KR20110085500A - 로봇 청소기 및 이의 제어 방법 - Google Patents

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KR20110085500A
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백승민
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엘지전자 주식회사
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Abstract

로봇 청소기 및 이의 제어 방법이 개시된다. 본 발명은 벽면 인식유닛을 통해 청소 영역의 벽면을 인식하고, 초기 주행 방향에 무관하게 상기 벽면을 근거로 초기에 벽면에 수직 또는 평행하게 주행 방향이 설정된 경우와 동일하게 청소 주행 경로를 설정할 수 있도록 함으로써 청소 영역의 누락 없이 청소를 수행할 수 있도록 하고, 사용자 편의성이 제고되며, 로봇 청소기의 운용 효율이 향상된다.

Description

로봇 청소기 및 이의 제어 방법{ROBOT CLEANER AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
본 발명은 로봇 청소기에 관한 것으로서, 청소 공간의 벽면을 인식하여 초기 주행 방향과 무관하게 일정한 청소 주행 경로를 가지는 로봇 청소기 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일 부분을 담당하여 왔다. 최근에는 로봇을 응용한 분야가 더욱 확대되어, 의료용 로봇, 우주 항공 로봇 등이 개발되고, 일반 가정에서 사용할 수 있는 가정용 로봇도 만들어지고 있다.
상기 가정용 로봇의 대표적인 예는 로봇 청소기로서, 일정 영역을 스스로 주행하면서 주변의 먼지 또는 이물질을 흡입하여 청소하는 가전기기의 일종이다. 이러한 로봇 청소기는 일반적으로 충전 가능한 배터리를 구비하고, 주행 중 장애물을 피할 수 있는 장애물 센서를 구비하여 스스로 주행하며 청소할 수 있다.
초기의 로봇 청소기는 스스로 주행하면서 무작위로 청소를 수행하였는데, 장애물 등에 의해 청소를 수행하지 못하는 영역이 발생하는 문제점이 있었다. 이를 보완하기 위해 최근에는 상기 로봇 청소기가 스스로 주행하면서 영역을 모두 청소하기 위해서, 전체 청소 영역을 복수의 소영역(이하, 셀)으로 구분하여 청소를 수행하거나, 청소 영역에 대한 청소지도를 작성하여 작성된 청소지도 내에서 청소가 된 영역과 청소를 하여야 할 영역 등 청소 영역을 판단하여 청소를 수행하는 기술이 개발, 향상되고 있다.
그러나, 종래 기술에 따른 로봇 청소기는, 초기에 놓인 방향에 따라 주행 방향이 결정되고, 초기 주행 방향을 기준으로 청소 경로를 설정하여 청소를 수행하게 되는데, 벽면과 비스듬히 놓인 경우에는 비효율적인 주행 경로가 생성되는 문제점이 있다. 이에 따라, 종래 기술에 따른 로봇 청소기는, 청소 누락 지역이 발생하게 되고, 청소 성능이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 청소 공간의 벽면을 인식하여 초기 주행 방향과 무관하게 일정한 청소 주행 경로를 갖는 로봇 청소기 및 이의 제어 방법을 제공함에 일 목적이 있다.
