KR20150025243A - 로봇 청소기 - Google Patents

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이현주
유현수
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금오공과대학교 산학협력단
이현주
유현수
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Abstract

본 발명에 따른 로봇 청소기는, 로봇 청소기 본체, 상기 로봇 청소기 본체 하부면에 구비되어, 주행 중 상기 로봇 청소기 본체 하부면과 대면하는 지면에 배치된 라인을 감지하는 라인 감지 센서, 상기 로봇 청소기 본체의 주행 방향에 구비되어 주행 중 주행 방향에 위치한 장애물을 감지하는 장애물 감지 센서, 상기 라인 감지 센서에 의해 감지된 라인 정보에 근거하여 상기 지면에 배치된 라인에 의해 형성된 영역 내에서 해당 라인이 감지된 위치에 따라 주행 방향을 조절하고, 주행 중 장애물이 감지된 위치에 따라 주행 방향을 조절하는 제어신호를 출력하는 제어수단; 및 상기 제어신호에 근거하여 상기 로봇 청소기 본체에 구비된 주행 휠 및 청소브러쉬를 구동하는 구동모터를 포함한다.

Description

로봇 청소기{Robot cleaner}
본 발명은 로봇 청소기에 관한 것으로, 지면에 라인을 배치하고, 지면에 배치된 라인에 의해 형성된 영역 내에서 주행하며 청소하도록 함으로써, 로봇 청소기의 청소 영역을 용이하게 설정하고, 청소 영역에 대한 효율적인 청소가 가능한 로봇 청소기에 관한 것이다.
일반적으로 로봇 청소기는 청소용 브러쉬를 구동하여 먼지나 작은 물질 등을 흡입하면서 지면을 이동함으로써 청소를 수행한다. 일부 로봇 청소기는 먼지를 흡입하는 방식 외에도 물걸레를 장착하여 이동 시 물걸레 청소를 수행하기도 한다.
이러한 로봇 청소기의 주행 방식은 먼지를 추종하며 주행하거나, 전방에 장애물이 나타나는 경우에 주행 방향을 변경함으로써 로봇 청소기가 놓여진 지면 전체를 청소하게 된다. 특히, 한국등록특허 제10-0635828호에는 문턱과 같은 바닥면을 넘어서 방에서 거실로 쉽게 이동하여, 집안 전체를 편리하게 청소할 수 있는 청소용 로봇이 개시되어 있다.
하지만, 지면의 전체 영역이 아니라 일부 영역에 대해서만 청소를 하고자 하는 경우에 사용자가 청소 영역을 조정할 수 없는 문제가 있으며, 한국등록특허 제10-0283864호에 개시된 로봇 청소기와 같이, 먼지의 양을 감지하여 먼지가 많은 곳을 반복 주행하여 청소하는 경우, 먼지의 양이 상대적으로 부족한 영역에 대한 청소가 미흡하고, 로봇 청소기의 동선이 복잡해지는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 지면에 라인을 배치하고, 지면에 배치된 라인에 의해 형성된 영역 내에서 주행하며 청소하도록 함으로써, 로봇 청소기의 청소 영역을 용이하게 설정하고, 청소 영역에 대한 효율적인 청소가 가능한 로봇 청소기를 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇 청소기는, 로봇 청소기 본체, 상기 로봇 청소기 본체 하부면에 구비되어, 주행 중 상기 로봇 청소기 본체 하부면과 대면하는 지면에 배치된 라인을 감지하는 라인 감지 센서, 상기 로봇 청소기 본체의 주행 방향에 구비되어 주행 중 주행 방향에 위치한 장애물을 감지하는 장애물 감지 센서, 상기 라인 감지 센서에 의해 감지된 라인 정보에 근거하여 상기 지면에 배치된 라인에 의해 형성된 영역 내에서 해당 라인이 감지된 위치에 따라 주행 방향을 조절하고, 주행 중 장애물이 감지된 위치에 따라 주행 방향을 조절하는 제어신호를 출력하는 제어수단; 및 상기 제어신호에 근거하여 상기 로봇 청소기 본체에 구비된 주행 휠 및 청소브러쉬를 구동하는 구동모터를 포함한다.
