KR20180082264A - 이동 로봇 및 그 제어방법 - Google Patents

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KR20180082264A
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김민욱
최수욱
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 이동 로봇 및 그 제어방법은, 장애물에 대한 정보를 바탕으로 청소영역 중 주행가능한 영역에 대한 정보를 포함하는 청소맵을 생성하고, 상기 청소맵을 바탕으로 상기 청소영역을 주행하며 상기 장애물을 통과하거나 또는 회피하도록 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 청소맵을 구성하는 복수의 영역에 대한 영역별 형태와 외곽선을 변경하여, 상기 청소영역의 형태에 대응하는, 가공된 사용자맵을 생성함으로써, 이동로봇이 주행가능한 영역에 대한 정보를 포함하는 지도를 영역에 따라 형태와 외곽선을 변경하여, 실제 실내공안의 청소영역과 유사한 형태로 사용자용 지도를 생성함으로써, 사용자가 각 영역의 위치를 보다 쉽게 인지하고 지도를 통해 청소명령을 입력할 수 있고, 주행할 수 없는 영역에 대하여 청소명령이 입력되는 것을 방지하고, 불필요하게 영역을 이동하지 않으므로 동작전원을 절약하고, 제한된 동력으로 이동하는 이동로봇이 청소영역을 주행하면서 효과적으로 청소를 수행할 수 있다.

Description

이동 로봇 및 그 제어방법{Moving Robot and controlling method}
본 발명은 이동 로봇 및 그 제어방법에 관한 것으로, 청소영역에 대한 지도를 생성하여 청소를 수행하는 이동 로봇 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 이동 로봇은 사용자의 조작 없이도 청소하고자 하는 구역 내를 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입하여 자동으로 청소하는 기기이다.
이러한 이동 로봇은 청소구역 내에 설치된 가구나 사무용품, 벽 등의 장애물까지의 거리를 감지하고, 그에 따라 청소구역을 매핑(mapping)하거나, 좌륜과 우륜의 구동을 제어하여 장애물 회피 동작을 수행한다.
그러나 이동 로봇은 영역을 구분하지 않고 현재 위치를 기준으로 이동하며 청소를 수행하고, 직선 주행중에 장애물이 존재하는 경우 방향을 전환하는 방식으로 주행함에 따라 특정 영역을 반복하여 청소하거나 이동 후 초기 위치로 복귀하지 못하는 문제점이 있었다.
그에 따라, 기 저장된 지도를 이용하여 이동 로봇이 특정 영역에 대한 청소를 수행하도록 하고 중복 청소를 방지하도록 하고 있다.
그러나 지도를 생성하는데 있어서, 이동 로봇은 벽 추정(월팔로윙)을 통해 이동하며 주행구역에 대한 외곽선을 추출할 뿐이므로 모두 연결되어 있는 복수의 실(룸)을 각각의 영역으로 구분해야할 필요성이 있다.
또한, 복수의 영역은 작은 공간들, 예를 들어 복도로 연결되어 있어 지도의 외곽선이 복잡한 형태로 생성되므로, 이를 구분하는 것이 쉽지 않고, 실제 실내공간의 형태와 상이하여 사용자가 쉽게 인지할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 청소영역에 대한 지도를 확인하기 용이한 형태로 변경하고 지도를 통해 입력되는 청소명령에 따라 청소영역에 대한 청소가 수행되도록 하는 이동 로봇 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 일 실시예에 따른 이동 로봇은 청소영역을 주행하며, 이물질을 흡입하는 본체; 상기 본체의 전방에 대한 영상을 획득하여 장애물을 감지하는 장애물 감지유닛; 상기 청소영역에 대한 지도가 저장되는 데이터부; 상기 장애물 감지유닛으로부터 입력되는 획득영상으로부터 장애물을 판단하고, 상기 장애물에 대한 정보를 바탕으로 상기 청소영역 중 주행가능한 영역에 대한 정보를 포함하는 청소맵을 생성하고, 상기 청소맵을 바탕으로 상기 청소영역을 주행하며 상기 장애물을 통과하거나 또는 회피하도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 청소맵을 구성하는 복수의 영역에 대한 영역별 형태와 외곽선을 변경하여, 상기 청소영역의 형태에 대응하는, 가공된 사용자맵을 생성하는 것을 특징으로 하는 한다.
상기 제어부는 상기 영역에 대한 형태를 변경하고 외곽선을 단순화하여 도면화된 상기 사용자맵을 생성하는 것을 특징으로 한다. 상기 제어부는 각 영역의 최 외곽선을 기준으로 상기 영역을 확장, 축소 또는 삭제하여 상기 영역의 형태를 변경하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 영역의 속성에 대응하여 상이한 기준으로 상기 영역의 형태를 변경하는 것을 특징으로 한다. 상기 제어부는 사각형을 기준으로 상기 영역의 형태를 변경하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 영역에 위치하는 장애물의 크기에 대응하여 일정 크기 미만의 장애물은 삭제하고, 일정 크기 이상의 장애물은 포함하여 상기 영역의 형태 및 외곽선을 변경하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 청소맵 또는 상기 가이드맵에 포함되는 복수의 영역에 대하여, 메인영역, 방, 기타영역 중 어느 하나로 영역의 속성을 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 청소맵과 상기 사용자맵이 중첩되어 표시되는 가이드맵을 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 사용자맵과 상기 가이드맵을 수신하여 저장하고, 상기 본체에 청소명령을 전송하는 단말을 더 포함하고, 상기 제어부는, 소정시간 간격으로 상기 본체의 위치 및 청소상태를 상기 단말로 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 단말은, 설정에 따라 상기 사용자맵과 상기 가이드맵 중 어느 하나를 선택적으로 표시하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 이동 로봇의 제어방법은, 청소영역을 주행하며 장애물 정보를 획득하는 단계; 상기 장애물 정보를 바탕으로 상기 청소영역 중, 주행가능한 영역을 복수의 영역으로 구분하여 청소맵을 생성하는 단계; 상기 청소맵에 포함되는 상기 복수의 영역에 대하여, 영역의 형태 또는 외곽선을 변경하여 상기 청소맵을 가공하는 단계; 및 상기 청소영역의 형태에 대응하는, 가공된 사용자맵을 생성하는 단계;를 포함한다.
상기 청소맵을 가공하는 단계는, 상기 청소맵의 각 영역에 대한 형태를 변경하고 외곽선을 단순화하여 상기 청소영역의 형태와 유사한 형태로 상기 사용자맵을 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 청소맵을 가공하는 단계는, 상기 청소맵의 영역별 최 외곽선을 기준으로, 상기 영역을 확장, 축소 또는 삭제하여 상기 영역의 형태를 변경하는 것을 특징으로 한다.
상기 청소맵을 생성한 후, 상기 청소맵의 각 영역에 대한 속성을 설정하는 단계를 더 포함하고, 상기 청소맵의 상기 복수의 영역에 대하여, 메인영역, 방, 기타영역 중 어느 하나로 영역에 대한 속성을 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 청소맵의 상기 복수의 영역 중, 영역의 크기, 다른 영역과의 접점의 수에 대응하여 어느 하나의 영역을 상기 메인영역으로 설정하는 단계; 상기 메인영역을 기준으로 주변에 배치되는, 일정크기 이상의 영역을 상기 방으로 설정하는 단계; 및 상기 메인영역과 상기 방을 제외한 나머지 영역을 상기 기타영역으로 설정하는 단계를 더 포함한다.
상기 청소맵을 가공하는 단계는, 상기 영역의 속성에 대응하여 상이한 기준으로 상기 영역의 형태를 변경하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이동 로봇 및 그 제어방법은 이동로봇이 주행가능한 영역에 대한 정보를 포함하는 지도를 영역에 따라 형태와 외곽선을 변경하여, 실제 실내공안의 청소영역과 유사한 형태로 사용자용 지도를 생성함으로써, 사용자가 각 영역의 위치를 보다 쉽게 인지하고 지도를 통해 청소명령을 입력할 수 있다.
또한, 이동로봇이 주행할 수 있는 영역과 사용자용 지도를 중첩하여 표시하도록 함으로써 주행할 수 없는 영역에 대하여 청소명령이 입력되는 것을 방지하고, 불필요하게 영역을 이동하지 않으므로 동작전원을 절약하고, 제한된 동력으로 이동하는 이동 로봇이 청소영역을 주행하면서 효과적으로 청소를 수행할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 사시도이다.
도 2 는 도 1의 이동 로봇의 수평 화각을 도시한 도이다.
도 3 은 도 1의 이동 로봇의 전면도이다.
도 4 는 도 1의 이동 로봇의 저면을 도시한 도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 주요부들을 도시한 블록도이다.
도 6 및 도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 지도생성방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 8 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇에 있어서, 생성된 지도의 예가 도시된 도이다.
도 9 및 도 10 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 지도 수정방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 11 은 도 8의 영역별 속성이 표시되는 지도의 예시도이다.
도 12 는 도 11의 지도에서 영역별 속성을 변경하는 예가 도시된 도이다.
