KR20190007285A

KR20190007285A - 이동 로봇 시스템 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20190007285A
Application number: KR1020170088536A
Authority: KR
Inventors: 김지웅; 조한민; 천선희; 홍민우
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-07-12
Filing date: 2017-07-12
Publication date: 2019-01-22
Also published as: US20190015985A1; EP3428761A1; EP3428761B1; KR102024092B1; US10967512B2

Abstract

본 발명의 이동 로봇 시스템 및 그 제어방법은, 청소영역을 주행하며, 상기 청소영역에 대한 지도를 생성하고, 상기 지도를 바탕으로 이동하며 이물질을 흡입하는 이동 로봇과, 상기 지도에 적어도 하나의 가상벽을 설정하여, 상기 가상벽에 대한 데이터와 청소명령을 상기 이동 로봇으로 입력하는 단말을 포함하고, 청소영역 내에서 가상벽을 설정하고, 레벨에 따라 선택적으로 가상벽이 적용되도록 함으로써, 청소설정 시 가상벽의 위치를 변경하지 않아도 레벨선택을 통해 일부 가상벽이 활성화되도록 하여 가상벽의 설정 및 해제가 용이하고, 이동 로봇의 주행가능한 영역을 손쉽게 제어할 수 있다. 또한, 본 발명은 가상벽에 속성을 설정하여 가상벽을 무조건 회피하는 것이 아니라, 이동 로봇이 지정된 동작을 수행하도록 하여 이동 로봇의 동작을 다양하게 제어할 수 있다.

Description

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

본 발명은 이동 로봇 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 청소영역을 주행하여 청소를 수행하는 이동 로봇 시스템 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, 장애물 회피 동작을 수행한다.

그러나 이동 로봇은 장애물을 감지하더라도, 청소를 위해서는 장애물에 접근한 후에 다른 경로로 변경하거나 이동함에 따라, 장애물에 접근하여 장애물이 손상되는 경우가 발생한다. 또한, 이동 로봇이 소정 영역으로 진입한 후에 영역을 빠져나오지 못하는 경우도 발생한다.

그에 따라, 이동 로봇의 이러한 문제를 해소하기 위하여, 청소 설정 시, 청소영역 중 일부 영역에 접근할 수 없도록 하는 방안이 모색되고 있다.

청소영역에 내에, 이동 로봇이 접근하지 못하도록 소정 신호를 발생시키는 장치를 설치하여, 해당 장치에 의해 설정되는 영역에는 접근하지 못하도록 하고 있다. 그러나 신호를 발생시키는 장치를 사용하는 경우, 이동 로봇은 신호에 의해 설정되는 영역의 위치와 크기를 알 수 없으므로, 이동하면서 해당 신호를 반복적으로 탐지해야하는 문제점이 있다.

또한, 대한민국 특허출원 KR20100092326A에는 인디케이터와 가상벽 설정 기능을 갖는 외부장치를 활용하여 청소로봇에 의한 청소 작업이 청소구역 기준점을 중심으로 블록 단위로 이루어지게 하여 미 청소지역이 발생하지 않고 원활하게 청소를 수행하도록 한다.

그러나 가상벽을 설치하기 위해서는 하나 이상의 물리적인 외부장치가 필요로 하고, 물리적 장치를 이용하여 가상벽을 설정함에 따라, 필요한 위치로 장치를 들고 사용자가 직접 이동하여 설치해야한다. 그에 따라 사용자의 이동이 요구되고, 가상벽의 위치를 바꾸기 위해서는 매번 장치를 이동시켜야 하는 문제점이 있다.

또한, 대한민국 특허출원 20120157844A 에는, 로봇 관리자로부터 사전에 로봇의 맵 상에 추가적으로 가상벽 정보를 제공받아 로봇의 이동 경로 설정시에 가상벽으로 설정된 경로를 회피하도록 하고 있다.

그러나 20120157844A의 가상벽은 청소로봇이 접근했을 때 회피를 하게 하는 기능만을 제공한다. 따라서 사용자는 이 기능을 활용하여 청소구역을 제한할 수는 있으나, 설정에 한계가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 청소영역 내에서 이동 로봇의 접근권한이 상이하게 설정된 복수의 가상벽을 설정하여 이동 로봇의 주행을 제한하는 이동 로봇 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 일 실시예에 따른 이동 로봇 시스템은 청소영역을 주행하며, 상기 청소영역에 대한 지도를 생성하고, 상기 지도를 바탕으로 이동하며 이물질을 흡입하는 이동 로봇 및 상기 지도에 적어도 하나의 가상벽을 설정하여, 상기 가상벽에 대한 데이터와 청소명령을 상기 이동 로봇으로 입력하는 단말;을 포함하고, 상기 이동 로봇은, 상기 가상벽에 따라 주행 가능한 영역을 구분하여 상기 청소영역을 주행하면서 청소를 수행하고, 상기 가상벽에 도달하면, 상기 가상벽의 속성에 따라 지정된 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 이동 로봇은, 상기 단말로부터 수신되는 상기 데이터에 대응하여, 기 저장된 상기 지도에 상기 가상벽을 설정하고, 상기 청소영역 중 주행가능한 영역을 구분하여 주행경로를 설정하는 것을 특징으로 한다.

상기 이동 로봇은, 주행 중 상기 가상벽에 도달하면, 상기 가상벽에 설정된 속성에 따라, 소음제어, 주행경로변경, 회피주행 및 보안기능 중 어느 하나를 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 단말은, 입력되는 데이터에 대응하여 상기 지도에 적어도 하나의 가상벽을 설정하고, 상기 가상벽에 대한 레벨 또는 속성을 설정하는 것을 특징으로 한다.

상기 단말은, 상기 가상벽을 레벨에 따라 구분하고, 선택된 레벨의 가상벽을 활성화하고, 나머지 레벨의 가상벽을 비활성화하는 것을 특징으로 한다.

상기 단말은, 상기 가상벽 설정 시, 소음제어, 주행경로변경, 회피주행 및 보안기능 중 어느 하나로 상기 이동 로봇의 동작을 제어하기 위한, 상기 가상벽의 속성을 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이동 로봇 시스템의 제어방법은, 이동 로봇이 청소영역에 대한 지도를 생성하는 단계; 상기 지도를 수신한 단말이, 상기 지도에 가상벽을 설정하는 단계; 상기 단말이, 복수의 가상벽 중, 선택된 레벨의 가상벽을 활성화하여 상기 이동 로봇으로 청소명령을 전송하는 단계; 활성화된 상기 가상벽에 따라 주행경로를 설정하여 상기 이동 로봇이 주행하며 청소를 수행하는 단계; 및 주행 중, 상기 가상벽에 도달하면 상기 가상벽에 설정된 속성에 따라 지정된 동작을 수행하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 이동 로봇 시스템 및 그 제어방법은 지도를 통해, 이동 로봇이 주행하는 청소영역 내에 가상벽을 설정하고, 청소영역에 매칭하여 실제 물리적인 장애물이 존재하는 것과 같이 이동 로봇을 제어함으로써, 실제 신호를 발생시키는 장치를 설치하지 않아도 이동 로봇의 주행을 제어할 수 있으며, 공간적 제약이 없으며 영역 내에서 사용자의 움직임에 방해되지 않고, 갯수에 관계없이 원하는 위치에 복수로 설정할 수 있다.

