KR20180074509A

KR20180074509A - 청소 로봇

Info

Publication number: KR20180074509A
Application number: KR1020160178614A
Authority: KR
Inventors: 김한신; 심미영; 김동훈
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2016-12-23
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2018-07-03
Also published as: KR102631151B1

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 청소 로봇은, 주행을 위한 주행 바퀴, 상기 주행 바퀴를 포함하는 본체, 상기 본체의 외부를 감싸는 커버, 상기 본체의 전방에 설치되는 제1 라이다 센서, 및 상기 본체의 후방에 설치되는 제2 라이다 센서를 포함하고, 상기 제1 라이다 센서가 설치된 제1 높이와, 상기 제2 라이다 센서가 설치된 제2 높이는 서로 다르다.

Description

청소 로봇{CLEANING ROBOT}

본 발명은 주행 장치에 관한 것으로, 특히 특정 영역을 이동하면서 각종 동작을 수행하는 로봇에 관한 것이다.

최근 자율 주행 기술, 자동 제어 기술 등의 발전으로 인해, 주행장치, 특히 로봇의 기능이 확대되고 있다.

각각의 기술을 구체적으로 설명하면, 자율 주행은 기계가 스스로 판단하여 이동하고, 장애물을 피할 수 있는 기술이다. 자율 주행 기술에 따르면 로봇은 센서를 통해 자율적으로 위치를 인식하여 이동하고 장애물을 피할 수 있게 된다.

자동 제어 기술은 기계에서 기계 상태를 검사한 계측 값을 제어 장치에 피드백하여 기계의 동작을 자동으로 제어하는 기술을 말한다. 따라서 사람의 조작 없이 제어 가능하고, 목적하는 제어 대상을 목적하는 범위 내 즉, 목표 값에 이르도록 자동적으로 조절할 수 있다.

위에서 설명한 바와 같은 기술들의 발전 및 융합으로 지능형 로봇의 구현이 가능하고, 지능형 로봇을 통해 다양한 정보와 서비스의 제공이 가능해졌다.

로봇의 응용분야는 대체로 산업용, 의료용, 우주용, 해저용으로 분류된다. 예를 들면, 자동차 생산과 같은 기계 가공 공업에서는 로봇이 반복작업을 수행할 수 있다. 즉, 사람이 수행하는 작업을 입력하는 경우, 입력된 작업에 해당하는 동작을 반복할 수 있는 산업로봇이 이미 많이 가동되고 있다.

또한, 로봇에 카메라가 장착되는 기술은 이미 종래에 많이 구현되어 있다. 로봇은 카메라를 이용하여 위치를 확인하거나 장애물을 인식할 수 있다. 또한, 촬영 영상을 디스플레이부에 표시하는 것도 충분히 구현되고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 다른 청소 로봇에 포함된 라이다 센서와의 간섭 현상을 감소시킬 수 있는 청소 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 라이다 센서를 이용하여 청소 로봇의 전 방향에 존재하는 대상을 감지함으로써, 현재 위치를 정확히 감지하거나 후방 또는 측방으로부터 접근하는 장애물을 감지할 수 있는 청소 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제를 해결하기 위한 일 측면에 따르면, 청소 로봇은 주행 바퀴를 포함하는 본체, 본체의 전방 및 후방에 각각 설치되는 제1 라이다 센서 및 제2 라이다 센서를 포함할 수 있다. 특히, 제1 라이다 센서는 제2 라이다 센서와 다른 높이에 설치될 수 있다.

상기 청소 로봇은, 외관을 형성하는 커버를 포함할 수 있다. 상기 커버는, 상기 제1 라이다 센서의 높이에서 내측으로 함몰 형성되는 제1 함몰부와, 제2 라이다 센서의 높이에서 내측으로 함몰 형성되는 제2 함몰부를 포함할 수 있다.

