KR20080075051A - 로봇 청소기 및 그 제어방법 - Google Patents

로봇 청소기 및 그 제어방법 Download PDF

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KR20080075051A
KR20080075051A KR1020070014100A KR20070014100A KR20080075051A KR 20080075051 A KR20080075051 A KR 20080075051A KR 1020070014100 A KR1020070014100 A KR 1020070014100A KR 20070014100 A KR20070014100 A KR 20070014100A KR 20080075051 A KR20080075051 A KR 20080075051A
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robot cleaner
cleaning
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corner
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한정수
김효석
강영훈
조수호
최현영
류오도
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삼성전자주식회사
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    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
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    • A47L2201/00—Robotic cleaning machines, i.e. with automatic control of the travelling movement or the cleaning operation
    • A47L2201/04—Automatic control of the travelling movement; Automatic obstacle detection

Abstract

본 발명은 청소하고자 하는 구역을 스스로 주행하면서 청소를 하는 로봇청소기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 청소하고자 하는 구역의 모서리 정보를 이용하여 청소완료 여부를 판단하도록 하는데 그 목적이 있다.
이를 위해 본 발명은, 주어진 청소구역을 주행하면서 청소를 하는 로봇청소기의 제어방법에 있어서, 상기 로봇청소기의 주행경로에 장애물이 있는가를 검출하고, 장애물이 검출된 경우 검출된 장애물이 모서리인가를 판단하고, 검출된 장애물이 모서리인 경우 모서리를 기준으로 일정 영역을 청소하고, 상기 일정 영역을 청소하면서 상기 모서리 정보에 기초하여 청소구역의 청소완료 여부를 판단하는 것이다.

Description

로봇 청소기 및 그 제어방법{Robot cleaner and control method thereof}
도 1은 종래 로봇청소기에서 청소구역의 청소완료 여부를 판단하기 위한 동작 흐름도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 로봇청소기의 제어 구성도,
도 3은 본 발명에 의한 로봇청소기에서 청소구역의 청소완료 여부를 판단하기 위한 동작 흐름도,
도 4는 본 발명에 의한 로봇청소기에서 청소구역의 벽을 인식하기 위한 상세한 동작 흐름도,
도 5는 본 발명에 의한 로봇청소기가 주행 시 벽을 인식한 일례의 도면,
도 6은 본 발명에 의한 로봇청소기에서 청소구역의 모서리를 인식하기 위한 상세한 동작 흐름도,
도 7은 본 발명에 의한 로봇청소기가 청소구역을 청소하는 일례의 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 입력부 12 : 장애물 검출부
14 : 주행거리 검출부 16 : 주행방향 검출부
18 : 제어부 20 : 구동부
21,22 : 바퀴 24 : 흡진부
26 : 저장부
본 발명은 청소하고자 하는 구역을 스스로 주행하면서 청소를 하는 로봇청소기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 청소하고자 하는 구역의 모서리 정보를 이용하여 청소완료 여부를 판단할 수 있는 로봇청소기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 로봇청소기는 사용자의 조작없이 청소하고자 하는 구역 내를 스스로 주행하면서 바닥 면으로부터 먼지, 이물질 등을 흡입하는 청소작업을 수행하는 장치이다. 이러한 로봇청소기는 센서를 통해 청소구역 내에 설치된 가구, 사무용품, 벽과 같은 장애물까지의 거리를 판별하고, 판별된 정보를 이용하여 장애물과 충돌하지 않도록 주행하면서 청소구역을 청소한다.
로봇청소기를 이용하여 주어진 청소구역을 청소한다는 것은 미리 설정된 청소패턴으로 로봇청소기가 주행하면서 청소작업을 반복적으로 실행하는 과정으로, 대표적인 청소패턴은 지그재그 주행, 나선(Spiral) 주행, 랜덤 주행 등이 있다. 미리 설정된 청소패턴이 나선(Spiral) 주행과 랜덤 주행의 조합인 경우 청소작업을 수행하는 과정을 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1에서, 로봇청소기에 전원이 켜지면 미리 설정된 청소패턴으로 로봇청소기가 주어진 청소구역을 청소하기 시작하는데(S1), 이때에 미리 설정된 나선(Spiral)의 크기만큼 로봇청소기가 회전하면서 청소하고, 나선(Spiral) 회전이 끝난 후에 미리 설정된 주행거리만큼 랜덤 이동하면서 청소패턴의 실행횟수를 1만큼 증가시킨다(S3). 이러한 청소패턴의 실행횟수를 미리 설정된 설정횟수와 비교하여(S5) 청소패턴의 실행횟수가 설정횟수 이상일 경우 주어진 청소구역에 대한 청소완료로 인지하고(S7), 청소패턴의 실행횟수가 설정횟수 이상이 아닐 경우 미리 설정된 청소패턴을 반복한다.
