KR20070097831A - 이동로봇의 충전대 복귀 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동로봇에 관한 것으로 보다 상세하게는 이동로봇의 충전대로부터 출력되는 안내 신호의 방향을 제어하여 도킹영역을 직진성을 갖도록 함으로써, 이동로봇이 충전대에 보다 정확하고 빠르게 충전대 복귀할 수 있도록 하는 이동로봇의 충전대 복귀 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 이동로봇의 충전대 복귀 시스템은 하나 이상의 안내 신호를 출력하여 다수의 도킹 안내 영역을 형성하되, 상기 안내 신호의 출력방향을 가이드하여 상기 안내 신호가 중첩되는 영역이 일정 폭을 가지며 직진성을 갖는 직진 주행 영역을 형성하도록 제어하는 충전대와; 상기 충전대로부터 출력되는 상기 최적 경로 영역을 탐지하여 상기 충전대로 직진 주행하여 복귀하는 이동로봇;을 포함하여 구성된다.

이동로봇, 충전대, 청소로봇, 적외선 신호, 도킹

Description

이동로봇의 충전대 복귀 시스템{Returning system to charging station for moving robot}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 이동로봇의 충전대 복귀 시스템을 개략적으로 도시한 개요도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 충전대를 개략적으로 도시한 블럭도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 가이드부를 개략적으로 도시한 개요도이다.

도 4는 도 1에 따른 이동로봇의 일례인 청소로봇을 개략적으로 도시한 블럭도이다.

본 발명은 이동로봇에 관한 것으로 보다 상세하게는 이동로봇의 충전대로부터 출력되는 안내 신호의 방향을 제어하여 도킹영역을 직진성을 갖도록 함으로써, 이동로봇이 충전대에 보다 정확하고 빠르게 충전대 복귀할 수 있도록 하는 이동로봇의 충전대 복귀 시스템에 관한 것이다.

로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일환으로 사용되거나, 인간이 견딜 수 없는 극한의 환경에서 인간을 대신하여 정보를 수집하거나 채집하는데 사용되어 왔다. 이러한 로봇공학 분야는 근래에 들어 최첨단 우주개발산업에 사용되면서 발전을 거듭하여 왔고, 최근에 들어서는 인간 친화적인 가정용 로봇이 개발되기에 까지 이르렀다. 이러한 인간 친화적인 가정용 로봇의 대표적인 예가 바로 청소로봇이다.

이동로봇의 하나인 청소로봇은 주택 또는 사무실과 같은 일정한 청소구역을 스스로 구동하면서, 먼지 또는 이물질을 흡입하는 기기이다. 이 같은 청소로봇은 먼지 또는 이물질을 흡입하는 일반적인 진공 청소기의 구성 이외에 해당 청소로봇을 주행시키는 우륜 및 좌륜모터를 포함하는 주행수단과, 청소구역 내에 있는 다양한 장애물과 충돌하지 않고 주행할 수 있도록 다수의 감지센서와, 장치 전반을 제어하는 제어부 등으로 구성되어 있다.

한편, 이동로봇은 정해진 구역을 스스로 이동하며 임무를 수행하기 때문에 자동 충전 기능을 가지고 있다. 자동 충전기능은 이동로봇 스스로 배터리의 잔량을 파악하여 기준 값에 이르지 못할 경우 임무 수행 구역의 소정 위치에 설치된 충전대에 자동으로 복귀하여 부족한 배터리의 전원을 충전하고, 다시 작업을 재개하기 위함이다.

그러나 종래의 이동로봇의 충전대 자동 복귀 방법은 충전대에 인공표식을 부착하고, 이동로봇이 임무수행 구역의 벽면을 따라 랜덤주행을 통해 충전대에 부착된 표식을 감지하게 함으로써 충전대의 위치를 판단하고 복귀시키는 방법이다.