또한, 상기 구동 모터는, 상기 주행 휠을 구동하는 휠 구동 모터; 및 상기 청소 브러쉬를 구동하는 청소 브러쉬 모터를 포함하며, 상기 휠 구동 모터는 스텝모터이고, 상기 청소 브러쉬 모터는 DC모터일 수 있다.
또한, 상기 라인 감지 센서 및 상기 장애물 감지 센서는, 적외선 센서일 수있다.
또한, 상기 라인 감지 센서는, 적어도 두 개의 센서가 상기 로봇 청소기 본체 양측의 상기 주행 휠 사이에 일렬로 배치될 수 있다.
또한, 상기 라인의 폭은, 상기 로봇 청소기 본체 양측에 구비된 상기 주행 휠 사이의 간격 미만일 수 있다.
또한, 상기 구동 모터가 구동되는 동안 발광하는 LED(Light Emitting Diode)부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어수단은, 상기 라인 감지 센서 및 상기 장애물 감지 센서와 각각 연결되어, 상기 로봇 청소기 본체의 양측 하부면에 구비된 적어도 두 개의 상기 라인 감지 센서로부터 감지된 라인 정보에 근거하여, 상기 로봇 청소기 본체의 중심축을 기준으로 해당 라인의 위치를 판별하고, 상기 로봇 청소기 본체의 측면에 구비된 상기 장애물 감지 센서로부터 감지된 장애물 정보에 근거하여 상기 로봇 청소기의 주행 방향을 기준으로 해당 장애물의 위치를 판별하는 센서감지모듈, 상기 지면에 배치된 라인에 의해 형성된 영역 내에서 상기 라인 및 상기 장애물이 감지된 위치별로 주행 방향을 조절하도록 구현된 주행 알고리즘 중, 상기 센서감지모듈로부터의 라인 또는 장애물 감지 결과에 따라 상기 라인 또는 장애물의 위치에 대응하는 주행 알고리즘을 호출하여, 호출된 상기 주행 알고리즘에 따라 상기 좌측 휠 구동 모터 및 상기 우측 휠 구동 모터로 제어신호를 출력하는 제1 스텝모터제어모듈 및 제2 스텝모터제어모듈, 및 상기 브러쉬 모터의 구동을 제어하고, 상기 센서감지모듈로부터의 라인 또는 장애물 감지 시 상기 브러쉬 모터가 중지하도록 제어신호를 출력하는 DC모터제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 주행 중 상기 로봇 청소기 본체의 좌측에 구비된 상기 라인 감지 센서에 의해 라인이 감지된 경우 라인의 감지 위치가 좌측인 경우에 대응하는 주행 알고리즘에 따라, 상기 제1 스텝모터제어모듈은 좌측 휠 구동 모터를 정회전시켜 좌측 휠이 전진 구동하도록 제어하고, 제2 스텝모터제어모듈은 우측 휠 구동 모터를 역회전시켜 우측 휠이 후진 구동하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 주행 중 상기 로봇 청소기 본체의 우측에 구비된 상기 라인 감지 센서에 의해 라인이 감지된 경우 라인의 감지 위치가 우측인 경우에 대응하는 주행 알고리즘에 따라, 제1 스텝모터제어모듈은 좌측의 휠 구동 모터를 역회전시켜 좌측 휠이 후진 구동하도록 제어하고, 제2 스텝모터제어모듈은 우측의 휠 구동 모터를 정회전시켜 우측 휠이 전진 구동하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 스텝모터제어모듈 및 제2 스텝모터제어모듈은, 주행 중 상기 라인 감지 센서에 의해 라인이 감지된 경우, 상기 좌측 휠 구동 모터 및 상기 우측 휠 구동 모터를 역회전시켜 상기 로봇 청소기가 일정 시간 후진한 후에 좌측 또는 우측으로 회전하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 스텝모터제어모듈 및 제2 스텝모터제어모듈은, 주행 중 상기 장애물 감지 센서에 의해 장애물이 감지된 경우, 해당 장애물이 감지된 위치에 따라 상기 로봇 청소기가 좌측 또는 우측으로 회전하여 전진하도록 상기 좌측 휠 구동 모터 및 상기 우측 휠 구동 모터를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 지면에 배치된 라인에 의해 형성된 영역 내에서 주행하며 청소하도록 함으로써 청소가 필요한 영역을 용이하게 설정할 수 있는 이점이 있다.
