기 정화부(163)는, 공기를 청정하는 기능을 수행할 수 있다. 이하의 설명에서, 필터식의 공기 정화부(163)를 중심으로 설명한다.
필터식은, 팬을 이용해 공기를 흡입한 후, 적어도 하나의 필터로 정화하여 정화된 공기를 배출하는 방식이다. 필터식을 이용하는 경우, 공기 청정기(160)는, 입자가 큰 먼지를 걸러주는 프리 필터, 냄새를 없애주는 탈취필터, 미세먼지를 걸러주는 헤파 필터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
필터식외에 공기 정화부(163)는 이온식, 전기집진식 또는 워터필터식 중 어느 하나를 이용할 수도 있다.
출력부(180)는, 시각 또는 청각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것이다. 출력부(180)는, 디스플레이(181) 및 음향 출력부(182)를 포함할 수 있다.
디스플레이부(181)는, 다양한 정보에 대응되는 그래픽 객체를 표시할 수 있다.
디스플레이(181)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
디스플레이(181)는 터치 입력부(131)와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다.
음향 출력부(182)는, 제어부(170)로부터 제공되는 전기 신호를 오디오 신호로 변환하여 출력한다. 이를 위해, 음향 출력부(182)는, 하나 이상의 스피커를 포함할 수 있다.
제어부(170)는, 이동 로봇(100)의 각 유닛의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어부(170)는 ECU(Electronic Control Unit)로 명명될 수 있다. 제어부(170)는, 센싱부(110), IMU(115), 카메라(120), 통신부(125), 입력부(130), 메모리(140), 구동부(150), 공기 청정기(160) 및 출력부(180)와 전기적으로 연결된다.
제어부(170)는, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
제어부(170)는, 미세먼지 센서(161)에서 생성된 데이터에 기초하여, 공기 청정을 수행하는 대상 공간의 미세먼지 농도의 평균값을 획득할 수 있다. 제어부(170)는, 미세먼지 센서(161)로부터 미세먼지 양에 대한 정보를 수신할 수 있다. 제어부(170)는, 대상 공간의 부피에 대한 정보를 획득할 수 있다. 제어부(170)는, 미세먼지 양에 대한 정보 및 대상 공간의 부피에 대한 정보에 기초하여, 대상 공간의 미세먼지 농도값을 연산할 수 있다. 제어부(170)는, 일정 시간 동안 누적 연산된 농도값에 기초하여 대상 공간의 미세먼지 농도의 평균값을 연산할 수 있다.
제어부(170)는, 미세먼지 센서(161)에서 생성된 데이터를 수신할 수 있다.
제어부(170)는, 이동 로봇(100)이 일정 주기로 대상 공간을 패트롤하는 중 미세먼지 센서(161)를 통해, 미세먼지의 양을 센싱할 수 있다. 패트롤이란 미세먼지 측정을 목적으로 대상 공간에서 자율주행하는 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 이동 로봇(100)이 1시간 주기로 대상 공간을 패트롤하면서 미세먼지의 양을 센싱하도록 제어할 수 있다.
제어부(170)는, 미세먼지 센서(161)에서 일정 시간 동안 누적하여 생성된 데이터에 기초하여 대상 공간 전체에 대한 미세먼지 농도의 평균값을 연산할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 6시간 동안의 미세먼지 농도의 평균값을 연산할 수 있다.
제어부(170)는, 대상 공간을 복수의 셀로 구분할 수 있다.
제어부(170)는, 대상 공간에 대한 맵 데이터를 획득할 수 있다.
제어부(170)는, 센싱부(110) 및 IMU(115)에서 제공된 데이터에 기초하여 공기 청정을 수행하는 대상 공간에 대한 맵 데이터(도 8의 810)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, SLAM(Simultaneous localization and mapping) 알고리즘을 통해, 맵 데이터(810)를 생성할 수 있다.
제어부(170)는, 통신부(125)를 통해, 외부 전자 장치로부터, 공기 청정을 수행하는 대상 공간에 대한 맵 데이터(810)를 수신할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 대상 공간을 관리하는 서버로부터 맵 데이터(810)를 수신할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 대상 공간의 관리자 단말기로부터 맵 데이터(810)를 수신할 수 있다.
제어부(170)는, 메모리(140)에 기 저장된 맵 데이터를 호출할 수 있다.
제어부(170)는, 맵 데이터(810)에 기초하여, 대상 공간의 평면 사이즈를 측정할 수 있다. 맵 데이터(810)는, 대상 공간의 평면 사이즈, 대상 공간의 부피, 대상 공간의 모양, 대상 공간의 용도 등의 정보를 포함할 수 있다.
제어부(170)는, 대상 공간을 제1 면적(도 9의 901)을 가지는 복수의 균일한 제1 형상을 기준으로 분할하여 복수의 셀로 구분할 수 있다. 제1 면적(901)은, 대상 공간에 대한 최적의 관리를 목표로 실험에 의해 정해질 수 있다. 제1 형상은 가상의 도형으로 설명될 수 있다. 제1 형상은 사각형일 수 있다. 실시예에 따라, 형상은 삼각형, 오각형, 육각형 등 다각형 모양으로 형성될 수 있다.
