KR20180090565A - 이동 로봇 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 이동 로봇 및 그 제어방법은, 청소영역 내에 송수신되는 신호가, 위치에 따라 신호세기가 변경되는 점을 이용하여, 신호세기에 따른 이동로봇의 위치를 산출함으로써, 이동로봇의 위치 오차를 판단하고, 슬릿 등으로 인한 이동로봇의 위치 오차를 즉시 보정하여, 이동로봇의 정확한 위치를 판단할 수 있고, 그에 따라 정확한 이동로봇의 제어가 가능하며, 이동로봇의 위치를 판단하여 지도상의 위치를 보정할 수 있고, 장애물에 대한 위치판단이 용이하여 동작을 수행하는데 있어서 효율적인 이동이 가능하다.

Description

이동 로봇 및 그 제어방법{Moving Robot and controlling method for thereof}

본 발명은 이동 로봇 및 그 제어방법에 관한 것으로, 청소영역을 주행하여 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 맵핑(mapping)하거나, 좌륜과 우륜의 구동을 제어하여 장애물 회피 동작을 수행한다. 이동 로봇은, 장애물을 감지하기 위해, 레이저, 초음파, 카메라 등의 감지수단이 구비된다.

이동 로봇은 구비되는 감지수단을 이용하여 청소구역 내에서 주행하며 장애물을 감지하고, 장애물을 회피하여 주행함으로써, 청소를 수행한다.

이동 로봇은, 현재 위치에 관계없이 청소명령이 입력되는 위치를 기준으로 이동하면서, 좌륜과 우륜의 회전수를 바탕으로 이동 위치를 판단한다. 이 경우 이동로봇은 청소를 시작한 지점을 기준으로 하는 상대적인 위치를 판단하게 된다.

또한, 이동 로봇은 지도를 바탕으로 이동하며 청소를 수행할 수 있다.

그러나 이동 로봇은, 주행 중, 미끄러지거나, 바퀴가 헛도는 경우, 주행방향이 변경될 수 있고, 실제 연산된 거리와 이동거리에 오차가 발생하게 되어 정확한 위치 판단이 어렵다는 문제점이 있다.

지도를 이용하더라도 이러한 문제는 발생할 수 있고, 지도상에 표시되는 이동 로봇의 위치와, 이동 로봇의 현재 위치가 상이하게 되므로, 이동 로봇에 대한 정확한 지시가 어렵고, 청소를 수행하는데 있어서 오류가 발생할 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 지도를 이용하여 청소영역을 주행하면서 현재위치를 정확하게 판단하여 주행하는 이동 로봇 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 일 실시예에 따른 이동 로봇은, 청소영역을 주행하며, 이물질을 흡입하는 본체; 상기 본체의 주행방향에 대하여, 장애물을 감지하는 장애물 감지유닛; 상기 청소영역에 대한 지도정보가 저장되는 데이터부; 무선통신 방식으로 데이터를 송수신하는 통신부; 및 상기 청소영역을 주행하며, 상기 장애물에 대한 정보를 바탕으로 상기 장애물을 통과하거나 또는 회피하도록 제어하며, 상기 통신부를 통해 상기 청소영역 내에서 전송되는 신호를 수신하여 신호세기에 따라 거리를 판단하여 상기 본체의 위치를 산출하고, 주행거리에 따른 상기 본체의 위치를 산출하여 비교함으로써, 상기 본체에 위치에 대한 오차를 판단하여 보정하는 제어부를 포함한다.

상기 제어부는, 상기 본체의 위치에 오차가 있는 것으로 판단되면, 상기 신호세기에 따라 산출되는 위치를 상기 본체의 위치로 보정하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는, 바퀴의 회전수에 따라 산출되는 상기 주행거리를 바탕으로, 상기 지도상에 상기 본체의 위치를 산출하고, 상기 신호세기에 따라 산출되는 상기 본체의 위치를 비교하여, 오차가 소정값 미만이면 정상으로 판단하고, 오차가 상기 소정값 이상이면, 상기 본체의 위치에 오차가 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 통신부는, 상기 청소영역 내에 설치된 무선통신이 가능한 적어도 하나의 기기로부터 송출되는 신호에 대한 신호세기를 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 신호세기에 따른 거리와, 상기 기기의 위치정보를 바탕으로 상기 본체의 위치를 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 하나의 기기로부터 송출되는 신호에 대하여, 상기 하나의 기기의 위치를 기준으로 하는 상기 본체의 상대 위치를 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 복수의 기기로부터 송출되는 신호에 대하여, 신호세기에 따른 거리를 각각 산출하고, 복수의 기기와의 거리에 대응하여, 상기 본체의 위치를 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는, 상기 본체의 위치를 보정하는 경우, 보정된 위치에 대응하여 상기 지도에 대한 상기 본체의 위치를 변경하고, 주행 방향 또는 주행경로를 변경하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 본체의 위치를 보정하는 경우, 상기 통신부를 통해 연결된 단말로 보정된 위치에 대한 데이터를 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 신호세기가 일정시간 이상 또는 일정횟수 이상 동일한 값인 경우, 상기 본체의 주행이 이상이 있는 것으로 판단하여 에러를 출력하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 이동 로봇의 제어방법은, 주행 중, 주행거리에 따른 본체의 위치를 산출하는 단계; 청소영역 내에 설치된 기기로부터 송출되는 신호의 신호세기를 산출하여 상기 신호세기에 따른 상기 본체의 위치를 산출하는 단계; 상기 주행거리에 따른 위치와, 상기 신호세기에 따른 위치를 비교하는 단계; 위치에 오차가 있는 경우, 상기 신호세기에 따른 위치를 상기 본체의 위치로 보정하는 단계; 및 보정된 위치에 따라 주행방향 또는 주행경로를 변경하여, 주행하는 단계; 를 포함한다.

상기 신호세기에 따른 위치를 산출하는 단계는, 상기 신호세기에 따른 거리를 산출하는 단계; 상기 기기의 위치정보를 판단하는 단계; 및 상기 기기의 위치와 상기 거리에 대응하여 상기 본체의 위치를 산출하는 단계;를 포함한다.

상기 기기의 위치정보는 상기 청소영역에 대한 지도에 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 신호세기에 따른 위치를 산출하는 단계는, 상기 청소영역에 설치된 복수의 기기로부터 송출되는 신호에 대한 신호세기를 각각 산출하는 단계; 상기 복수의 기기 중 제 1 기기의 위치정보와 신호세기에 따른 거리를 산출하는 단계; 상기 복수의 기기 중 제 2 기기의 위치정보와 신호세기에 따른 거리를 산출하는 단계; 및 상기 제 1 기기 및 상기 제 2 기기의 위치와 거리에 대응하여 상기 본체의 위치를 산출하는 단계를 더 포함한다.

상기 주행거리에 따른 위치와 상기 신호세기에 따른 위치를 비교하여 오차가 소정값 미만이면 정상으로 판단하고, 오차가 상기 소정값 이상이면, 상기 본체의 위치에 오차가 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 청소영역에 대한 지도상에 상기 본체의 위치를 변경하는 단계를 더 포함한다.

