KR20230022555A

KR20230022555A - 로봇청소기의 제어방법

Info

Publication number: KR20230022555A
Application number: KR1020210104471A
Authority: KR
Inventors: 곽동훈
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2021-08-09
Filing date: 2021-08-09
Publication date: 2023-02-16

Abstract

본 발명은 로봇청소기의 제어방법에 관한 것으로, 제1방향으로 회전하는 애지테이터에 와이어가 감겨있는지 판단하는 감김판단단계와 애지테이터에 와이어가 감긴 경우 애지테이터를 제1방향에 반대되는 제2방향으로 회전하여 와이어를 풀어내는 감김해소단계를 포함하여, 애지테이터 구동모터 및 애지테이터로부터 데이터를 획득하고, 획득한 데이터 만으로 애지테이터에 와이어가 감겼는지 여부를 효과적으로 판단하고, 애지테이터에 감긴 와이어를 효과적으로 풀어낼 수 있는 로봇청소기의 제어방법에 관한 것이다.

Description

로봇청소기의 제어방법 {Controlling method for robot cleaner}

본 발명은 로봇청소기의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 애지테이터의 회전방향을 제어하여 로봇청소기의 청소성능을 확보하는 로봇청소기의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 청소기는 전기를 이용하여 공기를 흡입하는 방식으로 작은 쓰레기나 먼지를 빨아들여 제품 속에 있는 먼지통에 채우는 가전기기로, 진공 청소기로 불리는 것이 일반적이다.

이러한 청소기는 사용자가 직접 청소기를 이동시키면서 청소를 수행하기 위한 수동 청소기와, 스스로 주행하면서 청소를 수행하는 자동 청소기로 구분될 수 있다. 수동 청소기는 청소기의 형태에 따라, 캐니스터형 청소기, 업라이트 청소기, 핸디형 청소기 및 스틱형 청소기, 로봇청소기 등으로 구분될 수 있다.

가정용 청소기에서는 과거 캐니스터형 청소기가 많이 사용되었지만, 최근에는 먼지통과 청소기 본체를 일체로 제공하여 사용 편의성이 좋아진 핸디형 청소기와 스틱 청소기가 많이 사용되는 추세이며, 사용자가 부재중일 때에도 자율주행하면서 청소를 수행할 수 있는 로봇청소기에 대한 수요도 증가하고 있다.

로봇청소기는 제어부를 구비하며, 청소영역을 자율주행하면서 청소하는 장치이다. 로봇청소기는 사용자의 조작이 필요없다는 장점이 있으나, 사용자의 조작이 없기 때문에 보다 상세한 알고리즘이 필요하다. 예를 들어, 바닥에 작은 걸림턱이나 장애물과 같은 변수가 존재하는 경우, 작은 변수에도 로봇청소기의 자율주행은 오작동을 일으킬 수 있다.

또한, 바닥에 와이어가 존재하는 경우, 와이어가 로봇청소기의 애지테이터에 감겨 청소를 방해할 수 있다. 사용자가 직접 조작하는 다른 종류의 청소기의 경우에는 감겨있는 와이어를 풀어내는 비교적 간단한 작업이 수행된다. 하지만, 로봇청소기의 경우에는 사용자의 행위를 기대할 수 없기 때문에, 제어부가 와이어의 감김 여부를 판단해야 하고 감겨있는 와이어를 풀어내야 하는 문제가 있는데, 종래기술 중에는 전술한 문제점을 해결하는 로봇청소기의 제어방법에 대한 기재가 결여되어 있었다.

선행문헌으로, 한국 공개특허 제10-2013-0036012호를 제시한다. 선행문헌은 전선 감지형 로봇청소기에 관한 것이다. 선행문헌은 로봇청소기의 전방에 존재하는 전선을 감지하고, 전선을 밀어내는 기능을 구비한다.

하지만, 선행문헌은 전선을 감지하고 이를 회피하는 기술에 관한 것으로, 애지테이터에 이미 감겨있는 와이어를 풀어내는 기술은 개시하고 있지 않다.

즉, 로봇청소기가 전선을 감지하지 못하여 전선이 애지테이터에 감겨버린 경우, 감긴 와이어를 풀어내 청소를 재개할 수 없고 사용자가 감긴 와이어를 직접 풀어낼 때까지 청소작업을 수행할 수 없다는 문제점이 있었다.

또한, 선행문헌은 감지센서가 감지하는 대상은 전선 등 와이어에 한정되므로, 카펫 또는 커튼 등은 감지센서가 감지할 수 있는 대상에 포함되지 않는다는 문제점도 있었다.

한국공개특허 제10-2013-0036012호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 애지테이터에 와이어가 감긴 것을 효과적으로 판단할 수 있는 로봇청소기의 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는 애지테이터에 감긴 와이어를 효과적으로 풀어낼 수 있는 로봇청소기의 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 로봇청소기의 제어방법은, 제1방향으로 회전하는 애지테이터에 와이어가 감겨있는지 판단하는 감김판단단계, 애지테이터에 와이어가 감긴 경우 애지테이터를 제1방향에 반대되는 제2방향으로 회전하여 와이어를 풀어내는 감김해소단계를 포함한다.

감김해소단계는 애지테이터를 제2방향으로 회전한 후, 애지테이터를 구동하는 구동모터로부터의 동력의 전달을 차단하여 자유롭게 회전 가능하게 배치하는 릴리즈단계를 포함할 수 있다.

감김해소단계는 릴리즈단계에서 로봇청소기를 기 설정된 설정거리 이상 이동시킬 수 있다. 이때, 릴리즈단계 중에 로봇청소기의 구동바퀴의 회전방향과 동일한 방향으로 애지테이터를 적어도 1회 이상 회전시킬 수 있다.

