KR20060105830A - 로봇청소기 주행제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇청소기가 초기지점을 중심으로 호형태로 왕복이동하도록 하고, 미청소구간을 인식하여 복수회에 걸쳐 상기한 미청소구간을 청소하도록 한 로봇청소기 주행제어방법에 관한 것으로서, 외부 스테이션으로부터 전원을 공급받는 한편, 내부에 청소기가 설치되고, 좌ㆍ우륜모터 구동부를 통해 좌륜과 우륜을 구동하여 청소구역을 주행하면서 상기 청소구역의 먼지 등 이물질을 흡입하는 로봇청소기의 주행제어방법에 있어서, 청소시작신호가 입력되면, 상기 좌ㆍ우륜 모터 구동부를 제어하여 초기지점으로부터 상기 청소구역의 벽면을 따라 일정거리 주행하고, 이 후 장애물 또는 벽면과 충돌시마다 충돌방향과 반대방향으로 상기 초기지점으로부터 충돌거리가 상기 청소구역의 일측이 타측보다 긴 호형태로 주행하도록 하는 것을 특징으로 한다.

로봇청소기, 주행거리, 호, 청소

Description

로봇청소기 주행제어방법{Covering control method of robot cleaner}

도 1 은 본 발명에 따른 로봇청소기의 블럭 구성도.

도 2 는 본 발명에 따른 로봇청소기의 동작순서도.

도 3 은 본 발명에 따른 로봇청소기의 동작순서도.

도 4 는 본 발명에 따른 로봇청소기의 주행방법을 나타낸 도면.

도 5 는 본 발명에 따른 로봇청소기의 미청소구간 확인 예를 나타낸 도면.

도 6 은 본 발명에 따른 로봇청소기의 미청소구간 청소방법을 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 제어부 20 : 주행거리 검출수단

30 : 전원부 40 : 외부스테이션

50 : 구동수단 52 : 좌륜모터 구동부

54 : 좌륜 56 : 우륜모터 구동부

58 : 우륜 60 : 센싱수단

62 : 전선비틀림 감지센서 64 : 정지 감지센서

66 : 장애물 감지센서 70 : 청소기

본 발명은 로봇청소기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 로봇청소기가 초기지점을 중심으로 호형태로 왕복이동하도록 하고, 미청소구간을 인식하여 복수회에 걸쳐 상기한 미청소구간을 청소하도록 한 로봇청소기 주행제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 로봇 청소기는 사용자의 조작없이도 청소하고자 하는 영역을 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입함으로써 청소영역을 자동으로 청소하는 것이다.

이러한 로봇청소기는 사용자가 동작버튼을 온시키면, 로봇청소기내의 좌륜과 우륜이 구동되어 로봇청소기가 벽면끝에서 끝까지 지그재그로 주행을 시작함과 동시에 흡입모터에 전원이 인가되어 흡입모터가 구동하게 된다.

상기한 흡입모터가 구동되면 흡입모터의 흡입력에 의해 바닥면에 있는 먼지 등의 이물질이 흡입구를 통해 흡입되고, 상기한 흡입구를 통해 흡입된 먼지 등의 이물질은 흡입통로를 거쳐 집진팩 내에 포집되면서 청소가 수행된다.

하지만, 이러한 로봇청소기는 벽면끝에서 끝까지 지그재그로 청소를 수행하기 때문에 주행 보정센서 등을 사용하지 않는 저가격의 로봇청소기에서는 장거리 주행시 직진성을 가지지 못하여 청소영역을 원활하게 이동하지 못하고 청소시간이 길며 랜덤방식에 따른 청소하지 못한 구간이 발생하는 등 효율성이 저하된다는 문제점이 있었다.

이에 따라, 청소영역을 일정단위로 나누어 청소함으로써 장거리 주행시 나타 나는 직진성 오차를 제거하여 청소영역을 원활하게 주행하면서 수행할 수 있도록 하는 방식이 개시되었다.