또한, 라인이 감지된 위치 및 장애물이 감지된 위치에 근거하여 주행 휠을 간편하게 제어하여 로봇 청소기의 주행 방향을 조절함으로써 청소 영역에 대한 청소 효율을 증대시키는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기를 도시한 도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 로봇 청소기 본체를 도시한 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 로봇 청소기의 청소 브러쉬 구조를 도시한 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어수단에 대한 세부 구성을 도시한 블록도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 로봇 청소기의 동작 설명에 참조되는 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기를 도시한 도이다.
도 1을 참조하면, 로봇 청소기는 로봇 청소기 본체(10), 라인 감지 센서(20), 장애물 감지 센서(30), 주행 휠(40), 휠 구동 모터(45), 청소 브러쉬(50), 청소 브러쉬 모터(55)로 구현될 수 있다.
도 2a 내지 도 2d를 참조하여 로봇 청소기 본체(10)를 설명하면, 도 2a는 로봇 청소기 본체의 전면 패널을 나타낸 것이고, 2b는 상부 패널을 나타낸 것이며, 도 2c 및 도 2d는 로봇 청소기 본체의 하부 패널을 나타낸 것이다.
이때, 로봇 청소기 본체(10)의 전면 패널은 복수의 장애물 감지 센서(30)가 배치되는 부분으로서 보다 넓은 범위의 장애물 감지를 위해, 도 2a와 같이, 전면 패널이 여러 각도로 굴절된 형태가 되도록 구현한다. 여기서, 장애물 감지 센서(30)는 로봇 청소기 본체(10)의 전면 패널에 구비되어 주행 중 주행 방향에 위치한 장애물을 감지한다. 여기서, 장애물 감지 센서(30)는 적외선 센서일 수 있다.
로봇 청소기 본체(10)의 하부 패널은 적어도 두 개의 라인 감지 센서(20)가 배치될 수 있다. 여기서, 라인 감지 센서(20)는 로봇 청소기 본체(10)의 하부 패널에 구비되어, 주행 중 로봇 청소기 본체(10) 하부 패널과 대면하는 지면에 배치된 라인을 감지한다. 여기서, 라인 감지 센서(20)는 적외선 센서일 수 있다.
또한, 로봇 청소기 본체(10)의 하부 패널은 도 2c와 같이 청소 브러쉬(50) 및 주행 휠(40)이 배치되는 공간이 형성될 수 있다. 여기서, 적어도 두 개의 라인 감지 센서(20)는 로봇 청소기 본체(10)의 양 측에 배치된 주행 휠(40) 사이에 일렬로 배치될 수 있다. 여기서, 지면에 배치되는 라인의 폭은 로봇 청소기 본체(10) 양측에 배치된 주행 휠(40) 사이의 간격 미만인 것으로 한다.
또한, 로봇 청소기 본체(10)의 하부 패널은 전 단에 복수의 장애물 감지 센서(30)를 고정하는 고정 수단이 추가로 배치될 수 있다. 이 경우, 고정 수단은 복수의 장애물 감지 센서(30) 각각이 로봇 청소기가 주행하는 동안 흔들리지 않고 일정한 위치에서 고정될 수 있는 지지대 역할을 할 수 있다.
여기서, 도 2a 내지 도 2d는 일 실시예를 나타낸 것으로, 이에 한정되는 것은 아니며 실시 형태에 따라 다양하게 적용 가능함은 당연하다.
주행 휠(40)은 로봇 청소기 본체(10)의 측면 또는 하부 양측에 배치될 수 있다. 또한, 로봇 청소기는 로봇 청소기 본체(10)의 균형을 유지하기 위해 본체 하부의 전방 또는 후방에 보조 휠(41)이 추가로 구비될 수도 있다.