그러나 이와 같은 방법은 이동로봇의 벽면을 따라 랜덤주행에 의한 것이므로, 이동로봇이 위치한 지역에 따라 충전대로 복귀하는 시간이 달라진다. 이러한 벽면 랜덤주행 방식의 충전대 복귀 방법은 충전대에 부착된 인공표식을 감지하기 위한 시간이 길어질 경우 복귀중에 배터리에 저장된 전원이 모두 감소하여 그 구동을 중지하는 문제점이 있다.

또 다른 방법으로 충전대에 서로 다른 신호를 발산하는 다수의 적외선 센서를 설치하여 영역을 구분하고, 이동로봇이 소정 영역에서만 수신되는 신호를 감지하여 해당 충전대로 복귀시키는 방법이 있다.

그러나 이와 같은 방법 역시 충전대로부터 발산되는 적외선 신호는 직진을 가지지 않기 때문에 부채골 형상으로 안내 영역이 형성된다. 이러한 부채골 모양의 영역으로 인하여 충전대에 접근하는 동안 좌우회전을 통해 충전대의 정확한 위치를 파악해야 하기 때문에 기구적 또는 전기적인 접촉이 일어나기까지 충전대 복귀 경로를 계속하여 변경해야 하는 단점이 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 그 목적은 충전대로부터 진입하는 최적의 방향으로 일정한 폭과 직진성을 가지는 신호의 중첩영역을 형성하여 이동로봇이 해당 영역에서 직진 주행을 통해 보다 효과적으로 충전대로 복귀할 수 있는 이동로봇의 충전대 복귀 시스템을 제공하는 데 있다.

나아가, 간단한 가이드부의 추가만으로 충전대로부터 출력되는 안내 신호의 방향을 제어하고, 이를 통해 최적 경로 안내 영역을 형성할 수 있는 이동로봇의 충 전대 복귀 시스템을 제공하는 데 있다.

상술한 본 발명의 일 양상에 따른 이동로봇의 충전대 복귀 시스템은 이동로봇이 임무 수행 구역을 주행중 배터리의 잔량을 감지하여 충전이 필요하다고 판단될 경우 랜덤 주행하면서 충전대로부터 발산되는 안내 신호를 수신한다.

충전대로부터 발산되는 안내 신호는 각각이 서로 다른 주파수 대역을 가지며, 서로 다른 영역으로 발산되되, 안내 신호가 중첩되는 영역 즉, 충전대 진입시 최적의 직진 주행 경로에 해당하는 영역을 일정한 폭을 가지며 직진성을 갖는 직진 주행 영역으로 형성하여 출력한다. 이러한 안내 신호들은 예를 들면, 적외선 신호일 수 있다.

본 발명의 특징적인 양상에 따라 본 발명에 따른 충전대는 안내 신호를 출력하는 적외선 발광부의 일측에 형성되어 적외선 발광부로부터 출력되어 좌우로 넓게 발산하는 적외선 신호가 일정한 방향 즉, 직진성을 갖도록 진행 방향을 가이드 하는 가이드부가 형성된다.

이러한 가이드부에 의해 출력되는 적외선 신호는 직진성을 가지게 되며, 그에 따라 두 개의 적외선 신호가 중첩되는 영역은 일정한 폭을 가지며 직진성을 가지는 직진 주행 영역이 형성되는 것이다.

한편, 이동로봇은 충전대로부터 출력되는 안내 신호를 감지하여 현재 위치를 판단하고, 충전대로부터 출력되는 소정 영역에서만 수신되는 즉, 일정한 폭을 가지며 직진성을 갖는 최적의 직진 주행 경로에 해당하는 영역의 신호를 감지하여 해당 영역에서 직진 주행하여 충전대로 복귀한다.

