KR20090018336A

KR20090018336A - 로봇 청소기 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20090018336A
Application number: KR1020070082726A
Authority: KR
Inventors: 홍준표; 정우람; 주재만; 김동원; 김창우; 유경환
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-08-17
Filing date: 2007-08-17
Publication date: 2009-02-20

Abstract

본 발명은 로봇 청소기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 자이로센서모듈을 이용하여 로봇 청소기가 벽면을 따라 주행하는 때에 로봇 청소기의 회전각을 저장하고, 이를 기반으로 벽면에 대한 곧은 수평 또는 수직 주행하도록 하는 로봇 청소기 및 그 제어방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다

이를 위해 본 발명에 따른 로봇 청소기는 로봇 청소기의 회전각을 검출하기 위한 자이로센서모듈; 곧은 벽면을 따라 주행하는 경우 상기 자이로센서모듈에서 출력되는 로봇 청소기의 회전각을 저장하고, 상기 벽면에 대한 수직 또는 수평 주행해야 하는 경우 상기 저장된 로봇 청소기의 회전각을 기반으로 주행 제어하는 제어부를 포함한다.

로봇 청소기, 자이로 센서 모듈, 벽면추종주행

Description

로봇 청소기 및 그 제어방법{Robot Cleaner and Control method of the same of}

본 발명은 로봇 청소기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 자이로센서모듈을 이용하여 로봇 청소기가 벽면을 따라 주행하는 때에 로봇 청소기의 회전각을 저장하고, 이를 기반으로 벽면에 대한 곧은 수평 또는 수직 주행하도록 하는 로봇 청소기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 청소기는 본체 내부에 장착되는 진공펌프에 발생하는 진공압을 이용하여, 바닥 등에 묻어 있는 이물질을 포함한 공기를 흡입한 후에 본체 내부에서 이물질을 필터링 하고 필터링되어 이물질이 제거된 공기를 본체의 박으로 배출하도록 하여 바닥 등을 깨끗이 하는 기기이다.

이러한 청소기는 사용자가 직접 들고 다니면서 바닥을 청소해야 하는 불편함이 있어, 최근에는 배터리를 동력원으로 하며 스스로 청소영역을 주행하면서 청소를 수행하는 로봇 청소기가 출시되고 있다.

한편, 종래의 로봇 청소기는 청소영역의 벽면에 상관없이 설정된 주행방법에 따라 주행하면서 청소를 수행하고 있다. 이러한 주행방법은 사각의 청소영역을 사선으로 채워 나가는 주행할 가능성이 있다. 종래의 로봇 청소기가 사각의 청소영역을 사선으로 채워 나가는 주행을 하는 경우, 종래의 로봇 청소기는 사용자에게 감성적 부자연스러움을 제공하는 문제점이 있다.

전술한 문제점을 극복하기 위해, 로봇 청소기가 지자기 센서를 이용하여 벽면을 감지하고 감지된 벽면을 기준으로 하여 벽면에 대한 수직 또는 수평으로 주행하도록 하는 방법이 제시될 수 있을 것이다.

그러나, 제시되는 지자기센서는 주변 자기장의 영향을 주는 철골 구조물 및 가타 자기장 발생장치 등의 영향을 받아, 로봇 청소기가 청소해야할 청소구역에 자기장의 영향을 주는 철골 구조물 및 가타 자기장 발생장치 등이 있는 경우, 로봇 청소기는 기준이 되는 벽면을 오 검출 하게 되고, 오 검출된 벽면을 기준으로 하여 주행을 하게 되어 벽면 추종 주행의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기되는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 자이로센서모듈을 이용하여 로봇 청소기가 벽면을 따라 주행하는 때에 로봇 청소기의 회전각을 저장하고, 이를 기반으로 벽면에 대한 곧은 수평 또는 수직 주행하도록 하는 로봇 청소기 및 그 제어방법을 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇 청소기는 로봇 청소기의 회전각을 검출하기 위한 자이로센서모듈; 곧은 벽면을 따라 주행하는 경우 상기 자이로센서모듈에서 출력되는 로봇 청소기의 회전각을 저장하고, 상기 벽면에 대한 수직 또는 수평 주행해야 하는 경우 상기 저장된 로봇 청소기의 회전각을 기반으로 주행 제어하는 제어부를 포함한다.