본 발명은, 벽면 인식유닛을 통해 청소 영역의 벽면을 인식하고, 상기 벽면을 근거로 초기에 벽면에 수직 또는 평행하게 주행 방향이 설정된 경우와 동일하게 청소 주행 경로를 설정할 수 있는 로봇 청소기 및 이의 제어 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 로봇 청소기는, 하나 이상의 센서를 포함하고, 초기 주행 방향에서 벽면을 인식하여 벽면 정보를 출력하는 벽면 인식유닛과, 상기 초기 주행 방향과 상기 벽면 정보를 근거로 주행 경로를 설정하는 제어유닛을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 벽면 인식유닛은, 상기 벽면과의 거리를 측정하여 거리 정보를 출력하는 거리 측정센서와, 상기 거리 측정센서로부터 출력된 거리 정보를 근거로 선분을 추출하는 선분 추출부를 포함하여 구성된다. 또 다른 예로, 상기 벽면 인식유닛은, 상기 로봇 청소기의 본체에 구비되고, 영상을 촬영하여 영상 정보를 출력하는 카메라와, 상기 영상 정보를 근거로 선분을 추출하는 선분 추출부를 포함하여 구성된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 로봇 청소기는, 충전 가능한 전원 공급 수단을 구비하여 로봇 청소기 내로 전원을 공급하는 전원유닛과, 바퀴를 구동하여 로봇 청소기를 이동하는 구동유닛과, 하나 이상의 버튼을 구비하여 직접 제어 명령을 입력받는 입력유닛과, 하나 이상의 센서를 포함하고, 초기 주행 방향에서 벽면을 인식하여 벽면 정보를 출력하는 벽면 인식유닛과, 주변의 장애물을 검출하여 장애물 정보를 출력하는 장애물 검출유닛과, 상기 장애물 정보를 근거로 청소지도를 작성하여 상기 청소지도를 근거로 청소를 수행하고, 상기 초기 주행 방향과 상기 벽면 정보를 근거로 주행 경로를 설정하는 제어유닛을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 벽면 인식유닛은, 상기 벽면과의 거리를 측정하여 거리 정보를 출력하는 거리 측정센서와, 상기 거리 측정센서로부터 출력된 거리 정보를 근거로 선분을 추출하는 선분 추출부를 포함하여 구성된다. 또 다른 예로, 상기 벽면 인식유닛은, 상기 로봇 청소기의 본체에 구비되고, 영상을 촬영하여 영상 정보를 출력하는 카메라와, 상기 영상 정보를 근거로 선분을 추출하는 선분 추출부를 포함하여 구성된다. 또한, 상기 벽면 인식유닛은, 상기 선분을 이용하여 상기 벽면의 형상을 인식하는 형상 인식부를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어 방법은, 초기 주행 방향에서 벽면을 인식하는 단계와, 상기 초기 주행 방향과 상기 인식된 벽면을 근거로 주행 경로를 설정하는 단계를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어 방법은, 상기 주행 경로에 따라 청소 영역을 탐색하는 단계와, 상기 청소 영역 내의 장애물을 검출하여 장애물 정보를 출력하는 단계와, 상기 장애물 정보를 근거로 청소지도를 작성하는 단계와, 상기 청소지도를 근거로 청소를 수행하는 단계를 더 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어 방법에 있어서, 상기 벽면을 인식하는 단계는, 상기 벽면과의 거리를 측정하는 과정과, 상기 측정된 거리로부터 선분을 추출하는 과정을 포함하여 구성된다. 또 다른 예로, 상기 벽면을 인식하는 단계는, 상기 로봇 청소기 주변의 영상 정보를 획득하는 과정과, 상기 영상 정보로부터 선분을 추출하는 과정을 포함하여 구성된다. 또한, 상기 벽면을 인식하는 단계는, 상기 선분을 이용하여 상기 벽면의 형상을 인식하는 과정을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어 방법에 있어서, 상기 주행 경로를 설정하는 단계는, 상기 선분과 상기 초기 주행 방향이 이루는 각도를 산출하는 과정과, 주행 방향을 변경하는 과정을 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 로봇 청소기 및 이의 제어 방법은, 벽면 인식유닛을 통해 청소 영역의 벽면을 인식하고, 상기 벽면을 근거로 초기에 벽면에 수직 또는 평행하게 주행 방향이 설정된 경우와 동일하게 청소 주행 경로를 설정할 수 있도록 함으로써 청소 영역의 누락 없이 청소를 수행하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따라 사용자 등이 로봇 청소기의 초기 주행 방향을 자유롭게 설정할 수 있게 됨으로써 사용자 편의성이 제고되고, 로봇 청소기의 운용 효율이 향상된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 로봇 청소기의 외관을 도시한 사시도;
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 로봇 청소기의 구성을 개략적으로 도시한 블록도;
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 벽면 인식 및 주행 경로 설정 동작을 설명하기 위해 보인 도;
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 청소기의 벽면 인식 및 주행 경로 설정 동작을 설명하기 위해 보인 도;
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 로봇 청소기의 제어 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 로봇 청소기 및 이의 제어 방법을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 5를 함께 참조하면, 본 발명에 따른 로봇 청소기(1)는, 하나 이상의 센서를 포함하고, 초기 주행 방향에서 벽면을 인식하여 벽면 정보를 출력하는 벽면 인식유닛(100)과, 상기 초기 주행 방향과 상기 벽면 정보를 근거로 주행 경로를 설정하는 제어유닛(200)을 포함하여 구성된다.
