KR20060062609A - 로봇청소기의 거리측정장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇청소기의 거리측정장치 및 방법에 관한 것으로, 로봇 청소기의 바닥면 중앙에 볼캐스터를 장착하고, 그 볼캐스터에 좌/우축으로 각기 연결되는 엔코더를 구비함으로써, 상기 볼의 움직임에 따라 엔코더에서 발생하는 펄스신호에 의해 거리를 정밀하게 측정하도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 로봇 청소기의 이동 방향에 대응하여 회전하는 회전수단과; 상기 회전수단과 연결되어, 수직거리를 감지하기 위한 펄스신호를 발생하는 수직거리 감지수단과; 상기 회전수단과 연결되어, 수평거리를 감지하기 위한 펄스신호를 발생하는 수평거리 감지수단과; 상기 수직거리 감지수단과 수평거리 감지수단의 펄스신호에 의해, 로봇 청소기의 주행거리를 연산하는 마이크로컴퓨터와; 상기 펄스신호에 따른 거리값이 기저장되는 저장수단을 포함하여 구성한다.

Description

로봇청소기의 거리측정장치 및 방법{DISTANCE MEASUREMENT APPARATUS AND METHOD FOR ROBOT CLEANER}

도1은 종래 로봇 청소기의 주행장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도2는 종래 로봇 청소기의 주행방법에 대한 동작흐름도

도3은 본 발명 로봇 청소기의 거리측정장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도4는 본 발명 로봇 청소기의 거리측정장치에 대한 구성을 보인 개략도.

도5는 본 발명 로봇 청소기의 거리측정방법에 대한 동작흐름도.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

100:수직거리 감지수단 200:회전수단

300:수평거리 감지수단 400:마이크로컴퓨터

500:저장수단

본 발명은 로봇 청소기의 거리측정장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 로봇 청소기의 바닥면 중앙에 볼캐스터를 장착하고, 그 볼캐스터에 좌/우축으로 각기 연결되는 엔코더를 구비함으로써, 상기 볼의 움직임에 따라 엔코더에서 발생하는 펄 스신호에 의해 거리를 정밀하게 측정하도록 한 로봇 청소기의 거리측정장치 및 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 로봇청소기는 사용자의 조작 없이도 청소하고자 하는 구역내를 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입함으로써, 청소하고자 하는 구역을 자동으로 청소하는 기기를 말한다.

이러한 로봇청소기는 내장된 프로그램에 따라 미리 설정된 청소경로를 주행하면서 청소동작을 수행하도록 되어 있는데, 이와 같이 기설정된 청소 경로를 자동적으로 주행하면서 청소동작을 수행하기 위해서는 로봇청소기의 위치와 주행거리 및 장애물등을 감지하기 위해 많은 수의 센서들이 사용된다.

그러나, 이러한 로봇 청소기는, 설정된 청소 경로를 정확하게 주행하여 청소를 수행하기 위해 수많은 고가의 센서들이 설치되기 때문에 내부 구조가 복잡해지고 제조원가가 상승하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 랜덤 방식에 의해 임의의 청소경로를 주행하여 청소를 수행하는 로봇 청소기가 개발되었다.

도1은 종래 로봇 청소기의 주행장치에 대한 구성을 보인 블록도이다.

도1에 도시된 바와같이, 로봇 청소기가 일정 영역을 직진하다가, 충돌이 발생하면 그 충돌에 의해 장애물을 감지하는 장애물 감지부(1)와; 상기 장애물 감지부(1)에서 출력되는 신호에 의해, 로봇 청소기의 주행을 정지시킨 다음, 랜덤 방식으로 랜덤 각도를 생성하고, 그 랜덤각도를 로봇 청소기의 회전각도로 적용하여 로봇 청소기를 회전시키는 제어부(2)와; 상기 제어부(2)의 제어신호에 의해, 좌륜모 터(5)를 일정 속도로 구동하는 좌륜모터 구동부(3)와; 상기 제어부(2)의 제어신호에 의해, 우륜 모터(6)를 일정 속도로 구동하는 우륜모터 구동부(4)를 포함하여 구성한다.

도2는 종래 로봇 청소기의 주행방법에 대한 동작흐름도이다.