하지만, 이러한 로봇청소기 역시, 배터리를 사용함으로써 흡입력이 작고, 사용하기 위해서도 장시간의 충전이 필요하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 로봇청소기가 초기지점을 중심으로 호형태로 왕복이동하도록 하고, 미청소구간을 인식하여 복수회에 걸쳐 상기한 미청소구간을 청소하도록 한 로봇청소기 주행제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 초기지점을 중심으로 호형태로 왕복이동하도록 하여 전선이 꼬이는 문제점을 해결하고, 전선을 이용한 전원공급이 원활히 이루어지도록 하는 데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 구성은 다음과 같다. 본 발명은 외부 스테이션으로부터 전원을 공급받는 한편, 내부에 청소기가 설치되고, 좌ㆍ우륜모터 구동부를 통해 좌륜과 우륜을 구동하여 청소구역을 주행하면서 상기 청소구역의 먼지 등 이물질을 흡입하는 로봇청소기의 주행제어방법에 있어서, 청소시작신호가 입력되면, 상기 좌ㆍ우륜 모터 구동부를 제어하여 초기지점으로부터 상기 청소구역의 벽면을 따라 일정거리 주행하고, 이 후 장애물 또는 벽면과 충돌시마다 충돌방향과 반대방향으로 상기 초기지점으로부터 충돌거리가 상기 청소구역의 일측이 타측보다 길긴 호형태로 주행하도록 하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 로봇청소기 주행시 상기 장애물 또는 벽면과 충돌시마다 x축과 y축으로의 주행거리 및 충돌지점을 저장하고, 주행거리는 이전 주행거리와 현재 주행거리를 비교하여 이전 주행거리가 현재 주행거리보다 설정거리 이상 차이나면 미청소구간으로 인식하는 것을 특징으로 한다.

또한, 로봇청소기는 청소구간의 갯수만큼 반복해서 주행하는데, 미청소구간에 기 저장된 주행거리와 충돌위치를 통해 파악해서 해당 충돌위치에서 주행각을 보정하고, 미청소구간에 대한 청소가 완료되면 미청소구간의 유무를 파악하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 설정거리는 20cm이다.

또한, 로봇청소기는 외부 스테이션과 전선을 통해 전원이 공급되는데, 외부 스테이션은 로봇청소기가 청소구역의 벽면에 충돌할 때마다 전선을 일정길이만큼 늘이고, 로봇청소기는 내부에 전선비틀림 감지센서를 구비하여 전선이 비틀리면 외부 스테이션이 전선을 일정길이만큼 늘이는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 발명에 따른 로봇청소기의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 로봇청소기의 동작순서도이며, 도 3 은 본 발명에 따른 로봇청소기의 동작순서도이며, 도 4 는 본 발명에 따른 로봇청소기의 주행방법을 나타낸 도면이며, 도 5 는 본 발명에 따른 로봇청소기의 미청소구간 확인 예를 나타낸 도면이며, 도 6 은 본 발명에 따른 로봇청소기의 미청소구간 청소방법을 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 로봇청소기는 도 1 에 도시된 바와 같이, 제어부(10)와, 주행거리 검출수단(20), 전원부(30), 구동수단(50), 센싱수단(60), 청소기(70)로 이루어진다.

먼저, 전원부(30)는 로봇청소기에 전원을 인가하는 것으로서, 외부스테이션(40)과 전선을 통해 연결되어 있어서, 청소에 필요한 전원을 배터리에 의하지 않고 전선을 통해 공급받을 수 있도록 한다.

특히, 스테이션(40)은 로봇청소기 주행시 전선의 길이를 늘여준다. 이에 대해서는 후술한다.

구동수단(50)은 로봇청소기를 주행시키는 것으로서, 좌륜(54)과 우륜(58)이 설치되고, 이 좌륜(54)과 우륜(58)이 회전할 수 있도록 하는 좌륜모터 구동부(52)와 우륜모터 구동부(56)가 각각 설치된다.