로봇 청소기 본체(10) 양측에 배치된 주행 휠(40)에는 휠 구동 모터(45)가 연결되어, 휠 구동 모터(45)의 회전 동작에 의해 주행 휠(40)이 구동되게 된다. 이때, 청소 브러쉬 모터(55)는 제어수단(미도시)으로부터의 구동 신호에 의해 구동하게 된다. 로봇 청소기가 이동하는 경우, 좌측 휠과 우측 휠의 회전 방향 또는 회전속도가 서로 다를 수 있으므로, 좌측 휠 및 우측 휠에 휠 구동 모터(45)가 각각 연결되는 것으로 한다. 이때, 휠 구동 모터(45)는 로봇 청소기 본체(10)의 무게 대비 주행의 정확성을 위해 스텝 모터가 이용될 수 있다.
한편, 로봇 청소기의 하부 패널에 배치되는 청소 브러쉬(50)에는 청소 브러쉬 모터(55)가 연결되어, 청소 브러쉬 모터(55)의 회전 동작에 의해 청소 브러쉬(50)가 구동되게 된다. 이때, 청소 브러쉬 모터(55)는 제어수단으로부터의 구동 신호에 의해 구동되며, 청소 브러쉬 모터(55)는 펄스 수에 대한 제어가 필요 없는 DC 모터가 이용될 수 있다. 또한, 청소 브러쉬 모터(55)의 감속기어는 브러쉬 고정부의 크기, 회전속도 및 토크 등에 따라 기어비가 달라질 수 있다.
여기서, 청소 브러쉬(50)는 도 3에 도시된 바와 같이, 원통형으로 구현될 수 있으며, 원통에 복수의 홀이 형성되어, 복수의 홀에 브러쉬가 결합된 형태로 제공될 수 있다. 이 때, 홀에 결합된 브러쉬의 빠짐을 방지하기 위해 수축튜브를 이용할 수도 있다.
상기 제어수단은 도 1에는 도시되지 않았으나, 로봇 청소기의 내부에 구비되어 로봇 청소기의 전반적인 구동을 제어한다. 이때, 상기 제어수단은 라인 감지 센서(20)에 의해 감지된 라인 정보에 근거하여 지면에 배치된 라인에 의해 형성된 영역 내에서 해당 라인이 감지된 위치에 따라 주행 방향을 조절하고, 주행 중 장애물이 감지된 위치에 따라 주행 방향이 조절되도록 한다. 이에, 상기 제어수단에 대한 세부 구성은 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
한편, 로봇 청소기에는 로봇 청소기의 구동을 위한 동력을 제공하는 배터리가 구비될 수 있다. 이때, 배터리는 적어도 두 개의 배터리가 서로 연동하여 로봇 청소기의 각 부로 동력을 제공할 수도 있다.
또한, 로봇 청소기는 PC 등의 사용자 단말과 통신을 위한 통신모듈을 추가로 포함할 수 있다. 여기서, 상기 통신모듈은 사용자 단말과 직렬 통신을 통해 연결될 수 있으며, 사용자는 사용자 단말을 이용하여 작성된 프로그래밍을 통해 통신 연결된 로봇 청소기의 동작을 제어할 수 있다.
추가적으로, 로봇 청소기는 모터가 구동되는 동안 발광하는 LED(Light Emitting Diode)(60)를 더 포함할 수 있다. 이때, LED(60)는 장애물 감지 센서(30)와 함께 로봇 청소기 본체(10)의 전면 패널에 배치될 수 있으며, 상부 패널에 배치될 수도 있으며, LED(60)가 배치되는 위치는 다양하게 적용 가능하다.
도 4는 본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어수단에 대한 세부 모듈 구성을 도시한 블록도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제어수단(100)은 센서감지모듈(110), 스텝모터제어모듈(120), DC모터제어모듈(130) 및 중앙처리모듈(140)을 포함한다. 여기서, 각 모듈은 CAN 통신 방식으로 연결될 수 있다.
센서감지모듈(110)은 라인 감지 센서(20) 및 장애물 감지 센서(30)와 각각 연결되어, 라인 감지 센서(20) 및 장애물 감지 센서(30)의 감지 신호를 수신한다. 여기서, 센서감지모듈(110)은 IN8모듈이 적용될 수 있으며, 라인 감지 센서(20)와 장애물 감지 센서(30)에 각각 4개의 단자가 할당될 수 있다. 이때, 센서감지모듈(110)은 라인 감지 센서(20) 및 장애물 감지 센서(30)로부터 수신된 감지 신호로부터 라인 또는 장애물의 감지 위치를 판별한다. 또한, 센서감지모듈(110)은 스텝모터제어모듈(120) 및 DC모터제어모듈(130)과 각각 연결되어 라인 또는 장애물 감지 결과를 각 모듈로 전달한다.
