KR20090115526A - 로봇 청소기의 위치인식 방법 - Google Patents

Abstract

로봇 청소기의 위치인식 방법이 개시된다. 개시된 발명은 적어도 하나 이상의 청소 구역 각각에 상이한 적외선 신호를 방사하는 적외선 송출비컨 또는 충전기가 각각 부착되어 있는 청소 환경에서, 상기 적어도 하나 이상의 청소 구역에 진입 시, 로봇 청소기가 상기 청소 구역을 식별할 수 있는 적외선 신호를 수신하는 단계와, 상기 로봇 청소기가 상기 수신한 적외선 신호에 의해 현재 위치한 청소 구역을 식별하고, 현재 위치한 청소 구역을 장애물 감지센서에 의해 감지하여 매핑하고, 매핑시간을 측정하는 단계 및 상기 로봇 청소기가 매핑시간에 의해 청소 시간을 설정한 후 청소를 수행하는 단계를 포함함으로써 청소구역에 맞는 청소패턴을 선택하고, 각 청소구역의 청소시간을 적정하게 조절할 수 있다.

로봇 청소기, 적외선 송출비컨, 매핑, 장애물 감지센서, 청소구역

Description

로봇 청소기의 위치인식 방법{POSITION SENSE METHOD OF ROBOTIC VACUUM CLEANER}

본 발명은 로봇 청소기의 위치인식 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 청소구역에 설치된 비컨(Beacon)에 의해 위치를 인식하고, 청소구역의 매핑 후에 청소시간을 산출하여 청소를 수행하는 로봇 청소기의 위치인식 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 로봇 청소기는 사용자의 조작 없이도 청소하고자 하는 구역을 자율적으로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입하여 청소하고자 하는 구역을 청소할 수 있는 자동기기를 말한다.

이러한 로봇 청소기는 거리센서를 통해 청소구역 내에 설치된 가구나 사무용품, 벽 등의 장애물까지의 거리를 판별하고, 이에 따라 로봇 청소기의 좌륜모터와 우륜모터를 선택적으로 구동시킴으로써 스스로 방향을 전환해가면서 청소구역을 청소한다.

이와 같은 로봇 청소기는 주어진 명령에 의해서 자체에 저장되어 있는 맵 정보로 주행하여 청소작업을 수행하는데, 사용자의 명령에 의해 작업을 수행하는 이러한 방식은 레이아웃이 변경되지 않는 한 반복된다.

로봇 청소기가 맵 정보를 생성하기 위한 매핑동작을 설명한다.

먼저, 로봇 청소기는 작업공간의 일정 측면을 따라 이동하면서 충전기에 대한 거리 및 방향을 연산하여 현재위치를 파악하면서 작업공간을 스캔한다.

이때, 로봇 청소기는 충전기와 적외선 또는 초음파로 통신하며 작업공간을 스캔하는 동작을 계속 수행하면서, 충전기와의 사이에 장애물이 존재하는지를 판단한다. 로봇 청소기와 충전기 사이에 장애물이 없는 것으로 감지되면, 로봇 청소기는 계속하여 작업 공간을 스캔하며, 반면에, 로봇 청소기와 충전기 사이에 장애물이 있는 것으로 감지되면, 로봇 청소기는 해당 작업 공간에 대한 스캔을 잠시 중단하였다가 장애물이 없어지면, 다시 충전기와 적외선 또는 초음파로 통신하면서 나머지 작업공간을 스캔한다.

여기서, 로봇 청소기는 자신의 현재 위치를 바퀴에 설치된 엔코더를 이용하여 탐색하게 되는데, 이러한 엔코더를 이용하여 위치를 검출하는 방법은 바퀴의 미끄러짐이나 공회전에 의해 오차가 발생하는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위하여, 작업영역에 소정 간격으로 동일한 모양을 갖는 스티커나 반사판을 비컨으로 부착하고, 로봇 청소기가 CCD카메라를 이용하여 비컨을 인식하여 바퀴의 미끄러짐이나 공회전에 의해 발생된 오차를 보정하여 로봇 청소기와 충전기 사이의 거리를 인식한다.

