KR20040063247A - 로봇청소기의 자동충전 복귀장치 및 방법 - Google Patents

로봇청소기의 자동충전 복귀장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20040063247A
KR20040063247A KR1020030000597A KR20030000597A KR20040063247A KR 20040063247 A KR20040063247 A KR 20040063247A KR 1020030000597 A KR1020030000597 A KR 1020030000597A KR 20030000597 A KR20030000597 A KR 20030000597A KR 20040063247 A KR20040063247 A KR 20040063247A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
robot cleaner
charging
signal
infrared
charging station
Prior art date
Application number
KR1020030000597A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100492538B1 (ko
Inventor
나재호
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR10-2003-0000597A priority Critical patent/KR100492538B1/ko
Publication of KR20040063247A publication Critical patent/KR20040063247A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100492538B1 publication Critical patent/KR100492538B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/60—Intended control result
    • G05D1/656—Interaction with payloads or external entities
    • G05D1/661—Docking at a base station
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
    • A47L9/2836—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means characterised by the parts which are controlled
    • A47L9/2852—Elements for displacement of the vacuum cleaner or the accessories therefor, e.g. wheels, casters or nozzles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
    • A47L9/2805—Parameters or conditions being sensed
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/20—Control system inputs
    • G05D1/24—Arrangements for determining position or orientation
    • G05D1/242—Means based on the reflection of waves generated by the vehicle
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/20—Control system inputs
    • G05D1/24—Arrangements for determining position or orientation
    • G05D1/247—Arrangements for determining position or orientation using signals provided by artificial sources external to the vehicle, e.g. navigation beacons
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/60—Intended control result
    • G05D1/617—Safety or protection, e.g. defining protection zones around obstacles or avoiding hazards
    • G05D1/622—Obstacle avoidance
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L2201/00—Robotic cleaning machines, i.e. with automatic control of the travelling movement or the cleaning operation
    • A47L2201/02—Docking stations; Docking operations
    • A47L2201/022—Recharging of batteries
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L2201/00—Robotic cleaning machines, i.e. with automatic control of the travelling movement or the cleaning operation
    • A47L2201/04—Automatic control of the travelling movement; Automatic obstacle detection
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D2105/00—Specific applications of the controlled vehicles
    • G05D2105/10—Specific applications of the controlled vehicles for cleaning, vacuuming or polishing
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D2107/00—Specific environments of the controlled vehicles
    • G05D2107/40—Indoor domestic environment
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D2109/00—Types of controlled vehicles
    • G05D2109/10—Land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D2111/00—Details of signals used for control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles
    • G05D2111/10—Optical signals
    • G05D2111/14—Non-visible signals, e.g. IR or UV signals
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D2111/00—Details of signals used for control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles
    • G05D2111/20—Acoustic signals, e.g. ultrasonic signals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Electric Vacuum Cleaner (AREA)

Abstract

본 발명은 로봇 청소기의 자동충전 복귀장치 및 방법에 관한 것으로, 로봇 청소기의 본체에 위치한 다수의 발진부에서 각기 출력되는 적외선신호의 서로 다른 코드를 분석하여,로봇 청소기의 현재 위치와 각도를 빠르게 유추하여, 충전대에 자동으로 복귀하도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 충전대의 소정 위치에 설치되어, 서로 다른 코드를 갖고, 각기 다른 방향으로 적외선신호를 발생하는 다수의 발신부와; 로봇 청소기 본체의 소정 위치에 각기 위치하여, 상기 적외선신호를 수신하는 다수의 적외선 수신부와; 상기 다수의 적외선 수신부의 적외선신호를 이용하여, 충전대까지의 거리와 각도를 유추한후, 그 유추한 거리와 각도로 충전대로의 자동복귀를 제어하는 수신신호처리 및 구동제어부를 포함하여 구성한다.

Description

로봇청소기의 자동충전 복귀장치 및 방법{AUTO CHARGE RETURN APPARATUS AND METHOD OF ROBOT CLEANER}
본 발명은 로봇 청소기의 자동충전 복귀장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 로봇 청소기의 본체에 위치한 다수의 발진부에서 각기 출력되는 적외선신호의 서로 다른 코드를 분석하여,로봇 청소기의 현재 위치와 각도를 빠르게 유추하여, 충전대에 자동으로 복귀하도록 한 로봇 청소기의 자동충전 복귀장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이동로봇은, 자체에 부착된 다수의 초음파센서에서 초음파를 발생하여, 반사되는 초음파를 탐지하여 거리를 탐지하거나 방향을 감지한다.
이동로봇의 대표적인 예인 로봇청소기는 사용자의 조작 없이도 청소하고자 하는 구역내를 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입함으로써, 청소하고자 하는 구역을 자동으로 청소한다.