도2에 도시된 바와같이, 사용자에 의해, 청소명령이 발생하면 로봇 청소기를 직진시키면서, 장애물이 감지되는지를 판단하는 과정(SP1~SP3)과; 상기 판단결과, 장애물이 감지되면 로봇 청소기를 정지시킨후, 랜덤 방식에 의해 임의의 랜덤각도를 생성하는 과정(SP4)과; 상기 단계에서 생성된 랜덤각도를 회전각도로 하여, 로봇 청소기를 회전시키는 과정(SP5)과; 상기 회전된 로봇 청소기를 직진시키면서, 청소 완료를 판단하여, 청소완료이면 주행을 정지하는 과정(SP7)으로 이루어지며, 이와같은 종래 기술을 설명한다.

먼저, 사용자에 의해 청소 명령이 발생하면(SP1), 제어부(2)는 로봇 청소기를 직진시키기 위하여, 좌륜모터(5)와 우륜모터(6)의 구동속도를 일치시키기 위한 제어신호를 출력한다.

이에 따라, 좌륜모터 구동부(3)는 상기 제어부(2)의 제어신호에 의해 좌륜모터(5)를 구동시키고, 우륜모터 구동부(4)는, 상기 제어부(2)의 제어신호에 의해 우륜모터(6)를 구동시킨다.

이에 따라, 로봇 청소기는 직진한다(SP2).

이때, 장애물 감지부(1)는, 로봇 청소기가 임의의 장애물에 충돌하는 경우에 발생하는 충격량으로 장애물을 감지하여 그에 따른 장애물 감지신호를 상기 제어부 (2)에 인가한다.

이에 따라, 상기 제어부(2)는, 상기 장애물 감지신호에 의해 주행을 정지시킨 다음, 랜던 방식에 의해 임의의 랜덤각도를 생성하고(SP4), 그 랜덤각도를 로봇 청소기의 회전각도로 하기 위한 제어신호를 출력하는데, 이때 상기 제어부(2)는 로봇 청소기를 회전 방향에 따라 좌륜모터(5)와 우륜모터(6)의 속도를 달리하도록 하는 제어신호를 좌륜모터 구동부(3) 및 우륜 모터 구동부(4)에 출력한다.

이에 따라, 상기 좌륜모터 구동부(3)는 상기 제어부(2)의 제어신호에 의해 좌륜모터(5)를 구동시키고, 우륜모터 구동부(4)는, 상기 제어부(2)의 제어신호에 의해 우륜모터(6)를 구동시켜, 로봇 청소기를 임의의 랜덤 각도로 회전시킨다 (SP5).

그 다음, 상기 제어부(2)는 로봇 청소기를 직진시키면서(SP6), 청소 완료로 판단되면 청소를 종료하고(SP7), 청소 완료가 되지 않았으면 상기 동작을 반복 수행한다.

상술한 로봇 청소기는, 자기 위치 인식 및 맵작성을 위해 정확한 주행거리 및 방향정보를 가져야 하는데, 종래 로봇 청소기는 휠모터의 엔코더에서 발생하는 펄스신호에 의해 주행거리 및 방향정보를 계산한다.

그러나, 종래 로봇 청소기의 거리 측정방법은, 로봇 청소기가 주행중에 발생하는 휠의 미끄러짐 현상 때문에 정확한 거리를 계산하지 못하는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명은, 로봇 청소기의 바닥면 중 앙에 볼캐스터를 장착하고, 그 볼캐스터에 좌/우축으로 각기 연결되는 엔코더를 구비함으로써, 상기 볼의 움직임에 따라 엔코더에서 발생하는 펄스신호에 의해 거리를 정밀하게 측정하도록 한 로봇 청소기의 거리측정장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 로봇 청소기의 이동 방향에 대응하여 회전하는 회전수단과; 상기 회전수단과 연결되어, 수직거리를 감지하기 위한 펄스신호를 발생하는 수직거리 감지수단과; 상기 회전수단과 연결되어, 수평거리를 감지하기 위한 펄스신호를 발생하는 수평거리 감지수단과; 상기 수직거리 감지수단과 수평거리 감지수단의 펄스신호에 의해, 로봇 청소기의 주행거리를 연산하는 마이크로컴퓨터와; 상기 펄스신호에 따른 거리값이 기저장되는 저장수단을 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 로봇 청소기가 일정주행 패턴으로 이동하면, 회전수단의 회전에 따른 수직거리 펄스 및 수평거리 펄스를 발생하는 과정과;

상기 수직거리 펄스에 따른 거리값과 및 수평거리 펄스에 따른 거리값을 이용하여 로봇 청소기의 이동거리를 연산하는 과정을 수행함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 로봇 청소기의 거리 측정장치 및 방법에 대한 작용과 효과를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도3은 본 발명 로봇 청소기의 거리 측정장치에 대한 구성을 보인 블록도이 다.