도 13 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 지도를 이용한 청소설정 방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 14 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 제어방법이 도시된 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 사시도이다. 도 2는 도 1의 이동 로봇의 수평 화각을 도시한 것이다. 도 3은 도 1의 이동 로봇의 전면도이다. 도 4는 도 1의 이동 로봇의 저면을 도시한 것이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇(1)은 청소구역의 바닥을 따라 이동하며, 바닥 상의 먼지 등의 이물질을 흡입하는 본체(10)와, 본체(10)의 전면에 배치되는 장애물 감지유닛(100)을 포함할 수 있다.
본체(10)는 외관을 형성하며 내측으로 본체(10)를 구성하는 부품들이 수납되는 공간을 형성하는 케이싱(11)과, 케이싱(11)에 배치되어 먼지나 쓰레기 등의 이물질을 흡입하는 흡입유닛(34)과, 케이싱(11)에 회전 가능하게 구비되는 좌륜(36(L))과 우륜(36(R))을 포함할 수 있다. 좌륜(36(L))과 우륜(36(R))이 회전함에 따라 본체(10)가 청소구역의 바닥을 따라 이동되며, 이 과정에서 흡입유닛(34)을 통해 이물질이 흡입된다.
흡입유닛(34)은 흡입력을 발생시키는 흡입 팬(미도시)과, 흡입 팬의 회전에 의해 생성된 기류가 흡입되는 흡입구(10h)를 포함할 수 있다. 흡입유닛(34)은 흡입구(10h)를 통해 흡입된 기류 중에서 이물질을 채집하는 필터(미도시)와, 필터에 의해 채집된 이물질들이 축적되는 이물질 채집통(미도시)을 포함할 수 있다.
또한, 본체(10)는 좌륜(36(L))과 우륜(36(R))을 구동시키는 주행 구동부를 포함할 수 있다. 주행 구동부는 적어도 하나의 구동모터를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 구동모터는 좌륜(36(L))을 회전시키는 좌륜 구동모터와 우륜(36(R))을 회전시키는 우륜 구동모터를 포함할 수 있다.
좌륜 구동모터와 우륜 구동모터는 제어부의 주행제어부에 의해 작동이 독립적으로 제어됨으로써 본체(10)의 직진, 후진 또는 선회가 이루어질 수 있다. 예를들어, 본체(10)가 직진 주행하는 경우에는 좌륜 구동모터와 우륜 구동모터가 같은 방향으로 회전되나, 좌륜 구동모터와 우륜 구동모터가 다른 속도로 회전되거나, 서로 반대 방향으로 회전되는 경우에는 본체(10)의 주행 방향이 전환될 수 있다. 본체(10)의 안정적인 지지를 위한 적어도 하나의 보조륜(37)이 더 구비될 수 있다.
케이싱(11)의 저면부 전방측에 위치하며, 방사상으로 연장된 다수개의 날개로 이루어진 솔을 갖는 복수의 브러시(35)가 더 구비될 수 있다. 복수의 브러시(35)의 회전에 의해 청소구역의 바닥으로부터 먼지들이 제거되며, 이렇게 바닥으로부터 분리된 먼지들은 흡입구(10h)를 통해 흡입되어 채집통에 모인다.
케이싱(11)의 상면에는 사용자로부터 이동 로봇(1)의 제어를 위한 각종 명령을 입력받는 조작부(160)를 포함하는 컨트롤 패널이 구비될 수 있다.
장애물 감지유닛(100)은 본체(10)의 전면에 배치될 수 있다.
장애물 감지유닛(100)은 케이싱(11)의 전면에 고정되고, 제 1 패턴 조사부(120), 제 2 패턴 조사부(130) 및 영상 획득부(140)를 포함한다. 이때 영상획득부는 도시된 바와 같이 패턴조사부의 하부에 설치되는 것을 기본으로 하나, 경우에 따라 제 1 및 제 2 패턴조사부 사이에 배치될 수 있다.
본체(10)에는 재충전이 가능한 배터리(38)가 구비되며, 배터리(38)의 충전 단자(33)가 상용 전원(예를 들어, 가정 내의 전원 콘센트)과 연결되거나, 상용 전원과 연결된 별도의 충전대(미도시)에 본체(10)가 도킹되어, 충전 단자(33)가 상용 전원과 전기적으로 연결되고, 배터리(38)의 충전이 이루어질 수 있다. 이동 로봇(1)을 구성하는 전장 부품들은 배터리(38)로부터 전원을 공급받을 수 있으며, 따라서, 배터리(38)가 충전된 상태에서 이동 로봇(1)은 상용 전원과 전기적으로 분리된 상태에서 자력 주행이 가능하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 주요부들을 도시한 블록도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(1)은 주행 구동부(250), 청소부(260), 데이터부(240), 장애물 감지유닛(100), 센서부(150), 통신부(270), 조작부(160), 그리고 동작 전반을 제어하는 제어부(200)를 포함한다.
조작부(160)는 적어도 하나의 버튼, 스위치, 터치패드 등의 입력수단을 포함하여 사용자명령을 입력받는다. 조작부는 앞서 설명한 바와 같이 본체(10)의 상단부에 구비될 수 있다.
데이터부(240)에는 장애물 감지유닛(100)으로부터 입력되는 획득영상이 저장되고, 장애물인식부(210)가 장애물을 판단하기 위한 기준데이터가 저장되며, 감지된 장애물에 대한 장애물정보가 저장된다. 데이터부(240)에는 이동 로봇의 동작을 제어하기 위한 제어데이터 및 이동 로봇의 청소모드에 따른 데이터가 저장되고, 맵생성부(220)로부터 생성되는 장애물정보가 포함된 지도가 저장된다. 예를 들어 데이터부(240)에는 기초맵, 청소맵, 가이드맵, 사용자맵 중 적어도 하나의 지도가 저장된다.
또한, 데이터부(240)는, 마이크로 프로세서(micro processor)에 의해 읽힐 수 있는 데이터를 저장하는 것으로, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치를 포함할 수 있다.
통신부(270)는, 무선통신 방식으로 단말(미도시)과 통신한다. 또한, 통신부(270)는 가정 내 네트워크를 통해, 인터넷망에 연결되어, 외부의 서버 또는 이동 로봇을 제어하는 단말과 통신할 수 있다.
통신부(270)는 생성되는 지도를 단말로 전송하고, 단말로부터 청소명령을 수신하며, 이동 로봇의 동작상태, 청소상태에 대한 데이터를 단말로 전송한다. 통신부(270)는 지그비, 블루투스 등의 근거리 무선통신 뿐 아니라, 와이파이, 와이브로 등의 통신모듈을 포함하여 데이터를 송수신한다.
한편, 단말은 통신모듈이 탑재되어 네트워크 접속이 가능하고 이동 로봇을 제어하기 위한 프로그램, 또는 이동 로봇 제어용 어플리케이션이 설치된 기기로, 컴퓨터, 랩탑, 스마트폰, PDA, 태블릿PC 등의 기기가 사용될 수 있다. 또한, 단말은, 스마트 워치 등의 웨어러블(wearable) 장치 또한 사용될 수 있다.
주행 구동부(250)는 적어도 하나의 구동모터를 포함하여 주행제어부(230)의 제어명령에 따라 이동 로봇이 주행하도록 한다. 주행 구동부(250)는 앞서 설명한 바와 같이, 좌륜(36(L))을 회전시키는 좌륜 구동모터와 우륜(36(R))을 회전시키는 우륜 구동모터를 포함할 수 있다.
청소부(260)는 브러쉬를 동작시켜 이동 로봇 주변의 먼지 또는 이물질을 흡입하기 쉬운 상태로 만들고, 흡입장치를 동작시켜 먼지 또는 이물질을 흡입한다. 청소부(260)는 먼지나 쓰레기 등의 이물질을 흡입하는 흡입유닛(34)에 구비되는 흡입 팬의 동작을 제어하여 먼지가 흡입구를 통해 이물질 채집통에 투입되도록 한다.
장애물 감지유닛(100)은 제 1 패턴 조사부(120), 제 2 패턴 조사부(130), 그리고 영상 획득부(140)를 포함한다.
센서부(150)는 복수의 센서를 포함하여 장애물감지를 보조한다. 센서부(150)는 레이저, 초음파, 적외선 중 적어도 하나를 이용하여 전방, 즉 주행반향의 장애물을 감지한다. 또한, 센서부(150)는 적어도 하나의 기울기센서를 포함하여 본체의 기울기를 감지한다. 기울기센서는 본체의 전, 후, 좌, 우 방향으로 기울어지는 경우, 기울어진 방향과 각도를 산출한다. 기울기센서는 틸트센서, 가속도센서 등이 사용될 수 있고, 가속도센서의 경우 자이로식, 관성식, 실리콘반도체식 중 어느 것이나 적용 가능하다.
장애물 감지유닛(100)은 제 1 패턴 조사부(120), 제 2 패턴 조사부(130) 및 영상 획득부(140)가, 앞서 설명한 바와 같이, 본체(10)의 전면에 설치되어, 이동 로봇의 전방에 제 1 및 제 2 패턴의 광(P1, P2)을 조사하고, 조사된 패턴의 광을 촬영하여 영상을 획득한다.