즉, 로봇 청소기는 거리 및 방향을 탐지하는 초음파센서를 통해 청소구역 내에 설치된 가구나 사무용품, 벽 등의 장애물까지의 거리를 판별하여, 로봇 청소기의 좌륜모터와 우륜모터를 선택적으로 구동시킴으로써, 스스로 방향을 전환해 가면서 청소구역을 청소한다.
도 1은 일반적인 로봇 청소기를 보인 종단면도이고, 도 2는 도 1의 저면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 종래의 로봇 청소기는 청소기 본체(1)의 내측에 흡입력을 발생시키기 위한 팬 모터(2)가 장착되어 있고, 그 팬 모터(2)의 전방에는 팬 모터(2)에 의해 흡입되는 먼지나 오물을 집진하는 필터(3)가 내장된 필터 컨테이너(4)가 착,탈가능하게 설치되어 있다.
그리고, 상기 필터 컨테이너(4)의 전면에는 흡입되는 먼지나 오물이 흡입되는 흡입관(5)이 연통되도록 설치되어 있고, 그 흡입관(5)의 하단부에는 바닥(6)의 먼지나 오물을 쓸어 올리기 위한 브러쉬(7)가 회전가능하게 설치된 흡입헤드(8)가 구비되어 있다.
또한, 상기 팬 모터(2)의 하측에는 정,역회전이 가능한 한쌍의 구동바퀴(9)가 일정간격으로 두고 설치되어 있고, 상기 흡입헤드(8)의 후위에는 청소기 본체 (1)의 후위를 지지하도록 보조바퀴(10)가 설치되어 있다.
그리고, 상기 청소기 본체(1)의 후면에는 충전단자(11)를 구비한 충전단자부 (12)가 설치되어 있고, 실내의 벽면(13)에 설치된 전원단자부(14)에는 충전단자부 (12)에 접속될 수 있도록 접속단자(15)가 구비되어 있어서, 충전단자(11)가 접속단자(15)에 접속된 상태에서 본체(1) 내측의 충전 밧데리(16)에 충전을 할 수 있도록 되어 있다.
또한, 상기 청소기 본체(1)의 전면 중앙부에는 초음파를 송수신하는 초음파센서(17)가 설치되어 있고, 그 초음파센서(17)의 좌,우측에, 초음파를 송신한후 반사되는 초음파를 수신하여 장애물을 감지하거나 목표물과의 거리를 측정하기 위한 다수개의 초음파센서(18)가 일정간격으로 두고 설치되어 있다.
그리고, 상기 전원단자부(14)의 하측에는 충전단자부(12)를 전원단자부(14)쪽으로 유도하기 위한 광신호를 발광하는 발광부(19)가 설치되어 있고, 상기 충전단자부(12)의 하측에는 상기 발광부(19)에서 발광되는 광신호를 수광할 수 있도록 수광부(20)가 설치되어 있다.
도면중 미설명 부호 21은 제어수단이고, 22는 배기구이다.
상기와 같은 구성되어 있는 종래의 로봇 청소기를 이용하여 청소를 할때는, 사용자가 동작버튼을 누르면 충전 밧데리(16)의 전원이 팬 모터(2)에 인가되어 팬 모터(2)가 구동이 되어 지는데, 그와 같이 구동되어지는 팬 모터(2)에 의해 필터 컨테이너(4)에 흡입력이 발생되고, 그 흡입력에 의해 바닥(6)의 먼지나 오물이 흡입헤드(8)로 흡입된 후, 흡입관(5)을 통하여 필터(3)에서 포집되어 진다.
또한, 제어수단(21)의 제어신호에 의해 구동바퀴(9)를 구동시켜서 청소기 본체(1)를 이동시킴에 따라 일정영역의 청소가 자동으로 이루어지게 된다.
한편, 자동청소를 수행하는 동안 충전 밧데리(16)의 전압레벨이 도시생략된 전압감지부를 통해 감지되고, 제어수단(21)에서 전압감지부를 통해 감지된 충전 밧데리 (16)의 전압레벨이 설정된 소정레벨 이하로 되면 제어수단에 의해 자동청소기의 청소가 정지되는 한편, 제어수단(21)은 현재위치를 내부 메모리에 기억시킨 다음, 메모리에 저장되어 있는 복귀조정에 의해 청소기를 복귀시키기 위한 제어신호를 발생한다.
따라서, 제어수단(21)의 제어신호에 의해 청소기 본체(1)가 전원단자부(14)측으로 이동되고, 청소기 본체(1)가 전원단자부(14)의 근처에 이르면, 전원단자부 (14)의 하측에 설치된 발광부(19)에서 발광되는 광신호가 충전단자부(12)의 하측에 설치된 수광부(20)에서 수광되고, 그 수광부(20)에서 수광되는 광신호에 의해 제어수단이 구동바퀴(9)를 구동제어함으로써, 충전단자부(12)가 전원단자부(14)측으로 접근된다.