로봇청소기는 외부의 먼지를 흡입하는 흡입모터를 더 포함하고, 감김해소단계에서 흡입모터의 흡입력의 크기는 로봇청소기가 청소할 때 흡입모터의 흡입력의 크기보다 클 수 있다.

애지테이터는 제1방향으로 회전하는 제1애지테이터 및 제2방향으로 회전하는 제2애지테이터를 포함할 수 있다. 이때, 제1애지테이터에 와이어가 감긴 경우, 제1애지테이터를 제2방향으로 회전하고, 제2애지테이터에 전달되는 동력의 전달을 차단하여 제2애지테이터를 자유롭게 회전 가능하게 배치할 수 있다.

감김판단단계는 애지테이터를 구동하는 구동모터의 동력 또는 애지테이터에 인가되는 알짜힘 중 적어도 어느 하나를 기초로 부하값을 산출하고, 부하값이 기 설정된 기준값 이상이면 애지테이터에 와이어가 감겨있다고 판단할 수 있다.

이때 감김판단단계는, 부하값이 일정 주기마다 제1부하값과 제2부하값이 반복되고, 제1부하값 및 제2부하값이 기준값 미만이면, 애지테이터에 와이어가 감겨있다고 판단할 수 있다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 로봇청소기는, 저면에 배치되고, 제1방향으로 회전하며 바닥면의 이물질을 쓸어내는 애지테이터 및 애지테이터를 제어하는 제어부를 포함한다. 이때, 제어부는 애지테이터에 와이어가 감겨있는지 판단하고, 애지테이터에 와이어가 감겨 있으면 애지테이터를 제1방향과 반대되는 제2방향으로 회전시킨다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 로봇청소기의 제어방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 애지테이터 구동모터 및 애지테이터로부터 데이터를 획득하고, 획득한 데이터 만으로　애지테이터에 와이어가 감겼는지 여부를 효과적으로 판단할 수 있다는 장점이 있다.

둘째,　애지테이터를 역방향인 제2방향으로 회전시키거나, 릴리즈 상태로 두거나, 간헐적으로 정방향으로 회전시키거나, 로봇청소기를 이동시키고, 상기 복수의 제어를 조합함으로써 애지테이터에 감긴 와이어를 효과적으로 풀어낼 수 있다는 장점도 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇청소기의 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 로봇청소기의 내부에서 신호 및 데이터의 흐름도,
도 3은 본 발명에 따른 로봇청소기의 제어방법의 흐름도,
도 4는 도 3에서 감김판단단계의 상세한 흐름도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따를 때 부하값을 간략하게 나타낸 도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따를 때 부하값을 간략하게 나타낸 도,
도 7은 도 3에서 감김해소단계의 상세한 흐름도,
도 8은 본 발명에 따를 때 애지테이터의 회전에 따라 애지테이터에 감겨있는 와이어가 풀리는 과정을 간략하게 도시한 도,
도 9는 로봇청소기의 이동에 따라 애지테이터에 감겨있는 와이어가 풀리는 과정을 간략하게 도시한 도,
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따를 때 애지테이터의 회전에 따라 제1애지테이터에 감겨있는 와이어가 풀리는 과정을 간략하게 도시한 도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 로봇청소기(1)의 제어방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

로봇청소기(1)는 이동하면서 바닥면을 청소하는 장치이다.

로봇청소기(1)는 주행모듈(미도시)을 포함하여, 청소영역을 자율주행하며 바닥면을 청소한다.

로봇청소기(1)는 흡입모터(21)를 포함하여, 부압에 의해 바닥면의 먼지를 청소기 내부로 흡입한다.

로봇청소기(1)는 애지테이터(31)를 포함하여, 바닥면의 먼지를 쓸어내 청소한다.

로봇청소기(1)는 물통(미도시) 및 걸레(미도시)를 포함하여, 바닥면을 닦아 청소할 수 있다.

로봇청소기(1)는 케이스(11)를 포함한다. 케이스(11)는 로봇청소기(1)의 외형을 형성하고, 내부에 다른 구성요소들이 수납되기 위한 공간을 형성한다.

도 5를 참조하면, 케이스(11)는 상부에서 바라볼 때 원형의 단면을 가는 원통 형상으로 형성될 수 있다.

로봇청소기(1)는 흡입구(12)를 포함한다. 흡입구(12)는 바닥면에 존재하는 먼지가 로봇청소기(1) 내부로 흡입될 때 통과하는 개구부이다. 흡입구(12)는 케이스(11)의 하부면에 배치된다. 흡입구(12)는 케이스(11)를 관통하며, 로봇청소기(1)의 내부공간과 외부공간을 연통시킨다.

로봇청소기(1)는 흡입모터(21)를 포함한다. 흡입모터(21)는 바닥면의 먼지를 빨아들이는 흡입력을 제공한다. 즉, 흡입모터(21)는 부압에 의해 외부의 먼지를 흡입하여 로봇청소기(1) 내부에 위치하는 먼지통(미도시)에 집진한다.

흡입모터(21)는 로봇청소기(1) 내부에 배치된 배터리(미도시)로부터 전력을 전달받아 구동된다.

흡입모터(21)는 배터리로부터 공급되는 전류의 크기에 비례하여 흡입력이 결정된다. 예를 들어, 배터리로부터 큰 전류가 공급되면, 흡입모터(21)의 회전속도가 상승하고, 흡입력이 커진다.

로봇청소기(1)는 애지테이터(31)를 포함한다. 애지테이터(31)는 바닥에 존재하는 먼지를 쓸어내 청소하는 구성요소이다.

