KR20150057959A

KR20150057959A - 청소 로봇 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR20150057959A
Application number: KR1020140116768A
Authority: KR
Inventors: 김인주; 유정기; 이동현; 이동훈; 김진성
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2015-05-28
Also published as: KR102278899B1

Abstract

본 발명은 본체; 본체의 하부에 장착되어 청소를 수행하는 패드; 패드에 구동력을 인가하는 구동 어셈블리를 포함하고, 구동 어셈블리는 구동력을 조정하여 본체가 목표 위치로 이동하도록 한다.
본 발명은 청소 로봇의 본체의 회전없이 전 방향(Omni-Directional)으로 주행이 가능하고 이를 통해 빠르게 주행할 수 있다.
또한 사람이 걸레질을 하는 패턴을 모사할 수 있어 청소 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 직선 패턴 및 곡선 패턴 등 다양한 청소 패턴 적용이 용이하다.

Description

청소 로봇 및 그 제어 방법 {Cleaning robot and method for controlling the same}

본 발명은 주행 성능을 향상시키기 위한 청소 로봇 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

청소 로봇은 사용자의 조작 없이도 청소하고자 하는 영역을 스스로 주행하면서 바닥으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입함으로써, 청소 영역을 자동으로 청소하는 장치이다.

청소 로봇은 본체 저면에 회전 가능하게 장착된 평행한 두 개의 휠을 이용하여 청소 영역을 주행하면서 청소 툴을 이용하여 청소 작업을 반복적으로 수행하는데, 이때 각종 센서 등을 통해 청소 영역 내에 위치하는 장애물 또는 벽을 감지하고 감지 결과에 기초하여 경로 이동 및 청소 동작을 제어하면서 청소를 수행한다.

일반적인 청소 로봇은 바닥 면의 먼지를 흡입하는 건식 방식으로 바닥 면의 청소를 수행한다. 이와 같이 건식 방식으로 청소를 수행하는 청소 로봇은 청소 영역을 지그재그나 스파이럴 패턴으로 주행함으로써 최소한의 시간으로 청소 영역을 이동하여 효율적으로 청소를 수행한다.

하지만 건식 방식으로 청소를 수행하는 경우 바닥 면에 고착된 이물질이나 일정 크기 이상의 이물질이 흡입되지 않아 청소작업을 종료한 후에도 바닥 면에 이물질이 잔존하는 문제가 있다.

이에 따라 최근에는 먼지를 흡입하는 건식 청소가 가능한 청소 로봇뿐만 아니라 본체 저면에 패드가 장착되어 바닥 면을 물로 닦아 내는 습식 청소가 가능한 청소 로봇이 개발되었다.

이와 같이 습식 방식으로 청소를 수행하는 청소 로봇은 청소 효율을 높이기 위해서 사람이 걸레질하는 모양의 패턴인 곡선 패턴으로 청소 공간을 주행하면서 청소를 수행한다.

이와 같이 청소 로봇은 두 개의 휠을 이용하여 청소 영역을 이동하며 청소하는데, 이때 두 개의 휠을 등속도로 회전시켜 직진 주행을 수행하거나, 또는 두 휠의 회전 속도를 달리하여 본체를 원하는 각도만큼 회전시킴으로써 주행 방향을 전환하는 것도 가능하다.

즉, 청소 로봇은 본체의 회전을 이용하여 본체의 각도를 자유자재로 움직일 수 있는 곡선 패턴으로 청소 공간을 주행하면서 청소를 수행하는 것도 가능하다.

이러한 청소 로봇은 곡선 주행 시 본체의 각도 회전을 하는 동작이 필요하고, 본체의 각도 회전이 많이 필요한 곡선 주행 패턴에 있어서는 주행 속도가 느려지고 청소 시간이 많이 소비되는 문제가 있다. 또한 청소 로봇은 곡선 주행 시 본체의 반경 내에서 회전하는데 한계가 존재하는 문제가 있다.

일 측면은 현재 위치 정보와 목표 위치 정보를 이용하여 벡터 정보를 획득하고 획득된 벡터 정보를 이용하여 주행 및 청소를 수행하는 청소 로봇 및 그 제어 방법을 제공한다.

다른 측면은 본체의 각 면에 마련된 복수의 장애물 검출부를 이용하여 장애물을 검출하고 장애물 검출 결과에 기초하여 복수 패드 어셈블리에 작용하는 마찰력을 조정하여 주행 방향을 변경하는 청소 로봇 및 그 제어 방법을 제공한다.

또 다른 측면은 얼룩 검출부를 이용하여 바닥 면의 얼룩을 검출하고 얼룩 검출 결과에 기초하여 주행 패턴 및 청소 강도를 변경하는 청소 로봇 및 그 제어 방법을 제공한다.

또 다른 측면은 장애물을 검출하고, 검출된 장애물의 높이가 기준 높이 이하이면 검출된 장애물을 오를 수 있도록 패드 어셈블리의 각도를 조정하는 청소 로봇 및 그 제어 방법을 제공한다.

또 다른 측면은 모서리가 경사진 패드 어셈블리를 가지는 청소 로봇 및 그 제어 방법을 제공한다.

일 측면에 따른 청소 로봇은 본체; 본체의 하부에 장착되어 청소를 수행하는 패드; 패드에 구동력을 인가하는 구동 어셈블리를 포함하고, 구동 어셈블리는 구동력을 조정하여 본체가 목표 위치로 이동하도록 한다.

구동력은, 바닥 면에 접촉된 패드에 작용하는 마찰력의 작용 방향 및 작용 위치에 기초한다.

구동 어셈블리는, 청소 바닥 면과 접촉하는 패드의 접촉 위치를 가변하는 위치 가변 부재와. 패드를 회전축을 중심으로 회전시키는 회전 가변 부재를 포함한다.

위치 가변 부재는, 패드를 기울이는 각도를 조절하여 패드와 바닥면과의 사이에서 발생하는 마찰력을 가변한다.

위치 가변 부재는, 패드를 제1방향으로 기울이는 제1구동부재와, 제1방향과 수직하는 제2방향으로 패드를 기울이는 제2구동부재를 포함한다.

제1구동부재는, 패드를 제1방향으로 회전시키는 제1회전부재와, 제1회전부재에 연결되고 제1회전부재에 회전력을 인가하는 제1모터를 포함한다.

제2구동부재는, 패드를 제1방향과 수직한 방향으로 회전시키는 제2회전부재와, 제2회전부재에 회전력을 인가하는 제2모터를 포함한다.

일 측면에 따른 청소 로봇은 본체가 목표 위치로 주행하도록 바닥면과 접촉하는 패드의 접촉 위치와 패드의 회전 방향을 결정하여 구동 어셈블리를 제어하는 제어부를 더 포함한다.

패드는 제1패드와 제2패드를 포함하고, 구동 어셈블리는 제1패드를 구동시키는 제1구동 어셈블리와, 제2패드를 구동시키는 제2구동 어셈블리를 포함한다.

제어부는, 본체의 주행이 제자리 주행이면 제1패드와 제2패드에 작용하는 마찰력의 방향이 서로 반대가 되도록 제1구동 어셈블리와 제2구동 어셈블리를 각각 제어한다.

제어부는, 본체의 주행이 전진 주행이면 전진 방향과 반대 방향의 마찰력이 제1패드와 제2패드에 각각 작용하도록 제1구동 어셈블리와 제2구동 어셈블리를 각각 제어한다.

제어부는, 본체의 주행이 측면 주행이면 측면 방향과 반대 방향의 마찰력이 제1패드와 제2패드에 각각 작용하도록 제1구동 어셈블리와 제2구동 어셈블리를 각각 제어한다.

제어부는, 본체의 주행이 사선 주행이면 사선 방향과 반대 방향의 마찰력이 제1패드와 제2패드에 각각 작용하도록 제1구동 어셈블리와 제2구동 어셈블리를 각각 제어한다.

패드는 제1패드, 제2패드, 제3패드 및 제4패드를 포함하고, 구동 어셈블리는 제1패드를 구동시키는 제1구동 어셈블리와, 제2패드를 구동시키는 제2구동 어셈블리, 제3패드를 구동시키는 제3구동 어셈블리와, 제4패드를 구동시키는 제4구동 어셈블리를 포함한다.

제3 구동 어셈블리는 제3패드를 회전축을 중심으로 회전시키는 회전 가변 부재를 포함하고, 제4 구동 어셈블리는 제4패드를 회전축을 중심으로 회전시키는 회전 가변 부재를 포함한다.

제어부는, 맵 정보에 기초하여 청소 영역의 공간 정보를 획득하고, 청소 영역의 공간 정보에 기초하여 주행 경로 및 주행 패턴을 생성하고, 주행 경로 및 주행 패턴에 기초하여 본체를 주행하도록 제어한다.

제어부는, 청소 영역을 복수 셀로 구획하고, 복수 셀의 정보에 기초하여 주행 경로 및 주행 패턴을 생성한다.

주행 패턴은, 본체의 길이보다 작은 길이의 지름을 가진 곡선 패턴을 포함한다.

일 측면에 따른 청소 로봇은 본체의 위치를 검출하는 위치 검출부를 더 포함하고, 제어부는, 현재의 위치로부터 목표 청소 위치 정보에 기초하여 주행 방향을 전환해야 하는지 판단하고, 주행 방향 전환 시에 패드가 접촉하는 위치 및 회전 방향이 변경되도록 구동 어셈블리를 각각 제어한다.

일 측면에 따른 청소 로봇은 청소 영역 내의 장애물을 검출하는 장애물 검출부를 더 포함하고, 제어부는, 청소 영역의 맵 정보를 획득하기 위한 벽면 추종을 수행해야 하는지 판단하고, 벽면 추종을 수행해야 한다고 판단되면 장애물 검출부를 이용하여 벽면을 검출하고, 검출된 벽면의 경계선의 방향과 본체의 주행 방향이 일치되도록 패드의 구동 어셈블리를 이용하여 본체를 회전시키고 검출된 벽면을 추종한다.

일 측면에 따른 청소 로봇은 청소 영역 내의 장애물을 검출하는 장애물 검출부를 더 포함하고, 제어부는, 장애물이 검출되면 주행 경로 또는 주행 패턴을 변경한다.

일 측면에 따른 청소 로봇은 바닥면의 얼룩을 검출하는 얼룩 검출부를 더 포함하고, 제어부는, 얼룩이 검출되면 주행 경로 또는 주행 패턴을 변경한다.

제어부는, 얼룩검출부를 통해 감지된 얼룩의 정도에 따라, 패드를 기울이는 각도를 조절하여 청소 바닥면과 접촉하는 마찰력을 가변하거나 또는 주행 패턴을 가변한다.

다른 측면에 따른 청소 로봇은 본체; 본체의 하부에 장착되어 청소를 수행하는 복수의 패드; 복수의 패드를 구동시키는 복수의 구동 어셈블리를 포함하고, 복수의 구동 어셈블리는, 복수의 패드에 작용하는 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향을 각각 조정하여 본체가 목표 위치로 이동하도록 한다.

다른 측면에 따른 청소 로봇은 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향에 기초하여 바닥면과 접촉하는 패드의 접촉 위치와 패드의 회전 방향을 결정하여 구동 어셈블리를 제어하는 제어부를 더 포함한다.

제어부는, 목표 위치 정보와 본체의 현재 위치 정보에 기초하여 이동 거리 및 이동 방향을 획득하고, 획득된 이동 거리 및 이동 방향에 기초하여 벡터 정보를 획득하고, 벡터 정보에 기초하여 주행을 제어한다.

제어부는, 주행 중 본체의 자세를 유지시킨 상태에서 마찰력의 작용 방향과 작용 위치를 조정한다.

다른 측면에 따른 청소 로봇은 본체에 장착되되 본체의 전후좌우 면에 각각 장착되고 청소 영역 내의 장애물을 검출하는 복수의 장애물 검출부를 더 포함하고, 제어부는, 장애물이 검출된 방향과 주행 방향에 대응하는 면에 장착된 장애물 검출부의 동작을 제어한다.

또 다른 측면에 따른 청소 로봇의 제어 방법은 목표 위치를 확인하고, 목표 위치에 기초하여 본체의 하부에 장착된 복수의 패드의 기울기 및 회전 방향을 각각 결정하고, 복수의 패드를 결정된 기울기를 조정하고, 결정된 회전 방향으로 동작시켜 본체가 목표 위치로 이동하도록 한다.

복수 패드의 기울기 및 회전 방향을 각각 결정하는 것은, 목표 위치의 정보와 현재 위치의 정보를 확인하고, 확인된 현재 위치의 정보 및 목표 위치의 정보에 기초하여 본체의 이동 거리 및 이동 방향을 획득하고, 이동 거리 및 이동 방향에 기초하여 복수의 패드와 바닥 면 사이에서 작용하는 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향을 각각 결정하고, 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향에 기초하여 복수 패드의 기울기 및 회전 방향을 각각 결정하는 것을 포함한다.

또 다른 측면에 따른 청소 로봇의 제어 방법은 목표 위치의 정보에 기초하여 주행 방향의 전환 시점인지 판단하고, 주행 방향의 전환 시점이라고 판단되면 복수의 패드에 구동력을 각각 인가하는 복수의 구동 어셈블리의 구동을 각각 제어하여 마찰력이 작용하는 접촉 영역의 위치 및 마찰력의 작용 방향을 변경하는 것을 더 포함한다.

마찰력이 작용하는 접촉 영역의 위치 및 마찰력의 작용 방향을 변경하는 것은, 본체의 자세를 유지시킨 상태에서 마찰력의 작용 방향과 작용 위치를 변경하는 것을 포함한다.

본체의 이동 거리 및 이동 방향을 획득하는 것은, 본체의 이동 거리 및 이동 방향을 이용하여 벡터 정보 획득하는 것을 포함한다.

또 다른 측면에 따른 청소 로봇의 제어 방법은 청소 영역의 맵 정보를 획득하기 위한 벽면 추종을 수행해야 하는지 판단하고, 벽면 추종을 수행해야 한다고 판단되면 장애물 검출부를 이용하여 벽면을 검출하고, 검출된 벽면의 경계선의 방향과 본체의 주행 방향이 일치되도록 복수의 패드 어셈블리의 마찰력을 이용하여 본체를 회전시키고, 복수의 패드 어셈블리의 마찰력을 이용하여 검출된 벽면을 추종하는 것을 더 포함한다.

또 다른 측면에 따른 청소 로봇의 제어 방법은 벽면 추종 중 전방에 장애물이 검출되면 전방의 벽면 방향에 기초하여 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향을 변경하고, 벽면 추종 중 장애물 검출부의 검출 신호에 기초하여 추종 중인 벽면이 검출되지 않는다고 판단되면 장애물 검출부를 이용하여 주변의 벽면을 재검출하고, 재검출된 벽면의 위치에 기초하여 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향을 변경하는 것을 더 포함한다.

주행 및 청소를 수행하는 것은, 맵 정보에 기초하여 청소 영역의 공간 정보를 획득하고, 청소 영역의 공간 정보에 기초하여 청소 영역을 복수 셀로 구획하고, 복수 셀의 정보에 기초하여 주행 경로 및 주행 패턴을 생성하고, 주행 경로 및 주행 패턴에 기초하여 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향을 변경하면서 주행 및 청소를 수행하는 것을 포함한다.

또 다른 측면에 따른 청소 로봇의 제어 방법은 청소 및 청소를 수행하면서 장애물을 검출하고, 장애물이 검출되면 주행 경로 및 주행 패턴을 변경하는 것을 더 포함한다.

청소 로봇의 제어 방법은 청소 및 청소를 수행하면서 바닥면의 얼룩을 검출하고, 얼룩이 검출되면 주행 패턴을 변경하는 것을 더 포함한다.

또 다른 측면에 따른 청소 로봇의 제어 방법은 얼룩이 검출되면 마찰력의 크기를 더 크게 조정하는 것을 더 포함한다.

또 다른 측면에 따른 청소 로봇의 제어 방법은 청소 모드에 기초하여 청소의 강도를 판단하고, 판단된 청소의 강도에 기초하여 마찰력의 크기를 조정하는 것을 더 포함한다.

또 다른 측면에 따른 청소 로봇은 본체; 본체의 하부에 장착되어 청소를 수행하는 복수의 패드 어셈블리; 복수의 패드 어셈블리에 각각 구동력을 인가하는 구동 어셈블리; 장애물을 검출하는 검출부를 포함하고, 구동 어셈블리는, 검출된 장애물의 높이에 기초하여 복수의 패드 어셈블리의 기울기를 각각 변경한다.

구동 어셈블리는, 검출된 장애물의 가로 폭에 기초하여 적어도 하나의 패드 어셈블리의 수직방향의 기울기 각도를 각각 조정한다.

수직 방향의 기울기 각도는, 평지 주행을 위한 패드 어셈블리의 기울기 각도보다 큰 각도이다.

검출부는, 청소 영역의 영상을 수집하는 영상 수집부를 포함하고, 구동 어셈블리는 수집된 영상에 기초하여 장애물을 인식하고 인식된 장애물의 높이를 확인하는 것을 포함한다.

검출부는, 장애물의 유무를 검출하는 제1검출부; 장애물의 높이를 검출하는 제2검출부를 포함한다.

제1검출부는, 패드 어셈블리에 작용하는 부하량을 검출하는 부하량 검출부를 포함한다.

제2검출부는, 적외선 센서, 레이저 센서 또는 초음파 센서를 포함한다.

구동 어셈블리는, 검출된 장애물의 높이가 기준 높이를 초과하면 회피 주행을 제어한다.

구동 어셈블리는, 복수의 패드 어셈블리에 작용하는 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향을 각각 조정하여 주행 방향을 변경한다.

구동 어셈블리는, 검출된 장애물의 높이가 기준 높이 이하이면 장애물과 인접한 패드 어셈블리의 기울기의 각도를 일정 각도로 조정하고, 나머지 패드 어셈블리에 작용하는 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향을 각각 조정하여 본체에 이동력을 인가한다.

또 다른 측면에 따른 청소 로봇은 본체; 본체의 하부에 장착되어 청소를 수행하는 복수의 패드 어셈블리; 복수의 패드 어셈블리에 각각 구동력을 인가하는 구동 어셈블리; 단차를 검출하는 검출부를 포함하고, 구동 어셈블리는, 검출된 단차의 높이에 기초하여 적어도 하나의 패드 어셈블리의 기울기를 제어하고, 나머지 패드 어셈블리에 작용하는 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향을 조정하여 본체가 단차를 따라 이동하도록 한다.

구동 어셈블리는, 적어도 하나의 패드 어셈블리의 기울기의 각도를 미리 설정된 최대 기울기 각도로 조정한다.

구동 어셈블리는, 적어도 하나의 패드 어셈블리의 기울기의 각도를 단차의 높이에 대응하는 각도로 조정한다.

구동 어셈블리는, 적어도 하나의 패드 어셈블리가 단차의 상측 면에 위치하면 적어도 하나의 패드 어셈블리에 마찰력이 작용하도록 적어도 하나의 패드 어셈블리의 회전을 제어한다.

구동 어셈블리는, 단차의 면이 바닥 면보다 높으면 적어도 하나의 패드 어셈블리의 기울기의 방향을 제1방향으로 조정하고, 단차의 면이 바닥 면보다 낮으면 적어도 하나의 패드 어셈블리의 기울기의 방향을 제2방향으로 조정하고, 제1방향과 제2방향은 서로 반대 방향이다.

구동 어셈블리는, 검출된 단차의 높이가 기준 높이를 초과하면 단차를 회피하도록 복수의 패드 어셈블리의 동작을 제어한다.

또 다른 측면에 따른 청소 로봇의 제어 방법은 목표 위치를 확인하고, 목표 위치에 기초하여 본체의 하부에 장착된 복수의 패드 어셈블리의 기울기 및 회전 방향을 각각 결정하고, 복수의 패드 어셈블리를 결정된 기울기를 조정하고, 결정된 회전 방향으로 동작시켜 본체가 목표 위치로 평지 주행하도록 하고, 평지 주행을 수행하면서 장애물을 검출하고, 장애물이 검출되면 장애물의 높이에 기초하여 복수의 패드 어셈블리 중 적어도 하나의 패드 어셈블리의 기울기를 제어하고, 복수의 패드 어셈블리 중 적어도 하나의 패드 어셈블리를 제외한 패드 어셈블리에 작용하는 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향을 조정하여 본체가 단차를 따라 이동하도록 한다.

적어도 하나의 패드 어셈블리의 기울기 각도는, 적어도 하나의 패드 어셈블리를 제외한 패드 어셈블리의 기울기 각도보다 큰 각도이다.

장애물을 검출하는 것은, 주행 방향의 전방의 영상을 수집하는 것을 포함하고, 수집된 영상에서 장애물을 인식하는 것을 포함한다.

장애물을 검출하는 것은, 복수의 패드 어셈블리의 부하량을 검출하고 검출된 부하량에 기초하여 장애물을 인식하는 것을 포함한다.

또 다른 측면에 따른 청소 로봇의 제어 방법은 검출된 장애물의 높이가 기준 높이를 초과하면 회피 주행을 제어하는 것을 더 포함한다.

회피 주행은, 복수의 패드 어셈블리에 작용하는 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향을 각각 조정하여 주행 방향을 변경하는 것을 포함한다.

적어도 하나의 패드 어셈블리의 기울기를 제어하는 것은, 적어도 하나의 패드 어셈블리의 기울기의 각도를 미리 설정된 최대 기울기 각도로 제어하는 것을 포함한다.

적어도 하나의 패드 어셈블리의 기울기를 제어하는 것은, 단차의 높이를 확인하고, 확인된 단차의 높이에 대응하는 각도를 확인하고, 적어도 하나의 패드 어셈블리의 기울기의 각도를 확인된 각도로 제어하는 것을 포함한다.

또 다른 측면에 따른 청소 로봇의 제어 방법은 적어도 하나의 패드 어셈블리가 단차의 상측 면에 위치하면 적어도 하나의 패드 어셈블리에 마찰력이 작용하도록 적어도 하나의 패드 어셈블리의 회전을 제어하는 것을 더 포함한다.

본 발명에 따르면 청소 로봇은 본체의 회전없이 전 방향(Omni-Directional)으로 주행이 가능하고 이를 통해 빠르게 주행할 수 있다.

또한 청소 로봇은 사람이 걸레질을 하는 패턴을 모사할 수 있어 청소 효율을 향상시킨다. 또한 직선 패턴 및 곡선 패턴 등 다양한 청소 패턴 적용이 용이하다.

