KR20180033837A - 유리창 청소 로봇 및 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일 실시예에 따른 유리창 청소 로봇 제어 방법은 초음파 센서를 통해 주변의 유리창 프레임들과 유리창 청소 로봇과의 거리를 감지하여, 청소 대상 영역을 특정하는 단계; 청소 대상 영역에서, 거리에 기초하여 유리창 청소 로봇의 초기 부착 위치를 검출하는 단계; 청소 대상 영역에서 유리창 청소 로봇이 초기 이동을 통해, 유리창 청소 로봇의 이동 경로를 설정한 이동맵을 생성하는 단계; 및 이동 경로에 따라 유리창 청소 로봇을 이동시켜 청소 작업을 수행시키는 단계를 포함한다.

Description

유리창 청소 로봇 및 제어 방법{WINDOW CLEANING ROBOT AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME}

본 발명은 유리창 청소 로봇에 관한 것이다.

일반적으로 건물의 벽면에 설치된 유리창은 외부의 먼지, 공해 등의 영향으로 쉽게 오염되어 미관을 해치거나 채광성이 떨어지기 쉽다. 따라서, 건물의 외벽에 설치되는 유리창들의 경우 청소를 자주 하는 것이 바람직하다.

건물의 외부에 설치된 유리창을 청소하기 위해 건물의 옥상에 매달린 로프에 의존하거나 곤돌라를 이용하여 작업자가 수작업으로 청소 작업을 수행하였다.

이와 같은 고층 건물의 외벽이나 유리창을 사람이 직접 청소하는 경우 많은 작업 인력이 필요하며, 그 청소 대상 구역이 너무 넓어 곤돌라에서 작업자의 손이 미치지 못하거나, 청소 작업에 장시간이 소요되며 그 비용 지출이 과대하다는 문제점이 있었다. 또한, 초고층 건물을 사람이 직접 청소 작업을 수행하는 경우에는 안전 사고의 위험을 항상 수반하고 있다.

또한, 일반 가정에서는, 유리창을 청소하기 위해 유리창을 창틀로부터 떼어 내어 유리창을 닦은 후 다시 유리창을 창틀에 장착시켜야 하는 번거로움이 있거나, 유리창 외부면을 닦기 위한 동작에 불편함과 번거로움이 있었다.

이러한 문제들로 인해 일반적으로 건물의 외벽 청소는 자주 이루어지지 못하고 있는 실정이며, 이에 따라 건물의 외관이 다양한 오염 물질로 인해 지저분한 상태로 유지되어 건물 및 도시 미관을 해치게 되는 문제가 있었다.

이와 관련하여, 대한민국공개특허 제 10-2005-0054766호(발명의 명칭: 로봇 청소기의 미끄럼감지장치)에서는 구동바퀴의 외측에 구동바퀴의 회전과 무관하게 자유회전되는 주행검출바퀴를 설치하고, 구동바퀴의 축에 관통되도록 배치됨과 아울어 일단부가 주행검출바퀴의 중앙부에 고정되는 회전축을 설치하며, 회전축의 타단부가 결합되도록 설치되어 회전축의 회전여부를 검출하여 구동바퀴의 미끄러짐여부를 검출하기 위한 엔코더를 구비하는 구성이 개시되어 있다.

하지만, 종래의 로봇 청소기는 수직, 수평 위치를 바퀴의 회전수 검출을 통하여 측정하였으며, 중력으로 제품이 미끄러지거나 이물질 등에 의해 바퀴가 공회전 할 경우 좌표 측정에 오차가 많이 발생하게 된다.

또한, 좌표 오차 발생으로 인해 지그재그 이동 청소에서 간격 조절의 문제가 발생하여, 청소가 안되는 구간 또는 중첩 구간이 많아져 청소시간이 길어지는 문제가 있다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 위치 정확도를 향상시키고, 청소 패턴을 효율적으로 개선할 수 있는 유리창 청소 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제1 측면에 따른 유리창 청소 로봇 제어 방법은, 초음파 센서를 통해 주변의 유리창 프레임들과 유리창 청소 로봇과의 거리를 감지하여, 청소 대상 영역을 특정하는 단계; 청소 대상 영역에서, 거리에 기초하여 유리창 청소 로봇의 초기 부착 위치를 검출하는 단계; 청소 대상 영역에서 유리창 청소 로봇이 초기 이동을 통해, 유리창 청소 로봇의 이동 경로를 설정한 이동맵을 생성하는 단계; 및 이동 경로에 따라 유리창 청소 로봇을 이동시켜 청소 작업을 수행시키는 단계를 포함한다.

