KR20230092551A - 로봇청소기 및 그를 포함하는 로봇 시스템 - Google Patents

로봇청소기 및 그를 포함하는 로봇 시스템 Download PDF

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KR20230092551A
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최병석
안승진
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기는 외형을 형성하는 메인바디; 청소포가 부착되며, 바닥에 접촉하여 회전하면서 상기 메인바디를 제1 방향으로 직진하는 제1 주행과 상기 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로 직진하는 제2 주행을 포함하는 지그재그(Zigzag) 패턴으로 이동시키는 한 쌍의 회전맙; 및 상기 제1 주행 시의 상기 메인바디가 주행하는 주행축과 상기 제2 주행 시의 주행축 사이의 이격 거리를 상기 메인바디의 현재 위치가 상기 주행축을 이탈하는 정도에 따라 가변하여 상기 지그재그 패턴을 설정하는 제어부를 포함한다. 따라서, 물걸레 로봇 청소기의 지그 재그 주행을 수행하면서, 그 라인 간격을 이탈 정보에 따라 변경하여 최소 중첩 영역을 충족하는 청소 시간을 최소화할 수 있다.

Description

로봇청소기 및 그를 포함하는 로봇 시스템 {Robot Cleaner And Robot system having the same}
본 발명은 로봇청소기의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전맙을 사용하는 로봇청소기의 제어방법에 관한 것이다.
최근 가정 내에서의 로봇 사용이 점차 확대되고 있는 추세이다. 이러한 가정용 로봇의 대표적인 예는 청소 로봇이다. 청소 로봇은 이동형 로봇으로서 일정 영역을 스스로 주행하며 바닥에 쌓인 먼지 등의 이물질을 흡입함으로써 청소 공간을 자동으로 청소하는 하거나, 회전맙을 이용하여 이동함과 동시에 회전맙으로 바닥을 닦는 방식으로 청소할 수 있다. 또한, 회전맙에 물을 공급하여 바닥을 물걸레질하는 방식의 청소도 가능하다.
다만, 물걸레 로봇청소기의 지그재그 패턴 주행을 수행하면서 바닥을 물걸레질한다. 이때, 한국공개특허10-2017-0099752 호는 해당 물걸레 로봇 청소기의 지그재그 주행 시에 일부 공간을 서로 중첩하도록 경로를 설정하는 것이 개시되어 있다.
이는 물걸레 로봇 청소기의 경우, 맙 스핀 방식으로 주행할 때, 로봇 중심수에 일정 폭 만큼의 미청소 영역이 발생하므로, 지그재그 라인의 일부 영역을 서로 중첩하도록 설정하고 있다. 그러나, 이와 같은 종래 기술은 지그재그 중첩영역을 결정하는 구체적인 방법이 없으므로, 지그재그 주행 중 직진라인에 대한 이탈 정도가 큰 경우 중첩주행을 하더라도 미청소 영역 발생할 수 있다.
또한, 이를 방지하기 위하여는 지그재그 주행의 중첩 영역을 매우 크게 설정하여야 하는 바 불필요한 중첩 주행 및 청소가 수행되어 청소 시간이 길어지는 단점이 있다.
한편, 미국 공개 특허 2020-0345193 호에서 물걸레 청소기의 주행에 있어서, 사용자의 청소 레벨 선택에 따라 지그재그 청소의 중첩 영역의 정도값이 설정되는 것을 개시하고 있다.
즉, 사용자가 레벨을 선택하면 해당 선택된 정도에 기 설정되어 있는 중첩 크기만큼 중첩되어 지그재그 주행이 적용되는 것을 개시한다.
그러나, 이와 같은 선행 문헌의 경우, 지정된 중첩 크기 값을 사용하게 되어, 청소 바닥의 환경이나 로봇 청소기의 성능 편차가 발생할 경우 고객이 기대하는 청소 효과가 나타나지 않는 문제가 있다.
한국 특허 공개 번호 10-2019-0015929 (공개일 2019.02.15.) 미국 공개 특허 번호 2020-0345193호(공개일 2020.11.05.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 물걸레 로봇 청소기의 지그 재그 주행을 수행하면서, 그 라인 간격을 이탈 정보에 따라 최적화되도록 변경하여 최소 중첩 영역을 충족하는 로봇 청소기의 제어를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는 주기적으로 로봇청소기의 경로에 대한 이탈 거리와 이탈 방향을 감지함으로써, 감지한 수치에 따라 지그재그 라인 간격의 설정을 변경할 수 있는 적응형 지그재그 주행 로봇 청소기를 제공한다.
본 발명은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기는 외형을 형성하는 메인바디; 청소포가 부착되며, 바닥에 접촉하여 회전하면서 상기 메인바디를 제1 방향으로 직진하는 제1 주행과 상기 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로 직진하는 제2 주행을 포함하는 지그재그(Zigzag) 패턴으로 이동시키는 한 쌍의 회전맙; 및 상기 제1 주행 시의 상기 메인바디가 주행하는 주행축과 상기 제2 주행 시의 주행축 사이의 이격 거리를 상기 메인바디의 현재 위치가 상기 주행축을 이탈하는 정도에 따라 가변하여 상기 지그재그 패턴을 설정하는 제어부를 포함한다.
상기 로봇청소기는 주기적으로 현재 위치를 산출하는 센서부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 메인바디가 주행하는 상기 주행축으로부터 상기 현재위치의 이탈 거리 및 이탈 방향을 산출할 수 있다.
상기 제어부는 상기 이탈 방향이 양의 방향일 때, 상기 이탈 거리에 따라 상기 이격 거리를 보정하여 보정 이격 거리를 갖도록 다음 주행축을 재설정할 수 있다.
상기 제어부는 하나의 상기 주행축에 대한 직선 주행을 수행할 동안의 상기이탈 거리 중 최대값에 따라 상기 다음 주행축의 상기 보정 이격 거리를 설정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 이탈 방향이 음의 값을 가지면 상기 이격 거리를 유지할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 주행과 제2 주행을 순차적으로 반복 수행하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 주행과 상기 제2 주행의 상기 이격 거리는 상기 회전맙의 이동 궤적이 소정의 중첩 영역을 갖도록 설정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 보정 이격 거리를 상기 메인바디의 너비와 상기 중첩 영역의 너비의 차에 대하여 상기 이탈 거리의 최대값의 차를 갖도록 설정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 이탈 거리의 최대값이 상기 중첩 영역의 너비보다 작으면 상기 이탈 거리를 유지할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예는 청소구역 내에 습식 청소를 수행하기 위한 로봇청소기; 상기 로봇청소기와 송수신하며 상기 로봇청소기의 제어를 수행하는 서버; 및 상기 로봇청소기 및 상기 서버와 연동하며 상기 로봇청소기의 제어에 대한 어플리케이션이 활성화되어 상기 로봇청소기에 대한 제어를 수행하는 사용자 단말을 포함하며, 외형을 형성하는 메인바디; 청소포가 부착되며, 바닥에 접촉하여 회전하면서 상기 메인바디를 제1 방향으로 직진하는 제1 주행과 상기 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로 직진하는 제2 주행을 포함하는 지그재그(Zigzag) 패턴으로 이동시키는 한 쌍의 회전맙; 및 상기 제1 주행 시의 상기 메인바디가 주행하는 주행축과 상기 제2 주행 시의 주행축 사이의 이격 거리를 상기 메인바디의 현재 위치가 상기 주행축을 이탈하는 정도에 따라 가변하여 상기 지그재그 패턴을 설정하는 제어부를 포함하는 로봇청소기 시스템을 제공한다.
