KR20070031015A - 로봇 청소기 및 로봇 청소기의 주행제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇 청소기에 관한 것으로서, 상세하게는 비접촉식 센서에 의해 장애물과의 충돌여부가 감지되고, 구동이 제어되는 로봇 청소기 및 로봇 청소기의 주행제어방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 로봇 청소기는 장애물 등과의 충돌시 충격을 완화시키는 범퍼가 구비되는 본체; 상기 본체를 주행시키는 좌륜 및 우륜모터가 포함되는 구동부; 상기 본체에 적어도 하나 이상이 장착되며, 상기 범퍼와의 거리에 따라 전압이 변동되는 범퍼 센서; 및 상기 범퍼 센서의 전압에 따른 거리값을 산출하고, 상기 거리값에 따라 상기 구동부의 구동을 제어하는 제어부;가 포함되며, 이와 같은 본 발명에 의하면, 장애물과의 충돌시 범퍼와 범퍼 센서가 접촉되지 않게 되어 범퍼 센서의 기구적 파손이 방지되는 이점이 있다.

로봇 청소기, 범퍼 센서

Description

로봇 청소기 및 로봇 청소기의 주행제어방법{A robot cleaner and driving control method of the same}

도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기의 외관을 보여주는 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 로봇 청소기의 내부 구성을 보여주는 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 로봇 청소기의 저면을 보여주는 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 로봇 청소기 주행제어방법을 설명하는 블록도.

도 5는 본 발명에 따른 로봇 청소기의 범퍼와 범퍼 센서 간의 거리에 따른 범퍼 센서의 전압 변화선도.

도 6은 본 발명에 따른 로봇 청소기의 주행제어방법을 설명하는 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 로봇 청소기 110 : 본체

112 : 범퍼 180 : 범퍼 센서

200 : 제어부

본 발명은 로봇 청소기에 관한 것으로서, 상세하게는 비접촉식 센서에 의해 장애물과의 충돌여부가 감지되고, 구동이 제어되는 로봇 청소기 및 로봇 청소기의 주행제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 진공 청소기는 청소기 본체 내부에 장착되는 모터에 의하여 발생되는 진공압을 이용하여, 먼지 등의 이물질이 포함되어 있는 공기를 흡입한 다음, 본체 내부에서 이물질을 필터링하는 장치이다.

이러한 진공 청소기는 사용자에 의해 직접 조작되는 수동 진공 청소기와 사용자의 조작없이 스스로 청소를 수행하는 로봇 청소기로 분류된다.

한편, 상기 로봇 청소기는 충전된 배터리를 동력원으로, 입력된 프로그램을 따라 청소하고자 하는 구역의 바닥을 이동하면서 스스로 청소를 수행하는 장치이다. 그리고, 일반적으로 본체에 설치된 센서를 통하여 벽이나 장애물로 둘러싸인 청소영역의 외곽을 주행하여 청소할 영역을 결정하고 결정된 청소 영역을 청소하기 위한 청소 경로를 계획한다. 그런 다음, 바퀴의 회전수 및 회전각도를 검출하는 센서를 통해 검출된 신호로부터 주행거리 및 현재 위치를 산출하면서 계획된 청소경로를 주행할 수 있도록 바퀴를 구동시킨다.

이러한 로봇 청소기에 의하면, 사용자가 직접 청소기를 끌고 다니면서 청소를 수행하는 기존 방법과는 달리 리모트 컨트롤러의 조작에 의하여 청소기를 동작시키고, 청소를 수행시킬 수 있어 청소 수행에 따른 수고를 덜어줄 수 있으며, 청소 시간을 절약할 수 있게 된다.

여기서, 사용자가 직접 청소기를 사용하여 청소 수행시 장애물이 있는 경우 장애물을 회피하여 청소를 수행하는 경우처럼, 상기 로봇 청소기의 청소 수행시 장 애물과의 충돌후 상기 장애물을 회피하여 청소가 수행된다. 이때, 종래의 로봇 청소기는 마이크로 스위치의 단락 여부에 의해 장애물과의 충돌 여부가 감지되어 장애물을 회피하도록 구성된다.

그런데, 상기와 같이 마이크로 스위치를 이용한 접촉식 센서는 스위치의 지속적인 단락으로 인해 기구적인 수명이 다하거나, 외부의 충격에 의해 파손될 염려가 있다.

또한, 마이크로 스위치의 단락에 의해 장애물과의 충돌 여부가 인식 됨에 따라 장애물과의 충돌에 의한 충격이 본체에 그대로 전달되어 마이크로 스위치가 손쉽게 파손되는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기된 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 비접촉식 센서에 의해 장애물과의 충돌 여부를 인식하는 로봇 청소기 및 로봇 청소기의 주행제어방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.