상기 제1 함몰부와 상기 제2 함몰부는, 상기 제1 라이다 센서 및 상기 제2 라이다 센서를 수평 방향으로 노출시키고, 상기 제1 라이다 센서 및 상기 제2 라이다 센서 각각은 상기 제1 함몰부 또는 상기 제2 함몰부를 통해 레이저 광을 수평 방향으로 방출시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 청소 로봇은, 전방에 배치되는 라이다 센서와 후방에 배치되는 라이다 센서의 높이를 서로 달리하여 배치함으로써, 다른 청소 로봇과의 근접 시 발생할 수 있는 라이다 센서의 간섭 현상이 감소될 수 있다. 이에 따라, 라이다 센서 간섭으로 인한 오류 및 오동작 발생 확률을 감소시킴으로써, 청소 로봇의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

또한, 청소 로봇은 제1 라이다 센서와 제2 라이다 센서를 이용하여 청소 로봇의 전 방향에 존재하는 대상을 감지할 수 있다. 감지 결과에 따라, 청소 로봇은 현재 위치를 정확히 감지할 수 있고, 후방 또는 측방으로부터 접근하는 장애물의 존재 여부를 감지할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 외관을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 내부에 구비된 본체를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 청소 로봇의 커버와 이동 프레임 간의 체결 관계를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 일 측면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 청소 로봇의 전방에 구비된 라이다 센서를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 청소 로봇의 후방에 구비된 라이다 센서를 나타내는 도면이다.
도 7은 공항 내에서 운행되는 복수의 청소 로봇들의 주행 중 센싱 동작을 보여주는 예시도이다.

주행 장치란, 동력을 이용하여 특정 위치에서 다른 위치로 이동할 수 있는 장치를 의미한다. 주행 장치는 자동 주행 장치와 수동 주행 장치로 나누어질 수 있다. 이 중, 자동 주행 장치는, 장치가 스스로 판단하여 자율 주행하거나, 정해진 경로를 따라 사용자의 조작 없이도 스스로 주행하는 주행 장치를 의미할 수 있다. 주행 장치의 일 예로서 이동형 로봇이 있다. 이동형 로봇은 주행부, 예컨대 바퀴나 레그 등을 이용하여 이동하면서 각종 동작을 수행할 수 있다.

설명의 편의를 위해, 본 명세서에서는 청소 로봇을 이용하여 본 발명의 특징을 설명하고 있다. 청소 로봇은 특정 영역을 이동하면서 청소 동작을 수행하는 로봇을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 청소 로봇은 공항과 같은 넓은 장소에서 이동하면서 청소 동작을 수행하는 공항용 청소 로봇을 포함할 수 있다.

다만, 본 발명의 특징은 청소 로봇에 한정 적용되는 것은 아니고, 청소 로봇을 포함하는 주행 장치에도 마찬가지로 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 외관을 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 청소 로봇(1)은 본체(20; 도 2 참조)에 구비된 각종 구성 요소들을 감싸는 커버(10a, 10b, 10c, 10d, 10e; 포괄하여 10)를 포함한다. 커버(10)는 본체(20)의 외부를 감싸는 형태로 구현되어, 청소 로봇(1)의 외관을 형성할 수 있다.

예컨대, 커버(10)는 탑 커버(10a), 탑 커버(10a)의 하측에 배치되는 미들 커버(10b), 및 미들 커버(10b)의 하측에 배치되는 바텀 커버(10c)를 포함할 수 있다. 탑 커버(10a), 미들 커버(10b), 및 바텀 커버(10c)는 일체로 구성되는 하나의 커버에 해당할 수도 있고, 각각 분리 및 결합되는 별개의 구성에 해당할 수도 있다.

탑 커버(10a)는 청소 로봇(1)의 최상단에 위치할 수 있다. 탑 커버(10a)는 돔 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 미들 커버(10b)는 탑 커버(10a)의 하측에 배치될 수 있다. 예컨대, 미들 커버(10b)는 상부에서 하부로 내려갈수록 폭이 넓어지는 형상을 가질 수 있다. 실시 예에 따라, 미들 커버(10b)는 탑 커버(10a)에 포함되는 구성일 수 있다.

바텀 커버(10c)는 미들 커버(10b)의 하측에 배치될 수 있다. 바텀 커버(10c)는 탑 커버(10a) 및 미들 커버(10b)보다 넓은 폭을 갖도록 형성될 수 있다. 예컨대, 미들 커버(10b) 및 바텀 커버(10c)가 원통 형상을 갖는 경우, 바텀 커버(10c)의 직경은 미들 커버(10b)의 직경보다 클 수 있다. 바텀 커버(10c)가 탑 커버(10a) 및 미들 커버(10b)보다 넓은 폭을 갖도록 형성됨에 따라, 청소 로봇(1)의 주행 중 안정성이 향상될 수 있다.