다시 말해, 센서감지모듈(110)은 라인 감지 센서(20)에 의해 라인이 감지된 경우 라인 위치를 판별하고, 라인 감지 결과를 스텝모터제어모듈(120) 및 DC모터제어모듈(130)로 전송한다.
여기서, 센서감지모듈(110)은 적어도 두 개의 라인 감지 센서(20) 중 라인을 감지한 센서의 위치 정보에 근거하여 라인 위치를 판별하며, 로봇 청소기 본체(10)의 중심축을 기준으로 해당 라인의 위치를 판별할 수 있다. 일 예로서, 센서감지모듈(110)은 로봇 청소기 본체(10)의 중심축을 기준으로 우측에 배치된 라인 감지 센서(20)에 의해 라인이 감지된 경우, 현재 라인이 로봇 청소기의 본체(10) 우측에 위치한 것으로 판별한다. 한편, 센서감지모듈(110)은 로봇 청소기 본체(10)의 중심축을 기준으로 좌측에 배치된 라인 감지 센서(20)에 의해 라인이 감지된 경우, 현재 라인이 로봇 청소기 본체(10)의 좌측에 위치한 것으로 판별한다.
또한, 센서감지모듈(110)은 장애물 감지 센서(30)에 의해 장애물이 감지된 경우 장애물 위치를 판별하고, 장애물 감지 결과를 스텝모터제어모듈(120) 및 DC모터제어모듈(130)로 전송한다.
여기서, 센서감지모듈(110)은 복수의 장애물 감지 센서(30) 중 장애물을 감지한 센서의 위치 정보에 근거하여 장애물의 위치를 판별할 수 있다. 일 예로서, 센서감지모듈(110)은 로봇 청소기 본체(10) 측면의 좌측 전방에 배치된 장애물 감지 센서(30)에 의해 장애물이 감지된 경우, 현재 장애물이 로봇 청소기의 좌측 전방에 위치한 것으로 판별한다. 또한, 센서감지모듈(110)은 장애물 감지 센서(30)에 의해 발광된 신호가 반사되어 수신되는데 걸리는 시간, 신호 감도 등을 고려하여 로봇 청소기 본체(10)와 장애물 간 거리를 판별할 수 있다.
스텝모터제어모듈(120)은 로봇 청소기 본체의 좌측에 배치된 좌측 휠 구동 모터(45a)와 연결되는 제1 스텝모터제어모듈(121) 및 로봇 청소기 본체(10)의 우측에 배치된 우측 휠 구동 모터(45b)와 연결되는 제2 스텝모터제어모듈(125)을 포함한다. 이때, 제1 스텝모터제어모듈(121) 및 제2 스텝모터제어모듈(125)은 각각 센서감지모듈(110)과 연결되어, 센서감지모듈(110)로부터 전달된 라인 감지 결과에 따라 라인의 감지 위치별로 대응하는 주행 알고리즘을 호출하고, 호출된 주행 알고리즘에 따라 좌측 휠 구동 모터(45a) 및 우측 휠 구동 모터(45b)를 각각 제어한다.
일 예로서, 로봇 청소기 본체(10)의 우측에 구비된 라인 감지 센서(20)에 의해 라인이 감지된 경우 라인의 감지 위치가 우측인 경우에 대응하는 주행 알고리즘에 따라, 제1 스텝모터제어모듈(121)은 좌측 휠 구동 모터(45a)를 역회전시켜 좌측 휠이 후진 구동하도록 제어하고, 제2 스텝모터제어모듈(125)은 우측 휠 구동 모터(45b)를 정회전시켜 우측 휠이 전진 구동하도록 제어한다. 따라서, 로봇 청소기는 우측에서 라인이 감지된 경우 본체가 좌측으로 회전하게 된다.