또한, 범퍼와 센서 간의 거리에 따라 구동 속도가 조절되도록 하여 본체와 장애물과의 충돌에 의한 충격을 감소시키는 로봇 청소기 및 로봇 청소기의 주행제어방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.

상기되는 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇 청소기는 장애물 등과의 충돌시 충격을 완화시키는 범퍼가 구비되는 본체; 상기 본체를 주행시키는 좌륜 및 우륜모터가 포함되는 구동부; 상기 본체에 적어도 하나 이상이 장착되며, 상기 범퍼와의 거리에 따라 전압이 변동되는 범퍼 센서; 및 상기 범퍼 센서의 전압에 따른 거리값을 산출하고, 상기 거리값에 따라 상기 구동부의 구동을 제어하는 제어부;가 포함된다.

본 발명의 다른 측면에 따른 로봇 청소기의 주행제어방법은 로봇 청소기가 장애물과 충돌할 때 범퍼 센서의 전압 변화가 감지되고, 감지된 전압값에 따라 상기 로봇 청소기의 주행 속도 및 주행 방향이 변화되도록 하는 것을 특징으로 한다.

제안되는 바와 같은 본 발명에 따른 로봇 청소기 및 로봇 청소기의 주행제어방법에 의해서 로봇 청소기가 장애물에 충돌시 범퍼와 범퍼 센서가 접촉하지 않게 되어 범퍼 센서의 기구적 파손이 방지되며, 반영구적인 범퍼 센서의 사용이 가능하게 되는 효과가 있다.

또한, 범퍼 센서로서 비접촉식 센서인 적외선 센서가 사용됨으로써, 충돌 순간부터 장애물과의 충돌 여부가 감지되어 로봇 청소기의 주행 속도 및 방향을 조속히 변경시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 장애물과의 충돌시 조속히 로봇 청소기의 주행 속도를 감소시킬 수 있게 되어, 상기 로봇 청소기 본체와 장애물과의 충돌시 전달되는 충격이 감소되고, 이에 따라 범퍼의 기구적 파손이 방지되는 효과가 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기의 외관을 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 로봇 청소기의 내부 구성을 보여주는 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 로봇 청소기의 저면을 보여주는 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 로봇 청소기(100)는 외관을 형성하는 본체(110)와, 상기 본체(110)의 내부에 구비되어 흡입력 발생시키는 흡입장치(120)와, 상기 흡입장치(120)의 구동에 의해 바닥의 먼지를 흡입하는 흡입 노즐과(130), 상기 흡입 노즐(130)에서 흡입된 공기 중의 이물을 집진하는 집진장치(140)가 포함된다.

상세히, 상기 본체(110)는 납작한 원통형으로 형성되며, 상기 본체(110)의 외주면에는 장애물과의 충돌시 충격을 완충하는 범퍼(112)가 구비된다.

그리고, 상기 본체(110)의 상측에는 상기 로봇 청소기(100)의 작동을 조작할 수 있는 조작 버튼(118)과, 상기 로봇 청소기(100)의 작동 상태 등을 표시하는 디스플레이부(115)가 형성된다. 그리고, 상기 본체(110)의 대략 중앙부에는 배기필터(미도시)를 커버하는 배기 커버(114)가 구비된다.

한편, 상기 본체(110)의 내부에는 상기 로봇 청소기(100)의 구동을 제어하는 제어부(200)와, 상기 로봇 청소기(100)에 전원을 공급하는 배터리(190)가 장착된다. 그리고, 상기 배터리(190)의 후방에는 흡입력을 발생시키는 흡입장치(120)가 구비되고, 상기 흡입장치(120)의 후방에는 상기 집진장치(140)가 장착되는 집진장치 장착부(141)가 구비된다. 그리고, 상기 집진장치(140)는 상기 본체(110)의 후방에서 상기 집진장치 장착부(141)에 착탈가능하게 장착된다.

또한, 상기 본체(110)의 내부에는 장애물과의 충돌여부를 감지하는 범퍼 센서(180)가 적어도 하나 이상 구비된다.

상세히, 상기 범퍼 센서(180)는 피감지체, 즉 범퍼(112)와의 거리에 따라 전압값이 변하는 비접촉식 센서인 적외선 센서가 사용된다. 그리고, 상기 범퍼 센서(180)는 상기 본체(110)의 정면 및/또는 양측면에 장착되어 장애물과 상기 본체(110)의 충돌여부를 감지하게 된다. 그리고, 상기 범퍼 센서(180)는 상기 범퍼(112)의 내측면과 소정 거리 이격된 곳에 대면되도록 장착된다.