또한 청소 로봇은 장애물(문턱 等)을 만났을 때, 장애물의 높이에 기초하여 장애물을 오르거나 회피한다. 이를 통해 청소 시간을 줄일 수 있고, 청소 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 본체의 예시도이다.
도 3a는 일 실시 예에 따른 청소 로봇에 마련된 제1패드 어셈블리와 제1 구동 어셈블리의 분해 사시도이고, 도 3b는 일 실시 예에 따른 청소 로봇에 마련된 제1패드 어셈블리의 다른 예시도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 제1 패드 어셈블리를 X축으로 회전시켰을 때의 예시도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 제1 패드 어셈블리를 Y축으로 회전시켰을 때의 예시도이다.
도 6a는 일 실시 예에 따른 청소 로봇이 제자리 주행을 수행할 때의 예시도이고, 도 6b는 일 실시 예에 따른 청소 로봇이 제자리 주행을 수행할 때 패드 부재의 접촉 영역을 표시한 예시도이다.
도 7a는 일 실시 예에 따른 청소 로봇이 전진 주행을 수행할 때의 예시도이고, 도 7b는 일 실시 예에 따른 청소 로봇이 전진 주행을 수행할 때 패드 부재의 접촉 영역을 표시한 예시도이다.
도 8a는 일 실시 예에 따른 청소 로봇이 사이드 방향으로 주행을 수행할 때의 예시도이고, 도 8b는 일 실시 예에 따른 청소 로봇이 사이드 방향으로 주행을 수행할 때 패드 부재의 접촉 영역을 표시한 예시도이다.
도 9a는 일 실시 예에 따른 청소 로봇이 대각선 방향으로 주행을 수행할 때의 예시도이고, 도 9b는 일 실시 예에 따른 청소 로봇이 대각선 방향으로 주행을 수행할 때 패드 부재의 접촉 영역을 표시한 예시도이다.
도 10은 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 본체의 예시도이다.
도 11은 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 본체에 마련된 제1패드 어셈블리와 제1구동 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 12는 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 제1패드 어셈블리의 회전판이 X축을 중심으로 회전할 때의 예시도이다.
도 13은 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 제1패드 어셈블리의 회전판이 Y축을 중심으로 회전할 때의 예시도이다.
도 14는 실시 예에 따른 청소 로봇의 제어 구성도이다.
도 15는 실시 예에 따른 청소 로봇에 마련된 장애물 검출부의 장착 예시도이다.
도 16은 실시 예에 따른 청소 로봇의 주행 예시도이다.
도 17a 및 도 17b는 실시 예에 따른 청소 로봇의 제어 순서도이다.
도 18 내지 도 21은 실시 예에 따른 청소 로봇의 벽면 추종 예시도이다.
도 22는 실시 예에 따른 청소 로봇의 주행 경로 및 주행 패턴 생성 예시도이다.
도 23은 실시 예에 따른 청소 로봇의 청소 시 주행 예시도이다.
도 24는 실시 예에 따른 청소 로봇의 청소 시 장애물이 검출되었을 때 주행 패턴 재생성 예시도이다.
도 25는 실시 예에 따른 청소 로봇의 청소 시 주행 경로 재생성 예시도이다.
도 26은 실시 예에 따른 청소 로봇의 청소 시 얼룩이 검출되었을 때 주행 패턴 재생성 예시도이다.
도 27은 실시 예에 따른 청소 로봇의 사선 주행 예시도이다.
도 28은 실시 예에 따른 청소 로봇의 곡선 패턴으로 주행하는 주행 예시도이다.
도 29는 또 다른 실시 예에 따른 청소 로봇에 마련된 본체의 예시도이다.
도 30은 또 다른 실시 예에 따른 청소 로봇에 마련된 패드 어셈블리의 예시도이다.
도 31은 또 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 제어 구성도이다.
도 32는 또 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 제어 구성도이다.
도 33은 또 다른 실시 예에 따른 청소 로봇에 마련된 높이 검출부의 예시도이다.
도 34는 또 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 제어 구성도이다.
도 35는 또 다른 실시 예에 따른 청소 로봇에 마련된 높이 검출부의 예시도이다.
도 36은 또 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 제어 순서도이다.
도 37a 및 도 37b는 또 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 클라이밍 주행의 예시도이다.
도 38은 또 다른 실시 예에 따른 청소 로봇에 마련된 패드 어셈블리의 각도 조정 예시도이다.
도 39 내지 도 44는 도 37에 도시된 클라이밍 주행 시의 패드 어셈블리의 동작 예시도이다.
도 45는 또 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 클라이밍 주행의 예시도이다.
도 46 및 도 47은 또 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 회피 주행의 예시도이다.
도 48a 및 도 50d는 또 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 클라이밍 주행 예시도로, 단차에서의 주행 예시도이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 사시도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 본체의 예시도이며, 도 3a는 일 실시 예에 따른 청소 로봇에 마련된 패드 어셈블리와 구동 어셈블리의 분해 사시도이고, 도 3b는 일 실시 예에 따른 청소 로봇에 마련된 패드 어셈블리의 다른 예시도이다.

청소 로봇(1)은 사용자의 청소 명령이 입력되거나 청소 예약 시간이 되면 홈 내의 청소 영역을 스스로 주행하면서 바닥 면의 먼지와 같은 이물질을 닦음으로써 청소를 수행한다.

이러한 청소 로봇(1)은 사용자로부터 청소 종료 명령이 입력되거나, 청소가 완료되었다고 판단되거나 또는 배터리의 양이 기준 양보다 낮아지게 되면 충전대(미도시)와의 도킹을 수행하고, 도킹이 완료되면 충전대(미도시)로부터 전력을 공급받아 충전을 수행한다.

도 1에 도시된 바와 같이 청소 로봇(1)은 외관을 형성하는 하우징(100)과, 하우징(100) 내에 배치되어 주행 및 청소를 수행하기 위한 본체(200)를 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이 본체(200)는 프레임(210)과, 프레임(210)의 하부에 장착되되 바닥 면과 접촉 및 분리 가능하게 장착되는 적어도 두 개의 패드 어셈블리(220, 230)와, 적어도 두 개의 패드 어셈블리(220, 230)에 각각 결합되어 적어도 두 개의 패드 어셈블리(220, 230)를 각각 구동시키는 적어도 두 개의 구동 어셈블리(240, 250)를 포함한다.

여기서 프레임(210)은 메인 프레임(211)과, 메인 프레임(211)에 장착되고 제1, 2 구동 어셈블리(240, 250)가 각각 회전 가능하게 결합되며, 결합된 제1, 2 구동 어셈블리(240, 250)의 일부를 각각 커버하는 복수의 보조 프레임(212)을 포함한다.

프레임(210)은 메인 프레임(211)에서 바닥 면 쪽으로 연장되어 바닥 면과 접촉되고, 이를 통해 메인 프레임(211)을 지지하는 지지 프레임(213)을 더 포함한다.

즉 본체(200)는 패드 어셈블리(220, 230)의 회전에도 불구하고 지지 프레임(213)에 의해 흔들리지 않고 안정적으로 바닥 면을 따라 이동할 수 있다.

적어도 두 개의 패드 어셈블리(220, 230)는 바닥 면과 접촉 또는 분리된다.

이러한 적어도 두 개의 패드 어셈블리(220, 230)는, 바닥 면과 접촉 시 일부 또는 전체가 바닥 면과 접촉되며 바닥 면과의 접촉 면적 및 접촉 방향 조정을 통해 본체가 청소 영역을 이동하도록 하거나 청소하도록 한다. 아울러 적어도 두 개의 패드 어셈블리(220, 230)는 이동 및 청소가 동시에 수행되도록 것도 가능하다.

본 일 실시 예에서 적어도 두 개의 패드 어셈블리는 프레임의 하부에 평행하게 배치되는 제1패드 어셈블리(220)와 제2패드 어셈블리(220)를 포함하고 적어도 두 개의 구동 어셈블리(240, 250)는 제1패드 어셈블리(220)를 구동시키는 제1 구동 어셈블리(240)와 제2패드 어셈블리(220)를 구동시키는 제2 구동 어셈블리(250)를 포함한다.

이러한 제1, 2 패드 어셈블리(220, 230)는 서로 동일한 구조로 이루어지고, 또한 제1, 2 구동 어셈블리(240, 250) 역시 서로 동일한 구조로 이루어진다.

이에 따라 제1, 2 패드 어셈블리(220, 230) 중 제1패드 어셈블리(220)를 예를 들어 설명하고, 제1, 2 구동 어셈블리(240, 250) 중 제1 구동 어셈블리(240)를 예를 들어 설명한다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 제1패드 어셈블리(220)는 제1구동 어셈블리(240)에 결합된 결합 부재(221)와, 결합부재(221)에 장착된 회전판(222)과, 회전판(222)에 탈착 가능하게 장착된 패드부재(223)를 포함한다.

여기서 패드부재(223)는 습식 청소가 가능하도록 섬유 소재로 이루어진다.

제1 구동 어셈블리(240)는 메인 프레임(211)의 상측에 장착되어 제1패드 어셈블리의 회전판(222)을 X 축 방향으로 회전시키기 위한 제1구동 부재(241)와, 메인 프레임(211)의 하측에 장착되어 제1패드 어셈블리의 회전판(222)을 Y 축 방향으로 회전시키기 위한 제2구동 부재(242)와, X축 방향 및 Y축 방향으로 회전 가능하게 제1구동 부재(241)와 제2구동 부재(242)에 연결되고 제1패드 어셈블리의 회전판(222)을 Z 축 방향으로 회전시키기 위한 제3구동 부재(243)를 포함한다.

즉, 제1구동 부재(241)와 제2구동부재(242)는 바닥면과 접촉하는 패드의 위치를 가변시키는 위치 가변 부재로 틸팅 동작을 수행하고, 제3구동부재(243)는 패드의 회전 방향 및 회전 속도 등을 가변시키는 회전 가변 부재이다.

제1구동 부재(241)는 제1패드 어셈블리의 회전판(222)을 X 축 방향으로 회전시키기 위한 X 축 방향의 회전력을 발생시키는 제1모터(241a)와, 제1모터(241a)의 회전 축에 연결된 제1회전부재(241b)를 포함한다.

제2구동 부재(242)는 제1패드 어셈블리의 회전판(222)을 Y 축 방향으로 회전시키기 위한 Y 축 방향의 회전력을 발생시키는 제2모터(242a)와, 제2모터(242a)의 회전 축에 연결된 제2회전부재(242b)를 포함한다.

여기서 제2회전부재(242b)는 말단이 서로 연결된 제1링크(b1), 제2링크(b2), 제3링크(b3) 및 제4링크(b4)를 포함한다.

제3구동 부재(243)는 제1패드 어셈블리의 회전판(222)을 Z 축 방향으로 회전시키기 위한 Z 축 방향의 회전력을 발생시키는 제3모터(243a)와, 제3모터(243a)의 회전 축에 연결된 제3회전부재(243b)를 포함하고, 제3모터(243a)와 제3회전부재(243b)를 수용하고 제1구동부재의 제1회전부재(241b)에 일 면이 결합되고 제1 패드 어셈블리의 결합부재(221)가 결합되는 제1연결 부재(243c)와, 제1연결 부재(243c) 내부에 수용되고 제1연결부재(243c)에 형성된 홀(h)을 통해 제2구동 부재의 제2회전부재(242b)에 결합되는 제2연결부재(243d)를 더 포함한다.

제1 구동 어셈블리(240)는 제1모터(241a) 및 제2모터(242a)를 구동시킴으로써 제1패드 어셈블리(220)의 패드 부재가 바닥 면에 대해 설정 각도로 기울어지도록 제어할 수 있고, 제3모터(243a)를 구동시킴으로써 제1패드 어셈블리(220)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하도록 제어할 수 있다.

또한 제1 구동 어셈블리(240)는 제1모터(241a), 제2모터(242a) 및 제3모터(243a)를 이용하여 제1 패드 어셈블리(220)의 패드부재(223)가 바닥 면과 접촉되는 부분을 가변시킬 수 있고, 이를 통해 청소 영역을 이동 및 청소할 수 있도록 한다.

제2 구동 어셈블리(250) 역시 제1 구동 어셈블리(240)와 동일하게 제2 패드 어셈블리(230)의 패드부재가 바닥 면과 접촉되는 부분을 가변시킬 수 있고, 이를 통해 청소 영역을 이동 및 청소할 수 있도록 한다.

본체(200)는 메인 프레임(211)에 마련되어 주변의 장애물을 검출하기 위한 복수의 장애물 검출부(미도시)를 더 포함한다.

아울러, 청소 로봇(1)은 하우징(100) 또는 본체(200)에 마련되어 바닥 면의 얼룩을 검출하는 얼룩 검출부(미도시)를 더 포함하는 것도 가능하다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 청소 로봇에 마련된 제1패드 어셈블리(220)는 제1구동 어셈블리(240)에 결합된 결합 부재(221)와, 결합부재(221)에 장착된 회전판(222)과, 회전판(222)에 탈착 가능하게 장착된 패드부재(223)를 포함한다.

회전판(222)은 경사진 측면을 갖는다. 이로 인해 회전판의 아랫 면의 넓이가 윗 면의 넓이보다 좁다.

즉 회전판(222)은 일정 기울기를 갖는 경사면(222a)을 가진다.

패드 부재(223) 또한 경사진 측면을 갖을 수 있다. 이로 인해 패드 부재의 아랫 면의 넓이가 윗 면의 넓이보다 좁다.

즉 패드부재(223)는 일정 기울기를 갖는 경사면(223a)을 가진다.

이로 인해 청소 로봇은 평지 주행 중 높이가 낮은 장애물을 만나게 되면 그 장애물을 용이하게 타고 지나갈 수 있다.

도 4는 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 제1 패드 어셈블리를 X축으로 회전시켰을 때의 예시도이고, 도 5는 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 제1 패드 어셈블리를 Y축으로 회전시켰을 때의 예시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1모터(241a)의 구동에 의해 제1모터(241a)의 회전축이 X축을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하면, 제1모터(241a)의 회전축에 결합된 제1회전부재(241b), 제1연결부재(243c), 제2연결부재(243d) 및 제3회전부재(243b)가 함께 회전한다.

이에 따라 제1모터(241a)의 회전축이 회전하기 전에 제1 패드 어셈블리(220)의 중심 축을 연장한 제1선(A)과, 제1모터(241a)의 회전축이 회전한 후에 제1 패드 어셈블리(220)의 중심 축을 연장한 제2선(B)은 제1각도(T1)를 이룬다. 이때, 제1패드 어셈블리의 회전판(222)의 저면과 바닥 면은 제2각도(T2)를 이룬다.

여기서 제1모터(241a)의 회전축이 회전하는 제1각도(T1)와 회전판의 저면과 바닥면이 이루는 제2각도(T2)는 동일할 수 있다. 이와 같이 회전판(222)은 X축을 중심으로 회전할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제2모터(242a)의 구동에 의해 제2모터(242a)의 회전축이 회전하면, 제2모터(242a)의 회전축에 연결된 제1링크(b1)도 함께 회전한다. 제1링크(b1)가 회전하면, 제3링크(b3) 및 제4링크(b4)에 의해 연결된 제2링크(b2)도 제1링크(b1)와 동일한 방향으로 회전한다.

이에 따라 제2모터(242a)의 회전축이 회전하기 전, 후에 제1링크(b1)와 제3링크(b3)의 접점 및 제1링크(b1)와 제4링크(b4)의 접점을 연결한 선(C, D)은 제3각도(T3)를 이룬다. 아울러 제2회전부재(242b)의 제2링크(b2)와 제3링크(b3)의 접점 및 제2링크(b2)와 제4링크(b4)의 접점을 연결한 선 또한 제3각도(T3)를 이룬다.

그리고 제2회전부재(242b)의 제2링크(b2)가 회전함에 따라, 제2링크(b2)와 연결된 제3연결부재(243)와, 제1 패드 어셈블리(220)가 회전한다.

이로써 제1패드 어셈블리의 회전판(222)의 저면과 바닥 면은 제4 각도(T4)를 이룬다. 여기서 제3각도(T3)와 제4각도(T4)는 동일할 수 있다. 이와 같이 제1패드 어셈블리의 회전판(222)은 Y축을 중심으로 회전할 수 있다.

이와 같이 청소 로봇은 제1패드 어셈블리의 회전판(222)이 바닥 면과 경사지게 함으로써 회전판(222)의 저면에 장착된 패드 부재(223)와 바닥 면 간에 불균일한 마찰력이 발생되도록 할 수 있다.

제1패드 어셈블리(220)는 중심 축의 결합부재(221)에 연결된 제3회전부재(243b)에 의해 회전한다. 이로써 회전판(222)은 Z축을 중심으로 회전할 수 있다.

또한 회전판(222)은 제1모터(241a) 및 제2모터(242a)에 의해 바닥면과 설정 각도로 기울어진 상태에서 회전할 수 있으며 제1모터(241a)와 제2모터(242a)에 의해 바닥 면에 대해 기울어진 방향을 조절할 수 있고, 회전판(222)의 저면에 구비된 패드 부재(223)가 바닥면에 접촉 시 접촉 면적을 조절할 수 있다.

이러한 제1패드 어셈블리의 회전판(222)이 기울어진 각도에 따라 패드 부재(223)의 부분적인 마찰력에 있어서 차이가 발생한다.

좀 더 구체적으로 회전판(222)과 바닥면이 가까운 쪽에 위치한 패드 부재(223)와 바닥면 간의 마찰력은 회전판(222)과 바닥면이 먼 쪽에 위치한 패드 부재(223)와 바닥면 간의 마찰력보다 크다. 이러한 패드 부재(223)와 바닥면 간의 마찰력의 차이에 의해 청소 로봇(1)의 주행 방향 및 주행 속도가 조절될 수 있다.

이러한 청소 로봇(1)은 패드 부재(223)와 바닥면 간의 마찰력이 큰 방향으로 주행할 수 있다. 패드 부재(223)와 바닥면 간의 마찰력이 클수록 청소 로봇(1)의 주행에 필요한 마찰력의 크기가 커지므로 청소 로봇(1)의 주행 속도도 커질 수 있다.

아울러 회전판(222)이 기울어지더라도, 회전판(222)의 저면에 구비된 패드 부재(223)는 압축성이 있는 소재로 구비되어 패드 부재(223)의 전체 면이 바닥면과 접촉되도록 하는 것도 가능하다.

이때 패드 부재(223)와 바닥 면 간의 마찰력이 큰 부분에서는 패드 부재(223)가 바닥 면을 닦아 내는 힘이 크므로 바닥 면의 얼룩이 제거될 수 있는 등 청소 효율을 높일 수 있다.

청소 로봇(1)은 패드 부재(223)가 바닥면과 접촉되는 위치와 회전판(222) 또는 패드 부재(223)가 Z축을 중심으로 회전하는 방향에 따라 설정 방향으로 주행하면서 청소를 수행할 수 있다.

좀 더 구체적으로, 청소 로봇(1)은 제1패드 어셈블리의 패드 부재(223)와 제2패드 어셈블리의 패드 부재(223)가 바닥면과 접촉되는 상대적인 위치에 따라서 주행 방향이 달라질 수 있고, 제1패드 어셈블리(220) 및 제2패드 어셈블리(230)의 패드 부재(223)가 Z축을 중심으로 회전하는 방향에 따라 주행 방향이 달라질 수도 있다.

예를 들어, 제1패드 어셈블리(220)의 패드 부재(223) 및 제2패드 어셈블리의 패드 부재(233)의 동일한 부분이 바닥면과 접촉되더라도 두 패드 부재(223, 233)가 시계 방향으로 회전하는 경우와 반시계 방향으로 회전하는 경우에 청소 로봇(1)의 주행 방향은 다를 수 있다.

이와 같이, 제1패드 어셈블리의 패드부재(223) 및 제2패드 어셈블리의 패드 부재(233)와 바닥면 간의 마찰력이 구동력으로 작용하여 청소 로봇(1)이 주행하므로 휠로 주행하는 청소 로봇(1)에 비해 바닥면의 재질 또는 장애물에 따른 제약을 덜 받고 주행할 수 있다.

또한, 제1패드 어셈블리의 회전판(222) 및 제2패드 어셈블리의 회전판(232)이 기울어지는 각도, 기울어지는 방향 및 패드 부재(223, 233)의 회전 방향을 조절함으로써 청소 로봇(1)은 원하는 모든 방향으로 주행할 수 있다.

즉 청소 로봇(1)은 본체의 회전없이 전(全)방향(Omni-Directional)으로 주행이 가능한 것으로, 어느 한 지점을 본체의 전(前)면으로 지정한 후 주행에 대해 설명하도록 한다.

이러한 청소 로봇의 주행 방향 제어에 대한 구성을 도 6a, 6b, 7a, 7b, 8a, 8b, 9a 및 9b를 참조하여 설명한다.

도 6a는 일 실시 예에 따른 청소 로봇이 제자리 주행을 수행할 때의 예시도이고, 도 6b는 일 실시 예에 따른 청소 로봇이 제자리 주행을 수행할 때 패드 부재의 접촉 영역을 표시한 예시도이다.

도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 청소 로봇의 제1구동 어셈블리의 제1모터와 제2구동 어셈블리의 제1모터를 제1회전 방향으로 회전시킴으로써 제1 패드 어셈블리의 회전판과 제2패드 어셈블리의 회전판이 바닥 면에 대해 설정 각도로 기울어지게 한다.

이때 제1 패드 어셈블리의 회전판(222)과 제2패드 어셈블리의 회전판(232)은 각 중심 축을 기준으로 서로 동일한 방향으로 기울어져, 제1 패드 어셈블리의 패드 부재(223)와 제2패드 어셈블리의 패드 부재(233)는 중심 축을 기준으로 서로 동일한 방향의 일부 영역이 바닥 면에 접촉된다. 즉, 제1패드 어셈블리의 패드 부재(223)의 우측 및 제2패드 어셈블리의 패드 부재(233)의 우측이 바닥 면에 접촉된다.

이에 따라 제1 패드 어셈블리의 패드 부재의 접촉 영역(P1)과 제2패드 어셈블리의 패드 부재의 접촉 영역(P2)이 바닥 면에 접촉하게 되고, 이때 제1구동 어셈블리의 제3모터를 제1회전방향으로 회전시키고 제2구동 어셈블리의 제3모터를 제2회전방향으로 회전시키면 제1패드 어셈블리의 패드 부재(223)의 접촉 영역(P1)과 바닥면 사이에 마찰력이 발생하고, 또한 제2패드 어셈블리의 패드 부재(233)의 접촉 영역(P2)과 바닥면 사이에도 마찰력이 발생한다.

여기서 두 패드의 각 접촉 영역은 본체가 균형을 유지시킨 상태에서 이동할 수 있도록 하는 영역으로, 목표 위치에 대응하는 마찰력의 작용 방향을 고려하여 설정 가능하다.

아울러 제1패드 어셈블리의 패드 부재(223)의 접촉 영역(P1)과 바닥면 사이의 마찰력과, 제2패드 어셈블리의 패드 부재(233)의 접촉 영역(P2)과 바닥면 사이의 마찰력은 각 패드 부재의 나머지 부분과 바닥면 사이의 마찰력보다 크다.

이와 같이 제1패드 어셈블리의 패드 부재(223) 및 제2패드 어셈블리의 패드 부재(233)의 접촉 영역의 마찰력이 나머지 영역의 마찰력보다 크게 작용하는 상태에서, 제1 패드 어셈블리의 회전판(222)이 제1회전 방향(R1)으로 회전하고 제2패드 어셈블리의 회전판(232)이 제2회전 방향(R2)으로 회전하는데, 이때 제1회전 방향은 제2회전 방향과 반대 방향으로, 제1패드 어셈블리의 회전판(222)과 제2패드 어셈블리의 회전판(232)이 서로 반대되는 방향으로 회전함으로써 청소 로봇(1)은 이동하지 않고 제자리에 머문 상태에서 바닥면을 닦을 수 있다.