또한, 로봇 청소기 본체(10)의 좌측에 구비된 라인 감지 센서(20)에 의해 라인이 감지된 경우 라인의 감지 위치가 좌측인 경우에 대응하는 주행 알고리즘에 따라, 제1 스텝모터제어모듈(121)은 좌측 휠 구동 모터(45a)를 정회전시켜 좌측 휠이 전진 구동하도록 제어하고, 제2 스텝모터제어모듈(125)은 우측 휠 구동 모터(45b)를 역회전시켜 우측 휠이 후진 구동하도록 제어한다. 따라서, 로봇 청소기는 좌측에서 라인이 감지된 경우 본체가 우측으로 회전하게 된다.
이때, 제1 스텝모터제어모듈(121) 및 제2 스텝모터제어모듈(125)은 라인 감지 센서(20)가 좁은 영역에서 계속적으로 라인을 감지하여 로봇 청소기 본체가 반복적으로 회전하는 것을 방지하기 위해, 로봇 청소기 본체가 우측 또는 좌측으로 회전하기 전에, 설정된 시간(예를 들어, 0.5초) 동안 좌측 휠 구동 모터(45a) 및 우측 휠 구동 모터(45)를 역회전시켜 로봇 청소기 본체가 후진하도록 제어할 수도 있다.
한편, 제1 스텝모터제어모듈(121) 및 제2 스텝모터제어모듈(125)은 센서감지모듈(110)로부터 전달된 장애물 감지 결과에 따라 장애물의 감지 위치별로 대응하는 주행 알고리즘을 수행한다. 이 경우, 제1 스텝모터제어모듈(121) 및 제2 스텝모터제어모듈(125)은 장애물이 감지된 방향 및 거리에 따라 좌측 휠 구동 모터(45a) 및 우측 휠 구동 모터(45)를 제어하여 로봇 청소기 본체가 장애물을 피해 좌측 또는 우측으로 회전할 수 있도록 한다.
이와 같이, 제1 스텝모터제어모듈(121) 및 제2 스텝모터제어모듈(125)은 센서감지모듈(110)로부터의 라인 또는 장애물 감지 결과에 따라 로봇 청소기 본체의 좌측 휠 및 우측 휠과 연결된 휠 구동 모터(45a, 45b)를 제어하여 로봇 청소기 본체의 주행 방향이 조절되도록 함으로써, 지면에 배치된 라인 내 영역에서 주행하도록 하는 역할을 한다.
DC모터제어모듈(130)은 센서감지모듈(110)과 연결되어, 센서감지모듈(110)로부터 전달된 라인 또는 장애물 감지 결과에 따라 청소 브러쉬 모터(55)를 제어한다.
다시 말해, DC모터제어모듈(130)은 로봇 청소기 본체가 주행하는 동안에는 청소 브러쉬 모터(55)가 정회전 또는 역회전하도록 제어하여 청소 브러쉬가 구동되도록 한다. 한편, DC모터제어모듈(130)은 센서감지모듈(110)로부터 라인 또는 장애물이 감지된 경우에는 청소 브러쉬 모터(55)로 공급되는 전원을 차단하거나, 또는 정지하도록 제어하여 청소 브러쉬의 구동이 중지되도록 한다.
중앙처리모듈(140)은 통신모듈(미도시)을 통한 사용자 단말(예를 들어, PC, 노트북 등)(200)과의 신호 송수신을 제어한다. 여기서, 통신모듈은 RS232와 같은 직렬 통신을 통해 사용자 단말(200)과 연결될 수 있다. 이때, 중앙처리모듈(140)은 통신모듈을 통해 사용자 단말(200)로부터의 제어신호가 수신되면, 수신된 제어신호를 대응하는 모듈로 전달하여 사용자 단말(200)로부터의 제어신호에 따라 로봇 청소기가 구동되도록 할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 로봇 청소기의 동작을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
먼저, 도 5는 로봇 청소기의 라인 감지 센서가 좌측의 라인을 감지한 경우의 동작 실시예를 나타낸 것이다. 도 5 (a)에 도시된 바와 같이, 로봇 청소기는 초기 주행 알고리즘에 근거하여 지면에 배치된 라인에 의해 형성된 영역 내에서 좌측 휠, 우측 휠 및 청소 브러쉬를 구동하며 전진 주행한다. 여기서, 로봇 청소기의 하부면에는 두 개의 라인 감지 센서(20)가 좌측과 우측에 각각 배치될 수 있다. 각 라인 감지 센서(20)는 각각 수광부(21)와 발광부(25)를 포함한다. 이 때, 어느 하나의 수광부(21)가 두 개의 발광부(25)에 의한 광신호를 감지하는 것을 방지하기 위하여, 발광부(25)를 내쪽에 배치하고, 수광부(21)를 발광부(25)의 외측에 배치하도록 한다