상기 신호세기가 일정시간 이상, 또는 일정횟수 이상 동일하게 산출되는 경우, 상기 본체의 주행 이상으로 판단하여 에러를 출력하는 단계를 더 포함한다.

본 발명이 일 실시예에 따른 이동 로봇 및 그 제어방법은, 이동 로봇의 주행에 따라 산출되는 위치와, 청소영역 내에서 전송되는 신호의 신호세기를 이용하여 산출되는 이동로봇의 위치를 비교하여 오차를 산출하여, 이동로봇의 위치가 정상인지 여부를 판단함으로써, 슬릿 등으로 인한 이동로봇의 위치 오차를 즉시 보정하여, 이동로봇의 정확한 위치를 판단할 수 있고, 주행시 목적지로 정확하게 이동할 수 있으며 그에 따라 정확한 이동로봇의 제어가 가능해진다.

또한, 본 발명은 이동로봇의 위치를 판단하여 지도상의 위치를 보정할 수 있고, 장애물의 위치를 정확하게 판단하여 이동함으로써, 불필요한 주행을 최소화함으로써, 동작을 수행하는데 있어서 효율적인 이동이 가능하다.

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 위치 오차를 설명하는데 참조되는 도이다.
도 8 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 위치보정방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 9 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 청소영역 및 청소영역에 배치된 기기의 위치가 도시된 지도의 예시도이다.
도 10 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 위치 보정을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 11 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 제어방법이 도시된 순서도이다.
도 12 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 주행 이상을 판단하는 방법이 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(100)은 청소구역의 바닥을 따라 이동하며, 바닥 상의 먼지 등의 이물질을 흡입하는 본체(10)와, 본체(10)의 전면에 배치되어 장애물을 감지하는 감지수단을 포함한다.

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. 예를 들어, 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(100)의 제어를 위한 각종 명령을 입력받는 조작부(180)를 포함하는 컨트롤 패널이 구비될 수 있다.

감지수단(140)은, 복수의 센서를 이용하여 장애물을 감지하는 센서부(31), 영상을 촬영하는 영상 획득부(120)를 포함한다.

영상 획득부(120)는 본체의 상면에 배치되어 천장을 향하도록 구비될 수 있고 또한, 본체의 전면에 배치되어 전방을 향하도록 구비될 수 있다. 경우에 따라 어느 하나의 영상획득부가 구비되거나, 또는 전방과 천장을 향하는 두개의 영상획득부가 모두 구비될 수도 있다.

또한, 감지수단(140)은 본체(10)의 전면에 배치되어, 광패턴을 조사하여 촬영되는 영상을 통해 장애물을 감지하는 장애물 감지유닛을 더 포함할 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(200)에 본체(10)가 도킹되어, 충전 단자(33)가 충전대의 단자(210)와의 접촉을 통해 상용 전원과 전기적으로 연결되고, 배터리(38)의 충전이 이루어질 수 있다. 이동 로봇(100)을 구성하는 전장 부품들은 배터리(38)로부터 전원을 공급받을 수 있으며, 따라서, 배터리(38)가 충전된 상태에서 이동 로봇(100)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(100)은 주행부(160), 청소부(170), 저장부(150), 영상 획득부(120) 및 센서부(130)를 포함하는 감지수단(140), 통신부(190), 조작부(180), 그리고 동작 전반을 제어하는 제어부(110)를 포함한다.

조작부(180)는 적어도 하나의 버튼, 스위치, 터치패드 등의 입력수단을 포함하여 사용자명령을 입력받는다. 조작부는 앞서 설명한 바와 같이 본체(10)의 상단부에 구비될 수 있다.

저장부(150)에는 감지수단(140), 즉 센서부(130) 또는 영상 획득부(120)로부터 입력되는 장애물 감지신호가 저장되고, 장애물인식부(111)가 장애물을 판단하기 위한 기준데이터가 저장되며, 감지된 장애물의 정보가 저장된다. 장애물 감지신호는 센서부에 의한 초음파/레이저 등의 감지신호, 영상 획득부의 획득영상이 포함된다. 또한, 저장부(150)에는 이동 로봇의 동작을 제어하기 위한 제어데이터 및 이동 로봇의 청소모드에 따른 데이터가 저장되며, 생성된 지도가 저장된다. 지도에는 장애물 정보가 포함될 수 있다. 장애물 감지신호는 센서부에 의한 초음파/레이저 등의 감지신호, 영상 획득부의 획득영상이 포함된다.

또한, 저장부(150)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(190)는, 무선통신 방식으로 단말(미도시)과 통신한다. 또한, 통신부(190)는 가정 내 네트워크를 통해, 인터넷망에 연결되어, 외부의 서버 또는 이동 로봇을 제어하는 단말과 통신할 수 있다. 통신부(190)는 지그비, 블루투스 등의 근거리 무선통신뿐 아니라, 와이파이, 와이브로 등의 통신모듈을 포함하여 데이터를 송수신한다.

통신부(190)는 본체(10)가 위치한 청소영역 내에서, 송수신되는 신호 중 적어도 하나의 신호를 수신할 수 있고, 신호의 세기를 판단할 수 있다.

통신부(190)는 장애물을 감지하기 위한 데이터를 수신할 수 있고, 외부로부터 지도를 수신할 수 있으며, 단말로부터 청소명령을 수신한다.

또한, 통신부(190)는 이동 로봇의 동작상태, 청소상태에 대한 데이터를 전송하고, 이동 로봇(100)의 주행을 통해 지도를 생성하는 경우, 생성된 지도를 단말로 전송할 수 있다.

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.

주행부(160)는 적어도 하나의 구동모터를 포함하여 주행제어부(112)의 제어명령에 따라 이동 로봇이 주행하도록 한다. 주행부(160)는 앞서 설명한 바와 같이, 좌륜(36(L))을 회전시키는 좌륜 구동모터와 우륜(36(R))을 회전시키는 우륜 구동모터를 포함할 수 있다.

청소부(170)는 브러쉬를 동작시켜 이동 로봇 주변의 먼지 또는 이물질을 흡입하기 쉬운 상태로 만들고, 흡입장치를 동작시켜 먼지 또는 이물질을 흡입한다. 청소부(170)는 먼지나 쓰레기 등의 이물질을 흡입하는 흡입유닛(34)에 구비되는 흡입 팬의 동작을 제어하여 먼지가 흡입구를 통해 이물질 채집통에 투입되도록 한다.

감지수단(140)은 영상 획득부(120)와 센서부(130)(31)를 포함한다.

영상 획득부(120)는 본체의 전방 또는 천장을 촬영하여, 획득영상을 입력한다. 영상 획득부(120)는 본체의 전방과 상단부 중 어느 하나에 구비될 수 있고, 경우에 따라 두개의 영상획득부가 구비될 수 있다.

