KR20220101537A - 청소 로봇 및 그 제어 방법 - Google Patents

청소 로봇 및 그 제어 방법 Download PDF

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KR20220101537A
KR20220101537A KR1020210041092A KR20210041092A KR20220101537A KR 20220101537 A KR20220101537 A KR 20220101537A KR 1020210041092 A KR1020210041092 A KR 1020210041092A KR 20210041092 A KR20210041092 A KR 20210041092A KR 20220101537 A KR20220101537 A KR 20220101537A
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KR
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cleaning robot
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lidar
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unit
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KR1020210041092A
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정재윤
이형진
황도형
류민우
윤상식
이동훈
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삼성전자주식회사
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Abstract

개시된 일 측면에 따른 청소 로봇의 제어 방법은 라이다 센서가 복수 회를 회전하면서 라이다 데이터를 획득하는 것과 획득한 라이다 데이터에 기초하여 피사체와의 각도 별 거리의 평균값인 기준값을 산출하는 것과 기준값이 산출된 이후에 획득한 라이다 데이터와 기준값과 비교하는 것과 비교 결과에 기초하여 대상체의 모션을 감지하고, 모션이 감지된 회전 구간에 대상체가 위치하는 것으로 결정하는 것을 포함한다.

Description

청소 로봇 및 그 제어 방법{CLEANING ROBOT AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
개시된 발명은 대상체의 모션을 감지하는 청소 로봇 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
청소 로봇은 사용자의 조작 없이도 청소하고자 하는 영역을 스스로 주행하면서 바닥으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입하는 장치이다.
청소 로봇은 라이다(Lidar) 센서를 탑재하여, 청소 로봇이 있는 곳의 지도를 획득하고, 지도 상에서 청소 로봇의 위치를 인식할 수 있다.
또한, 라이다 센서는 누적된 라이다 데이터를 이용하여 청소 로봇의 외부에서 움직이는 대상체의 움직임을 감지할 수 있다.
한편, 청소 로봇은 스마트 폰과 연동되어, 기 설치된 카메라를 통해 집안 내부를 촬영하고, 사용자에 모니터링 기능을 제공할 수 있다.
만약, 집안에 반려 동물이 있을 경우, 사용자는 청소 로봇을 원격으로 이동시켜 반려 동물의 상태를 모니터링 할 수 있지만, 반려 동물의 초기 위치 확인이 어렵고, 스마트 폰을 통해 청소 로봇의 이동을 제어하는 일련의 행위가 동반되어 불편함이 있다.
개시된 발명의 일 측면은 청소 로봇에 라이다 센서를 적용함으로써, 집안 내부 모니터링을 능동적으로 수행할 수 있는 청소 로봇 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 청소 로봇의 제어 방법은 라이다 센서가 복수 회를 회전하면서 라이다 데이터를 획득하는 것; 상기 획득한 라이다 데이터에 기초하여 피사체와의 각도 별 거리의 평균값인 기준값을 산출하는 것; 상기 기준값이 산출된 이후에 획득한 라이다 데이터와 상기 기준값과 비교하는 것; 및 상기 비교 결과에 기초하여 대상체의 모션을 감지하고, 상기 모션이 감지된 회전 구간에 상기 대상체가 위치하는 것으로 결정하는 것;을 포함한다.
일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 방법은 상기 대상체를 향하는 방향으로 관심 각도 영역을 특정하는 것;을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 방법은 상기 청소 로봇에 대한 외부 영상을 획득하는 카메라;를 더 포함하고, 상기 관심 각도 영역을 특정하는 것은, 상기 카메라가 상기 관심 각도 영역에 해당하는 영역을 촬영할 수 있도록 상기 청소 로봇의 주행부를 제어하는 것;을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 방법은 상기 청소 로봇의 본체에 마련되고, 상기 청소 로봇에 대해 외부에서 발생하는 소리인 음향 데이터를 획득하는 음향 감지부;를 더 포함하고, 상기 음향 데이터를 처리하여 상기 대상체를 식별하는 것;을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 방법은 상기 음향 감지부는, 상기 본체에 대칭적으로 마련된 복수의 마이크를 포함하고, 상기 대상체를 식별하는 것은, 상기 복수의 마이크에서 획득한 음향 신호 크기의 중심값을 통해 상기 대상체의 위치를 판단하는 것;을 포함할 수 있다.
상기 대상체의 위치를 판단하는 것은, 상기 음향 감지부를 통해 획득한 음향 데이터에 기초하여 상기 대상체의 위치가 판단되면, 상기 대상체의 위치에 해당하는 영역을 촬영할 수 있도록 상기 청소 로봇의 주행부를 제어하는 것;을 포함할 수 있다.
상기 대상체가 위치하는 것으로 결정하는 것은, 상기 대상체의 모션을 감지한 것에 기초하여 상기 대상체를 향하는 각도 방향으로 관심 각도 영역을 특정하고, 상기 음향 데이터에 기초하여 판단한 상기 대상체의 위치가 상기 관심 각도 영역 내에 속하면, 상기 관심 각도 영역에 해당하는 영역을 촬영할 수 있도록 상기 주행부를 제어하는 것;을 포함할 수 있다.
상기 대상체가 위치하는 것으로 결정하는 것은, 상기 대상체의 모션을 감지한 것에 기초하여 상기 대상체를 향하는 방향으로 관심 각도 영역을 특정하고, 상기 음향 데이터에 기초하여 판단한 상기 대상체의 위치가 상기 관심 각도 영역에 속하지 않으면, 상기 대상체의 음향이 감지한 위치를 촬영할 수 있도록 상기 주행부를 제어하는 것;을 포함할 수 있다.
상기 대상체가 위치하는 것을 결정하는 것은, 상기 대상체의 모션이 감지되지 않으면, 상기 음향 데이터에 기초하여 상기 대상체의 음향이 감지된 위치를 촬영할 수 있도록 상기 주행부를 제어하는 것;을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 방법은 사용자 단말과 통신을 수행하는 통신부;를 더 포함하고, 상기 음향 데이터를 처리한 결과, 상기 대상체에서 소리가 발생한 것으로 판단되면, 상기 대상체에 대한 이벤트를 상기 사용자 단말에 제공하도록 상기 통신부를 제어하는 것;을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 방법은 사용자 단말과 통신을 수행하는 통신부;를 더 포함하고, 상기 관심 각도 영역에 해당하는 영역을 촬영하도록 상기 카메라를 제어하고, 상기 촬영된 상기 대상체의 영상을 상기 사용자 단말에 제공하도록 상기 통신부를 제어하는 것;을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 방법은 내용물을 저장하고, 상기 내용물을 배출하는 디스펜서;를 더 포함하고, 상기 대상체의 모션을 감지하면, 미리 정해진 시간 간격에 따라 상기 내용물이 배출되도록 상기 디스펜서를 제어하는 것;을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 방법은 상기 청소 로봇의 본체에 마련되어, 레이저 빔을 출력하는 레이저;를 더 포함하고, 상기 대상체의 모션을 감지하면, 상기 레이저 빔이 하방으로 출력되도록 상기 레이저를 제어하는 것;을 더 포함할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 청소 로봇은 본체; 상기 본체를 이동시키는 주행부; 라이다 발광부 및 라이다 수광부를 포함하고, 복수 회를 회전하면서 라이다 데이터를 획득하는 라이다 센서; 및 상기 획득한 라이다 데이터에 기초하여 피사체와의 각도 별 거리의 평균값인 기준값을 산출하고, 상기 기준값이 산출된 이후에 획득한 라이다 데이터와 상기 기준값과 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 대상체의 모션을 감지하고, 상기 모션이 감지된 회전 구간에 상기 대상체가 위치하는 것으로 결정하는 제어부;를 포함한다.