도 1, 도 3, 및 도 4를 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기(1)는, 하나 이상의 센서를 포함하고, 초기 주행 방향에서 벽면을 인식하여 벽면 정보를 출력하는 벽면 인식유닛(100)과, 상기 초기 주행 방향과 상기 벽면 정보를 근거로 주행 경로를 설정하는 제어유닛(200)을 포함하고, 상기 벽면 인식유닛(100)은, 상기 벽면과의 거리를 측정하여 거리 정보를 출력하는 거리 측정센서(110)와, 상기 거리 측정센서로부터 출력된 거리 정보를 근거로 선분을 추출하는 선분 추출부(130)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 거리 측정센서(110)로는 초음파 센서, 적외선 삼각 측량 방식을 이용하여 거리를 정확히 산출할 수 있는 PSD (Position Sensitive Device) 센서, 또는 레이저를 발사한 뒤 반사되어 되돌아오는 레이저를 검출하여 정확한 거리를 측정하는 레이저 거리 측정기(Laser Range Finder; LRF) 등이 사용될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하여 상기 로봇 청소기가 상기 거리 측정센서(110)를 이용하여 벽면을 인식하고, 주행 경로를 변경하는 동작을 설명한다. 상기 로봇 청소기는 놓인 방향에 따라 초기 주행 방향을 인식하고, 상기 초기 주행 방향을 근거로 하여 초기 주행 경로를 설정한다. 즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 로봇 청소기가 벽면과 비스듬하게 놓인 결과, 상기 로봇 청소기는 초기 주행 방향이 벽면과 수직 또는 평행하게 인식되지 아니한다. 이 경우에 복수의 셀을 설정하여 청소를 수행하는 로봇 청소기의 경우에 상기 셀들이 벽면과 수직 또는 평행하게 형성되지 아니할 수 있다. 상기 거리 측정센서(110)는 상기 벽면에 초음파, 레이저 또는 광을 조사하고, 반사된 초음파, 레이저 또는 광을 수신하여 상기 로봇 청소기와 상기 벽면 사이의 거리를 측정하여 거리 정보를 상기 선분 추출부(130)에 출력한다. 상기 선분 추출부(130)는 상기 로봇 청소기가 이동함에 따라 상기 거리 측정센서(110)로부터 출력되는 거리 정보로부터 소정 연산을 거쳐 선분을 추출한다. 상기 제어유닛(200)은 상기 선분과 로봇 청소기의 초기 주행 방향과의 각도를 산출하고, 상기 각도를 90도 또는 180로 변경하여 로봇 청소기의 주행 방향을 변경한다. 이에 따라 로봇 청소기의 주행 경로 역시 수정된다.
상기 벽면 인식유닛(100)은, 상기 선분을 이용하여 상기 벽면의 형상을 인식하는 형상 인식부(140)를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 로봇 청소기는, 상기 형상 인식부(140)를 통해 벽면의 형상을 인식하고, 인식된 벽면의 형상으로부터 벽면의 기울기를 산출할 수 있다.
여기서, 도 2를 참조하면, 상기 벽면 인식유닛(100)은, 상기 로봇 청소기의 본체에 구비되고, 영상을 촬영하여 영상 정보를 출력하는 카메라(120)를 더 포함할 수 있고, 상기 선분 추출부(130)는, 상기 영상 정보를 근거로 선분을 추출하는 것을 특징으로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 청소기(1)는, 충전 가능한 전원 공급 수단을 구비하여 로봇 청소기 내로 전원을 공급하는 전원유닛(400)과, 바퀴를 구동하여 로봇 청소기를 이동하는 구동유닛(500)과, 하나 이상의 버튼을 구비하여 직접 제어 명령을 입력받는 입력유닛(600)과, 하나 이상의 센서를 포함하고, 초기 주행 방향에서 벽면을 인식하여 벽면 정보를 출력하는 벽면 인식유닛(100)과, 주변의 장애물을 검출하여 장애물 정보를 출력하는 장애물 검출유닛(800)과, 상기 장애물 정보를 근거로 청소지도를 작성하여 상기 청소지도를 근거로 청소를 수행하고, 상기 초기 주행 방향과 상기 벽면 정보를 근거로 주행 경로를 설정하는 제어유닛(200)을 포함하여 구성된다.