한편, 본원의 제2 측면에 따른 유리창 청소 로봇은, 구동부를 포함하는 본체부, 본체부의 복수의 측면 중 적어도 하나 이상의 측면에 위치하고, 유리창 청소 로봇과 외부 대상체와의 거리를 감지하는 적어도 하나 이상의 초음파 센서; 초음파 센서를 통해 감지한 유리창 청소 로봇과 유리창 프레임 간의 거리에 기초하여 청소 동작을 제어하는 제어부를 포함하되, 제어부는 초음파 센서를 통해 주변의 유리창 프레임들과 유리창 청소 로봇과의 거리를 감지하여, 청소 대상 영역을 특정하고, 청소 대상 영역에서, 거리에 기초하여 유리창 청소 로봇의 초기 부착 위치를 검출하고, 청소 대상 영역에서 유리창 청소 로봇이 초기 이동을 통해, 유리창 청소 로봇의 이동 경로를 설정한 이동맵을 생성하고, 이동맵에 따라 유리창 청소 로봇을 이동시켜 청소 작업을 수행시킨다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 초음파 센서를 이용하여, 유리창 청소 로봇의 위치를 정확하게 파악할 수 있어, 위치 정확도를 향상시키고, 청소 패턴을 효율적으로 개선할 수 있는 효과가 크게 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의일 실시예에 따른 유리창 청소 로봇의 개략도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 유리창 청소 로봇의 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리창 청소 로봇의 이동맵을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리창 청소 로봇의 이동경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예 따른 유리창 청소 로봇 제어 방법의 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리창 청소 로봇의 청소 방법의 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.

본원은 유리창 청소 로봇에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명은 건물의 벽면에 설치된 유리창에 부착되어 청소하는 로봇에 관한 것이다. 하지만 이에 한정되지 않고, 일반 가정에서 일정 영역을 스스로 주행하면서 주변의 먼지 또는 이물질을 흡입하는 청소 로봇일 수 있다.

또한, 유리창 청소 로봇은 입력된 데이터에 따라 이동하면서 유리창의 청소를 수행할 수 있다. 이러한 유리창 청소 로봇은 배터리가 장착되어 배터리로부터 동작전원을 공급받으며, 소정의 중행수단에 따라 이동될 수 있다.

도 1은 본 발명의일 실시예에 따른 유리창 청소 로봇의 개략도이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 유리창 청소 로봇의 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리창 청소 로봇의 이동맵을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리창 청소 로봇의 이동경로를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예 따른 유리창 청소 로봇 제어 방법의 순서도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리창 청소 로봇의 청소 방법의 순서도이다.

우선, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 유리창 청소 로봇(100)에 대해서 설명한다.

유리창 청소 로봇(100)은 하부면에 청소 유닛이 구비되어, 하부면에 접촉된 면을 청소할 수 있다. 아울러, 유리창 청소 로봇(100)은 자성체에 의해 유리창의 양측면에 각각 부착되어 유리창을 청소하는 로봇일 수 있다.

도 1을 참조하면, 유리창 청소 로봇(100)은 구동부(161)를 포함하는 본체부(160), 복수의 센서부, 및 구동부(161) 및 센서부를 제어하는 제어부(150)를 포함한다.

본체부(160)는 소정의 형상으로 형성되어, 내부에 구동부(161), 센서부, 및 제어부(150)를 구비한다. 예시적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 본체부(160)는 직사각형 형상일 수 있으나, 이에 한하지는 않는다.

센서부는 후술되는 초음파 센서(110), 접촉센서(120), 기울기 센서(130), 및 온도센서(140) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

제어부(150)는 센서부로부터 전송된 데이터를 기초로하여, 구동부(161)를 제어할 수 있다.

이때, 제어부(150)는 상기 청소 동작과 관련된 일련의 동작을 수행하는 프로그램이나 산출된 이동맵이 저장되는 저장부, 상기 프로그램의 처리를 수행하는 프로세서, 각종 센서 또는 외부 기기와의 데이터 통신을 수행하는 통신 모듈을 포함한다.

초음파 센서(110)는 본체부(160)의 복수의 측면 중 적어도 하나 이상의 측면에 위치하고, 유리창 청소 로봇(100)과 외부 대상체와의 거리를 감지한다. 상술한 측면이란 도 1의 12시 방향, 3시 방향, 6시 방향, 및 9시 방향에 위치한 면이고, 외부 대상체는 유리창 프레임(200) 또는 장애물(O)일 수 있다.

초음파 센서(110)는 초음파를 송신하는 초음파 송신 센서(111) 및 장애물(O) 또는 유리창 프레임(200)에 반사된 초음파를 수신하는 초음파 수신 센서(112)를 포함할 수 있다. 하지만 이에 한하지 않고, 1개의 초음파 센서(110)에서 초음파를 송신 및 수신을 할 수도 있다.

제어부(150)는 초음파 센서(110)를 통해 감지한 유리창 청소 로봇(100)과 유리창 프레임(200) 간의 거리에 기초하여 청소 동작을 제어할 수 있다.

상세하게는, 제어부(150)는 초음파 센서(110)를 통해 주변의 유리창 프레임(200)들과 유리창 청소 로봇(100)과의 거리를 감지하여, 청소 대상 영역을 특정하고, 청소 대상 영역에서, 거리에 기초하여 유리창 청소 로봇(100)의 초기 부착 위치를 검출하고, 청소 대상 영역에서 유리창 청소 로봇(100)이 초기 이동을 통해, 유리창 청소 로봇(100)의 이동 경로를 설정한 이동맵을 생성하고, 이동맵에 따라 상기 유리창 청소 로봇을 이동시켜 청소 작업을 수행시킬 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

예시적으로, 초음파의 속도가 340m/s이고, 초음파가 반사되어 수신된 시간이 0.01초일 경우, 초음파 센서(110)로부터 장애물(O) 또는 유리창 프레임(200)까지의 거리는 3.4m일 수 있다.