상기 사용자 단말은 복수의 청소 모드에 대한 명령값을 상기 로봇청소기로 전송하고, 상기 제어부는 상기 명령값에 따라 설정된 이격 거리로 지그재그 패턴을 설정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 메인바디가 주행하는 상기 주행축으로부터 상기 현재위치의 이탈 거리 및 이탈 방향을 산출할 수 있다.
상기 제어부는 상기 이탈 방향이 양의 방향일 때, 상기 이탈 거리에 따라 상기 이격 거리를 보정하여 보정 이격 거리를 갖도록 다음 주행축을 재설정할 수 있다.
상기 제어부는 하나의 상기 주행축에 대한 직선 주행을 수행할 동안의 상기이탈 거리 중 최대값에 따라 상기 다음 주행축의 상기 보정 이격 거리를 설정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 이탈 방향이 음의 값을 가지면 상기 이격 거리를 유지할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 주행과 제2 주행을 순차적으로 반복 수행하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 주행과 상기 제2 주행의 상기 이격 거리는 상기 회전맙의 이동 궤적이 소정의 중첩 영역을 갖도록 설정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 보정 이격 거리를 상기 메인바디의 너비와 상기 중첩 영역의 너비의 차에 대하여 상기 이탈 거리의 최대값의 차를 갖도록 설정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 이탈 거리의 최대값이 상기 중첩 영역의 너비보다 작으면 상기 이탈 거리를 유지할 수 있다.
본 발명의 로봇청소기에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
본 발명에 따르면, 물걸레 로봇 청소기의 지그 재그 주행을 수행하면서, 그 라인 간격을 이탈 정보에 따라 변경하여 최소 중첩 영역을 충족하는 청소 시간을 최소화할 수 있다.
또한, 주기적으로 로봇청소기의 경로에 대한 이탈 거리와 이탈 방향을 감지함으로써, 감지한 수치에 따라 지그재그 라인 간격의 설정을 변경할 수 있어 적응형 지그재그 주행 로봇 청소기를 제공할 수 있다.
그리고, 청소 바닥 및 제품 성능에 따라, 지그재그 라인 주행 시 이탈이 발생하더라도, 다음 지그재그 라인과의 간격을 변경하여, 미청소 영역을 발생하지 않도록 제어 가능하다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇청소기를 포함하는 스마트 홈 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇청소기의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇청소기의 저면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇청소기의 저면도의 다른 상태도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇청소기의 제어부 및 제어부와 관련된 구성을 도시한 블록도이다.
도 6a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇청소기의 이동 시의 회전맙의 회전을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1에 따른 본 발명의 로봇청소기 시스템의 전체 동작을 나타내는 순서도이다.
도 8a 및 도 8b는 도 7에 따른 로봇 청소기의 지그재그 일반 주행을 도시한 것이다.
도 9는 도 7의 지그재그 이탈 위치 추정을 도시한 것이다.
도 10은 도 7의 지그재그 일반 주행 유지 시의 간격 산출을 나타낸 것이다.
도 11은 도 7의 이탈위치에 따른 지그재그 간격 산출을 나타낸 것이다.
도 12a 내지 도 12c는 지그재그 간격 변경을 도시한 것이다.
도 13은 사용자 단말의 로봇 청소기의 모드 제공을 도시한 것이다.
도 14a 내지 도 14c는 도 13의 로봇 청소기의 모드를 도시한 것이다.
이하에서 언급되는 “전(F)/후(R)/좌(Le)/우(Ri)/상(U)/하(D)” 등의 방향을 지칭하는 표현은 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.
이하에서 언급되는 구성요소 앞에 ‘제1, 제2' 등의 표현이 붙는 용어 사용은, 지칭하는 구성요소의 혼동을 피하기 위한 것일 뿐, 구성요소 들 사이의 순서, 중요도 또는 주종관계 등과는 무관하다. 예를 들면, 제1 구성요소 없이 제2 구성요소 만을 포함하는 발명도 구현 가능하다.
도면에서 각 구성의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 로봇 시스템의 구성도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 로봇 시스템은, 하나 이상의 로봇청소기(100)를 구비하여 집 등의 규정된 장소에서 서비스를 제공할 수 있다. 예를 들어, 로봇 시스템은 가정 등에서 지정된 장소의 청소 서비스를 제공하는 로봇청소기(100)를 포함할 수 있다. 특히 이러한 로봇청소기(100)는 포함하는 기능 블럭에 따라 건식, 습식 또는 건/습식의 청소 서비스를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 시스템은, 복수의 인공지능 로봇청소기(100) 및 복수의 인공지능 로봇청소기(100)를 관리하고 제어할 수 있는 서버(2)를 포함할 수 있다.
서버(2)는 원격에서 복수의 로봇청소기(100)의 상태를 모니터링하고, 제어할 수 있고, 로봇 시스템은 복수의 로봇청소기(100)를 이용하여 더 효과적인 서비스 제공이 가능하다.
복수의 로봇 청소기(100) 및 서버(2)는 하나 이상의 통신 규격을 지원하는 통신 수단(미도시)을 구비하여, 상호 통신할 수 있다. 또한, 복수의 로봇청소기(100) 및 서버(2)는 PC, 이동 단말기, 외부의 다른 서버(2)와 통신할 수 있다.
예를 들어, 복수의 로봇청소기(100) 및 서버(2)는 IEEE 802.11 WLAN, IEEE 802.15 WPAN, UWB, Wi-Fi, Zigbee, Z-wave, Blue-Tooth 등과 같은 무선 통신 기술로 무선 통신하게 구현될 수 있다. 로봇청소기(100)는 통신하고자 하는 다른 장치 또는 서버(2)의 통신 방식이 무엇인지에 따라 달라질 수 있다.
특히, 복수의 로봇청소기(100)는 5G 네트워크를 통해 다른 로봇(100) 및/또는 서버(2)와 무선통신을 구현할 수 있다. 로봇청소기(100)가 5G 네트워크를 통해 무선 통신하는 경우, 실시간 응답 및 실시간 제어가 가능하다.
사용자는 PC, 이동 단말기 등의 사용자 단말(3)을 통하여 로봇 시스템 내의 로봇들(100)에 관한 정보를 확인할 수 있다.
서버(2)는 클라우드(cloud) 서버(2)로 구현되어, 로봇(100)에 클라우드 서버(2)가 연동되어 로봇청소기(100)를 모니터링, 제어하고 다양한 솔루션과 콘텐츠를 원격으로 제공할 수 있다.
