KR20020080898A - 로봇 청소기의 장애물 감지 오차 보정 장치 및 그 방법 - Google Patents

로봇 청소기의 장애물 감지 오차 보정 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

로봇 청소기의 장애물 감지 오차 보정 장치 및 방법이 개시된다. 로봇 청소기의 장애물 감지 오차 보정 장치는 본체의 주행방향 전면 소정 부분에 설치되어 주행방향 전방에 존재하는 장애물의 존재를 감지하는 전면 장애물 감지부; 본체의 주행 방향 전면 소정 부분에 설치되어 있으며 장애물 감지 정보에 따라 구동되어 장애물의 영상을 촬영하는 전면 카메라; 및 영상 정보에 따라 장애물 감지 오차를 보정하는 장애물 정보 처리부;를 포함한다. 장애물 정보 처리부는 촬영된 영상을 분석하여 장애물의 명도 정보를 검출하는 명도 정보 검출부; 및 검출된 명도 정보에 따라 장애물 감지 정보를 보정하는 오차 보정부;를 포함한다. 로봇 청소기의 장애물 감지 오차 보정 장치 및 방법에 따르면, 장애물 감지 정보의 오차를 장애물의 명도(brightness)에 따라 보정함으로써 로봇 청소기의 장애물 회피 성능이 향상된다.

Description

로봇 청소기의 장애물 감지 오차 보정 장치 및 그 방법{Apparatus for correcting obstacle detection error of robot cleaner and method therefor}
본 발명은 로봇 청소기의 장애물 감지 오차 보정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 장애물의 영상정보로 부터 명도(brightness) 정보를 검출하여 장애물의 명도에 따른 감지 오차를 보정하는 장애물 감지 오차 보정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적인 종래의 로봇 청소기(robot cleaner)는 이동가능한 주행부, 본체 소정 위치에 설치되어 먼지 및 오물을 흡입하는 흡입부, 상기 흡입된 먼지를 모아두는 집진부, 벽 등의 장애물의 존재를 감지하는 장애물 감지 장치, 로봇 청소기의 전반적인 동작을 제어하는 제어부 및 로봇 청소기의 각 부에 전원을 공급하는 전원부로 구성된다.
종래 로봇 청소기는 본체의 주행부를 구동시켜 스스로 진행하며 청소 대상 영역의 먼지등 오물을 흡입하고, 장애물 감지 장치에 의해 주행방향에 존재하는 장애물을 인식하여 스스로 장애물을 회피하여 이동할 수 있다.
종래의 로봇 청소기는 본체 소정 위치에 설치된 광 센서에 의해 주행방향에 있는 장애물까지의 거리를 판단하여 장애물을 회피하면서 이동하였다. 광 센서는 방사광을 방사하는 발광부와 장애물에 반사되어 돌아오는 반사광을 수신하는 수광부로 이루어져 있다. 제어부는 방사된 광신호와 수신된 반사광 신호 사이의 시간을 측정하고, 측정된 시간으로 부터 장애물까지의 거리를 계산하여 주행부의 모터를 제어하였다. 이와 같은 제어부의 제어 동작에 따라 로봇 청소기가 장애물을 회피하면서 주행할 수 있었다.
그러나, 이와 같은 종래 로봇 청소기의 장애물 감지 장치 및 방법은 장애물의 존재 및 장애물까지의 거리는 감지할 수 있으나, 장애물의 명도에 따른 장애물 감지 오차가 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 명도 차이가 많이 나는 장애물인 경우에는 장애물의 명도 차이로 인해 발생된 장애물 감지 오차가 있는 경우에는 정확한 회피경로를 찾을 수 없어 청소기의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 로봇 청소기의 주행방향에 존재하는 장애물의 명도에 따른 오차를 보정하기 위한 로봇 청소기의 장애물 감지 오차 보정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 장애물 감지 오차를 보정함으로써 로봇 청소기의 회피 경로를 정확하게 찾을 수 있는 로봇 청소기의 장애물 감지 오차 보정 장치 및 방법을 제공하는데 또다른 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 청소기의 기능을 도시한 블럭도.
도 2는 본 발명에 따른 장애물 감지 오차 보정 장치가 장착된 로봇 청소기의 개략적인 구성을 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 장애물 감지 오차 보정 장치의 블럭도.