또한, 유리창 청소 로봇(100)은 주변의 온도를 측정하는 온도센서(140)를 더 포함할 수 있다.

초음파는 온도에 따라 속도가 달라지기 때문에, 제어부(150)는 온도센서(140)에서 수신된 온도정보를 바탕으로 초음파의 속도를 보정하고, 보정된 초음파 속도를 기초로하여 초음파 센서(110)로부터 장애물(O) 또는 유리창 프레임(200)까지의 정확한 거리 데이터를 획득할 수 있다.

초음파 센서(110)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 본체부(160)의 일측면에 위치에 위치할 수 있다. 이때, 제어부(150)는 후술되는 기울기 센서(130)를 통해 수평 자세를 유지한 후, 90도씩 회전하면서 초음파 센서(110)를 통해 초기 부착 위치를 검출할 수 있다.

예시적으로, 제어부(150)는, 초음파 센서(110)가 본체부(160)의 하측면에 위치한 경우, 먼저 초음파 센서(110)로부터 유리창의 하부 프레임(220)까지의 거리를 감지하고, 반시계방향으로 90도 회전하여, 유리창의 우측 프레임(240)까지의 거리를 감지하고, 반시계방향으로 90도 회전하여, 유리창의 상부 프레임(210)까지의 거리를 감지하고, 반시계방향으로 90도 회전하여, 유리창의 좌측 프레임(230)까지의 거리를 감지할 수 있다.

또한, 초음파 센서(110)는 본체부(160)의 서로 대향하는 측면에 각각 위치할 수 있다.

예시적으로, 초음파 센서(110)는, 도3에 도시된 바와 같이, 본체부(160)의 상측면 및 하측면에 각각 위치할 수 있다. 이때, 제어부(150)는 유리창 프레임(200)까지의 거리를 감지하기 위해, 상측면 및 하측면에 각각 위치한 초음파 센서(110)로부터 상부 및 하부 프레임(210, 220)까지의 거리를 감지하고, 반시계방향 또는 시계방향으로 90도 회전하여, 좌측 및 우측 프레임(230, 240)까지의 거리를 감지할 수 있다.

2개의 초음파 센서(110)를 구비할 경우, 1개의 초음파 센서(110)를 구비한 유리창 청소 로봇(100)에 비해 초기 부착 위치를 좀 더 신속하게 검출할 수 있다.

또한, 초음파 센서(110)는, 도 4에 도시된 바와 같이 좌측면, 우측면, 상측면, 및 하측면에 각각 위치할 수 있다.

예시적으로, 초음파 센서(110)가 본체부(160)의 각각 측면에 모두 위치할 경우, 제어부(150)는 유리창 청소 로봇(100)을 회전시키지 않고, 초기 부착 위치를 신속하게 검출할 수 있는 장점이 있다.

기울기 센서(130)는 유리창 청소 로봇(100)의 기울기를 감지한다. 예시적으로, 기울기 센서(130)는 자이로 센서일 수 있다.

유리창에 유리창 청소 로봇(100)이 기울어지게 부착될 경우, 유리창 청소 로봇(100)은 초음파 센서(110)로부터 유리창 프레임(200)까지의 거리를 정확하게 감지할 수 없다. 이에 따라, 기울기 센서(130)를 통해 유리창 청소 로봇(100)의 기울기를 감지하여, 유리창 청소 로봇(100)의 위치를 정위치(수평상태)로 회전한 후, 초음파 센서(110)를 이용하여 장애물(O) 또는 유리창 프레임(200)까지의 거리를 감지하여, 정확하게 거리를 감지할 수있다.

또한, 유리창 청소 로봇(100)의 이동 시, 초음파 센서(110) 및 기울기 센서(130)를 통해 올바른 이동 경로로 이동하는지 판단할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 유리창 청소 로봇(100)은 초음파 센서(110)가 부착된 면과 수직된 면에 위치하는 접촉센서(120)를 더 포함할 수 있다.

다시 말해, 유리창 청소 로봇(100)은 본체부(160)의 일측면 또는 서로 대향하는 측면에만 초음파 센서(110)가 부착될 경우, 초음파 센서(110)가 부착되지 않은 면에 접촉센서(120)가 구비될 수 있다. 예시적으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 접촉센서(120)는 본체부(160)의 좌측면 및 우측면에 각각 위치할 수 있다.

또한, 접촉센서(120)는, 이동맵을 생성 또는 청소 시, 유리창 프레임(200) 및 장애물(O)에 접촉여부를 판단할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

또한, 유리창 청소 로봇(100)은 바퀴의 회전수를 카운트하는 엔코더를 더 포함할 수 있다.

다시 말해, 유리창 청소 로봇(100)은, 이동맵을 생성 또는 청소 시, 엔코더를 통해 카운트된 바퀴의 회전수를 기반으로 유리창 청소 로봇(100)의 이동거리를 감지하여, 초음파 센서(110)가 부착되지 않은 방향으로 위치를 획득할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

제어부(150)는 초음파 센서(110)를 통해 주변의 유리창 프레임들과 유리창 청소 로봇(100)과의 거리를 감지하여, 청소 대상 영역을 특정할 수 있다.