여기서, 대상체와의 거리를 감지하기 위한 쟁애물거리센서를 더 포함하고,상기 제어부는 상기 장애물거리센서를 이용하여 곧은 벽면을 탐색한다.

다른 측면에서 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇 청소 기의 제어방법은 주행패턴에 벽면추종이 포함되어 있는지를 판단하고; 상기 주행패턴에 상기 벽면추종이 포함되어 있으면 로봇 청소기가 곧은 벽면을 따라 주행하는 때에 자이로센서모듈에서 출력되는 로봇 청소기의 회전각을 저장하고; 벽면에 대하여 수직 또는 수평 주행해야하는 경우 상기 저장된 로봇 청소기의 회전각을 기반으로 상기 로봇 청소기가 벽면에 대하여 수직 또는 수평 주행하도록 한다.

여기서, 상기 로봇 청소기의 회전각은 상기 로봇 청소기의 진행방향을 기준으로 한 회전각이다.

그리고 상기 주행패턴에 상기 벽면추종이 포함되어 있으면 상기 곧은 벽면을 탐색한다.

상기되는 바와 같은 본 발명에 따른 로봇 청소기 및 그 제어방법에 의하여, 본 발명에 따른 로봇 청소기는 자이로센서모듈을 이용하여 로봇 청소기가 벽면을 따라 주행하는 때에 로봇 청소기의 회전각을 저장하고, 이를 기반으로 벽면에 대한 수평 또는 수직 주행을 하여 로봇 청소기의 벽면에 대한 수평 또는 수직주행이 곧아지는 효과가 있다. 그리고 이러한 로봇 청소기의 벽면에 대한 곧은 수평 또는 수직주행은 사용자에게 자연스러움을 제공하는 효과가 있다

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 로봇 청소기(1)는 상부(11)와 하 부(12)로 이루어져 내부에 배터리가 수용되는 본체(10)와, 상부(11)의 일측에 형성되어 사용자가 로봇 청소기(1)를 조작할 수 있도록 하는 입력부(110)와, 본체(10)의 둘레에 설치되는 장애물거리센서(120)와, 하부(12)의 좌우측에서 하방으로 일부 노출되어 본체(10) 내부에 회전 가능하게 설치되는 좌우구동바퀴(42,41)를 회전하는 좌우측주행모터(44,43)를 포함하는 구동부(40)와, 좌우구동바퀴(42,41)의 일측에 설치되어 엔코더를 이용한 주행거리 검출부(140)와, 본체(10)에서 바닥으로 일부 노출되어 설치되는 브러쉬(61)를 회전하는 브러쉬 회전모터(62)를 포함하는 이물수거부(60)와 본체(10)의 내부에 설치되는 흡입펌프(71)를 회전하는 흡입모터(72)를 포함하는 이물질 흡입부(70)로 이루어지는 청소부(50) 및 로봇 청소기(1)를 전반적으로 제어하는 제어부(100)를 포함한다.

입력부(110)는 다수의 버튼을 구비하여 사용자가 버튼을 누르는 경우 눌러지는 버튼에 대응하는 명령을 제어부(100)에 제공한다.

구동부(40)는 하부(12)의 좌우측에 설치되어 회전하는 좌우구동바퀴(42,41)와 좌우구동바퀴(42,41)를 회전하는 좌우측주행모터(44,43)와 제어부(100)에 의해 제어되어 좌우측주행모터(42,41)의 회전방향 및 회전속도를 조절하는 주행모터구동부(45)로 이루어진다. 이러한 구동부(40)는 제어부(100)의 주행명령에 따라 로봇 청소기(1)가 전후진 또는 좌우방향전환을 하며 이동될 수 있도록 한다.