본 발명은, 가상벽에 레벨을 설정하고, 레벨에 따라 청소영역에 대한 접근권한을 상이하게 설정하여, 청소 시마다 가상벽을 변경하거나 새로 설정할 필요없이 복수의 가상벽 중 일부 가상벽을 선택적으로 활성화하여 청소영역에 적용하도록 하여 손쉽게 가상벽을 설정할 수 있고, 활성화되는 가상벽에 따라 청소영역을 가변시켜 필요한 청소가 수행되도록 한다.

또한, 본 발명은 가상벽에 속성을 설정하여, 가상벽에 대하여 무조건 회피하는 것을 아니라, 가상벽의 속성에 따라 이동 로봇이 가상벽에 접근하여 청소하거나, 저소음으로 운전하고, 지정된 움직임으로 청소를 수행하며, 영상을 촬영하도록 하여, 이동 로봇이 지정된 동작을 수행하도록 한다.

도 1 은 본 발명의 이동 로봇 시스템의 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 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇 시스템의 단말을 통한 가상벽 설정방법을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇 시스템의 단말을 통해 가상벽의 속성을 설정하는 방법을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 8 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇 시스템의 단말을 통해 가상벽을 설정하는 다른 방법을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 9 는 본 발명의 일실시예에 따른 가상벽 선택에 따른 이동 로봇의 청소영역을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 10 은 본 발명의 일실시예에 따른 가상벽에 따른 이동 로봇의 청소영역을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 11 은 본 발명의 일실시예에 따른 가상벽을 이용한 보안기능을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 12 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇 시스템의 단말을 통한 가상벽 설정방법이 도시된 순서도이다.
도 13 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇 시스템의 단말을 통한 가상벽 선택방법이 도시된 순서도이다.
도 14 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇 시스템의 단말을 통한 가상벽에 따른 이동 로봇의 청소방법이 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. 본 발명의 이동 로봇의 동작을 제어하기 위한 구성은 각각 하나 또는 그 이상의 마이크로 프로세서로 구현될 수 있고, 하드웨어 장치로 구현될 수 있다.

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 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 주행구동부를 포함할 수 있다. 주행구동부는 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.

감지수단은, 도 1의 (a)와 같이 복수의 센서를 이용하여 장애물을 감지하는 센서부(150), 영상을 촬영하는 영상 획득부(140)(170)를 포함한다.

또한, 감지수단은, 도 1의 (b)와 같이, 본체(10)의 전면에 배치되어, 광패턴을 조사하고 촬영되는 영상을 통해 장애물을 감지하는 장애물 감지유닛(100)을 포함할 수 있다. 장애물 감지유닛(100)은 영상 획득부(140)를 포함하고, 감지수단을 장애물감지유닛과 센서부(150)를 모두 포함할 수 있다.

영상 획득부(140)는 각각 도 2의 (a)와 같이, 천장을 향하도록 구비될 수 있고, 또한, 도 3의 (b)와 같이, 전방을 향하도록 구비될 수 있다. 경우에 따라 어느 하나의 영상 획득부(140)가 구비되거나, 또는 전방과 천장을 향하는 두개의 영상 획득부(140)가 모두 구비될 수도 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 영상 획득부는 도시된 바와 같이 패턴조사부의 하부에 설치되는 것을 기본으로 하나, 경우에 따라 제 1 및 제 2 패턴조사부 사이에 배치될 수 있다.

또한, 앞서 설명한 바와 같이 본체의 상단부에 제 2 영상 획득부(170)가 더 구비될 수 있다. 제 2 영상 획득부(170)는 본체의 상단부, 즉 천장의 영상을 촬영한다.

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(400)에 본체(10)가 도킹되어, 충전 단자(33)가 충전대의 단자(410)와의 접촉을 통해 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(280), 장애물 감지유닛(100), 센서부(150), 통신부(270), 조작부(160), 그리고 동작 전반을 제어하는 제어부(200)를 포함한다. 제어부는 하나 또는 그 이상의 마이크로 프로세서로 구현될 수 있고, 하드웨어 장치로 구현될 수 있다.

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(280)에는 장애물 감지유닛(100) 또는 센서부(150)로부터 입력되는 장애물 감지신호가 저장하고, 장애물인식부(210)가 장애물을 판단하기 위한 기준데이터가 저장되며, 감지된 장애물에 대한 장애물정보가 저장된다. 또한, 데이터부(280)에는 이동 로봇의 동작을 제어하기 위한 제어데이터 및 이동 로봇의 청소모드에 따른 데이터가 저장되며, 맵생성부에 의해 생성된, 장애물정보가 포함된 지도가 저장된다. 데이터부(280)는, 기초맵, 청소맵, 사용자맵, 가이드맵이 저장될 수 있다. 장애물 감지신호는 센서부에 의한 초음파/레이저 등의 감지신호, 영상 획득부의 획득영상이 포함된다.

또한, 데이터부(280)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 장애 감지를 보조한다. 센서부(150)는 레이저, 초음파, 적외선 중 적어도 하나를 이용하여 본체(10)의 전방, 즉 주행방향의 장애물을 감지한다. 센서부(150)는 송출되는 신호가 반사되어 입사되는 경우, 장애물의 존재여부 또는 장애물 까지의 거리에 대한 정보를 장애물 감지신호로써 제어부(200)로 입력한다.

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)은 획득영상을 장애물 감지신호로써 제어부(200)로 입력한다.

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 수평선(Ph)의 형태로 구성될 수 있다. 또한, 제 1 패턴 광(P1)은 수평선(Ph)과 수직선(Pv)이 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 장애물인식부(210), 맵생성부(220), 주행제어부(230), 위치인식부(240)를 포함한다.

장애물인식부(210)는 장애물 감지유닛(100)으로부터 입력되는 획득영상을 통해 장애물을 판단하고, 주행제어부(230)는 장애물 정보에 대응하여 이동방향 또는 주행경로를 변경하여 장애물을 통과하거나 또는 장애물을 회피하여 주행하도록 주행 구동부(250)를 제어한다.

주행제어부(230)는 주행구동부(250)를 제어하여 좌륜 구동모터와 우륜 구동모터의 작동을 독립적으로 제어함으로써 본체(10)가 직진 또는 회전하여 주행하도록 한다.

장애물인식부(210)는 센서부(150) 또는 장애물 감지유닛(100)으로부터 입력되는 장애물 감지신호를 데이터부(280)에 저장하고, 장애물 감지신호를 분석하여 장애물을 판단한다.

장애물인식부(210)는 센서부의 신호를 바탕으로 전방의 장애물 존재 여부를 판단하고, 획득영상을 분석하여 장애물의 위치, 크기, 형태를 판단한다.

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.

맵생성부(220)는, 장애물인식부(210)에 의해 판단되는 장애물에 대한 정보를 바탕으로, 청소영역에 대한 지도를 생성한다.

맵생성부(220)는 초기 동작 시, 또는 청소영역에 대한 지도가 저장되어 있지 않은 경우, 청소영역을 주행하면서 장애물 정보를 바탕으로 청소영역에 대한 지도를 생성한다. 또한, 맵생성부(220)는 주행중 획득되는 장애물 정보를 바탕으로, 기 생성된 지도를 갱신한다.

맵생성부(220)는 주행 중 장애물인식부(210)를 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 이동 로봇의 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.

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, 지도상의 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)는 메인영역인, 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 장애물을 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 중첩되어 표시되는 가이드맵을 모두 생성한다.

또한, 맵생성부(220)는 단말(300)에 의해 가상벽이 설정되는 경우, 통신부를 통해 수신되는 가상벽에 대한 데이터를 바탕으로 청소맵에 가상벽의 위치를 설정하고, 청소영역에 대응하는 가상벽의 좌표를 산출한다. 맵생성부(220)는 청소맵에 가상벽을 장애물로써 등록한다.