장애물 감지유닛(100)의 제 1 및 제 2 패턴 조사부(120, 130)는 광원과, 광원으로부터 조사된 광이 투과됨으로써 소정의 패턴을 생성하는 패턴생성자(OPPE: Optical Pattern Projection Element)를 포함할 수 있다. 광원은 레이져 다이오드(Laser Diode, LD), 발광 다이오드(Light Emitteing Diode, LED) 등 일 수 있다. 레이져 광은 단색성, 직진성 및 접속 특성에 있어 다른 광원에 비해 월등해, 정밀한 거리 측정이 가능하며, 특히, 적외선 또는 가시광선은 대상체의 색상과 재질 등의 요인에 따라 거리 측정의 정밀도에 있어서 편차가 크게 발생되는 문제가 있기 때문에, 광원으로는 레이져 다이오드가 바람직하다. 패턴생성자는 렌즈, DOE(Diffractive optical element)를 포함할 수 있다. 각각의 패턴 조사부(120, 130)에 구비된 패턴 생성자의 구성에 따라 다양한 패턴의 광이 조사될 수 있다.
제 1 패턴 조사부(120)는 제 1 패턴의 광(P1, 이하, 제 1 패턴 광이라고 함.)을 본체(10)의 전방 하측을 향해 조사할 수 있다. 따라서, 제 1 패턴 광(P1)은 청소구역의 바닥에 입사될 수 있다.
제 1 패턴 광(P1)은 수평선의 형태로 구성될 수 있다. 또한, 제 1 패턴 광(P1)은 수평선과 수직선이 교차하는 십자 패턴의 형태로 구성되는 것 또한 가능하다.
제 1 패턴 조사부(120), 제 2 패턴 조사부(130) 및 영상 획득부(140)는 수직으로, 일렬 배치될 수 있다. 영상 획득부(140)는, 제 1 패턴 조사부(120)와 제 2 패턴 조사부(130)의 하부에 배치되나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제 1 패턴 조사부와 제 2 패턴 조사부의 상부에 배치될 수도 있다.
실시예에서, 제 1 패턴 조사부(120)는 상측에 위치하여 전방을 향해 하방으로 제 1 패턴 광(P1)을 조사하여, 제 1 패턴 조사부(120) 보다 하측에 위치하는 장애물을 감지하고, 제 2 패턴 조사부(130)는 제 1 패턴 조사부(120)의 하측에 위치하여 전방을 향해 상방으로 제 2 패턴의 광(P2, 이하, 제 2 패턴 광이라고 함.)을 조사할 수 있다. 따라서, 제 2 패턴 광(P2)은 벽면이나, 청소구역의 바닥으로부터 적어도 제 2 패턴 조사부(130) 보다 높이 위치하는 장애물 또는 장애물의 일정 부분에 입사될 수 있다.
제 2 패턴 광(P2)은 제 1 패턴 광(P1)과 다른 패턴으로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 수평선을 포함하여 구성된다. 여기서, 수평선은 반드시 연속한 선분이어야 하는 것은 아니고, 점선으로 이루어질 수도 있다.
한편, 앞서 설명한 도 2에서, 표시된 조사각(θh)은 제 1 패턴 조사부(120)로부터 조사된 제 1 패턴 광(P1)의 수평조사각을 표시한 것으로, 수평선(Ph)의 양단이 제 1 패턴 조사부(120)와 이루는 각도를 나타내며, 130˚ 내지 140˚ 범위에서 정해지는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니다. 도 2에 표시된 점선은 이동 로봇(1)의 전방을 향하는 것이며, 제 1 패턴 광(P1)은 점선에 대해 대칭인 형태로 구성될 수 있다.
제 2 패턴 조사부(130) 역시 제 1 패턴 조사부(120)와 마찬가지로 수평 조사각이, 바람직하게는, 130˚ 내지 140˚ 범위에서 정해질 수 있으며, 실시예에 따라서는 제 1 패턴 조사부(120)와 동일한 수평 조사각으로 패턴 광(P2)을 조사할 수 있으며, 이 경우, 제 2 패턴 광(P1) 역시 도 2에 표시된 점선에 대해 대칭인 형태로 구성될 수 있다.
영상 획득부(140)는 본체(10) 전방의 영상을 획득할 수 있다. 특히, 영상 획득부(140)에 의해 획득된 영상(이하, 획득영상이라고 함.)에는 패턴 광(P1, P2)이 나타나며, 이하, 획득영상에 나타난 패턴 광(P1, P2)의 상을 광 패턴이라고 하고, 이는 실질적으로 실제 공간상에 입사된 패턴 광(P1, P2)이 이미지 센서에 맺힌 상이기 때문에, 패턴 광들(P1, P2)과 같은 도면 부호를 부여하여, 제 1 패턴 광(P1) 및 제 2 패턴 광(P2)과 각각 대응하는 상들을 제 1 광 패턴(P1) 및 제 2 광 패턴(P2)이라고 하기로 한다.
영상 획득부(140)는 피사체의 상을 전기적 신호로 변환시킨 후 다시 디지털 신호로 바꿔 메모리소자에 기억시키는 디지털 카메라를 포함할 수 있으며, 디지털 카메라는 이미지센서(미도시)와 영상처리부(미도시)를 포함할 수 있다.
이미지센서는 광학 영상(image)을 전기적 신호로 변환하는 장치로, 다수개의 광 다이오드(photo diode)가 집적된 칩으로 구성되며, 광 다이오드로는 픽셀(pixel)을 예로 들 수 있다. 렌즈를 통과한 광에 의해 칩에 맺힌 영상에 의해 각각의 픽셀들에 전하가 축적되며, 픽셀에 축적된 전하들은 전기적 신호(예를들어, 전압)로 변환된다. 이미지센서로는 CCD(Charge Coupled Device), CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등이 잘 알려져 있다.
영상처리부는 이미지센서로부터 출력된 아날로그 신호를 바탕으로 디지털 영상을 생성한다. 영상처리부는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD컨버터와, AD컨버터로부터 출력된 디지털 신호에 따라 일시적으로 디지털 정보(digital data)를 기록하는 버퍼 메모리(buffer memory)와, 버퍼 메모리에 기록된 정보를 처리하여 디지털 영상을 구성하는 디지털 신호처리기(DSP:Digital Signal Processor)를 포함할 수 있다.
제어부(200)는 장애물 감지유닛(100)으로부터 입력되는 획득영상을 통해 장애물을 판단하여 이동방향 또는 주행경로를 변경하여 장애물을 통과하거나 또는 장애물을 회피하여 주행하도록 주행 구동부(250)를 제어한다.
제어부(200)는 주행 구동부(250)를 제어하는 주행제어부(230)를 포함한다. 주행제어부(230)에 의해 좌륜 구동모터와 우륜 구동모터의 작동이 독립적으로 제어됨으로써 본체(10)가 직진 또는 회전하여 주행하게 된다.
제어부(200)는 장애물 감지유닛(100)으로부터 입력되는 데이터를 분석하여 패턴을 검출하고, 패턴으로부터 장애물을 판단하는 장애물인식부(210)를 포함한다.
제어부(200)는 획득영상을 데이터부(240)에 저장하고, 장애물인식부(210)는 획득영상을 분석하여 패턴을 추출한다.
장애물인식부(210) 제 1 패턴 조사부 또는 제 2 패턴 조사부로부터 조사된 패턴의 광이 바닥 또는 장애물에 조사되어 나타나는 광 패턴을 추출하고, 추출된 광 패턴을 바탕으로 장애물을 판단한다.
장애물인식부(210)는 영상 획득부(140)에 의해 획득된 영상(획득영상)으로부터 광 패턴(P1, P2)을 검출한다. 장애물인식부(210)는 획득영상을 구성하는 소정의 픽셀들에 대해 점, 선, 면 등의 특징을 검출 (feature detection)하고, 이렇게 검출된 특징을 바탕으로 광 패턴(P1, P2) 또는 광 패턴(P1, P2)을 구성하는 점, 선, 면 등을 검출할 수 있다.
장애물인식부(210)는 주변보다 밝은 픽셀들이 연속됨으로써 구성되는 선분들을 추출하여, 제 1 광 패턴(P1)을 구성하는 수평선(Ph), 제 2 광 패턴(P2)을 구성하는 수평선을 추출할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 디지털 영상으로부터 원하는 형태의 패턴을 추출하는 다양한 기법들이 이미 알려져 있는바, 장애물인식부(210)는 이들 공지된 기술들을 이용하여 제 1 광 패턴(P1)과 제 2 광 패턴(P2)을 추출할 수 있다.
또한, 장애물인식부(210)는 검출된 패턴을 바탕으로 장애물 유무를 판단하고, 장애물의 형태를 판단한다. 장애물인식부(210)는 제 1 광 패턴과 제 2 광 패턴을 통해 장애물을 판단하고, 장애물까지의 거리를 산출할 수 있다. 또한, 장애물인식부(210)는 제 1 광패턴과 제 2 광패턴의 형태, 장애물 접근 중 나타나는 광패턴을 변화를 통해 장애물의 크기(높이)와 형태를 판단할 수 있다.
장애물인식부(210)는 제 1 및 광패턴 및 제 2 광패턴에 대하여 기준위치와의 거리를 바탕으로 장애물을 판단한다. 장애물인식부(210)는 제 1 광 패턴(P1)이 기준위치보다 낮은 위치에 나타나는 경우, 내리막 경사로가 존재하는 것으로 판단할 수 있고, 제 1 광 패턴(P1)이 사라지는 경우 낭떠러지로 판단한다. 또한, 장애물인식부(210)는 제 2 광 패턴이 나타나는 경우, 전방의 장애물 또는 상부의 장애물을 판단할 수 있다.