부가적으로 이동로봇에는 충전대로부터 출력되는 안내 신호를 감지하는 하나 이상의 측면 센서와, 하나 이상의 전면 센서가 구비된다. 측면 센서는 충전대로부터 출력되는 안내 신호의 영역의 진입을 판단하는데 사용되며, 전면 센서는 측면 센서와 함께 안내 신호의 영역의 진입을 판단한 후 최적의 직진 주행 경로에 해당하는 영역으로의 진입이 판단되면, 해당 영역 내에서 이동로봇이 직진 주행을 하는데 사용되어 충전대로 도킹할 수 있도록 한다.

이에 따라 이동로봇은 배터리 충전 신호가 배터리 감지회로로부터 출력되면, 측면 센서 또는 전면 센서가 충전대로부터 출력되는 안내 신호를 감지할 때까지 자동 주행을 하다가, 측면 센서 또는 전면 센서로부터 안내 신호가 감지되면, 해당 신호가 최적인 직진 주행 경로 영역인지 판단하고, 이동로봇이 직진 주행 경로 영역에 진입하였다고 판단될 경우 전면 센서를 해당 신호가 발신되는 방향을 향하도록 이동로봇을 회전시켜 충전대로 직진 주행을 하도록 한다.

전면 센서를 통해 직진 주행중에 충전대와의 전기적 또는 기구적인 접촉이 일어나면, 이동로봇은 충전대 도킹 알고리즘을 이용하여 충전대에 도킹하여 배터리를 충전하게 된다.

따라서, 충전대로부터 출력되는 안내 신호의 발신 방향을 가이드부를 통해 직진성을 갖도록 하여 충전대로 진입하는 최적의 경로 영역 즉, 직선 주행 영역을 일정한 생성하고 이동로봇을 충전대로 직진 주행하게 함으로써, 더욱 빠른 시간에 효과적으로 충전대로 복귀할 수 있는 장점을 갖는다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 기술되는 바람직한 실시 예를 통해 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 이동로봇의 충전대 복귀 시스템을 개략적으로 도시한 개요도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이동로봇의 충전대 복귀 시스템은 하나 이상의 안내 신호를 출력하여 다수의 도킹 안내 영역을 형성하되, 안내 신호의 출력방향을 가이드 하여 안내 신호가 중첩되는 영역이 일정 폭을 가지며 직진성을 갖는 직진 주행 영역을 형성하도록 제어하는 충전대(100)와, 충전대(100)로부터 출력되는 최적 경로 영역을 탐지하여 충전대(100)로 직진 주행하여 복귀하는 이동로봇(200)을 포함하여 구성된다.

충전대(100)는 이동로봇(200)을 구동하는데 필요한 전원을 공급하는 배터리를 충전한다. 이동로봇(200)이 임무수행중에 배터리의 잔량을 감지하여 충전이 필요하다고 판단되면, 충전대 복귀 알고리즘에 의해 충전대(100)로 복귀하게 된다. 충전대(100)는 도킹 알고리즘에 의해 이동로봇(200)이 도킹하면, 이동로봇(200)에 전원을 공급하고, 공급된 전원은 배터리를 충전시킨다. 충전이 종료되면, 이동로봇(200)은 충전대(100)를 이탈하여 수행중이던 임무를 재개한다.

충전대(100)에 관한 설명은 도 2를 통해 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 충전대를 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 충전대(100)는 예를 들면 이동로봇(200)의 임무를 수행하는 구역의 소정위치에 설치되며, 일반적인 충전대(100)의 기본적인 구성 외에 전면에 각각이 서로 다른 주파수 대역의 안내 신호를 발산되도록 소정 거리 이격되게 형성되는 하나 이상의 적외선 발광부(151)를 포함하는 안내 신호 출력부(150)와, 발광부의 일측에 형성되어, 발광부로부터 출력되는 적외선 신호의 일측이 충전대(100)와 수직을 이루며 직진성을 갖도록 진행 방향을 가이드 하는 가이드부(170)와, 충전대(100) 장치 전반을 제어하며, 이동로봇(200)의 충전대(100) 이탈시 안내 신호 출력부(150)의 구동을 제어하는 제어부(160)를 포함하여 구성된다.