서버(2)는, 로봇청소기(100), 기타 기기로부터 수신되는 정보를 저장 및 관리할 수 있다. 상기 서버(2)는 로봇청소기(100)의 제조사 또는 제조사가 서비스를 위탁한 회사가 제공하는 서버(2)일 수 있다. 상기 서버(2)는 로봇청소기(100)를 관리하고 제어하는 관제 서버(2)일 수 있다.
상기 서버(2)는 로봇청소기(100)를 일괄적으로 동일하게 제어하거나, 개별 로봇청소기(100) 별로 제어할 수 있다. 한편, 상기 서버(2)는, 복수의 서버로 정보, 기능이 분산되어 구성될 수도 있고, 하나의 통합 서버로 구성될 수도 있을 것이다.
로봇청소기(100) 및 서버(2)는 하나 이상의 통신 규격을 지원하는 통신 수단(미도시)을 구비하여, 상호 통신할 수 있다.
로봇청소기(100)는 공간(space), 사물(Object), 사용(Usage) 관련 데이터(Data)를 서버(2)로 전송할 수 있다.
여기서, 데이터는 공간(space), 사물(Object) 관련 데이터는 로봇청소기(100)가 인식한 공간(space)과 사물(Object)의 인식 관련 데이터이거나, 영상획득부가 획득한 공간(space)과 사물(Object)에 대한 이미지 데이터일 수 있다.
실시예에 따라서, 로봇청소기(100) 및 서버(2)는 사용자, 음성, 공간의 속성, 장애물 등 사물의 속성 중 적어도 하나를 인식하도록 학습된 소프트웨어 또는 하드웨어 형태의 인공신경망(Artificial Neural Networks: ANN)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 로봇청소기(100) 및 서버(2)는 딥러닝(Deep Learning)으로 학습된 CNN(Convolutional Neural Network), RNN(Recurrent Neural Network), DBN(Deep Belief Network) 등 심층신경망(Deep Neural Network: DNN)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 로봇청소기(100)의 제어부(140)에는 CNN(Convolutional Neural Network) 등 심층신경망 구조(DNN)가 탑재될 수 있다.
서버(2)는 로봇청소기(100)으로부터 수신한 데이터, 사용자에 의해 입력되는 데이터 등에 기초하여, 심층신경망(DNN)을 학습시킨 후, 업데이트된 심층신경망(DNN) 구조 데이터를 로봇(1)으로 전송할 수 있다. 이에 따라, 로봇(100)이 구비하는 인공지능(artificial intelligence)의 심층신경망(DNN) 구조를 업데이트할 수 있다.
또한, 사용(Usage) 관련 데이터(Data)는 로봇청소기(100)의 사용에 따라 획득되는 데이터로, 사용 이력 데이터, 센서부에서 획득된 감지 신호 등이 해당될 수 있다.
학습된 심층신경망 구조(DNN)는 인식용 입력 데이터를 입력받고, 입력 데이터에 포함된 사람, 사물, 공간의 속성을 인식하여, 그 결과를 출력할 수 있다.
또한, 상기 학습된 심층신경망 구조(DNN)는 인식용 입력 데이터를 입력받고, 로봇청소기(100)의 사용(Usage) 관련 데이터(Data)를 분석하고 학습하여 사용 패턴, 사용 환경 등을 인식할 수 있다.
한편, 공간(space), 사물(Object), 사용(Usage) 관련 데이터(Data)는 통신부를 통하여 서버(2)로 전송될 수 있다.
서버(2)는 수신한 데이터에 기초하여, 심층신경망(DNN)을 학습시킨 후, 업데이트된 심층신경망(DNN) 구조 데이터를 인공지능 로봇청소기(100)로 전송하여 업데이트하게 할 수 있다.
이에 따라, 로봇(100)이 점점 스마트하게 되며, 사용할수록 진화되는 사용자 경험(UX)을 제공할 수 있다.
한편, 서버(2)는 로봇청소기(100)의 제어 및 현재 상태 등에 대한 정보를 사용자 단말에 제공할 수 있으며, 이와 같은 로봇청소기(100)의 제어를 위한 어플리케이션을 생성하여 배포가능하다.
이러한 어플리케이션은 사용자 단말(3)로서 적용되는 PC용 어플리케이션일 수 있으며, 또는 스마트폰용 어플리케이션일 수 있다.
일 예로, 본 출원인의 다양한 전자제품을 동시에 제어하고 관리 감독가능한 어플리케이션인 SmartThinQ 어플리케이션과 같은 스마트 가전 제어를 위한 어플리케이션일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇청소기의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇청소기의 저면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇청소기의 저면도의 다른 상태도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 실시예에 따른 회전맙의 회전으로 모션하는 로봇청소기(100)의 구성을 간단히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇청소기(100)는 영역 내에서 이동하며, 주행 중에 바닥면의 이물질을 제거한다.
또한, 로봇청소기(100)은 충전대(200)로부터 공급되는 충전전원을 배터리(미도시)에 저장하여 영역을 주행한다.
로봇청소기(100)는 지정된 동작을 수행하는 본체(10)와, 본체(10)의 전면에 배치되어 장애물을 감지하는 장애물감지부(미도시), 360도의 영상을 촬영하는 영상획득부(115)를 포함한다. 본체(10)는 외관을 형성하며 내측으로 본체(10)를 구성하는 부품들이 수납되는 공간을 형성하는 케이싱(미도시)과, 회전 가능하게 구비되는 회전맙(80), 본체(10)의 이동 및 청소를 보조하는 롤러(89), 충전대(2)로부터 충전전원이 공급되는 충전단자(99)를 포함한다.
회전맙(80)은 케이싱에 배치되고 바닥면을 향해 형성되어 청소포가 탈부착되도록 구성된다.
회전맙(80)는 제 1 회전판(81)과 제 2 회전판(82)을 포함하여, 회전을 통해 본체(10)가 영역의 바닥을 따라 이동되도록 한다.
본 실시예의 로봇청소기(100)에 사용되는 회전맙(80)의 회전 시, 로봇청소기(100)이 실제 회전맙의 회전에 비해 이동하지 못하는 슬립이 발생한다. 회전맙은 바닥에 평행한 회전축으로 구동하는 롤링맙이나, 바닥에 거의 수직한 회전축으로 구동하는 회전맙을 포함할 수 있다.
회전맙(80)이 회전맙을 포함하는 경우, 회전맙은 물이 포함되는 비율인 함수율에 따라 회전맙을 회전시키는 구동 모터의 출력 전류 값이 가변할 수 있다. 함수율이란, 회전맙이 물을 포함하는 정도를 말하며, 함수율이 '0'인 상태는 회전맙에 물이 전혀 포함되지 않은 상태를 의미한다. 본 실시예에 따른 함수율은 청소포의 무게에 따른 물을 포함하는 비율로 설정할 수 있다. 회전맙은 청소포의 무게와 동일한 무게의 물을 포함하거나, 청소포의 무게를 초과하여 물을 포함하는 것도 가능하다.
물을 많이 포함하는 회전맙(80)일수록 함수율이 높아지면, 물의 영향으로 바닥면과의 마찰력이 많이 발생하여 회전 속도가 감소한다.
