KR20050012035A - 거리감지센서를 구비한 로봇청소기 및 이를 이용한 제어방법 - Google Patents

Abstract

별도의 금속테이프나 펜스와 같은 보조감지수단이 구비되지 않더라도, 로봇청소기에 설치된 바닥감지센서 및 전방감지센서를 통해 위험구역을 식별할 수 있는 거리감지센서를 가지는 로봇청소기 및 그 제어방법이 개시된다. 개시된 본 발명에 의한, 거리감지센서를 가지는 로봇청소기는, 제어부를 가지는 로봇청소기 본체; 로봇청소기 본체의 진행방향을 향하도록 설치되어 제어부에 신호를 출력하는 복수의 전방 거리감지센서; 로봇청소기 본체의 바닥면을 향하도록 설치되어 제어부에 신호를 출력하는 적어도 하나 이상의 바닥면 거리감지센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

거리감지센서를 구비한 로봇청소기 및 이를 이용한 제어방법{ROBOT CLEANER HAVING DISTANCE DETECTING SENSOR AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 로봇청소기에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 피청소면과 로봇청소기에 설치된 센서 사이의 높이를 감지하여, 일정 기준치 이상으로 높이가 커질 경우 로봇청소기가 위험구역으로 인식하여 동작을 멈추는 것을 특징으로 하는 거리감지센서를 구비한 로봇청소기 및 이를 이용한 제어방법에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 로봇청소기는 사용자의 조작없이 청소하고자 하는 구역내를 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물을 흡입함으로써 청소하고자 하는 구역을 자동으로 청소하는 기기이다.

상기와 같은 로봇청소기의 한 예가 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바, 이를 간단히 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 로봇청소기의 커버 분리 상태를 나타낸 사시도이며, 도 2는 도 1을 하부면에서 바라본 저면도로서, 도면에서 참조부호 10은 로봇 본체, 20은 흡진부, 30은 흡입구, 40은 센서부, 50은 제어부, 그리고, 60은 배터리이다.

도시된 바와 같이, 로봇 본체(10)의 양측에는 주행을 위한 복수의 구동휠(11)(12)이 설치된다. 이러한 로봇 본체(10)는 대략 원판형으로 이루어지며, 이 로봇 본체(10)에는 대략 반구형의 커버가 설치되나 도면에서는 도시를 생략하였다.

상기 흡진부(20)는 상기 로봇 본체(10)에 형성된 흡입포트(도시되지 않음)에 강한 흡입력을 발생시킴으로써 바닥의 먼지를 집진하는 것으로써, 진공모터(도시되지 않음)와 이 진공모터의 구동에 의해 흡입포트를 통해 흡입되는 먼지를 집진하는 진진실(도시되지 않음)을 포함하여 구성된다.

상기 흡입구(30)는 상기 흡입포트와 연통하도록 로봇 본체(10)의 하면 일측에 설치되며, 내부에는 바닥의 먼지를 털어내기 위한 회전 가능한 브러시(31)가 설치된다.

상기 센서부(40)는 외부로 신호를 송출하고, 반사된 신호를 수신할 수 있도록 로봇 몸체(10)의 측면 둘레에 소정 간격으로 배치되어 있다. 이러한 센서부(40)는 장애물 검출센서와 주행거리 검출센서 등을 포함하여 구성된다.

상기 제어부(50)는 송/수신부를 통해 수신된 신호를 처리하고, 각각의 구성 요소를 제어한다. 즉, 제어부(40)는 외부의 제어장치나 리모콘으로부터 신호를 수신하여 구동휠(11)(12)을 구동시킴과 아울러 흡진부(20)의 진동모터를 구동시키며, 또한, 상기 센서부(40)로부터 수신되는 신호를 가지고 로봇청소기의 주행을 제어한다.

상기와 같은 로봇청소기는, 센서부(40)를 통해 청소구역내에 설치된 기구나 사무용품, 벽 등의 장애물까지의 거리를 판별하고, 이에 따라 로봇 본체(10)의 구동휠(11)(12)을 선택적으로 구동시킴으로써, 스스로 방향을 전환해가면서 청소구역을 청소한다.