그 다음, 충전단자부(12)의 충전단자(11)가 전원단자부(14)의 접속단자(15)에 접촉이 되고, 전원단자부(14)에 의해 공급되어지는 전원에 의해 청소기 본체(1) 내의 충전 밧데리(16)의 충전이 이루어진다.
즉, 로봇 청소기가 전원충전을 위하여, 로봇 청소기가 벽면을 따라 이동하다가 충전대 발견수단(마그네틱센서, 광센서등)을 사용하여 충전대를 발견하면 충전대에 접속하도록 유도된 경로를 따라 회전 및 후진을 통하여 충전대의 전원단자 (14)와 접속한다.
한편, 청소기 본체(1) 내의 충전 밧데리(16)가 충전되는 동안, 전압감지부를 통해 충전 밧데리(16)에 충전되는 전압레벨이 감지되어 제어수단으로 제공되고, 제어수단은 전압감지부를 통해 감지되는 충전 밧데리(16)의 전압레벨이 설정된 소정레벨 이상이 되면 구동바퀴(9)를 구동제어함으로써, 청소기 본체(1)가 전원단자부 (14)로부터 분리된 다음, 청소기 본체(1)의 내부 메모리에 저장된 위치로 이동되어 청소작업을 계속 수행하게 된다.
이때, 상술한 종래 로봇 청소기는, 상기 청소기 본체에 초음파를 발생하여 목표물에 의해 반사되는 초음파를 수신함으로서, 장애물을 감지하거나 거리를 측정하기 위한 다수개의 초음파센서가 일정간격으로 두고 설치되는데, 이와같이 초음파를 송신한후 자신이 반사되는 초음파를 수신하게 되면 송신시의 버스트 링잉(Burst Ringing)이 사라지는 시간이 오래 걸리게 되므로, 초음파 센서가 측정할 수 있는 최소거리가 매우 크게 되고, 이로 인해 로봇 청소기가 근거리를 측정하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 상기 로봇 청소기에 설치되는 다수의 초음파센서와 충전대에 설치된 초음파센서를 이용한 삼각법에 의해 거리를 추정하는 방법도 사용되고 있는데, 이러한 방법은 상당히 많은 양의 연산과정을 필요로 하므로, 로봇청소기가 정확한 거리와 각도를 측정하는데 시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 로봇 청소기의 본체에 위치한 다수의 발진부에서 각기 출력되는 적외선신호의 서로 다른 코드를 분석하여,로봇 청소기의 현재 위치와 각도를 빠르게 유추하여, 충전대에 자동으로 복귀하도록 한 로봇 청소기의 자동충전 복귀장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 로봇 청소기를 보인 종단면도.
도 2는 도 1의 저면도
도3은 본 발명 로봇 청소기의 자동충전 복귀장치에 대한 구성을 보인 블록도.
도4는 도3에 있어서, 수신신호처리 및 구동제어부의 구성을 보인 블록도.
도5는 본 발명 로봇 청소기의 자동충전 복귀방법에 대한 동작흐름도.
도6은 도3에 있어서, 발신부에서 출력되는 적외선신호의 파형도.
도7은 도3에 있어서, 수신부에서 수신되는 적외선 신호의 파형도.
도8은 도3에있어서, 캐리어 주파수와 적외선신호를 보인 파형도.
도9는 도3에 있어서, irda신호의 수신신호의 파형도.
도10은 도3에 있어서, 수신상태별 동작을 보인도.
도11은 도3에 있어서, 로봇 청소기의 로테이션값 보정하는 모습을 보인 개략도.
***** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *****
100:수신신호처리 및 구동제어부 101:톤검출부
102:로우패스필터 103:미교기
104:구동제어부
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 충전대의 소정 위치에 설치되어, 서로 다른 코드를 갖고, 각기 다른 방향으로 적외선신호를 발생하는 다수의 발신부와; 로봇 청소기 본체의 소정 위치에 각기 위치하여, 상기 적외선신호를 수신하는 다수의 적외선 수신부와; 상기 다수의 적외선 수신부의 적외선신호를 이용하여, 충전대까지의 거리와 각도를 유추한후, 그 유추한 거리와 각도로 충전대로의 자동복귀를 제어하는 수신신호처리 및 구동제어부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 수신신호처리 및 구동제어부는, 적외선 수신부의 적외선신호에서, 캐리어 주파수를 가진 적외선신호의 외곽선만을 검출하는 톤검출부와; 상기 톤검출부에서 출력되는 신호를 로우패스 필터링하여 그에 따른 직류신호를 출력하는 로우패스필터와; 상기 로우패스필터에서 출력되는 직류신호를 소정 임계치와 비교하여, 그 비교결과에 근거한 디지탈신호를 출력하는 비교기와; 상기 비교기의 디지탈신호와 로우패스필터의 직류신호로, 충전대와의 각도 및 거리를 유추하여 충전대로의 자동복귀를 제어하는 모터구동제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 자동충전모드이면, 서로 다른 코드가 포함된 적외선신호를 수신한후, 그 적외선신호에 포함된 서로 다른 코드를 분석하여, 로봇 청소기의 현재 위치를 유추하는 단계와; 상기에서 유추된 로봇 청소기의 현재 위치에 따라, 회전 곡률 반경을 구하여 충전대의 정면으로 로봇 청소기를 회전시키는 단계와; 로봇 청소기가 정면으로 위치하게 되면, 로봇 청소기를 전방으로 이동시켜 충전대에 접근시킨후, 그 충전대의 충전대 단자에 로봇 청소기를 접속하는 단계로 수행함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 로봇 청소기의 자동충전 복귀장치 및 방법에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 청소기의 자동충전 복귀장치에 대한 구성을 보인 블록도이다.
도3에 도시한 바와 같이, 본 발명 로봇 청소기의 자동충전 복귀장치는, 충전대의 소정 위치에 설치되어, 서로 다른 코드를 갖고, 각기 다른 방향으로 적외선신호를 발생하는 발신부(a,b,c)와; 로봇 청소기 본체의 소정 위치에 각기 위치하여, 상기 적외선신호를 수신하는 적외선 수신부(d,e,f)와; 상기 적외선 수신부(d,e,f)의 적외선신호를 이용하여, 충전대까지의 거리와 각도를 유추한후, 그 유추한 거리와 각도로 충전대로의 자동복귀를 제어하는 수신신호처리 및 구동제어부(100)를 포함하여 구성한다.
상기 발신부(a,b,c)는,각기 노이즈를 제거하기 위하여, 상기 적외선신호에 캐리어 주파수를 포함시키는 irda신호변환부를 포함한다.
상기 수신신호처리 및 구동제어부(100)는, 도4에 도시한 바와같이, 적외선 수신부(d,e,f)의 적외선신호에서, 캐리어 주파수를 가진 적외선신호의 외곽선만을 검출하는 톤검출부(101)와; 상기 톤검출부(101)에서 출력되는 신호를 로우패스 필터링하여 그에 따른 직류신호를 출력하는 로우패스필터(102)와; 상기 로우패스필터 (102)에서 출력되는 직류신호를 소정 임계치와 비교하여, 그 비교결과에 근거한 디지탈신호를 출력하는 비교기(103)와; 상기 비교기(103)의 디지탈신호와 로우패스필터(102)의 직류신호로, 충전대와의 각도 및 거리를 유추하여 충전대로의 자동복귀를 제어하는 구동제어부(104)로 구성한다.
이와같은 본 발명의 자동충전 복귀 동작을 설명한다.
먼저, 발신부(a,b,c)는. 각기 충전대의 소정위치에 적외선소자가 등각으로배치되어, 충전대 전방의 거의 전체 영역으로 적외선신호의 발신이 가능하도록 배치되며, irda신호변환부를 포함하여, 각기, 노이즈를 제거하기 위하여,도8과 같이, 상기 적외선신호에 캐리어 주파수를 포함시켜, 그에 따른 적외선신호를 도6과 같이 출력한다.
로봇 청소기 본체의 소정 위치에 각기 위치한, 적외선 수신부(d,e,f)는 상기 도6과 같은 적외선신호를, 도7과 같은 파형으로 수신하고, 수신신호처리 및 구동제어부(100)는, 상기 도7과 같은 적외선신호를 이용하여, 충전대까지의 거리와 각도를 유추한후, 그 유추한 거리와 각도로 충전대로의 자동복귀를 제어한다.
여기서, 상기 수신신호처리 및 구동제어부(100)의 동작을 상세히 설명한다.
우선, 톤검출부(101)는, 상기 적외선 수신부(d,e,f)의 적외선신호에서, 캐리어 주파수를 가진 적외선신호의 외곽선만을 검출하여 적외선수신신호의 온/오프를 구별한다.
로우패스필터(102)는 상기 톤검출부(101)에서 출력되는 신호를 로우패스 필터링하여 그에 따른 직류신호를 출력하고, 비교기(103)는 상기 로우패스필터(102)에서 출력되는 직류신호를 소정 임계치와 비교하여, 그 비교결과에 근거한 디지탈신호를 출력하며, 구동제어부(104)는 상기 비교기(103)의 디지탈신호와 로우패스필터(102)의 직류신호로,충전대와의 각도 및 거리를 유추하여 충전대로의 자동복귀를 제어한다.