구동모터(38)의 회전 속도의 감소는 구동모터(38)의 토크가 커짐을 의미하며, 이에 따라 회전맙을 회전시키는 구동모터(38)의 출력 전류가 커진다.
즉, 함수율이 커지면 증가하는 마찰력에 의해 회전맙을 회전시키는 구동모터(38)의 출력 전류가 커지는 관계가 성립한다.
또한, 제어부(150)는 구동모터(38)의 출력 전류를 소정 시간 동안 가변하여 다양한 정보 전달이 가능하다. 이에 대하여는 이후에 설명한다.
본 실시예에 따른 로봇청소기(100)는 본체(10) 내측에 배치되어 물을 저장하는 물탱크(32)와, 물탱크(32)에 저장된 물을 회전맙(80)으로 공급하는 펌프(34)와, 상기 펌프(34)와 물탱크(32) 또는 펌프(34)와 회전맙(80)을 연결하는 연결유로를 형성하는 연결호스를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 로봇청소기(100)는 한 쌍의 회전맙(80)을 포함하고, 한 쌍의 회전맙(80)을 회전하여 이동한다.
본체(10)는 회전맙(80)의 제 1 회전판(81) 및 제 2 회전판(82)이 회전축을 중심으로 회전 동작함에 따라 전, 후, 좌, 우로 주행한다. 또한, 본체(10)는 제 1 회전판과 제 2 회전판(81, 82)이 회전 동작함에 따라, 부착된 청소포에 의해 바닥면의 이물질이 제거되어 습식 청소를 수행한다.
본체(10)는 제 1 회전판(81) 및 제 2 회전판(82)을 구동시키는 구동부(미도시)를 포함할 수 있다. 구동부는 적어도 하나의 구동모터(38)를 포함할 수 있다.
본체(10)의 상면에는 사용자로부터 로봇청소기(100)의 제어를 위한 각종 명령을 입력받는 조작부(미도시)를 포함하는 컨트롤 패널이 구비될 수 있다.
또한, 본체(10)의 전면 또는 상면에는 영상획득부(115)가 배치된다.
영상획득부(115)는 실내 영역에 대한 영상을 촬영한다. 영상획득부(115)를 통해 촬영된 영상을 바탕으로 실내 영역에 대한 감시뿐 아니라, 본체 주변의 장애물을 감지할 수 있다.
영상획득부(115)는 소정 각도로 전상방향을 향해 배치되어 이동 로봇의 전방과 상방을 촬영할 수 있다. 영상획득부(115)는 전방을 촬영하는 별도의 카메라가 더 포함될 수 있다. 영상획득부(115)는 본체(10)의 상부에 배치되어 천장을 향하도록 구비될 수 있으며, 경우에 따라 복수의 카메라가 각각 구비될 수 있다. 또한, 영상획득부(115)는 바닥면을 촬영하는 카메라가 별도로 구비될 수 있다.
로봇청소기(100)는 현재의 위치정보를 획득하기 위한 위치획득수단(미도시)을 더 포함할 수 있다. 로봇청소기(100)은, GPS, UWB를 포함하여 현재 위치를 판단할 수 있다. 또한 로봇청소기(100)은 영상을 이용하여 현재위치를 판단할 수 있다.
본체(10)에는 재충전이 가능한 배터리(미도시)가 구비되며, 배터리의 충전단자(99)가 상용 전원(예를 들어, 가정 내의 전원 콘센트)과 연결되거나, 상용 전원과 연결된 충전대(200)에 본체(10)가 도킹되어, 충전 단자가 충전대의 단자(29)와의 접촉을 통해 상용 전원과 전기적으로 연결되어 본체(10)로 공급되는 충전전원에 의해 배터리의 충전이 이루어질 수 있다.
로봇청소기(100)를 구성하는 전장 부품들은 배터리로부터 전원을 공급받을 수 있으며, 따라서, 배터리가 충전된 상태에서 로봇청소기(100)는 상용 전원과 전기적으로 분리된 상태에서 자력 주행이 가능하다.
이하, 로봇청소기(100)는 습식 청소용 이동 로봇인 것을 예로 하여 설명하나, 이에 한정되지 아니하며, 영역을 자율 주행하며 소리를 감지하는 로봇이라면 적용 가능함을 명시한다.
도 4는 도 2의 이동 로봇에 청소포가 부착된 실시예가 도시된 도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 회전맙(80)은 제 1 회전판(81) 및 제 2 회전판(82)을 포함한다.
제 1 회전판(81) 및 제 2 회전판(82)은 각각 청소포(91, 92)(90)가 부착될 수 있다.
회전맙(80)은 청소포가 탈부착 가능하게 구성된다. 회전맙(80)는 청소포의 부착을 위한 장착부재가 제 1 회전판(81) 및 제 2 회전판(82)에 각각 구비될 수 있다. 예를 들어 회전맙(80)는 청소포가 부착 및 고정되도록 벨크로, 끼움부재 등이 구비될 수 있다. 또한, 회전맙(80)는 청소포가 제 1 회전판(81) 및 제 2 회전판(82)에 고정시키기 위한 별도의 보조수단으로 청소포틀(미도시)을 더 포함할 수 있다.
청소포(90)는 물을 흡수하여 바닥면과의 마찰을 통해 이물질을 제거한다. 청소포(90)는 면직물 또는 면혼방 등의 재질이 사용되는 것이 바람직하나, 일정 비율 이상으로 수분을 함유하며 소정 밀도를 갖는 재질이라면 어느 것이나 사용가능 하며, 그 재질은 한정되지 않음을 명시한다.
청소포(90)는 원형으로 형성된다.
청소포(90)의 형태는 도면에 한정되지 않으며 사각형, 다각형 등으로 형성될 수 있으나, 제1 및 제 2 회전판(81, 82)의 회전동작을 고려하여, 제 1 및 제 2 회전판(81, 82)의 회전동작에 방해가 되지 않는 형상으로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 청소포(90)는 별도로 구비되는 청소포틀에 의해 원형으로 그 형상이 변경될 수 있다.
회전맙(80)는 청소포(90)가 장착되면, 청소포(90)가 바닥면에 접하도록 구성된다. 회전맙(80)는 청소포(90)의 두께를 고려하며, 청소포(90)의 두께에 따라 케이싱과 제 1 회전판과 제 2 회전판(81, 82)의 이격거리가 변경되도록 구성된다.
회전맙(80)는 청소포(90)와 바닥면이 접하도록 케이싱과 회전판(81, 82)의 이격거리를 조정하며, 바닥면을 향해 제 1 및 제 2 회전판(81, 82)에 압력을 발생시키는 부재를 더 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇청소기의 제어부 및 제어부와 관련된 구성을 도시한 블록도이고, 도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇청소기의 이동 시의 회전맙의 회전을 설명하기 위한 도면이다.
도 5와 같이, 본 실시예에 따른 로봇청소기(100)는 앞서 설명한 바와 같이 영상획득부(115)를 포함하는 센서부(170)를 포함한다.