상기에서, 주어진 청소구역에 대한 청소완료로 인지되면 벽을 따라 주행하는 Wall-following 등의 기법을 이용하여 로봇청소기가 다른 청소구역으로 이동한 후(S9) 다음 청소구역의 청소작업을 수행하게 된다.
이러한 로봇청소기가 청소하는 구역은 대개 다양한 크기의 방으로 구성되므로 다양한 방의 크기에 따라 필요한 청소패턴의 실행횟수도 가변시켜야 하나, 대부분의 로봇청소기 경우 청소완료 인지를 위한 설정횟수를 초기에 설정한 뒤에 제품을 출고하기 때문에 방의 크기에 비해 적정 청소패턴보다 적은 수가 청소완료 인지를 위한 설정횟수로 입력되어 있을 경우 청소되지 않는 구역이 발생할 수 있으며, 또한 이와 반대로 방의 크기에 비해 필요 이상의 설정횟수가 입력되어 있을 경우 청소되지 않는 구역이 발생할 가능성은 줄어들지만 중복적으로 청소되는 구역이 늘어나 배터리로 구동되는 로봇청소기를 효율적으로 이용할 수 없게 되는 단점을 갖는다.
이외에도, 청소구역이 복잡한 구조로 되어 있을 경우 청소가 이루어지지 않는 구역이 발생할 수 있는데, 특히 벽면에 접한 모서리 부분에서 로봇청소기가 회전하는 경우 모서리 부분에 대한 청소가 충분하게 이루어지지 않게 된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 청소하고자 하는 구역의 모서리에서 로봇청소기가 회전한 각도와 모서리 개수를 이용하여 청소완료 여부를 판단함으로써 보다 효율적으로 주어진 청소구역을 청소할 수 있는 로봇청소기 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 주어진 청소구역을 주행하면서 청소를 하는 로봇청소기의 제어방법에 있어서, 상기 로봇청소기의 주행경로에 장애물이 있는가를 검출하고, 장애물이 검출된 경우 검출된 장애물이 모서리인가를 판단하고, 검출된 장애물이 모서리인 경우 모서리를 기준으로 일정 영역을 청소하고, 상기 일정 영역을 청소하면서 상기 모서리 정보에 기초하여 청소구역의 청소완료 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 검출된 장애물이 모서리인가를 판단하기 전에 상기 장애물이 벽인가를 판단하는 과정을 더 포함한다.
또한, 상기 장애물이 벽인가를 판단하는 과정은, 상기 로봇청소기의 주행경로에 장애물이 검출된 경우 상기 로봇청소기를 장애물과 평행하게 일정거리를 주행시키고, 상기 로봇청소기가 장애물과 평행하게 일정거리 이상을 주행하는 동안 장애물이 검출되었는가를 판단하여 장애물이 검출된 경우 검출된 장애물을 벽으로 인식하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 장애물이 모서리인가를 판단하는 것은, 상기 검출된 장애물이 벽 으로 인식된 경우 상기 로봇청소기를 벽과 평행하게 일정거리를 주행시키고, 상기 로봇청소기가 벽과 평행하게 일정거리 이상을 주행하는 동안 장애물이 검출되었는가를 판단하여 장애물이 검출된 경우 검출된 장애물을 모서리로 인식하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 일정 영역은 상기 모서리와 모서리에서 대각방향에 있는 기준점을 기준으로 하는 사각 영역인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 모서리를 기준으로 일정 영역을 청소하는 것은, 상기 검출된 장애물이 모서리로 인식된 경우 인식된 모서리 좌표에서 일정거리를 벽과 평행하게 로봇청소기를 직진시키고, 직진 후 상기 로봇청소기를 90ㅀ 회전하여 다시 일정거리를 직진시켜 도착한 기준점과 인식된 모서리 좌표를 대각선의 양 끝점으로 하는 사각 영역을 설정하여 설정된 영역별 청소구역을 청소하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 모서리 정보는 상기 영역별 청소구역을 청소하면서 상기 모서리에서 회전한 로봇청소기의 각도 합(
Figure 112007012447627-PAT00001
)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 청소구역의 청소완료 여부를 판단하는 것은, 상기 모서리에서 회전한 로봇청소기의 각도 합(
Figure 112007012447627-PAT00002
)을 산출하고, 산출된 상기 로봇청소기의 각도 합(
Figure 112007012447627-PAT00003
)과 인식된 모서리의 개수에 기초하여 청소구역의 청소완료 조건을 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 청소완료 조건은 상기 모서리에서 회전한 로봇청소기의 각도 합(
Figure 112007012447627-PAT00004
)이 [식 1]을 만족하는가를 판단하는 것을 특징으로 한다.
