KR950005403B1 - Run control method of the automatic run floor cleaner using neural net work - Google Patents

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    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47LDOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L5/00Structural features of suction cleaners

Landscapes

  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

dividing a predetermined area near a cleaner into a plurality of cells and designing a local map illustrating an obstacle existance ratio at each cell; structuring a multi-layered neural circuit network which receives the local map and outputs the driving direction and speed of the cleaner; and driving the cleaner along a predetermined path using the neural circuit network.

Description

신경회로망을 이용한 자동 주행 청소기의 주행 제어방법Driving Control Method of Automatic Travel Cleaner Using Neural Network

제1도는 자동 주행 청소기의 개략적인 평면 구성도.1 is a schematic plan view of an automatic traveling cleaner.

제2도는 자동 주행 청소기의 제어장치 블록 구성도.2 is a block diagram of a control device of an automatic traveling cleaner.

제3도의 (a)(b)는 청소기와 벽 사이의 거리관계 및 속도와 주행 방향관계를 나타낸 도면.(A) and (b) of FIG. 3 are diagrams showing a distance relationship between a cleaner and a wall, and a speed and a driving direction relationship.

제4도는 자동 주행 청소기의 청소 영역과 이 영역에서의 주행 궤적의 구성도.4 is a configuration diagram of the cleaning area of the automatic travel cleaner and the driving trajectory in this area.

제5도의 (a)내지(d)는 펑소 영역의 형태에 따른 청소기의 주행 궤적 구성도.(A) to (d) of Figure 5 is a driving trajectory configuration of the cleaner according to the shape of the funso area.

제6도는 본 발명의 주행 제어 방법의 메인 플로우 차트.6 is a main flowchart of the traveling control method of the present invention.

제7도는 본 발명의 주행 제어 방법에서 신경회로망 구축과정의 플로우차트.7 is a flowchart of a neural network construction process in the traveling control method of the present invention.

제8도는 본 발명에서 자동 주행 청소기의 국부지도를 나타낸 도면.8 is a view showing a local map of the automatic running cleaner in the present invention.

제9도는 본 발명에서 구축된 다층 신경회로망의 구조를 나타낸 도면.9 is a view showing the structure of a multilayer neural network constructed in the present invention.

제10도는 본 발명의 주행 제어 방법에서 청소 경로 계획 과정의 플로우 차트.10 is a flowchart of a cleaning path planning process in the traveling control method of the present invention.

제11도는 본 발명의 주행 제어 방법에서 청소 경로의 계획 예를 나타낸 도면.11 is a diagram showing an example of the planning of the cleaning path in the traveling control method of the present invention.

제12도는 본 발발의 주행 제어 방법에서 청소 경로의 추종 예를 나타낸 도면.12 is a diagram showing an example of following a cleaning path in the traveling control method of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 청소기 본체 2 : 범퍼1: cleaner body 2: bumper

3A-3K : 거리센서 4 : 캐스터3A-3K: Distance sensor 4: Caster

5A,5B : 뒷바퀴 6 : 흡입구5A, 5B: rear wheel 6: inlet

7 :집진필터 8 : 흡입모터7: dust collection filter 8: suction motor

9A,9B : 감속장치 10A, 10B : 주행모터9A, 9B: Reduction Gear 10A, 10B: Travel Motor

11A,11B : 엔코더 센서 11E : 각속도 센서11A, 11B: Encoder Sensor 11E: Angular Speed Sensor

12 : 제어장치 13 : 전원공급장치12 control device 13 power supply

14A,14B : 브러시 15 : 마이컴14A, 14B: Brush 15: Micom

15A : 입출력부 15B : 중앙처리부15A: I / O 15B: Central Processing Unit

15C : 기억부 16 : 엔코더 센서 회로15C: memory 16: encoder sensor circuit

17 : 각속도 센서 회로 18 : 모터 구동회로17: angular velocity sensor circuit 18: motor drive circuit