하지만, 계단과 같이 단차를 가진 구역은 금속테이프 또는 펜스와 같이 바닥면에 미리 사용자가 보조감지수단을 설치해야 하는 번거로움이 있으며, 특히, 금속테이프 등을 바닥에 부착할 경우 사용자의 실수 또는 노후화로 최초 부착된 위치에서 금속 테이프의 일부가 이탈될 수 있으며, 미관상 보기 좋지 않다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 금속테이프나 펜스와 같은 보조감지수단을 필요로 하지 않도록 감지센서 및 제어부를 개선하여 사용자 편이성을 향상시킨 로봇청소기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 보조감지수단을 필요로 하지 않고, 위험구역 및 장애물을 감지할 수 있는 로봇청소기의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 로봇청소기를 나타낸 사시도,

도 2는 도 1의 저면도,

도 3은 본 발명에 의한 로봇청소기의 범퍼가 제거된 사시도,

도 4는 본 발명에 의한 로봇청소기의 범퍼와 로봇청소기 본체의 결합상태를 상부면에서 나타낸 평면도,

도 5는 본 발명에 의한 로봇청소기의 전방 거리감지센서가 설치된 범퍼 내부를 나타낸 사시도,

도 6은 본 발명에 의한 로봇청소기의 하부 평면도,

도 7은 본 발명에 의한 로봇청소기의 제어블록도, 그리고,

도 8은 본 발명에 의한 거리감지센서를 구비한 로봇청소기의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100; 로봇청소기 110; 로봇청소기 본체

111; 제어부 114; 범퍼

116; 구동부 200a~200l; 전방 거리감지센서

300a~300c; 바닥면 거리감지센서

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한, 거리감지센서를 가지는 로봇청소기는, 설정값에 따라 피청소면을 주행하면서 자동으로 청소할 수 있도록 프로그램된 제어부와, 상기 제어부의 제어신호에 따라 동작되는 구동부 및 흡입모터에 의해 오물을 포집하는 흡진부를 포함하는 로봇청소기 본체; 상기 로봇청소기 본체의 진행방향을 향하도록 설치되어 상기 제어부에 신호를 출력하는 복수의 전방 거리감지센서; 상기 로봇청소기 본체의 바닥면을 향하도록 설치되어 상기 제어부에 신호를 출력하는 적어도 하나 이상의 바닥면 거리감지센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 전방 거리감지센서 및 바닥면 거리감지센서는, 적외선 신호를 투사하는 발광부와, 상기 발광부에서 투사된 적외선이 물체 또는 바닥면에서 반사된 것을 감지하는 수광부를 포함하는 적외선 센서인 것이 좋다.

이 때, 상기 전방 거리감지센서는, 상기 로봇청소기 본체를 충격으로 부터 보호하기 위한 범퍼에 설치되는 것이 좋으며, 상기 바닥면 거리감지센서는, 로봇청소기 바닥면에 설치된 반투명의 윈도우를 통해 적외선 신호를 송수신하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 의한 거리감지센서를 가지는 로봇청소기의 제어방법은, 사용자가 제어부에 바닥면에 대한 로봇청소기 본체의 높이 및 전방 장애물 회피를 위한 최대 접근 거리로 구성된 기본설정값을 입력하는 단계; 전방 및 바닥면 거리감지센서에서 실시간으로 측정된 거리를 수치화하여 상기 제어부에 출력하는 단계; 및 상기 제어부에서 상기 기본설정값과, 전방 및 바닥면 거리감지센서에서 실시간으로 출력된 값을 비교하여, 상기 전방 거리감지센서의 신호가 기본설정값 이내로 판단되거나, 상기 바닥면 감지센서에서 측정된 값이 기본설정값 이상으로 판단될 경우 상기 제어부에서 로봇청소기의 구동부를 정지시키는 명령을 출력하는 단계;를 포함할 수 있다.

이하 첨부된 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 일반적인 로봇청소기의 구조는 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 로봇청소기(100)는, 제어부(111)를 가지는 로봇청소기 본체(110)에 전방 및 바닥면 거리감지센서(200,300)가 설치된다.