일 실시예에 따른 청소 로봇은 상기 청소 로봇의 본체에 마련되고, 상기 청소 로봇에 대해 외부에서 발생하는 소리인 음향 데이터를 획득하는 음향 감지부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 음향 데이터를 처리하여 상기 대상체를 식별할 수 있다.
상기 음향 감지부는, 상기 본체에 대칭적으로 마련된 복수의 마이크를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 복수의 마이크에서 획득한 음향 신호 크기의 중심값을 통해 상기 대상체의 위치를 판단할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 음향 감지부를 통해 획득한 음향 데이터에 기초하여 상기 대상체의 위치가 판단되면, 상기 대상체의 위치에 해당하는 영역을 촬영할 수 있도록 상기 청소 로봇의 주행부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 대상체의 모션을 감지한 것에 기초하여 상기 대상체를 향하는 각도 방향으로 관심 각도 영역을 특정하고, 상기 음향 데이터에 기초하여 판단한 상기 대상체의 위치가 상기 관심 각도 영역 내에 속하면, 상기 관심 각도 영역에 해당하는 영역을 촬영할 수 있도록 상기 주행부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 대상체의 모션을 감지한 것에 기초하여 상기 대상체를 향하는 방향으로 관심 각도 영역을 특정하고, 상기 음향 데이터에 기초하여 판단한 상기 대상체의 위치가 상기 관심 각도 영역에 속하지 않으면, 상기 대상체의 음향이 감지한 위치를 촬영할 수 있도록 상기 주행부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 대상체의 모션이 감지되지 않으면, 상기 음향 데이터에 기초하여 상기 대상체의 음향이 감지된 위치를 촬영할 수 있도록 상기 주행부를 제어할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 사용자의 청소 로봇에 대한 이동 제어 없이도, 집안 내부에서 발생하는 다양한 이벤트를 확인할 수 있다. 또한, 개시된 발명의 일 측면에 따르면, 집안 내부의 반려 동물의 상태를 실시간으로 확인함으로써 청소 로봇의 기본적인 기능에 부가하여 다양한 편리함을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 청소 로봇을 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 청소 로봇의 측면을 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 청소 로봇의 라이다 센서를 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 청소 로봇의 발광부 및 수광부를 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 블록도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 청소 로봇이 대상체의 모션을 감지하는 것을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 도 6의 순서도를 더욱 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 청소 로봇이 대상체의 모션을 감지하는 것을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 청소 로봇이 음향에 기초하여 대상체를 감지하는 것을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 도 9의 순서도를 더욱 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 방법의 순서도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 청소 로봇이 사용자 단말에 제공하는 기능을 도시한다.
도 13은 일 실시예에 따른 청소 로봇이 간식을 제공하는 것을 도시한다.
도 14는 일 실시예에 따른 청소 로봇이 레이저를 통해 놀이를 제공하는 것을 도시한다.
도 15는 일 실시예에 따른 청소 로봇이 터그 놀이를 제공하는 것을 도시한다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 개시된 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하에서는 개시된 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 청소 로봇을 도시하고, 도 2는 일 실시예에 따른 청소 로봇의 측면을 도시하고, 도 3은 일 실시예에 따른 청소 로봇의 라이다 센서를 도시하고, 도 4는 일 실시예에 따른 청소 로봇의 발광부 및 수광부를 도시하고, 도 5는 일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 블록도이다.
도 1 및 도 2을 참조하면, 일 실시예에 따른 청소 로봇(10)은 청소 로봇(10)의 외관을 형성하는 본체(11) 및 후면 커버(12)와, 청소 로봇(10)의 주행을 위한 주행부(160)를 포함할 수 있고, 라이다 센서(110) 및 라이다 센서(110)의 상단을 커버하는 상부 커버(112)를 포함할 수 있다.
라이다 센서(110)는 본체(11)의 상부에 배치되고, 서로 다른 높이의 제1위치 및 제2위치 사이에서 상승 및 하강 가능하게 마련될 수 있다.
도 2를 참조하면, 청소 로봇(10)이 위치하는 지면을 기준으로 제1 위치에서의 라이다 센서(110)의 높이(H1)보다 제2 위치에서의 라이다 센서(110)의 높이(H2)가 더 높다.
예를 들어, 라이다 센서(110)는 본체(11)의 내부로 인입되거나 본체(10)의 외부로 돌출되도록 마련될 수 있다. 라이다 센서(110)가 본체(11)의 내부에 인입되었을 때 제1 위치에 위치할 수 있고, 본체(11)의 외부로 돌출되었을 때 제2 위치에 위치할 수 있다.
라이다 센서(110)는 본체(11)의 내부에 인입되면 동작하지 않는다. 다만, 후면 커버(20)가 투명한 재질로 구현되는 경우에는 본체(11)의 내부에 인입된 상태에서도 라이다 센서(110)가 동작하여 청소 로봇(10)의 후방 영역에 대한 센싱을 수행할 수 있다.
이와 같은 라이다 센서(110)의 높이는 청소 로봇(1)의 상황에 따라 제어될 수 있다.
일 실시예에 따른 주행부(160)는, 좌우에 각각 마련되는 주행 휠을 포함할 수 있다. 즉, 주행 휠은 본체(11)의 좌측에 마련되는 좌측 주행 휠과 본체(11)의 우측에 마련되는 우측 주행 휠을 포함할 수 있다.
이때, 주행 휠의 회전에 의해 본체(11)가 전진, 후진 또는 회전할 수 있다. 예를 들어, 좌우측 주행 휠 모두가 전방을 향하여 회전하면 본체(11)는 전방으로 직선 이동하고, 좌우측 주행 휠 모두가 후방을 향하여 회전하면 본체(11)는 후방으로 직선 이동할 수 있다.
또한, 좌우측 주행 휠이 같은 방향으로 회전하되, 서로 다른 속도로 회전하면 본체(11)는 우측 또는 좌측으로 곡선 이동하며. 좌우측 주행 휠이 서로 다른 방향으로 회전하면 본체(11)는 제자리에서 좌측 또는 우측으로 회전할 수 있다.
또한, 청소 로봇(10)은, 본체(11)의 저면에 마련되는 캐스터 휠을 더 포함할 수 있다. 캐스터 휠은 본체(11)의 저면에 설치되어 본체(11)의 이동 방향에 따라 회전하며, 본체(11)가 안정된 자세를 유지하며 이동할 수 있도록 보조할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 청소 로봇(10)은 외부 사물(장애물)을 감지할 수 있는 라이다(Lidar) 센서(110)를 포함할 수 있다.
청소 로봇(10)은 청소 영역을 주행하면서 청소를 수행할 수 있고, 라이다 센서(110)에 의해 장애물이 감지되면 감지된 장애물을 회피하거나 승월할 수 있다.
라이다 센서(110)가 감지하는 장애물은 청소 영역의 바닥, 벽 또는 천장으로부터 돌출 또는 함몰되어 청소 로봇(10)의 주행을 방해하는 모든 사물을 의미할 수 있다. 즉, 청소 로봇(10)의 주행 경로, 즉 청소 영역에 위치하는 사물은 청소 로봇(10)에게 장애물이 될 수 있다.