도 4는 본 발명에 따른 장애물 감지 오차 보정 방법을 나타내는 순서도.
도 5a-c는 도 3의 장애물 감지 오차 보정 장치에 의한 장애물 감지 결과를 도시한 도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 로봇 청소기 110 : 주행부
120 : 클리닝부 130 : 비젼부
132 : 전면 카메라 140 : 천정거리 측정부
150 : 추락 방지부 160a : 전면 장애물 감지부
170 : 충전 장치 185 : RF 송수신부
190 : 제어부 260 : 장애물 정보 처리부
262 : 명도 정보 검출부 264 : 보정 신호 발생부
266 : 오차 보정부
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 로봇 청소기의 본체 주행경로 주변에 존재하는 장애물을 감지하는 장애물 감지 장치의 오차 보정 장치에 있어서, 상기 로봇 청소기의 장애물 감지 오차 보정 장치는: 본체의 주행방향 전면 소정 부분에 설치되어 주행방향 전방에 존재하는 장애물의 존재를 감지하는 전면 장애물 감지부; 상기 본체의 주행 방향 전면 소정 부분에 설치되어 있으며 상기 장애물 감지 정보에 따라 구동되어 상기 장애물의 영상을 촬영하는 전면 카메라; 및 상기 영상 정보에 따라 장애물 감지 오차를 보정하는 장애물 정보 처리부;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 장애물 정보 처리부는 상기 촬영된 영상을 분석하여 상기 장애물의 명도 정보를 검출하는 명도 정보 검출부; 및 상기 검출된 명도 정보에 따라 상기 장애물 감지 정보를 보정하는 오차 보정부;를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 로봇 청소기의 본체 주행경로 주변에 존재하는 장애물을 감지하는 로봇 청소기의 장애물 감지 장치의 오차 보정 방법에 있어서, 상기 장애물 감지 오차 보정 방법은: a) 장애물 감지 단계; b) 상기 감지된 장애물의 영상을 촬영하는 단계; c) 상기 촬영된 영상 정보로 부터 상기 장애물의 명도 정보를 검출하는 단계; d) 상기 검출된 명도 정보에 따라 오차 보정 신호를 생성하는 단계; 및 e) 상기 오차 보정 신호에 따라 상기 장애물 감지 정보를 보정하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 오차 보정 신호는 상기 장애물의 명도가 높을수록 상기 장애물 감지 정보의 감도를 감소시키는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 청소기의 장애물 감지 오차 보정 장치 및 방법에 대하여 상세하게 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어 동일한 구성 요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하고 설명은 생략한다.
본 발명에 의한 장애물 감지 오차 보정 장치가 장착된 로봇 청소기가 도 1 및 도 2를 참조하여 이하에 설명된다.
로봇 청소기(100)는 주행부(110), 클리닝부(120), 흡입유무검출부(166), 집진부(128), 비젼부(130), 천정 거리 측정부(140), 추락 방지부(150), 장애물 감지장치(160), 충격 감지부(166), 충전장치(170), 리모콘 발광부(180), RF 발광부(185) 및 제어부(190)를 포함한다.
주행부(110)는 네 개의 바퀴(116), 각각의 바퀴(116)를 회전시키는 모터(114) 및 제어부(190)의 제어에 따라 모터(114)를 구동하기 위한 PWM 제어부(112)를 포함한다.
클리닝부(120)는 로봇 청소기(100)의 주행경로를 따라 청소대상 평면 상의 먼지를 청소기 본체(105) 내부로 끌어들이기 위한 브러쉬(도시않음)를 동작시키는 브러쉬 모터(122) 및 브러쉬에 의해 모아진 먼지를 집진부(128)로 흡입하기 위한 흡입력을 발생하는 흡입 모터(124)를 포함한다. 먼지 흡입 유무 검출부(126)는 먼지 흡입 유무를 검출한다.
비젼부(130)는 전면 카메라(132), 위치 카메라(134) 및 카메라 선택부(136)를 포함한다.
전면 카메라(132)는 로봇 청소기(100)의 주행 방향 전면에 존재하는 장애물 또는 청소 영역 내부의 상황을 촬영하기 위한 것이다.