또한, 감지수단(140)은 전방에 패턴을 조사하는 적어도 하나의 패턴조사부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 패턴을 이용하는 경우, 패턴조사부는 광원과, 의 광원으로부터 조사된 광이 투과됨으로써 정의 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. 패턴 조사부에 구비된 패턴 생성자의 구성에 따라 다양한 패턴의 광이 조사될 수 있다.

영상 획득부(120)는 본체(10) 전방을 촬영하여 영상을 획득할 수 있다. 또한, 영상 획득부(120)는 패턴조사부에 의해 소정 형태의 패턴이 전방에 조사되는 경우, 조사된 패턴을 영상으로 촬영할 수 있다.

영상 획득부(120)는 획득영상을 장애물 감지신호로써 제어부(110)로 입력한다. 제어부(110)는 촬영되는 영상을 분석하여 촬영된 대상물의 형상을 분석하여 장애물을 판단할 수 있고, 또한, 영상에 포함되는 패턴의 형상을 분석하여 전방의 장애물을 감지한다.

영상 획득부(120)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(예를 들어, 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.

센서부(130)는 복수의 센서를 포함하여 장애물을 감지한다.

센서부(130)는 레이저, 초음파, 적외선 중 적어도 하나를 이용하여 본체(10)의 전방, 즉 주행방향의 장애물을 감지한다. 센서부(130)는 송출되는 신호가 반사되어 입사되는 경우, 장애물의 존재 여부 또는 장애물까지의 거리에 대한 정보를 장애물 감지신호로써 제어부(110)로 입력한다.

제어부(110)는 장애물인식부(111), 주행제어부(112), 위치판단부(113)를 포함한다.

장애물인식부(111)는 감지수단(140)으로부터 입력되는 장애물감지신호, 즉 획득영상 또는 센서부의 감지신호를 통해 장애물을 판단하고, 주행제어부(112)는 장애물 정보에 대응하여 이동방향 또는 주행경로를 변경하여 장애물을 통과하거나 또는 장애물을 회피하여 주행하도록 주행부(160)를 제어하고, 주행중에 이물질을 흡입하도록 청소부(170)를 제어한다. 위치판단부(113)는 현재 위치를 판단하고, 지도상의 이동 로봇의 위치를 매칭한다.

주행제어부(112)는 주행부(160)를 제어하여 좌륜 구동모터와 우륜 구동모터의 작동을 독립적으로 제어함으로써 본체(10)가 직진 또는 회전하여 주행하도록 한다.

장애물인식부(111)는 센서부(130) 또는 영상 획득부(120)으로부터 입력되는 장애물 감지신호를 저장부(150)에 저장하고, 장애물 감지신호를 분석하여 장애물을 판단한다.

장애물인식부(111)는 센서부의 신호를 바탕으로 전방의 장애물 유무를 판단하고, 장애물의 위치를 판단하며, 획득영상을 분석하여 장애물의 종류, 크기, 형태를 판단한다.

장애물인식부(111)는 획득영상에 촬영된 대상, 즉 장애물의 형상을 추출하고, 형상을 바탕으로 장애물의 종류, 크기, 위치 중 적어도 하나를 판단할 수 있다. 장애물인식부(111)는 획득영상의 명암을 구분하고, 엣지(Edge)를 추출하여 형태를 판단할 수 있다.

또한, 장애물인식부(111)는 획득영상을 분석하여 패턴을 추출한다. 패턴조사부를 통해 전방에 패턴이 조사되는 경우, 장애물인식부(111)는 획득영상에 포함된 패턴을 추출하고, 추출된 패턴의 형태와 패턴의 위치를 바탕으로 장애물을 판단한다. 장애물인식부(111)는 획득영상을 구성하는 소정의 픽셀들에 대해 점, 선, 면 등의 특징을 검출 (feature detection)하고, 이렇게 검출된 특징을 바탕으로 광 패턴 또는 광 패턴을 구성하는 점, 선, 면 등을 검출할 수 있다. 이에 한정되지 않고, 디지털 영상으로부터 원하는 형태의 패턴을 추출하는 다양한 기법들이 이미 알려져 있는바, 장애물인식부(111)는 이들 공지된 기술들을 이용하여 광 패턴을 추출할 수 있다.

또한, 장애물인식부(111)는 감지수단으로부터 입력되는 데이터를 바탕으로 영역 내의 장애물 유무 및 그 움직임을 감지한다.

장애물인식부(111)는 입력되는 획득영상, 센서부(130)로부터 입력되는 감지신호 중 적어도 하나를 이용하여, 영역 내에 새로운 장애물 유무를 감지하고, 또한, 영역 내에서의 특정 대상에 대한 움직임을 감지할 수 있다.

주행제어부(112)는 청소영역 중 지정된 영역에 대하여 주행하며 청소가 수행되도록 주행부(160)를 제어하고, 주행 중 먼지를 흡입하여 청소가 수행되도록 청소부(170)를 제어한다.

주행제어부(112)는 장애물인식부(111)로부터 인식되는 장애물에 대응하여, 주행 가능 여부 또는 진입가능 여부를 판단하여 장애물에 접근하여 주행하거나, 장애물을 통과하거나, 또는 장애물을 회피하도록 주행경로를 설정하여 주행부(160)를 제어한다.

또한, 제어부(110)는 주행중 입력되는 장애물 정보를 바탕으로 청소영역에 대한 지도를 생성할 수 있다.

제어부(110)는 획득영상의 영상을 분석하고, 센서부에의해 감지되는 장애물의 유무를 바탕으로 벽면과 장애물을 구분하고, 이동로봇이 주행할 수 있는 영역인지 여부를 판단하여 지도를 생성한다. 제어부(110)는 청소영역에 대한 지도를 생성하고, 영역의 크기, 영역과 영역 간의 접점을 바탕으로 복수의 영역으로 구분하고, 지도상에 영역이 구분되어 표시되도록 한다. 또한, 제어부(110)는 지도의 외곽선을 정리하여 사용자가 인식하기 쉬운 형태로 지도를 생성할 수 있다. 이렇게 생성된 지도를 제어부(110)는 통신부(190)를 통해 단말로 전송할 수 있다. 경우에 따라 제어부(110)는 통신부를 통해 지도를 수신하여 저장할 수 있다.

이동 로봇은 생성된 지도를 기초로 청소를 수행하며, 지도상의 위치와 이동로봇의 위치를 매칭한다. 주행제어부(112)는 청소영역에 대한 지도를 기초로 청소를 수행하되, 위치판단부(113)를 통해 현재 위치를 판단하고 위치를 보정한다.

위치판단부(113)는 데이터부에 저장된 지도를 바탕으로 본체(10)의 현재 위치를 판단한다. 또한, 위치판단부(113)는 수신되는 신호를 바탕으로 본체(10)의 위치를 판단한다.

위치판단부(113)는 청소명령이 입력되면, 또는 주행 도중에, 지도상의 위치와 본체의 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(100)의 현재 위치를 복구한다. 주행제어부(112)는 현재 위치를 복구하면, 현재 위치를 바탕으로 지정된 영역으로 이동하도록 주행 구동부를 제어한다. 청소명령은 리모컨(미도시), 조작부(180) 또는 단말로부터 입력될 수 있다.