맵생성부(220)는 설정된 가상벽에 대한 데이터, 예를 들어 가상벽의 레벨, 가상벽의 속성에 관한 정보를 함께 저장한다.

맵생성부(220)는 단말에 의해 설정된 가상벽을 확대하여 장애물로써 등록한다. 주행 중, 본체(10)가 가상벽에 접하거나 가상벽을 침범하지 않도록 설정된 가상벽을 확대하여 더 넓은 범위로 설정한다.

맵생성부(220)는 위치인식부(240)에 의해 본체(10)의 현재 위치를 판단할 수 없는 경우, 청소영역에 대한 새로운 지도를 생성한다. 맵생성부(220)는 새로운 영역으로 이동한 것으로 판단하여 기 설정된 가상벽을 초기화한다.

맵생성부(220)는 주행 중에 단말로부터 가상벽에 대한 데이터가 수신되는 경우, 본체(10)의 주행 시 가상벽에 대응하여 동작하도록, 맵에 가상벽을 추가 설정한다. 예를 들어, 새로운 가상벽이 추가되거나, 가상벽의 레벨 또는 속성이 변경되는 경우, 기 설정된 가상벽의 위치가 변경되는 경우, 맵생성부(220)는 수신되는 데이터를 바탕으로 맵을 갱신하여, 변경된 가상벽에 대한 정보가 맵에 반영되도록 한다.

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.

위치인식부(240)는 데이터부에 저장된 지도(청소맵, 가이드맵 또는 사용자맵)를 바탕으로 본체(10)의 현재 위치를 판단한다.

위치인식부(240)는 청소명령이 입력되면, 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(1)의 현재 위치를 복구한다. 주행제어부(230)는 현재 위치를 복구하면, 현재 위치를 바탕으로 지정된 영역으로 이동하도록 주행구동부를 제어한다. 청소명령은 리모컨(미도시), 조작부(160) 또는 단말(300)로부터 입력될 수 있다.

위치인식부(240)는 현재 위치가 지도상의 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.

위치인식부(240)는 맵생성부(220)에 의해 지도 생성 중, 각 위치에서 획득된 획득영상을 처리하여, 지도와 연계시켜 본체의 전역위치를 인식한다.

위치인식부(240)는 영상 획득부(140)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.

위치인식부(240)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.

위치인식부(240)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.

위치인식부(240)는 각 특징점을 근거로 디스크립터를 산출한다. 위치인식부(240)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(1)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.

위치인식부(240)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 구역내의 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.

위치인식부(240)는 이 같은 과정을 거쳐, 각 위치의 특징분포를 구할 수 있다. 각 위치 특징분포는 히스토그램 또는 n차원 벡터로 표현될 수 있다. 또 다른 예로, 학습모듈(143)은 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(1)의 현재 위치가 미지의 상태가 된 경우에, 위치인식부(240)는 기 저장된 디스크립터 또는 하위 대표 디스크립터 등의 데이터를 근거로 현재 위치를 추정할 수 있다.

위치인식부(240)는 미지의 현재 위치에서 영상 획득부(140)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.

위치인식부(240)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 위치 별로 유사도(확률)를 산출하고, 그 중 가장 큰 확률이 산출되는 위치를 현재위치로 결정할 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 주행구동부를 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.

주행제어부(230)는 가상벽이 설정되는 경우, 맵생성부(220)로부터 입력되는 좌표값을 바탕으로, 가상벽을 판단하여 주행구동부를 제어한다.

주행제어부(230)는, 장애물인식부(210)에 의해 장애물이 존재하지 않는 것으로 판단되더라도, 가상벽이 설정되어 있는 경우, 해당 위치에 장애물이 존재하는 것으로 인식하여 주행을 제한한다.

주행제어부(230)는 주행 중, 가상벽의 설정에 변경되는 경우 변경되는 가상벽 설정에 따라 주행 가능한 영역과 주행 불가능한 영역을 구분하여, 주행경로를 재설정한다.

주행제어부(230)는 가상벽에 설정된 속성에 따라, 소음에 대한 설정1, 주행경로에 대한 설정2, 회피에 대한 설정3, 보안에 대한 설정4 중 어느 하나에 대응하여 주행을 제어한다.

주행제어부(230)는 가상벽의 속성에 따라, 가상벽에 접근하여 지정된 동작을 수행하거나(주행경로, 설정2), 본체로부터 발생하는 소음을 감소시킨후 청소할 수 있고(소음, 설정1), 가상벽에 일정거리 이상 접근하지 않고 회피하여 주행할 수 있으며(회피, 설정3) 또한, 가상벽을 기준으로 소정 영역에 대한 영상을 촬영할 수 있다(보안, 설정4).

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.

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, 단말(300)은 키입력 또는 터치입력에 대응하여, 지도에 적어도 하나의 가상벽을 설정한다. 단말(300)은 이동 로봇(1)의 청소를 제어하기 위한 어플리케이션 또는 프로그램을 구비하여, 청소영역 설정 및 가상벽에 대한 제어메뉴를 제공한다.

단말(300)은 가상벽이 설정되면, 키입력 또는 터치입력에 대응하여 가상벽에 대한 레벨과 속성을 설정한다. 단말(300)은 가상벽을 레벨에 따라 구분하고, 선택되는 레벨에 따라, 복수의 가상벽 중 선택된 레벨의 가상벽이 활성화 되도록 한다.

단말(300)은 레벨1,2,3의 가상벽이 설정된 상태에서, 레벨2의 가상벽이 선택되면, 레벨2의 가상벽은 활성화하고, 나머지 레벨1,3의 가상벽은 비활성화한다. 단말(300)은 레벨2의 가상벽에 대한 정보를 이동 로봇으로 전송하여 청소가 수행되도록 한다. 또한, 단말(300)은 다음 청소 시 레벨1의 가상벽에 대하여 청소명령을 전송할 수 있다.

그에 따라 단말(300)은 청소 시마다, 가상벽의 위치를 변경하지 않고, 레벨을 선택하여, 청소설정 시마다 상이한 가상벽이 활성화되어 이동 로봇의 청소가 수행 되도록 한다.

이동 로봇은, 청소명령 입력 시, 설정된 가상벽의 정보를 바탕으로 주행가능한 영역과 불가능한 영역을 구분하여 주행하게 된다.

또한, 단말(300)은 공간 내의 장애물과 가상벽을 이용하여 공간을 분리할 수 있다. 단말(300)은 가상벽을 추가하거나, 기 설정된 가상벽을 활성화하여, 이동 로봇의 주행 가능한 영역을 제한함으로써, 영역을 분리한다.

예를 들어 하나의 영역에 복수의 이동 로봇이 구비되는 경우, 단말(300)은 이동 로봇 간의 주행경로가 중복되지 않도록 가상벽을 설정하여 각각의 이동 로봇에 대한 공간을 분리하여 지정할 수 있다.

단말은 가상벽에 의해 변경되는 주행가능한 영역을 바탕으로, 이동 로봇의 예상 주행경로를 산출하여 화면에 표시한다.

또한, 단말(300)은 가상벽 설정 시, 레벨과 함께 가상벽에 속성을 설정하여 이동 로봇의 동작을 제어한다.

단말(300)은 가상벽에 소음에 대한 설정1, 주행경로에 대한 설정2, 회피에 대한 설정3, 보안에 대한 설정4 중 어느 하나로 속성을 설정하여, 이동 로봇이 가상벽에 접근하여 청소를 수행하되 지정된 동작을 수행하도록 하거나, 또는 가상벽에 접근하지 않고 회피하도록 할 수 있으며, 또한, 소음을 감소시켜 청소하거나 영상을 촬영하도록 설정할 수 있다.