또한 제1패드 어셈블리의 패드 부재(223)의 제1접촉 영역에서의 마찰력과, 제2패드 어셈블리의 패드 부재(233)의 제2 접촉 영역에서의 마찰력의 작용 방향은 서로 반대이고, 그 크기는 서로 동일하다.

도 7a는 일 실시 예에 따른 청소 로봇이 전진 주행을 수행할 때의 예시도이고, 도 7b는 일 실시 예에 따른 청소 로봇이 전진 주행을 수행할 때 패드 부재의 접촉 영역을 표시한 예시도이다.

도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 청소 로봇의 제1구동 어셈블리의 제1모터를 제2회전 방향(R2)으로 회전시키고 제2구동 어셈블리의 제1모터를 제1회전 방향(R1)으로 회전시킴으로써 제1 패드 어셈블리의 회전판과 제2패드 어셈블리의 회전판이 바닥 면에 대해 일정 각도로 기울어지게 한다.

이때 제1 패드 어셈블리의 회전판과 제2패드 어셈블리의 회전판은 각 중심 축을 기준으로 서로 반대 방향으로 기울어져, 제1 패드 어셈블리의 패드 부재와 제2패드 어셈블리의 패드 부재는 중심 축을 기준으로 서로 반대 방향의 일부 영역이 바닥 면에 접촉된다.

즉, 제1패드 어셈블리의 패드 부재(223)의 좌측 및 제2패드 어셈블리의 패드 부재(233)의 우측이 바닥 면에 접촉된다.

이에 따라 제1 패드 어셈블리의 패드 부재의 접촉 영역(P3)과 제2패드 어셈블리의 패드 부재의 접촉 영역(P4)이 바닥 면에 접촉하게 되고, 이때 제1구동 어셈블리의 제3모터를 제1회전방향(R1)으로 회전시키고 제2구동 어셈블리의 제3모터를 제2회전방향(R2)으로 회전시키면 제1패드 어셈블리의 패드 부재(223)의 접촉 영역(P3)과 바닥면 사이에 마찰력이 발생하고, 또한 제2패드 어셈블리의 패드 부재(233)의 접촉 영역(P4)과 바닥면 사이에도 마찰력이 발생한다.

아울러 제1패드 어셈블리의 패드 부재(223)의 접촉 영역(P3)과 바닥면 사이의 마찰력과, 제2패드 어셈블리의 패드 부재(233)의 접촉 영역(P4)과 바닥면 사이의 마찰력은 각 패드 부재의 나머지 부분과 바닥면 사이의 마찰력보다 크다.

이와 같이 제1패드 어셈블리의 패드 부재(223) 및 제2패드 어셈블리의 패드 부재(233)의 접촉 영역(P3, P4)의 마찰력이 나머지 영역의 마찰력보다 크게 작용하는 상태에서, 제1 패드 어셈블리의 회전판(222)이 제1회전 방향(R1)으로 회전하고 제2패드 어셈블리의 회전판(232)이 제2회전 방향(R2)으로 회전한다.

여기서 제1회전 방향은 제2회전 방향과 반대 방향으로 제1패드 어셈블리의 회전판(222)과 제2패드 어셈블리의 회전판(232)이 서로 반대되는 방향으로 회전함에 의해 두 접촉 영역에서 작용하는 마찰력의 작용방향이 같게 되고 이에 대한 반작용으로 청소 로봇(1)은 전방(F 방향)으로 이동하는 상태에서 바닥 면을 닦을 수 있다.

아울러 제1패드 어셈블리의 패드 부재(223)의 제1접촉 영역(P3)에서의 마찰력과, 제2패드 어셈블리의 패드 부재(233)의 제2 접촉 영역(P4)에서의 마찰력의 작용 방향은 서로 동일하고, 그 크기 또한 서로 동일하다.

도 8a는 일 실시 예에 따른 청소 로봇이 사이드 방향으로 측면 주행을 수행할 때의 예시도이고, 도 8b는 일 실시 예에 따른 청소 로봇이 사이드 방향으로 측면 주행을 수행할 때 패드 부재의 접촉 영역을 표시한 예시도이다.

도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이 청소 로봇의 제1구동 어셈블리의 제2모터를 제1회전 방향(R1)으로 회전시키고 제2구동 어셈블리의 제2모터를 제2회전 방향(R2)으로 회전시킴으로써 제1 패드 어셈블리의 회전판과 제2패드 어셈블리의 회전판이 바닥 면에 대해 일정 각도로 기울어지게 한다.

즉, 제1패드 어셈블리의 패드 부재(223)의 전방측 및 제2패드 어셈블리의 패드 부재(233)의 후방측이 바닥 면에 접촉된다.

이에 따라 제1 패드 어셈블리의 패드 부재의 접촉 영역(P5)과 제2패드 어셈블리의 패드 부재의 접촉 영역(P6)이 바닥 면에 접촉하게 되고, 이때 제1구동 어셈블리의 제3모터를 제1회전방향(R1)으로 회전시키고 제2구동 어셈블리의 제3모터를 제2회전방향(R2)으로 회전시키면 제1패드 어셈블리의 패드 부재(223)의 접촉 영역(P5)과 바닥면 사이에 마찰력이 발생하고, 또한 제2패드 어셈블리의 패드 부재(233)의 접촉 영역(P6)과 바닥면 사이에도 마찰력이 발생한다.

아울러 제1패드 어셈블리의 패드 부재(223)의 접촉 영역(P5)과 바닥면 사이의 마찰력과, 제2패드 어셈블리의 패드 부재(233)의 접촉 영역(P6)과 바닥면 사이의 마찰력은 각 패드 부재의 나머지 부분과 바닥면 사이의 마찰력보다 크다.

이와 같이 제1패드 어셈블리의 패드 부재(223) 및 제2패드 어셈블리의 패드 부재(233)의 접촉 영역(P5, P6)의 마찰력이 나머지 영역의 마찰력보다 크게 작용하는 상태에서, 제1 패드 어셈블리의 회전판(222)이 제1회전 방향(R1)으로 회전하고 제2패드 어셈블리의 회전판(232)이 제2회전 방향(R2)으로 회전한다.

여기서 제1회전 방향은 제2회전 방향과 반대 방향으로 제1패드 어셈블리의 회전판(222)과 제2패드 어셈블리의 회전판(232)이 서로 반대되는 방향으로 회전함에 의해 두 접촉 영역에서 작용하는 마찰력의 작용방향이 같게 되고 이에 대한 반작용으로 청소 로봇(1)은 사이드 방향(S 방향)으로 측면 주행하는 상태에서 바닥면을 닦을 수 있다.

아울러 제1패드 어셈블리의 패드 부재(223)의 제1접촉 영역(P5)에서의 마찰력과, 제2패드 어셈블리의 패드 부재(233)의 제2 접촉 영역(P6)에서의 마찰력의 작용 방향은 서로 동일하고, 그 크기 또한 서로 동일하다.

도 9a는 일 실시 예에 따른 청소 로봇이 대각선 방향으로 사선 주행을 수행할 때의 예시도이고, 도 9b는 일 실시 예에 따른 청소 로봇이 대각선 방향으로 사선 주행을 수행할 때 패드 부재의 접촉 영역을 표시한 예시도이다.

도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 청소 로봇의 제1구동 어셈블리의 제1모터와 제2모터를 회전시키고 제2구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 회전시킴으로써 제1 패드 어셈블리의 회전판(222)과 제2패드 어셈블리의 회전판(223)이 바닥 면에 대해 일정 각도로 기울어지게 한다.

이때 제1패드 어셈블리의 패드 부재(223)의 전방 좌측 및 제2패드 어셈블리의 패드 부재(233)의 후방 우측이 바닥 면에 접촉된다.

이에 따라 제1 패드 어셈블리의 패드 부재의 접촉 영역(P7)과 제2패드 어셈블리의 패드 부재의 접촉 영역(P8)이 바닥 면에 접촉하게 되고, 이때 제1구동 어셈블리의 제3모터를 제1회전방향(R1)으로 회전시키고 제2구동 어셈블리의 제3모터를 제2회전방향(R2)으로 회전시키면 제1패드 어셈블리의 패드 부재(223)의 접촉 영역(P7)과 바닥면 사이에 마찰력이 발생하고, 또한 제2패드 어셈블리의 패드 부재(233)의 접촉 영역(P8)과 바닥면 사이에도 마찰력이 발생한다.

아울러 제1패드 어셈블리의 패드 부재(223)의 접촉 영역(P7)과 바닥면 사이의 마찰력과, 제2패드 어셈블리의 패드 부재(233)의 접촉 영역(P8)과 바닥면 사이의 마찰력은 각 패드 부재의 나머지 부분과 바닥면 사이의 마찰력보다 크다.

이와 같이 제1패드 어셈블리의 패드 부재(223) 및 제2패드 어셈블리의 패드 부재(233)의 접촉 영역(P7, P8)의 마찰력이 나머지 영역의 마찰력보다 크게 작용하는 상태에서, 제1 패드 어셈블리의 회전판(222)이 제1회전 방향(R1)으로 회전하고 제2패드 어셈블리의 회전판(232)이 제2회전 방향(R2)으로 회전한다.

여기서 제1회전 방향은 제2회전 방향과 반대 방향으로 제1패드 어셈블리의 회전판(222)과 제2패드 어셈블리의 회전판(232)이 서로 반대되는 방향으로 회전함에 의해 두 접촉 영역에서 작용하는 마찰력의 작용방향이 같게 되고 이에 대한 반작용으로 청소 로봇(1)은 대각선 방향(D 방향)으로 사선 주행하는 상태에서 바닥면을 닦을 수 있다.

위 실시 예에서는 복수의 패드를 각각 X방향과, Y방향으로 각각 기울이는 기구 구성을 이용하여 복수의 패드를 임의의 방향으로 기울이는 구성을 예로 하여 설명하였으나, 복수의 패드를 기울이는 구성은 이에 한정되지 않는다.

예를 들어 워블링 세탁기에서 사용되는 펄세이터를 구동하는 원리와 같은 방식으로 하나의 기구를 이용하여 X-Y 임의의 방향으로 기울이는 구성도 채용 가능하다.

도 10은 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 본체의 예시도로, 일 실시 예와 달리 4개의 패드 어셈블리를 포함한다.

다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 본체(300)는 프레임(310), 제1패드 어셈블리(320), 제2 패드 어셈블리(330), 제3패드 어셈블리(340), 제4패드 어셈블리(350)을 포함하고, 각 패드 어셈블리를 구동시키기 위한 복수의 구동 어셈블리(360, 370, 380, 390)를 더 포함한다.

도 11은 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 제1패드 어셈블리를 분해한 분해 사시도로, 제2, 3, 4 패드 어셈블리의 구조와 동일하여 제1패드 어셈블리를 예로 설명한다. 또한 제1구동 어셈블리와 제2, 3, 4 구동 어셈블리의 구조도 동일하여 제1구동 어셈블리만을 예를 들어 설명한다.

제1패드 어셈블리(320)는 제1구동 어셈블리(360)에 결합되는 결합부재(321)와, 결합부재(321)에 장착되고 제1구동 어셈블리(360)에서 전달된 회전력에 기초하여 설정 각도로 기울어지거나 회전하는 회전판(322)과, 회전판(322)에 탈착 가능하게 장착된 패드 부재(323)와, 회전판(322)에 장착되고 패드 부재(324)가 탈착되도록 하는 접착 부재(324)를 포함한다.

제1구동 어셈블리(360)는 메인 프레임(361)과, 메인 프레임에 장착되어 X축 방향으로 구동력을 인가하는 제1모터(362a)와, 제1모터(362a)의 구동력을 전달하는 제1링크 부재(362b)와, 제1링크 부재(362b)에 연결되어 제1모터(362a)의 구동력을 인가받는 복수의 제1가압부재(362c)와, Y축 방향으로 구동력을 인가하는 제2모터(363a)와, 제2모터(363a)의 구동력을 전달하는 제2링크 부재(363b)와, 제2링크 부재(363b)에 연결되어 제2모터(363a)의 구동력을 인가받는 복수의 제2가압부재(363c)와, Z축 방향으로 구동력을 인가하는 제3모터(364a)와, 제3모터(364a)의 구동력을 회전판(322)에 인가하는 기어 부재(364b)를 포함한다.

여기서 제1모터(362a), 제1링크 부재(362b), 복수의 제1가압부재(362c), 제2모터(363a), 제2링크 부재(363b) 및 복수의 제2가압부재(363c)는 바닥면과 접촉하는 패드의 위치를 가변시키는 위치 가변 부재로서 틸팅 동작을 수행하고, 제3모터(364a)와 기어 부재(364b)는 패드의 회전 방향 및 회전 속도 등을 가변시키는 회전 가변 부재이다.

즉 제3모터에 연결된 기어부재(364b)가 회전하면, 기어부재(364b)에 치합되는 결합부재(321)가 회전함으로써 회전판(322)이 Z축을 중심으로 회전할 수 있다. 이로써 패드 부재(322)가 제자리에서 회전하면서 바닥면을 닦을 수 있다.

제1구동 어셈블리(360)는 복수의 가압 부재에 접촉되고 각 가압 부재의 이동에 따라 회전판(322)의 기울기를 조절하는 기울기 조절 부재(365)를 더 포함한다.

복수의 가압 부재는 회전판(322)까지 연장되고 제1모터 및 제2모터 중 적어도 하나의 모터의 구동에 따라 링크 부재가 움직이면 링크의 움직임에 의해 회전판 측으로 더 이동하여 기울기 조절 부재(365)를 누름으로써 회전판(325)의 기울기를 조절한다.

기울기 조절부재(365)는 프레임(361)에 결합되고 제3모터의 회전 축이 삽입되며 각 가압 부재를 이동 가능하게 지지하는 지지홀을 갖는 제1조절부재(365a)와, 제1조절부재(365a)에 결합되고 각 가압 부재가 접촉되는 홈을 갖는 제2조절부재(365b)를 포함한다.

제1구동 어셈블리(360)는 제1조절부재(365a), 제2조절부재(365b) 및 회전판(640)이 고정되도록 로킹하는 로킹 부재(366)를 더 포함한다.

아울러 청소 로봇의 본체는 패드 부재(323)에 물을 공급하는 챔버(미도시)를 더 포함하는 것도 가능하다.

도 12는 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 제1패드 어셈블리의 회전판이 X축을 중심으로 회전할 때의 예시도이고, 도 13은 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 제1패드 어셈블리의 회전판이 Y축을 중심으로 회전할 때의 예시도이다.

제1패드 어셈블리의 회전판(322)은 제1모터(362a) 및 제2모터(363a)에 의해 바닥면과 경사지도록 X 축 또는 Y 축을 중심으로 회전할 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 청소 로봇은 제1모터(362a)의 회전에 의해 제1링크부재(362b)가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전됨으로써, 제1패드 어셈블리의 회전판(322)이 제1링크부재(362b)의 회전 방향에 따라 X축을 중심으로 회전하여 바닥면과 경사지도록 위치될 수 있도록 한다.

그리고 제1링크부재(362b)가 회전함에 따라 제1링크부재(362b)의 단부에 구비된 가압 부재(362c)의 위치가 이동하고 제1가압 부재(362c)의 위치 이동에 의해 회전판(322)이 X축을 중심으로 회전하여 바닥면과 경사지게 배치될 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 청소 로봇은 제2모터(363a)의 회전에 의해 제2링크부재(363b)가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전됨으로써, 제1패드 어셈블리의 회전판(322)이 제2링크부재(363b)의 회전 방향에 따라 Y축을 중심으로 회전하여 바닥면과 경사지도록 위치될 수 있도록 한다.

그리고 제2링크부재(363b)가 회전함에 따라 제2링크부재(363b)의 단부에 구비된 제2가압 부재(363c)의 위치가 이동하고 제2가압 부재(363c)의 위치 이동에 의해 회전판(322)이 Y축을 중심으로 회전하여 바닥면과 경사지게 배치될 수 있다.

이와 같이 제1패드 어셈블리의 회전판(322)이 X 축 또는 Y 축을 중심으로 회전하여 회전판(322)이 바닥면과 경사면을 이루도록 배치되면, 회전판(322)의 저면에 구비된 패드 부재(323)는 전체 면이 바닥면과 접촉되더라도 패드 부재(323)의 설정 부분의 면과 바닥면 간의 마찰력이 패드 부재(323)의 다른 부분과 바닥면 간의 마찰력보다 크게 작용하도록 배치될 수 있다.

도 14는 청소 로봇의 제어 구성도로, 청소 로봇은 입력부(410), 검출부(420), 제어부(430), 구동부(440), 표시부(450) 및 저장부(460)를 포함한다.

도 10의 다른 실시 예에 따른 청소 로봇을 예를 들어 설명한다.

입력부(410)는 하우징(100)의 외부에 장착되어 사용자로부터 청소 시작/종료 명령, 운전 정보 및 예약 정보 등을 입력받고 입력된 정보를 제어부(430)에 전송한다. 여기서 운전 정보는 간단 청소, 집중 청소와 같은 청소 모드, 주행 패턴 등을 포함한다.

검출부(420)는 청소 영역의 청소 환경에 대한 정보를 검출하는 것으로, 청소 영역 내의 장애물을 검출하는 장애물 검출부(421)와, 청소 영역의 바닥 면의 얼룩을 검출하는 얼룩 검출부(422)를 포함한다.

장애물 검출부(421)는 장애물의 유무 뿐만 아니라, 청소로봇과 장애물 간의 거리를 측정하는 거리센서일 수 있다. 이러한 장애물 검출부(421)는 적외선, 초음파 센서일 수 있다.

장애물 검출부(421)는 본체(300) 프레임(310)의 전면, 후면 및 좌우 측면에 장착되어 청소 로봇의 전방, 후방 및 좌우 측방에 위치한 장애물을 검출한다.

예를 들어, 도 15에 도시된 바와 같이 청소 로봇(1)은 주행 방향을 인지할 수 있도록, 본체(300)의 각 면을 제1면(F)과, 제1면과 평행하는 제2면(B)과, 제1면과 제2면을 연결하는 제3면(L)과, 제1면과 제2면을 연결하되 제3면과 평행하는 제4면(R)으로 구분한다. 이때, 각 면에는 적어도 하나의 장애물 검출부(421)가 배치된다.

아울러, 제1면과 제3면이 만나는 모서리와, 제1면과 제4면이 만나는 모서리와, 제2면과 제3면이 만나는 모서리와, 제2면과 제4면이 만나는 모서리에 장애물 검출부(421)가 배치되는 것도 가능하다.

얼룩 검출부(422)는 바닥 면의 얼룩 여부를 판단하기 위해 바닥 면의 영상을 수집하는 이미지 센서 또는 카메라와 같은 영상 수집부를 포함한다.

얼룩 검출부(422)는 본체 이동 시 이동 방향의 전방의 영상을 수집할 수 있도록 영상 수집부의 영상 수집 방향을 조정하는 것도 가능하다.

얼룩 검출부(422)는 전후좌우 각각의 방향을 촬영하는 복수의 영상수집부를 포함하는 것도 가능하고, 이 중 본체의 이동 방향에 대응하는 영상 수집부만을 동작시키는 것도 가능하다.

예를 들어, 청소 로봇(1)은 제1면(F)과, 제2면(B)과, 제3면(L)과, 제4면(R)에 대응하는 방향으로 회전 가능한 영상 수집부를 포함하고, 주행 방향에 대응하는 방향으로 영상 수집부를 회전시켜 바닥면에 대한 영상을 수집하는 것도 가능하다.

또한 청소 로봇(1)은 제1면(F)과, 제2면(B)과, 제3면(L)과, 제4면(R)에 각각 배치된 영상 수집부를 포함하고, 주행 방향에 배치된 영상 수집부만을 동작시켜 바닥면에 대한 영상을 수집하는 것도 가능하다.

이러한 얼룩 검출부(422)는 수집된 영상을 영상 처리하여 바닥 면의 얼룩을 검출하고 검출 결과를 제어부(430)에 전송한다.

검출부(420)는 청소 영역 내에서의 청소 로봇의 현재 위치를 검출하는 위치 검출부(423)를 더 포함한다. 이러한 위치 검출부는 자이로 센서, 광학 센서, 이미지 센서일 수 있다.

여기서 주행하고자 하는 방향은, 청소 영역의 맵 정보, 주행 경로 및 주행 패턴에 의해서 정해진다.

제어부(430)는 청소 명령이 입력되면 복수 구동 어셈블리의 구동을 각각 제어하여 청소 및 주행이 수행되도록 한다.

제어부(430)는 벽면 추종을 수행하여 맵을 작성하고, 작성된 맵에 대한 정보를 저장한다. 여기서 맵에 대한 정보는 적어도 하나의 청소 영역에 대한 모양, 크기 정보와, 청소 영역 간의 방향 및 위치 정보 등을 포함한다.

여기서 맵 작성은, 최초 청소 시에 수행하는 것도 가능하고, 청소 시마다 청소 초기에 수행하는 것도 가능하다. 아울러, 제어부(430)는 맵에 대한 정보를 외부 기기로부터 제공받는 것도 가능하다.

제어부(430)는 맵 정보 내의 각 청소 영역을 복수 셀로 분할하고 셀별로 주행 및 청소를 수행하도록 복수의 구동 어셈블리를 각각 제어하되, 맵 정보에 기초하여 청소 영역을 최적으로 이동하기 위한 주행 경로를 생성하고 맵 정보 및 운전 정보에 기초하여 주행 패턴을 생성하며 생성된 주행 경로를 생성된 주행 패턴으로 주행하면서 청소를 수행하도록 복수의 구동 어셈블리(360 내지 390)를 각각 제어한다.

아울러, 제어부(430)는 주행 시 본체의 이동 거리 및 이동 방향에 대한 이동 정보를 저장하고, 복수 셀의 위치 정보에 기초하여 맵 내에서의 좌표를 인식하고 저장된 이동 정보 및 좌표 정보에 기초하여 본체의 현재 위치를 검출하고 맵 정보와 현재 위치에 기초하여 청소 로봇의 이동할 목표 위치 정보를 획득한다.

여기서 목표 위치 정보는 이동 방향 및 이동 거리를 포함한다.

도 16에 도시된 바와 같이 제어부(430)는 현재 위치 정보인 현재 좌표(x1, y1)와, 목표 위치 정보인 목표 좌표(xd, yd)에 기초하여 현재 위치에서 목표 위치까지 벡터(v)를 획득하고 획득된 벡터에 기초하여 본체의 이동을 제어한다.

이를 통해 청소 로봇(1)은 본체의 현재 자세를 유지시킨 상태에서 본체(300)의 회전 없이 목표 위치까지 이동할 수 있다.

아울러 제어부(430)는 위치 검출부(423)에서 검출된 정보에 기초하여 현재 위치를 인식하는 것도 가능하다.

제어부(430)는 본체의 주행 제어 시 주행 경로 및 주행 패턴에 기초하여 복수의 구동 어셈블리를 각각 제어함으로써 각 패드 어셈블리의 회전판의 기울기 각도 및 기울기 방향, 회전판의 회전 속도, 회전판의 회전 방향이 조정되도록 한다.

즉 제어부(430)는 각 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 제어하여 각 패드 어셈블리의 X, Y축 회전 방향을 조정함으로써 각 회전판의 기울기 방향 및 기울기 각도를 조정한다. 이를 통해, 바닥 면과의 접촉 방향 및 접촉 영역을 조정하는 것이 가능하다.

