KR20090105337A - 자동청소기의 구속상황 감지 및 대응방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동청소기에 관한 것으로, 바퀴의 움직임이 구속된 상태를 감지하고 이에 대처하는 자동청소기의 구속상황 감지 및 대응방법에 관한 것이다.

본 발명은 (a)자동청소기가 청소영역을 주행하는 도중 장애물 또는 구조물에 의해 간섭되는 단계와, (b)상기 자동청소기에 구비되는 제어부를 통해 자동청소기의 각도 회전명령이 발생되는 단계와, (c)상기 각도 회전명령에 대한 자동청소기의 유효응답 움직임을 확인하는 단계와, (d)상기 유효응답 움직임 결과에 따라 상기 자동청소기의 구속 여부가 판단되는 단계 및 (e)상기 (d)단계에 의해 상기 자동청소기가 구속위치를 회피하는 움직임이 수행되는 단계를 포함한다. 이와 같은 본 발명에 의하면 자동청소기에 구비되는 각도센서를 용도 공유하여 구속상태를 감지하고 이를 회피하는 것이 가능해지는 이점이 있다.

자동청소기, 장애물, 엔코더, 구동바퀴, 구동모터, 제어부

Description

자동청소기의 구속상황 감지 및 대응방법{A sensing and countermoving method for restrictive condition of automatic vacuum cleaner}

본 발명은 자동청소기에 관한 것으로, 바퀴의 움직임이 구속된 상태를 감지하고 이에 대처하는 자동청소기의 구속상황 감지 및 대응방법에 관한 것이다.

일반적으로 로봇청소기라고 불리는 자동청소기는 사용자의 지속적인 조작 없이 스스로 이동하면서 정해진 구역 내를 청소하는 것으로, 청소할 구역의 형태를 파악하고 청소구역 내부의 장애물을 감지하여 회피하면서 청소구역을 주행하게 된다.

이를 위해 상기 자동청소기의 내부에는 다양한 종류와 갯수의 감지센서가 구비되고, 이러한 감지센서를 통한 센싱정보는 제어부로 수집되어 자동청소기의 주행을 제어하게 된다.

그리고, 상기와 같은 자동청소기의 주행을 위한 전원공급은 자동청소기에 장착되는 배터리를 통해 이루어지며, 상기 배터리를 통해 전원을 공급받게 되는 자동청소기는 상기 감지센서에서 인식된 장애물 정보를 통해 랜덤으로 청소구역 내부를 주행하거나, 제어부에 내장된 패턴을 통해 상기 감지센서를 통해 장애물 유무를 파 악하면서 청소구역을 주행하게 된다.

또한, 자동청소기에서는 정확한 자기 위치파악이 가장 기본적이고 중요한 기능으로, 이를 위해 자동청소기의 절대 위치를 계산하는 방법으로는 GPS(Global Positioning System)를 이용하는 방법이 있고, 상대 위치를 결정하는 방법으로는 엔코더(Encoder)로부터 회전속도와 직진속도를 구하고 이를 적분하여 위치를 구하는 방법, 카메라를 이용하여 벽면이나 천장의 특징으로부터 위치와 방향을 결정하는 방법, 가속도 센서로부터 구한 가속도 값을 두 번 적분하여 좌표값을 결정하는 방법, 자이로(Gyro: Gyroscope) 센서의 출력 값인 회전속도를 적분하여 방향을 구하는 방법 등이 알려져 있다.

한편, 상기 배터리에 충전된 전원을 통해 청소구역 내부를 주행하면서 청소작업을 수행하는 자동청소기는 청소작업을 수행하는 과정 중에 장애물에 의해 바퀴가 구속되는 상태가 발생하게 된다.

즉, 청소구역 내부의 바닥 파임이나 장애물 사이에 자동청소기가 끼이게 되어 진행방향으로의 움직임이 구속되는 상태가 발생하게 되는데, 이와 같은 경우 움직임이 제한된 진행방향 이외의 방향으로 자동청소기가 이동하여 구속회피 움직임을 수행한다.

이를 위해 종래 기술에 의한 자동청소기에서는 구동바퀴의 회전수를 측정하는 엔코더를 이용하여 자동청소기의 구속상태를 감지한다.

즉, 엔코더를 통한 구동바퀴의 회전수가 측정되지 않는 경우 자동청소기가 구속되었음을 감지하게 되고, 구속이 감지된 자동청소기는 후방으로 제어부에 설정 된 후방이동거리만큼 이동한 다음 후방이동한 방향을 제외한 다른 방향으로 이동하여 구속영역을 벗어나게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

종래기술에서 사용되는 엔코더는 바퀴의 회전이 구속되어 회전수가 측정되지 않을경우 자동청소기의 움직임이 구속된 상태로 판단하고 구속위치에서 회피하여 주행할 수 있도록 제어된다.