애지테이터(31)는 바닥에 존재하는 먼지를 쓸어내, 로봇청소기(1) 내부에 배치된 먼지통(미도시)에 집진한다. 또는, 애지테이터(31)는 바닥에 흡착된 먼지를 쓸어내, 먼지를 바닥으로부터 분리시킴으로써, 먼지가 흡입모터(21)에 의해 보다 잘 흡입되도록 한다.

애지테이터(31)는 원통 형상으로 형성된다. 애지테이터(31)의 외둘레면에는 직물 또는 브러시가 배치되어, 바닥에 존재하는 먼지를 쓸어낸다.

애지테이터(31)는 중심축을 중심으로 회전한다. 애지테이터(31)의 중심축은 지면에 평행하게 배치된다. 애지테이터(31)의 중심축은 로봇청소기(1)의 진행방향에 수직으로 배치될 수 있다.

로봇청소기(1)는 인코더(33)를 포함한다. 인코더(33,Encoder)는 애지테이터(31)에 연결되어 회전속도를 측정하는 구성요소이다. 인코더(33)는 애지테이터(31)의 회전속도에 관한 데이터를 제어부(50)로 전송한다.

예를 들어, 애지테이터(31)는 정상운전일 때 일정 이상의 회전속도로 회전하며, 인코더(33)를 통해 측정한 애지테이터(31)의 회전속도가 기준 이하인 경우에는 애지테이터(31)에 문제가 발생하였다고 판단할 수 있다.

제어부(50)는 인코더(33)가 측정한 회전속도값으로, 애지테이터(31)에 인가되는 알짜힘(Ftot)을 측정할 수 있다.

로봇청소기(1)는 애지테이터 구동모터(32)를 포함한다. 애지테이터 구동모터(32)는 애지테이터(31)에 동력을 전달하여, 애지테이터(31)를 구동시키는 구성요소이다.

애지테이터 구동모터(32)는 애지테이터(31)의 일 측에 배치되고, 애지테이터(31)와 기계적으로 연결된다.

애지테이터(31)는 회전방향이 전환될 수 있다. 이에 따라, 애지테이터(31)는 제1방향 및 제1방향의 반대 방향인 제2방향으로 회전한다. 제1방향은 도 1에서 반시계방향이며, 로봇청소기(1)가 전진할 때의 구동바퀴(41)의 회전방향과 동일하다. 제2방향은 도 2에서 시계방향이며, 로봇청소기(1)가 전진할 때의 구동바퀴(41)의 회전방향과 반대이다. 또는, 제1방향은 로봇청소기가 전진하는 방향과 동일할 수 있다.

애지테이터 구동모터(32)는 배터리로부터 공급되는 전류의 크기에 비례하여 흡입력이 결정된다. 예를 들어, 배터리로부터 큰 전류가 공급되면, 애지테이터 구동모터(32)의 회전속도가 상승하고, 흡입력이 커진다.

로봇청소기(1)는 모터측정센서(34)를 포함한다. 모터측정센서(34)는 애지테이터 구동모터(32)로부터 여러가지 데이터를 측정하여, 제어부(50)로 전송한다.

예를 들어, 모터측정센서(34)는 전류기를 포함할 수 있다. 이에 따라, 모터측정센서(34)는 애지테이터 구동모터(32)에 공급되는 전류의 크기를 감지하고, 측정한 데이터를 제어부(50)에 전송함으로써, 애지테이터 구동모터(32)가 애지테이터(31)에 가하는 외력의 크기를 측정할 수 있다.

로봇청소기(1)는 제어부(50)를 포함한다. 제어부(50)는 로봇청소기(1)의 운행을 제어한다.

제어부(50)는 획득한 데이터를 처리하여 로봇청소기(1)의 운행을 제어한다. 구체적으로, 제어부(50)가 획득하는 데이터는 인코더(33)가 측정한 애지테이터(31)의 회전속도, 모터측정센서(34)가 측정한 애지테이터 구동모터(32)에 인가되는 전류일 수 있다. 추가적으로, 제어부(50)가 획득하는 데이터는 흡입모터(21)의 회전속도, 애지테이터 구동모터(32)의 회전속도를 포함할 수도 있다.

제어부(50)가 제어할 수 있는 것은, 흡입모터(21)의 회전속도, 애지테이터 구동모터(32)의 회전속도 및 회전방향, 구동바퀴(41)의 회전속도 및 회전방향 등 일 수 있다. 이 밖에도 로봇청소기(1)의 운행에 필요한 다른 구성요소들을 제어할 수도 있다.

도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇청소기(1)의 제어방법을 설명한다.

본 발명에 따른 로봇청소기(1)의 제어방법은 감김판단단계(S10) 및 감김해소단계(S20)를 포함한다.

감김판단단계(S10)는 제1방향으로 회전하는 애지테이터(31)에 와이어가 감겨있는지 판단하는 단계이다.

로봇청소기(1)가 청소를 할 때, 애지테이터(31)가 회전하며 바닥의 먼지를 쓸어낸다. 청소중에 애지테이터(31)의 회전방향은 제1방향으로 회전한다고 정의하며, 또는 정방향이라고 정의한다. 제1방향은 도 7을 기준으로 시계방향(CW)으로 가정한다. 이와 달리, 제1방향이 도 7을 기준으로 반시계방향(CW)이라고 가정될 수도 있다.

