KR20040039094A - 외부충전장치를 갖는 로봇청소기 시스템 및 로봇청소기의외부충전장치 접속방법 - Google Patents

외부충전장치를 갖는 로봇청소기 시스템 및 로봇청소기의외부충전장치 접속방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 외부충전장치에 정확하게 접속할 수 있는 로봇청소기 시스템 및 외부충전장치 접속방법에 관한 것이다. 이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 외부충전장치를 갖는 로봇청소기는, 상용교류전력이 공급되는 전선과 연결된 전원단자와, 전원단자를 지지하며 소정의 위치에 고정시키는 단자대를 포함하는 외부충전장치; 및 본체를 이동시키는 구동부와, 천장을 촬상할 수 있도록 본체 상에 설치된 상방 카메라와, 본체 상에 설치되며 전원단자로부터 공급되는 전원이 충전되는 충전배터리와, 본체의 외주에 설치되며 장해물과 충돌시 충돌신호를 출력하는 범퍼와, 전원단자와 접속할 수 있도록 범퍼에 설치되며 충전배터리에 연결된 충전단자를 포함하는 로봇청소기;를 포함하며, 로봇청소기는 작업개시전에 외부충전장치와 접속된 상태에서 상방 카메라로 상방 이미지를 촬상하여 외부충전장치의 위치정보를 산출한 후 저장하고, 외부충전장치로 복귀시에 상방 카메라에 의해 촬상된 이미지로부터 산출된 현재 위치정보와 저장된 외부충전장치의 위치정보를 이용하여 복귀경로를 산출한 후 외부충전장치로 복귀하는 것을 특징으로 한다.

Description

외부충전장치를 갖는 로봇청소기 시스템 및 로봇청소기의 외부충전장치 접속방법{Robot cleaner system having external charging apparatus and method for docking with the same apparatus}
본 발명은 충전배터리를 구비하는 로봇청소기와 충전배터리를 충전시키는 외부충전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부충전장치와의 접속을 효율적으로 수행할 수 있는 외부충전장치를 갖는 로봇청소기 시스템과 로봇청소기의 외부 충전장치 접속방법에 관한 것이다.
통상적으로, 로봇청소기는 사용자의 조작 없이도 청소하고자 하는 청소구역 내를 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지, 이물질을 흡입하는 청소작업이나, 집안의 창문이나 가스밸브의 개폐 등을 확인하는 보안작업을 수행하는 기기를 말한다.
로봇청소기는 센서를 통해 집안이나 사무실과 같은 작업구역 내에 설치된 가구, 사무용품, 벽과 같은 장애물까지의 거리를 판별하고, 판별된 정보를 이용하여 장애물과 충돌되지 않도록 제어하면서 지시된 작업을 수행한다.
이러한 로봇청소기는 구동에 필요한 전력을 공급하는 배터리가 설치되어 있는데, 배터리는 전력이 소모된 경우 충전할 수 있는 충전배터리를 사용하는 것이 일반적이다. 따라서, 로봇청소기는 필요시 충전배터리에 전력을 충전시킬 수 있도록 외부충전장치와 시스템으로 구성된다.
그런데, 충전 필요시 외부충전장치로 로봇청소기가 자동으로 복귀할 수 있도록 하기 위해서는 외부충전장치의 위치를 파악할 수 있어야 한다.
로봇청소기가 외부충전장치의 위치를 파악하기 위한 종래의 방법은, 외부충전장치에서 고주파신호를 발생하고, 로봇청소기가 외부충전장치에서 발생된 고주파신호를 수신하여 수신된 고주파신호의 세기에 따라 외부충전기의 위치를 찾는다.
그러나, 이와 같이 검출된 고주파신호의 세기에 따라 외부충전장치의 위치를 추적하는 방법은, 고주파 신호의 세기가 외부요인(반사파, 방해파 등)에 의해 변동될 수 있고, 이러한 고주파 신호의 세기 변동하게 되면 로봇청소기가 외부충전장치의 접속위치를 정확하게 찾지 못하는 경우가 발생한다는 문제점이 있다.
또한, 외부충전장치의 위치를 정확하게 찾은 경우에도 외부충전장치의 단자와 로봇청소기의 충전단자가 정확하게 일치되도록 접속되지 않는 경우가 발생한다는 문제점이 있다.
