KR102450982B1 - 청소용 이동장치, 충전장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 청소용 이동장치, 충전장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 청소용 이동장치는, 청소를 수행하는 클리닝부; 청소용 이동장치를 이동시키는 주행부; 청소용 이동장치의 주위 환경을 촬상하는 카메라; 및 카메라에 의해 촬상된 이미지로부터 소정 패턴을 검출하고, 검출된 패턴의 개수 또는 두께에 기초하여 충전 스테이션에 대한 청소용 이동장치의 상대적인 위치를 결정하여, 결정된 위치에 따라 청소용 이동장치의 이동이 제어되도록 주행부를 제어하는 프로세서를 포함한다. 이에 의하여, 간단한 구조에 의해 충전 스테이션에 대한 청소로봇의 상대적인 위치를 결정함으로써, 청소로봇의 이동 제어가 용이한 효과를 기대할 수 있다.

Description

청소용 이동장치, 충전장치 및 그 제어방법{MOVING APPARATUS FOR CLEANING, CHARGING APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF}

본 발명은 청소용 이동장치, 충전장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동으로 주행하면서 바닥면을 청소하는 청소용 이동장치, 충전장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

청소로봇과 같은 청소용 이동장치는 가정 내의 바닥면과 같은 소정의 지면을 청소하기 위한 청소모듈 및 지면 위를 이동하기 위한 이동모듈을 구비하며, 지면 위를 이동하며 자동으로 청소를 수행하는 전자장치이다.

청소로봇은 배터리 충전이나 그 상태를 점검할 수 있는 충전 스테이션으로 마련되는 충전장치에 도킹된다. 청소로봇은 자유로운 주행을 위해 외부 전원 또는 충전 스테이션에 유선으로 접속되어 있지 않고 무선 구조를 가지며, 충전장치에 도킹됨으로써 내부의 배터리를 충전시킨다.

청소로봇은 주행 중에 배터리의 전력이 소정치 이하로 떨어져서 충전의 필요가 발생하거나 또는 사전 설정된 알고리즘에 따라서 정해진 청소 프로세스가 완료되면, 충전 스테이션의 위치로 이동 및 도킹하도록 제어된다.

또한, 청소로봇은 바닥면을 주행하며 청소를 수행하는 동안에는 충전 스테이션과의 충돌을 회피하여 이동하도록 제어된다.

청소로봇이 충전 스테이션의 위치로 이동 또는 회피하기 위한 방법으로서, 적외선 감지 구조가 제안되어 있다.

구체적으로, 충전 스테이션이 적외선을 방사하면, 청소로봇의 수광센서가 이를 감지함으로써 청소로봇이 충전 스테이션으로 이동 또는 회피되도록 제어된다. 이를 위해 충전 스테이션에는 적외선을 조사하는 구성을 설치하는 한편, 청소로봇에 적외선을 수광하는 구성이 설치될 필요가 있다.

따라서, 이러한 방법은 구현 시에 구조가 복잡해지며 제조 비용이 상승한다. 또한, 이러한 방법은, 적외선의 특성 상 간섭에 취약하고, 청소로봇이 충전 스테이션을 감지할 수 있는 거리 범위가 상대적으로 짧으며, 설치 환경이나 부품의 품질에 따라 광의 도달거리가 상이할 수 있어, 청소로봇의 제어가 정상적으로 이루어지지 않고, 예를 들어 청소로봇이 충전 스테이션에 충돌하거나 예상하지 않은 위치에서 정지 또는 주행방향이 전환되는 등의 오류가 발생할 가능성이 있다.

본 발명은, 상기한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 간단한 구조에 의해 충전장치에 대한 청소로봇의 상대적인 위치를 결정함으로써, 청소로봇의 이동 제어가 용이한 청소용 이동장치, 충전장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은, 이미지 내의 패턴 또는 색상을 식별하는 간단한 방법 만으로, 청소로봇의 위치를 간편하고 쉽게 인지할 수 있는 청소용 이동장치, 충전장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명 일 실시예에 따른 청소용 이동장치는, 청소를 수행하는 클리닝부; 청소용 이동장치를 이동시키는 주행부; 청소용 이동장치의 주위 환경을 촬상하는 카메라; 및 카메라에 의해 촬상된 이미지로부터 소정 패턴을 검출하고, 검출된 패턴의 개수 또는 두께에 기초하여 충전 스테이션에 대한 청소용 이동장치의 상대적인 위치를 결정하여, 결정된 위치에 따라 청소용 이동장치의 이동이 제어되도록 주행부를 제어하는 프로세서를 포함한다. 이에 의하여, 간단한 구조에 의해 충전 스테이션에 대한 청소로봇의 상대적인 위치를 결정함으로써, 청소로봇의 이동 제어가 용이하다.

상대적인 위치는, 충전 스테이션에 대한 청소용 이동장치의 접근정도 및 진입방향을 포함할 수 있다. 이에, 청소로봇의 위치 정확도가 향상된다.

패턴은 제1 패턴과 제2 패턴을 포함하고, 프로세서는, 검출된 제1 패턴에 의해 충전 스테이션을 식별하고, 검출된 제2 패턴의 개수 또는 두께에 대응하여 접근정도를 결정하며, 청소용 이동장치가 충전 스테이션에 근접하면 제2 패턴의 개수 또는 두께가 증가할 수 있다. 이에, 다른 장애물과 충전장치의 식별이 용이하며, 청소로봇이 충전 스테이션으로 유도되는데 있어 편의를 제공한다.

프로세서는, 촬상된 이미지의 색상 또는 색상 조합에 기초하여 진입방향을 결정할 수 있다. 이에, 복잡한 이미지 처리과정이 필요없이, 청소로봇의 진향방향을 쉽게 인지할 수 있다.

프로세서는, 결정된 상대적인 위치에 따라 청소용 이동장치가 충전 스테이션에 근접한 것으로 결정되면, 청소용 이동장치가 충전 스테이션에 도킹 또는 충전 스테이션을 회피하여 이동하도록 주행부를 제어할 수 있다. 이에, 청소로봇의 현재 위치에 따른 도킹주행 또는 회피주행이 적절하게 이루어지도록 제어된다.

프로세서는, 결정된 상대적인 위치에 따라 청소용 이동장치가 충전 스테이션의 정면이 아닌 다른 방향으로 진입하는 것으로 결정되면, 청소용 이동장치가 충전 스테이션의 정면에 위치되게 방향을 전환하여 이동하도록 주행부를 제어할 수 있다. 이에, 도킹주행 시 청소로봇의 위치에 상관없이 정확한 도킹이 이루어진다.

프로세서는, 결정된 상대적인 위치에 따라, 청소용 이동장치가 충전 스테이션으로 근접하도록 하고, 충전 스테이션에 근접된 청소용 이동장치가 충전 스테이션의 정면에 위치되게 방향을 전환하여 이동하도록 주행부를 제어할 수 있다. 이에, 청소로봇이 충전장치의 정면으로 진입하지 않는 경우에도 적절하게 방향을 전환하여 도킹이 이루어진다.

한편, 본 발명 다른 실시예에 따른 청소용 이동장치는, 청소를 수행하는 클리닝부; 청소용 이동장치를 이동시키는 주행부; 청소용 이동장치의 주위 환경을 촬상하는 카메라; 및 카메라에 의해 촬상된 이미지로부터 카메라의 화각에 대응하여 제1 모양과 제2 모양 중 어느 하나로 보이도록 가변되는 패턴을 검출하고, 검출된 패턴의 모양에 기초하여 충전 스테이션에 대한 청소용 이동장치의 상대적인 위치를 결정하여, 결정된 위치에 따라 청소용 이동장치의 이동이 제어되도록 주행부를 제어하는 프로세서를 포함한다. 이에 의하여, 간단한 구조에 의해 충전 스테이션에 대한 청소로봇의 상대적인 위치를 결정함으로써, 청소로봇의 이동 제어가 용이하다.

한편, 본 발명 일 실시예에 따른 이동장치의 충전장치는, 본체; 청소용 이동장치에 마련된 충전용 단자에 연결되는 충전용 커넥터; 및 본체의 적어도 일면에 마련되며, 충전장치에 대한 청소용 이동장치의 상대적 위치에 따라, 청소용 이동장치에 마련된 카메라에 의해 촬상된 이미지 내의 패턴의 개수 또는 두께가 변경되도록 하는 패턴변경부재를 포함한다. 패턴변경부재는, 본체의 적어도 일면에 대해 소정 각도로 설치되는 적어도 하나의 판상형 구조물을 포함할 수 있다. 이에 의하여, 충전장치에 간단한 구조를 추가함으로써, 청소로봇의 위치결정 과정에 편의를 제공한다.

