KR20160057371A - 로봇 청소기 및 이의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

로봇 청소기의 제어 방법이 개시된다. 본 발명은, 전체 청소 영역을 소영역별로 구분하고, 상기 소영역 내의 이동 경로와, 상기 소영역 간의 연결점을 이용하여 전체 경로를 용이하게 산출하고, 전체 청소 영역이 증가하거나 미청소 영역을 탐색한 경우에 전체 청소 지도를 다시 생성하지 아니하고, 미리 저장된 소영역 내의 이동 경로와, 상기 소영역 간의 연결점을 이용하여 전체 경로를 용이하게 갱신함으로써 전체 이동 경로나 전체 청소 지도를 생성하는 연산량, 및 연산 시간을 줄이고, 저장 부담을 경감하며, 최적의 이동 성능을 유지할 수 있고, 청소 성능 및 청소 효율을 제고한다.

Description

로봇 청소기 및 이의 제어 방법{ROBOT CLEANER AND CONTROLLING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 로봇 청소기에 관한 것으로서, 특히 소영역 간의 연결점이나, 또는 소영역 내의 이동 경로와 상기 연결점에 따라 전체 경로를 산출하고, 이에 따라 이동 또는 청소함으로써 이동 성능 및 청소 성능이 개선된 로봇 청소기 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일 부분을 담당하여 왔다. 최근에는 로봇을 응용한 분야가 더욱 확대되어, 의료용 로봇, 우주 항공 로봇 등이 개발되고, 일반 가정에서 사용할 수 있는 가정용 로봇도 만들어지고 있다.

상기 가정용 로봇의 대표적인 예는 로봇 청소기로서, 일정 영역을 스스로 주행하면서 주변의 먼지 또는 이물질을 흡입하여 청소하는 가전기기의 일종이다. 이러한 로봇 청소기는 일반적으로 충전 가능한 배터리를 구비하고, 주행 중 장애물을 피할 수 있는 장애물 센서를 구비하여 스스로 주행하며 청소할 수 있다.

상기 로봇 청소기가 스스로 주행하면서 영역을 모두 청소하기 위해서는 청소지도를 작성하고, 작성된 청소지도 내에서 청소가 된 영역과 청소를 하여야 할 영역 등 청소 영역을 판단할 수 있어야 한다.

상기 로봇 청소기는, 청소 공간 내부를 이동할 때 장애물을 회피하고, 최단거리로 이동하기 위해서 이동 경로를 생성하는 과정이 필요하다. 이때, 종래 기술에 따른 로봇 청소기는, 상기 청소 공간이 증가할수록 전체 이동 경로나 최단 거리를 산출하기 위하여 많은 연산 시간이 필요한 문제점이 있다. 또한, 종래 기술에 따른 로봇 청소기는, 전체 경로나 최단 거리를 연산하기 위하여 전체 청소 영역에 대한 청소 지도를 알아야 하고, 이에 따라 상기 전체 청소 영역에 대한 청소 지도를 저장하기 위하여 많은 양의 메모리가 필요한 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전체 청소 영역을 소영역별로 구분하고, 상기 소영역 간의 연결점이나, 또는 상기 소영역 내의 이동 경로 및 상기 소영역 간의 연결점을 이용하여 전체 경로를 용이하게 산출할 수 있도록 한 로봇 청소기 및 이의 제어 방법을 제공함에 일 목적이 있다.

또한, 본 발명은 전체 청소 영역이 증가하거나 미청소 영역을 탐색한 경우에 전체 청소 지도를 다시 생성하지 아니하고, 미리 저장된 소영역 내의 이동 경로와, 상기 소영역 간의 연결점을 이용하여 전체 경로를 용이하게 갱신할 수 있도록 한 로봇 청소기 및 이의 제어 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.

일 측면에 따른 로봇 청소기의 제어 방법은, 청소 영역을 복수의 소영역으로 구분하여 구분된 복수의 소영역들의 경계선에 연결점을 생성하면서 청소를 수행하는 단계; 및 청소 영역이 증가하는 경우, 증가한 청소 영역과 인접한 소영역들과의 연결점에서부터 증가한 청소 영역내의 이동 경로를 생성하는 단계를 포함한다.

상기 증가한 청소 영역을 소영역으로 구분하는 단계를 더 포함한다.

상기 증가한 청소 영역에서 구분된 소영역 들의 경계선에 연결점이 추가로 생성되는 단계를 더 포함한다.