바닥에 긴 와이어가 배치된 경우, 애지테이터(31)가 회전함에 따라 애지테이터(31)에 감길 수 있다. 애지테이터(31)에 감긴 와이어는 애지테이터(31)의 회전을 방해한다. 예를 들어, 감긴 와이어는 애지테이터(31)와 흡입구(12) 사이의 틈에 끼어 애지테이터(31)의 회전을 불가능하게 할 수 있다. 또는, 와이어의 일 단이 외부에 고정되어 있는 경우, 로봇청소기(1)가 더 이상 주행하지 못할 수도 있다.

제어부(50)는 전술한 문제점을 해소하기 위하여, 감김판단단계(S10)에서 애지테이터(31)에 와이어가 감긴 것을 판단한다. 구체적으로, 애지테이터(31)는 애지테이터 구동모터(32)로부터 동력(Fm)을 전달받아 구동된다. 정상의 경우, 애지테이터(31)가 전달받은 동력(Fm)에서 바닥과의 마찰력(Ff)을 뺀 만큼의 힘을 알짜힘(Ftot)이라고 정의하며, 알짜힘(Ftot)을 기초로 애지테이터(31)의 회전속도가 결정된다.

하지만, 애지테이터(31)에 와이어가 감겨있는 경우, 애지테이터(31)에는 와이어에 의한 부하값(Fw) 만큼의 저항이 발생한다. 따라서, 애지테이터(31)가 전달받은 동력(Fm)에서 바닥과의 마찰력(Ff) 및 와이어에 의한 부하값(Fw)을 뺀 만큼의 힘이 알짜힘(Ftot)이 된다. 그러므로, 애지테이터(31)에 와이어가 감겨있는 경우의 알짜힘(Ftot)은 정상의 경우의 알짜힘(Ftot)보다 작고, 애지테이터(31)에 와이어가 감겨있는 경우의 회전속도는 정상의 경우의 회전속도보다 작다.

이에, 본 발명에 따른 제어부(50)는 와이어에 의한 부하값(Fw)을 판단하여, 애지테이터(31)에 와이어가 감겨있는지 여부를 판단한다. 즉, 제어부(50)는 애지테이터(31)가 전달받는 모터의 동력(Fm)과, 애지테이터(31)와 바닥 사이의 마찰력(Ff)과, 애지테이터(31)의 알짜힘(Ftot)을 측정한다. 그 후, 모터의 동력(Fm)에서 알짜힘(Ftot)과 바닥과의 마찰력(Ff)을 빼서 와이어에 의한 부하값(Fw)을 산출한다.

이때, 정상의 경우라면 와이어에 의한 부하값(Fw)이 거의 0에 가까울 것이고, 애지테이터(31)에 와이어가 감겨있는 경우에는 일정 이상의 값이 측정될 것이다.

하지만, 애지테이터(31)와 바닥과의 마찰력(Ff)을 수치로 산출하기는 어려울 수 있다. 따라서, 모터의 동력(Fm)에서 알짜힘(Ftot)을 뺀 값을 기준값(Fref)과 비교하고, 기준값(Fref) 이하이면 정상이라고 판단하고, 기준값(Fref) 이상이면 애지테이터(31)에 와이어가 감겨있다고 판단할 수 있다. 또는, 모터의 동력(Fm)이나 알짜힘(Ftot)에 실험에 따른 계수(k1,k2)를 곱하여, 애지테이터(31)에 와이어가 감겨있는지 여부를 판단할 때 마찰력(Ff)을 반영할 수 있다.

도 3을 참조하여, 감김판단단계(S10)를 자세히 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따라 감김판단단계(S10)를 설명한다. 제어부(50)는 부하값을 산출하고, 부하값(Fw)이 기 설정된 기준값(Fref) 이상이면 애지테이터(31)에 와이어가 감겨있다고 판단한다(S11).

제어부(50)는 애지테이터(31)를 구동하는 구동모터의 동력(Fm) 또는 상기 애지테이터(31)에 인가되는 알짜힘(Ftot) 중 적어도 어느 하나를 측정하고(S12), 이를 기초로 부하값(Fw)을 산출한다(S13).

구동모터의 동력(Fm)은 애지테이터 구동모터(32)에서 생성하고, 애지테이터(31)에 전달하는 동력이다.

구동모터의 동력(Fm)은 애지테이터(31)에 공급되는 전류에 비례한다. 따라서, 모터측정센서(34)는 애지테이터(31)에 공급되는 전류의 크기를 측정하여 그 데이터를 제어부(50)로 전송함으로써, 구동모터의 동력(Fm)이 산출될 수 있다.

알짜힘(Ftot)은 애지테이터(31)가 회전하는데 사용되는 힘이다. 즉, 알짜힘(Ftot)은 온전하게 애지테이터(31)를 회전하는데 사용된다. 알짜힘(Ftot)은 애지테이터(31)에 연결된 인코더(33)에 의해서 측정된다. 인코더(33)는 애지테이터(31)의 회전속도 등 애지테이터(31)의 데이터를 측정하고, 그 데이터를 제어부(50)로 전송함으로써, 알짜힘(Ftot)이 산출될 수 있다.

와이어에 의한 부하값(Fw)은 애지테이터(31)가 회전할 때 와이어가 감겨있는 것에 의한 저항이다. 즉, 구동모터의 동력(Fm)에서 와이어에 의한 부하값(Fw)을 빼면, 애지테이터(31)가 회전하는데 사용되는 알짜힘(Ftot)을 산출할 수 있다. 반대로, 와이어에 의한 부하값(Fw)은 구동모터의 동력(Fm)에서 알짜힘(Ftot)을 빼서 산출할 수 있다.

이때, 와이어에 의한 부하값(Fw)은 다음과 같이 산출할 수 있다.