한편, 본 발명 다른 실시예에 따른 이동장치의 충전장치는, 본체; 청소용 이동장치에 마련된 충전용 단자에 연결되는 충전용 커넥터; 및 본체의 적어도 일면에 마련되며, 청소용 이동장치에 마련된 카메라의 화각에 대응하여 제1 모양과 제2 모양 중 어느 하나로 보이도록 가변되는 적어도 하나의 편광필름을 갖는 패턴변경부재를 포함한다. 이에 의하여, 충전장치에 간단한 구조를 추가함으로써, 청소로봇의 위치결정 과정에 편의를 제공한다.

한편, 본 발명 일 실시예에 따른 청소용 이동장치의 제어방법은, 카메라에 의해 청소용 이동장치의 주위환경을 촬상하는 단계; 촬상된 이미지로부터 소정 패턴을 검출하는 단계; 검출된 패턴의 개수 또는 두께에 기초하여 충전 스테이션에 대한 청소용 이동장치의 상대적인 위치를 결정하는 단계; 및 결정된 위치에 따라 청소용 이동장치의 이동을 제어하는 단계를 포함한다. 이에 의하여, 간단한 구조에 의해 충전 스테이션에 대한 청소로봇의 상대적인 위치를 결정함으로써, 청소로봇의 이동 제어가 용이하다.

상대적인 위치는, 충전 스테이션에 대한 청소용 이동장치의 접근정도 및 진입방향을 포함할 수 있다. 이에, 청소로봇의 위치 정확도가 향상된다.

패턴은 제1 패턴과 제2 패턴을 포함하고, 상대적인 위치를 결정하는 단계는, 검출된 제1 패턴에 의해 충전 스테이션을 식별하는 단계와; 검출된 제2 패턴의 개수 또는 두께에 대응하여 접근정도를 결정하는 단계를 포함하며, 청소용 이동장치가 충전 스테이션에 근접하면 제2 패턴의 개수 또는 두께가 증가할 수 있다. 이에, 다른 장애물과 충전장치의 식별이 용이하며, 청소로봇이 충전 스테이션으로 유도되는데 있어 편의를 제공한다.

상대적인 위치를 결정하는 단계는, 촬상된 이미지의 색상 또는 색상 조합에 기초하여 진입방향을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 이에, 복잡한 이미지 처리과정이 필요없이, 청소로봇의 진향방향을 쉽게 인지할 수 있다.

청소용 이동장치의 이동을 제어하는 단계는, 결정된 상대적인 위치에 따라 청소용 이동장치가 충전 스테이션에 근접한 것으로 결정하는 단계; 및 청소용 이동장치가 충전 스테이션에 도킹 또는 충전 스테이션을 회피하여 이동하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 이에, 청소로봇의 현재 위치에 따른 도킹주행 또는 회피주행이 적절하게 이루어지도록 제어된다.

청소용 이동장치의 이동을 제어하는 단계는, 결정된 상대적인 위치에 따라 청소용 이동장치가 충전 스테이션의 정면이 아닌 다른 방향으로 진입하는 것으로 결정되면, 청소용 이동장치가 충전 스테이션의 정면에 위치되게 방향을 전환하여 이동하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 이에, 도킹주행 시 청소로봇의 위치에 상관없이 정확한 도킹이 이루어진다.

청소용 이동장치의 이동을 제어하는 단계는, 결정된 상대적인 위치에 따라, 청소용 이동장치가 충전 스테이션으로 근접하도록 제어하는 단계; 및 충전 스테이션에 근접된 청소용 이동장치가 충전 스테이션의 정면에 위치되게 방향을 전환하여 이동하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 이에, 청소로봇이 충전장치의 정면으로 진입하지 않는 경우에도 적절하게 방향을 전환하여 도킹이 이루어진다.

한편, 본 발명 다른 실시예에 따른 청소용 이동장치의 제어방법은, 카메라에 의해 청소용 이동장치의 주위환경을 촬상하는 단계; 촬상된 이미지로부터 카메라의 화각에 대응하여 제1 모양과 제2 모양 중 어느 하나로 보이도록 가변되는 패턴을 검출하는 단계;

검출된 패턴의 모양에 기초하여 충전 스테이션에 대한 청소용 이동장치의 상대적인 위치를 결정하는 단계; 및 결정된 위치에 따라 청소용 이동장치의 이동을 제어하는 단계를 포함한다. 이에 의하여, 간단한 구조에 의해 충전 스테이션에 대한 청소로봇의 상대적인 위치를 결정함으로써, 청소로봇의 이동 제어가 용이하다.

한편, 본 발명 일 실시예에 따른 청소용 이동장치와 충전장치를 포함하는 시스템은, 충전장치는, 본체의 적어도 일면에 마련되며 충전장치에 대한 청소용 이동장치의 상대적 위치에 따라 가변되어 보이는 패턴변경부재를 포함하며, 청소용 이동장치는, 청소를 수행하는 클리닝부; 청소용 이동장치를 이동시키는 주행부; 충전장치를 포함하는 청소용 이동장치의 주위 환경을 촬상하는 카메라; 및 카메라에 의해 촬상된 이미지로부터 패턴변경부재에 대응하는 소정 패턴을 검출하고, 검출된 패턴의 개수, 두께 또는 모양에 기초하여 충전장치에 대한 청소용 이동장치의 상대적인 위치를 결정하여, 결정된 위치에 따라 청소용 이동장치의 이동이 제어되도록 주행부를 제어하는 프로세서를 포함한다. 이에 의하여, 간단한 구조에 의해 충전 스테이션에 대한 청소로봇의 상대적인 위치를 결정함으로써, 청소로봇의 이동 제어가 용이하다.

상기한 바와 같은 본 발명의 청소용 이동장치, 충전장치 및 그 제어방법에 따르면, 간단한 구조에 의해 충전 스테이션에 대한 청소로봇의 상대적인 위치를 결정함으로써, 청소로봇의 이동 제어가 용이하다.

특히, 충전장치에 패턴변경부재를 설치하거나, 외부면이 각기 다른 색상을 가지도록 구성하여, 소정 패턴의 유무나 개수 혹은 색상과 같은 간단한 정보만으로 청로소봇의 위치를 용이하게 파악할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 충전장치에 대한 청소로봇의 상대적인 위치에 따라, 청소로봇이 충전장치를 적절하게 회피하거나, 혹은 도킹하도록 그 이동이 제어되어, 청소로봇 사용에 있어 사용자의 편의가 향상된다.

도 1은 본 발명 일 실시예에 의한 청소로봇 및 충전장치를 포함하는 시스템의 일례를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 청소로봇의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명 일 실시예에 따라 충전장치에 마련된 패턴변경부재를 도시한 도면들이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명 다른 실시예에 따라 충전장치에 마련된 패턴변경부재를 도시한 도면들이다.
도 9와 도 10은 본 발명 일 실시예에 따라 청소로봇의 위치를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11과 도 12는 본 발명 실시예에 따라 청소로봇이 회피주행을 수행하는 것을 도시한 도면이다.
도 13과 도 14는 본 발명 실시예에 따라 청소로봇이 도킹주행을 수행하는 것을 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명 일 실시예에 따른 청소로봇의 제어방법을 도시한 흐름도이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들에 관해 상세히 설명한다. 이하 실시예들의 설명에서는 첨부된 도면들에 기재된 사항들을 참조하는 바, 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 구성요소를 나타낸다.

도 1은 본 발명 일 실시예에 의한 청소로봇 및 충전장치를 포함하는 시스템의 일례를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템은 자율적으로 이동하며 소정 작업을 수행하는 이동장치와, 이동장치와 분리되고 소정의 위치에 고정적으로 설치된 상태에서 이동장치의 작업을 보조하는 보조장치를 포함한다.

도 1에 도시된 본 발명 실시예에서, 이동장치는 자동으로 주행하면서 일정한 면적 범위의 바닥면을 청소하는 청소용 이동장치인 청소로봇(100)이며, 보조장치는 청소로봇(100)의 배터리를 충전시키는 충전 스테이션(이하, 도킹 스테이션 또는 베이스 스테이션 이라고도 한다)으로 마련되는 충전장치(200)이다. 그러나, 본 발명의 사상이 적용될 수 있는 이동장치 및 보조장치 각각의 구현 방식은 한정되지 않으며, 청소로봇(100) 및 충전장치(200) 이외에도 다양한 종류의 장치들이 이동장치 또는 보조장치로 구현될 수 있다.

일 실시예에서 청소로봇(100)은 이미지 센서를 포함하는 카메라가 구비되어, 스스로 위치를 인식하고 목적지까지 소정의 경로로 이동 가능한 자율주행장치로서 구현될 수 있다.

