KR20050061775A - 지능형 청소 로봇의 청소 방법 - Google Patents

Abstract

종래의 기술에 있어서는 청소 로봇이 하루 종일 청소하더라도 청소가 되지 않는 지역이 발생하고, 청소를 끝내는 시점을 정확히 예측할 수 없기 때문에, 청소를 신속하게 마칠 수 없다. 본 발명은, 청소 로봇을 사용하여 청소를 효율적으로 진행하며, 청소가 끝나는 시점을 정확히 예측하여 특정 영역을 신속하게 청소하도록 한다. 따라서, 청소에 소비되는 전력이 줄어든다.

Description

청소 로봇의 청소 방법{CLEANING METHOD OF CLEANING ROBOT}

본 발명은 청소 로봇(cleaning robot)의 청소 방법에 관한 것으로, 특히, 청소 로봇이 특정 영역을 효율적이고 신속하게 청소하도록 하는 방법에 관한 것이다.

종래의 청소 로봇의 청소 방식을 보면, 청소 로봇이 벽면을 따라가면서 바닥을 청소하거나 랜덤(random)하게 바닥을 청소한다. 또한, 이를 보완한 형태를 보면, 청소 로봇이 불규칙하게 다니면서 바닥을 청소를 한다.

따라서, 이와 같은 종래의 기술에 있어서는 청소 로봇이 하루 종일 청소하더라도 청소가 되지 않는 지역이 발생하고, 청소를 끝내는 시점을 정확히 예측할 수 없기 때문에, 청소를 신속하게 마칠 수 없다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 결점을 감안하여 안출한 것으로, 청소를 효율적으로 진행하며, 청소가 끝나는 시점을 정확히 예측하여 특정 영역을 신속하게 청소하도록 하는 청소 로봇의 청소 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 청소 로봇의 일 실시예를 나타낸 블록도로, 주제어부(100), 부제어부(110), 메모리부(120), 좌측바퀴 구동부(130), 좌측바퀴 구동용 모터(132), 제 1, 제 2 회전량 감시부(140, 160), 우측바퀴 구동부(150), 우측바퀴 구동용 모터(152), 청소 구동부(170), 집진용 모터(172), 브러시 구동부(180), 브러시 구동용 모터(182), 디스플레이부(184), 리모콘 센서(190), 조도 센서(200), 충전 및 배터리 감지부(210), 거리센서(220), 보조센서(230), 무접점 터치센서(240), 및 바닥센서(150)로 구성된다. 부제어부(110)는 리모콘 센서(190), 조도 센서(200), 충전 및 배터리 감지부(210)와 각각 접속된다.

동 도면에 있어서, 주제어부(100)는 부제어부(110), 메모리부(120), 좌측바퀴 구동부(130), 제 1, 제 2 회전량 감시부(140, 160), 우측바퀴 구동부(150), 청소 구동부(170), 브러시 구동부(180), 디스플레이부(184), 거리센서(220), 보조센서(230), 무접점 터치센서(240), 및 바닥센서(150)에 접속되어, 소정의 청소 알고리즘에 따라 청소의 진행을 제어한다.

부제어부(110)는 리모콘 센서(190), 조도 센서(200), 충전 및 배터리 감지부(210)와 각각 접속되어, 주제어부(100)의 제어 기능을 보조한다. 예로, 부제어부(110)는 리모콘 센서(190)로부터 제공되는 리모콘 신호, 조도 센서(200)로부터 제공되는 외부의 밝기 정보, 충전 및 배터리 감지부(210)로부터 제공되는 배터리 상태 정보를 각기 받아 주제어부(100)로 보고한다.

메모리부(120)는 주제어부(100)에 의해 제어되어, 청소 로봇이 청소도중 발생하는 메모리 맵, 청소 로봇의 현재 위치, 방 전체의 크기, 및 모서리의 위치 정보 등을 저장한다.

좌측바퀴 구동부(130)는 주제어부(100)의 제어에 따라 좌측바퀴 구동용 모터(132)의 구동을 제어하여, 전방 좌측에 설치된 바퀴를 구동시킴으로써 청소 로봇의 좌측 이동을 관장한다.