상기 전원유닛(400)은 로봇 청소기가 이동하고, 청소를 수행하는데 따른 동작 전원을 공급하며, 내에 구비된 상기 전원 공급 수단, 즉 배터리 잔량이 부족하면 충전대로부터 충전 전류를 공급받아 충전한다.
상기 구동유닛(500)은 복수의 주바퀴와 하나 이상의 보조바퀴를 포함하는 상기 다수의 바퀴를 회전시키는 소정의 휠모터(Wheel Motor)를 구동하여 로봇 청소기가 이동하도록 한다.
사용자 등은 상기 입력유닛(600)을 통해 상기 로봇 청소기에 직접 제어 명령을 입력하거나, 또는 상기 저장유닛(300)에 저장된 주행 방향, 주행 경로, 장애물 위치 등의 장애물 정보나, 청소지도, 청소 영역에 관한 정보, 상기 장애물 검출유닛(800)이나, 벽면 인식유닛(100)을 통해 검출되거나 인식된 정보들을 출력하도록 하는 명령을 입력할 수 있다. 상기 입력유닛(600)은 장애물의 위치, 로봇 청소기의 위치 등의 위치 정보나, 청소 영역, 복수의 셀들이나 청소지도를 확인하는 명령을 입력하는 확인버튼, 설정하는 명령을 입력하는 설정버튼, 재설정하는 명령을 입력하는 재설정버튼, 삭제버튼, 청소시작버튼, 정지버튼 중 하나 이상의 입력 버튼을 구비할 수 있다.
상기 장애물 검출유닛(800)은, 상기 청소 영역 내에서 이동 중이거나, 청소 중에 로봇 청소기 주변의 장애물을 검출하고, 상기 장애물의 유무, 또는 위치, 크기 등의 장애물 정보를 상기 제어유닛(200)에 출력한다. 상기 장애물 검출유닛(800)으로는 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서(Radio Frequency Sensor)나 범퍼(Bumper) 등을 사용할 수 있다.
상기 로봇 청소기는, 현재 이동 시. 이전 이동 시, 또는 청소 시에 상기 장애물 검출유닛(800)을 통해 검출된 장애물의 위치 등의 장애물 정보, 상기 제어유닛(200)을 통해 수정된 주행 방향, 주행 경로, 또는 작성된 청소지도 중 하나 이상의 정보를 저장하는 저장유닛(300)을 더 포함할 수 있다. 상기 저장유닛(300)은 비휘발성 메모리인 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 비휘발성 메모리(Non-Volatile Memory, NVM, NVRAM)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 저장 장치로서, 롬(ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 마그네틱 컴퓨터 기억 장치(예를 들어, 하드 디스크, 디스켓 드라이브, 마그네틱 테이프), 광디스크 드라이브 등을 포함하며, 천공 카드, 페이퍼 테이프 뿐만 아니라, 마그네틱 RAM, PRAM 등을 포함한다. 또한, 상기 저장유닛(300)은 상기 청소 영역 내에서의 로봇 청소기의 주행 기록을 더 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장유닛(300)은 상기 청소 영역과, 복수의 셀들을 저장한다.
상기 로봇 청소기는, 상기 저장유닛(300)에 저장된 방 정보, 장애물 정보나 청소 영역에 관한 정보, 상기 벽면 인식유닛(100), 상기 장애물 검출유닛(800)이나, 상기 위치 인식유닛을 통해 검출되거나 인식된 정보들과, 상기 제어유닛(200)을 통해 작성된 청소지도, 수정된 주행 방향, 주행 경로 등을 디스플레이하는 디스플레이유닛(700)을 더 포함할 수 있다. 상기 디스플레이유닛(700)은 로봇 청소기를 구성하는 각 유닛들의 현재 상태와, 현재 청소 상태 등의 상태 정보들을 더 표시할 수 있다. 상기 디스플레이유닛(700)은 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED), 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마표시패널(Plasma Display Panel), 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 중 어느 하나의 소자로 형성될 수 있다. 이때, 상기 입력유닛(600)과 디스플레이유닛(700)은 입력 또는 출력이 모두 가능한 터치스크린의 형태를 가질 수 있다.