청소로봇(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 외형을 형성하고 제반 구성이 설치되는 본체(101), 청소로봇(100)을 소정 방향을 향하여 이동시키는 주행부(120), 청소로봇(100)이 이동함에 따라서 바닥면을 청소하는 클리닝부(130) 및 청소로봇(100)의 주위 환경을 촬상하는 카메라(140)를 포함한다. 이상의 구성요소들은 청소로봇(100)을 이루는 전체 구성요소들 중에서 본체(101)의 외측으로 나타나는 일부이다.

주행부(120) 및 클리닝부(130)를 비롯한 청소로봇(100)의 제반 동작을 위한 구동력은 본체(101)에 내장된 배터리(도 2의 170)에 의해 제공되며, 청소로봇(100)에는 배터리(170)의 충전을 위한 충전용 단자가 마련된다.

주행부(120)는 청소로봇(100)의 이동을 위해, 기본적으로 바닥면에 접촉하는 하나 이상의 바퀴, 이동을 위한 구동력을 생성하는 구동부로서의 모터, 모터의 구동력을 바퀴에 전달하는 링크 및 축 구조를 포함한다.

주행부(120)는 복수의 바퀴를 가지고 각 바퀴가 개별적으로 구동함으로써, 청소로봇(100)이 전진 이동, 후진 이동, 회전 이동, 제자리 이동 등 다양한 주행이 가능하게 한다. 주행부(120)에 의한 청소로봇(100)의 이동방향 및 이동속도는, 청소로봇(100) 내 프로세서(도 2의 180)로부터 모터에 전달되는 제어신호에 의해 결정된다.

일 실시예에서, 주행부(120)는 프로세서(180)의 제어신호에 의해 물리적으로 복수의 바퀴 각각의 각도를 변경하는 조향기구를 더 포함할 수 있다.

다른 실시예에서, 프로세서(180)의 제어신호를 통해 주행부(120)를 구성하는 복수의 바퀴 각각의 회전수가 제어됨으로써, 이동중인 청소로봇(100)의 주행방향 제어 즉, 조향이 용이할 수 있다.

클리닝부(130)는 바닥면에 존재하는 먼지 등의 이물질을 비산시키는 브러시, 비산되는 이물질을 흡입하는 흡입모듈, 흡입되는 이물질을 저장하는 저장탱크 등을 포함한다. 클리닝부(130)는 주행부(120)에 의해 청소로봇(100)이 이동할 때 또는 청소로봇(100)이 정지해 있을 때에 동작함으로써, 바닥면을 청소한다.

카메라(140)는 청소로봇(100)의 주위 환경의 모습을 촬상 또는 캡쳐하여 이미지를 생성한다.

본체(101)에서 카메라(140)가 설치되는 위치는 한정되지 않으며, 일 실시예에서 카메라(1404)는 청소로봇(100)의 이동방향인 청소로봇(100)의 전방을 캡쳐할 수 있도록 본체(101)의 전방 또는 상측에 설치된다. 일 실시예에서 청소로봇(100)에는 복수의 카메라가 마련될 수 있다.

카메라(140)는 촬상된 이미지가 투과되는 렌즈 및 이미지센서(도 2의141)를 포함한다. 이미지센서(141)는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 센서 또는 CCD(Charge Coupled Device) 센서가 적용될 수 있으며, 청소로봇(100) 전방의 모습을 캡쳐하고, 캡쳐 결과를 디지털 이미지로 생성한다.

일 실시예에서 카메라(140)에는 주위 환경을 보다 넓은 범위로 캡쳐하거나 또는 보다 정밀한 이미지로 캡쳐하기 위해, 다양한 종류의 광학렌즈가 마련될 수 있다.

그 외에도 청소로봇(100)은 다양한 구성을 추가로 가질 수 있는 바, 예를 들면 본체(101)에 설치되어, 사용자 입력을 수신하고 청소로봇(100)의 상태정보를 표시하는 사용자 인터페이스부(도 2의 150)를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서 사용자 인터페이스부(150)는 청소로봇(100)의 전원의 턴온 및 턴오프를 위한 전원버튼, 청소로봇(100)의 동작의 기동 및 정지를 위한 동작 토글 버튼, 청소로봇(100)을 충전 스테이션(200)으로 복귀시키는 복귀 버튼 등의 입력 버튼 구조, 청소로봇(100)의 현재 상태 및 사용자 지시에 따른 상태를 표시하는 디스플레이부를 포함할 수 있다.

충전장치(200)는 청소로봇(100)의 사용 환경 내 일 위치에 고정 설치되며, 외부 전원이 접속된다. 충전장치(200)는 기본적으로 청소로봇(100)이 도킹되어 있을 때에 청소로봇(100)의 배터리를 충전시키며, 그 외에도 청소로봇(100)의 다양한 메인테넌스(maintenance) 동작을 수행할 수 있다.

충전장치(200)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 외형을 구성하고 제반 구성이 설치되는 본체(201), 청소로봇(100)에 마련된 충전용 단자에 연결 가능한 충전용 커넥터(210), 본체(201)의 적어도 일면에 마련되는 패턴변경부재(220)를 포함한다.

패턴변경부재(220)는 충전장치(200)에 대한 청소로봇(100)의 상대적인 위치에 따라 카메라(140)에 의해 촬상된 이미지 내의 패턴이 변경되도록 마련된다. 패턴변경부재(220)의 구체적인 실시예들은 아래 도 3 내지 도 8과 관련하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.

그 외에도 충전장치(200)는 다양한 구성을 추가로 가질 수 있는 바, 예를 들면 내부에 설치되어 외부전원(AC)을 변환하여 충전용 커넥터(210)를 통해 청소로봇(100)의 배터리(170)에 충전전원(DC)으로 공급되도록 하는 전원제어회로를 더 포함할 수 있다.

이러한 구조 하에서, 본 발명 실시예에 따른 청소로봇(100)은, 촬상된이미지를 이용하여 충전장치(200)에 대한 청소로봇(100)의 상대적인 위치를 결정하고, 결정된 위치에 따라 청소로봇(100)의 이동이 제어된다. 여기서, 충전장치(200)에 대한 청소로봇(100)의 상대적인 위치는 접근정도를 나타내는 거리 및 진입방향을 나타내는 각도를 포함한다.

청소로봇(100)은 충전장치(200)에 대한 그의 상대적인 위치에 따라 충전장치(200)에 도킹 또는 충전장치(200)을 회피하여 이동하도록 제어될 수 있다.

이하, 청소로봇(100)의 내부 구성들에 관해 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 청소로봇의 구성을 도시한 블록도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 청소로봇(100)은 통신부(110), 주행부(120), 클리닝부(130), 카메라(140), 사용자 인터페이스부(150), 저장부(160), 배터리(170) 및 프로세서(180)를 포함한다.

주행부(120), 클리닝부(130), 카메라(140), 사용자 인터페이스부(150) 등의 구성요소들은 앞서 도 1의 실시예와 관련하여 이미 설명한 바와 같다.

통신부(110)는 일 외부장치, 예를 들면 충전 스테이션(200)과 다양한 무선 프로토콜에 기반한 무선통신을 수행하기 위한 통신회로 또는 통신칩과 같은 하드웨어를 포함한다. 통신부(110)의 지원 프로토콜에 따라서는 억세스 포인트와 같은 통신중계장치에 접속함으로써 광역 네트워크를 통해 서버와 통신을 수행할 수도 있다. 통신부(110)가 지원하는 무선통신 프로토콜에는, 와이파이, 블루투스, 적외선, RF, 지그비(Zigbee), 와이파이 다이렉트 등 다양한 종류의 예시가 가능하다.

저장부(160)는 데이터의 저장 또는 로딩이 수행되는 장소로서 마련된다. 저장부(160)는 시스템 전원의 인가 여부와 무관하게 데이터를 저장되는 비휘발성 메모리와, 프로세서(180)에 의해 처리되는 데이터, 예를 들어 제어프로그램이 임시로 로딩되는 휘발성 메모리를 포함한다. 비휘발성 메모리에는 플래시메모리, EPROM, HDD, SDD, ROM 등이 있으며, 휘발성 메모리에는 RAM, 버퍼 등이 있다.

저장부(160)에는 청소로봇(100)의 동작, 예를 들어 위치결정 및 주행제어를 위해 프로세서(180)가 참조하는 다양한 정보가 저장된다.

구체적으로, 저장부(160)에는 촬상된 이미지로부터 검출되는 패턴에 대응하는 위치정보가 예를 들어 룩업테이블(LUT)로서 저장될 수 있다. 저장부(160)에는 청소, 충전 등과 관련된 청소로봇(100)의 동작을 위한 데이터 예를 들어, 제어 프로그램, 어플리케이션, 알고리즘 등이 더 저장될 수 있다.