실시 예에 따라, 바텀 커버(10c)는 주행부의 외측을 커버하는 주행부 커버(10d)를 더 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 청소 로봇(1)의 전방 하단으로 돌출되는 사이드 브러시(15)가 구비되는 경우, 바텀 커버(10c)는 사이드 브러시(15)를 감싸는 사이드브러시 커버(10e)를 더 포함할 수 있다.

커버(10)는 청소 로봇(1)으로부터 소정 거리 이내에 오브젝트가 존재하는지 여부를 감지하는 복수의 센서들(111_1~115_2; 포괄하여 센서부(11)라 함)을 구비할 수 있다. 예컨대, 센서부(11)는 초음파 센서(ultrasonic sensor)로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 커버(10)는 제1 함몰부(13)와 제2 함몰부(14)를 포함할 수 있다. 제1 함몰부(13)와 제2 함몰부(14) 각각은 커버(10)의 외곽으로부터 로봇의 내측으로 함몰되어 형성될 수 있다.

제1 함몰부(13)는, 청소 로봇(1)의 전방으로부터 양 측방으로 수평 연장되어 형성될 수 있다. 실시 예에 따라, 전방으로부터 양 측방으로 수평 연장되어 형성되는 제1 함몰부(13)는, 청소 로봇(1)의 측면 중심을 지나 측면 후방으로 연장되어 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 함몰부(13)가 형성되는 면의 각도는 180˚를 초과할 수 있다(예컨대, 270˚).

제2 함몰부(14)는 청소 로봇(1)의 후방으로부터 양 측방으로 수평 연장되어 형성될 수 있다. 예컨대, 제2 함몰부(14)가 형성되는 면의 각도는 180˚일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

제1 함몰부(13)와 제2 함몰부(14)의 상측에는 탑 커버(10a)와 미들 커버(10b)가 위치하고, 하측에는 바텀 커버(10c)가 위치할 수 있다. 실시 예에 따라, 제1 함몰부(13)와 제2 함몰부(14)의 내측에는, 수직 방향으로 내벽이 형성될 수 있다. 상기 내벽은 미들 커버(10b)와 바텀 커버(10c)를 서로 연결할 수도 있다.

제1 함몰부(13) 및 제2 함몰부(14)는 본체(20)에 구비된 제1 라이다 센서(25_1)와 제2 라이다 센서(25_2)를 외부에 수평 방향으로 노출시키도록 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 함몰부(13)와 제2 함몰부(14)는 지면으로부터의 높이가 서로 다를 수 있다. 예컨대, 제1 함몰부(13)는 제2 함몰부(14) 보다 하측에 위치할 수 있다. 이에 따라, 라이다 센서(25_1 또는 25_2)가 다른 청소 로봇의 라이다 센서로부터 방출되는 레이저 광을 수신하여 오브젝트와의 거리를 잘못 감지하는 현상이 감소될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 내부에 구비된 본체를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 청소 로봇의 커버와 이동 프레임 간의 체결 관계를 보여주는 도면이다.

청소 로봇(1)의 본체(20)는 고정부(21), 라이다 센서(lidar sensor; 25), 및 주행부(26)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 구성 요소들은 청소 로봇(1)의 본체(20)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니다. 따라서, 본 명세서 상에서 설명되는 청소 로봇(1)의 본체(20)는 위에서 열거되는 구성 요소들보다 많거나 또는 적은 구성 요소들을 가질 수 있다.

구체적으로, 상기 구성 요소들 중 고정부(21)는, 청소 로봇(1)의 작동에 필요한 각종 부품 및 다른 구성 요소들과 연결될 수 있다. 본 명세서에서, 고정부(21)는 본체(20)의 기본적인 형태를 구성하는 프레임과 플레이트를 포괄하는 개념에 해당할 수 있다. 고정부(21)는 바텀 커버(10c)의 내측에 수용될 수 있다.

고정부(21)는 청소 로봇(1)의 전체적인 작동을 제어하기 위한 각종 보드를 구비할 수 있다. 예컨대, 고정부(21)는 청소 로봇(1)의 전반적인 구동을 관리하는 보드, 센서부(11), 카메라부(24), 및 라이다 센서(25)를 통해 수집되는 데이터를 처리하는 보드, 및/또는 배터리의 전원을 청소 로봇(1)에 포함된 각 구성 요소로 공급하는 동작을 제어하는 보드를 포함할 수 있다.