[식 1]
180°× (
Figure 112007012447627-PAT00005
-
Figure 112007012447627-PAT00006
-2) - △ ≤
Figure 112007012447627-PAT00007
≤ 180°× (
Figure 112007012447627-PAT00008
-
Figure 112007012447627-PAT00009
-2) + △
여기에서,
Figure 112007012447627-PAT00010
는 모서리의 개수,
Figure 112007012447627-PAT00011
는 모사(유사) 모서리의 개수,
Figure 112007012447627-PAT00012
는 다각형의 내각, △는 청소완료 조건의 판단 시 에러율을 줄이기 위한 오차 값이다.
그리고, 본 발명은 주어진 청소구역을 주행하면서 청소를 하는 로봇청소기에 있어서, 상기 로봇청소기의 주행경로에 장애물이 있는가를 검출하는 장애물 검출부; 및 장애물이 검출된 경우 검출된 장애물이 모서리인가를 판단하고, 검출된 장애물이 모서리인 경우 모서리를 기준으로 일정 영역을 청소하면서 상기 모서리 정보에 기초하여 청소구역의 청소완료 여부를 판단하는 제어부;를 포함한다.
또한, 상기 제어부는 검출된 장애물이 모서리인가를 판단하기 전에 상기 장애물이 벽인가를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 장애물이 검출된 경우 상기 로봇청소기를 장애물과 평행하게 일정거리를 주행시키고, 상기 로봇청소기가 장애물과 평행하게 일정거리 이상을 주행하는 동안 장애물이 검출되었는가를 판단하여 장애물이 검출된 경우 검출된 장애물을 벽으로 인식하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 검출된 장애물이 벽으로 인식된 경우 상기 로봇청소기를 벽과 평행하게 일정거리를 주행시키고, 상기 로봇청소기가 벽과 평행하게 일정거리 이상을 주행하는 동안 장애물이 검출되었는가를 판단하여 장애물이 검출된 경우 검출된 장애물을 모서리로 인식하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 일정 영역은 상기 모서리와 모서리에서 대각방향에 있는 기준점을 기준으로 하는 사각 영역인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 로봇청소기는 로봇청소기의 주행을 위한 바퀴와, 청소작업의 수행을 위한 흡진부를 갖는 일반적인 자동 청소용 로봇으로, 어떠한 형태의 로봇청소기에서도 적용하여 실시하는 것이 가능하므로 본 발명에서는 로봇청소기의 구조에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 로봇청소기의 제어 구성도로서, 입력부(10), 장애물 검출부(12), 주행거리 검출부(14), 주행방향 검출부(16), 제어부(18), 구동부(20), 흡진부(24) 및 저장부(26)를 포함하여 구성된다.
상기 입력부(10)는 사용자로부터 로봇청소기의 청소명령을 입력받도록 키조작부 또는 원격제어기 등으로 구성된다.