예를 들어, 청소 영역에 위치하는 테이블, 소파 등의 가구뿐만 아니라 공간을 구획하는 벽도 장애물에 해당할 수 있고, 카펫, 문턱이나 환봉과 같이 청소 로봇(10)이 승월 및 하강할 수 있는 물체도 장애물에 해당할 수 있다. 또한, 청소 영역에 고정적으로 위치하지 않는 사물, 예를 들어, 유리컵, 그릇, 견변, 가방 등과 같은 사물도 청소 로봇(10)이 회피하거나 승월해야 하는 장애물에 해당할 수 있다.
청소 로봇(10)이 감지된 장애물을 회피할 지 또는 승월할 지 여부는 감지된 장애물의 크기에 기초하여 결정될 수 있고, 장애물의 크기는 높이, 너비 및 깊이 중 적어도 하나에 의해 결정될 수 있다.
또한, 청소 로봇(10)은 라이다 센서(110)를 통하여 고정된 장애물 이외에도 움직이는 대상체를 감지할 수 있다. 대상체는 청소 영역에서 움직이는 것으로써 사람 또는 반려 동물 등에 해당한다.
청소 로봇(10)는 라이다 센서(110)를 통해 대상체의 모션을 감지하여 고정된 장애물과 구분하고, 대상체가 청소 로봇(10)에 대해 어느 위치에 있는지 파악할 수 있다. 예를 들어, 청소 로봇(10)은 청소 로봇(10) 또는 청소 맵을 기준으로 하는 대상체의 방위각을 파악할 수 있고, 청소 로봇(10)으로부터의 거리 및 청소 맵에 대한 대상체의 좌표 정보를 획득할 수 있다. 청소 로봇(10)이 대상체의 모션을 감지하고 대상체의 종류를 특정하는 구체적인 과정에 대해서는 도 5 내지 도 10을 참조하여 후술하도록 한다.
라이다 센서(110)는 광을 방사하는 라이다 발광부(111)와, 라이다 발광부(111)에서 발신된 광이 장애물로부터 반사되면 반사광 중 미리 설정된 방향의 광을 수신하도록 마련된 라이다 수광부(113)와, 라이다 발광부(111) 및 라이다 수광부(113)가 고정되는 회로 기판(119)을 포함할 수 있다. 이때, 회로 기판(printed circuit board, PCB)(119)은, 회전 구동부(115)에 의해 회전하는 지지판(117)에 마련됨으로써, 시계 또는 반시계 방향으로 360도 회전이 가능하다.
즉, 지지판(117)은, 회전 구동부(115)로부터 전달되는 동력에 따라 축(C)을 중심으로 회전할 수 있으며, 라이다 발광부(111) 및 라이다 수광부(113)는 회로 기판(119)에 고정되어 회로 기판(119)의 회전과 함께 시계 또는 반시계 방향으로 360도 회전 가능하도록 마련된다. 이를 통해, 라이다 센서(110)는, 360도로 광을 방사하여 수신함으로써, 전방위에서의 장애물 및 대상체를 감지할 수 있다.
라이다 발광부(111)는 광(예: 적외선 레이저)을 발신하는 구성으로, 실시 예에 따라 단일 또는 복수 개로 마련될 수 있다.
라이다 수광부(113)는 라이다 발광부(111)에서 발신된 광이 장애물로부터 반사되면 반사된 광 중 미리 설정된 방향의 광을 수신하도록 마련된다. 라이다 수광부(113)에 광이 수신되어 생성된 출력 신호는 제어부(미도시)의 장애물 검출 과정에 제공될 수 있다.
라이다 수광부(113)는 수신되는 광을 집광하는 집광 렌즈와 수신되는 광을 검출하는 광 센서를 포함할 수 있다. 실시 예에 따라 라이다 수광부(113)는 광 센서에서 검출된 광을 증폭하는 증폭기를 포함할 수도 있다.
광 센서는 광을 전기적 신호로 변환하고 변환된 신호를 제어부로 전달할 수 있다. 이러한 광 센서는 포토 다이오드, 포토 다이오드 어레이, CCD(charge coupled device) 센서, CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 센서, CDS(cadmiumsulfide) 센서 등을 포함할 수 있다. 다만, 사용 가능한 광 센서의 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
지지판(117)은 회전 구동부(115)에 의해 회전 가능하도록 마련될 수 있다. 회전 구동부(115)는 엔코더(미도시)를 포함할 수 있으며, 엔코더는 지지판(117)의 회전 각도 정보를 제어부의 장애물 검출 과정에 제공할 수 있다. 엔코더로부터 전달된 지지판(117)의 회전 각도 정보는 장애물의 방향 정보를 포함할 수 있다. 제어부는, 회전 구동부(115)의 엔코더로부터 전달된 지지판(117)의 회전 각도 정보와 함께 라이다 발광부(111)와 라이다 수광부(113)로부터 출력된 전기적 신호에 기초해 장애물을 검출할 수 있다.
회로 기판(119)은, 지지판(117)에 마련되어 지지판(117)과 함께 회전이 가능하며, 일면에 라이다 발광부(111) 및 라이다 수광부(113)가 마련될 수 있다. 이때, 라이다 발광부(111) 및 라이다 수광부(113)는, 회로 기판(119) 상에서 수직(z축) 방향으로 서로 다른 높이에 마련되거나, 회로 기판(119) 상에서 수직(z축) 방향으로 동일한 높이에 마련될 수 있다.
한편 다른 실시예로 라이다 센서(110)는 회전하지 않는 고정된 위치에 마련되는 라이다 발광부(111) 및 라이다 수광부(113)를 포함하고, 회전 구동부(115)에 의해 회전되는 회전 다면경(미도시) 또는 회전 거울(미도시)을 포함할 수도 있다. 이 경우, 라이다 발광부(111)에서 방사된 광은, 회전 다면경 또는 회전 거울을 통하여 전방위로 방사될 수 있으며, 장애물로부터 반사된 광은 회전 다면경 또는 회전 거울을 통하여 라이다 수광부(113)에 의해 수신될 수 있다.
이상에서는 청소 로봇(10)의 구조적인 특징에 대하여 설명하였다. 이하에서는 청소 로봇(10)이 대상체의 모션을 감지하고 대상체를 모니터링 하기 위한 제어 흐름에 대하여 자세히 설명하도록 한다.
도 5는 일 실시예에 따른 청소 로봇(10)의 제어 블록도이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 청소 로봇(10)은, 외부 사물(장애물 및 대상체)을 감지하는 라이다 센서(110)와, 청소 로봇(10)에 대한 외부 시야를 촬영하기 위한 카메라(120)와, 외부에서 발생하는 음향을 감지하기 위한 음향 감지부(130)와, 사용자 단말(20)과 통신을 수행하는 통신부(140)와, 대상체의 모션 감지에 기초하여 카메라(120) 및 주행부(160)를 제어하는 제어부(150)와, 본체(11)를 이동시키는 주행부(160)와, 주행 중 바닥의 먼지를 비산시키고 비산된 먼지를 흡입함으로써 청소를 수행하는 청소부(170)와, 제어에 필요한 각종 정보를 저장하는 저장부(180)를 포함한다.
도 5에 도시된 청소 로봇(10)의 구성 요소들의 성능에 대응하여 적어도 하나의 구성요소가 추가되거나 삭제될 수 있다. 또한, 구성 요소들의 상호 위치는 시스템의 성능 또는 구조에 대응하여 변경될 수 있다는 것은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 이해될 것이다.
