KR20210085398A - 이동 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음성을 인식하고 디스플레이 방향을 제어하는 이동 로봇에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇은, 본체, 상기 본체를 구동하는 구동부, 상기 본체의 상측에 부착되고, 회전 및 착탈이 가능한 커버 모듈, 및 본체를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 커버 모듈로부터 음성을 수집하고, 상기 수집된 음성이 기설정된 음성 입력에 대응되면, 상기 커버 모듈이 상기 수집된 음성이 발화된 방향으로 향하도록 제어한다. 이에 따라, 이동 로봇과 사용자 사이에, 감성 인터렉션이 가능하도록 한다.

Description

이동 로봇{Moving robot}

본 발명은 이동 로봇이동 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 사용자의 음성을 인식하여 설정된 음성에 해당하는 경우, 음성이 발화된 방향으로 디스플레이를 회전하여 관련 정보를 표시하도록 제어하는 이동 로봇에 관한 것이다.

현재 청소용 로봇과 같이, 청소 기능 중심의 가사 서비스 로봇이 보편화되고, 상용화되고 있다. 또한, 청소용 로봇 이외에도, 공기 청정기 로봇, 잔디 로봇 등과 같이 주행 기술을 기반으로 하는 가사 로봇 제품군이 개발되면서, 가사 서비스 로봇의 영역이 점차 확대되고 있다.

또한, 최근에는, 인공지능 스피커와 같이 사용자의 음성을 인식하고, 관련된 정보를 검색하여 맞춤형 서비스를 제공하는 다양한 전자 기기 제품도 보급되면서, 전자 기기와 사용자와의 감성 인터렉션의 중요성도 점차 높아지고 있다.

그러나, 청소용 로봇과 같이, 이미 널리 보급된 로봇의 경우, 자동으로 청소를 수행하는 기능만을 포함하고 있으며, 사용자와의 감성 인터렉션이 불가능하다는 문제점이 있다. 이러한 사용자와의 감성 인터렉션을 위해, 별도의 로봇을 구입하는 경우, 비용 측면에서 경제적이지 못하다는 문제점도 있다.

종래의 청소용 로봇은, 사용자에게 정보를 제공함에 있어, 일반적인 UI를 통해 단순 정보만을 제공하여, 사용자와 감성 소통을 할 수 없다는 문제가 있다. 본 발명의 해결 과제는 이러한 문제를 해결하려는 것이다.

종래의 청소용 로봇은, 사용자가 청소나 로봇과 근접해 있지 않은 경우, 청소나 로봇과 관련한 정보를 쉽게 확인하기가 어렵다는 문제가 있다. 본 발명의 해결 과제는 이러한 문제를 해결하려는 것이다.

또한, 새로운 기능이나 UI를 포함하는 로봇을 구비하려 할 때, 사용자는 기존의 청소용 로봇을 활용하지 못한다는 문제가 있다. 본 발명의 해결 과제는 이러한 문제를 해결하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 해결 과제는, 이동 로봇의 활용 범위를 확대하려는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇은, 본체, 상기 본체를 구동하는 구동부, 상기 본체의 상측에 부착되고, 회전 및 착탈이 가능한 커버 모듈, 및 본체를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 커버 모듈로부터 음성을 수집하고, 상기 수집된 음성이 기설정된 음성 입력에 대응되면, 상기 커버 모듈이 상기 수집된 음성이 발화된 방향으로 향하도록 제어한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇에서, 상기 본체는, 상기 커버 모듈과 연결되고, 상기 커버 모듈의 상하 회전 또는 좌우 회전이 가능하도록 하는 회전부, 상기 회전부에 연결된 제1 모터 및 제2 모터를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 제1 모터를 구동하여 상기 커버부의 상하 회전을 제어하고, 상기 제2 모터를 구동하여 상기 커버부의 좌우 회전을 제어하여, 상기 디스플레이가 상기 음성이 발화된 방향으로 향하도록 제어하거나, 상기 제1 모터를 구동하여 상기 커버부의 상하 회전을 제어하고, 상기 구동부를 구동하여 상기 본체의 좌우 회전을 제어하여, 상기 디스플레이가 상기 음성이 발화된 방향으로 향하도록 제어한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇에서, 본체는, 전원을 공급하는 전원부를 포함하고, 커버 모듈은, 회전부에 형성된 전극을 통해 상기 전원부로부터 전원을 공급받는다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇에서, 프로세서는, 복수의 마이크 각각을 통해 획득되는 각각의 음성 입력의 시간 차이를 검출하고, 상기 검출된 시간 차이를 이용하여 상기 음성이 발화된 방향을 파악한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇은, 디스플레이가 상기 음성이 발화된 방향을 향한 상태에서, 깊이 데이터를 포함하는 이미지를 획득하는 카메라를 더 포함하고, 프로세서는, 상기 획득된 이미지를 이용하여 음성을 발화한 대상을 인식한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇에서, 프로세서는, 디스플레이에서 표정 정보, 상태 정보, 명령 정보 중 적어도 하나 이상이 표시되도록 제어한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 로봇에서, 상기 커버 모듈은, 일부가 내측으로 함몰된 형태의 디스플레이 수용부를 구비하며, 상기 디스플레이는 상기 디스플레이 수용부에 형성되고, 상기 디스플레이 수용부는, 상기 디스플레이의 일측과 연결되어, 상기 디스플레이가 상기 커버 모듈의 일측을 회전 중심점으로 하여, 팝업 회동 또는 은닉 회동이 가능하도록 한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 로봇에서, 상기 본체는, 먼지통이 착탈 가능하게 결합될 수 있는 먼지통 수용부를 구비하고, 상기 커버 모듈은, 회전에 의해, 선택적으로 상기 먼지통 수용부를 노출하거나 커버하는 형태로 배치된다.

본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇은, 자동으로 주행하는 본체, 상기 본체를 구동하는 구동부, 상기 본체의 상측에 부착되고, 회전 및 착탈이 가능한 커버 모듈, 및 본체를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 커버 모듈로부터 음성을 수집하고, 상기 수집된 음성이 기설정된 음성 입력에 대응되면, 상기 커버 모듈이 상기 수집된 음성이 발화된 방향으로 향하도록 제어한다. 따라서, 이동 로봇과 사용자 사이에, 감성 인터렉션이 가능하도록 하는 효과가 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇에서, 본체는 전원을 공급하는 전원부를 포함하고, 커버 모듈은 본체에서 회전 및 착탈이 가능하고, 회전부에 형성된 전극을 통해 상기 전원부로부터 전원을 공급받는다. 따라서, 기존에 사용하던 이동 로봇에서 일분 커버 모듈의 교체만으로, 사용자와 감성 인터렉션이 가능한 기기로 변경할 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇에서, 프로세서는 복수의 마이크 각각을 통해 획득되는 각각의 음성 입력의 시간 차이를 검출하고, 상기 검출된 시간 차이를 이용하여 상기 음성이 발화된 방향을 파악한다. 따라서, 음성이 발화된 방향을 파악함에 있어, 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇은, 디스플레이가 상기 음성이 발화된 방향을 향한 상태에서, 깊이 데이터를 포함하는 이미지를 획득하는 카메라를 더 포함하고, 프로세서는 상기 획득된 이미지를 이용하여 음성을 발화한 대상을 인식한다. 따라서, 음성을 발화한 대상을 정확하게 인식할 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇에서, 프로세서는 디스플레이에서 표정 정보, 상태 정보, 명령 정보 중 적어도 하나 이상이 표시되도록 제어한다. 따라서, 사용자가 정보를 손쉽게 파악할 수 있고, 반려 동물에서와 같이 친근감을 느낄 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 이동 로봇의 일 예인 로봇 청소기를 보인 사시도이다.
도 2는, 도 1에 도시된 로봇 청소기의 평면도이다.
도 3은, 도 1에 도시된 로봇 청소기의 측면도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 5a 내지 도 5b는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇을 도시하는 도면이다.
도 6a 내지 도 6b는, 도 5의 이동 로봇에서 커버 모듈의 회전 동작을 설명하는 도면이다.
도 7a 내지 도 7b는, 도 5의 이동 로봇에서 디스플레이가 바라보는 방향 제어의 일 실시예를 설명하는 도면과 플로우차트이다.
도 8a 내지 도 8b는, 도 5의 이동 로봇에서 디스플레이가 바라보는 방향 제어의 다른 실시예를 설명하는 도면과 플로우차트이다.
도 9는, 도 5의 이동 로봇에서 회전부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 10은, 도 5의 이동 로봇에서 디스플레이에 정보가 표시되는 일 예를 도시하는 도면이다.
도 11a 내지 도 11b는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 로봇을 도시하는 도면이다.
도 12a 내지 도 12b는, 도 11의 이동 로봇에서 디스플레이가 바라보는 방향 제어의 일 실시예를 설명하는 도면과 플로우차트이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 설명에서는 이동 로봇(1000)의 일 예로 이동 로봇(100)을 중심으로 설명하고, 도 1 내지 도 3에는 이동 로봇(100)의 하나인 로봇 청소기(100)의 예시를 구체화하나, 본 발명의 적용 대상은 이에 제한될 필요없이, 다양한 이동 로봇(1000)에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은, 이동 로봇, 청소기, 냉장고, 의류 처리 장치(세탁기, 의류건조기, 의류 리프레셔 등), 공기조화기(에어컨 등), 난방 장치(보일러 등), 조리 기기, 조명 기기 등의 장치에 적용될 수 있다. 본 발명은 TV 등의 디스플레이 장치에도 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기(100)의 일 예를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 로봇 청소기(100)의 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 로봇 청소기(100)의 측면도이다.

참고로, 본 명세서에서는 이동 로봇, 로봇 청소기 및 자율 주행을 수행하는 청소기가 동일한 의미로 사용될 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 로봇 청소기(100)는 일정 영역을 스스로 주행하면서 바닥을 청소하는 기능을 수행한다. 여기서 말하는 바닥의 청소에는, 바닥의 먼지(이물질을 포함한다)를 흡입하거나 바닥을 걸레질하는 것이 포함된다.

