KR102393550B1 - 청소 영역의 우선순위를 정하는 방법 - Google Patents

청소 영역의 우선순위를 정하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 로봇 청소 디바이스의 작동을 제어하는 방법 및 방법을 수행하는 로봇 청소 디바이스에 관한 것이다. 이러한 로봇 청소 디바이스는 본체, 로봇 청소 디바이스를 이동시키도록 구성되는 추진 시스템 및 장애물들을 검출하도록 구성되는 장애물 검출 디바이스를 포함한다. 로봇 청소 디바이스는 로봇 청소 디바이스를 이동시키기 위해 추진 시스템을 제어하도록 구성되는 제어기를 더 포함한다. 제어기는 로봇 청소 디바이스가 검출된 장애물들에 의해 방해받지 않고 이동할 것 같은 청소될 하나 이상의 구획을 식별하고, 식별된 하나 이상의 구획의 청소가 로봇 청소 디바이스가 검출된 장애물들에 의해 더 방해받을 것 같은 표면의 구획들에 앞서 우선순위가 정해지도록 로봇 청소 디바이스의 이동을 제어하도록 추가로 구성된다.

Description

청소 영역의 우선순위를 정하는 방법{PRIORITIZING CLEANING AREAS}
본 발명은 로봇 청소 디바이스의 작동을 제어하는 방법 및 그 방법을 수행하는 로봇 청소 디바이스에 관한 것이다.
여러 가지 기술 분야에서, 로봇이 가능한 장애물들과 충돌하지 않고 공간을 자유롭게 이동할 수 있도록 자율적 행동을 하는 로봇을 사용하는 것이 바람직하다.
청소될 표면을 가로질러 청소기를 이동시키기 위해 모터(들)의 형태의 구동 수단이 구비되는 로봇 진공 청소기가 관련 분야에 알려져 있다. 로봇 진공 청소기에는 로봇 진공 청소기가 예를 들어, 룸의 형태의 공간을 자유롭게 이동하고 청소할 수 있도록 자율적 행동을 야기하는 마이크로프로세서(들) 및 내비게이션 수단의 형태의 지능이 더 구비된다. 따라서, 이러한 종래 기술의 로봇 진공 청소기는 테이블 및 의자와 같은 가구 및 벽 및 계단과 같은 다른 장애물이 위치되는 룸을 거의 자율적으로 진공 청소하는 능력을 갖는다. 통상적으로, 이러한 로봇 진공 청소기는 예를 들어, 초음파 또는 광파를 사용하는 것에 의해 룸을 내비게이팅(navigating)하였다. 게다가, 로봇 진공 청소기는 전형적으로 정확하게 수행하기 위해서 계단 센서, 벽 추적 센서 및 다양한 트랜스폰더와 같은 부가 센서로 보완되어야 한다.
다수의 종래 기술의 로봇 진공 청소기는 동시 위치 측정 및 매핑(SLAM)으로 지칭되는 기술을 사용한다. SLAM은 모바일 로봇에 의해 알려지지 않은 환경의 맵을 구축하면서, 동시에 맵을 사용하여 환경을 내비게이팅하는 문제와 관련 있다. 이것은 전형적으로 범위 측정을 위한 수평 스캐닝 레이저와 결합된다. 게다가, 로봇의 휠들의 이동에 의해 측정되는 로봇의 근사적 위치를 제공하기 위해 주행 거리 측정법이 사용된다.
US 2002/0091466은 천장에서의 베이스 마크를 인지하기 위해 룸의 천장 쪽으로 향하는 제1 카메라, 및 장애물 쪽으로 선형 광빔을 방사하는 라인 레이저, 그리고 장애물로부터의 반사성 선형 광빔을 인지하는 제2 카메라를 갖는 모바일 로봇을 개시한다. 라인 레이저는 모바일 로봇 앞에서 수평으로 연장되는 직선의 형태의 빔을 방사한다.
관련 분야에 알려져 있는 추가의 방법은 영역의 카메라 기록 이미지와의 조합으로 3D로 표현될 영역의 수평 레이저 스캐닝을 포함한다. 따라서, 3D 표현을 생성하기 위해, 기록된 이미지로부터 특징이 추출될 수 있다.
로봇 청소 디바이스가 자율적인 방식으로 가동하게 하는 프로세스는 주로 로봇 디바이스가 다수의 대상 주변을 검출하고 내비게이팅해야 하므로, 로봇 청소 디바이스가 평평한 표면을 통해 내비게이팅할 때에도, 매우 복잡하고, 로봇 청소 디바이스가 또한 예를 들어, 문 앞의 계단과 같은 대상들 중 일부를 가로질러야 할 때, 훨씬 더 복잡해진다. 흔히, 관련 분야에서의 로봇 청소 디바이스는 장애물에 막히고, 표면을 계속해서 청소하는 데에는 사람의 개입이 필요하다. 이는 특히, 사용자가 집에 없는 동안 로봇 청소 디바이스가 청소하도록 스케줄링된 경우, 사용자에게 불만스러운 일이다.