따라서, 외부충전장치의 위치를 정확하게 찾으며, 외부충전장치의 단자와 로봇청소기의 충전단자가 정확하게 일치되도록 접속시킬 수 있는 로봇청소기 시스템과 로봇청소기의 외부충전장치 접속방법에 대한 발명이 요구되어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 외부충전장치의 위치를 정확하게 찾을 수 있으며, 충전단자를 정확하게 접속시킬 수 있는 외부충전장치를 갖는 로봇청소기 시스템 및 로봇청소기의 외부충전장치 접속방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 외부충전장치를 갖는 로봇청소기 시스템의 일실시예를 나타내 보인 사시도,
도 2는 도 1의 로봇청소기 시스템을 나타내 보인 블록도,
도 3은 도 1의 로봇청소기의 커버를 분리한 상태를 나타내 보인 사시도,
도 4는 도 2의 중앙제어장치의 일실시예를 나타내 보인 블록도,
도 5는 도 1의 로봇청소기 시스템에서 형상이 다른 단자대를 갖는 외부충전장치에 로봇청소기가 접속한 상태를 나타내 보인 평면도,
도 6은 도 1의 로봇청소기 시스템에서 외부충전장치의 전원단자와 로봇청소기의 충전단자가 접속되지 않은 경우를 나타내 보인 평면도,
도 7은 도 1의 외부충전장치를 갖는 로봇청소기 시스템에서 로봇청소기가 외부충전장치에 접속되는 방법을 나타내 보인 순서도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10; 로봇청소기11; 본체
12; 센서부14; 장애물 검출센서
20; 구동부21,22; 바퀴
30; 상방 카메라32; 전방 카메라
40; 제어부43; 송/수신부
50; 충전배터리52; 배터리 충전량 검출부
54; 범퍼56; 충전단자
60; 원격 제어기62; 안테나
63; 무선중계기70; 중앙제어장치
80; 외부충전장치82; 전원단자
84; 단자대86; 전원코드
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 외부충전장치를 갖는 로봇청소기는, 상용교류전력이 공급되는 전선과 연결된 전원단자와, 전원단자를 지지하며 소정의 위치에 고정시키는 단자대를 포함하는 외부충전장치; 및 본체를 이동시키는 구동부와, 천장을 촬상할 수 있도록 본체 상에 설치된 상방 카메라와, 본체 상에 설치되며 전원단자로부터 공급되는 전원이 충전되는 충전배터리와, 본체의 외주에 설치되며 장해물과 충돌시 충돌신호를 출력하는 범퍼와, 전원단자와 접속할 수 있도록 범퍼에 설치되며 충전배터리에 연결된 충전단자를 포함하는 로봇청소기;를 포함하며, 로봇청소기는 작업개시전에 외부충전장치와 접속된 상태에서 상방 카메라로 상방 이미지를 촬상하여 외부충전장치의 위치정보를 산출한 후 저장하고, 외부충전장치로 복귀시에 상방 카메라에 의해 촬상된 이미지로부터 산출된 현재 위치정보와 저장된 외부충전장치의 위치정보를 이용하여 복귀경로를 산출한 후 외부충전장치로 복귀하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 로봇청소기는 범퍼의 충돌신호가 수신된 후 충전단자가 전원단자와 접촉된 신호를 감지한 경우에만 충전단자가 전원단자와 접속된 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 로봇청소기는 충전배터리의 충전량을 검출하는 배터리 충전량 검출부와, 배터리 충전량 검출부로부터 충전요청신호가 수신되면 수행작업을 중단하고 외부충전장치로 복귀하도록 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 제어부는 수행작업이 완료되었을 때 외부충전장치로 복귀하도록 구동부를 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 단자대는 로봇청소기 범퍼의 외주를 둘러쌀 수 있는 형상으로 성형되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 로봇청소기의 외부충전장치 접속방법은, 로봇청소기가 외부충전장치에 접속된 상태에서 작업지시신호가 수신되면 상방 카메라로 촬상한 상방 이미지로부터 상기 외부충전장치의 위치정보를 산출하여 저장하는 단계와, 로봇청소기를 주행시켜 지시된 작업을 수행하는 단계와, 충전명령신호가 입력되면 로봇청소기가 상방 카메라로 촬상한 상방 이미지로부터 산출한 현재의 위치정보와 저장된 외부충전장치의 위치정보를 이용하여 외부충전장치까지의 복귀경로를 산출한 후 그 경로로 복귀하는 단계와, 범퍼의 충돌신호가 수신된 후 로봇청소기의 충전단자가 외부충전장치의 전원단자에 접촉된 신호가 수신되는가를 확인하는 단계와, 범퍼의 충돌신호 수신 후 충전단자의 접촉신호가 수신되지 않으면 로봇청소기의 주행각도를 일정 각도 수정하여 접촉신호가 수신되는가를 확인하는 단계, 및 로봇청소기의 주행각도를 소정 횟수 수정하여도 접촉신호가 수신되지 않으면, 로봇청소기를 일정 거리 후퇴시킨 후 복귀경로의 산출 및 복귀 단계로 되돌리는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 충전명령신호는 작업 수행 단계에서 충전량이 부족하거나, 수행작업이 완료되면 발신되는 것을 특징으로 한다.