상세하게는, 제어부(150)은 초기 부착 위치에서 초음파 센서(110)를 통해 상측 프레임(210), 하측 프레임(220), 좌측 프레임(230), 및 우측 프레임(240)과 유리창 청소 로봇(100)과의 거리를 감지하여, 유리창 프레임(200)의 크기 데이터를 획득하여, 청소 대상 영역을 특정할 수 있다.

또한, 제어부(150)는 초음파 센서(110)를 통해 감지된 거리에 기초하여 유리창 청소 로봇(100)의 초기 부착 위치를 검출할 수 있다.

예시적으로, 유리창 청소 로봇(100)과 상측 프레임(210)과의 거리가 130cm 이고, 하측 프레임(220)과의 거리가 70cm 이고, 좌측 프레임(230)과의 거리가 40cm 이고, 우측 프레임(240)과의 거리가 170cm 일 경우, 청소 대상 영역은 가로 210cm, 세로 200cm이며, 유리창 청소 로봇(100)은 좌측 프레임(230)으로부터 40cm, 우측프레임(240)으로부터 170cm떨어진 거리에 부착된 것을 알 수 있다.

제어부(150)는 청소 대상 영역에서 유리창 청소 로봇(100)이 초기 이동을 통해 유리창 청소로봇(100)의 이동 경로를 설정한 이동맵을 생성할 수 있다.

예시적으로, 제어부(150)는 유리창 청소 로봇(100)을 좌측 끝단에서 우측 끝단 또는 상측 끝단에서 우측 끝단으로 이동하면서 장애물(O)의 위치정보를 획득할 수 있으며, 이를 통해 이동맵을 생성할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록한다.

또한, 제어부(150)는 이동맵에 따라 유리창 청소 로봇(100)을 이동시켜 청소 작업을 수행시킬 수 있다.

예시적으로, 제어부(150)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 유리창 청소 로봇(100)을 지그재그 방식으로 이동시켜 청소영역을 청소할 수 있다.

상세하게는, 유리창 청소 로봇(100)은, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이,’ㄹ’자형태로 이동하면서 청소영역을 확보하거나, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, ‘Z’자 형태로 이동하면서 청소영역을 확보할 수 있다. 하지만 이에 한하지 않고, 유리창 청소 로봇(100)는 랜덤 방식 또는 스파이럴 방식을 청소영역을 청소할 수 있다.

또한, 제어부(150)는 유리창 청소 로봇(100)과 유리창 프레임(200) 간의 거리가 기설정된 거리 이하일 경우, 이동 속도를 감소시킬 수 있다.

다시 말해, 제어부(150)는 초음파 센서(110) 또는 엔코더를 통해 유리창 청소 로봇(100)의 현재위치를 획득할 수 있으며, 유리창 청소 로봇(100)과 유리창 프레임(200) 또는 장애물(O) 간의 거리가 가까워질 경우 유리창 청소 로봇(100)의 이동 속도를 감소시켜 충격에 의해 부품이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리창 청소 로봇(100) 제어 방법에 대해서 설명한다.

단계(S100)에서는, 기울기 센서(130)를 통해 유리창 청소 로봇(100)의 수평여부를 판단할 수 있다. 상술한 유리창 청소 로봇(100)의 수평은 유리창 청소 로봇(100)의 청소 진행 방향과 중력방향이 수직 또는 평행된 상태를 의미할 수 있다.

상세하게는, 유리창 청소 로봇(100)의 제어부(150)는 기울기 센서(130)를 통해 유리창 청소 로봇(100)의 수평여부를 판단할 수 있다. 이때, 제어부(150)는 기울기 센서(130)로부터 전송된 기울기 상태정보를 기초로 하여, 유리창 청소 로봇(100)을 회전시켜 수평상태를 유지할 수 있다.

또한, 유리창 청소 로봇(100)이 수평 상태에 있는 것으로 판단된 경우, 다음 단계(S200)를 수행할 수 있다.

단계(S200)에서는, 초음파 센서(110)를 통해 주변의 유리창 프레임(200)들과 유리창 청소 로봇(100)과의 거리를 감지하여, 청소 대상 영역을 특정할 수 있다.

다시 말해, 단계(S200)에서는 본체부(160)의 상측면, 하측면, 좌측면, 및 우측면 중 적어도 하나 이상의 측면에 위치한 초음파 센서(110)를 통해 유리창 청소 로봇(100)으로부터 상측, 하측, 좌측, 및 우측 프레임(210, 220, 230, 240)까지의 거리를 감지하여, 청소 대상 영역을 특정할 수 있다.

예시적으로, 본체부(160)의 일측면에 1개의 초음파 센서(110)가 구비될 경우, 단계(S200)에서는 유리창 청소 로봇(100)이 시계방향 또는 반시계방향으로 90도씩 회전하면서 각 유리창 프레임(210, 220, 230, 240)까지의 거리를 감지할 수 있다. 또한, 제어부(150)는 감지된 거리 데이터를 분석하여, 유리창 프레임(200)의 크기 데이터를 획득하여, 청소 대상 영역을 특정할 수 있다. 다시 말해, 유리창 프레임(200)의 크기가 가로 210 cm 세로 200cm인 경우, 청소 대상 영역은 210cmX200cm의 직사각형 형태일 수 있다.