장애물인식부(210)는 센서부(150)의 기울기센서로부터 입력되는 기울기정보를 바탕으로, 본체의 기울어짐 여부를 판단하고, 본체가 기울어진 경우, 획득영상의 광 패턴의 위치에 대하여 기울기를 보상한다.
주행제어부(230)는 청소영역 중 지정된 영역에 대하여 주행하며 청소가 수행되도록 주행 구동부(250)를 제어하고, 주행 중 먼지를 흡입하여 청소가 수행되도록 청소부(260)를 제어한다.
주행제어부(230)는 장애물인식부(210)로부터 인식되는 장애물에 대응하여, 주행 가능 여부 또는 진입가능 여부를 판단하여 장애물에 접근하여 주행하거나, 장애물을 통과하거나, 또는 장애물을 회피하도록 주행경로를 설정하여 주행 구동부(250)를 제어한다.
또한, 제어부(200)는 주행 중 감지되는 장애물의 정보를 바탕으로 지도를 생성하는 맵생성부(220)를 포함한다.
맵생성부(220)는 초기 동작 시, 또는 청소영역에 대한 지도가 저장되어 있지 않은 경우, 청소영역을 주행하면서 장애물 정보를 바탕으로 청소영역에 대한 지도를 생성한다.
맵생성부(220)는, 장애물인식부(210)에 의해 판단되는 장애물에 대한 정보를 바탕으로, 청소영역에 대한 지도를 생성한다.
또한, 맵생성부(220)는 주행을 통해 획득되는 정보를 바탕으로 기초맵을 생성하고, 기초맵으로부터 영역을 구분하여 청소맵을 생성한다. 또한 맵생성부(220)는 청소맵에 대하여 영역을 정리하고, 영역에 대한 속성을 설정하여 사용자맵과 가이드맵을 생성한다.
기초맵은, 주행을 통해 획득되는 청소영역의 형태가 외곽선으로 표시되는 지도이고, 청소맵은 기초맵에 영역이 구분된 지도이다. 기초맵과 청소맵에는 이동로봇의 주행 가능한 영역과 장애물정보가 포함된다. 사용자맵은 청소맵의 영역을 단순화하고 외각선의 형태를 정리하여 가공한 것으로 시각적 효과를 가미한 지도이다. 가이드맵은 청소맵과 사용자맵이 중첩된 지도이다. 가이드맵에는 청소맵이 표시되므로, 이동 로봇이 실제 주행할 수 있는 영역을 바탕으로 청소명령이 입력될 수 있다.
이동 로봇은 청소맵을 기초로 청소를 수행하되, 단말로 사용자맵과 가이드맵을 전송한다. 단말(300)은 가이드맵과 사용자맵을 모두 저장하여 화면에 표시할 수 있으며, 설정에 따라 어느 하나를 출력한다. 이동 로봇(1)은 단말(300)로부터 사용자맵 또는 가이드맵에 기초한 청소명령이 입력되면, 청소맵을 바탕으로 주행하며 지정된 영역을 청소한다.
맵생성부(220)는 기초맵 생성 후, 청소영역을 복수의 영역으로 구분하고, 복수의 영역을 연결하는 연결통로를 포함하며, 각 영역 내의 장애물에 대한 정보를 포함하여 지도를 생성한다. 맵생성부(220)는, 지도 상의 영역 구분을 위해 소영역을 분리하여 대표영역을 설정하고, 분리된 소영역을 별도의 세부영역으로 설정하여 대표영역에 병합함으로써 영역이 구분된 지도를 생성한다.
맵생성부(220)는 구분된 각 영역에 대하여, 영역의 형태를 가공한다. 맵생성부(220)는 구분된 영역에 대하여 속성을 설정하고, 영역별 속성에 따라 영역의 형태를 가공한다.
맵생성부(220)는 구분된 각 영역에서, 다른 영역과의 접점의 수를 기준으로 메인영역을 우선 판단한다. 메인영역은 거실인 것을 기본으로 하나, 경우에 따라 메인영역을 복수의 방 중 어느 하나로 변경할 수 있다. 맵생성부(220)는 메인영역을 기준으로 나머지 영역에 대한 속성을 설정한다. 예를 들어 맵생성부(220)는메인영역인, 거실을 중심으로 배치되는 일정 크기 이상의 영역은 방(room)으로 설정하고, 그외의 영역은 기타영역으로 설정할 수 있다.
맵생성부(220)는, 영역의 형태를 가공하는데 있어서, 영역의 속성에 따른 기준에 따라 각 영역이 특정 형태를 갖도록 가공한다. 예를 들어 맵생성부(220)는 일반적인 가정의 방의 형태, 예를 들어 사각형을 기준으로 영역의 형태를 가공한다. 또한, 맵생성부(220)는 기초맵의 최 외각 셀을 기준으로 영역의 형태를 확장하고, 장애물로 인하여 접근할 수 없는 영역에 대하여 영역을 삭제하거나 축소하여 영역의 형태를 가공한다.
또한, 맵생성부(220)는 기초맵에서, 장애물의 크기에 따라, 일정 크기 이상의 장애물은 지도에 표시하고, 일정 크기 미만의 장애물은 해당 셀을 삭제하여 장애물이 표시되지 않도록 한다. 예를 들어, 맵생성부는 일정크기 이상의 의자, 소파 등의 가구는 지도에 표시하고, 일시적으로 나타나는 장애물, 크기가 작은, 예를 들어 작은 장난감 등은 지도에서 삭제한다. 맵생성부(220)는 지도 생성 시, 충전대의 위치를 지도에 함께 저장한다.
맵생성부(220)는 지도가 생성된 이후, 감지되는 장애물에 대하여, 장애물인식부(21)로부터 입력되는 장애물정보를 바탕으로, 지도상에 장애물를 추가할 수 있다. 맵생성부(220)는 특정 장애물이 고정된 위치에서 반복적으로 감지되는 경우, 지도에 장애물을 추가하고, 장애물이 일시적으로 감지되는 경우에는 무시한다.
맵생성부(220)는 가공된 형태의 지도인 사용자맵과, 사용자맵과 청소맵이 충첩되어 표시되는 가이드맵을 모두 생성하여 단말(300)로 전송한다.
제어부(200)는, 저장된 지도(청소맵, 가이드맵 또는 사용자맵)를 바탕으로 본체(10)의 현재 위치를 인식할 수 있다. 제어부(200)는 청소명령이 입력되면, 지도 상의 위치와 이동 로봇의 현재위치가 일치하는지 여부를 판단한 후, 현재 위치가 맵 상의 위치와 일치하지 않는 경우, 또는 현재 위치를 확인할 수 없는 경우, 현재 위치를 인식하여 이동 로봇(1)의 현재 위치를 복구한 한 후, 현재 위치를 바탕으로 지정된 영역으로 이동하도록 주행부를 제어한다. 청소명령은 리모컨(미도시), 조작부(160) 또는 단말(300)로부터 입력될 수 있다.
제어부(200)는, 현재 위치가 지도 상의 위치와 일치하지 않는 경우 또는 현재 위치를 확인할 수 없는 경우, 영상 획득부(140)로부터 입력되는 획득영상을 분석하여 지도를 바탕으로 현재 위치를 추정할 수 있다.
제어부(200)는 맵생성부(220)에 의해 주행 중 지도가 갱신되는 경우, 갱신된 정보를 통신부를 통해 단말(300)로 전송하여 단말과 이동 로봇(1)에 저장되는 지도가 동일하도록 한다. 그에 따라, 단말(300)과 이동 로봇(1)에 저장된 맵이 동일하게 유지됨에 따라 단말로부터의 청소명령에 대하여, 이동 로봇(1)은 지정된 영역을 청소할 수 있으며, 또한, 단말은 이동 로봇의 현재 위치를 지도에 표시할 수 있다.
주행제어부(230)는 청소명령 입력 시, 청소 영역 중, 지정된 영역으로 이동하도록 주행부를 제어하고, 청소부를 동작시켜, 주행과 함께 청소가 수행되도록 한다.
주행제어부(230)는 복수의 영역에 대한 청소명령 입력 시, 우선영역설정 여부, 또는 지정된 순서에 따라 영역을 이동하여 청소가 수행되도록 하고, 별도의 순서가 지정되지 않은 경우, 현재 위치를 기준으로, 거리에 따라 가까운 영역 또는 인접한 영역으로 이동하여 청소를 수행한다.
또한, 주행제어부(230)는 영역구분에 관계없이 임의의 영역에 대한 청소명령이 입력되는 경우, 임의의 영역에 포함되는 영역으로 이동하여 청소를 수행한다.
제어부(200)는 설정된 지정영역에 대한 청소가 완료되면, 청소기록을 데이터부에 저장한다.
또한, 제어부(200)는 통신부(190)를 통해 이동 로봇(1)의 동작상태 또는 청소상태를 소정 주기로 단말(300)로 전송한다.
단말(300)은 이동 로봇(1)으로부터 수신되는 데이터를 바탕으로, 실행중인 어플리케이션의 화면상에 지도와 함께 이동 로봇의 위치를 표시하고, 또한 청소상태에 대한 정보를 출력한다.
단말(300)은 설정에 따라 사용자맵과 가이드맵 중 어느 하나를 화면에 표시하며, 설정을 통해 변경하여 표시할 수 있다.