제 1 회전량 감시부(140)는 좌측바퀴의 회전량에 따라 좌측바퀴의 이동한 거리를 측정하여 주제어부(100)로 전달한다.

우측바퀴 구동부(150)는 주제어부(100)의 제어에 따라 우측바퀴 구동용 모터(152)의 구동을 제어하여, 전방 우측에 설치된 바퀴를 구동시킴으로써 청소 로봇의 우측 이동을 관장한다.

제 2 회전량 감시부(160)는 우측바퀴의 회전량에 따라 우측바퀴의 이동한 거리를 측정하여 주제어부(200)로 전달한다.

청소 구동부(170)는 주제어부(100)의 제어에 따라 집진용 모터(172)의 구동을 제어하여, 바닥의 오물이나 먼지 등이 소정의 흡입구 또는 흡입관을 통해 집진실로 들어가도록 한다.

브러시 구동부(180)는 주제어부(100)의 제어에 따라 브러시 구동용 모터(182)의 구동을 제어하여, 청소 로봇의 바닥에 설치된 브러시를 구동해서 바닥의 오물이나 먼지 등을 쓸어 담거나 카페트 등을 턴다.

디스플레이부(184)는 주제어부(100)의 제어에 따라 청소 로봇의 각종 상태를 표시하거나 청소 시간에 관련된 정보 등을 표시한다.

거리센서(220)는 3개의 센서로 구성되어, 청소 로봇의 전방 및 좌우에 각기 설치된다. 각 센서는 외부로 신호를 송출하고 반사된 신호를 수신함으로써 청소 로봇 주위의 벽이나 장애물의 거리를 탐지하여 주제어부(100)로 보고한다.

보조센서(230)는 적외선을 출사한 적외선 발광소자와 반사광을 수신하는 수광 소자로 구성되는 적외선 센서 8개로 구성되어, 청소 로봇의 전방 좌측, 우측에 3개씩, 청소 로봇의 바닥 좌측, 우측 1개씩 총 8개가 설치된다. 이 보조센서(230)는 거리센서(220)를 보좌하여 청소 로봇의 구동이 더욱 원활하도록 한다.

무접점 터치센서(240)는 충돌 센서로서, 거리센서(220)와 보조센서(230)가 탐지하지 못하는 장애물이나 벽, 갑작스러운 충돌 발생 등을 검출하여 주제어부(100)로 보고한다.

바닥센서(250)는 청소 로봇의 바닥 좌측, 우측에 각기 설치되어, 계단이나 바닥의 패인 곳 등으로 청소 로봇이 떨어지지 않도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 청소 로봇의 청소 방법의 일 실시예를 단계별로 나타낸 순서도이다.

먼저, 주제어부(100)는 충전 및 배터리 감지부(210)로부터 제공되는 충전 정보를 부제어부(110)를 통해 받아 현재 청소 로봇의 충전이 30% 이상인지 여부를 확인한다(단계 F110).

단계 F110의 판단 결과, 청소 로봇의 충전이 30% 미만일 경우 청소 로봇이 충전기에 머무르면서 충전을 수행하도록 한다(단계 F111). 예로, 청소 로봇이 충전기에서 이탈한 상태에서 충전이 30% 미만일 경우 청소 로봇은 충전기로 이동하여 충전을 수행한다.

단계 F110의 판단 결과, 청소 로봇의 충전이 30% 이상이면 작동 대기상태를 유지한다(단계 F120).

사용자의 청소시작버튼 선택에 따른 입력 신호가 들어오는지 여부를 판단한다(단계 F130).

단계 F130의 판단 결과, 청소시작 신호가 들어올 경우 청소 로봇을 회전시키면서 거리센서(220)의 정보를 사용하여 청소 로봇이 벽에 인접하고 있는지 여부를 판단한다(단계 F140).