라이다 센서(110)는, 외부 사물로 광을 방사하는 라이다 발광부(111)와, 외부 사물로부터 반사된 광을 수신하는 라이다 수광부(113)와, 라이다 발광부(111) 및 라이다 수광부(113)가 마련되는 지지판(117)으로 회전력을 전달하는 회전 구동부(115)를 포함한다.
라이다 센서(110)는, 제어부(150)의 제어에 따라 지지판(117)으로 회전력을 전달하도록 회전 구동부(115)를 제어할 수 있다. 이때, 지지판(117)은 일정한 각속도로 회전할 수 있으며, 지지판(117)에 고정된 회로 기판(119) 역시 일정한 각속도로 회전할 수 있다. 이를 통해, 라이다 발광부(111) 및 라이다 수광부(113)는, 일정한 각속도로 회전하는 상태에서 광을 송수신함으로써, 360도 범위에 위치하는 외부 사물을 식별할 수 있다.
카메라(120)는, 본체(11)에 마련되어 청소 로봇(10)의 주위와 관련된 2 차원 또는 3 차원 영상을 촬영할 수 있다. 카메라(120)는 제어부(150)가 대상체의 위치를 결정하면, 대상체의 위치를 포함하는 영역을 촬영할 수 있다.
음향 감지부(130)는, 본체(11)에 마련되어 청소 로봇(10)의 주위에서 발생하는 음향을 감지한다. 음향 감지부(130)는 복수의 마이크(131 -134)를 포함할 수 있으며, 도 1에 도시된 마이크의 개수에 한정되지 않는다.
음향 감지부(130)는 청소 로봇(10)의 주위에서 발생한 음향을 감지하고, 음향 데이터를 제어부(150)에 전달하여, 제어부(150)가 음향 데이터를 처리하여 대상체를 식별하도록 한다. 구체적으로, 제어부(150)는 획득한 음향 데이터에 대한 일부 구간을 선별하여 일부 구간에서의 특징점을 추출한다. 이 때, 제어부(150)는 CNN(Convolution Neural Network)을 기반으로 추출된 특징점을 입력값으로 결정하여, 대상체의 종류를 식별할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 음향 감지부(130)에서 획득한 음향 데이터를 처리하여 음향을 발생시킨 대상체가 반려 동물인 것으로 결정할 수 있다.
또한, 음향 감지부(130)는 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 마이크(131-134)로 마련되어, 제어부(150)가 음향 데이터에 기초하여 대상체의 위치를 결정할 수 있도록 한다. 구체적으로, 복수의 마이크(131-134) 각각은 음향 데이터를 획득하고, 제어부(150)는 음향의 신호 크기의 중심값을 산출하여 대상체의 위치를 판단할 수 있다.
통신부(140)는, 사용자 단말(20)과 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(20)은 이동 로봇(100)의 이동을 제어하거나 이동 로봇(100)의 작업을 수행하기 위한 제어 명령을 무선으로 송신하는 원격 제어 장치로, 휴대폰(Cellphone, PCS phone), 스마트 폰(smart phone), 휴대 단말기(Personal Digital Assistants: PDA), 휴대용 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player: PMP), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털 방송용 단말기, 넷북, 태블릿, 네비게이션(Navigation) 등을 포함할 수 있다. 통신부(140)는, 기 공지된 무선 통신 프로토콜로 데이터를 송수신하는 무선 통신 모듈로 마련될 수 있다.
제어부(150)는 청소 로봇(10)의 전반적인 동작 및 청소 로봇(10)의 내부 구성 요소들 사이의 신호 흐름을 제어하고 데이터를 처리하는 기능을 수행한다. 제어부(150)는 사용자로부터 명령이 입력되거나 미리 설정된 조건을 만족하는 경우 메모리(미도시)에 저장된 프로그램 또는 어플리케이션을 실행할 수 있다.
제어부(150)는 프로세서(미도시), 청소 로봇(10)의 제어를 위한 제어 프로그램 또는 어플리케이션이 저장된 롬(ROM), 청소 로봇(10)의 외부에서 입력되는 신호 또는 데이터를 저장하거나 청소 로봇(10)에서 수행되는 다양한 작업에 대응되는 저장 영역으로 사용되는 램(RAM)을 포함할 수 있다.
제어부(150)는 라이다 센서(110)가 획득한 라이다 데이터에 기초하여 대상체의 위치를 결정할 수 있다. 구체적으로, 제어부(150)는 사용자 단말(20)에 대한 사용자의 입력 또는 사용자의 설정에 따라 라이다 센서(110)가 구동되어 라이다 데이터를 획득하도록 라이다 센서(110)를 제어하고, 라이다 데이터가 기준값을 초과하는 회전 구간에 대해 대상체가 위치하는 것으로 결정할 수 있다. 이 때, 제어부(150)는 대상체의 위치가 결정되면, 본체(11)에 마련된 카메라(120)가 대상체가 포함된 영역을 촬영할 수 있도록 주행부(160)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 청소 로봇(10)의 위치 및 방향이 카메라(120)가 대상체를 촬영할 수 있는 경우에는 제어부(150)는 별도의 주행부(160)에 대한 제어없이 카메라(120)만을 구동하여 대상체를 촬영할 수 있다. 만약, 청소 로봇(10)의 위치 및 방향이 카메라(120)가 대상체를 촬영하기에 부적합한 경우에는 청소 로봇(10)이 직선 이동 및/또는 회전 이동하도록 주행부(160)를 제어할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 음향 감지부(160)가 획득한 음향 데이터에 기초하여 대상체의 위치 및 종류를 결정할 수 있다.
구체적으로, 제어부(150)는 음향 감지부(160)로부터 전달된 음향 데이터를 처리하여 음향 데이터에 대한 특징점을 추출하고, CNN(Convolution Neural Network)을 기반으로 추출된 특징점을 입력값으로 결정하여, 출력값을 통해 대상체의 종류를 식별할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 음향 데이터를 처리하여 청소 로봇(10)의 외부에 있는 대상체가 반려 동물인 것으로 파악할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제어부(150)는 대상체를 식별하는 것 이외에도, 복수의 마이크(131-134)로부터 획득한 복수의 음향의 신호 크기를 분석하여 대상체의 위치를 파악할 수 있다. 음향 데이터에 기초하여 대상체의 위치를 파악하는 과정은 이하의 도 9 및 도 10을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
제어부(150)는 라이다 데이터를 통해 대상체의 모션을 감지하면, 대상체가 위치하는 방향을 결정하고, 대상체를 향하는 방향으로 관심 각도 영역을 특정할 수 있다. 여기서, 관심 각도 영역은 청소 로봇(10)에 구비된 카메라(120)를 통해 대상체(반려 동물)를 모니터링 하기 위한 영역에 해당하며, 관심 각도 영역의 적어도 일부를 촬영하여 획득한 영상을 사용자 단말(20)에 제공할 수 있다.
제어부(150)는 라이다 센서(110)를 통해 획득한 라이다 데이터와 음향 감지부(130)를 통해 획득한 음향 데이터를 처리하여 서로 다른 방식으로 대상체의 위치를 결정할 수 있다.