본 발명의 목적은 관련 분야에서의 이러한 문제를 해결하거나, 적어도 완화시키고 로봇 청소 디바이스를 작동시키는 개선된 방법 및 이러한 개선된 방법을 수행하는 로봇 청소 디바이스를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 로봇 청소 디바이스의 작동을 제어하는 방법에 의해 본 발명의 제1 양태에서 달성된다. 방법은 장애물들을 검출하는 단계 및 로봇 청소 디바이스가 검출된 장애물들에 의해 방해받지 않고 이동할 것 같은 청소될 하나 이상의 구획을 식별하는 단계를 포함한다. 게다가, 방법은 하나 이상의 구획의 청소가 로봇 청소 디바이스가 검출된 장애물들에 의해 더 방해받을 것 같은 표면의 구획들에 앞서 우선순위가 정해지도록 로봇 청소 디바이스의 이동을 제어하는 단계를 포함한다.
이러한 목적은 본체, 로봇 청소 디바이스를 이동시키도록 구성되는 추진 시스템, 및 장애물들을 검출하도록 구성되는 장애물 검출 디바이스를 포함하는 로봇 청소 디바이스에 의해 본 발명의 제2 양태에서 달성된다. 로봇 청소 디바이스는 로봇 청소 디바이스를 이동시키기 위해 추진 시스템을 제어하도록 구성되는 제어기를 더 포함한다. 제어기는 로봇 청소 디바이스가 검출된 장애물들에 의해 방해받지 않고 이동할 것 같은 청소될 하나 이상의 구획을 식별하고, 식별된 하나 이상의 구획의 청소가 로봇 청소 디바이스가 검출된 장애물들에 의해 더 방해받을 것 같은 표면의 구획들에 앞서 우선순위가 정해지도록 로봇 청소 디바이스의 이동을 제어하도록 추가로 구성된다.
따라서 본 발명으로, 로봇 청소 디바이스가 검출된 장애물들에 의해 방해받거나, 검출된 장애물들에 막힐 가능성에 기반하여 청소될 표면의 구획들을 분류함으로써, 청소될 표면은 유리하게는 장애물 없는 구획들, 많은 장애물을 갖는 구획들, 또는 타고 오르게/가로지르게 될 필요가 있는 장애물들을 갖는 구획들로 분할될 수 있다. 이후에, 우선 자유 구획들의 청소의 우선순위를 정함으로써, 더 위험한 구획이 청소 주기의 종료에서 남지만, 로봇이 움직일 수 없는 위험을 겪기 전의 청소 표면 적용 범위가 증가된다. 이는 사용자가 로봇이 움직일 수 없는 경우에 로봇을 돕기 위해 거기에 있을 수 없는 상황들에서 특히 유리하다.
본 발명의 일 실시예에서, 로봇 청소 디바이스는 검출된 장애물에 대하여 위치되며; 로봇 청소 디바이스의 이동을 제어하는 것이 위치시키는 것에 기반하여 수행된다.
유리하게는, 청소될 표면에 대하여 로봇 청소 디바이스를 위치시킴으로써, 즉 청소될 표면에 관한 로봇 청소 디바이스 및 표면 상에 또는 위에 위치되는 장애물들의 위치 또는 좌표들이 유도되며, 예를 들어 주택의 거실에 대한 3D 표현 또는 맵이 생성될 수 있다. 예를 들어, 로봇 청소 디바이스의 근처의 이미지들을 기록하도록 구성되는 3D 카메라 디바이스를 포함하는 3D 카메라 시스템 및 예를 들어, SLAM과 같은 방법론을 사용하여 기록된 이미지들로부터 청소될 영역에 대한 맵을 생성하도록 구성되는 처리부를 사용하는 것에 의해 구현되는 로봇 청소 디바이스의 위치 선정은 로봇 청소 디바이스가 청소될 영역의 상세도를 3D로 얻을 수 있게 한다. 로봇 디바이스는 청소될 표면 상에 위치되는 장애물들을 검출하고 장애물들의 검출 및 이후의 위치 선정에 의해, 로봇 청소 디바이스가 로봇 청소 디바이스가 검출된 장애물들에 의해 방해받지 않고 이동할 것 같은 청소될 표면의 하나 이상의 구획을 보다 상세히 식별할 수 있는 것은 더 유리하다. 예를 들어, 청소될 표면의 더 작은 구획이 테이블, 의자, 플로어 스탠드, 케이블, 벽에 매달린 사이드보드 등과 같은 비교적 많은 수의 가구를 수용할 지도 모른다. 본 발명에서, 그러한 구획들이 유리하게는 로봇 청소 디바이스에 의해 식별되므로, 로봇 청소 디바이스가 장애물들이 비교적 없는 구획에서보다 많은 장애물이 위치되는 룸의 식별된 구획들에서 훨씬 더 방해받을 것 같고, 장애물들이 없는 구획이 룸이 청소될 때, 우선순위가 정해질 것이라는 결정이 내려질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 더 적은 수의 장애물을 포함하는 구획은 유리하게는 로봇 청소 디바이스가 더 큰 수의 장애물을 포함하는 구획과 비교하여 방해받지 않고 더 이동할 것 같은 구획인 것으로 고려된다.