상기 장애물 검출부(12)는 로봇청소기가 주행하는 청소구역 내에 설치된 가구, 사무용품, 벽과 같은 장애물을 검출하기 위한 것으로, 로봇청소기가 주행하는 경로에 초음파를 방사하고, 방사된 초음파가 장애물에 부딪혀 반사되어 오는 초음파를 수신하여 장애물의 유무와 장애물까지의 거리를 검출한다. 한편 장애물 검출부(12)는 복수의 적외선 발광소자와 수광소자로 이루어져 적외선을 출사하고, 반사된 광을 수신할 수 있도록 적외선센서가 적용될 수 있다.
상기 주행거리 검출부(14)는 로봇청소기가 주행한 거리를 검출하기 위한 것으로, 로봇청소기의 하부에 로봇청소기의 주행을 위해 설치된 바퀴의 회전량을 엔코더를 통해 측정하여 로봇청소기의 주행거리 정보를 검출한다.
상기 주행방향 검출부(16)는 로봇청소기가 회전하는 각도를 검출하기 위한 것으로, 로봇청소기가 주행하는 경로상에 장애물이 검출된 경우 상기 장애물에서 로봇청소기가 회전한 각도를 검출하도록 자이로 센서 등의 회전각 센서를 사용한다.
상기 제어부(18)는 로봇청소기의 전체적인 동작을 제어하는 것으로, 로봇청소기가 스스로 주행하면서 청소구역을 보다 효율적으로 청소할 수 있도록 다양한 청소패턴을 구비하여 청소작업을 수행한다. 이를 위해 모서리 정보를 추출하여 모서리 영역별로 청소작업을 수행하고, 또한 모서리 청소를 진행하면서 모서리에서 로봇청소기가 회전한 각도와 모서리 개수를 이용하여 청소하고자 하는 구역의 청소완료 여부를 판단한다.
상기 구동부(20)는 제어부(18)의 제어에 따라 로봇청소기가 스스로 주행하면서 회전 등의 방향 전환을 할 수 있도록 로봇청소기 본체의 하부에 마련된 좌우측 바퀴(21,22)를 구동한다.
상기 흡진부(24)는 제어부(18)의 제어에 따라 로봇청소기가 주행하는 바닥 면으로부터 먼지, 이물질 등을 흡입하는 청소작업을 수행한다.
상기 저장부(26)는 제어부(18)에서 추출된 장애물 정보와 모서리 정보 등을 등록하여 저장한다.
이하, 상기와 같이 구성된 로봇청소기 및 그 제어방법의 동작과정 및 작용효 과를 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 로봇청소기에서 청소구역의 청소완료 여부를 판단하기 위한 동작 흐름도이다.
도 3에서, 로봇청소기에 전원이 켜지고 입력부(10)를 통해 로봇청소기의 청소명령이 입력되면, 제어부(18)는 청소하고자 하는 구역의 모서리의 개수(
Figure 112007012447627-PAT00013
), 모사(유사) 모서리의 개수(
Figure 112007012447627-PAT00014
), 모서리에서 로봇청소기가 회전한 내각의 합(
Figure 112007012447627-PAT00015
)을 0으로 초기화한다(S100).
이후, 제어부(18)는 청소하고자 하는 구역의 벽을 인식한 뒤(S200) 모서리를 인식한다(S300). 상기 제어부(18)에서 청소하고자 하는 구역의 벽과 모서리를 인식하는 과정을 도 4 및 도 6를 참조하여 이후에 상세히 설명하기로 한다.
상기 청소구역의 벽과 모서리를 인식한 후에는 모서리를 중심으로 영역별 청소구역을 설정하기 위해서 인식된 모서리에서 제어부(18)에 미리 정해진 일정거리(D set )를 벽과 평행하게 로봇청소기가 직진을 하고 난 뒤(S400), 90° 오른쪽(또는 왼쪽)으로 회전하여(S500), 다시 일정거리(D set )를 직진한다(S600).
이와 같이, 인식된 모서리(시작점)를 중심으로 로봇청소기가 벽을 따라 일정거리(D set ) 직진한 후에 90° 회전하여 다시 일정거리(D set )를 직진한 기준점(도착점)과 인식된 모서리의 좌표를 대각선의 양 끝점으로 하는 사각형 영역을 영역별 청소구역으로 설정하여 미리 정해진 청소패턴(예를 들어, 지그재그 주행 등의 방법)으 로 설정된 모서리 영역별 청소구역을 청소한다(S700).