이물질 수거부(60)는 바닥의 이물질을 본체(10)의 내부로 긁어 올리기 위한 브러쉬(61)와 브러쉬(61)를 회전하는 브러쉬 모터(62) 및 브러쉬 모터(62)를 구동하는 브러쉬 모터 구동부(63)로 이루어진다. 이러한 이물질 수거부(60)는 브러쉬 모터 구동부(63)에 제어부(100)에 의한 구동명령이 입력되면 브러시(61)를 회전하여 바닥에 떨어져 있는 이물질을 본체(10)의 내부로 긁어 올린다.

이물질 흡입부(70)는 이물질 수거부(60)에 의해 긁어 올려진 이물질을 흡입하기 위한 흡입펌프(71)와 흡입펌프(71)를 회전하는 흡입모터(72) 및 제어부(100)에 의해 제어되어 흡입모터(72)를 구동하는 흡입모터구동부(73)로 이루어진다. 이러한 이물질 흡입부(70)는 흡입모터구동부(73)에 제어부(100)에 의한 구동명령이 입력되면 이물질 수거부(60)가 긁어 올린 이 물질을 흡입하여 본체(10)의 내부에 설치되는 집진 통(도면에 도시되지 않음)으로 배출한다. 이에 따라, 집진 통에는 이물질이 쌓이여 저장된다.

장애물거리센서(120)는 복수개로 이루어져 일부는 본체(10)의 전면에 설치되고, 다른 일부는 본체(10)의 좌측에 설치되며 또 따른 일부는 본체(10)의 우측에 설치된다. 이러한 장애물거리센서(120)는 적외선을 발광하는 발광부와 대상체에서 반사되는 적외선을 수광하는 수광부로 이루어져, 장애물거리센서(120)와 대상체와의 거리를 측정한다. 여기서, 장애물거리센서(120)의 구체적인 구성 및 작동에 대하여는 일반적으로 알려진 거리센서가 이용됨으로, 이에 대한 더욱 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 제어부(100)는 장애물거리센서(120)로부터 입력되는 대상체와의 거리를 이용하여 대상체가 장애물인지 또는 벽면인지를 판단한다. 다시 말하면, 제어부(100)는 로봇 청소기(1)의 측면에 설치되는 장애물거리센서(120)에서 감지되는 거리와 로봇 청소기(1)의 전면에 설치되는 장애물거리센서(120)에서 감지되는 거리 가 소정의 비율관계에 있으면, 로봇 청소기(1)의 측면에는 벽면이 있는 것으로 판단한다. 그리고 제어부(100)는 장애물거리센서(120)에서 감지되는 거리가 기준거리보다 작으면 감지되는 거리의 지점에 장애물이 있는 것으로 판단한다.

자이로센서모듈(130)은 도 3에서 도시되는 벽면추종을 하는 로봇 청소기(1)의 진행방향(AD)에 대한 로봇 청소기(1)의 회전각(RQ)를 감지하여 제어부(100)에 제공한다. 여기서, 자이로센서모듈(130)은 일반적인 자이로센서모듈이 이용됨으로 이에 대한 구체적인 구성의 설명에 대하여는 생략하기로 한다.

주행거리검출부(140)는 로봇 청소기(1)가 주행한 거리를 검출하기 위한 것으로, 로봇청소기의 하부에 로봇청소기의 주행을 위해 설치된 바퀴의 회전량을 엔코더를 통해 측정하여 로봇청소기의 주행거리 정보를 검출하여 제어부(100)에 제공한다. 이러한 주행거리검출부(140)을 이용하여 제어부(100)는 로봇 청소기(10)가 벽면에 대한 수평주행 또는 수직주행을 해야 할 지점을 판단할 수 있게 된다.