청소로봇(100)의 동작을 위한 전원을 공급하는 배터리(170)는 내부 전력이 소모되면 충전에 의한 재사용이 가능하도록 마련된다. 배터리(170)는 프로세서(180)로부터의 제어신호에 따라서 청소로봇(100)의 각 구성요소들에 대해 기 설정된 전압의 전원을 제공한다. 배터리(170)는 청소로봇(100)이 충전 스테이션(200)에 도킹되어 있는 동안에 충전 스테이션(200)의 충전커넥터(210)를 통해 제공받는 전원을 배터리(170)에 전달하기 위한 단자를 가진다.

일 실시예에서 배터리(140)에는 충전잔량을 감지하는 센서가 마련될 수 있으며, 그에 따라 프로세서(180)가 배터리의 충전잔량 정보를 확인할 수 있다.

프로세서(180)는 카메라(140)의 캡쳐 결과 또는 사용자 인터페이스부(150)를 통한 입력에 기초하여 주행부(120) 또는 클리닝부(130)의 동작을 제어한다.

프로세서(180)는 CPU 및 칩셋, 마이크로컨트롤러의 조합 또는 SoC로 구현된 회로이다. 프로세서(180)는 제어프로그램에 따라 청소로봇(100)에 의해 수행되는 제반 동작을 위한 연산과 지시 동작을 수행한다.

제어프로그램은, BIOS, 디바이스드라이버, 운영체계, 펌웨어, 플랫폼 및 응용프로그램(어플리케이션) 중 적어도 하나의 형태로 구현되는 프로그램(들)을 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 응용프로그램은, 청소로봇(100)의 제조 시에 미리 설치 또는 저장되거나, 혹은 추후 사용 시에 외부로부터 수신된 응용프로그램의 데이터에 기초하여 청소로봇(100)에 설치될 수 있다. 응용 프로그램의 데이터는, 예컨대, 어플리케이션 마켓과 같은 외부 서버로부터 청소로봇(100)으로 다운로드될 수도 있다. 이와 같은 외부 서버는, 본 발명의 컴퓨터프로그램제품의 일례이나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이하, 충전 스테이션 즉, 충전장치(200)에 마련되는 패턴변경부재(220)에 관해 설명한다.

도 3 내지 도 5는 본 발명 일 실시예에 따라 충전장치에 마련된 패턴변경부재를 도시한 도면들이다.

도시된 일 실시예에서, 패턴변경부재(220)는 충전장치(200)의 적어도 일면에 소정 각도로 설치되는 판상형의 구조물의 형태를 갖는다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 패턴변경부재(220)는 충전장치(100) 본체(101)의 외부면 예를 들어, 정면(202)에 소정 각도로 비스듬하게 부착되어 종방향으로 배열된 복수의 판상(221, 222, 223, 224, 225, 226)을 포함한다. 여기서, 패턴변경부재(220) 즉, 복수의 판상(221, 222, 223, 224, 225, 226)의 색상은 그 부착되는 외부면(202)의 색상과 상이하다. 또한 복수의 판상(221, 222, 223, 224, 225, 226) 각각이 설치되는 각도는 동일하거나 서로 상이할 수 있으며, 일부가 동일하고 일부는 상이한 형태로 구현될 수도 있다.

패턴변경부재(220)가 색상이 상이한 외부면(202)에 소정 각도로 부착되므로, 청소로봇(100)의 카메라(140)에 의해 충전장치(100)를 촬상한 이미지(400)는, 예를 들어 가로줄 형태의 복수의 패턴(410)을 포함한다.

여기서, 청소로봇(100)과 충전장치(200)의 거리에 따라 카메라(140)에 의해 촬상되는 이미지(400)에 포함되는 패턴(410)의 개수가 변경된다. 그에 따라 촬상된 이미지(400)의 색의 조합 역시 청소로봇(100)과 충전장치(200)의 거리에 따라 달라진다.

도 4(a)에 도시된 바와 같이, 청소로봇(100)이 충전장치(200)로부터 제1 거리(d1) 이격된 경우, 충전장치(100)에 부착되어 패턴변경부재(220)를 구성하는 각 판상(221, 222, 223, 224, 225, 226)에 대한 카메라(140)의 화각(view angle)이 상이하므로, 촬상된 이미지(400)에서 각 판상(221, 222, 223, 224, 225, 226)이 점유하는 면적이 달라진다.

구체적으로, 충전장치(100)로부터 제1 거리(d1)에 위치된 청소로봇(100)의 카메라(140)에서 촬상된 이미지(400)는, 도 4(b)와 같이, 최상부에 설치된 판상(221)과 최하부에 설치된 판상(226)가 점유하는 면적이 상대적으로 넓어 충전장치(200)의 정면(202)을 완전히 가리는 형태로 캡쳐된다.

따라서, 제1 거리(d1)에서 촬상된 이미지(400)는 5개의 패턴(410)을 포함하는 형상을 갖는다.

상기와 같이 제1 거리(d1) 이격되었던 청소로봇(100)이, 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 충전장치(200) 측으로 보다 접근하여 제2 거리(d2) 이격된 경우, 충전장치(100)에 부착되어 패턴변경부재(220)를 구성하는 각 판상(221, 222, 223, 224, 225, 226)에 대한 카메라(140)의 화각(view angle)이 변경된다. 따라서, 촬상된 이미지(500)에서 각 판상(221, 222, 223, 224, 225, 226)이 점유하는 면적 역시 변경된다.

구체적으로, 충전장치(100)로부터 제2 거리(d2)에 위치된 청소로봇(100)의 카메라(140)에서 촬상된 이미지(500)는, 도 5(b)와 같이, 각 판상(221, 222, 223, 224, 225, 226)이 점유하는 면적이 제1 거리(d1)의 경우보다 상대적으로 좁아져 충전장치(200)의 최상부에 설치된 판상(221)과 하부측에 설치된 판상(226)이 정면(202)을 완전히 가지는 못하는 형태로 캡쳐된다.

따라서, 제2 거리(d2)에서 촬상된 이미지(500)는, 상대적으로 먼 제1 거리(d1) 보다 패턴의 개수가 증가하여, 7개의 패턴(510)을 포함하는 형상을 갖는다. 또한, 도 5(b)와 같이 제2 거리(d2)에서 캡쳐된 이미지(500)는, 도 4(b)의 제1 거리(d1)에서 캡쳐된 이미지(400)와 비교하여 상대적으로 패턴(510)의 두께 즉, 소정 방향(세로 방향)으로의 폭이 넓은 것을 확인할 수 있다.

도 4 및 도 5에서의, 각 거리(d1, d2)에서 보이는 패턴의 개수는 예를 들어 도시한 것으로, 패턴변경부재(220)의 설치 각도 및 개수에 따라 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 예를 들어, 원거리와 중거리에서는 패턴이 표시되지 않거나 1개만 표시되다가, 청소로봇(100)이 충전장치(200)에 근거리로 진입하면 2개의 패턴이 표시되면 방식으로 구현될 수 있다.

일 실시예에서, 상기와 같은 청소로봇(100)의 저장부(160)에는 충전장치(200)에 대한 접근정도 즉, 거리(d1, d2, ... )에 대응하여 카메라(140)에 의해 캡쳐된 이미지(400, 500)에 포함된 패턴(410, 510)의 개수 또는 두께에 대한 데이터가 저장될 수 있다. 프로세서(180)는 충전장치(200)를 촬상한 이미지(400, 500)로부터 패턴(410, 510)을 추출하고, 그 추출된 패턴의 개수 또는 두께의 정보를 저장부(160) 내의 데이터와 비교하는 방식으로 충전장치(200)에 대한 청소로봇(100)의 상대적인 위치를 결정한다.

도 3 내지 도 5에서는 패턴변경부재(220)가 6개의 판상형 구조물인 경우를 도시하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 패턴변경부재(220)는 6개뿐 아니라 그보다 많거나 적은 다양한 개수의 구조물로 이루어질 수 있다. 일례로서, 패턴변경부재(220)는 하나의 판상형 구조물로 이루어질 수 있으며, 이 경우 프로세서(180)는 캡쳐된 이미지로부터 검출되는 패턴의 두께에 기초하여 충전장치(200)에 대한 청소로봇(100)의 상대적인 위치를 결정할 수 있다.