단말(300)은 수신되는 지도를 화면에 표시하며, 키입력 또는 터치입력을 통해 영역을 분리 또는 병합하여 변경할 수 있고, 영역의 속성을 변경하거나, 추가하여 설정할 수 있다. 또한, 단말은 특정 장애물에 대하여 지도상에 위치를 지정할 수 있고, 지정된 장애물에 대한 정보를 이동 로봇으로 전송되어, 기 저장된 지도에 추가된다.
단말(300)은 표시되는 지도에 대하여, 키입력 또는 터치입력에 대응하여 청소영역을 지정하고, 청소 순서를 설정할 수 있으며, 이동 로봇으로 청소명령을 전송한다.
또한, 단말(300)은 이동 로봇으로부터 수신되는 데이터를 바탕으로, 표시되는 지도(사용자맵과 가이드맵) 상에 청소 상태를 표시한다. 단말은 장애물에 대한 정보가 추가되는 경우, 수신되는 데이터를 바탕으로 지도를 갱신하여 표시한다.
또한, 제어부(200)는 충전대의 복귀신호를 통해 충전대가 감지되면, 이동 로봇의 현재 위치를 인식하고, 이동 로봇의 현재위치를 바탕으로 충전대의 위치를 산출하여 저장한다. 제어부(200)는 충전대의 위치가 지도상에 표시되도록 설정할 수 있다.
도 6 및 도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 지도생성방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(1)은 저장된 지도가 저장되어 있지 않는 경우, 또는 초기동작 시, 벽추종(월팔로윙, Wall Following) 등을 통해 청소영역을 주행하여 지도를 생성할 수 있다. 또한, 이동 로봇(1)은 지도가 없는 상태에서 청소영역에 대한 청소를 수행하며 획득되는 장애물정보를 통해 지도를 생성할 수 있다.
맵생성부(220)는, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 주행 중, 장애물 감지유닛(100) 및 센서부(150)로부터 입력되는 데이터 및 장애물인식부(210)의 장애물정보를 바탕으로 지도를 생성한다.
맵생성부(220)는 벽추종(월팔로윙)을 통해 청소영역에 대한 외곽선으로 구성된 기초맵(A1)을 생성한다. 기초맵은 영역 전체에 대한 외곽선의 형태이므로, 영역이 구분되어 있지 않은 상태이다.
도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 맵생성부(220)는 기초맵(A1)을 복수의 영역(A11 내지 A17)으로 구분하여, 영역이 구분된 지도, 청소맵을 생성한다.
맵생성부(220)는 기초맵(A1)으로부터, 일정크기 이하의 소영역을 분리하고, 일정 크기 이상의 대표영역을 설정한다. 맵생성부(220)는 모폴로지(Morphology)연산을 통해 기초맵을 침식(Erosion) 및 팽창(Dilation)하여 소영역을 분리함으로써 대표영역을 설정할 수 있다. 맵생성부(220)는 처리하고자 하는 이미지, 즉 기초맵에 대하여 소정 형태의 구성요소를 설정하고, 이미지의 영역에 구성요소가 완전히 포함되도록 하여 침식연산을 수행하고, 또한 이미지의 영역에 구성요소의 일부가 포함되도록 하여 팽창연산을 수행할 수 있다. 이미지 영역은 물론 구성요소의 설정에 따라 침식과 팽창의 형태를 달라질 수 있다.
맵생성부(220)는 대표영역을 뺀 나머지 소영역에 대하여 세부영역을 설정한다. 세부영역은 대표영역을 연결하는 영역이거나, 대표영역에 부속되는 영역이므로, 맵생성부(220)는 각 세부영역을 어느 하나의 대표영역에 병합함으로써 영역을 재설정한다. 맵생성부(220)는 세부영역이 각 대표영역과의 연결 여부, 연결지점(노드)의 수, 거리 등의 연관성을 바탕으로 어느 하나의 대표영역에 병합한다. 또한, 맵생성부(220)는 세부영역(B)이 일정 크기 이상인 경우, 해당 세부영역을 별도의 영역으로 설정할 수 있다.
그에 따라, 맵생성부(220)는 세부영역을 대표영역에 병합함으로써, 영역이 구분된 청소맵을 생성한다.
맵생성부(220)는 복수의 영역에 대하여 세부영역을 대표영역에 병합하여 영역을 구분한 후, 각 대표영역이 다른 영역과 접하는 접점의 수, 영역의 크기에 대응하여 메인영역과, 방, 그리고 기타영역을 설정한다. 메인영역은 거실로 설정되는 것을 예로하여 설명한다.
또한, 맵생성부(220)는 메인영역을 기준으로, 복수의 영역에 대한 속성을 설정한다. 맵생성부(220)는 메인영역을 제외한 나머지 영역을 그 크기 또는 형태에 따라 방(room) 또는 기타영역으로 설정한다.
도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 맵생성부(220)는 청소맵을 생성한 후, 사용자가 각 영역을 쉽게 인식할 수 있도록 영역의 형태를 가공한다. 맵생성부(220)는 영역의 형태를 단순화하여, 작은 영역이나 장애물을 정리하고, 영역을 확대 또는 삭제한다. 맵생성부(220)는 영역의 속성에 따라, 소정 형태로 영역의 형태를 가공한다. 예를 들어 맵생성부(220)는 방(room)을 사각형의 형태로 가공할 수 있다.
맵생성부(220)는 영역의 형태를 가공한 후, 시각적 효과를 적용하여 복수의 영역(A31 내지 A37)으로 구성된 사용자맵을 생성한다.
사용자맵에는, 복수의 영역이 각각 상이한 색상으로 표시될 수 있고, 각 경역에 대한 이름이 표시될 수 있다. 또한, 사용자맵에는 영역의 속성에 따라, 동일한 속성의 영역은 동일한 색상으로 표시된다. 또한, 사용자맵에는 특정 장애물에 대한 정보가 이미지, 아이콘, 이미티콘, 특수문자 등의 형태로 표시된다.
또한, 맵생성부(220)는 사용자맵의 복수의 영역(A31 내지 A37)을 영역의 속성에 따라 특정 형태를 갖도록 하며, 하나의 영역을 세분화하여 후술하는 도 8과 같이 기타영역을 설정할 수 있다.
도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 맵생성부(220)는 청소맵과 사용자맵이 중첩되어 표시되는, 복수의 영역(A21 내지 A27)을 포함하는 가이드맵을 생성한다. 가이드맵에는 청소맵의 소형 장애물이 제거된 상태로 표시된다.
이동 로봇(1)은 생성된 지도, 즉 청소맵, 가이드맵, 사용자맵을 데이터부(240)에 저장하고, 통신부(270)를 통해 리모컨, 단말(300), 제어기 등의 외부 기기로 사용자맵 및 가이드맵을 전송한다.
도 8 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇에 있어서, 생성된 지도의 예가 도시된 도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 단말(300)은 이동 로봇(1)을 제어하기 위한 프로그램 또는 어플리케이션을 실행하고, 수신되어 저장된 지도, 즉 사용자맵 또는 가이드맵을 화면에 표시한다.
사용자맵 또는 가이드맵에는 구분된 복수의 영역(A41 내지 A50)이 각각 상이하게 표시될 수 있고, 영역의 속성에 따라 색상이 표시되거나 영역의 이름이 표시될 수 있다. 또한, 영역의 속성이 표시될 수 있고, 동일한 속성의 영역을 동일한 색상으로 표시될 수 있다.
단말(300)은, 사용자맵 또는 가이드맵 상에, 장애물의 위치를 표시하며, 장애물의 종류에 따라 장애물에 대한 이미지, 아이콘, 이모티콘 등이 표시되도록 한다.
단말(300)은 표시되는 사용자맵 또는 가이드맵에 대하여, 청소명령이 입력되면, 입력되는 청소명령을 이동 로봇(1)으로 전송하고, 이동 로봇은 수신되는 청소명령에 따라 지정된 영역으로 이동하여, 청소맵을 바탕으로 청소를 수행한다. 이동 로봇(1)은 사용자맵 또는 가이드맵을 기준으로 입력되는 청소명령을, 청소맵에 매칭하여 지정영역을 판단한다.
이동 로봇(1)과 단말(300)은 동일한 지도를 저장하고, 어느 일측에서 지도가 변경되는 경우, 다른 일측으로 변경된 데이터를 전송하여 지도가 갱신되도록 한다.
도 9 및 도 10 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 지도 수정방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
맵생성부(220)는, 청소맵으로부터 영역의 형태를 가공하여 사용자 맵을 생성한다. 맵생성부는 영역의 속성에 따라 특정 형태로 지도를 가공하고, 장애물의 크기에 따라 영역의 형태를 수정한다.
도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 맵생성부(220)는 제 1 영역(301) 내에 제 1 장애물(O1)과 제 2 장애물(O2)이 위치하는 경우, 최 외곽선을 기준으로, 장애물이 영역에 포함되도록 제 1 영역(301)의 형태를 가공하여 지도의 영역을 제 2 영역(302)의 형태로 변경할 수 있다.
맵생성부(220)는 영역의 속성에 따라 상이한 기준으로 영역의 형태를 가공한다. 맵생성부(220)는 제 1 영역(301)이 방인 경우, 사각형의 형태가 되도록 영역의 형태를 가공한다. 한편, 메인영역인 거실의 경우 복수의 장애물이 존재하므로, 맵생성부(220)는 다각형의 형태로 외곽선과 소형 장애물에 대응하여 영역의 형태를 가공한다.