따라서, 장애물과의 충돌여부를 감지하기 위하여 비접촉식 센서가 사용됨으로써, 외부의 장애물과의 충돌에 의한 충격에도 상기 범퍼 센서(180)가 파손되지 않게 된다.

한편, 상기 본체(110)의 하부 양측에는 각각, 상기 로봇 청소기(100)의 이동이 가능하도록 하는 좌, 우측 바퀴(150)(160)가 구비된다. 그리고, 상기 바퀴(150)(160)는 상기 제어부(200)에 의해 작동되는 좌륜모터(151)와 우륜모터(161)가 각각 연결된다. 따라서, 상기 좌륜 모터(151)와 우륜모터(161)의 구동에 따라 상기 로봇 청소기(100)가 이동되어 실내의 청소를 수행하게 된다.

그리고, 상기 바퀴(150)(160)의 양측면에는 사용자의 파지가 용이하도록 하는 손잡이(165)가 구비된다.

또한, 상기 본체(110)의 하면에는 적어도 하나의 보조 바퀴(170)가 구비되어, 상기 로봇 청소기(100)와 바닥면 사이의 마찰을 최소화하는 동시에 상기 로봇 청소기(100)의 이동이 원활하도록 한다.

상기되는 구성에 의해서 로봇 청소기의 작동에 대하여 설명하면, 먼저 사용자의 조작 버튼(118)의 누름에 의해 로봇 청소기(100)의 청소 모드가 선택되면, 로봇 청소기(100)는 선택된 청소 모드에 맞추어 스스로 주행하면서 청소를 수행하게 된다.

상세히, 벽이나 장애물로 둘러싸인 청소영역의 외곽을 주행하여 청소할 영역을 결정하고 결정된 청소 영역을 청소하기 위한 청소 경로를 계획한다. 그런 다음, 바퀴의 회전수 및 회전각도를 검출하는 센서를 통해 검출된 신호로부터 주행거리 및 현재 위치를 산출하면서 계획된 청소경로를 주행할 수 있도록 바퀴를 구동시킨다.

한편, 청소 수행 중 상기 로봇 청소기(100)가 장애물과 충돌하게 되면, 상기 범퍼 센서(180)의 전압값이 변화되고, 상기 변화된 전압값에 따라 상기 제어부(200)에 의해 상기 로봇 청소기(100)의 주행 속도가 감소되어 충돌시 발생하는 충격이 감소하게 된다. 그리고, 상기 로봇 청소기(100)의 주행 방향이 변화되어 장애물을 회피한 후, 다른 영역을 계속 청소하게 된다.

이하에서는 로봇 청소기(100)의 주행제어방법에 대하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 로봇 청소기 주행제어방법을 설명하는 블록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 로봇 청소기의 범퍼와 범퍼 센서 간의 거리에 따른 범퍼 센서의 전압 변화선도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 로봇 청소기(100)는 장애물과의 충돌시 범퍼(112)와의 거리에 따라 전압이 변동되는 감지부(300)와, 상기 감지부(300)의 변 화된 전압값을 거리값으로 환산하고, 상기 환산된 거리값에 따라 로봇 청소기(100)의 구동을 제어하는 제어부(200)와, 상기 제어부(200)의 신호에 따라 상기 로봇 청소기(100)를 구동시키는 구동부(400)가 포함된다.

상세히, 상기 감지부(300)는 상기 로봇 청소기(100)가 장애물과 충돌시 범퍼(112)와의 거리에 따라 전압이 변동되는 범퍼 센서(180)가 포함된다. 그리고, 상기 범퍼 센서(180)는 비접촉식 센서인 적외선 센서가 포함된다.

그리고, 상기 범퍼 센서(180)의 전압값은 일정 범위, 즉 대략 0V~5V의 범위 내에서 변동되며, 상기 범퍼(112)와 범퍼 센서(180)와의 거리가 가까워질수록 상기 범퍼 센서(180)는 전압이 높아진다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 로봇 청소기(100)가 장애물과 충돌되지 않은 경우에는 상기 범퍼(112)와 범퍼 센서(180)의 거리가 일정하게 유지되므로 상기 범퍼 센서(180)의 전압은 대략 0V에 가깝게된다. 반면에, 장애물과의 충돌에 의해 상기 범퍼(112)와 범퍼 센서(180)의 거리가 가까워짐에 따라 상기 범퍼 센서(180)의 전압은 대략 5V까지 상승하게 된다.