19 : 거리 센서 회로19: distance sensor circuit

본 발명은 청소기가 청소할 영역을 주행하여 스스로 청소 영역을 인식하고, 인식된 청소 영역에서 주행할 청소경로를 계회하여 계획된 경로를 스스로 방향전환을 수행하면서 주행하여 자동 청소를 수행하는 자동 주행 청소기에 관한 것으로. 특히, 청소기를 중심으로 하여 주변에 장애물이 존재할 확률을 장애물의 2차원적인 배치 정보로 표현한 국부지도를 작성하고, 이 지도를 입력으로 하고 주행 속도와 주행 방향을 출력으로 하는 신경 회로망 구조를 이용하여 청소기의 주행 제어즐 수행 시키는 신경회로망을 이용한 자동 주행 청소기의 주행 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic driving cleaner for driving an area to be cleaned by the cleaner to recognize the cleaning area by itself, and by performing a redirection of the planned route by performing a cleaning route to be driven in the recognized cleaning area by itself. To be. In particular, a local map is created by expressing the probability of obstacles in the vicinity of the cleaner as two-dimensional arrangement information of the obstacles, and using the neural network structure as an input and outputting the driving speed and driving direction. The present invention relates to a traveling control method of an automatic traveling cleaner using a neural network for performing a traveling control of a cleaner.

일반적인 자동 주행 청소기의 구성은 도면 제1도를 참조하면, 청소기 본체 (1)의 외곽 사방에는 범퍼(2)가 설치되고, 상기 범퍼(2)에는 초음파를 송수신하여 장애물을 식별하고 장애물과의 거리를 감지하는 거리센서(3A-3K)가 청소기의 각방향에 대응하여 설치되며, 청소기 본체(1)의 바닥 전체에는 앞바퀴(캐스터)(4)가 설치되고 그후방 양측으로 좌우측 뒷바퀴(5A,5B)가 설치되며, 또한 본체(1)의 바닥 중앙에는 먼지나 오물을 흡입하는 흡입구(6)가 있고 그 상부에 집진필터(7)가 구비되는 집진실이 구성되며, 상기 흡입구(6)를 통해 먼지나 오물이 흡입되도록 동력원이 되는 흡입모터(8)가 본체(1)에 설치된다.Referring to FIG. 1, a configuration of a general automatic traveling cleaner includes a bumper 2 installed at all sides of the cleaner body 1, and the bumper 2 transmits and receives an ultrasonic wave to identify an obstacle and a distance from the obstacle. Distance sensors (3A-3K) for detecting the corresponding to each direction of the cleaner is installed, the front wheel (caster) (4) is installed on the entire bottom of the cleaner body (1) and the rear left and right rear wheels (5A, 5B) In the center of the bottom of the main body 1, there is a suction inlet 6 for sucking dust or dirt, and a dust collecting chamber having a dust collecting filter 7 on the upper portion thereof, and through the suction hole 6 A suction motor 8, which is a power source to suck in dust and dirt, is installed in the main body 1.

한편, 상기 좌우측 뒷바퀴(5A,5B)에는 감속기어로 구성된 감속장치 (9A,9B)가 연결되고 이 감속장치를 통해 바퀴를 구동시키는 바퀴 주행 모터(10A,10B)와, 상기 바퀴 주행모터의 구동에 의한 주행 거리를 검출하는 엔코더 센서(11A,11B)가 구비되며, 청소기의 회전 각속도를 검출하는 각속도 센서(11C)가 구비된다.On the other hand, the left and right rear wheels (5A, 5B) is connected to the reduction gears (9A, 9B) consisting of reduction gears and the wheel driving motor (10A, 10B) for driving the wheels through the reduction gear, and the drive of the wheel driving motor The encoder sensors 11A and 11B which detect the travel distance by the said apparatus are provided, and the angular velocity sensor 11C which detects the rotational angular velocity of a cleaner is provided.

그리고, 상기한 각 센서의 감지신호를 해독하여 각 모터 구동을 통해 자동 주행 청소를 제어하는 제어장치(12)가 설치되고, 상기 흡입모터(8), 주행모터(10A,10B), 제어장치(12)에 전원을 공급하는 전원공급장치(13)가 설치되며, 청소기 본체(1)의 전방 양측으로 오물을 털어내기 위한 브러시(14A, 14B)가 설치된다.And, the control device 12 for controlling the automatic driving cleaning through the decoction of the detection signal of each of the sensors to drive each motor is installed, the suction motor 8, the driving motor (10A, 10B), the control device ( A power supply device 13 for supplying power to 12 is installed, and brushes 14A and 14B are provided to shake off dirt to both front sides of the cleaner body 1.