상기 로봇 청소기는, 로봇 청소기의 위치를 인식하여 위치 정보를 출력하는 위치 인식유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 위치 인식유닛으로는 속도 및 위치를 인식하는 가속도 센서(미도시), 로봇 청소기의 바퀴를 구동하는 휠모터와 연결되어 속도를 검출하는 인코더(미도시), 로봇 청소기의 회전 속도를 검출하는 자이로 센서(미도시) 중 하나 이상의 센서가 사용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 벽면 인식유닛(100)은, 상기 벽면과의 거리를 측정하여 거리 정보를 출력하는 거리 측정센서(110)와, 상기 거리 측정센서로부터 출력된 거리 정보를 근거로 선분을 추출하는 선분 추출부(130)를 포함하여 구성된다.
도 6 및 도 7을 참조하여 상기 로봇 청소기가 상기 거리 측정센서(110)를 이용하여 벽면을 인식하고, 주행 경로를 변경하는 동작을 설명한다. 상기 로봇 청소기는 놓인 방향에 따라 초기 주행 방향을 인식하고, 상기 초기 주행 방향을 근거로 하여 초기 주행 경로를 설정한다. 즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 로봇 청소기가 벽면과 비스듬하게 놓인 결과, 상기 로봇 청소기는 초기 주행 방향이 벽면과 수직 또는 평행하게 인식되지 아니한다. 이 경우에 복수의 셀을 설정하여 청소를 수행하는 로봇 청소기의 경우에 상기 셀들이 벽면과 수직 또는 평행하게 형성되지 아니할 수 있다. 상기 거리 측정센서(110)는 상기 벽면에 초음파, 레이저 또는 광을 조사하고, 반사된 초음파, 레이저 또는 광을 수신하여 상기 로봇 청소기와 상기 벽면 사이의 거리를 측정하여 거리 정보를 상기 선분 추출부(130)에 출력한다. 상기 선분 추출부(130)는 상기 로봇 청소기가 이동함에 따라 상기 거리 측정센서(110)로부터 출력되는 거리 정보로부터 소정 연산을 거쳐 선분을 추출한다. 상기 제어유닛(200)은 상기 선분과 로봇 청소기의 초기 주행 방향과의 각도를 산출하고, 상기 각도를 90도 또는 180로 변경하여 로봇 청소기의 주행 방향을 변경한다. 이에 따라 로봇 청소기의 주행 경로 역시 수정된다.
상기 벽면 인식유닛(100)은, 상기 선분을 이용하여 상기 벽면의 형상을 인식하는 형상 인식부(140)를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 로봇 청소기는, 상기 형상 인식부(140)를 통해 벽면의 형상을 인식하고, 인식된 벽면의 형상으로부터 벽면의 기울기를 산출할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 벽면 인식유닛(100)은, 상기 로봇 청소기의 본체에 구비되고, 영상을 촬영하여 영상 정보를 출력하는 카메라(120)와, 상기 영상 정보를 근거로 선분을 추출하는 선분 추출부(130)를 포함하여 구성된다. 또한, 상기 벽면 인식유닛(100)은, 상기 선분을 이용하여 상기 벽면의 형상을 인식하는 형상 인식부(140)를 더 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 카메라(120)는 주변 영상을 촬영하여 영상 정보를 획득하여 이를 상기 선분 추출부(130)에 전달하면, 상기 선분 추출부(130)는 상기 영상 정보로부터 선분을 추출하고, 상기 제어유닛(200)는 상기 선분과 로봇 청소기의 초기 주행 방향과의 각도를 산출하고, 상기 각도를 상기 벽면과 수직 또는 평행하게 변경하여 로봇 청소기의 주행 방향을 변경한다. 이에 따라 로봇 청소기의 주행 경로 역시 수정된다. 여기서, 상기 카메라(120)로는 전방을 촬영하는 전방 카메라, 상방을 촬영하는 상방 카메라 모두 사용될 수 있다. 상방 카메라는 소정의 위치에서도 상방의 모든 영역, 천장의 모든 영역이 촬영될 수 있도록 화각이 넓은 렌즈를 사용하여, 예를 들어 화각이 160도 이상인 렌즈, 상방의 영상을 촬영하여 영상 정보를 출력하면, 상기 선분 추출부(130)는 천장을 포함하는 상방 영역에 존재하는 형광등, 인테리어 구조물 등의 자연 표식을 이용하여 특징점을 추출하여 선분을 추출하거나, 벽면과 천장이 만나는 선분을 추출한다.