로봇 청소기(100)는 청소기 본체(110), 흡입 유닛(120), 센싱 유닛(130) 및 먼지통(140)을 포함한다.

청소기 본체(110)에는 로봇 청소기(100)의 제어를 위한 제어부(미도시) 및 로봇 청소기(100)의 주행을 위한 휠 유닛(111)이 구비된다. 휠 유닛(111)에 의해 로봇 청소기(100)는 전후좌우로 이동되거나 회전될 수 있다.

휠 유닛(111)은 메인 휠(111a) 및 서브 휠(111b)을 포함한다.

메인 휠(111a)은 청소기 본체(110)의 양측에 각각 구비되어, 제어부의 제어 신호에 따라 일 방향 또는 타 방향으로 회전 가능하게 구성된다. 각각의 메인 휠(111a)은 서로 독립적으로 구동 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 메인 휠(111a)은 서로 다른 모터에 의해서 구동될 수 있다.

서브 휠(111b)은 메인 휠(111a)과 함께 청소기 본체(110)를 지지하며, 메인 휠(111a)에 의한 로봇 청소기(100)의 주행을 보조하도록 이루어진다. 이러한 서브 휠(111b)은 후술하는 흡입 유닛(120)에도 구비될 수 있다.

살펴본 바와 같이, 제어부가 휠 유닛(111)의 구동을 제어함으로써, 로봇 청소기(100)는 바닥을 자율 주행하도록 이루어진다.

한편, 청소기 본체(110)에는 로봇 청소기(100)에 전원을 공급하는 배터리(미도시)가 장착된다. 배터리는 충전 가능하게 구성되며, 청소기 본체(110)의 저면부에 착탈 가능하게 구성될 수 있다.

흡입 유닛(120)은 청소기 본체(110)의 일측으로부터 돌출된 형태로 배치되어, 먼지가 포함된 공기를 흡입하도록 이루어진다. 상기 일측은 상기 청소기 본체(110)가 정방향(F)으로 주행하는 측, 즉 청소기 본체(110)의 앞쪽이 될 수 있다.

본 도면에서는, 흡입 유닛(120)이 청소기 본체(110)의 일측에서 전방 및 좌우 양측방으로 모두 돌출된 형태를 가지는 것을 보이고 있다. 구체적으로, 흡입 유닛(120)의 전단부는 청소기 본체(110)의 일측으로부터 전방으로 이격된 위치에 배치되고, 흡입 유닛(120)의 좌우 양단부는 청소기 본체(110)의 일측으로부터 좌우 양측으로 각각 이격된 위치에 배치된다.

청소기 본체(110)가 원형으로 형성되고, 흡입 유닛(120)의 후단부 양측이 청소기 본체(110)로부터 좌우 양측으로 각각 돌출 형성됨에 따라, 청소기 본체(110)와 흡입 유닛(120) 사이에는 빈 공간, 즉 틈이 형성될 수 있다. 상기 빈 공간은 청소기 본체(110)의 좌우 양단부와 흡입 유닛(120)의 좌우 양단부 사이의 공간으로서, 로봇 청소기(100)의 내측으로 리세스된 형태를 가진다.

상기 빈 공간에 장애물이 끼이는 경우, 로봇 청소기(100)가 장애물에 걸려 움직이지 못하는 문제가 초래될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 커버부재(129)가 상기 빈 공간의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수 있다. 커버부재(129)는 청소기 본체(110) 또는 흡입 유닛(120)에 구비될 수 있다. 본 실시예에서는, 흡입 유닛(120)의 후단부 양측에 각각 커버부재(129)가 돌출 형성되어, 청소기 본체(110)의 외주면을 덮도록 배치된 것을 보이고 있다.

커버부재(129)는 상기 빈 공간, 즉 청소기 본체(110)와 흡입 유닛(120) 간의 빈 공간의 적어도 일부를 메우도록 배치된다. 따라서, 상기 빈 공간에 장애물이 끼이는 것이 방지되거나, 상기 빈 공간에 장애물이 끼이더라도 장애물로부터 용이하게 이탈 가능한 구조가 구현될 수 있다.

흡입 유닛(120)에서 돌출 형성된 커버부재(129)는 청소기 본체(110)의 외주면에 지지될 수 있다. 만일, 커버부재(129)가 청소기 본체(110)에서 돌출 형성되는 경우라면, 커버부재(129)는 흡입 유닛(120)의 후면부에 지지될 수 있다. 상기 구조에 따르면, 흡입 유닛(120)이 장애물과 부딪혀 충격을 받았을 때, 그 충격의 일부가 청소기 본체(110)로 전달되어 충격이 분산될 수 있다.

흡입 유닛(120)은 청소기 본체(110)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 흡입 유닛(120)이 청소기 본체(110)로 분리되면, 분리된 흡입 유닛(120)을 대체하여 걸레 모듈(미도시)이 청소기 본체(110)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 사용자는 바닥의 먼지를 제거하고자 하는 경우에는 청소기 본체(110)에 흡입 유닛(120)을 장착하고, 바닥을 닦고자 하는 경우에는 청소기 본체(110)에 걸레 모듈을 장착할 수 있다.

흡입 유닛(120)이 청소기 본체(110)에 장착시, 상술한 커버부재(129)에 의해 상기 장착이 가이드될 수 있다. 즉, 커버부재(129)가 청소기 본체(110)의 외주면을 덮도록 배치됨으로써, 청소기 본체(110)에 대한 흡입 유닛(120)의 상대적 위치가 결정될 수 있다.

청소기 본체(110)에는 센싱 유닛(130)이 배치된다. 도시된 바와 같이, 센싱 유닛(130)은 흡입 유닛(120)이 위치하는 청소기 본체(110)의 일측, 즉 청소기 본체(110)의 앞쪽에 배치될 수 있다.

센싱 유닛(130)은 청소기 본체(110)의 상하 방향으로 흡입 유닛(120)과 오버랩되도록 배치될 수 있다. 센싱 유닛(130)은 흡입 유닛(120)의 상부에 배치되어, 로봇 청소기(100)의 가장 앞쪽에 위치하는 흡입 유닛(120)이 장애물과 부딪히지 않도록 전방의 장애물이나 지형지물 등을 감지하도록 이루어진다.

센싱 유닛(130)은 이러한 감지 기능 외의 다른 센싱 기능을 추가로 수행하도록 구성된다. 이에 대하여는 뒤에서 자세히 설명하기로 한다.

청소기 본체(110)에는 카메라(135)가 배치된다. 도시된 바와 같이, 카메라(135)는 흡입 유닛(120)이 위치하는 청소기 본체(110)의 일측, 즉 청소기 본체(110)의 앞쪽에 배치될 수 있다.

카메라(135)는 청소기 본체(110)의 상하 방향으로 흡입 유닛(120)과 오버랩되도록 배치될 수 있다. 카메라(135)는 흡입 유닛(120)의 상부에 배치되어, 로봇 청소기(100)의 가장 앞쪽에 위치하는 흡입 유닛(120)이 장애물과 부딪히지 않도록 전방의 장애물이나 지형지물 등을 감지하도록 이루어진다.

카메라(135)는 이러한 감지 기능 외의 다른 정보 검출 기능을 추가로 수행하도록 구성된다. 이에 대하여는 뒤에서 자세히 설명하기로 한다.

청소기 본체(110)에는 먼지통 수용부(113)가 구비되며, 먼지통 수용부(113)에는 흡입된 공기 중의 먼지를 분리하여 집진하는 먼지통(140)이 착탈 가능하게 결합된다. 도시된 바와 같이, 먼지통 수용부(113)는 청소기 본체(110)의 타측, 즉 청소기 본체(110)의 뒤쪽에 형성될 수 있다.

먼지통(140)의 일부는 먼지통 수용부(113)에 수용되되, 먼지통(140)의 다른 일부는 청소기 본체(110)의 후방[즉, 정방향(F)에 반대되는 역방향(R)]을 향하여 돌출되게 형성될 수 있다.

먼지통(140)에는 먼지가 포함된 공기가 유입되는 입구(140a)와 먼지가 분리된 공기가 배출되는 출구(140b)가 형성되며, 먼지통 수용부(113)에 먼지통(140)이 장착시 입구(140a)와 출구(140b)는 먼지통 수용부(113)의 내측벽에 형성된 제1개구(110a) 및 제2개구(110b)와 각각 연통되도록 구성된다.

청소기 본체(110) 내부의 흡기유로는 연통부(120b")와 연통되는 유입구(미도시)부터 제1개구(110a)까지의 유로에 해당하며, 배기유로는 제2개구(110b)부터 배기구(112)까지의 유로에 해당한다.

이러한 연결관계에 따라, 흡입 유닛(120)을 통하여 유입된 먼지가 포함된 공기는 청소기 본체(110) 내부의 흡기유로를 거쳐, 먼지통(140)으로 유입되고, 먼지통(140)의 필터 내지는 사이클론을 거치면서 공기와 먼지가 상호 분리된다. 먼지는 먼지통(140)에 집진되며, 공기는 먼지통(140)에서 배출된 후 청소기 본체(110) 내부의 배기유로를 거쳐 최종적으로 배기구(112)를 통하여 외부로 배출된다.

한편, 자율 주행을 수행하는 청소기는 다양한 조건을 갖는 장애물 환경에 진입하더라도, 3차원 좌표 정보에 대한 샘플링 결과를 이용하여 장애물 환경의 형태를 검출함으로써, 검출된 장애물 환경에 대한 적절한 주행경로를 설정할 수 있다.

또한, 자율 주행을 수행하는 청소기는 복수의 층으로 형성된 격자지도를 획득함으로써, 본체의 위치를 보다 정확하게 검출할 수 있다.

또한, 자율 주행을 수행하는 청소기는 제어부의 성능을 유지하면서도 3차원 좌표 정보를 빠르게 처리할 수 있으므로, 제작 비용의 향상을 방지할 수 있다.