또한, 고정부(21)는 청소 로봇(1)의 동작에 필요한 각종 구성 요소(예컨대, 라이다 센서(25), 주행부(26))와 연결될 수 있다. 실시 예에 따라, 고정부(21)는 상방으로 연장 형성되는 상방 고정부(21a), 전방으로 연장 형성되는 전방 고정부(21b), 및 하방으로 형성되는 하방 고정부(21c)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 탑 커버(10a)의 내측에 수용되는 카메라부(24)는 상방 고정부(21a)와 연결될 수 있고, 청소 로봇(1)의 하측에 구비된 주행부(26)는 하방 고정부(21c)와 연결될 수 있다.

실시 예에 따라, 본체(20)는 커버(10)와 체결되어 커버(10)를 고정부(21)로부터 지지하는 이동 프레임(22)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 이동 프레임(22)은 바텀 커버(10c)와 체결될 수 있다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 커버(10) 또는 이동 프레임(22)은 체결용 보스(222)를 포함하고, 체결용 스크류(221)와 체결용 보스(222)에 의해 서로 체결될 수 있다. 커버(10)와 이동 프레임(22)의 체결 방식이 도 3에 도시된 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 다양한 공지된 체결 방식을 이용하여 체결될 수 있다.

라이다 센서(lidar sensor; 25)는, 레이저 레이더로서, 레이저 빔을 조사하고 에어로졸에 의해 흡수 혹은 산란된 빛 중 후방 산란된 빛을 수집, 분석하여 장애물을 인식하거나 위치를 인식하기 위한 센서일 수 있다. 도 2에서는 고정부(21)의 전측에 하나의 라이다 센서(25)가 구비된 것으로 도시되어 있으나, 라이다 센서(25)는 고정부(21)의 후측에도 구비되어 있을 수 있다.

주행부(26)는 고정부(21)의 하단에 구비될 수 있다. 이 경우, 주행부(26)는 하방 고정부(21c)와 연결될 수 있다. 도 2에서는 주행부(26)의 일 실시 예로서 주행 바퀴(26)가 도시되어 있으나, 실시 예에 따라 주행부(26)는 레그 등과 같은 다양한 형태로 구비될 수 있다. 또한, 본 명세서에서는 좌우 양측에 2개의 주행 바퀴가 구비되는 것으로 도시되어 있으나, 주행 바퀴의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

주행 바퀴(26)는 구동부(미도시)로부터 인가되는 회전력에 기초하여 회전함으로써, 청소 로봇(1)의 주행을 가능하게 한다. 실시 예에 따라, 청소 로봇(1)의 전방 또는 후방에는 청소 로봇(1)의 주행을 보조하기 위한 캐스터가 구비될 수 있다.

실시 예에 따라, 청소 로봇(1)은 이동 프레임(22)을 고정부(21)로부터 탄성 지지하는 탄성 설정기(23), 청소 로봇(1)의 전방을 촬영하는 카메라부(24), 지면의 이물을 흡입하는 흡입 모듈(27), 흡입된 이물을 포집하는 청소 모듈(29), 및 흡입 모듈(27)과 청소 모듈(29) 사이에 구비되는 흡입 파이프(28)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 흡입 모듈(27)은 아지테이터의 회전을 위한 구동 모터(271)와 타이밍 벨트(272)를 포함할 수 있다. 청소 모듈(29)은 집진 모터와 집진부를 포함할 수 있다.

도 2에서 살펴본 본체(20)의 각종 구성 요소들을 이용하여, 청소 로봇(1)은 특정 장소(예컨대, 공항 등) 내의 영역을 자유롭게 이동하면서 청소 동작을 수행할 수 있다.

이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 청소 로봇(1)에 포함된 라이다 센서에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 일 측면도를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 도 1에서 상술한 바와 같이, 바텀 커버(10c)는 탑 커버(10a) 및 미들 커버(10b)보다 넓은 폭을 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 청소 로봇(1)의 상부에 비해 하부가 넓게 형성됨으로써, 청소 로봇(1)의 주행 시 전도 가능성이 낮아질 수 있다. 이에 따라, 청소 로봇(1)의 주행 중 안정성이 보다 향상될 수 있다.