본 발명의 추가 실시예에서, 미리 결정된 임계값 미만의 높이를 갖는 장애물들을 포함하는 구획은 유리하게는 로봇 청소 디바이스가 방해받지 않고 이동할 것 같은 구획인 것으로 고려된다. 예를 들어, 로봇 청소 디바이스가 말하자면, 5 ㎝보다 더 높은 장애물들을 통해 이동하는 데 있어서 문제들을 가질 것이라고 가정하면, 임계값은 5 ㎝로 설정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 미리 결정된 여유 임계값을 초과하는 여유 높이를 갖는, 로봇 청소 디바이스가 그 밑에서 이동할 장애물들을 포함하는 구획은 유리하게는 로봇 청소 디바이스가 방해받지 않고 이동할 것 같은 구획인 것으로 고려된다. 예를 들어, 로봇 청소 디바이스의 높이가 5 ㎝라고 가정하면, 여유 임계치는 5 ㎝ 바로 위의 값으로 설정될 것이다.
일반적으로, 청구항들에 사용되는 모든 용어는 본원에 달리 명확히 정의되지 않는다면, 기술 분야에서의 통상적 의미에 따라 해석되어야 한다. "한/하나의/그 요소, 장치, 구성요소, 수단, 단계 등"에 대한 모든 참조는 달리 명확히 진술되지 않는다면, 요소, 장치, 구성요소, 수단, 단계 등의 적어도 하나의 예를 지칭하는 것으로 개방적인 것으로 해석되어야 한다. 본원에 개시되는 임의의 방법의 단계는 명확히 진술되지 않는다면, 개시된 정확한 순서로 수행될 필요가 없다.
이제 첨부 도면들을 참조하여 본 발명을 예로서 설명한다:
도 1a는 본 발명의 실시예들에 따른 로봇 청소 디바이스의 저면도를 도시한다.
도 1b는 표면이 청소되게 되는 본 발명의 기본적 실시예에 따른 방법의 흐름도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 로봇 청소 디바이스의 정면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 예를 들어, 거실의 바닥의 형태의 청소될 표면을 도시한다.
도 4는 도 3에 도시된 표면이 청소되게 되는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 흐름도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 더 많은 구획으로 분할되는 도 3의 청소될 표면을 도시한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 문턱에 의해 분할되는 도 3의 청소될 표면을 도시한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 장애물 아래를 지나는 로봇 디바이스를 도시한다.
이제 첨부 도면들을 참조하여 본 발명을 이하에 보다 충분히 설명할 것이며, 이 첨부 도면들에서 본 발명의 특정 실시예들이 도시된다. 그러나, 본 발명은 많은 상이한 형태로 구현될 수 있고 본원에 제시되는 실시예들로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 하며; 오히려, 이러한 실시예들은 본 발명이 철저하고 완벽해지고, 본 발명의 범위를 당업자에게 충분히 전하도록 예로서 제공된다. 설명 전체에 걸쳐 유사 참조 번호들은 유사 요소들을 지칭한다.
본 발명은 로봇 청소 디바이스들 또는 다시 말해서, 표면을 청소하는 자동적인, 자체 추진식 기계들 예를 들어, 로봇 진공 청소기, 로봇 스위퍼 또는 로봇 바닥 세척기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 로봇 청소 디바이스는 콘센트를 사용하여 작동되고 코드를 갖거나, 배터리로 작동되거나, 임의의 다른 종류의 적절한 에너지원 예를 들어, 태양 에너지를 사용할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예들에 따른 로봇 청소 디바이스(10)를 저면도로 도시하며, 즉 로봇 청소 디바이스의 하단측이 도시된다. 화살표는 로봇 청소 디바이스의 전방향을 나타낸다. 로봇 청소 디바이스(10)는 청소 디바이스가 청소될 표면 상에서 이동될 수 있도록 구동 휠들(12, 13)의 이동을 가능하게 하는 2개의 전기 휠 모터(15a, 15b)의 형태의 구동 수단을 포함하는 추진 시스템과 같은 구성요소들을 수용하는 본체(11)를 포함한다. 각각의 휠 모터(15a, 15b)는 청소될 표면에 걸쳐 로봇 청소 디바이스(10)를 이동시키기 위해, 예를 들어 방향 및/또는 회전 속도에 대하여 서로 독립적으로 회전하도록 각각의 구동 휠(12, 13)을 제어할 수 있다. 다수의 상이한 구동 휠 장치가 예상될 수 있다. 예를 들어, 구동 휠들(12, 13)이 구동 샤프트(미도시)를 따라 동축으로 배열되는 로봇 청소 디바이스들이 존재한다. 대안으로서, 트랙 추진 시스템 또는 심지어 호버크래프트 추진 시스템이 사용될 수 있다. 게다가, 상이한 구동 모터 장치들; 예를 들어, 하나의 구동 휠 및 하나의 구동 모터, 2개의 구동 휠 및 하나의 구동 모터, 또는 심지어 독립 제어를 위한 3개의 별도의 구동 모터를 갖는 3개의 휠 등이 가능하다. 로봇 청소 디바이스가 보다 통상적인 원형 형상의 본체, 또는 3각형 형상의 본체를 갖는 디바이스와 같이 임의의 적절한 형상을 가질 수 있다는 점이 주목되어야 한다.