한편, 상기 제어장치(12)의 구성은 도면 제2도를 참조하면, 각종 정보의 연산처리와 입출력을 통해 회로 각부를 제어하는 마이컴(15)과, 엔코더센서 (11A,11B)로 검출한 좌우측 주행모터의 최전 각도 정보를 디지탈 정보로 변환하여 마이컴(15)에 공급하는 엔코더 센서회로(16)와, 각속도 센서(11C)로 검출한 청소기 회전 각속도 정보를 적분하여 청소기의 회전 각도정보를 산출하고 이 산출된 정보를 디지탈 정보로 변환하여 마이컴(15)에 공급하며 상기 엔코더 센서회로(16)와 함께 청소기 위치 식별수단을 이루는 각속도 센서회로(17)와, 상기 마이컴 (15)의 제어를 받아 주행모터(10A, l0B) 및 흡입모터(8)를 구동 제어하는 모터 구동회로(18)와, 청소기 외곽의 범퍼가 장애물과 접촉하는가의 여부를 감지하는 접촉센서(3L)(3M) 및 상기 거리센서(3A-3K)로 감지된 거리정보를 디지탈 신호로 변환하여 마이컴 (15)에 공급하는 거리 센서 회로(19)와, 청소기를 원격제어하는 리모콘 송신기(20)와, 상기 원격 제어 신호를 수신하여 마이컴(15)에 공급하는 리모콘 수신기(21)로 구성되며, 상기 마이컴(15)은 제반 데이타를 입출력 처리하는 입출력부(15A)와, 입출력 데이타의 연산 및 구동제어 처리를 수행하는 중앙처리부(15B)와, 상기 각종 데이타 및 제어프로그램이 저장되는 기억부(15C)와, 각 회로의 인터럽트를 제어하는 인터럽트 제어기(15D)와, 상기 중앙처리부(15B)에 클록 신호를 공급하는 클록 발생부(15E)를 포함한다.On the other hand, the configuration of the control device 12 is shown in Figure 2, the left and right sides detected by the microcomputer 15 and the encoder sensors (11A, 11B) for controlling each part of the circuit through arithmetic processing and input and output of various information The rotation angle information of the cleaner is calculated by integrating the encoder sensor circuit 16 which converts the latest angle information of the driving motor into digital information and supplies it to the microcomputer 15 and the cleaner rotation angular velocity information detected by the angular velocity sensor 11C. The calculated information is converted into digital information and supplied to the microcomputer 15, and the encoder sensor circuit 16, together with the angular velocity sensor circuit 17 which forms a cleaner position identification means, is controlled under the control of the microcomputer 15. Motor drive circuit 18 for controlling the driving of motors 10A, 10B and suction motor 8, contact sensor 3L (3M) for detecting whether the bumper outside the cleaner contacts an obstacle, and the distance sensor Distance information detected with (3A-3K) A distance sensor circuit 19 for converting a digital signal to the microcomputer 15, a remote controller transmitter 20 for remote control of a vacuum cleaner, and a remote controller receiver 21 for receiving and supplying the remote control signal to the microcomputer 15; The microcomputer 15 includes an input / output unit 15A for input / output processing of all data, a central processing unit 15B for performing calculation and driving control processing of input / output data, and the various data and control programs. A storage unit 15C, an interrupt controller 15D for controlling interrupts of respective circuits, and a clock generator 15E for supplying a clock signal to the central processing unit 15B.

상기한 바와 같이 구성된 종래의 자동 주행 청소기의 청소 동작을 제1도 내지 제4도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The cleaning operation of the conventional automatic traveling cleaner configured as described above will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

먼저, 사용자가 청소기 전원을 인가하고, 리모콘 송신기(20)를 조작하여 청소기 주행명령을 입력하면 이주행 명령은 원격 제어신호로 출력되어 리모콘 수신기(21)로 수신되며, 수신된 원격 제어신호는 입출력부(15A)를 통해 마이컴의 중앙 처리부(15B)에 입력된다.First, when a user applies a cleaner power and inputs a cleaner driving command by operating a remote controller transmitter 20, the migration command is output as a remote control signal and received by the remote receiver 21, and the received remote control signal is input / output unit. It is input to the central processing unit 15B of the microcomputer through 15A.