또한, 자율 주행을 수행하는 청소기는 장애물 환경에 대한 적절한 주행경로를 설정함으로써, 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있으므로, 전력효율이 증가된 청소기를 제공할 수 있다.

이하의 도 4에서는 가전 기기(1000)(예를 들어, 이동 로봇(100))의 구성요소와 관련된 일 실시예가 설명된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 가전 기기(1000)(예를 들어, 이동 로봇)는, 통신부(1100), 입력부(1200), 구동부(1300), 센싱부(1400), 출력부(1500), 전원부(1600), 메모리(1700), 제어부(1800) 및 카메라(1900) 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

이때, 도 4에 도시한 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 가전 기기(1000)(예를 들어, 이동 로봇)가 구현될 수 있음은 물론이다. 이하, 각 구성요소들에 대해 살펴보기로 한다.

우선, 전원부(1600)는 외부 상용 전원에 의해 충전 가능한 배터리를 구비하여 가전 기기(1000)(예를 들어, 이동 로봇) 내로 전원을 공급한다. 전원부(1600)는 가전 기기(1000)(예를 들어, 이동 로봇)에 포함된 각 구성들에 구동 전원을 공급하여, 가전 기기(1000)(예를 들어, 이동 로봇)가 주행하거나 특정 기능을 수행하는데 요구되는 동작 전원을 공급할 수 있다.

이때, 제어부(1800)는 배터리의 전원 잔량을 감지할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1800)는, 이동 로봇(100)의 전원 잔량이 부족하면 외부 상용 전원과 연결된 충전대로 이동하도록 제어하여, 충전대로부터 충전 전류를 공급받아 배터리를 충전할 수 있다. 배터리는 배터리 감지부와 연결되어 배터리 잔량 및 충전 상태가 제어부(1800)에 전달될 수 있다. 출력부(1500)은 제어부(1800)에 의해 상기 배터리 잔량을 화면에 표시할 수 있다.

한편, 가전 기기(1000) 중 이동 로봇(100)은 구동부(1300)를 더 포함할 수 있다. 구동부(1300)는 모터를 구비하여, 상기 모터를 구동함으로써, 좌, 우측 주바퀴를 양 방향으로 회전시켜 본체를 회전 또는 이동시킬 수 있다. 구동부(1300)는 이동 로봇(100)의 본체를 전후좌우로 진행시키거나, 곡선주행시키거나, 제자리 회전시킬 수 있다.

한편, 입력부(1200)는 사용자로부터 가전 기기(1000)(예를 들어, 로봇 청소기)에 대한 각종 제어 명령을 입력받는다. 입력부(1200)는 하나 이상의 버튼을 포함할 수 있고, 예를 들어, 입력부(1200)는 확인버튼, 설정버튼 등을 포함할 수 있다. 확인버튼은 가전 기기(1000)의 각종 정보를 확인하는 명령을 사용자로부터 입력받기 위한 버튼이다. 설정버튼은 상기 정보들을 설정하는 명령을 사용자로부터 입력받기 위한 버튼이다.

또한, 입력부(1200)는 이전 사용자 입력을 취소하고 다시 사용자 입력을 받기 위한 입력재설정버튼을 포함할 수 있다. 입력부(1200)는 기 설정된 사용자 입력을 삭제하기 위한 삭제버튼울 포함할 수 있다. 입력부(1200)는 작동 모드를 설정하거나 변경하는 버튼을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이동 로봇(100)의 입력부(1200)는 충전대로 복귀하도록 하는 명령을 입력받는 버튼을 더 포함할 수 있다.

또한, 입력부(1200)는 하드 키나 소프트 키, 터치패드 등으로 설치될 수 있다. 또, 입력부(1200)는 출력부(1500)와 함께 터치 스크린의 형태를 가질 수 있다. 입력부(1200)는 음성 명령을 입력받는 음성 인식 센서를 포함할 수 있다.

한편, 출력부(1500)는, 각종 정보를 시각적으로 출력할 수 있다. 출력부(1500)는 디스플레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이동 로봇(100)의 출력부(1500)는 배터리 상태 또는 주행 방식 등을 화면에 표시할 수 있다.

또한, 출력부(1500)는, 센싱부(1400)가 검출한 가전 기기(1000)(예를 들어, 이동 로봇) 내부의 상태 정보를 출력할 수 있다. 출력부(1500)는 가전 기기(1000)(예를 들어, 이동 로봇)에 포함된 각 구성들의 현재 상태를 출력할 수 있다. 또, 출력부(1500)는 센싱부(1400)가 검출한 외부의 상태 정보를 출력할 수 있다. 예를 들어, 이동 로봇(100)의 출력부(1500)는 장애물 정보, 위치 정보, 지도 정보 등을 화면에 디스플레이할 수 있다. 출력부(1500)는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 중 어느 하나의 소자로 형성된 디스플레이를 포함할 수 있다.

출력부(1500)는, 각종 정보를 청각적으로 출력할 수 있다. 출력부(1500)는 음향 출력 수단을 포함할 수 있다. 출력부(1500)는 제어부(1800)에 의해 수행되는 가전 기기(1000)(예를 들어, 이동 로봇)의 동작 과정 또는 동작 결과를 청각적으로 출력하는 음향 출력 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 출력부(1500)는 제어부(1800)에 의해 생성된 경고 신호에 따라 외부에 경고음을 출력할 수 있다.

이때, 음향 출력 수단은 비퍼(beeper), 스피커 등의 음향을 출력하는 수단일 수 있고, 출력부(1500)는 메모리(1700)에 저장된 소정의 패턴을 가진 오디오 데이터 또는 메시지 데이터 등을 이용하여 음향 출력 수단을 통해 외부로 출력할 수 있다.

한편, 통신부(1100)는 단말 장치 및/또는 특정 영역 내 위치한 다른 기기(주변 기기)와 유선, 무선, 위성 통신 방식들 중 하나의 통신 방식으로 연결되어 신호와 데이터를 송수신한다. 본 설명에서는, 본 발명이 적용되는 기준이 되는 가전 기기(1000)의 주변 또는 네트워크 내의 다른 기기를 '주변 기기'로 지칭할 수 있다.

통신부(1100)는 특정 영역 내에 위치한 주변 기기와 데이터를 송수신할 수 있다. 이때, 주변 기기는 네트워크에 연결하여 데이터를 송수신할 수 있는 장치이면 어느 것이어도 무방하다. 일 예로, 주변 기기는, 이동 로봇, 공기 조화 장치, 난방 장치, 공기 정화 장치, 전등, TV, 자동차 등과 같은 장치일 수 있다. 또한, 상기 주변 기기는, 문, 창문, 수도 밸브, 가스 밸브 등을 제어하는 장치 등일 수 있다. 또한, 상기 주변 기기는, 온도, 습도, 기압, 가스 등을 감지하는 센서 등일 수 있다.

한편, 메모리(1700)는 로봇 청소기를 제어 또는 구동하는 제어 프로그램 및 그에 따른 데이터를 저장한다. 메모리(1700)는 오디오 정보, 영상 정보 등을 저장할 수 있다. 예를 들어, 이동 로봇(100)의 메모리(1700)는 장애물 정보, 위치 정보, 지도 정보 등을 저장할 수 있다. 또, 이동 로봇(100)의 메모리(1700)는 주행 패턴과 관련된 정보를 저장할 수 있다.

상기 메모리(1700)는 비휘발성 메모리를 주로 사용한다. 여기서, 상기 비휘발성 메모리(Non-Volatile Memory, NVM, NVRAM)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지할 수 있는 저장 장치로서, 일 예로, 롬(ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 마그네틱 컴퓨터 기억 장치(예를 들어, 하드 디스크, 디스켓 드라이브, 마그네틱 테이프), 광디스크 드라이브, 마그네틱 RAM, PRAM 등일 수 있다.

한편, 센싱부(1400)는, 외부 환경 정보를 감지할 수 있다. 센싱부(1400)는 외부 신호 감지 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이동 로봇(100)의 센싱부(1400)는, 전방 감지 센서, 낭떠러지 감지 센서, 하부 카메라 센서, 상부 카메라 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

외부 신호 감지 센서는 가전 기기(1000)(예를 들어, 이동 로봇)의 외부 신호를 감지할 수 있다. 외부 신호 감지 센서는, 일 예로, 적외선 센서(Infrared Ray Sensor), 초음파 센서(Ultra Sonic Sensor), RF 센서(Radio Frequency Sensor) 등일 수 있다.

가전 기기(1000)가 이동 로봇(100)인 경우를 예로 들어, 센싱부(1400)를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

예를 들어, 이동 로봇(100)은 외부 신호 감지 센서를 이용하여 충전대가 발생하는 안내 신호를 수신하여 충전대의 위치 및 방향을 확인할 수 있다. 이때, 충전대는 이동 로봇(100)이 복귀 가능하도록 방향 및 거리를 지시하는 안내 신호를 발신할 수 있다. 즉, 이동 로봇은 충전대로부터 발신되는 신호를 수신하여 현재의 위치를 판단하고 이동 방향을 설정하여 충전대로 복귀할 수 있다.

한편, 이동 로봇(100)의 전방 감지 센서는, 이동 로봇(100)의 전방, 구체적으로 이동 로봇(100)의 측면 외주면을 따라 일정 간격으로 설치될 수 있다. 전방 감지 센서는 이동 로봇(100)의 적어도 일 측면에 위치하여, 전방의 장애물을 감지하기 위한 것으로서, 전방 감지 센서는 이동 로봇(100)의 이동 방향에 존재하는 물체, 특히 장애물을 감지하여 검출 정보를 제어부(1800)에 전달할 수 있다. 즉, 전방 감지 센서는, 이동 로봇(100)의 이동 경로 상에 존재하는 돌출물, 집안의 집기, 가구, 벽면, 벽 모서리 등을 감지하여 그 정보를 제어부(1800)에 전달할 수 있다.