또한, 본체부(150)의 서로 대향하는 양측면에 각각 초음파 센서(110)가 구비될 경우, 단계(S200)에서는 유리창 청소 로봇(100)의 일측면 및 타측면에 각각 위치한 초음파 센서를 통해 유리창 청소 로봇(100)으로부터 상측 및 하측 프레임(210, 220)까지의 거리를 감지한 후, 시계방향 또는 반시계 방향으로 90도 회전하여, 좌측 및 우측 프레임(230, 240)까지의 거리를 감지할 수 있다. 2개의 초음파 센서(110)를 구비할 경우, 1개의 초음파 센서(110)를 구비하는 경우에 비해 한번의 회전으로 청소 대상 영역을 특정할 수 있다.

또한, 초음파 센서(110)가 유리창 청소 로봇(100)의 각각 측면에 모두 위치할 경우, 회전하지 않고 각각의 초음파 센서(110)에서 감지된 거리 데이터를 기초로하여, 청소 대상 영역을 특정할 수 있다.

이때, 제어부(150)는 온도센서(140)로부터 전송된 온도를 기초로하여, 초음파 이동속도를 보정하여, 거리 데이터를 보정할 수 있다.

단계(S300)에서는, 청소 대상 영역에서, 거리에 기초하여 유리창 청소 로봇의 초기 부착 위치를 검출할 수 있다. 예시적으로, 유리창 청소 로봇(100)과 상측 프레임(210)과의 거리가 130cm 이고, 하측 프레임(220)과의 거리가 70cm 이고, 좌측 프레임(230)과의 거리가 40cm 이고, 우측 프레임(240)과의 거리가 170cm 일 경우, 청소 대상 영역은 가로 210cm, 세로 200 cm의 직사각형 형태의 청소 대상 영역에서, 유리창 청소 로봇(100)은 상측 프레임(210)으로부터 130cm, 하측 프레임(220)으로부터 70cm, 좌측 프레임(230)으로부터 40cm, 우측프레임(240)으로부터 170cm 위치에 부착된 것을 알 수 있다.

단계(S400)에서는 청소 대상 영역에서 유리창 청소 로봇이 초기 이동을 통해, 유리창 청소 로봇(100)의 이동 경로를 설정한 이동맵을 생성할 수 있다.

다시 말해, 단계(S300)에서는 유리창 청소 로봇(100)이 좌측 프레임(230)에서 우측 프레임(240)으로 이동하면서, 초음파 센서(110)를 통해 유리창 청소 로봇(100)으로부터 상부 또는 하부 프레임(210, 220)까지의 거리를 감지하여 이동맵을 생성할 수 있다.

이하, 유리창 청소 로봇(100)이 1개의 초음파 센서(110)를 구비하는 경우, 이동맵을 생성하는 방법에 대해서 설명한다.

유리창 청소 로봇(100)은 초음파 센서(110)가 하부를 향하도록 위치할 수 있다. 이때, 유리창 청소 로봇(100)은 좌측 프레임(230)으로부터 우측 프레임(240)으로 이동하면서, 일정거리 이동할 때 마다 초음파 센서(110)를 통해 하부 프레임(220)까지의 거리를 감지할 수 있다.

먼저, 제어부(150)은 초기 부착 위치 데이터를 기초로 하여, 초기 부착 위치로부터 좌측 프레임(230)까지 이동 거리를 판단하여, 유리창 청소 로봇(100)을 이동시킬 수 있다. 이때, 제어부(150)는 바퀴 회전수를 카운트하는 엔코더를 통해 전송된 정보를 바탕으로 유리창 청소 로봇(100)의 이동거리를 판단할 수 있다.

또한, 제어부(150)는 유리창 청소 로봇(100)과 좌측 프레임(230)의 거리가 기설정된 거리 이하일 경우, 이동속도를 감소시킬 수 있다. 또한, 유리창 청소 로봇(100)은 바퀴의 슬립현상에 의해 엔코더의 정보와 실이동거리가 일치 않을 수 있기 때문에, 접촉센서(120)에 좌측 프레임(230)이 접촉될 때까지 서서히 이동할 수 있다.

도 5를 참조하면, 제어부(150)는 바퀴 회전수를 카운트하는 엔코더를 통해 전송된 정보를 바탕으로 유리창 청소 로봇(100)의 좌우측으로 이동거리를 판단하여, 일정거리 이동 시 초음파 센서(110)를 통해 하부 프레임(220)까지의 거리를 감지하여, 감지된 거리 데이터를 기초로 하여 이동맵을 생성할 수 있다. 이때, 제어부(150)는 아래 [표 1]과 같은 데이터를 얻을 수 있다.

A

70

71

70

100

101

99

100

……

상기 [표 1]을 살펴보면, 유리창 청소 로봇(100)이 10cm 이동 시마다, 하측 프레임(220)까지의 거리를 감지한다고 가정하면, 좌측 하단 모서리부에 가로 30cm이상, 세로 30cm의 장애물(O)이 위치함을 알 수 있다.