예를 들면, 제어부(170)는, 제1 면적의 복수의 직사각형으로 구성된 격자 모양으로 대상 공간의 평면을 나누어 복수의 셀을 구분할 수 있다.
한편, 셀은, 제1 형상과 대상 공간의 평면 중 적어도 일부가 겹치는 영역으로 정의될 수 있다. 셀 면적은 제1 면적(901)이하의 크기를 가지며, 셀 면적의 최대 사이즈는 제1 면적이 된다.
제1 면적(901)은 대상 공간의 평면 사이즈와 비례관계를 가질 수 있다. 예를 들면, 대상 공간의 평면 면적이 200제곱미터인 경우, 제1 면적은 40제곱미터로 설정될 수 있다. 예를 들면, 대상 공간의 평면 면적이 100제곱미터인 경우, 제1 면적은 20제곱미터로 설정될 수 있다. 예를 들면, 대상 공간의 평면 면적이 80제곱미터인 경우, 제1 면적은 16제곱미터로 설정될 수 있다. 예를 드면, 대상 공간의 평면 면적이 60제곱미터인 경우, 제1 면적은 12제곱미터로 설정될 수 있다.
제어부(170)는, 미세먼지 센서(161)에서 생성된 데이터에 기초하여, 구분된 복수의 셀별 미세먼지 농도를 연산할 수 있다.
제어부(170)는, 이동 로봇(100)이 각각의 구분된 복수의 셀로 이동하여, 미세먼지 센서(161)를 통해, 미세먼지 양을 측정하도록 제어할 수 있다.
제어부(170)는, 각각의 셀에서 측정된 미세먼지 양과 각각의 셀의 부피에 기초하여, 복수의 셀별 미세먼지 농도를 연산할 수 있다. 한편, 셀의 부피에 대한 데이터는, 획득된 맵 데이터에 포함될 수 있다.
제어부(170)는, 복수의 셀 중 평균값 대비 기준 비율 이상 농도의 셀을 우선 영역으로 설정할 수 있다.
우선 영역은 공기 청정 수행의 선순위로 설정된 영역으로 정의될 수 있다.
제어부(170)는, 복수의 셀을 환기 상태 양호 셀과 환기 상태 불량 셀로 구분할 수 있다.
제어부(170)는, 맵 데이터에 기초하여, 대상 공간 외곽의 코너를 특정할 수 있다. 제어부(170)는, 평면상에서 코너의 각도가 90도 이하인 경우, 코너에 할당된 셀을 환기 상태 불량 셀로 구분할 수 있다. 한편, 환기 상태 불량 셀은 복수일 수 있다.
제어부(170)는, 복수의 셀 중 환기 상태 불량 셀이 아닌 셀을 환기 상태 양호 셀로 구분할 수 있다. 환기 상태 양호 셀은 복수일 수 있다.
제어부(170)는, 우선 영역 설정에 대한 기준을 환기 상태 양호 셀과 환기 상태 불량 셀에 서로 다르게 적용할 수 있다.
제어부(170)는, 환기 상태 양호 셀 중 평균값 대비 제1 비율 이상 농도의 제1 셀을 우선 영역으로 설정할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 환기 상태 양호 셀 중 평균값의 120% 이상의 미세먼지 농도를 가지는 제1 셀을 우선 영역으로 설정할 수 있다.
제어부(170)는, 환기 상태 불량 셀 중 평균값 대비 제2 비율 이상 농도의 제2 셀을 우선 영역으로 설정할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 환기 상태 불량 셀 중 평균값의 110% 이상의 미세먼지 농도를 가지는 제2 셀을 우선 영역으로 설정할 수 있다.
한편, 제2 비율은 제1 비율에 비해 작은값일 수 있다. 환기 상태 양호 셀과 환기 상태 불량 셀의 우선 영역 설정 기준을 다르게 설정함으로써, 세밀한 공기 청정을 수행하여 보다 효율적인 이동 로봇의 운용이 가능해진다.
제어부(170)는, 우선 영역에 대한 공기 청정이 수행되도록 구동부(150) 및 팬 구동부(162)를 제어할 수 있다.
제어부(170)는, 우선 영역에 대한 공기 청정이 다른 영역보다 먼저 수행되도록 구동부(150) 및 팬 구동부(162)를 제어할 수 있다.
제어부(170)는, 로봇(100)이 제1 셀로 이동하여 공조팬이 회전하도록 구동부(150) 및 팬 구동부(162)를 제어할 수 있다. 제1 셀은, 환기 상태 양호 셀에서 특정 기준에 의해 설정된 우선 영역일 수 있다.
제어부(170)는, 로봇(100)이 제2 셀로 이동하여 공조팬이 회전한 후, 제2 셀 주변의 제3 셀로 이동하여 공조팬이 회전하도록 구동부(150) 및 팬 구동부(162)를 제어할 수 있다. 제3 셀은, 제2 셀을 둘러싸는 셀로 설명될 수 있다.