즉, 적외선 수신 신호의 경우, 거리에 따른 수신 감도의 차이가 발생되어지는데, 도9과 같이 수신된 irda 신호의 듀티값의 값의 변화로 나타나게 되고, 거리가 가까운 경우 3/16*T라는 기본 듀티가 증가되는 방향으로 발생되어지고 거리가 멀어 수신 감도가 떨어지는 경우는 3/16*T라는 기본 듀티가 감소하는 경향을 보인다.
따라서, 거리에 따른 듀티의 차이가 발생하는 것을 이용하여, 상기 로우패스필터(102)를 거쳐 직류화하는 경우에 그 직류값의 변화가 발생하는데 이를 이용하여, 구동제어부(104)에서 발진부(a,b,c)까지의 거리를 유추하게 된다.
여기서, 상기 구동제어부(104)의 거리 유추 동작을, 도10을 참조하여 설명한다.
우선, 로봇 청소기가 '상태0' 위치에 있게 된다면, 수신부(d,e,f)의 적외선 센서 도7의 'code 0'의 신호가 수신되는데, 즉, 현재 로봇 청소기의 위치가 충전대 좌측의 theata_L의 각도 부근에 있는 것을 알 수 있다.
또한 '상태 1'의 위치에서는, 도7의 'code 1'의 신호가 수신되고 각도는 정면부, '상태 2'의 위치에서는 'code2'의 신호가 수신되며 theta_R의 각도가 되므로, 개략적으로 수신된 신호에 따라 로못의 위치를 판별이 가능하다.
또한, '상태 3'의 경우는 'code 0'과 'code 1'의 신호가 같이 수신되며, '상태4'의 경우는 'code 1'과 'code 2'가 같이 수신된다.
즉,' 상태 0의 신호수신시=Theta_L±viewing angle/2
상태 1의 신호수신시=±viewing angle/2
상태 2의 신호수신시=Theta_R±viewing angle/2
상태 3의 신호수신시=Theta_L±viewing angle/2 ~ ±viewing angle/2
상태 4의 신호수신시=±viewing angle/2 ~ Theta_R' 의 각도에 있는 것을 알 수 있다.
이렇게 로봇의 개략적인 각도를 통하여 상태별로 로봇청소기가 충전대의 정면부로 향하게 하는 회전 운동의 곡률 반경을 제어 한다.
즉 '상태 0'의 경우에는, 로봇청소기의 정면부로부터 왼쪽에 존재하며 충전대 정면의 직선으로부터 상당히 먼 거리에 위치하므로 회전 곡률반경을 크게 하고, '상태 3'의 경우는 로봇청소기의 정면부로부터 왼쪽에 존재하며, 충전대 정면의 직선으로부터 상당히 가까운 거리에 위치하므로 곡률반경을 작게하여 빨리 정면부의 직선에 근접하게 하는 동작을 수행한다.
이것은 단순히 수신된 센서의 디지털 값을 이용한 것으로 거리의 정보는 포함하지 않고 있으므로 수신된 센서의 아날로그 값을 이용하여 거리를 유추하여 거리에 따라 디지털 값으로 결정된 회전 곡률반경을 변경시킨다.
즉, '회전 곡류반경=회전곡률반경_디지털/아날로그 수신 data*k'로 간단히 계산이 가능하며, 여기서 k는 로봇의 발신부로부터의 방향(좌우)값이다.
즉 거리가 가까우면 아날로그 데이터 값이 큰 값이며 따라서 회전 곡률반경을 작게하여 빨리 발신부의 정면의 직선에 수렴하도록 하고, 그러다가 충전대의 정면에 위치하게 되면, '상태2'로 되어 이후 직진 운동을 하여 충전대에 접근하게 된다.
이 상태에서도 적외선 수신부(d,f)에 수신된 아날로그 값을 비교하여 로봇청소기의 로테이션(rotation)값을 보정함으로써, 로봇청소기가 충전대에 수직으로 접근하도록 제어한다.
즉, 도11에서와 같이, 충전대의 정면의 직선을 운동하는 상태에서도, 로봇청소기의 각 적외선 발신부(a,b,c)와 수직이 아닐경우, 적외선수신부(d,f)에 들어오는 광량의 차이로 인해 적외선 수신부(d,f)의 아날로그 값은 차이가 나게 되고, 이를 하기의 수학식에 의해 좌/우 모터 회전수의 변화를 주어 로봇 청소기의 위치를보정한다.
[수학식]
M(좌/우모터명령)=K×(좌측 적외선수신센서의 아날로그값- 우측 적외선수신센서의 아날로그값)
이러한 로봇 청소기의 위치 보정에 의해, 그 로봇 청소기는 충전대의 충전단자에 정확하게 도킹하게 된다.