도 9의 (b)와 같이, 맵생성부(220)는 제 3 영역(303)에 존재하는 제 3 장애물(O3)과 제 4 장애물(O4)에 대하여, 제 4 장애물에 의해 주행 가능한 영역이 축소되고 접근이 불가능한 영역이므로 제 4 장애물이 위치한 영역(305)을 제외하고, 제 2 영역에 대한 지도의 영역을 제 4 영역(304)의 형태로 가공할 수 있다.
맵생성부(220)는 영역의 속성, 영역 내에 포함되는 장애물의 크기에 대응하여 지도상에 표시되는 영역의 형태를 가공하여 사용자맵을 생성한다.
도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 맵생성부(220)는 제 6 영역(306)의 형태를 단순화하여, 영역의 외곽선이 직선의 형태가 되도록 지도의 영역을 제 7 영역(307)의 형태로 변경한다. 맵생성부(220)는 최 외곽선을 기준으로 영역을 설정하되, 일정 크기 이하의 장애물은 무시하고 지도의 형태를 가공한다.
또한, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 맵생성부(220)는 제 8 영역(308) 내부에 위치하는 장애물들(O5)에 대하여, 그 크기에 따라 소정크기 미만의 장애물은 지도로부터 제거하고, 소정크기 이상의 장애물은 지도에 표시하도록 하여 제 9 영역(309)의 형태로 변경한다.
도 11 은 도 8의 영역별 속성이 표시되는 지도의 예시도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(1)은 청소맵으로부터 영역의 형태를 가공하여, 영역의 속성이 포함된 사용자맵을 생성한다.
맵생성부(220)는 사용자맵에 포함되는 복수의 영역에 대하여, 메인영역, 방, 기타영역으로 속성을 설정한다.
맵생성부(220)는 앞서 설명한 바와 같이, 영역의 크기, 다른영역과의 접점의 수에 따라 메인영역을 설정한다. 예를 들어 거실이 메인영역으로 설정될 수 있다.
또한, 맵생성부(220)는 영역의 크기와 형태에 따라 방과 기타영역으로, 영역의 속성을 설정한다.
단말(300)은 사용자맵 및 가이드맵을 수신하며 화면에 표시한다.
단말(300)은 복수의 영역에 설정된 영역의 속성에 따라 각 영역이 상이하게 표시되도록 한다. 예를 들어, 단말(300)은 복수의 영역을 속성에 따라 상이한 색상 또는 무늬로 표시할 수 있다. 단말(300)은 복수의 영역에 대하여 메인영역(A41), 복수의 방(A43, A44, A45, A47, A46), 그리고 기타영역(A48, A49, A50)으로 구분하여 표시하고, 상이하게 표시되는 영역에 대한 속성정보(50)를 화면에 표시한다.
단말(300)은 사용자맵에 충전대(59)의 위치를 표시하고, 도킹방향을 화살표로 표시한다.
또한 단말(300)은, 실제 주행가능한 영역에 대한 청소맵이 중첩되어 표시되는 가이드맵을 화면에 출력할 수 있다. 단말(300)은 가이드맵이 화면에 표시되는 경우, 사용자맵과 같이 영역의 속성에 따라 각 영역을 상이하게 표시할 수 있다.
도 12 는 도 11의 지도에서 영역별 속성을 변경하는 예가 도시된 도이다.
도 12(a)에 도시된 바와 같이, 단말(300)은, 사용자맵이 화면에 표시된 상태에서, 어느 하나의 영역(51)이 키입력 또는 터치입력을 통해 선택되면, 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이 속성변경메뉴(52)를 출력한다.
단말(300)은 속성변경메뉴(52)를 통해 선택된 영역(51)에 대한 속성을 변경할 수 있다. 단말(300)은 속성항목(53)중, 어느 하나의 속성이 선택되고, 확인키(54)가 선택되면, 선택된 영역(51)의 속성을 변경한다. 취소키 선택 시, 화면은 속성변경메뉴(52)로부터 사용자맵으로 복귀한다.
예를 들어 제 42영역(A42)(51)의 속성을 기타영역에서 거실로 변경하는 경우, 도 12의 (c)에 도시된 바와 같이, 메인영역인 거실로 제 42영역의 속성이 변경된다. 단말(300)은 제 42영역(A42)을 거실속성에 따라 변경하여 표시한다.
도 13 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 지도를 이용한 청소설정 방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 13의 (a)에 도시된 바와 같이, 단말(300)은 사용자맵 또는 가이드맵이 표시된 상태에서, 적어도 하나의 영역을 선택하여 청소를 설정하여 이동 로봇(1)으로 청소명령을 전송한다.
사용자맵이 표시된 상태에서, 복수의 영역(A41, A42, A43, A45)이, 소정 순서에 따라 선택되는 경우, 단말(300)은 선택된 순서(61 내지 64)에 따라 청소순서를 설정한다.
도 13의 (b)와 같이, 단말(300)은 복수의 영역이 선택되면, 청소메뉴(71)를 화면에 표시한다.
단말(300)은 청소메뉴(71)를 통해, 선택된 복수의 영역에 대하여, 순서대로 청소(72), 랜덤(73), 선택된 영역을 제외하고 청소(74) 중 어느 하나로 청소를 설정할 수 있다.
단말(300)은, 청소메뉴(71) 중 순서대로 청소(72)가 선택되거 확인키(76)가 입력되면, 영역이 선택된 순서(61 내지 64)에 따라 각 영역이 청소되도록 청소명령을 이동 로봇(1)으로 전송한다. 그에 따라 이동 로봇(1)은 지정된 순서에 따라 영역을 이동하며 청소를 수행한다.
단말(300)은, 랜덤(73)이 선택되는 경우, 선택된 복수의 영역을 순서에 관계없이 청소하도록 청소명령을 이동 로봇(1)으로 전송한다. 그에 따라 이동 로봇(1)은 현재 위치를 기준으로 가까운 영역으로 이동하여 청소를 수행한다.
선택된 영역을 제외하고 청소(74)하도록 설정되는 경우, 단말(300)은 선택된 영역 이외의 영역에 대한 청소명령을 이동 로봇(1)으로 전송한다. 이동 로봇(1)은, 선택된 영역을 제외한 나머지 영역에 대한 정보를 수신하여 청소를 수행한다.
취소키(75) 입력 시, 단말(300)은 사용자맵으로 화면을 복귀한다.
도 14 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 제어방법이 도시된 순서도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(1)은 지도가 저장되어 있지 않은 경우, 청소영역을 주행하면서 장애물의 정보를 획득하고, 청소영역에 대한 외곽선을 획득한다.
주행제어부(230)는 본체(10)가 청소영역의 벽을 따라 이동하도록 주행구동부를 제어하고, 장애물 감지유닛(100)은 주행중 광패턴에 대한 획득영상을 제어부(200)로 입력하고, 센서부(150) 또한, 주행방향에 위치하는 장애물을 감지하여 제어부로 입력한다. 장애물인식부(210)는 센서의 데이터 및 입력되는 획득영상을 분석하여 장애물의 위치, 형태, 크기를 판단한다. 맵생성부(220)는 장애물 정보를 바탕으로 지도를 생성한다.
이동 로봇(1)이 청소영역에 대한 주행을 완료한 후, 맵생성부(220)는 획득된 정보를 바탕으로 청소영역에 대한 기초맵을 생성한다(S310).
맵생성부(220)는 영역의 구분 없이 연결된 기초맵에서, 영역의 크기에 따라 대표영역과 소영역을 구분하고, 소영역을 분리하여 대표영역에 병합하여 영역을 구분한다(S320).
맵생성부(220)는 복수의 영역으로 구분된 청소맵을 생성한다(S330).
맵생성부(220)는 청소맵에서 각 영역의 크기, 영역간의 접점의 수를 바탕으로 영역의 속성을 설정한다(S340).
예를 들어 맵생성부(220)는 가장 넓은 영역, 또는 다른 영역과의 접점이 많은 영역을 메인영역(거실)로 설정하고, 메인영역을 중심으로 일정크기 이상의 영역을 방으로 설정하며, 그외 영역을 기타영역으로 설정한다.
맵생성부(220)는 복수의 영역에 대하여, 청소맵의 복잡한 외곽선을 정리하고영역의 형태를 변경하여, 지도에 표시되는 영역의 형태를 가공한다(S350).
맵생성부(220)는 영역의 속성에 따라 각각 상이한 기준으로 영역의 형태를 변경한다. 또한, 맵생성부(220)는 최 외곽선을 기준으로 하되, 포함되는 장애물의 크기에 따라 영역의 형태를 변경한다.
예를 들어 맵생성부(220)는 방의 경우 사각형을 기준으로 영역의 형태를 가공하고, 메인영역인 거실의 경우 다각형으로 외곽선의 형태를 기준으로 영역의 형태를 가공한다. 맵생성부(220)는 장애물로 인하여 접근할 수 없는 영역을 제외하고 지도의 영역을 설정하고, 일정 크기 미만의 장애물은 제외하고 영역의 형태를 가공한다.