즉, 자동청소기가 장애물에 의해 진행방향으로 움직임이 제한되어 바퀴가 회전하지 못할 경우에는 자동청소기가 구속되었음이 확인되지만 바닥면이 움푹 패이거나 바닥 구조물에 의해 자동청소기의 구동바퀴가 바닥면에 접하지 못하여 공회전을 할 경우에는 자동청소기가 구속되었음이 확인되지 못하는 문제점이 있다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명의 목적은, 자동청소기에 구비되는 각도센서를 이용하여 자동청소기의 구속상태를 감지하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 상기와 같이 각도센서를 이용하여 자동청소기의 구속상태를 감지하고, 이에 대응하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 (a)자동청소기가 청소영역을 주행하는 도중 장애물 또는 구조물에 의해 간섭되는 단계와, (b)상기 자동청소기에 구비되는 제어부를 통해 자동청소기의 각도 회전명령이 발생되는 단계와, (c)상기 각도 회전명령에 대한 자동청소기의 유효응답 움직임을 확인하는 단계와, (d)상기 유효응답 움직임 결과에 따라 상기 자동청소기의 구속 여부가 판단되는 단계 및 (e)상기 (d)단계에 의해 상기 자동청소기가 구속위치를 회피하는 움직임이 수행되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 특징을 가지는 본 발명에 의하면, 자동청소기에 구비되는 각도센서를 용도 공유하여 사용할 수 있는 이점이 있다.

그리고, 상기와 같이 각도센서를 통해 자동청소기의 구속여부를 판단할 수 있게 되므로, 장애물에 의한 자동청소기의 위치 구속은 물론, 청소구역 내부의 바 닥패임이나 바닥 구조물에 의한 자동청소기의 위치구속의 감지가 가능한 이점이 있다.

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

도 1 에는 본 발명에 의한 자동청소기의 전원공급시스템이 채용된 자동청소기의 외관을 도시한 사시도가 도시되어 있다.

도면에 도시된 바에 의하면, 본 발명이 채용된 일실시 예인 자동청소기(100)는 외관을 형성하는 본체(110)와, 상기 본체(110)의 가장자리를 따라 구비되는 커버어셈블리(120)와, 상기 본체(110)의 내부에 구비되어 흡입력을 발생시키는 흡입 장치(미도시)와, 상기 흡입 장치의 구동에 의해 바닥의 먼지를 흡입하는 흡입부(미도시) 및 상기 흡입부에서 흡입된 공기 중의 이물을 집진하는 집진 장치(140)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 자동청소기(100)에는 상기 본체(110)의 하부 양측에 구비되어 상기 자동청소기(100)의 이동을 가능하도록 하는 구동 바퀴(150)와, 상기 자동청소기(100)의 작동을 제어하는 제어부(도 2에서 도면부호 200)와, 상기 자동청소기(100)에 전원을 공급하는 배터리가 포함된다.

그리고, 상기 본체(110) 및 커버어셈블리(120)에는 각각 실내의 장애물을 감 지하는 초음파센서와, 상기 배터리의 충전을 위하여 충전장치로 상기 자동청소기(100)가 복귀할 수 있도록 유도하는 충전장치 감지센서(미도시)와, 벽면과 클리프 및 장애물을 감지하기 위한 피에스디(PSD) 및 상기 자동청소기(100) 본체(110)의 충돌 여부를 감지하는 충돌감지 스위치 등이 구비되어 상기 자동청소기(100)가 장애물 및 클리프(Cliff) 등을 회피하여 주행할 수 있도록 한다.

그리고, 상기 본체(110)의 상측에는 상기 자동청소기(100)의 작동을 조작할 수 있는 조작 버튼(116)과, 상기 자동청소기(100)의 작동 상태 등을 표시하는 디스플레이(114)가 형성된다. 또한, 상기 본체(110)의 대략 중앙부에는 흡입된 공기가 배출되는 배출구(112)가 형성된다.

한편, 상기 커버어셈블리(120)에는 3개의 센서 홀(122)이 형성되어, 상기 초음파센서에서 송수신 되는 초음파의 감지를 용이하게 한다.

상기 제어부(도 2 에서 도면부호 200)는 마이크로프로세서 및 소정의 데이터 저장 장치가 포함되어 상기 감지센서로부터 수신된 장애물 정보를 파악하고, 파악된 장애물정보를 바탕으로 상기 구동바퀴(150)를 회전시켜 자동청소기(100)를 통한 청소작업이 수행되도록 하는 장치이다.