영상획득부(115)는 실내 영역에 대한 영상을 촬영한다. 영상획득부(115)를 통해 촬영된 영상을 바탕으로 실내 영역에 대한 감시뿐 아니라, 본체 주변의 장애물을 감지할 수 있다.
또한, 센서부(170)는 회전맙(80)이 회전할 때, 본체(10)의 기준모션에 따른 로봇청소기(100)의 모션을 감지하는 모션감지유닛(110)을 더 포함한다. 모션감지유닛(110)은 로봇(10)의 회전속도를 검출하는 자이로센서 또는 로봇청소기(100)의 가속도값을 감지하는 가속도센서를 더 포함할 수 있다. 또한, 모션감지유닛(110)은 로봇청소기(100)의 이동거리를 감지하는 엔코더(미도시)를 사용할 수 있다.
로봇 청소기(100)는 청소 구역 내 바닥에 낭떠러지의 존재 여부를 감지하는 클리프센서를 포함하는 바닥감지유닛(120)을 더 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 클리프센서는 로봇청소기(100)의 전방부분에 배치될 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 클리프센서는 범퍼의 일측에 배치될 수 있다.
제어부(150)는, 클리프센서를 포함하는 경우, 상기 발광 소자에서 출력된 광이 바닥에서 반사되어 상기 수광 소자에서 수광되는 반사광의 광량에 기초하여 바닥의 재질을 판별할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 센서부(170)는 장애물 감지 유닛(125)를 더 포함할 수 있다. 상기 장애물 감지 유닛(125)은 전방에 설치되어 있는 장애물까지의 거리 및 장애물의 형상 등을 파악하여 주행을 제어할 수 있도록 감지 신호를 제어부(150)로 전송할 수 있다.
본 실시예에 따른 로봇청소기(100)는 회전맙을 회전하고 제어하는 구동 모터(38)에 동력을 제공하고, 구동 모터(38)의 출력 전류를 읽어들여 제어부(150)로 전송하는 회전맙제어부(160)를 포함할 수 있다.
회전맙제어부(160)는 단순한 로직이 구현되어 있는 별도의 칩으로 형성되어 구동 모터(38) 및 노즐과 펌프(34)를 포함하는 회전맙 모듈 내에 배치될 수 있다.
이와 같은 회전맙제어부(160)는 제어부(150)의 시작 신호에 따라 구동 모터(38)를 회전하기 위한 전류를 전송하고, 설정되어 있는 주기에 따라 상기 구동 모터(38)의 출력 전류를 읽어들여 제어부(150)에 전달한다.
이와 같은 사용자 설정값은 저장부(130)에 저장되어 있을 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(150)는 이와 같은 제어 결과에 대하여 사용자 단말(3) 등으로 알람을 함으로써 사용자의 주의를 환기시킬 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 로봇청소기(100)는 사용자의 명령을 입력하는 입력부(140)를 더 포함할 수 있다. 사용자는 입력부(140)를 통해, 로봇청소기(100)의 주행방법이나, 회전맙(80)의 동작을 설정할 수 있다.
또한, 로봇청소기(100)는 통신부를 더 포함할 수 있으며, 통신부를 통하여 서버(2) 또는 사용자 단말(3)로 제어부(150)의 판단 결과에 따른 알람 또는 정보를 제공할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇청소기(100)가 모션을 설명하기 위한 도면으로서, 도 6을 참고하여, 회전맙의 회전에 따른 로봇청소기(100)의 주행과 로봇청소기(100)의 이동을 설명한다.
본 실시예에 따른 로봇청소기(100)은 한 쌍의 회전맙을 포함하고, 한 쌍의 회전맙을 회전하여 이동한다. 로봇청소기(100)은 한 쌍의 회전맙 각각의 회전방향 또는 회전속도를 달리하여 로봇청소기(100)의 주행을 제어할 수 있다. 따라서, 이와 같은 제어를 통해 패턴 주행이 가능하다.
도 6a를 참조하면, 로봇청소기(100)의 직진이동은 한 쌍의 회전맙 각각이 서로 반대방향으로 회전하여 이동할 수 있다. 이 경우, 한 쌍의 회전맙 각각의 회전속도는 같으나 회전방향을 달리한다. 로봇청소기(100)는 양 회전맙의 회전방향을 변경하여 전진이동 또는 후진이동을 할 수 있다.
또한, 도 6b와 6c를 참조하면, 로봇청소기(100)는 한 쌍의 회전맙 각각이 서로 같은 방향으로 회전하여 회전이동을 할 수 있다. 로봇청소기(100)는 한 쌍의 회전맙 각각의 회전속도를 달리하여 제자리 회전하거나, 곡선으로 이동하는 라운드 회전을 할 수 있다. 로봇청소기(100)의 한 쌍의 회전맙 각각의 회전속도 비율을 달리하여, 라운드 회전의 반경을 조정할 수 있다.
이하에서는 도 7 내지 도 12를 참조하여, 본 실시예에 따른 로봇청소기 제어하는 방법을 설명한다.
도 7은 도 1에 따른 본 발명의 로봇청소기 시스템의 전체 동작을 나타내는 순서도이고, 도 8a 및 도 8b는 도 7에 따른 로봇 청소기의 지그재그 일반 주행을 도시한 것이고, 도 9는 도 7의 지그재그 이탈 위치 추정을 도시한 것이고, 도 10은 도 7의 지그재그 일반 주행 유지 시의 간격 산출을 나타낸 것이며, 도 11은 도 7의 이탈위치에 따른 지그재그 간격 산출을 나타낸 것이다.
도 7을 참고하면, 본 발명에 따른 로봇 청소기(100)는 주행을 시작하면, 지그재그 패턴 주행을 수행할 수 있다(S10).
지그재그 주행의 경우, 로봇 청소기(100)의 지그재그 패턴 주행은 미청소 영역을 가장 효과적으로 제거하는 것으로 알려져 있다. 하지만, 회전맙(80)으로 구동되는 로봇 청소기(100)는 몸체(10) 중심부에 미청소 영역이 발생하여 기존 지그재그 패턴 주행을 그대로 사용할 수 없다.
도 8a를 참조하면, 회전맙(80)을 적용한 로봇 청소기(100)에서는 필연적으로 회전맙(80)으로 인한 미청소 영역(mc)이 발생할 수 있다.
도 8a를 참조하면, 회전맙(80)의 회전으로 청소하며 이동하는 로봇 청소기(100)는 우측의 제1 회전맙(81)과 좌측의 제2 회전맙(82)이 상기 바닥에 접촉하며 지나가게 된다.
이 때, 좌측의 제2 회전맙(82)의 이동 궤적(L)과 상기 우측의 제1 회전맙(81)의 이동 궤적(R) 사이에는 소정 폭(d)을 가지는 미청소 영역(mc)이 발생할 수 있다.
독립적인 회전체인 좌측 제2 회전맙(82)과 우측 제1 회전맙(81)이 서로 맞닿도록 설계되면 상호 간섭이 생기므로, 간섭 회피를 위한 마진 설계가 필요하다.