충전대(100)의 기본 구성은 이동로봇(200)의 도킹 여부를 감지하는 도킹 감지수단(110)과, 도킹한 이동로봇(200)의 배터리 충전을 위한 전원 단자(120)와, 예를 들면, 건물로 공급되는 상용 교류 전원을 충전대(100) 구동을 위한 전원으로 변환하여 공급하며, 이동로봇(200)의 배터리에 사용되는 상용 직류전원을 변환하여 전원 단자(120)로 공급하는 전원 공급부(130)와 이동로봇(200)의 충전 상태를 표시하는 표시부(140)을 포함한다. 이와 같은 충전대(100)의 기본 구성은 주지의 기술이므로 그 상세한 설명은 생략한다.

안내 신호 출력부(150)는 제어부(160)의 제어 신호에 따라 충전대(100) 전면에 구비되는 하나 이상의 적외선 발광부(151)로 구현된다. 적외선 발광부(151)는 예를 들면, 적외선 발광 다이오드로 구현될 수 있으며, 제어부(160)로부터 출력되는 구동 명령에 따라 서로 다른 주파수 대역을 가지는 안내 신호를 출력하는데 이렇게 출력된 안내 신호는 그 주파수 대역에 따라 하나 이상의 도킹 가능 영역을 생성하게 된다.

본 발명의 일 실시 예에서는 두 개의 적외선 발광부(151)로 이루어진 안내 신호 출력부(150)를 이용하여 하나의 안내 신호만이 감지되는 두 개의 영역(A, C)과 두 신호 모두 감지되는 하나의 영역(B)을 발생하게 하는 것이 바람직하다.

도 1을 참조하여 설명하면, 두 개의 적외선 발광부(151)로부터 출력되는 두 개의 안내 신호에 의해서 세 개의 도킹 가능 영역(A, B, C)이 발생하게 된다. 이 세 개의 도킹 가능 영역(A, B, C)은 하나의 신호만이 감지되는 두 개의 영역(A, C)과 두 신호 모두 감지되는 중첩영역(B)이다. 따라서, 이동로봇(200)은 이러한 중첩영역을 탐지하여 충전대(100)로의 주행 경로를 설정하고, 주행하여 도킹하는 것이다.

본 발명의 특징적인 양상에 따라 충전대(100)로부터 발신되는 안내 신호에 의해 생성되는 중첩영역(B)은 일정한 폭을 가지며, 충전대(100)에 수직으로 직진성을 갖도록 하여 이동로봇(200)이 해당 영역으로 진입시 직진 주행을 통해 최단 거리 및 최적의 방향으로 충전대(100)에 도킹할 수 있도록 한다.

이에 따라 본 발명에 따른 충전대(100)는 적외선 발광부(151)의 일측에 형성되어, 적외선 발광부(151)로부터 출력되는 적외선 신호가 일측으로는 발산하되, 타측으로는 충전대(100)에 수직으로 직진하도록 적외선 신호의 진행 방향을 가이드 하는 가이드부(170)를 포함한다.

가이드부(170)에 대한 설명은 도 3을 통해 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따라 충전대 외부에 형성된 가이드부를 개략적으로 도시한 개요도이다. 도시된 바와 같이, 가이드부(170)는 적외선 발광부(151)의 구비 위치에 따라 충전대(100)의 외부 또는 내부에 형성될 수 있다. 가 이드부(170)는 적외선 발광부(151)의 앞에 형성되어 발산되는 적외선 신호를 가이드하여야 하기 때문에 적외선 발광부(151)가 충전대(100)의 외부에 구비되는 경우에는 가이드부(170)가 충전대(100)의 외부로 도출 형성되며, 적외선 발광부(151)가 충전대(100)의 내부에 구비되는 경우에는 가이드부(170)가 충전대(100)의 내부로 삽입 형성될 수 있다.