마이크로프로세서와 같은 제어기(16)는 로봇 청소 디바이스가 내비게이팅해야 하는 벽, 플로어 스탠드, 테이블 다리, 낮게 매달린 벽 장착 가구 등의 형태의 장애물들을 검출하는 장애물 검출 디바이스(미도시)로부터 수신되는 정보를 고려해서 필요에 따라 구동 휠들(12, 13)을 회전시키도록 휠 모터들(15a, 15b)을 제어한다.
장애물 검출 디바이스는 장애물들을 검출하고 임의의 검출된 장애물에 대한 정보를 마이크로프로세서(16)에 전하는, 예를 들어 3D 카메라, 레이저들과의 조합된 카메라, 레이저 스캐너 등에 의해 구현되는 적외선(IR) 센서 및/또는 소나 센서, 마이크로파 레이더, 장애물 검출 디바이스의 주변들을 기록하는 3D 센서 시스템의 형태로 구현될 수 있다. 마이크로프로세서(16)는 장애물 검출 디바이스에 의해 제공되는 정보에 따라 휠들(12, 13)의 이동을 제어하도록 휠 모터들(15a, 15b)과 통신하여, 로봇 청소 디바이스(10)가 청소될 표면에 걸쳐 원하는 바에 따라 이동할 수 있다.
게다가, 본체(11)는 로봇 청소기(10)의 하단에서의 개구부(18)에 배열되는 회전 가능 브러시 롤의 형태로 청소될 표면에서 쓰레기 및 먼지를 제거하는 청소 부재(17)를 갖도록 선택적으로 구성된다. 따라서, 회전 가능 브러시 롤(17)은 청소 디바이스(10)의 먼지 및 쓰레기 수집 특성들을 강화하기 위해 개구부(18)에 수평축을 따라 배열된다. 브러시 롤(17)을 회전시키기 위해, 브러시 롤 모터(19)는 제어기(16)로부터 수신되는 명령어들에 따라 브러시 롤의 회전을 제어하도록 브러시 롤에 작동적으로 결합된다.
더욱이, 로봇 청소기(10)의 본체(11)는 본체(11)의 하단측에서 개구부(18)를 통하여 본체에 수용되는 먼지 챔버 또는 사이클론 장치(미도시)로 쓰레기를 이송하기 위한 기류를 생성하는 흡입 팬(20)을 포함한다. 흡입 팬(20)은 제어기(16)에 통신적 연결되는 팬 모터(21)에 의해 구동되며, 팬 모터(21)는 제어기로부터 흡입 팬(20)을 제어하기 위한 명령어들을 수신한다.
도 1a를 추가로 참조하면, 하나 이상의 마이크로프로세서의 형태로 구현되는 처리부(16)는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 플래시 메모리 또는 하드 디스크 드라이브와 같은 마이크로프로세서와 연관된 적절한 저장 매체(26)로 다운로드되는 컴퓨터 프로그램(25)을 실행시키도록 구성된다. 처리부(16)는 컴퓨터 실행 가능 명령어들을 포함하는 적절한 컴퓨터 프로그램(25)이 저장 매체(26)에 다운로드되고 처리부(16)에 의해 실행될 때, 본 발명의 실시예들에 따른 방법을 수행하도록 구성된다. 저장 매체(26)는 컴퓨터 프로그램(25)을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품일 수도 있다. 대안적으로, 컴퓨터 프로그램(25)은 디지털 다목적 디스크(DVD), 컴팩트 디스크(CD) 또는 메모리 스틱과 같은 적절한 컴퓨터 프로그램 제품에 의해 저장 매체(26)로 전송될 수 있다. 추가 대안으로서, 컴퓨터 프로그램(25)은 네트워크를 통해 저장 매체(116)로 다운로드될 수 있다. 처리부(16)는 대안적으로 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 반도체(ASIC), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA), 복합 프로그램 가능 논리 소자(CPLD) 등의 형태로 구현될 수 있다.
도 1b는 표면이 청소되게 되는 본 발명의 기본적 실시예에 따른 방법의 흐름도를 도시한다. 제1 단계(S101)에서, 로봇 디바이스(10)의 제어기(16)는 앞서 논의된 바와 같은 임의의 적절한 대상 검출 디바이스를 채용하는 것에 의해 청소될 표면 상에 위치되는 장애물들을 검출한다. 청소될 표면 상에 또는 위에 위치되는 장애물들이 이미 이전 회들의 청소 동안 검출되고 메모리(26)에 저장되었을 수 있다는 점이 주목될 것이다. 그럼에도 불구하고 단계(S102)에서, 로봇 청소 디바이스(10)는 로봇 청소 디바이스(10)가 검출된 장애물들에 의해 방해받지 않고 이동할 것 같은 청소될 표면의 하나 이상의 구획을 식별한다. 그 후에 단계(S103)에서, 제어기(16)는 휠 모터들(15a, 15b) 및 휠들(12, 13)의 형태의 추진 시스템으로 제어 신호들을 송신함으로써 표면에 걸친 로봇 청소 디바이스(10)의 이동을 제어하여, 장애물들에 충돌하는 것을 피할 것이다. 로봇 청소 디바이스(10)의 이동을 제어하는 단계가 착수되어 식별된 장애물 없는 구획들의 청소가 로봇 청소 디바이스가 검출된 장애물들에 의해 더 방해받을 것 같은 표면의 구획들에 앞서 우선순위가 정해진다.