예를 들어, 제어부(150)는 대상체의 모션이 감지되지 않고, 대상체로부터 음향만이 감지되면, 음향 데이터에 기초하여 대상체의 위치를 결정할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 대상체의 모션과 대상체의 음향이 동시에 감지되면, 대상체의 모션을 감지한 것에 기초하여 대상체를 향하는 각도 방향으로 관심 각도 영역을 특정하고, 음향 데이터에 기초하여 판단한 대상체의 위치가 라이다 데이터를 통해 특정된 관심 각도 영역 내에 속하면 관심 각도 영역에 해당하는 영역을 촬영할 수 있도록 카메라(120) 및/또는 주행부(160)를 제어할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 음향 데이터에 기초하여 판단한 대상체의 위치가 라이다 데이터에 기초하여 특정한 관심 각도 영역에 속하지 않으면 별도의 우선 순위에 따라 대상체의 위치를 최종적으로 결정할 수 있다. 이 경우는, 대상체가 움직임과 동시에 음향을 발생시킨 경우에 해당한다. 이 때, 제어부(150)는 대상체의 모션을 감지한 것에 기초하여 대상체를 향하는 방향으로 관심 각도 영역을 특정하고, 음향 데이터에 기초하여 판단한 대상체의 위치가 관심 각도 영역에 속하지 않으면 대상체의 음향이 감지한 위치를 촬영할 수 있도록 카메라(120) 및/또는 주행부(160)를 제어할 수 있다.
제어부(150)는, 청소 모드를 개시하는 경우, 주행하도록 주행부(160)를 제어하는 한편, 주행 중 바닥의 먼지를 비산시키고 비산된 먼지를 흡입함으로써 청소를 수행하도록 청소부(170)를 제어할 수 있다.
청소부(170)는 청소 영역 바닥에 존재하는 먼지 등의 이물질을 비산시키는 브러시 모듈(171) 및 비산된 이물질을 흡입하는 흡입 모듈(173)을 포함할 수 있다. 브러시 모듈(171)은 청소 영역 바닥의 이물질을 비산시키기 위해 회전하는 브러시(171b) 및 브러시(171b)에 제공되는 동력을 생성하는 브러시 구동부(171a)를 포함한다.
브러시(171b)는 본체(11)의 저면에 형성된 흡입구에 마련되며, 본체(11)의 전방과 수직인 회전축을 중심으로 회전하면서 청소 영역 바닥의 이물질을 흡입구 내부로 비산시킨다.
브러시 구동부(171a)는 브러시 모터와 구동회로를 포함할 수 있다. 흡입 모듈(173)은 브러시(171b)에 의하여 비산된 이물질을 먼지 저장함 내부로 흡입하며, 이물질을 먼지 저장함으로 흡입하기 위한 흡입력을 발생시키는 흡입 팬(173b)과 흡입 팬(173b)을 회전시키는 동력을 생성하는 흡입 구동부(173a)를 포함할 수 있다. 흡입 구동부(173a)는 흡입 모터와 구동 회로를 포함할 수 있다.
즉, 제어부(150)는, 청소 모드를 개시하는 경우 주행하도록 휠 구동부(161)로 제어 신호를 전송하는 한편, 청소를 수행하도록 브러시 구동부(171a) 및 흡입 구동부(173a)로 제어 신호를 전송할 수 있다.
제어부(150)는 전술한 동작 및 후술하는 동작을 수행하는 프로그램이 저장된 적어도 하나의 메모리 및 저장된 프로그램을 실행시키는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 메모리와 프로세서가 복수인 경우에, 이들이 하나의 칩에 집적되는 것도 가능하고, 물리적으로 분리된 위치에 마련되는 것도 가능하다.
저장부(180)는, 청소 로봇(10)의 동작을 제어하기 위한 제어 프로그램 및 제어 데이터를 저장할 수 있으며, 라이다 센서(110)가 획득한 데이터에 기초하여 생성된 청소 맵도 저장할 수 있다. 이를 위해, 저장부(180)는, 기 공지된 유형의 저장 매체로 마련될 수 있다.
한편, 이상에서는 청소 로봇(10)의 각 구성 및 각 구성의 동작 요소에 대해 설명하였다. 이하에서는, 상술한 각 구성을 토대로 청소 로봇(10)이 수행하는 제어 방법을 상세히 설명한다.
도 6은 일 실시예에 따른 청소 로봇이 대상체의 모션을 감지하는 것을 설명하기 위한 순서도이다. 도 6의 순서도는 도 7을 함께 참조하여 설명한다.
제어부(150)는 라이다 센서(110)를 통해 라이다 데이터를 획득한다(601). 라이다 데이터는 라이다 센서(110)를 일정 속도로 회전시켜 360 도로 광을 방사하여 수신함으로써, 전방위에서의 장애물 및/또는 대상체를 감지하기 위한 것이다. 라이다 데이터는 라이다 발광부(111)로부터 출사된 광이 피사체를 경유한 후 라이다 수광부(113)에 광이 수신되는 시간(ToF; Time-of flight)을 통해 피사체에 대한 위치 정보 및 3 차원 깊이 정보(3D Depth information) 등을 포함한다. 따라서, 제어부(150)는 라이다 센서(110)를 회전시켜 특정 위치를 기준으로 피사체에 대한 거리 정보를 획득하여 피사체가 고정된 물체인지 움직이는 물체인지 구분할 수 있다.
제어부(150)는 라이다 데이터의 일부를 포함하는 복수의 프레임을 누적한다(602). 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 제어 방법은 라이다 센서(110)의 회전 구간에서 대상체의 모션을 감지하기 위해 고정된 장애물에 대한 기준값을 정하기 위해 누적된 복수의 프레임(도 7의 C)에 대한 평균값을 산출한다. 이 때, 라이다 센서(110)는 0.5 도의 분해능(resolution)에 따라 라이다 데이터를 획득하고, 분해능 필터링을 거쳐 1 도의 분해능을 갖는 복수의 프레임을 생성할 수 있다(도 7의 A->B).
제어부(150)는 누적된 복수의 프레임에 대한 평균값을 산출한다(603). 이 때, 평균값은 고정된 장애물로 인해 결정된 값에 해당하며, 대상체의 모션을 감지하기 위한 기준값에 해당한다. 이 때, 평균값은 라이다 센서(110)가 라이다 발광부(111) 및 라이다 수광부(113)를 통해 획득한 청소 로봇(10)과 피사체의 간의 거리 평균을 의미한다.
제어부(150)는 누적된 복수의 프레임에 2차적인 필터링 적용한다(604). 이 때, 적용하는 필터링은 해당 각도에 대해 좌우로 떨리는 각도를 보정하기 위한 윈도우 필터(Window filter)로써, 해당 각도를 기준으로 좌우로 인접한 각도에 있는 라이다 데이터 값에 대한 평균과 해당 각도의 라이다 데이터 값 간의 비교를 통해 노이즈를 제거할 수 있다(도 7의 D).
제어부(150)는 601 내지 604 단계를 통해 획득한 기준값을 통해 대상체의 모션을 감지한다(605). 구체적으로, 제어부(150)는 복수의 프레임을 모두 누적한 이후에 획득한 라이다 데이터와 평균값 간에 기초하여 대상체의 모션을 감지한다(605). 구체적으로, 제어부(150)는 라이다 센서(110)를 회전하며 획득한 라이다 데이터를 기초로 피사체와의 각도 별 거리의 평균값인 기준값을 산출하고, 이후에 획득한 라이다 데이터를 기준값과 비교하여, 기준값 대비 일정 변화량이 감지되면 움직이는 대상체를 감지할 수 있다. 일 실시예에 따른 제어부(150)는 라이다 데이터가 기준값을 초과하는 회전 구간에 대상체가 위치하는 것으로 결정할 수 있다. 이 때, 회전 구간은 라이다 센서(110)가 회전하는 구간 중 일부 또는 전체에 해당할 수 있으며, 프레임에 속하는 라이다 데이터의 각도 범위에 해당한다.