한편, 청소 로봇(1)은 일반적으로 전방으로 주행하면서 동작을 수행하므로, 바텀 커버(10c)의 전방으로 장애물이 충돌할 가능성이 높을 수 있다. 이에 따라, 바텀 커버(10c)는 전방이 후방에 비해 돌출된 형태로 구비되어, 전방으로 장애물이 충돌하는 경우 청소 로봇(1)의 내부에 포함된 구성들을 보다 효과적으로 보호할 수 있다.

바텀 커버(10c)에 구비되는 주행부 커버(10d, 10f)는 바텀 커버(10c)의 측방 중앙 측으로 구비될 수 있다. 이 경우, 본체(20)에 포함된 주행부(26) 또한 바텀 커버(10c)의 측방 중앙의 내부에 구비될 수 있다. 이에 따라, 청소 로봇(1)이 주행할 때, 전방과 후방 사이의 균형을 유지하면서 주행할 수 있다.

청소 로봇(1)은 청소 로봇(1)의 전방에 설치되는 제1 라이다 센서(25_1)와, 청소 로봇(1)의 후방에 설치되는 제2 라이다 센서(25_2)를 포함할 수 있다. 제1 라이다 센서(25_1) 및 제2 라이다 센서(25_2)를 이용하여, 청소 로봇(1)은 청소 로봇(1)의 전 방향에 존재하는 장애물을 감지할 수 있다. 뿐만 아니라, 청소 로봇(1)은 제1 라이다 센서(25_1) 및 제2 라이다 센서(25_2)를 이용하여 전 방향의 오브젝트(예컨대, 벽이나 특정 형상을 갖는 구조물 등)를 감지함으로써, 현재 위치를 감지할 수 있다. 이를 위해, 제1 라이다 센서(25_1)의 감지 각도 범위와 제2 라이다 센서(25_2)의 감지 각도 범위의 합은 360˚ 이상일 수 있다.

제1 함몰부(13) 및 제2 함몰부(14)는 본체(20)에 구비된 제1 라이다 센서(25_1)와 제2 라이다 센서(25_2)를 외부에 수평 방향으로 노출시키도록 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 함몰부(13)의 높이(H1)와 제2 함몰부(14)의 높이(H2)는 서로 다를 수 있다. 예컨대, 제1 함몰부(13)는 제2 함몰부(14) 보다 하측에 위치할 수 있다. 일례로, 제1 함몰부(13)는 지면으로부터 약 48cm 정도의 높이에 형성되고, 제2 함몰부(14)는 지면으로부터 약 55cm 정도의 높이에 형성되어, 청소 로봇(1) 주변에 존재하는 장애물을 효과적으로 감지할 수 있다.

제1 함몰부(13)와 제2 함몰부(14)의 높이가 다르게 구현됨에 따라, 라이다 센서(25_1 또는 25_2)가 다른 청소 로봇의 라이다 센서로부터 방출되는 레이저 광을 수신하여 장애물을 오 감지하는 현상을 감소시킬 수 있다.

실시 예에 따라, 제1 함몰부(13)와 제2 함몰부(14)의 높이가 다르게 구현되는 경우, 제1 함몰부(13)와 제2 함몰부(14)의 측방 경계에서 미들 커버(10b)와 바텀 커버(10c)가 서로 접할 수 있다.

라이다 센서(25_1, 25_2)는 직진성이 큰 레이저 광을 방출하여 장애물을 감지하거나 현재 위치를 감지할 수 있다. 즉, 제1 함몰부(13)와 제2 함몰부(14)의 상하 폭은, 라이다 센서(25_1, 25_2)가 외부에 수평 방향으로 레이저 광을 방출 가능한 정도로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 상하 폭은 4cm에 해당할 수 있다. 즉, 제1 함몰부(13)와 제2 함몰부(14)는 라이다 센서(25_1, 25_2)를 외부에 최소한으로 노출시킴으로써, 라이다 센서(25_1, 25_2)의 파손이나 손상을 방지할 수 있다.