상이한 청소 상황들을 예시하는 다수의 실시예들을 이하에서 상세히 설명할 것이다.
도 2는 적어도 카메라(23) 그리고 수평으로 또는 수직으로 배향된 라인 레이저들일 수 있는 제1 및 제2 라인 레이저(27, 28)를 포함하는 3D 카메라 시스템(22)의 형태의 이전에 언급된 장애물 검출 디바이스를 도시하는 본 발명의 일 실시예에서의 도 1a의 로봇 청소 디바이스(10)의 정면도를 도시한다. 도 1a를 참조하여 앞서 논의된 제어기(16), 본체(11), 구동 휠들(12, 13) 및 회전 가능 브러시 롤(17)이 추가로 도시된다. 제어기(16)는 로봇 청소 디바이스의 근처의 이미지들을 기록하는 카메라(23)에 작동적으로 결합된다. 제1 및 제2 라인 레이저들(27, 28)은 바람직하게는 수직선 레이저들일 수 있고 카메라(23)의 측면에 배열되고 로봇 청소 디바이스(10)의 높이 및 폭보다 더 큰 높이 및 폭을 조명하도록 구성된다. 게다가, 카메라(23)의 각도는 바람직하게는 제1 및 제2 라인 레이저들(27, 28)에 의해 조명되는 공간보다 더 작다. 카메라(23)는 초당 복수의 이미지를 캡처하고 기록하도록 제어기(16)에 의해 제어된다. 이미지들로부터의 데이터는 제어기(16)에 의해 추출되고 데이터는 전형적으로 메모리(26)에 저장된다.
제1 및 제2 라인 레이저(27, 28)는 보통 로봇 청소 디바이스(10)의 이동 방향에서 로봇 청소 디바이스(10)의 근처를 바람직하게는 수직 배향으로 스캐닝하도록 구성된다. 제1 및 제2 라인 레이저들(27, 28)은 가구, 벽들, 및 집 또는 룸의 다른 대상들을 조명하는 레이저 빔들을 방출하도록 구성된다. 디바이스(23)는 로봇 청소 디바이스(10)가 청소될 표면에 걸쳐 이동하고 있는 동안, 이미지들로부터 특징들을 추출하고 로봇 청소 디바이스(10)에 의해 커버되는 거리를 측정함으로써, 제어기(16)가 로봇 청소 디바이스(10)가 작동되고 있는 주변들의 표현 또는 레이아웃을 생성하는 이미지들을 캡처하고 기록하도록 제어기(16)에 의해 제어된다. 따라서, 제어기(16)는 기록된 이미지들로부터 청소될 표면에 대한 로봇 청소 디바이스(10)의 위치 데이터를 유도하고, 유도된 위치 데이터로부터 주변들의 3D 표현을 생성하고, 청소될 표면이 생성된 3D 표현을 고려하여 내비게이팅될 수 있도록 로봇 디바이스로 공급되는 생성된 3D 표현 및 내비게이션 정보에 따라 청소될 표면에 걸쳐 로봇 청소 디바이스를 이동시키도록 구동 모터(15)를 제어한다.
따라서, 3D 카메라 시스템(22)에 의해 기록되는 이미지들에 기반하여 생성되는 3D 표현은 로봇 청소 디바이스가 내비게이팅해야 하는 벽, 플로어 스탠드, 테이블 다리의 형태의 장애물들의 검출을 용이하게 한다. 따라서, 로봇 청소 디바이스(10)는 작동됨으로써/청소함으로써 환경 또는 주변들 주위를 학습하도록 구성된다.
도 2에 대하여 예시적 목적으로, 3D 카메라 시스템(22)은 로봇 청소 디바이스(10)의 본체(11)에서 분리된다. 그러나 실질적 구현에서, 3D 카메라 시스템(22)은 로봇 청소 디바이스(10)의 높이를 최소화하여, 로봇 청소 디바이스(10)가 예를 들어, 소파와 같은 장애물들 아래를 지나는 것을 가능하게 하도록 로봇 청소 디바이스(10)의 본체(11)와 통합될 가능성이 있다.
도 3은 예를 들어, 거실의 바닥의 형태의 청소될 표면(30)을 도시한다. 이러한 예에서, 룸은 테이블 주변에 위치되는 거실 테이블(31) 및 그러한 의자들(32)과 같은 가구를 수용한다. 게다가, 2개의 안락 의자(33, 34)는 커피 테이블(35)과 함께 룸의 하부 좌측 부분에 위치된다. 더욱이, 사이드보드(36)는 룸의 하부 우측 부분에 상주한다. 본 발명의 실시예들에 따른 로봇 청소 디바이스(10)는 본 발명의 상부 우측 부분에 유휴 모드로 있어 청소 프로그램을 시작하는 것을 대기한다.