또한 제어부(430)는 각 구동 어셈블리의 제3모터를 제어하여 각 패드 어셈블리의 Z축 회전 방향 및 회전 속도를 조정함으로써 마찰력의 작용 방향을 조정하는 것이 가능하다. 이를 통해 본체의 이동 방향 및 이동 속도가 정해진다.

또한 도 16에 도시된 바와 같이 제어부(430)는 맵 정보와 현재 위치에 기초하여 청소 로봇의 주행 방향에 대한 본체의 회전각(θ)을 판단하고 주행 방향에 대해 회전각이 0ㅀ가 되도록 구동 어셈블리를 제어한다. 즉 제어부(430)는 본체가 회전하도록 하는 것도 가능하다.

제어부(430)는 벽면 추종 시 장애물 검출부에서 검출된 검출 신호에 기초하여 벽면의 경계선을 확인하고, 확인된 경계선의 제1방향과 본체의 헤딩 방향인 제2방향이 평행이 되도록 구동 어셈블리를 제어한다.

즉 장애물의 경계선과 본체가 평행을 이루도록 본체의 회전 각도를 조정하는 것이 가능하다.

여기서 본체의 헤딩 방향은, 청소 로봇 주행 시 본체의 복수 면 중 주행 방향에 대해 전면에 해당하는 면이 향하는 방향이다.

제어부(430)는 얼룩 검출부(422)의 얼룩 검출 결과에 기초하여 얼룩이 검출되면 얼룩이 검출된 바닥 면을 집중 청소하도록 복수 구동 어셈블리를 각각 제어한다. 이때 제어부(430)는 본체를 제자리에 위치시킨 후 일정 시간 동안 회전판을 회전시킴으로써 패드 부재의 전면을 통해 바닥 면을 닦도록 하는 것이 가능하다.

즉 제어부(430)는 얼룩이 검출되면 주행 패턴을 변경하거나, 마찰력의 크기를 상승시켜 청소 강도를 조정하는 것도 가능하다.

제어부(430)는 벽면 추종이나, 장애물 검출 시 본체의 복수 면 중 장애물과 대면하는 면 및 주행 방향에 위치한 면에 장착된 장애물 검출부만 동작하도록 제어하는 것도 가능하다.

이를 통해 벽면의 각도 변화를 인식하여 벽면 추종이 용이하도록 한다.

아울러 제어부(430)는 청소 및 주행 중 패드 부재에 남아 있는 수분량을 확인하고, 확인된 수분량과 기준 수분량을 비교하고 비교 결과에 기초하여 챔버의 급수 동작을 제어하는 것도 가능하다.

제어부(430)는 청소 완료라고 판단되면 충전대에 도킹되도록 충전대와 통신을 수행하는 것도 가능하다.

구동부(440)는 제어부(430)의 명령에 대응하여 각 패드 어셈블리의 복수 모터를 구동시킨다. 이와 같이 구동부(440)는 각 구동 어셈블리의 복수 모터를 각각 구동시킴으로써 본체가 직진 주행, 후진 주행, 측면 주행, 곡선 주행, 제자리 주행 및 사선 주행하도록 하거나 또는 본체가 회전하도록 하는 것도 가능하다.

표시부(450)는 청소 예약 정보, 충전 상태 정보, 챔버의 수위 정보, 운전 모드 등의 동작 정보를 표시한다. 여기서 운전 모드는 청소 모드, 대기 모드, 도킹 모드 등을 포함한다.

저장부(460)는 본체의 각 면에 대응하는 장애물 검출부와 얼룩 검출부의 위치 정보를 저장한다.

저장부(460)는 청소 영역의 맵 정보를 저장하는 것도 가능하다.

저장부(460)는 각 주행 패턴에 대한 각 패드 어셈블리의 회전판의 각도, 기울기 방향(즉 바닥면과의 접촉 방향), 회전판의 회전 방향 등을 저장한다.

저장부(460)는 청소 모드별 각 패드 어셈블리의 회전판의 회전속도를 저장하는 것도 가능하다.

이와 같은 청소 로봇은 4 개의 패드 어셈블리를 포함하고 있는 경우, 주행 방향의 전면에 배치된 두 개의 패드 어셈블리만을 이용하여 주행하고, 나머지 두 개의 패드 어셈블리를 이용하여 바닥 면을 습식으로 청소한다.

반대로, 청소 로봇은 주행 방향의 전면에 배치된 두 개의 패드 어셈블리를 이용하여 청소하고, 나머지 두 개의 패드 어셈블리를 이용하여 주행하는 것도 가능하다.

또한 청소 로봇은 4 개의 패드 어셈블리를 포함하고 있는 경우, 4개의 패드 어셈블리를 이용하여 주행 및 청소를 모두 수행하도록 하는 것도 가능하다.

아울러, 청소 로봇은 청소모드 및 주행 패턴에 따라 청소를 위한 패드 어셈블리와 주행을 위한 어셈블리의 수를 각각 설정하는 것도 가능하다.

이로써 청소 로봇은 전 방향 주행이 가능하고, 장애물에 의해 간섭받지 않고 주행할 수 있으며, 패드와 바닥면 간의 충분한 마찰력이 확보되어 바닥을 깨끗이 청소할 수 있다.

도 17a 및 도 17b는 실시 예에 따른 청소 로봇의 제어 순서도이다.

이러한 청소 로봇의 제어 방법은 일 실시예에 따른 청소 로봇, 다른 실시예에 따른 청소 로봇 모두 적용 가능하다. 이 중, 다른 실시 예에 따른 청소 로봇인 4 개의 패드 어셈블리를 가지는 청소 로봇을 예를 들어 설명한다.

청소 로봇은 입력부(410)에 청소 명령이 입력(501)되거나 청소 예약 시간이 되면 복수의 구동 어셈블리(360, 370, 380, 390)를 각각 제어하여 각 패드 어셈블리(320, 330, 340, 350)의 패드 부재에서 작용하는 마찰력의 위치 및 방향을 조정함으로써 청소 영역 내에서 주행하면서 습식으로 청소를 수행한다.

이러한 청소 로봇은 서로 접촉된 바닥 면과 패드 부재 사이에서 발생하는 마찰력을 이동력으로 이용하여 주행하기 때문에, 주행과 동시에 청소가 이루어진다.

아울러 바닥 면과의 접촉 영역의 크기를 기준 크기보다 작게 하고 이동 속도를 기준 속도보다 높게 조정함으로써 주행을 주 목적으로 할 수도 있고, 바닥 면과의 접촉 영역의 크기를 기준 크기로 조정하고 이동 속도를 기준 속도로 조정함으로써 주행과 청소 모두를 목적으로 할 수도 있으며, 제자리에서 패드 어셈블리의 Z축으로 회전시킴으로써 청소를 주 목적으로 할 수도 있다.

이러한 청소 로봇의 주행 및 청소 수행 과정을 좀 더 구체적으로 설명한다. 아울러 본 실시 예의 청소 로봇은 주행과 청소를 동시에 수행하는 것을 예로 설명한다.

청소 로봇은 청소 명령이 입력되면 벽면 추종이 필요한지를 판단(502)하고, 벽면 추종이 필요하다고 판단되면 복수의 장애물 검출부(421)를 이용하여 본체 주변의 장애물을 검출하고, 장애물 검출 신호에 기초하여 벽면으로 예측되는 장애물의 위치로 이동한다.

여기서 벽면 추종이 필요한지 판단하는 것은, 청소 로봇 내에 벽면 추종에 대응하는 맵 정보가 저장되어 있는지 판단하는 것을 포함한다.

또한 벽면 추종이 필요한지 판단하는 것은, 청소 전 주변의 장애물을 검출하고 장애물 검출 결과에 기초하여 맵 정보가 변경되었는지 판단하고 맵 정보가 변경되었다고 판단되면 벽면 추종이 필요하다고 판단하는 것을 포함한다.

도 18에 도시된 바와 같이, 청소 로봇은 벽면과 일정 거리 이격된 위치까지 이동이 완료되면 본체의 복수 면 중 벽면과 인접한 면에 배치된 적어도 두 개의 장애물 검출부를 구동시키고, 적어도 두 개의 장애물 검출부에서 검출된 장애물 검출 신호에 기초하여 본체의 어느 한 면과 벽면과의 거리(d1, d2)를 각각 검출한다.

다음 청소 로봇은 두 거리(d1, d2)를 비교하여 본체의 어느 한 면과 벽면과의 평행 여부를 판단하고, 본체의 어느 한 면과 벽면이 평행하지 않는다고 판단되면 복수의 구동 어셈블리를 각각 제어하여 본체의 위치를 조정(503)함으로써 본체의 어느 한 면과 벽면이 평행을 이루도록 한다.

여기서 본체의 어느 한 면은 벽면과의 거리를 검출한 장애물 검출부가 마련된 면이다.

즉 청소 로봇은 두 거리가 동일하면 본체의 어느 한 면과 벽면이 서로 평행한다고 판단하고, 두 거리가 상이하면 본체의 어느 한 면과 벽면이 서로 평행하지 않는다고 판단하며, 본체의 어느 한 면과 벽면이 서로 평행하지 않는다고 판단되면 두 거리의 차이에 기초하여 본체의 회전 각도를 예측하고 예측된 회전 각도 만큼 회전하도록 본체의 회전을 제어한다.

아울러 벽면과 본체가 평행을 이룰 경우, 본체의 위치 조정 과정은 생략 가능하다.

다음 청소 로봇은 벽면을 따라 주행하는 벽면 추종을 수행(504)하고 벽면 추종을 수행하면서 주행 방향 전환이 필요한지 판단(505)한다.

여기서 주행 방향 전환이 필요한지 판단하는 것은, 주행 방향에 대해 전면에 마련된 장애물 검출부를 이용하여 전방의 장애물이 검출되거나, 추종 중인 벽면에 인접한 면에 마련된 장애물 검출부를 이용하여 벽면이 미검출되는지 판단하는 것을 포함한다.

청소 로봇은 전방의 장애물이 검출되거나, 벽면이 미검출되면 복수의 구동 어셈블리를 각각 제어하여 바닥면과 접촉되는 패드 부재의 접촉 위치를 변경(506)하여 주행 방향을 전환하고, 주행 방향이 전환된 위치에 존재하는 벽면과 본체가 평행이 되도록 본체의 위치를 조정한 후 벽면 추종을 수행하는 과정을 반복한다.

이를 도 19, 도 20 및 도 21을 참조하여 설명한다.

도 19에 도시된 바와 같이, 청소 로봇(1)은 제1 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 각각 구동시켜 제1패드 어셈블리(320)의 회전판이 바닥면과 설정 기울기를 갖도록 하고, 제2 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 각각 구동시켜 제2패드 어셈블리(330)의 회전판이 바닥면과 설정 기울기를 갖도록 함으로써 제1패드 어셈블리 및 제2패드 어셈블리의 패드 부재의 일부분이 바닥면에 닿도록 한다.

여기서 설정 기울기는 주행에 용이한 기울기로, 직진 주행, 사선 주행, 곡선 주행, 제자리 주행 등에 따라 각각 동일 또는 상이할 수 있다.

이와 같이 청소 로봇(1)은 제1패드 어셈블리(320)의 패드 부재의 안쪽을 바닥 면에 접촉시킨 상태에서 제1회전방향으로 회전시키고, 제2패드 어셈블리(330)의 패드 부재의 안쪽을 바닥 면에 접촉시킨 상태에서 제2회전방향으로 회전시킴으로써 본체 하부의 전면 안쪽에서 마찰력이 작용하도록 하고, 이 마찰력을 이용하여 제1면(F)을 전면으로 하여 전진 주행한다.

이때 제3패드 어셈블리(340)의 패드 부재와 제4패드 어셈블리(350)의 패드 부재는 제1, 2 패드 어셈블리와 같이 일부 영역을 바닥면에 접촉 및 회전시켜 본체에 이동력을 부가하는 것도 가능하다.

아울러 제3패드 어셈블리(340)의 패드 부재와 제4패드 어셈블리(350)의 패드 부재는 전체가 바닥에 접촉되도록 하되 제1, 2 패드 어셈블리의 접촉 영역에 작용하는 마찰력보다 적은 마찰력이 작용하도록 하여 바닥 면을 청소하는 것도 가능하다.

이때 청소 로봇(1)은 벽면과 인접한 면인 제3면(L)에 마련된 장애물 검출부의 장애물 검출 신호를 이용하여 벽면과의 거리 및 평행을 유지하면서 주행하고, 또한 제3면(L)에 마련된 장애물 검출부의 장애물 검출 신호를 이용하여 추종 중인 벽면의 미 검출 여부를 확인하며, 주행방향의 전면인 제1면(F)에 마련된 장애물 검출부의 장애물 검출 신호를 이용하여 전방에 위치한 벽의 존재를 판단한다.

즉, 청소 로봇은 본체의 복수 면 중 주행 방향에 대응하는 면과, 벽에 인접한 면에 장착된 장애물 검출부만을 활성화시킨다.

청소 로봇(1)은 벽면 추종 중 장애물 검출부에 의해 전방의 벽면이 검출되면 주행을 정지하고, 제2 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 각각 구동시켜 제2패드 어셈블리(330)의 회전판이 바닥면과 설정 기울기를 갖도록 하고, 제4 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 각각 구동시켜 제4패드 어셈블리(350)의 회전판이 바닥면과 설정 기울기를 갖도록 함으로써 제2패드 어셈블리(330) 및 제4패드 어셈블리(350)의 패드 부재의 일부분이 바닥면에 닿도록 한다.

이와 같이 제2패드 어셈블리(330)의 패드 부재의 안쪽을 바닥 면에 접촉시킨 상태에서 제1회전방향으로 회전시키고, 제4패드 어셈블리(350)의 패드 부재의 안쪽을 바닥 면에 접촉시킨 상태에서 제2회전방향으로 회전시킴으로써 본체 하부의 전면 안쪽에서 마찰력이 작용하도록 하고, 이 마찰력을 이용하여 제4면(R)을 전면으로 하여 전진 주행한다.

이때 제1패드 어셈블리(320)의 패드 부재와 제3패드 어셈블리(340)의 패드 부재는 제2, 4 패드 어셈블리와 같이 일부 영역을 바닥면에 접촉 및 회전시켜 본체에 이동력을 부가하는 것도 가능하다.

그리고 청소 로봇은 벽면과 인접한 면인 제1면(F)에 마련된 장애물 검출부의 장애물 검출 신호를 이용하여 벽면과의 거리 및 평행을 유지하면서 주행하고, 또한 제1면(F)에 마련된 장애물 검출부의 장애물 검출 신호를 이용하여 추종 중인 벽면의 미 검출 여부를 확인하며, 주행방향의 전면인 제4면(R)에 마련된 장애물 검출부의 장애물 검출 신호를 이용하여 전방에 위치한 벽의 존재를 판단한다.

이와 같이 청소 로봇은 본체의 회전없이 주행 방향을 전환할 수 있어 벽면 추종 시간을 단축시킬 수 있다.

도 20에 도시된 바와 같이, 청소 로봇(1)은 제1 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 각각 구동시켜 제1패드 어셈블리(320))의 회전판이 바닥면과 설정 기울기를 갖도록 하고, 제2 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 각각 구동시켜 제2패드 어셈블리(330)의 회전판이 바닥면과 설정 기울기를 갖도록 함으로써 제1패드 어셈블리 및 제2패드 어셈블리의 패드 부재의 일부분이 바닥면에 닿도록 한다.

청소 로봇(1)은 벽면 추종 시 벽면과 인접한 면인 제3면(L)에 마련된 장애물 검출부의 장애물 검출 신호를 이용하여 벽면과의 거리 및 평행을 유지하면서 주행하고, 또한 제3면(L)에 마련된 장애물 검출부의 장애물 검출 신호를 이용하여 추종 중인 벽면의 미 검출 여부를 확인하며, 주행방향의 전면인 제1면(F)에 마련된 장애물 검출부의 장애물 검출 신호를 이용하여 전방에 위치한 벽의 존재를 판단한다.

청소 로봇(1)은 벽면 추종 중 장애물 검출부(421)에 의해 추종 중인 벽면이 검출되지 않는다고 판단되면 주행을 정지하고, 제1면(F), 제2면(B), 제3면(L) 및 제4면(R)에 마련된 장애물 검출부를 동작시켜 주변의 다른 벽면을 검출하고, 검출된 벽면 측으로 이동한다. 이때 좌측으로 방향이 전환된 벽면이 존재하여 청소 로봇이 좌측으로 이동한다고 가정하고 설명한다.

청소 로봇은 제1 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 각각 구동시켜 제1패드 어셈블리(320)의 회전판이 바닥면과 설정 기울기를 갖도록 하고, 제3 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 각각 구동시켜 제3패드 어셈블리(340)의 회전판이 바닥면과 설정 기울기를 갖도록 함으로써 제1패드 어셈블리(320) 및 제3패드 어셈블리(340)의 패드 부재의 일부분이 바닥면에 닿도록 한다.

이와 같이 제1패드 어셈블리(320)의 패드 부재의 안쪽을 바닥 면에 접촉시킨 상태에서 제2회전방향으로 회전시키고, 제3패드 어셈블리(340)의 패드 부재의 안쪽을 바닥 면에 접촉시킨 상태에서 제1회전방향으로 회전시킴으로써 본체 하부의 전면 안쪽에서 마찰력이 작용하도록 하고, 이 마찰력을 이용하여 제3면(L)을 전면으로 하여 전진 주행한다.

여기서 제1회전방향은 시계 방향의 회전이고, 제2회전방향은 반 시계 방향의 회전이다.

이때 제2패드 어셈블리(330)의 패드 부재와 제4패드 어셈블리(350)의 패드 부재는 제1, 3 패드 어셈블리와 같이 일부 영역을 바닥면에 접촉 및 회전시켜 본체에 이동력을 부가하는 것도 가능하다.

그리고 청소 로봇은 벽면과 인접한 면인 제2면(B)에 마련된 장애물 검출부의 장애물 검출 신호를 이용하여 벽면과의 거리 및 평행을 유지하면서 주행하고, 또한 제2면(B)에 마련된 장애물 검출부(421)의 장애물 검출 신호를 이용하여 추종 중인 벽면의 미 검출 여부를 확인하며, 주행방향의 전면인 제3면(L)에 마련된 장애물 검출부(421)의 장애물 검출 신호를 이용하여 전방에 위치한 벽의 존재를 판단한다.

이와 같이 청소 로봇(1)은 본체(300)의 회전없이 주행 방향을 전환할 수 있어 벽면 추종 시간을 단축시킬 수 있다.

도 21에 도시된 바와 같이, 청소 로봇(1)은 제1 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 각각 구동시켜 제1패드 어셈블리(320)의 회전판이 바닥면과 설정 기울기를 갖도록 하고, 제2 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 각각 구동시켜 제2패드 어셈블리(330)의 회전판이 바닥면과 설정 기울기를 갖도록 함으로써 제1패드 어셈블리 및 제2패드 어셈블리의 패드 부재의 일부분이 바닥면에 닿도록 한다.

청소 로봇(1)은 벽면 추종 시 벽면과 인접한 면인 제3면(L)에 마련된 장애물 검출부(421)의 장애물 검출 신호를 이용하여 벽면과의 거리 및 평행을 유지하면서 주행하고, 또한 제3면(L)에 마련된 장애물 검출부의 장애물 검출 신호를 이용하여 추종 중인 벽면의 미 검출 여부를 확인하며, 주행방향의 전면인 제1면(F)에 마련된 장애물 검출부의 장애물 검출 신호를 이용하여 전방에 위치한 벽의 존재를 판단한다.

청소 로봇(1)은 벽면 추종 중 장애물 검출부(421)에 의해 추종 중인 벽면이 검출되지 않는다고 판단되면 주행을 정지하고, 제1면(F), 제2면(B), 제3면(L) 및 제4면(R)에 마련된 장애물 검출부를 동작시켜 주변의 다른 벽면을 검출하고, 다른 벽면이 검출되면 장애물을 검출한 장애물 검출부와 동일 면에 마련된 장애물 검출부들의 장애물 검출 신호에 기초하여 검출된 벽면이 이전 벽면과 직각을 이루는지 판단하고, 검출된 벽면이 이전 벽면과 직각을 이루지 않는다고 판단되면 동일 면에 마련된 장애물 검출 신호에 기초하여 검출된 벽면과 이전 벽면과의 각도를 예측하고 예측된 벽면의 각도에 기초하여 본체의 회전 각도를 산출한다.

다음 청소 로봇(1)은 산출된 회전 각도에 기초하여 검출된 벽면과 평행이 되도록 본체의 위치를 조정한다.

이때 좌측으로 방향이 전환되되 이전 벽면과 직각을 이루지 않는 벽면이 존재하여 청소 로봇이 좌측으로 이동한다고 가정하고 설명한다.

청소 로봇(1)은 제1 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 각각 구동시켜 제1패드 어셈블리의 회전판이 바닥면과 설정 기울기를 갖도록 하고, 제3 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 각각 구동시켜 제3패드 어셈블리의 회전판이 바닥면과 설정 기울기를 갖도록 함으로써 제1패드 어셈블리 및 제3패드 어셈블리의 패드 부재의 일부분이 바닥면에 닿도록 한다.

이와 같이 제1패드 어셈블리(320)의 패드 부재의 안쪽을 바닥 면에 접촉시킨 상태에서 제1회전방향으로 회전시키고, 제3패드 어셈블리(340)의 패드 부재의 안쪽을 바닥 면에 접촉시킨 상태에서 제1회전방향으로 회전시킴으로써 두 패드 부재의 접촉 영역에 마찰력이 작용하도록 한다.

이때 청소 로봇은 검출된 벽면과 본체가 평행을 이루도록 하기 위해서 제1패드 어셈블리가 이동해야 하는 제1이동 거리와 제3패드 어셈블리가 이동해야 하는 제2이동 거리를 예측하고, 제1패드 어셈블리가 제1이동 거리만큼 이동할 수 있도록 하는 제1패드 어셈블리(320)의 회전판의 회전 수와, 제3패드 어셈블리가 제2이동 거리만큼 이동할 수 있도록 하는 제3패드 어셈블리(340)의 회전판의 회전 수를 확인한다.

그리고 청소 로봇은 제1패드 어셈블리의 회전판과 제3패드 어셈블리의 회전판을 확인된 각각 회전 수만큼 Z축으로 회전시킨다. 즉, 제1패드 어셈블리(320)와 제3패드 어셈블리(340)의 회전판의 분당 회전수를 서로 다르게 제어한다.

아울러 제1패드 어셈블리(320)의 회전판의 기울기와 제3패드 어셈블리(340)의 회전판의 기울기를 서로 다르게 하여 제1패드 어셈블리의 패드 부재와 제3패드 어셈블리의 패드 부재의 접촉 영역의 크기를 서로 다르게 함으로써 제3패드 어셈블리의 패드 부재에 작용하는 마찰력보다 제1 패드 어셈블리의 패드부재에 작용하는 마찰력이 더 크도록 하는 것도 가능하다.

이와 같이 제1패드 어셈블리의 패드 부재와 제3패드 어셈블리의 패드 부재에 작용하는 서로 다른 마찰력을 이용하여 본체를 회전시킨다.