그러나, CCD 카메라와 상기와 같은 비컨을 이용한 로봇 청소기의 위치 검출방법은 작업영역의 조명 밝기가 변한다거나 스티커나 반사판과 유사한 모양의 사물이 인식되면 오히려 거리 오차를 누적시키고, 조명밝기가 임계 치 이하로 낮아지거나 높아지면 CCD 카메라가 비컨을 인식하지 못하여 로봇 청소기가 자신의 위치를 확인하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 로봇 청소기가 현재위치를 확인하고 매핑시간에 의해 청소시간을 계산하여 청소구역에 맞는 청소시간을 적절하게 조절할 수 있는 로봇 청소기의 위치인식 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 로봇 청소기의 위치인식 방법의 구성은 적어도 하나 이상의 청소 구역 각각에 상이한 적외선 신호를 방사하는 적외선 송출비컨 또는 충전기가 각각 부착되어 있는 청소 환경에서, 상기 적어도 하나 이상의 청소 구역에 진입 시, 로봇 청소기가 상기 청소 구역을 식별할 수 있는 적외선 신호를 수신하는 단계와, 상기 로봇 청소기가 상기 수신한 적외선 신호에 의해 현재 위치한 청소 구역을 식별하고, 현재 위치한 청소 구역을 장애물 감지센서에 의해 감지하여 매핑하고, 매핑시간을 측정하는 단계 및 상기 로봇 청소기가 상기 매핑시간에 의해 청소구역의 면적을 계산하여 청소 시간을 설정한 후 청소를 수행하는 단계를 포함한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 로봇 청소기의 위치인식 방법은 매핑시간 혹은 복잡도에 의해 청소구역의 면적을 계산하여 청소 시간을 설정한 후 청소 를 수행하는 단계를 포함함으로써 청소구역에 맞는 청소패턴을 선택하고, 청소구역에 청소시간을 적절하게 조절할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 로봇 청소기의 위치인식 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

실시예

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 위치인식 방법의 블록도이며, 도 2는 도 1의 블록도에 따른 로봇 청소기의 청소구역에 대한 청소 개념도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 위치인식 방법은, 적어도 하나 이상의 청소 구역 각각에 설치되어 상이한 적외 선 신호를 방사하는 적외선 송출비컨 또는 충전기(100)가 각각 부착되어 있는 청소 환경에서, 로봇 청소기가 상기 적어도 하나 이상의 청소 구역에 진입 시 상기 청소 구역을 식별할 수 있는 적외선 신호를 수신하는 단계, 상기 수신한 적외선 신호에 의해 현재 위치한 청소 구역을 식별하고, 현재 위치한 청소 구역을 장애물 감지센서에 의해 감지하여 매핑하고, 매핑시간을 측정하는 단계 및 상기 매핑시간과 매핑시 장애물 감지 횟수에 의해 청소구역의 청소시간을 산출하여 청소 시간을 설정하고 청소를 수행하는 단계를 포함한다.

우선, 로봇 청소기가 적외선 신호를 수신한 후 매핑시간을 측정하는 단계를 설명하면 다음과 같다.

로봇 청소기(110)는 공간이 분리되고 로봇 청소기(110)가 주행할 수 있는 서로 간의 연결통로가 형성된 다수개의 청소구역을 모두 주행한다. 이때, 청소구역에는 적외선을 방출하는 적외선 송출비컨이 설치되어 있으므로 로봇 청소기(110)는 각 청소구역을 인식할 수 있고, 각각의 청소구역을 주행하면서 현재위치를 인식할 수 있다.

즉, 로봇 청소기(110)는 어느 청소구역에 설치된 제1 적외선 송출비컨(131)에 근접한 위치인 제1 시작위치에서, 근접센서에 의한 벽면의 거리유지에 의해 벽면을 따라 이동하면서 청소구역의 매핑을 시작하게 되고, 다시 제1 시작위치에 도달한 후 제1 적외선 송출비컨(131)에서 송출되는 적외선 신호에 의해 매핑의 제1 시작위치를 확인한 후 다른 위치로 이동하게 되며, 제1 시작위치에서 제1 시작위치로 다시 도달하는 제1 매핑시간을 메모리에 저장한다.