한편, 상기 제어부(200)는 상기 범퍼 센서(180)의 변화된 전압값을 상기 범퍼(112)와 범퍼 센서(180) 간의 거리값으로 환산한다. 이때, 상기 제어부(200)에는 상기 거리값에 따른 주행 속도 및/또는 주행 방향 등에 관한 주행 조건이 저장되어 있다. 그리고, 상기 제어부(200)는 환산된 거리값에 따른 주행 조건을 상기 구동부(400)로 송출한다.

여기서, 상기 제어부(200)에 의해 환산되는 거리값은 상기 범퍼 센서(180)의 전압이 낮을 경우 큰 값을 갖게 되고, 전압이 높을 경우 낮은 값을 갖게 된다. 그 리고, 상기 거리값은 일정 범위 내의 값을 가지며, 초기값은 상기 로봇 청소기(100)가 장애물과 충돌되지 않는 상태의 거리값을 가진다. 그리고, 최소값은 상기 범퍼(112)와의 충돌에 의하여 상기 범퍼 센서(180)가 손상되는 것을 방지하기 위해 상기 범퍼(112)가 범퍼 센서(180)에 접촉되지 않을 정도의 거리값, 예를 들면, 1㎜를 갖는다.

즉, 상기 범퍼 센서(180)의 전압값이 대략 0V 에 가까우면 이에 대응되는 거리는 대략 5㎜로 환산되고, 반면에, 상기 범퍼 센서(180)의 전압값이 대략 2.5V이면 이에 대응되는 거리는 대략 2㎜로 환산된다.

또한, 주행 조건은 상기 거리값이 대략 5㎜이면, 현재 주행 속도 및 방향을 그대로 유지하는 것이고, 상기 거리값이 대략 5㎜에서 감소되어 대략 2㎜ 정도가 될 때까지는 주행 속도를 감소시키는 것이다. 그리고, 상기 거리값이 대략 2㎜이하로 되면, 주행 방향을 변경 즉, 진행 방향과 반대 방향으로 주행함으로써, 장애물을 회피하는 것이다.

한편, 상기 구동부(400)는 상기 제어부(200)로부터 출력되는 제어신호에 따라 좌륜 및 우륜모터(151)(161)에 인가되는 전원 레벨을 제어하여 로봇 청소기(100)를 주행시킨다. 그리고, 상기 좌륜 및 우륜모터(151)(161)는 상기 로봇 청소기(100)를 주행시키는 좌/우 바퀴(150)(160)와 연결되어 있다. 따라서, 좌륜 및 우륜모터(151)(161)의 회전 속도와 방향에 따라 상기 로봇 청소기(100)는 전/후 및/또는 좌/우로 주행이 가능하게 된다. 예를 들면, 상기 제어부(200)로부터 수신된 제어신호가 상기 로봇 청소기(100)의 주행 속도 감속 명령일 경우, 상기 구동부 (400)는 좌륜 및 우륜모터(151)(161)의 회전 속도를 감소시켜, 상기 로봇 청소기(100)의 주행 속도를 감소시킨다.

도 6은 본 발명에 따른 로봇 청소기의 주행제어방법을 설명하는 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 먼저 사용자의 조작 버튼(118)의 누름에 의해 로봇 청소기(100)의 청소 모드가 선택되면, 상기 로봇 청소기(100)는 선택된 청소 모드에 맞추어 스스로 주행하면서 청소를 수행하게 된다(S1). 그리고, 상기 제어부(200)는 지속적으로 상기 범퍼 센서(180)의 전압을 거리값으로 환산한다(S2). 여기서, 상기 로봇 청소기(100)는 장애물과 충돌하지 않은 상태이므로 상기 범퍼 센서(180)의 전압은 대략 OV에 가까운 값을 갖고, 상기 제어부(200)에 의하여 환산된 상기 범퍼 센서(180)와 범퍼(112) 사이의 거리는 초기값, 대략 5㎜가 되게 된다. 그리고, 상기 제어부(200)는 상기 거리값이 초기값 즉, 5㎜에서 감소되는지 여부를 판단한다(S3).

그리고, 청소 수행 중 로봇 청소기(100)가 장애물과 충돌하게 되면, 상기 범퍼 센서(180)의 전압값이 변화된다. 상세히, 상기 범퍼 센서(180)와 상기 범퍼(112)사이의 거리가 가까워져 상기 범퍼 센서(180)의 전압이 상승하게 된다. 그리고, 상기 제어부(200)에 의해 환산되는 거리값은 감소하게 된다. 그러면, 상기 제어부(200)는 상기 구동부(400)로 감속신호를 송출하게 된다.