또한, 로봇청소기의 주행각도를 수정하는 각도는 15도이고, 주행각도를 수정하는 횟수는 6회인 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 외부충전장치를 갖는 로봇청소기 시스템의 바람직한 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 로봇청소기 시스템은 로봇청소기와 외부충전장치를 구비한다.
로봇청소기(10)는 본체(11), 흡진부(16), 구동부(20), 상방 카메라(30), 전방 카메라(32), 제어부(40), 기억장치(41), 송/수신부(43), 센서부(12), 범퍼(54), 및 충전배터리(50)를 포함한다.
흡진부(16)는 공기를 흡입하면서 대향되는 바닥의 먼지를 집진할 수 있도록 본체(11) 상에 설치되어 있다. 이러한 흡진부(16)는 알려진 다양한 방식에 의해 구성될 수 있다. 일예로서, 흡진부(16)는 흡입모터(미도시)와, 흡입모터의 구동에 의해 바닥과 대향되게 형성된 흡입구 또는 흡입관을 통해 흡입된 먼지를 집진하는 집진실을 구비한다.
구동부(20)는 전방의 양측에 설치된 두 개의 바퀴(21a,21b)와, 후방의 양측에 설치된 두 개의 바퀴(22a,22b), 후방의 두 개의 바퀴(22a,22b)를 각각 회전 구동시키는 모터(23,24) 및 후방 바퀴(22a,22b)의 동력을 전방의 바퀴(21a,21b)로 전달할 수 있도록 설치된 타이밍벨트(25)를 포함한다. 구동부(20)는 제어부(40)의 제어신호에 따라 각 모터(23,24)를 독립적으로 정방향 또는 역방향으로 회전 구동시킨다. 주행방향은 각 모터(23,24)의 회전수를 다르게 제어함으로써 정해진다.
전방 카메라(32)는 전방의 이미지를 촬상할 수 있도록 본체(11)상에 설치되어 촬상된 이미지를 제어부(40)로 출력한다.
상방 카메라(30)는 상방의 이미지를 촬상할 수 있도록 본체(11)상에 설치되어 촬상된 이미지를 제어부(40)로 출력한다.
센서부(12)는 외부로 신호를 송출하고, 반사된 신호를 수신할 수 있도록 본체(11)의 측면 둘레에 소정 간격으로 배치되어 있는 장애물 검출 센서(14)와, 주행거리를 측정할 수 있는 주행거리 검출센서(13)를 구비한다.
장애물 검출 센서(14)는 적외선을 출사하는 적외선 발광소자(14a)와, 반사된 광을 수신하는 수광소자(14b)가 수직상으로 쌍을 이루어 외주면을 따라 다수가 배열되어 있다. 또 다르게는 장애물 검출센서(14)는 초음파를 출사하고, 반사된 초음파을 수신할 수 있도록 된 초음파 센서가 적용될 수 있다. 장애물 검출센서(14)는 장애물 또는 벽과의 거리를 측정하는데도 이용된다.
주행거리 검출센서(13)는 바퀴(21a,21b,22a,22b)의 회전수를 검출하는 회전검출 센서가 적용될 수 있다. 예컨대, 회전 검출센서는 모터(23,24)의 회전수를 검출하도록 설치된 엔코더가 적용될 수 있다.
송/수신부(43)는 송신대상 데이터를 안테나(42)를 통해 송출하고, 안테나(42)를 통해 수신된 신호를 제어부(40)로 전송한다.