도 4는 도 3에 도시된 표면(30)이 청소되게 되는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 흐름도를 도시한다. 로봇 청소 디바이스(10)에 포함되는 구조적 요소들에 대해서는 도 1a 및 도 2를 또한 참조한다. 제1 단계(S101)에서, 로봇 디바이스(10)의 제어기(16)는 청소될 표면 상에 위치되는 장애물들(31 내지 36)을 검출한다. 주변의 이미지들을 캡처하고 이미지들에서 식별되는 장애물들에 대한 위치 데이터를 추출하도록 3D 카메라 시스템(22)을 사용함으로써, 제어기(16)는 대상들/장애물들이 룸에 위치되는 곳을 식별한다. 제어기(16)는 로봇 청소 디바이스의 근처의 이미지들을 기록하도록 3D 카메라 시스템(22)에 신호를 보낸다. 제1 및 제2 수직선 레이저들(27, 28)은 특징들이 카메라(23)에 의해 캡처되는 이미지들로부터 제어기(16)에 의해 추출될 수 있어, 장애물들(31 내지 36)을 검출하도록 로봇(10) 앞의 영역을 조명한다. 청소될 표면(30)의 3D 표현이 이미 거실을 청소하는 이전 회들로부터 생성되고 메모리(26)에 저장되었을 수 있다는 점이 주목될 것이다. 그럼에도 불구하고 단계(S101b)에서, 로봇 청소 디바이스(10)는 룸에서의 장애물들에 대한 로봇 청소 디바이스(10)의 위치뿐만 아니라 룸의 실제 경계들을 알도록 룸의 3D 표현에 대하여 그 자체를 위치시킨다.
장애물들(31 내지 36)이 검출되었으면, 제어기는 단계(S102)에서 룸의 3D 표현으로부터 로봇 청소 디바이스(10)가 검출된 장애물들(31 내지 36)에 의해 방해받지 않고 이동할 것 같은 청소될 표면(30)의 하나 이상의 구획을 식별한다. 도 3의 도시에서, 파선들에 의해 범위가 정해지는 구획(37)은 로봇 청소 디바이스(10)가 임의의 장애물에 의해 방해받지 않을 구획으로서 식별된다. 그 후에 단계(S103)에서, 제어기(16)는 위치시키는 것에 기반하여 청소될 표면(30)에 걸쳐 로봇 청소 디바이스(10)의 이동을 제어할 것이며, 즉 제어기(16)는 3D 카메라 시스템(22)에 의해 캡처되는 이미지들로부터 제어기에 의해 유도되는 위치 데이터를 고려함으로써 로봇 청소 디바이스를 이동시켜, 장애물들에 충돌하는 것을 피하도록 휠 모터들(15a, 15b) 및 휠들(12, 13)의 형태의 추진 시스템으로 제어 신호들을 송신할 것이다. 추가로 단계(S104)에서, 로봇 청소 디바이스의 이동을 제어하는 단계가, 식별된 장애물 없는 구획(37)의 청소가 의자들(32) 및 거실 테이블(31) 주변과 같은 검출된 장애물들에 의해 로봇 청소 디바이스가 더 방해받을 것 같은 표면의 구획들에 앞서 우선순위가 정해지도록 착수된다.
도 3에 도시된 것과 같이, 로봇 청소 디바이스(10)는 제어기(16)가 적절한 내비게이션 정보에 따르게 함으로써 표면이 청소될 때까지, 구획(37)에 의해 범위가 정해지는 바닥 위에서 앞뒤로 평행 스트로크(stroke)들을 행한다. 그것은 그 다음 더 많은 장애물이 있는 룸의 구획으로 옮겨질 수 있다. 임의의 장애물에 막혔을 경우에는, 유리하게는 적어도 장애물 없는 것으로 식별되는 바닥의 구획(37)을 여전히 청소했을 것이다. 도 3에 도시된 것 이외의 이동의 다른 패턴들이 가능하다는 점이 주목될 것이다.