전술한 식에서, k1 및 k2는 상수로 이루어진 계수이다. k1는 애지테이터(31)에 전류의 차원을 힘의 차원으로 변환하는 계수이고, k2는 애지테이터(31)의 회전속도의 차원을 힘의 차원으로 변환하는 계수이다. k1 및 k2는 실험에 따라 결정될 수 있다.

기준값(Fref)은 마찰력(Ff) 또는 기타 다른 부수적인 요인들을 고려하여 결정된다. 산출한 부하값(Fw)이 기준값(Fref)보다 작은 경우, 애지테이터(31)의 회전에 별다른 저항이 존재하지 않으므로, 제어부(50)는 와이어가 애지테이터(31)에 감겨있지 않다고 판단한다. 반대로, 산출한 부하값(Fw)이 기준값(Fref)보다 큰 경우, 제어부(50)는 와이어가 애지테이터(31)에 감겨있다고 판단하고, 감김해소단계(S20)를 수행한다.

도 6을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따라 감김판단단계(S10)를 설명한다. 감김판단단계(S10)에서는 부하값(Fw)이 일정 주기마다 반복될 수 있고, 이 중에 제1부하값(Fw1)과 제2부하값(Fw2)이 반복적으로 나타날 수 있다. 이때, 제어부(50)는 제1부하값(Fw1) 및 제2부하값(Fw1)이 기준값(Fref) 미만이더라도, 제1부하값(Fw1)과 제2부하값(Fw2)이 반복적으로 나타나면, 애지테이터(31)에 와이어가 감겨있다고 판단할 수 있다(S14).

와이어에 의한 부하값(Fw)이 일정한 주기를 가지고 증가/감소를 반복할 수 있다. 예를 들어, 와이어가 애지테이터(31)에 감겨있으나 일부 슬립이 일어나는 경우가 있다. 이때에는 와이어에 의한 부하값(Fw)이 기준값(Fref)보다 작아 기존의 판단방법으로는 와이어의 감김을 판단하기 어렵다. 하지만 이때에도 애지테이터(31)에 감긴 와이어는 애지테이터(31)의 회전을 방해하는 바, 와이어가 애지테이터(31)에 완전히 감기기 전에 풀어야 할 필요가 있다.

제어부(50)는 부하값(Fw)이 일정 주기를 가지고 제1부하값(Fw1)과 제2부하값(Fw2)이 반복하여 나타날 때에는, 제1부하값(Fw1)과 제2부하값(Fw2)이 기준값(Fref) 미만이더라도 애지테이터(31)에 와이어가 감겨있다고 판단하고, 감김해소단계(S20)를 수행한다.

감김해소단계(S20)는 애지테이터(31)에 와이어가 감긴 경우, 애지테이터(31)를 제1방향에 반대되는 제2방향으로 회전하여, 와이어를 풀어내는 단계이다.

제2방향은 역방향이라고 정의한다. 제2방향은 도 8을 기준으로 반시계방향(CCW)으로 가정한다. 이와 달리, 제2방향이 도 8을 기준으로 시계방향(CW)이라고 가정될 수도 있다.

제어부(50)는 애지테이터(31)에 와이어가 감겨있다고 판단한 경우, 애지테이터(31)를 제2방향으로 회전시킨다. 애지테이터(31)를 제1방향의 역방향인 제2방향으로 회전하는 경우, 감겨있는 와이어가 풀어진다. 제어부(50)는 와이어가 모두 풀어진 경우, 애지테이터(31)를 다시 제1방향으로 회전시키면서 청소를 재개한다.

도 7을 참조하여, 감김해소단계(S20)를 자세히 설명한다.

제어부(50)는 애지테이터(31)에 와이어가 감겨 있다고 판단되는 경우, 애지테이터(31)를 제2방향으로 회전한다(S21). 제어부(50)는 애지테이터(31)를 역방향으로 회전하여 감겨있는 와이어를 풀어낸다. 도 8을 예로 들면, 제어부(50)는 제2방향인 반시계방향(CCW)으로 애지테이터(31)를 회전시킨다.

제어부(50)는 애지테이터(31)를 제2방향으로 회전한 후, 릴리즈 단계를 수행한다(S22). 릴리즈 단계(S22)는 애지테이터(31)를 구동하는 구동모터(32)로부터의 동력의 전달을 차단하여, 애지테이터(31)를 자유롭게 회전 가능하게 배치하는 단계이다.

릴리즈 단계(S22)에서의 애지테이터(31)의 상태를 릴리즈 상태로 정의한다. 릴리즈 상태에서는, 애지테이터(31)와 구동모터(32) 사이의 동력의 전달이 차단되며, 애지테이터(31)는 자유롭게 회전할 수 있다.

이때, 로봇청소기(1)가 이동하면 애지테이터(31)와 바닥과의 마찰력(Ff)에 의하여 애지테이터(31)가 회전할 수 있다. 도 8을 예로 들면, 로봇청소기(1)가 전진할 때 애지테이터(31)에서 후방으로 마찰력(Ff)이 작용하는 바, 애지테이터(31)는 반시계방향(CCW)으로 회전한다. 애지테이터(31)가 회전하는 방향은 제2방향으로, 와이어가 풀리는 방향과 동일하다.

릴리즈 단계(S22)에서는 별도로 애지테이터(31)를 구동할 필요가 없으며, 로봇청소기(1)의 이동만으로 애지테이터(31)에 감긴 와이어를 풀어 제거할 수 있다.

오히려, 애지테이터(31)를 제2방향으로 과도하게 회전시키는 경우, 와이어가 풀리지 않고 제2방향으로 감기는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 릴리즈 상태에서 애지테이터(31)가 자유롭게 회전하면서 와이어가 풀리도록 함이 바람직하다.