전방 감지 센서는, 일 예로, 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서, 지자기 센서 등일 수 있다. 이동 로봇(100)은 전방 감지 센서로 한 가지 종류의 센서를 사용하거나 필요에 따라 두 가지 종류 이상의 센서를 함께 사용할 수 있다.

일 예로, 초음파 센서는 일반적으로 원거리의 장애물을 감지하는 데에 주로 사용될 수 있다. 초음파 센서는 발신부와 수신부를 구비하여, 제어부(1800)는 발신부를 통해 방사된 초음파가 장애물 등에 의해 반사되어 수신부에 수신되는 지의 여부로 장애물의 존부를 판단하고, 초음파 방사 시간과 초음파 수신 시간을 이용하여 장애물과의 거리를 산출할 수 있다.

또한, 제어부(1800)는 발신부에서 방사된 초음파와, 수신부에 수신되는 초음파를 비교하여, 장애물의 크기와 관련된 정보를 검출할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1800)는 수신부에 더 많은 초음파가 수신될수록, 장애물의 크기가 큰 것으로 판단할 수 있다.

일 실시예에서, 복수(일 예로, 5개)의 초음파 센서가 이동 로봇(100)의 전방 측면에 외주면을 따라 설치될 수 있다. 이때, 바람직하게 초음파 센서는 발신부와 수신부가 교대로 이동 로봇의 전면에 설치될 수 있다.

즉, 발신부는 본체의 전면 중앙으로부터 좌, 우측에 이격되도록 배치될 수 있고, 수신부의 사이에 하나 또는 둘 이상의 발신부가 배치되어 장애물 등으로부터 반사된 초음파 신호의 수신 영역을 형성할 수 있다. 이와 같은 배치로 센서의 수를 줄이면서 수신 영역을 확장할 수 있다. 초음파의 발신 각도는 크로스토크(crosstalk) 현상을 방지하도록 서로 다른 신호에 영향을 미치지 아니하는 범위의 각을 유지할 수 있다. 또한, 수신부들의 수신 감도는 서로 다르게 설정될 수 있다.

또한, 초음파 센서에서 발신되는 초음파가 상향으로 출력되도록 초음파 센서는 일정 각도만큼 상향으로 설치될 수 있고, 이때, 초음파가 하향으로 방사되는 것을 방지하기 위해 소정의 차단 부재를 더 포함할 수 있다.

한편, 전방 감지 센서는, 전술한 바와 같이, 두 가지 종류 이상의 센서를 함께 사용할 수 있고, 이에 따라, 전방 감지 센서는 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서 등 중 어느 한 가지 종류의 센서를 사용할 수 있다.

일 예로, 전방 감지 센서는 초음파 센서 이외에 다른 종류의 센서로 적외선 센서를 포함할 수 있다.

*적외선 센서는 초음파 센서와 함께 이동 로봇(100)의 외주면에 설치될 수 있다. 적외선 센서 역시, 전방이나 측면에 존재하는 장애물을 감지하여 장애물 정보를 제어부(1800)에 전달할 수 있다. 즉, 적외선 센서는, 이동 로봇(100)의 이동 경로 상에 존재하는 돌출물, 집안의 집기, 가구, 벽면, 벽 모서리 등을 감지하여 그 정보를 제어부(1800)에 전달한다. 따라서, 이동 로봇(100)은 본체가 장애물과의 충돌없이 특정 영역 내에서 이동할 수 있다.

한편, 낭떠러지 감지 센서(또는 클리프 센서(Cliff Sensor))는, 다양한 형태의 광 센서를 주로 이용하여, 이동 로봇(100)의 본체를 지지하는 바닥의 장애물을 감지할 수 있다.

즉, 낭떠러지 감지 센서는, 바닥의 이동 로봇(100)의 배면에 설치되되, 이동 로봇(100)의 종류에 따라 다른 위치에 설치될 수 있음은 물론이다. 낭떠러지 감지 센서는 이동 로봇(100)의 배면에 위치하여, 바닥의 장애물을 감지하기 위한 것으로서, 낭떠러지 감지 센서는 상기 장애물 감지 센서와 같이 발광부와 수광부를 구비한 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서, PSD(Position Sensitive Detector) 센서 등일 수 있다.

일 예로, 낭떠러지 감지 센서 중 어느 하나는 이동 로봇(100)의 전방에 설치되고, 다른 두 개의 낭떠러지 감지 센서는 상대적으로 뒤쪽에 설치될 수 있다.

예를 들어, 낭떠러지 감지 센서는 PSD 센서일 수 있으나, 복수의 서로 다른 종류의 센서로 구성될 수도 있다.

PSD 센서는 반도체 표면저항을 이용해서 1개의 p-n접합으로 입사광의 단장거리 위치를 검출한다. PSD 센서에는 일축 방향만의 광을 검출하는 1차원 PSD 센서와, 평면상의 광위치를 검출할 수 있는 2차원 PSD 센서가 있으며, 모두 pin 포토 다이오드 구조를 가질 수 있다. PSD 센서는 적외선 센서의 일종으로서, 적외선을 이용하여, 적외선을 송신한 후 장애물에서 반사되어 돌아오는 적외선의 각도를 측정하여 거리를 측정한다. 즉, PSD 센서는 삼각측량방식을 이용하여, 장애물과의 거리를 산출한다.

PSD 센서는 장애물에 적외선을 발광하는 발광부와, 장애물로부터 반사되어 돌아오는 적외선을 수광하는 수광부를 구비하되, 일반적으로 모듈 형태로 구성된다. PSD 센서를 이용하여, 장애물을 감지하는 경우, 장애물의 반사율, 색의 차이에 상관없이 안정적인 측정값을 얻을 수 있다.

제어부(1800)는 낭떠러지 감지 센서가 지면을 향해 발광한 적외선의 발광신호와 장애물에 의해 반사되어 수신되는 반사신호 간의 적외선 각도를 측정하여, 낭떠러지를 감지하고 그 깊이를 분석할 수 있다.

한편, 제어부(1800)는 낭떠러지 감지 센서를 이용하여 감지한 낭떠러지의 지면 상태에 따라 통과 여부를 판단할 수 있고, 판단 결과에 따라 낭떠러지의 통과 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1800)은 낭떠러지 감지 센서를 통해 낭떠러지의 존재 여부 및 낭떠러지 깊이를 판단한 다음, 낭떠러지 감지 센서를 통해 반사 신호를 감지한 경우에만 낭떠러지를 통과하도록 한다.

다른 예로, 제어부(1800)은 낭떠러지 감지 센서를 이용하여 이동 로봇(100)의 들림 현상을 판단할 수도 있다.

한편, 하부 카메라 센서는, 이동 로봇(100)의 배면에 구비되어, 이동 중 하방, 즉, 바닥면(또는 피청소면)에 대한 이미지 정보를 획득한다. 하부 카메라 센서는, 다른 말로 옵티컬 플로우 센서(Optical Flow Sensor)라 칭하기도 한다. 하부 카메라 센서는, 센서 내에 구비된 이미지 센서로부터 입력되는 하방 영상을 변환하여 소정 형식의 영상 데이터를 생성한다. 생성된 영상 데이터는 메모리(1700)에 저장될 수 있다.

또한, 하나 이상의 광원이 이미지 센서에 인접하여 설치될 수 있다. 하나 이상의 광원은, 이미지 센서에 의해 촬영되는 바닥면의 소정 영역에 빛을 조사한다. 즉, 이동 로봇이 바닥면을 따라 특정 영역을 이동하는 경우에, 바닥면이 평탄하면 이미지 센서와 바닥면 사이에는 일정한 거리가 유지된다. 반면, 이동 로봇(100)이 불균일한 표면의 바닥면을 이동하는 경우에는 바닥면의 요철 및 장애물에 의해 일정 거리 이상 멀어지게 된다. 이때 하나 이상의 광원은 조사되는 빛의 양을 조절하도록 제어부(1800)에 의해 제어될 수 있다. 상기 광원은 광량 조절이 가능한 발광 소자, 예를 들어 LED(Light Emitting Diode) 등일 수 있다.

한편, 가전 기기(1000)는 카메라(1900)를 포함한다. 예를 들어, 이동 로봇(100)의 카메라(1900)는 로봇 청소기(100)의 상부 또는 하부에 배치되는 상부 카메라(센서) 또는 하부 카메라 (센서)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 이동 로봇(100)의 하부 카메라 센서를 이용하여, 제어부(1800)는 이동 로봇(100)의 미끄러짐과 무관하게 이동 로봇(100)의 위치를 검출할 수 있다. 이동 로봇(100)의 제어부(1800)은 하부 카메라 센서에 의해 촬영된 영상 데이터를 시간에 따라 비교 분석하여 이동 거리 및 이동 방향을 산출하고, 이를 근거로 이동 로봇(100)의 위치를 산출할 수 있다. 하부 카메라 센서를 이용하여 이동 로봇(100)의 하방에 대한 이미지 정보를 이용함으로써, 제어부(1800)는 다른 수단에 의해 산출한 이동 로봇(100)의 위치에 대하여 미끄러짐에 강인한 보정을 할 수 있다.

한편, 이동 로봇(100)의 상부 카메라 센서는 이동 로봇(100)의 상방이나 전방을 향하도록 설치되어 이동 로봇 주변을 촬영할 수 있다. 이동 로봇(100)이 복수의 상부 카메라 센서들을 구비하는 경우, 카메라 센서들은 일정 거리 또는 일정 각도로 이동 로봇(100)의 상부나 옆면에 형성될 수 있다.

도 5a 내지 도 5b는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇을 도시하는 도면이다. 도 5a는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 사시도를 나타낸 것이고, 도 5b는, 상기 이동 로봇의 후면을 나타낸 것이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇(200)은, 본체(210), 구동부(미도시), 커버 모듈(250) 및 프로세서(미도시)를 포함할 수 있다.

상기 본체(210) 내에는 구동부와 프로세서가 포함되고, 본체(210)의 일부에 커버 모듈(250)이 결합될 수 있다.