그리고, 상기 감속 신호를 송출받은 구동부(400)는 상기 좌/우륜 모터(151)(161)의 회전 속도를 감소시켜, 상기 로봇 청소기(100)의 주행 속도가 줄어들도록 한다(S4). 따라서, 상기 장애물과의 충돌 순간부터 상기 로봇 청소기(100)의 주행 속도가 감소되어 충돌시 발생하는 충격이 감소됨으로써, 상기 범퍼(112)의 기구적 손상이 방지된다.

그리고, 상기 제어부(200)는 상기 감소되는 거리값이 기준값 예를 들면, 2㎜ 이하가 되는지 판단한다(S5). 그리고, 상기 범퍼 센서(180)와 범퍼(112)의 거리가 지속적으로 줄어들어, 상기 범퍼 센서(180)와 범퍼(112) 사이의 거리가 기준값 이하가 되면, 상기 제어부(200)는 상기 구동부(400)로 상기 로봇 청소기(100)의 주행 방향 변경 신호를 송출한다. 그러면, 상기 구동부(400)는 상기 좌/우륜 모터(151)(161)의 회전 방향을 변경시켜 상기 로봇 청소기(100)가 후진되도록 한다(S6). 그러면 상기 로봇 청소기(100)는 장애물을 회피하여 다른 영역을 청소하게 된다.

따라서, 상기 범퍼 센서(180)로서 비접촉식 센서가 사용됨으로써, 상기 외부 충격에 의해 상기 범퍼 센서(180)의 파손이 방지되는 이점이 있다.

또한, 장애물과의 충돌 순간부터 충돌 여부가 감지되어 로봇 청소기(100)의 주행 속도 및 방향을 변경시킬 수 있게 됨으로써, 상기 로봇 청소기 본체(110)와 장애물과의 충돌시 전달되는 충격을 감소시킬 수 있게 되어 상기 범퍼(112)의 기구적 파손이 방지되는 이점이 있다.

제안되는 바와 같은 본 발명에 따른 로봇 청소기 및 로봇 청소기의 주행제어방법에 의해서, 로봇 청소기가 장애물에 충돌시 범퍼와 범퍼 센서가 접촉하지 않게 되어 범퍼 센서의 기구적 파손이 방지되며, 반영구적인 범퍼 센서의 사용이 가능하 게 되는 효과가 있다.

또한, 범퍼 센서로서 비접촉식 센서인 적외선 센서가 사용됨으로써, 충돌 순간부터 장애물과의 충돌 여부가 감지되어 로봇 청소기의 주행 속도 및 방향을 조속히 변경시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 장애물과의 충돌시 조속히 로봇 청소기의 주행 속도를 감소시킬 수 있게 되어, 상기 로봇 청소기 본체와 장애물과의 충돌시 전달되는 충격이 감소되고, 이에 따라 범퍼의 기구적 파손이 방지되는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 장애물과의 충돌시 충격을 완화시키는 범퍼가 구비되는 본체;

   상기 본체를 주행시키는 좌륜 및 우륜모터가 포함되는 구동부;

   상기 본체에 적어도 하나 이상이 장착되며, 상기 범퍼와의 거리에 따라 전압이 변화되는 범퍼 센서; 및

   상기 범퍼 센서의 전압에 따른 거리값을 산출하고, 상기 거리값에 따라 상기 구동부의 구동을 제어하는 제어부;가 포함되는 로봇 청소기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 범퍼 센서는 적외선 센서인 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 범퍼 센서는 상기 범퍼의 내측면과 소정 거리 이격된 곳에 대면되도록 장착되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
4. 로봇 청소기가 장애물과 충돌할 때 범퍼 센서의 전압 변화가 감지되고, 감지된 전압값에 따라 상기 로봇 청소기의 주행 속도 및 주행 방향이 변화되도록 하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 주행제어방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 범퍼 센서의 전압 변화는 상기 범퍼 센서와 범퍼 간의 거리 변화에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 주행제어방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 변화된 전압값에 대응되는 상기 범퍼 센서와 범퍼 간의 거리가 제어부에서 산출되고, 산출된 거리값이 초기값보다 작으면 상기 로봇 청소기의 주행 속도가 감소되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 주행제어방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 초기값은 장애물과 충돌 전의 상기 범퍼와 범퍼 센서 간의 거리값인 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 주행제어방법.
8. 제 4 항에 있어서,

   상기 변화된 전압값에 대응되는 상기 범퍼 센서와 범퍼 간의 거리가 제어부에서 산출되고, 산출된 거리값이 기준값 이하가 되면 상기 로봇 청소기의 주행 방향이 변화되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 주행제어방법.

Images