주행거리검출수단(20)은 로봇청소기의 주행거리를 검출하는 것으로서, 좌륜(54)과 우륜(58)의 회전수 즉, 좌륜모터와 우륜모터의 회전수에 비례하는 펄스신호를 발생하여 이를 통해 로봇청소기의 주행거리를 검출하게 된다.

센싱수단(60)은 로봇청소기의 주행시 충돌이나 전선 비틀림 등을 감지하는 것으로서, 내부에 전선 비틀림 감지센서(62), 정지감지센서(64), 장애물 감지센서 (60)로 이루어진다.

전선 비틀림 감지센서(62)는 로봇청소기 주행시 발생할 수 있는 전선 비틀림을 감지하고, 정지감지센서(64)는 주행로봇이 마지막 주행지점으로 청소가 완료되었음을 감지하는 것으로서, 로봇청소기의 전방 인접한 양측면에 각각 설치되어 이 정지감지센서(64)와 벽면과의 거리가 일정거리 이내임을 감지하면 청소구역임을 확인할 수 있게 된다.

또한 장애물감지센서(66)는 로봇청소기 주행시 장애물에 부딛혀 장애물이 있음을 감지한다.

청소기(70)는 내부에 먼지를 흡입하여 집진할 수 있도록 하는 것으로서, 먼지 등의 이물질을 흡입할 수 있도록 하는 흡입모터와, 먼지 등의 이물질을 수집하는 흡입브러쉬, 먼지 등의 이물질을 흡입하여 집진시킬 수 있도록 유도하는 흡입구와 흡입관, 흡입관으로부터 이송된 먼지 등의 이물질을 집진하는 집진팩 등으로 이루어진다.

이러한 청소기(70)는 통상 당업자가 용이하게 실시할 수 있으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.

마지막으로, 제어부(10)는 본 발명에 따른 로봇청소기를 전반적으로 제어하는 것으로서, 외부스테이션(40)으로부터 전선을 통해 전원부(30)로 전원이 공급되고, 청소시작신호가 입력되면, 청소기(70)을 구동시킨다.

이후, 로봇청소기는 현재 위치한 지점을 초기지점으로 설정하고, 구동수단을 구동시켜 주행하도록 한다.

주행방식은 최초 위치한 초기지점을 중심으로 호형태로 왕복운동을 실시하는데, 주행시 장애물감지센서(66)로부터 장애물 감지신호가 입력되면, 반대방향으로 다시 주행한다.

즉, 도 4 에 도시된 주행곡선과 화살표 방향과 같이, 초기지점으로부터 벽면을 따라서 일정거리 주행한 후 호형태로 주행하고 이후, 벽면(80)이나 장애물(82) 등과 충돌하여 장애물감지센서(66)로부터 장애물감지신호가 입력되면 다시 반대방향으로 호형태로 주행하게 된다.

여기서, 호형태 주행이라 함은 타원형 형태의 호형태로 일컫는 것이다. 따라서, 초기지점과 벽면과의 충돌지점을 살펴보면, 초기지점과 x축 방향의 충돌지점과의 거리가 y축 방향의 충돌지점과의 거리보다 커 결국 청소구역 전체를 주행할 수 있게 된다.

또한, y축 벽면에 한번 충돌할 때마다, 외부 스테이션(40)은 전선을 일정길이만큼 풀어 로봇청소기의 원활한 주행이 이루어지도록 함과 더불어 전선길이를 통한 초기지점과 현재 로봇청소기간의 거리를 판별할 수 있도록 한다. 게다가, 초기지점으로부터 로봇청소기가 호형태로 주행함으로써 로봇청소기 주행에 의해 전선이 꼬이는 문제점을 해결할 수 있다.

마지막 지점, 인식은 로봇청소기의 전면 인접한 두면에 설치된 정지감지 센서(64) 각각으로부터 일정거리 이내에 장애물을 감지하게 되면 마지막 지점임을 인식하게 된다.