또한, 유리창 청소 로봇(100)은 90도 회전하여, 초음파 센서(110)가 좌측 또는 우측에 위치하도록 하여, 상측 프레임(210)으로부터 하측 프레임(220)으로 이동하면서 좌측 프레임(230) 또는 우측 프레임(240)에 위치하는 장애물(O)을 감지할 수 있다. 아울러, 유리창 청소 로봇(100)은 180도 회전하여, 초음파 센서(110)가 상측에 위치하도록 하여, 상측 프레임(210)에 위치하는 장애물(O)을 감지할 수도 있다.

이하, 유리창 청소 로봇(100)이 2개의 초음파 센서(110)를 구비하는 경우, 이동맵을 생성하는 방법에 대해서 설명한다.

유리창 청소 로봇(100)은 초음파 센서(110)가 본체부(160)의 상부면 및 하부면에 각각 위치할 수 있다. 이때, 유리창 청소 로봇(100)은 좌측 프레임(230)으로부터 우측 프레임(240)으로 이동하면서, 일정거리 이동할 때 마다 초음파 센서(110)를 통해 상부 프레임(210) 및 하부 프레임(220)까지의 거리를 감지할 수 있다.

또한, 제어부(150)는 초기 부착 위치 데이터를 기초하여, 초기 부탁 위치로부터 좌측 프레임(230)까지 이동거리를 판단하여, 유리창 청소 로봇(100)을 이동시킬 수 있다. 이때, 제어부(150)는 바퀴 회전수를 카운트하는 엔코더를 통해 전송된 정보를 바탕으로 유리창 청소 로봇(100)의 이동거리를 판단할 수 있다.

또한, 제어부(150)는 유리창 청소 로봇(100)과 좌측 프레임(230)의 거리가 기설정된 거리 이하일 경우, 이동속도를 감소시킬 수 있다. 또한, 유리창 청소 로봇(100)은 바퀴의 슬립현상에 의해 엔코더의 정보와 실이동거리가 일치않을 수 있기 때문에, 접촉센서(120)에 좌측 프레임(230)이 접촉될 때까지 서서히 이동할 수 있다.

또한, 제어부(150)는 바퀴 회전수를 카운트하는 엔코더를 통해 전송된 정보를 바탕으로 유리창 청소 로봇(100)의 좌우측으로 이동거리를 판단하여, 일정거리 이동 시 초음파 센서(110)를 통해 상부 프레임(210) 및 하부 프레임(220)까지의 거리를 감지하여, 감지된 거리 데이터를 기초로 하여 이동맵을 생성할 수 있다. 이때, 제어부(150)는 아래 [표 2]와 같은 데이터를 얻을 수 있다.

A1	20	19	20	20	19	20	21	……
A2	70	71	70	100	101	100	99	……

상기 [표 2]를 살펴보면, 유리창 청소 로봇(100)이 10cm 이동 시, 초음파 센서(110)로 상측 프레임(210) 및 하측 프레임(220)까지의 거리를 감지한다고 가정하면, 좌측 하단 모서리부에 가로 30cm이상, 세로 30cm의 장애물(O)이 위치함을 알 수 있다.

2개의 초음파 센서(110)가 유리창 청소 로봇(100)에 구비될 경우, 유리창의 상부 및 하부에 위치한 장애물(O)을 동시에 감지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 유리창 청소 로봇(100)은 90도 회전하여, 초음파 센서(110)가 좌측 및 우측에 위치하도록 하여, 상측 프레임(210)으로부터 하측 프레임(220)으로 이동하면서 좌측 프레임(230) 및 우측 프레임(240)에 위치하는 장애물(O)을 감지할 수 있다.

이하, 유리창 청소 로봇(100)이 4개의 초음파 센서(110)를 구비하는 경우, 이동맵을 생성하는 방법에 대해서 설명한다.

이때, 유리창 청소 로봇(100)은 초음파 센서(110)가 상부, 하부, 좌측, 및 우측을 향하도록 각각 위치할 수 있으며, 유리창 청소 로봇(100)이 좌측 프레임(230)으로부터 우측 프레임(240)으로 이동하면서, 일정거리 이동할 때 마다 초음파 센서(110)를 통해 상부 프레임(210) 및 하부 프레임(220)까지의 거리를 감지할 수 있다.

또한, 유리창 청소 로봇(100)은, 초기 부착 위치 데이터를 기초로 하여, 초기 부착 위치로부터 좌측 프레임(230)까지 이동거리를 판단하여 이동할 수 있다. 이때, 제어부(150)는 좌측 및 우측에 위치한 초음파 센서(110)로부터 전송된 정보를 바탕으로 유리창 청소 로봇(100)의 이동거리를 판단할 수 있다.

또한, 제어부(150)는 유리창 청소 로봇(100)과 좌측 프레임(230)의 거리가 기설정된 거리 이하일 경우, 이동속도를 감소시킬 수 있다.

또한, 제어부(150)는 좌측면 및 우측면에 위치한 초음파 센서(110)로부터 전송된 정보를 바탕으로 유리창 청소 로봇(100)의 좌우측으로 이동거리를 판단하여, 일정거리 이동 시 초음파 센서(110)를 통해 상부 프레임(210) 및 하부 프레임(220)까지의 거리를 감지하여, 감지된 거리 데이터를 기초로 하여 이동맵을 생성할 수 있다.