가이드부(170)는 적외선 발광부(151)의 일측, 예를 들면, 외측에 형성되어 좌우로 확산되는 적외선 신호의 진행 방향을 충전대(100)에 수직으로 발산하도록 한다. 가이드부(170)는 금속 또는 적외선이 투과할 수 없는 소재로 형성되는 일종의 적외선 차단 장치이다.

가이드부(170)는 충전대(100)에 소정 길이로 수직 형성되어 적외선 발광부(151)에 의해 발신되는 적외선 신호가 직진성을 유지하도록 한다. 따라서, 두개의 적외선 발광부(151)에 의해 발신되는 적외선 신호는 한 방향으로는 발산하되, 다른 한방향으로는 충전대(100)에 수직으로 직진하게 된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 두개의 적외선 발광부(151)의 외측에 가이드부(170)를 형성했을 경우 두개의 가이드부(170) 사이의 공간은 두 적외선 신호가 모두 감지되며, 일정한 폭을 가지고 직진성이 있는 영역(B)이 발생하게된다. 또한, 일측으로 발산하는 적외선 신호에 의해서는 중첩영역(B)을 중심으로 죄우로 하나의 적외선 신호만이 감지되는 두 개의 영역(A, C)이 발생하게 되어 모두 세 개의 도킹 가능 영역(A, B, C)이 발생한다. 이동로봇(200)은 이러한 중첩영역(B) 내에 진입하게 되면 별도의 충전대(100)가 위치한 방향을 판단할 필요없이 직진 주행만으로 효과적으로 충전대(100)에 도 킹할 수 있다.

제어부(160)는 예를 들면 연산을 담당하는 마이크로프로세서(270)와, 그에 따른 연산결과 및 충전대(100)를 구동하는 운영프로그램이 저장되는 메모리(260)와, 마이크로프로세서(270) 구동을 위한 클럭 펄스를 제공하는 펄스발생기와 같은 회로들이 하나의 칩에 구현된 마이크로 컨트롤러로 구성될 수 있으며, 충전대(100) 장치 전반을 제어하고 이동로봇(200)의 충전대(100) 이탈시 안내 신호 출력부(150)의 구동을 제어한다.

제어부(160)는 이동로봇(200)이 도킹해 있는 경우에는 이동로봇(200)의 배터리가 충전될 수 있도록 하며, 사용자의 구동 명령에 따라 이동로봇(200)이 충전대(100)를 이탈하게되면, 이동로봇(200)이 재차 배터리의 충전을 위해 복귀시 이를 안내하도록 안내 신호 출력부(150)로 제어신호를 출력한다. 이에 안내 신호 출력부(150)는 제어신호에 따라 적외선 발광부(151)를 구동하여 안내 신호를 출력하도록 한다.

이동로봇(200)은 탑재된 프로그램에 따라 정해진 구역을 스스로 이동하면서 임무를 수행한다. 상용화된 대표적인 예로 청소로봇(200)을 들 수 있으며, 청소로봇(200)은 정해진 구역을 자유롭게 주행하면서, 먼지 또는 이물질을 흡입하는 이동로봇(200)이다.

본 발명에 따른 이동로봇(200)은 도 4를 통해 상세히 설명하기로 하며, 아울러 본 발명의 이동로봇(200)을 그 일례인 청소로봇(200)으로 가정하여 설명하기로 한다.

도 4는 도 1에 따른 이동로봇의 일례인 청소로봇을 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 청소로봇(200)은 그 기본 구성 이외에 충전대(100)로부터 출력되는 안내 신호를 수신하여 출력하되, 청소로봇(200)의 측면에 구비되는 하나 이상의 측면 센서(271)와, 청소로봇(200)의 전면에 구비되는 하나 이상의 전면 센서(272)를 포함하는 센서부(270)와, 센서부(270)에 의해 감지되는 안내 신호에 따라 충전대(100)로 복귀하도록 제어신호를 출력하는 마이컴(280)을 포함하여 구성된다.