위치판단부(113)는 청소영역 내에 설치되는 복수의 기기로부터 송출되는 신호를 수신하여 각 기기의 위치와 수신되는 신호의 세기를 분석하여 이동로봇의 위치를 판단한다. 청소영역 내에 설치된 기기의 위치는 지도에 등록되거나, 저장부에 저장된다.

위치판단부(113)는 신호비교를 통해 판단되는 위치와, 지도상의 본체의 위치에 오차가 있는지 여부를 판단하고, 오차가 있는 경우 그 오차를 보상한다.

또한, 위치판단부(113)는 현재 위치가 지도상의 위치와 일치하지 않는 경우 또는 현재 위치를 확인할 수 없는 경우, 영상 획득부(120)로부터 입력되는 획득영상을 분석하여 지도를 바탕으로 현재 위치를 추정할 수 있다. 위치판단부(113)는 지도 생성 중, 각 위치에서 획득된 획득영상을 처리하여, 지도와 연계시켜 본체의 전역위치를 인식한다.

위치판단부(113)는 영상 획득부(120)의 획득영상을 이용하여, 지도와 지도상의 각 위치에 대한 획득영상을 비교하여 본체의 현재 위치를 파악함으로써, 본체의 위치가 갑자기 변경되는 경우에도 현재 위치를 추정하여 인식할 수 있다.

위치판단부(113)는 획득영상에 포함되는, 천장에 위치하는 조명들, 경계(edge), 코너(corner), 얼룩(blob), 굴곡(ridge) 등의 여러가지 특징(feature)들을 분석하여 위치를 판단한다. 획득영상은 영상 획득부, 또는 본체의 상단부에 구비되는 제 2 영상 획득부로부터 입력될 수 있다.

위치판단부(113)는 획득영상들 각각으로부터 특징을 검출한다. 컴퓨터 비전(Computer Vision) 기술 분야에서 영상으로부터 특징을 검출하는 다양한 방법(Feature Detection)이 잘 알려져 있다. 이들 특징의 검출에 적합한 여러 특징검출기(feature detector)들이 알려져 있다. 예를들어, Canny, Sobel, Harris&Stephens/Plessey, SUSAN, Shi&Tomasi, Level curve curvature, FAST, Laplacian of Gaussian, Difference of Gaussians, Determinant of Hessian, MSER, PCBR, Grey-level blobs 검출기 등이 있다.

위치판단부(113)는 각 특징점을 근거로 디스크립터를 산출한다. 위치판단부(113)는 특징 검출을 위해 SIFT(Scale Invariant Feature Transform) 기법을 이용하여 특징점을 디스크립터(descriptor)로 변환할 수 있다. 디스크립터는 n차원 벡터(vector)로 표기될 수 있다. SIFT는 촬영 대상의 스케일(scale), 회전, 밝기변화에 대해서 불변하는 특징을 검출할 수 있어, 같은 영역을 이동 로봇(100)의 자세를 달리하며 촬영하더라도 불변하는(즉, 회전 불변한(Rotation-invariant)) 특징을 검출할 수 있다. 물론, 이에 한정되지 않고 다른 다양한 기법(예를들어, HOG: Histogram of Oriented Gradient, Haar feature, Fems, LBP:Local Binary Pattern, MCT:Modified Census Transform)들이 적용될 수도 있다.

위치판단부(113)는 각 위치의 획득영상을 통해 얻은 디스크립터 정보를 바탕으로, 획득영상마다 적어도 하나의 디스크립터를 소정 하위 분류규칙에 따라 복수의 군으로 분류하고, 소정 하위 대표규칙에 따라 같은 군에 포함된 디스크립터들을 각각 하위 대표 디스크립터로 변환할 수 있다. 다른 예로, 실(room)과 같이 소정 구역 내의 획득영상 들로부터 모인 모든 디스크립터를 소정 하위 분류규칙에 따라 복수의 군으로 분류하여 상기 소정 하위 대표규칙에 따라 같은 군에 포함된 디스크립터들을 각각 하위 대표 디스크립터로 변환할 수도 있다.

위치판단부(113)는 이 같은 과정을 거쳐, 각 위치의 특징분포를 구할 수 있다. 각 위치 특징분포는 히스토그램 또는 n차원 벡터로 표현될 수 있다. 또 다른 예로, 위치판단부(113)는 소정 하위 분류규칙 및 소정 하위 대표규칙을 거치지 않고, 각 특징점으로부터 산출된 디스크립터를 바탕으로 미지의 현재위치를 추정할 수 있다.

또한, 위치 도약 등의 이유로 이동 로봇(100)의 현재 위치가 미지의 상태가 된 경우에, 위치판단부(113)는 기 저장된 디스크립터 또는 하위 대표 디스크립터 등의 데이터를 근거로 현재 위치를 추정할 수 있다.

위치판단부(113)는 미지의 현재 위치에서 영상 획득부(120)를 통해 획득영상을 획득하고, 영상을 통해 천장에 위치하는 조명들, 경계(edge), 코너(corner), 얼룩(blob), 굴곡(ridge) 등의 여러가지 특징(feature)들이 확인되면, 획득영상으로부터 특징들을 검출한다.

위치판단부(113)는 미지의 현재 위치의 획득영상을 통해 얻은 적어도 하나의 인식 디스크립터 정보를 근거로, 소정 하위 변환규칙에 따라 비교대상이 되는 위치 정보(예를 들면, 각 위치의 특징분포)와 비교 가능한 정보(하위 인식 특징분포)로 변환한다. 소정 하위 비교규칙에 따라, 각각의 위치 특징분포를 각각의 인식 특징분포와 비교하여 각각의 유사도를 산출할 수 있다. 각각의 위치에 해당하는 상기 위치별로 유사도(확률)를 산출하고, 그 중 가장 큰 확률이 산출되는 위치를 현재위치로 결정할 수 있다.

위치판단부(113)는 이와 같이 획득영상을 이용한 위치판단과 수신되는 신호를 이용한 위치판단 중 어느 하나를 선택하여 위치를 판단할 수 있다. 위치판단부(113)는 위치가 등록된 기기가 적어도 하나 청소영역 내에 존재하고, 해당 기기의 신호를 수신할 수 있는 경우, 지도를 자체 생성하지 않은 경우, 획득영상을 이용한 위치판단이 불가능한 경우, 신호를 이용하여 위치를 판단할 수 있다. 또한, 위치판단부(113)는 신호를 이용한 위치 판단이 어려운 경우, 획득영상을 이용하여 위치를 판단하되, 획득영상을 이용한 데이터가 존재하지 않는 경우 새로 지도를 생성하면서 획득영상을 바탕으로 위치판단을 위한 데이터를 저장할 수 있다.