구동부는 본체를 구동하는 부분으로, 모터를 구비하여, 상기 모터를 구동함으로써, 좌, 우측 주바퀴를 양 방향으로 회전시켜 본체(210)를 회전 또는 이동시킬 수 있다. 구동부는 본체(210)를 전후좌우로 진행시키거나, 곡선주행시키거나, 제자리 회전시킬 수 있다.

프로세서는 본체를 제어하는 부분으로, 커버 모듈(250)로부터 음성을 수집하고, 상기 수집된 음성이 기설정된 음성 입력에 대응되면, 상기 커버 모듈(250)이 상기 수집된 음성이 발화된 방향으로 향하도록 제어할 수 있다.

커버 모듈(250)은 본체(210)의 상측에 부착되고, 본체(210)에서 회전할 수 있으며, 착탈이 가능한 구조를 갖는다.

특히, 상기 커버 모듈(250)은, 사용자의 음성을 수집하는 복수의 마이크(252), 정보를 표시하는 디스플레이(251), 대상을 촬영하여 이미지를 획득하는 카메라(253), 상기 디스플레이(251), 상기 복수의 마이크(252) 및 상기 카메라(253)의 동작을 제어하는 제어 회로(254)를 더 포함할 수 있다.

디스플레이(251)는 이동 로봇(200)과 관련하여 다양한 정보를 표시하는 장치이다.

디스플레이(251)는 이동 로봇(200)의 각종 정보를 시각적으로 출력할 수 있고, 터치 스크린의 형태를 가질 수 있다.

디스플레이는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 중 어느 하나의 형태일 수 있다.

디스플레이(251)는 일반적으로 이동 로봇(200)의 주행 방식, 배터리 상태, 내부의 각 구성들의 현재 상태 등을 출력할 수 있다.

또한, 디스플레이(251)는 사용자가 디스플레이의 터치 스크린을 터치하는 입력을 감지하여, 사용자로부터 명령을 직접 수신할 수 있다.

특히, 디스플레이(251)는 복수의 마이크(252)를 통해 사용자로부터 수집된 음성이 기설정된 음성 입력에 대응되면, 표정 정보, 상태 정보, 명령 정보 중 적어도 하나 이상을 표시할 수 있다.

복수의 마이크(252)는, 사용자의 음성을 인식할 수 있다. 이동 로봇(200)의 동작과 관련하여 사용자가 발화하는 음성을 수신하고, 수신한 음성을 프로세서로 전달하여 이동 로봇(200)의 동작 및 설정을 수행하도록 할 수 있다

복수의 마이크(252)는 음성의 발화 방향을 파악하기 위하여, 커버 모듈(250)의 복수의 지점에 이격되어 배치될 수 있다. 일 예로, 도 5a에 도시된 바와 같이, 커버 모듈(250) 내에서, 디스플레이(251)와 일정 간격 이격되어, 디스플레이(251)의 각 모서리 근처에 배치될 수 있다.

서로 상이한 위치에 이격되어 배치된 복수의 마이크(252)를 통해 음성 정보가 입력되면, 복수의 마이크(252)는 입력된 음성 정보를 커버 모듈(250)의 제어 회로(254)로 전송할 수 있다.

카메라(253)는 대상을 촬영하여 이미지를 얻을 수 있다. 카메라(253)는 청소기 본채에 배치된 카메라와 같이, 이동 로봇(200) 근처에 존재하는 장애물이나 지형지물 등을 감지할 수 있다. 카메라(253)는 일반적인 RGB 카메라일 수 있으나, 깊이 데이터를 측정할 수 있는 RGBD(Red,Green,Blue,Depth) 카메라일 수 있다.

카메라(253)는 도 5a에 도시된 바와 같이, 디스플레이(210)의 정면이 향하는 방향과 동일한 방향을 촬영하도록 배치될 수 있다. 이 경우 카메라(253)를 통해 획득한 정보를 바탕으로 디스플레이(210)가 향하는 방향에 있는 대상을 인식하고, 정보를 입력받으며, 대상의 움직임을 추적할 수 있다.

카메라(253)를 이용한 정보 입력, 대상 인식 및 대상의 움직임 추적과 관련한 자세한 내용은 후술한다.

제어 회로(254)는 상기 커버 모듈(250)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 커버 모듈(250)에 포함된 디스플레이(251), 복수의 마이크(252), 및 카메라(253)의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어 회로(254)는 본체(210)에 구비된 프로세서로부터 제어 신호를 수신하여, 상기 디스플레이(251), 복수의 마이크(252), 및 카메라(253)의 동작을 제어할 수도 있다.

도 5b를 참조하면, 제어 회로(254)는 디스플레이(251)의 후면부에 배치될 수 있고, 디스플레이(251)의 구동 회로와 일체형으로 구성될 수도 있다.

본체(210)는 먼지통(240)과 회전부(260)를 더 구비할 수 있다.

먼지통(240)은 흡입된 공기 중의 먼지를 분리하여 집진하는 공간을 형성하는 부분으로, 본체(210)의 일측에 형성된 먼지통 수용부(미도시)에 수용될 수 있다.

회전부(260)는 본체(210)의 일측에 형성되어, 커버 모듈(250)이 본체(210)와 결합될 수 있도록 하고, 커버 모듈(250)이 회전할 수 있도록 할 수 있다.

도 6a 내지 도 6b는, 도 5의 이동 로봇에서 커버 모듈의 회전 동작을 설명하는 도면이다.

회전부(260)에 의해 커버 모듈(250)은 본체(210)의 일측에 연결된 상태로, 상하좌우로 회전할 수 있다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 회전부(260)는 커버 모듈(250)이 본체(210)의 수평 방향을 기준으로 상하로 0도(도 6a의 (a))에서 90도(도 6a의 (c))까지 회전할 수 있는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 회전부(260)는 제1 힌지(미도시)를 포함하는 형태로 구성될 수 있고, 제1 힌지에는 상기 커버 모듈(250)이 상하 방향으로 회전할 수 있도록, 제1 모터(261)가 연결될 수 있다.

제1 모터(261)는 본체(210)의 프로세서에서 전송하는 제어 신호에 따라 구동하여, 커버 모듈(250)을 회전시킬 수 있다. 또는, 제1 모터(261)는 커버 모듈(250)의 제어 회로(254)로부터 제어 신호를 수신하여 구동될 수도 있다.

도 6b에 도시된 바와 같이, 회전부(260)는 커버 모듈(250)이 본체(210)의 정면 방향을 기준으로 좌우로 -90도(도 6b의 (b))에서 + 90도(도 6b의 (c))까지 회전할 수 있는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 회전부(260)는 제2 힌지(미도시)를 포함하는 형태로 구성될 수 있고, 제2 힌지에는 상기 커버 모듈(250)이 좌우 방향으로 회전할 수 있도록, 제2 모터(262)가 연결될 수 있다.

제2 모터(262)는 본체(210)의 프로세서에서 전송하는 제어 신호에 따라 구동하여, 커버 모듈(250)을 회전시킬 수 있다. 또는, 제2 모터(262)는 커버 모듈(250)의 제어 회로(254)로부터 제어 신호를 수신하여 구동될 수도 있다.

상기 제1 모터(261), 제1 힌지, 제2 모터(262), 및 제2 힌지가 회전부(260)에 모두 구비되는 경우, 상기 커버 모듈(260)은 본체(210)의 프로세서 또는 커버 모듈(250)의 제어 회로(254)의 제어에 의해 상하좌우로 회전할 수 있다.

도 7a 내지 도 7b는, 도 5의 이동 로봇에서 디스플레이가 바라보는 방향 제어의 일 실시예를 설명하는 도면과 플로우차트이다.

본체(210)의 프로세서는, 커버 모듈(250)에 구비된 복수의 마이크(242)로부터 수집한 음성 정보를 커버 모듈(250)의 제어 회로(254)로부터 수신하고, 상기 수집된 음성이 기설정된 음성 입력에 대응되면, 상기 커버 모듈(250)이 상기 수집된 음성이 발화된 방향으로 향하도록 제어할 수 있다.

프로세서는, 상기 복수의 마이크(242) 각각을 통해 획득되는 각각의 음성 입력의 시간 차이를 검출하고, 상기 검출된 시간 차이를 이용하여 상기 음성이 발화된 방향을 파악할 수 있다.

복수의 마이크(252)는 음성의 발화 방향을 파악하기 위하여, 커버 모듈(250)의 복수의 지점에 이격되어 배치될 수 있다. 커버 모듈(250) 내에서, 디스플레이(251)와 일정 간격 이격되어, 디스플레이(251)의 각 모서리 근처에 배치될 수 있다.

일 예로, 프로세서는 GCC(Generalized Cross Correlation) 알고리즘을 이용하여, 음성이 발화된 위치를 파악할 수 있다. GCC 알고리즘은 화자의 위치를 찾는데 보편적으로 많이 사용되는 알고리즘 중 하나이다.

제1 마이크와 제2 마이크가 동일 선상에 있다고 가정했을 때, 제1 마이크와 제2 마이크는 제1 거리(A)만큼 떨어져 있기 때문에, 제1 마이크와 화자(sound source) 사이의 거리보다 제2 마이크와 화자 사이 거리가 제2 거리(B)만큼 크게 된다. 그리고, 제1 마이크와 제2 마이크를 잇는 직선에 수직인 법선에 대해 화자가 제1 각도(θ)만큼 기울어져 있다고 가정하면, 그 각도(θ)는 아래의 수학식 1과 같이 삼각 함수법에 기초해 구할 수 있기 때문에, 음성이 발화된 방향을 쉽게 파악할 수가 있다.

(수학식 1) θ = arcsin(B/A)

즉, 이 같은 GCC 알고리즘은 2개의 마이크에 입력되는 음성의 시간 차이를 이용해 음성이 발화된 방향을 파악하는 방식이다. 다만, 이는 본 발명의 프로세서가 음성이 발화된 방향을 찾은 일 예로서 기재한 것일 뿐, 음성이 발화된 방향을 찾기 위하여, 관련 기술분야의 다양한 알고리즘이 적용될 수 있다.