따라서, 제2 회전맙(82)과 우측 제1 회전맙(81) 사이에 마진 영역이 형성되고, 이러한 마진 영역은 로봇 청소기가 직진 주행시에도 청소가 수행되지 않는 미청소 영역(mc)의 발생 원인이 될 수 있다.
또한, 회전맙(81, 82)으로 주행하기 위해 회전맙(81, 82)은 경사지게 배치될 수 있다. 이 경우에, 상대적으로 적은 마찰력을 갖는 중심부에 의해 미청소 영역(mc)이 발생할 수 있다.
또한, 직진 주행에서 발생하는 미청소 영역(mc)은 직진 주행을 왕복하며 주행하는 지그재그 패턴 주행시 반복적으로 발생할 수 있다.
따라서, 청소 성능을 향상시키기 위해서는, 걸레질을 하는 로봇 청소기가 기존의 직관적인 주행 모션을 유지하면서도, 미청소 영역(mc)의 발생을 방지할 수 있는 주행 방법이 요구된다.
도 8b는 미청소 영역의 발생을 방지하는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기(100)의 주행 제어 방법에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 8b를 참조하면, 제어부(150)는 로봇 청소기(100)가, 제1 방향으로 직진하는 제1 주행(m1)과 상기 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로 직진하는 제2 주행(m2)을 포함하는 지그재그(Zigzag) 패턴으로 주행하도록 제어할 수 있다.
이 경우에, 제어부(150)는 지그재그 간격을 미청소 영역을 커버(cover)하도록 복귀 방향 설정 후 지그재그 주행하도록 제어할 수 있다.
즉, 제어부(150)는 상기 제2 주행(m2) 시 상기 좌측 제2 회전맙(82)의 이동 궤적(L2) 또는 상기 우측 제1 회전맙(81)의 이동 궤적(R2)을 상기 제1 주행시(m1)의 상기 좌측 제2 회전맙(82)의 이동 궤적(L1) 및 상기 우측 제1 회전맙(81)의 이동 궤적(R1)과 중첩되는 구간을 포함하도록 제어할 수 있다.
제어부(150)는 지그재그 패턴 시 복귀 방향으로 회전하는 방향에 따라, 한 쌍의 회전맙(81, 82) 중 어느 하나의 이동 궤적이 이전의 직진 주행 시 한 쌍의 회전맙(81, 82)에 의한 이동 궤적(L1, R1)과 중첩되는 구간을 가지도록 주행 제어할 수 있다.
도 8b는 상측 방향으로 제1 주행(m1)하고, 우측으로 회전하면서 또는 우측으로 회전한 후에, 하측 방향으로 제2 주행(m2)하는 경우를 예시한 것으로, 이 경우에 제어부(150)는, 제2 주행(m2) 시, 상기 좌측 제2 회전맙(82)의 이동 궤적(L2)이 이전의 직진 주행(m1)시 제2 회전맙(82)에 의한 이동 궤적(L1)과 중첩되는 구간(op)을 가지도록 주행 제어할 수 있다.
이와 같은 제어부(150)의 중첩 제어는 제1 주행(m1) 시의 제1 주행축(L1)과 제2 주행(m2) 시의 제2 주행축(L2) 사이의 이격 거리(g12)를 제어함으로써 이루어질 수 있다.
즉, 이격 거리(g12)를 좁히면 중첩되는 구간(op)이 커지고, 이격 거리(g12)가 커지면 중첩되는 구간(op)이 작아진다.
제어부(150)는 이와 같은 이격 거리(g12)를 상황에 따라 적절하게 제어함으로써 미청소 영역이 발생하지 않도록 지그재그 주행이 가능하다.
즉, 제어부(150)는 주기적으로 현재 위치를 측정하여 현재 위치가 현재 주행하는 n번째 주행에서의 해당 주행축으로부터 이탈하였는지 여부를 판단하여 미청소 영역이 발생하지 않도록 이격 거리(g12)를 실시간으로 조절한다.
먼저, 제어부(150)는 주기적으로 로봇 청소기(100)의 현재 위치를 측정한다.
로봇 청소기(100)의 현재 위치는 위치 조표 상에서 표시 가능하다.
도 9와 같이, 로봇 청소기(100)의 위치를 x축과 y축으로 이루어진 2차 공간의 좌표에서 표시하는 경우, 로봇 청소기(100)의 위치는 x축, y축 및 각도로 표시할 경우, 초기 위치를 P 0(x 0 , y 0 ,
Figure pat00001
0)로 설정가능하다.
초기 위치로부터 시간 t 경과 후에, 로봇 청소기(100)의 위치는 P t (x t , y t ,
Figure pat00002
t ) 로 표기할 수 있다.
이때, 초기 위치 P 0(x 0 , y 0 ,
Figure pat00003
0)로부터 현재 위치(t 시간 경과 후의 위치) P t (x t , y t ,
Figure pat00004
t ) 사이의 거리를 이동 거리 d로 정의할 수 있다.
이와 같은 이동 거리 d는 다양한 방법으로 측정 가능하다.
일 예로, 영상 획득부(115)로부터 로봇 청소기(100)의 이동 거리 d를 측정하고, 자이로 센서를 통해 회전각도(쾌)를 측정한 후 이를 통해 초기위치 P 0 로부터 현재위치 P t 를 추정할 수 있다.
즉, 추정되는 현재 위치 Pt는 다음의 수학식 1과 같다.
Figure pat00005
이때, 이동 거리 d는 영상 획득부(115)로부터 천장 등의 특징점을 획득하고, 이전 이미지에서의 특징점과 현재 위치에서의 특징점의 변화로부터 이동 거리 d를 연산 가능하다.
또는, 이와 달리 로봇 청소기(100)의 바닥에 보조 휠이 배치되어 있는 경우, 엔코더(도시하지 않음)를 통해 상기 휠의 속도를 측정하여 이를 통해 초기 위치 P 0 로부터 현재위치 P t 를 추정할 수 있다.
이와 같이 주기적으로 현재 위치를 추정하고, 이를 토대로 지그재그 주행 경로를 생성한다.
즉, 도 10과 같이 로봇청소기(100)의 현재 위치 P 1.start 에서 l 1 거리만큼 떨어져 있는 지점 P 1.target 을 선정하고, P 1.start 에서 P 1.target 까지 두 점을 잇는 제1 주행축(L1)을 생성하고, 다음 주행축인 제2 주행축(L2)을 위해 P 1.target 에서 제1 이격 거리(g12)만큼 떨어진 위치에 제1 주행축(L1)과 평행한 제2 주행축(L2)의 시작 위치를 선정한다.
제2 주행축(L2)의 시작 위치에서 l2 거리만큼 떨어져 있는 지점 P2.target을 선정하고, P2.start 에서 P2.target 까지 두 점을 잇는 제2 주행축(L2)을 생성하면, 제1 주행축(L1)과 제2 주행축(L2)이 지그재그 주행을 위한 연속하는 주행축으로서 설정가능하다.
이와 같은 연산을 반복하면서 로봇 청소기에 대한 지그재그 주행 경로를 설정할 수 있으며, 이때, 첫 설정에 의한 이격 거리(g12)는 동일하게 제1 이격 거리(g12)로 설정 가능하다.