청소로봇(200)의 기본 구성을 살펴보면 청소구역 내의 먼지 또는 이물질을 감지하는 먼지 감지센서를 포함하고, 먼지 감지센서에 의해 감지된 먼지 또는 이물질을 흡입하는 흡입수단(210)과, 흡입수단(210)에 의해 집진 된 먼지 및 이물질을 수납하는 먼지수납수단(220)과, 청소로봇(200)을 주행시키는 주행수단(230)과, 흡입수단(210) 및 주행수단(230)에 구동 전원을 공급하는 배터리(240)와, 소정 주기마다 배터리(240)의 잔량을 감지하여 그 값이 소정 값 이하일 경우 배터리 충전 요청 신호를 출력하는 배터리 감지회로(250)와, 청소로봇(200)의 구동 프로그램이 저장되는 메모리(260)를 포함한다.

이러한 청소로봇(200)의 기본 구성중 흡입수단(210), 먼지수납수단(220), 배터리(240) 및 배터리 감지회로(250)는 이미 주지된 구성이 될 수 있어 그 상세한 설명은 생략한다.

메모리(260)는 예를 들면, EEPROM 또는 플래시 메모리와 같은 비휘발성 메모리 소자로 구성되며, 청소로봇(200)의 구동을 위한 운영 프로그램이 저장되어 있 다. 또한, 본 발명의 특징적인 양상에 따라 메모리(260)에는 충전대(100)의 안내 신호 출력부(150)로부터 발신되는 적외선 신호의 주파수 정보가 저장된다. 이는 청소로봇(200)의 충전대(100) 복귀 중 충전대(100)로부터 출력되는 적외선 신호에 의해 생성되는 안내 영역을 확인하기 위함이다. 이렇게 메모리(260)에 저장된 운영 프로그램과 적외선 신호의 주파수 정보는 마이컴(280)에 의해 엑세스 제어된다.

센서부(270)는 예를 들면, 충전대(100)로부터 발신되는 적외선 신호와 같은 안내 신호를 수신하는 적외선 수광부로 구현될 수 있으며, 수신된 안내 신호를 마이컴(280)으로 출력한다. 본 발명의 특징적인 양상에 따라 본 발명에 따른 센서부(270)는 청소로봇(200)의 측면에 구비되는 하나 이상의 측면 센서(271)와, 청소로봇(200)의 전면에 구비되는 하나 이상의 전면 센서(272)를 포함하여 구성된다.

측면센서는 소정 간격으로 이격되게 청소로봇(200)의 외측면에 다수개 구비되는 것이 바람직하며, 전면 센서(272)는 측면 센서(271)와 별도로 청소로봇(200)의 전면에 구비될 수 있으나 측면 센서(271)중 청소로봇(200)의 전면에 구비된 하나 이상의 센서일 수 있다. 이러한 측면 센서(271)와 전면 센서(272)의 구분은 센서 각각에 식별정보를 부여함으로써, 구현 가능하다.

측면 센서(271)와 전면 센서(272) 모두 상술한 바와 같이, 적외선 신호를 수신하는 적외선 수광부로 구현될 수 있다. 측면 센서(271)는 충전대(100)로부터 출력되는 안내 신호의 수신 여부에 따라 충전대(100) 도킹 가능 영역(A, B, C)의 진입을 판단하는데 사용되며, 전면 센서(272) 역시 측면 센서(271)와 동일하게 충전대(100) 도킹 가능 영역의 진입을 판단하는데 사용되나, 측면 센서(271) 또는 전면 센서(272)에 의해 충전대(100) 도킹 가능 영역중에서 상술한 바와 같이 직진 주행 영역(B)에 진입한 경우로 즉, 두개의 적외선 신호 모두 감지되는 영역에 진입한 경우로 판단된 경우 해당 영역 내에서 청소로봇(200)이 직진 주행을 하는데 사용되어 충전대(100)로 도킹할 수 있도록 한다.