또한, 본 발명에서 패턴변경부재(220)는 충전장치(200)의 적어도 일면에 설치되는 것으로, 정면(202)뿐 아니라 좌우측면에 더 설치될 수 있다. 또한, 패턴변경부재(220)를 구성하는 구조물의 형태도 반드시 판상형에 한정되는 것은 아니며, 충전장치(200)와 청소로봇(100)의 거리 차이에 의해 발생하는 카메라(140)의 화각 변경에 따라 캡쳐된 이미지가 변경되는 형태라면 본 발명의 구현 범위에 포함될 것이다.

도 6 내지 도 8은 본 발명 다른 실시예에 따라 충전장치에 마련된 패턴변경부재를 도시한 도면들이다.

도시된 다른 실시예에서, 패턴변경부재(230)는 충전장치(200)의 적어도 일면에 부착되며, 보는 각도(viewing angle)에 따라 다른 형상으로 보여지는 편광필름(또는 편광필터)으로 구현된다. 여기서, 편광필름은 소정 각도의 빛이 통과 시 특정 모양이 표시되는 예를 들어, 홀로그램 테이프인 것을 포함한다.

일 실시예에서 패턴변경부재(230)가 부착된 충전장치(200)를 촬상한 이미지는, 카메라(140)의 화각에 대응하여 제1 모양과 제2 모양 중 어느 하나로 보이도록 가변되는 적어도 하나의 패턴을 포함한다.

도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 패턴변경부재(230)는 충전장치(100)의 외부면 예를 들어, 정면(202)과 양 측면(203, 204)에 부착된 복수의 필름(231, 232, 233)을 포함한다.

패턴변경부재(230)가 종방향으로 배열되게 외부면(202, 203, 204)에 부착되므로, 청소로봇(100)의 카메라(140)에 의해 충전장치(100)를 촬상한 이미지(700)는, 예를 들어 가로줄 형태의 복수의 패턴(710, 720, 730)을 포함한다.

여기서, 청소로봇(100)과 충전장치(200)의 거리에 따라 카메라(140)에 의해 촬상되는 이미지(700)이 포함되는 패턴(710, 720, 730) 중 적어도 하나의 모양이 변경된다.

도 7(a)에 도시된 바와 같이, 청소로봇(100)이 충전장치(200)로부터 제1 거리(d1) 이격된 경우, 충전장치(100)에 부착되어 패턴변경부재(230)를 구성하는 각 필름(231, 232, 233)에 대한 카메라(140)의 화각(view angle)이 상이하므로, 촬상된 이미지(400)의 필름(231, 232, 233) 중 적어도 하나에서 소정 모양이 표시될 수 있다.

구체적으로, 충전장치(100)로부터 제1 거리(d1)에 위치된 청소로봇(100)의 카메라(140)에서 촬상된 이미지(700)는, 도 7(b)와 같이, 상부의 필름들에 대응하는 패턴(710, 720)에서는 제1 모양으로 보이는 반면, 최하부의 필름에 대응하는 패턴(730)에서 그 화각에 대응하여 특정 모양, 예를 들어 횡방향으로 배열된 원형이 보이는 형태의 제2 모양을 포함하도록 캡쳐된다. 여기서, 제2 모양이 원형이 배열된 모양으로 도시된 것은 일례로서, 화각의 변경에 따라 제1 모양과 제2 모양 중 어느 하나로 보이도록 가변되는 경우라면 본 발명이 적용 가능할 것이다. 즉, 각 패턴(710, 720, 730)에서 화각 변화에 따라 표시되는 모양이 서로 상이할 수 있으며, 다양한 모양이 조합된 형태로 표시될 수도 있다.

따라서, 제1 거리(d1)에서 촬상된 이미지(700)는 하나의 패턴(730)에서제2 모양이 표시되는 형상을 갖는다.

상기와 같이 제1 거리(d1) 이격되었던 청소로봇(100)이, 도 8(a)에 도시된 바와 같이, 충전장치(200) 측으로 보다 접근하여 제2 거리(d2) 이격된 경우, 충전장치(100)에 부착되어 패턴변경부재(230)를 구성하는 각 필름(231, 232, 233)에 대한 카메라(140)의 화각(view angle)이 변경된다. 따라서, 촬상된 이미지(800)에서 하부의 2개 필름(232, 233)에 대응하는 2개의 패턴(820, 830)에서 제2 모양이 표시되도록 변경된다.

따라서, 제2 거리(d2)에서 촬상된 이미지(800)는, 상대적으로 먼 제1 거리(d1)와 비교하여 더 많은 개수의 패턴(820, 830)에서 모양이 변경되어, 제2 모양으로 보이는 형상을 갖는다.

일 실시예에서, 상기와 같은 청소로봇(100)의 저장부(160)에는 충전장치(200)에 대한 접근정도 즉, 거리(d1, d2, …)에 대응하여 카메라(140)에 의해 캡쳐된 이미지(700, 800)에 포함된 패턴들에서 제2 모양으로 표시되는 패턴(730, 820, 830)의 개수에 대한 데이터가 저장될 수 있다. 프로세서(180)는 충전장치(200)를 촬상한 이미지(700, 800)로부터 패턴(710, 720, 730, 810, 820, 830)을 추출하고, 그 추출된 패턴들 중 제2 모양으로 보여지는 패턴(730, 820, 830)의 개수 정보를 저장부(160) 내의 데이터와 비교하는 방식으로 충전장치(200)에 대한 청소로봇(100)의 상대적인 위치를 결정한다.

도 6 내지 도 8에서는 패턴변경부재(230)가 3개의 편광필름인 경우를 도시하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 패턴변경부재(230)는 3개뿐 아니라 그보다 많거나 적은 다양한 개수의 필름으로 이루어질 수 있다. 여기서, 패턴변경부재(230)의 개수가 증가할수록 청소로봇(100)과 충전장치(200) 간의 거리 판단의 정확도가 높아질 수 있다.

또한, 본 발명에서 패턴변경부재(230)는 충전장치(200)의 적어도 일면에 설치되는 것으로, 정면(202)에만 설치될 수 있다. 또한, 패턴변경부재(230)를 구성하는 필름도 홀로그램 테이프에 한정되는 것은 아니며, 충전장치(200)와 청소로봇(100)의 거리 차이에 의해 발생하는 카메라(140)의 화각 변화에 따라 캡쳐된 이미지에서 서로 다른 형상이 표시될 수 있는 형태라면 본 발명의 구현 범위에 포함될 것이다.

한편, 도 3 내지 도 5의 본 발명 일 실시예에서는, 패턴변경부재(220)를 구성하는 각 판상(221, 222, 223, 224, 225, 226)이 종방향으로 배치된 경우를 도시하고 있으나, 본 발명의 충전장치(200)는 패턴변경부재가 횡방향으로 배치된 구조물을 포함하는 형태로 구현될 수 있다.

이 경우, 캡쳐된 이미지는 세로줄 형태의 패턴을 포함하며, 프로세서(180)는 이미지로부터 검출된 세로줄 패턴의 개수 또는 두께(가로방향의 폭)에 기초하여 충전장치(200)에 대한 청소로봇(100)의 진입방향 즉, 각도를 더 결정할 수 있다.

아울러, 도 3 내지 도 5의 일 실시예 또는 도 6 내지 도 8의 다른 실시예의 충전장치(200)가 상기와 같이 횡방향으로 배치된 구조물을 더 포함하여, 충전장치(200)에 대한 청소로봇(100)의 상대적인 위치로서, 접근정도와 진입방향을 모두 결정하는 형태로의 구현도 가능할 것이다.

또 다른 실시예에서, 충전장치(200)는 본체(101)의 외부면 즉, 정면(202), 좌측면(203) 및 우측면(204)이 각각 다른 색상을 가지도록 구성되어, 카메라(140)에서 촬상된 이미지의 색상정보에 기초하여 충전장치(200)에 대한 청소로봇(100)의 진입방향을 결정하도록 구현될 수 있다.

여기서, 도 3 내지 도 5의 일 실시예 또는 도 6 내지 도 8의 다른 실시예의 충전장치(200)가 상기와 같이 외부면이 각각 다른 색상을 가지도록 구성되어, 충전장치(200)에 대한 청소로봇(100)의 상대적인 위치로서, 접근정도와 진입방향을 모두 결정하는 형태로의 구현도 가능할 것이다.

이하, 촬상 이미지를 통해 충전장치(200)에 대한 청소로봇(100)의 상대적인 위치로서, 접근정도 및 진입방향을 결정하는 실시예를 설명한다.

도 9와 도 10은 본 발명 일 실시예에 따라 청소로봇의 위치를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 9는 충전장치(200)에 대하여 결정되는 청소로봇(100)의 상대적인 위치들에 각각 대응하는 촬상 이미지들을 도시한 것이며, 도 10은 도 9의 이미지들 중 일부를 촬상거리에 따른 실제 촬상되는 이미지들 간의 상대적인 크기를 반영하여 도시한 것이다.