로봇 청소기의 현재 위치에서 상기 증가한 청소 영역으로 이동하고자 하는 경우, 로봇 청소기의 현재 위치에서 현재 위치가 포함된 소영역과 인접한 소영역과의 연결점까지의 경로를 연산하는 단계를 더 포함한다.

상기 증가한 청소 영역에서는 로봇 청소기가 지그재그 주행 패턴으로 주행한다.

상기 소영역 내의 이동경로, 상기 소영역들 간의 경계선에 생성된 연결점 중 하나 이상의 정보를 출력하는 단계를 더 포함한다.

현재 청소 상태를 출력하는 단계를 더 포함한다.

상기 청소 영역과 상기 증가한 청소 영역 내에서 이동 시에는 전방이나 상방의 영상을 카메라를 이용하여 촬영하여 로봇 청소기의 절대 위치를 판단한다.

본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어 방법은, 미리 저장된 소영역의 연결점이나, 또는 소영역 내의 이동 경로 및 상기 연결점을 이용하여 전체 경로를 용이하게 산출함으로써 이동 경로를 연산하는 연산량, 연산 시간을 줄일 수 있고, 최적의 이동 성능을 유지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어 방법은 전체 청소 영역이 증가하거나 미청소 영역을 탐색한 경우에 전체 청소 지도를 다시 생성하지 아니하고, 미리 저장된 소영역 내의 이동 경로와, 상기 소영역 간의 연결점을 이용하여 전체 경로를 용이하게 갱신함으로써 전체 청소 지도를 생성하는 연산량, 및 연산 시간을 줄이고, 저장 부담을 경감하며, 최적의 이동 성능을 유지할 수 있고, 청소 성능 및 청소 효율을 제고한다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기의 외관을 개략적으로 보인 사시도;
도 2는 본 발명에 따른 로봇 청소기의 구성을 개략적으로 보인 블록도;
도 3은 본 발명에 있어서, 복수의 소영역들 내의 이동 경로 및 상기 소영역 간의 연결점을 이용하여 전체 경로를 산출하는 동작을 설명하기 위한 도;
도 4는 본 발명에 있어서, 복수의 소영역들 간의 연결점을 이용하여 전체 경로를 산출하는 동작을 설명하기 위한 도;
도 5는 본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 로봇 청소기 및 로봇 청소기의 제어 방법을 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 로봇 청소기는, 하나 이상의 바퀴를 구동하여 로봇 청소기를 이동하는 구동유닛(500)과, 청소 영역을 복수의 소영역들로 구분하여 상기 소영역 간의 연결점이나, 또는 상기 소영역 내의 이동 경로 및 상기 연결점을 근거로 전체 경로를 산출하고, 상기 구동유닛(500)을 제어하는 제어유닛(200)과, 상기 소영역 내의 이동 경로, 상기 소영역 간의 연결점, 및 상기 전체 경로를 저장하는 저장유닛(300)을 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 로봇 청소기에 있어서, 상기 제어유닛(200)은, 상기 연결점을 통하여 상기 소영역 내의 이동 경로들을 연결하여 상기 전체 경로를 산출하고, 로봇 청소기가 상기 전체 경로에 따라 이동 또는 청소하도록 한다.

도 3을 참조하면, 상기 로봇 청소기는 청소 영역을 탐색하여 청소 지도를 생성하고, 상기 청소 영역을 복수의 소영역들로 구분한다. 상기 제어유닛(200)은, 상기 복수의 소영역들 내에서의 이동 경로를 생성하고, 상기 소영역들 간의 연결점을 생성한다. 또한, 상기 제어유닛(200)은 상기 연결점을 통해 상기 소영역 내의 이동 경로들을 서로 연결함으로써 전체 경로를 용이하게 산출할 수 있다. 상기 로봇 청소기는 상기 산출된 전체 경로에 따라 이동하거나 청소를 수행하게 된다.

본 발명에 따른 로봇 청소기에 있어서, 상기 제어유닛(200)은, 상기 연결점들을 연결하여 상기 전체 경로를 산출하고, 로봇 청소기가 상기 전체 경로에 따라 이동 또는 청소하도록 한다.