상기 제어유닛(200)은 상기 장애물 검출유닛(800)을 통해 검출된 장애물 정보를 이용하거나, 검출된 장애물 정보와 함께 청소 영역 내의 구조물을 이용하거나, 검출된 장애물과 함께 상기 위치 인식 유닛을 통해 인식된 위치 정보를 근거로 하여 청소지도를 작성한다. 또한, 상기 제어유닛(200)은 상기 청소지도를 근거로 청소를 수행하는데, 상기 주행 경로에 따라 청소 패턴을 설정하거나, 상기 청소 영역을 복수의 셀로 구분하여 청소 패턴을 설정한 다음, 설정된 청소 패턴에 따라 청소를 수행한다. 물론, 상기 로봇 청소기는, 랜덤 방식, 스파이럴 방식, 지그재그 방식 등의 청소 방식 모두를 사용할 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어 방법은, 초기 주행 방향에서 벽면을 인식하는 단계(S100)와, 상기 초기 주행 방향과 상기 인식된 벽면을 근거로 주행 경로를 설정하는 단계(S200)를 포함하여 구성된다. 이하 장치의 구성은 도 1 내지 도 5를 참조한다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 제어 방법에 있어서, 상기 벽면을 인식하는 단계(S100)는, 상기 벽면과의 거리를 측정하는 과정(S110)과, 상기 측정된 거리로부터 선분을 추출하는 과정(S120)을 포함하여 구성된다. 또한, 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어 방법에 있어서, 상기 주행 경로를 설정하는 단계(S200)는, 상기 선분과 상기 초기 주행 방향이 이루는 각도를 산출하는 과정(S210)과, 주행 방향을 변경하는 과정(S220)을 포함하여 구성된다.
도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 제어 방법을 설명한다. 상기 로봇 청소기는 놓인 방향에 따라 초기 주행 방향을 인식하고(S10), 상기 초기 주행 방향을 근거로 하여 초기 주행 경로를 설정한다. 즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 로봇 청소기가 벽면과 비스듬하게 놓인 결과, 상기 로봇 청소기는 초기 주행 방향이 벽면과 수직 또는 평행하게 인식되지 아니한다. 이 경우에 복수의 셀을 설정하여 청소를 수행하는 로봇 청소기의 경우에 상기 셀들이 벽면과 수직 또는 평행하게 형성되지 아니할 수 있다. 그런 다음, 상기 로봇 청소기는 상기 벽면에 초음파, 레이저 또는 광을 조사하고, 반사된 초음파, 레이저 또는 광을 수신하여 상기 로봇 청소기와 상기 벽면 사이의 거리를 측정한다(S110). 또한, 상기 로봇 청소기는 거리 정보로부터 소정 연산을 거쳐 선분을 추출한다(S130). 상기 로봇 청소기는 상기 선분과 로봇 청소기의 초기 주행 방향과의 각도를 산출하고(S210), 상기 각도를 90도 또는 180로 변경하여 로봇 청소기의 주행 방향을 변경한다(S220). 이에 따라 로봇 청소기의 주행 경로 역시 수정된다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 청소기의 제어 방법에 있어서, 상기 벽면을 인식하는 단계(S100)는, 상기 로봇 청소기 주변의 영상 정보를 획득하는 과정(S120)을 포함하고, 상기 선분을 추출하는 과정(S120)은 상기 영상 정보로부터 선분을 추출하는 것을 특징으로 한다. 또한, 도 10을 참조하면, 상기 주행 경로를 설정하는 단계(S200)는, 상기 선분과 상기 초기 주행 방향이 이루는 각도를 산출하는 과정(S210)과, 주행 방향을 변경하는 과정(S220)을 포함하여 구성된다.