본체(210)는 메모리(미도시)를 포함할 수 있다. 메모리에는 이동 로봇(200)을 제어 또는 구동하는 제어 프로그램 및 그에 따른 데이터가 저장된다. 또한, 메모리는, 오디오 정보, 영상 정보 등을 저장할 수 있으며, 기설정된 음성 정보, 표정 정보, 상태 정보, 명령 정보 등을 저장할 수 있다.

상기 기설정된 음성 입력 정보는, 이동 로봇(200)을 호출하거나, 이동 로봇(200)이 설정된 특정 동작을 수행할 수 있도록하는 기동어로써, 미리 설정된 단어 또는 문장 정보이다. 예를 들어, "청소기야", "로봇아", "하이 로봇" 등과 같은 일상적인 용어를 포함하는 단어 또는 문장 정보일 수 있다.

이러한 기동어는, 디스플레이(251)나 음성 입력을 통해 사용자로부터 직접 입력받을 수 있고, 이동 로봇(200)이 스마트 폰과 같은 외부 단말과 통신 가능한 인터페이스부(미도시)를 구비하는 경우, 외부 단말에 설치된 전용 애플리케이션 등을 통해 입력받을 수도 있다.

또는, 프로세서는 사용자로부터 이동 로봇(200)의 호칭이나 애칭을 입력받아 메모리에 저장하고, 수집된 음성 정보에 이러한 호칭이나 애칭이 포함되는 경우에도, 기동어가 포함된 것으로 판단할 수도 있다.

상기 표정 정보, 상태 정보, 명령 정보는 디스플레이(251)를 통해 출력될 수 있는 정보들이다.

프로세서는, 상기 수집된 음성이 기설정된 음성 입력에 대응되면, 회전부(260)에 구비된 제1 모터(261), 또는 제2 모터(262) 중 적어도 하나 이상을 제어하여, 커버 모듈(250)을 상기 음성이 발화된 방향으로 회전시킬 수 있다.

일 실시예로, 도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 프로세서는, 제1 모터(261)를 구동하여 커버 모듈(250)의 상하 회전을 제어하고, 제2 모터(262)를 구동하여 커버 모듈(250)의 좌우 회전을 제어하여, 디스플레이(251)가 음성이 발화된 방향으로 향하도록 제어할 수 있다.

음성 입력이 없는 상태에서는, 커버 모듈(250)이 본체(210)의 수평 방향을 기준으로 상하로 0도를 이루는 상태로, 즉, 커버 모듈(250)이 수직 위 방향을 향하는 상태로 이동 로봇(200)이 동작할 수 있다.

프로세서는, 수집된 음성이 기설정된 음성 입력에 대응되면, 도 7a의 (b)와 같이, 커버 모듈(250)이 본체(210)의 수평 방향을 기준으로 상하로 90도를 이루는 상태가 되도록, 제1 모터(261)를 제어할 수 있다.

제1 모터(261)에 의한 커버 모듈(250)의 회전이 모두 완료된 이후, 프로세서는, 제2 모터(262)를 구동하여 커버 모듈(250)의 좌우 회전을 제어하여, 디스플레이(251)가 음성이 발화된 방향으로 향하도록 제어할 수 있다.

이 경우, 본체(210)의 구동부는 동작하지 않으며, 본체(210)는 회전하지 않은 상태로, 커버 모듈(250)만 회전하여, 음성이 발화된 방향을 향할 수 있다.

도 7b는 이러한 디스플레이 방향 제어 동작에 관한 플로우 차트이다.

커버 모듈(250)의 복수의 마이크(252)에서 음성이 수집된다(S711).

프로세서는, 커버 모듈(250)의 제어 회로(254)로부터 수집한 음성 정보를 수신하고, 해당 음성 정보가 기설정된 음성 입력에 대응되는지 판단한다(S712).

기설정된 음성 입력에 대응되는 경우, 프로세서는, 수집된 음성이 발화된 방향을 파악한다(S713).

프로세서는, 제1 모터(261)를 구동하여, 커버 모듈(250)이 본체(210)의 수평 방향을 기준으로 상하로 90도를 이루는 상태가 되도록 커버 모듈(250)의 회전을 제어한다(S714).

이후, 프로세서는, 제2 모터(262)를 구동하여, 디스플레이(251)가 음성이 발화된 방향으로 향하도록, 커버 모듈(250)의 좌우 회전을 제어한다(S715).

도 8a 내지 도 8b는, 도 5의 이동 로봇에서 디스플레이가 바라보는 방향 제어의 다른 실시예를 설명하는 도면과 플로우차트이다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 프로세서는, 제1 모터(261)를 구동하여 커버 모듈(250)의 상하 회전을 제어하고, 구동부를 구동하여 본체(210)의 좌우 회전을 제어하여, 디스플레이(251)가 음성이 발화된 방향으로 향하도록 제어할 수 있다.

음성 입력이 없는 상태에서는, 커버 모듈(250)이 본체(210)의 수평 방향을 기준으로 상하로 0도를 이루는 상태로, 즉, 커버 모듈(250)이 수직 위 방향을 향하는 상태로 이동 로봇(200)이 동작할 수 있다.

프로세서는, 수집된 음성이 기설정된 음성 입력에 대응되면, 도 7b의 (b)와 같이, 커버 모듈(250)이 본체(210)의 수평 방향을 기준으로 상하로 90도를 이루는 상태가 되도록, 제1 모터(261)를 제어할 수 있다.

제1 모터(261)에 의한 커버 모듈(250)의 회전이 모두 완료된 이후, 프로세서는, 본체(210)의 구동부를 구동하여 본체(210)의 좌우 회전을 제어하여, 디스플레이(251)가 음성이 발화된 방향으로 향하도록 제어할 수 있다.

이 경우, 제2 모터(262)는 동작하지 않으며, 커버 모듈(250)은 좌우 방향으로는 회전하지 않는다. 본체(210)가 좌우로 회전하여 음성이 발화된 방향을 향할 수 있다.

도 8b는 이러한 디스플레이 방향 제어 동작에 관한 플로우 차트이다.

커버 모듈(250)의 복수의 마이크(252)에서 음성이 수집된다(S911).

프로세서는, 커버 모듈(250)의 제어 회로(254)로부터 수집한 음성 정보를 수신하고, 해당 음성 정보가 기설정된 음성 입력에 대응되는지 판단한다(S812).

기설정된 음성 입력에 대응되는 경우, 프로세서는, 수집된 음성이 발화된 방향을 파악한다(S813).

프로세서는, 제1 모터(261)를 구동하여, 커버 모듈(250)이 본체(210)의 수평 방향을 기준으로 상하로 90도를 이루는 상태가 되도록 커버 모듈(250)의 회전을 제어한다(S814).

이후, 프로세서는, 본체(210)의 구동부를 구동하여, 디스플레이(251)가 음성이 발화된 방향으로 향하도록, 본체(210)의 좌우 회전을 제어한다(S815).

또 다른 실시예로, 프로세서는, 도 7a에 도시된 바와 같이, 제1 모터(261)를 구동하여 커버 모듈(250)의 상하 회전을 제어하고, 제2 모터(262)를 구동하여 커버 모듈(250)의 좌우 회전을 제어하여, 디스플레이(251)가 음성이 발화된 방향으로 향하도록 제어할 수 있다.

이후, 프로세서는, 커버 모듈(250)과 본체(210)가 동시에 좌우 방향으로 회전하도록 제2 모터(262)와 구동부를 제어하여, 디스플레이(251)가 음성이 발화된 방향으로 고정된 채, 본체(210)의 정면도 음성이 발화된 방향으로 향할 수 있도록 제어할 수 있다. 이 경우, 커버 모듈(250)의 회전 방향과 본체(210)의 회전 방향은 서로 반대이며, 회전 각속도도 반대가 된다.

도 9는, 도 5의 이동 로봇에서 회전부의 구성을 도시하는 도면이다.

앞서, 도 6a와 도 6b와 관련하여 설명한 바와 같이, 회전부(260)는 커버 모듈(250)이 본체(210)의 수평 방향을 기준으로 상하로 0도에서 90도까지 회전할 수 있는 구조를 가질 수 있고, 커버 모듈(250)이 본체(210)의 정면 방향을 기준으로 좌우로 -90도에서 + 90도까지 회전할 수 있는 구조를 가질 수 있다.

또한, 커버 모듈(250)은 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 회전부(260)에 연결된 상태로 상하로 회전하면서, 회전에 의해, 선택적으로 상기 먼지통 수용부를 노출하거나 커버하는 형태로 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 커버 모듈(250)이, 상기 먼지통(240)이 상기 먼지통 수용부로부터 탈거가 가능하도록 상기 먼지통(240)의 상부를 개방하는 형태로 배치될 수 있고, 커버 모듈(250)이 하 방향으로 회전하여, 상기 먼지통 수용부에 결합된 상기 먼지통(240)의 상부를 덮는 형태로 배치될 수 있다.

커버 모듈(250)은 사용자로부터 입력 신호를 받아, 제1 모터(261)의 구동에 의해 개폐될 수 있으며, 커버 모듈(250)의 일측 또는 본체(210)의 일측에 구비된 기계식 버튼을 누름으로 인하여, 개폐될 수도 있다.

따라서, 회전부(260)에 연결된 커버 모듈(250)을 회전시켜, 먼지통(240)을 손쉽게 본체(210)로부터 탈거하고 결합시킬 수 있다.

한편, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 회전부(260)는 2개의 전극(+전극, -전극)을 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 2개의 전극은 일반적인 힌지 구조의 양 끝단에 형성될 수 있고, 전류가 통할 수 있는 금속 성분으로 이루어질 수 있다.