이하에서는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 청소기의 자동충전 복귀방법의 동작을 도5를 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 청소기의 자동충전 복귀방법의 동작흐름도이다.
우선, 자동충전모드이면, 서로 다른 코드가 포함된 적외선신호를 수신한후 (SP1,SP2), 그 적외선신호에 포함된 서로 다른 코드를 분석하여, 로봇 청소기의 현재 위치를 유추한다(SP3).
즉, 회전곡률반경을, 적외선신호의 아날로그값에 의해, 유추되는 거리에 의해, 추정하여 구한다.
그 다음, 상기에서 유추된 로봇 청소기의 현재 위치에 따라, 회전 곡률 반경을 구하여 충전대의 정면으로 로봇 청소기를 회전시킨다(SP4,SP5).
즉, 충전대 정면으로부터 현재 로봇 청소기의 위치가 가까우면 회전곡률반경을 작게 하고, 충전대 정면으로 부터 현재 로봇 청소기의 위치가 멀면 회전곡률반경을 크게 한다.
그 다음, 로봇 청소기가 정면으로 위치하게 되면, 로봇 청소기를 전방으로 이동시켜 충전대에 접근시킨후, 그 충전대의 충전대 단자에 로봇 청소기를 접속시킨다(SP6,SP7)
즉, 좌/우 적외선 수신부(d,f)에서 수신된 아날로그값을 비교하여 로봇청소기의 로테이션값을 보정하여, 로봇청소기를 수직으로 충전대에 접근시킨다.
이때, 상기 로봇 청소기의 로우테이션값을 보정은, 하기의 수학식에 의해 좌/우 모터 회전수의 변화를 주어 수행한다.
[수학식]
M(좌/우모터명령)=K×(좌측 적외선수신센서의 아날로그값-우측 적외선수신센서의 아날로그값)
상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능한 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 로봇청소기의 본체에 위치한 다수의 발진부에서 각기 출력되는 적외선신호의 서로 다른 코드를 분석하여,로봇 청소기의 현재 위치와 각도를 빠르게 유추함으로써, 자동 충전시, 로봇청소기를 충전대에 정확하고 신속하게 복귀시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 충전대의 소정 위치에 설치되어, 서로 다른 코드를 갖고, 각기 다른 방향으로 적외선신호를 발생하는 다수의 발신부와;
    로봇 청소기 본체의 소정 위치에 각기 위치하여, 상기 적외선신호를 수신하는 다수의 적외선 수신부와;
    상기 다수의 적외선 수신부의 적외선신호를 이용하여, 충전대까지의 거리와 각도를 유추한후, 그 유추한 거리와 각도로 충전대로의 자동복귀를 제어하는 수신신호처리 및 구동제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 자동 충전 복귀장치.
  2. 제1 항에 있어서, 다수의 발신부는
    각기, 노이즈를 제거하기 위하여, 상기 적외선신호에 캐리어 주파수를 포함시키는 irda신호변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 자동충전 복귀장치.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 발신부는,
    각기 충전대의 소정위치에 등각으로 배치되어, 충전대 전방의 거의 전체 영역으로 발신이 가능하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 자동충전 복귀장치.
  4. 제1 항에 있어서, 수신신호처리 및 구동제어부는,
    적외선 수신부의 적외선신호에서, 캐리어 주파수를 가진 적외선신호의 외곽선만을 검출하는 톤검출부와;
    상기 톤검출부에서 출력되는 신호를 로우패스 필터링하여 그에 따른 직류신호를 출력하는 로우패스필터와;
    상기 로우패스필터에서 출력되는 직류신호를 소정 임계치와 비교하여, 그 비교결과에 근거한 디지탈신호를 출력하는 비교기와;
    상기 비교기의 디지탈신호와 로우패스필터의 직류신호로, 충전대와의 각도 및 거리를 유추하여 충전대로의 자동복귀를 제어하는 모터구동제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 자동충전 복귀장치.
  5. 제4 항에 있어서, 모터구동제어부는
    적외선신호의 듀티비에 의해 가변되는 직류신호를 이용하여 충전대까지의 거리를 유추하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 자동충전 복귀장치.
  6. 제5 항에 있어서, 적외선신호의 듀티비는,
    거리에 따른 수신감도에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 자동충전 복귀장치.
  7. 자동충전모드이면, 서로 다른 코드가 포함된 적외선신호를 수신한후, 그 적외선신호에 포함된 서로 다른 코드를 분석하여, 로봇 청소기의 현재 위치를 유추하는 단계와;
    상기에서 유추된 로봇 청소기의 현재 위치에 따라, 회전 곡률 반경을 구하여 충전대의 정면으로 로봇 청소기를 회전시키는 단계와;
    로봇 청소기가 정면으로 위치하게 되면, 로봇 청소기를 전방으로 이동시켜 충전대에 접근시킨후, 그 충전대의 충전대 단자에 로봇 청소기를 접속하는 단계로 수행함을 특징으로 하는 로봇 청소기의 자동충전 복귀방법.