예를 들어, 제어부(50)는 애지테이터(31)를 제2방향으로 약 5회 회전시킨 후, 애지테이터(31)를 릴리즈 시킬 수 있다.

릴리즈 단계에서, 제어부(50)는 흡입모터(21)의 출력을 증가할 수 있다(S23). 구체적으로, 감김해소단계(S20)에서 흡입모터(21)의 흡입력의 크기는 로봇청소기(1)가 청소할 때 흡입모터(21)의 흡입력의 크기보다 클 수 있다. 릴리즈 상태(S22)에서는 애지테이터(31)가 바닥에 흡착된 먼지를 쓸어내지 않으므로, 청소성능이 저하될 우려가 있다. 따라서, 릴리즈 단계(S22)에서 제어부(50)는 흡입모터(21)의 출력을 증가하여, 감김해소단계(S20)에서도 청소성능을 유지시킬 수 있다.

제어부(50)는 릴리즈단계(S22)에서 로봇청소기(1)를 기 설정된 설정거리(L) 이상 이동시킨다(S24). 제어부(50)는 로봇청소기(1)가 설정거리(L) 이상 진행했는지 판단한다(S26).

와이어가 애지테이터(31)에 감겨 로봇청소기(1)의 진행을 방지하는 경우는, 와이어의 일 단이 외부에 걸려있는 것일 수 있다. 따라서, 애지테이터(31)를 릴리즈 상태에 두고, 로봇청소기(1)를 이동시켜, 애지테이터(31)가 제2방향으로 자유 회전하면서 감긴 와이어를 풀어낼 수 있다.

기 설정된 설정거리(L)는 애지테이터(31)에 자주 걸리는 와이어의 일반적인 길이에 대응된다. 설정거리(L)는 실험에 따라 결정될 수 있다. 설정거리(L)는 로봇청소기(1)가 청소하는 공간에서 배치되는 와이어의 종류에 따라 결정될 수 있다.

제어부(50)는 릴리즈단계(S22) 중에, 로봇청소기(1)의 구동바퀴(41)의 회전방향과 동일한 방향으로 애지테이터(31)를 적어도 1회 이상 회전시킬 수 있다. 구체적으로, 제어부(50)는 릴리즈 상태 및 제2방향으로의 회전을 교번하여 수행할 수 있다. 바닥면의 상태에 따라 애지테이터(31)와 바닥 사이의 마찰력(Ff)이 애지테이터(31)를 회전시킬 수 있을 만큼 충분하지 않을 수 있다. 또는, 와이어가 애지테이터(31)에 걸려있는 힘이 마찰력(Ff)을 상회하여, 애지테이터(31)가 회전하지 못할 수 있다. 따라서, 제어부(50)는 릴리즈단계 중에 애지테이터(31)를 적어도 1회 이상 간헐적으로 회전시킴으로써, 애지테이터(31)에 감겨있는 와이어를 강제로 풀어낼 수 있다.

전술한 바와 같이, 릴리즈 상태와 제2방향으로의 회전이 교번하여 이루어지면, 애지테이터(31)에 걸린 와이어가 보다 효과적으로 풀릴 수 있다.

제어부(50)는 애지테이터(31)에 감긴 와이어가 풀린 경우, 애지테이터 구동모터(32)를 가동한다. 구체적으로, 제어부(50)는 로봇청소기(1)가 릴리즈 상태로 설정거리(L) 이상 이동한 경우, 애지테이터(31)에 감긴 와이어가 모두 풀렸다고 판단하고, 애지테이터(31)를 제1방향으로 회전시키며 청소를 재개한다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇청소기(1)는 복수개의 애지테이터(31)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 애지테이터(31)는 전방에 배치된 제1애지테이터(311)와 후방에 배치된 제2애지테이터(312)로 구분된다. 이하, 복수개의 애지테이터(31)를 구비한 로봇청소기에서, 애지테이터(31)에 감긴 와이어를 해소하는 방법을 설명한다.

도 10a는 청소운전일 때의 애지테이터를 도시한 것이다. 도 10a를 참조하면, 제1애지테이터(311)는 흡입구의 전방에 배치된다. 제1애지테이터(311)는 제1방향으로 회전하며, 먼지를 후방의 흡입구(12)로 쓸어낸다. 제1방향은 좌측방에서 불 때 반시계방향(CCW)이다.

도 10a를 참조하면, 제2애지테이터(312)는 흡입구(12)의 후방에 배치된다. 제2애지테이터(312)는 제2방향으로 회전하며, 먼지를 전방의 흡입구(12)로 쓸어낸다. 제2방향은 좌측방에서 볼 때 시계방향(CW)으로 회전하며,

또는, 미도시 하였으나 전술한 것과 달리, 제2애지테이터(312)는 제1애지테이터(311)와 동일한 방향으로 회전할 수 있다.

본 실시예에서, 와이어는 제1애지테이터(311)에 감길 수도 있고, 제2애지테이터(312)에 감길 수도 있다. 이때, 와이어가 제2애지테이터(312)에 감긴 경우에 감김을 해소하는 방법은, 전술한 하나의 애지테이터(31)가 구비된 경우에 감김을 해소하는 방법과 동일하다. 따라서, 이하에는 와이어가 제1애지테이터(311)에 감긴 경우를 가정하여 감김해소단계(S20')를 설명한다.