제어부(110)는 본체의 위치에 오차가 있는 경우 오차보상을 통해 새로운 위치로 갱신한다. 또한, 제어부는 보정된 위치를 단말로 전송하여 이동로봇의 위치가 변경되어 표시되도록 한다.

제어부(110)는 주행 중 지도가 갱신되는 경우, 또는 주행 중 본체의 위치가 보정되는 경우 변경된 정보를 통신부를 통해 단말로 전송하여 단말과 이동 로봇(100)에 저장되는 지도가 동일하도록 한다. 그에 따라, 단말과 이동 로봇(100)에 저장된 맵이 동일하게 유지됨에 따라 단말로부터의 청소명령에 대하여, 이동 로봇(100)은 지정된 영역을 청소할 수 있으며, 또한, 단말은 이동 로봇의 현재 위치를 지도에 표시할 수 있다.

주행제어부(112)는 청소명령 입력 시, 청소 영역 중, 지정된 영역으로 이동하도록 주행부(160)를 제어하고, 청소부를 동작시켜, 주행과 함께 청소가 수행되도록 한다.

주행제어부(112)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(112)는 영역구분에 관계없이 임의의 영역에 대한 청소명령이 입력되는 경우, 임의의 영역에 포함되는 영역으로 이동하여 청소를 수행한다.

제어부(110)는 설정된 지정영역에 대한 청소가 완료되면, 청소기록을 데이터부에 저장한다. 또한, 제어부(110)는 통신부(190)를 통해 이동 로봇(100)의 동작상태 또는 청소상태를 소정 주기로 단말로 전송한다.

단말은 이동 로봇(100)으로부터 수신되는 데이터를 바탕으로, 실행중인 어플리케이션의 화면상에 지도와 함께 이동 로봇의 위치를 표시하고, 또한 청소상태에 대한 정보를 출력한다.

단말은 표시되는 지도에 대하여, 키입력 또는 터치입력에 대응하여 청소영역을 지정하고, 청소 순서를 설정할 수 있으며, 이동 로봇으로 청소명령을 전송한다.

또한, 단말은 이동 로봇으로부터 수신되는 데이터를 바탕으로, 표시되는 지도상에 청소 상태를 표시한다. 단말은 장애물에 대한 정보가 추가되는 경우, 수신되는 데이터를 바탕으로 지도를 갱신하여 표시한다.

제어부(110)는 충전대의 복귀신호를 통해 충전대가 감지되면, 이동 로봇의 현재 위치를 인식하고, 이동 로봇의 현재위치를 바탕으로 충전대의 위치를 산출하여 저장한다. 제어부(110)는 충전대의 위치가 지도상에 표시되도록 설정할 수 있다.

도 6 및 도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 위치 오차를 설명하는데 참조되는 도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(100)은 설정된 경로에 따라. 제 1 주행방향(D1)으로 주행한다. 주행제어부(112)는 주행부를 제어하여 본체(10)가 제 1 주행방향(D1)으로 이동하도록 제어한다.

제어부(110)는 이동 중, 바퀴의 회전수를 바탕으로 주행거리를 판단하고, 또한, 위치판단부(113)를 통해 현재위치를 판단할 수 있다. 또한, 제어부(110)는 판단된 위치를 바탕으로, 기 저장된 지도와 매칭하여 현재위치와 지도상의 위치를 비교하여 판단한 후 보정할 수 있다.

이동 로봇(100)은, 주행 중 미끄러짐, 바퀴가 정상적으로 돌지 못하는 경우, 현재위치와 연산되는 현재위치에 오차가 발생할 수 있다. 이와 같이 미끄러짐이나 바퀴 이상 시, 본체(10)는 기 설정된 제 1 주행방향(D1)으로 주행하는 것으로 판단하여 주행하고 있으나, 도중에 본체가 미끄러짐에 의해 회전하는 등의 문제로 인하여 제 1 주행방향과는 상이한 제 2 주행방향(D2)으로 이동하는 경우가 발생하게 된다. 그로 인하여 이동 로봇(100)은 자체 연산된 위치와 실제위치에 오차가 발생할 수 있다.

본체(10)는 미끄러짐 등의 이상을 판단하지 못하고 제1 주행방향(D1)으로 이동하고 있다고 판단하므로, 그에 따른 위치를 연산하나, 실제 본체는 제 2 주행방향(D2)으로 주행하고 있으므로 이동거리가 증가할수록 위치 오차가 증가하게 된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 청소영역 내에는 복수의 기기(90)(91, 92)가 구비되고, 각 기기는 소정의 신호를 송수신한다.

복수의 기기는 각각, 데이터 송수신을 위한 신호를 송출하고 수신하여 기기의 동작상태를 전송하고, 기기 동작에 대한 명령을 수신할 수 있다. 복수의 기기는 제어기(미도시) 또는 단말과 통신할 수 있고, 소정 영역 내에 형성된 네트워크에 접속하여 홈서버(미도시) 또는 외부의 서버(미도시)에 접속할 수 있다. 예를 들어 제 1 기기(91)는 조명스위치이고, 제 2 기기(92)는 공기청정기가 사용될 수 있다. 기기(90)는 그외에도 컴퓨터, 단말, 제어기는 물론, 텔레비전, 냉장고, 에어컨, 밥솥 등이 사용될 수 있다.

이동 로봇(100) 또한, 가정 내의 네트워크에 연결되어 단말과 통신할 수 있다.

위치판단부(113)는 이동로봇과 기기(90) 간의 통신신호가 아니라 하더라도, 각 기기로부터 다른 기기, 예를 들어 제어기와 가습기, 또는 제어기와 전등이 상호 통신하는 경우, 송수신되는 신호를 이용하여 현재 위치를 판단할 수 있다.

위치판단부(113)는 복수의 기기에 대한 정보를 기 저장하고, 해당 기기의 위치와 신호에 대한 정보를 바탕으로 현재위치를 판단한다.

위치판단부(113)는 주행 중, 수신되는 신호를 이용하여 위치를 판단하고, 연산된 위치와 차이가 있는 경우, 현재 위치로 위치를 보정한다.

주행제어부(112)는 위치판단부(113)에 의해 위치가 보정되는 경우, 보정된 위치를 바탕으로, 목표지점에 대한 주행경로를 새로 설정하고, 주행방향을 설정한다.

또한, 제어부(110)는 통신부를 통해 본체(10)의 현재위치에 대한 정보를 단말로 전송하여, 단말의 화면에 표시되는 이동로봇의 위치가 보정된 위치로 변경되어 표시되도록 한다.

도 8 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 위치보정방법을 설명하는데 참조되는 도이다.

도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(100)은 수신되는 신호를 이용하여 현재위치를 판단하고, 위치에 따른 오차를 보정한다.

청소영역 내에 설치된, 무선통신이 가능한 기기(90)가 적어도 하나 설치된 경우, 해당 기기로부터 송출되는 신호를 이용하여 현재위치를 판단할 수 있다.