도 8을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 청소기의 제어 방법을 설명한다. 상기 로봇 청소기는 주변 영상을 촬영하여 영상 정보를 획득하여 이를 전달한다(S120). 상기 로봇 청소기는 상기 영상 정보로부터 선분을 추출한 다음(S130), 상기 선분과 로봇 청소기의 초기 주행 방향과의 각도를 산출하고(S210), 상기 각도를 상기 벽면과 수직 또는 평행하게 변경하여 로봇 청소기의 주행 방향을 변경한다(S220). 이에 따라 로봇 청소기의 주행 경로 역시 수정된다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 로봇 청소기의 제어 방법에 있어서, 상기 벽면을 인식하는 단계(S100)는, 상기 선분을 이용하여 상기 벽면의 형상을 인식하는 과정(S130)을 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 로봇 청소기는, 상기 선분을 이용하여 상기 벽면의 형상을 인식하고(S140), 인식된 벽면의 형상으로부터 벽면의 기울기를 산출할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 로봇 청소기의 제어 방법은, 상기 주행 경로에 따라 청소 영역을 탐색하는 단계(S300)와, 상기 청소 영역 내의 장애물을 검출하여 장애물 정보를 출력하는 단계(S400)와, 상기 장애물 정보를 근거로 청소지도를 작성하는 단계(S500)와, 상기 청소지도를 근거로 청소를 수행하는 단계(S600)를 더 포함하여 구성된다.
상기 로봇 청소기는, 수정된 주행 경로를 따라 청소 영역을 주행하면서 상기 청소 영역을 탐색하여(S300) 상기 청소 영역 내의 장애물을 검출하고(S400), 검출된 장애물 정보를 이용하거나, 검출된 장애물 정보와 함께 청소 영역 내의 구조물을 이용하거나, 검출된 장애물과 함께 로봇 청소기의 위치를 근거로 하여 청소지도를 작성한다(S500). 상기 로봇 청소기는 상기 청소지도를 근거로 청소를 수행하는데, 상기 주행 경로에 따라 청소 패턴을 설정하거나, 상기 청소 영역을 복수의 셀로 구분하여 청소 패턴을 설정한 다음, 설정된 청소 패턴에 따라 청소를 수행한다. 물론, 상기 로봇 청소기는, 랜덤 방식, 스파이럴 방식, 지그재그 방식 등의 청소 방식 모두를 사용할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 로봇 청소기 및 이의 제어 방법은, 거리 측정 센서를 이용하여 벽면과의 거리를 측정하거나, 또는 카메라를 이용하여 영상 정보를 획득하여 선분을 추출하고, 추출된 선분과의 각도를 산출한 다음 이를 근거로 초기 주행 방향에 무관하게 상기 벽면을 근거로 초기에 벽면에 수직 또는 평행하게 주행 방향이 설정된 경우와 동일하게 청소 주행 경로를 설정할 수 있다.
1: 로봇 청소기 100: 벽면 인식유닛
110: 거리 측정센서 120: 카메라
130: 선분 추출부 140: 형상 인식부
200: 제어유닛 300: 저장유닛
400: 전원유닛 500: 구동유닛
600: 입력유닛 700: 디스플레이유닛
800: 장애물 검출유닛

Claims (16)

  1. 하나 이상의 센서를 포함하고, 초기 주행 방향에서 벽면을 인식하여 벽면 정보를 출력하는 벽면 인식유닛; 및
    상기 초기 주행 방향과 상기 벽면 정보를 근거로 주행 경로를 설정하는 제어유닛;을 포함하는 로봇 청소기.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 벽면 인식유닛은,
    상기 벽면과의 거리를 측정하여 거리 정보를 출력하는 거리 측정센서; 및
    상기 거리 측정센서로부터 출력된 거리 정보를 근거로 선분을 추출하는 선분 추출부;를 포함하는 로봇 청소기.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 벽면 인식유닛은,
    상기 로봇 청소기의 본체에 구비되고, 영상을 촬영하여 영상 정보를 출력하는 카메라; 및
    상기 영상 정보를 근거로 선분을 추출하는 선분 추출부;를 포함하는 로봇 청소기.