따라서, 제1 주행축(L1)과 제2 주행축(L2) 사이의 제1 이격 거리(g12)와 제2 주행축(L2)과 제3 주행축(L3) 사이의 제2 이격 거리(g23)의 크기는 동일하게 설정 가능하다.
로봇 청소기(100)는 이와 같이 설정되어 있는 지그재그 주행 경로를 따라 주행하면서 청소를 진행할 수 있다.
이때, 주기적으로 현재 위치를 도 9와 같이 연산하면서 지그재그 주행 경로를 이탈하는지 여부를 판단한다(S20).
제어부(150)는 주기적으로 현재 위치 Pn를 판단하면서 지그재그 주행 경로로부터 현재 위치 Pn가 이탈하는지에 대하여 이탈 방향 및 이탈 거리를 측정한다(S30).
구체적으로, 도 11을 참고하면, 2차원의 좌표 상에서 지그재그 주행 경로가 설정되어 있을 때, 제1 주행축(L1)에 대하여 제1 시작 위치 P1,start와 제1 타겟 위치 P1,target 사이에 현재 시점 n의 현재 위치 Pn (x, y)를 도 11과 같이 표시한다.
제1 주행축(L1)에 대하여 제1 시작 위치P1,start와 제1 타겟 위치 P1,target 의 좌표값 및 제1 주행축(L1)의 방정식은 다음의 수학식 2를 따른다.
Figure pat00006
이때, 현재 위치 Pn (x, y)가 설정되어 있는 제1 주행축(L1) 위에 존재하는 경우, 별도의 경로 변경 없이 제1 주행축(L1)을 따라 주행을 연속한다.
한편, 현재 위치 Pn (x, y)가 제1 주행축(L1)을 벗어나는 경우, 현재 위치 Pn (x, y)에서 지그재그 주행 경로의 제1 주행축(L1)에 대한 로봇청소기(100)의 이탈 방향은 아래와 같이 감지할 수 있다.
Figure pat00007
또한, 지그재그 주행 경로의 제1 주행축(L1)에 대하여 현재 위치 Pn (x, y)에서의 이탈 거리(d n )는 다음의 수학식을 충족한다.
Figure pat00008
제어부(150)가 이와 같이 현재 위치 Pn (x, y)가 주행축에 대한 이탈 방향과 이탈 거리가 연산되면, 제어부(150)는 지그재그 주행 경로의 주행축의 이격 거리(g12)를 변경할지 여부를 판단한다(S40).
즉, 상기 이탈 거리(d n )가 현재 이격 거리(g12)에 의한 제1 주행축(L1)과 제2 주행축(L2)의 주행에 따른 중첩 영역의 폭보다 작은 경우, 제어부(150)는 이격 거리(g12)를 변경하지 않고 현재 이격 거리(g12)를 유지하면서 주행할 수 있다.
한편, 제어부(150)는 현재 위치 Pn (x, y)에 의한 이탈 거리(d n )가 중첩 영역의 폭보다 큰 경우, 현재 위치 Pn (x, y)로부터 주기적으로 주행축을 따라 주행하면서 이탈 거리 및 이탈 방향을 측정한다.
구체적으로, 도 12a와 같이, 제1 주행축(L1)을 따라 지그재그 주행을 하는 로봇 청소기(100)가 바닥 상황 또는 함수량 등에 따라 제1 주행축(L1)을 벗어나 이탈 주행을 수행하게 되면, 실제 궤적(LR)과 제1 주행축(L1) 사이에 차이가 발생하게 된다.
이때 주기적으로 현재 위치 Pn (x, y)를 연산하며, 현재 위치 Pn (x, y)의 이탈 거리(d n )가 중첩 영역의 폭 보다 커지는 순간부터 주기적으로 로봇 청소기(100)의 위치에 따른 이탈 거리(d n ) 와 이탈 방향을 연산한다. 이때, 연산 주기는 현재 위치 Pn (x, y)의 이탈 거리(d n )가 중첩 영역의 폭 보다 커지는 순간부터 더욱 빈번하게 연산할 수 있으며, 그 주기는 설정 가능하다.
따라서, 도 12b와 같이 각 주기에 따라 로봇 청소기(100)의 위치에 따른 이탈 거리(d n )를 산출하게 된다.
제어부(150)는 제1 주행축(L1)을 따라 주행할 때의 제1 주행축(L1)과 실제 라인 사이의 주기별 이탈 거리(d n ) 중 최대값을 최대 이탈 거리(dmax)로 선정한다.
이때, 최대 이탈 거리(dmax)는 다음의 수학식 5와 같다.
Figure pat00009
이때, L1 (x n , y n ) > 0을 함께 충족한다.
L1 (x n , y n ) < 0 인 경우에는 현재 이격 거리(g12)를 유지하고 지그재그 주행을 수행한다.
제어부(150)는 설정되어 있는 제1 이격 거리(g12)에서 보정 이격 거리(g12')로 변경한다. 보정 이격 거리(g12')는 다음의 수학식 6을 충족한다.
Figure pat00010
이와 같이, 보정 이격 거리(g12')에 대한 지그재그 주행 경로는 도 12c와 같이 변경 가능하다(S60).
이에 따라, 1회의 직진 주행 시 발생하는 미청소 영역을 2회차의 직전 주행시 청소하며 주행할 수 있어, 미청소 영역의 발생을 방지할 수 있다.
이와 같이 변경된 보정 이격 거리(g12')에 따라 지그재그 주행 경로를 설정한 후 지그재그 주행을 유지할 수 있다.
이와 같은 지그 재그 주행 경로에 대한 감응형 서비스는 사용자의 선택에 따라 활성화하거나 비활성화될 수 있다.
도 13 및 도 14를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 청소 모드 제공을 설명한다.
도 13은 사용자 단말의 로봇 청소기의 모드 제공을 도시한 것이고, 도 14a 내지 도 14c는 도 13의 로봇 청소기의 모드를 도시한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 로봇 청소기 시스템에서, 사용자 단말(3)은 사용자용 어플리케이션을 온라인 상에서 다운로드하여 설치한다.
이와 같은 사용자용 어플리케이션을 실행하여 회원가입 및 사용자가 소유하고 있는 로봇청소기(100)를 해당 어플리케이션에 등록하고, 해당 로봇청소기(100)와 어플리케이션을 연동한다.
사용자 단말(3)은 해당 로봇청소기(100)에 대하여 다양한 기능을 설정할 수 있으며, 구체적으로 청소 주기, 청소 모드 등에 대한 설정을 수행할 수 있다.
사용자 단말(3)에서 설정 가능한 청소 모드(30)는 도 13과 같이 3가지의 청소 모드를 예로 제공 가능하다.
즉, 꼼꼼 청소 모드(31), 퀵 청소 모드(32) 및 자동 청소 모드(33)로 명명되는 3가지 청소 모드(30)가 사용자 단말(3)로 제공가능하다.
각 청소 모드(30)에 대하여는 도 14에 도시되어 있다.
