KR20060118142A - 로봇 청소기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇 청소기에 관한 것으로, 지그비 기반의 무선 통신을 수행하는 장치들의 주변에서 스스로 주행하며 소정의 작업을 수행하는 로봇 청소기로서, 지그비 기반 장치들과의 지그비 무선 통신을 통해 신호세기 정보를 수집하는 지그비 통신부와, 신호세기 정보에 의거하여 여러 개의 기준점으로부터 거리를 측정하여 위치 좌표를 계산하는 제어부를 포함하며, 주변에 설치된 지그비 기반의 장치들과 지그비 무선 통신을 통해 수집된 신호세기 정보에 근거하여 위치 인식을 수행하도록 함으로써, 별도의 위치표지 없이도 저전력을 소모하면서 위치 인식을 수행하는 이점이 있다.

Description

로봇 청소기{ROBOT CLEANER}

도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기의 블록 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 로봇 청소의 위치 인식 원리를 보인 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 로봇 청소기 110 : 센서부

120 : 흡진부 130 : 충전 배터리

150 : 제어부 160 : 구동부

170 : 기억장치 180 : 적외선 송수신부

190 : 지그비 통신부

본 발명은 로봇 청소기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주변에 설치된 지그비(Zigbee) 기반의 장치들과 지그비 무선 통신을 통해 수집된 신호세기 정보에 근거하여 위치 인식을 수행하는 로봇 청소기에 관한 것이다.

로봇 청소기는 스스로 주행하며 청소를 하고, 배터리의 전원이 소진되면 스스로 충전위치로 이동하여 충전을 하며, 충전을 마친 이후에는 다시 청소를 하던 본래의 위치로 되돌아가서 계속 청소를 하는 기기로서, 주변 환경 및 충전대에 대한 위치 정보를 빠르고 정확하게 인식하여야 청소영역을 빠짐없이 주행하면서 청소와 충전을 실행할 수 있다.

이러한 로봇 청소기가 자기의 위치를 인식하는 방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있다.

첫째는 인위적인 표지를 이용하는 방법으로서 특정 의미를 갖는 위치표지를 천정 또는 벽면에 설치하고 이를 카메라로 촬상한 후 영상에서 이 위치표지를 추출함으로써 로봇 청소기가 자기의 위치를 인식한다.

둘째는 자연적인 표지를 이용하는 방법으로서 천정을 카메라로 촬상한 후 영상에서 조명기구 등 천정에 설치된 구조물 및 천정과 벽과의 경계면의 직선성분을 추출한 후 이를 이용하여 자기의 위치를 인식한다.

그러나, 인위적인 위치표지를 사용하는 경우에는 위치표지를 별도로 천정에 설치해야 하기 때문에 미관상 좋지 않을 뿐더라 비용이 증가하는 문제점이 있다. 그리고, 자연적인 표지를 사용하는 경우에는 주변 광원의 밝기에 영향을 많이 받는다. 따라서, 일몰 후 자연광이 어두운 환경에서는 카메라로 촬상한 영상에서 경계면 및 조명기구 등을 구분하기가 쉬우나 자연광이 밝은 낮에는 영상에서 경계면 및 조명기구 등을 구분하기 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 주변에 설치된 지그비 기반의 장치들과 지그비 무선 통신을 통해 수집된 신호세기 정보 에 근거하여 위치 인식을 수행하도록 함으로써, 별도의 위치표지 없이도 저전력을 소모하는 위치 인식이 가능하도록 하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 로봇 청소기는, 지그비 기반의 무선 통신을 수행하는 장치들의 주변에서 스스로 주행하며 소정의 작업을 수행하는 로봇 청소기로서, 지그비 기반 장치들과의 지그비 무선 통신을 통해 신호세기 정보를 수집하는 지그비 통신부와, 신호세기 정보에 의거하여 여러 개의 기준점으로부터 거리를 측정하여 위치 좌표를 계산하는 제어부를 포함한다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다. 그러나 본 발명은 이러한 실시 예로 제한되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 로봇 청소기(100)는 도 1의 블록 구성도에 나타낸 바와 같이, 센서부(110), 흡진부(120), 충전 배터리(130), 제어부(150), 구동부(160), 기억장치(170), 적외선 송수신부(180), 지그비 통신부(190)를 포함하여 구성된다.