주행수단(230)은 마이컴(280)으로부터 출력되는 제어신호에 따라 우륜 및 좌륜모터(231, 232)를 구동시켜 청소로봇(200)을 주행시킨다. 주행수단(230)의 우륜 및 좌륜모터(231, 232)는 청소로봇(200)을 주행시키는 좌/우 바퀴와 연결되어 있다. 따라서, 우륜 및 좌륜모터(231, 232)의 회전속도와 회전 방향에 따라 청소로봇(200)은 전후좌우로 주행한다.

마이컴(280)은 청소로봇(200) 장치 전반을 제어하며, 주행수단(230)의 동작을 제어하는 주행 제어부(281)와, 배터리 감지회로(250)로부터 출력되는 배터리 충전 신호에 따라 충전대(100)로 복귀하도록 주행 제어부(281)로 제어신호를 출력하되, 측면 센서(271)와 전면 센서(272)를 통해 감지되는 안내 신호에 따라 충전대(100)로부터 출력되는 감지 신호의 영역을 판단하고, 감지 신호의 영역이 직진 주행 영역(B)일 경우 전면 센서(272)로부터 감지되는 신호에 따라 직진 주행하도록 주행 제어부(281)로 제어신호를 출력하는 충전대 복귀 처리부(282)를 포함한다.

주행 제어부(281)는 청소로봇(200)의 운영 프로그램으로부터 출력되는 제어명령에 따라 청소로봇(200)을 주행시키는 주행수단(230)을 제어한다.

충전대 복귀 처리부(282)는 배터리 감지회로(250)로부터 출력되는 배터리 충전 요청에 따라 센서부(270)를 통해 출력되는 안내 신호를 수신하여 충전대(100)로 복귀 하도록 주행 제어부(281)로 제어신호를 출력한다.

충전대 복귀 처리부(282)는 청소로봇(200)은 배터리 충전 신호가 배터리 감지회로(250)로부터 출력되면, 측면 센서(271) 또는 전면 센서(272)가 충전대(100)로부터 출력되는 안내 신호를 감지할 때까지 자동 주행하도록 주행 제어부(281)로 제어신호를 출력한다.

자동 주행중에 충전대(100)로부터 출력되는 안내 신호가 측면 센서(271) 또는 전면 센서(272)에 의해 감지되면, 충전대 복귀 처리부(282)는 충전대(100) 도킹 가능 영역(A, B, C)에 진입하였음을 인식하고, 해당 영역이 최적인 직진 주행 경로 영역(B)인지 안내 신호의 수신 상태 즉, 둘 이상의 안내 신호가 수신되는 중첩영역(B)인지 판단한다.

센서부(270)로부터 하나의 안내 신호만이 감지될 경우 해당 영역 내에서 자동 주행을 하면서 둘 이상의 안내 신호가 수신되는 영역을 탐지한다. 측면 센서(271) 또는 전면 센서(272)로부터 둘 이상의 신호가 감지되는 경우 즉, 청소로봇(200)이 직진 주행 경로 영역에 진입하였다고 판단될 경우 충전대 복귀 처리부(282)는 전면 센서(272)를 해당 신호가 발신되는 방향을 향하도록 청소로봇(200)을 회전시키고, 충전대(100)로 직진 주행을 하도록 주행 제어부(281)로 제어신호를 출력한다. 이에 주행 제어부(281)는 주행수단(230)을 구동시켜 청소로봇(200)이 충전대(100)를 향하여 직진 주행 할수 있도록 한다.