위치 카메라(134)는 로봇 청소기(100)의 상부 중앙에 위치하여 로봇 청소기(100)가 위치한 공간의 천정부를 촬영한다. 촬영된 정보는 천정에 설치된 각종 전등 등과 같은 기물을 통하여 현재 로봇 청소기(100)가 위치한 공간 내에서 로봇 청소기(100) 자신의 위치 및 주행 경로 결정의 기준 정보를 제공한다.
카메라 선택부(136)는 사용자의 필요에 따라 전면 카메라(132) 및 위치 카메라(134)를 선택적으로 동작하도록 한다.
천정 거리 측정부(140)는 천정과의 거리를 측정한다.
추락 방지부(150)는 탁자 위 또는 계단 등을 청소하는 경우 로봇 청소기(100)의 추락을 방지하기 위하여 바닥의 상태를 감지한다.
장애물 감지 장치(160)는 본체(105)의 주행경로 주변 소정 범위 내에 존재하는 벽 등의 장애물을 감지한다.
충전장치(170)는 로봇 청소기(100)에 동작 전원을 제공한다.
리모콘 발광부(180)는 로봇 청소기(100)의 원격 제어 정보를 수신한다.
RF 송수광부(185)는 로봇 청소기(100)와 홈 네트워크, 홈서버 또는 개인 컴퓨터 등과 영상 정보 또는 명령 정보를 송수신하기 위한 것이다.
제어부(190)는 로봇 청소기(190)의 전반적인 동작을 제어한다. 특히 제어부(190)는 발광부(166) 및 수광부(168)로 부터의 센싱 정보에 따라 주행부(110)를 구동시킨다. 제어부(190)는 장애물이 검출되는 경우 로봇 청소기(100)를 정지시키거나 이동 경로를 변경하도록 제어한다.
장애물 감지 장치의 상세 구성이 이하에 설명된다.
장애물 감지 장치(160)는 센서 설치부(162), 광 가이드부(164), 발광부(166) 및 수광부(168)를 포함한다.
센서 설치부(162)는 본체(105)의 주행방향 전면의 소정 위치에 설치된다. 센서 설치부(162)에는 비접촉식 센서의 한 예로 발광부(166) 및 수광부(168)가 설치된다.
장애물 감지 장치(160)는 수신부(168)를 통해 수신된 제 1 및 제 2 반사광으로 부터 본체(105) 주행경로의 전방향에 존재하는 장애물의 높이를 검출한다.
상기와 같이 장애물이 검출되면 장애물 감지 오차 보정 장치(200)는 장애물의 감지 오차를 보정한다.
본 발명에 따른 로봇 청소기의 장애물 감지 오차 보정 장치(200)의 구성이 도 3을 참조하여 이하에 설명된다.
장애물 감지 오차 보정 장치(200)는 전면 장애물 감지부(160a); 전면 카메라(132) 및 장애물 정보 처리부(260)를 포함한다.
전면 장애물 감지부(160a)는 본체(105)의 주행방향 전면 소정 부분에 설치되어 주행방향 전방에 존재하는 장애물의 존재를 감지한다.
전면 카메라(132)는 본체(105)의 주행 방향 전면에 설치된 광 가이드부(164) 상단에 설치된다. 전면 카메라(132)는 장애물 감지 정보에 따라 구동되어 장애물의 영상을 촬영한다.
장애물 정보 처리부(260)는 촬영된 영상 정보에 따라 장애물 감지 오차를 보정한다.
장애물 정보 처리부(260)는 명도 정보 검출부(262) 및 오차 보정부(264)를 포함한다.
명도 정보 검출부(262)는 촬영된 영상을 분석하여 그 색상 신호의 RGB값을 명도 정보 값을 환산함으로써 장애물의 명도 정보를 검출한다.
오차 보정부(264)는 검출된 명도 정보에 따라 장애물 감지 정보를 보정한다.
본 발명에 따른 장애물 감지 오차 보정 방법이 도 4를 참조하여 이하에 설명된다.
본 발명에 따른 로봇 청소기의 장애물 감지 오차 보정 방법은 장애물 감지 단계(S82), 영상 촬영 단계(S84), 명도 정보 검출 단계(S86), 오차 보정 신호 생성 단계(S88) 및 감지 정보 보정 단계(S90)를 포함한다.
장애물 감지 단계(S82)에서는 발광부(166)로 부터 장애물로 광을 조사하고, 장애물로 부터 반사된 광을 수신함으로써 장애물의 존재를 감지할 수 있다.