상기 로봇청소기 본체(110)는, 로봇청소기(100)를 제어하기 위한 제어부(111)와, 피청소면의 오물을 포집하기 위한 흡진부(112) 등이 설치되어 있으며, 그 상부면에는 상기 제어부(111)를 보호하기 위한 상부커버(113)가 결합된다. 그리고, 그 전면부에는 도 4에 도시된 바와 같이 범퍼(114)가 결합되어, 상기 로봇청소기 본체(110)를 갑작스러운 충격에 대해 보호한다.

상기 전방 거리감지센서(200)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 로봇청소기 본체(110)의 진행방향을 향하도록, 상기 범퍼(114)에 복수로 설치되어 상기 제어부(111)에 거리정보를 출력한다. 각각의 전방 거리감지센서(200)는, 상기 범퍼(114)에 설치된 반투명창(미도시)을 통해 적외선을 조사하는 발광부 및, 상기 발광부에서 조사된 적외선이 벽 또는 장애물에 의해 반사되는 것을 수신하는 수광부를 포함하며, 상기 제어부(111)와 연결된다. 이러한 적외선 센서의 구조는 공지기술이므로 상세한 설명은 생략한다. 바람직하게는, 다양한 방향에서 장애물을 오류없이 발견하고 거리를 측정할 수 있도록 복수개가 로봇청소기(100)의 진행방향을 향하도록 설치되는 것이 좋다. 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 전방 거리감지센서(200)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 로봇청소기 본체(110)의 전면부에 설치되는 범퍼(114)의 12개소(200a~200l)에 분산되어 설치된다.

상기 바닥면 거리감지센서(300)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 로봇청소기 본체(110)의 전방 하부면에, 상기 로봇청소기(100)의 바닥면을 향하도록 설치된다. 상기 바닥면 거리감지센서(300)는, 상기 제어부(111)와 연결되어 거리정보를출력한다. 상기 바닥면 거리감지센서(300)는, 로봇청소기 본체(110)의 바닥면에 마련된 반투명창(115)을 통해 적외선을 조사하는 발광부 및, 상기 발광부에서 조사된 적외선이 바닥면에 의해 반사되는 것을 수신하는 수광부를 포함한다. 바람직하게는, 로봇청소기(100)의 전방 하면부 중앙(300a) 및 양 측면(300b,300c)에 각각 1개소씩 설치되어 바닥면과 로봇청소기(100) 사이의 거리를 측정한다. 참고로, 도 4 및 도 6의 미설명부호 116은 본 발명에 의한 로봇청소기(100)의 구동부이다.

이하, 첨부된 도면과 함께, 상기와 같이 구성된 거리감지센서를 구비한 로봇청소기의 제어방법을 설명한다.

도 7은 본 발명에 의한 로봇청소기(100)의 제어블록도로서, 도시된 바와 같이, 전방 및 바닥면 거리감지센서(200,300) 각각이 제어부(111)에 연결되어 실시간으로, 측정된 값을 상기 제어부(111)에 출력하고, 이 값을 상기 제어부(111)가 미리 설정된 기준치와 비교하여 구동부(116)를 제어한다.

본 발명에 의한 로봇청소기(100)는 도 8에 도시된 흐름도와 같이, 전방 및 바닥면 거리감지센서(200,300)에서 출력된 감지신호를 입력받아 장애물 또는 벽을 회피할 수 있다.

즉, 사용자가 로봇청소기(100)를 최초에 구동하기 위해서는 다양한 기준설정값을 입력할 필요가 있는데, 그 중, 위험 구역 및 장애물 회피를 위해 센서 신호의 비교 기준치가 되는 전방 및 바닥면 거리감지센서(200,300)의 기준치가 제어부에 셋팅된다. 예컨대, 전방에 장애물 또는 벽이 5cm 이내로 접근하였다던가, 계단과 같이 급격하게 로봇청소기와 바닥면 사이의 거리가 증가하게 될 경우, 상기제어부(111)는, 위험구역으로 인식하여, 로봇청소기(100)의 구동장치를 정지시키거나, 방향을 전환하기 위함이다(S410 단계).