이때 제2패드 어셈블리(330)의 패드 부재와 제4패드 어셈블리(350)의 패드 부재는 제1, 3 패드 어셈블리와 같이 일부 영역을 바닥면에 접촉 및 회전시켜 본체에 본체의 회전력을 부가하는 것도 가능하다.

그리고 청소 로봇은 벽면과 인접한 면인 제3면(L)에 마련된 장애물 검출부의 장애물 검출 신호를 이용하여 벽면과의 거리 및 평행을 유지하면서 주행하고, 또한 제3면(L)에 마련된 장애물 검출부의 장애물 검출 신호를 이용하여 추종 중인 벽면의 미 검출 여부를 확인하며, 주행방향의 전면인 제1면(F)에 마련된 장애물 검출부의 장애물 검출 신호를 이용하여 전방에 위치한 벽의 존재를 판단하면서 벽면 추종을 수행한다.

이와 같이 서로 인접한 두 벽면이 수직 형태가 아니라도, 본체의 회전을 통해 벽면 추종을 가능하게 할 수 있다. 또한 벽면의 방향에 기초하여 복수의 장애물 검출부 중 일부의 장애물 검출부만을 활성화시킴으로써 전력을 절감할 수 있다.

다음 청소 로봇은 주행 방향 전환이 필요하지 않다고 판단되면 벽면 추종 완료 여부를 판단(507)하고, 벽면 추종 완료라고 판단되면 벽면 추종을 종료하고 청소를 수행한다.

여기서 벽면 추종 완료 여부를 판단하는 것은, 현재 위치가 벽면 추종 시의 최초 위치인지를 판단하는 것을 포함한다.

아울러 청소 로봇은 저장부(460)에 맵 정보가 저장되어 있는 경우, 벽면 추종 필요없이 미리 저장된 맵 정보에 기초하여 습식 청소를 수행한다.

다음 청소 방법을 도 17b, 도 22 내지 도 28을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다.

도 22에 도시된 바와 같이, 청소 로봇(1)은 벽면 추종 정보(wf)에 기초하여 청소 영역의 맵 정보(map)를 획득하고, 획득된 맵 정보에 기초하여 청소 영역의 면적을 확인함으로써 청소 영역의 공간 정보를 획득(508)한다. 아울러 청소 로봇은 미리 저장된 맵 정보에 기초하여 청소 영역의 공간 정보를 획득하는 것도 가능하다.

여기서 벽면은 청소 영역 내에 존재하는 실제 벽일 수 있고, 또한 가상의 공간에서의 경계선일 수 있다.

다음 청소 로봇은 획득된 공간 정보인 청소 영역의 면적을 기반으로 각 청소 영역을 그리드(Grid)로 분할한다. 이에 따라 각 청소 영역은 복수의 셀(Cell)로 이루어지게 된다.

다음 청소 로봇은 공간 정보에 기초하여 최적의 주행 경로(route)를 생성(509)한다. 여기서 최적의 주행 경로는, 청소 시간을 단축시킬 수 있거나 청소 효율을 향상시킬 수 있는 주행 경로이다.

다음 청소 로봇은 생성된 주행 경로, 셀 정보 및 청소 모드에 기초하여 주행 패턴(pt)을 생성(510)한다.

여기서, 주행 패턴은 곡선 패턴 및 직선 패턴 중 청소 시간 단축 및 청소 효율을 향상시킬 수 있는 어느 하나의 패턴이며, 또는 사용자에 의해 선택된 주행 패턴일 수 있다.

다음 청소 로봇은 사용자에 의해 선택된 청소 모드, 주행 경로 및 주행 패턴에 기초하여 최적의 마찰력을 판단하고, 판단된 마찰력이 작용되도록 바닥면에 대한 복수 회전판의 기울기 각도, 기울기 방향, 회전판의 회전 속도 등을 각각 결정하는 것도 가능하다.

다음 청소 로봇은 복수 패드 어셈블리의 회전판의 기울기 각도, 기울기 방향, 회전판의 회전 속도 및 회전 방향에 각각 기초하여 복수 구동 어셈블리의 제1모터, 제2모터, 제3모터를 구동시킴으로써 청소 영역을 주행하면서 청소를 수행(511)한다.

청소 로봇은 주행 및 청소 시 주행 방향에 대해 전면에 배치된 두 개의 패드 어셈블리를 주행 목적으로 이용하고, 나머지 후면에 배치된 두 개의 패드 어셈블리를 청소 목적으로 이용한다.

아울러 청소 로봇은 주행 및 청소 시 네 개의 패드 어셈블리를 이용하여 주행 및 청소하는 것도 가능하고, 주행 방향에 대해 전면에 배치된 두 개의 패드 어셈블리를 청소 목적으로 이용하고, 나머지 후면에 배치된 두 개의 패드 어셈블리를 주행 목적으로 이용하는 것도 가능하다.

청소 로봇의 청소 및 주행 과정을 도 17b를 참조하여 설명한다.

도 17b에 도시된 바와 같이, 청소 로봇은 목표 위치의 정보와 현재 위치의 정보를 확인(511a)한다.

다음 청소 로봇은 확인된 현재 위치의 정보 및 목표 위치의 정보에 기초하여 본체의 이동 거리 및 이동 방향을 획득(511b)하고, 이동 거리 및 이동 방향에 기초하여 복수의 패드와 바닥 면 사이에서 작용하는 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향을 각각 결정(511c)한다.

다음 청소 로봇은 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향에 기초하여 복수 패드의 기울기 및 회전 방향을 각각 결정(511d)하고, 복수의 패드를 결정된 기울기를 조정하고, 결정된 회전 방향으로 동작(511e)시켜 본체가 목표 위치로 이동(511f)한다.

청소 로봇은 위와 같은 과정을 반복하며 청소 영역을 주행 경로를 따라 생성된 주행 패턴으로 주행한다.

이러한 청소 로봇은 주행 및 청소를 수행하면서 장애물을 검출(512)하고, 장애물 검출부(421)에서 검출된 장애물 검출 신호에 기초하여 청소 영역 내에 설치된 가구나 사무용품 등의 장애물 및 그 장애물까지의 거리를 확인하고, 그 결과에 따라 패드 부재가 바닥면에 접촉되는 접촉 영역의 위치를 변경하여 스스로 방향을 전환해가면서 청소 영역을 습식으로 청소한다.

이를 도 23 및 도 25를 참조하여 설명한다.

도 23에 도시된 바와 같이, 청소 로봇(1)은 본체의 현재 자세 정보 중 전면으로 설정된 면이 향하는 제1방향을 확인하고, 제1방향과 청소 시에 주행하고자 하는 주행 방향인 제2방향에 기초하여 회전해야 할 본체의 회전 각도(θ)를 판단하고 판단된 회전 각도(θ)로 본체를 회전시키기 위한 제1, 2, 3, 4 구동 어셈블리의 제1, 2 모터의 회전 각도를 각각 판단하고, 각각 판단된 회전 각도로 제1, 2, 3, 4 구동 어셈블리의 제1, 2 모터를 회전시킨다.

또한 청소 로봇(1)은 본체의 회전 방향 및 패드 부재의 마찰력의 작용 방향에 기초하여 제1, 2, 3, 4 구동 어셈블리의 제3 모터의 회전 방향을 판단하고 판단된 제1, 2, 3, 4 구동 어셈블리의 제3 모터의 회전 방향으로 제3모터를 회전시킨다.

이와 같이 청소 로봇은 제1, 2, 3, 4 패드 어셈블리의 회전판의 기울기를 조정하여 각 패드 부재가 바닥 면에 접촉되도록 한 상태에서 제1, 2, 3, 4 구동 어셈블리의 제3 모터를 회전시킴으로써 본체의 어느 하나의 면이 향한 방향이 주행 방향과 일치되도록 한다.

또한 청소 로봇(1)은 현재 위치 정보인 현재 좌표(x1, y1)와, 이동할 목표 위치 정보인 목표 좌표(xd, yd)에 기초하여 현재 위치에서 목표 위치까지 벡터 정보(v)를 획득하고(도 16 참조), 획득된 벡터 정보에 기초하여 본체를 이동시키기 위한 제1, 2, 3, 4 구동 어셈블리의 제1, 2 모터의 회전 각도를 각각 판단하고, 각각 판단된 회전 각도로 제1, 2, 3, 4 구동 어셈블리의 제1, 2 모터를 회전시킨다.

또한 청소 로봇(1)은 본체의 이동 방향 및 패드 부재의 마찰력의 작용 방향에 기초하여 제1, 2, 3, 4 구동 어셈블리의 제3 모터의 회전 방향을 판단하고 판단된 제1, 2, 3, 4 구동 어셈블리의 제3 모터의 회전 방향으로 제3모터를 회전시킨다.

이와 같이 청소 로봇은 제1, 2, 3, 4 패드 어셈블리의 회전판의 기울기를 조정하여 각 패드 부재가 바닥 면에 접촉되도록 한 상태에서 제1, 2, 3, 4 구동 어셈블리의 제3 모터를 회전시켜 벡터 정보에 기초하여 본체가 목표 위치까지 이동하도록 한다.

위에서 본체를 먼저 회전시키고 본체를 이동시키는 순서로 설명하였지만, 본체를 먼저 이동시킨 후 본체를 회전시키는 것도 가능하다.

아울러 청소 로봇(1)은 주행 경로 및 주행 패턴에 기초하여 본체의 현재 위치에서 청소를 수행해야 하는 위치까지 본체의 이동거리(X, Y)를 판단하고, 본체를 X축 방향으로 1차적으로 이동시킨 후 Y축 방향으로 2차적으로 이동시키는 것도 가능하다.

이 때에도 청소 로봇은 판단된 X 축 방향과 Y축 방향의 이동 거리에 기초하여 본체를 이동시키기 위한 제1, 2, 3, 4 구동 어셈블리의 제1, 2 모터의 회전 각도를 각각 판단하고, 각각 판단된 회전각도로 제1, 2, 3, 4 구동 어셈블리의 제1, 2 모터를 회전시키며, 본체의 이동 방향 및 패드 부재의 마찰력의 작용 방향에 기초하여 제1, 2, 3, 4 구동 어셈블리의 제3 모터의 회전 방향을 판단하고 판단된 제1, 2, 3, 4 구동 어셈블리의 제3 모터의 회전 방향으로 제3모터를 회전시킨다.

이를 통해 청소 로봇은 제1, 2, 3, 4 패드 어셈블리의 회전판의 기울기를 조정하여 각 패드 부재와 바닥 면이 접촉되도록 한 상태에서 제1, 2, 3, 4 구동 어셈블리의 제3 모터의 회전력을 이용하여 목표 위치까지 이동하도록 한다.

청소 로봇(1)은 청소하고자 하는 목표 위치까지 이동한 후 주행 패턴 및 청소 모드에 기초하여 복수 패드 부재의 접촉 영역의 접촉 위치, 접촉 면적, 마찰력의 크기 및 작용 방향을 각각 결정한다.

즉 청소 로봇은 결정된 복수 패드 부재의 접촉 영역의 접촉 위치, 접촉 면적, 마찰력의 크기 및 작용 방향을 각각 결정에 대응하는 제1, 2, 3, 4 패드 어셈블리의 회전판의 회전각도, 회전 방향, 회전 속도를 각각 결정한다.

좀 더 구체적으로 청소 로봇(1)은 제1패드 어셈블리(320)의 회전판의 X, Y축 방향의 회전 각도, 제2패드 어셈블리(330)의 회전판의 X, Y축 방향의 회전 각도, 제3패드 어셈블리의 회전판의 X, Y축 방향의 회전 각도 및 제4패드 어셈블리의 회전판의 X, Y축 방향의 회전 각도를 결정한다.

또한 청소 로봇(1)은 제1패드 어셈블리(320)의 회전판의 Z축의 회전 방향 및 회전 속도, 제2패드 어셈블리(330)의 회전판의 Z축의 회전 방향 및 회전 속도, 제3패드 어셈블리(340)의 회전판의 Z축의 회전 방향 및 회전 속도 및 제4패드 어셈블리(350)의 회전판의 Z축의 회전 방향 및 회전 속도를 결정한다.

다음 청소 로봇은 복수 패드 어셈블리의 회전판의 회전 각도에 각각 대응하는 제1구동 어셈블리, 제2 구동 어셈블리, 제3 구동 어셈블리 및 제4 구동 어셈블리의 제1, 2 모터의 회전 각도를 판단하고 판단된 회전각도로 각 구동 어셈블리의 제1, 2 모터를 회전시키며 또한 각 패드 어셈블리의 회전판의 회전 방향 및 회전 속도에 대응하는 제1구동 어셈블리, 제2 구동 어셈블리, 제3 구동 어셈블리 및 제4 구동 어셈블리의 제3 모터의 회전 속도 및 회전 방향을 판단하고 판단된 회전 속도 및 회전 방향으로 각 구동 어셈블리의 제3 모터를 회전시킨다.

예를 들어 청소 로봇은 제1 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 각각 구동시켜 제1패드 어셈블리의 회전판이 바닥면과 설정 기울기를 갖도록 하고, 제2 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 각각 구동시켜 제2패드 어셈블리의 회전판이 바닥면과 설정 기울기를 갖도록 함으로써 제1패드 어셈블리 및 제2패드 어셈블리의 패드 부재의 일부 영역이 바닥면에 닿도록 한다.

이와 같이 청소 로봇(1)은 제1패드 어셈블리(320)의 패드 부재의 안쪽 영역을 바닥 면에 접촉시킨 상태에서 제1회전방향으로 회전시키고, 제2패드 어셈블리(330)의 패드 부재의 안쪽 영역을 바닥 면에 접촉시킨 상태에서 제2회전방향으로 회전시킴으로써 본체 하부의 전면 안쪽에서 마찰력이 작용하도록 하고, 이 마찰력을 이용하여 제1면(F)을 전면으로 하여 전진 주행한다.

도 23 및 도 24에 도시된 바와 같이, 청소 로봇(1)은 청소 주행 중 본체의 각 면에 마련된 장애물 검출부를 이용하여 주행 방향에 대해 전방 또는 측방에 장애물이 존재하는지 확인하고, 전방에 장애물이 존재한다고 판단되면 주행을 정지시키고 맵 정보 내에 장애물의 위치 정보를 반영하여 맵 정보를 수정하고 또한 주행 경로 및 주행 패턴을 재생성한다.

또한 청소 로봇은 장애물 검출부의 검출 신호에 기초하여 주행 경로를 수정해야 하는지 판단하고, 장애물이 본체가 현재 위치한 셀에만 위치한다고 판단되면 주행 경로의 수정없이 주행 패턴만을 수정한다.

즉 청소 로봇은 맵 내의 주행 패턴만을 수정할 경우, 장애물을 회피하여 주행할 수 있는 회피 경로를 확인하고 확인된 회피 경로에 기초하여 장애물 검출 이전에 생성된 주행 패턴(pt1)을 새로운 주행 패턴(pt2)으로 재생성하고 재생성된 주행 패턴(pt2)으로 주행하도록 한다.

청소 로봇은 장애물이 본체가 현재 위치한 셀 외에도 다른 셀에도 위치한다고 판단되면 주행 경로와 주행 패턴을 수정한다.

도 25에 도시된 바와 같이, 청소 로봇은 맵 내의 주행 경로를 수정할 경우, 장애물을 회피하여 주행하면서 현재 셀에서 나머지 셀을 모두 주행할 수 있는 주행 경로를 생성함으로써, 장애물 검출 이전에 생성된 주행 경로(route1)를 새로운 주행 경로(route2)로 재생성하고 재생성된 주행 경로(route2)를 따라 주행하면서 청소하도록 한다.

아울러, 청소 로봇은 하나의 셀 내에만 장애물이 위치해도 주행 경로를 변경하는 것도 가능하다.

그리고 청소 로봇은 재 생성된 주행 경로 및 주행 패턴에 기초하여 목표 위치 정보인 목표 좌표를 획득하고 획득된 목표 좌표와 현재 좌표에 기초하여 이동한다.

이를 위해 청소 로봇(1)은 제2 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 각각 구동시켜 제2패드 어셈블리의 회전판이 바닥면과 설정 기울기를 갖도록 하고, 제4 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 각각 구동시켜 제4패드 어셈블리의 회전판이 바닥면과 설정 기울기를 갖도록 함으로써 제2패드 어셈블리 및 제4패드 어셈블리의 패드 부재의 일부분이 바닥면에 닿도록 한다.

이와 같이 청소 로봇은 제2패드 어셈블리(330)의 패드 부재의 안쪽을 바닥 면에 접촉시킨 상태에서 제1회전방향으로 회전시키고, 제4패드 어셈블리(350)의 패드 부재의 안쪽을 바닥 면에 접촉시킨 상태에서 제2회전방향으로 회전시킴으로써 두 패드 부재의 접촉 영역에 마찰력이 작용하도록 하고 이 마찰력을 이용하여 제4면(R)을 전면으로 하여 전진 주행하도록 한다.

이와 같이 직진으로 이동할 경우 장애물의 크기를 기준으로 이동할 수도 있고, 일정한 상수를 기준으로 이동할 수도 있다.

청소 로봇은 제4면(R)을 전면으로 하여 전진 주행 중 장애물 검출부를 통해 장애물이 검출되지 않는다고 판단되면 이동을 정지시키고, 제1 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 각각 구동시켜 제1패드 어셈블리의 회전판이 바닥면과 설정 기울기를 갖도록 하고, 제2 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 각각 구동시켜 제2패드 어셈블리의 회전판이 바닥면과 설정 기울기를 갖도록 함으로써 제1패드 어셈블리 및 제2패드 어셈블리의 패드 부재의 일부 영역이 바닥면에 닿도록 한다.

이와 같이, 청소 로봇은 본체의 회전없이 바닥면과 접촉되는 패드 부재의 접촉 영역의 접촉 위치 및 마찰력의 작용 방향만을 조정함으로써 장애물을 회피 주행할 수 있다.

또한 청소 로봇은 주행 및 청소를 수행하면서 바닥면의 얼룩을 검출(513)하고, 얼룩 검출부에서 검출된 얼룩 검출 결과에 기초하여 주행 패턴을 변경(514)하고, 변경된 주행 패턴에 기초하여 얼룩을 청소한다. 이를 도 26을 참조하여 설명한다.

도 26에 도시된 바와 같이, 청소 로봇은 제1피치 길이(p1)를 갖는 지그재그 패턴으로 셀 내를 주행하며 청소를 수행하다가 얼룩 검출부를 통해 얼룩이 검출되면 제1피치 길이(p1)를 갖는 지그재그 패턴을 제2피치 길이(p2)를 갖는 지그재그 패턴으로 주행 패턴을 변경하고, 변경된 주행 패턴에 기초하여 셀 내를 주행하면서 청소를 수행한다.

또한 청소 로봇은 얼룩이 검출된 경우, 바닥면에 접촉되는 패드 부재의 접촉 영역의 크기를 증가시키거나, 바닥면과의 마찰력을 증가시키거나, 또는 바닥면에 접촉되는 패드 부재의 수를 증가시키는 것도 가능하다.

이러한 얼룩 청소는, 얼룩의 크기에 따라 패드 부재의 접촉 영역의 크기, 마찰력, 바닥면에 접촉되는 패드 부재의 수를 조정하여 수행하는 것도 가능하다.

그리고, 청소 로봇은 얼룩 검출 결과에 기초하여 주행 패턴을 변경하면서 주행 및 청소를 수행하다가 얼룩이 검출되지 않으면 제1피치 길이(p1)를 갖는 지그재그 패턴으로 주행하며 청소를 수행한다.

이와 같이 얼룩이 검출된 경우, 얼룩이 검출된 영역을 닦는 횟수를 동일한 크기의 다른 영역을 닦는 횟수보다 늘림으로써 얼룩 제거 성능을 향상시킬 수 있다.

청소 로봇은 청소를 수행하면서 청소 완료를 판단(515)하고, 청소가 완료될 때까지 장애물 검출과 얼룩 검출을 함께 수행하고 검출 결과에 기초하여 주행 패턴 및 주행 경로 중 적어도 하나를 변경하면서 주행 및 청소를 수행한다.

이와 같은 청소 로봇은, 사선 주행 및 곡선 주행이 가능하다. 이를 도 27 및 도 28을 참조하여 설명한다.

도 27에 도시된 바와 같이, 청소 로봇(1)은 제1 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 각각 구동시켜 제1패드 어셈블리의 회전판이 바닥면과 설정 기울기를 갖도록 하고, 제4 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 각각 구동시켜 제4패드 어셈블리의 회전판이 바닥면과 설정 기울기를 갖도록 함으로써 제1패드 어셈블리 및 제4패드 어셈블리의 패드 부재의 일부분이 바닥면에 닿도록 한다.

이와 같이 청소 로봇은 제1패드 어셈블리(320)의 패드 부재의 안쪽을 바닥 면에 접촉시킨 상태에서 제1회전방향으로 회전시키고, 제4패드 어셈블리(350)의 패드 부재의 안쪽을 바닥 면에 접촉시킨 상태에서 제2회전방향으로 회전시킴으로써 두 패드 부재의 접촉 영역에 마찰력이 작용하도록 하고 이 마찰력을 이용하여 모서리를 전면으로 하여 사선 주행하도록 한다.

이때 제2, 3패드 어셈블리의 패드 부재의 마찰력을 이용하여 사선 주행에 이동력을 부가하는 것도 가능하다.

즉 청소 로봇(1)은 제2 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 각각 구동시켜 제2패드 어셈블리의 회전판이 바닥면과 설정 기울기를 갖도록 하고, 제3 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 각각 구동시켜 제3패드 어셈블리의 회전판이 바닥면과 설정 기울기를 갖도록 함으로써 제2패드 어셈블리 및 제3패드 어셈블리의 패드 부재의 일부분이 바닥면에 닿도록 한다.

이때 청소 로봇은 제2패드 어셈블리(330)의 패드 부재의 안쪽을 바닥 면에 접촉시킨 상태에서 제1회전방향으로 회전시키고, 제3패드 어셈블리(340)의 패드 부재의 안쪽을 바닥 면에 접촉시킨 상태에서 제2회전방향으로 회전시킴으로써 두 패드 부재의 접촉 영역에 마찰력이 작용하도록 하고 이 마찰력을 이용하여 모서리를 전면으로 하여 사선 주행하도록 한다.

이와 같이 청소 로봇은 본체의 회전 없이도 사선으로 주행할 수 있고 이를 통해 빠르게 주행할 수 있다.

도 28에 도시된 바와 같이, 청소 로봇은 제1, 2, 3, 4의 패드 어셈블리의 접촉 영역의 접촉 위치를 변경하여 바닥면에 접촉되는 제1, 2, 3, 4의 패드 어셈블리의 패드 부재가 곡선 패턴이 되도록 함으로써 곡선 패턴을 그리며 회전한다.

즉 바닥면에 접촉된 상태에서 이동하는 패드 부재의 이동 경로를 연결한 선이 곡선을 이루도록 함으로써 사용자가 실제 걸레질을 하는 것처럼 청소 로봇을 이동시켜 청소할 수 있다.

이와 같이 곡선 패턴으로 청소를 수행하는 경우, 청소 로봇의 본체를 회전시킬 필요가 없어 속도 저하 없이 청소를 수행할 수 있다.

또한 청소 로봇의 본체의 길이(L) 보다 곡선의 회전 지름(R)을 짧게 하여 청소를 수행할 수 있다.