도 4를 참조하면, 상기 로봇 청소기는 청소 영역을 탐색하여 청소 지도를 생성하고, 상기 청소 영역을 복수의 소영역들로 구분한다. 여기서, 상기 복수의 소영역들은 복수의 연결점을 통해 인접한 소영역들과 연결된다. 상기 제어유닛(200)은, 상기 연결점들 간의 최단 경로를 연결하고, 상기 연결점들 간의 최단 경로를 서로 연결함으로써 전체 경로를 산출한다. 상기 제어유닛(200)은 상기 구동유닛(500)에 구동 신호를 전달하여 산출된 전체 경로에 따라 로봇 청소기를 이동시키거나, 산출된 전체 경로에 따라 로봇 청소기를 목표 소영역에 이동시킨 후 해당 소영역을 청소하도록 한다. 즉, 상기 로봇 청소기가 현재 위치에서 다른 소영역으로 이동하고자 하는 경우, 상기 제어유닛(200)은 현재 위치에서 현재 위치가 포함된 소영역과 인접한 소영역과의 연결점까지의 경로만 연산하면 이동하고자 하는 소영역까지의 전체 경로를 생성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 로봇 청소기에 있어서, 상기 제어유닛(200)은, 상기 청소 영역이 증가하는 경우, 상기 저장유닛(300)에 저장된 소영역들 중 상기 증가된 청소 영역에 인접한 소영역들과의 연결점으로부터 이동 경로를 생성한다. 미청소 영역을 발견하는 등 청소 영역이 증가하는 경우, 상기 제어유닛(200)은 상기 증가한 청소 영역을 소영역으로 구분하거나, 전체를 대상으로 하여 상기 증가한 청소 영역 내에 이동 경로를 생성하고, 상기 생성된 이동 경로를 인접한 소영역의 연결점에 연결한다. 그런 다음, 상기 제어유닛(200)은 미리 저장된 전체 경로에 상기 증가한 청소 영역에 대한 이동 경로를 추가함으로써 용이하게 수정된 전체 경로를 산출할 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 로봇 청소기는, 상기 청소 영역 내의 장애물을 검출하는 장애물 검출유닛(120)과, 하나 이상의 센서를 구비하여 로봇 청소기의 위치를 인식하는 위치 인식유닛(110)을 더 포함하여 구성된다.

상기 위치 인식유닛(110)으로는 빛을 이용하여 하방 영상 정보를 획득하는 옵티컬 플로우 센서, 로봇 청소기의 바퀴를 구동하는 휠모터와 연결되어 속도를 검출하는 인코더, 로봇 청소기의 회전 속도를 검출하는 자이로 센서 중 하나 이상의 센서를 사용할 수 있다. 또한, 상기 위치 인식유닛(110)으로 전방이나 상방의 영상을 촬영하여 로봇 청소기의 절대 위치를 판단하는 카메라를 사용할 수도 있다.

상기 장애물 검출유닛(120)으로는 초음파 센서(Supersonic Sensor), 적외선 센서(Infra Red Sensor), RF 센서(Radio Frequency Sensor) 등의 신호를 송신하여 수신된 신호를 통해 장애물의 위치 및 장애물과의 거리를 검출하는 거리 센서나, 장애물과의 충돌에 의해 장애물을 감지하는 충돌 센서 등을 이용할 수 있다.

본 발명에 따른 로봇 청소기는, 하나 이상의 버튼을 구비하여 상기 제어 명령을 직접 입력받는 입력유닛(600)을 더 포함하여 구성된다. 예를 들어, 상기 입력유닛(600)은 상기 청소 영역, 청소 지도, 소영역, 연결점, 이동 경로, 및 전체 경로 등을 확인하는 명령을 입력하는 확인버튼, 설정하는 명령을 입력하는 설정버튼, 재설정하는 명령을 입력하는 재설정버튼, 설정된 영역들을 삭제하는 명령을 입력하는 삭제버튼, 상기 설정된 영역들을 근거로 청소 동작을 수행하는 명령을 입력하는 청소시작버튼, 청소 동작을 정지하는 명령을 입력하는 정지버튼 중 하나 이상의 입력 버튼을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 로봇 청소기는, 소영역 내의 이동 경로, 상기 소영역 간의 연결점, 및 상기 전체 경로 중 하나 이상의 정보를 출력하는 출력유닛(700)을 더 포함하여 구성된다. 상기 출력유닛(700)은 상기 장애물 검출유닛(120)이나, 상기 위치 인식유닛(110)을 통해 검출되거나 인식된 정보들을 출력한다. 상기 출력유닛(700)은 상기 청소 영역, 상기 제어유닛(300)을 통해 생성된 청소 지도, 상기 청소 영역들을 구분한 복수의 소영역들, 상기 소영역들의 연결점, 이동 경로, 전체 경로 등을 표시한다. 또한, 상기 출력유닛(700)은 로봇 청소기를 구성하는 각 유닛들의 현재 상태와, 현재 청소 상태 등의 상태 정보들을 더 표시할 수 있다. 상기 출력유닛(700)은 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED), 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마표시패널(Plasma Display Panel), 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 중 어느 하나의 소자로 형성될 수 있다. 이때, 상기 입력유닛(600)과 출력유닛(700)은 입력 및 출력이 모두 가능한 터치스크린의 형태를 가질 수 있다.