상기 구동 바퀴(150)는 좌측 및 우측에 각각 하나씩 구비된다.

그리고, 상기 구동바퀴(150)는 각각 개별적으로 구비되는 구동모터(도 2 에서 도면부호 300)에 의해 제어되며, 회전수를 감지하는 엔코더가 일측에 더 구비된다.

따라서, 상기 엔코더를 통해 자동청소기(100)의 직선속도와 회전속도를 파악 하여 직선주행 또는 회전을 제어하여, 상기 자동청소기(100)의 전진 및 후진은 물론 방향전환이 가능하도록 구성된다.

또한, 상기 자동청소기(100) 내부에는 각도센서()가 더 구비되어 자동청소기(100)의 각속도를 측정함으로써 측정된 각속도를 시간에 대한 적분을 통해 자동청소기(100)의 방위각을 측정한다.

한편, 상기와 같은 기능의 각도센서(400)는 자동청소기(100)의 방위각 측정 이외에도 청소구역 내부의 장애물이나 바닥구조 등에 의한 구동바퀴(150)의 구속상태를 감지한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 기능을 위한 자동청소기(100)의 제어구성을 살펴본다.

상기 자동청소기(100)는 청소구역 내부를 주행하는 동안에 상기 감지센서(미도시)와 각도센서(400) 및 엔코더를 통해 주행중인 자동청소기(100)의 상태를 지속적으로 감지하여 상기 제어부(200)로 감지된 신호를 전달한다.

그리고, 상기와 같은 감지신호를 수신한 제어부(200)는 수신된 감지신호를 연산하여 상기 구동모터(300)를 제어함으로써, 자동청소기(100)의 움직임을 제어하게 된다.

따라서, 본 발명에 의한 자동청소기(100)가 청소작업을 수행하는 도중 장애물 또는 바닥 구조물 등에 의하여 청소진행방향으로 나아가지 못하는 구속위치에 직면하게 되었을 경우 상기 제어부(200)에서 제어신호를 발생시켜 상기 구동모터(300)를 작동시켜 구속위치를 회피하는 움직임을 수행하도록 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 통해 이에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2 는 본 발명에 의한 자동청소기의 구속위치 회피움직임 시 제어신호의 흐름을 보이기 위한 블럭도이고, 도 3 은 본 발명에 의한 자동청소기의 구속위치 회피움직임을 보인 개략도이며, 도 4 는 본 발명에 의한 자동청소기의 제어순서를 보이기 위한 순서도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 자동청소기(100)에 전원이 공급되면, 상기 자동청소기(100)가 스스로 청소구역 내부를 주행하면서 청소작업을 수행하게 된다.

그리고, 상기와 같이 청소영역을 주행하는 도중 장애물 또는 구조물과의 간섭 즉, 상기 각종 감지센서들에 의해 장애물 또는 구조물의 위치를 감지하게 되면, 이러한 구조물 또는 장애물을 회피하기 위하여 상기 제어부(200)에서 상기 구동모터(300)를 제어하여 자동청소기를 회전시키기 위한 회전명령을 발생시킨다.[(a)단계(S100), (b)단계(S200)]

상기와 같이 회전명령이 발생하게 되면, 상기 회전명령을 수신한 구동모터(300)에서 좌측 또는 우측 구동바퀴(150)의 회전수를 달리함으로써 상기 회전명령을 수행하여 자동청소기(100)가 회전하여 장애물 또는 구조물을 회피하여 청소영역을 계속해서 주행하게 된다.

그러나, 상기 자동청소기(100)가 회동이 불가능한 위치 즉, 회동진행방향으로 장애물 또는 구조물이 위치하여 자동청소기(100)가 더 이상 진행방향으로 이동이 불가능하게 될 경우에는 상기 자동청소기(100)에서 시계방향 또는 반시계 방향 으로 회전명령을 재발생시킨다.[(c)단계(S300)]

그리고, 상기와 같이 발생 된 회전명령에 의해 상기 구동모터(300)가 작동하여 자동청소기(100)가 회동했는지 여부를 상기 각도센서(400)를 통해 감지하게 된다.

상기와 같이 재발생 된 회전명령에 의해 상기 각도센서(400)의 측정값이 가변 되었을 경우에는 상기 측정값이 가변되어 회전가능한 방향으로 자동청소기(100)가 회동하여 장애물 또는 구조물을 회피하여 주행하여 청소영역 내부를 계속해서 주행하면서 청소작업을 수행한다.