도 4를 계속 참조하면, 제1 라이다 센서(25_1)는 바텀 커버(10c)의 수직 중심 축을 기준으로 전방에 위치하고, 제2 라이다 센서(25_2)는 바텀 커버(10c)의 수직 중심 축을 기준으로 후방에 위치할 수 있다. 제1 라이다 센서(25_1)는 제2 라이다 센서(25_2)에 비해 수직 중심 축과 가깝도록 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이 청소 로봇(1)은 주로 전방으로 주행하므로, 제1 라이다 센서(25_1)를 전방의 충격으로부터 보호할 필요가 있다. 이에 따라, 제1 라이다 센서(25_1)는 제2 라이다 센서(25_2)에 비해 청소 로봇(1)의 내측으로 구비될 수 있다. 다만, 제1 라이다 센서(25_1)와 제2 라이다 센서(25_2) 사이에는 청소 로봇(1)의 내부에 구비되는 각종 구성 요소들이 배치되는 공간이 요구되므로, 제1 라이다 센서(25_1)는 바텀 커버(10c)의 수직 중심 축으로부터 일정 정도 전방에 배치된다.

제1 라이다 센서(25_1)는 청소 로봇(1)의 전방을 중심으로 180˚를 초과하는 각도 범위(예컨대, 270˚)에 존재하는 장애물이나 오브젝트를 감지할 수 있다. 이 경우, 제1 라이다 센서(25_1)가 바텀 커버(10c)의 수직 중심 축에 형성되는 경우, 내부에 구비되는 구성 요소들의 배치 공간이 부족할 수 있다. 따라서, 제1 라이다 센서(25_1)는 수직 중심 축으로부터 소정 정도 전방에 형성될 수 있다.

제1 함몰부(13)는 제1 라이다 센서(25_1)가 180˚를 초과하는 각도 범위로 레이저 광을 방출시키도록 형성될 수 있다. 즉, 제1 함몰부(13)는 청소 로봇(1)의 전방으로부터 양 측방으로 수평 연장되어 형성될 수 있다. 또한, 제1 라이다 센서(25_1)가 바텀 커버(10c)의 전방에서 소정 정도 내측으로 형성되므로, 이 경우 제1 함몰부(13)는 바텀 커버(10c)의 측면 중심을 지나 측면 후방으로까지 수평 연장되어 형성될 수 있다.

한편, 제2 라이다 센서(25_2)는 제1 라이다 센서(25_2)의 감지 각도 범위보다 작은 각도 범위를 가질 수 있다(예컨대, 180˚). 또한, 제2 라이다 센서(25_2)는 제1 라이다 센서(25_1)에 비해 청소 로봇(1)의 외측으로 형성되므로, 제2 함몰부(130는 바텀 커버(10c)의 후면으로부터 측면 중심을 지나지 않도록 수평 연장되어 형성될 수 있다.

즉, 청소 로봇(1)의 측면을 바라볼 때, 제1 함몰부(13)의 길이는 제2 함몰부(14)의 길이보다 길게 형성될 수 있다. 다르게 말하면, 제1 함몰부(13)의 수평 방향 길이는, 제2 함몰부(14)의 수평 방향 길이보다 길게 형성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 청소 로봇의 전방에 구비된 라이다 센서를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 청소 로봇의 후방에 구비된 라이다 센서를 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 제1 라이다 센서(25_1)는 레이저 광(LL1)을 방출하고, 방출된 레이저 광(LL1)이 오브젝트(OBJ)에 반사되어 돌아오는 반사 레이저 광(LL1')을 수신할 수 있다.

이를 위해, 제1 라이다 센서(25_1)는 반사경을 포함하는 반사경 모듈(251_1)과, 레이저 광을 방출하는 레이저 발광부, 및 반사된 레이저 광을 수신하는 레이저 수광부 등 각종 구성 요소들을 포함하는 센싱 모듈(252_1)을 포함할 수 있다.

레이저 발광부에서 반사경 모듈(251_1)로 수직 방출되는 레이저 광(LL1)은, 반사경 모듈(251_1)에 포함된 반사경을 통해 굴절되어 외부로 수평 방출될 수 있다. 오브젝트(OBJ)에 반사되어 돌아오는 반사 레이저 광(LL1')은, 반사경을 통해 굴절되어 센싱 모듈(252_1)의 레이저 수광부로 수신될 수 있다. 제1 라이다 센서(25_1)는 레이저 광(LL1)의 방출 시점과 반사 레이저 광(LL1')의 수신 시점에 기초하여 오브젝트(OBJ)와의 거리를 감지할 수 있다.