단말(300)은 설정된 가상벽에 대한 데이터를 청소명령과 함께 전송하여 이동 로봇의 동작을 제어한다.

도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 가상벽 설정방법을 설명하는데 참조되는 예시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 단말(300)은 이동 로봇(1)에 의해 생성된 청소영역에 대한 맵(지도)을 화면에 표시한다.

단말(300)은 표시되는 이동 로봇(1)의 청소영역에 대한 맵을 바탕으로, 사용자의 입력에 대응하여 청소영역에 가상벽을 설정한다. 가상벽은, 지정된 메뉴에서 화면을 사용자가 터치 및 드래그하는 경우 생성되고, 사용자의 입력에 따라 위치를 이동하거나 크기를 변경할 수 있다.

단말(300)은 가상벽이 설정되면, 가상벽에 대한 데이터를 저장하고, 가상벽의 위치 및 크기에 대한 데이터를 이동 로봇(1)으로 전송한다. 단말(300)은 가상벽에 의해 변경되는 이동 로봇의 이동 루트를 화면에 표시한다. 이때 이동루트는 간략하게 대략적인 경로만을 나타낼 수 있다. 이동 로봇(1)이 청소를 수행하는 중에도 맵에 가상벽을 표시한다.

이동 로봇(1)은 청소영역에 가상벽이 설정되는 경우, 실제 장애물(벽)이 존재 않지 않더라도 실제로 존재하는 것과 같이 인식하여 주행을 제어한다.

도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 단말(300)은 영역구분청소화면(201)에서 영역을 지정하여 이동 로봇(1)에 청소명령을 입력할 수 있다.

단말(300)은 영역구분청소화면(201)에, 청소영역에 대한 지도(203), 지도를 수정하기 위한 방편집키(205), 가상벽 설정을 위한 가상벽편집키(206), 청소시작키(207), 이동 로봇의 현재위치(204), 그리고 메뉴명칭(208)을 표시한다.

단말(300)은 청소영역에 대한 이동 가능지역이 표시된 맵과, 맵을 단순화한 맵, 그리고 평면도 중 어느 하나를 선택적으로 표시할 수 있다.

가상벽편집키(206)는 지도에 가상벽을 추가하거나, 기 설정된 가상벽을 편집하기 위한 메뉴이고, 방편집키(205)는 청소영역을 수정하는 것으로, 표시되는 맵을 수정하기 위한 메뉴이다. 청소시작키(207)는, 이동 로봇(1)으로 청소명령을 전송하고, 지정된 설정에 따라 이동 로봇(1)이 청소를 수행하도록 한다.

가상벽편집키(206)가 선택되면, 단말(300)은 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 가상벽편집화면(211)을 표시한다.

가상벽편집화면(211)에는 청소영역에 대한 지도(203)가 표시되고, 가상벽에 대한 추가키(213)와 설정키(214), 가상벽 설정에 대한 취소키(215) 및 저장키(216)가 표시된다.

가상벽편집화면(211)에서 추가키(213)가 선택되면, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 단말(300)은, 가상벽추가메뉴를 표시한다. 이때, 가상벽추가메뉴를 통해 레벨에 따른 가상벽이 선택된다. 가상벽1(221)은 1레벨의 가상벽, 가상벽2(222)는 2레벨의 가상벽, 가상벽3(223)은 3레벨의 가상벽을 추가하기 위한 선택항목이고, 추가키(224)가 선택되는 다른 레벨의 가상벽을 추가할 수 있다.

가상벽1(221)이 선택되면, 도 6의 (d)에 도시된 바와 같이, 터치 및 드래그 입력에 따라 화면에 표시된 지도(203)에 1레벨의 가상벽(225)(226)이 설정된다.

맵에 설정된 가상벽(225)(226)을 선택하면, 위치를 변경하거나, 크기를 변경할 수 있다. 추가키(213)가 입력되면, 설정된 가상벽 이외에 가상벽을 더 추가할 수 있고, 설정키(214)가 입력되면, 기 설정된 가상벽에 대한 설정을 변경하는 설정메뉴가 표시된다.

또한, 취소키(215)가 입력되면, 가상벽 설정이 해제되고, 저장키(216)가 입력되면 설정된 가상벽에 대한 데이터가 저장된다.

취소키가 입력되거나, 또는 가상벽에 대한 데이터가 저장되면, 도 6의 (a)와 같이 영역구분청소화면(201)으로 복귀한다. 가상벽이 설정된 경우, 영역구분청소화면에, 새로 설정된 가상벽이 지도(203)에 표시된다.

가상벽이 설정되고, 청소시작키(207)가 입력되면, 단말(300)은 가상벽에 대한 데이터를 이동 로봇(1)으로 전송하고, 이동 로봇(1)은 설정된 가상벽을 실제 장매룰로써 인식하여 주행을 제어한다.

도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 가상벽의 속성을 설정하는 방법을 설명하는데 참조되는 예시도이다.

앞서 설명한 바와 같이 가상벽을 설정한 후, 가상벽편집화면(211)에서, 설정키(214)가 선택되면, 설정된 가상벽에 대하여 속성을 설정할 수 있다.

가상벽의 속성이란, 이동 로봇(1)이 가상벽에 접근할 경우, 이동 로봇(1)의 동작에 대한 설정이다.

가상벽편집화면(211)에서, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 가상벽설정메뉴(227)가 표시되고, 기 설정된 가상벽에 현재 설정된 속성이 표시된다.

기 설정된 가상벽의 속성을 선택하면, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 가상벽의 속성변경메뉴(229)가 표시된다. 예를들어 가상벽의 속성은 '조용조용', '지그재그', '청소안함', '홈가드' 중 어느 하나로 설정할 수 있다. 이동 로봇(1)은, 설정된 가상벽에 근접하면, 가상벽에 설정된 속성에 따라 동작하게 된다.

예를 들어 가상벽이 '조용조용' 설정된 경우, 이동 로봇(1)은 가상벽 주변에서 소음을 감소시켜 운전한다. 또한, '지그재그'로 설정된 경우에는, 이동 로봇(1)은 가상벽에 대하여, 지그재그로 이동하면서 청소를 수행하고, '청소안함'인 경우, 가상벽에 접근하지 않고 회피하여 다름 영역으로 이동한다. 한편, '홈가드'가 설정된 경우에는 이동 로봇(1)에 구비되는 영상 획득부(카메라)를 이용하여 일정 각도로 촬영한다. 촬영위치와 각도는 홈가드로 설정된 가상벽의 레벨에 따라 상이하게 설정될 수 있다.

이러한 속성은 가상벽의 레벨에 따라 설정할 수 있고, 또한, 각각의 가상벽에 개별 설정할 수 있다. 예를 들어 1레벨의 가상벽에는 조용조용을, 2레벨의 가상벽에는 청소안함을 설정할 수 있다. 앞서 설명한 가상벽추가메뉴를 통해 가상벽을 별로도 추가하여 새로운 레벨을 설정하거나 또는 속성을 달리하는 가상벽을 설정할 수도 있다. 경우에 따라 1레벨의 가상벽이 복수인 경우 속성을 각각 개별 설정할 수 있다.

가상벽에 대한 속성이 설정되면, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 레벨에 따른 가상벽의 속성이 변경되어 표시된다.

도 8 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 가상벽을 설정하는 다른 방법을 설명하는데 참조되는 예시도이다.

도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 단말(300)은 사용자입력에 대응하여 가상벽을 설정할 수 있다.