본 실시예의 충전장치(200)는, 도 3 내지 도 5의 실시예에서 설명한 판상형의 패턴변경부재(220)가 충전장치(200)의 외부면 즉, 정면(202), 좌측면(203) 및 우측면(204)에 소정 각도로 설치되면서, 정면(202), 좌측면(203) 및 우측면(204)이 각기 서로 다른 색상, 즉 제1 색상, 제2 색상 및 제3 색상을 갖도록 구현된 것에 대응한다. 여기서, 패턴변경부재(220)는 충전장치(200)의 정면(202)의 제1 색상, 좌측면(203)의 제2 색상 및 우측면(204)의 제3 색상과 다른 제4 색상을 갖는다.

본 실시예에서, 촬상된 이미지(900, 1000)에는 제1 패턴(910, 1010)과 제2 패턴(920, 1020)이 포함된다.

제1 패턴(910, 1010)은 충전장치(200)를 식별하기 위한 표지(mark)로서, 예를 들면 도 9 및 도 10과 같은 복수의 세로줄 형태를 가질 수 있다. 일 실시예에서 제1 패턴(910, 1010)은 제2 패턴(920, 1020) 내에 표시된다.

청소로봇(100)의 프로세서(180)는 촬상된 이미지(900, 1000)로부터 제1 패턴(910, 1010)이 검출되면, 해당 이미지(900, 1000)가 충전장치(200)인 것으로 인식할 수 있다.

제2 패턴(920, 1020)은, 도 3 내지 도 5에서 설명한 패턴변경부재(220)에 의해 표시되는 복수의 가로줄 형태를 가질 수 있다.

청소로봇(100)의 프로세서(180)는 촬상된 이미지(900, 1000)으로부터 제2 패턴(920, 1020)을 검출하고, 검출된 제2 패턴(920, 1020)의 개수에 따라 충전장치(200)에 대한 청소로봇(100)의 상대적인 위치로서 거리(접근정도)를 결정할 수 있다.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 프로세서(180)는 촬상된 이미지(900, 1000)를 통해 충전장치(200)와 청소로봇(100) 간의 거리를 원거리, 중거리, 근거리 중 어느 하나로 결정할 수 있다. 여기서, 근거리는 충전장치(200)의 근접 영역인 이른바 세이프 영역으로서, 청소로봇(100)이 충전장치(200)로부터의 소정 거리(T), 예를 들어 30cm 내에 위치하는 경우에 해당한다. 중거리와 원거리는 소정 거리(U)에 의해 구분된다.

일 실시예에서 근거리, 중거리, 원거리의 구분 기준인 거리 T, U는 후술하는 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 결정될 수 있다.

프로세서(180)는 청소로봇(100)이 세이프 영역에 도달한 것으로 결정되면, 동작 모드에 따라 충전장치(200)를 회피 또는 충전장치(200)에 도킹하도록 주행부(120)를 제어한다. 청소로봇(100)이 충전장치(200)에 도킹하는 경우, 프로세서(180)는 청소로봇(100)이 저속으로 주행하도록 주행부(120)를 제어할 수 있다.

구체적으로, 프로세서(180)는 촬상된 이미지(900, 1000)로부터 제2 패턴(920, 1020)이 1개 검출되면, 청소로봇(100)이 원거리에 위치한 것으로 결정한다. 프로세서(180)는 촬상된 이미지(900, 1000)로부터 제2 패턴(920, 1020)이 2개 또는 3개 검출되면, 청소로봇(100)이 중거리에 위치한 것으로 결정한다. 프로세서(180)는 촬상된 이미지(900, 1000)로부터 제2 패턴(920, 1020)이 4개 검출되면, 청소로봇(100)이 원거리에 위치한 것으로 결정한다.

상기와 같은 거리 구분은 일례로서, 본 발명 실시예에 따른 청소로봇(100)은 제2 패턴(900, 1000)의 개수 구분을 통해 2단계 이상의 거리 구분이 가능한 다양한 방식으로 구현될 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 프로세서(180)는 촬상된 이미지(900)를 통해 충전장치(200)에 대한 청소로봇(100)의 진입방향을 좌측, 좌측대각, 정면, 우측대각, 우측 중 어느 하나로 결정할 수 있다.

프로세서(180)는 청소로봇(100)이 정면이 아닌 다른 방향으로 진입하는 것으로 결정되고, 청소로봇(100)이 동작모드에 따라 충전을 위한 도킹을 수행하고자 하는 경우, 청소로봇(100)이 충전장치(200)의 정면으로 이동하도록 주행부(120)를 제어한다.

구체적으로, 프로세서(180)는 촬상된 이미지(900)가 제1 색상으로 이루어진 경우, 청소로봇(100)이 정면에 위치한 것으로 결정한다. 프로세서(180)는 촬상된 이미지(900)가 제2 색상으로 이루어진 경우, 청소로봇(100)이 좌측에 위치한 것으로 결정한다. 프로세서(180)는 촬상된 이미지(900)가 제3 색상으로 이루어진 경우, 청소로봇(100)이 우측에 위치한 것으로 결정한다.

프로세서(180)는 촬상된 이미지(900)가 제1 색상과 제2 색상의 조합으로 이루어진 경우, 청소로봇(100)이 좌측대각에 위치한 것으로 결정한다. 프로세서(180)는 촬상된 이미지(900)가 제1 색상과 제2 색상의 조합으로 이루어진 경우, 청소로봇(100)이 우측대각에 위치한 것으로 결정한다.

상기와 같은 방향 구분은 일례로서, 본 발명 실시예에 따른 청소로봇(100)은 촬상된 이미지(900, 1000)의 색상 또는 색상조합을 통해 정면과 그 외의 적어도 하나의 방향으로 구분이 가능한 다양한 방식으로 구현될 수 있다.

상기와 같이 청소로봇(100)의 접근정도 및 진입방향을 구분하기 위한 정보는 룩업테이블(LUT)로서 저장부(160)에 저장된다.

그에 따라, 프로세서(180)는 현재의 위치에서 카메라(140)를 통해 캡쳐된 이미지로부터 검출되는 제2 패턴의 개수를 룩업테이블과 비교하여 충전장치(200)에 대한 청소로봇(100)의 접근정도를 결정하고, 캡쳐된 이미지의 색상 또는 색상조합을 룩업테이블과 비교하여 충전장치(200)에 대한 청소로봇(100)의 진입방향을 결정할 수 있게 된다. 다른 실시예로서, 프로세서(180)는 캡쳐된 이미지로부터 검출되는 제2 패턴의 폭을 룩업테이블과 비교하여 접근정도가 결정되도록 할 수도 있을 것이다.

이하, 본 발명 실시예에 따른 청소로봇(100)이 충전장치(200)에 대한 상대적인 위치를 결정하고, 결정된 위치에 따라 그 이동이 제어되는 실시예들을 설명한다.

본 실시예에 따른 청소로봇(100)은 그 동작모드에 따라 충전장치(200)를 회피하여 주행하거나, 충전장치(200)에 도킹하여 배터리(170)를 충전하도록 충전장치(200)로 진입하게 주행할 수 있다.

도 11과 도 12는 본 발명 실시예에 따라 청소로봇이 회피주행을 수행하는 것을 도시한 도면이다.

회피주행은 청소로봇(100)이 이동하면서 바닥면을 청소하는 청소모드에서 수행된다. 청소로봇(100)의 프로세서(180)는 사용자로부터 사용자 인터페이스부(150)를 통해 청소 지시가 입력되거나, 또는 기설정된 스케줄에 의해 청소를 수행하도록 사전에 설정한 시간에 도달하는 청소모드로 진입하도록 제어한다.

도 11에 도시된 바와 같이, 청소모드로 동작하는 청소로봇(100)의 프로세서(180)는 카메라(140)를 통해 캡쳐된 이미지(1100)로부터 제1 패턴(1110)을 검출하여, 전방에 위치된 장애물이 충전장치(200)인 것을 식별한다.

프로세서(180)는 캡쳐된 이미지(1100)가 제1 색상으로 이루어져 있으므로, 충전장치(200)에 대한 청소로봇(100)의 진입방향이 충전장치(200)의 좌측인 것으로 결정한다.

도 11(a)에 도시된 바와 같이, 프로세서(180)는 캡쳐된 이미지(1100)로부터 제2 패턴을 검출하고, 검출된 제2 패턴의 개수에 기초하여 충전장치(200)에 대한 청소로봇(100)의 상대적인 위치 즉, 접근정도가 원거리인 것으로 결정한다. 프로세서(180)는 계속해서 도 11(b) 및 도 11(c)와 같이 제2 패턴의 개수 변화에 응답하여 충전장치(200)에 대한 청소로봇(100)의 접근정도가 중거리 및 근거리로 순차적으로 변경되며, 청소로봇(100)이 충전장치(200)로 점차 근접하는 것을 확인한다.