본체(210)는 전원을 공급하는 전원부(미도시)를 포함할 수 있고, 커버 모듈(250)은 회전부(260)에 형성된 2개의 전극을 통해 전원부로부터 전원을 공급받을 수 있다. 커버 모듈(250)의 디스플레이(251), 복수의 마이크(252), 카메라(253), 및 제어 회로(242)는, 회전부(260)에 형성된 전극을 통해 전원을 공급받아 동작할 수 있다.

한편, 커버 모듈(250)에는 별도의 모듈 전원부(미도시)가 포함될 수 있고, 상기 모듈 전원부를 통해 별도의 전원이 커버 모듈(250)로 공급될 수 있다.

이러한 경우에도, 회전부(260)에 구비된 힌지 구조의 양 끝단은 전류가 통할 수 있는 금속 성분으로 이루어지고, 양 끝단을 통해, 커버 모듈(250)의 모듈 전원부와 본체(210)의 전원부의 그라운드(ground, GND) 노드가 전기적으로 서로 접속될 수 있다.

따라서, 커버 모듈(25)과 본체(210)에 각각의 전원부가 구비되는 경우에도, 전원부에 의한 노이즈를 최소화할 수 있다.

도 10은, 도 5의 이동 로봇에서 디스플레이에 정보가 표시되는 일 예를 도시하는 도면이다.

프로세서는, 디스플레이(251)에서 표정 정보, 상태 정보, 명령 정보 중 적어도 하나 이상이 표시되도록 제어할 수 있다.

상기 표정 정보는 사람의 눈, 눈꺼풀 등의 이미지를 포함하는 정보일 수 있다. 또한, 표정 정보는 필요에 따라, 눈 모양, 눈꺼풀 모양, 눈썹 모양, 코 모양, 입 모양 등의 이미지를 포함하여, 웃는 표정, 우는 표정, 윙크하는 표정, 화난 표정, 놀란 표정 등과 같이 다양한 감정 상태 정보를 포함할 수 있다.

상기 상태 정보는, 이동 로봇(200)의 동작 상태, 청소 상태 등을 나타내는 정보를 포함할 수 있다.

상기 명령 정보는, 사용자가 음성으로 입력한 정보, 이동 로봇(200)의 동작과 관련하여 사용자가 이전에 설정한 입력 정보 등을 포함할 수 있다.

도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 프로세서는, 디스플레이(251)에 표정 정보가 표시되도록 제어할 수 있다.

프로세서는, 커버 모듈(250)로부터 수신한 음성이 기설정된 음성 입력에 대응되면, 커버 모듈(250)이 음성이 발화된 방향으로 향하도록 제어할 수 있고, 커버 모듈(250)이 음성이 발화된 방향을 향하는 상태에서, 표정 정보가 표시되도록 제어할 수 있다.

따라서, 사용자가 기동어를 발화한 경우, 디스플레이(251)가 사용자 방향으로 회전하여 표정 정보를 표시하므로, 사용자는 이동 로봇(200)에게 친근감을 느낄 수 있다.

또한, 커버 모듈(250)은 스피커 등과 같은 출력부(미도시)를 구비할 수 있다. 프로세서는 상기 표정 정보가 디스플레이(251)에 표시된 상태에서, 상기 출력부를 통해 설정된 음성을 사용자 방향으로 출력하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, "네, 주인님" 등과 같이, 사용자가 발화한 음성에 대답하는 형태의 단어 또는 문장을 음성 출력할 수 있다.

한편, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 프로세서는, 디스플레이(251)에 상태 정보, 명령 정보가 표시되도록 제어할 수 있다. 또는, 이동 로봇(200)과 관련한 어떠한 형태의 정보라도 표시할 수 있다. 또한, 디스플레이(251)에 표시되는 정보를 출력부를 통해 음성으로도 동시에 출력할 수 있다.

한편, 도 10의 (c)에 도시된 바와 같이, 프로세서는, 디스플레이(251)에 상태 정보, 명령 정보가 표정 정보와 함께 표시되도록 제어할 수 있다.

한편, 프로세서는, 도 10의 (a) 내지 (c) 도시된 바와 같이, 디스플레이(251)에 표정 정보, 상태 정보, 명령 정보 등을 포함하는 정보가 표시된 상태에서, 디스플레이(251) 또는 본체(210)가 음성을 발화한 대상을 인식하도록 제어할 수 있다.

이를 위해, 커버 모듈(250)은 카메라(253)를 포함할 수 있고, 카메라(253)를 통해 대상을 촬영하여 이미지를 얻을 수 있다. 카메라(253)는 일반적인 RGB 카메라일 수 있으나, 깊이(Depth) 정보를 측정할 수 있는 RGBD(Red,Green,Blue,Depth) 카메라일 수 있다.

RGBD 카메라는 RGBD 센서들을 갖는 카메라 또는 다른 유사한 3D 이미징 디바이스들로부터 획득되는 깊이 정보를 갖는 캡처된 이미지들을 이용하여 사람 또는 사물을 인식하고, 움직임을 추적하기 위한 센서일 수 있다. 여기서, 깊이 정보를 갖는 깊이 이미지는, 타겟이 위치하는 공간을 깊이 카메라에 의해 촬영하여 얻어지며, 복수의 픽셀 및 픽셀별 깊이 정보를 포함하는 일련의 이미지이다.

프로세서는 카메라(253)에서 획득한 이미지에서 물체를 인식하고 추출할 수 있다. 카메라(253)를 통해 얻어진 물체의 위치 정보를 이용하여, 물체에 움직임이 발생하는 경우, 이를 추적할 수 있다. 즉, 깊이 이미지로부터 산출된 위치 정보를 사용하여 물체의 위치를 갱신하고 추적할 수 있다.

프로세서는 카메라(253)에서 획득한 깊이 정보를 바탕으로 인식된 물체, 즉 음성을 발화한 대상과 이동 로봇(200)과의 거리를 계산할 수 있고, 음성이 발화한 방향 정보를 고려하여, 음성을 발화한 대상의 위치를 특정할 수 있다.

이후, 프로세서는 대상의 움직임이 발생하여 위치가 변동되는 경우, 카메라(253)에서 지속적으로 획득하는 정보를 바탕으로, 대상의 위치를 추적할 수 있다.

따라서, 대상이 음성을 발화한 이후, 추가적으로 음성을 발화하지 않는 경우라도, 카메라(253)를 통해 획득한 정보를 바탕으로, 대상의 움직임을 추적할 수 있다.

또한, 프로세서는 카메라(253)에서 획득한 RGB 이미지를 깊이 이미지로부터 산출된 위치 정보와 함께 이용하여 물체의 움직임을 더욱 정확하게 추적할 수도 있다.

또한, 프로세서는 카메라(253)에서 획득한 RGB 이미지를 깊이 이미지로부터 산출된 위치 정보와 함께 이용하여 물체의 움직임을 추적하고, 이동 로봇(200)이 물체가 움직이는 방향으로 따라서 이동하도록, 구동부를 제어할 수 있다.

이 경우, 지속적으로 물체를 따라가기 위하여, 프로세서는, 카메라(253)에서 지속적으로 획득하는 정보를 바탕으로, 움직이는 물체의 위치를 계속 추적할 수 있다.

카메라(253)에서 획득한 이미지와 깊이 정보를 바탕으로 물체를 인식하고, 추출하며, 움직임을 추적하는 기술은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하므로, 구체적인 설명을 생략한다.

한편, 프로세서는, 메모리에 기등록된 사용자의 사진과 같은 이미지가 저장되어 있는 경우, 인식된 물체를 기등록된 사용자의 이미지와 비교하여, 사용자를 판별할 수 있다.

또한, 프로세서는 판별된 사용자의 호칭 또는 애칭 정보가 메모리에 저장되어 있는 경우, 음성을 발화한 대상, 즉, 인식된 물체로 판별된 호칭 또는 애칭 정보를 포함한 음성을 출력할 수 있다.

도 11a 내지 도 11b는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 로봇을 도시하는 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 로봇(300)은, 본체(310), 구동부(미도시), 커버 모듈(350) 및 프로세서(미도시)를 포함할 수 있다.

상기 본체(310) 내에는 구동부와 프로세서가 포함되고, 본체(310)의 일부에 커버 모듈(350)이 결합될 수 있다.

구동부는 본체를 구동하는 부분으로, 모터를 구비하여, 상기 모터를 구동함으로써, 좌, 우측 주바퀴를 양 방향으로 회전시켜 본체(310)를 회전 또는 이동시킬 수 있다. 구동부는 본체(310)를 전후좌우로 진행시키거나, 곡선주행시키거나, 제자리 회전시킬 수 있다.

프로세서는 본체를 제어하는 부분으로, 커버 모듈(350)로부터 음성을 수집하고, 상기 수집된 음성이 기설정된 음성 입력에 대응되면, 상기 커버 모듈(350)이 상기 수집된 음성이 발화된 방향으로 향하도록 제어할 수 있다.

커버 모듈(350)은 본체(310)의 상측에 부착되고, 본체(310)에서 회전할 수 있으며, 착탈이 가능한 구조를 갖는다.

특히, 상기 커버 모듈(350)은, 사용자의 음성을 수집하는 복수의 마이크(미도시), 정보를 표시하는 디스플레이(351), 대상을 촬영하여 이미지를 획득하는 카메라(353), 상기 디스플레이(351), 상기 복수의 마이크 및 상기 카메라(353)의 동작을 제어하는 제어 회로(미도시)를 더 포함할 수 있다.

상기 디스플레이(351), 상기 복수의 마이크, 상기 카메라(353) 및 상기 제어회로의 동작은 앞서 도 5a 내지 5b에 기재한 실시예의 디스플레이(251), 복수의 마이크(252), 카메라(253) 및 제어 회로(254)와 그 기본적인 동작은 실질적으로 동일하다.

본 실시예에서, 복수의 마이크(미도시) 및 카메라(353)는, 디스플레이(351)의 상면에 포함되는 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 복수의 마이크는, 디스플레이(351) 내에서, 디스플레이(251)의 각 모서리 부분에 배치될 수 있고, 카메라(353)는 디스플레이(351) 내에서, 디스플레이(351)의 상단 중앙 부분에 배치될 수 있다. 다만 필요에 따라, 마이크와 카메라(353)의 위치는 다양하게 설정될 수 있다.