또한, 도 4를 참조하면 그리고 도 5를 추가로 참조하면, 도 4의 흐름도의 단계(S102)와 관련되어 논의되었던 바와 같이, 장애물들(31 내지 36)이 검출되었으면, 제어기(16)는 룸의 3D 표현으로부터 로봇 청소 디바이스(10)가 검출된 장애물들(31 내지 36)에 의해 방해받지 않고 이동할 것 같은 청소될 표면(30)의 하나 이상의 구획을 식별한다. 도 3의 도시에서, 파선들에 의해 범위가 정해지는 구획(37)은 로봇 청소 디바이스(10)가 임의의 장애물에 의해 방해받지 않을 구획으로서 식별되었다. 도 5를 추가로 참조하면, 제어기는 장애물들이 없는 다른 2개의 구획(38, 39)을 식별할 것이다. 이제, 식별된 구획들(38, 39)을 내비게이팅하는 것은 로봇 청소 디바이스(10)에 대해 이동의 더 "자연스러운" 패턴인, 평행 스트로크들이 앞뒤로 착수될 수 있었던 구획(37)을 내비게이팅하는 것보다 더 복잡하다. 그럼에도 불구하고, 제어기(16)는 단계(S103)에서 [제1 구획(37)이 청소된 후에] 식별된 제2 구획(38)의 청소가 제3 구획(39)으로 옮겨지는 것에 앞서 우선순위가 정해지도록 상술한 바와 같은 위치시키는 것에 기반하여 청소될 표면(30)에 걸친 로봇 청소 디바이스(10)의 이동을 제어할 것이다. 그 후에, 로봇 청소 디바이스(10)는 룸의 남은 구획들로 옮겨질 것이다. 도 5로부터 추론될 수 있는 바와 같이, 로봇 청소 디바이스는 제1 구획을 청소할 때와 비교하여 제2 구획(38) 및 제3 구획(39)을 청소할 때 상이한 패턴으로 이동하여야 할 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예가 구현되는 상황을 도시한다. 이러한 상황에서, 청소될 표면(30)은 문턱(40)에 의해 분할되며, 도면의 하부 부분의 바닥(42)은 도면의 상부 부분의 바닥(41)보다 더 높게 위치된다. 높이의 차이가 5 ㎝라 가정하면, 로봇 청소 디바이스(10)가, 예를 들어 도 3에 도시되었던 바와 같이 표면(30)을 가로지르려고 하는 경우, 로봇 청소 디바이스(10)가 문 앞의 계단에 막힐 큰 위험이 있다. 그러므로 이러한 특정 실시예에서, 문 앞의 계단(40)의 높이가 말하자면, 4 ㎝의 미리 결정된 임계값을 초과하므로, 제어기(16)는 구획(41), 즉 도면의 상부 부분의 표면(30) 대략 3분의 2에 걸친 구획을 로봇 청소 디바이스가 방해받지 않고 이동할 것 같은 구획인 것으로 식별할 것이다. 따라서, 로봇 청소 디바이스(10)는 구획(42)으로 옮겨지기 전에 구획(41)을 청소할 것이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 추가 실시예에서, 로봇 청소 디바이스(10)가 이동하여야 할 낮게 매달린 벽 장착 사이드보드와 같은 장애물(50)의 여유 높이(h)가 미리 결정된 여유 임계값을 초과하면, 장애물(50)을 포함하는 구획은 로봇 청소 디바이스(10)가 방해받지 않고 이동할 것 같은 구획인 것으로 고려된다. 그러나, 여유 높이(h)가 로봇 청소 디바이스(10)의 높이와 동일하거나, 이것보다 약간만 더 큰 것에 버금가게 되면, 구획은 로봇 청소 디바이스(10)가 사이드보드(50) 아래에서 움직일 수 없게 될 큰 위험이 있으므로, 낮은 우선순위가 주어질 것이다. 예를 들어, 로봇 디바이스의 높이가 5 ㎝이고 사이드보드(50)의 여유 높이(h)가 5.5 ㎝이면, 로봇 청소 디바이스(10)는, 특히 사이드보드가 그것의 하단측 상에 돌출되는 요소들(미도시)을 가지면, 움직일 수 없을 위험이 있다. 로봇 청소 디바이스(10)의 구동 휠(12) 및 회전 브러시 롤(17)이 또한 도 7에 도시된다.
본 발명의 추가 실시예에서, 룸(30)의 하나 이상의 구획이 룸의 하부 좌측 부분의 소파들(33, 34) 및 커피 테이블(35) 주변의 비교적 빽빽한 영역과 같은, 로봇 청소 디바이스(10)의 청소가 면제될 구획들로 식별되는 것으로도 예상된다. 오히려, 로봇 청소 디바이스(10)는 상이한 룸으로 진행하고 청소가 청소 프로그램의 맨 끝 부분에서 면제되었던 구획들로 선택적으로 복귀할 수 있다.
본 발명을 주로 수 개의 실시예를 참조하여 상술하였다. 그러나, 당업자에 의해 손쉽게 이해되는 바와 같이, 앞서 개시된 실시예들 이외의 다른 실시예들이 첨부된 특허 청구항들에 의해 정의되는 본 발명의 범위 내에서 동등하게 가능하다.

Claims (16)

  1. 로봇 청소 디바이스의 작동을 제어하는 방법으로서:
    장애물들을 검출하는 단계(S101);
    상기 검출된 장애물들에 대하여 상기 로봇 청소 디바이스를 위치시키는 단계(S101b);
    상기 로봇 청소 디바이스가 상기 검출된 장애물들에 의해 방해받지 않고 이동할 것 같은 청소될 하나 이상의 구획을 식별하는 단계(S102); 및
    상기 식별된 하나 이상의 구획의 청소가 상기 로봇 청소 디바이스가 상기 검출된 장애물들에 의해 더 방해받을 것 같은 표면의 구획들에 앞서 우선순위가 정해지도록 상기 로봇 청소 디바이스의 이동을 제어하는 단계(S103)
    를 포함하고,
    더 적은 수의 장애물을 포함하는 구획은 상기 로봇 청소 디바이스가 더 큰 수의 장애물을 포함하는 구획과 비교하여 방해받지 않고 더 이동할 것 같은 구획인 것으로 고려되며,
    상기 장애물들을 검출하는 단계는 수직선 레이저에 의해 상기 로봇 청소 디바이스의 앞 영역을 수직 배향으로 스캐닝하는 것을 포함하고,
    상기 위치시키는 단계(S101b)는 청소될 표면의 3D 표현이 이전 청소로부터 이미 생성되어 메모리에 저장되어 있다 하더라도 수행되며,
    상기 로봇 청소 디바이스의 이동을 제어하는 단계(S103)는 상기 위치시키는 단계(S101b)에 기반하여 수행되는 것인, 로봇 청소 디바이스의 작동 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 미리 결정된 임계값 미만의 높이를 갖는 장애물들을 포함하는 구획은 상기 로봇 청소 디바이스가 방해받지 않고 이동할 것 같은 구획인 것으로 고려되는 것인 로봇 청소 디바이스의 작동 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 로봇 청소 디바이스가 청소하지 않을 하나 이상의 구획을 식별하는 단계를 더 포함하는 로봇 청소 디바이스의 작동 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서, 미리 결정된 여유 임계값을 초과하는 여유 높이를 갖는, 상기 로봇 청소 디바이스가 이동할 장애물들을 포함하는 구획은 상기 로봇 청소 디바이스가 방해받지 않고 이동할 것 같은 구획인 것으로 고려되는 것인 로봇 청소 디바이스의 작동 제어 방법.