이러한 방법으로 모서리 영역별 청소구역을 청소하는 중에, 모서리에서 회전한 로봇청소기의 각도의 합(
Figure 112007012447627-PAT00016
)이 아래의 [식 1]에 정해진 청소완료 조건을 만족하는가를 판단하여(S800), 청소완료 조건을 만족하지 않는 경우 다음 모서리를 찾기 위해 상기 S200으로 피드백되어 다시 벽을 인식하는 이후의 과정을 반복하여 진행한다.
[식 1]
180° × (
Figure 112007012447627-PAT00017
-
Figure 112007012447627-PAT00018
-2) - △ ≤
Figure 112007012447627-PAT00019
≤ 180° × (
Figure 112007012447627-PAT00020
-
Figure 112007012447627-PAT00021
-2) + △
여기에서,
Figure 112007012447627-PAT00022
는 모서리의 개수이고,
Figure 112007012447627-PAT00023
는 모사(유사) 모서리의 개수이고,
Figure 112007012447627-PAT00024
는 다각형의 내각의 합이고, △는 청소완료 조건의 판단 시 에러율을 줄이기 위한 오차 값이다.
상기 S800의 판단결과, [식 1]의 청소완료 조건을 만족하는 경우 주어진 청소구역에 대한 청소가 완료되었다고 인지하고(S900), 다른 청소구역으로 이동하여 다음 청소구역의 청소작업을 수행한다.
다음에는, 로봇청소기가 청소하고자 하는 구역의 벽을 인식하는 과정을 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 의한 로봇청소기에서 청소구역의 벽을 인식하기 위한 상세 한 동작 흐름도로서, 전방에 발견된 장애물이 벽인지 아니면 벽이 아닌 일반 장애물인지를 판단하는 과정이다.
본 발명에서 청소완료 여부를 판단하기 위해서는 모서리에서의 로봇청소기의 회전각 파악이 필수적이다. 따라서 모서리의 인식이 필요하며 이를 위해서는 먼저 벽을 인식하여야 한다.
도 4에서, 제어부(18)는 로봇청소기가 벽 인식을 위한 직진 주행 중에(S202) 장애물검출부(12)를 통해 전방에 장애물이 발견된 경우(S204), 측면에서 장애물을 인식할 수 있도록 로봇청소기를 회전한다(S206). 회전 후 로봇청소기는 장애물과 평행하게 직진한다(S208).
이때, 로봇청소기가 회전 후 장애물과 평행하게 직진하는 주행거리를 주행거리 검출부(14)에서 검출하여 제어부(18)에 입력한다(S210).
따라서, 제어부(18)는 주행거리 검출부(14)에서 검출된 로봇청소기의 회전 후 주행거리가 미리 정해진 제1거리(장애물이 벽인지 아니면 벽이 아닌 일반 장애물인지를 판단하기 위해 장애물을 따라 주행하는 거리) 이상인가를 판단한다(S212).
상기 S212의 판단결과, 주행거리가 제1거리 이상인 경우 로봇청소기가 장애물과 평행하게 제1거리 이상을 직진하는 동안 측면에서 장애물검출부(12)를 통해 지속적으로 장애물이 인식된 경우(S214) 검출된 장애물을 벽으로 인식하여 저장부(26)에 등록하고(S216), 로봇청소기가 장애물과 평행하게 제1거리 이상을 직진하는 동안 측면에서 장애물검출부(12)를 통해 지속적으로 장애물이 인식되지 않은 경우 검출된 장애물을 벽이 아닌 일반 장애물로 인식하여 상기 S202로 피드백되어 다 시 다른 장애물을 찾기 위해 로봇청소기가 직진하는 이후의 과정을 반복하여 진행한다.
도 5는 로봇청소기가 직진하면서 장애물을 발견한 경우, 도 4의 판단과정에 의해 발견된 장애물이 벽인지 아닌지를 판단하는 일례를 나타낸 도면이다.