이때 충전대 복귀 처리부(282)는 청소로봇(200)이 직진 주행 영역(B)에서 벗어나지 않도록 전면 센서(272)와 측면 센서(271)로부터 출력되는 안내 신호를 지속 적으로 감지하여 주행 제어부(281)로 제어신호를 출력한다. 충전대 복귀 처리부(282)는 주행수단(230)을 통해 직진 주행중에 충전대(100)와의 전기적 또는 기구적인 접촉이 일어나면, 청소로봇(200)은 충전대 도킹 알고리즘을 이용하여 충전대(100)에 도킹하여 배터리(240)를 충전하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 청소로봇의 충전대 복귀 시스템은 충전대로부터 출력되는 안내 신호의 발신 방향을 가이드부를 통해 직진성을 갖도록 하여 충전대로 진입하는 최적의 경로 영역 즉, 직선 주행 영역을 일정한 생성하고 이동로봇을 충전대로 직진 주행하게 함으로써, 더욱 빠른 시간에 효과적으로 충전대로 복귀할 수 있는 장점을 갖는다.

이상에서 본 발명은 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명되었지만 여기에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 당업자라면 자명하게 도출 가능한 많은 변형 예들을 포괄하도록 의도된 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어져야 한다.

Claims (6)

1. 하나 이상의 안내 신호를 출력하여 다수의 도킹 안내 영역을 형성하되, 상기 안내 신호의 출력방향을 가이드하여 상기 안내 신호가 중첩되는 영역이 일정 폭을 가지며 직진성을 갖는 직진 주행 영역을 형성하도록 제어하는 충전대와;

   상기 충전대로부터 출력되는 상기 최적 경로 영역을 탐지하여 상기 충전대로 직진 주행하여 복귀하는 이동로봇;

   을 포함하는 이동로봇의 충전대 복귀 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 충전대가:

   전면에 각각이 서로 다른 주파수 대역의 안내 신호를 발산되도록 소정 거리 이격되게 형성되는 하나 이상의 적외선 발광부를 포함하는 안내 신호 출력부와;

   상기 적외선 발광부의 일측에 형성되어, 상기 발광부로부터 출력되는 적외선 신호가 일측으로는 발산하되, 타측으로는 충전대에 수직으로 직진하도록 적외선 신호의 진행 방향을 가이드 하는 가이드부와;

   상기 충전대 장치 전반을 제어하며, 상기 이동로봇의 충전대 이탈시 상기 안내 신호 출력부의 구동을 제어하는 제어부;

   를 포함하는 이동로봇의 충전대 복귀 시스템
3. 청구항 1에 있어서, 상기 이동로봇이:

   상기 충전대로부터 출력되는 안내 신호를 수신하여 출력하되, 상기 이동로봇의 측면에 구비되는 하나 이상의 측면 센서와, 상기 이동로봇의 전면에 구비되는 하나 이상의 전면 센서를 포함하는 센서부와;

   상기 이동로봇의 배터리의 잔량을 감지하여 소정 레벨 이하로 다운될 경우 배터리 충전 신호를 출력하는 배터리 감지회로와;

   상기 이동로봇이 정해진 임무수행 공간을 이동하기 위한 주행수단과;

   상기 주행수단의 동작을 제어하는 주행 제어부와, 상기 배터리 감지회로로부터 출력되는 배터리 충전 신호에 따라 상기 충전대로 복귀하도록 상기 주행 제어부로 제어신호를 출력하되, 상기 측면 센서와 전면 센서를 통해 감지되는 안내 신호에 따라 충전대로부터 출력되는 감지 신호의 영역을 판단하고, 상기 감지 신호의 영역이 복귀 최적 영역일 경우 상기 전면 센서로부터 감지되는 신호에 따라 직진 주행하도록 상기 주행 제어부로 제어신호를 출력하는 충전대 복귀 처리부를 포함하는 마이컴;

   을 포함하는 이동로봇의 충전대 복귀 시스템.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 가이드부가 상기 충전대 외부로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 충전대 복귀 시스템.
5. 청구항 2에 있어서,

   상기 가이드부가 상기 충전대 내측으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 충전대 복귀 시스템.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동로봇이 청소로봇인 것을 특징으로하는 이동로봇의 충전대 복귀 시스템.

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