  4. 충전 가능한 전원 공급 수단을 구비하여 로봇 청소기 내로 전원을 공급하는 전원유닛;
    바퀴를 구동하여 로봇 청소기를 이동하는 구동유닛;
    하나 이상의 버튼을 구비하여 직접 제어 명령을 입력받는 입력유닛;
    하나 이상의 센서를 포함하고, 초기 주행 방향에서 벽면을 인식하여 벽면 정보를 출력하는 벽면 인식유닛;
    주변의 장애물을 검출하여 장애물 정보를 출력하는 장애물 검출유닛; 및
    상기 장애물 정보를 근거로 청소지도를 작성하여 상기 청소지도를 근거로 청소를 수행하고, 상기 초기 주행 방향과 상기 벽면 정보를 근거로 주행 경로를 설정하는 제어유닛;을 포함하는 로봇 청소기.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 벽면 인식유닛은,
    상기 벽면과의 거리를 측정하여 거리 정보를 출력하는 거리 측정센서; 및
    상기 거리 측정센서로부터 출력된 거리 정보를 근거로 선분을 추출하는 선분 추출부;를 포함하는 로봇 청소기.
  6. 제4 항에 있어서, 상기 벽면 인식유닛은,
    상기 로봇 청소기의 본체에 구비되고, 영상을 촬영하여 영상 정보를 출력하는 카메라; 및
    상기 영상 정보를 근거로 선분을 추출하는 선분 추출부;를 포함하는 로봇 청소기.
  7. 제5 항 또는 제6 항에 있어서, 상기 벽면 인식유닛은,
    상기 선분을 이용하여 상기 벽면의 형상을 인식하는 형상 인식부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  8. 초기 주행 방향에서 벽면을 인식하는 단계; 및
    상기 초기 주행 방향과 상기 인식된 벽면을 근거로 주행 경로를 설정하는 단계;를 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 벽면을 인식하는 단계는,
    상기 벽면과의 거리를 측정하는 과정; 및
    상기 측정된 거리로부터 선분을 추출하는 과정;을 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.
  10. 제8 항에 있어서, 상기 벽면을 인식하는 단계는,
    초기 주행 방향에 대한 영상 정보를 획득하는 과정; 및
    상기 영상 정보로부터 선분을 추출하는 과정;을 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.
  11. 제8 항 또는 제9 항에 있어서, 상기 주행 경로를 설정하는 단계는,
    상기 선분과 상기 초기 주행 방향이 이루는 각도를 산출하는 과정; 및
    주행 방향을 변경하는 과정;을 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.
  12. 초기 주행 방향에서 벽면을 인식하는 단계;
    상기 초기 주행 방향과 상기 인식된 벽면을 근거로 주행 경로를 설정하는 단계;
    상기 주행 경로에 따라 청소 영역을 탐색하는 단계;
    상기 청소 영역 내의 장애물을 검출하여 장애물 정보를 출력하는 단계;
    상기 장애물 정보를 근거로 청소지도를 작성하는 단계; 및
    상기 청소지도를 근거로 청소를 수행하는 단계;를 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 벽면을 인식하는 단계는,
    상기 벽면과의 거리를 측정하는 과정; 및
    상기 측정된 거리로부터 선분을 추출하는 과정;을 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.
  14. 제12 항에 있어서, 상기 벽면을 인식하는 단계는,
    초기 주행 방향에 대한 영상 정보를 획득하는 과정; 및
    상기 영상 정보로부터 선분을 추출하는 과정;을 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.
  15. 제13 항 또는 제14 항에 있어서, 상기 벽면을 인식하는 단계는,
    상기 선분을 이용하여 상기 벽면의 형상을 인식하는 과정;을 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.
  16. 제13 항 또는 제14 항에 있어서, 상기 주행 경로를 설정하는 단계는,
    상기 선분과 상기 초기 주행 방향이 이루는 각도를 산출하는 과정; 및
    주행 방향을 변경하는 과정;을 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.
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