영역구분청소화면(231)은 앞서 설명한 청소맵 뿐 아니라, 청소영역에 대한 맵을 평면도의 형태로 표시할 수 있다. 표시되는 맵은 설정에 따라 변경될 수 있다.

단말(300)은 영역구분청소화면(231)에 구비되는 가상벽만들기키(233)가 선택되면, 표시된 맵(평면도)(232)에 대한 사용자의 입력에 대응하여 가상벽(235)을 추가 설정한다.

도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 사용자는 맵의 어느 일 영역을 터치 및 드래그하여 가상벽을 설정할 수 있다. 추가 설정된 가상벽은, 사용자 입력에 따라, 위치를 변경하거나, 회전할 수 있고, 그 크기가 변경될 수 있다.

또한, 가상벽이 특정 위치에 설정된 후, 청소레벨키(234)가 입력되면, 단말은 추가된 가상벽에 대한 레벨을 설정한다.

레벨은 앞서 설명한 바와 같이, 1레벨, 2레벨, 3레벨로 설정할 수 있고, 그에 따른 속성 또한 설정 가능하다.

가상벽(235)(236)을 소정 위치에 추가 설정하면 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이, 맵에 가상벽이 표시된다. 화면을 조작하는 것에 따라 맵은 확대화면(237)으로 표시될 수 있다.

가상벽은 레벨이 동일한 경우 동일한 색상으로 표시되고, 레벨이 상이한 경우 각각 상이한 색상으로 표시된다. 제1 가상벽(235)과 제 2 가상벽(236)은 각각의 레벨이 서로 상이하므로, 상이한 색상 또는 무늬로 표시된다.

도 9 및 도 10 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 가상벽 선택에 따른 청소영역을 설명하는데 참조되는 예시도이다.

도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 청소영역에 복수의 가상벽이 설정된다. 단말의 화면에는 청소영역에 대한 맵이 표시되고, 맵상에 가상벽이 표시된다.

각 가상벽에는 설정된 레벨이 표시된다. 가상벽의 레벨이 숫자로 표시되는 것을 예로 도시하였으나, 레벨에 따라 상이한 색상 또는 무늬로 표시될 수 있다.

제 11 , 제 12 가상벽(241, 242)는 1레벨의 가상벽이고, 제 13 내지 제 15 가상벽(242 내지 245)는 2레벨 가상벽이며, 제 16 가상벽(246)은 3레벨 가상벽이다.

이동 로봇(1)은 단말(300)을 통해 복수의 가상벽 중 일부가 선택되는 경우, 선택된 가상벽에 따라 청소를 수행한다.

도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 1레벨 가상벽이 선택되면, 복수의 가상벽 중, 1레벨의 가상벽인 제 11 및 제 12 가상벽(241, 242)가 활성화되고, 나머지 가상벽은 제외된다. 그에 따라 맵에는 1레벨의 가상벽 만이 표시된다.

선택되지 않은 가상벽은 화면에 표시되지 않는 것을 기본으로 하고, 경우에 따라 점선으로 표시되거나, 흐리게 회색으로 표시될 수도 있다.

또한, 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이, 2레벨 가상벽이 선택되면, 복수의 가상벽 중, 2레벨의 가상벽인 제 13 및 제 15 가상벽(243 내지 245)가 활성회된다. 나머지 1레벨과 3레벨의 가상벽은 비활성화되어 화면에서 제외된다.

도 9의 (d)에 도시된 바와 같이, 3레벨 가상벽이 선택되면, 3레벨의 가상벽인 제 16 가상벽(256)이 활성화되어 맵에 표시되고 1,2레벨의 가상벽은 비활성화된다.

또한, 1내지 3레벨의 가상벽 중 복수의 레벨이 선택될 수 있다. 예를 들어 1레벨과 2레벨, 1레벨과 3레벨의 가상벽이 선택되는 경우, 선택된 레벨의 가상벽이 활성화 된다.

선택되는 가상벽에 대응하여, 이동 로봇의 청소 가능한 영역이 변경된다.

청소명령이 입력되면, 단말(300)은 선택된 가상벽에 대한 데이터를 포함하는 청소명령을 이동 로봇(1)으로 전송한다. 이동 로봇(1)은 그에 따라 가상벽에 대응하여 경고를 설정함으로써, 영역을 주행하며 청소를 수행한다.

도 10 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 가상벽에 따른 청소영역을 설명하는데 참조되는 예시도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 복수의 이동 로봇이 하나의 공간을 청소할 수 있다. 이동 로봇 간의 통신을 통해 청소가 완료된 영역과 청소하지 않은 영역을 공유하여 청소를 수행할 수 있다.

또한, 이동 로봇은, 영역의 구분이 없는 일정 크기 이상의 영역에 대하여 가상벽을 이용하여 영역 구분하고, 구분된 영역별로 청소를 수행할 수 있다.

제 1 이동 로봇(1)과, 제 2 이동 로봇(2)에 대한 가상벽을 상이하게 설정함으로써, 각 이동 로봇의 이동 범위, 즉 청구 가능한 영역이 상이해 진다.

청소영역(245) 내에, 복수의 가상벽, 제 21 내지 23 가상벽(241 내지 243)을 설정할 수 있다. 가상벽의 추가 및 수정은 앞서 설명한 바와 같다.

청소영역에 복수의 장애물(책상)이 위치한 상태에서, 제 1 이동 로봇(1)에 1레벨의 제 21 내지 23 가상벽(241 내지 243)을 설정하는 경우, 청소영역 내에 위치하는 장애물과 가상벽으로 인하여 제 1 이동 로봇(1)은 제 1 영역(246) 내에서만 이동 및 청소가 가능해 진다. 제 1 이동 로봇(1)은 제 2 영역(247)로는 이동할 수 없게 된다.

한편, 제 2 이동 로봇(2)에는 별도의 가상벽을 설정하지 않는 경우, 제 2 이동 로봇(2)은 제 1 영역(246)은 물론, 제 2 영역(247)을 포함하는 전체 청소영역(245)을 주행하면서 청소를 수행할 수 있다.

제 2 이동 로봇(2)에도 1레벨의 가상벽을 적용하는 경우, 제 2 이동 로봇은 제 2 영역 내에서만 이동하면서 청소를 수행하게 된다. 제 1 이동 로봇과 제 2 이동 로봇이 각각 제 1 영역과 제 2 영역에서 청소를 수행하는 경우, 상호 충돌 없이, 청소된 영역이 중복되지 않도록 할 수 있다.

따라서 이동 로봇에 대하여, 청소영역에 가상벽을 설정함으로써, 특정 위치로의 접근을 방지할 수 있고, 또한, 넓은 영역을 가상벽을 이용하여 복수의 영역으로 구분하여 영역별로 청소가 수행되도록 할 수 있다.

도 11 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 가상벽을 이용한 보안기능을 설명하는데 참조되는 예시도이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(1)은 가상벽의 속성에 따라 보안 기능으로 동작할 수 있다.

도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 단말(300)은 화면에 표시되는 맵(251)에서, 사용자의 입력에 따라 제 31 가상벽(252), 제 32 가상벽(253)을 설정한다. 설정된 가상벽에 대한 레벨과 속성이 설정되면, 이동 로봇으로 가상벽에 대한 데이터를 전송한다.

이동 로봇은 가상벽의 레벨과 속성에 따라 가상벽에 접근하거나, 접근하지 않고 회피할 수 있고, 일정하게 거리를 유지하며 주행할 수 있다.