또한, 호형태의 주행은 제어부(10)가 구동수단(50)의 좌륜모터 구동부(52)와 우륜모터 구동부(56)를 제어하여 좌륜(54)과 우륜(58)의 회전속도를 서로 다르게 함으로써, 이루어진다.

한편, 로봇청소기 주행시 내부의 장애물이나 구조물 등에 의해 전선이 비틀리는 경우가 있는데, 이 경우 전선 비틀림 감지센서(62)가 전선 비틀림을 감지하고, 이에 따라 제어부(10)가 외부 스테이션을 제어하여 외부 스테이션(40)의 전선을 늘임으로써 주행에 방해가 되지 않도록 한다.

특히, 벽면(80)이나 장애물(82)에 충돌하는 경우 반대방향으로 이동하게 됨으로써 도 5 에 도시된 바와 같은 미청소구간(84)이 발생하게 된다. 이는 매 충돌시마다 주행거리를 검출하고, 이 검출거리가 이전 주행시의 주행거리에 비해 일정거리 이상 크거나 작을 경우 미청소구간(84)으로 인식한다. 미청소구간인식은 해당 충돌지점을 통해 인식하게 된다.

다음은 상기한 로봇청소기를 통한 주행제어방법을 도 2 및 도 3 을 참조하여 설명한다.

최초, 전원이 온되고, 사용자가 청소구역의 초기지점에 위치시키면 로봇청소기는 초기지점을 설정(S10)한다.

이후, 청소시작신호가 입력되면, 청소기가 구동(S14)함과 함께 주행을 시작하고,

주행방식은 상기한 바와 같이 x축 방향으로 일정거리 주행한 후, 호형태로 반시계방향으로 주행(S16)한다.

주행 시작 후, 벽면(80)이나 장애물(82)이 감지되는 지를 확인(S18)하는데, 장애물이 감지되지 않으면 호형태 주행을 계속하고, 장애물이 감지되면 주행거리 및 충돌위치를 산출한다.

이는 (X,1)(Y,1), (X,2)(Y,2), (X,3)(Y,3),,,(X,n)(Y,n)과 같이 정의된다. 즉, X는 반시계방향으로의 주행거리이고, Y는 시계 방향으로의 주행거리이며, 1,2,3,,n 은 충돌횟수를 정의한다.

이와 함께, 미청소구간인지 확인하기 위해 이전주행거리와 현재 주행거리를 비교하여 설정거리 이상 차이가 나는 지를 확인(S22,S24)한다.

즉, 이전주행거리가 현재주행거리보다 설정거리 예를 들어 20cm 이상이면, 미청소구간으로 인식(S26)하고 반대방향으로 주행한다. 이 경우는 도 5 의 (a)와 (d) 경우이다.

또한, 이전주행거리가 현재주행거리보다 설정거리 예를 들어 20cm 이하이면, 역시 미청소구간으로 인식(S26)하고, 반대방향으로 주행한다. 이 경우는 도 5 의 (c)와 (b)의 경우이다.

이 후, 정지감지센서(64)로부터 정지신호가 감지되지 않으면 상기한 바와 같은 과정을 계속 수행하고, 정지신호가 감지되면 미청소구간이 있는 지를 확인한 후, 초기지점으로 복귀한다.

복귀과정은 최초 초기지점으로부터 마지막 지점까지의 주행선 중에서 초기지점까지 상기한 주행선이 있는 지점으로 복귀하여 전선이 감기거나 꼬이지 않도록 한다.

이는 첫번째 주행에서 발견된 미청소구간에 대한 청소를 완료하기 위한 거것 으로서, 이는 미청소구간이 없어질 때까지 반복해서 이루어진다.

이와 같이 미청소구간이 확인된 후, 초기지점으로 복귀하면, 다시 호형태의 주행(S40)을 시작한다.

이 후, 매충돌지점마다 미청소구간 충돌지점인지 확인하는데, 이는 상기한 바와 같이 저장된 주행거리, 충돌위치를 통해서 파악된다.