범퍼(54)는 로봇청소기 본체(11)의 외주에 설치되며, 로봇청소기(10)가 주변의 벽과 같은 장애물과 충돌하는 경우 충격을 흡수하고 충돌신호를 제어부(40)로 출력한다. 따라서, 범퍼(54)는 로봇청소기(10)가 주행하는 바닥과 평행한 방향으로 진퇴운동을 할 수 있도록 탄성부재(미도시)에 의해 지지되고, 범퍼(54)가 장애물에 충돌한 경우 충돌신호를 제어부(40)로 출력하는 센서가 부착되어 있다. 따라서, 범퍼(54)가 장애물과 충돌하면 소정의 충돌신호가 제어부(40)로 송신된다. 또한, 범퍼(54)의 전면에는 외부충전장치(80)의 전원단자(82)와 일치하는 높이에 충전단자(56)가 설치되어 있다. 3상전원을 사용하는 경우 3개의 충전단자(56)가 설치된다.
충전배터리(50)는 본체(11) 상에 설치되며, 범퍼(54)에 설치된 충전단자(56)와 연결되어 있다. 따라서, 충전단자(56)가 외부충전장치(80)의 전원단자(82)와 접속되면, 상용교류전원에 의해 충전배터리(50)가 충전된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 로봇청소기(10)가 외부충전장치(80)와 접속된 상태에서는 상용교류전원과 연결될 수 있는 전원코드(86)를 통해 인입된 전력이 상호 접속된 외부충전장치(80)의 전원단자(82)로부터 범퍼(54)의 충전단자(56)를 통해 충전배터리(50)로 공급된다.
배터리 충전량 검출부(52)는 충전배터리(50)의 충전량을 검출하고, 검출된 충전량이 설정된 하한 레벨에 도달하면 충전요청신호를 제어부(40)로 송출한다.
제어부(40)는 송/수신부(42)를 통해 수신된 신호를 처리하고, 각 요소를 제어한다. 본체(11)상에 기기의 기능 설정을 조작하기 위한 다수의 키가 마련된 키입력장치(미도시)가 더 구비된 경우 제어부(40)는 키입력장치로부터 입력된 키신호를 처리한다.
제어부(40)는 작업을 하지않는 경우에 외부충전장치(80)와 접속된 상태로 충전하면서 대기할 수 있도록 각 요소를 제어한다. 이렇게 작업대기시에 외부충전장치(80)와 접속된 상태로 대기하게 되면 충전배터리(50)의 충전량을 일정 범위내로 유지시킬 수 있게 된다.
제어부(40)는 외부충전장치(80)로부터 이탈하여 지시된 작업을 수행한 후 외부충전장치(80)로의 복귀시 상방 카메라(30)에 의해 촬상된 상방 이미지를 분석하여 외부충전장치(80)로의 진입 및 접속을 원활하게 수행한다.
외부충전장치(80)는 전원단자(82)와 단자대(84)를 포함한다. 전원단자(82)는 내부 변압기 및 전원케이블을 통해 전원코드(86)에 연결되어 있으며, 로봇청소기(10)의 충전단자(56)와 접속하여 충전배터리(50)에 전력을 공급한다. 전원코드(86)는 상용교류전원에 연결되어 있으며, 내부 변압기는 생략될 수도 있다.
단자대(84)는 전원단자(82)가 로봇청소기(10)의 충전단자(56)와 같은 높이를 유지하도록 지지하며, 전원단자(82)가 일정한 위치에 고정되어 있도록 한다. 전원단자(82)는 상용교류전원이 3상인 경우는 3개의 전원단자(82)가 단자대(84)에 설치되어 있다. 본 실시예에 의한 단자대(84)는 직육면체의 형상으로 성형되어 있으나, 단자대(84)의 형상은 전원단자(82)를 지지하고 고정시킬 수 있으면 어떤 형상으로도 성형할 수 있다. 특히 바람직한 단자대(82')의 형상은 도 5에 도시된 바와 같이로봇청소기(10)의 외주를 감싸는 형상으로 성형되는 것이다.
이하, 이러한 로봇청소기 시스템에서 로봇청소기(10)가 외부충전장치(80)로 복귀하여 전원단자(82)에 접속하는 과정을 설명한다.
외부충전장치(80)를 갖는 로봇청소기 시스템을 설치한 최초 상태에서 로봇청소기(10)는 충전단자(56)가 외부충전장치(80)의 전원단자(82)에 접속된 상태로 대기하고 있다(도 5 참조).
작업지시신호가 수신되면, 로봇청소기(10)는 상방 카메라(30)로 작업영역의 천장을 촬상하여 상방 이미지를 생성한 후, 상방 이미지로부터 외부충전장치(80)의 위치정보를 산출하여 기억장치(41)에 저장한다.