제어부(100)의 입력 측에는 제어부(100)에 사용자에 의한 명령이 입력될 수 있도록 하는 입력부(110)와 로봇 청소기(1)와 장애물 사이의 거리를 감지하는 복수의 장애물거리센서(120)가 제공되고, 출력 측에는 좌우측주행모터(44, 43)를 구동하기 위한 주행모터구동부(45)와 브러쉬 모터(62)를 구동하기 위한 브러쉬 모터구동부(63)와 흡입 모터(72)를 구동하기 위한 흡입모터구동부(73)가 제공된다. 그리고 제어부(100)에는 로봇 청소기(1)가 운전을 수행하는 데 요구되는 데이터와 프로그램 및 로봇 청소기(1)의 회전각(RQ)이 저장되는 메모리부(120)가 제공된다.

이러한 제어부(100)는 로봇 청소기(1)가 곧은 벽면을 따라 주행하는 경우 자 이로센서모듈(130)로부터 로봇 청소기(1)의 회전각(RQ)를 입력받은 후에 이를 메모리부(150)에 저장한다. 그리고 로봇 청소기(1)가 벽면에 대한 수직 또는 수평주행 해야 할 경우, 제어부(100)는 로봇 청소기(1)가 저장된 로봇 청소기(1)의 회전각(RQ)를 기반으로 한 벽면에 대한 수직 또는 수평주행을 하도록 제어한다.

이하에서는 본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어방법에 대하여 도면과 함께 설명하기로 한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 먼저, 사용자가 로봇 청소기(1)에 전원이 인가되도록 하고(401), 입력부(110)을 통하여 로봇 청소기(1)의 주행패턴을 입력하면(402), 제어부(100)는 입력된 주행패턴에 벽면추종이 포함되어 있는가를 판단한다(403).

이때에, 입력된 주행패턴에 벽면추종이 포함되어 있지 않으면, 제어부(100)는 그 이외의 주행패턴에 따른 주행을 한다(405). 그 다음, 제어부(100)는 로봇 청소기(1)가 그 이외의 주행패턴에 따른 주행을 완료하였는지를 판단한다(406). 이때에, 제어부(100)는 그 이외의 주행패턴에 따른 주행을 완료하지 못했으면 계속하여 그 이외의 주행패턴에 따른 주행을 완료했는지를 판단하고, 그 이외의 주행패턴에 따른 주행을 완료하였으면 운전종료조건인지를 판단한다(407). 여기서, 제어부(100)는 운전종료조건이면 로봇 청소기(1)의 운전이 종료되도록 제어하고, 운전종료조건이 아니면 계속하여 운전종료조건인지를 판단한다.

한편, 상기되는 403 단계에서 주행패턴에 벽면추종조건이 포함되어 있으면, 제어부(100)는 도 5의 a경로와 같이 장애물거리센서(120)를 이용하여 로봇 청소 기(1)가 벽면(W)을 탐색하도록 제어한다(408).

벽면을 탐색하는 중에 도 5의 b1경로와 같이 로봇 청소기(1)가 벽면(W)의 옆을 주행하게 되면 제어부(100)는 벽면(W)이 곧은 벽면인가를 판단한다(409). 이때에, 벽면(W)이 곧은 벽면이 아니면 상기되는 408단계로 회귀하여, 그 이후의 단계를 수행하고, 벽면(W)이 곧은 벽면이면 제어부(100)는 자이로센서모듈(130)에서 출력되는 로봇 청소기(1)의 회전각(RQ)를 메모리부(150)에 저장한다(410).

이어서, 제어부(100)는 메모리부(150)에 저장된 로봇 청소기(1)의 회전각(RQ)를 기반으로 하는 수직 또는 수평주행이 필요한가를 판단한다(411). 여기서, 로봇 청소기(1)의 회전각(RQ)를 기반으로 하는 수직 또는 수평주행이 필요한가의 판단은 기 주행 중인 목표주행거리를 주행하여 목표점(AP)에 도달한 때이다. 그리고 커텐(C) 등에 의해 목표 점(AP)을 도달할 수 없는 상황에서 주행경로를 도 5의 c3 또는 g3와 같이 변경해야 할 때일 것이다. 여기서, 주행경로가 도 5의 c3 또는 g3와 같이 변경되는 때에는 이에 따른 다음의 목표 점은 도 5의 CP1 또는 CP2로 변경됨은 물론이다.