중앙 처리부(15B)는 입력죈 원격 제어신호를 해독하여 다음톼 같은 청소기의 주행 제어를 수행한다.The central processing unit 15B decodes the input remote control signal and performs the following driving control of the cleaner.

즉, 제어장치(12)에 전원이 인가되어 제어장치(12)가 동작하므로써 청소기의 마이컴(15)은 클록 발생부(15E)로부터 공급되는 클록에 따라 동작을 시작하여 입출력부(15A)를 통해 흡입모터 구동신호를 출력하여 모터 구동회로(18)가 흡입모터(8)를 구동시키고. 흡입모터(8)가 구동됨에 따라 브러시 (14A,14B)로 바닥의 먼지나 오물을 쓸어내면서 흡입구(6)를 통해 바닥의 먼지나 오물이 흡입되어 집진필터(7)에 집진되는 한편, 기억부(15C)에 기억되어 있는 청소기의 위치 데이타(P; 좌표데이타 x,y및 방향 데이타 e)를 초기화 하고, 모터 구동 회로(18)를 통해 주행 모터(10A, l0B)를 구동시켜 감속장치 (9A,9B)로 감속된 속도로 뒷바퀴(5A,5B)(주행 바퀴)를 구동시킨다.That is, since power is applied to the control device 12 so that the control device 12 operates, the microcomputer 15 of the cleaner starts to operate according to the clock supplied from the clock generator 15E, and then through the input / output unit 15A. The motor driving circuit 18 drives the suction motor 8 by outputting the suction motor driving signal. As the suction motor 8 is driven, the dust or dirt on the floor is sucked through the suction port 6 while sweeping the dust or dirt on the floor with the brushes 14A and 14B, and the dust is collected by the dust collecting filter 7. The position data P (coordinate data x, y and direction data e) of the vacuum cleaner stored in the 15C is initialized, and the driving motors 10A, 10B are driven through the motor driving circuit 18 to reduce the speed reduction device 9A. Drive the rear wheels 5A, 5B (traveling wheels) at a speed reduced to 9B).

이에 따라서 청소기 본체 (1)는 전진하기 시작하며, 청소기가 전진하면서 엔코더센서(11A,11B)를 통해 청소기가 주행한 거리신호가 검출되어 엔코더 센서회로(16)를 통해 디지탈 거리데이타(△D)(113도 참조,벽이나 가구등과의 거리(S0-S6) 감지)가 마이컴 (15)의 기억부(15C)에 기억되고, 또한 각속도센서(11C)를 통해 청소기의 회전각도(방향전환) 신호가 검출되어 가속도 센서회로(17)를 통해 디지탈 회전 각도 데이타(△θ)가 마이컴(15)의 기억부(15C)에 기억된다.Accordingly, the cleaner main body 1 starts to move forward, and as the cleaner moves forward, the distance signal traveled by the cleaner through the encoder sensors 11A and 11B is detected, and the digital distance data ΔD is transmitted through the encoder sensor circuit 16. (See also 113, detecting the distance to the wall or furniture (S0-S6), etc.) is stored in the storage unit 15C of the microcomputer 15, and also the rotation angle (turn direction) signal of the cleaner through the angular velocity sensor 11C Is detected and the digital rotation angle data Δθ is stored in the storage unit 15C of the microcomputer 15 through the acceleration sensor circuit 17.

마이컴(15)의 중앙처리부(15B)는 상기 거리데이타(△D)와 회전각도 데이타(△θ)로부터 청소기의 위치 데이타(P)를 산출하고, 한편 거리센서 (3A-3K)로 벽이나 가구등의 장애물과의 거린를 감지한 신호를 거리센서회로(19)를 통해 디지탈 정도로 입력받아 장애물과의 거리 데이타와 상기 청소기의 위치 데이타(P)로부터 벽의 위치 데이타(X)를 산출하여 기억부(20C)에 저장하며, 이와 함께 거리센서(3A-3K)를 통해 감지한 청소기의 각 방향별 벽 또는 가구등의 장애물과의 거리 데이타를 근거로하여 청소기가 벽면과 일정한 거리를 유지하면서 평행하게 주행하도록 모터 구동 회로(18)를 통해 주행모터(10A,10B)를 구동 제어하여 평행 주행 제어를 수행한다.The central processing unit 15B of the microcomputer 15 calculates the position data P of the vacuum cleaner from the distance data ΔD and the rotation angle data Δθ, while using the distance sensor 3A-3K for walls or furniture. The distance sensor circuit 19 receives a signal detecting a distance between the obstacle and the like, and calculates the position data X of the wall from the distance data of the obstacle and the position data P of the cleaner. 20C, and based on distance data with obstacles such as walls or furniture in each direction of the cleaner detected by the distance sensors 3A-3K, the cleaner is kept in parallel with the wall surface while maintaining a constant distance. Parallel driving control is performed by controlling the driving motors 10A and 10B through the motor driving circuit 18 to travel.

