KR20200001619U - 자율 바닥 청소기용 인공 장벽 - Google Patents

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앤드루 브라우어즈
데이비드 반캄펜
제프리 스완
에릭 디. 뷸러
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Abstract

자율 바닥 청소기에 장벽을 제공하는 시스템은 하나 이상의 적외선 방사 패턴을 방출하는 인공 장벽 생성기를 포함한다. 자율 바닥 청소기는 부분적으로 중첩하는 인코딩된 적외선 방사들로 이루어진 중첩 방사 패턴을 검출하도록 구성될 수있다. 사용자가 결정한 경계 내에 자율 바닥 청소기를 수용하기 위한 방법이 개시된다.

Description

자율 바닥 청소기용 인공 장벽{ARTIFICIAL BARRIER FOR AUTONOMOUS FLOOR CLEANER}
본 고안은 자율 바닥 청소기에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 고안은 예컨대 인공 장벽 생성기를 사용하여 사용자 결정 경계 내에 자율 청소기를 수용하는 등에 의해, 자율 청소기에 대해 바닥 표면의 일정 영역으로의 접근을 제한하기 위한 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다.
자율 또는 로봇 바닥 청소기는 바닥 표면을 청소하기 위해 사용자나 조작자의 도움없이 이동할 수 있다. 예를 들어, 이 바닥 청소기는 오물(오물, 머리카락 및 기타 이물질을 포함)을 바닥 청소기에 탑재된 수집 통(collection bin) 내로 스위핑(sweeping)하고 그리고/또는 오물을 수집하는 천을 사용하여 오물을 스위핑하도록 구성될 수 있다. 이 바닥 청소기는 바닥 표면을 청소하는 동안 표면에서 무작위로 돌아다니거나, 표면에 대한 안내 경로탐색을 위한 지도운용/경로탐색 시스템(mapping/navigation system)을 사용할 수 있다. 일부 바닥 청소기는 또한 카펫, 깔개 및 기타 바닥 표면을 심층 청소(deep cleaning)하기 위해 액체를 투입하고 추출하도록 구성된다.
로봇 바닥 청소기의 작동 사이클 동안, 소비자는 로봇 바닥 청소기가 서비스할 수 있는 영역을 제한하기를 바랄 수 있다. 로봇이 작동 사이클을 수행할 수 있는 특정 물리적 공간을 제한하거나 또는 달리 한정하기 위해 종래 기술에서 제안된 많은 시스템들이 있어 왔다. 이러한 시스템들은 일반적으로 자율 또는 반자율 제조, 창고 로지스틱스(warehouse logistics), 잔디 관리, 바닥 청소, 검사, 운송 및 엔터테인먼트 등과 같은 수 많은 로봇 응용 분야에 알맞게 설계된다.
미국 특허 제6,690,134호(Jones 등에 의한)에 기술된 바와 같이, 한 방에서 작동하고 있는 자율 바닥 청소기가 첫 번째 방에서 작동 사이클을 완료하기 전에 의도치 않게 방들 사이에서 헤맬 수 있다. 한 가지 해법은 모든 문을 닫고 로봇이 첫 번째 방을 떠나지 못하게 하는 것에 의해 로봇을 첫 번째 방으로만 제한하는 것이다. 이 해법은 소비자의 요구나 또는 서비스되는 집의 바닥 평면에 따라 바람직하지 않거나 작동 불가능할 수 있다.
종래 기술의 해법들은 로봇이 소정의 경로를 따라 이동하거나, 로봇에 국소적이거나 스마트폰 또는 네트워크 클라우드 장치와 같은 연결 장치에서 원격적인 메모리에 저장된 지도에 대해 그것의 현재 위치를 모니터링하도록, 로봇의 경로탐색 및 방향결정(orientation)을 위한 통합 시스템을 포함한다. 경로탐색 및 지도운용 시스템은 정밀 센서와 대규모 컴퓨터 메모리와 같은 추가적인 하드웨어 및 계산 능력을 포함할 수 있으며, 일반적으로 로봇이 작동하는 영역의 변화에 잘 적응하지 못한다. 로봇이 작동하는 공간에 대한 입력 정보를 필요로 하는 로봇 시스템으로는 미국 특허 제4,700,427호(Knepper에 의한), 제5,109,566호(Kobayashi 등에 의한) 및 제5,284,522호(Kobayashi 등에 의한)에 개시된 방법 및 시스템이 포함된다.
다른 종래 기술의 참고 문헌은 로봇 소비자가 청소기가 작동할 환경을 변경시키거나 달리 준비하는 것을 추가적으로 요구하는 시스템을 개시하고 있다. 다수의 정위 비콘(localization beacon) 또는 정위 피두셜(localization fiducial)의 배치 및 초기화는 소비자에게 부담이 될 수 있어, 좁은 채택성 또는 대체적인 불만족으로 이어지며 추가적인 이점이 거의 없이 소비자의 인내심을 대체로 소비자의 인내심을 요한다. 예시적인 시스템들이 미국 특허 제5,341,540호(Soupert 등에 의한), 제5,353,224호(Lee 등에 의한), 제5,537,017호(Feiten 등에 의한), 제5,548,511호(Bancroft에 의한) 및 제5,634,237호(Paranjpe에 의한)에 개시되어 있다.
로봇을 특정 영역으로만 제한하는 또 다른 접근법은 로봇 청소기의 작동 영역의 경계를 한정하는 물리적 표시기를 제공하는 것을 포함한다. 예를 들어, 미국 특허 제6,300,737호(Bergvall 등에 의한)는 내부 영역을 외부 영역으로부터 분리시키기 위해 케이블이 지면 상에 또는 지면 아래에 배치되는 전자 경계구축 시스템(electronic bordering system)을 개시하고 있다. 상용화된 로봇 바닥 청소기들은 로봇 청소기가 횡단하지 않는 경계를 형성하기 위해 사용자가 사용할 수 있는 자기 또는 반사 테이프와 결부될 수 있다.
로봇 제한을 위한 또 다른 접근법은 지향성 제한 빔(directed confinement beam)의 제공에 관한 것이다. 미국 특허 제6,690,134호(Jones 등에 의한)는 지향성 장벽를 한정하기 위해 주로 축을 따라 제한 빔을 방출하도록 작동하는 주 발광기(primary emitter)를 포함하는 휴대용 장벽 신호 전송 장치를 개시하고 있다.
본 개시의 하나의 양태는 자율 바닥 청소기용 장벽(barrier)를 제공하는 시스템에 관한 것이다. 시스템은 하나 이상의 적외선 방출부 패턴(infrared emission pattern)을 방출하는 인공 장벽 생성기(artificial barrier generator)를 포함한다. 자율 바닥 청소기는 부분적으로 중첩하는 인코딩된 적외선 방출부들(partially overlapping encoded infrared emissions)로 만들어지는 중첩하는 방출부 패턴(overlapping emission pattern)을 검출하도록 구성될 수 있다.
하나의 양태에 있어서, 사용자 결정 경계(user-determined boundary) 내에 자율 바닥 청소기를 수용하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 복수의 적외선 송신기를 포함하는 인공 장벽 생성기를 제공하는 과정; 상기 복수의 적외선 송신기 중 제1 적외선 송신기로부터 제1 신호를 방출하는 과정; 상기 복수의 적외선 송신기 중 제2 적외선 송신기로부터 제2 신호를 방출하는 과정으로서, 상기 제2 신호가 상기 제1 신호와 부분적으로 중첩하여 상기 제1 및 제2 신호의 양자 모두가 자율 바닥 청소기에 의해 검출될 수 있는 장벽 구역을 생성하게 되는 바의 제2 신호를 방출하는 과정; 상기 자율 바닥 청소기의 수신기로 상기 장벽 구역을 검출하는 과정; 및 상기 장벽 구역을 횡단하는 것을 피하기 위해 상기 자율 바닥 청소기의 진로를 변경하는 과정을 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 있어서, 사용자 결정 경계 내에 자율 바닥 청소기를 수용하기 위한 인공 장벽 생성기가 제공된다. 인공 장벽 생성기는 하우징; 자율 바닥 청소기에 의한 검출을 위한 제1 신호를 방출하도록 구성된 상기 하우징 내의 제1 적외선 송신기; 및 자율 바닥 청소기에 의한 검출을 위한 제2 신호를 방출하도록 구성된 상기 하우징 내의 제2 적외선 송신기를 포함한다. 상기 제1 및 제2 적외선 송신기는 방출된 상기 제1 및 제2 신호를 부분적으로 중첩시켜, 상기 제1 및 제2 신호의 양자 모두가 상기 자율 바닥 청소기에 의해 검출될 수 있는 장벽 구역을 생성한다.
또 다른 양태에 있어서, 청소하는 동안 바닥 표면 위에서 자율 이동하기 위한 자율 바닥 청소기가 제공된다. 자율 바닥 청소기는 인공 장벽 생성기와의 상호 작용을 위한 다양한 사용자 선택 가능 모드 또는 설정을 가질 수 있다. 설정에 따라, 인공 장벽 생성기로부터의 신호가 검출될 때, 자율 바닥 청소기는 진로를 변경함으로써 생성기에 반응할 수 있으며, 또는 신호를 무시할 수 있다.
또 다른 양태에 있어서, 자율 청소를 위한 인공 장벽을 제공하기 위한 시스템이 적어도 하나의 자율 바닥 청소기 및 적어도 하나의 인공 장벽 생성기를 포함할 수 있다. 상기 시스템은 하나 이상의 적외선 방출부 패턴을 방출할 수 있는 인공 장벽 생성기를 사용하여 사용자 결정 경계 내에 자율 바닥 청소기를 수용하는 등에 의해 바닥 표면의 일정 영역에 대한 접근을 제한하는 데 사용될 수 있다. 자율 바닥 청소기는 부분적으로 중첩하는 인코딩된 적외선 방출들로 만들어지는 중첩하는 방출부 패턴을 검출하도록 구성될 수 있다.
또 다른 양태에 있어서, 자율 청소를 위한 인공 장벽을 제공하기 위한 자율 청소 시스템이 적어도 하나의 자율 바닥 청소기 및 적어도 하나의 인공 장벽 생성기를 포함할 수 있다. 인공 장벽 생성기는 제1 신호를 방출하는 제1 적외선 송신기 및 제2 신호를 방출하는 제2 적외선 송신기를 포함할 수 있다. 시스템은 또한 상기 자율 바닥 청소기가 상기 제1 신호의 검출 시에 진로를 변경하지만 상기 제2 신호의 검출 시에는 진로를 변경하지 않게 되는 제1 출입 금지 설정; 상기 자율 바닥 청소기가 상기 제2 신호의 검출 시에 진로를 변경하지만 상기 제1 신호의 검출 시에는 진로를 변경하지 않게 되는 제2 출입 금지 설정; 상기 자율 바닥 청소기가 상기 제1 신호 또는 상기 제2 신호의 검출 시에 진로를 변경하게 되는 제3 출입 금지 설정; 상기 자율 바닥 청소기가 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호의 양자 모두의 검출 시에 진로를 변경하게 되는 장벽 설정; 또는 이러한 설정들의 임의의 조합을 포함하는 다수의 설정을 포함할 수 있다. 이 설정들은 자율 바닥 청소기에서 또는 인공 장벽 생성기에서 제어될 수 있다.
또 다른 양태에 있어서, 사용자 선택 가능 설정에 기초하는 사용자 결정 경계 내에 자율 바닥 청소기를 수용하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 복수의 적외선 송신기를 포함하는 인공 장벽 생성기를 제공하는 과정; 상기 복수의 적외선 송신기 중 제1 적외선 송신기로부터 제1 신호를 방출하는 과정; 상기 복수의 적외선 송신기 중 제2 적외선 송신기로부터 제2 신호를 방출하는 과정; 및 상기 자율 바닥 청소기의 수신기로 상기 제1 신호 또는 상기 제2 신호 중 적어도 하나를 검출하는 과정을 포함할 수 있다. 제1 출입 금지 설정에서, 상기 자율 바닥 청소기는 상기 제1 신호의 검출 시에 진로를 변경하지만 상기 제2 신호의 검출 시에는 진로를 변경하지 않을 수 있다. 제2 출입 금지 설정에서, 상기 자율 바닥 청소기는 상기 제2 신호의 검출 시에 진로를 변경하지만 상기 제1 신호의 검출 시에는 진로를 변경하지 않을 수 있다. 제3 출입 금지 설정에서, 상기 자율 바닥 청소기는 상기 제1 신호 또는 상기 제2 신호의 검출 시에 진로를 변경할 수 있다. 장벽 설정에서, 상기 자율 바닥 청소기는 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호의 양자 모두의 검출 시에 진로를 변경할 수 있다.
본 개시의 이들 및 다른 특징과 장점들은 첨부 도면 및 첨부된 청구 범위에 따라 볼 때, 특정 실시예들의 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 고안의 실시예를 상세하게 설명하기 전에, 본 고안은 이하의 설명에서 설명되거나 도면에 도시된 구성요소들의 작동의 세부에 또는 구조 및 구성의 세부에 제한되지 않는다는 점을 이해해야 한다. 본 고안은 다양한 다른 실시예들로 구현될 수 있으며, 여기에 명시적으로 개시되지 않는 대안적인 방식으로 실시되거나 수행될 수 있다. 또한, 여기에 사용된 어구 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이며 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다는 것을 이해해야 한다. "포함하는"과 그 변형된 형태의 용어는 이후에 열거된 항목 및 그 등가물뿐만 아니라 추가적인 항목 및 그 등가물을 포괄하는 것으로 의도된다. 또한, 다양한 실시예들의 설명에서 열거가 사용될 수 있다. 달리 명시되지 않는 한, 열거의 사용은 본 고안을 구성요소들의 특정 순서 또는 개수로 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 열거의 사용은 또한 본 고안의 범위를 열거된 단계들 또는 구성요소들과 조합될 수 있는 추가적인 단계나 구성요소를 배제하는 것으로 해석되어서도 안된다. "X, Y 및 Z 중 적어도 하나"로서 요소들을 청구하는 임의의 언급은 X, Y 또는 Z의 개개의 어느 하나, 예를 들어 X, Y, Z; X, Y; X, Z; 및 Y, Z와 같은 X, Y 및 Z의 임의의 조합을 포함하는 것으로 의도된다.
본 고안은 이제 여기에 간단히 설명되는 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 자율 바닥 청소기의 하나의 실시예의 개략도이다.
도 2는 도 1의 자율 바닥 청소기의 하나의 실시예의 사시도이다.
도 3은 인공 장벽 장치의 하나의 실시예의 배면도이다.
도 4는 도 3의 인공 장벽 장치의 정면도이다.
도 5는 도 3의 인공 장벽 장치의 평면도이다.
도 6은 도 3의 인공 장벽 장치의 저면도이다.
도 7은 상부 하우징이 없는 도 3의 인공 장벽 장치의 사시도이다.
도 8은 상부 하우징이 없는 도 3의 인공 장벽 장치의 또 다른 사시도이다.
도 9는 인공 장벽을 투영하고 있는 일정 환경에서의 인공 장벽 장치의 개략도이다.
도 10은 인공 장벽을 투영하기 위한 하나의 변조 방식을 도시한 도면이다.
도 11은 인공 장벽을 투영하기 위한 또 다른 변조 방식을 도시한 도면이다.
도 12는 하나의 실시예에 따른 인공 장벽 장치를 작동시키는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 13a는 또 다른 실시예에 따른 인공 장벽 장치를 작동시키는 방법을 도시한 또 다른 흐름도이다.
도 13b는 또 다른 실시예에 따른 인공 장벽 장치를 작동시키는 방법을 도시한 또 다른 흐름도이다.
도 14는 인공 장벽을 투영하고 있는 일정 환경에서의 인공 장벽 장치를 보여주는, 사용자 결정 경계 내에 자율 바닥 청소기를 수용하는 방법을 도시한 개략도이다.
도 15는 제1 출입 금지 구역을 생성하기 위해 제1 출입 금지 신호를 투영하고 있는 일정 환경에서의 인공 장벽 장치를 보여주는, 사용자 결정 경계 내에 자율 바닥 청소기를 수용하는 방법을 도시한 개략도이다.
도 16은 제2 출입 금지 구역을 생성하기 위해 제2 출입 금지 신호를 투영하고 있는 일정 환경에서의 인공 장벽 장치를 보여주는, 사용자 결정 경계 내에 자율 바닥 청소기를 수용하는 방법을 도시한 개략도이다.
도 17은 제3 출입 금지 구역을 생성하기 위해 제1 및 제2 출입 금지 신호를 투영하고 있는 일정 환경에서의 인공 장벽 장치를 보여주는, 사용자 결정 경계 내에 자율 바닥 청소기를 수용하는 방법을 도시한 개략도이다.
도 18은 또 다른 실시예에 따른 인공 장벽 장치의 부분 정면도이다.
도 19는 제1 출입 금지 구역을 생성하기 위해 제1 출입 금지 신호를 투영하고 있는 일정 환경에서의 도 18의 인공 장벽 장치를 보여주는, 사용자 결정 경계 내에 자율 바닥 청소기를 수용하는 방법을 도시한 개략도이다.
도 20은 제2 출입 금지 구역을 생성하기 위해 제2 출입 금지 신호를 투영하고 있는 일정 환경에서의 도 18의 인공 장벽 장치를 보여주는, 사용자 결정 경계 내에 자율 바닥 청소기를 수용하는 방법을 도시한 개략도이다.
도 21은 제3 출입 금지 구역을 생성하기 위해 제1 및 제2 출입 금지 신호를 투영하고 있는 일정 환경에서의 도 18의 인공 장벽 장치를 보여주는, 사용자 결정 경계 내에 자율 바닥 청소기를 수용하는 방법을 도시한 개략도이다.
본 고안은 자율 바닥 청소기에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 고안은 예컨대 인공 장벽 생성기를 사용하여 사용자 결정 경계 내에 자율 청소기를 수용하는 등에 의해, 자율 청소기에 대해 바닥 표면의 일정 영역으로의 접근을 제한하기 위한 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 고안의 제1 실시예에 따른 자율 바닥 청소기(10)(예를 들어, 자율 진공 청소기, 로봇 청소기 또는 단순히 로봇)의 개략도이다. 자율 바닥 청소기(10)는 청소할 표면에서 오물(먼지, 머리카락 및 기타 이물질을 포함)를 제거하고 그 오물을 진공 청소기의 수집 공간에 저장하기 위해 작동 공기 유동을 생성하기 위한 진공 수집 시스템의 구성요소들 및 청소할 표면 위에서 바닥 청소기를 자율 이동시키기 위한 구동 시스템의 구성요소들을 포함하는 진공 청소기의 다양한 기능 시스템의 구성요소들을 자율 이동 가능한 유닛 또는 하우징(12) 내에 장착하는 로봇 진공 청소기로서 도시되었다. 도시되지는 않았지만, 자율 바닥 청소기(10)에는 청소할 표면 위에서 진공 청소기의 이동을 안내하기 위한 경로탐색 시스템(navigation system), 청소할 표면의 지도를 생성 및 저장하고 상태 또는 다른 환경 변수 정보를 기록하기 위한 지도운용 시스템(mapping system) 및/또는 진공 청소기에 저장된 처리제(treating agent)를 청소할 표면에 투입하기 위한 분배 시스템과 같은 추가적인 기능 시스템들이 제공될 수 있다.
진공 수집 시스템은 공기 유입구 및 공기 배출구, 흡인 노즐(14), 작동 공기 스트림을 생성하기 위해 흡인 노즐(14)과 유체 연통하는 흡인원(16) 및 추후 폐기를 위해 작동 공기 스트림으로부터 오물을 수집하기 위한 오물 통(18)을 갖는 유닛을 통한 작동 공기 경로를 포함할 수 있다. 흡인 노즐(14)은 작동 공기 경로의 공기 유입구를 한정할 수 있다. 흡인원(16)은 유체 유동적으로 공기 배출구의 상류에서 유닛(12)에 탑재되고 작동 공기 경로의 일부를 한정할 수 있는 모터/팬 어셈블리일 수 있다. 오물 통(18)도 작동 공기 경로의 일부를 한정하고, 공기 유입구와 유체 연통하는 오물 통 유입구를 포함할 수 있다. 분리기(20)가 작동 공기 스트림으로부터의 유체와 혼입된 오물을 분리시키기 위해 오물 통(18)의 일부분에 형성될 수 있다. 분리기의 몇 가지 비 제한적인 예는 사이클론 분리기, 필터 스크린, 폼 필터, HEPA 필터, 필터 백 또는 이들의 조합을 포함한다.
흡인원(16)은 충전식 배터리와 같은 전원(22)에 전기적으로 연결될 수 있다. 일례로, 배터리는 리튬 이온 배터리일 수 있다. 충전식 배터리의 충전 접점은 메인 하우징의 외부에 제공될 수 있다. 충전을 위해 유닛을 수용하기 위한 도킹 스테이션(도시 안됨)에 대응하는 충전 접점이 제공될 수 있다. 흡인원(16)과 전원(22) 사이에 적어도 하나의 흡인 전력 스위치(26)를 갖는 사용자 인터페이스(24)가 사용자에 의해 선택적으로 폐쇄될 수 있음으로써, 흡인원을 활성화시킨다.
제어기(28)가 작동을 제어하기 위해 자율 바닥 청소기(10)의 다양한 기능 시스템과 작동 가능하게 연결된다. 제어기(28)는 사용자로부터 입력을 수신하기 위해 사용자 인터페이스(24)와 작동 가능하게 연결된다. 제어기(28)는 또한 환경에 대한 입력을 수신하기 위해 다양한 센서(32, 34, 56)와 작동 가능하게 연결될 수 있고, 이 센서 입력을 자율 바닥 청소기(10)의 작동을 제어하는 데 사용할 수 있다. 일부 센서는 벽, 바닥, 가구, 애완동물, 계단, 선반 등을 포함하는(이들에 제한되지 않음) 로봇(12)의 주변 환경의 특징부들을 검출할 수 있다. 일부 센서는 인공 장벽(artificial barrier)을 검출할 수 있다. 센서 입력은 또한 온보드 메모리(on-board memory)에 저장되거나 경로탐색/지도운용 시스템에 의해 지도를 구축하는 데 사용될 수 있다. 센서(32, 34, 56)는 아래에 보다 상세하게 설명된다.
제어기(28)는 청소할 표면 위에서의 진공 청소기의 자율 이동을 지시하기 위해 구동 시스템과 작동 가능하게 연결될 수 있다. 구동 시스템은 청소할 표면을 가로질러 유닛을 구동하기 위한 구동 휠(30)을 포함할 수 있다. 구동 휠(30)은 공통 휠 모터 또는 개별 휠 모터(도시되지 않음)에 의해 작동될 수 있다. 구동 시스템은 자율 작동 모드를 위한 경로탐색/지도운용 시스템으로부터의 입력에 기초한, 또는 선택적인 수동 작동 모드를 위한 스마트폰, 태블릿 또는 기타 원격 장치로부터의 입력에 기초한, 바닥을 가로질러 로봇을 구동하기 위한 제어기(28)로부터의 입력을 수신할 수 있다. 구동 휠(30)은 유닛을 전방 또는 후방으로 이동시키도록 정 방향 또는 역 방향으로 구동될 수 있다. 또한, 구동 휠(30)은 직선 운동을 위해 동일한 회전 속도로 동시에 또는 로봇을 원하는 방향으로 회전시키기 위해 서로 다른 회전 속도로 독립적으로 작동될 수 있다. 구동 시스템이 여기서는 회전 휠(30)을 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 구동 시스템은 로봇을 청소할 표면을 가로질러 이동시키기 위한 대안적인 견인 장치를 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 2를 참조하면, 자율 바닥 청소기(10)는 브러시롤과 같은 애지테이터(agitator)가 내부에 장착되는 브러시 챔버(36)를 자율 유닛(12)의 전방에 포함할 수 있다. 여기에 사용되는 것으로서 "전방" 및 그 변형된 형태의 용어는 달리 명시되지 않는 한 자율 바닥 청소기(10)의 전방 이동의 방향에 대해 정의된다. 브러시롤은 유닛(12)이 그 위를 이동하는 표면에 대해 실질적으로 수평인 축(X)을 중심으로 회전하도록 장착된다. 솔 플레이트(sole plate)(도시되지 않음)가 브러시챔버(36) 내에 브러시롤을 적어도 부분적으로 유지시킬 수 있고, 흡인 노즐(14)(도 1)을 한정하는 유입구 개구를 갖는다. 먼지 수집을 돕기 위해 와이퍼 블레이드(도시 안됨)가 브러시롤 후방에서 흡인 노즐(14)의 후미 에지에 인접하여 제공될 수 있다. 와이퍼 블레이드는 일반적으로 흡인 노즐(14)의 폭에 걸쳐 있는 길이형 블레이드일 수 있고, 솔 플레이트에 의해 지지될 수 있다.
D자형 하우징(12) 및 하우징(12)의 전방에 위치한 브러시롤의 위치로 인해, 브러시롤은 종래의 자율 바닥 청소기에서 발견되는 브러시롤보다 더 클 수 있다. 일례로, 브러시롤은 일반적으로 직립형 진공 청소기에서 발견되는 "풀 사이즈" 브러시롤일 수 있다. 예를 들어, 카스퍼(Kasper) 등에 의한 미국 특허 제9,883,779호에 기술된 브러시롤이 도시된 자율 바닥 청소기(10)에서의 사용에 적합하다. 브러시롤은 또한 소제 및/또는 교체를 위해 유닛(12)으로부터 제거될 수 있다.
자율 바닥 청소기(10)는 유닛(12)의 전방에 투명한 브러시롤 윈도우(54)를 포함할 수 있다. 브러시롤 윈도우(54)는 내부에 브러시롤이 장착되는 브러시 챔버(36)의 일부분을 한정한다. 이와 같이, 브러시롤은 윈도우(54)의 투명 부분을 통해 볼 수 있다. 브러시롤 윈도우(54)는 폴리메틸메타크릴레이트와 같은 무색의 또는 착색된 투명한 재료로 제조될 수 있다.
일부 예시적인 센서가 도 1-2에 도시되어 있다. 자율 바닥 청소기(10)는 벽 추종 센서(32), 수신기(34) 및 장애물 또는 거리 센서(56) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 도시된 모든 센서가 제공지 않을 수 있고, 추가적인 센서가 제공될 수 있으며, 모든 가능한 센서가 임의의 조합으로 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 절벽 센서, 범프 센서, 관성 측정 유닛(inertial measurement unit)(IMU), 리프트 업 센서(lift up sensor), 통 센서(bin sensor) 또는 바닥 상태 센서와 같은 다른 센서도 로봇 상에 제공될 수 있다.
자율 바닥 청소기(10)는 하우징(12)의 측면 근처에 위치된 하나 이상의 벽 추종 센서(32)(측벽 센서라고도 알려짐)를 포함할 수 있다. 센서(32)는 로봇이 벽에 접촉하지 않고 벽 근처를 따라갈 수 있도록 거리 피드백을 제공하고 로봇을 제어하는 측면 대향 위치 센서(side-facing position sensor)일 수 있다. 벽 추종 센서(32)는 반사 또는 비행시간(time of flight) 센서를 포함하는 광학적, 기계적 또는 초음파 센서일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 벽 추종 센서는 제공되지 않고, 거리 센서(56)가 벽 추종 센서로서 대신 사용된다.
자율 바닥 청소기(10)는 위치/근접도 감지를 위한 하나 이상의 거리 센서(56)를 포함할 수 있다. 거리 센서(56)로부터의 입력은 거리 센서에 의해 물체가 검출될 때 로봇의 속도를 늦추고 및/또는 진로를 조정하도록 제어기(28)에 의해 사용될 수 있다.
센서(56)는 브러시롤 윈도우(54) 위에 그리고 하우징(12)의 투명 또는 반투명 부분 뒤에 장착될 수 있다. 예를 들어, 하우징(12)은 센서(56)를 덮고 보호하면서 광 신호도 통과시키기 위한 투명 또는 반투명 센서 커버(58)를 포함할 수 있다. 센서 커버(58)는 브러시롤 윈도우(54)의 더 많은 부분을 노출시키고 브러시롤 및 브러시 챔버(36)의 가시성을 증가시키는 오목부(76)를 한정하는 만입부(74)를 중앙 및 측편 커버부(70, 72) 사이에 가지고서 형성될 수 있다.
파동형 센서 커버(58)는 브러시롤의 가시성을 최대화하기 위한 중앙 및 측편 커버부(70, 72)에 인접한 오목부(76)를 한정하는 동시에, 브러시롤이 센서 시계를 방해하지 않도록 거리 센서(56)가 브러시롤 위에 충분히 전방으로 위치될 수 있게 해준다.
자율 바닥 청소기(10)는 인공 장벽 생성기(100)로부터 방출된 신호를 검출하기 위한 적어도 하나의 수신기(34)를 가질 수 있다. 일부의 경우에, 적어도 하나의 수신기(34)는 인공 장벽 생성기(100)로부터 방출된 인코딩된 IR 빔(encoded IR beam)과 같은 IR 신호를 검출하는 IR 수신기 또는 IR 송수신기이다. 선택적으로, 자율 바닥 청소기(10)는 적어도 하나의 신호, 즉 인코딩된 빔을 검출할 수 있는 다수의 수신기(34)를 포함한다. 하나의 실시예에서, 수신기(34)는 수동 IR 수신기이고, 거리 센서(56)와 별개일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 거리 센서(56)는 발광기 및 수신기를 갖는 적외선 센서 또는 비행시간(TOF) 센서일 수 있고, 인공 장벽 생성기(100)로부터 방출된 신호를 수신할 수 있다.
수신기(34)는 자율 바닥 청소기(10)가 인공 장벽 생성기(100)에 대해 상이한 방향들로 배치될 때 인공 장벽 생성기(100)로부터의 신호가 검출될 수 있도록 하우징(12) 상의 상이한 위치들에 배치되고, 서로 이격된다. 예를 들어, 수신기(34)는 인공 장벽 생성기(100)로부터 전송된 신호를 수신하기 위해 하우징(12)의 전면, 후면 및/또는 측면에 제공될 수 있다.
자율 바닥 청소기(10)는 견목재(hardwood), 타일 및 석재와 같은 맨바닥과 카펫 및 깔개와 같은 부드러운 표면을 포함하여 다양한 바닥 표면을 청소할 수 있다. 도 1-2에서는 건식 진공 청소 로봇으로 도시되었지만, 바닥 청소기(10)는 대안적으로 청소 유체를 저장하고 청소 유체를 청소할 표면으로 전달하기 위한 유체 전달 시스템과 청소할 표면으로부터 청소 유체 및 이물질을 제거하고 회수된 청소 유체 및 이물질을 저장하기 위한 유체 회수 시스템을 포함하는 심층 청소 로봇(deep cleaning robot)일 수 있다. 유체 전달 시스템은 청소할 표면에 액체, 스팀, 미스트 또는 증기를 전달하도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 자율 바닥 청소기(10)는 청소 유체를 저장하고 청소 유체를 청소할 표면으로 전달하기 위한 유체 전달 시스템과 흡인의 사용 없이 청소할 표면으로부터 청소 유체 및 이물질을 제거하기 위한 모핑(mopping) 또는 스위핑(sweeping) 시스템을 포함하는 습식 모핑 또는 스위핑 로봇일 수 있다. 유체 전달 시스템은 청소할 표면에 액체, 스팀, 미스트 또는 증기를 전달하도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 자율 바닥 청소기(10)는 흡인의 사용 없이 청소할 표면으로부터 건조한 이물질을 제거하고 추후 폐기를 위해 로봇 상에 제공된 공간에 제거된 이물질을 수집하는 스위핑 시스템을 포함하는 건식 스위핑 로봇(dry sweeping robot)일 수 있다.
이제 도 3-10을 참조하면, 사용자 결정 경계 내에 자율 바닥 청소기(10)를 수용하기 위해 인공 장벽 생성기(100)가 제공될 수 있다. 하나의 실시예에서, 인공 장벽 생성기(100)는 그 안에서 자율 바닥 청소기(10)에 의해 다수의 신호가 검출될 수 있는 장벽 구역을 생성하는 중첩하는 신호들을 전송하기 위한 적어도 2개의 송신기(124, 126)를 포함할 수 있다. 작동 중에, 자율 바닥 청소기(10)는 장벽 구역을 횡단하는 것을 피하기 위해 중첩하는 신호들이 검출될 때 진로를 변경할 수 있다. 선택적으로, 인공 장벽 생성기(100)는 자율 바닥 청소기(10)가 근처에 있다는 것 또는 그렇지 않을 경우 청소 작업을 수행하고 있다는 것을 나타내는 신호를 수신하기 위한 적어도 하나의 수신기(102)를 포함할 수 있다. 하나의 방법으로, 인공 장벽 생성기(100)는 수신기(102)로부터의 입력에 기초하여 중첩하는 신호들을 전송하고 그리고/또는 전송하지 않을 수 있다. 이는 자율 바닥 청소기(10)가 근처에 있거나 활성적으로 청소하고 있을 때만 송신기(124, 126)를 작동시킴으로써 에너지를 절약하는 데 도움을 줄 수 있다.
인공 장벽 생성기(100)는 수신기(102) 및 송신기(124, 126)를 둘러싸는 하우징을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 하우징은 상부 하우징(114) 및 상부 하우징(114)과 결합된 하부 하우징(116)을 포함한다. 인공 장벽 생성기(100)를 위한 하우징의 다른 구성들이 가능하다. 하우징은 자율 바닥 청소기(10)에 의해 청소될 바닥 표면 위에 세워지거나 놓여지도록 구성될 수 있다.
하나의 실시예에서, 인공 장벽 생성기(100)는 자율 바닥 청소기(10)로부터의 음파 또는 무선 주파수 신호를 수신하기 위한 적어도 하나의 음파 수신기 또는 무선 주파수 수신기(102)(예를 들어, Wi-Fi 안테나(132) 및 Wi-Fi 칩(142)) 및 부분적으로 중첩하는 인코딩된 적외선 방출부(partially overlapping encoded infrared emission)(150, 160)를 소정의 기간 동안 방출하기 위한 적어도 2개의 적외선 송신기(124, 126)를 갖는 상부 하우징(114) 및 하부 하우징(116)을 포함할 수 있다.
인공 장벽 생성기(100)는 배터리 커버(120) 뒤의 배터리 격실 내에 저장되는 충전식 또는 비 충전식 배터리에 의해 배터리 전력 공급될 수 있다. 인공 장벽 생성기(100)는 충전식 배터리를 충전하거나 인공 장벽 생성기(100)에 직접 전력을 공급하기 위한 USB 배터리 팩 또는 USB AC 메인스 전력 어댑터(USB AC mains power adapter)와 같은 모바일 충전 장치로부터 전력을 수용하기 위한 범용 직렬 버스(Universal Serial Bus)(USB) 포트(110)와 같은 포트를 포함할 수 있다.
일례로, 수신기(102)는 음파 수신기이고, 자율 바닥 청소기(10)가 인공 장벽 생성기(100)로부터 소정의 거리 내에 있을 때 자율 바닥 청소기(10)에 의해 방출되는 사운드 레벨에 해당하는 소정의 임계값 사운드 레벨을 감지하도록 구성된 마이크로폰을 포함할 수 있다.
또 다른 예로, 수신기(102)는 Wi-Fi 안테나(132) 및 Wi-Fi 칩(142)을 포함하는 무선 주파수 수신기이고, 자율 바닥 청소기(10) 또는 도킹 스테이션(docking station)(도시되지 않음)에 의해 전파되는 베이식 서비스 세트 식별자(BSSID)와 같은 무선 주파수 신호를 검출할 수 있다. 자율 바닥 청소기(10) 또는 도킹 스테이션(도시되지 않음) 중 어느 하나는 Wi-Fi 접근점(AP)으로서 기능하도록 구성될 수 있는 전자 장치를 포함할 수 있다.
인공 장벽 생성기(100)는 또한 인쇄 회로 기판 어셈블리(122)에 장착되어 인공 장벽 생성기(100)의 하우징(114, 116) 둘레에 복수의 쇼트 필드 적외선 방출부(short field infrared emission)(170)를 방출하도록 구성된 복수의 적외선 송신기(134-140)를 포함할 수 있다. 인공 장벽 생성기(100)는 4개, 6개 또는 9개의 적외선 방출기(이에 제한되지 않음)를 포함하여, 인공 장벽 생성기(100) 둘레의 영역을 적외선 방출부 내로 집어넣는 데 유용한 임의의 무리로 배열되는 임의의 수의 적외선 방출기를 가질 수 있다.
인공 장벽 생성기(100)는 자율 바닥 청소기(10)가 생성기(100)에 대해 소정의 근접도 내에 있거나 자율 바닥 청소기(10)가 청소할 표면 상에서 청소 작업을 활성적으로 수행하고 있는 것과 같은 소정의 조건을 검출한 후에만 소정의 기간 동안 하나 이상의 적외선 방출부를 선택적으로 방출하도록 구성될 수 있다. 음파 수신기(102)를 갖는 실시예의 경우에는, 마이크로폰이 임계값 사운드 레벨을 감지할 수 있다. Wi-Fi 안테나(132) 및 Wi-Fi 칩(142)을 포함하는 무선 주파수 수신기(102)를 갖는 실시예의 경우에는, 수신기(102)는 자율 바닥 청소기(10)가 근처에 있거나 활성 상태임을 나타내는 BSSID와 같은 신호를 감지할 수 있다. 따라서, 인공 장벽 생성기(100)는 자율 바닥 청소기(10)가 인공 장벽 생성기(100) 근처에 있거나 청소할 표면 상에서 청소 작업을 활성적으로 수행할 때만 적외선을 방출함으로써 전력을 절약한다.
도 1을 참조하여 위에서 논의된 바와 같이, 자율 바닥 청소기(10)는 인공 장벽 생성기(100)로부터 방출된 신호를 검출하기 위해 적어도 하나의 수신기(34)를 가질 수 있다. 하나의 실시예에서, 청소기(10)는 자율 바닥 청소기(10)의 외주부 둘레에 복수의 적외선 수신기(34)를 구비하여 인공 장벽 생성기(100)로부터 방출된 적외선 신호를 감지하고, 대응하는 신호를 제어기(28)에 출력할 수 있다. 제어기(28)는 부분적으로 중첩하는 인코딩된 적외선 방출부(150, 160) 및 쇼트 필드 적외선 방출부(170)에 의해 구축되는 경계를 피하기 위해 자율 바닥 청소기(10)의 위치를 조정하기 위해 구동 휠 제어 파라미터를 조정할 수 있다. 이러한 방식으로, 제어기(28)는 자율 바닥 청소기(10)가 인공 장벽을 횡단하거나 인공 장벽 생성기 하우징(114, 116)과 충돌하는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.
인공 장벽 생성기(100)는 사용자가 인공 장벽 생성기(100)를 선택적으로 온/오프할 수 있는 스위치(112)를 포함할 수 있다. 온되었을 때, 인공 장벽 생성기(100)는 상태 표시등(status light)을 조명하는 과정, 부분적으로 중첩하는 인코딩된 적외선 방출부(150, 160)를 생성하기 위해 적외선 송신기(124, 126)를 활성화시키는 과정, 쇼트 필드 방출부(170)를 생성하기 위해 적외선 송신기(134-140)를 활성화시키는 과정, 및/또는 자율 바닥 청소기(10)의 활성화를 나타내는 Wi-Fi 신호를 폴링(polling)하는 과정을 포함하는(이들에 제한되지 않음) 작동 사이클에 유용한 임의의 주변 특징부를 활성화시킬 수 있다.
일반적으로, 각각의 적외선 방출부(150, 160, 170)은 코딩된 신호(coded signal)이다. 각각의 적외선 방출부에 대한 인코딩 방법(encoding method) 및 이진 코드(binary code)는 자율 바닥 청소기(10)가 각각의 방출부의 존재를 검출하고, 자율 바닥 청소기(10)가 인공 장벽 생성기(100)로부터의 다수의 방출부들을 동시에 검출하는 경우에도 방출부들 사이를 구별할 수 있도록 선택된다. 다른 신호 유형 및 인코딩 방법도 가능하다.
하나의 실시예에서, 쇼트 필드 방출부(170)는 자율 바닥 청소기(10)가 인공 장벽 생성기(100) 주위에서 그리고/또는 그로부터 벗어나 경로탐색하는 데 사용할 수 있는, 여기에서 출입 금지 신호(keep out signal)라고도 지칭되는 회피 신호일 수 있다. 쇼트 필드 방출부(170)는 인공 장벽 생성기(100) 둘레에 출입 금지 구역(172)을 생성한다. 자율 바닥 청소기(10)가 인공 장벽 생성기(100)로부터의 출입 금지 신호를 감지하면, 자율 바닥 청소기(10)는 인공 장벽 생성기(100)를 피하기 위해, 즉 출입 금지 구역(172)으로 더 진입하는 것을 피하기 위해 필요에 따라 진로를 변경할 수 있다.
쇼트 필드 방출부(170)는 중첩하는 방출부(150, 160)보다 짧은 범위를 가질 수 있다. 쇼트 필드 방출부(170)는 선택적으로 인공 장벽 생성기(100) 둘레의 더 큰 영역을 커버하기 위해 중첩하는 방출부(150, 160)보다 더 넓은 범위를 가질 수 있다. 쇼트 필드 방출부(170)는 적어도 인공 장벽 생성기(100)의 전면 및 측면을 넘어서 확장될 수 있고, 대안적으로 인공 장벽 생성기(100) 둘레의 최대 360도를 커버할 수 있다.
하나의 실시예에서, 적외선 방출부(150, 160)는 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 자율 바닥 청소기(10)가 무시하거나 반응할 수 있는 장거리 신호(long range signal)일 수 있다. 적외선 방출부(150, 160)는 부분적으로 중첩하여, 다수의 적외선 방출부가 횡단하는 중첩하는 방출부 패턴 또는 구역(180)을 생성한다.
하나의 실시예에서, 구역(180)은, 중첩하는 방출부(150, 160)가 자율 바닥 청소기(10)가 장벽 구역(180)을 횡단하는 것을 피하기 위해 진로를 변경하는 데 사용할 수 있는 장벽 신호 역할을 하기 때문에, 장벽 구역일 수 있다. 자율 바닥 청소기(10)가 인공 장벽 생성기(100)로부터의 양 방출부(150, 160) 모두를 검출할 때, 자율 바닥 청소기(10)는 장벽 구역(180)을 횡단하는 것을 피하기 위해 필요에 따라 그것의 진로를 변경할 수 있다. 방출부(150, 160) 중 하나만을 검출할 때, 즉 자율 바닥 청소기(10)가 장벽 구역(180) 바깥쪽에 있을 때는, 자율 바닥 청소기(10)는 그것의 진로를 유지할 수 있다.
자율 바닥 청소기(10)는 장벽 구역(180)의 회피에 적합한 임의의 이동 패턴을 사용하여 장벽 구역(180)을 횡단하는 것을 피하도록 그것의 진로를 변경할 수 있다. 하나의 실시예에서, 자율 바닥 청소기(10)는 장벽 구역(180)을 피하기 위해 회전한 다음 전방으로 주행할 수 있다. 자율 바닥 청소기(10)는 장벽 회피 알고리즘에 의해 선택된 방향으로 회전할 수 있다. 이 결정은 적어도 부분적으로 제어기(28)가 인공 장벽이 자율 바닥 청소기(10)와 관계되는 곳을 직관하는 데 사용할 수 있는 신호(150, 160)를 수신기(34)가 검출한 것에 기초할 수 있다. 예를 들어, 자율 바닥 청소기(10)는 제어기(28)가 인공 장벽을 직관한 곳에서 자체 180도로 위치하도록 회전할 수 있다. 이는 장벽 구역(180)에 대한 자율 바닥 청소기(10)의 배치에 따라 180도 이상 회전하는 것을 수반할 수 있다.
장벽 구역(180)은 제1 및 제2 외부 에지(184, 186)에 의해 한정될 수 있다. 에지(184, 186)는 장벽 구역(180)의 폭(188)을 한정하도록 이격되어 있다. 에지(184, 186)는 또한 장벽 구역(180)의 전체 형상을 한정한다. 장벽 구역(180)의 폭(188)은 실질적으로 일정하게 유지될 수 있으며, 또는 인공 장벽 생성기(100)로부터 멀어지는 방향으로 증가할 수 있다. 폭(188)은 대략 20-25 인치를 포함하는(이에 제한되지 않음), 인공 장벽을 형성하는 데 유용한 임의의 폭일 수 있다.
장벽 구역(180)의 범위 및 형상은 송신기(124, 126)로부터의 중첩하는 방출부(150, 160)에 의해 결정될 수 있다. 장벽 구역(180)은 바람직하게는 방출부(150, 160) 중 어느 것보다 좁은 폭(188)을 가질 수 있으며, 이는 장벽 구역(180)의 형상 및 위치를 제어하는 것을 도울 수 있다. 장벽 구역(180)은 외부 에지(184, 186)가 인공 장벽 생성기(100)의 정면에 대략 직각으로, 인공 장벽 생성기(100)의 정면으로부터 실질적으로 곧바르게 연장될 수 있다. 외부 에지(184, 186)가 인공 장벽 생성기(100)의 정면에 대략 직각인 경우, 외부 에지(184, 186)는 직각에서 최대 ±5도까지, 대안적으로는 직각에서 최대 ±10도까지 벗어날 수 있다.
하나의 실시예에서, 장벽 구역(180)은 자율 바닥 청소기(10)의 제1 및 제2 수신기(34A, 34B) 사이의 거리보다 작은 폭(188)을 갖는다. 더 넓은 장벽 구역을 가지면, 자율 바닥 청소기(10)는 장벽 구역을 횡단하는 것을 방지하기 위해 어떤 방법으로 회전할지를 돌릴지를 몰라서 장벽 구역 내에 붙잡힐 수 있다. 도 1에 도시된 자율 바닥 청소기(10)의 경우에는, 장벽 구역(180)의 폭이 제1 수신기(34A)와 제2 수신기(34B) 사이의 거리보다 작을 수 있다. 자율 바닥 청소기(10)에 제공된 모든 수신기(34) 중에서, 제1 및 제2 수신기(34A, 34B)는 서로 가장 멀리 떨어져 있을 수 있다.
인공 장벽 생성기(100)는 하나 이상의 상태 표시등을 조명할 수 있다. 도 5, 7 및 8에 도시된 바와 같이, 상태 표시등은 하나 이상의 상태 LED(146, 148), 광 파이프(144) 및 렌즈(118)를 포함할 수 있으며, 이들 중 일부 또는 전부는 인쇄 회로 기판 어셈블리(122)에 장착될 수 있다. 상태 표시등은 인공 장벽 생성기(100)가 활성화되었다는 시각적 표시기를 사용자에게 제공할 수 있다.
자율 바닥 청소기(10)의 활성화를 나타내는 Wi-Fi 신호를 폴링하기 위해, 인쇄 회로 기판 어셈블리(122)에 장착된 Wi-Fi 칩(142)은 전술한 바와 같이 Wi-Fi 안테나(132)에서 수신되는 무선 주파수 신호를 검출하도록 구성될 수 있다. 불필요하게 저장된 전력을 소비하지 않으면서, 자율 바닥 청소기(10)가 인공 장벽 생성기(100) 근처의 위치로 횡단하기 전에 자율 바닥 청소기(10)의 활성화를 검출하도록 이상적인 폴링 간격이 설정될 수 있다. 예를 들어, 폴링 간격은 250밀리초일 수 있다. 폴링 간격은 10 내지 1000밀리초 범위의 간격을 포함하는(이에 제한되지 않음), 자율 바닥 청소기(10)의 활성화를 검출하는 데 유용한 임의의 기간일 수 있는 것으로 고려된다. 인공 장벽 생성기(100)에 대한 활성 및 수면 작동 모드를 도시한 예시적인 흐름도가 도 12 및 13에 도시되어 있다.
자율 바닥 청소기(10)의 활성화를 나타내는 Wi-Fi 신호가 검출되지 않으면, Wi-Fi 칩(142)은 소정의 폴링 지속 시간 동안 폴링 과정을 반복하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 인공 장벽 생성기(100)는 250밀리초의 폴링 간격으로 5분 동안 반복되도록 구성될 수 있다. 인공 장벽 생성기(100)가 소정의 폴링 지속 시간의 끝에 Wi-Fi 신호를 검출하지 못한 경우, 인공 장벽 생성기(100)는 소정의 깊은 수면 지속 시간 동안 적외선 송신기(124, 126, 134-140)를 활성화시키지 않는 수면 모드에 진입함으로써 에너지를 절약하도록 구성될 수 있다.
도 9는 인공 장벽 생성기(100)에 의해 제공되는 인공 장벽의 하나의 실시예를 도시한다. 도 7에 도시된 적외선 송신기(124, 126)는 횡방향으로 이격되고, 도 9에 도시된 중첩하는 인코딩된 적외선 방출부들을 제공하도록 방향결정(orientation)될 수 있다. 도시된 실시예에서, 도 7에서와 같이 위에서 보았을 때 좌측 송신기일 수 있는 제1 적외선 송신기(124)는 제1 인코딩된 적외선 방출부 또는 제1 신호(150)를 방출한다. 도 7에서와 같이 위에서 보았을 때 우측 송신기일 수 있는 제2 적외선 송신기(126)는 제2 인코딩된 적외선 방출부 또는 제2 신호(160)를 방출한다. 제1 및 제2 인코딩된 적외선 방출부들은 중첩하여, 다수의 방출부들이 횡단하는 곳인 중첩하는 방출부 패턴(180) 또는 구역을 생성하도록 구성될 수 있다.
이제 도 7 및 9를 참조하면, 부분적으로 중첩하는 인코딩된 적외선 방출부(150, 160)를 형성하는 적외선을 방출하는 적외선 송신기(124, 126)는 인쇄 회로 기판 어셈블리(122)에 장착될 수 있다. 적외선 송신기(124, 126)는 각각 개스킷(128, 130)으로 둘러싸일 수 있다. 개스킷(128, 130)은 인쇄 회로 기판 어셈블리(122)에 부착될 수 있다.
개스킷(128, 130)은 적외선 송신기(124, 126)의 방출부들을 지향시키도록 구성된 개구(127)를 형성하는 반원형 링일 수 있다. 각각의 개구(127)의 아크 길이는 부분적으로 중첩하는 인코딩된 적외선 방출부(150, 160)의 빔 폭을 설정하도록 구성될 수 있다. 아크 길이는 30 내지 45도의 범위를 포함하는(이에 제한되지 않음), 인공 장벽을 형성하는 데 유용한 임의의 값으로 설정될 수 있다. 하나의 구현예에서, 각각의 개구(127)의 외측 에지(129)가 적외선 송신기(124, 126)의 중심과 축 정렬된다. 이러한 방식으로, 부분적으로 중첩하는 인코딩된 적외선 방출부(150, 160)의 중첩하는 방출부 패턴(180)이 각각의 개구(127)의 외측 에지(129)에 의해 한정되며, 구현예에 따라 대략 1 피트 이하의 폭(188)을 가지고서 16 내지 20 피트의 범위에 위치한 자율적 바닥 청소기(10)에 의해 검출될 수 있는 인공 장벽을 형성할 수 있다.
작동 사이클 동안, 자율 바닥 청소기(10)는 부분적으로 중첩하는 인코딩된 적외선 방출부(150, 160)의 중첩하는 방출부 패턴(180)을 횡단할 수 있다. 각각의 적외선 송신기(124, 126)는 이하에서 언급되고 도 10 및 11에서 신호 1(송신기(126)로부터의) 및 신호 2(송신기(124)로부터의)로서 도시된 인코딩된 변조 신호를 전파할 수 있다.
이제 도 10을 참조하면, 하나의 실시예에서, 인공 장벽 생성기(100)는 적외선 신호 1 및 2를 순차적으로 전송하도록 구성될 수 있고, 자율 바닥 청소기(10)는 양 신호를 완전히 수신하고 그들에 대해 독립적으로 반응하도록 구성될 수 있다. 즉, 자율 바닥 청소기(10)는 신호 1을 수신한 다음 신호 2를 수신하고, 그때 자율 바닥 청소기(10)가 인공 장벽을 나타내는 중첩하는 방출부 패턴(180) 내에 있다고 판정할 수 있다.
대안적으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 인공 장벽 생성기(100)는 신호 1 및 2를 동시에 전송하지만 단일 코드의 비트들을 일시적으로 교호(alternation)하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 적외선 송신기(126)는 비트 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14를 전송하도록 구성될 수 있는 한편, 제1 적외선 송신기(124)는 NEC IR 16 비트 코드의 비트 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15를 전송하도록 구성될 수 있다. 이 구성에서, 코드들을 전송하는 데 요구되는 시간은 도 10에 도시된 바와 같이 전송되는 독립 코드들에서 반감되어, 결과적으로 자율 바닥 청소기(10)가 처리해야 할 코드의 수를 감소시킨다.
하나의 실시예에서, 인공 장벽 생성기(100)는 기동 모드(wake mode)로 그리고 수면 모드로 작동하도록 구성된다. 기동 모드 시, 인공 장벽 생성기(100)는 적외선 송신기(124, 126, 134-140)로부터 신호를 방출하고, 인코딩된 적외선 방출부(150, 160), 쇼트 필드 방출부(170) 및 중첩하는 방출부 패턴(180)을 생성할 수 있다. 인공 장벽 생성기(100)는 적외선 송신기(124, 126, 134-140)가 활성화되지 않고 어떠한 신호도 방출되지 않는 수면 모드로 진입하도록 구성된다. 자율 바닥 청소기(10)가 생성기(100)에 대해 소정의 근접도 내에 있거나 자율 바닥 청소기(10)가 청소할 표면 상에서 청소 작업을 활성적으로 수행하고 있는 것과 같은 소정의 "기동(wake-up)" 조건을 검출한 후, 생성기(100)는 수면 모드에서 다시 기동 모드로 전환하고 신호 방출을 재개할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 인공 장벽 생성기(100)는 또한 소정의 "기동" 조건이 더 이상 검출되지 않게 된 직후나 소정의 기동 기간 후에 다시 수면 모드로 복귀하도록 구성될 수 있다.
도 12는 인공 장벽 생성기(100)를 작동시키기 위한 방법(200)의 하나의 실시예를 도시한 흐름도이다. 논의되는 단계들의 순서는 단지 예시적인 목적을 위한 것이며, 본 고안을 훼손시키는 일 없이, 그 단계들이 다른 논리적 순서로 진행될 수 있으며, 또는 추가적이거나 중재적인(intervening) 단계들이 포함될 수 있으며, 또는 설명된 단계들이 다수의 단계들로 분할될 수 있다는 것이 이해될 것이므로 임의의 방식으로 방법을 제한하려는 것은 아니다.
단계 202에서, 인공 장벽 생성기(100)는 기동될 수 있다. 즉, 기동 모드로 진입할 수 있다. 인공 장벽 생성기(100)는 스위치(112)가 온될 때 또는 소정의 시간 동안 수면 모드에 있는 후에 기동 모드로 진입할 수 있다. 다른 가능한 기동 조건은 재부트(reboot), 고장 또는 인공 장벽 생성기(100)의 배터리의 교체를 포함한다.
단계 204에서, 기동된 후, 인공 장벽 생성기(100)의 하나 이상의 송신기는 초기에 오프, 즉 비활동 또는 비활성화될 수 있으며(이는 자율 바닥 청소기(10)가 청소하고 있지 않거나 근처에 있지 않은 경우에 전력을 절약할 수 있다), 어떠한 전송된 신호도 수신하지 않는다.
단계 206에서, 인공 장벽 생성기(100)의 전원이, 예컨대 인공 장벽 생성기(100)가 현재 USB 포트(110)를 통해 또는 배터리(도시되지 않음)를 통해 전력을 공급받고 있는지의 여부가 판정된다.
단계 208에서, 인공 장벽 생성기(100)가 USB 포트(110)를 통해 전력을 공급받는다면, 방법은 단계 210으로 진행할 수 있고, 인공 장벽 생성기(100)의 송신기들 중 하나 이상이 활성화될 수 있다. 하나의 실시예에서, 송신기(124, 126 및 134-140)는 전력을 공급받아 장거리 및 단거리 신호(150, 160, 170)를 전송한다.
단계 212에서, 인공 장벽 생성기(100)가 배터리를 통해 전력을 공급받는다면, 방법은 단계 214로 진행할 수 있고, 인공 장벽 생성기(100)는 자율 바닥 청소기(10)를 스캔할 수 있다.
하나의 실시예에서, 인공 장벽 생성기(100)는 자율 바닥 청소기(10)가 인공 장벽 생성기(100)로부터 소정의 거리 내에 있을 때 자율 바닥 청소기(10)에 의해 방출되는 사운드 레벨에 해당하는 소정의 임계값 사운드 레벨을 음파 수신기(102)를 사용하여 탐색할 수 있다. 인공 장벽 생성기(100)에 의한 임계값 사운드 레벨의 검출은 자율 바닥 청소기(10)가 근처에 있거나 그리고/또는 활성적으로 청소하고 있다는 것을 나타낸다.
또 다른 실시예에서, 인공 장벽 생성기(100)는 무선 주파수 수신기(102)를 사용하여 자율 바닥 청소기(10)에 의해 전파되는 베이식 서비스 세트 식별자(BSSID)와 같은 무선 주파수 신호를 탐색할 수 있다. 인공 장벽 생성기(100)에 의한 무선 주파수 신호의 검출은 자율 바닥 청소기(10)가 근처에 있거나 그리고/또는 활성적으로 청소하고 있다는 것을 나타낸다. 자율 바닥 청소기(10)는 활성적으로 청소하고 있는 동안 무선 주파수 신호 또는 BSSID를 전파하도록만 구성될 수 있다.
단계 216에서, 스캔에 기초하여, 자율 바닥 청소기(10)가 발견되었는지가 판정된다. 단계 216에서 자율 바닥 청소기(10)가 발견되지 않으면, 인공 장벽 생성기(100)는 단계 218에서 수면 모드로 진입할 수 있다. 수면 모드에서, 적외선 송신기(124, 126, 134-140)는 활성화되지 않는다. 즉, 신호를 전송하는 것을 중지하도록 비활성화된다. 수면 모드는 선택적으로 소정의 깊은 수면 지속 시간 동안 지속될 수 있고, 그 후에 인공 장벽 생성기(100)는 예를 들어 방법(200)의 단계 202로 복귀하는 것과 같이 기동될 수 있다.
단계 216에서 자율 바닥 청소기(10)가 발견되면, 인공 장벽 생성기(100)는 기동 상태로 유지될 수 있고, 단계 220에서 인공 장벽 생성기(100)의 송신기들 중 하나 이상을 활성화하여 적어도 하나의 신호를 방출할 수 있다. 하나의 실시예에서, 송신기(124, 126 및 134-140)은 전력을 공급받아 장거리 및 단거리 신호(150, 160, 170)를 전송한다. 기동 모드는 선택적으로 소정의 지속 시간 동안 지속될 수 있고, 그 후에 인공 장벽 생성기(100)는 자율 바닥 청소기(10)를 다시 스캔할 수 있다(예를 들어, 단계 216으로 복귀).
도 13a는 인공 장벽 생성기(100)를 작동시키기 위한 방법(300)의 또 다른 실시예를 도시한 흐름도이다. 논의되는 단계들의 순서는 단지 예시적인 목적을 위한 것이며, 본 고안을 훼손시키는 일 없이, 그 단계들이 다른 논리적 순서로 진행될 수 있으며, 또는 추가적이거나 중재적인(intervening) 단계들이 포함될 수 있으며, 또는 설명된 단계들이 다수의 단계들로 분할될 수 있다는 것이 이해될 것이므로 임의의 방식으로 방법을 제한하려는 것은 아니다.
방법(300)은 실질적으로 제1 방법(200)에 대해 전술한 바와 같이 진행될 수 있으며, 단계 302-320는 제1 방법(200)의 단계 202-220와 유사하거나 동일하다. 하지만, 단계 316에서 자율 바닥 청소기(10)가 발견되지 않으면, 곧바로 수면 상태로 진행하는 대신, 방법(300)은 인공 장벽 생성기(100)가 여기에서 스캔 시간 임계값(scan time threshold)이라고도 하는 소정의 기간이 경과하였는지의 여부를 판정하게 되는 단계 317로 진행한다. 하나의 실시예에서, 스캔 시간은 5분일 수 있다. 스캐닝 단계 314의 일부로서, 인공 장벽 생성기(100)는 스캔 타이머를 시작하여 스캔 시간을 추적할 수 있다.
단계 317에서, 스캔 시간이 소정의 스캔 시간 임계값 내에 있으면, 방법은 단계 314로 복귀하여 자율 바닥 청소기(10)를 다시 스캔한다. 임계값이 충족되거나 초과하면(즉, 스캔 타임아웃), 방법은 단계 318로 진행하고 인공 장벽 생성기(100)는 스캐닝을 중단하고 수면 모드로 진입할 수 있다.
도 13b는 인공 장벽 생성기(100)를 작동시키기 위한 방법(400)의 또 다른 실시예를 도시한 흐름도이다. 논의되는 단계들의 순서는 단지 예시적인 목적을 위한 것이며, 본 고안을 훼손시키는 일 없이, 그 단계들이 다른 논리적 순서로 진행될 수 있으며, 또는 추가적이거나 중재적인(intervening) 단계들이 포함될 수 있으며, 또는 설명된 단계들이 다수의 단계들로 분할될 수 있다는 것이 이해될 것이므로 임의의 방식으로 방법을 제한하려는 것은 아니다.
방법(400)은 실질적으로 제1 방법(200)에 대해 전술한 바와 같이 진행될 수 있으며, 단계 402-420은 제1 방법(200)의 단계 202-220과 유사하거나 동일하다. 하지만, 단계 420에서 자율 바닥 청소기(10)가 발견되면, 단계 420으로 곧바로 진행하여 송신기를 온하는 대신, 방법(400)은 인공 장벽 생성기(100)가 배터리가 소정의 레벨 미만인지, 예컨대 배터리의 잔여 전력 레벨이 임계값 미만인지의 여부를 판정하게 되는 단계 422로 진행한다. 예를 들어, 인공 장벽 생성기(100)는 배터리의 전압을 모니터링하고, 배터리의 전압이 소정의 전압보다 작은지를 판정할 수 있다.
배터리가 부족하지 않은 경우, 방법(400)은 단계 420으로 진행하고 인공 장벽 생성기(100)는 전술한 바와 같이 인공 장벽 생성기(100)의 송신기들 중 하나 이상을 활성화시켜 적어도 하나의 신호를 방출할 수 있다.
배터리가 부족하면, 방법(400)은 인공 장벽 생성기(100)가 배터리 부족 상태를 전달할 수 있는 단계 424 및/또는 단계 426으로 진행한다. 예를 들어, 단계 424에서 인공 장벽 생성기(100)는 그것의 배터리가 부족하다는 것을 자율 바닥 청소기(10)에 통신할 수 있다. 하나의 실시예에서, 인공 장벽 생성기(100)는 자율 바닥 청소기(10)에 접속되어 그것의 배터리가 부족하다는 것을 자율 바닥 청소기(10)에 통신할 수 있고, 그 후 자율 바닥 청소기(10)는 이 정보를 사용자에게 또는 스마트폰, 태블릿 또는 기타 원격 장치에 전달할 수 있다. 인공 장벽 생성기(100)는 잔여 배터리 전력을 절약하기 위해 한 번만 접속하고 그 후 접속을 종료할 수 있다.
단계 426에서, 인공 장벽 생성기(100)는 LED(146, 148) 또는 다른 상태 표시등을 조명함으로써 배터리가 부족하다는 것을 사용자에게 통신할 수 있다. 하나의 실시예에서, LED(146, 148)는 배터리 부족 상태를 전달하기 위해 느린 점멸 패턴으로 온/오프할 수 있다.
예컨대 인공 장벽 바닥 청소 시스템과 같은 자율 바닥 청소기용 장벽을 제공하기 위한 시스템은 적어도 하나의 자율 바닥 청소기(10) 및 적어도 하나의 인공 장벽 생성기(100)를 포함할 수 있다. 도 1-2와 관련하여 설명된 자율 바닥 청소기(10)의 실시예는 여기에서 설명되는 방법들을 수행할 수 있는 시스템을 위한 자율 바닥 청소기의 한 예일 뿐이며, 다른 자율 바닥 청소기가 시스템과 함께 사용될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 마찬가지로, 도 3-13b와 관련하여 설명된 인공 장벽 생성기(100)의 실시예는 여기에서 설명되는 방법들을 수행할 수 있는 시스템을 위한 인공 장벽 생성기의 일부 예일 뿐이며, 다른 인공 장벽 생성기가 시스템과 함께 사용할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 이 시스템은 하나 이상의 적외선 방출부 패턴을 방출할 수 있는 인공 장벽 생성기(100)를 사용하여 사용자 결정 경계 내에 자율 바닥 청소기(10)를 수용하는 등에 의해 바닥 표면의 일정 영역에 대한 접근을 제한하는 데 사용될 수 있다. 자율 바닥 청소기(10)는 부분적으로 중첩하는 인코딩된 적외선 방출들로 만들어지는 중첩하는 방출부 패턴을 검출하도록 구성될 수 있다. 시스템은 다수의 바닥 청소기(10) 및/또는 다수의 인공 장벽 생성기(100)를 포함할 수 있다. 다수의 인공 장벽 생성기(100)를 채용하는 것은 예를 들어 다수의 인공 장벽 생성기(100)를 원하는 영역에 박스를 형성하도록 설정함으로써 자율 바닥 청소기(10)를 원하는 영역 바깥쪽에 유지하는 데 유용할 수 있다.