한편, 상기 회전명령에 의해 구동모터(300)가 작동되었음에도 불구하고 상기 각도센서(400)의 측정값이 가변되지 않았을 경우 이와 같은 상태를 상기 제어부(200)에서 자동청소기(100)가 구속된 상태로 판단하고, 자동청소기(100)의 구속위치 회피움직임을 수행한다.[(d)단계(S400),(e)단계(S500)]

이를 보다 상세히 설명하면, 상기 자동청소기(100)가 구속위치임이 판단되면, 상기 자동청소기(100)에서는 제어부(200)를 통해 상기 구동모터(300)를 작동시켜 자동청소기(100)를 도 3 에 도시된 바와 같이 전방 또는 후방으로 연속해서 이동시키면서 시계 또는 반시계 방향으로 지속적인 회전명령을 발생시킨다.

그리고, 상기와 같이 발생된 회전명령에 의해 자동청소기(100)의 위치가 가변되어 상기 각도센서(400)를 통해 변위에 의한 각도변화가 감지되면, 상기 각도변화의 가중치 정도를 판단하고 이에 따라 회전방향을 결정하게 된다.

또한, 상기와 같이 각도 변화의 가중치에 의해 결정된 회전방향을 따라서 상 기 자동청소기(100)가 회동하여 구속위치를 벗어나게 된다.

이와 같은 움직임을 통해 구속위치를 벗어난 자동청소기(100)는 이후 청소구역 내부를 계속해서 주행하면서 청소작업을 수행하게 되고, 이와 같은 청소작업은 상기 청소영역의 주행이 모두 완료될 때까지 계속된다.

도 1 은 본 발명이 채용된 자동청소기의 외관을 보인 사시도.

도 2 는 본 발명에 의한 자동청소기의 구속위치 회피 움직임 시 제어신호의 흐름을 보이기 위한 블럭도.

도 3 은 본 발명에 의한 자동청소기의 구속위치 회피움직임을 보인 개략도.

도 4 는 본 발명에 의한 자동청소기의 제어순서를 보이기 위한 순서도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100..... 자동청소기 110..... 본체

120..... 커버어셈블리 140..... 집진장치

150..... 구동바퀴 200..... 제어부

300..... 구동모터 400..... 각도센서

S100.... (a)단계 S200.... (b)단계

S300.... (c)단계 S400.... (d)단계

S500.... (e)단계

Claims (7)

1. (a)자동청소기가 청소영역을 주행하는 도중 장애물 또는 구조물에 의해 간섭되는 단계;

   (b)상기 자동청소기에 구비되는 제어부를 통해 자동청소기의 각도 회전명령이 발생되는 단계;

   (c)상기 각도 회전명령에 대한 자동청소기의 유효응답 움직임을 확인하는 단계;

   (d)상기 유효응답 움직임 결과에 따라 상기 자동청소기의 구속 여부가 판단되는 단계; 및

   (e)상기 (d)단계에 의해 상기 자동청소기가 구속위치를 회피하는 움직임이 수행되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동청소기의 구속상태 감지 및 대응방법
2. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(a)에서는,

   상기 자동청소기의 구동바퀴가 진행방향으로 움직임이 제한되는 것을 특징으로 하는 자동청소기의 구속상태 감지 및 대응방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 (b)단계에서는 상기 자동청소기의 구동모터에 시계 또는 반시계 방향으 로 각각 한번 이상 회전명령이 발생되는 것을 특징으로 하는 자동청소기의 구속상태 감지 및 대응방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 유효응답 움직임은,

   상기 각도 회전명령의 회전각에 대한 각도센서의 회전각 감지결과임을 특징으로 하는 자동청소기의 구속상태 감지 및 대응방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 (d)단계에서는,

   상기 (c)단계의 각도 회전명령에 대하여 상기 각도센서를 통해 감지된 회전각이 각도 회전명령에 부합할 경우 정상청소동작을 수행하고,

   상기 각도 회전명령에 대하여 상기 각도센서를 통해 감지된 회전각이 각도 회전명령에 부합되지 않을 경우 상기 단계(e)를 수행하는 것을 특징으로 하는 자동청소기의 구속상태 감지 및 대응방법.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 (e)단계에서는,

   상기 자동청소기를 전방 또는 후방으로 번갈아 이동시키면서, 상기 각도 회전명령의 회전각에 대한 각도센서의 변화를 감지하고, 변화가 감지되는 방향으로 자동청소기가 이동하여 구속위치를 회피하는 것을 특징으로 하는 자동청소기의 구속상태 감지 및 대응방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 자동청소기는 상기 각도감지센서에 의해 감지되는 각도 변화가 상대적으로 더 큰 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 자동청소기의 구속상태 감지 및 대응방법.

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