그리고, 프로세서(180)는, 도 12에 도시된 바와 같이, 캡쳐된 이미지(1200)가 제1 색상으로 이루어지고 검출된 제2 패턴(1220)의 개수가 4개에 이르면, 청소로봇(100)이 충전장치(200)의 좌측 근거리에 위치된 것으로 결정하게 된다.

프로세서(180)는 이렇게 좌측 근거리에 위치된 청소로봇(100)이 청소모드로 동작하고 있으므로, 청소로봇(100)이 충전장치(200)를 회피하여 방향을 전환하여 이동하도록 주행부(120)를 제어한다. 그에 따라, 프로세서(180)는, 도 12(d)와 같이 청소로봇(100)이 충전장치(200)의 세이프 영역(205)를 회피하여 주행하면서 청소를 계속 수행하도록 주행부(120) 및 클리닝부(130)를 제어한다.

도 13과 도 14는 본 발명 실시예에 따라 청소로봇이 도킹주행을 수행하는 것을 도시한 도면이다.

청소로봇(100)은 충전 스테이션(200)으로의 복귀 이벤트를 감지할 수 있다. 복귀 이벤트는 여러 가지가 가능한데, 예를 들면 청소로봇(100)의 배터리(170)의 잔량이 소정치 이하로 떨어져 충전이 필요하거나, 사용자로부터 사용자 인터페이스(150)를 통해 복귀 지시가 입력되거나, 기설정된 스케줄에 의해 충전 스테이션(200)에 복귀하도록 사전에 설정한 시간이 되는 경우 등이 있다.

프로세서(180)는 청소로봇(100)이 청소모드로 동작 중에 복귀 이벤트가 발생하면, 충전 스테이션(200)으로 복귀 및 충전용 커넥터(210)로 도킹되는 도킹모드로 전환하도록 제어한다.

도 13에 도시된 바와 같이, 도킹모드로 동작하는 청소로봇(100)의 프로세서(180)는 카메라(140)를 통해 캡쳐된 이미지(1300)로부터 제1 패턴(1310)을 검출하여, 전방에 위치된 장애물이 충전장치(200)인 것을 식별한다.

프로세서(180)는 캡쳐된 이미지가 제1 색상과 제2 색상의 조합으로 이루어져 있으므로, 충전장치(200)에 대한 청소로봇(100)의 진입방향이 좌측대각인 것으로 결정한다.

도 13(a)에 도시된 바와 같이, 프로세서(180)는 캡쳐된 이미지(1300)로부터 제2 패턴(1320)을 검출하고, 검출된 제2 패턴(1320)의 개수에 기초하여 충전장치(200)에 대한 청소로봇(100)의 상대적인 위치 즉, 접근정도가 원거리인 것으로 결정한다.

일 실시예에서 프로세서(180)는 캡쳐된 이미지(1300)의 정면 가운데에 위치된 제1 패턴(1310)을 충전장치(200)의 위치로 인지하여, 청소로봇(100)이 점차적으로 충전장치(200) 측으로 진입하도록 주행부(120)를 제어할 수 있다. 여기서, 제1 패턴(1310)은 청소로봇(100)이 충전장치(200)에 도킹하도록 유도하는 역할을 한다.

프로세서(180)는 이 과정에서 캡쳐된 이미지(1300)로부터 검출되는 제2 패턴(1320)의 개수를 이용하여, 도 13(b) 및 도 13(c)와 같이 중거리를 거쳐 청소로봇(100)이 충전장치(200)의 근거리에 위치될 때까지 청소로봇(100)이 이동하도록 주행부(120)를 제어한다.

그리고, 도 14(c)에 도시된 바와 같이, 프로세서(180)는 캡쳐된 이미지(1300)가 제1 색상과 제2 색상의 조합으로 이루어지고 검출된 제2 패턴(1310)의 개수가 4개이므로, 청소로봇(100)이 충전장치(200)의 좌측대각 근거리에 위치된 것으로 결정한다.

프로세서(180)는 이렇게 좌측대각 근거리에 위치된 청소로봇(100)이 도킹모드로 동작하고 있으므로, 도 14(d)와 같이 청소로봇(100)이 충전장치(200)와의 도킹을 위해 충전장치(200) 정면 즉, 중앙으로 이동되게 우측으로 진행방향을 전환하도록 주행부(120)를 제어한다. 이 과정에서, 프로세서(180)는 청소로봇(100)이 방향전환을 위한 회전 후 이동하도록 주행부(120)를 제어할 수 있다. 이렇게 회전 및 이동된 청소로봇(100)은 충전장치(200)의 정면, 즉 중앙에 정렬된다.

프로세서(180)는 촬상된 이미지(1400)가 제1 색상으로 이루어져 있으므로, 청소로봇(100)이 충전장치(200)의 정면에 위치된 것을 확인할 수 있다. 또한, 해당 이미지는 제2 패턴(1420)의 개수가 2개이므로 중거리에 위치한 것이므로, 프로세서(180)는 도 14(e)와 같이 청소로봇(100)이 충전장치(200) 측으로 더 접근되게 직선이동 하도록 주행부(120)를 제어한다.

프로세서(180)는 이렇게 직선이동된 청소로봇(100)에서 촬상된 이미지(1400)가 제1 색상으로 이루어져 있으면서, 제2 패턴(1420)의 개수가 4개이므로, 청소로봇(100)이 충전장치(200)의 정면 근거리에 위치된 것으로 결정한다.

그리고, 프로세서(180)는 청소로봇(100)이 세이프 영역(205)을 통과하여 충전스테이션(200)에 도킹하도록 주행부(120)를 제어한다. 여기서, 프로세서(180)는 청소로봇(100)의 일반 주행속도와 비교하여 상대적으로 저속으로 주행하여 도킹이 이루어지도록 주행부(120)를 제어할 수 있다.

상기와 같은 도 14의 실시예에서는 충전장치(200)의 원거리 대각방향에 위치된 청소로봇(100)이 도킹모드로 동작 시, 그 진입방향을 유지하면서 근거리까지 도달된 후 회전에 의해 정면으로 이동하여 다시 근접하는 방식으로 도킹이 이루어지는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명에서는 다양한 경로의 주행에 의한 도킹 제어가 이루어지도록 구현된다. 예를 들어, 원거리 대각방향에 위치된 청소로봇(100)이 그 진입각도를 점차적으로 이동하면서 동시에 충전장치(200)로의 접근이 이루어지도록 제어될 수 있다. 또는, 충전장치(200)의 원거리 대각방향에 위치된 청소로봇(100)이 원거리 정면으로 이동되고, 이후 원거리 정면에 충전장치(200)로 점차 근접하여 도킹이 이루어지는 경우도 본 발명에 포함된다.

즉, 본 발명은 충전장치(200)의 적어도 일면에 설치되는 패턴변경부재를 이용한 패턴의 개수 또는 두께와 충전장치(200) 외부면(202, 203, 204)의 색상 또는 색상조합을 이용하여, 충전장치(200)에 대한 청소로봇(100)의 상대적인 위치를 결정하고, 그 결정결과에 기초하여 청소로봇(100)의 동작모드에 따라 충전장치(200)를 회피 또는 도킹하기 위한 다양한 경로로 청소로봇(100)의 이동을 제어하도록 구현될 수 있을 것이다.

이하, 본 실시예에 따른 청소로봇의 제어방법에 관해 도면을 참조하여 설명한다.

도 15은 본 발명 일 실시예에 따른 청소로봇의 제어방법을 도시한 흐름도이다.

도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명 일 실시예에 따른 청소로봇(100)은 카메라(140)에 의해 주위환경을 촬상한다(S1501).

프로세서(180)는 촬상된 이미지로부터 소정 패턴을 검출한다(S1503). 여기서, 프로세서(180)는 충전장치(200)를 식별하기 위한 표지로서 마련되는 제1 패턴과, 충전장치(200)의 적어도 일면에 설치된 패턴변경부재(220, 230)에 대한 카메라(140)의 화각 변화에 의해 표시되는 제2 패턴을 검출할 수 있다.

한편, 프로세서(180)는 촬상된 이미지의 색상 정보를 인식한다(S1505). 여기서, 이미지의 색상 정보는 충전장치(200)의 외부면 즉, 정면(202), 좌측면(203) 및 우측면(204)에 각각 대응하는 색상 또는 색상조합을 포함한다.