여기서, 작업지시신호는 청소작업 또는 카메라를 통한 보안작업 등을 포함한다.
로봇청소기는 외부충전장치로부터 이탈하여 작업지시신호에 따라 지시된 작업을 수행하면서, 충전명령신호가 수신되는가를 주기적으로 확인한다.
로봇청소기의 제어부(40)는 충전명령신호가 수신되면, 상방 카메라(30)로 현재의 상방 이미지를 촬상하여 현재의 로봇청소기(10)의 위치를 산출한다. 그 후 제어부(40)는 저장된 외부충전장치(80)의 위치정보를 로딩하여 현재의 위치에서 외부충전장치(80)로 가는 최적의 복귀경로를 산출한다. 다음에 제어부(40)는 구동부(20)를 제어하여 로봇청소기(10)가 그 복귀경로를 따라 주행하도록 한다.
여기서, 충전명령신호는 로봇청소기(10)가 지시된 작업을 완료하거나, 작업도중에 배터리 충전량 검출부(52)로부터 충전요청신호가 입력되는 경우에 생성된다. 또한, 로봇청소기(10)가 작업중에 사용자가 강제로 충전명령신호를 생성시킬 수도 있다.
이후, 제어부(40)가 범퍼(54)로부터 출력된 충돌신호를 수신하면, 충전단자(56)가 전원단자(82)와 접촉되는가를 확인한다. 충돌신호와 충전단자(56)의 접촉신호가 동시에 수신되면 제어부(40)는 충전단자(56)가 외부충전장치(80)의 전원단자(82)에 완전히 접속된 것으로 판단하고 범퍼(54)가 어느 정도 눌릴 때까지 로봇청소기(10)를 전진시켜 접속을 완료한다.
만일, 충돌신호 수신 후 접촉신호가 수신되지 않으면, 제어부(40)는 충전단자(56)가 외부충전장치의 전원단자(82)와 접속되지 않은 것으로 판단한다. 충돌신호는 수신되나 접촉신호가 수신되지 않는 경우의 일예가 도 6에 도시되어 있다.
도면을 참고하면, 전원단자(82)의 중심과 로봇청소기(10)의 중심을 잇는 선(Ⅰ-Ⅰ)과 충전단자(56)와 로봇청소기(10)의 중심을 잇는 선(Ⅱ-Ⅱ)이 일치하지 않고 소정의 각(θ)을 이루는 경우에 전원단자(82)와 충전단자(56)의 접촉이 이루어지지 않는다, 따라서, 제어부(40)는 로봇청소기(10)가 주행각도를 소정 각도 회전하여 진행하도록 구동부(20)를 제어한다.
소정 각도 선회 후 제어부(40)가 충전단자(56)의 접촉신호를 수신하면, 로봇청소기(10)를 그 방향으로 일정 거리 전진시킨 후 접속완료로 판단한다.
주행각도를 소정 각도를 회전하였는데도 충전단자(56)의 접촉신호가 수신되지 않으면, 제어부(40)는 다시 로봇청소기(10)의 주행각도를 수정한다. 일정한 횟수에 이를 때까지 제어부(40)에 충전단자(56)의 접촉신호가 수신되지 않으면 제어부(40)는 로봇청소기(10)를 일정 거리 후진시킨다. 그 후 제어부(40)는 다시 외부충전장치(80)의 위치정보를 로딩하여 복귀경로를 다시 산출하여 로봇청소기(10)를 주행시킨다. 그리고, 상기와 같은 과정을 되풀이하여 충돌신호와 접촉신호가 동시에 수신되면, 제어부(40)는 로봇청소기(10)를 그 방향으로 일정 거리 전진시킨 후 접속완료로 판단한다.
여기서, 주행각도를 수정하는 소정 각도는 외부충전장치(80)의 전원단자(82)와 로봇청소기(10)의 충전단자(56)의 크기를 고려하여 임의로 정할 수 있으나, 바람직하게는 수정 각도를 15도로 하는 것이다. 또한, 수정 횟수는 수정 각도를 고려하여 적절하게 정할 수 있다. 주행각도를 수회 수정하는 경우 수정방향을 일방향으로만 하는 것도 가능하나 바람직하게는 최초의 방향에서 일방향으로 수회 주행각도를 수정하고, 그 때도 접촉신호가 수신되지 않는 경우에는 로봇청소기(10)를 최초의 방향으로 복귀시킨 후 반대방향으로 주행각도를 수정하도록 하는 것이 바람직하다. 수정각도를 15도로 한 경우에는 일방향으로 15도씩 3회 주행각도를 수정하고, 그 사이에 접촉신호가 없는 경우에는 반대방향으로 15도씩 3회 주행각도를 수정하도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 경우 로봇청소기(10)가 최초로 외부충전장치(80)에 접촉한 지점에서 좌우로 45도 범위내에서 전원단자(82)와의 접속을 시도하는 것이 되므로 대부분의 경우에는 충전단자(56)의 접촉신호가 수신될 수 있다.