청소기가 벽과 평행하게 주행하는 제어는 퍼지룰(FUZZY RULE)을 이용하여 마이컴(15)에서 주행모터의 구동 제어를 통해 수행한다.The control in which the cleaner travels in parallel with the wall is performed through driving control of the driving motor in the microcomputer 15 using a fuzzy rule.

즉, 제3도의(a)에서와 같이, 청소기 본체의 전방과 측방에 설치된 거리센서 (3A-3K)로부터 벽 및 가구등의 장애물과의 거리(S0-S6)를 감지하고, 감지된 거리를 퍼지 입력으로, 청소기의 주행속도(v) 및 주행 방향(w)을 퍼지 출력으로 하여 피지룰 및 퍼지값을 청소기가 벽을 따라 주행 하도록 정의하므로써 이루어진다.That is, as shown in (a) of FIG. 3, a distance S0-S6 from obstacles such as walls and furniture is detected from the distance sensors 3A-3K installed in front and side of the cleaner body, and the detected distance is measured. The purge input is made by defining the traveling speed v and the traveling direction w of the cleaner as the purge output, and defining the sebum rule and the purge value so that the cleaner runs along the wall.

예를 들면 청소기 본체의 전방 좌측에 설치된 거리센서(3A)(3B)로 감지된 거리(S0)(S1)를 그 거리가, 매우작다(1단계),작다(2단계),약간작다(3단계), 적당하다(4단계). 약간크다(5단계), 크다(6단계), 매우크다(7단계)의 7단계의 퍼지값을 갖도록하고, 나머지 거리센서(3C-3K)로 감지된 거리(S2-S6)를 2단계(작다, 크다)외 퍼지값을 갖도록 하여 피지입력으로 정한다.For example, the distance S0 (S1) detected by the distance sensor 3A (3B) provided on the front left side of the cleaner body is very small (step 1), small (step 2), slightly smaller (3). Step), appropriate (step 4). Slightly large (5 steps), large (6 steps), very large (7 steps) to have a seven-step purge value, and the remaining distance (3C-3K) detected distance (S2-S6) in two steps ( Small and large) to have a fuzzy value to determine sebum input.

그리고, 청소기의 주행속도(v)와 주행 방향(w)을 W=0이면 직진, 양(+)으로 그 절대값이 클수록 급격한 우회전, 음(-)으로 그 절대값이 클수록 급격한 좌회전 등등의 7단계의 퍼지값을 갖는 퍼지 출력으로 하여 퍼지를 및 퍼지값을 청소기가 정확하게 벽을 따라 주행하도록 정의하므로서 청소기가 벽과 평행을 이루면서 주행 한다.If the running speed (v) and the driving direction (w) of the vacuum cleaner are W = 0, straight ahead, and the positive value is larger positively, the sharper right turn, the larger negative value is sharply left, and so on. The purifier runs in parallel with the wall by defining the purge and the purge value to accurately run along the wall using the purge output having the purge value of the step.

즉, 제4도의 (가)에 도시된 바와 같이 청소기가 최초에 A지점으로부터 주행을 시작하여 벽쪽으로 진행하고, B지점에 도달하면 벽과 평행을 유지하면서 벽을 따라 주행궤적(PATH1)을 그리면서 주행하여 C지점에 도착할때까지 벽의 위치데이타(X)를 저장한다.That is, as shown in (a) of FIG. 4, the cleaner first starts traveling from the point A and proceeds toward the wall, and when the point B is reached, the driving track PATH1 is drawn along the wall while keeping parallel to the wall. The vehicle stores the wall position data (X) until it reaches point C.