단계 F140의 판단 결과, 청소 로봇이 벽에 인접하고 있지 않을 경우 무접점 터치센서(240)의 정보를 사용하여 물체가 감지되면 그 감지된 물체로 이동하고, 그 시점에서 거리센서(220)의 정보를 사용하여 후진하면서 거리테이블을 작성한다(단계 410). 단계 410의 거리테이블 작성에 대해 보면 다음과 같다. 먼저, 청소 로봇의 전방, 좌측, 우측에 각기 설치된 3개의 센서로 구성되는 거리센서(220)를 물체에서 멀어져가도록 하면서 거리를 감지하면, 물체와 밀착한 부분에서는 거리 감지 값이 급격히 감소하고, 점점 멀어질수록 3개의 센서가 각기 감지한 거리에 따른 기울기가 감소하게 된다. 이때, 청소 로봇의 자세나 센서의 미세한 변동 등의 원인으로 거리 감지 값이 바뀔 수가 있기 때문에, 실제 거리 감지 값을 사용하지 않고 기 작성된 거리테이블의 값을 사용한다. 예로, 도 3과 같이 최대 거리 값을 찾아 그 값을 만날 때까지 앞부터 최대 거리 값을 채워주고 중간 중간의 미세한 변화들을 제거한다. 이와 같이 재처리한 것이 도 4의 센서 인덱스 배열이다. 이 값은 계단 선형화 된 값인데, 이 배열에서 센서 값이 5인 부분은 센서 값이 들어오지 않은 것으로 간주하여, 이 부분의 센서 인덱스 배열을 0으로 채워 준다. 그 다음부터 값이 변동한 부분은 전부 같은 수로 채워줌으로써 도 5와 같은 배열을 만들고, 이 값을 이용하여 센서의 거리 감지 값으로 사용하도록 한다.

물체로부터 특정 간격 예로, 10cm 간격을 유지한다(단계 F420).

현재 위치에서 좌우로 회전하면서 거리센서(220)의 정보를 이용하여, 도 6과 같은 원리에 의해 물체의 길이를 산출한다(단계 F430).

상기 단계 F430에서 산출한 길이가 소정의 길이 이상 예로, 120cm 이상인지 여부를 판단한다(단계 F440).

단계 F440의 판단 결과, 산출한 길이가 120cm 미만일 경우 물체를 장애물로 판단한다(단계 F441).

회전하면서 거리센서(220)의 정보를 이용하여, 가장 인접한 벽으로 이동하고 단계 F140으로 돌아간다(단계 F442).

단계 F440의 판단 결과, 산출한 길이가 120cm 이상일 경우 물체를 벽으로 판단하고 단계 F140으로 돌아간다(단계 F450).

단계 F140의 판단 결과, 청소 로봇이 벽에 인접하고 있을 경우 그 인접된 벽까지의 거리를 측정한다(단계 F150).

단계 F150에서 측정된 거리에 대응하는 벽이 가까운 벽인지 여부를 판단한다(단계 F160).

단계 F160의 판단 결과, 단계 F150에서 측정된 거리에 대응하는 벽이 가까운 벽이 아닐 경우 현재의 방향에서 앞으로 이동한다(단계 F161).

단계 F160의 판단 결과, 단계 F150에서 측정된 거리에 대응하는 벽이 가까운 벽일 경우 그 가까운 벽으로 이동한다(단계 F170).

상기 단계 F161 또는 F170 수행 후, 무접점 터치센서(240)의 정보를 이용하여 벽을 감지한다(단계 F200).

감지된 벽으로부터 일정거리를 유지하면서 벽까지의 거리를 거리센서(220)의 거리 감지 정보를 이용해서 측정하여, 거리관계 테이블을 작성한다(단계 F210).

현재 위치를 출발 포인트로 지정한다(단계 F220).

벽과 일정한 거리 예로, 10cm를 유지하면서 좌수 법으로 벽을 따라 전진한다(단계 F230).

거리 값을 세팅하여, 현재 위치에서의 x, y 좌표 값과 기 설정된 모서리 저장 변수를 초기화한다(단계 F240).

좌수 법으로 벽을 따라 이동하면서 일정 거리 예로, 30cm만큼 이동할 때마다 x, y 좌표 값을 갱신한다(단계 F250).

방의 다수 모서리 전부 예로, 4개의 모서리를 찾았는지 여부를 판단한다(단계 F260).

단계 F260의 판단 결과, 방의 다수 모서리 전부 중 하나라도 못 찾았을 경우 장애물 또는 모서리를 만났는지 여부를 판단한다(단계 F270).