이상의 설명에서는 제어부(40)가 상방 이미지를 직접 분석하여 자체적으로 외부충전장치(80)로의 접속을 수행하는 예를 설명하였다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 로봇청소기(10)의 외부충전장치(80)로의복귀제어에 대한 연산처리부담을 줄이기 위해 외부충전장치(80) 상방 이미지 저장 및 로봇청소기(10)의 복귀제어를 외부에서 처리하도록 로봇청소기 시스템이 구축된다.
이를 위해 로봇청소기(10)는 상방 카메라(30)에 의해 촬상된 상방 이미지를 외부로 무선으로 송출하고, 외부로부터 수신된 제어신호에 따라 동작하도록 구성되고, 원격제어기(60)는 작업제어 및 외부충전장치(80)로의 복귀를 포함한 일련의 제어를 무선으로 로봇청소기(10)를 제어한다.
원격제어기(60)는 무선중계기(63)와 중앙제어장치(70)를 구비한다.
무선중계기(63)는 로봇청소기(10)로부터 수신된 무선신호를 처리하여 유선을 통해 중앙제어장치(70)에 전송하고, 중앙제어장치(70)로부터 수신된 신호를 안테나(62)를 통해 무선으로 로봇청소기(10)로 송출한다.
중앙제어장치(70)는 통상적인 컴퓨터로 구축되며, 그 일예가 도 4에 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 중앙제어장치(70)는 중앙처리장치(CPU)(71), 롬(ROM)(72), 램(RAM)(73), 표시장치(74), 입력장치(75), 기억장치(76) 및 통신장치(77)를 구비한다.
기억장치(76)에는 로봇청소기(10)를 제어하며 로봇청소기(10)로부터 전송된 신호를 처리하는 로봇청소기 드라이버(76a)가 설치되어 있다.
로봇청소기 드라이버(76a)는 실행되면, 로봇청소기(10)를 제어를 설정할 수 있는 메뉴를 표시장치(74)를 통해 제공하고, 제공된 메뉴에 대해 사용자로부터 선택된 메뉴항목이 로봇청소기에 의해 실행될 수 있도록 처리한다. 상기 메뉴는 대분류로서 청소작업수행, 보안작업수행을 포함하고, 대분류에 대한 서브 선택 메뉴로서 작업대상 영역 선택 리스트, 작업방식 등 적용되는 기기에서 지원할 수 있는 다수의 메뉴가 제공되는 것이 바람직하다.
로봇청소기 드라이버(76a)는 설정된 작업시기 또는 사용자에 의해 입력장치(75)를 통해 작업지시신호가 입력되면, 먼저 외부충전장치(80)에 접속되어 대기중인 로봇청소기(10)의 상방 카메라(30)에 의해 촬상된 천장의 상방 이미지를 로봇청소기(10)로부터 수신받고, 수신된 상방 이미지로부터 외부충전장치(80)의 위치정보를 산출하여 기억장치(76)에 저장한다.
이후, 로봇청소기 드라이버(76a)는 지시된 작업이 수행될 수 있도록 로봇청소기(10)를 제어한다. 로봇청소기(10)의 제어부(40)는 로봇청소기 드라이버(76a)로부터 무선중계기(63)를 통해 수신된 제어정보에 따라 구동부(20) 및/또는 흡진부(16)를 제어하며, 현재 상방 카메라(30)에 의해 촬상된 상방 이미지를 무선 중계기(63)를 통해 중앙제어장치(70)로 전송한다.
이러한 작업제어 중 로봇청소기(10)로부터 배터리 충전요청신호 또는 작업완료신호 등의 충전명령신호가 무선중계기(63)를 통해 수신되면, 로봇청소기 드라이버(76a)는 기억장치(76)에 기억된 외부충전장치(80)의 위치정보와 현재 상방 카메라(30)에 의해 취득되어 수신된 상방 이미지를 이용하여 복귀경로를 산출하고, 산출된 복귀경로를 따라 외부충전장치(80)로 복귀하도록 앞서 설명된 바와 같은 과정을 통해 로봇청소기(10)를 제어한다.