이와 같은 제어를 통해, 미세먼지 농도가 높은 셀만 특정하여 우선 공기 청정을 수행함으로써, 선별적인 공기 청정이 가능하게 하고, 전체 대상 공간에 대한 효율적인 공기 청정을 유도한다.
전원 공급부(190)는, 제어부(170)의 제어에 따라, 이동 로봇(100)을 구성하는 각 유닛들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 특히, 전원 공급부(190)는, 이동 로봇(100) 내부의 배터리 등으로부터 전원을 공급받을 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 상세 제어 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 제어부(170)는, 평균값 생성부(171), 공간 분할부(172), 우선 영역 설정부(173) 및 제어 신호 생성부(174)를 포함할 수 있다.
평균값 생성부(171)는, 미세먼지 센서(161)에서 생성된 데이터에 기초하여, 공기 청정을 수행하는 대상 공간의 미세먼지 농도의 평균값을 획득할 수 있다. 평균값 생성부(171)는, 미세먼지 양에 대한 정보 및 대상 공간의 부피에 대한 정보에 기초하여, 대상 공간의 미세먼지 농도값을 연산할 수 있다. 평균값 생성부(171)는, 일정 시간 동안 누적 연산된 농도값에 기초하여 대상 공간의 미세먼지 농도의 평균값을 연산할 수 있다.
공간 분할부(172)는, 대상 공간을 복수의 셀로 구분할 수 있다. 공간 분할부(172)는, 대상 공간에 대한 맵 데이터를 획득할 수 있다. 공간 분할부(172)는, 대상 공간의 평면 사이즈에 기초하여, 대상 공간을 제1 면적(도 9의 901)을 가지는 복수의 균일한 제1 형상을 기준으로 분할하여 복수의 셀로 구분할 수 있다.
우선 영역 설정부(173)는, 복수의 셀 중 평균값 대비 기준 비율 이상 농도의 셀을 우선 영역으로 설정할 수 있다. 우선 영역 설정부(173)는, 복수의 셀을 환기 양호 셀과 환기 불량 셀로 구분할 수 있다. 환기 불량 셀은, 평면상에서 대상 공간 외곽의 코너의 각도가 90도 이하인 경우, 코너에 할당된 셀로 설명될 수 있다. 환기 상태 양호 셀은 복수의 셀 중 환기 상태 불량 셀을 제외한 셀로 설명될 수 있다. 우선 영역 설정부(173)는, 환기 상태 양호 셀 중 평균값 대비 제1 비율 이상 농도의 제1 셀을 우선 영역으로 설정할 수 있다. 우선 영역 설정부(173)는, 환기 상태 불량 셀 중 평균값 대비 제2 비율 이상 농도의 제2 셀을 우선 영역으로 설정할 수 있다.
제어 신호 생성부(174)는, 우선 영역에 대한 공기 청정이 수행되도록 구동부(150) 및 팬 구동부(162)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 제어 신호는, 구동부(150) 및 팬 구동부(162) 중 적어도 어느 하나에 제공될 수 있다. 제어 신호 생성부(174)는, 로봇(100)이 제1 셀로 이동하여 공조팬이 회전하도록 구동부(150) 및 팬 구동부(162)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 제어 신호 생성부(174)는, 로봇(100)이 제2 셀로 이동하여 공조팬이 회전한 후, 제2 셀 주변의 제3 셀로 이동하여 공조팬이 회전하도록 구동부(150) 및 팬 구동부(162)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 제어 플로우 차트이다.
도 4를 참조하면, 제어부(170)는, 미세먼지 센서(161)에서 생성된 데이터에 기초하여, 공기 청정을 수행하는 대상 공간의 미세먼지 농도의 평균값을 획득할 수 있다(S410).
제어부(170)는, 대상 공간을 복수의 셀로 구분할 수 있다(S420).
제어부(170)는, 복수의 셀을 환기 양호 셀과 환기 불량 셀로 구분할 수 있다(S430).
제어부(170)는, 맵 데이터에 기초하여, 대상 공간 외곽의 코너를 특정할 수 있다. 제어부(170)는, 평면상에서 코너의 각도가 90도 이하인 경우, 코너에 할당된 셀을 환기 상태 불량 셀로 구분할 수 있다.
제어부(170)는, 복수의 셀 중 환기 상태 불량 셀이 아닌 셀을 환기 상태 양호 셀로 구분할 수 있다.
제어부(170)는, 복수의 셀별 미세먼지 농도를 연산할 수 있다(S440). 특히, 제어부(170)는, 환기 양호 셀과 환기 불량 셀의 미세먼지 농도를 연산할 수 있다(S440).
제어부(170)는, 이동 로봇(100)이 환기 양호 셀로 이동하여, 미세먼지 센서(161)를 통해, 미세먼지 양을 측정하도록 제어할 수 있다. 제어부(170)는, 환기 양호 셀에서 측정된 미세먼지 양과 셀의 부피에 기초하여, 환기 양호 셀의 미세먼지 농도를 연산할 수 있다.