도3에 도시한 바와같이, 본 발명은 로봇 청소기의 이동 방향에 대응하여 회전하는 회전수단(200)과; 상기 회전수단(200)과 연결되어, 수직거리를 감지하기 위한 펄스신호를 발생하는 수직거리 감지수단(100)과; 상기 회전수단(200)과 연결되어, 수평거리를 감지하기 위한 펄스신호를 발생하는 수평거리 감지수단(300)과; 상기 수직거리 감지수단(100)과 수평거리 감지수단(300)의 펄스신호에 의해, 로봇 청소기의 주행거리를 연산하는 마이크로컴퓨터(400)와; 상기 펄스신호에 따른 거리값이 기저장되는 저장수단(500)을 구비한다.

상기 회전수단은, 도4와 같이, 수직거리 감지수단(100)의 축과 수평거리 감지수단(300)의 축을 각기 진행방향으로 접촉하여 회전시키는 볼(200)로 이루어진다.

상기 수직거리 감지수단(100)은,도4와 같이, 광신호를 발생하는 광다이오드와, 회전수단(200)의 수직축에 연결되어, 그 축의 회전에 따라 상기 광신호를 차단 또는 통과시키는 수직거리용 엔코더와, 상기 수직 거리용 엔코더를 통해 출력되는 광신호에 의해 온/오프되고, 그 온/오프에 따른 수직 거리 펄스신호를 출력하는 제1,제2 포토 트랜지스터를 포함하여 구성한다.

상기 제1,제2 포토트랜지스터는, 로봇 청소기의 진행방향에 따라, 온/오프 순서가 바뀌어, 서로 반대 파형을 가진 수직거리 펄스신호를 출력한다.

상기 수평거리 감지수단(300)은, 광신호를 발생하는 광다이오드와, 회전수단(200)의 수평축에 연결되어, 그 축의 회전에 따라 상기 광신호를 차단 또는 통과시 키는 수평거리용 엔코더와, 상기 수평거리용 엔코더를 통해 출력되는 광신호에 의해 온/오프되고, 그 온/오프에 따른 수평 거리 펄스신호를 출력하는 제3,제4 포토 트랜지스터를 포함하여 구성한다.

상기 제3,제4 포토트랜지스터는, 로봇 청소기의 진행방향에 따라, 온/오프 순서가 바뀌어, 서로 반대 파형을 가진 수평거리 펄스신호를 출력한다.

이와같은 본 발명의 동작을, 도5를 참조하여 설명한다.

먼저, 로봇 청소기는 일정주행 패턴으로 이동하면서(SP1), 회전수단(200)의 회전에 따른 수직거리 펄스 및 수평거리 펄스를 발생한다(SP2,SP3).

즉, 로봇 청소기의 이동에 따라, 그 로봇 청소기의 바닥면에 부착된 볼(200)이 회전하고, 상기 볼(200)의 회전에 의해, 볼(200)에 축이 연결된 수평거리용 엔코더와 수직거리용 엔코더가 회전한다.

이때, 상기 수직거리용 엔코더의 회전에 의해 광다이오드에서 발생하는 광신호가 제1,제2 포토트랜지스터에 수직거리 펄스신호로 입력되고, 마찬가지로 상기 수평거리용 엔코더의 회전에 의해 광다이오드에서 발생하는 광신호가 제3,제4 포토트랜지스터에 수평거리 펄스신호로 입력된다.

그 다음, 상기 수직거리 펄스신호와 수평거리 펄스신호로, 로봇 청소기의 이동거리를 계산하는데(SP4,SP5), 즉 실험에 의해, 기저장된 수직거리 펄스에 따른 거리값과 수평거리 펄스에 따른 거리값을, 수직거리 펄스신호와 수평거리 펄스신호의 갯수에 승산하여 실질적인 로봇 청소기의 이동거리를 구한다.