그에 따라 맵생성부(220)는 영역의 형태가 가공된 사용자맵을 생성하고, 사용자맵과 청소맵을 결합하여 사용자맵에 청소맵이 중첩되어 표시되는 가이드맵을 생성한다(S360).
제어부(200)는 생성된 사용자맵과 가이드맵을 단말(300)로 전송한다(S370).
이동 로봇(1)은 주행 중에 새로운 장애물을 감지하는 경우 저장된 지도(청소맵, 사용자맵, 가이드맵)에 장애물의 위치, 종류를 표시하여 갱신하고, 변경된 데이터를 단말(300)로 전송한다.
단말(300)은 사용자맵과 가이드맵을 수신하여 저장하고, 설정에 따라 어느 하나의 지도를 화면에 표시한다. 단말(300)은 사용자맵 또는 가이드맵에 대하여, 영역의 속성에 따라 각 영역을 상이하게 표시하고, 장애물의 위치를 지도상에 표시하며, 키입력 또는 터치입력을 통해 지도의 설정을 변경한다. 지도의 설정이 변경되는 경우 변경된 데이터를 이동 로봇(1)으로 전송한다.
또한 단말9300)은 사용자맵과 가이드맵을 통해 청소설정이 입력되면, 청소명령을 이동 로봇으로 전송하고, 이동 로봇으로부터 소정시간 간격으로 수신되는 데이터를 바탕으로 이동 로봇의 위치, 청소상태에 대한 정보를 지도상에 표시한다.
따라서 본 발명의 이동 로봇(1)은 감지되는 장애물 정보를 바탕으로 지도를 생성하고, 생성된 지도를 바탕으로 청소를 수행한다. 이동 로봇(1)은 생성된 지도에 대하여 영역을 구분하고 영역에 대한 속성을 설정하며, 영역의 형태를 변경하여 사용자가 인식하기 쉬운 형태로 가공한다. 그에 따라 단말에 표시되는 지도를 통해 사용자가 용이하게 청소영역을 인식하고, 청소명령을 입력할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
1: 이동 로봇 10: 본체
100: 장애물 감지유닛 120: 제 1 패턴 조사부
130: 제 2 패턴 조사부 140: 영상 획득부
150: 센서부
200: 제어부 210: 장애물인식부
220: 맵생성부 230: 주행제어부
240: 데이터부 250: 주행 구동부
300: 단말

Claims (30)

  1. 청소영역을 주행하며, 이물질을 흡입하는 본체;
    상기 본체의 전방에 대한 영상을 획득하여 장애물을 감지하는 장애물 감지유닛;
    상기 청소영역에 대한 지도가 저장되는 데이터부;
    상기 장애물 감지유닛으로부터 입력되는 획득영상으로부터 장애물을 판단하고, 상기 장애물에 대한 정보를 바탕으로 상기 청소영역 중 주행 가능한 영역에 대한 정보를 포함하는 청소맵을 생성하고, 상기 청소맵을 바탕으로 상기 청소영역을 주행하며 상기 장애물을 통과하거나 또는 회피하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 청소맵을 구성하는 복수의 영역에 대한 영역별 형태와 외곽선을 변경하여, 상기 청소영역의 형태에 대응하는, 가공된 사용자맵을 생성하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 영역에 대한 형태를 변경하고 외곽선을 단순화하여 도면화된 상기 사용자맵을 생성하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 각 영역의 최 외곽선을 기준으로 상기 영역을 확장, 축소 또는 삭제하여 상기 영역의 형태를 변경하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 영역의 속성에 대응하여 상이한 기준으로 상기 영역의 형태를 변경하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 사각형을 기준으로 상기 영역의 형태를 변경하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 영역에 위치하는 장애물의 크기에 대응하여 일정 크기 미만의 장애물은 삭제하고, 일정 크기 이상의 장애물은 포함하여 상기 영역의 형태 및 외곽선을 변경하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 청소맵 또는 상기 사용자맵에 포함되는 복수의 영역에 대하여, 메인영역, 방, 기타영역 중 어느 하나로 영역의 속성을 설정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는 영역의 크기, 다른 영역과의 접점의 수에 대응하여 상기 복수의 영역 중 어느 하나의 영역을 상기 메인영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 메인영역을 기준으로 주변에 배치되는, 일정크기 이상의 영역을 상기 방으로 설정하고, 상기 메인영역과 상기 방을 제외한 나머지 영역을 상기 기타영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 복수의 영역 중, 상기 방의 속성을 갖는 영역에 대하여 사각형을 기준으로 상기 영역의 형태를 변경하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 청소맵과 상기 사용자맵이 중첩되어 표시되는 가이드맵을 생성하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 사용자맵과 상기 가이드맵을 수신하여 저장하고, 상기 본체에 청소명령을 전송하는 단말을 더 포함하고,
    상기 제어부는, 소정시간 간격으로 상기 본체의 위치 및 청소상태를 상기 단말로 전송하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 단말은, 설정에 따라 상기 사용자맵과 상기 가이드맵 중 어느 하나를 선택적으로 표시하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 단말은 영역별 속성에 대응하여 복수의 영역을 상이하게 표시하고, 영역별 속성에 대한 속성정보를 표시하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 단말은 화면에 표시되는 상기 사용자맵 또는 상기 가이드맵에 대한 키입력 또는 터치입력에 대응하여, 상기 영역에 대한 속성을 변경하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 단말은 화면에 표시되는 상기 사용자맵 또는 상기 가이드맵에 대한 키입력 또는 터치입력에 대응하여, 지정영역에 대한 청소를 설정하고 청소명령을 상기 본체로 전송하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  17. 청소영역을 주행하며 장애물 정보를 획득하는 단계;
    상기 장애물 정보를 바탕으로 상기 청소영역 중, 주행 가능한 영역을 복수의 영역으로 구분하여 청소맵을 생성하는 단계;
    상기 청소맵에 포함되는 상기 복수의 영역에 대하여, 영역의 형태 또는 외곽선을 변경하여 상기 청소맵을 가공하는 단계; 및
    상기 청소영역의 형태에 대응하는, 가공된 사용자맵을 생성하는 단계; 를 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 청소맵을 가공하는 단계는,
    상기 청소맵의 각 영역에 대한 형태를 변경하고 외곽선을 단순화하여 상기 청소영역의 형태와 유사한 형태로 상기 사용자맵을 생성하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 청소맵을 가공하는 단계는,
    상기 청소맵의 영역별 최 외곽선을 기준으로, 상기 영역을 확장, 축소 또는 삭제하여 상기 영역의 형태를 변경하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 청소맵을 생성한 후,
    상기 청소맵의 각 영역에 대한 속성을 설정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 청소맵의 상기 복수의 영역에 대하여, 메인영역, 방, 기타영역 중 어느 하나로 영역에 대한 속성을 설정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 청소맵의 상기 복수의 영역 중, 영역의 크기, 다른 영역과의 접점의 수에 대응하여 어느 하나의 영역을 상기 메인영역으로 설정하는 단계;
    상기 메인영역을 기준으로 주변에 배치되는, 일정크기 이상의 영역을 상기 방으로 설정하는 단계; 및
    상기 메인영역과 상기 방을 제외한 나머지 영역을 상기 기타영역으로 설정하는 단계를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 청소맵을 가공하는 단계는,
    상기 영역의 속성에 대응하여 상이한 기준으로 상기 영역의 형태를 변경하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어방법.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 청소맵을 가공하는 단계는,
    상기 청소맵의 각 영역에 위치하는 장애물의 크기에 대응하여 일정 크기 미만의 장애물은 삭제하고, 일정 크기 이상의 장애물은 포함하여 상기 영역의 형태 또는 외곽선을 변경하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어방법.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 청소맵을 가공하는 단계는,
    상기 복수의 영역 중, 상기 방의 속성을 갖는 영역에 대하여 사각형을 기준으로 상기 영역의 형태를 변경하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어방법.