이와 같이 청소기가 청소할 영역의 외곽 경로(PATH1)를 따라 주행을 완료하면 마이컴(15)의 중앙처리부(15B)는 상기 과정에서 기억된 벽의 위치데이타(X)들을 제 4도의 (나)와 같이 연결하고, 이 연결된 선분들에 의하여 이루어지는 다각형의 내부(AREA1)를 전체적인 청소할 영역으로 인식하며, 전체 청소 영역(AREA1)으로부터 청소기 본체(1)의 폭 만큼 안쪽에 있는 영역(AREA2)을 남은 청소 영역으로 인식한다.As such, when the cleaner completes the driving along the outer path PATH1 of the area to be cleaned, the central processing unit 15B of the microcomputer 15 stores the position data X of the wall stored in the above process as shown in FIG. And the inside of the polygonal area AREA1 formed by the connected line segments as the overall area to be cleaned, and the remaining area AREA2 inside the width of the cleaner body 1 from the entire area AREA1 as the width to be cleaned. To be recognized.

이어서 마이컴(15)의 중앙처리부(15B)는 제4도의 (다)에서와 같이 남은 청소영역(AREA2)을 청소기의 폭만큼의 가상선(LINE)으로 벽면과 평행한 평행선을 긋고, 이 평행선(LINE)의 양쪽 끝을 번갈아가며 연 결하는(지그재그로 연결하는) 새로운 경로(PATH2)를 제4도의 (라)와 같이 구성하여 이 경로(PATH2)를 청소 경로로 계획한다.Subsequently, the central processing unit 15B of the microcomputer 15 draws a parallel line parallel to the wall surface of the remaining cleaning area AREA2, as shown in FIG. A new path (PATH2) alternately connected (zigzag) at both ends of the LINE) is constructed as (D) of FIG. 4 to plan this path (PATH2) as a cleaning path.

청소 경로(PATH2)의 계획이 완료되면 제어장치(12)는 모터 구동로(18)를 통해 주행 모터(10A, l0B)를 구동시켜 감속장치(9A,9B)로 감속된 속도로 뒷바퀴(5A,5B)를 구동시킨다.When the planning of the cleaning path PATH2 is completed, the control device 12 drives the traveling motors 10A and 10B through the motor drive path 18 to reduce the speed of the rear wheels 5A, 9A and 9B. 5B) is driven.

이에 따라서 청소기 본체(1)는 전진하기 시작하며, 청소기가 전진하면서 엔코더센서(11A,11B)를 통해 청소기가 주행한 거리신호가 검출되어 엔코더센서회로(16)를 통해 디지탈 거리데이타(△D)가 마이컴(15)의 기억부(15C)에 기억되고, 또한 각속도센서(11C)를 통해 청소기의 회전각도(방향전환) 신호가 검출되어 각 속도 센서회로(17)를 통해 디지탈 회전각도 데이타(△θ)가 마이컴(15)의 기억부(15C)에 기억된다.Accordingly, the cleaner body 1 starts to move forward, and while the cleaner moves forward, the distance signal traveled by the cleaner through the encoder sensors 11A and 11B is detected, and the digital distance data ΔD is transmitted through the encoder sensor circuit 16. Is stored in the storage unit 15C of the microcomputer 15, and the rotation angle (direction change) signal of the cleaner is detected through the angular velocity sensor 11C, and the digital rotation angle data (Δ) is transmitted through the angular velocity sensor circuit 17. is stored in the storage unit 15C of the microcomputer 15.

마이컴(15)의 중앙처리부(15B)는 상기 거리데이타(AD)와 회전각도 데이타(△θ)로부터 청소기의 위치 데이타(P)를 산출하고, 이 위치 데이타(P)를 근거로하여 상기 계획된 청소경로(PATH2)에서 청소기가 이탈된 거리 및 방향 데이타를 산출하고, 이 산출된 거리 및 방향 데이타를 이용하여 청소기가 계획된 청소경로(PATH2)를 추종하도록 바퀴(5A,5B)를 구동시켜 계획된 청소경로(PATH2)의 최종 경로 추종이 완료되면, 흡입모터(8) 및 주행모터(10A,10B)를 구동 정지시키므로서 자동주행 청소를 종료한다.The central processing unit 15B of the microcomputer 15 calculates the position data P of the cleaner from the distance data AD and the rotation angle data Δθ, and based on the position data P, the planned cleaning is performed. Calculates the distance and direction data from which the cleaner is displaced in the path PATH2, and uses the calculated distance and direction data to drive the wheels 5A and 5B so as to follow the planned cleaning path PATH2. When the final path following of PATH2 is completed, the automatic driving cleaning is terminated by stopping the suction motor 8 and the driving motors 10A and 10B.