단계 F270의 판단 결과, 장애물 또는 모서리를 만나지 않았을 경우 장애물 판단 루틴 및 모서리 판단 루틴을 수행하면서 이동하여, 도 7과 같이 만나는 장애물의 외면 및 모서리의 외면을 따라 이동하고 단계 F250을 수행한다(단계 F271). 이때, 장애물 및 모서리 판단은 예로, 도 7과 같은 장애물의 경우에는 ① 내지 ② 사이의 거리만큼 즉, 청소 로봇이 간거리만큼 되돌아오기 때문에, 좌표 값을 계산하여 장애물인지 모서리인지를 판단한다.

단계 F270의 판단 결과, 장애물을 만났을 경우 단계 F250을 수행한다(단계 F280).

단계 F270의 판단 결과, 모서리를 만났을 경우 모서리 변수를 저장하고 단계 F250을 수행한다(단계 F290, F291).

단계 F260의 판단 결과, 방의 다수 모서리 전부를 찾았을 경우 메모리부(120)에 방 전체 맵을 초기화하고 가까운 모서리로 이동하여 방 전체 청소를 준비한다(단계 F300).

방 전체 맵의 위치를 지정하고 청소 로봇의 위치 좌표를 초기화한다(단계 F310).

방의 크기를 계산하여 예상 청소 소요 시간을 산출한다(단계 F320).

도 8과 같이 1/4평(약 90cm x 90cm)을 하나의 청소 단위로 하여, 전체 방을 지그재그 방식으로 청소한다(단계 F330).

방의 전체 청소 종료 여부 또는 예상 청소 소요 시간 초과 여부를 판단한다(단계 F340).

단계 F340의 판단 결과, 청소가 종료되지 않았거나 예상 청소 소요 시간이 초과되지 않았을 경우 단계 F330을 수행한다.

단계 F340의 판단 결과, 방의 전체 청소가 종료되거나 예상 청소 소요 시간이 초과될 경우 도 9와 같이 현재의 위치에서 랜덤하게 5분 동안 청소한 후, 대각선 편 모서리 쪽으로 이동하여 랜덤하게 5분 동안 청소한다(단계 F350).

마지막으로 충전기 측으로 이동하여, 전원을 끄고 대기상태로 진입한다(단계 F360).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 청소 로봇을 사용하여 청소를 효율적으로 진행하며, 청소가 끝나는 시점을 정확히 예측하여 특정 영역을 신속하게 청소하도록 한다. 따라서, 청소에 소비되는 전력이 줄어든다.

도 1은 본 발명에 따른 청소 로봇의 일 실시예를 나타낸 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 청소 로봇의 청소 방법의 일 실시예를 단계별로 나타낸 순서도,

도 3 내지 도 9는 도 2의 실시예를 설명할 때 참조되는 도면.

Claims (10)

1. 특정 영역을 이동하면서 청소하는 청소 로봇의 청소 방법으로서,

   청소 시작 시 상기 청소 로봇이 벽에 인접하고 있는지 여부를 판단하는 단계 F140과,

   상기 단계 F140의 판단 결과, 상기 청소 로봇이 벽에 인접하고 있을 경우 그 인접된 벽까지의 거리를 측정하는 단계 F150과,

   상기 단계 F150에서 측정된 거리에 대응하는 벽이 가까운 벽인지 여부를 판단하는 단계 F160과,

   상기 단계 F160의 판단 결과, 상기 단계 F150에서 측정된 거리에 대응하는 벽이 가까운 벽일 경우 그 가까운 벽으로 이동하는 단계 F170과,

   상기 단계 F170에서 이동한 벽을 감지하는 단계 F200과,

   상기 감지된 벽으로부터 일정거리를 유지하면서 벽까지의 거리를 측정하여, 거리관계 테이블을 작성하는 단계 F210과,

   현재 위치를 출발 포인트로 지정하는 단계 F220과,

   벽과 일정한 거리를 유지하면서 좌수 법으로 벽을 따라 전진하는 단계 F230과,

   거리 값을 세팅하여, 현재 위치에서의 x, y 좌표 값과 기 설정된 모서리 저장 변수를 초기화하는 단계 F240과,

   좌수 법으로 벽을 따라 이동하면서 일정 거리만큼 이동할 때마다 x, y 좌표 값을 갱신하는 단계 F250과,

   청소 대상인 방의 다수 모서리 전부를 찾았는지 여부를 판단하는 단계 F260과,

   상기 단계 F260의 판단 결과, 상기 방의 다수 모서리 전부를 찾았을 경우 상기 방 전체 맵을 초기화하고 가까운 모서리로 이동하는 단계 F300과,