제어부(150)는 일정한 회전 구간에서 대상체의 모션을 감지하면, 대상체의 모션이 감지된 위치를 향해 관심 각도 영역을 특정한다(606). 한편, 제어부(150)는 대상체의 많은 움직임을 고려하여 관심 각도 영역을 확장할 수 도 있다. 구체적으로, 제어부(150)는 프레임의 속하는 라이다 데이터의 각도 범위를 확장하여 더 넓은 회전 구간에서 대상체의 모션을 감지할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제어부(150)는 대상체의 모션을 감지한 것에 기초하여 대상체의 이동 거리의 증가를 감지하고, 대상체의 이동 거리가 증가하는 것을 감지하면 기존의 관심 각도 영역을 확장할 수 있다.
한편, 개시된 발명은 도 6에 의한 방법 이외에도 라이다 센서(110)의 기능 중 하나인 SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)을 이용하여 대상체의 모션을 감지하고, 대상체의 위치를 결정할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 청소 로봇이 대상체의 모션을 감지하는 것을 설명하기 위한 순서도이다.
제어부(150)는 라이다 센서(110)를 통해 라이다 데이터를 획득한다(801). 라이다 데이터는 라이다 센서(110)를 일정 속도로 회전시켜 360 도로 광을 방사하여 수신함으로써, 전방위에서의 장애물 및/또는 대상체를 감지하기 위한 것이다.
제어부(150)는 라이다 데이터에 기초하여 맵 데이터를 생성한다(802). 구체적으로, 제어부(150)는 전방위에서의 라이다 데이터를 실시간으로 누적하여 청소 맵을 생성할 수 있다.
제어부(150)는 맵 데이터를 생성한 이후에 획득한 라이다 데이터와 맵 데이터 간에 비교한다(803). 이 때, 제어부(150)는 고정된 값인 맵 데이터 이외의 라이다 데이터 값을 검출함으로써, 대상체의 모션을 감지할 수 있다(804). 또한, 제어부(150)는 대상체의 모션을 감지하면, 청소 맵 상에의 대상체의 위치를 파악할 수 있고, 청소 맵에 대한 좌표값을 산출할 수 있다. 이 때, 제어부(150)는 청소 로봇(10)의 현재 위치에 대한 대상체의 거리 및 각도를 산출할 수 있다.
제어부(150)는 대상체의 모션을 감지하면, 대상체의 모션이 감지된 위치를 향해 관심 각도 영역을 특정한다(805). 이 때, 관심 각도 영역은 대상체의 위치를 향한 각도를 기준으로 일정한 각도 범위를 갖는 영역일 수 있다.
한편, 개시된 발명은 대상체의 모션을 감지하는 것 이외에도 대상체의 음향을 감지하여 대상체의 위치를 파악할 수 있다. 이미 상술한 바와 같이, 청소 로봇(10)은 복수의 마이크(131-134)를 포함하는 음향 감지부(130)가 구비되어, 대상체에서 발생한 음향을 식별하여 대상체가 반려 동물인지 확인할 수 있고, 나아가, 복수의 마이크(131-134) 각각에서 획득한 음향의 신호 크기를 통해 대상체의 위치를 판단할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 청소 로봇이 음향에 기초하여 대상체를 감지하는 것을 설명하기 위한 순서도이다. 도 9의 순서도는 도 10을 함께 참조하여 설명한다.
제어부(150)는 음향 감지부(130)를 통해 음향 데이터를 획득한다(901).
제어부(150)는 획득한 음향 데이터를 통해 대상체를 식별한다(902). 구체적으로, 제어부(150)는 획득한 음향 데이터에 대한 일부 구간을 선별하여 일부 구간에서의 특징점을 추출한다. 이 때, 제어부(150)는 CNN(Convolution Neural Network)을 기반으로 추출된 특징점을 입력값으로 결정하여, 대상체의 종류를 식별할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 음향 감지부(130)에서 획득한 음향 데이터를 처리하여 음향을 발생시킨 대상체가 반려 동물인 것으로 결정할 수 있다.
제어부(150)는 음향의 신호 크기의 중심값을 산출하고(903), 대상체의 위치를 판단할 수 있다(904). 예를 들어, 제1 마이크(131) 및 제4 마이크(134)에서 획득한 음향의 신호 크기가 10(상대적인 수치) 이고, 제2 마이크(132) 및 제3 마이크(133)에서 획득한 음향의 신호 크기가 8을 가지면, 신호 크기의 중심값은 12 시 방향의 위쪽에 속하게 된다. 이 때, 대상체의 위치는 원점에서 중심값으로 향하는 연장선에 속하게 된다. 또한, 제어부(150)는 복수의 마이크(131-134)에서 획득한 음향의 신호 크기에 대한 평균값을 산출하고, 음향의 신호 크기에 기초하여 청소 로봇(10)과 대상체 간의 거리를 파악할 수 있다.
제어부(150)는 대상체의 위치를 향해 관심 각도 영역을 특정한다(805). 이 때, 관심 각도 영역은 대상체의 위치를 향한 각도를 기준으로 일정한 각도 범위를 갖는 영역일 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 청소 로봇(10)은 라이다 센서(110)와 음향 감지부(130) 간의 센서 퓨전을 통해 대상체의 위치를 결정할 수 있다. 상술한 바와 같이, 대상체는 움직이는 반려 동물에 해당하며, 반려 동물은 이동함과 동시에 소리를 낼 수 있다. 이 때, 청소 로봇(10)은 라이다 센서(110)와 음향 감지부(130) 간의 우선 순위를 정하여, 대상체의 최종적인 위치를 판단할 수 있다. 이는 도 11을 참조하여 상세히 설명한다.
도 11은 일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 방법의 순서도이다.
제어부(150)는 라이다 데이터에 기초하여 특정된 제1 관심 각도 영역을 판단하고(1101), 음향 데이터에 기초하여 특정된 제2 관심 각도 영역을 판단한다(1102). 이 때, 제1 관심 각도 영역은 라이다 센서(110)를 통해 대상체의 모션을 감지함으로써, 대상체가 속할 것으로 예상되는 각도 범위를 가리키고, 제2 관심 각도 영역은 음향 감지부(130)를 통해 대상체의 음향을 감지함으로써, 대상체가 속할 것으로 예상되는 각도 범위를 가리킨다. 제1 관심 각도 영역과 제2 관심 각도 영역은 일정한 각도 구간을 가질 수 있고, 특정 위치에 대한 방향을 가리키는 단일한 각도 값일 수 도 있다.
제어부(150)는 제1 관심 각도 영역과 제2 관심 각도 영역 간의 적어도 일부가 일치하는지 판단한다(1103).
만약, 제어부(150)는 제1 관심 각도 영역과 제2 관심 각도 영역 간의 적어도 일부가 일치하면, 카메라(120)가 제1 관심 각도 영역에 해당하는 영역을 촬영할 수 있도록 주행부(160)를 제어한다(1104). 이 경우는, 반려 동물의 움직임과 반려 동물의 소리가 동일한 곳에서 감지한 경우로, 반려 동물의 움직임이 크지 않은 경우를 가리킨다.