  7. 본체(11);
    로봇 청소 디바이스(10)를 이동시키도록 구성되는 추진 시스템(12, 13, 15a, 15b);
    장애물들(31 내지 36)을 검출하도록 구성되는 장애물 검출 디바이스(22);
    상기 로봇 청소 디바이스를 이동시키기 위해 상기 추진 시스템을 제어하도록 구성되며, 또한 상기 로봇 청소 디바이스가 상기 검출된 장애물들에 의해 방해받지 않고 이동할 것 같은 하나 이상의 구획(37, 38, 39)을 식별하고, 상기 식별된 하나 이상의 구획의 청소가 상기 로봇 청소 디바이스가 상기 검출된 장애물들에 의해 더 방해받을 것 같은 표면의 구획들에 앞서 우선순위가 정해지도록 상기 로봇 청소 디바이스의 이동을 제어하도록 구성되는 제어기(16)
    를 포함하고,
    더 적은 수의 장애물을 포함하는 구획(37)은 상기 로봇 청소 디바이스가 더 큰 수의 장애물(31 내지 36)을 포함하는 구획과 비교하여 방해받지 않고 더 이동할 것 같은 구획인 것으로 고려되며,
    상기 장애물 검출 디바이스(22)는 상기 로봇 청소 디바이스의 앞 영역을 수직 배향으로 스캐닝하도록 구성되는 제1 및 제2 수직선 레이저(27, 28)를 포함하고,
    상기 제어기(16)는 상기 장애물 검출 디바이스(22)로부터 유도되는 위치 데이터로부터 상기 검출된 장애물들(31 내지 36)에 대하여 상기 로봇 청소 디바이스를 위치시키도록 추가로 구성되며, 검출된 장애물들에 대한 상기 로봇 청소 디바이스의 위치 설정은 청소될 표면의 3D 표현이 이전 청소로부터 이미 생성되어 메모리에 저장되어 있다 하더라도 수행되고, 상기 로봇 청소 디바이스의 이동의 제어는 검출된 장애물들에 대한 상기 로봇 청소 디바이스의 위치 설정에 기반하여 수행되는 것인, 로봇 청소 디바이스(10).
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서, 상기 장애물 검출 디바이스는 3D 센서 시스템(22)을 포함하는 것인 로봇 청소 디바이스(10).
  10. 제9항에 있어서, 상기 3D 센서 시스템(22)은:
    상기 로봇 청소 디바이스의 근처의 이미지들을 기록하도록 구성되는 카메라 디바이스(23)를 포함하며,
    상기 제어기(16)는 상기 기록된 이미지들로부터 상기 위치 데이터를 유도하도록 추가로 구성되는 것인 로봇 청소 디바이스(10).
  11. 삭제
  12. 제7항에 있어서, 미리 결정된 임계값 미만의 높이를 갖는 장애물들을 포함하는 구획(41)은 상기 로봇 청소 디바이스가 방해받지 않고 이동할 것 같은 구획인 것으로 고려되는 것인 로봇 청소 디바이스(10).
  13. 제7항에 있어서, 상기 제어기(16)는:
    상기 로봇 청소 디바이스가 청소하지 않을 하나 이상의 구획을 식별하도록 추가로 구성되는 것인 로봇 청소 디바이스(10).
  14. 제7항에 있어서, 미리 결정된 여유 임계값을 초과하는 여유 높이(h)를 갖는, 상기 로봇 청소 디바이스가 이동할 장애물들(50)을 포함하는 구획은 상기 로봇 청소 디바이스가 방해받지 않고 이동할 것 같은 구획인 것으로 고려되는 것인 로봇 청소 디바이스(10).
  15. 컴퓨터 실행 가능 명령어들이 디바이스에 포함되는 처리부(16) 상에서 실행될 때, 제1항에 인용된 단계들을 디바이스(10)가 수행하게 하는 컴퓨터 실행 가능 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램(25)이 저장된 컴퓨터 판독 가능 매체(26).
  16. 삭제
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