이하에서는 로봇청소기의 외부충전장치 접속방법을 도 7을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서는 로봇청소기(10)가 외부충전장치(80)와 접속되어 대기중인 상태를 초기상태로 하여 설명한다.
먼저, 작업지시가 수신됐는지를 판단한다(S100).
작업지시가 수신된 것으로 판단되면, 상방 카메라로 상방이미지를 촬상하여 외부충전장치의 위치정보를 산출한 후 저장장치에 저장한다(S110).
이후 지시된 청소작업이나 보안작업을 수행한다(S120).
작업수행시에는 로봇청소기가 외부충전장치로부터 먼저 분리되도록 구동한 다음 청소구역을 주행하면서 흡진부를 구동시켜 청소작업을 수행한다. 또 다르게, 보안작업 지시가 수신되었으면, 외부충전장치로부터 감시 목적지로 이동한 다음 카메라로 감시대상 영역을 촬상하여 외부로 송출하거나 기록하는 작업을 수행한다.
다음은 충전명령신호가 수신되었는지를 판단한다(S130).
단계 S130에서 충전명령신호가 수신되지 않았다고 판단되면, 주기적으로 충전명령신호가 수신되는지를 판단한다.
충전명령신호가 수신되면, 상방 카메라로 상방 이미지를 촬상하여 현재의 로봇청소기의 위치정보를 산출한 후, 현재의 위치정보와 저장된 외부충전장치의 위치정보를 이용하여 로봇청소기가 외부충전장치로 복귀하는 복귀경로를 산출한다. 그 후 산출된 복귀경로를 따라 로봇청소기를 주행시킨다(S140).
주행중에 범퍼로부터 충돌신호가 수신되는지를 판단한다(S150).
충돌신호가 수신되면, 충전단자의 접촉신호가 수신되는지를 판단한다(S160).
단계 S160에서 충전단자의 접촉신호가 수신되지 않으면, 로봇청소기의 주행각도를 소정 각도 수정한다(S170). 즉, 로봇청소기의 구동부를 제어하여 로봇청소기가 중심을 기준으로 소정 각도 회전한 상태로 충전단자와 접촉하도록 한다.
주행각도의 수정은 일방향으로만 할 수 있지만 바람직하게는 일방향으로 일정 횟수의 수정을 한 후에도 접촉신호가 수신되지 않는 경우에는 반대방향으로 일정 횟수 주행각도를 수정하는 것이 바람직하다. 예를 들면 15도씩 왼쪽방향으로 3회 로봇청소기의 주행각도를 수정한 후, 다시 최초의 상태로 복귀한 후 오른쪽 방향으로 15도씩 3회 주행각도를 수정하는 것이다.
로봇청소기의 주행각도를 수정하였으면 수정횟수를 1회 증가시킨다(S180).
로봇청소기의 주행각도를 수정한 횟수가 설정치 이하인 경우에는 단계 S160으로 되돌아가 충전단자 접촉신호가 수신되는가를 판단한다(S190).
이때, 주행각도를 수정한 횟수의 설정치는 단계 S170에서 주행각도의 수정 각도를 15도로 한 경우에는 6회로 하는 것이 바람직하다.
이러한 과정을 거쳐 단계 S160에서 충전단자 접촉신호가 수신된 것으로 판단되면, 로봇청소기를 그 방향으로 일정 거리 전진시킨 후(S200), 로봇청소기의 충전단자와 외부충전장치의 전원단자와의 접속이 완료된 것으로 판단한다(S210).
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 외부충전장치를 갖는 로봇청소기 시스템을 사용하는 경우에는 로봇청소기가 정확하게 외부충전장치를 찾아 복귀할 수 있고, 또한 로봇청소기의 충전단자와 외부충전장치의 전원단자가 정확하게 접속되기 때문에 충전을 위한 접속이 확실하게 이루어진다.