여기서, 도 5 (b)와 같이 좌측에 배치된 라인 감지 센서(20)의 수광부(21a)를 통해 라인이 감지되면, 로봇 청소기는 라인이 좌측에 배치된 경우의 주행 알고리즘에 근거하여 청소 브러쉬의 구동을 중지하고 ①, ①'와 같이 좌측 휠 및 우측 휠을 후진 구동한 후에, 도 5 (c)의 ②와 같이 좌측 휠을 전진 구동하고 ②'와 같이 우측 휠을 후진 구동하여 라인이 감지된 방향의 반대 방향, 즉, 우측 방향으로 회전하도록 한다. 이후, 로봇 청소기는 도 5 (d)와 같이 라인 내측의 영역에서 좌측 휠, 우측 휠 및 청소 브러쉬를 구동하며 전진 주행하도록 한다. 이 경우, 로봇 청소기는 라인 감지 센서에 의해 라인이 감지될 때까지 계속 전진 주행한다.
한편, 도 6은 로봇 청소기의 라인 감지 센서(20)가 우측의 라인을 감지한 경우의 동작 실시예를 나타낸 것이다. 도 6 (a)에 도시된 바와 같이, 로봇 청소기는 초기 주행 알고리즘에 근거하여 라인에 의해 형성된 영역 내에서 좌측 휠, 우측 휠 및 청소 브러쉬를 구동하며 전진 주행한다.
이때, 도 6 (b)와 같이 우측에 배치된 라인 감지 센서(20)의 수광부(21b)를 통해 라인이 감지되면, 로봇 청소기는 라인이 우측에 배치된 경우의 주행 알고리즘에 근거하여 청소 브러쉬의 구동을 중지하고 ①, ①'와 같이 좌측 휠 및 우측 휠을 후진 구동한 후에, 도 6 (c)의 ②와 같이 좌측 휠을 후진 구동하고 ②'와 같이 우측 휠을 전진 구동하여 라인이 감지된 반대 방향, 즉, 좌측 방향으로 회전하도록 한다. 이후, 로봇 청소기는 도 6 (d)와 같이 우측의 라인을 따라 좌측 휠, 우측 휠 및 청소 브러쉬를 구동하며 전진 주행하도록 한다. 이 경우에도 마찬가지로, 이 경우, 로봇 청소기는 라인 감지 센서에 의해 라인이 감지될 때까지 계속 전진 주행하도록 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 로봇 청소기 본체 20: 라인 감지 센서
30: 장애물 감지 센서 40: 주행 휠
41: 보조 휠 45: 휠 구동 모터
50: 청소 브러쉬 55: 청소 브러쉬 모터
60: LED 100: 제어수단
110: 센서감지모듈 121: 제1 스텝모터제어모듈
125: 제2 스텝모터제어모듈 130: DC모터제어모듈
140: 중앙처리모듈 200: 사용자 단말

Claims (11)

  1. 로봇 청소기 본체;
    상기 로봇 청소기 본체 하부면에 구비되어, 주행 중 상기 로봇 청소기 본체 하부면과 대면하는 지면에 배치된 라인을 감지하는 라인 감지 센서;
    상기 로봇 청소기 본체의 주행 방향에 구비되어 주행 중 주행 방향에 위치한 장애물을 감지하는 장애물 감지 센서;
    상기 라인 감지 센서에 의해 감지된 라인 정보에 근거하여 상기 지면에 배치된 라인에 의해 형성된 영역 내에서 해당 라인이 감지된 위치에 따라 주행 방향을 조절하고, 주행 중 장애물이 감지된 위치에 따라 주행 방향을 조절하는 제어신호를 출력하는 제어수단; 및
    상기 제어신호에 근거하여 상기 로봇 청소기 본체에 구비된 주행 휠 및 청소브러쉬를 구동하는 구동 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동 모터는,
    상기 로봇 청소기 본체의 좌측 및 우측에 구비된 주행 휠을 각각 구동하는 좌측 휠 구동 모터 및 우측 휠 구동 모터; 및
    상기 청소 브러쉬를 구동하는 청소 브러쉬 모터를 포함하며,
    상기 좌측 휠 구동 모터 및 상기 우측 휠 구동 모터는 스텝모터이고, 상기 청소 브러쉬 모터는 DC모터인 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 라인 감지 센서 및 상기 장애물 감지 센서는, 적외선 센서인 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 라인 감지 센서는, 적어도 두 개의 센서가 상기 로봇 청소기 본체의 좌측 및 우측에 구비된 주행 휠 사이에 일렬로 배치된 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 라인의 폭은,