  8. 제7 항에 있어서, 로봇 청소기의 현재 위치를 유추하는 단계는,
    회전곡률반경을, 적외선신호의 아날로그값에 의해, 유추되는 거리에 의해, 추정하여 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 자동충전 복귀방법.
  9. 제 7항에 있어서, 회전 곡률 반경을 구하여 충전대의 정면으로 로봇 청소기를 회전시키는 단계는,
    충전대 정면으로부터 현재 로봇 청소기의 위치가 가까우면 회전곡률반경을 작게 하고, 충전대 정면으로 부터 현재 로봇 청소기의 위치가 멀면 회전곡률반경을 크게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 자동충전 복귀방법.
  10. 제 7항에 있어서, 로봇 청소기가 정면으로 위치하게 되면, 로봇 청소기를 전방으로 이동시켜 충전대에 접근시킨후, 그 충전대의 충전대 단자에 로봇 청소기를 접속하는 단계는,
    좌/우 적외선 수신센서에서 수신된 아날로그값을 비교하여 로봇청소기의 로테이션값을 보정하여, 로봇청소기를 수직으로 충전대에 접근시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 자동충전 복귀방법.
  11. 제 10항에 있어서, 로봇 청소기의 로우테이션값을 보정하는 단계는, 하기의 수학식에 의해 좌/우 모터 회전수의 변화를 주어 보정하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 자동충전 복귀방법.
    [수학식]
    M(좌/우모터명령)=K×(좌측 적외선수신센서의 아날로그값- 우측 적외선수신센서의 아날로그값)
KR10-2003-0000597A 2003-01-06 2003-01-06 로봇청소기의 자동충전 복귀장치 및 방법 KR100492538B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0000597A KR100492538B1 (ko) 2003-01-06 2003-01-06 로봇청소기의 자동충전 복귀장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0000597A KR100492538B1 (ko) 2003-01-06 2003-01-06 로봇청소기의 자동충전 복귀장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040063247A true KR20040063247A (ko) 2004-07-14
KR100492538B1 KR100492538B1 (ko) 2005-06-02

Family

ID=37354178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-0000597A KR100492538B1 (ko) 2003-01-06 2003-01-06 로봇청소기의 자동충전 복귀장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100492538B1 (ko)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100603597B1 (ko) * 2004-12-16 2006-07-24 한국전자통신연구원 로봇과 전자 기기간의 결합 인터페이스를 위한 장치 및 그방법
KR100645814B1 (ko) * 2005-06-07 2006-11-23 엘지전자 주식회사 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템 및 그 복귀 방법
KR100704486B1 (ko) * 2005-07-22 2007-04-10 엘지전자 주식회사 이동로봇의 자동 충전대 복귀 시스템 및 그 방법
KR100766435B1 (ko) * 2005-10-27 2007-10-15 엘지전자 주식회사 이동로봇의 충전대 복귀 시스템
KR100803203B1 (ko) * 2005-02-04 2008-02-14 삼성전자주식회사 이동체의 위치 정보 보정 장치 및 방법과 그 장치를제어하는 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터로 읽을 수있는 기록 매체
WO2008032977A1 (en) * 2006-09-11 2008-03-20 Lg Electronics Inc. Mobile robot and operating method thereof
KR100850227B1 (ko) * 2007-03-29 2008-08-04 엘지전자 주식회사 이동로봇 복귀시스템 및 그 동작방법
US7489985B2 (en) 2004-10-27 2009-02-10 Samsung Gwangju Electronics Co., Ltd. Robot cleaner system and a method for returning to external recharging apparatus
KR100928964B1 (ko) * 2003-04-15 2009-11-26 삼성전자주식회사 이동로봇의 도킹스테이션 귀환방법 및 장치
US7729803B2 (en) 2005-08-31 2010-06-01 Samsung Gwangju Electronics Co., Ltd. System and method for returning robot cleaner to charger
US8010229B2 (en) 2006-12-05 2011-08-30 Electronics And Telecommunications Research Institute Method and apparatus for returning cleaning robot to charge station
CN107272745A (zh) * 2017-06-20 2017-10-20 深圳市艾特智能科技有限公司 机器人回充控制方法
EP3162264A4 (en) * 2014-06-26 2018-05-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Robot cleaner and robot cleaner control method
US11537135B2 (en) * 2018-01-17 2022-12-27 Lg Electronics Inc. Moving robot and controlling method for the moving robot

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101227858B1 (ko) * 2007-08-21 2013-01-31 삼성전자주식회사 로봇청소기 시스템의 복귀장치 및 그 복귀방법
CN101923352B (zh) * 2010-07-05 2011-12-14 东南大学 具有自动返回充电座功能的室内安保机器人及返回方法