이와 같은 청소 모드(30)는 이격 거리(g12)의 크기 및 로봇 청소기(100)의 이동 속도에 따라 구분될 수 있으며, 도 14a의 꼼꼼 청소 모드(31)의 경우, 퀵 청소 모드(32)보다 이동 속도가 작고, 로봇 청소기의 이격 거리(g12)가 매우 좁아 중첩 영역(OP)의 폭이 매우 큰 형상을 가진다.
도 14b의 퀵 청소 모드(32)의 경우, 꼼꼼 청소 모드(31)보다 이동 속도가 크고, 로봇 청소기(100)의 이격 거리(g12)가 매우 커 중첩 영역(OP)의 폭이 매우 작은 형상을 가진다. 따라서, 매우 빠르게 청소를 수행할 수 있으며, 장애물이 없는 넓은 공간 등에서 선택할 때 보다 빠르게 청소를 완료할 수 있는 장점이 있다.
한편, 도 14c와 같이 자동 청소 모드(33)의 경우, 도 7에 설명한 바와 같이 바닥 상태와 로봇 청소기(100)의 주행 상태에 따라 이격 거리(g12)를 실시간으로 자동 조절함으로써 최적의 주행 궤적을 제공하는 것이다.
따라서, 각 주행축(L1, L2,…, Ln-1, Ln)에 대한 이격 거리(g12)가 서로 상이하게 설정될 수 있다.
이와 같은 다양한 청소 모드(30)를 제공할 때, 사용자 단말(3)이 자동 청소 모드(33)를 선택하는 경우, 도 7 내지 도 12에서 설명한 바와 같이 자동적으로 이격 거리(g12)를 조절하여 미청소 영역이 없이 모든 주행 공간을 청소할 수 있다.
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.
100 : 로봇청소기 10 : 본체
115 : 영상획득부 80 : 회전맙
150 : 제어부 110 : 모션감지유닛
120 : 바닥감지유닛 130 : 저장부
140 : 입력부 160 : 회전맙제어부

Claims (20)

  1. 외형을 형성하는 메인바디;
    청소포가 부착되며, 바닥에 접촉하여 회전하면서 상기 메인바디를 제1 방향으로 직진하는 제1 주행과 상기 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로 직진하는 제2 주행을 포함하는 지그재그(Zigzag) 패턴으로 이동시키는 한 쌍의 회전맙; 및
    상기 제1 주행 시의 상기 메인바디가 주행하는 주행축과 상기 제2 주행 시의 주행축 사이의 이격 거리를 상기 메인바디의 현재 위치가 상기 주행축을 이탈하는 정도에 따라 가변하여 상기 지그재그 패턴을 설정하는 제어부를 포함하는 로봇청소기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로봇청소기는 주기적으로 현재 위치를 산출하는 센서부를 더 포함하는 로봇청소기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 메인바디가 주행하는 상기 주행축으로부터 상기 현재위치의 이탈 거리 및 이탈 방향을 산출하는 것을 특징으로 하는, 로봇청소기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 이탈 방향이 양의 방향일 때, 상기 이탈 거리에 따라 상기 이격 거리를 보정하여 보정 이격 거리를 갖도록 다음 주행축을 재설정하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는 하나의 상기 주행축에 대한 직선 주행을 수행할 동안의 상기이탈 거리 중 최대값에 따라 상기 다음 주행축의 상기 보정 이격 거리를 설정하는 것을 특징으로 하는, 로봇청소기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 이탈 방향이 음의 값을 가지면 상기 이격 거리를 유지하는 것을 특징으로 하는, 로봇청소기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 주행과 제2 주행을 순차적으로 반복 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제1 주행과 상기 제2 주행의 상기 이격 거리는 상기 회전맙의 이동 궤적이 소정의 중첩 영역을 갖도록 설정되는 것을 특징으로 하는, 로봇청소기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 보정 이격 거리를 상기 메인바디의 너비와 상기 중첩 영역의 너비의 차에 대하여 상기 이탈 거리의 최대값의 차를 갖도록 설정하는 것을 특징으로 하는, 로봇청소기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 이탈 거리의 최대값이 상기 중첩 영역의 너비보다 작으면 상기 이탈 거리를 유지하는 것을 특징으로 하는, 로봇청소기.
  11. 청소구역 내에 습식 청소를 수행하기 위한 로봇청소기;
    상기 로봇청소기와 송수신하며 상기 로봇청소기의 제어를 수행하는 서버; 및
    상기 로봇청소기 및 상기 서버와 연동하며 상기 로봇청소기의 제어에 대한 어플리케이션이 활성화되어 상기 로봇청소기에 대한 제어를 수행하는 사용자 단말
    을 포함하며,
    외형을 형성하는 메인바디;
    청소포가 부착되며, 바닥에 접촉하여 회전하면서 상기 메인바디를 제1 방향으로 직진하는 제1 주행과 상기 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로 직진하는 제2 주행을 포함하는 지그재그(Zigzag) 패턴으로 이동시키는 한 쌍의 회전맙; 및
    상기 제1 주행 시의 상기 메인바디가 주행하는 주행축과 상기 제2 주행 시의 주행축 사이의 이격 거리를 상기 메인바디의 현재 위치가 상기 주행축을 이탈하는 정도에 따라 가변하여 상기 지그재그 패턴을 설정하는 제어부를 포함하는
    로봇청소기 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 사용자 단말은 복수의 청소 모드에 대한 명령값을 상기 로봇청소기로 전송하고,
    상기 제어부는 상기 명령값에 따라 설정된 이격 거리로 지그재그 패턴을 설정하는 것을 특징으로 하는, 로봇청소기 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 메인바디가 주행하는 상기 주행축으로부터 상기 현재위치의 이탈 거리 및 이탈 방향을 산출하는 것을 특징으로 하는, 로봇청소기 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 이탈 방향이 양의 방향일 때, 상기 이탈 거리에 따라 상기 이격 거리를 보정하여 보정 이격 거리를 갖도록 다음 주행축을 재설정하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어부는 하나의 상기 주행축에 대한 직선 주행을 수행할 동안의 상기이탈 거리 중 최대값에 따라 상기 다음 주행축의 상기 보정 이격 거리를 설정하는 것을 특징으로 하는, 로봇청소기 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 이탈 방향이 음의 값을 가지면 상기 이격 거리를 유지하는 것을 특징으로 하는, 로봇청소기 시스템.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 주행과 제2 주행을 순차적으로 반복 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기 시스템.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제1 주행과 상기 제2 주행의 상기 이격 거리는 상기 회전맙의 이동 궤적이 소정의 중첩 영역을 갖도록 설정되는 것을 특징으로 하는, 로봇청소기 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 보정 이격 거리를 상기 메인바디의 너비와 상기 중첩 영역의 너비의 차에 대하여 상기 이탈 거리의 최대값의 차를 갖도록 설정하는 것을 특징으로 하는, 로봇청소기 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 이탈 거리의 최대값이 상기 중첩 영역의 너비보다 작으면 상기 이탈 거리를 유지하는 것을 특징으로 하는, 로봇청소기 시스템.
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