프로세서(180)는 단계 S1503에서 검출된 패턴과 단계 S1505에서 인식된 색상 정보에 기초하여 충전장치(200)에 대한 청소로봇(100)의 상대적인 위치를 결정한다(S1507). 여기서, 상대적인 위치는 충전장치(200)에 대한 청소로봇(100)의 접근정도와 진입방향을 포함한다. 프로세서(180)는 단계 S1503에서 검출된 패턴의 개수 또는 두께 정보를 이용하여 접근정도를 결정하고, 단계 S1505에서 식별된 색상 정보를 이용하여 진입방향을 결정할 수 있다.

그리고, 프로세서(180)는 단계 S1507에서 결정된 위치에 따라 청소로봇(100)의 이동이 제어되도록 주행부(120)를 제어한다(S1509). 여기서, 청소로봇(100)은 동작 모드에 따라 충전장치(200)를 회피하거나, 또는 충전장치(200)로 도킹하도록 그 이동이 제어될 수 있다.

프로세서(180)는 청소로봇(100)의 이동 제어 과정에서도 단계 S1501 내지 단계 S1507에서의 촬상, 패턴검출, 색상정보의 인식 및 청소로봇(100)의 위치결정 과정을 수행하면서, 청소로봇(100)이 충전장치(200)를 적절히 회피하면서 바닥면을 청소하거나 또는 충전장치(200)에 성공적으로 도킹이 이루어지도록 제어를 수행하게 된다.

상기와 같은 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 본 발명은 충전장치(200) 내부에 도킹을 유도 또는 회피하도록 하기 위한 적외선 회로와 같은 구성들이 설치될 필요가 없이, 로봇장치(200)에서 촬상된 이미지를 이용하여 상대적인 위치 즉, 접근정도와 진입방향을 용이하게 파악할 수 있다.

충전장치(200)에는 상대적인 위치파악을 용이하게 하는 패턴변경부재가 설치되거나, 본체(201)의 외부면(202, 203, 204)가 각기 다른 색상을 가지도록 구성하여, 소정 패턴의 유무나 개수 또는 두께 혹은 색상 또는 색상조합과 같은 간단한 정보 만으로 청소로봇(100)의 위치를 쉽게 결정하므로, 촬상된 이미지를 인식하기 위한 복잡한 소프트웨어 알고리즘이나, 고사양의 하드웨어 또는 저장공간이 필요하지 않다.

청소로봇(100)은 충전장치(200)에 대한 상대적인 위치에 따라, 충전장치(200)를 적절하게 회피하거나, 혹은 도킹하도록 그 이동이 제어된다.

이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.

100 : 청소로봇 101 : 본체
110 : 통신부 120 : 주행부
130 : 클리닝부 140 : 카메라
141 : 이미지센 150 : 사용자 인터페이스부
160 : 저장부 170 : 배터리
180 : 프로세서 200 : 충전장치
201 : 본체 210 : 충전용 커넥터

Claims (20)

1. 청소용 이동장치에 있어서,
   청소를 수행하는 클리닝부;
   상기 청소용 이동장치를 이동시키는 주행부;
   상기 청소용 이동장치의 주위 환경을 촬상하는 카메라; 및
   상기 청소용 이동장치의 충전을 위한 충전 스테이션에 마련되며, 상기 충전 스테이션의 적어도 일면에 소정 각도로 설치되어 종방향으로 배열된 복수의 판상을 포함하는 패턴변경부재를 상기 카메라에 의해 촬상한 이미지로부터 상기 복수의 판상에 대응하는 가로줄 형태의 복수의 패턴을 검출하고,
   상기 검출된 패턴의 개수를 식별하고, 상기 식별된 패턴의 개수에 대응하여 상기 충전 스테이션에 대한 상기 청소용 이동장치의 상대적인 거리를 결정하고,
   상기 결정된 거리에 따라 상기 청소용 이동장치의 이동이 제어되도록 상기 주행부를 제어하는 프로세서를 포함하는 청소용 이동장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 청소용 이동장치가 상기 충전 스테이션에 근접하면 상기 패턴의 개수가 증가하는 청소용 이동장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 프로세서는, 상기 패턴변경부재가 상기 충전 스테이션의 정면, 좌측면 및 우측면과 다른 색상을 가지는 상기 충전 스테이션을 촬상한 이미지의 색상 또는 색상 조합에 기초하여 상기 충전 스테이션에 대한 상기 청소용 이동장치의 진입방향을 더 결정하는 청소용 이동장치.
5. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 프로세서는, 청소모드로 동작 중인 동안 결정된 상기 상대적인 거리에 따라 상기 청소용 이동장치가 상기 충전 스테이션에 근접한 것으로 결정되면, 상기 청소용 이동장치가 상기 충전 스테이션을 회피하여 이동하도록 상기 주행부를 제어하는 청소용 이동장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 프로세서는, 도킹모드로 동작 중인 동안 결정된 상기 진입방향에 따라 상기 청소용 이동장치가 상기 충전 스테이션의 정면이 아닌 다른 방향으로 진입하는 것으로 결정되면, 상기 청소용 이동장치가 상기 충전 스테이션의 정면에 위치되게 방향을 전환하여 이동하도록 상기 주행부를 제어하는 청소용 이동장치.
7. 제4항에 있어서,
   상기 프로세서는, 도킹모드로 동작 중인 동안 결정된 상기 거리에 따라, 상기 청소용 이동장치가 상기 충전 스테이션으로 근접하도록 하고, 상기 충전 스테이션에 근접된 상기 청소용 이동장치가 상기 충전 스테이션의 정면에 위치되게 방향을 전환하여 이동하도록 상기 주행부를 제어하는 청소용 이동장치.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 청소용 이동장치의 제어방법에 있어서,
    카메라에 의해 상기 청소용 이동장치의 주위환경을 촬상하는 단계;
    상기 청소용 이동장치의 충전을 위한 충전 스테이션에 마련되며, 상기 충전 스테이션의 적어도 일면에 소정 각도로 설치되어 종방향으로 배열된 복수의 판상을 포함하는 패턴변경부재를 촬상한 이미지로부터 상기 복수의 판상에 대응하는 가로줄 형태의 복수의 패턴을 검출하는 단계;
    상기 검출된 패턴의 개수를 식별하고, 상기 식별된 패턴의 개수에 대응하여 상기 충전 스테이션에 대한 상기 청소용 이동장치의 상대적인 거리를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 거리에 따라 상기 청소용 이동장치의 이동을 제어하는 단계를 포함하는 청소용 이동장치의 제어방법.
13. 삭제
14. 제12항에 있어서,
    상기 청소용 이동장치가 상기 충전 스테이션에 근접하면 상기 패턴의 개수가 증가하는 청소용 이동장치의 제어방법.
15. 제12항에 있어서,
    상기 패턴변경부재가 상기 충전 스테이션의 정면, 좌측면 및 우측면과 다른 색상을 가지는 상기 충전 스테이션을 촬상한 이미지의 색상 또는 색상 조합에 기초하여 상기 충전 스테이션에 대한 상기 청소용 이동장치의 진입방향을 결정하는 단계를 더 포함하는 청소용 이동장치의 제어방법.
16. 제12항, 제14항 및 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 청소용 이동장치의 이동을 제어하는 단계는,
    청소모드로 동작 중인 동안 결정된 상기 상대적인 거리에 따라 상기 청소용 이동장치가 상기 충전 스테이션에 근접한 것으로 결정하는 단계; 및
    상기 청소용 이동장치가 상기 충전 스테이션을 회피하여 이동하도록 제어하는 단계를 포함하는 청소용 이동장치의 제어방법.
17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제15항에 있어서,
    상기 청소용 이동장치의 이동을 제어하는 단계는,
    도킹모드로 동작 중인 동안 결정된 상기 진입방향에 따라 상기 청소용 이동장치가 상기 충전 스테이션의 정면이 아닌 다른 방향으로 진입하는 것으로 결정되면, 상기 청소용 이동장치가 상기 충전 스테이션의 정면에 위치되게 방향을 전환하여 이동하도록 제어하는 단계를 포함하는 청소용 이동장치의 제어방법.
18. ◈청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제15항에 있어서,
    상기 청소용 이동장치의 이동을 제어하는 단계는,
    도킹모드로 동작 중인 동안 결정된 상기 상대적인 거리에 따라, 상기 청소용 이동장치가 상기 충전 스테이션으로 근접하도록 제어하는 단계; 및
    상기 충전 스테이션에 근접된 상기 청소용 이동장치가 결정된 진입방향에 따라 상기 충전 스테이션의 정면에 위치되게 방향을 전환하여 이동하도록 제어하는 단계를 포함하는 청소용 이동장치의 제어방법.
19. 삭제
20. 삭제

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