도 5에서, 로봇청소기가 S1의 출발점에서 직진을 시작하여 A1점에서 장애물을 발견하면 일정 각도를 오른쪽으로 회전 후 장애물과 평행하게 일정거리를 직진하여 B1점에서 장애물이 벽인지 아닌지를 판단할 때 장애물검출부(12)가 장애물을 인지할 수 없으므로 A1점에서 발견된 장애물은 일반 장애물로 판단한다. 이후 로봇청소기가 S2의 출발점에서 직진을 시작하여 A2점에서 장애물을 발견하고 B2점에서 장애물이 벽인지를 판단하는 경우 A2점에서 장애물 발견 후 일정 거리 이상을 직진하고 B2점에서 장애물검출부(12)가 장애물을 인식할 수 있으므로 A2점에서 발견된 장애물은 벽으로 인식한다.
도 6은 본 발명에 의한 로봇청소기에서 청소구역의 모서리를 인식하기 위한 상세한 동작 흐름도로서, 도 4의 판단과정에 의해 인식된 벽이 모서리인지 아니면 일반 벽인지를 판단하는 과정이다.
도 6에서, 제어부(18)는 로봇청소기가 모서리 인식을 위해 벽과 평행하게 직진하는 중에(S302) 장애물검출부(12)를 통해 전방에 장애물이 발견된 경우(S304), 측면에서 장애물을 인식할 수 있도록 로봇청소기를 오른쪽(또는 왼쪽)으로 회전한다(S306). 회전 후 로봇청소기의 현재 좌표(x s , y s , θ s )를 모서리 후보 좌표로 저 장부(26)에 등록한다(S308).
로봇청소기의 현재 좌표(x s , y s , θ s )를 모서리 후보 좌표로 저장부(26)에 등록한 후 로봇청소기는 장애물과 평행하게 직진한다(S310).
이때, 로봇청소기가 회전 후 장애물과 평행하게 직진하는 주행거리를 주행거리 검출부(14)에서 검출하여 제어부(18)에 입력한다(S312).
따라서, 제어부(18)는 주행거리 검출부(14)에서 검출된 로봇청소기의 회전 후 주행거리가 미리 정해진 제2거리(장애물이 모서리인지 아니면 벽인지를 판단하기 위해 장애물을 따라 주행하는 거리) 이상인가를 판단한다(S314).
상기 S314의 판단결과, 주행거리가 제2거리 이상인 경우 로봇청소기가 장애물과 평행하게 제2거리 이상을 직진하는 동안 측면에서 장애물검출부(12)를 통해 지속적으로 장애물이 인식된 경우(S316) 등록된 모서리 후보 좌표(x s , y s , θ s )를 모서리 좌표로 저장부(26)에 등록하고(S318), 등록된 모서리의 개수(
Figure 112007012447627-PAT00025
)를 1만큼 증가시킨 후(S320) 모서리에서 회전한 각도를 모서리에서 회전한 각도의 합(
Figure 112007012447627-PAT00026
)에 더한다(S322).
상기 모서리에서 회전한 각도의 합(
Figure 112007012447627-PAT00027
)은 청소구역의 모서리가 N개일 경우 아래의 [식 2]과 같이 산출한다.
[식 2]
Figure 112007012447627-PAT00028
= 180° × (
Figure 112007012447627-PAT00029
-
Figure 112007012447627-PAT00030
-2)
여기에서,
Figure 112007012447627-PAT00031
는 다각형의 내각이며,
Figure 112007012447627-PAT00032
-
Figure 112007012447627-PAT00033
은 다각형의 모서리의 개수이다. 임의의 다각형은 (
Figure 112007012447627-PAT00034
-
Figure 112007012447627-PAT00035
-2)개의 삼각형으로 내부를 분할할 수 있으며 삼각형의 내각의 합이 180도라는 사실에서 상기 [식 2]과 같은 식을 도출할 수 있다. 즉, 임의의 주어진 청소구역에서 로봇청소기가 모서리에서 회전한 각도의 합이 상기 [식 2]를 만족한다는 것은 로봇청소기가 주어진 청소구역의 모든 모서리를 적어도 한 번은 지나갔다는 것을 의미한다. 따라서 로봇청소기가 모서리를 중심으로 일정 영역(구체적으로, 모서리 영역별)을 청소한다면 모든 모서리를 거치고 난 후에는 로봇청소기가 청소하고자 하는 구역의 청소를 완료하였다고 판단할 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기 S316에서 로봇청소기가 장애물과 평행하게 제2거리 이상을 직진하는 동안 측면에서 장애물검출부(12)를 통해 지속적으로 장애물이 인식되지 않은 경우 검출된 장애물을 모서리가 아닌 벽으로 인식하여 모사 모서리의 개수(
Figure 112007012447627-PAT00036
)를 1만큼 증가시킨다(S324).