본 실시예에서, 제어 회로(354)는, 디스플레이(352)의 하면에 포함되는 형태로 구성될 수도 있고, 커버 모듈(350)의 하면에 포함되는 형태로 구성될 수도 있다.

도 11a에 도시된 바와 같이, 커버 모듈(350)은 일부가 내측으로 함몰된 형태의 디스플레이 수용부(355)를 구비할 수 있다. 디스플레이(351)는 상기 디스플레이 수용부(355)에 수용될 수 있다.

도 11a에 도시된 바와 같이, 디스플레이 수용부(355)의 일측에는 회전부(360)가 형성될 수 있다.

회전부(360)는 디스플레이(351)가 본체(310)의 수평 방향을 기준으로 상하로 0도에서 90도까지 회전할 수 있는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 회전부(360)는 제3 힌지(미도시)를 포함하는 형태로 구성될 수 있고, 제3 힌지에는 상기 디스플레이(351)가 상하 방향으로 회전할 수 있도록, 제3 모터(361)가 연결될 수 있다.

제3 모터(361)는 본체(310)의 프로세서에서 전송하는 제어 신호에 따라 구동하여, 디스플레이(351)를 회전시킬 수 있다. 또는, 제3 모터(361)는 커버 모듈(350)의 제어 회로(354)로부터 제어 신호를 수신하여 구동될 수도 있다.

도 11b에 도시된 바와 같이, 평상시에는, 디스플레이(351)는 본체(310)의 수평 방향을 기준으로 0도인 상태로 동작할 수 있다. 제3 모터(361)의 구동에 따라, 디스플레이(351)는 도 11a에 도시된 바와 같이, 수평 방향을 기준으로 90도인 상태로 회전할 수 있다. 즉, 디스플레이(351)는 회전부(360)가 형성된 디스플레이 수용부(355)의 일측을 회전 중심점으로 하여, 팝업 회동 또는 은닉 회동이 가능할 수 있다.

도 12a 내지 도 12b는, 도 11의 이동 로봇에서 디스플레이가 바라보는 방향 제어의 일 실시예를 설명하는 도면과 플로우차트이다.

본체(310)의 프로세서는, 커버 모듈(350)에 구비된 복수의 마이크(342)로부터 수집한 음성 정보를 커버 모듈(350)의 제어 회로(354)로부터 수신하고, 상기 수집된 음성이 기설정된 음성 입력에 대응되면, 상기 디스플레이(351)가 상기 수집된 음성이 발화된 방향으로 향하도록 제어할 수 있다.

프로세서는, 상기 수집된 음성이 기설정된 음성 입력에 대응되면, 회전부(360)에 구비된 제3 모터(361)와 본체(310)의 구동부를 제어하여, 디스플레이(351)를 상기 음성이 발화된 방향으로 회전시킬 수 있다.

도 12a에 도시된 바와 같이, 상기 프로세서는, 제3 모터(361)를 구동하여 커버 모듈(350)의 상하 회전을 제어하고, 본체(310)의 구동부를 구동하여 본체(310)의 좌우 회전을 제어하여, 디스플레이(351)가 음성이 발화된 방향으로 향하도록 제어할 수 있다.

음성 입력이 없는 상태에서는, 디스플레이(351)가 본체(310)의 수평 방향을 기준으로 상하로 0도를 이루는 상태로, 즉, 디스플레이(351)가 수직 위 방향을 향하는 상태로 이동 로봇(300)이 동작할 수 있다.

프로세서는, 수집된 음성이 기설정된 음성 입력에 대응되면, 도 12a의 (b)와 같이, 디스플레이(351)가 본체(310)의 수평 방향을 기준으로 상하로 90도를 이루는 상태가 되도록, 제3 모터(361)를 제어할 수 있다.

제3 모터(361)에 의한 디스플레이(351)의 회전이 모두 완료된 이후, 프로세서는, 도 12a의 (c)와 같이, 본체(310)의 구동부를 구동하여 본체(310)의 좌우 회전을 제어하여, 디스플레이(351)가 음성이 발화된 방향으로 향하도록 제어할 수 있다.

도 12b는 이러한 디스플레이 방향 제어 동작에 관한 플로우 차트이다.

커버 모듈(350)의 복수의 마이크(352)에서 음성이 수집된다(S1211).

프로세서는, 커버 모듈(350)의 제어 회로(354)로부터 수집한 음성 정보를 수신하고, 해당 음성 정보가 기설정된 음성 입력에 대응되는지 판단한다(S1212).

기설정된 음성 입력에 대응되는 경우, 프로세서는, 수집된 음성이 발화된 방향을 파악한다(S1213).

프로세서는, 제3 모터(361)를 구동하여, 디스플레이(351)가 본체(310)의 수평 방향을 기준으로 상하로 90도를 이루는 상태가 되도록 디스플레이(351)의 회전을 제어한다(S1214).

이후, 프로세서는, 본체(310)의 구동부를 구동하여, 디스플레이(351)가 음성이 발화된 방향으로 향하도록, 본체(310)의 좌우 회전을 제어한다(S1215).

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (12)

1. 본체;
   상기 본체를 구동하는 구동부;
   상기 본체의 상측에 부착되고, 회전 및 착탈이 가능한 커버 모듈;
   상기 커버 모듈과 연결되고, 상기 커버 모듈의 회전이 가능하도록 하는 회전부; 및
   본체를 제어하는 프로세서를 포함하고,
   상기 프로세서는,
   상기 커버 모듈로부터 음성을 수집하고, 상기 수집된 음성이 기설정된 음성 입력에 대응되면, 상기 커버 모듈이 상기 수집된 음성이 발화된 방향으로 향하도록 상기 회전부 또는 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
2. 제1항에 있어서,
   상기 커버 모듈은,
   음성을 수집하는 복수의 마이크;
   정보를 표시하는 디스플레이; 및
   상기 복수의 마이크 및 상기 디스플레이의 동작을 제어하는 제어 회로;를 포함하고,
   상기 제어 회로는,
   상기 복수의 마이크에서 수집된 음성을 상기 프로세서로 제공하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
3. 제1항에 있어서,
   상기 본체는,
   상기 회전부에 연결된 제1 모터; 및 제2 모터;를 포함하고,
   상기 프로세서는,
   상기 제1 모터를 구동하여 상기 커버 모듈의 상하 회전을 제어하고, 상기 제2 모터를 구동하여 상기 커버 모듈의 좌우 회전을 제어하여, 상기 디스플레이가 상기 음성이 발화된 방향으로 향하도록 제어하거나,
   상기 제1 모터를 구동하여 상기 커버 모듈의 상하 회전을 제어하고, 상기 구동부를 구동하여 상기 본체의 좌우 회전을 제어하여, 상기 디스플레이가 상기 음성이 발화된 방향으로 향하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
4. 제3항에 있어서,
   상기 본체는,
   전원을 공급하는 전원부;를 포함하고,
   상기 커버 모듈은,
   상기 회전부에 형성된 전극을 통해 상기 전원부로부터 전원을 공급받는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
5. 제2항에 있어서,
   상기 프로세서는,
   상기 복수의 마이크 각각을 통해 획득되는 각각의 음성 입력의 시간 차이를 검출하고, 상기 검출된 시간 차이를 이용하여 상기 음성이 발화된 방향을 파악하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
6. 제1항에 있어서,
   상기 디스플레이가 상기 음성이 발화된 방향을 향한 상태에서, 깊이 데이터를 포함하는 이미지를 획득하는 카메라;를 더 포함하고,
   상기 프로세서는
   상기 획득된 이미지를 이용하여 음성을 발화한 대상을 인식하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
7. 제1항에 있어서,
   상기 프로세서는,
   상기 디스플레이에서 표정 정보, 상태 정보, 명령 정보 중 적어도 하나 이상이 표시되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
8. 제2항에 있어서,
   상기 커버 모듈은,
   일부가 내측으로 함몰된 형태의 디스플레이 수용부를 구비하며,
   상기 디스플레이는 상기 디스플레이 수용부에 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
9. 제8항에 있어서,
   상기 디스플레이 수용부는,
   상기 디스플레이의 일측과 연결되어, 상기 디스플레이가 상기 커버 모듈의 일측을 회전 중심점으로 하여, 팝업 회동 또는 은닉 회동이 가능하도록 하는 제1 힌지; 및
   상기 제1 힌지에 연결된 제3 모터;를 포함하며,
   상기 프로세서는,
   상기 제3 모터를 구동하여 상기 디스플레이의 상하 회전을 제어하며, 상기 구동부를 구동하여 상기 본체의 좌우 회전을 제어하여, 상기 디스플레이가 상기 음성이 발화된 방향으로 향하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
10. 본체;
    상기 본체를 구동하는 구동부; 및
    상기 본체의 상측에 부착되고, 회전 및 착탈이 가능한 커버 모듈;을 포함하며,
    상기 커버 모듈은,
    정보를 표시하는 디스플레이;
    복수의 마이크;
    이미지를 획득하는 카메라; 및
    상기 복수의 마이크, 상기 디스플레이 및 상기 카메라의 동작을 제어하는 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
11. 제10항에 있어서,
    상기 커버 모듈은,
    일부가 내측으로 함몰된 형태의 디스플레이 수용부를 더 포함하고,
    상기 디스플레이는,
    상기 디스플레이 수용부의 일측과 연결되고, 상기 디스플레이 수용부의 일측을 회전 중심점으로 하여, 팝업 회동 또는 은닉 회동이 가능한 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
12. 제10항에 있어서,
    상기 본체는,
    먼지통이 착탈 가능하게 결합될 수 있는 먼지통 수용부;를 구비하고,
    상기 커버 모듈은,
    회전에 의해, 선택적으로 상기 먼지통 수용부를 노출하거나 커버하는 이동 로봇.
    
    

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