아울러 청소 로봇의 본체의 길이 이상의 지름을 가진 곡선 패턴으로 청소를 수행하는 것도 가능하다.

도 29는 또 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 본체의 예시도로, 도 10에 도시된 청소 로봇과 달리 측면이 경사진 4개의 패드 어셈블리를 포함한다.

또 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 본체(300)는 프레임(310), 제1패드 어셈블리(320), 제2 패드 어셈블리(330), 제3패드 어셈블리(340), 제4패드 어셈블리(350)을 포함하고, 각 패드 어셈블리를 구동시키기 위한 복수의 구동 어셈블리(360, 370, 380, 390)를 더 포함한다.

청소 로봇에 마련된 제1패드 어셈블리(320)는 제1구동 어셈블리(360)에 결합되는 결합부재(321)와, 결합부재(321)에 장착되고 제1구동 어셈블리(360)에서 전달된 회전력에 기초하여 설정 각도로 기울어지거나 회전하는 회전판(322)과, 회전판(322)에 탈착 가능하게 장착된 패드 부재(323)와, 회전판(322)에 장착되고 패드 부재(324)가 탈착되도록 하는 접착 부재(324)를 포함한다.

회전판(322)은 경사진 측면을 갖는다. 이로 인해 회전판의 아랫 면의 넓이가 윗 면의 넓이보다 좁다.

즉 회전판(322)은 일정 기울기를 갖는 경사면(322a)을 가진다.

패드 부재(323) 또한 경사진 측면을 갖을 수 있다. 이로 인해 패드 부재의 아랫 면의 넓이가 윗 면의 넓이보다 좁다.

즉 패드부재(323)는 일정 기울기를 갖는 경사면(323a)을 가진다.

이러한 청소 로봇은, 작은 힘으로도 장애물을 용이하게 타고 지나갈 수 있다.

도 30에 도시된 바와 같이, 청소 로봇은 평지 주행 중 장애물이 검출되어도 평지 주행을 유지시킨다.

이때 패드 부재의 경사면(323a)이 장애물의 모서리에 접촉된다. 그리고 패드부재의 경사면(323a)은 청소 로봇의 이동력에 의해 장애물의 모서리를 따라 장애물의 상측 면으로 이동한다. 이후 패드 어셈블리의 패드 부재의 아랫 면은 장애물의 상측 면에 위치하게 된다.

이와 같은 과정을 통해 청소 로봇은 장애물을 용이하게 오를 수 있다.

아울러 청소 로봇은, 패드 부재의 탄력과 장애물의 높이에 기초하여 평지 주행, 회피 주행 및 클라이밍 주행 등의 주행 방식을 결정한다.

이러한 청소 로봇은, 클라이밍 주행을 위해 장애물의 높이에 기초하여 패드 어셈블리의 각도를 결정한다.

제2패드 어셈블리, 제3패드 어셈블리 및 제 4 패드 어셈블리의 구조는 제1패드 어셈블리의 구조와 동일하여 설명을 생략한다.

아울러 제1구동 어셈블리와 제2, 3, 4 구동 어셈블리의 구조는, 도 10에 도시된 청소 로봇의 구동 어셈블리와 동일하여 설명을 생략한다.

도 31은 또 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 제어 구성도이다.

또 다른 실시 에에 따른 청소 로봇은 입력부(610), 검출부(620), 제어부(630), 구동부(640), 표시부(650) 및 저장부(660)를 포함한다.

입력부(610)는 하우징(100)의 외부에 장착되어 사용자로부터 청소 시작/종료 명령, 운전 정보 및 예약 정보 등을 입력받고 입력된 정보를 제어부(630)에 전송한다. 여기서 운전 정보는 간단 청소, 집중 청소와 같은 청소 모드, 주행 패턴 등을 포함한다.

검출부(620)는 청소 영역의 청소 환경에 대한 정보를 검출하는 것으로, 본체(300) 프레임(310)의 전면, 후면 및 좌우 측면에 장착되어 청소 로봇의 전진 방향을 기준으로 전방, 후방 및 좌우 측방에 위치한 장애물을 검출하는 장애물 검출부를 포함한다.

여기서 장애물 검출부는 바닥 면의 영상을 수집하는 이미지 센서 또는 카메라와 같은 영상 수집부를 포함한다.

일 예로, 장애물 검출부는 하나의 영상 수집부를 포함하고, 이 영상 수집부는 본체의 이동 방향에 따라 촬영 방향이 조정된다.

예를 들어, 청소 로봇은 회전 가능한 영상 수집부를 포함하고, 주행 방향에 대응하는 방향으로 영상 수집부를 회전시켜 바닥 면에 대한 영상을 수집한다.

다른 예로, 장애물 검출부는 전후좌우 각각의 방향을 촬영하도록 마련된 복수의 영상 수집부를 포함한다.

예를 들어, 청소 로봇은 프레임의 네 면에 각각 대응하는 위치에 배치된 영상 수집부를 포함하고, 주행 방향에 대응하는 위치의 영상 수집부만을 동작시켜 바닥 면에 대한 영상을 수집한다.

제어부(630)는 청소 명령이 입력되면 주행 경로 및 주행 패턴에 기초하여 복수 구동 어셈블리의 구동을 각각 제어하여 청소 및 주행이 수행되도록 한다.

즉 제어부(630)는 평지 주행 시에 현재 위치 정보인 현재 좌표와, 목표 위치 정보인 목표 좌표에 기초하여 현재 위치에서 목표 위치까지 벡터를 획득하고 획득된 벡터에 기초하여 본체의 이동 정보를 획득하고, 획득된 이동 정보에 기초하여 각 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 제어하여 각 패드 어셈블리의 X, Y축 회전 방향을 조정함으로써 각 회전판의 기울기 방향 및 기울기 각도를 조정한다.

이를 통해, 패드 어셈블리의 패드 부재와 바닥 면과의 접촉 방향 및 접촉 영역을 조정하는 것이 가능하다.

또한 제어부(630)는 각 구동 어셈블리의 제3모터를 제어하여 각 패드 어셈블리의 Z축 회전 방향 및 회전 속도를 조정함으로써 마찰력의 작용 방향을 조정하는 것이 가능하다. 이를 통해 본체의 이동 방향 및 이동 속도가 정해진다.

이러한 청소 로봇은 본체의 현재 자세를 유지시킨 상태에서 본체(300)의 회전 없이 목표 위치까지 이동할 수 있다.

제어부(630)는 평지 주행 및 청소 중 장애물이 검출되면 주행을 정지 제어하고, 검출된 장애물의 높이에 기초하여 회피 주행, 평지 주행 또는 클라이밍 주행을 제어한다. 이를 좀 더 구체적으로 설명한다.

제어부(630)는 영상 수집부에서 수집된 영상이 입력되면 입력된 영상을 영상 처리하고, 영상 처리된 영상에 기초하여 전방에 장애물이 존재하는지 판단하며, 전방에 장애물이 존재한다고 판단되면 검출된 장애물의 높이를 판단한다.

제어부(630)는 장애물이 존재한다고 판단되면 장애물의 높이와 제1기준 높이를 비교하고 장애물의 높이가 제1 기준 높이 미만이면 평지 주행을 제어하며, 장애물의 높이가 제1 기준 높이 이상이고 제2 기준 높이 이하이면 클라이밍 주행을 제어하고, 장애물의 높이가 제2기준 높이를 초과하면 회피 주행을 제어한다.

여기서 클라이밍 주행은, 네 개의 패드 어셈블리 중 장애물과 인접한 두 개의 패드 어셈블리의 회전판의 기울기 각도를 조정하되, 패드 어셈블리의 회전판을 기울일 수 있는 최대 기울기 각도로 조정하거나, 장애물의 높이에 대응하는 기울기 각도로 조정하고, 나머지 패드 어셈블리의 패드 부재에서 발생되는 마찰력을 이용하여 이동하며, 기울기 각도가 조정된 회전판의 패드 부재가 장애물의 상측에 위치하면 기울기 각도가 조정된 패드 부재에서 발생되는 마찰력을 이용하여 이동하는 것이다.

여기서 나머지 패드 어셈블리는, 주행을 위한 마찰력이 발생되도록 하는 기울기 각도 및 기울기 방향으로 회전판의 기울기를 조정한다.

제어부(630)는 장애물의 가로 폭을 확인하고, 확인된 장애물의 가로 폭에 기초하여 전방에 위치한 두 개의 패드 어셈블리 중 적어도 하나의 패드 어셈블리만을 제어하는 것도 가능하다.

또한 제어부(630)는 검출된 장애물이 회피 주행해야 할 장애물이라고 판단되면, 맵에 검출된 장애물을 반영하여 맵을 업데이트 한다.

제어부(630)는 회피 주행 시 장애물의 가로 폭에 기초하여 좌측 또는 우측으로 측면 주행을 제어하거나, 사선 주행을 제어한다.

구동부(640)는 제어부(630)의 명령에 대응하여 각 패드 어셈블리의 복수 모터를 구동시킨다. 이와 같이 구동부(640)는 각 구동 어셈블리의 복수 모터를 각각 구동시킴으로써 본체가 직진 주행, 후진 주행, 측면 주행, 곡선 주행, 제자리 주행 및 사선 주행 등의 평지 주행하도록 하거나 또는 본체가 회전하도록 하는 것도 가능하다.

표시부(650)는 청소 예약 정보, 충전 상태 정보, 챔버의 수위 정보, 운전 모드 등의 동작 정보를 표시한다. 여기서 운전 모드는 청소 모드, 대기 모드, 도킹 모드 등을 포함한다.

저장부(660)는 주행 방식을 결정하기 위한 높이 정보를 저장한다.

즉 저장부(660)는 평지 주행, 클라이밍 주행, 회피 주행을 결정하기 위한 제1기준 높이와 제2 기준 높이를 저장한다.

저장부(660)는 청소 영역의 맵 정보를 저장하는 것도 가능하다.

저장부(660)는 클라이밍 주행 시의 회전판의 최대 기울기 각도를 저장한다.

아울러 저장부(660)는 장애물의 높이에 대응하는 회전판의 기울기 각도를 저장하는 것도 가능하다.

저장부(660)는 평지 주행을 위한 각 패드 어셈블리의 회전판의 각도, 기울기 방향(즉 바닥면과의 접촉 방향), 회전판의 회전 방향 등을 저장한다.

저장부(660)는 청소 모드별 각 패드 어셈블리의 회전판의 회전속도를 저장하는 것도 가능하다.

이와 같은 청소 로봇은 평지 주행 시에, 주행 방향의 전면에 배치된 두 개의 패드 어셈블리만을 이용하여 주행하고, 나머지 두 개의 패드 어셈블리를 이용하여 바닥 면을 습식으로 청소한다.

반대로, 청소 로봇은 클라이밍 주행 시에, 주행 방향의 전면에 배치된 두 개의 패드 어셈블리를 이용하여 클라이밍을 수행하고, 나머지 두 개의 패드 어셈블리를 이용하여 본체의 이동력을 인가하고, 전면에 배치된 두 개의 패드 어셈블리가 장애물의 상측에 위치하게 되면 장애물의 상측에 위치한 두 개의 패드 어셈블리를 이용하여 본체의 이동력을 인가한다.

도 32는 또 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 제어 구성도이고, 도 33은 또 다른 실시 예에 따른 청소 로봇에 마련된 장애물 검출부의 예시도이다.

또 다른 실시 에에 따른 청소 로봇은 입력부(610), 검출부(670), 제어부(630), 구동부(640), 표시부(650) 및 저장부(660)를 포함한다.

여기서 입력부(610), 구동부(640), 표시부(650)의 구성은 도 31에 도시된 청소 로봇의 입력부(610), 구동부(640), 표시부(650)와 동일하여 설명을 생략하고, 제어부(630)와 저장부(660)는 도 31에 도시된 청소 로봇의 제어부(630)와 저장부(660)와 상이한 구성만을 설명한다.

검출부(670)는 청소 로봇의 주행 방향을 기준으로 전방, 후방 및 좌우 측방에 위치한 장애물을 검출하는 장애물 검출부를 포함한다.

도 32의 또 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 검출부(670)는, 도 31에 도시된 청소 로봇의 검출부(620)와 달리, 부하량 검출부(671)와 높이 검출부(672)를 갖는 장애물 검출부를 포함한다.

부하량 검출부(671)는 각 패드 부재에 작용하는 부하 량을 검출하는 것으로, 각 패드 부재의 회전 속도를 조정하는 제3모터(364a)의 부하 량을 검출한다.

여기서 부하량 검출부는 제3모터(364a)의 전류를 검출하는 전류 검출부를 포함할 수 있다.

즉 청소 로봇 주행 중 패드 부재에 장애물이 접촉되면 회전판에 회전력을 인가하는 제3모터에 걸리는 부하가 증가하게 되고 이때 제3모터의 전류가 증가하게 되기 때문에, 제3모터의 전류를 검출함으로써 장애물의 존재를 확인할 수 있는 것이다.

높이 검출부(672)는 프레임(310)에 마련되고 장애물의 높이를 검출하는 것으로, 적외선 센서, 레이저 센서, 또는 초음파 센서를 포함할 수 있다.

도 32에 도시된 바와 같이 청소 로봇에 마련된 장애물 검출부의 높이 검출부(672)는 프레임(310)의 네 면에 일정 간격으로 배치되되, 바닥 면과 수평하게 배치된다.

이러한 높이 검출부(672)는 장애물 검출을 위한 신호 출력 시 바닥면과 수평한 방향의 신호를 출력하고, 출력된 신호를 검출한다.

높이 검출부(672)에서 검출된 신호는, 높이 검출부가 적외선 센서나 레이저 센서일 경우 광의 세기이고, 높이 검출부가 초음파 센서일 경우 초음파일 수 있다.

제어부(630)는 부하량 검출부(671)에서 검출된 신호에 기초하여 전방에 장애물이 존재하는지 판단하고, 전방에 장애물이 존재한다고 판단되면 높이 검출부(672)에서 검출된 신호에 기초하여 장애물의 높이를 판단하며, 장애물의 높이가 기준 높이 미만인지 판단하고, 장애물의 높이가 기준 높이 미만이면 클라이밍 주행을 제어하고, 장애물의 높이가 기준 높이를 이상이면 회피 주행을 제어한다.

여기서 기준 높이는 또 다른 실시 예(도 31 참조)의 제2 기준 높이와 동일할 수 있고, 또한 기준 높이는 프레임의 높이와 동일하거나 프레임의 높이보다 일정 높이만큼 낮은 높이일 수 있다.

즉, 장애물의 높이가 기준 높이 미만인지 판단하는 것은, 장애물의 높이가 프레임의 높이를 기준으로 프레임의 높이 이상의 장애물인지, 프레임의 높이 미만의 장애물인지 확인할 수 있다.

예를 들어, 높이 검출부가 초음파 센서일 경우, 제어부는 초음파의 출력 시간과 검출 시간 사이의 시간 차이에 기초하여 장애물의 높이가 기준 높이 이상인지 판단할 수 있다.

즉, 기준 높이 이상의 장애물이 전방에 위치할 경우의 초음파의 검출 시간이, 기준 높이 미만의 장애물이 전방에 위치할 경우의 초음파의 검출 시간보다 짧기 때문에, 이 검출 시간을 이용하여 장애물의 높이를 판단할 수 있는 것이다.

저장부(660)는 클라이밍 주행을 제어하기 위한 기준 높이를 저장한다.

저장부(660)는 장애물 존재 여부를 판단하기 위한 전류의 기준 값을 저장한다.

도 34는 또 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 제어 구성도이고, 도 35는 또 다른 실시 예에 따른 청소 로봇에 마련된 장애물 검출부의 예시도이다.

도 34의 또 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 검출부(680)는, 도 31에 도시된 청소 로봇의 검출부(620) 및 도 32에 도시된 청소 로봇의 검출부(670)와 달리, 레이저 센서, 적외선 센서 또는 초음파 센서를 갖는 장애물 검출부를 포함한다.

도 35에 도시된 바와 같이 장애물 검출부(680)는 프레임(310)의 네 면에 일정 간격으로 배치되되 신호 출력 방향이 바닥면을 향하도록 배치되어 바닥 면을 향해 신호를 출력하고, 바닥 면이나 장애물에서 반사된 신호를 검출한다.

장애물 검출부가 적외선 센서나 레이저 센서일 경우 반사된 신호는 광의 세기이고, 초음파 센서일 경우 반사된 신호는 초음파일 수 있다.

제어부(630)는 장애물 검출부(680)에서 검출된 신호에 기초하여 장애물의 존재를 판단하고, 장애물이 존재한다고 판단되면 장애물과의 거리를 좁히도록 장애물을 향해 주행 제어하고, 주행 제어 중 검출된 신호에 기초하여 장애물의 높이를 판단한다.

제어부(630)는 장애물의 높이와 제1기준 높이를 비교하고 장애물의 높이가 제1 기준 높이 미만이면 평지 주행을 제어하며, 장애물의 높이가 제1 기준 높이 이상이고 제2 기준 높이 이하이면 클라이밍 주행을 제어하고, 장애물의 높이가 제2기준 높이를 초과하면 회피 주행을 제어한다.

저장부(660)는 클라이밍 주행을 제어하기 위한 제1 기준 높이 및 제2기준 높이를 저장한다.

도 36은 또 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 제어 순서도이다.

청소 로봇은 입력부(610)에 청소 명령이 입력(701)되거나 청소 예약 시간이 되면 맵, 청소 경로, 청소 패턴, 청소 모드에 기초하여 각 패드 어셈블리(320, 330, 340, 350)의 패드 부재에서 작용하는 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향을 조정한다.

이러한 청소 로봇은 서로 접촉된 바닥 면과 패드 부재 사이에서 발생하는 마찰력을 이동력으로 이용하여 주행하는 것으로, 청소 영역을 주행함과 동시에 습식으로 청소를 수행한다.

청소 로봇은 주행과 동시에 청소를 수행하면서 장애물을 검출한다.

즉 청소 로봇은 장애물 검출부에서 검출된 신호를 이용하여 장애물이 존재하는지 판단(702)하고, 장애물이 존재하지 않는다고 판단되면 장애물이 검출되기 전까지 평지 주행 및 청소를 동시에 수행(703)한다.

평지 주행 및 청소를 수행하는 방법은 다음과 같다.

청소 로봇은 제1 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 각각 구동시켜 제1패드 어셈블리(320)의 회전판이 바닥면과 설정 기울기를 갖도록 하고, 제2 구동 어셈블리의 제1모터 및 제2모터를 각각 구동시켜 제2패드 어셈블리(330)의 회전판이 바닥면과 설정 기울기를 갖도록 함으로써 제1패드 어셈블리 및 제2패드 어셈블리의 패드 부재의 일부분이 바닥면에 닿도록 한다.

여기서 설정 기울기는 평지 주행에 용이한 기울기로, 직진 주행, 사선 주행, 곡선 주행, 제자리 주행 등에 따라 각각 동일 또는 상이할 수 있다.

이와 같이 청소 로봇은 제1패드 어셈블리(320)의 패드 부재의 안쪽을 바닥 면에 접촉시킨 상태에서 제1회전방향으로 회전시키고, 제2패드 어셈블리(330)의 패드 부재의 안쪽을 바닥 면에 접촉시킨 상태에서 제2회전방향으로 회전시킴으로써 본체 하부의 전면 안쪽에서 마찰력이 작용하도록 하고, 이 마찰력을 이용하여 제1면(F)을 전면으로 하여 전진 주행한다.

이와 같은 방법을 이용하여 제2면을 전면으로, 제3면을 전면으로, 또한 제4면을 전면으로 하여 전진 주행할 수 있다.

청소 로봇은 장애물 검출부에서 검출된 신호를 이용하여 장애물의 존재를 확인하고, 장애물이 존재한다고 판단되면 검출된 장애물의 높이를 확인(704)한다.

여기서 장애물을 검출하고 검출된 장애물의 높이를 확인하는 것은, 도 31의 실시 예에 따른 청소 로봇과 같이 영상 수집부에서 수집된 영상을 영상 처리하고 영상 처리된 영상에서 장애물을 인식하고 인식된 장애물의 높이를 확인하는 것을 포함한다.

이와 같이 영상 수집부를 이용하여 장애물을 검출함으로써 장애물과 부딪히기 전에 장애물을 검출할 수 있다.

다른 예로, 장애물을 검출하고 검출된 장애물의 높이를 확인하는 것은, 도 32의 실시 예에 따른 청소 로봇과 같이 부하량 검출부에서 검출된 부하량이 기준 부하량 이상이면 장애물이 존재한다고 판단하고, 높이 검출부에서 검출된 신호에 기초하여 장애물을 높이를 확인하는 것을 포함한다.

또 다른 예로, 장애물을 검출하고 검출된 장애물의 높이를 확인하는 것은, 도 34의 실시 예에 따른 청소 로봇과 같이 장애물 검출부에서 검출된 신호에 기초하여 장애물의 유무 및 장애물의 높이를 확인하는 것을 포함한다.

청소 로봇은 장애물의 높이가 기준 범위 이내의 높이인지 판단(705)한다.

여기서 장애물의 높이가 기준 범위 이내인지 판단하는 것은, 장애물의 높이가 제1기준 높이 이상이고 제2기준 높이 이하 사이의 높이인지 판단하는 것을 포함한다.

청소 로봇은 장애물의 높이가 제1기준 높이 미만이면 평지 주행을 유지시킨다. 이때 청소 로봇은 패드 부재의 탄력에 의해 패드 어셈블리의 기울기 조정없이 장애물을 타고 지나갈 수 있다.

아울러 청소 로봇은 제1기준 높이 미만의 장애물의 경우, 주행 제어를 위한 장애물에서 제외시킬 수 있다.

청소 로봇은 장애물의 높이가 기준 범위를 벗어난다고 판단되면 회피 주행을 수행한다.

여기서 장애물의 높이가 기준 범위를 벗어난다고 판단하는 것은, 장애물의 높이가 제2기준 높이를 초과하는지 판단하는 것을 포함한다.

즉, 청소 로봇은 장애물의 높이가 제2기준 높이를 초과한다고 판단되면 회피 주행을 수행(706)한다.

여기서 회피 주행은, 청소 로봇의 주행 방향을 변경하여 주행하는 것을 포함한다.

청소 로봇은 회피 주행이 완료되었는지 판단(707)하고, 회피 주행이 완료되었다고 판단되면 청소 완료 여부를 판단(708)하고 청소가 완료되었다고 판단되면 청소 및 주행을 정지시키고 청소가 완료되지 않았다고 판단되면 청소 완료 전까지 장애물 검출 동작을 수행하면서 평지 주행 및 청소를 계속적으로 수행(703)한다.

여기서 회피 주행이 완료되었다고 판단하는 것은, 청소 로봇의 주행 방향의 전방에 장애물이 검출되지 않으면 회피 주행이 완료되었다고 판단하는 것을 포함한다.

청소 로봇은 장애물의 높이가 제1 기준 높이 이상이고 제2 기준 높이 이하이면 복수의 패드 어셈블리 중 적어도 하나의 패드 어셈블리에 마련된 회전판의 기울기 각도를 조정(709)한 후 클라이밍 주행을 수행(710)함으로써 문턱과 같은 장애물을 타고 넘을 수 있다.