이러한 과정을 통해 모서리의 개수(
Figure 112007012447627-PAT00037
)와 모사 모서리의 개수(
Figure 112007012447627-PAT00038
)가 산출되면, 산출된 모서리의 개수(
Figure 112007012447627-PAT00039
)와 모사 모서리의 개수(
Figure 112007012447627-PAT00040
)를 도 3의 청소완료 판단과정(S800)에 대입하여 로봇청소기의 청소완료 여부를 판단하게 된다.
도 7은 로봇청소기가 상술한 과정을 따라 청소하는 일례를 나타낸 도면이다.
도 7에서, S점에서 출발한 로봇청소기가 A점에서 장애물을 만나면 도 4의 판단과정에 따라 A점의 장애물이 일반 장애물인지 벽인지 판단한다. 벽으로 판단된 후 로봇청소기는 벽과 평행하게 직진하고, B점에서 다시 장애물을 만나게 되면 장애물검출부가 장애물을 인지할 수 있도록 회전한 후, 그 점의 좌표를 모서리 후보 좌표로 기억한다. 도 6의 판단과정에 따라 B점이 모서리인지를 판단하여 모서리임이 판단되면 청소구역 모서리 영역별 설정을 위해 C점까지 일정거리를 직진하고 90도 회전한 후 D점까지 다시 일정거리를 직진한다. B점과 D점을 대각선의 양끝으로 하는 사각형을 모서리 영역별 청소구역으로 설정하여 미리 정해진 청소패턴(예를 들어, 지그재그 주행 등의 방식)으로 청소한다. 설정된 모서리 영역별 청소구역의 청소가 완료된 후 주어진 청소구역에 대한 청소 완료 여부를 판단한다. 이 경우 B점에서 로봇청소기가 회전한 각도는 90도이므로 청소완료 조건을 만족하지 못한다.
따라서 도 4의 판단과정에 따라 다시 벽을 인식하게 되고(E점), 벽과 평행하게 직진하여 다음 번 모서리(F점)를 인식한다. 이러한 과정을 통해 모서리를 중심으로 영역별 청소구역을 설정하여 청소완료 조건을 만족할 때까지 상기의 과정을 반복한다.
상기의 설명에서와 같이, 본 발명에 의한 로봇청소기 및 그 제어방법에 의하면, 청소하고자 하는 구역의 모서리에서 로봇청소기가 회전한 각도와 모서리 개수를 이용하여 청소완료 여부를 스스로 판단함으로써 청소되지 않는 구역의 발생을 없애고 청소되는 구역의 중복을 최소화하여 보다 효율적으로 주어진 청소구역을 청소할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 중복된 청소구역이 최소화되므로 내부 배터리로 구동되는 로봇청소기를 보다 오랜 시간 동안 사용할 수 있으며 보다 넓은 면적을 청소할 수 있으며, 복잡한 구조로 이루어진 청소구역의 경우 모서리 부분까지도 청소가 충분하게 이루어지게 된다.