센서부(110)는 외부로 신호를 송출하고 반사된 신호를 수신할 수 있도록 로봇 청소기(100) 본체의 측면 둘레에 소정 간격으로 배치되어 있는 장애물 검출센서(111)와 주행거리를 측정할 수 있는 주행거리 검출센서(113)를 구비한다.

장애물 검출센서(111)는 적외선 또는 초음파를 출사한 후 반사된 적외선 또는 초음파를 수신하여 로봇 청소기(100)로부터 장애물 또는 벽과의 거리를 측정하는 데 이용된다.

주행거리 검출센서(113)는 구동부(160)에 의해 회전되는 이동바퀴의 회전수를 검출하여 그 검출값을 제어부(150)로 전달함으로써 로봇 청소기(100)의 주행거리를 측정할 수 있도록 한다.

흡진부(120)는 공기를 흡입하면서 바닥의 먼지를 집진할 수 있도록 로봇 청소기(100) 본체의 하부쪽에 설치된다. 예로서, 흡진부(120)는 흡입모터와 흡입모터의 구동에 의해 흡입구(또는 흡입관)을 통해 흡입된 먼지를 집진하는 집진실을 구비한다.

충전 배터리(130)는 로봇 청소기(100)의 흡진부(120), 구동부(160), 제어부(150) 등의 동작에 필요한 시스템 전원을 공급한다.

구동부(160)는 로봇 청소기(100)의 바닥면과의 대향면에 설치된 복수의 이동바퀴를 회전시켜서 로봇 청소기(100)를 이동시킨다. 로봇 청소기(100)의 주행방향은 이동바퀴의 회전수를 다르게 제어함으로써 정해진다.

적외선 송수신부(180)는 송신대상 데이터를 안테나를 통해 원격제어장치인 리모트컨트롤러(도시 생략됨)로 송출하고, 안테나를 통해 수신된 리모트컨트롤러의 신호를 제어부(170)로 전송한다.

지그비 통신부(190)는 로봇 청소기(100)의 주변에 배치된 지그비 기반의 장치들과 지그비 무선 통신을 통해 수집된 신호세기 정보에 제어부(150)에 제공한다.

제어부(150)는 적외선 송수신부(180)를 통해 리모트컨트롤러로부터 수신된 신호를 처리하고, 상술한 각 요소들을 제어한다. 각종 기능 설정을 위한 다수의 키가 마련된 키입력장치가 구비된 경우에 제어부(150)는 키입력장치로부터 입력된 키 신호를 처리한다.

아울러, 제어부(150)는 지그비 통신부(190)에서 수집한 지그비 기반 장치들의 신호세기 정보에 의거하여 로봇 청소기(100)의 현재 위치 좌표를 산출하고, 기억장치(170)에 저장된 직전에 산출한 위치 좌표와 비교하여 로봇 청소기(100)의 현재 위치 및 방향을 산출한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 로봇 청서기에 의한 자기 위치 인식 과정을 도 1 및 도 2를 참조하여 아래에서 상세히 설명하기로 한다.

근거리 통신을 지원하는 IEEE 802.15.4 표준 중 하나인 지그비 무선 통신은 다른 무선 통신 기술이나 블루투스(Bluetooth)와는 달리 전력소모도 적고 저가 제품 구현이 가능하여 홈네트워크에 적합하다. 지그비 무선 통신 기술을 적용한 홈네트워크는 도 2와 같이 구현될 수 있으며, 지그비 통신이 지원되는 세탁기, 냉장고, 전자레인지 등은 홈네크워크 서버와의 신호 교환을 위해 지그비 무선 통신을 이용한다.