    상기 로봇 청소기 본체의 좌측 및 우측에 구비된 주행 휠 사이의 간격 미만인 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동 모터가 구동되는 동안 발광하는 LED(Light Emitting Diode)부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어수단은,
    상기 라인 감지 센서 및 상기 장애물 감지 센서와 각각 연결되어, 상기 로봇 청소기 본체의 양측 하부면에 구비된 적어도 두 개의 상기 라인 감지 센서로부터 감지된 라인 정보에 근거하여, 상기 로봇 청소기 본체의 중심축을 기준으로 해당 라인의 위치를 판별하고, 상기 로봇 청소기 본체의 측면에 구비된 상기 장애물 감지 센서로부터 감지된 장애물 정보에 근거하여 상기 로봇 청소기의 주행 방향을 기준으로 해당 장애물의 위치를 판별하는 센서감지모듈;
    상기 지면에 배치된 라인에 의해 형성된 영역 내에서 상기 라인 및 상기 장애물이 감지된 위치별로 주행 방향을 조절하도록 구현된 주행 알고리즘 중, 상기 센서감지모듈로부터의 라인 또는 장애물 감지 결과에 따라 상기 라인 또는 장애물의 위치에 대응하는 주행 알고리즘을 호출하여, 호출된 상기 주행 알고리즘에 따라 상기 좌측 휠 구동 모터 및 상기 우측 휠 구동 모터로 제어신호를 출력하는 제1 스텝모터제어모듈 및 제2 스텝모터제어모듈; 및
    상기 브러쉬 모터의 구동을 제어하고, 상기 센서감지모듈로부터의 라인 또는 장애물 감지 시 상기 브러쉬 모터가 중지하도록 제어신호를 출력하는 DC모터제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    주행 중 상기 로봇 청소기 본체의 좌측에 구비된 상기 라인 감지 센서에 의해 라인이 감지된 경우 라인의 감지 위치가 좌측인 경우에 대응하는 주행 알고리즘에 따라, 상기 제1 스텝모터제어모듈은 좌측 휠 구동 모터를 정회전시켜 좌측 휠이 전진 구동하도록 제어하고, 제2 스텝모터제어모듈은 우측 휠 구동 모터를 역회전시켜 우측 휠이 후진 구동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  9. 청구항 7에 있어서,
    주행 중 상기 로봇 청소기 본체의 우측에 구비된 상기 라인 감지 센서에 의해 라인이 감지된 경우 라인의 감지 위치가 우측인 경우에 대응하는 주행 알고리즘에 따라, 제1 스텝모터제어모듈은 좌측의 휠 구동 모터를 역회전시켜 좌측 휠이 후진 구동하도록 제어하고, 제2 스텝모터제어모듈은 우측의 휠 구동 모터를 정회전시켜 우측 휠이 전진 구동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 스텝모터제어모듈 및 제2 스텝모터제어모듈은,
    주행 중 상기 라인 감지 센서에 의해 라인이 감지된 경우, 상기 좌측 휠 구동 모터 및 상기 우측 휠 구동 모터를 역회전시켜 상기 로봇 청소기가 일정 시간 후진한 후에 좌측 또는 우측으로 회전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 스텝모터제어모듈 및 제2 스텝모터제어모듈은,
    주행 중 상기 장애물 감지 센서에 의해 장애물이 감지된 경우, 해당 장애물이 감지된 위치에 따라 상기 로봇 청소기가 좌측 또는 우측으로 회전하여 전진하도록 상기 좌측 휠 구동 모터 및 상기 우측 휠 구동 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
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