반사경 모듈(251_1)에 포함된 반사경은 수직 축을 기준으로 수평 회전할 수 있다. 레이저 광(LL1)은 반사경의 회전 각도에 따라 다양한 각도로 방출될 수 있다. 예컨대, 반사경의 회전 각도 범위가 270˚인 것으로 가정하면, 제1 라이다 센서(25_1)는 청소 로봇(1)의 전방을 기준으로 좌측으로 135˚, 우측으로 135˚ 각도 범위에 존재하는 오브젝트와의 거리를 감지할 수 있다.

이와 유사하게 도 6을 참조하면, 제2 라이다 센서(25_2) 또한 반사경 모듈(251_2) 및 센싱 모듈(252_2)을 포함할 수 있다. 레이저 발광부에서 반사경 모듈(251_2)로 수직 방출되는 레이저 광(LL2)은, 반사경 모듈(251_2)에 포함된 반사경을 통해 굴절되어 외부로 수평 방출될 수 있다. 오브젝트(OBJ)에 반사되어 돌아오는 반사 레이저 광(LL2')은, 반사경을 통해 굴절되어 센싱 모듈(252_2)의 레이저 수광부로 수신될 수 있다. 제2 라이다 센서(25_2)는 레이저 광(LL2)의 방출 시점과 반사 레이저 광(LL2')의 수신 시점에 기초하여 오브젝트(OBJ)와의 거리를 감지할 수 있다.

반사경 모듈(251_2)에 포함된 반사경은 수직 축을 기준으로 수평 회전할 수 있다. 레이저 광(LL2)은 반사경의 회전 각도에 따라 다양한 각도로 방출될 수 있다. 예컨대, 반사경의 회전 각도 범위가 180˚인 것으로 가정하면, 제2 라이다 센서(25_2)는 청소 로봇(1)의 후방을 기준으로 좌측으로 90˚, 우측으로 90˚ 각도 범위에 존재하는 오브젝트와의 거리를 감지할 수 있다.

즉, 청소 로봇(1)은 제1 라이다 센서(25_1)와 제2 라이다 센서(25_2)를 이용하여, 청소 로봇(1)의 전 방향에 존재하는 장애물이나 오브젝트와의 거리를 감지할 수 있다.

도 7은 공항 내에서 운행되는 복수의 청소 로봇들의 주행 중 센싱 동작을 보여주는 예시도이다.

도 7을 참조하면, 공항 내를 주행하면서 청소 동작을 수행하는 제1 청소 로봇(1_1)과 제2 청소 로봇(1_2)은, 주행 중 서로 근접할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 제2 청소 로봇(1_2)의 후방에 제1 청소 로봇(1_1)이 근접하여 위치하는 경우, 제1 청소 로봇(1_1)은 제1 라이다 센서(25_1)로부터 방출되는 레이저 광(LL1)을 통해, 제1 청소 로봇(1_1)의 전방에 장애물 또는 오브젝트가 존재함을 감지할 수 있다. 또한, 제2 청소 로봇(1_2)은 제2 라이다 센서(25_2)로부터 방출되는 레이저 광(LL2)을 통해, 제2 청소 로봇(1_2)의 후방에 장애물 또는 오브젝트가 존재함을 감지할 수 있다.

특히, 제1 라이다 센서(25_1)의 높이(H1)와 제2 라이다 센서(25_2)의 높이(H2)가 서로 다르므로, 제1 청소 로봇(1_1)의 제1 라이다 센서(25_1)로부터 방출되는 레이저 광(LL1)과, 제2 청소 로봇(1_2)의 제2 라이다 센서(25_2)로부터 방출되는 레이저 광(LL2) 사이의 간섭이 발생하지 않을 수 있다. 이에 따라, 제1 청소 로봇(1_1)과 제2 청소 로봇(1_2) 각각은 장애물 또는 오브젝트와의 거리를 정확하게 감지할 수 있다. 감지 결과에 따라, 청소 로봇들(1_1, 1_2)은 주행 방향이나 주행 속도 등과 같은 주행 특성을 변경함으로써, 서로간의 충돌을 방지할 수 있다.