KR20200090480A (ko) 2019-01-21 2020-07-29 삼성전자주식회사 전자 장치 및 배터리 충전 장치를 포함하는 시스템 및 그 동작 방법

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100928964B1 (ko) * 2003-04-15 2009-11-26 삼성전자주식회사 이동로봇의 도킹스테이션 귀환방법 및 장치
DE102005020311B4 (de) * 2004-10-27 2013-10-10 Samsung Gwangju Electronics Co. Ltd. Roboterreinigersystem und Verfahren zum Zurückkehren zu einer externen Wiederaufladevorrichtung
US7489985B2 (en) 2004-10-27 2009-02-10 Samsung Gwangju Electronics Co., Ltd. Robot cleaner system and a method for returning to external recharging apparatus
KR100603597B1 (ko) * 2004-12-16 2006-07-24 한국전자통신연구원 로봇과 전자 기기간의 결합 인터페이스를 위한 장치 및 그방법
KR100803203B1 (ko) * 2005-02-04 2008-02-14 삼성전자주식회사 이동체의 위치 정보 보정 장치 및 방법과 그 장치를제어하는 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터로 읽을 수있는 기록 매체
KR100645814B1 (ko) * 2005-06-07 2006-11-23 엘지전자 주식회사 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템 및 그 복귀 방법
KR100704486B1 (ko) * 2005-07-22 2007-04-10 엘지전자 주식회사 이동로봇의 자동 충전대 복귀 시스템 및 그 방법
US7729803B2 (en) 2005-08-31 2010-06-01 Samsung Gwangju Electronics Co., Ltd. System and method for returning robot cleaner to charger
KR100766435B1 (ko) * 2005-10-27 2007-10-15 엘지전자 주식회사 이동로봇의 충전대 복귀 시스템
WO2008032977A1 (en) * 2006-09-11 2008-03-20 Lg Electronics Inc. Mobile robot and operating method thereof
US8010229B2 (en) 2006-12-05 2011-08-30 Electronics And Telecommunications Research Institute Method and apparatus for returning cleaning robot to charge station
KR100850227B1 (ko) * 2007-03-29 2008-08-04 엘지전자 주식회사 이동로봇 복귀시스템 및 그 동작방법
EP3162264A4 (en) * 2014-06-26 2018-05-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Robot cleaner and robot cleaner control method
CN107272745A (zh) * 2017-06-20 2017-10-20 深圳市艾特智能科技有限公司 机器人回充控制方法
US11537135B2 (en) * 2018-01-17 2022-12-27 Lg Electronics Inc. Moving robot and controlling method for the moving robot

Also Published As

Publication number Publication date
KR100492538B1 (ko) 2005-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100492538B1 (ko) 로봇청소기의 자동충전 복귀장치 및 방법
JP2766461B2 (ja) ロボット掃除機の走行制御装置およびその制御方法
KR100197676B1 (ko) 로보트 청소기
KR100815570B1 (ko) 로봇청소기시스템 및 그 제어방법
US7343221B2 (en) Control system of a robot cleaner
EP2325714B1 (en) Control method of performing rotational traveling of robot cleaner
KR100560966B1 (ko) 로봇 청소기의 자이로 센서 보정방법
KR101822942B1 (ko) 로봇 청소기 및 이의 제어 방법
KR101666902B1 (ko) 청소기의 제어방법
US5444893A (en) Apparatus for preventing bumping and falling of automatic travelling vacuum cleaner
US20060190135A1 (en) Robot cleaner and method of control thereof
JP2002355204A (ja) 自走式電気掃除機
KR102070066B1 (ko) 로봇 청소기 및 그 제어 방법
KR20050072300A (ko) 청소로봇 및 그 제어방법
JP2004310737A (ja) イメージセンサを利用した移動ロボット及びその移動距離測定方法
KR100504861B1 (ko) 이동 로봇의 초음파 센서운용방법
KR100524707B1 (ko) 이동로봇의 경로자취에 의한 맵핑방법
KR100492584B1 (ko) 로봇청소기의 초음파 간섭 방지구조
JP2669071B2 (ja) 自走式掃除機
KR100863248B1 (ko) 자동 주행 청소기 및 그 제어방법
KR20040110822A (ko) 장애물 감지 로보트 청소기 및 그 제어방법
KR102548219B1 (ko) 청소기 및 그것의 제어방법
KR100533005B1 (ko) 이동로봇의 에지감지장치 및 방법
KR20040087579A (ko) 이동로봇의 장애물 인식장치
KR100266988B1 (ko) 로봇 청소기의 청소구역형태 인식장치 및 그 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120424

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130424

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee