KR20210061609A - 잔디깎기 로봇 및 이의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 실시예에 따르면, 작업 대상 영역의 지도를 생성하는 지도 생성 단계, 입력된 패턴에 기초하여 상기 지도 내의 위치에 따른 잔디의 절삭 길이를 결정하는 절삭길이 결정 단계, 상기 패턴을 형성하기 위한 경로를 생성하는 경로 생성 단계, 상기 경로 생성 단계에서 생성된 경로상에서 충전대로부터 가장 먼 곳에서부터 주행을 시작하는 방법을 선택하는 주행방법 결정 단계 및 결정된 주행방법에 따라 작업을 수행하는 실행 단계를 포함하는 잔디깎기 로봇의 제어방법을 제공한다. 본 실시예에 따르면, 모잉 패턴이 손상되지 않고 작업을 완료할 수 있으며 작업효율이 극대화될 수 있다.

Description

잔디깎기 로봇 및 이의 제어방법{Mowing Robot and controlling method thereof}

본 발명은 잔디깎기 로봇 및 이의 제어방법에 관한 것이다.

로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일 부분을 담당하여 왔다. 최근에는 로봇을 응용한 분야가 더욱 확대되어, 의료용 로봇, 우주 항공 로봇 등이 개발되고, 일반 가정에서 사용할 수 있는 가정용 로봇도 만들어지고 있다. 이러한 로봇 중에서 자력으로 주행이 가능한 것을 이동 로봇이라고 한다. 가정의 야외 환경에서 사용되는 이동 로봇의 대표적인 예는 잔디 깎기 로봇이다.

잔디 깎기 장치(lawn mower)는 가정의 마당이나 운동장 등에 심어진 잔디를 다듬기 위한 장치이다. 이러한 잔디깎기 장치는 가정에서 사용된 가정용과, 넓은 운동장이나 넓은 농장에서 사용되는 트랙터용 등으로 구분되기도 한다.

현대의 바쁜 일상 속에서 잔디 깎기 장치를 사용자가 직접 작동하여 마당의 잔디를 깎기 어려우므로, 잔디를 깎을 외부의 사람을 고용하는 것이 대부분이고, 이에 따른 고용 비용이 발생된다.

따라서, 이러한 추가적인 비용의 발생을 방지하고 사용자의 수고로움을 덜기 위한 자동로봇타입의 잔디 깎기 장치가 개발되고 있다. 이러한 자동로봇타입의 잔디 깎기 장치가 원하는 영역 내에 존재하도록 제어하기 위한 다양한 연구가 수행되고 있다.

자동으로 모잉 작업을 수행하는 잔디깎기 로봇은 모잉 작업 도중 배터리가 부족하면 충전대로 복귀한다. 잔디는 결에 따라서도 모양이 차이가 날 수 있으므로 충전대로 복귀하는 동안 패턴이 망가질 수 있다. 따라서, 패턴을 손상시키지 않으면서도 작업효율을 높일 수 있는 기술에 대한 연구가 진행되고 있다.

본 실시예들에 따르면, 작업효율을 극대화시키는 잔디깎기 로봇 및 이의 제어방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 실시예들에 따르면 복수 개의 잔디깎기 로봇이 작업대상영역을 분할하여 작업을 수행하는 잔디깎기 로봇 및 이의 제어방법을 제공하고자 한다.

또한, 복수 개의 잔디깎기 로봇이 작업대상영역 각각에서 작업을 수행할 때 서로 동선이 겹치지 않도록 작업을 수행하는 잔디깎기 로봇 및 이의 제어방법을 제공하고자 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 일례로서, 잔디 영역 지도에 CAD, 그림 등으로 원하는 모양 패턴을 입력한 후 로봇을 동작시키되, 넓은 영역의 경우 배터리 부족으로 로봇의 충전대 복귀 동작에 의해 패턴이 훼손되지 않도록 주행하는 방법을 제공한다.

또한, 생성된 잔디 영역(작업 영역) 내에 그림, CAD 등의 형태로 패턴을 입력하여 적절한 로봇의 경로를 생성하여 충전대 복귀하면서 발생하는 모잉 패턴 훼손을 방지하는 잔디깎기 로봇 및 이의 제어방법을 제공한다.

또한, 작업 대상 영역의 지도를 생성하는 지도 생성 단계, 입력된 패턴에 기초하여 상기 지도 내의 위치에 따른 잔디의 절삭 길이를 결정하는 절삭길이 결정 단계, 상기 패턴을 형성하기 위한 경로를 생성하는 경로 생성 단계, 상기 경로 생성 단계에서 생성된 경로상에서 충전대로부터 가장 먼 곳에서부터 주행을 시작하는 방법을 선택하는 주행방법 결정 단계 및 결정된 주행방법에 따라 작업을 수행하는 실행 단계를 포함하고, 상기 지도 생성 단계는 잔디가 존재하는 상기 작업 대상 영역과 잔디가 존재하지 않는 비작업영역의 경계를 포함하는 지도를 생성하는 것을 특징으로 하고, 상기 절삭길이 결정 단계에서 스케줄 정보에 따라 상기 스케줄 정보에 대응되는 기 입력된 패턴이 자동으로 입력되는 잔디깎기 로봇의 제어방법을 제공한다.

또한, 상기 경로 생성 단계는 상기 잔디깎기 로봇의 배터리 잔량에 기초하여 경로를 생성하는 것을 특징으로 하고, 상기 경로 생성 단계는 잔디깎기 로봇의 대수 및 충전대의 위치를 포함하는 작업정보가 입력되면 상기 작업정보에 기초하여 수행되며 상기 경로 생성 단계는 2대 이상의 잔디깎기 로봇이 사용되는 경우 상기 작업대상영역을 분할하여 각각의 잔디깎기 로봇이 분할된 상기 작업대상영역을 나누어 작업을 수행하는 잔디깎기 로봇의 제어방법을 제공한다.

또한, 상기 주행방법 결정 단계에서 2대 이상의 잔디깎기 로봇이 사용되는 경우 각각의 잔디깎기 로봇의 경로가 겹치지 않도록 주행하는 방법이 선택되고 상기 주행방법 결정단계에서 배터리 잔량으로 작업대상영역의 작업을 완료할 수 없다고 판단되면 상기 배터리 잔량에 기초하여 상기 경로에서 작업대상영역의 작업을 일부 완료한 뒤 상기 충전대로 복귀하여 충전 후 다시 작업을 수행하고 상기 주행방법 결정단계에서 작업이 일부 완료되는 위치는 잔디깎기 로봇이 상기 충전대와 가장 가깝도록 주행방법을 결정하는 잔디깎기 로봇의 제어방법을 제공한다.

또한, 상기 지도에서 생성된 경로가 상기 잔디 깎기 로봇의 좌표계로 변환하여 입력되는 좌표계 변환 단계;를 더 포함하는 잔디깎기 로봇의 제어방법을 제공한다.

또한, 상기 실행단계는 2대 이상의 잔디깎기 로봇이 사용되는 경우 각각의 잔디깎기 로봇의 위치 및 경로를 수신하는 중계부에 의해 잔디깎기 로봇간의 중복 작업을 방지하도록 제어하고 상기 실행단계에서 잔디깎기 로봇은 잔디를 깎는 작업부에 구비되는 블레이드의 회전방향에 따라 잔디의 절삭길이를 구분하도록 작업하는 잔디깎기 로봇의 제어방법을 제공한다.

본 실시예들에 따른 잔디깎기 로봇 및 이의 제어방법은 작업효율을 극대화될 수 있다.

또한, 복수 개의 잔디깎기 로봇이 작업대상영역을 분할하여 작업을 수행할 수 있다.

또한, 복수 개의 잔디깎기 로봇이 작업대상영역 각각에서 작업을 수행할 때 서로 동선이 겹치지 않도록 작업을 수행할 수 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 잔디깎기 로봇의 사시도
도 2는 본 실시예에 따른 잔디깎기 로봇의 단면도
도 3은 본 실시예에 따른 잔디깎기 로봇의 작업부를 나타낸 도면
도 4 및 도 5는 본 실시예에 따른 잔디깎기 로봇의 작업 대상 영역을 나타낸 도면
도 6 및 도 7은 본 실시예에 따른 잔디깎기 로봇의 제어방법을 나타낸 도면

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.

또한, 이하에서 언급되는 “전/후/좌/우/상/하”그리고 상기 표현외에 방향을 나타내는 단어는 도면에 표시된 바에 따라 정의하나, 이는 어디까지나 본 발명이 명확하게 이해될 수 있도록 설명하기 위한 것이며, 기준을 어디에 두느냐에 따라 각 방향들을 다르게 정의할 수도 있음은 물론이다.

도 1은 본 실시예에 따른 잔디깎기 로봇의 사시도이고, 도 2는 본 실시예에 따른 잔디깎기 로봇의 단면도이다.

이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 잔디깎기 로봇의 구조에 대해 설명한다. 본 실시예에 따른 잔디깎기 로봇의 구조는 발명의 명확한 이해와 설명의 편의를 위해 설명이 생략된 부분이 있을 수 있다. 즉, 도 1 및 도 2는 본 실시예에 대한 설명에 불과하므로 본 명세서에서 설명되지 않은 구성을 배제하는 것은 아니고, 통상의 기술자에게 용이한 수준에서 본 명세서에서 설명된 구성외의 구성요소를 포함할 수 있다.

잔디깎기 로봇은 크게 아우터 커버(10)와 이너바디(20)를 포함할 수 있다.

아우터 커버(10)는 이너바디(20)의 외측을 감싸도록 이루어지며 로봇의 외관을 형성한다. 아우터 커버(10)는 내부에 고속으로 회전하는 블레이드(31)가 장착되므로, 블레이드(31)의 회전에 의한 충격으로부터 보호하기 위해 외부에서 사람의 손이나 발이 내부로 들어가지 않도록 하는 구조물이다. 아우터 커버(10)의 하단부는 안전 규격에 따라 기설정된 높이로 이격되게 배치되어야 한다.

왜냐하면, 아우터 커버(10)의 하단부가 지면으로부터 너무 높게 배치되면 외부에서 사람의 손이나 발이 내부로 들어가 치명적인 상해를 입을 수 있고, 지면으로부터 너부 낮게 배치되면 잔디를 깎을 때 부하가 증가하게 되는 문제점이 있기 때문이다.

아우터 커버(10)는 디스플레이 모듈(미도시)및 입력부(미도시)를 포함할 수 있다. 디스플레이 모듈 및 입력부는 아우터 커버(10)의 외측에 구비될 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니고 도 1에 도시된 것처럼 개폐부(11)에 의해 가려질 수 있다.

예를 들어, 개폐부(11)는 아우터 커버(10)에 힌지결합될 수 있다. 따라서 개폐부(11)가 평소에는 디스플레이 모듈 및 입력부를 가리고 있다가 사용시에서 개폐부(11)를 열어 디스플레이 모듈과 입력부를 사용하고 다시 닫을 수 있다.

이로써, 잔디깎기 로봇(1)이 이동할 때 장애물이나 외부 충격에 의해 디스플레이 모듈이나 입력부를 예상치 못하게 눌러 오작동 되는 것을 방지할 수 있다.

아우터 커버(10)는 전방에 장애물과 부딪힐 수 있는 범퍼부(10a)와, 양측면 후방에 구동부(50)을 장착할 수 있도록 일정한 곡면을 형성하는 휀더부(10b)를 포함한다. 범퍼부(10a)는 아우터 커버(10)의 전단부 및 전방 측면부를 둘러싸며 두께가 다른 곳에 비해 더 두껍다. 휀더부(10b)는 구동부(50)의 외측면을 감싸도록 이루어지며 차폭이 다른 곳에 비해 가장 넓은 곳이다.

범퍼부(10a)는 전방면 및 좌우 측면이 서로 연결되어 형성될 수 있다. 범퍼부(10a)의 전방면 및 측면은 라운드지게 연결된다.

아우터 커버(10)의 전방에 센서부(12)가 구비될 수 있다. 센서부(12)는 전방의 장애물을 감지하도록 이루어져, 구동부(50)의 주행속도를 감속시킬 수 있다.

아우터 커버(10)의 상부에 손잡이부(10c)가 구비될 수 있다. 손잡이부(10c)는 양측이 각각 아우터 커버(10)의 측면 전방 상부에서 후방으로 상향 경사지게 형성되고, 후단부가 아우터 커버(10)의 후방 상부로 돌출되며 폐곡면을 이루는 구조로 구성될 수 있다.

예를 들면 손잡이부(10c)는 도면에 도시된 바와 같이 "U"자 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 구조의 손잡이부(10c)는 운반 시 사용자의 안전을 위해 손잡이부(10c)를 들었을 때 이너바디(20)의 저면에 위치하는 블레이드(31)가 사용자의 바깥쪽을 향하도록 한다.

다만 이에 제한되는 것은 아니고 손잡이부(10c)의 형태는 다양하게 형성될 수 있다.

아우터 커버(10)는 전후면과 좌우 측면이 이너바디(20)와 전후 좌우로 이격되게 배치되고, 장애물과의 충돌 시 사방으로 이동 가능하도록 이너바디(20)의 상부에 장착되어 장애물로부터의 충격을 흡수할 수 있다.

이너바디(20)는 내부 공간을 형성한다. 잔디깎기 로봇(1)은 주행면에 대해 이너바디(20)를 이동시키는 구동부(50)을 포함한다. 구동부(50)는 전륜부(52)와 후륜부(51)를 포함할 수 있다.

이너바디(20)은 전륜부(52)및 후륜부(51)에 의해 지지된다.

전륜부(52) 및 후륜부(51)는 각각 한 쌍으로 구비될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고 잔디깎기 로봇의 크기가 커짐에 따라 하중을 지지하기 위해 3개 또는 그 이상의 휠이 잔디깎기 로봇(1)을 지지할 수 있다.

다만 설명의 편의를 위해 휠이 한쌍으로 구비되는 것을 전제로 설명한다.

후륜부(51)의 양측에 구비되는 휠들 각각은 나머지에 대해 독립적으로 회전할 수 있도록 구비된다. 구체적으로 설명하면 이너바디(20)가 지면에 대해 회전운동 및 전진운동이 가능하도록 각각 독립적으로 회전하도록 구비된다.

예를 들어 후륜부(51)에 구비되어 있는 휠들이 같은 회전속도로 회전하면 잔디깎기 로봇(1)은 직진운동을 할 수 있고, 다른 속도로 회전하는 경우 잔디깎기 로봇은 회전될 수 있다.

후륜부(51)는 전륜부(52)보다 크게 형성될 수 있다. 후륜부(51)에 의해 동력을 전달하게 되므로 전륜부(52)보다 크기가 크게 형성되는 것이 바람직하다. 다만 이에 제한되는 것은 아니고, 전륜부(52)에도 별개의 동력이 부여되어 4륜 구동의 형태로 작동될 수도 있다.

도 3은 본 실시예에 따른 잔디깎기 로봇의 작업부를 나타낸 도면이다.

이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 잔디깎기 로봇의 작업부를 설명한다.

잔디깎기 로봇(1)은 소정의 작업을 수행하는 작업부(30)를 포함한다. 작업부(30)는 블레이드(31), 회전판(32), 모터(34), 동력전달부(35) 및 보호커버(33)를 포함할 수 있다.

블레이드(31)는 잔디 컷팅 품질을 향상시키는데 매우 중요하다. 본 발명에 따른 블레이드(31)는 길이가 길고 폭이 좁으며 두께가 일정한 직사각형의 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 본 발명에 따른 블레이드(31)는 길이방향을 따라 폭이 일정하도록 이루어진다. 블레이드(31)의 폭이 일정하여, 길이방향을 따라 블레이드(31)의 강도가 균일하게 이루어짐으로써 내구성이 향상될 수 있다.

블레이드(31)에 의해 사용자의 손을 다치지 않도록 하기 위해 보호 커버(33)가 형성될 수 있다.

보호커버(33)는 회전판(32)의 원주면의 상측에서 반경방향으로 연장되어 블레이드(31)의 상측까지 연장되어 형성될 수 있다.

회전판(32)은 블레이드(31)를 회전시키기 위해 복수의 블레이드(31)가 장착되는 구성요소이다. 회전판(32)은 이너바디(20)의 저면에 회전가능하게 장착된다. 회전판(32)을 회전시키기 위한 구동모터가 이너바디(20)의 내부에 구비되고, 모터(34)는 회전축(301)을 매개로 회전판(32)의 중심부와 연결되어, 회전판(32)을 회전시킬수 있다.

이너바디(20)의 중앙부에 블레이드(31) 모터(34)를 지지하고 동력전달부(35)가 수용되는 수용부(23)가 형성될 수 있다.

회전판(32)은 이너바디(20)의 진행방향으로 수평면에 대하여 하향 경사지게 배치되는 것이 바람직하다. 회전판(32)에 장착되는 블레이드(31)도 회전판(32)과 평행하게 배치되어 수평면에 대하여 하향 경사지게 된다.

동력전달부(35)에는 오른나사 방향 또는 왼나사 방향으로 홈(35a)이 형성될 수 있다. 홈(35a)은 수용부(23)에 형성된 돌출부(23a)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 홈(35a)은 돌출부(23a)의 크기보다 조금 더 크게 구비될 수 있다.

이로써 돌출부(23a)는 홈(35a)에 끼워져서 홈(35a) 내에서 홈(35a)의 연장방향을 따라 이동될 수 있다.

구체적으로 설명하면, 모터(34)로부터 발생된 동력이 회전축(301)을 회전시키고, 회전축(301)과 함께 동력전달부(35)가 회전될 수 있다. 동력전달부(35)가 회전되면 회전판(32)도 함께 회전되므로 회전판(32)에 결합되어있는 블레이드(31)가 회전되며 잔디를 깎는 작업을 수행할 수 있다.

이때 동력전달부(35)가 회전되는 방향에 따라 회전판(32)이 지면과 이루는 각도가 달리질 수 있다.

일례로서, 홈(35a)이 오른 나사 방향으로 형성되고 돌출부(23a)도 이에 대응되는 방향으로 형성되는 경우를 예로 들어 설명한다.

도면에 도시되어 있는 방향을 기준으로 설명하면 동력전달부(35)가 시계방향으로 회전하면, 돌출부(23a)가 홈(35a)의 우상향측에 걸릴 수 있다. 돌출부(23a)가 홈(35a)의 우상향측에 걸리면 블레이드(31)가 지면과 이루는 각도가 커지면서 잔디의 길이를 상대적으로 짧게 깎을 수 있다.

반대로, 동력전달부(35)가 반시계방향으로 회전하면, 돌출부(23a)가 홈(35a)의 좌하향측에 걸릴 수 있다. 돌출부(23a)가 홈(35a)의 좌하향측에 걸리면 블레이드(31)가 지면과 이루는 각도가 작아지면서 잔디의 길이를 상대적으로 길게 깎을 수 있다.

도 4 및 도 5는 본 실시예에 따른 잔디깎기 로봇의 작업 대상 영역을 나타낸 도면이고, 도 6 및 도 7은 본 실시예에 따른 잔디깎기 로봇의 제어방법을 나타낸 도면이다.

도 4 내지 도 7을 참조하여, 본 실시예에 따른 잔디깎기 로봇의 제어방법을 설명한다.

본 실시예에 따른 잔디깎기 로봇의 제어방법은 지도생성단계(S1), 절삭길이 결정단계(S3), 경로 생성단계(S4), 주행방법 결정단계(S5), 좌표계 변환 단계(S6) 및 실행 단계(S7)를 포함할 수 있다.

지도생성단계(S1)는 작업 대상 영역의 지도를 생성하는 단계일 수 있다.

지도생성단계(S1)는 작업대상 영역의 지도를 생성할 때 잔디가 존재하는 작업대상영역과 잔디가 존재하지 않는 비작업영역의 경계가 포함되도록 수행될 수 있다.

구체적으로 설명하면, 작업대상영역(도 4 및 도 5의 B로 표기)과 비작업대상영역(도 4 및 도 5의 A, C)의 경계를 포함하도록 지도를 생성하면, 작업대상영역을 모두 포함하도록 지도를 생성할 수 있다. 작업대상영역(B)만 타겟으로 지도를 생성하는 경우 실제 작업을 수행해야하는 영역보다 작게 생성될 수도 있다. 따라서, 경계를 포함하도록 지도를 생성하면, 작업대상영역(A)이 잘못 측정되는 것을 방지할 수 있다.

다시 말하면, 지도는 잔디가 있는 잔디 영역과 잔디 영역이 아닌 영역으로 구분되도록 생성될 수 있다.

지도생성단계(S1)는 잔디깎기 로봇(1)을 주행시켜 지도를 생성할 수도 있으며, UI를 통해 그럼으로 입력하거나 CAD 등과 같이 프로그램되어 입력될 수도 있다. 즉, 지도가 생성되는 방식에는 제한을 두지 않는다.

절삭길이 결정단계(S3)는 작업대상영역(A)에 새길 패턴이 입력되어 지도생성단계(S1)에서 생성된 지도 내에서 위치에 따른 잔디의 절삭 길이를 결정하는 단계일 수 있다.

절삭길이 결정단계(S3)에서는 패턴이 입력되는 패턴입력단계(S2)를 포함할 수 있다. 패턴은 사용자의 의해 입력되거나 스케줄 정보에 따라 기 저장된 패턴이 자동으로 입력될 수 있다.

구체적으로 예를 들어 설명하면, 특정 날짜에 특정 패턴으로 설정하는 경우 또는 기념일 등 특별한 날을 스케줄 정보에 저장하고, 스케줄 정보에 대응되는 패턴을 미리 입력한 뒤 특정 날짜에 도달하면 기 저장된 패턴이 자동으로 입력되어 절삭길이 결정단계(S3)가 수행될 수 있다.

따라서, 도 6에는 패턴입력단계(S2)가 절삭길이 결정단계(S3)에 선행되는 것으로 도시되었으나 이제 제한되는 것은 아니고, 절삭길이 결정단계(S3)가 수행될 때 또는 절삭길이 결정단계(S3)가 수행되기 전에 별개 단계로서 수행될 수 있다.

작업대상영역(A)에 새겨질 패턴은 양각 또는 음각으로 형성될 수 있다. 도 4 및 도 5를 예로 들어 설명하면 제1 패턴(P1) 및 제2 패턴(P2)은 양각으로 표현될 수 있다.

이 때 제1 패턴(P1) 및 제2 패턴(P2)이 위치하는 곳은 절삭이 되지 않도록 작업이 수행될 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니다.

구체적으로 설명하면 상술한 바와 같이 모터(34)의 회전방향에 따라 잔디가 깎이는 정도가 달라질 수 있으므로 작업대상영역(A)의 제1 패턴(P1) 및 제2 패턴(P2)은 상대적으로 더 길게 절삭될 수 있다.

더욱 구체적으로 설명하면, 절삭길이 결정단계(S3)에서는 작업대상영역에서 패턴과 배경을 나누는 단계를 포함할 수 있다.

지도가 잔디깎기 로봇의 주행으로 생성된 경우, 잔디깎기 로봇(1)은 영상을 이진화 하여 작업대상영역 중 배경으로 사용될 부분과 패턴으로 사용될 부분을 구분할 수 있다. 마찬가지로 UI를 통해 입력되거나 별도의 프로그램으로 지도가 생성되는 경우에도 UI 내 또는 별도의 프로그램에 기초하여 지도의 픽셀값에 패턴으로 선택되는 영역과 배경으로 선택되는 영역이 나뉘어질 수 있다.

이하에서는 작업대상영역에서 패턴이 위치되는 영역을 패턴으로 배경이 위치되는 영역을 배경으로 간략하게 기술한다.

경로생성단계(S4)는 패턴을 형성하기 위한 경로를 생성하는 단계일 수 있다. 절삭길이 결정단계(S3)에서 패턴과 배경이 구획되므로 잔디깎기 로봇(1)은 패턴과 배경을 기준으로 경로를 형성할 수 있다.

도 4 및 도5에서는 제1 패턴(P1)과 제2 패턴(P2)을 지나지 않도록 표현되었지만 이에 제한되는 것은 아니다.

즉, 경로는 도 4 및 도 5에 도시된 것과는 다르게 제1 패턴(P1) 및 제2 패턴(P2)을 지나도록 설정될 수 있다. 잔디깎기 로봇(1)에는 절삭길이 결정단계를 통해 지도 내의 위치에 따른 잔디의 절삭길이를 결정하였다. 따라서 잔디깎기 로봇(1)이 배경에서 패턴으로 이동할 때 또는 패턴에서 배경으로 이동할 때 블레이드(31)의 회전방향을 변경하면 절삭길이를 조절할 수 있어 패턴을 회피할 필요성이 없을 수 있다.

다만, 배경과 패턴을 구분하지 않고 작업을 수행하는 경우 제어과정 간의 피드백 지연 문제로 인해 패턴이 깔끔하게 표현될 수 없을 수 있으므로 배경 또는 패턴을 먼저 작업한 뒤 나머지 하나를 작업하는 것이 바람직할 수 있다.

도 5를 참조하여 설명하면, 다른 실시예에 따르면 잔디깎기 로봇(1)이 복수 개 사용될 수 있다. 잔디깎기 로봇(1)이 복수 개 사용되면, 작업대상영역을 분할하여 잔디깎기 로봇(1) 각각이 분할된 영역들을 담당하여 작업을 수행할 수 있다.

작업대상영역(A)은 잔디깎기 로봇(1)의 대수와 같은 개수로 분할될 수 있다. 따라서, 작업대상영역에서 잔디깎기 로봇(1)은 서로 동선이 겹치지 않게 작업을 수행할 수 있다.

작업대상영역(A)을 분할할 때 각각의 잔디깎기 로봇(1)에서 충전대(c)까지의 위치 및/또는 배터리의 잔량에 기초하여 크기가 다르게 분할될 수 있다.

다시 말하면 2대 이상의 잔디깎기 로봇이 사용되는 경우 작업대상영역을 분할하여 각각의 잔디깎기 로봇이 분할된 작업대상영역을 나누어 작업을 수행할 수 있다.

상술한 바와 같이 각각의 잔디깎기 로봇(1)의 정보를 취합하기 위해서 중계부(미도시)가 구비될 수 있다. 중계부는 잔디깎기 로봇(1) 중 하나에 포함될 수도 있고, 외부에 별도의 장치로서 구비될 수 있다.

즉, 중계부는 잔디깎기 로봇간의 중복작업을 방지하도록 작업대상영역을 수정하거나 동선을 수정할 수 있도록 구비될 수 있다.

주행방법 결정단계(S5)는 잔디깎기 로봇(1)이 생성된 경로에서 잔디깎기 로봇(1)이 충전대(c)와 가장 먼 곳에서 주행을 시작하도록 결정하는 단계일 수 있다.

구체적으로 설명하면, 잔디깎기 로봇(1)은 현재 잔존하는 배터리의 양을 고려하여 작업대상영역(A)의 작업수행 가능여부를 판단한다.

이때 잔디깎기 로봇(1)이 작업대상영역(A)의 작업을 수행가능하다고 판단되면 충전대(c)와 가장 멀리 떨어진 위치에서 작업을 시작하는 주행방법이 결정될 수 있다.

반면에 잔디깎기 로봇(1)의 배터리 잔량으로 작업대상영역(A)의 작업의 완료가 불가능하다고 판단되면, 잔디깎기 로봇(1)은 작업대상영역 중 일부 영역의 작업을 완료한 뒤 충전대로 복귀하여 충전 후 다시 작업을 수행할 수 있다.

따라서, 작업의 효율성을 극대화하기 위해서는 일부 영역의 작업이 완료되는 위치가 충전대(c)와 가장 가깝도록 구비되는 것이 바람직하다.

일부 영역의 작업이 완료되는 위치가 충전대(c)와 가깝게 구비될수록 작업을 마쳤을 때 충전대(c)까지의 거리가 최소가 되는 것이 작업효율면에서 유리하다.

일부 영역의 작업이 완료되는 위치가 충전대(c)에서 가장 가까운 거리가 되지 않는 경우 충전대(c)로 이동하기 위해 필요한 전력이 늘어나 불필요하게 작업을 더 수행하지 못하는 경우가 발생할 수 있기 때문이다.

좌표계변환단계(S6)는 상기 지도 내에서 생성된 경로가 잔디깎기 로봇(1)이 주행하는 기준이 되는 좌표계로 변환되어 잔디깎기 로봇에 입력되는 단계일 수 있다.

좌표계 변환단계(S6)는 지도의 입력방식과 상관없이 오차를 줄이기 위해 수행될 수 있다. 도 6에서는 주행방법 결정단계(S5) 이후에 수행되는 것으로 표현하였지만 이에 제한되는 것은 아니고, 지도생성단계(S1) 또는 경로생성단계(S4) 보다는 뒤에 수행되는 것이 바람직하다.

실행단계(S7)는 작업을 수행하는 단계로서, 상술한 과정들을 통해 결정된 주행방법에 따라 작업을 수행하는 단계일 수 있다.

상술한 과정은 복수 개의 잔디깎기 로봇(1)이 사용되는 경우 각각의 잔디깎기 로봇(1)이 담당하는 영역내에서 개별적으로 이루어질 수 있다.

즉, 도 5에서 도시된 바와 같이 잔디깎기 로봇(1)이 2대가 사용되는 경우 작업대상영역이 2개로 분할될 수 있고 분할된 작업대상영역 각각에서 잔디깎기 로봇(1)이 서로 동선이 겹쳐지지 않게 작업을 수행할 수 있다. 이때 각각의 잔디깎기 로봇(1)은 각자 지도생성단계(S1), 절삭길이 결정단계(S3), 경로생성단계(S4), 주행방법 결정단계(S5), 좌표계변환단계(S6) 및/또는 실행단계(S7)가 수행될 수 있다.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1: 잔디깎기 로봇
10: 아우터 커버 20: 이너 바디 23: 수용부
10a: 범퍼부 10b: 휀더부 10c: 손잡이부 11: 개폐부 12: 센서부
50: 구동부 51: 후륜부 52: 전륜부
30: 작업부
31: 블레이드 32: 회전판 33: 보호커버 34: 모터 35: 동력전달부
35a: 홈 32a : 돌출부

Claims (12)

1. 작업 대상 영역의 지도를 생성하는 지도 생성 단계;
   입력된 패턴에 기초하여 상기 지도 내의 위치에 따른 잔디의 절삭 길이를 결정하는 절삭길이 결정 단계;
   상기 패턴을 형성하기 위한 경로를 생성하는 경로 생성 단계;
   상기 경로 생성 단계에서 생성된 경로상에서 충전대로부터 가장 먼 곳에서부터 주행을 시작하는 방법을 선택하는 주행방법 결정 단계; 및
   결정된 주행방법에 따라 작업을 수행하는 실행 단계;를 포함하는 잔디깎기 로봇의 제어방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 지도 생성 단계는 잔디가 존재하는 상기 작업 대상 영역과 잔디가 존재하지 않는 비작업영역의 경계를 포함하는 지도를 생성하는 것을 특징으로 하는 잔디깎기 로봇의 제어방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 절삭길이 결정 단계에서 스케줄 정보에 따라 상기 스케줄 정보에 대응되는 기 입력된 패턴이 자동으로 입력되는 잔디깎기 로봇의 제어방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 경로 생성 단계는 상기 잔디깎기 로봇의 배터리 잔량에 기초하여 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 잔디깎기 로봇의 제어방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 경로 생성 단계는 잔디깎기 로봇의 대수 및 충전대의 위치를 포함하는 작업정보가 입력되면 상기 작업정보에 기초하여 수행되는 잔디깎기 로봇의 제어방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 경로 생성 단계는 2대 이상의 잔디깎기 로봇이 사용되는 경우 상기 작업대상영역을 분할하여 각각의 잔디깎기 로봇이 분할된 상기 작업대상영역을 나누어 작업을 수행하는 잔디깎기 로봇의 제어방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 주행방법 결정 단계에서 2대 이상의 잔디깎기 로봇이 사용되는 경우 각각의 잔디깎기 로봇의 경로가 겹치지 않도록 주행하는 방법이 선택되는 잔디깎기 로봇의 제어방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 주행방법 결정단계에서 배터리 잔량으로 작업대상영역의 작업을 완료할 수 없다고 판단되면 상기 배터리 잔량에 기초하여 상기 경로에서 작업대상영역의 작업을 일부 완료한 뒤 상기 충전대로 복귀하여 충전 후 다시 작업을 수행하는 잔디깎기 로봇의 제어방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 주행방법 결정단계에서 작업이 일부 완료되는 위치는 잔디깎기 로봇이 상기 충전대와 가장 가깝도록 주행방법을 결정하는 잔디깎기 로봇의 제어방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 지도에서 생성된 경로가 상기 잔디 깎기 로봇의 좌표계로 변환하여 입력되는 좌표계 변환 단계;를 더 포함하는 잔디깎기 로봇의 제어방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 실행단계는 2대 이상의 잔디깎기 로봇이 사용되는 경우 각각의 잔디깎기 로봇의 위치 및 경로를 수신하는 중계부에 의해 잔디깎기 로봇간의 중복 작업을 방지하도록 제어하는 잔디깎기 로봇의 제어방법.
12. 제1항에 있어서,
    상기 실행단계에서 잔디깎기 로봇은 잔디를 깎는 작업부에 구비되는 블레이드의 회전방향에 따라 잔디의 절삭길이를 구분하도록 작업하는 잔디깎기 로봇의 제어방법.

Images