  25. 제 17 항에 있어서,
    상기 청소맵과 상기 사용자맵이 중첩되어 표시되는 가이드맵을 생성하는 단계를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 사용자맵과 상기 가이드맵을 단말로 전송하는 단계; 를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 단말이, 상기 사용자맵과 상기 가이드맵 중 어느 하나의 지도를 선택적으로 화면에 표시하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 단말이, 상기 사용자맵과 상기 가이드맵에 표시되는 복수의 영역을, 영역별 속성에 따라 상이하게 표시하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  29. 제 26 항에 있어서,
    상기 단말로 입력되는, 키입력 또는 터치입력에 대응하여. 상기 사용자맵 또는 상기 가이드맵의 어느 하나의 영역에 대한 속성을 변경하는 단계를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  30. 제 26 항에 있어서,
    상기 단말에 표시되는 상기 사용자맵 또는 상기 가이드맵에 대응하여, 키입력 또는 터치입력을 통해 청소설정이 입력되는 단계;
    상기 단말로부터 상기 청소설정을 포함하는 청소명령을 수신하는 단계; 및
    상기 이동 로봇이 상기 사용자맵 또는 상기 가이드맵을 상기 청소맵과 매칭하여 상기 청소명령에 따라 지정된 영역으로 이동하여 청소를 수행하는 단계를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020027515A1 (ko) * 2018-08-02 2020-02-06 (주)유진로봇 속성 블록을 설정하는 이동 로봇
WO2020141924A1 (en) * 2019-01-04 2020-07-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method of generating map data of cleaning space
KR102194429B1 (ko) * 2020-04-29 2020-12-23 주식회사 트위니 경사로가 있는 환경에서 이동로봇의 환경 인식 장치 및 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램
CN112401757A (zh) * 2020-11-13 2021-02-26 南京科沃斯机器人技术有限公司 垃圾弹出处理方法、系统及自移动清扫机器人
WO2022119114A1 (ko) * 2020-12-03 2022-06-09 삼성전자주식회사 로봇 및 그의 맵 생성 방법
US11674809B2 (en) 2019-07-05 2023-06-13 Lg Electronics Inc. Moving robot and control method thereof
US11700989B2 (en) 2019-07-11 2023-07-18 Lg Electronics Inc. Mobile robot using artificial intelligence and controlling method thereof
US11774976B2 (en) 2019-07-05 2023-10-03 Lg Electronics Inc. Moving robot and control method thereof
US11774982B2 (en) 2019-07-11 2023-10-03 Lg Electronics Inc. Moving robot and control method thereof

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11016491B1 (en) * 2018-01-26 2021-05-25 X Development Llc Trajectory planning for mobile robots
US10835096B2 (en) * 2018-08-30 2020-11-17 Irobot Corporation Map based training and interface for mobile robots
CN111166239A (zh) * 2018-11-09 2020-05-19 北京奇虎科技有限公司 清洁机器人的地图处理方法、装置、设备及存储介质
CN111166243A (zh) * 2018-11-12 2020-05-19 北京奇虎科技有限公司 对指定区域进行清扫的方法、装置及电子设备
CN109521769A (zh) * 2018-11-19 2019-03-26 云鲸智能科技（东莞）有限公司 一种清洁方案的设定方法、系统及计算机可读存储介质
US11809195B2 (en) * 2019-05-28 2023-11-07 Pixart Imaging Inc. Moving robot with improved identification accuracy of carpet
US11294391B2 (en) * 2019-05-28 2022-04-05 Pixart Imaging Inc. Moving robot with improved identification accuracy of step distance
SE544287C2 (en) * 2019-12-06 2022-03-29 Husqvarna Ab Robotic work tool system and method for defining a working area perimeter
CN111259102A (zh) * 2020-01-13 2020-06-09 达闼科技成都有限公司 地图更新方法、电子设备及存储介质
JP2022021501A (ja) * 2020-07-22 2022-02-03 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 掃除機システム、および、危険位置掲示方法
CN113670292B (zh) * 2021-08-10 2023-10-20 追觅创新科技(苏州)有限公司 地图的绘制方法和装置、扫地机、存储介质、电子装置
CN114365974B (zh) * 2022-01-26 2023-01-10 微思机器人(深圳)有限公司 一种室内清洁分区方法、装置和扫地机器人
DE102022214212B3 (de) 2022-12-21 2024-05-29 BSH Hausgeräte GmbH Kartografieren einer Bodenfläche

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005211359A (ja) * 2004-01-30 2005-08-11 Funai Electric Co Ltd 自律走行ロボットクリーナーシステム
KR101142564B1 (ko) * 2004-06-24 2012-05-24 아이로보트 코퍼레이션 자동 로봇 장치용의 원격 제어 스케줄러 및 방법
KR100791386B1 (ko) 2006-08-18 2008-01-07 삼성전자주식회사 이동 로봇의 영역 분리 방법 및 장치
KR20090077547A (ko) * 2008-01-11 2009-07-15 삼성전자주식회사 이동 로봇의 경로 계획 방법 및 장치
KR101752190B1 (ko) * 2010-11-24 2017-06-30 삼성전자주식회사 로봇청소기 및 그 제어방법
KR101263233B1 (ko) 2011-03-09 2013-05-13 포항공과대학교 산학협력단 특징점 추출을 통한 청소 로봇의 청소 방법
KR101566207B1 (ko) * 2011-06-28 2015-11-13 삼성전자 주식회사 로봇 청소기 및 그 제어방법
TW201305761A (zh) * 2011-07-21 2013-02-01 Ememe Robot Co Ltd 自走機器人及其定位方法
US20150212500A1 (en) * 2012-10-01 2015-07-30 Sharp Kabushiki Kaisha Device for creation of layout information, system for operation of domestic electrical appliances, and self-propelled electronic device
US9675226B2 (en) * 2012-10-26 2017-06-13 Lg Electronics Inc. Robot cleaner system and control method of the same
US9233472B2 (en) * 2013-01-18 2016-01-12 Irobot Corporation Mobile robot providing environmental mapping for household environmental control
KR102071575B1 (ko) * 2013-04-23 2020-01-30 삼성전자 주식회사 이동로봇, 사용자단말장치 및 그들의 제어방법
CN105593775B (zh) * 2013-08-06 2020-05-05 阿尔弗雷德·卡赫欧洲两合公司 用于运行地板清洁机的方法以及地板清洁机
KR102152641B1 (ko) 2013-10-31 2020-09-08 엘지전자 주식회사 이동 로봇
KR102158695B1 (ko) * 2014-02-12 2020-10-23 엘지전자 주식회사 로봇 청소기 및 이의 제어방법
KR20150104311A (ko) * 2014-03-05 2015-09-15 엘지전자 주식회사 로봇 청소기 및 그의 제어방법
AU2015322263B2 (en) * 2014-09-24 2018-03-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Cleaning robot and method for controlling cleaning robot
US9519289B2 (en) * 2014-11-26 2016-12-13 Irobot Corporation Systems and methods for performing simultaneous localization and mapping using machine vision systems
US10488865B2 (en) * 2014-12-16 2019-11-26 Al Incorporated Methods and systems for robotic surface coverage
US9868211B2 (en) * 2015-04-09 2018-01-16 Irobot Corporation Restricting movement of a mobile robot
US10667664B2 (en) * 2015-04-24 2020-06-02 Avidbots Corp. Apparatus and methods for semi-autonomous cleaning of surfaces
US20170031925A1 (en) * 2015-07-27 2017-02-02 Cisco Technology, Inc. Mapping dynamic spaces and way finding related to the mapping
KR101772084B1 (ko) * 2015-07-29 2017-08-28 엘지전자 주식회사 이동 로봇 및 그 제어방법
US10496262B1 (en) * 2015-09-30 2019-12-03 AI Incorporated Robotic floor-cleaning system manager
KR20170077756A (ko) * 2015-12-28 2017-07-06 삼성전자주식회사 청소 로봇 및 청소 로봇의 제어 방법
US20180085927A1 (en) * 2016-09-28 2018-03-29 International Business Machines Corporation Optimizing a layout of objects in a space
KR102235270B1 (ko) * 2017-01-18 2021-04-01 엘지전자 주식회사 이동 로봇 시스템 및 그 제어방법
US20180348783A1 (en) * 2017-05-31 2018-12-06 Neato Robotics, Inc. Asynchronous image classification
KR102021834B1 (ko) * 2017-07-12 2019-09-17 엘지전자 주식회사 이동 로봇 시스템 및 그 제어방법
KR102024092B1 (ko) * 2017-07-12 2019-09-23 엘지전자 주식회사 이동 로봇 시스템 및 그 제어방법
US10583561B2 (en) * 2017-08-31 2020-03-10 Neato Robotics, Inc. Robotic virtual boundaries
JP2019171001A (ja) * 2017-09-29 2019-10-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 自律移動掃除機、掃除方法、及びプログラム
US11007644B2 (en) * 2018-09-04 2021-05-18 Irobot Corporation Mapping interface for mobile robots

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020027515A1 (ko) * 2018-08-02 2020-02-06 (주)유진로봇 속성 블록을 설정하는 이동 로봇
WO2020141924A1 (en) * 2019-01-04 2020-07-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method of generating map data of cleaning space
KR20200085142A (ko) * 2019-01-04 2020-07-14 삼성전자주식회사 청소 공간의 지도 데이터를 생성하는 장치 및 방법
US11334084B2 (en) 2019-01-04 2022-05-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method of generating map data of cleaning space
US11674809B2 (en) 2019-07-05 2023-06-13 Lg Electronics Inc. Moving robot and control method thereof
US11774976B2 (en) 2019-07-05 2023-10-03 Lg Electronics Inc. Moving robot and control method thereof
US11774982B2 (en) 2019-07-11 2023-10-03 Lg Electronics Inc. Moving robot and control method thereof
US11700989B2 (en) 2019-07-11 2023-07-18 Lg Electronics Inc. Mobile robot using artificial intelligence and controlling method thereof
KR102194429B1 (ko) * 2020-04-29 2020-12-23 주식회사 트위니 경사로가 있는 환경에서 이동로봇의 환경 인식 장치 및 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램
WO2021221344A1 (ko) * 2020-04-29 2021-11-04 주식회사 트위니 경사로가 있는 환경에서 이동로봇의 환경 인식 장치 및 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램
CN112401757B (zh) * 2020-11-13 2021-09-14 南京科沃斯机器人技术有限公司 垃圾弹出处理方法、系统及自移动清扫机器人
CN112401757A (zh) * 2020-11-13 2021-02-26 南京科沃斯机器人技术有限公司 垃圾弹出处理方法、系统及自移动清扫机器人
WO2022119114A1 (ko) * 2020-12-03 2022-06-09 삼성전자주식회사 로봇 및 그의 맵 생성 방법

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