도 4 내지 도 7을 통해 설명한 실시 예에 따르면, 청소 로봇(1)은 라이다 센서들(25_1, 25_2)의 높이를 서로 달리하여 배치함으로써, 공항 내에 존재하는 다른 청소 로봇과의 근접 시 발생할 수 있는 라이다 센서 간섭을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 라이다 센서 간섭으로 인한 오류 및 오동작 발생 확률을 감소시킴으로써, 청소 로봇의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

실시 예에 따라, 제1 함몰부(13)와 제2 함몰부(14)가 서로 연결되어 하나의 함몰부를 형성하거나, 보다 많은 수의 함몰부가 형성될 수도 있다. 또한, 제1 함몰부(13)와 제2 함몰부(14)의 위치가 변경될 수도 있다. 예컨대, 제1 함몰부(13)와 제2 함몰부(14)는 탑 커버(10a)와 미들 커버(10b) 사이에 위치할 수도 있다. 또한, 제1 함몰부(13)는 미들 커버(10b)와 바텀 커버 사이(10c)에 위치하고, 제2 함몰부(14)는 탑 커버(10a)와 미들 커버(10b) 사이에 위치할 수도 있다. 이 경우, 함몰부(13, 14)의 위치에 따라 라이다 센서(25_1, 25_2)의 위치도 변경될 수 있다.

Claims

주행을 위한 주행 바퀴;
상기 주행 바퀴를 포함하는 본체;
상기 본체의 외부를 감싸는 커버;
상기 본체의 전방에 설치되는 제1 센서; 및
상기 본체의 후방에 설치되는 제2 센서를 포함하고,
상기 제1 센서가 설치된 제1 높이와, 상기 제2 센서가 설치된 제2 높이는 서로 다른 청소 로봇.
제1항에 있어서,
상기 커버는,
전방의 상기 제1 높이에서 상기 커버의 내측으로 함몰 형성되는 제1 함몰부를 포함하는 청소 로봇.
제2항에 있어서,
상기 제1 센서는,
상기 제1 함몰부를 통해 외부와 전방으로 노출되는 청소 로봇.
제2항에 있어서,
상기 제1 함몰부는,
상기 커버의 양 측방으로 연장 형성되고,
상기 제1 라이다 센서는,
상기 제1 함몰부를 통해 외부와 전방 및 양 측방으로 노출되는 청소 로봇.
제2항에 있어서,
상기 커버는,
후방의 상기 제2 높이에서 상기 커버의 내측으로 함몰 형성되는 제2 함몰부를 더 포함하는 청소 로봇.
제5항에 있어서,
상기 제2 센서는,
상기 제2 함몰부를 통해 외부와 후방으로 노출되는 청소 로봇.
제5항에 있어서,
상기 제2 함몰부는,
상기 커버의 양 측방으로 연장 형성되고,
상기 제2 센서는,
상기 제2 함몰부를 통해 외부와 후방 및 양 측방으로 노출되는 청소 로봇.
제5항에 있어서,
상기 커버는,
상기 본체의 상측을 감싸는 탑 커버;
상기 탑 커버의 하부에 위치하는 미들 커버; 및
상기 미들 커버의 하부에 위치하는 바텀 커버를 포함하고,
상기 제1 함몰부와 상기 제2 함몰부는,
상기 미들 커버와 상기 바텀 커버 사이에 위치하는 청소 로봇.
제5항에 있어서,
상기 제1 함몰부와 상기 제2 함몰부의 상하 폭은 4cm로 형성되는 청소 로봇.
제1항에 있어서,
상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 라이다 센서인 청소 로봇.
제10항에 있어서,
상기 제1 센서의 감지 각도와, 상기 제2 센서의 감지 각도의 합은 360˚ 이상인 청소 로봇.
주행을 위한 주행 바퀴;
상기 주행 바퀴를 포함하는 본체;
상기 본체의 외부를 감싸는 커버;
상기 본체의 전방에 제1 높이로 설치되는 라이다 센서; 및
전방의 상기 제1 높이에서 상기 커버의 내측으로 함몰 형성되는 함몰부를 포함하고,
상기 라이다 센서는 상기 함몰부를 통해 외부와 전방으로 노출되는 청소 로봇.