일 실시예에 따르면, 제어부(150)는 대상체의 모션을 감지한 것에 기초하여 대상체를 향하는 각도 방향으로 제1 관심 각도 영역을 특정하고, 음향 데이터에 기초하여 판단한 대상체의 위치가 제1 관심 각도 영역 내에 속하면 제1 관심 각도 영역에 해당하는 영역을 촬영할 수 있도록 주행부(160)를 제어할 수 있다. 이 때, 음향 데이터에 기초하여 판단한 위치는 해당 위치를 기준으로 한 제2 관심 각도 영역으로 대체될 수 있다.
상술한 바와 달리, 제1 관심 각도 영역과 제2 관심 각도 영역 간의 적어도 일부가 일치하지 않으면, 카메라(120)가 제2 관심 각도 영역에 해당하는 영역을 촬영할 수 있도록 주행부(160)를 제어한다. 이 경우는, 반려 동물의 움직임이 상대적으로 많은 경우로써, 반려 동물의 실시간 위치를 파악하기 용이한 음향에 기초하여 카메라(120)의 촬영 영역을 결정한다.
일 실시예에 따르면, 제어부(150)는 대상체의 모션을 감지한 것에 기초하여 대상체를 향하는 방향으로 제1 관심 각도 영역을 특정하고, 음향 데이터에 기초하여 판단한 대상체의 위치가 제1 관심 각도 영역에 속하지 않으면, 대상체의 음향이 감지된 위치를 촬영할 수 있도록 주행부(160)를 제어한다. 이 때, 음향 데이터에 기초하여 판단한 위치는 해당 위치를 기준으로 한 제2 관심 각도 영역으로 대체될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 제어부(150)는 대상체의 모션이 감지되지 않으면, 음향 데이터에 기초하여 대상체의 음향이 감지된 위치를 촬영할 수 있도록 주행부(160)를 제어할 수 있다. 이 경우에는, 반려 동물의 움직임이 감지되지 않아 라이다 센서(110)로 반려 동물의 위치를 파악할 수 없는 경우에 해당하여 반려 동물에서 발생한 소리로만 카메라(120)의 촬영 영역을 결정할 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 청소 로봇(10)는 사용자 단말(20)과 통신을 수행하는 통신부(140)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 사용자는 사용자 단말(20)을 통해 청소 로봇(10)을 원격 제어할 수 있으며, 청소 로봇(10)으로부터 획득한 집안 내부의 영상을 제공받을 수 있다. 도 12를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 12는 일 실시예에 따른 청소 로봇이 사용자 단말에 제공하는 기능을 도시한다.
도 12를 참조하면, 사용자 단말(20)은 청소 로봇(10)을 통해 획득한 청소 맵을 어플리케이션을 통해 제공할 수 있다. 또한, 사용자 단말(20)은 상술한 바와 같이, 라이다 센서(110) 및 음향 감지부(130)를 통하여 대상체(반려 동물)의 위치를 파악하고, 주행부(160)를 제어하여 카메라(120)가 대상체를 촬영하기 적합한 위치에 청소 로봇(10)을 이동시킬 수 있다.
사용자는 어플리케이션을 통해 모니터링 기능을 활성화 하면, 청소 로봇(10)은 대상체의 움직임 및/또는 대상체의 음향을 통해 대상체의 위치를 파악하여 청소 로봇(10)에 장착된 카메라(120)가 대상체를 촬영할 수 있도록 한다.
일 실시예에 따르면, 청소 로봇(10)은 사용자 단말(20)과 통신을 수행하는 통신부(140)를 더 포함하고, 제어부(150)는 음향 감지부(130)를 통해 획득한 음향 데이터를 처리한 결과, 대상체에서 음향이 발생한 것으로 판단되면, 대상체에 대한 이벤트를 사용자 단말(20)에 제공하도록 통신부(140)를 제어할 수 있다. 이 때, 사용자는 어플리케이션을 통해 이벤트를 전달받고, 모니터링 기능을 활성화 하여 카메라(120)가 대상체를 촬영할 수 있도록 청소 로봇(10)을 제어할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 청소 로봇(10)은 사용자 단말(20)과 통신을 수행하는 통신부(140)를 더 포함하고, 제어부(150)는 라이다 센서(110)를 통해 획득한 라이다 데이터를 처리한 결과, 대상체에서 모션이 감지된 것으로 판단되면, 대상체에 대한 이벤트를 사용자 단말(20)에 제공하도록 통신부(140)를 제어할 수 있다. 이 때, 제어부(150)는 관심 각도 영역에 해당하는 영역을 촬영하도록 청소 로봇(10)의 카메라(120)를 제어하고, 촬영된 대상체의 영상을 사용자 단말(20)에 제공하도록 통신부(140)를 제어할 수 있다.
한편, 개시된 발명에 따른 청소 로봇(10)은 상술한 바와 같이 대상체를 감지하고 촬영하는 것 이외에도 대상체와의 상호 작용이 가능하다. 예를 들면, 청소 로봇(10)은 반려 동물의 터치를 감지할 수 있고, 반려 동물의 터치에 응답하여 반려 동물의 관심을 유발하는 소리를 출력할 수 있다.
도 13을 참조하면, 청소 로봇(10)은 대상체에 간식을 제공할 수 있다. 이를 위해, 청소 로봇(10)은 내용물을 저장하고 내용물을 배출하는 디스펜서(13)를 포함할 수 있다. 내용물은 반려 동물용 간식일 수 있다. 디스펜서(13)는 청소 로봇(10)이 전진 주행을 하면서 내용물을 투척할 수 있도록 청소 로봇(10)의 후면 커버(12) 측에 마련될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 청소 로봇(10)은 대상체의 위치를 파악하고, 청소 로봇(10)을 기준으로 대상체와 반대 방향으로 주행함과 동시에 내용물을 투척하도록 디스펜서(13)를 제어할 수 있다. 이 때, 청소 로봇(10)은 미리 정해진 시간 간격에 따라 내용물을 투척할 수 있다. 사용자는 사용자 단말(20)에 대한 설정을 통해 내용물의 투척 시점 및 투척 시간 간격 등을 조절하도록 청소 로봇(10)을 제어할 수 있다.
또한, 도 14를 참조하면, 청소 로봇(10)은 레이저 빔을 투사하여 바닥에 반사되도록 하는 레이저(14)를 포함할 수 있다. 레이저(14)는 청소 로봇(10)의 본체(11)에 마련될 수 있다. 레이저(14)는 레이저 빔이 바닥에 점 모양으로 반사되도록 레이저 빔을 출력할 수 있으나, 설정에 따라 다양한 모양을 가질 수 있으며, 도 14에서는 일 예로 나비 모양이 도시되었지만 반려 동물의 종에 따라 다양한 모양의 레이저 빔이 출력될 수 있다. 청소 로봇(10)은 주행 중에 레이저 빔의 출력을 통해 대상체가 바닥에 출력된 반사 광을 추종하도록 유도할 수 있다. 여기서, 청소 로봇(10)은 본체(11)에 마련된 카메라(120)를 통해 대상체가 반사 광에 어느 정도 근접하였는지 파악할 수 있다. 만약, 대상체가 반사 광에 일정 거리 이하로 근접하였다면, 청소 로봇(10)은 임의의 방향으로 주행하여 대상체의 움직임을 유도할 수 있다.