4개의 초음파 센서(110)가 유리창 청소 로봇(100)에 구비될 경우, 유리창 청소 로봇(100)은 엔코더 및 접촉센서(120)를 구비하지 않고, 유리창 청소 로봇(100)의 위치를 정확히 판단할 수 있는 효과가 있다.

단계(S500)에서는, 이동 경로에 따라 유리창 청소 로봇(100)을 이동시켜 청소 작업을 수행시킬 수 있다. 상술한 이동 경로는 이동맵을 생성하는 단계(S400)에서 감시된 장애물 정보를 바탕으로, 장애물(O)에 충돌하지 않고 청소할 수 있는 최적의 경로를 의미한다.

상세하게는, 도 8을 참조하면, 단계(S500)는 유리창 청소 로봇(100)을 청소 대상 영역의 청소 시작 지점으로 이동시키는 단계(S510), 유리창 청소 로봇(100)을 좌측 프레임(230)에서 우측 프레임(240)으로 왕복 이동시켜 유리창을 청소 작업을 수행시키는 단계(S520), 및 유리창 청소 로봇(100)이 이동맵에서의 청소 종료 지점에 도착한 경우, 유리창 청소 로봇(100)을 초기 부착 위치로 복귀시키는 단계(S530)을 포함할 수 있다.

예시적으로, 단계(S510)에서는 유리창 청소 로봇(100)을 유리창의 모서리부로 이동할 수 있다. 상술한 유리창의 모서리부는 4개의 모서리부 중 하나 일 수 있으며, 바람직하게는 초기 위치에서 가장 가까운 위치한 모서리일 수 있다.

또한, 단계(S520)에서는 이동맵을 기초로 하여 이동하면서 유리창을 청소할 수 있다.

예시적으로, 도 6의 (a)를 참조하면, 유리창 청소 로봇(100)은 좌측 프레임(230) 및 우측 프레임(240)을 왕복하면서 유리창을 청소할 수 있다. 또한, 유리창 청소 로봇(100)은 좌측 프레임(230) 또는 우측 프레임(240)에 접촉 시 하부방향으로 소정의 거리 이동할 수 있다. 즉, 유리창 청소 로봇(100)은 ‘ㄹ’자 형태로 이동하면서 유리창을 청소할 수 있다.

또한, 도 6의 (b)를 참조하면, 유리창 청소 로봇(100)은 로봇은 좌측 프레임(230) 및 우측 프레임(240)을 왕복하면서 유리창을 청소하되, ‘Z’자 형태로 이동하면서 유리창을 청소할 수 있다. 즉, 유리창 청소 로봇(100)은 좌측 프레임(230) 또는 우측 프레임(240)에 접촉 시 하부방향으로 소정의 각도로 회전한 후, 직진이동하면서 유리창을 청소할 수 있다.

또한, 단계(S500) 에서는 유리창 청소 로봇(100)이 초음파 센서(110)를 통해 상측 또는 하측 프레임(220)까지의 거리를 감지하면서 청소할 수 있다.

다시 말해, 유리창 청소 로봇(100)은, 유리창 청소 시, 상측 또는 하측 프레임(210, 220)까지의 거리를 감지하여, 지정된 청소경로에서 이탈할 경우, 지정된 청소경로로 복귀한 후 다시 청소를 실행할 수 있다.

아울러, 단계(S500)에서는 이동맵을 기초하여, 유리창 청소 로봇(100)과 유리창 프레임(200) 간의 거리가 기설정된 거리 이하일 경우, 이동 속도를 감소시킬 수 있다.

다시 말해, 제어부(150)는 좌측 프레임(230) 또는 우측 프레임(240)에 근접 시, 이동 속도를 감소시켜 유리창 프레임(200)과의 접촉에 의한 충격을 줄일 수 있다.

단계(S530)에서는, 유리창 청소 로봇(100)이 이동맵에서의 청소 종료 지점에 도착한 경우, 다시 말해 하부 프레임(220)과 접촉한 경우, 유리창 청소 로봇(100)을 초기 부착 위치로 복귀시킬 수 있다.

즉, 유리창 청소 로봇(100)의 청소 종료 후, 유리창 청소 로봇(100)은 우측 하단 또는 좌측 하단에 위치하게 되어, 사용자가 회수하기 힘든 위치일 수 있기 때문에, 초기 부착 위치로 복귀하여, 유리창 청소 로봇(100)의 분리가 용이해질 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.