영상 촬영 단계(S84)에서는 카메라(132)를 사용하여 감지된 장애물의 영상을 촬영한다. 카메라(132)는 흑백 또는 칼라 영상을 촬영할 수 있다.
명도 정보 검출 단계(S86)에서는 촬영된 영상 정보로 부터 장애물의 명도 정보를 검출한다. 즉, 촬영된 영상의 RGB 데이터로 부터 명도를 계산한다. 이러한 변환은 종래 잘 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
오차 보정 신호 생성 단계(S88)는 검출된 명도 정보에 따라 오차 보정 신호를 생성한다. 오차 보정 신호는 상기 장애물의 명도가 높을수록 상기 장애물 감지 정보의 감도를 감소시키도록 생성된다.
감지 정보 보정 단계(S90)는 오차 보정 신호에 따라 장애물 감지 정보를 보정한다.
도 5를 참조하여 본 발명에 따른 장애물 감지 오차 보정 장치의 동작이 설명된다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 로봇 청소기(100)가 색상 및/또는 명암이 다르고 거리가 서로 다른 제 1 장애물(270)과 제 2 장애물(290)의 경계부분을 검출하는 경우를 예로 설명한다. 빗금으로 표시된 제 1 장애물(270)은 제 2 장애물(290)에 비하여 명도가 낮다. 제 1 장애물(270)로 부터 반사되는 반사광은 제 2 장애물(290)로 부터 반사되는 반사광에 비하여 감도가 높다. 따라서, 도 5b에 도시된 바와 같이 대응하는 포락선(270', 290')이 실제 포락선과 다르게 나타난다. 그러나, 본 발명의 장애물 감지 오차 보정 장치를 사용하여 명도에 따른 반사광의 감도를 조절하면 도 5c에 도시된 바와 같이 보정된 장애물 감지 포락선(270". 290")은 실제 포락선과 일치될 수 있다.
따라서, 상기 본 발명에 따른 장애물 감지 오차 보정 장치 및 방법에 따르면, 장애물의 영상 정보로 부터 명도 정보를 검출하여 감지 오차를 보정함으로써 장애물에 대한 보다 정확한 정보를 얻을 수 있다. 또한, 장애물에 관한 정확한 정보를 파악함으로써 로봇 청소기의 정확한 회피 경로 설정이 가능하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고, 또한 설명하였으나 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.

Claims (4)

  1. 로봇 청소기의 본체 주행경로 주변에 존재하는 장애물을 감지하는 장애물 감지 장치의 오차 보정 장치에 있어서, 상기 로봇 청소기의 장애물 감지 오차 보정 장치는:
    본체의 주행방향 전면 소정 부분에 설치되어 주행방향 전방에 존재하는 장애물의 존재를 감지하는 전면 장애물 감지부;
    상기 본체의 주행 방향 전면 소정 부분에 설치되어 있으며 상기 장애물 감지 정보에 따라 구동되어 상기 장애물의 영상을 촬영하는 전면 카메라; 및
    상기 영상 정보에 따라 장애물 감지 오차를 보정하는 장애물 정보 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 장애물 감지 오차 보정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 장애물 정보 처리부는
    상기 촬영된 영상을 분석하여 상기 장애물의 명도 정보를 검출하는 명도 정보 검출부; 및
    상기 검출된 명도 정보에 따라 상기 장애물 감지 정보를 보정하는 오차 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 장애물 감지 오차 보정 장치.
  3. 로봇 청소기의 본체 주행경로 주변에 존재하는 장애물을 감지하는 로봇 청소기의 장애물 감지 장치의 오차 보정 방법에 있어서, 상기 장애물 감지 오차 보정 방법은:
    a) 장애물 감지 단계;
    b) 상기 감지된 장애물의 영상을 촬영하는 단계;
    c) 상기 촬영된 영상 정보로 부터 상기 장애물의 명도 정보를 검출하는 단계;
    d) 상기 검출된 명도 정보에 따라 오차 보정 신호를 생성하는 단계; 및
    e) 상기 오차 보정 신호에 따라 상기 장애물 감지 정보를 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 장애물 감지 오차 보정 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 오차 보정 신호는
    상기 장애물의 명도가 높을수록 상기 장애물 감지 정보의 감도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 장애물 감지 오차 보정 방법.
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