여기서 클라이밍 주행은, 네 개의 패드 어셈블리 중 장애물과 인접한 두 개의 패드 어셈블리의 회전판의 기울기 각도를 조정하되, 패드 어셈블리의 회전판을 기울일 수 있는 미리 설정된 최대 기울기 각도로 조정하거나, 장애물의 높이에 대응하는 기울기 각도로 조정하고, 나머지 패드 어셈블리의 패드 부재에서 발생되는 마찰력을 이용하여 이동하며, 기울기 각도가 조정된 회전판의 패드 부재가 장애물의 상측에 위치하면 기울기 각도가 조정된 패드 부재에서 발생되는 마찰력을 이용하여 이동하는 것이다.

또한 장애물과 인접한 두 개의 패드 어셈블리의 회전판의 기울기 각도는, 수직 방향의 각도로, 나머지 패드 어셈블리의 회전판의 기울기 각도보다 크다.

아울러 청소 로봇은 검출된 장애물의 가로 폭이 기준 폭보다 좁을 경우, 하나의 패드 어셈블리의 기울기 각도만을 조정하는 것도 가능하다.

청소 로봇은 클라이밍 주행이 완료되었는지 판단(711)하고, 클라이밍 주행이 완료되었다고 판단되면 청소 완료 여부를 판단(708)하고, 청소가 완료되었다고 판단되면 주행 및 청소를 정지시키고, 청소가 완료되지 않았다고 판단되면 청소 완료 전까지 장애물 검출 동작을 수행하면서 주행 및 청소를 계속적으로 수행(703)한다.

여기서 청소 완료를 판단하는 것은, 맵, 주행 경로, 주행 패턴에 기초하여 청소 영역을 모두 주행하면 청소가 완료되었다고 판단하는 것을 포함한다.

아울러, 청소 로봇은 청소가 완료되면 도킹을 수행하는 것도 가능하다.

도 37a 내지 도 50d를 참조하여, 청소 로봇의 클라이밍 주행 및 회피 주행을 구체적으로 설명한다.

도 37a 내지 도 37j는 측면에 바라 본 청소 로봇의 클라이밍 주행 예시도이고, 도 38은 청소 로봇의 패드 어셈블리의 기울기의 각도 조정 예시도이며, 도 39 내지 도 44는 도 37a 내지 도 37j와 같이 클라이밍 주행을 수행할 때, 복수의 패드 부재에 작용하는 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향의 예시도이다.

도 37a에 도시된 바와 같이, 청소 로봇은 주행방향의 전방에 장애물이 존재한다고 판단되면 평지 주행 및 청소 동작을 정지한다.

도 37b에 도시된 바와 같이, 청소 로봇은 검출된 장애물의 높이에 기초하여 장애물과 인접한 패드 어셈블리(320)의 기울기 각도를 수직 방향으로 조정한다.

도 38에 도시된 바와 같이, 청소 로봇은 장애물의 높이(h)와, 장애물과의 거리(d)에 기초하여 조정해야 할 각도(θ)를 산출하고, 산출된 각도로 제1패드 어셈블리의 회전판의 기울기를 조정한다.

아울러 청소 로봇은 미리 설정된 최대 각도로 패드 어셈블리의 회전판의 기울기 각도를 조정하는 것도 가능하고, 미리 저장된 장애물의 높이에 대응하는 각도를 확인한 후 패드 어셈블리의 회전판의 기울기 각도를 조정하는 것도 가능하다.

도 37c 및 도 37d에 도시된 바와 같이, 청소 로봇은 장애물과 인접한 위치의 패드 어셈블리의 회전판의 기울기를 클라이밍 가능한 각도로 조정하고, 나머지 패드 어셈블리의 회전판의 기울기를 본체의 이동력을 발생시킬 수 있는 각도로 조정한 후 나머지 패드 어셈블리의 회전판을 회전시킴으로써 본체가 장애물의 상측으로 이동할 수 있도록 한다.

도 39에 도시된 바와 같이, 청소 로봇(1)은 장애물의 높이에 기초하여 제1 패드 어셈블리(320) 및 제2패드 어셈블리(330)의 회전판의 각도를 수직 방향으로 조정하고, 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)의 패드 부재의 안쪽이 바닥면과 접촉되도록 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)의 회전판의 기울기를 조정한 상태에서 제3패드 어셈블리(340)의 회전판을 제1회전 방향으로 회전시키고, 제4패드 어셈블리의 회전판을 제2회전방향으로 회전시킴으로써 본체가 장애물을 향해 이동하도록 한다.

도 40에 도시된 바와 같이, 청소 로봇은 제1패드 어셈블리(320) 및 제2패드 어셈블리(330)가 장애물의 모서리를 따라 상측으로 이동한 상태에서도 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)에 작용하는 마찰력을 이용하여 본체를 계속적으로 이동시킨다.

도 41에 도시된 바와 같이, 청소 로봇의 본체가 장애물의 상측으로 이동함에 따라 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)의 패드부재가 바닥 면에서 점점 떨어지고 이로 인해 바닥면과 접촉되는 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)의 패드부재의 부위가 달라진다.

그럼에도 청소 로봇은 바닥 면과 접촉된 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)의 회전판을 계속적으로 회전시킴으로써 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)의 패드부재와 바닥면 사이에 마찰력이 발생하도록 하여 본체가 장애물의 상측으로 이동할 수 있도록 한다.

도 39 내지 도 41의 동작을 간략하게 설명하면, 청소 로봇은 제1패드 어셈블리와 제2패드 어셈블리의 축을 변경하여 패드 부재의 기울기를 조정하고 이를 통하여 청소 로봇의 무게 중심을 제3패드 어셈블리와 제4패드 어셈블리 측으로 이동시키며, 이때 제3패드 어셈블리와 제4패드 어셈블리로 중심을 잡도록 한다.

그리고 청소로봇은 제3패드 어셈블리와 제4패드 어셈블리의 패드 부재를 회전시킴으로써 바닥면과의 마찰력을 이용하여 장애물 방향으로 주행하도록 한다.

이와 같이 청소 로봇은 장애물과 인접한 패드 어셈블리와, 나머지 패드 어셈블리 사이에 유기적인 동작 제어를 수행함으로써 무게 중심이 안정되도록 하면서 장애물의 상측으로 이동할 수 있다.

도 37e에 도시된 바와 같이, 청소 로봇은 제3패드 어셈블리 및 제4패드 어셈블리의 패드를 회전시켜 본체에 이동력을 계속적으로 인가함으로써 본체가 장애물의 상측으로 이동하도록 한다.

이때 청소 로봇은 본체가 장애물의 상측으로 이동할 때 제1패드 어셈블리와 제2패드 어셈블리의 회전판의 축을 변경하여 기울기를 수직 방향으로 조정하되, 제1패드 어셈블리와 제2패드 어셈블리의 각 패드 부재가 장애물의 상측 면에 닿도록 조정한다.

즉, 청소 로봇은 제1패드 어셈블리와 제2패드 어셈블리의 회전판의 각도를 장애물의 상측으로 올라갈 때와 반대 방향으로 조정한다.

도 42에 도시된 바와 같이, 청소 로봇은 제1패드 어셈블리와 제2패드 어셈블리의 회전판이 안쪽으로 기울도록 각도를 조정한 후 회전시켜 마찰력이 작용하도록 함으로써 본체에 이동력이 발생하도록 한다.

이때 제3패드 어셈블리 및 제4패드 어셈블리의 패드가 장애물에 접촉하게 되고, 제1패드 어셈블리와 제2패드 어셈블리에서 발생되는 마찰력에 의해 장애물 상측을 이동하게 된다.

이와 같이 제3패드 어셈블리 및 제4패드 어셈블리의 패드 부재가 장애물에 접촉되면 본체의 무게 중심이 이동하게 되고, 이때 청소 로봇은 제1패드 어셈블리와 제2패드 어셈블리를 이용하여 무게 중심을 잡도록 한다.

그리고 청소 로봇은 제1패드 어셈블리와 제2패드 어셈블리의 회전판의 축 조정을 통해 제1패드 어셈블리와 제2패드 어셈블리의 패드 부재가 장애물의 상측 면에 접촉하게 되면 제3패드 어셈블리 및 제4패드 어셈블리의 회전판의 축을 변경하여 수직 방향의 각도를 조정함으로써 제3패드 어셈블리와 제2패드 어셈블리의 패드 부재도 장애물의 상측 면에 접촉하도록 한다.

즉 도 37f에 도시된 바와 같이, 청소 로봇은 장애물의 상측 면이 폭이 일정 폭 이상이 될 때 장애물의 상측 면에 네 개의 패드 부재가 접촉되도록 할 수 있다.

이를 통해 청소 로봇은 장애물의 상측 면에 안정적으로 위치할 수 있다.

도 43에 도시된 바와 같이, 청소 로봇은 장애물의 상측 면에 닿은 제1패드 어셈블리(320) 및 제2패드 어셈블리의 회전판의 기울기를 유지시킨 후, 제1패드 어셈블리를 제1회전방향으로 계속적으로 회전시키고 제2패드 어셈블리를 제2회전방향으로 계속적으로 회전시킴으로써 제1패드 어셈블리 및 제2패드 어셈블리의 패드부재에 작용하는 마찰력을 이용하여 본체가 장애물의 상측 면을 따라 이동하도록 한다.

도 37g에 도시된 바와 같이 청소 로봇은 장애물의 상측 면에서 계속적으로 이동하면서 장애물의 하측(즉, 단차)으로 이동하는지 판단하고, 단차가 발생하였다고 판단되면 제1패드 어셈블리와 제2패드 어셈블리의 회전판의 축을 변경하여 기울기를 조정하고, 제3패드 어셈블리(340)의 회전판을 제1회전 방향으로 회전시키고, 제4패드 어셈블리의 회전판을 제2회전방향으로 회전시킴으로써 본체가 장애물을 따라 이동하도록 한다.

이때 장애물의 하측으로 이동하는지 판단하는 것은, 제1패드 어셈블리와 제2패드 어셈블리의 회전판에 작용하는 부하량에 기초하여 단차가 발생하였는지 판단하는 것을 포함하고, 또는 장애물 검출부에서 검출된 정보에 기초하여 단차가 발생하였는지 판단하는 것을 포함할 수 있다.

도 37h 및 도 37i에 도시된 바와 같이, 청소 로봇은 제1패드 어셈블리와 제2패드 어셈블리의 패드 부재가 바닥면에 접촉되었다고 판단되면 제1패드 어셈블리와 제2패드 어셈블리의 회전판의 축을 변경하여 기울기를 조정함으로써 제1패드 어셈블리와 제2패드 어셈블리의 패드 부재가 바닥 면에 접촉되도록 한다.

그리고 청소 로봇은 제1패드 어셈블리(320)와 제2패드 어셈블리(330)의 패드 부재의 마찰력을 이용하여 본체를 이동시킨다.

청소 로봇은 제3패드 어셈블리와 제4패드 어셈블리가 장애물의 단차 부분에 위치했다고 판단되면 제3패드 어셈블리와 제4패드 어셈블리의 회전판의 축을 변경하여 기울기를 조정함으로써 제3패드 어셈블리와 제4패드 어셈블리가 장애물의 모서리를 따라 안정적으로 바닥 면으로 내려 올 수 있도록 한다.

도 37j에 도시된 바와 같이 청소 로봇은 제3패드 어셈블리와 제4패드 어셈블리가 바닥면에 접촉했다고 판단되면 제3패드 어셈블리와 제4패드 어셈블리의 회전판의 축을 변경하여 수직 방향으로 기울기를 조정함으로써 제3패드 어셈블리와 제4패드 어셈블리의 패드 부재의 전체 면이 바닥면에 닿도록 한다.

청소 로봇은 클라이밍 주행을 완료하면 제1패드 어셈블리, 제2패드 어셈블리, 제3패드 어셈블리 및 제4패드 어셈블리의 회전을 정지시킨다.

이에 따라 청소 로봇은 모든 패드 어셈블리의 패드 부재가 바닥 면에 닿게 되고, 이 후 제1패드 어셈블리 및 제2패드 어셈블리의 각도를 복귀시킨다.

이와 같은 과정을 통해 청소 로봇은 장애물을 타고 넘을 수 있다.

도 45 및 도 46은 청소 로봇의 클라이밍 주행의 다른 예시도이다.

도 45에 도시된 바와 같이 청소 로봇은 평지 주행 중 장애물이 검출되면 장애물의 가로 폭을 확인하고, 확인된 가로 폭이 기준 폭 이하이면 장애물의 높이를 확인하며, 확인된 장애물의 높이가 제2기준 높이 이하이면 장애물과 대면하는 위치에 청소 로봇의 제2패드 어셈블리(330)를 위치시킨 후 제2패드 어셈블리(330)의 회전판의 기울기만을 클라이밍 가능한 각도로 조정한다.

그리고 청소 로봇은 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)의 패드 부재의 안쪽이 바닥면과 접촉되도록 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)의 회전판의 기울기를 조정한 상태에서 제3패드 어셈블리(340)의 회전판을 제1회전 방향으로 회전시키고, 제4패드 어셈블리의 회전판을 제2회전방향으로 회전시킴으로써 본체가 장애물을 향해 이동하도록 한다.

도 46에 도시된 바와 같이 청소 로봇은 평지 주행 중 장애물이 검출되면 장애물의 가로 폭을 확인하고, 확인된 가로 폭이 기준 폭 이하이면 장애물의 높이를 확인하며, 확인된 장애물의 높이가 제2기준 높이를 초과하면 장애물의 가로 폭만큼 이동하는 회피 주행을 수행한다.

즉 청소 로봇은 제1패드 어셈블리(320)와 제 3패드 어셈블리(340)의 패드 부재의 안쪽이 바닥면과 접촉되도록 제1패드 어셈블리(320)와 제 3패드 어셈블리(340)의 회전판의 기울기를 조정한 상태에서 제1패드 어셈블리(320)의 회전판을 제2회전 방향으로 회전시키고, 제3패드 어셈블리의 회전판을 제1회전방향으로 회전시킴으로써 본체가 장애물의 좌측 방향으로 이동하도록 한다.

이때 청소 로봇은 장애물의 가로 폭만큼 이동하고, 이동이 완료되면 제1패드 어셈블리 및 제2패드 어셈블리가 주행을 위한 기울기를 갖도록 각도를 조정하고, 제1패드 어셈블리를 제1회전방향으로 회전시키고, 제2패드 어셈블리를 제2회전방향으로 회전시킴으로써 제1패드 어셈블리 및 제2패드 어셈블리의 패드부재에 작용하는 마찰력을 이용하여 본체가 전방으로 이동하도록 한다.

도 47은 청소 로봇의 회피 주행의 예시도이다.

도 47에 도시된 바와 같이 청소 로봇은 평지 주행 중 장애물이 검출되면 장애물의 높이가 제2기준 높이를 초과하는지 판단하고, 장애물의 높이가 제2기준 높이를 초과한다고 판단되면 제1패드 어셈블리(320)와 제 3패드 어셈블리(340)의 패드 부재의 안쪽이 바닥면과 접촉되도록 제1패드 어셈블리(320)와 제 3패드 어셈블리(340)의 회전판의 기울기를 조정한 상태에서 제1패드 어셈블리(320)의 회전판을 제2회전 방향으로 회전시키고, 제3패드 어셈블리의 회전판을 제1회전방향으로 회전시킴으로써 본체가 장애물을 따라 이동하도록 한다.

이때 청소 로봇은 장애물이 검출되지 않는 지점까지 이동하고, 장애물이 검출되지 않으면 제1패드 어셈블리 및 제2패드 어셈블리가 주행을 위한 기울기를 갖도록 각도를 조정하고, 제1패드 어셈블리를 제1회전방향으로 회전시키고, 제2패드 어셈블리를 제2회전방향으로 회전시킴으로써 제1패드 어셈블리 및 제2패드 어셈블리의 패드부재에 작용하는 마찰력을 이용하여 본체가 전방으로 이동하도록 한다.

도 48a 내지 도 48f는 청소 로봇의 클라이밍 주행의 다른 예시도이다.

청소 로봇은 평지 주행을 수행하면서 장애물이 존재하는지 장애물을 검출한다. 이때 장애물은 청소 로봇의 본체의 길이보다 짧은 폭을 가진 장애물일 수 있다.

본 예는 제1패드 어셈블리(320) 및 제2패드 어셈블리(330)를 이용하여 단차를 오르는 경우를 설명한다. 다만 도 48은 청소 로봇의 주행 단면도로, 제1패드 어셈블리만을 도시하고, 또한 제1패드 어셈블리의 후방에 배치된 제3패드 어셈블리만을 도시한다.

청소 로봇은 주행방향의 전방에 장애물이 존재한다고 판단되면 장애물이 높이 및 폭을 확인하고, 장애물의 높이가 클라이밍이 요구되는 높이라고 판단되면 장애물의 폭이 일정 폭보다 미만인지 판단하며 이때 장애물의 폭이 일정 폭보다 미만이라고 판단되면 제3패드 어셈블리 및 제4패드 어셈블리의 위치에 기초하여 제1패드 어셈블리 및 제2패드 어셈블리의 회전판의 수직 방향의 각도를 조정한다.

도 48a에 도시된 바와 같이, 청소 로봇은 클라이밍 가능한 높이의 일정 폭 미만의 폭을 가진 장애물이 검출되면 평지 주행 및 청소 동작을 정지하고, 검출된 장애물의 높이에 기초하여 장애물과 인접한 패드 어셈블리, 즉 제1패드 어셈블리(320) 및 제2패드 어셈블리(330)의 기울기 각도를 클라이밍 가능한 각도로 조정하고, 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)를 이용하여 본체에 이동력을 인가한다.

도 48b 및 도 48c에 도시된 바와 같이, 청소 로봇은 제1패드 어셈블리(320) 및 제2패드 어셈블리(330)가 장애물의 모서리를 따라 상측으로 이동한 상태에서도 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)에 작용하는 마찰력을 이용하여 본체를 계속적으로 이동시킨다.

이때 청소 로봇은 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)의 패드부재가 바닥 면에서 점점 떨어지면 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)의 회전판의 각도를 수직 방향으로 조정하고, 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)가 장애물에 접촉하게 되면 제1패드 어셈블리(320) 및 제2패드 어셈블리(330)의 회전판의 각도를 하강을 위한 각도로 조정함으로써 제1패드 어셈블리(320) 및 제2패드 어셈블리(330)의 회전판이 바닥 면을 향하도록 한다.

여기에서 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)의 패드부재가 바닥면에서 떨어졌는지 판단하는 것은, 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)의 회전판의 부하량에 기초하여 판단하는 것을 포함할 수 있다.

이 때에도 청소 로봇은 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)의 회전판을 계속적으로 회전시킴으로써 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)의 패드부재와 바닥면 사이에 마찰력이 발생하도록 하여 본체가 장애물의 상측으로 이동할 수 있도록 한다.

도 48d에 도시된 바와 같이, 청소 로봇은 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)의 패드부재가 장애물의 상측 면에 위치한다고 판단되면 제1패드 어셈블리 및 제2패드 어셈블리가 바닥 면 닿도록 제1패드 어셈블리 및 제2패드 어셈블리의 회전판의 각도를 수직방향으로 조정한다. 이 때에도 청소 로봇은 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)의 회전판을 계속적으로 회전시킴으로써 본체가 이동할 수 있도록 한다.

도 48e 및 도 48f에 도시된 바와 같이 청소 로봇은 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)의 패드부재가 장애물의 모서리(즉, 하강 부분)에 접촉하였다고 판단되면, 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)의 회전판의 각도를 수직방향으로 조정하고, 제1패드 어셈블리를 제1회전방향으로 회전시키고, 제2패드 어셈블리를 제2회전방향으로 회전시킴으로써 제1패드 어셈블리 및 제2패드 어셈블리의 패드부재에 작용하는 마찰력을 이용하여 본체가 이동하도록 한다.

여기에서 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)의 패드부재가 장애물의 모서리에 접촉하였는지 판단하는 것은, 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)의 회전판의 부하량에 기초하여 판단하는 것을 포함할 수 있다.

그리고 청소 로봇은 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)의 패드부재가 장애물에서 벗어 났다고 판단되면 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)의 패드부재의 회전판의 각도를 수직 방향으로 조정하여 패드 부재의 전체의 면이 바닥 면에 접촉하도록 한다.

이와 같이, 장애물의 폭이 일정 폭 미만일 때에도, 장애물에 인접한 패드 어셈블리와, 장애물의 반대 쪽에 위치한 패드 어셈블리의 각도를 유기적으로 조정함으로써 청소 로봇이 장애물을 안정적으로 넘도록 할 수 있다.

도 49a 내지 도 49c는 청소로봇의 클라이밍 주행의 다른 예시도이다.

장애물의 높이, 즉 청소 로봇이 하강하는 부분의 높이가 일정 높이 미만일 때, 청소 로봇의 클라이밍 주행 제어를 설명한다.

도 49a 및 도 49b에 도시된 바와 같이 청소 로봇은 장애물의 상측 면 또는 바닥 면을 주행하다가 단차가 검출되면 검출된 단차의 높이를 확인하고 확인된 높이가 일정 높이 미만이라고 판단되면 제1패드 어셈블리 및 제2패드 어셈블리의 회전판의 각도를 유지시킨 상태에서 제1패드 어셈블리 및 제2패드 어셈블리의 패드 부재의 마찰력을 이용하여 장애물의 하측으로 이동한다.

청소 로봇은 제1패드 어셈블리 및 제2패드 어셈블리의 패드 부재가 바닥면에 접촉된 상태에서도 제3패드 어셈블리 및 제4패드 어셈블리의 회전판의 각도를 유지시킨 상태에서 제1패드 어셈블리 및 제2패드 어셈블리의 패드 부재의 마찰력을 이용하여 장애물의 하측(즉, 바닥 면)으로 이동한다.

이때 제3패드 어셈블리 및 제4패드 어셈블리의 패드 부재의 마찰력을 이용하여 장애물의 하측으로 이동하는 것도 가능하고, 또한 네 개의 패드 어셈블리의 패드 부재의 마찰력을 이용하여 장애물의 하측으로 이동하는 것도 가능하다.

도 49c에 도시된 바와 같이 청소 로봇은 장애물의 높이가 일정 높이 미만이면, 네 개의 패드 어셈블리의 회전판의 각도를 유지시킨 상태에서 바닥 면으로 미끄러지듯이 이동하도록 한다.

청소 로봇은 장애물의 하측인 바닥면으로 이동한 후에도 네 개의 패드 어셈블리의 회전판의 각도를 유진시킨 상태에서 이동할 수 있다.

도 50a 내지 도 50d는 청소로봇의 클라이밍 주행의 다른 예시도이다.

장애물의 높이, 즉 청소 로봇이 하강하는 부분의 높이가 일정 높이 이상일 때, 청소 로봇의 클라이밍 주행 제어를 설명한다.

도 50a에 도시된 바와 같이 청소 로봇은 제1패드 어셈블리와 제2패드 어셈블리에 작용하는 마찰력을 이용하여 평지 주행을 수행하면서 단차를 검출하고, 검출된 단차의 면이 바닥면보다 낮은 면은 갖는 단차인지 확인하며, 검출된 단차의 면이 바닥면보다 낮다고 판단되면 단차의 높이가 일정 높이 이상인지 판단한다.