Claims (14)

  1. 주어진 청소구역을 주행하면서 청소를 하는 로봇청소기의 제어방법에 있어서,
    상기 로봇청소기의 주행경로에 장애물이 있는가를 검출하고,
    장애물이 검출된 경우 검출된 장애물이 모서리인가를 판단하고,
    검출된 장애물이 모서리인 경우 모서리를 기준으로 일정 영역을 청소하고,
    상기 일정 영역을 청소하면서 상기 모서리 정보에 기초하여 청소구역의 청소완료 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 검출된 장애물이 모서리인가를 판단하기 전에 상기 장애물이 벽인가를 판단하는 과정을 더 포함하는 로봇청소기의 제어방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 장애물이 벽인가를 판단하는 과정은,
    상기 로봇청소기의 주행경로에 장애물이 검출된 경우 상기 로봇청소기를 장애물과 평행하게 일정거리를 주행시키고,
    상기 로봇청소기가 장애물과 평행하게 일정거리 이상을 주행하는 동안 장애물이 검출되었는가를 판단하여 장애물이 검출된 경우 검출된 장애물을 벽으로 인식하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 제어방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 장애물이 모서리인가를 판단하는 것은,
    상기 검출된 장애물이 벽으로 인식된 경우 상기 로봇청소기를 벽과 평행하게 일정거리를 주행시키고,
    상기 로봇청소기가 벽과 평행하게 일정거리 이상을 주행하는 동안 장애물이 검출되었는가를 판단하여 장애물이 검출된 경우 검출된 장애물을 모서리로 인식하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 제어방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 일정 영역은 상기 모서리와 모서리에서 대각방향에 있는 기준점을 기준으로 하는 사각 영역인 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 제어방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 모서리를 기준으로 일정 영역을 청소하는 것은,
    상기 검출된 장애물이 모서리로 인식된 경우 인식된 모서리 좌표에서 일정거리를 벽과 평행하게 로봇청소기를 직진시키고,
    직진 후 상기 로봇청소기를 90° 회전하여 다시 일정거리를 직진시켜 도착한 기준점과 인식된 모서리 좌표를 대각선의 양 끝점으로 하는 사각 영역을 설정하여 설정된 영역별 청소구역을 청소하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 제어방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 모서리 정보는 상기 영역별 청소구역을 청소하면서 상기 모서리에서 회전한 로봇청소기의 각도 합(
    Figure 112007012447627-PAT00041
    )인 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 제어방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 청소구역의 청소완료 여부를 판단하는 것은,
    상기 모서리에서 회전한 로봇청소기의 각도 합(
    Figure 112007012447627-PAT00042
    )을 산출하고,
    산출된 상기 로봇청소기의 각도 합(
    Figure 112007012447627-PAT00043
    )과 인식된 모서리의 개수에 기초하여 청소구역의 청소완료 조건을 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 제어방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 청소완료 조건은 상기 모서리에서 회전한 로봇청소기의 각도 합(
    Figure 112007012447627-PAT00044
    )이 [식 1]을 만족하는가를 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 제어방법.
    [식 1]
    180° × (
    Figure 112007012447627-PAT00045
    -
    Figure 112007012447627-PAT00046
    -2) - △ ≤
    Figure 112007012447627-PAT00047
    ≤ 180° × (
    Figure 112007012447627-PAT00048
    -
    Figure 112007012447627-PAT00049
    -2) + △
    여기에서,
    Figure 112007012447627-PAT00050
    는 모서리의 개수,
    Figure 112007012447627-PAT00051
    는 모사(유사) 모서리의 개수,
    Figure 112007012447627-PAT00052
    는 다각형의 내각, △는 청소완료 조건의 판단 시 에러율을 줄이기 위한 오차 값이다.
  10. 주어진 청소구역을 주행하면서 청소를 하는 로봇청소기에 있어서,
    상기 로봇청소기의 주행경로에 장애물이 있는가를 검출하는 장애물 검출부; 및
    장애물이 검출된 경우 검출된 장애물이 모서리인가를 판단하고, 검출된 장애물이 모서리인 경우 모서리를 기준으로 일정 영역을 청소하면서 상기 모서리 정보에 기초하여 청소구역의 청소완료 여부를 판단하는 제어부;를
    포함하는 로봇청소기.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제어부는 검출된 장애물이 모서리인가를 판단하기 전에 상기 장애물이 벽인가를 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는 장애물이 검출된 경우 상기 로봇청소기를 장애물과 평행하게 일정거리를 주행시키고, 상기 로봇청소기가 장애물과 평행하게 일정거리 이상을 주행하는 동안 장애물이 검출되었는가를 판단하여 장애물이 검출된 경우 검출된 장애물을 벽으로 인식하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제어부는 검출된 장애물이 벽으로 인식된 경우 상기 로봇청소기를 벽과 평행하게 일정거리를 주행시키고, 상기 로봇청소기가 벽과 평행하게 일정거리 이상을 주행하는 동안 장애물이 검출되었는가를 판단하여 장애물이 검출된 경우 검출된 장애물을 모서리로 인식하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 일정 영역은 상기 모서리와 모서리에서 대각방향에 있는 기준점을 기준으로 하는 사각 영역인 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
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