제어부(170)는, 이동 로봇(100)이 환기 불량 셀로 이동하여, 미세먼지 센서(161)를 통해, 미세먼지 양을 측정하도록 제어할 수 있다. 제어부(170)는, 환기 불량 셀에서 측정된 미세먼지 양과 셀의 부피에 기초하여, 환기 불량 셀의 미세먼지 농도를 연산할 수 있다.
제어부(170)는, 복수의 셀 중 평균값 대비 기준 비율 이상 농도의 셀을 우선 영역으로 설정할 수 있다(S450, S460).
제어부(170)는, 환기 상태 양호 셀 중 평균값 대비 제1 비율 이상 농도의 제1 셀을 우선 영역으로 설정할 수 있다(S450).
제어부(170)는, 환기 상태 불량 셀 중 평균값 대비 제2 비율 이상 농도의 제2 셀을 우선 영역으로 설정할 수 있다(S460).
제어부(170)는, 우선 영역에 대한 공기 청정이 수행되도록 로봇(100)의 이동 동력을 제공하는 구동부(150) 및 공조팬을 구동하는 팬 구동부(162)를 제어할 수 있다(S470).
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 제어 플로우 차트이다.
도 5를 참조하면, 평균값을 획득하는 단계(S410)는, 일정 주기로 대상 공간을 패트롤하면서 미세먼지 센서(161)를 통해, 미세먼지의 양을 센싱하는 단계(S413) 및 미세먼지 센서(161)에서 일정 시간 동안 누적하여 생성된 데이터에 기초하여, 대상 공간 전체에 대한 평균값을 연산하는 단계(S415)를 포함할 수 있다.
S413 단계에서, 제어부(170)는, 일정 주기로 대상 공간을 패트롤하면서 미세먼지 센서(161)를 통해, 미세먼지의 양을 센싱할 수 있다.
S415 단계에서, 제어부(170)는, 미세먼지 센서(161)에서 일정 시간 동안 누적하여 생성된 데이터에 기초하여 대상 공간 전체에 대한 미세먼지 농도의 평균값을 연산할 수 있다.
도 6을 참조하면, 대상 공간을 복수의 셀로 구분하는 단계(S420)는, 대상 공간에 대한 맵 데이터를 획득하는 단계(S423), 맵 데이터에 기초하여, 대상 공간의 평면 사이즈를 측정하는 단계(S425) 및 대상 공간을 제1 면적을 가지는 복수의 균일한 제1 형상을 기준으로 분할하여 복수의 셀로 구분하는 단계(S427)를 포함할 수 있다.
S423 단계에서, 제어부(170)는, 대상 공간에 대한 맵 데이터를 획득할 수 있다.
S425 단계에서, 제어부(170)는, 맵 데이터(도 8의 810)에 기초하여, 대상 공간의 평면 사이즈를 측정할 수 있다. 맵 데이터(810)는, 대상 공간의 평면 사이즈, 대상 공간의 부피, 대상 공간의 모양, 대상 공간의 용도 등의 정보를 포함할 수 있다.
S427 단계에서, 제어부(170)는, 대상 공간의 평면 사이즈에 기초하여, 대상 공간을 제1 면적(도 9의 901)을 가지는 복수의 균일한 제1 형상을 기준으로 분할하여 복수의 셀로 구분할 수 있다.
도 7을 참조하면, 구동부(150) 및 팬 구동부(162)를 제어하는 단계(S470)는, 이동 로봇(100)이 제1 셀로 이동하여 공조팬을 회전하도록 구동부(150) 및 팬 구동부(162)를 제어하는 단계(S471), 이동 로봇(100)이 제2 셀로 이동하여 공조팬을 회전하도록 구동부(150) 및 팬 구동부(162)를 제어하는 단계(S475) 및 이동 로봇(100)이 제3 셀로 이동하여 공조팬을 회전하도록 구동부(150) 및 팬 구동부(162)를 제어하는 단계(S477)를 포함할 수 있다.
S471 단계에서, 제어부(170)는, 로봇(100)이 제1 셀로 이동하여 공조팬이 회전하도록 구동부(150) 및 팬 구동부(162)를 제어할 수 있다.
S475 단계에서, 제어부(170)는, 로봇(100)이 제2 셀로 이동하여 공조팬이 회전하도록 구동부(150) 및 팬 구동부(162)를 제어할 수 있다.
S477 단계에서, 제어부(170)는, 로봇(100)이 제2 셀 주변의 제3 셀로 이동하여 공조팬이 회전하도록 구동부(150) 및 팬 구동부(162)를 제어할 수 있다.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 동작을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 8 내지 도 9를 참조하면, 제어부(170)는, 공기 청정을 수행하는 대상 공간에 대한 맵 데이터를 획득할 수 있다.
제어부(170)는, 센싱부(110) 및 IMU(115)에서 제공된 데이터에 기초하여 대상 공간에 대한 맵 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, SLAM(Simultaneous localization and mapping) 알고리즘을 통해, 맵 데이터(810)를 생성할 수 있다.