이때에, 수직 또는 수평주행이 필요하지 않으면 제어부(100)는 기 주행경로를 따라 계속하여 주행한다(412). 그리고 로봇 청소기(1)의 회전각(RQ)를 기반으로 하는 수직 또는 수평주행이 필요하면, 제어부(100)는 로봇 청소기(1)의 회전각(RQ)를 기반으로 하는 방향전환을 하여 주행하도록 하여, 로봇 청소기(1)는 벽면에 대한 수직 또는 수평주행을 하도록 제어한다(413). 예컨데, 벽면에 대한 첫 번째 수직방향전환주행이 필요하고, 메모리부(120)에 최근에 저장된 로봇 청소기(1)의 회 전각(RQ)가 벽면 쪽으로 10도 기울어져 있으면, 제어부(100)는 로봇 청소기(1)가 벽면 반대 쪽으로 100도의 방향전환을 하여 주행하도록 제어한다.

그 다음, 제어부(100)는 주행 중에 장애물거리센서(120)를 이용하여 곧은 벽면이 감지되는 가를 판단한다(414). 이때에, 도 5의 b2경로를 주행하는 때와 같이곧은 벽면이 감지되면, 제어부(100)는 자이로센서모듈(130)에서 출력되는 로봇 청소기(1)의 회전각(RQ)으로 메모리부(150)에 저장되는 로봇 청소기(1)의 회전각(RQ)를 갱신하며(415), 상기되는 411단계로 회귀하고 그 이후의 단계를 수행한다. 그리고 곧은 벽면이 감지되지 않으면, 제어부(100)는 로봇 청소기(1)가 벽면추종을 포함한 주행패턴에 따른 주행을 완료했는지를 판단하여(416), 벽면추종을 포함한 주행패턴에 따른 주행을 완료하지 않았으면 상기되는 411단계로 회귀 및 그 이후의 단계를 수행하고, 벽면추종을 포함한 주행패턴에 따른 주행을 완료했으면 상기되는 407단계 및 그 이후의 단계를 수행한다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기를 나타낸 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어계통을 나타낸 블럭도이다.

도 3은 본 발명에 따른 로봇 청소기의 자이로센서모듈의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어수순을 나타낸 흐름도이다.

도 5는 본 발명에 따른 로봇 청소기의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 로봇 청소기 130: 자이로센서모듈

RQ: 회전각

Claims

로봇 청소기의 회전각을 검출하기 위한 자이로센서모듈;

곧은 벽면을 따라 주행하는 경우 상기 자이로센서모듈에서 출력되는 로봇 청소기의 회전각을 저장하고, 상기 벽면에 대한 수직 또는 수평 주행해야 하는 경우 상기 저장된 로봇 청소기의 회전각을 기반으로 주행 제어하는 제어부를 포함하는 로봇 청소기.
제 1 항에 있어서,

대상체와의 거리를 감지하기 위한 쟁애물거리센서를 더 포함하고,

상기 제어부는 상기 장애물거리센서를 이용하여 곧은 벽면을 탐색하는 로봇 청소기.
주행패턴에 벽면추종이 포함되어 있는지를 판단하고;

상기 주행패턴에 상기 벽면추종이 포함되어 있으면 로봇 청소기가 곧은 벽면을 따라 주행하는 때에 자이로센서모듈에서 출력되는 로봇 청소기의 회전각을 저장하고;

벽면에 대하여 수직 또는 수평 주행해야하는 경우 상기 저장된 로봇 청소기의 회전각을 기반으로 상기 로봇 청소기가 벽면에 대하여 수직 또는 수평 주행하도록 하는 로봇 청소기의 제어방법.
제 3 항에 있어서,

상기 로봇 청소기의 회전각은 상기 로봇 청소기의 진행방향을 기준으로 한 회전각인 로봇 청소기의 제어방법.
제 3 항에 있어서,

상기 주행패턴에 상기 벽면추종이 포함되어 있으면 상기 곧은 벽면을 탐색하는 로봇 청소기의 제어방법.