애지테이터(31)가 복수개 구비될 때, 제어부(50)는 제1애지테이터(311)에 와이어가 감겨 있다고 판단되는 경우, 하나의 애지테이터를 역방향으로 회전하고, 다른 애지테이터에 전달되는 동력의 전달을 차단하여 상기 다른 애지테이터를 자유롭게 회전 가능하게 배치한다.(S21',S22')

도 10b를 예로 들면, 제어부(50)는 제1애지테이터(311)를 제2방향으로 회전하고, 제2애지테이터(312)를 릴리즈 시킨다. 이때에는, 제1애지테이터(311)가 제2방향으로 회전하며 감긴 와이어를 강제로 풀어내고, 제2애지테이터(312)는 마찰력에 의하여 제1방향으로 회전할 수 있다.

도 11a를 예로 들면, 제어부(50)는 제1애지테이터(311)를 릴리즈 시키고, 제2애지테이터(312)를 제1방향으로 회전시킨다. 이때에는, 제2애지테이터(312)가 제1방향으로 회전하며 와이어를 후방으로 밀어내며 와이어에 장력(Tension)을 인가하고, 제1애지테이터(311)는 장력에 의하여 제2방향으로 회전하며 감긴 와이어가 풀릴 수 있다.

릴리즈 단계(S22')에서, 제어부(50)는 흡입모터(21)의 출력을 증가할 수 있다(S23'). 이는 감김해소단계(S20)에서도 청소성능을 유지하기 위함이며, 전술한 하나의 애지테이터(31)를 구비한 로봇청소기의 경우와 같다.

제어부(50)는 릴리즈단계(S22')에서 로봇청소기(1)를 기 설정된 설정거리(L) 이상 이동시킨다(S24'). 제어부(50)는 로봇청소기(1)가 설정거리(L) 이상 진행했는지 판단한다(S26'). 이는 전술한 하나의 애지테이터(31)를 구비한 로봇청소기의 경우와 같다.

제어부(50)는 릴리즈단계(S22) 중에, 애지테이터(312)를 역방향으로 적어도 1회 이상 회전시킬 수 있다. 구체적으로, 도 11b를 예로 들면, 제어부(50)는 제1애지테이터(311)를 제2방향으로 회전시키고, 제2애지테이터(312)를 제1방향으로 회전시킬 수도 있다. 와이어가 견고하게 감긴 경우, 제1애지테이터(311)를 역방향으로 회전시킴과 동시에 제2애지테이터(312)에 의해 장력을 인가함으로써, 견고하게 감긴 와이어를 풀어낼 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 로봇청소기(1) 제어방법의 작용을 설명하면 다음과 같다.

로봇청소기(1)의 제어부(50)는 감김판단단계(S10)에서 애지테이터(31)에 와이어가 감겨있는지 여부를 판단하고, 감김해소단계(S20)에서 애지테이터(31)에 감긴 와이어를 풀어낸다.

감김판단단계(S10)를 시계열적으로 설명한다.

제어부(50)는 애지테이터(31)에 작용하는 알짜힘(Ftot)을 측정하며, 이를 위하여 인코더(33)를 통해 애지테이터(31)의 회전속도에 관한 데이터를 수신할 수 있다(S11). 제어부(50)는 애지테이터 구동모터의 동력(Fm)을 측정하며, 이를 위하여 모터측정센서(34)를 통해 애지테이터 구동모터(32)에 공급되는 전류에 대한 데이터를 수신할 수 있다(S11).

제어부(50)는 획득한 데이터들을 통하여 와이어에 의한 부하값(Fw)을 산출할 수 있다(S12). 부하값(Fw)의 산출 방법은 다음과 같다.

제어부(50)는 부하값(Fw)을 기 설정된 기준값(Fref)과 비교한다. 부하값(Fw)이 기준값(Fref)보다 높은 경우 애지테이터(31)에 와이어가 감겨있다고 판단하고, 부하값(Fw)이 기준값(Fref)보다 낮은 경우 애지테이터(31)에 와이어가 감겨있지 않다고 판단한다(S13). 부하값(Fw)이 기준값(Fref)보다 높은 경우를 예로 들면, 애지테이터 구동모터(32)에 과도한 전류가 공급되더라도, 애지테이터(31)에 걸린 와이어의 저항때문에, 애지테이터(31)의 회전속도가 정상 이하의 속도로 회전하는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 부하값(Fw)이 기준값(Fref)보다 작은 경우에도, 부하값(Fw)이 일정한 주기로 반복되어 나타나는 경우, 제어부는 애지테이터(31)에 와이어가 감겨있다고 판단할 수 있다(S14).

제어부(50)는 애지테이터(31)에 와이어가 감겨있다고 판단하면, 감김해소단계(S20)를 수행한다.

이하, 감김해소단계(S20)를 시계열적으로 설명한다.

제어부(50)는 애지테이터(31)를 제2방향으로 회전시킨다(S21). 애지테이터(31)가 제1방향으로 회전하면서 와이어가 감겨있으므로, 반대 방향인 제2방향으로 애지테이터(31)를 회전함으로써 와이어가 풀릴 수 있다.

제어부(50)는 애지테이터(31)를 릴리즈 시킨다(S22). 애지테이터(31)은 마찰력(Ff)에 의하여 자유 회전되므로, 와이어가 원활하게 풀릴 수 있다.

제어부(50)는 릴리즈 단계에서 흡입모터(21)의 출력을 증가시킬 수 있다(S23). 이에 따라, 애지테이터(31)가 바닥에 흡착된 먼지를 쓸어내지 않더라도 로봇청소기(1)의 청소성능을 유지시킬 수 있다.

제어부(50)는 릴리즈 단계에서 간헐적으로 애지테이터 구동모터(32)를 제1방향으로 회전시킬 수 있고, 제1방향의 회전과 릴리즈 상태를 반복적으로 수행할 수 있다(S25). 이에 따라, 애지테이터(31)에 걸린 와이어를 보다 효과적으로 풀어낼 수 있다.