도 14-17은 시스템의 또 다른 실시예 및 사용자 결정 경계 내에 자율 바닥 청소기(10)를 수용하는 일부 대응하는 방법들을 도시한다. 이 실시예에서, 자율 바닥 청소기(10)는 인공 장벽 생성기(100)와 상호 작용하기 위한 다른 사용자 선택 가능 모드들 또는 설정들을 포함할 수 있다. 설정에 따라, 바닥 청소기(10)는 인공 장벽 생성기(100)로부터의 다양한 신호(150, 160, 170, 180)의 검출에 다르게 반응할 수 있다.
하나의 실시예에서, 자율 바닥 청소기(10)는 장벽 설정, 제1 출입 금지 설정, 제2 출입 금지 설정, 제3 출입 금지 설정 또는 이들의 임의의 조합을 가질 수 있다. 사용자는 사용자 인터페이스(24)(도 2)를 통해 설정들 중 하나를 선택할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 사용자는 스마트폰, 태블릿 또는 기타 원격 장치를 통해 설정들 중 하나를 선택할 수 있다.
도 14는 자율 바닥 청소기(10)가 장벽 설정에 있는, 사용자 결정 경계 내에 자율 바닥 청소기(10)를 수용하는 방법의 하나의 실시예를 도시한다. 하나의 실시예에서, 장벽 설정에서, 자율 바닥 청소기(10)는 중첩하는 방출부 패턴(180)을 횡단할 때 그것의 진로를 변경할 것이다. 장벽 설정에서, 자율 바닥 청소기(10)는 제1 신호(150)만의 또는 제2 신호(160)만의 검출 시에는 무시할 수 있다. 즉, 그것의 진로를 변경하지 않을 수 있다.
도 14에서, 인공 장벽 생성기(100)는 문틀(190)에 위치되고, 중첩하는 방출부 패턴 또는 장벽 구역(180)은 문틀(190)에서 자율 바닥 청소기(10)가 횡단하지 않게 될 가상의 칸막이를 생성한다. 따라서, 장벽 설정은 자율 바닥 청소기(10)가 문틀(190)을 통과하거나 방으로 진입하는 것을 방지하는 데 유용할 수 있다.
또 다른 실시예(도시 안됨)에서는, 다수의 인공 장벽 생성기(100)가 폐쇄형 경계를 생성하도록 배치될 수 있으며, 자율 바닥 청소기(10)가 폐쇄형 경계 내에 유지되거나 폐쇄형 경계 내로 진입하는 것이 방지된다. 이는 예를 들어 4개의 인공 장벽 생성기(100)를 설치하여 구역(180)으로 깔개에 박스를 형성함으로써 자율 바닥 청소기(10)를 깔개에서 벗어나게 유지시키는 데 유용할 수 있다.
도 15는 자율 바닥 청소기(10)가 제1 출입 금지 설정에 있는, 사용자 결정 경계 내에 자율 바닥 청소기(10)를 수용하는 방법의 하나의 실시예를 도시한다. 하나의 실시예에서, 제1 출입 금지 설정에서, 자율 바닥 청소기(10)는 제1 신호(150)의 검출 시에 그것의 진로를 변경할 것이다. 자율 바닥 청소기(10)는 제1 신호(150)를 출입 금지 신호로서 취급할 수 있고, 인코딩된 적외선 방출부(150)가 제1 출입 금지 구역(154)을 효과적으로 생성한다. 자율 바닥 청소기(10)가 인공 장벽 생성기(100)로부터의 제1 신호(150)를 검출할 때, 자율 바닥 청소기(10)는 필요에 따라 출입 금지 구역(154) 내로 더 진입하는 것을 피하기 위해 그것의 진로를 변경할 수 있다. 제1 출입 금지 설정에서, 자율 바닥 청소기(10)는 제2 신호(160)만의 검출 시에는 무시할 수 있다. 즉, 그것의 진로를 변경하지 않을 수 있다.
제1 출입 금지 설정에서, 자율 바닥 청소기(10)는 제1 신호(150)에 더하여, 중첩하는 방출부 패턴(180)의 검출 시에 선택적으로 그것의 진로를 변경할 수 있다. 출입 금지 구역(154)은 따라서 제1 인코딩된 적외선 방출부(150) 및 인코딩된 적외선 방출부(150, 160)가 중첩하는 영역, 즉 장벽 구역(180)을 포괄할 수 있다.
도시된 실시예에서, 제1 신호(150)가 인공 장벽 생성기(100)의 바깥쪽으로 좌측으로 지향하는 경우, 제1 출입 금지 설정 및 제1 출입 금지 구역(154)은 각각 좌측 출입 금지 설정 및 좌측 출입 금지 구역(154)이라 지칭될 수 있다.
도 15에서, 인공 장벽 생성기(100)는 방의 구석(192)에 위치되고, 금지 구역(154)은 구석(192)의 대부분을 커버할 수 있다. 따라서, 제1 출입 금지 설정은 자율 바닥 청소기(10)가 방의 구석이나 개 밥그릇, 테이블 상의 깨질 수 있는 물품 또는 피해야 할 기타 물품을 포함하는 방의 기타 영역 내로 진입하는 것을 방지하는 데 유용할 수 있다.
도 16은 자율 바닥 청소기(10)가 제2 출입 금지 설정에 있는, 사용자 결정 경계 내에 자율 바닥 청소기(10)를 수용하는 방법의 하나의 실시예를 도시한다. 하나의 실시예에서, 제2 출입 금지 설정에서, 자율 바닥 청소기(10)는 제2 신호(160)의 검출 시에 그것의 진로를 변경할 것이다. 자율 바닥 청소기(10)는 제2 신호(160)를 출입 금지 신호로서 취급할 수 있고, 인코딩된 적외선 방출부(160)가 제2 출입 금지 구역(164)을 효과적으로 생성한다. 자율 바닥 청소기(10)가 인공 장벽 생성기(100)로부터의 제2 신호(160)를 검출할 때, 자율 바닥 청소기(10)는 필요에 따라 출입 금지 구역(164) 내로 더 진입하는 것을 피하기 위해 그것의 진로를 변경할 수 있다. 제2 출입 금지 설정에서, 자율 바닥 청소기(10)는 제1 신호(150)만의 검출 시에는 무시할 수 있다. 즉, 그것의 진로를 변경하지 않을 수 있다.
제2 출입 금지 설정에서, 자율 바닥 청소기(10)는 제2 신호(160)에 더하여, 중첩하는 방출부 패턴(180)의 검출 시에 선택적으로 그것의 진로를 변경할 수 있다. 출입 금지 구역(164)은 따라서 제2 인코딩된 적외선 방출부(160) 및 인코딩된 적외선 방출부(150, 160)가 중첩하는 영역, 즉 장벽 구역(180)을 포괄할 수 있다.
도시된 실시예에서, 제2 신호(160)가 인공 장벽 생성기(100)의 바깥쪽으로 우측으로 지향하는 경우, 제2 출입 금지 설정 및 제2 출입 금지 구역(164)은 각각 우측 출입 금지 설정 및 우측 출입 금지 구역(164)이라 지칭될 수 있다.
도 16에서, 인공 장벽 생성기(100)는 방의 구석(194)에 위치되고, 금지 구역(164)은 구석(194)의 대부분을 커버할 수 있다. 따라서, 제2 출입 금지 설정은 자율 바닥 청소기(10)가 방의 구석이나 개 밥그릇, 테이블 상의 깨질 수 있는 물품 또는 피해야 할 기타 물품을 포함하는 방의 기타 영역 내로 진입하는 것을 방지하는 데 유용할 수 있다.
도 17은 자율 바닥 청소기(10)가 제3 출입 금지 설정에 있는, 사용자 결정 경계 내에 자율 바닥 청소기(10)를 수용하는 방법의 하나의 실시예를 도시한다. 하나의 실시예에서, 여기에서 전체 출입 금지 설정(all keep out setting)이라고도 지칭되는 제3 출입 금지 설정에서, 자율 바닥 청소기(10)는 제1 또는 제2 신호(150, 160)의 검출 시에 그것의 진로를 변경할 것이다. 자율 바닥 청소기(10)는 양 신호(150, 160) 모두를 출입 금지 신호로서 취급할 수 있고, 인코딩된 적외선 방출들이 제3 출입 금지 구역(182)을 효과적으로 생성한다. 자율 바닥 청소기(10)가 인공 장벽 생성기(100)로부터의 신호(150, 160) 중 어느 것을 검출할 때, 자율 바닥 청소기(10)는 필요에 따라 출입 금지 구역(182) 내로 더 진입하는 것을 피하기 위해 그것의 진로를 변경할 수 있다.
도시된 실시예에서, 제1 신호가 인공 장벽 생성기(100)의 바깥쪽으로 좌측으로 지향하고, 제2 신호(160)가 인공 장벽 생성기(100)의 바깥쪽으로 우측으로 지향하는 경우, 출입 금지 구역(182)은 인공 장벽 생성기(100)의 전방의 넓은 영역을 커버할 수 있다.
출입 금지 구역(182)은 쇼트 필드 방출부(170)에 의해 생성되는 출입 금지 구역(172)(도 9)과 부분적으로 중첩할 수 있으며, 또는 인공 장벽 생성기(100) 주위의 다른 영역들을 커버할 수 있다. 하나의 실시예에서, 출입 금지 구역(182)은 금지 구역(172)보다 크다. 선택적으로, 신호(150, 160, 170)는 동시에, 순차적으로 또는 개별적으로 방출될 수 있다. 동시에 또는 순차적으로 방출될 때, 신호(150, 160, 170)는 구역(172 및 182)을 포괄하는 하나의 커다란 출입 금지 구역을 효과적으로 생성할 수 있다. 따라서, 사용자는 예를 들어 쇼트 필드 출입 금지 신호(170)만이 자율 바닥 청소기(10)에 의해 출입 금지 신호로서 취급되는 설정을 선택하거나, 장거리 신호(150, 160)가 자율 바닥 청소기(10)에 의해 출입 금지 신호들로서 취급되는 전체 출입 금지 설정을 선택하는 것에 의해, 인공 장벽 생성기(100)의 출입 금지 구역의 크기 및/또는 위치를 설정하는 선택지(option)를 가진다.
도 17에서, 인공 장벽 생성기(100)는 방의 벽(196)에 지지되어 위치되고, 신호(150, 160)는 중첩하여 자율 바닥 청소기(10)가 진입하지 않게 될 넓고 연속적인 출입 금지 구역(182)을 생성한다. 따라서, 전체 출입 금지 설정은 자율 바닥 청소기(10)가 피해야 할 물품을 포함하는 방의 더 넓은 영역 내로 진입하는 것을 방지하거나, 청소기(10)를 깔개 또는 카펫의 섹션에서 벗어나게 유지시키는 데 유용할 수 있다.