   상기 방 전체 맵의 위치를 지정하고 상기 청소 로봇의 위치 좌표를 초기화하는 단계 F310과,

   상기 방의 크기를 계산하여 예상 청소 소요 시간을 산출하는 단계 F320과,

   특정 청소 단위를 기반으로 전체 방을 지그재그 방식으로 청소하는 단계 F330과,

   상기 방의 전체 청소 종료 여부 또는 상기 예상 청소 소요 시간 초과 여부를 판단하는 단계 F340과,

   상기 단계 F340의 판단 결과, 상기 방의 전체 청소가 종료되거나 예상 청소 소요 시간이 초과될 경우 현재의 위치에서 랜덤하게 특정 시간동안 청소한 후, 대각선 편 모서리 쪽으로 이동하여 랜덤하게 특정 시간동안 청소하는 단계 F350

   을 포함하는 청소 로봇의 청소 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 단계 F230의 일정한 거리는 10cm인 것을 특징으로 하는 청소 로봇의 청소 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 단계 F250의 일정 거리는 30cm인 것을 특징으로 하는 청소 로봇의 청소 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 단계 F330의 특정 청소 단위는 1/4평인 것을 특징으로 하는 청소 로봇의 청소 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 단계 F350의 특정 시간은 5분인 것을 특징으로 하는 청소 로봇의 청소 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 단계 F140의 판단 결과, 상기 청소 로봇이 벽에 인접하고 있지 않을 경우 물체가 감지되면 그 감지된 물체로 이동하고, 그 시점에서 후진하면서 거리테이블을 작성하는 단계 410과,

   상기 물체로부터 특정 간격을 유지하는 단계 F420과,

   현재 위치에서 상기 물체의 길이를 산출하는 단계 F430과,

   상기 단계 F430에서 산출한 길이가 소정의 길이 이상인지 여부를 판단하는 단계 F440과,

   상기 단계 F440의 판단 결과, 상기 산출한 길이가 상기 소정의 길이 미만일 경우 물체를 장애물로 판단하는 단계 F441과,

   가장 인접한 벽으로 이동하고 상기 단계 F140으로 돌아가는 단계 F442와,

   상기 단계 F440의 판단 결과, 상기 산출한 길이가 상기 소정의 길이 이상일 경우 물체를 벽으로 판단하고 상기 단계 F140으로 돌아가는 단계 F450

   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 청소 로봇의 청소 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 단계 F420의 특정 간격은 10cm인 것을 특징으로 하는 청소 로봇의 청소 방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 단계 F440의 소정의 길이는 120cm인 것을 특징으로 하는 청소 로봇의 청소 방법.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 단계 F160의 판단 결과, 상기 단계 F150에서 측정된 거리에 대응하는 벽이 가까운 벽이 아닐 경우 현재의 방향에서 앞으로 이동하는 단계 F161을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 청소 로봇의 청소 방법.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 단계 F260의 판단 결과, 방의 다수 모서리 전부 중 하나라도 못 찾았을 경우 장애물 또는 모서리를 만났는지 여부를 판단하는 단계 F270과,

    상기 단계 F270의 판단 결과, 장애물 또는 모서리를 만나지 않았을 경우 장애물 판단 루틴 및 모서리 판단 루틴을 수행하면서 이동하여, 만나는 장애물의 외면 또는 모서리의 외면을 따라 이동하고 단계 F250을 수행하는 단계 F271과,

    상기 단계 F270의 판단 결과, 장애물을 만났을 경우 상기 단계 F250을 수행하는 단계 F280과,

    상기 단계 F270의 판단 결과, 모서리를 만났을 경우 모서리 변수를 저장하고 상기 단계 F250을 수행하는 단계 F290, F291

    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 청소 로봇의 청소 방법.