본 발명에 따른 로봇 청소기는, 충전 가능한 전원 공급 수단을 구비하여 로봇 청소기 내로 전원을 공급하는 전원유닛(400)을 더 포함하여 구성된다. 상기 전원유닛(400)은 로봇 청소기가 이동하고, 청소를 수행하는데 따른 동작 전원을 공급하며, 내에 구비된 배터리 잔량이 부족하면 충전대로부터 충전 전류를 공급받아 충전한다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어 방법은, 청소 영역을 탐색하는 단계(S100)와, 상기 청소 영역을 복수의 소영역들로 구분하는 단계(S210)와, 상기 소영역 내의 이동 경로를 생성하는 단계(S220)와, 상기 소영역 간의 연결점을 생성하는 단계(미도시)와, 상기 소영역 내의 이동 경로 및 상기 소영역 간의 연결점을 포함한 소영역 정보를 저장하는 단계(S230)와, 상기 연결점이나, 또는 상기 소영역 내의 이동 경로 및 상기 연결점을 근거로 전체 경로를 산출하는 단계(S240)를 포함하여 구성된다. 본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어 방법은, 상기 산출된 전체 경로를 저장하는 단계(S250)를 더 포함하여 구성된다. 이하 장치의 구성은 도 1 및 도 2를 참조한다.

본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어 방법에 있어서, 상기 전체 경로를 산출하는 단계(S240)는, 상기 연결점들을 연결하여 상기 전체 경로를 산출하는 과정을 포함한다.

도 4를 참조하면, 상기 로봇 청소기는 청소 영역을 탐색하여 청소 지도를 생성하고, 상기 청소 영역을 복수의 소영역들로 구분한다. 또한, 상기 복수의 소영역들은 복수의 연결점을 통해 인접한 소영역들과 연결된다. 상기 제어 방법은, 상기 연결점들 간의 최단 경로를 연결하고, 상기 연결점들 간의 최단 경로를 서로 연결함으로써 전체 경로를 산출한다. 상기 제어 방법은, 산출된 전체 경로에 따라 로봇 청소기를 이동시키거나, 산출된 전체 경로에 따라 로봇 청소기를 목표 소영역에 이동시킨 후 해당 소영역을 청소하도록 한다. 즉, 상기 로봇 청소기가 현재 위치에서 다른 소영역으로 이동하고자 하는 경우, 상기 제어 방법은, 현재 위치에서 현재 위치가 포함된 소영역과 인접한 소영역과의 연결점까지의 경로만 연산하면 이동하고자 하는 소영역까지의 전체 경로를 생성할 수 있다.

본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어 방법에 있어서, 상기 전체 경로를 산출하는 단계(S240)는, 상기 연결점을 통하여 상기 소영역 내의 이동 경로들을 연결하여 상기 전체 경로를 산출하는 과정을 포함한다.

도 3을 참조하면, 상기 로봇 청소기는 청소 영역을 탐색하여 청소 지도를 생성하고, 상기 청소 영역을 복수의 소영역들로 구분한다. 또한, 상기 제어 방법은, 상기 복수의 소영역들 내에서의 이동 경로를 생성하고, 상기 소영역들 간의 연결점을 생성한다. 상기 제어 방법은, 상기 연결점을 통해 상기 소영역 내의 이동 경로들을 서로 연결함으로써 전체 경로를 용이하게 산출할 수 있다. 상기 로봇 청소기는 상기 산출된 전체 경로에 따라 이동하거나 청소를 수행하게 된다.

본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어 방법은, 상기 청소 영역이 증가하면, 증가한 청소 영역 내의 이동 경로를 생성하는 단계(S310)와, 상기 저장된 전체 경로에 상기 증가한 청소 영역 내의 이동 경로를 추가하는 단계(S330)를 더 포함하여 구성된다. 또한, 상기 제어 방법은, 상기 증가한 청소 영역과 인접한 소영역을 탐색하는 단계(미도시)를 더 포함하고, 상기 증가한 청소 영역 내의 이동 경로를 생성하는 단계(S310)는, 상기 인접한 소영역과의 연결점으로부터 상기 증가한 청소 영역 내의 이동 경로를 생성하는 것을 특징으로 한다. 상기 제어 방법은, 상기 이동 경로 및 연결점을 포함한 증가한 영역 정보를 저장하는 단계(S320)를 더 포함할 수 있다.