본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 유리창 청소 로봇
110 : 초음파 센서 111 : 초음파 송신 센서
112 : 초음파 수신 센서
120 : 접촉센서 130 : 기울기 센서
140 : 온도센서 150 : 제어부
160 : 본체부
200 : 유리창 프레임
210 : 상측 프레임 220 : 하측 프레임
230 : 좌측 프레임 240 : 우측 프레임

Claims (14)

1. 유리창 청소 로봇을 제어하는 방법에 있어서,
   초음파 센서를 통해 주변의 유리창 프레임들과 상기 유리창 청소 로봇과의 거리를 감지하여, 청소 대상 영역을 특정하는 단계;
   상기 청소 대상 영역에서, 상기 거리에 기초하여 상기 유리창 청소 로봇의 초기 부착 위치를 검출하는 단계;
   상기 청소 대상 영역에서 상기 유리창 청소 로봇이 초기 이동을 통해, 상기 유리창 청소 로봇의 이동 경로를 설정한 이동맵을 생성하는 단계; 및
   상기 이동 경로에 따라 상기 유리창 청소 로봇을 이동시켜 청소 작업을 수행시키는 단계를 포함하는 유리창 청소 로봇 제어 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   기울기 센서를 통해 상기 유리창 청소 로봇의 수평여부를 판단하는 단계를 더 포함하고,
   상기 청소 대상 영역을 특정하는 단계는 상기 유리창 청소 로봇이 수평 상태에 있는 것으로 판단된 경우 수행되는 것인 유리창 청소 로봇 제어 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 청소 작업을 수행시키는 단계는
   상기 유리창 청소 로봇을 상기 청소 대상 영역의 청소 시작 지점으로 이동시키는 단계;
   상기 유리창 청소 로봇을 좌측 프레임에서 우측 프레임으로 왕복이동시켜 유리창의 청소 작업을 수행시키는 단계; 및
   상기 유리창 청소 로봇이 상기 이동맵에서의 청소 종료 지점에 도착한 경우, 상기 유리창 청소 로봇을 초기 부착 위치로 복귀시키는 단계를 포함하는 것인 유리창 청소 로봇 제어 방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 청소 대상 영역을 특정하는 단계는
   온도 센서로부터 전송된 온도를 기초로하여, 초음파 이동 속도를 보정하여, 상기 청소 대상 영역을 특정 하는 것인 유리창 청소 로봇 제어 방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 이동맵을 생성하는 단계는
   좌측 프레임에서 우측 프레임으로 이동하면서, 상기 초음파 센서를 통해 상기 유리창 청소 로봇으로부터 상부 또는 하부 프레임까지의 거리를 감지하여 이동맵을 생성하는 것인 유리창 청소 로봇 제어 방법.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 청소 작업을 수행시키는 단계에서는
   상기 초음파 센서를 통해 상측 또는 하측 프레임까지의 거리를 감지하면서 청소 작업을 수행하는 것인 유리창 청소 로봇 제어 방법.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 청소 작업을 수행시키는 단계에서는
   상기 이동맵을 기초로 하여, 상기 유리창 청소 로봇과 프레임 간의 거리가 기설정된 거리 이하일 경우, 이동 속도를 감소시키는 것인 유리창 청소 로봇 제어 방법.
   
8. 유리창 청소 로봇에 있어서,
   구동부를 포함하는 본체부;
   상기 본체부의 복수의 측면 중 적어도 하나 이상의 측면에 위치하고, 상기 유리창 청소 로봇과 외부 대상체와의 거리를 감지하는 적어도 하나 이상의 초음파 센서;
   상기 초음파 센서를 통해 감지한 유리창 청소 로봇과 유리창 프레임 간의 거리에 기초하여 청소 동작을 제어하는 제어부를 포함하되,
   상기 제어부는 상기 초음파 센서를 통해 주변의 유리창 프레임들과 상기 유리창 청소 로봇과의 거리를 감지하여, 청소 대상 영역을 특정하고, 상기 청소 대상 영역에서, 상기 거리에 기초하여 상기 유리창 청소 로봇의 초기 부착 위치를 검출하고, 상기 청소 대상 영역에서 상기 유리창 청소 로봇이 초기 이동을 통해, 상기 유리창 청소 로봇의 이동 경로를 설정한 이동맵을 생성하고, 상기 이동맵에 따라 상기 유리창 청소 로봇을 이동시켜 청소 작업을 수행시키는 유리창 청소 로봇.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 유리창 청소 로봇의 기울기를 감지하는 기울기 센서를 더 포함하고,
   상기 제어부는 상기 유리창 청소 로봇이 상기 기울기 센서를 통해 감지된 수평 상태에 대한 정보를 기초로 상기 유리창 청소 로봇이 수평 상태에 있는 것으로 판단된 경우 상기 청소 대상 영역을 특정하는 것인 는 것인 유리창 청소 로봇.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 초음파 센서는
    초음파를 송신하는 초음파 송신 센서; 및
    상기 외부 대상체에 반사된 초음파를 수신하는 초음파 수신 센서를 포함하는 것인 유리창 청소 로봇.
    
11. 제8항에 있어서,
    주변의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는 온도 센서에서 수신된 주변 온도 정보를 기초로하여, 초음파 이동 속도를 보정하는 것인 유리창 청소 로봇.
    
12. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는
    청소 시작 시, 90도 회전하여 상기 초음파 센서를 통해 거리를 감지하는 것인 유리창 청소 로봇.
    
13. 제8항에 있어서,
    상기 초음파 센서가 부착된 측면과 수직된 측면에 각각 위치하는 접촉센서; 및
    바퀴의 회전수를 카운트하는 엔코더를 더 포함하는 것인 유리창 청소 로봇.
    
14. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 유리창 청소 로봇과 유리창 프레임 간의 거리가 기설정된 거리 이하일 경우, 이동 속도를 감소시키는 것인 유리창 청소 로봇.

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