청소 로봇은 단차의 높이가 일정 높이 이상이라고 판단되면 주행 방향을 기준으로 전방에 위치한 패드 어셈블리의 기울기의 각도를 조정한다.

아울러 바닥 면보다 단차의 면이 더 낮을 때 조정되는 패드 어셈블리의 기울기는, 바닥면보다 단차의 면이 더 높을 때에 조정되는 패드 어셈블리의 기울기와 반대 방향이다.

도 50b에 도시된 바와 같이 청소 로봇은 제1패드 어셈블리(320) 및 제2패드 어셈블리(330)의 기울기 각도를 단차를 내려갈 수 있는 각도로 조정하고, 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)에 작용하는 마찰력을 이용하여 본체를 이동시킨다.

이에 따라 청소 로봇은 제1패드 어셈블리(320) 및 제2패드 어셈블리(330)가 단차의 모서리를 따라 이동하도록 한다.

도 50c에 도시된 바와 같이 청소 로봇은 제3패드 어셈블리(340) 및 제4패드 어셈블리(340)가 모서리에 닿게 되면 제3패드 어셈블리(340) 및 제4패드 어셈블리(340)의 회전판의 각도를 수직 방향으로 조정하여 제3패드 어셈블리(340) 및 제4패드 어셈블리(340)가 단차 모서리를 따라 바닥면 측으로 이동하도록 한다.

여기서 패드 어셈블리가 단차의 면에 닿았는지 판단하는 것은, 패드 어셈블리에 작용하는 부하량에 기초하여 패드 어셈블리가 단차의 면에 닿았는지 판단하는 것을 포함한다.

또한 패드 어셈블리가 단차의 면에 닿았는지 판단하는 것은, 장애물 검출부에서 검출된 신호에 기초하여 패드 어셈블리가 단차의 면에 닿았는지 판단하는 것을 포함한다.

그리고 청소 로봇은 제1패드 어셈블리(320) 및 제2패드 어셈블리(330)의 회전판의 각도를 조정하여 제1패드 어셈블리(320) 및 제2패드 어셈블리(330)의 패드 부재가 바닥 면에 접촉하도록 한다.

아울러 청소 로봇은 제1패드 어셈블리(320) 및 제2패드 어셈블리(330)가 단차의 모서리에서 벗어났다고 판단되면 제1패드 어셈블리(320) 및 제2패드 어셈블리(330)의 회전판의 각도를 조정하여 제1패드 어셈블리(320) 및 제2패드 어셈블리(330)의 패드 부재가 바닥 면에 접촉하도록 하는 것도 가능하다.

청소 로봇은 제1패드 어셈블리(320) 및 제2패드 어셈블리(330)의 패드 부재에 작용하는 마찰력을 이용하여 이동한다.

도 50d에 도시된 바와 같이 청소 로봇은 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)가 단차의 모서리에서 벗어나면 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)의 회전판의 각도를 수직 방향으로 조정하여 제3패드 어셈블리(340)와 제 4패드 어셈블리(350)가 바닥 면에 접촉하도록 한다.

이와 같은 과정을 통해 청소 로봇은 단차를 타고 아래로 내려올 수 있다.

이와 같이 각 패드 어셈블리의 회전판의 수직 방향의 각도를 유기적으로 조정함으로써 청소 로봇이 장애물을 안정적으로 내려 올 수 있도록 할 수 있다.

1: 청소 로봇 100: 하우징
200: 본체 210: 프레임
220: 제1 패드 어셈블리 230: 제2 패드 어셈블리
240: 제1구동 어셈블리 250: 제2 구동 어셈블리
300: 본체 310: 프레임
320: 제1 패드 어셈블리 330: 제2 패드 어셈블리
340: 제3 패드 어셈블리 350: 제4 패드 어셈블리
360: 제1 구동 어셈블리 370: 제2 구동 어셈블리
380: 제3 구동 어셈블리 390: 제4 구동 어셈블리
410: 입력부 420: 검출부
430: 제어부 440: 구동부
450: 표시부 460: 저장부

Claims

본체;
상기 본체의 하부에 장착되어 청소를 수행하는 패드;
상기 패드에 구동력을 인가하는 구동 어셈블리를 포함하고,
상기 구동 어셈블리는 구동력을 조정하여 상기 본체가 목표 위치로 이동하도록 하는 청소 로봇.
제 1 항에 있어서, 상기 구동력은,
바닥 면에 접촉된 패드에 작용하는 마찰력의 작용 방향 및 작용 위치에 기초하는 청소 로봇.
제 1 항에 있어서, 상기 구동 어셈블리는,
청소 바닥 면과 접촉하는 상기 패드의 접촉 위치를 가변하는 위치 가변 부재와.
상기 패드를 회전축을 중심으로 회전시키는 회전 가변 부재를 포함하는 청소 로봇.
제 3 항에 있어서, 상기 위치 가변 부재는,
상기 패드를 기울이는 각도를 조절하여 상기 패드와 바닥면과의 사이에서 발생하는 마찰력을 가변하는 청소 로봇.
제 3 항에 있어서, 상기 위치 가변 부재는,
상기 패드를 제1방향으로 기울이는 제1구동부재와,
상기 제1방향과 수직하는 제2방향으로 상기 패드를 기울이는 제2구동부재를 포함하는 청소 로봇.
제 5 항에 있어서, 상기 제1구동부재는,
상기 패드를 제1방향으로 회전시키는 제1회전부재와,
상기 제1회전부재에 연결되고 상기 제1회전부재에 회전력을 인가하는 제1모터를 포함하는 청소 로봇.
제 5 항에 있어서, 상기 제2구동부재는,
상기 패드를 상기 제1방향과 수직한 방향으로 회전시키는 제2회전부재와,
상기 제2회전부재에 회전력을 인가하는 제2모터를 포함하는 청소 로봇.
제 3 항에 있어서,
상기 본체가 목표 위치로 주행하도록 바닥면과 접촉하는 상기 패드의 접촉 위치와 상기 패드의 회전 방향을 결정하여 상기 구동 어셈블리를 제어하는 제어부를 더 포함하는 청소 로봇.
제 8 항에 있어서,
상기 패드는 제1패드와 제2패드를 포함하고,
상기 구동 어셈블리는 상기 제1패드를 구동시키는 제1구동 어셈블리와, 상기 제2패드를 구동시키는 제2구동 어셈블리를 포함하는 청소 로봇.
제 9 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 본체의 주행이 제자리 주행이면 상기 제1패드와 상기 제2패드에 작용하는 마찰력의 방향이 서로 반대가 되도록 상기 제1구동 어셈블리와 제2구동 어셈블리를 각각 제어하는 청소 로봇.
제 9 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 본체의 주행이 전진 주행이면 상기 전진 방향과 반대 방향의 마찰력이 상기 제1패드와 상기 제2패드에 각각 작용하도록 상기 제1구동 어셈블리와 제2구동 어셈블리를 각각 제어하는 청소 로봇.
제 9 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 본체의 주행이 측면 주행이면 상기 측면 방향과 반대 방향의 마찰력이 상기 제1패드와 상기 제2패드에 각각 작용하도록 상기 제1구동 어셈블리와 제2구동 어셈블리를 각각 제어하는 청소 로봇.
제 9 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 본체의 주행이 사선 주행이면 상기 사선 방향과 반대 방향의 마찰력이 상기 제1패드와 상기 제2패드에 각각 작용하도록 상기 제1구동 어셈블리와 제2구동 어셈블리를 각각 제어하는 청소 로봇.
제 8 항에 있어서,
상기 패드는 제1패드, 제2패드, 제3패드 및 제4패드를 포함하고,
상기 구동 어셈블리는 상기 제1패드를 구동시키는 제1구동 어셈블리와, 상기 제2패드를 구동시키는 제2구동 어셈블리, 상기 제3패드를 구동시키는 제3구동 어셈블리와, 상기 제4패드를 구동시키는 제4구동 어셈블리를 포함하는 청소 로봇.
제 14 항에 있어서,
상기 제3 구동 어셈블리는 상기 제3패드를 회전축을 중심으로 회전시키는 회전 가변 부재를 포함하고,
상기 제4 구동 어셈블리는 상기 제4패드를 회전축을 중심으로 회전시키는 회전 가변 부재를 포함하는 청소 로봇
제 15 항에 있어서, 상기 제어부는,
맵 정보에 기초하여 청소 영역의 공간 정보를 획득하고, 상기 청소 영역의 공간 정보에 기초하여 주행 경로 및 주행 패턴을 생성하고, 상기 주행 경로 및 주행 패턴에 기초하여 상기 본체를 주행하도록 제어하는 청소 로봇.
제 16 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 청소 영역을 복수 셀로 구획하고, 상기 복수 셀의 정보에 기초하여 주행 경로 및 주행 패턴을 생성하는 청소 로봇.
제 16 항에 있어서, 상기 주행 패턴은,
상기 본체의 길이보다 작은 길이의 지름을 가진 곡선 패턴을 포함하는 청소 로봇.
제 8 항에 있어서,
상기 본체의 위치를 검출하는 위치 검출부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 본체의 현재의 위치로부터 목표 청소 위치 정보에 기초하여 주행 방향을 전환해야 하는지 판단하고, 주행 방향 전환 시에 상기 패드가 접촉하는 위치 및 회전 방향이 변경되도록 구동 어셈블리를 각각 제어하는 청소 로봇.
제 8 항에 있어서,
청소 영역 내의 장애물을 검출하는 장애물 검출부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 청소 영역의 맵 정보를 획득하기 위한 벽면 추종을 수행해야 하는지 판단하고, 상기 벽면 추종을 수행해야 한다고 판단되면 상기 장애물 검출부를 이용하여 벽면을 검출하고, 상기 검출된 벽면의 경계선의 방향과 본체의 주행 방향이 일치되도록 상기 패드의 구동 어셈블리를 이용하여 상기 본체를 회전시키고 상기 검출된 벽면을 추종하는 청소 로봇.
제 8 항에 있어서,
청소 영역 내의 장애물을 검출하는 장애물 검출부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 장애물이 검출되면 주행 경로 또는 주행 패턴을 변경하는 청소 로봇.
제 8 항에 있어서,
바닥면의 얼룩을 검출하는 얼룩 검출부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 얼룩이 검출되면 주행 경로 또는 주행 패턴을 변경하는 청소 로봇.
제 22 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 얼룩검출부를 통해 감지된 얼룩의 정도에 따라, 상기 패드를 기울이는 각도를 조절하여 청소 바닥면과 접촉하는 마찰력을 가변하거나 또는 상기 주행 패턴을 가변하는 청소 로봇.
본체;
상기 본체의 하부에 장착되어 청소를 수행하는 복수의 패드;
상기 복수의 패드를 구동시키는 복수의 구동 어셈블리를 포함하고,
상기 복수의 구동 어셈블리는, 상기 복수의 패드에 작용하는 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향을 각각 조정하여 상기 본체가 목표 위치로 이동하도록 하는 청소 로봇.
제 24 항에 있어서,
상기 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향에 기초하여 바닥면과 접촉하는 상기 패드의 접촉 위치와 상기 패드의 회전 방향을 결정하여 상기 구동 어셈블리를 제어하는 제어부를 더 포함하는 청소 로봇.
제 25 항에 있어서, 상기 제어부는,
목표 위치 정보와 상기 본체의 현재 위치 정보에 기초하여 이동 거리 및 이동 방향을 획득하고, 상기 획득된 이동 거리 및 이동 방향에 기초하여 벡터 정보를 획득하고, 상기 벡터 정보에 기초하여 상기 주행을 제어하는 청소 로봇.
제 25 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 주행 중 상기 본체의 자세를 유지시킨 상태에서 상기 마찰력의 작용 방향과 작용 위치를 조정하는 청소 로봇.
제 25 항에 있어서,
상기 본체에 장착되되 상기 본체의 전후좌우 면에 각각 장착되고 청소 영역 내의 장애물을 검출하는 복수의 장애물 검출부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 장애물이 검출된 방향과 주행 방향에 대응하는 면에 장착된 장애물 검출부의 동작을 제어하는 청소 로봇.
목표 위치를 확인하고,
상기 목표 위치에 기초하여 본체의 하부에 장착된 복수의 패드의 기울기 및 회전 방향을 각각 결정하고,
상기 복수의 패드를 상기 결정된 기울기를 조정하고, 상기 결정된 회전 방향으로 동작시켜 상기 본체가 상기 목표 위치로 이동하는 청소 로봇의 제어 방법.
제 29 항에 있어서, 상기 복수 패드의 기울기 및 회전 방향을 각각 결정하는 것은,
상기 목표 위치의 정보와 현재 위치의 정보를 확인하고,
상기 확인된 현재 위치의 정보 및 목표 위치의 정보에 기초하여 본체의 이동 거리 및 이동 방향을 획득하고,
상기 이동 거리 및 이동 방향에 기초하여 상기 복수의 패드와 바닥 면 사이에서 작용하는 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향을 각각 결정하고,
상기 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향에 기초하여 상기 복수 패드의 기울기 및 회전 방향을 각각 결정하는 것을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
제 29 항에 있어서,
상기 목표 위치의 정보에 기초하여 주행 방향의 전환 시점인지 판단하고,
상기 주행 방향의 전환 시점이라고 판단되면 상기 복수의 패드에 구동력을 각각 인가하는 복수의 구동 어셈블리의 구동을 각각 제어하여 상기 마찰력이 작용하는 접촉 영역의 위치 및 마찰력의 작용 방향을 변경하는 것을 더 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
제 31 항에 있어서, 상기 마찰력이 작용하는 접촉 영역의 위치 및 마찰력의 작용 방향을 변경하는 것은,
상기 본체의 자세를 유지시킨 상태에서 상기 마찰력의 작용 방향과 작용 위치를 변경하는 것을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
제 30 항에 있어서, 상기 본체의 이동 거리 및 이동 방향을 획득하는 것은,
상기 본체의 이동 거리 및 이동 방향을 이용하여 벡터 정보 획득하는 것을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
제 29 항에 있어서,
청소 영역의 맵 정보를 획득하기 위한 벽면 추종을 수행해야 하는지 판단하고,
상기 벽면 추종을 수행해야 한다고 판단되면 상기 장애물 검출부를 이용하여 벽면을 검출하고,
상기 검출된 벽면의 경계선의 방향과 본체의 주행 방향이 일치되도록 상기 복수의 패드 어셈블리의 마찰력을 이용하여 상기 본체를 회전시키고,
상기 복수의 패드 어셈블리의 마찰력을 이용하여 상기 검출된 벽면을 추종하는 것을 더 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
제 34 항에 있어서,
상기 벽면 추종 중 전방에 장애물이 검출되면 상기 전방의 벽면 방향에 기초하여 상기 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향을 변경하고,
상기 벽면 추종 중 상기 장애물 검출부의 검출 신호에 기초하여 추종 중인 벽면이 검출되지 않는다고 판단되면 상기 장애물 검출부를 이용하여 주변의 벽면을 재검출하고, 상기 재검출된 벽면의 위치에 기초하여 상기 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향을 변경하는 것을 더 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
제 29 항에 있어서, 상기 주행 및 청소를 수행하는 것은,
맵 정보에 기초하여 청소 영역의 공간 정보를 획득하고,
상기 청소 영역의 공간 정보에 기초하여 상기 청소 영역을 복수 셀로 구획하고,
상기 복수 셀의 정보에 기초하여 주행 경로 및 주행 패턴을 생성하고,
상기 주행 경로 및 주행 패턴에 기초하여 상기 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향을 변경하면서 주행 및 청소를 수행하는 것을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
제 36 항에 있어서,
상기 청소 및 청소를 수행하면서 장애물을 검출하고,
상기 장애물이 검출되면 주행 경로 및 주행 패턴을 변경하는 것을 더 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
제 36 항에 있어서,
상기 청소 및 청소를 수행하면서 바닥면의 얼룩을 검출하고,
상기 얼룩이 검출되면 주행 패턴을 변경하는 것을 더 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
제 38 항에 있어서,
상기 얼룩이 검출되면 마찰력의 크기를 더 크게 조정하는 것을 더 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
제 29 항에 있어서,
청소 모드에 기초하여 청소의 강도를 판단하고,
상기 판단된 청소의 강도에 기초하여 상기 마찰력의 크기를 조정하는 것을 더 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
본체;
상기 본체의 하부에 장착되어 청소를 수행하는 복수의 패드 어셈블리;
상기 복수의 패드 어셈블리에 각각 구동력을 인가하는 구동 어셈블리;
장애물을 검출하는 검출부를 포함하고,
상기 구동 어셈블리는, 상기 검출된 장애물의 높이에 기초하여 상기 복수의 패드 어셈블리의 기울기를 각각 변경하는 청소 로봇.
제 41 항에 있어서, 상기 구동 어셈블리는,
상기 검출된 장애물의 가로 폭에 기초하여 적어도 하나의 패드 어셈블리의 수직방향의 기울기 각도를 각각 조정하는 청소 로봇.
제 42 항에 있어서, 상기 수직 방향의 기울기 각도는,
평지 주행을 위한 패드 어셈블리의 기울기 각도보다 큰 각도인 청소 로봇.
제 41 항에 있어서,
상기 검출부는, 청소 영역의 영상을 수집하는 영상 수집부를 포함하고,
상기 구동 어셈블리는 상기 수집된 영상에 기초하여 장애물을 인식하고 인식된 장애물의 높이를 확인하는 것을 포함하는 청소 로봇.
제 41 항에 있어서, 상기 검출부는,
상기 장애물의 유무를 검출하는 제1검출부;
상기 장애물의 높이를 검출하는 제2검출부를 포함하는 청소 로봇.
제 45 항에 있어서,
상기 제1검출부는, 상기 패드 어셈블리에 작용하는 부하량을 검출하는 부하량 검출부를 포함하는 청소 로봇.
제 45 항에 있어서, 상기 제2검출부는,
적외선 센서, 레이저 센서 또는 초음파 센서인 청소 로봇.
제 41 항에 있어서, 상기 구동 어셈블리는,
상기 검출된 장애물의 높이가 기준 높이를 초과하면 회피 주행을 제어하는 청소 로봇.
제 48 항에 있어서, 상기 구동 어셈블리는,
상기 복수의 패드 어셈블리에 작용하는 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향을 각각 조정하여 주행 방향을 변경하는 청소 로봇.
제 41 항에 있어서, 상기 구동 어셈블리는,
상기 검출된 장애물의 높이가 기준 높이 이하이면 상기 장애물과 인접한 패드 어셈블리의 기울기의 각도를 일정 각도로 조정하고, 나머지 패드 어셈블리에 작용하는 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향을 각각 조정하여 상기 본체에 이동력을 인가하는 청소 로봇.
본체;
상기 본체의 하부에 장착되어 청소를 수행하는 복수의 패드 어셈블리;
상기 복수의 패드 어셈블리에 각각 구동력을 인가하는 구동 어셈블리;
단차를 검출하는 검출부를 포함하고,
상기 구동 어셈블리는, 상기 검출된 단차의 높이에 기초하여 적어도 하나의 패드 어셈블리의 기울기를 제어하고, 나머지 패드 어셈블리에 작용하는 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향을 조정하여 상기 본체가 상기 단차를 따라 이동하도록 하는 청소 로봇.
제 51 항에 있어서, 상기 구동 어셈블리는,
상기 적어도 하나의 패드 어셈블리의 기울기의 각도를 미리 설정된 최대 기울기 각도로 조정하는 청소 로봇.
제 51 항에 있어서, 상기 구동 어셈블리는,
상기 적어도 하나의 패드 어셈블리의 기울기의 각도를 상기 단차의 높이에 대응하는 각도로 조정하는 청소 로봇.
제 51 항에 있어서, 상기 구동 어셈블리는,
상기 적어도 하나의 패드 어셈블리가 상기 단차의 상측 면에 위치하면 상기 적어도 하나의 패드 어셈블리에 마찰력이 작용하도록 상기 적어도 하나의 패드 어셈블리의 회전을 제어하는 청소 로봇.
제 51 항에 있어서, 상기 구동 어셈블리는,
상기 단차의 면이 바닥 면보다 높으면 상기 적어도 하나의 패드 어셈블리의 기울기의 방향을 제1방향으로 조정하고, 상기 단차의 면이 바닥 면보다 낮으면 상기 적어도 하나의 패드 어셈블리의 기울기의 방향을 제2방향으로 조정하고,
상기 제1방향과 제2방향은 서로 반대 방향인 청소 로봇.
제 51 항에 있어서, 상기 구동 어셈블리는,
상기 검출된 단차의 높이가 기준 높이를 초과하면 상기 단차를 회피하도록 상기 복수의 패드 어셈블리의 동작을 제어하는 청소 로봇.
목표 위치를 확인하고,
상기 목표 위치에 기초하여 본체의 하부에 장착된 복수의 패드 어셈블리의 기울기 및 회전 방향을 각각 결정하고,
상기 복수의 패드 어셈블리를 상기 결정된 기울기를 조정하고, 상기 결정된 회전 방향으로 동작시켜 상기 본체가 상기 목표 위치로 평지 주행하도록 하고,
상기 평지 주행을 수행하면서 장애물을 검출하고,
상기 장애물이 검출되면 장애물의 높이에 기초하여 상기 복수의 패드 어셈블리 중 적어도 하나의 패드 어셈블리의 기울기를 제어하고,
상기 복수의 패드 어셈블리 중 상기 적어도 하나의 패드 어셈블리를 제외한 패드 어셈블리에 작용하는 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향을 조정하여 상기 본체가 상기 단차를 따라 이동하도록 하는 청소 로봇의 제어 방법.
제 57 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 패드 어셈블리의 기울기 각도는, 상기 적어도 하나의 패드 어셈블리를 제외한 패드 어셈블리의 기울기 각도보다 큰 각도인 청소 로봇.
제 57 항에 있어서, 상기 장애물을 검출하는 것은,
주행 방향의 전방의 영상을 수집하는 것을 포함하고,
상기 수집된 영상에서 장애물을 인식하는 것을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
제 57 항에 있어서, 상기 장애물을 검출하는 것은,
상기 복수의 패드 어셈블리의 부하량을 검출하고
상기 검출된 부하량에 기초하여 장애물을 인식하는 것을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
제 57 항에 있어서,
상기 검출된 장애물의 높이가 기준 높이를 초과하면 회피 주행을 제어하는 것을 더 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
제 61 항에 있어서, 상기 회피 주행은,
상기 복수의 패드 어셈블리에 작용하는 마찰력의 작용 위치 및 작용 방향을 각각 조정하여 주행 방향을 변경하는 것을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
제 57 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 패드 어셈블리의 기울기를 제어하는 것은,
상기 적어도 하나의 패드 어셈블리의 기울기의 각도를 미리 설정된 최대 기울기 각도로 제어하는 것을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
제 57 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 패드 어셈블리의 기울기를 제어하는 것은,
상기 단차의 높이를 확인하고,
상기 확인된 단차의 높이에 대응하는 각도를 확인하고,
상기 적어도 하나의 패드 어셈블리의 기울기의 각도를 상기 확인된 각도로 제어하는 것을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
제 57 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 패드 어셈블리가 상기 단차의 상측 면에 위치하면 상기 적어도 하나의 패드 어셈블리에 마찰력이 작용하도록 상기 적어도 하나의 패드 어셈블리의 회전을 제어하는 것을 더 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.