제어부(50)는 릴리즈 단계에서 로봇청소기(1)를 이동시킨다(S24). 로봇청소기(1)가 이동하면서 애지테이터(31)와 바닥 사이에 마찰력(Ff)이 발생하며, 마찰력(Ff)에 의해 애지테이터(31)가 자유 회전하면서 애지테이터(31)에 감긴 와이어가 풀린다.

제어부(50)는 릴리즈 단계에서 로봇청소기(1)가 설정거리(L) 이상 이동하면, 애지테이터(31)에 감겨있는 와이어가 풀린 것으로 판단하고, 청소를 재개한다(S27).

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

1: 로봇청소기
11: 케이스 12: 흡입구
21: 흡입모터
31: 애지테이터 32: 애지테이터 구동모터
33: 인코더 34: 모터측정센서
41: 구동바퀴
50: 제어부
Ftot : 알짜힘 Fm: 모터의 동력
Fw: 와이어에 의한 부하값 Ff: 바닥과의 마찰력
Fref: 기준값

Claims

제1방향으로 회전하는 애지테이터에 와이어가 감겨있는지 판단하는 감김판단단계;
상기 애지테이터에 상기 와이어가 감긴 경우, 상기 애지테이터를 상기 제1방향에 반대되는 제2방향으로 회전하여, 상기 와이어를 풀어내는 감김해소단계;를 포함하는 로봇청소기의 제어방법.
제1항에 있어서,
상기 감김해소단계는,
상기 애지테이터를 제2방향으로 회전한 후,
상기 애지테이터를 구동하는 구동모터로부터의 동력의 전달을 차단하여, 자유롭게 회전 가능하게 배치하는 릴리즈단계;를 포함하는 로봇청소기의 제어방법.
제2항에 있어서,
상기 감김해소단계는,
상기 릴리즈단계에서 상기 로봇청소기를 기 설정된 설정거리 이상 이동시키는 로봇청소기의 제어방법.
제3항에 있어서,
상기 감김해소단계는,
상기 릴리즈단계 중에, 상기 애지테이터를 상기 제2방향으로 적어도 1회 이상 회전시키는 로봇청소기의 제어방법.
제1항에 있어서,
외부의 먼지를 흡입하는 흡입모터를 더 포함하고,
상기 감김해소단계에서 상기 흡입모터의 흡입력의 크기는,
상기 로봇청소기가 청소할 때 상기 흡입모터의 흡입력의 크기보다 큰 로봇청소기의 제어방법.
제1항에 있어서,
상기 애지테이터는,
상기 제1방향으로 회전하는 제1애지테이터;
상기 제2방향으로 회전하는 제2애지테이터;를 포함하고,
상기 제1애지테이터에 상기 와이어가 감긴 경우,
하나의 애지테이터를 역방향으로 회전하고,
다른 애지테이터에 전달되는 동력의 전달을 차단하여 상기 다른 애지테이터를 자유롭게 회전 가능하게 배치하는 로봇청소기의 제어방법.
제1항에 있어서,
상기 감김판단단계는,
상기 애지테이터를 구동하는 구동모터의 동력 또는 상기 애지테이터에 인가되는 알짜힘 중 적어도 어느 하나를 기초로 부하값을 산출하고,
상기 부하값이 기 설정된 기준값 이상이면 상기 애지테이터에 상기 와이어가 감겨있다고 판단하는 로봇청소기의 제어방법.
제7항에 있어서,
상기 감김판단단계는,
상기 부하값이 일정 주기마다 제1부하값과 제2부하값이 반복되고,
상기 제1부하값 및 상기 제2부하값이 상기 기준값 미만이면, 상기 애지테이터에 상기 와이어가 감겨있다고 판단하는 로봇청소기의 제어방법.
저면에 배치되고, 제1방향으로 회전하며 바닥면의 이물질을 쓸어내는 애지테이터 및 상기 애지테이터를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 애지테이터에 와이어가 감겨있는지 판단하고,
상기 애지테이터에 와이어가 감겨 있으면, 상기 애지테이터를 상기 제1방향과 반대되는 제2방향으로 회전하는 로봇청소기.
제9항에 있어서,
상기 애지테이터는,
상기 제2방향으로 회전한 후, 상기 애지테이터를 구동하는 구동모터로부터의 동력의 전달이 차단되어 자유 회전되는 로봇청소기.
제10항에 있어서,
상기 애지테이터가 자유 회전 되는 동안, 소정 거리 이동하는 로봇청소기.
제10항에 있어서,
상기 애지테이터는,
상기 제2방향으로 회전 및 자유 회전되는 상태가 교번하여 반복되는 로봇청소기.
제9항에 있어서,
바닥면의 먼지를 빨아들이는 흡입력을 제공하고,
상기 애지테이터가 제2방향으로 회전할 때의 회전속도는 상기 애지테이터가 제1방향으로 회전할 때의 회전속도보다 높은 흡입모터;를 포함하는 로봇청소기.
제9항에 있어서,
상기 애지테이터에 상기 와이어가 감겨있는지 판단하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 애지테이터를 구동하는 구동모터에 공급되는 전류 및 상기 애지테이터의 회전속도 중 적어도 어느 하나를 고려하여 부하값을 산출하고,
상기 부하값이 기 저장된 기준값 이상이면 상기 애지테이터에 상기 와이어가 감겨있다고 판단하는 로봇청소기.
제14항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 부하값의 크기가 일정 주기로 반복될 때 상기 애지테이터에 상기 와이어가 감겨있다고 판단하는 로봇청소기.