도 18은 인공 장벽 생성기(100)의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 18의 인공 장벽 생성기(100)는 추가적인 설정을 제외하고는 도 3-13b와 관련하여 전술한 인공 장벽 생성기(100)와 실질적으로 동일할 수 있다. 도 14-17과 관련하여 설명된 방법들에서, 인공 장벽 생성기(100)에 의해 방출되는 코딩된 신호(150, 160)는 자율 바닥 청소기(10)의 각각의 설정에 대해 동일할 수 있고; 바닥 청소기(10)는 간단하게 설정에 따라 신호(150, 160)에 다르게 반응할 수 있다. 도 18의 실시예에서, 인공 장벽 생성기(100)는 자율 바닥 청소기(10)와의 상호 작용을 위한 다양한 사용자 선택 가능 모드 또는 설정들을 포함할 수 있다. 설정에 따라, 인공 장벽 생성기(100)는 상이한 신호들을 방출할 수 있다.
하나의 실시예에서, 인공 장벽 생성기(100)는 하나의 "오프(off)" 설정과 예컨대 장벽 설정, 제1 출입 금지 설정, 제2 출입 금지 설정, 제3 출입 금지 설정 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다수의 "온(on)" 설정을 가질 수 있다. "오프" 설정에서, 송신기(124, 126, 134-140)(도 7)는 비활성화될 수 있다. "온" 설정들에서, 적외선 송신기(124, 126) 중 적어도 하나가 활성적일 수 있다. "온" 설정들은 전술한 바와 같이 생성기(100)의 기동 모드에서 송신기(124, 126)가 활성적인 것을 포함할 수 있다.
임의의 "온" 설정에서, 송신기(124, 126) 중 적어도 하나에 더하여, 인공 장벽 생성기(100)는 상태 표시등을 조명하는 과정, 쇼트 필드 방출부(170)를 생성하기 위해 적외선 송신기(134-140)를 활성화시키는 과정, 및/또는 자율 바닥 청소기(10)의 활성화를 나타내는 Wi-Fi 신호를 폴링하는 과정을 포함하는(이들에 제한되지 않음) 작동 사이클에 유용한 임의의 다른 주변 특징부를 활성화시킬 수 있다.
사용자는 스위치(112)를 통해 설정들 중 하나를 선택할 수 있다. 도 18에 도시된 바와 같이, 스위치(112)는 "오프" 설정에 대응하는 제1 위치(I), 장벽 설정에 대응하는 제2 위치(II), 제1 출입 금지 설정에 대응하는 제3 위치(III), 제2 출입 금지 설정에 대응하는 제4 위치(IV), 및 제3 출입 금지 설정에 대응하는 제5 위치(V)를 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 사용자는 스마트폰, 태블릿 또는 기타 원격 장치를 통해 설정들 중 하나를 선택할 수 있다.
장벽 설정에서, 생성기(100)는 부분적으로 중첩하는 인코딩된 적외선 방출부(150, 160)를 방출할 수 있고, 중첩하는 방출부 패턴 또는 장벽 구역(180)이 자율 바닥 청소기(10)가 횡단하지 않게 될 가상의 칸막이를 생성한다(예를 들어, 도 9).
제1 출입 금지 설정에서, 좌측 송신기(124)가 인코딩된 적외선 방출부 또는 제1 출입 금지 신호(152)를 생성하기 위해 활성화될 수 있다(예를 들어, 도 19). 또한, 제1 출입 금지 설정에서는, 우측 송신기(126)는 활성화되지 않을 수 있으며 어떠한 방출부 또는 신호도 전송하지 않을 수 있다. 대안적으로, 우측 송신기(126)는 장벽 설정에서와 동일한 인코딩된 적외선 방출부(160)를 전송할 수 있고, 자율 바닥 청소기(10)는 출입 금지 신호로서 그것에 반응하지 않을 것이다.
제2 출입 금지 설정에서, 우측 송신기(126)가 인코딩된 적외선 방출부 또는 제2 출입 금지 신호(162)를 생성하기 위해 활성화될 수 있다(예를 들어, 도 20). 또한, 제2 출입 금지 설정에서는, 좌측 송신기(124)는 활성화되지 않을 수 있으며 어떠한 방출부 또는 신호도 전송하지 않을 수 있다. 대안적으로, 좌측 송신기(124)는 장벽 설정에서와 동일한 인코딩된 적외선 방출부(150)를 전송할 수 있고, 자율 바닥 청소기(10)는 출입 금지 신호로서 그것에 반응하지 않을 것이다.
여기에서 전체 출입 금지 설정이라고도 지칭되는 제3 출입 금지 설정에서, 양 송신기(124, 126) 모두가 출입 금지 신호(152, 162)를 생성하기 위해 활성화될 수 있다(예를 들어, 도 21). 출입 금지 신호(152, 162)는 부분적으로 중첩하여 더 넓고 연속적인 출입 금지 구역(182)을 생성할 수 있다.
송신기(124, 126)로부터의 적외선 방출부들은 사용자에 의해 선택된 설정에 따라 다르게 코딩될 수 있다. 예를 들어, 양자 모두가 좌측 송신기(124)에 의해 다른 설정들로 전송되는 제1 출입 금지 신호(162)가 제1 적외선 방출부(160)와 다르게 코딩될 수 있어, 자율 바닥 청소기(10)가 방출부들을 검출하고 방출부들 사이를 구별할 수 있다. 마찬가지로, 양자 모두가 우측 송신기(126)에 의해 다른 설정들로 전송되는 제2 출입 금지 신호(152)가 제1 적외선 방출부(150)과 다르게 코딩될 수 있어, 자율 바닥 청소기(10)는 방출부들을 검출하고 방출부들 사이를 구별할 수 있다.
여기에 기술된 장치들의 다양한 특징들로부터 비롯되는 본 개시의 여러 장점들이 존재한다. 예를 들어, 전술한 본 고안의 실시예들은 축 방향으로 정렬되지 않은 2개의 적외선 LED를 갖는 자율 바닥 청소기용 장거리 인공 장벽을 제공함으로써 제조 공차를 완화시킨다. 마찬가지로, LED는 처리 능력 및 속도와 관련하여 자율 바닥 청소기 그리고 인공 장벽 생성기 자체의 양자 모두에 대한 공학적 요건을 완화시키는 광범위한 확산 패턴을 방출한다. 이러한 방식으로, 인공 장벽 생성기는 까다로운 공학적 요건을 발생시키거나 고비용의 고출력 광학 요소를 필요로 하지 않으면서 좁은 장거리 적외선 장벽을 전송한다.
본 개시의 일부 실시예들의 또 다른 장점은 인공 장벽 생성기가 다수의 기술을 활용하여 장시간의 무인 작동 시간에 대해 효율적인 에너지 사용을 제공한다는 것이다. USB 충전 및 전력, 수면 모드 및 Wi-Fi 기동의 통합이 사용자에게 대부분의 가정에서 이미 널리 채택된 기술을 통한 에너지 효율성을 제공한다.
여기에 예시된 다양한 실시예들은 자율 또는 로봇 진공 청소기를 보여주고 있지만, 인공 장벽 생성기와 같은 본 고안의 양태들은 액체 공급 및 추출 시스템을 갖는 다른 유형의 자율 바닥 청소기에 사용될 수 있다.
아직 기술되지 않은 범위로, 여기에 개시된 다양한 실시예들의 여러 가지 특징 및 구조들이 필요에 따라 서로 조합적으로 사용될 수 있다. 하나의 특징이 모든 실시예에서 설명되지 않을 수 있다는 것은 그것이 존재할 수 없다는 것으로 해석되어야 하는 것이 아니라 설명의 간략화를 위한 것이다. 따라서, 여러 가지 실시예들의 다양한 특징들은 새로운 실시예들이 명시적으로 기술되는지에 상관 없이 새로운 실시예들을 형성하기 위해 필요에 따라 혼합 및 결합될 수 있다.
본 고안은 그 특정 실시예와 관련하여 특정적으로 설명되었지만, 이는 예시를 위한 것으로 제한적인 것이 아님을 이해해야 한다. 첨부된 청구범위에서 한정되는 본 고안의 기술사상을 벗어나지 않고 전술한 개시 및 도면의 범위와 함께 합리적인 변형 및 수정이 가능하다. 따라서, 여기에 개시되는 실시예와 관련된 특정적인 치수 및 기타 물리적 특성값은 청구범위에서 달리 명시하지 않는 한, 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다.

Claims (6)

  1. 사용자 결정 경계 내에 자율 바닥 청소기를 수용하기 위한 인공 장벽 생성기에 있어서, 상기 인공 장벽 생성기는:
    하우징;
    자율 바닥 청소기에 의한 검출을 위한 제1 신호를 방출하도록 구성된 상기 하우징 내의 제1 적외선 송신기; 및
    자율 바닥 청소기에 의한 검출을 위한 제2 신호를 방출하도록 구성된 상기 하우징 내의 제2 적외선 송신기를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 적외선 송신기는 방출된 상기 제1 및 제2 신호를 부분적으로 중첩시켜, 상기 제1 및 제2 신호의 양자 모두가 상기 자율 바닥 청소기에 의해 검출될 수 있는 장벽 구역을 생성하는 것을 특징으로 하는 인공 장벽 생성기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 장벽 구역은 제1 외부 에지 및 제2 외부 에지에 의해 한정되고, 상기 제1 및 제2 외부 에지는 상기 인공 장벽 생성기의 정면에 대략 직각인 것을 특징으로 하는 인공 장벽 생성기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 장벽 구역은 상기 제1 및 제2 외부 에지 사이에 한정되는 장벽 구역 폭을 가지고, 상기 장벽 구역 폭은 상기 자율 바닥 청소기의 제1 수신기와 제2 수신기 사이의 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 인공 장벽 생성기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 적외선 송신기를 둘러싸고, 상기 제1 적외선 송신기의 중심과 축 정렬되는 제1 외측 에지를 갖는 제1 개구를 한정하는 제1 개스킷; 및
    상기 제2 적외선 송신기를 둘러싸고, 상기 제2 적외선 송신기의 중심과 축 정렬되는 제2 외측 에지를 갖는 제2 개구를 한정하는 제2 개스킷을 포함하고,
    각각의 상기 제1 및 제2 개구의 상기 제1 및 제2 외측 에지가 상기 장벽 구역을 한정하는 것을 특징으로 하는 인공 장벽 생성기.
  5. 자율 청소 시스템에 있어서,
    자율 바닥 청소기;
    복수의 적외선 송신기를 포함하는 인공 장벽 생성기로서, 상기 복수의 적외선 송신기 중 제1 적외선 송신기가 제1 신호를 방출하도록 구성되고, 상기 복수의 적외선 송신기 중 제2 적외선 송신기가 제2 신호를 방출하도록 구성되는 바의 인공 장벽 생성기;
    상기 자율 바닥 청소기가 상기 제1 신호의 검출 시에 진로를 변경하지만 상기 제2 신호의 검출 시에는 진로를 변경하지 않게 되는 제1 출입 금지 설정;
    상기 자율 바닥 청소기가 상기 제2 신호의 검출 시에 진로를 변경하지만 상기 제1 신호의 검출 시에는 진로를 변경하지 않게 되는 제2 출입 금지 설정; 및
    상기 자율 바닥 청소기가 상기 제1 신호 또는 상기 제2 신호의 검출 시에 진로를 변경하게 되는 제3 출입 금지 설정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 청소 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 자율 바닥 청소기가 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호의 양자 모두의 검출 시에 진로를 변경하게 되는 장벽 설정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 청소 시스템.
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