예를 들어, 주행거리와 충돌지점이 (X,3) 이라면, 그 이전 주행거리와 충돌 지점인 (Y,2)에서 이전과는 다른 주행방향으로 보정하는데, 이는 도 6 에 도시된 바와 같이, 주행경로의 각을 더욱 줄이는 것으로서, 결국 주행경로의 각을 줄여 장애물과 벽면 사이 등 이전 주행에서 로봇청소기가 미치지 못한 지역으로 진입이 가능하게 된다.

이러한 주행방법을 통해 미청소구간에서 주행 중 정지신호가 감지되어 미청소구간 청소가 완료(S46)되면, 다른 미청소구간이 있는 지를 확인(S48)하여 미청소구간이 있으면, 초기지점으로 복귀(S50)하여 상기한 바와 같은 미청소구간의 청소를 수행하고, 미청소구간이 없으면, 종료한다.

본 발명은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 로봇청소기가 초기지점을 중심으로 호형태로 왕복이동하도록 하고, 미청소구간을 인식하여 복수회에 걸쳐 상기한 미청 소구간을 청소하도록 함으로써, 전선이 꼬이는 문제점을 해결할 수 있고, 이를 통해 전선을 이용한 원활한 전원공급으로 높은 흡입력을 얻을 수 있

또한, 최초 주행시 발생된 미청소구간에 대해서 반복적으로 청소하여 미청소구간을 줄임으로써 청소효율을 높일 수 있다.

Claims (11)

1. 외부 스테이션으로부터 전원을 공급받는 한편, 내부에 청소기가 설치되고, 좌ㆍ우륜모터 구동부를 통해 좌륜과 우륜을 구동하여 청소구역을 주행하면서 상기 청소구역의 먼지 등 이물질을 흡입하는 로봇청소기의 주행제어방법에 있어서,

   청소시작신호가 입력되면, 상기 좌ㆍ우륜 모터 구동부를 제어하여 초기지점으로부터 상기 청소구역의 벽면을 따라 일정거리 주행하고, 이 후 장애물 또는 벽면과 충돌시마다 충돌방향과 반대방향으로 상기 초기지점으로부터 충돌거리가 상기 청소구역의 일측이 타측보다 긴 호형태로 주행하도록 하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 주행제어방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 로봇청소기 주행시 상기 장애물 또는 벽면과 충돌시마다 x축과 y축으로의 주행거리 및 충돌지점을 저장하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기 주행제어방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 로봇청소기는 이전 주행거리와 현재 주행거리를 비교하여 상기 이전 주행거리가 상기 현재 주행거리보다 설정거리 이상 차이나면 미청소구간으로 인식하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기 주행제어방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 로봇청소기는 상기 청소구간의 갯수만큼 반복해서 주행하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 주행제어방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 로봇청소기는 상기 미청소구간에 상기 기 저장된 주행거리와 충돌위치를 통해 파악해서 해당 충돌위치에서 주행각을 보정하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 주행제어방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 로봇청소기는 상기 미청소구간에 대한 청소가 완료되면 미청소구간의 유무를 파악하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 주행제어방법.
7. 제 3 항에 있어서, 상기 설정거리는 20cm인 것을 특징으로 하는 로봇청소기 주행제어방법.
8. 제 1항에 있어서, 상기 로봇청소기는 외부 스테이션과 전선을 통해 전원이 공급되는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 주행제어방법.
9. 제 5 항에 있어서, 상기 외부 스테이션은 상기 로봇청소기가 상기 청소구역의 벽면에 충돌할 때마다 상기 전선을 일정길이만큼 늘이는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 주행제어방법.
10. 제 6 항에 있어서, 상기 로봇청소기는 내부에 전선비틀림 감지센서를 구비하여 상기 전선이 비틀리면 상기 외부 스테이션이 상기 전선을 일정길이만큼 늘이는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 주행제어방법.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 일정거리는 5cm인 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 주행제어방법.

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