이후, 로봇 청소기(110)는 제1 매핑시간에 따른 청소시간을 산출하여 제1 청소구역(121)을 청소할 수 있다. 이때, 벽면의 굴곡이 많거나 장애물이 많을 경우에는 매핑시간이 보다 오래 소요되므로 청소시간이 늘어날 수 있다. 또한, 로봇 청소기는 장애물 감지 횟수를 저장하여 방의 복잡도에 따라 청소시간을 늘어나게 하거나 줄어들게 할 수 있다.

한편, 벽면의 굴곡이 다소 많다고 인식될 경우, 로봇 청소기(110)는 벽면을 따라 이동하면서 청소구역의 외측인 벽면에서 청소구역의 내측 중앙부로 나선형으로 이동하면서 청소를 수행하는 나선형 내측이동 청소패턴(140)을 수행하기보다, 청소구역의 중앙에서 벽면의 외측으로 나선형으로 이동하는 나선형 외측이동 청소패턴(140)을 수행하거나, 랜덤(RANDOM)하게 벽면과 벽면 사이의 반복적인 이동인 랜덤 주행으로 청소를 수행하여 전반적으로 청소구역의 청소를 할 수 있다.

이때, 로봇 청소기(110)는 제1 청소구역(121)의 청소를 수행하지 않고, 제1 청소구역(121)에서 벽면을 따라 이동하여 제2 청소구역(122)으로 바로 진입할 수 있으며, 제2 청소구역(122)에 있는 제2 적외선 송출비컨(132)에서 적외선을 수신하는 위치를 제2 시작위치로 설정하여 제2 청소구역(122)의 벽면을 따라 이동하고 다시 제2 시작위치에 도달하여 적외선 송출비컨에서 적외선 신호를 다시 감지하여 제2 청소구역(122)의 제2 매핑시간을 산출할 수 있다.

이와 같이, 로봇 청소기(110)는 제1, 2····· 청소구역에서 각각 매핑시간을 측정하고 청소시간을 산출한 후 청소를 수행하거나, 또는 모든 청소구역을 이동하면서 각 청소구역별로 매핑시간을 측정하여 청소시간을 산출한 후, 각 청소구 역 별로 청소시간을 메모리에 저장하여 두었다가, 청소구역 별로 이동하면서 일괄적으로 청소를 수행할 수 있다. 또한, 로봇 청소기(110)는 지정된 위치에서만 상기와 같은 매핑시간에 따라 청소를 수행할 수도 있다.

그리고, 제1, 2····청소구역에는 제1, 2·····적외선 송출비컨이 설치되어 있으며, 각각의 적외선 송출비컨은 청소구역 간의 연결통로를 지나 로봇 청소기(110)가 청소구역에 진입했을 때 어느 청소구역인지 인식할 수 있게 각 청소구역의 출입구에 설치될 수 있다.

다음으로, 로봇 청소기가 청소시간을 산출하여 청소를 수행하는 단계를 설명하면 다음과 같다.

즉, 로봇 청소기(110)는 청소구역의 매핑시간에 따른 청소시간에 따라 청소구역을 랜덤하게 이동하면서 청소를 수행할 수 있는데, 청소구역 간의 이동거리가 최소화되는 청소순서를 계산하여 청소를 수행할 수 있다.

여기서, 매핑시간을 산출하는 단계는, 청소구역의 적외선 송출비컨에 로봇 청소기가 근접할 때 적외선 송출비컨을 감지하여 로봇 청소기의 내부에 구비된 타이머가 작동되는 단계 및 청소구역의 매핑 후에 적외선 송출비컨에 로봇 청소기가 다시 근접할 때 적외선 송출비컨을 감지하여 타이머의 시간이 완료되는 단계를 포함한다.