또한, 이동 로봇은 앞서 설명한 바와 같이, 가상벽이 홈가드로 설정되는 경우, 가상벽에 접근하여 가상벽의 위치에서 지정된 방향으로 영상을 촬영하여 단말(300)로 전송한다.

이동 로봇은 가상벽의 레벨과 속성에 대응하여, 속성이 홈가드이고, 레벨이 2로 설정되면, 가상벽의 위치에 도달 시, 레벨 2에 대응하는 각도로 영상을 촬영한다.

이동 로봇은, 홈가드로 설정된 가상벽에 대하여, 레벨에 따라, 전방, 30도 상향, 45도 상향, 60도 상향에 대한 영상을 촬영한다. 레벨에 따른 촬영 각도는 설정에 따라 변경될 수 있다.

이동 로봇은 구비되는 영상획득장치의 설치위치에 따라, 촬영 각도를 변경할 수 있다. 이동 로봇의 전면에 영상획득장치가 구비되는 경우와, 이동 로봇의 상면에 설치되는 경우에 대하여 각각 촬영각을 상이하게 설정한다. 경우에 따라 특정 각도로 촬영하기 위하여 가상벽에 대한 상대적 위치, 즉 가상벽이 설정된 위치에서 촬영할지, 가상벽으로부터 일정거리 떨어진 상태에서 촬영할지 여부가 설정된다. 이때 촬영 각도는 상하 각도이며, 좌우방향에 대한 촬영범위 또한, 설정에 따라 변경될 수 있다.

도 11의 (b)에 도시된 바와같이, 홈가드 설정된 가상벽이 2레벨인 경우, 도시된 바와 같이, 방안의 풍경에 대하여, 지정된 각도로 촬영을 수행한다.

예를 들어 아기침대(254)가 위치하는 경우, 아기침대 주변에 가상벽(제 31, 32 가상벽)을 설정하여 아기침대에 이동 로봇이 접근하지 않도록 설정한다. 또한, 속성을 홈가드로 하는 경우, 가상벽에 근접하여 아기 침대의 영상을 촬영할 수 있다.

단말(300)은 촬영하고자 하는 대상의 위치에 따라 레벨을 상이하게 설정하고, 그에 따라 이동 로봇은 지정된 각도(상하각도)로 지정된 촬영범위(255)에 대한 영상을 단말로 전송한다.

이동 로봇은 가상벽이 홈가드로 설정된 경우, 가상벽이 설정된 위치에서 정지영상을 촬영할 수 있고, 설정에 따라 좌측 또는 우측으로 90도 단위로 회전하며 복수의 정지영상을 촬영할 수 있다. 또한, 이동 로봇은, 가상벽이 설정된 위치에서 1회전 하여 주변의 360도에 대한 파노라마 영상을 촬영할 수 있다.

그에 따라 가상벽은 이동 로봇의 접근을 제한하는 것은 물론, 가상벽 주변에서의 이동 로봇의 동작을 각각 설정할 수 있다. 예를 들어 이동 로봇은 가상벽에 대하여, 접근 금지, 회피, 일정거리 유지, 청소제외, 보안기능(홈가드)의 수행이 가능하고, 앞서 설명한 바와 같이 일정 크기 이상의 넓은 영역을 복수의 작은 영역으로 구분할 수도 있다.

도 12 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 가상벽 설정방법이 도시된 순서도이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 단말(300)은 이동 로봇의 청소를 제어하기 위한 프로그램을 포함하고, 키입력 또는 터치입력에 대응하여 제어 프로그램을 실행함으로써, 이동 로봇의 청소동작을 설정하기 위한 제어메뉴를 화면에 표시한다(S310).

단말(300)은 제어메뉴화면에, 기 저장된 맵 또는 이동 로봇(1)에 의해 생성된 맵을 표시하고, 입력에 대응하여 청소영역을 지정한다.

이때 단말(300)은 가상벽편집메뉴가 선택되는 경우, 사용자의 키입력 또는 터치입력에 따라, 맵 중 적어도 하나의 영역에 가상벽을 추가로 설정한다(S320). 기 설정된 가상벽이 존재하는 경우, 맵에 가상벽이 표시되고, 추가 설정된 가상벽을 포함하도록 화면에 갱신된다.

가상벽이 추가되면, 단말(30)은 레벨설정메뉴를 통해 추가된 가상벽의 레벨을 설정하고(330), 속성설정을 통해 추가된 가상벽의 속성을 설정한다(S340).

가상벽은 청소영역의 주행경로에 따라 레벨이 설정될 수 있다. 레벨의 사용자의 편의에 따라 접근제한을 위해 설정되는 것은 물론, 영역을 구분하는 목적으로 설정될 수 있고, 또한, 보안 기능(홈가드)을 위해 설정될 수 있다.

가상벽 리스트에는 기 설정된 가상벽과 추가된 가상벽의 목록이 레벨에 따라 표시되고, 각 가상벽에 설정된 속성이 표시된다. 가상벽의 리스트는 레벨목록으로 표시될 수 있다.

가상벽의 속성은, 가상벽의 레벨 단위로 설정될 수 있고, 경우에 따라 각각의 가상벽에 개별 속성이 설정될 수 있다.

가상벽에 대한 설정이 완료되면, 단말(300)은 가상벽에 대한 데이터는 저장하고, 이동 로봇으로 전송한다(350).

단말은 청소명령을 전송하면서 가상벽에 대한 데이터를 함께 전송할 수 있다.

그에 따라 이동 로봇은 가상벽에 대한 정보가 포함되도록 맵을 갱신하고, 주행 중 가상벽에 대하여 그 속성에 따라 접근하거나, 회피하도록 주행하고 가상벽에 따른 주행 가능한 영역을 이동하면서 청소를 수행한다. 또한, 홈드가 설정 시, 가상벽에서 지정된 각도로 영상을 촬영하여 단말로 전송한다.

도 13 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 가상벽 선택방법이 도시된 순서도이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 단말(300)은 영역지정화면 및 가상벽설정화면을 통해 이동 로봇이 청소할 청소영역에 가상벽을 설정하고 그에 따른 청소명령을 입력한다.

단말(300)은 입력에 대응하여, 이동 로봇을 제어하기 위한 제어프로그램을 실행하여 이동 로봇의 청소설정을 수행한다(S410).

단말(300)은 기 설정된 가상벽이 존재하는 경우, 맵(지도)에 가상벽을 표시한다(S420). 단말(300)은 가상벽의 레벨에 따라 상이한 색상 또는 무늬로 표시하고, 경우에 따라 설정된 레벨이 표시되도록 한다.

단말(300)은 사용자 입력에 대응하여, 청소할 영역에 설정된 복수의 가상벽중 일부를 선택할 수 있다(S430). 표시된 가상벽을 개별선택하거나 또는 레벨 단위로 가상벽을 설정할 수 있다.

단말(300)은 맵 상의 복수의 가상벽 중 선택된 레벨의 가상벽이 활성화되어 표시되도록 한다(S440). 예를 들어 1레벨의 가상벽이 선택되면, 단말(300)은 맵 상의 복수의 가상벽 중 1레벨의 가상벽을 활성화하여 선택되지 않은 가상벽과는 구분되도록 상이하게 표시한다.

단말(300)은 그외의 2레벨 또는 3레벨의 가상벽은 화면에서 삭제하거나, 비활성화하여 표시한다. 예를 들어 가상벽은 점선 또는 회색으로 표시할 수 있다. 단말(300)은 복수의 가상벽 레벨이 선택되는 경우, 선택된 레벨에 대응하는 가상벽이 활성화되어 표시된다.