다시 말해서 본 발명은, 로봇 청소기의 바닥면 중앙에 볼캐스터를 장착하고, 그 볼캐스터에 좌/우축으로 각기 연결되는 엔코더를 구비함으로써, 상기 볼의 움직임에 따라 엔코더에서 발생하는 펄스신호에 의해 거리를 정밀하게 측정하도록 한 것이다

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, 로봇 청소기의 바닥면 중앙에 볼캐스터를 장착하고, 그 볼캐스터에 좌/우축으로 각기 연결되는 엔코더를 구비함으로써, 상기 볼의 움직임에 따라 엔코더에서 발생하는 펄스신호에 의해 거리를 정밀하게 측정하는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 로봇 청소기의 이동 방향에 대응하여 회전하는 회전수단과;

   상기 회전수단과 연결되어, 수직거리를 감지하기 위한 펄스신호를 발생하는 수직거리 감지수단과;

   상기 회전수단과 연결되어, 수평거리를 감지하기 위한 펄스신호를 발생하는 수평거리 감지수단과;

   상기 수직거리 감지수단과 수평거리 감지수단의 펄스신호에 의해, 로봇 청소기의 주행거리를 연산하는 마이크로컴퓨터와;

   상기 펄스신호에 따른 거리값이 기저장되는 저장수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 거리 측정장치.
2. 제1 항에 있어서, 회전수단은,

   수직거리 감지수단의 축과 수평거리 감지수단의 축을 각기 진행방향으로 접촉하여 회전시키는 볼인 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 거리 측정장치.
3. 제1 항에 있어서, 수직거리 감지수단은,

   광신호를 발생하는 광다이오드와,

   회전수단의 수직축에 연결되어, 그 축의 회전에 따라 상기 광신호를 차단 또는 통과시키는 수직거리용 엔코더와;

   상기 수직 거리용 엔코더를 통해 출력되는 광신호에 의해 온/오프되고, 그 온/오프에 따른 수직 거리 펄스신호를 출력하는 제1,제2 포토 트랜지스터를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 거리 측정장치.
4. 제3 항에 있어서, 제1,제2 포토트랜지스터는,

   로봇 청소기의 진행방향에 따라, 온/오프 순서가 바뀌어, 서로 반대 파형을 가진 수직거리 펄스신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 거리 측정장치.
5. 제1 항에 있어서, 수평거리 감지수단은,

   광신호를 발생하는 광다이오드와,

   회전수단의 수평축에 연결되어, 그 축의 회전에 따라 상기 광신호를 차단 또는 통과시키는 수평거리용 엔코더와;

   상기 수평거리용 엔코더를 통해 출력되는 광신호에 의해 온/오프되고,

   그 온/오프에 따른 수평 거리 펄스신호를 출력하는 제3,제4 포토 트랜지스터를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 거리 측정장치.
6. 제5 항에 있어서, 제3,제4 포토트랜지스터는,

   로봇 청소기의 진행방향에 따라, 온/오프 순서가 바뀌어, 서로 반대 파형을 가진 수평거리 펄스신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 거리 측정 장치.
7. 로봇 청소기가 일정주행 패턴으로 이동하면, 회전수단의 회전에 따른 수직거리 펄스 및 수평거리 펄스를 발생하는 과정과;

   상기 수직거리 펄스에 따른 거리값과 및 수평거리 펄스에 따른 거리값을 이용하여 로봇 청소기의 이동거리를 연산하는 과정을 수행함을 특징으로 하는 로봇 청소기의 거리 측정방법.
8. 제7 항에 있어서, 실험에 의해, 수직거리 펄스에 따른 거리값과 수평거리 펄스에 따른 거리값을 기저장하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 거리 측정방법.
9. 제7 항에 있어서, 수직거리 펄스 및 수평거리 펄스를 발생하는 과정은,

   로봇 청소기의 이동에 따라, 볼이 회전하는 단계와;

   상기 볼의 회전에 의해, 그 볼에 축이 연결된 수평거리용 엔코더와 수직거리용 엔코더가 회전하는 단계와;

   상기 수평거리용 엔코더와 수직거리용 엔코더의 회전에 의해 수평거리 펄스와 수직거리 펄스를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 거리 측정방법.

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