즉, 로봇 청소기(110)가 어느 청소구역에 진입한 후 적외선 송출비컨에 근접하여 적외선을 감지하는 위치가 매핑시간의 시작위치가 되며, 시작위치에서 로봇 청소기(110)의 내부에 구비된 타이머가 작동하고, 로봇 청소기(110)가 청소구역의 매핑을 마친 후에 다시 시작위치에 도달할 때까지 타이머에서 측정된 시간이 매핑시간이 되며, 매핑시간에 따라 산출된 시간이 청소시간이 될 수 있다.

이때, 로봇 청소기(110)는, 매핑시간과 청소시간을 비례적으로 산출한 테이블을 미리 메모리에 저장하여 두었다가, 타이머에 의해 측정된 매핑시간에 가장 근접한 청소시간을 상기 테이블에서 선택하여 청소시간으로 정할 수 있으며, 또는, 매핑시간에 따른 청소시간을 비례적으로 산출할 수 있는 수식을 사용하여 매핑시간 별로 청소시간을 산출하여 청소시간을 정할 수도 있다.

한편, 로봇 청소기(110)가 매핑시간을 산출하는 또 다른 단계는, 청소구역의 적외선 송출비컨에 로봇 청소기가 근접할 때 적외선 송출비컨을 감지하여 로봇 청소기의 내부에 구비된 타이머의 현재시간을 추출하는 단계 및 청소구역의 매핑 후에 적외선 송출비컨에 로봇 청소기가 다시 근접할 때 적외선 송출비컨을 감지하여 타이머의 경과시간을 측정하는 단계를 포함하며, 현재시간을 추출하는 단계 및 타이머의 경과시간을 측정하는 단계는 로봇 청소기(110)의 제어부에 구비된 마이컴 조작 프로그램에 의해 용이하게 실시될 수 있는데, 상기 어느 하나의 단계와 상기 다른 단계 사이에는, 충전지의 용량에 따른 이동거리를 연속적으로나 간헐적으로 계산하고, 적외선 송출비컨을 감지하여, 청소구역의 위치를 확인한 후 벽면을 따라 이동하거나 혹은 직접 충전기(100)의 위치로 복귀하는 단계가 포함될 수 있다.

즉, 로봇 청소기(110)는 청소구역을 매핑하고 있는 상태, 청소구역 간을 이동하고 있는 상태, 청소를 수행하고 있는 상태에서 충전기(100)가 있는 청소구역과 현재 위치한 청소구역을 알 수 있으므로 충전기(100)까지 개략적인 최적 이동거리 를 계산할 수 있고, 모든 청소구역에 대한 청소를 마칠 때까지 청소시간을 알 수 있으므로, 배터리의 용량이 청소를 마치고 충전기(100)까지 도달할 때까지 부족하다고 판단될 경우, 로봇 청소기(110)는 즉시 충전기(100)까지 이동하여 충전을 수행할 수 있다. 이때, 로봇 청소기(110)는 적외선 송출비컨에 의해 현재위치를 인식하게 되며, 충전기(100)로 향할 수 있는 벽면을 따라 이동하여 충전기(100)까지 이동한다.

그리고, 매핑시간을 측정하는 단계에는 장애물 감지센서에 의해 벽면의 굴곡이나 장애물을 지나면서 방향전환횟수를 감지하는 단계가 포함될 수 있다.

로봇 청소기(110)가 청소구역의 매핑과정에서 청소구역의 벽면을 따라 벽면이 꺽이는 위치에서 방향전환을 하거나, 장애물을 만나게 되더라도 방향전환을 하게 되는데, 벽면이 꺽이는 굴곡 지점이 많거나 장애물이 많게 되면 로봇 청소기(110)의 규칙적인 주행이 어렵게 되므로 로봇 청소기(110)의 매핑(Mapping) 시간이 증가하게 된다. 따라서, 로봇 청소기는 방의 복잡도(방향 전환 및 장애물 감지 횟수를 이용하여 판단)와, 맵핑 시간을 이용하여 청소 시간을 조절할 수 있다.