또한, 도 15를 참조하면, 청소 로봇(10)은 터그 장난감(T)이 본체(10)에 장착될 수 있도록 거치부(15)를 포함할 수 있다. 반려 동물이 터그 장난감(T)을 물면, 청소 로봇(10)은 반려 동물에 의한 외력을 감지하고, 외력과 반대 방향으로 청소 로봇(10)이 직선 이동 및/또는 회전 이동하도록 주행부(160)를 제어할 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
기기로 읽을 수 있는 기록매체는, 비일시적(non-transitory) 기록매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적 기록매체'는 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 기록매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다. 예로, '비일시적 기록매체'는 데이터가 임시적으로 저장되는 버퍼를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품(예: 다운로더블 앱(downloadable app))의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (20)

  1. 라이다 센서가 복수 회를 회전하면서 라이다 데이터를 획득하는 것;
    상기 획득한 라이다 데이터에 기초하여 피사체와의 각도 별 거리의 평균값인 기준값을 산출하는 것;
    상기 기준값이 산출된 이후에 획득한 라이다 데이터와 상기 기준값과 비교하는 것; 및
    상기 비교 결과에 기초하여 대상체의 모션을 감지하고, 상기 모션이 감지된 회전 구간에 상기 대상체가 위치하는 것으로 결정하는 것;을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 대상체를 향하는 방향으로 관심 각도 영역을 특정하는 것;을 더 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 청소 로봇에 대한 외부 영상을 획득하는 카메라;를 더 포함하고,
    상기 관심 각도 영역을 특정하는 것은,
    상기 카메라가 상기 관심 각도 영역에 해당하는 영역을 촬영할 수 있도록 상기 청소 로봇의 주행부를 제어하는 것;을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 청소 로봇의 본체에 마련되고, 상기 청소 로봇에 대해 외부에서 발생하는 소리인 음향 데이터를 획득하는 음향 감지부;를 더 포함하고,
    상기 음향 데이터를 처리하여 상기 대상체를 식별하는 것;을 더 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 음향 감지부는,
    상기 본체에 대칭적으로 마련된 복수의 마이크를 포함하고,
    상기 대상체를 식별하는 것은,
    상기 복수의 마이크에서 획득한 음향 신호 크기의 중심값을 통해 상기 대상체의 위치를 판단하는 것;을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 대상체의 위치를 판단하는 것은,
    상기 음향 감지부를 통해 획득한 음향 데이터에 기초하여 상기 대상체의 위치가 판단되면, 상기 대상체의 위치에 해당하는 영역을 촬영할 수 있도록 상기 청소 로봇의 주행부를 제어하는 것;을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 대상체가 위치하는 것으로 결정하는 것은,
    상기 대상체의 모션을 감지한 것에 기초하여 상기 대상체를 향하는 각도 방향으로 관심 각도 영역을 특정하고, 상기 음향 데이터에 기초하여 판단한 상기 대상체의 위치가 상기 관심 각도 영역 내에 속하면, 상기 관심 각도 영역에 해당하는 영역을 촬영할 수 있도록 상기 주행부를 제어하는 것;을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 대상체가 위치하는 것으로 결정하는 것은,
    상기 대상체의 모션을 감지한 것에 기초하여 상기 대상체를 향하는 방향으로 관심 각도 영역을 특정하고, 상기 음향 데이터에 기초하여 판단한 상기 대상체의 위치가 상기 관심 각도 영역에 속하지 않으면, 상기 대상체의 음향이 감지한 위치를 촬영할 수 있도록 상기 주행부를 제어하는 것;을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 대상체가 위치하는 것을 결정하는 것은,
    상기 대상체의 모션이 감지되지 않으면, 상기 음향 데이터에 기초하여 상기 대상체의 음향이 감지된 위치를 촬영할 수 있도록 상기 주행부를 제어하는 것;을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    사용자 단말과 통신을 수행하는 통신부;를 더 포함하고,
    상기 음향 데이터를 처리한 결과, 상기 대상체에서 소리가 발생한 것으로 판단되면, 상기 대상체에 대한 이벤트를 상기 사용자 단말에 제공하도록 상기 통신부를 제어하는 것;을 더 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  11. 제 3 항에 있어서,
    사용자 단말과 통신을 수행하는 통신부;를 더 포함하고,
    상기 관심 각도 영역에 해당하는 영역을 촬영하도록 상기 카메라를 제어하고, 상기 촬영된 상기 대상체의 영상을 상기 사용자 단말에 제공하도록 상기 통신부를 제어하는 것;을 더 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    내용물을 저장하고, 상기 내용물을 배출하는 디스펜서;를 더 포함하고,
    상기 대상체의 모션을 감지하면, 미리 정해진 시간 간격에 따라 상기 내용물이 배출되도록 상기 디스펜서를 제어하는 것;을 더 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 청소 로봇의 본체에 마련되어, 레이저 빔을 출력하는 레이저;를 더 포함하고,
    상기 대상체의 모션을 감지하면, 상기 레이저 빔이 하방으로 출력되도록 상기 레이저를 제어하는 것;을 더 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  14. 본체;
    상기 본체를 이동시키는 주행부;
    라이다 발광부 및 라이다 수광부를 포함하고, 복수 회를 회전하면서 라이다 데이터를 획득하는 라이다 센서; 및
    상기 획득한 라이다 데이터에 기초하여 피사체와의 각도 별 거리의 평균값인 기준값을 산출하고, 상기 기준값이 산출된 이후에 획득한 라이다 데이터와 상기 기준값과 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 대상체의 모션을 감지하고, 상기 모션이 감지된 회전 구간에 상기 대상체가 위치하는 것으로 결정하는 제어부;를 포함하는 청소 로봇.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 청소 로봇의 본체에 마련되고, 상기 청소 로봇에 대해 외부에서 발생하는 소리인 음향 데이터를 획득하는 음향 감지부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 음향 데이터를 처리하여 상기 대상체를 식별하는 청소 로봇.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 음향 감지부는,
    상기 본체에 대칭적으로 마련된 복수의 마이크를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 마이크에서 획득한 음향 신호 크기의 중심값을 통해 상기 대상체의 위치를 판단하는 청소 로봇.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 음향 감지부를 통해 획득한 음향 데이터에 기초하여 상기 대상체의 위치가 판단되면, 상기 대상체의 위치에 해당하는 영역을 촬영할 수 있도록 상기 청소 로봇의 주행부를 제어하는 청소 로봇.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 대상체의 모션을 감지한 것에 기초하여 상기 대상체를 향하는 각도 방향으로 관심 각도 영역을 특정하고, 상기 음향 데이터에 기초하여 판단한 상기 대상체의 위치가 상기 관심 각도 영역 내에 속하면, 상기 관심 각도 영역에 해당하는 영역을 촬영할 수 있도록 상기 주행부를 제어하는 청소 로봇.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 대상체의 모션을 감지한 것에 기초하여 상기 대상체를 향하는 방향으로 관심 각도 영역을 특정하고, 상기 음향 데이터에 기초하여 판단한 상기 대상체의 위치가 상기 관심 각도 영역에 속하지 않으면, 상기 대상체의 음향이 감지한 위치를 촬영할 수 있도록 상기 주행부를 제어하는 청소 로봇.
  20. 상기 제어부는,
    상기 대상체의 모션이 감지되지 않으면, 상기 음향 데이터에 기초하여 상기 대상체의 음향이 감지된 위치를 촬영할 수 있도록 상기 주행부를 제어하는 청소 로봇.
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