단말(300)은 선택된 가상벽의 위치에 대응하여, 이동 로봇의 이동 가능한 영역에 대한 청소영역을 표시하고, 또한, 이동 루트를 산출하여 화면에 표시한다(S450). 단말(300)은 맵상에 이동 로봇의 이동 루트를 선의 형태로 표시할 수 있고, 또한 이동 순서에 따라 숫자를 표시할 수 있다.

가상벽에 의해 영역이 분할되는 경우, 단말(300)은 장애물의 위치와 가상벽의 위치에 따라 영역을 임시로 분할하여 각각 상이한 영역인 것으로 표시한다.

청소명령이 입력되면(S460), 단말(300)은 설정된 가상벽의 위치, 선택된 레벨, 가상벽의 속성에 대한 데이터를 청소명령과 함께 이동 로봇으로 전송한다.

이동 로봇은 수신되는 데이터에 따라 청소영역을 주행하면서 청소를 수행하고, 주행중 발견되는 장애물에 대한 정보, 청소의 진행상태에 대한 데이터를 단말(300)로 전송한다.

단말(300)은 이동 로봇으로부터 수신되는 데이터를 화면에 표시하여(S470), 청소 진행상태를 사용자가 확인할 수 있도록 한다.

도 14 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 가상벽에 따른 청소방법이 도시된 순서도이다.

도 14에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(1)은 키입력 또는 단말로부터 수신되는 신호에 따라 청소명령이 입력되면(S510), 가상벽 정보를 확인한다(S520).

이동 로봇(1)은, 사전에 수신되어 데이터부에 저장되거나, 맵과 함께 저장된 가상벽 정보를 확인한다. 이동 로봇(1)은 청소명령과 함께, 단말로부터 가상벽정보를 수신할 수 있다. 또한, 이동 로봇(1)은 청소를 수행하는 중에도 단말로부터 가상벽 정보를 수신하여 청소동작에 적용할 수 있다.

이동 로봇(1)은 청소명령에 따른 청소영역과, 가상벽 위치에 따른 청소영역을 판단하여 주행경고를 설정한다. 이동 로봇(1)은 가상벽에 의해 이동 불가능한 지역은 청소영역에서 제외한다.

이동 로봇(1)은 청소명령에 따라 청소영역을 주행하며 청소를 수행한다(S530).

이동 로봇(1)이 가상벽에 도달하면 경우(S540), 가상벽에 설정된 속성을 판단한다(S550).

가상벽에는 앞서 설명한 바와 같이 가상벽의 레벨과 속성이 설정된다. 가상벽의 속성은 예를 들어, 접근, 회피, 일정거리 유지, 소음감소, 지그재그 주행, 홈가드 등으로 설정될 수 있다.

이동 로봇(1)은 속성이 소음에 대한 설정1에 해당하는 경우, 이동 로봇으로부터 발생하는 소음을 감소시킨 후(S560), 가상벽 주변을 청소한다. 예를 들어 이동 로봇(1)은 주행속도를 감소하고, 브러시의 회전속도 또는 동작하는 브러시의 개수, 흡입팬의 회전속도를 제어하여 발생하는 소음을 감소시킨다.

또한, 가상벽의 속성이 주행에 관한 설정2인 경우, 이동 로봇(1)은, 가상벽 주변에서 지정된 주행설정에 따라 주행경로를 변경하여 주행한다(S570).

예를 들어 이동 로봇(1)은, 주행에 관련하여, 지그재그 주행이 설정된 경우 가상벽을 기준으로 지그재그로 이동하면서 청소를 수행하고, 월팔로윙이 설정된 경우 가상벽을 따라 이동하며 청소를 수행할 수 있다.

가상벽의 속성이 회피에 대한 설정3인 경우, 이동 로봇(1)은 가상벽에 더이상 접근하지 않고 회피하여 주행한다(S580). 이동 로봇(1)은 가상벽 주변은 청소하지 않고 즉시 다른 영역(청소를 수행하지 않은)으로 이동하거나, 지정된 다음 영역으로 이동하여 가상벽을 회피한다.

회피에 대한 설정3에서, 이동 로봇(1)은 세부 설정에 따라, 30cm, 1m 와 같이 접근 제한 거리를 설정할 수 있고, 지정된 접근 제한 거리 이상 접근하지 않도록 주행을 제어하고, 또한, 가상벽 판단 시 즉시 주행방향으로 변경하여 다음 영역으로 이동하도록 한다.

이동 로봇(1)은, 가상벽의 속성이 보안에 대한 설정4인 경우, 구비되는 영상촬영부(카메라)를 이용하여 영상을 촬영한다.

예를 들어 홈가드가 설정된 경우, 이동 로봇(1)은 구비되는 영상촬영부(카메라)의 상, 하, 좌, 우에 대한 촬영각을 설정하고(S590), 지정된 영역에 대한 영상을 촬영한다. 이동 로봇(1)은 지정된 영역에 대한 스냅샷은 물론, 파노라마사진을 촬영할 수 있고, 또한 동영상을 촬영할 수도 있다. 이동 로봇(1)은 미리 지정된 촬영각으로 촬영을 수행할 수 있고, 또한, 가상벽의 레벨에 따라 촬영각을 변경하여 영상을 촬영할 수 있다.

이동 로봇(1)은 촬영된 영상(동영상 포함)을 저장하고, 지정된 단말(300)로 전송한다(S610).

이동 로봇(1)은 청소진행 상태와 이동 로봇의 위치를 주기적으로 단말(300)로 전송한다(S620). 그에 따라 단말은 화면에 표시되는 맵에 이동 로봇의 위치를 갱신하여 표시하고, 청소가 완료된 영역과 청소되지 않은 영역을 구분하여 표시할 수 있다.

이동 로봇(1)은 청소설정에 따라 다음 영역으로 이동하여 청소를 수행한다(S630).

따라서 본 발명의 이동 로봇(1)은 감지되는 장애물 정보를 바탕으로 지도를 생성하고, 생성된 지도를 바탕으로 청소를 수행한다. 단말은 청소영역에 복수의 가상벽을 설정하고, 가상벽에 대한 레벨과 속성을 지정한다.

본 발명은 가상벽을 이용하여 이동 로봇의 청소영역을 설정하거나, 이동가능한 영역을 제한할 수 있고, 하나의 공간을 복수의 공간으로 분리할 수 있으며, 가상벽의 속성에 따라 이동 로봇이 지정된 동작이 수행되도록 제어한다.

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
60, 61 내지 73: 가상벽
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: 위치인식부 250: 주행 구동부
280: 데이터부
300: 단말