상기 제어 방법은, 상기 청소 영역이 증가하는 경우, 상기 저장유닛에 저장된 소영역들 중 상기 증가된 청소 영역에 인접한 소영역들과의 연결점으로부터 이동 경로를 생성한다. 미청소 영역을 발견하는 등 청소 영역이 증가하는 경우, 상기 제어 방법은 상기 증가한 청소 영역을 소영역으로 구분하거나, 전체를 대상으로 하여 상기 증가한 청소 영역 내에 이동 경로를 생성하고, 상기 생성된 이동 경로를 인접한 소영역의 연결점에 연결한다. 그런 다음, 상기 제어 방법은 미리 저장된 전체 경로에 상기 증가한 청소 영역에 대한 이동 경로를 추가함으로써 용이하게 수정된 전체 경로를 산출할 수 있다.

본 발명에 따른 로봇 청소기 및 로봇 청소기의 제어 방법은, 소영역(Cell) 단위로 청소를 하고, 상기 소영역 내에서 인접한 소영역과의 연결점을 저장한 다음, 상기 연결점 간의 이동 경로를 저장한다. 이때, 상기 이동 경로는 연결점 간의 최단 경로이거나, 탐색된 이동 경로이거나, 청소를 수행하는 방식에 따른 이동 경로이다. 그런 다음, 상기 로봇 청소기 및 로봇 청소기의 제어 방법은, 상기 청소 영역이 확장되면, 상기 저장된 소영역과의 연결점까지만 이동 경로를 생성하고, 이후의 경로는 미리 저장된 경로를 따라가도록 한다. 이렇게 함으로써, 본 발명에 따른 로봇 청소기 및 이의 제어 방법은, 이동이나 청소를 성공적으로 수행한 이동 경로를 계속 저장하고 업데이트할 수 있게 됨으로써 연산 시간이 단축되고, 이동 성능이 향상된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 로봇 청소기 및 이의 제어 방법은, 전체 청소 영역을 소영역별로 구분하고, 상기 소영역 내의 이동 경로와, 상기 소영역 간의 연결점을 이용하여 전체 경로를 용이하게 산출하고, 전체 청소 영역이 증가하거나 미청소 영역을 탐색한 경우에 전체 청소 지도를 다시 생성하지 아니하고, 미리 저장된 소영역 내의 이동 경로와, 상기 소영역 간의 연결점을 이용하여 전체 경로를 용이하게 갱신함으로써 전체 이동 경로나 전체 청소 지도를 생성하는 연산량, 및 연산 시간을 줄이고, 저장 부담을 경감하며, 최적의 이동 성능을 유지할 수 있고, 청소 성능 및 청소 효율을 제고한다.

Claims (8)

1. 청소 영역을 복수의 소영역으로 구분하여 구분된 복수의 소영역들의 경계선에 연결점을 생성하면서 청소를 수행하는 단계;
   청소 영역이 증가하는 경우, 증가한 청소 영역과 인접한 소영역들과의 연결점에서부터 증가한 청소 영역내의 이동 경로를 생성하는 단계를 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 증가한 청소 영역을 소영역으로 구분하는 단계를 더 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 증가한 청소 영역에서 구분된 소영역 들의 경계선에 연결점이 추가로 생성되는 단계를 더 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   로봇 청소기의 현재 위치에서 상기 증가한 청소 영역으로 이동하고자 하는 경우, 로봇 청소기의 현재 위치에서 현재 위치가 포함된 소영역과 인접한 소영역과의 연결점까지의 경로를 연산하는 단계를 더 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 증가한 청소 영역에서는 로봇 청소기가 지그재그 주행 패턴으로 주행하는 로봇 청소기의 제어 방법.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 소영역 내의 이동경로, 상기 소영역들 간의 경계선에 생성된 연결점 중 하나 이상의 정보를 출력하는 단계를 더 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.
7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   현재 청소 상태를 출력하는 단계를 더 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.
8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 청소 영역과 상기 증가한 청소 영역 내에서 이동 시에는 전방이나 상방의 영상을 카메라를 이용하여 촬영하여 로봇 청소기의 절대 위치를 판단하는 로봇 청소기의 제어 방법.

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