예를 들어 제 1 기기(91)와, 제 2 기기(92)가, 무선으로 데이터를 송수신하는 기기인 경우, 이동 로봇(100)은 제 1 기기 및 제 2 기기의 송신 신호를 통신부를 통해 수신하여 위치판단에 사용한다. 이때 제 1 기기 또는 제 2 기기의 신호는 이동로봇과의 통신에 사용되는 신호일 필요는 없고, 다른 기기, 단말 또는 제어기와의 송수신에 사용되는 신호를 이동 로봇(100)이 수신하여 사용하는 것이다. 제 1 기기 및 제 2 기기의 위치를 지도와 함께 저장되거나, 저장부에 저장될 수 있고, 신호의 세기에 따른 거리 산출을 위한 데이터 또한 저장된다.

위치판단부(113)는 주행 중, 소정시간 간격으로 청소영역 내에서 전송되는 신호를 수신하여 본체(10)의 위치를 판단하고, 오차를 보정한다.

이동 로봇(100)은 제 1 지점(P1)에서 제 2 지점(P2)으로 이동할 때, 제 1 지점과 제 2 지점(P)에서 수신되는 신호를 이용하여 위치를 판단할 수 있다.

통신부(190)는 제 1 신호(S1)와 제 2 신호(S2)를 각각 수신하고, 신호의 세기를 판단한다.

제 1 지점(P1)에 위치한 이동 로봇(100)은 통신부(190)를 통해 제 1 기기(91)로부터 송출된 제 1 신호(S1)를 수신한다. 통신부(190)는 제 1 신호의 세기를 판단한다.

위치판단부(113)는 각각 제 1 신호(S1)의 세기와 제 2 신호(S2)의 세기를 바탕으로, 제 1 기기(91)와의 거리를 산출한다.

이때, 위치판단부(113)는 신호의 세기가 변경되지 않고 일정시간 또는 일정횟수 이상 동일하게 나타나는 경우, 이동로봇의 주행에 이상이 있다고 판단할 수 있다. 즉 주행부가 바퀴를 구동하여 주행하고 있음에도 실제 본체(10)가 이동하지 않고 한 지점에 정차한 상태인 것으로 판단할 수 있다. 제어부(110)는 에러를 출력한다. 경우에 따라 기기와의 거리가 일정하게 유지되어 신호의 세기가 동일한 값으로 산출될 수는 있으나, 기기를 중심으로 일정거리를 유지하면서 기기 주변을 도는 경우가 아니라면 신호의 세기는 거리에 따라 상이하게 산출된다.

위치판단부(113)는 제 1 지점에서 수신되는 제 1 신호(S1)의 신호의 세기와, 제 2 지점(P2)에서 수신되는 제 2 신호(S2)의 세기를 비교하여 이동 로봇(100)의 주행거리를 산출할 수 있다.

또한, 위치판단부(113)는 제 1 기기(91)의 위치정보를 바탕으로, 제 1 기기를 기준으로 하는 이동 로봇(100)의 상대적인 위치를 산출할 수 있다.

위치판단부(113)는 본체(10)의 현재위치에 따른 제 1 기기와의 거리와, 신호의 세기에 따라 산출되는 거리를 비교하여 오차를 산출하고, 그에 따라 현재위치를 보정할 수 있다.

위치판단부(113)는 제 1 기기의 신호만으로는 판단이 어려운 경우, 제 2 기기의 신호를 수신하여 본체(10)의 실체위치를 산출할 수 있다. 위치판단부(113)는 제 1 기기의 위치정보와 제 2 기기의 위치정보를 바탕으로, 제 1 기기와의 거리, 제 2 기기와의 거리를 산출함으로써, 본체(10)의 위치를 산출할 수 있다.

도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(100)은, 복수의 기기를 이용하여 이동로봇의 위치를 판단한다.

제 1 지점(P1)이 이동 로봇(100)에 의해 연산된 위치이고, 제 2 지점(P2)이 본체의 실제위치로 가정하여 설명한다. 위치판단부(113)는 주행 중, 소정시간 간격으로 청소영역 내에서 전송되는 신호를 수신하여 본체(10)의 위치를 판단하고, 오차를 보정한다.

이동 로봇(100)은 이동 중 산출되는 데이터에 따라 현재위치가 제 1 지점(P1)인 것으로 판단하여 주행한다. 하지만, 앞서 설명한 바와 같이, 슬릿(미끄러짐) 등으로 인하여 위치에 오차가 발생하여 본체(10)의 실제위치는 제 2 지점(P2)인 경우가 발생한다.

이동 로봇(100)의 현재위치가 제 1 지점(P1)인 것으로 판단된 상태에서, 통신부는 제 1기기(91)의 제 1 신호와 제 2 기기의 제 11신호(S11)를 수신하여, 각각 신호의 세기를 산출한다. 위치판단부(113)는 신호의 세기를 바탕으로 이동로봇의 위치를 산출한다.

앞서 설명한 바와 같이, 제 1 지점(P1)에 위치한 것으로 산출된 상태에서 수신되는 신호에 따른 위치가 제 2 지점인 경우, 위치판단부(113)는 본체(10)의 위치에 오차가 있는 것으로 판단하여 위치를 보정할 수 있다.

즉, 본체(10)가 제 2 지점에 위치한 상태로, 실제 수신된 신호를 제 1 기기(91)의 제 2 신호(S2)와 제 2 기기(92)의 제 12 신호(S12)일 수 있다. 통신부(190)는 수신되는 신호에 포함된 기기정보를 바탕으로 제 1 기기와 신호와 제 2 기기의 신호를 구분한다. 각 신호에는 송출하는 기기의 기기정보, 예를 들어 기기의 시리얼번호, 모델번호, 맵주소 등이 포함된다.

위치판단부는 산출된 위치가 제 1 지점이 아니라, 제 2 지점인 것으로 판단되면, 이동 로봇(100)의 현재 위치를 제 2 지점(P1)으로 보정한다.

제어부(110)는 변경된 위치정보를 단말로 전송하고, 제어부(110)는 위치오차에 따른 에러를 출력할 수 있다. 단말은 화면상에 이동로봇의 위치를 변경된 정보를 바탕으로 변경하여 표시한다.

도 9 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 청소영역 및 청소영역에 배치된 기기의 위치가 도시된 지도의 예시도이다.

이동 로봇(100)은 지도를 생성하거나, 또는 외부로부터 수신하여, 지도를 바탕으로 청소영역을 주행한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 지도는 청소영역이 위치 및 크기에 따라 분할된 복수의 영역으로 구성된다. 지도에는 장애물 정보가 포함되고, 또한, 청소영역 내에 설치된 복수의 기기(90)의 위치가 포함된다. 각 영역별로 설치되어 있는 기기에 대하여 그 위치정보가 포함되며, 복수의 기기를 각각 구분하기 위한 기기정보가 함께 저장된다.

복수의 기기는, 앞서 설명한 바와 같이 무선통신방식으로 데이터를 송수신하는 기기로, 청소구역 내에서 신호를 송수신한다.

이동 로봇(100)은 앞서 설명한 바와 같이, 이동로봇과 기기 간의 신호뿐 아니라, 다른 기기간에 송수신되는 신호의 신호세기를 이용하여 본체(10)의 위치를 산출한다.

제 1 내지 제 9 영역(A1 내지 A9)에는, 각각 제 1 내지 제 11 기기(87, 89, 91 내지 99)가 지정된 위치에 설치된다. 이때 복수의 기기는 지정된 위치에 고정 설치되는 것을 기본으로 하며, 경우에 따라 위치가 변경되는 경우 지도에 포함되는 해당 기기의 위치 또한 변경되어 갱신되는 것이 바람직하다. 또한, 지도에는, 복수의 기기가 점으로 표시되어 있으나, 기기를 나타내는 이미지, 아이콘이 표시될 수 있고, 또한, 기기의 이름이 문자 또는 숫자, 특수기호로 표시될 수 있다.

또한, 지도에는, 복수의 영역이 각각 상이한 색상으로 표시될 수 있고, 각 영역에 대한 이름이 표시될 수 있다. 지도에는 특정 장애물에 대한 정보가 이미지, 아이콘, 이모티콘, 특수문자 등의 형태로 표시된다.

단말은 청소영역의 지도를 표시하는 경우, 지도에, 이동로봇의 현재 위치를 표시함은 물론, 설치된 복수의 기기와 장애물에 대한 정보를 문자, 특수문자, 숫자, 이미지, 아이콘, 이모티콘 중 적어도 하나로 표시하고, 어느 하나의 기기 또는 장애물이 선택되면 해당 기기에 대한 세부정보를 표시할 수 있다.

예를 들어, 이동 로봇(100)은, 제 4 영역(A4)에서, 제 1 내지 제 3 기기(91 내지 93)의 신호를 이용하여 본체(10)의 위치를 판단할 수 있다.

도 10 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 위치 보정을 설명하는데 참조되는 예시도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(100)은 각 영역에 설치된 기기(90)로부터 송출되는 신호를 이용하여 위치를 판단한다.

이동 로봇(100)은, 제 4 영역(A4)에서, 제 1 내지 제 3 기기(91 내지 93)의 신호를 이용하여 본체(10)의 위치를 판단할 수 있다.

이동 로봇(100)이 주행 중, 제 32 지점(P32)에 위치한다고 판단된 상태에서, 위치판단부(113)는 통신부(190)를 통해 수신되는 제 1 내지 제 3 기기(91 내지 93)의 신호(S31 내지 S33)을 이용하여 현재 위치가 제 31 지점(P31)인 것을 판단할 수 있다.

제어부(110)는 주행 중, 소정시간 간격으로 위치를 판단하도록 한다. 그에 따라 통신부(190)는 소정시간 간격으로, 제 4 영역(A4) 내에서 제 1 내지 제 3 기기(91 내지 93)로부터 송출되는 신호를 수신한다. 이때 제어부(110)는 저장부에 저장된 제 1 내지 제 3 기기의 위치정보 및 기기정보를 호출하여 통신부와 위치판단부에 인가한다.

통신부(190)는 기기정보를 바탕으로 제 1 내지 제 3 기기 중 적어도 하나의 신호를 수신하여 신호의 세기를 판단한다. 이때 통신부(190)는 신호 수신 없이도 신호의 세기를 판단할 수 있는 경우, 각 신호의 세기만을 판단할 수 있다. . 통신부(190)는 그외 다른 기기의 정보를 폐기한다.

위치판단부(113)는 제 1 내지 제 3 기기(91 내지 93) 중 적어도 하나의 신호의 세기를 이용하여, 해당 기기의 위치정보를 바탕으로, 기기와의 거리를 산출하여 본체(10)의 위치를 판단한다. 하나의 신호를 이용하는 경우, 위치판단부(113)는 기기의 위치를 기준으로 하는 상대위치를 판단할 수 있고, 둘 이상의 신호를 이용하는 경우 각각의 기기를 기준으로 하는 이동로봇의 위치를 판단할 수 있다.

위치판단부(113)는 기 산출된 위치와, 신호에 따라 산출되는 위치에 차이가 있는 경우, 실제 위치로 위치를 보정한다. 위치판단부(113)는 본체(10)의 위치를 제 32 지점(P32)에서 제 31 지점(P31)으로 변경하여 위치를 보정한다.

주행제어부(112)는 본체(10)의 위치가 보정됨에 따라, 수행중인 동작, 예를 들어 청소를 수행하는 경우 보정된 위치로부터 청소가 시작되도록 하고, 또한, 보정된 위치를 기준으로 주행 방향 또는 주행경로를 변경하여 주행부를 제어한다.

제어부(110)는 위치판단부(113)에 의해 위치가 보정되면, 위치오류에 대한 에러를 출력하고 위치 오차에 대한 데이터를 저장한다. 또한, 제어부(110)는 보정된 위치에 대한 데이터는 단말로 전송한다.

도 11 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 제어방법이 도시된 순서도이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(100)은 주행 중(S310), 소정 시간 단위로 현재 위치를 판단한다(S320).

주행 중, 제어부(110)는 주행방향 및 바퀴의 회전수에 따라 이동거리를 산출하여 출발 위치로부터의 상대적인 위치를 판단한다. 제어부(110)는 지도를 바탕으로 이동방향 및 이동 거리를 통해 지도상의 이동 로봇의 위치를 판단한다(S320).

또한, 제어부(110)는 청소영역 내에 무선통신이 가능한 기기가 설치된 경우, 해당 기기로부터 송출되는 신호를 이용하여 현재위치를 판단한다.

통신부(190)는 소정시간 단위로, 청소영역 내의 기기로부터 송출되는 신호를 탐지하고, 해당 신호의 신호세기를 산출한다. 통신부(190)는 필요에 따라 기기로부터 송출되는 신호를 수신한다.

위치판단부(113)는 수신신호의 신호세기를 분석하여(S330), 신호세기에 따른 거리를 산출하여 이동로봇의 위치를 판단한다(S340).

예를 들어 앞서 설명한 도 8 또는 10에서 제 1 기기로부터 수신되는 신호의 신호세기와 제 1 기기와의 거리를 산출하고, 또한 제 2 기기로부터 송출되는 신호의 신호세기에 따라 거리를 산출하여 두 기기와의 거리를 비교하여 이동로봇의 위치를 산출할 수 있다.

위치판단부(113)는 바퀴의 회전수에 따른 위치와, 신호세기에 따라 산출된 위치를 비교하여 오차를 산출한다(S350).

위치판단부(113)는 두 위치의 오차가 소정값 미만이면 동일한 위치로 판단하고, 오차가 소정값 이상이면 위치 오차가 있는 것으로 판단하여 신호세기에 따란 산출된 위치로 이동로봇의 위치를 보정한다(S360).

제어부(110)는 지도상에 이동로봇의 위치를 보정된 위치로 변경한다(S370). 또한, 제어부(110)는 보정된 위치에 대한 데이터를 단말 또는 외부의 서버로 전송한다.

주행제어부(112)는 보정된 위치에 대응하여, 주행방향 및 주행경로를 변경하여 주행부를 제어한다.

도 12 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 주행 이상을 판단하는 방법이 도시된 순서도이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(100)은 주행 중(S410), 통신부(190)를 통해, 주변의 기기로부터 송출되는 신호를 분석하여 신호의 세기를 산출한다.

위치판단부(113)는 신호의 세기에 따른 거리를 산출하여 이동로봇의 위치를 산출한다(S420).

위치판단부(113)는 주행 중 신호의 세기가 동일한 값으로 유지되는지 여부를 판단하고(S430), 일정시간 이상 또는 일정 횟수 이상 동일한 신호의 세기가 산출되는 경우, 신호에 변화가 없는 것으로 보고 주행 이상을 판단한다(S440).

예를 들어, 주행부에 의해 바퀴는 돌고 있으나, 장애물에 올라가 바퀴가 바닥면에 닿지 않고 헛바퀴를 도는 경우, 이동로봇이 이동하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 이동 로봇(100)은 이러한 경우 정지상태로 인하여 신호가 일정시간 /또는 일정 횟수 동일하게 산출되는 것이라고 보고 이상을 판단한다.

제어부(110)는 이상발생에 따른 경고메시지 또는 경고아이콘을 출력하고, 또한 경고음을 출력한다.

따라서 본 발명의 이동 로봇(100)은 바퀴의 회전수를 이용한 이동거리 산출 뿐 아니라, 청소영역 내의 신호의 신호세기를 이용하여 이동로봇의 위치를 산출함으로써, 보다 정확한 이동로봇의 제어가 가능해진다.

또한, 슬릿 등으로 인한 이동로봇의 위치 오차를 즉시 보정하여, 실제 이동로봇의 위치를 판단할 수 있고, 그에 따라 설정된 동작을 정상적으로 수행할 수 있게 된다.

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.

100: 이동 로봇 10: 본체
110: 제어부 120: 영상획득부
140: 감지수단 130: 센서부
150: 저장부 160: 주행부
170: 청소부 180: 조작부
190: 통신부
90: 기기

Claims (17)

1. 청소영역을 주행하며, 이물질을 흡입하는 본체;
   상기 본체의 주행방향에 대하여, 장애물을 감지하는 장애물 감지유닛;
   상기 청소영역에 대한 지도가 저장되는 데이터부;
   무선통신 방식으로 데이터를 송수신하는 통신부; 및
   상기 청소영역을 주행하며, 상기 장애물에 대한 정보를 바탕으로 상기 장애물을 통과하거나 또는 회피하도록 제어하며, 상기 통신부를 통해 상기 청소영역 내에서 전송되는 신호를 수신하여 신호세기에 따라 거리를 판단하여 상기 본체의 위치를 산출하고, 주행거리에 따른 상기 본체의 위치를 산출하여 비교함으로써, 상기 본체에 위치에 대한 오차를 판단하여 보정하는 제어부를 포함하는 이동 로봇.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 본체의 위치에 오차가 있는 것으로 판단되면, 상기 신호세기에 따라 산출되는 위치를 상기 본체의 위치로 보정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는, 바퀴의 회전수에 따라 산출되는 상기 주행거리를 바탕으로, 상기 지도상에 상기 본체의 위치를 산출하고, 상기 신호세기에 따라 산출되는 상기 본체의 위치를 비교하여, 오차가 소정값 미만이면 정상으로 판단하고, 오차가 상기 소정값 이상이면, 상기 본체의 위치에 오차가 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 통신부는, 상기 청소영역 내에 설치된 무선통신이 가능한 적어도 하나의 기기로부터 송출되는 신호에 대한 신호세기를 산출하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 신호세기에 따른 거리와, 상기 기기의 위치정보를 바탕으로 상기 본체의 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는 하나의 기기로부터 송출되는 신호에 대하여, 상기 하나의 기기의 위치를 기준으로 하는 상기 본체의 상대 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는 복수의 기기로부터 송출되는 신호에 대하여, 신호세기에 따른 거리를 각각 산출하고, 복수의 기기와의 거리에 대응하여, 상기 본체의 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 본체의 위치를 보정하는 경우, 보정된 위치에 대응하여 상기 지도에 대한 상기 본체의 위치를 변경하고, 주행 방향 또는 주행경로를 변경하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 본체의 위치를 보정하는 경우, 상기 통신부를 통해 연결된 단말로 보정된 위치에 대한 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 신호세기가 일정시간 이상 또는 일정횟수 이상 동일한 값인 경우, 상기 본체의 주행이 이상이 있는 것으로 판단하여 에러를 출력하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
11. 주행 중, 주행거리에 따른 본체의 위치를 산출하는 단계;
    청소영역 내에 설치된 기기로부터 송출되는 신호의 신호세기를 산출하여 상기 신호세기에 따른 상기 본체의 위치를 산출하는 단계;
    상기 주행거리에 따른 위치와, 상기 신호세기에 따른 위치를 비교하는 단계;
    위치에 오차가 있는 경우, 상기 신호세기에 따른 위치를 상기 본체의 위치로 보정하는 단계; 및
    보정된 위치에 따라 주행방향 또는 주행경로를 변경하여, 주행하는 단계; 를 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 신호세기에 따른 위치를 산출하는 단계는,
    상기 신호세기에 따른 거리를 산출하는 단계;
    상기 기기의 위치정보를 판단하는 단계; 및
    상기 기기의 위치와 상기 거리에 대응하여 상기 본체의 위치를 산출하는 단계;를 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 기기의 위치정보는 상기 청소영역에 대한 지도에 포함되는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어방법.
14. 제 11 항에 있어서,
    상기 신호세기에 따른 위치를 산출하는 단계는,
    상기 청소영역에 설치된 복수의 기기로부터 송출되는 신호에 대한 신호세기를 각각 산출하는 단계;
    상기 복수의 기기 중 제 1 기기의 위치정보와 신호세기에 따른 거리를 산출하는 단계;
    상기 복수의 기기 중 제 2 기기의 위치정보와 신호세기에 따른 거리를 산출하는 단계; 및
    상기 제 1 기기 및 상기 제 2 기기의 위치와 거리에 대응하여 상기 본체의 위치를 산출하는 단계를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
15. 제 11 항에 있어서,
    상기 주행거리에 따른 위치와 상기 신호세기에 따른 위치를 비교하여 오차가 소정값 미만이면 정상으로 판단하고, 오차가 상기 소정값 이상이면, 상기 본체의 위치에 오차가 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어방법.
16. 제 11 항에 있어서,
    상기 청소영역에 대한 지도상에 상기 본체의 위치를 변경하는 단계를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
17. 제 11 항에 있어서,
    상기 신호세기가 일정시간 이상, 또는 일정횟수 이상 동일하게 산출되는 경우, 상기 본체의 주행 이상으로 판단하여 에러를 출력하는 단계를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.

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