Claims

청소영역을 주행하며, 상기 청소영역에 대한 지도를 생성하고, 상기 지도를 바탕으로 이동하며 이물질을 흡입하는 이동 로봇;
상기 지도에 적어도 하나의 가상벽을 설정하여, 상기 가상벽에 대한 데이터와 청소명령을 상기 이동 로봇으로 입력하는 단말;을 포함하고,
상기 이동 로봇은,
상기 가상벽에 따라 주행 가능한 영역을 구분하여 상기 청소영역을 주행하면서 청소를 수행하고, 상기 가상벽에 도달하면, 상기 가상벽의 속성에 따라 지정된 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 이동 로봇은,
상기 단말로부터 수신되는 상기 데이터에 대응하여, 기 저장된 상기 지도에 상기 가상벽을 설정하고, 상기 청소영역 중 주행가능한 영역을 구분하여 주행경로를 설정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 이동 로봇은,
주행 중, 상기 단말로부터 상기 가상벽에 대한 새로운 데이터가 수신되면, 상기 가상벽에 대한 데이터를 갱신하고, 주행경로를 재설정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 이동 로봇은, 주행 중 상기 가상벽에 도달하면,
상기 가상벽에 설정된 속성에 따라, 소음제어, 주행경로변경, 회피주행 및 보안기능 중 어느 하나를 수행하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 이동 로봇은, 상기 가상벽의 속성에 따라,
주행속도 감소, 흡입팬의 회전속도 제어, 브러시의 동작을 제어 중 적어도 하나를 통해 발생하는 소음을 감소시킨 후 주행을 계속하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 이동 로봇은, 상기 가상벽의 속성에 따라,
상기 가상벽의 주변영역을 지그재그로 주행하거나 또는 상기 가상벽을 따라 이동하면서 청소를 수행하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 이동 로봇은, 상기 가상벽의 속성에 따라,
상기 가상벽으로부터 지정된 거리 이상 접근하지 않고 다음 영역으로 이동하여 상기 가상벽을 회피하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 이동 로봇은, 상기 가상벽의 속성에 따라,
구비되는 영상 획득부를 통해, 소정 촬영각으로 지정된 영역에 대한 영상을 촬영하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 이동 로봇은, 상기 지정된 영역에 대한 정지영상, 파노라마영상, 동영상 중 어느 하나의 형태로 촬영하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 이동 로봇은, 상기 가상벽에 지정된 레벨에 대응하여, 상기 영상 획득부의 상기 촬영각을 변경하여 상기 영상을 촬영하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 이동 로봇은, 상기 영상을 저장하고, 상기 단말로 전송하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 단말은, 입력되는 데이터에 대응하여 상기 지도에 적어도 하나의 가상벽을 설정하고, 상기 가상벽에 대한 레벨 또는 속성을 설정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 단말은, 상기 가상벽을 레벨에 따라 구분하고,
선택된 레벨의 가상벽을 활성화하고, 나머지 레벨의 가상벽을 비활성화하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 시스템.
제 13 항에 있어서,
상기 단말은,
상기 선택된 레벨의 가상벽에 대응하여, 상기 이동 로봇에 대한 예상 주행경로를 산출하여 상기 지도에 표시하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 단말은, 청소설정 시, 키입력 또는 터치입력에 대응하여 선택적으로 상기 가상벽의 레벨을 설정하여 상기 이동 로봇으로 청소명령을 입력하여, 상기 이동 로봇의 주행가능한 영역이 변경되도록 하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 단말은, 상기 가상벽을 설정하는 경우, 소음제어, 주행경로변경, 회피주행 및 보안기능 중 어느 하나로 상기 이동 로봇의 동작을 제어하기 위한, 상기 가상벽의 속성을 설정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 시스템.
제 16 항에 있어서,
상기 단말은, 상기 가상벽에 상기 이동 로봇이 접근하면, 소음감소하여 청소하거나, 지그재그주행 또는 상기 가상벽에 대한 월팔로윙, 상기 가상벽에 대하여 지정거리 접근제한 및 회피주행, 또는 홈가드기능을 통해 영상을 촬영하도록 상기 가상벽의 속성을 설정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 단말은, 상기 가상벽의 레벨에 따라 속성을 설정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 단말은 상기 가상벽에 따라 개별 속성을 설정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 단말은, 상기 지도에 표시된 장애물의 정보와, 상기 가상벽을 이용하여 상기 청소영역을 복수의 영역으로 분리하여 상기 이동 로봇을 제어하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 시스템.
제 20 항에 있어서,
상기 단말은 하나의 영역에 복수의 이동 로봇이 존재하는 경우, 상기 복수의 이동 로봇의 주행경로가 중복되지 않도록 상기 가상벽을 통해 영역을 분리하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 시스템.
이동 로봇이 청소영역에 대한 지도를 생성하는 단계;
상기 지도를 수신한 단말이, 상기 지도에 가상벽을 설정하는 단계;
상기 단말이, 복수의 가상벽 중, 선택된 레벨의 가상벽을 활성화하여 상기 이동 로봇으로 청소명령을 전송하는 단계;
활성화된 상기 가상벽에 따라 주행경로를 설정하여 상기 이동 로봇이 주행하며 청소를 수행하는 단계; 및
주행 중, 상기 가상벽에 도달하면 상기 가상벽에 설정된 속성에 따라 지정된 동작을 수행하는 단계;를 포함하는 이동 로봇 시스템의 제어방법.
제 22항에 있어서,
상기 이동 로봇이, 청소진행상태를 상기 단말로 주기적으로 전송하는 단계; 및
상기 이동 로봇이, 다음 영역으로 이동하여 청소를 수행하는 단계를 더 포함하는 이동 로봇 시스템의 제어방법.
제 22항에 있어서,
상기 청소명령을 전송하기 전,
상기 단말이 상기 선택된 레벨의 가상벽을 활성화하고, 나머지 레벨의 가상벽을 비활성화하여 상기 지도에 표시하는 단계; 및
상기 이동 로봇에 대한 예상 주행경로를 산출하여 표시하는 단계를 더 포함하는 이동 로봇 시스템의 제어방법.
제 22항에 있어서,
상기 청소영역에 복수의 이동 로봇이 위치하는 경우,
상기 청소영역 중 어느 하나의 영역을, 상기 가상벽을 통해 분리하여 상기 복수의 이동 로봇의 주행경로가 중복되지 않도록 청소명령을 전송하는 단계를 더 포함하는 이동 로봇 시스템의 제어방법.
제 22항에 있어서,
상기 청소명령을 전송하기 전,
상기 가상벽에, 소음제어, 주행경로변경, 회피주행 및 보안기능 중 어느 하나로 상기 이동 로봇이 동작하도록 상기 가상벽의 속성을 설정하는 단계를 더 포함하는 이동 로봇 시스템의 제어방법.
제 22항에 있어서,
상기 이동 로봇이 상기 가상벽에 도달하면,
상기 가상벽의 속성에 따라, 상기 이동 로봇이, 주행속도 감소, 흡입팬의 회전속도 제어, 브러시의 동작을 제어 중 적어도 하나를 통해 발생하는 소음을 감소시킨 후 주행을 계속하는 단계를 더 포함하는 이동 로봇 시스템의 제어방법.
제 22항에 있어서,
상기 이동 로봇이 상기 가상벽에 도달하면, 상기 가상벽의 속성에 따라,
상기 이동 로봇이 상기 가상벽의 주변영역을 지그재그로 주행하거나 또는 상기 가상벽을 따라 이동하면서 청소를 수행하는 단계를 더 포함하는 이동 로봇 시스템의 제어방법.
제 22항에 있어서,
상기 이동 로봇이 상기 가상벽에 도달하면, 상기 가상벽의 속성에 따라,
상기 가상벽으로부터 지정된 거리 이상 접근하지 않고 다음 영역으로 이동하여 상기 가상벽을 회피하는 단계를 더 포함하는 이동 로봇 시스템의 제어방법.
제 22항에 있어서,
상기 이동 로봇이 상기 가상벽에 도달하면, 상기 가상벽의 속성에 따라,
상기 이동 로봇이 구비되는 영상 획득부를 통해, 소정 촬영각으로 지정된 영역에 대한 영상을 촬영하는 단계; 및
상기 영상을 상기 단말로 전송하는 단계를 더 포함하는 이동 로봇 시스템의 제어방법.
제 22항에 있어서,
주행 중, 상기 단말로부터 상기 가상벽에 대한 새로운 데이터가 수신되면, 상기 가상벽에 대한 데이터를 갱신하고, 주행경로를 재설정하는 단계를 더 포함하는 이동 로봇 시스템의 제어방법.