이와 같이 로봇 청소기(100)의 활동 반경 내에 지그비 무선 통신이 채용된 홈네크워크 시스템이 구현된 환경에서, 적외선 송수신부(180)를 통해 리모트컨트롤러로부터 작업명령 신호를 수신하면, 제어부(150)는 지그비 통신부(190)에 제어신호를 제공하여 주변의 지그비 기반 장치들(지그비 무선 통신을 지원하는 세탁기, 냉장고, 전자레인지 등)과의 신호 교환을 지시한다.

지그비 통신부(190)는 홈네크워크에 연결된 지그비 기반 장치들과의 지그비 무선 통신을 수행하며, 지그비 기반 장치들의 신호세기 정보를 수집하여 제어부(150)로 전달한다.

그러면, 제어부(150)는 지그비 통신부(190)를 통해 전달받은 신호세기 정보에 의거하여 로봇 청소기(100)의 현재 좌표를 측정할 수 있다.

로봇 청소기(100)는 여러 개의 기준점으로부터 거리를 측정하여 위치 좌표를 계산하는 데, 2차원으로 위치 좌표를 계산하려면 도 2와 같이 동일 직선 상에 있지 않은 세 점으로부터 거리를 측정하며, 3차원 위치 좌표를 계산하려면 동일 직선 상에 있지 않은 네 점으로부터 거리를 측정해야 한다. 거리가 멀어짐에 따라 신호의 세기가 감소하는 원리를 이용하여 거리를 측정한다. 이때 원래 신호에 대해 상대적으로 세기가 감소하는 것을 감쇠라고 하며, 감쇠와 거리간 상관함수가 주어지면, 특정 지점에서의 신호세기를 측정함으로써 물체와 특정 지점까지의 거리를 계산할 수 있다. 예를 들면 진공상태에서 신호가 물체로부터 거리 r만큼 떨어진 특정 지점에도달하면 1/r²에 비례하여 감쇠한다.

이어서, 제어부(150)는 기억장치(170)에 저장된 직전의 좌표와 산출한 현재의 좌표를 비교하여 로봇 청소기(100)의 현재 위치를 계산한다.

이후, 제어부(150)는 로봇 청소기(100)의 현재 위치가 계획된 주행경로와 일치하는 지 확인하고 필요한 경우에는 주행방향을 보정하면서 수신된 작업명령에 따라 작업을 수행한다.

지금까지의 상세한 설명에서는 본 발명의 실시예에 국한하여 설명하였으나, 이하의 특허청구범위에 기재된 기술사상의 범위 내에서 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 수 있음이 자명하다.

전술한 바와 같이 본 발명은 주변에 설치된 지그비 기반의 장치들과 지그비 무선 통신을 통해 수집된 신호세기 정보에 근거하여 위치 인식을 수행하도록 함으로써, 별도의 위치표지 없이도 저전력을 소모하면서 위치 인식을 수행하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 지그비 기반의 무선 통신을 수행하는 장치들의 주변에서 스스로 주행하며 소정의 작업을 수행하는 로봇 청소기로서,

   상기 지그비 기반 장치들과의 지그비 무선 통신을 통해 신호세기 정보를 수집하는 지그비 통신부와,

   상기 신호세기 정보에 의거하여 여러 개의 기준점으로부터 거리를 측정하여 위치 좌표를 계산하는 제어부

   를 포함하는 로봇 청소기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는 동일 직선 상에 있지 않은 세 점으로부터 거리를 측정하여 2차원 위치 좌표를 계산하는 것

   을 특징으로 하는 로봇 청소기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는 동일 직선 상에 있지 않은 네 점으로부터 거리를 측정하여 3차원 위치 좌표를 계산하는 것

   을 특징으로 하는 로봇 청소기.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 지그비 기반 장치들은 홈네트워크 시스템을 구현하는 것

   을 특징으로 하는 로봇 청소기.

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