상기 S410 단계에서, 기준설정값이 입력되면, 상기 제어부(111)는, 상기 전방 및 바닥면 거리감지센서(200,300)에서 실시간으로 측정된 거리를 입력받고(S420 단계), 상기 기준설정값과 비교하게 된다(S430 단계).

이 때, 상기 기준설정값과, 상기 전방 및 바닥면 거리감지센서(200,300)에서 입력받은 측정값을 비교하여, 상기 전방 거리감지센서(200)의 신호가 기본설정값 이내로 판단되거나, 상기 바닥면 감지센서(300)에서 측정된 값이 기본설정값 이상으로 판단되면, 상기 제어부(111)는 미도시된 로봇청소기의 구동부를 정지시키고, 역회전 명령을 출력한다(S440).

그리고, 본 발명에 의한 상기 로봇청소기(100)는, 상기 전방 및 바닥면 거리감지센서(200,300)에서 입력받은 측정값이 입력된 기본설정값의 허용범위 이내에 있을 경우에는 정상적으로 청소작업을 계속 수행한다.

따라서, 사용자는 로봇청소기(100)의 위험구역을 설정하기 위해, 종래와 같이 금속테이프 또는 펜스와 같은 보조감지수단을 위험구역에 설치하는 번거로운 작업을 할 필요가 없으며, 단지 로봇청소기(100)에 적절한 기본설정값을 입력하는 것 만으로, 위험구역을 회피하는 것이 가능하다.

이상과 같은 본 발명에 의한 로봇청소기에 의하면, 별도의 금속테이프나 펜스와 같은 보조감지수단이 구비되지 않더라도, 로봇청소기에 설치된 바닥감지센서및 전방감지센서를 통해 위험구역을 식별할 수 있기 때문에, 사용자가 보조감지수단을 설치하는 번거로움을 해소할 수 있어 사용자 편이성이 증대된다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 특허청구의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (5)

1. 설정값에 따라 피청소면을 주행하면서 자동으로 청소할 수 있도록 프로그램된 제어부와, 상기 제어부의 제어신호에 따라 동작되는 구동부 및 흡입모터에 의해 오물을 포집하는 흡진부를 포함하는 로봇청소기 본체;

   상기 로봇청소기 본체의 진행방향을 향하도록 설치되어 상기 제어부에 신호를 출력하는 복수의 전방 거리감지센서;

   상기 로봇청소기 본체의 바닥면을 향하도록 설치되어 상기 제어부에 신호를 출력하는 적어도 하나 이상의 바닥면 거리감지센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 거리감지센서를 구비한 로봇청소기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전방 거리감지센서 및 바닥면 거리감지센서는,

   적외선 신호를 투사하는 발광부와, 상기 발광부에서 투사된 적외선이 물체 또는 바닥면에서 반사된 것을 감지하는 수광부를 포함하는 적외선 센서인 것을 특징으로 하는 거리감지센서를 구비한 로봇청소기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 전방 거리감지센서는,

   상기 로봇청소기 본체를 충격으로 부터 보호하기 위한 범퍼에 설치된 것을 특징으로 하는 거리감지센서를 구비한 로봇청소기.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 바닥면 거리감지센서는,

   로봇청소기 바닥면에 설치된 반투명의 윈도우를 통해 적외선 신호를 송수신하는 것을 특징으로 하는 거리감지센서를 구비한 로봇청소기.
5. 사용자가 제어부에 바닥면에 대한 로봇청소기 본체의 높이 및 전방 장애물 회피를 위한 최대 접근 거리로 구성된 기본설정값을 입력하는 단계;

   전방 및 바닥면 거리감지센서에서 실시간으로 측정된 거리를 수치화하여 상기 제어부에 출력하는 단계; 및

   상기 제어부에서 상기 기본설정값과, 전방 및 바닥면 거리감지센서에서 실시간으로 출력된 값을 비교하여, 상기 전방 거리감지센서의 신호가 기본설정값 이내로 판단되거나, 상기 바닥면 감지센서에서 측정된 값이 기본설정값 이상으로 판단될 경우 상기 제어부에서 로봇청소기의 구동부를 정지시키는 명령을 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 거리감지센서를 구비한 로봇청소기의 제어방법.