제어부(170)는, 통신부(125)를 통해, 외부 전자 장치로부터, 공기 청정을 수행하는 대상 공간에 대한 맵 데이터(810)를 수신할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 대상 공간을 관리하는 서버로부터 맵 데이터(810)를 수신할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 대상 공간의 관리자 단말기로부터 맵 데이터(810)를 수신할 수 있다.
제어부(170)는, 메모리(140)에 기 저장된 맵 데이터를 호출할 수 있다.
제어부(170)는, 맵 데이터(810)에 기초하여, 대상 공간의 평면 사이즈를 측정할 수 있다. 맵 데이터(810)는, 대상 공간의 평면 사이즈, 대상 공간의 부피, 대상 공간의 모양, 대상 공간의 용도 등의 정보를 포함할 수 있다.
제어부(170)는, 실제의 공간을 가상의 공간과 매칭하는 방식으로 대상 공간을 복수의 셀로 구분할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 맵 데이터 상에서 확보된 평면도를 가상의 격자 형태로 구분하여 실제의 공간을 복수의 셀로 구분할 수 있다. 복수의 셀은 각각 다른 평면적을 가질 수 있다.
제어부(170)는, 대상 공간의 평면 사이즈에 기초하여, 대상 공간을 제1 면적(901)을 가지는 복수의 균일한 제1 형상을 기준으로 분할하여 복수의 셀로 구분할 수 있다. 제1 면적(901)은, 대상 공간에 대한 최적의 관리를 목표로 실험에 의해 정해질 수 있다. 제1 형상은 가상의 도형으로 설명될 수 있다. 제1 형상은 가상의 격자를 형성하는 복수의 사각형 중 어느 하나일 수 있다.
제어부(170)는, 복수의 셀을 환기 상태 양호 셀과 환기 상태 불량 셀로 구분할 수 있다.
제어부(170)는, 맵 데이터에 기초하여, 대상 공간 외곽의 코너를 특정할 수 있다. 제어부(170)는, 평면상에서 코너의 각도가 90도 이하인 경우, 코너에 할당된 셀을 환기 상태 불량 셀(921, 922, 923)로 구분할 수 있다. 한편, 환기 상태 불량 셀(921, 922, 923)은 복수일 수 있다.
제어부(170)는, 복수의 셀 중 환기 상태 불량 셀(921, 922, 923)이 아닌 셀을 환기 상태 양호 셀(912, 911)로 구분할 수 있다. 환기 상태 양호 셀(911, 912)은 복수일 수 있다.
제어부(170)는, 우선 영역 설정에 대한 기준을 환기 상태 양호 셀(911, 912)과 환기 상태 불량 셀(921, 922, 923)에 서로 다르게 적용할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 환기 상태 양호 셀(911, 912)보다 환기 상태 불량 셀(921, 922, 923)에 대한 우선 영역 설정 기준을 더 낮은 수치로 설정할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 환기 상태 양호 셀(911, 912)의 미세먼지 농도가 평균값보다 20% 이상인 경우 해당 셀을 우선 영역으로 설정할 수 있다. 제어부(170)는, 환기 상태 불량 셀(921, 922, 923)의 미세먼지 농도가 평균값보다 10% 이상인 경우 해당 셀을 우선 영역으로 설정할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 외관을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 하부를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 제어 블럭도이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 이동 로봇(100)은, 특정 공간에서 스스로 이동하면서 소독을 수행한다. 이동 로봇(100)은, 자율 주행 이동 로봇으로 명명될 수 있다.
이동 로봇(100)은, 소독 장치(260)를 포함할 수 있다. 소독 장치(260)는, 제어부(170)에서 생성된 제어 신호에 따라 구동된다. 이동 로봇(100)은, 소독 기능을 수행하는 이동 로봇으로 명명될 수 있다.
이동 로봇(100)은, 센싱부(110), IMU(115), 카메라(120), 통신부(125), 입력부(130), 메모리(140), 구동부(150), 소독 장치(260), 출력부(180), 제어부(170) 및 전원 공급부(190)를 포함할 수 있다.
센싱부(110), IMU(115), 카메라(120), 통신부(125), 입력부(130), 메모리(140), 구동부(150), 출력부(180), 제어부(170) 및 전원 공급부(190)는 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한 내용이 적용될 수 있다.
소독 장치(260)는, 소독 동작을 수행할 수 있다. 소독 장치(260)는, 화학적 소독 동작 및 물리적 소독 동작 중 적어도 어느 하나를 수행할 수 있다.
소독 장치(260)는, 분사 장치(261) 및 UV 광출력부(263)을 포함할 수 있다.
분사 장치(261)는, 소독액을 외부로 분사할 수 있다. 분사 장치(261)는, 소독액을 수용하는 탱크, 소독액을 외부로 분사하는 스프레이 노즐(261a) 및 분사력을 제공하는 분사엔진을 포함할 수 있다. 분사 장치(261)는, 제어부(170)에서 제공되는 신호에 따라 전자식으로 제어될 수 있다. 제어부(170)는 분사 장치(261)에 제어 신호를 제공하여 분사 여부, 분사량, 분사 강도 등을 제어할 수 있다.
이동 로봇(100)은 한쌍의 구동 바퀴(410)를 포함할 수 있다. 스프레이 노즐(261a)은, 이동 로봇의 한쌍의 구동 바퀴(410) 사이에 배치될 수 있다.
한편, 소독액은, 에탄올, 과산화 수소 등이 이용되는 것이 일반적이나 이에 한정되지 아니하고, 병원체를 사멸시킬 수 있는 외용약이면 소독액으로 이용될 수 있다.
UV 광출력부(263)는, UV광을 외부로 출력할 수 있다. UV 광출력부는 UV LED를 포함할 수 있다. UV 광출력부(263)는, 제어부(170)에서 제공되는 신호에 따라 전자식으로 제어될 수 있다. 제어부(170)는, UV 광출력부(263)에 제어 신호를 제공하여 UV광 출력 여부, UV 광출력 양 등을 제어할 수 있다.
UV 광출력부(263)는, 복수의 UV LED 모듈(263a)을 포함할 수 있다. 이동 로봇(100)은 4개의 캐스터휠(420)을 포함할 수 있다. 복수의 LED 모듈(263a)는, 4개의 캐스터휠(420) 사이사이에 배치될 수 있다.
제어부(180)는, 소독 동작을 수행하는 대상 공간을 복수의 셀로 구분할 수 있다. 대상 공간을 복수의 셀로 구분하는 동작은 상술한 내용이 적용될 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 대상 공간을 제1 면적(도 9의 901)을 가지는 복수의 균일한 제1 형상을 기준으로 분할하여 복수의 셀로 구분할 수 있다.
제어부(170)는, 이동 로봇(100)이 소독 동작을 수행하는 중, 복수의 셀별 에탄올 분사량을 기록할 수 있다.
제어부(170)는, 이동 로봇(100)이 소독 동작을 수행하는 중, 복수의 셀별 UV 광 조사량을 기록할 수 있다.
제어부(170)는, 복수의 셀 중, 기준값 이하의 에탄올 분사량이 기록된 셀을 우선 영역으로 설정할 수 있다.
제어부(170)는, 복수의 셀 중, 기준값 이하의 UV 광 조사량이 기록된 셀을 우선 영역으로 설정할 수 있다.
우선 영역은 소독 동작 수행의 선순위로 설정된 영역으로 정의될 수 있다.
제어부(170)는, 우선 영역에 대한 소독 동작이 수행되도록 구동부(150) 및 소독 장치(260)를 제어할 수 있다.
이와 같은 제어를 통해, 이동 로봇(100)의 자율 주행을 통해, 복수의 셀별로 균일한 소독이 가능한 효과가 도출된다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 외관을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 제어 블럭도이다.
도 13 내지 도 14를 참조하면, 이동 로봇(100)은, 특정 공간에서 스스로 이동하면서 멸균 동작을 수행할 수 있다. 이동 로봇(100)은, 자율 주행 멸균 로봇으로 명명될 수 있다.
이동 로봇(100)은, 멸균 장치(360)를 포함할 수 있다. 멸균 장치(360)는, 제어부(170)에서 생성된 제어 신호에 따라 구동될 수 있다.
이동 로봇(100)은, 센싱부(110), IMU(115), 카메라(120), 제1 통신부(125), 입력부(130), 메모리(140), 구동부(150), 멸균 장치(360), 출력부(180), 제어부(170) 및 전원 공급부(190)를 포함할 수 있다.
센싱부(110), IMU(115), 카메라(120), 제1 통신부(125), 입력부(130), 메모리(140), 구동부(150), 출력부(180), 제어부(170) 및 전원 공급부(190)는 도 1a 내지 도 2를 참조하여 설명한 내용이 적용될 수 있다.
멸균 장치(360)는, 멸균 동작을 수행할 수 있다. 멸균 장치(360)는, 약액을 공기 중에 분사할 수 있다. 예를 들면, 멸균 장치(360)는, 과산화수소를 나노의 증기로 만들어 공기 중에 분사할 수 있다. 이를 위해, 멸균 장치(360)는, 약액을 공기 중에 분사하기 위한 분사 노즐, 관 및 분사 엔진과 약액을 보관하는 탱크 등을 구비할 수 있다. 예를 들면, 멸균 장치(360)는, 공개번호 10-2019-0012543에 기재된 방식 또는 등록번호 10-1633272에 기재된 방식을 이용해 약액을 공기 중에 분사할 수 있다.
이동 로봇(100)은, 공기 중 분사된 약액의 농도를 감지하는 약액 센서를 더 포함할 수 있다. 약액 센서는, 공기 중의 과산화 수소 농도를 감지하는 과산화수소 센서를 포함할 수 있다.
대상공간에서 효과적인 멸균을 위해서는, 공기중 과산화수소의 농도가 5-35% 범위내에 있어야 한다.
제어부(170)는, 과산화수소 센서에서 생성된 데이터에 기초하여, 멸균 동작을 수행하는 대상 공간의 과산화수소 농도를 획득할 수 있다.
제어부(170)는, 이동 로봇(100)이 일정 주기로 대상 공간을 패트롤하는 중 과산화수소 센서를 통해, 공기 중 과산화수소 농도를 센싱할 수 있다. 패트롤이란 과산화수소 농도 측정을 목적으로 대상 공간에서 자율주행하는 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 이동 로봇(100)이 1시간 주기로 대상 공간을 패트롤하면서 과산화수소 농도를 센싱하도록 제어할 수 있다.
제어부(170)는, 대상 공간을 복수의 셀로 구분할 수 있다. 대상 공간을 복수의 셀로 구분하는 동작은 상술한 내용이 적용될 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 대상 공간을 제1 면적(도 9의 901)을 가지는 복수의 균일한 제1 형상을 기준으로 분할하여 복수의 셀로 구분할 수 있다.
제어부(170)는, 과산화수소 센서에서 생성된 데이터에 기초하여, 구분된 복수의 셀별 과산화수소 농도를 연산할 수 있다.
제어부(170)는, 이동 로봇(100)이 각각의 구분된 복수의 셀로 이동하여, 과산화수소 센서를 통해, 과산화수소 농도를 측정하도록 제어할 수 있다.
제어부(170)는, 복수의 셀 중 과산화수소 농도가 기준 농도 이하의 셀을 우선 영역으로 설정할 수 있다.
우선 영역은 멸균 동작 수행의 선순위로 설정된 영역으로 정의될 수 있다.
제어부(170)는, 우선 영역에 대한 멸균 동작이 수행되도록 구동부(150) 및 멸균 장치(360)를 제어할 수 있다.
이와 같은 제어를 통해, 이동 로봇(100)의 자율 주행을 통해, 대상 공간에 균일한 과산화수소 분사가 가능해져, 인체에 영향을 미치지 않는 농도내에서 효율적인 멸균이 가능해지는 효과가 도출된다.
한편, 실시예에 따라, 이동 로봇(100)은, 공기 청정기(160), 소독 장치(260) 및 멸균 장치(360)를 모두 포함하거나 조합하여 2개 이상 포함할 수 있다.
한편, 실시예에 따라, 이동 로봇(100)은, 공기 청정기(160), 소독 장치(260) 및 멸균 장치(360)를 모두 포함하지 않을 수도 있다.
한편, 이동 로봇(100)은 상술한 공기 청정 기능 및 소독 기능 외에도 다양한 기능들을 수행할 수 있다. 제어부(170)는 이동 로봇(100)의 다양한 기능들의 설정에 대한 정보를 획득하고, 정보에 기초하여 제어를 수행할 수 있다.
이동 로봇(100)은, 제독(除毒) 기능을 수행할 수 있다. 가령, 이동 로봇(100)이 군사용으로 이용되는 경우, 이동 로봇(100)은 생화학 무기에 의해 발생된 생물학적 또는 화학적 환경을 정화하는 군사용 제독 기능을 수행할 수 있다. 이경우, 이동 로봇(100)은, 제독 장치를 더 포함할 수 있다. 이동 로봇(100)은, 생물학적 또는 화학적 환경을 정화할 수 있는 생화학 물질을 분사하는 분사 장치를 더 포함할 수 있다.
이동 로봇(100)이 청정 상태에서 제품(예를들면, 의약 등)을 생산하는 공장이나 의료 기관(예를 들면, 병원, 보건소)에서 이용되는 경우, 이동 로봇(100)은 멸균 기능을 수행할 수 있다. 이경우, 이동 로봇(100)은, 멸균 장치를 더 포함할 수 있다. 멸균 장치는 멸균액(예를 들면, 과산화 수소)을 공중에 분사할 수 있다.
이동 로봇(100)은 방역 기능을 수행할 수 있다. 방역 기능은 전염병 발생 또는 유행을 미리 막는 기능으로, 상술한 소독 기능을 포함하는 상위 개념으로 이해될 수 있다. 이동 로봇(100)은, 열화상 카메라를 더 포함할 수 있다. 제어부(170)는, 열화상 카메라를 통해 촬영된 열화상 이미지에서 색깔에 대한 처리를 통해 발열중인 감염 의심자를 검출할 수 있다. 제어부(170)는, 열화상 이미지 및 카메라(120)에 의해 촬영된 이미지를 매칭하여 카메라(120)에 의해 촬영된 이미지에서 감염 의심자를 검출할 수 있다. 제어부(170)는, 거리 검출 알고리즘을 통해, 카메라(120)에 의해 촬영된 이미지에서 감염 의심자와 기준 거리 이내에 위치한 인원을 검출하고, 해당 인원을 접촉자로 분류할 수 있다. 이러한, 감염 의심자 및 접촉자 검출 기능을 방역 기능의 하위 기능으로 분류할 수 있다.
이동 로봇(100)은 보안 기능을 수행할 수 있다. 보안 기능은 카메라(120)를 통해 촬영된 영상을 이용해 제한된 공간에서 허용되지 않은 인원을 검출하는 기능으로 설명될 수 있다. 보안 기능은 제어부(170)에 설치된 소프트웨어로 구현될 수 있다. 실시예에 따라 보안 기능은 통신부(125)에 의한 외부 디바이스와 데이터를 교환 형태로 시스템적으로 구현될 수도 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 프로세서 또는 제어부를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100 : 이동 로봇
110 : 센싱부
115 : IMU
120 : 카메라
130 : 입력부
140 : 메모리
150 : 구동부
160 : 공기 청정기
170 : 제어부
180 : 출력부
190 : 전원 공급부

Claims (10)

  1. 로봇의 이동 동력을 제공하는 구동부;
    미세먼지 센서;
    공조팬을 구동하는 팬 구동부를 포함하는 공기 청정기; 및
    상기 미세먼지 센서에서 생성된 데이터에 기초하여, 공기 청정을 수행하는 대상 공간의 미세먼지 농도의 평균값을 획득하고,
    상기 대상 공간을 복수의 셀로 구분하고, 구분된 복수의 셀별 미세먼지 농도를 연산하고,
    상기 복수의 셀 중 상기 평균값 대비 기준 비율 이상 농도의 셀을 우선 영역으로 설정하고,
    상기 우선 영역에 대한 공기 청정이 수행되도록 상기 구동부 및 상기 팬 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 대상 공간에 대한 맵 데이터를 획득하고, 상기 맵 데이터에 기초하여, 상기 대상 공간 외곽의 코너를 특정하고,
    평면상에서 상기 코너의 각도가 90도 이하인 경우, 상기 코너에 할당된 셀을 환기 상태 불량 셀로 구분하고, 상기 복수의 셀 중 환기 상태 불량 셀이 아닌 셀을 환기 상태 양호 셀로 구분하고,
    우선 영역의 설정에 대한 기준을 상기 환기 상태 양호 셀과 상기 환기 상태 불량 셀에 서로 다르게 적용하는 이동 로봇.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    일정 주기로 상기 대상 공간을 패트롤하면서 상기 미세먼지 센서를 통해, 미세먼지의 양을 센싱하고,
    상기 미세먼지 센서에서 일정 시간 동안 누적하여 생성된 데이터에 기초하여, 상기 대상 공간 전체에 대한 미세먼지 농도의 평균값을 연산하는 이동 로봇.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 대상 공간을 제1 면적을 가지는 복수의 균일한 제1 형상을 기준으로 분할하여 상기 복수의 셀로 구분하는 이동 로봇.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 환기 상태 양호 셀 중 상기 평균값 대비 제1 비율 이상 농도의 제1 셀을 우선 영역으로 설정하고,
    로봇이 상기 제1 셀로 이동하여 공조팬이 회전하도록 상기 구동부 및 상기 팬 구동부를 제어하는 이동 로봇.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 환기 상태 불량 셀 중 평균값 대비 제2 비율 이상 농도의 제2 셀을 우선 영역으로 설정하는 이동 로봇.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    로봇이 상기 제2 셀로 이동하여 공조팬이 회전한후, 상기 제2 셀 주변의 제3 셀로 이동하여 공조팬이 회전하도록 상기 구동부 및 상기 팬 구동부를 제어하는 이동 로봇.
  8. 삭제
  9. 미세먼지 센서에서 생성된 데이터에 기초하여, 공기 청정을 수행하는 대상 공간의 미세먼지 농도의 평균값을 획득하는 단계;
    상기 대상 공간을 복수의 셀로 구분하는 단계;
    상기 복수의 셀별 미세먼지 농도를 연산하는 단계;
    상기 복수의 셀 중 상기 평균값 대비 기준 비율 이상 농도의 셀을 우선 영역으로 설정하는 단계; 및
    상기 우선 영역에 대한 공기 청정이 수행되도록 로봇의 이동 동력을 제공하는 구동부 및 공조팬을 구동하는 팬 구동부를 제어하는 단계;를 포함하고,
    상기 복수의 셀로 구분하는 단계는,
    상기 대상 공간에 대한 맵 데이터를 획득하는 단계;
    상기 맵 데이터에 기초하여, 상기 대상 공간 외곽의 코너를 특정하는 단계;
    평면상에서 상기 코너의 각도가 90도 이하인 경우, 상기 코너에 할당된 셀을 환기 상태 불량 셀로 구분하고, 상기 복수의 셀 중 환기 상태 불량 셀이 아닌 셀을 환기 상태 양호 셀로 구분하는 단계;를 포함하고,
    상기 우선 영역으로 설정하는 단계는,
    우선 영역의 설정에 대한 기준을 상기 환기 상태 양호 셀과 상기 환기 상태 불량 셀에 서로 다르게 적용하는 이동 로봇의 제어 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 평균값을 획득하는 단계는,
    일정 주기로 상기 대상 공간을 패트롤하면서 상기 미세먼지 센서를 통해, 미세먼지의 양을 센싱하는 단계; 및
    상기 미세먼지 센서에서 일정 시간 동안 누적하여 생성된 데이터에 기초하여, 상기 대상 공간 전체에 대한 평균값을 연산하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 셀로 구분하는 단계는,
    상기 대상 공간을 제1 면적을 가지는 복수의 균일한 제1 형상을 기준으로 분할하여 상기 복수의 셀로 구분하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 제어 방법.

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