또한, 로봇 청소기가 방향전환횟수를 감지하는 단계 이후에는 상기 방향전환횟수에 따라 청소시간을 조절하는 단계가 포함됨으로써 청소구역의 복잡정도에 따라 청소패턴의 설정단계 및 청소시간 추가단계가 포함될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 위치인식 방법의 블록도이다.

도 2는 도 1의 블록도에 따른 로봇 청소기의 청소구역에 대한 청소 개념도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

100: 충전기　　　　　　　　　　　　　 110: 로봇 청소기

121: 제1 청소구역　　　　　　　 122: 제2 청소구역

131: 제1 적외선 송출비컨 132: 제2 적외선 송출비컨

140: 청소패턴

Claims (7)

1. 적어도 하나 이상의 청소 구역 각각에 상이한 적외선 신호를 방사하는 적외선 송출비컨 또는 충전기가 각각 부착되어 있는 청소 환경에서, 상기 적어도 하나 이상의 청소 구역에 진입 시, 로봇 청소기가 상기 청소 구역을 식별할 수 있는 적외선 신호를 수신하는 단계;

   상기 로봇 청소기가, 상기 수신한 적외선 신호에 의해 현재 위치한 청소 구역을 식별하고, 현재 위치한 청소 구역을 장애물 감지센서에 의해 감지하여 매핑하고, 매핑시간을 측정하는 단계; 및

   상기 로봇 청소기가, 상기 매핑시간에 의해 청소구역의 면적을 계산하여 청소 시간을 설정한 후 청소를 수행하는 단계를 포함하는 로봇 청소기의 위치인식 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 매핑시간을 측정하는 단계는,

   상기 로봇 청소기가, 청소구역의 상기 적외선 송출비컨에 근접할 때 상기 적외선 송출비컨을 감지하여 상기 로봇 청소기의 내부에 구비된 타이머를 작동시키는 단계; 및

   상기 청소구역의 매핑 후에 상기 적외선 송출비컨에 상기 로봇 청소기가 다시 근접할 때, 상기 로봇 청소기가 상기 적외선 송출비컨을 감지한 후 상기 타이머 의 시간을 완료 시켜, 상기 타이머의 시간을 상기 매핑시간으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 위치인식 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 매핑시간을 측정하는 단계는,

   상기 로봇 청소기가, 청소구역의 상기 적외선 송출비컨에 근접할 때 상기 적외선 송출비컨을 감지하여 상기 로봇 청소기의 내부에 구비된 타이머의 제1현재시간을 추출하는 단계; 및

   청소구역의 매핑 후에 상기 적외선 송출비컨에 로봇 청소기가 다시 근접할 때, 상기 로봇 청소기가 상기 적외선 송출비컨을 감지하여 상기 타이머의 제2현재시간을 추출하여, 상기 제1현재시간과 제2현재시간 간의 경과시간을 상기 매핑시간으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 위치인식 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 로봇 청소기가, 충전지의 용량에 따른 이동거리를 계산하고, 상기 적외선 송출비컨을 감지하여 청소구역의 위치를 확인한 후, 청소를 완료하기 위한 충전지의 용량이 부족하다고 판단된 경우에는, 상기 충전기의 위치로 직접 복귀하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 로봇 청소기의 위치인식 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 매핑시간은,

   상기 장애물 감지센서에 의해 벽면의 굴곡을 지나면서 감지된 방향전환횟수 또는 부딪히는 횟수를 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 위치인식 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 로봇 청소기가, 상기 방향전환횟수 또는 부딪히는 횟수를 이용하여 청소시간을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 위치인식 방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 로봇 청소기가, 상기 수신한 적외선 신호에 의해 현재 위치한 청소 구역을 식별하는 한편, 상기 적외선 신호를 이용하여 기 설정된 청소구역을 찾아가는 단계를 더 포함하는 로봇 청소기의 위치인식 방법.

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