이상에서는 로봇청소기를 기준으로 하여 설명하였으나, 어떤 목적의 로봇이거나 충전배터리를 구비하며 그 전력을 이용하여 스스로 이동하고 충전배터리에 충전이 필요한 경우 충전하는 모든 로봇에 적용되는 당연하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 외부충전장치를 갖는 로봇청소기 시스템 및 로봇청소기의 외부충전장치 접속방법에 의하면, 로봇청소기가 외부충전장치로부터 이탈된 후 지시된 작업완료시 또는 작업중 충전필요시 기억된 외부충전장치의 위치정보와 현재의 위치정보를 이용하여 외부충전장치로 복귀하고, 범퍼신호와 충전단자의 접촉신호를 이용하여 접속하기 때문에, 로봇청소기가 외부충전장치의 위치를 정확하게 찾을 수 있으며, 충전단자를 외부충전장치에 정확하게 접속시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (9)

  1. 상용전력이 공급되는 전선과 연결된 전원단자와,
    상기 전원단자를 지지하며, 소정의 위치에 고정시키는 단자대를 포함하는 외부충전장치; 및
    본체를 이동시키는 구동부와,
    천장을 촬상할 수 있도록 상기 본체 상에 설치된 상방 카메라와,
    상기 본체 상에 설치되며, 상기 전원단자로부터 공급되는 전원이 충전되는 충전배터리와,
    상기 본체의 외주에 설치되며, 장해물과 충돌시 충돌신호를 출력하는 범퍼와,
    상기 전원단자와 접속할 수 있도록 상기 범퍼에 설치되며, 상기 충전배터리에 연결된 충전단자를 포함하는 로봇청소기;를 포함하며,
    상기 로봇청소기는 작업개시전에 상기 외부충전장치와 접속된 상태에서 상기 상방 카메라로 상방 이미지를 촬상하여 상기 외부충전장치의 위치정보를 산출한 후 저장하고, 상기 외부충전장치로 복귀시에 상기 상방 카메라에 의해 촬상된 이미지로부터 산출된 현재 위치정보와 저장된 상기 외부충전장치의 위치정보를 이용하여 복귀경로를 산출한 후 상기 외부충전장치로 복귀하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 로봇청소기는,
    상기 범퍼의 충돌신호가 수신된 후 상기 충전단자가 상기 전원단자와 접촉된 신호를 감지한 경우에만 상기 충전단자가 상기 전원단자와 접속된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 로봇청소기는,
    상기 충전배터리의 충전량을 검출하는 배터리 충전량 검출부; 및
    상기 배터리 충전량 검출부로부터 충전요청신호가 수신되면, 수행작업을 중단하고 상기 외부충전장치로 복귀하도록 상기 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제어부는,
    수행작업이 완료되었을 때 상기 외부충전장치로 복귀하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 단자대는 상기 로봇청소기의 범퍼의 외주를 둘러싸는 형상으로 성형된 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
  6. 로봇청소기가 외부충전장치에 접속된 상태에서 작업지시신호가 수신되면, 상방 카메라로 촬상한 상방 이미지로부터 상기 외부충전장치의 위치정보를 산출하여 저장하는 단계;
    상기 로봇청소기를 주행시켜 지시된 작업을 수행하는 단계;
    충전명령신호가 입력되면, 상기 로봇청소기가 상기 상방 카메라로 촬상한 상방 이미지로부터 산출한 현재의 위치정보와 저장된 상기 외부충전장치의 위치정보를 이용하여 상기 외부충전장치까지의 복귀경로를 산출한 후 그 경로로 복귀하는단계;
    범퍼의 충돌신호가 수신된 후 상기 로봇청소기의 충전단자가 상기 외부충전장치의 전원단자에 접촉된 신호가 수신되는가를 확인하는 단계;
    범퍼의 충돌신호 수신 후 충전단자의 접촉신호가 수신되지 않으면, 상기 로봇청소기의 주행각도를 일정 각도 수정하여 상기 접촉신호가 수신되는가를 확인하는 단계;
    상기 로봇청소기의 주행각도를 소정 횟수 수정하여도 상기 접촉신호가 수신되지 않으면, 상기 로봇청소기를 일정 거리 후퇴시킨 후 상기 복귀경로의 산출 및 복귀 단계로 되돌리는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 외부충전장치 접속방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 충전명령신호는 상기 작업 수행 단계에서 충전량이 부족하거나, 수행작업이 완료되면 발신되는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 외부충전장치 접속방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 로봇청소기의 주행각도를 수정하는 각도는 15도 인것을 특징으로 하는 로봇청소기의 외부충전장치 접속방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 로봇청소기의 주행각도를 수정하는 횟수는 6회인 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 외부충전장치 접속방법.
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