이때 상기 계획된 청소경로(PATH2)를 청소기가 추종하여 경로에서 이탈하지 않고 주행하게 되는데 그 제어방법은 제3도의 (나)와 같이, 청소기 위치 식별회로(16)(17)에서 청소기의 현재 위치를 판정하고 계획된 경로(PATH2)FH부터 청소기가 이탈된 거리(d1)와 계획된 경로(PATH2)와의 각도차(dA)를 계산한다.At this time, the cleaner follows the planned cleaning path PATH2 so that the cleaner does not deviate from the path. The control method is as shown in (b) of FIG. 3, and the cleaner position identification circuits 16 and 17 determine the current position of the cleaner. It determines and calculates the angle difference dA between the distance d1 from which the cleaner deviated from the planned path PATH2 FH, and the planned path PATH2.

상기 계산된 거리차 및 각도차를 퍼지 입력으로 하고, 청소기 주행속도(v) 및 방향(w)을 퍼지 출력으로 하여 퍼지룰 및 퍼지값을 청소기가 계획된 경로(PATH2)를 추종하도록 정의함으로써 경로에서 이탈되지 않도록 제어하는 것이다.In the path, the purge rule and the purge value are defined to follow the planned path PATH2 by the cleaner using the calculated distance difference and the angle difference as the purge input, and the cleaner running speed v and the direction w as the purge output. It is to control not to break out.

상기한 바와 같이 하여 청소기가 벽이나 가구등의 장애물로 둘러싸인 청소영역의 외곽을 주행하여 청소할 영역을 스스로 인식하고, 인식된 청소영역을 자동으로 주행하면서 청소를 수행하는 것이며, 이와 같은 자동 주행 청소동작에서는 청소기의 현재위치가 계획된 경로에서 이탈하지 않고 정확하게 그 경로를 따라 주행하면서 청소를 수행하는 경우에만 높은 청소 효율과 청소상태의 청결함을 보장받을 수 있으며, 이를 위하여는 청소기 위치데이타(P)의 정확한 산출과 이를 통한 청소기 위치 인식의 정밀도 확보가 전제되어야 한다.As described above, the cleaner travels around the outside of the cleaning area surrounded by obstacles such as walls or furniture, recognizes the area to be cleaned by itself, and performs the cleaning while automatically driving the recognized cleaning area. In the current position of the vacuum cleaner does not deviate from the planned path and can be guaranteed high cleaning efficiency and clean state of cleaning only when driving along the path accurately, for this purpose, Precise calculation and the accuracy of cleaner location recognition should be premised.

그러나 상기한 바와 같이 위치 판정과 주행 제어를 받는 종래의 자동 주행 청소기는 다음과 같은 문제점을 갖는다.However, the conventional automatic traveling cleaner which is subjected to the position determination and the driving control as described above has the following problems.

즉, 거리센서(3A-3K)의 한정된 지향성으로 인하여 제3도의 (가)에서와 같이 감지영역의 사각에 위치하는 장애물(A)은 감지를 하지 못하게 되고, 현재 감지되고 있는 장애물까지의 거리만 감지 정보로 이용하기 때문에 비록 제3도의 (가)에서와 같이 감지된 장애물(B)(C)이라고 하더라도 그 장애물(B)(C)의 크기나 형태등의 특징을 인식하지는 못하여 불충분한 감지 정보의 획득으로 인한 주행속도와 주행 방향 결정의 오차가 발생되는 문제점이 있다.That is, due to the limited directivity of the distance sensors 3A-3K, the obstacle A located in the blind spot of the sensing area as shown in (a) of FIG. 3 cannot be detected, and only the distance to the currently detected obstacle is detected. Because it is used as the sensing information, even if the detected obstacles (B) (C) as in (a) of FIG. 3 do not recognize the characteristics such as the size and shape of the obstacles (B) (C), insufficient sensing information. There is a problem that the error of the determination of the traveling speed and the driving direction due to the acquisition of.

또한 자동 주행 청소기가 제 5도의 (가) 또는 (다)에서와 같이 벽면을 따라 일주한 후에 위치하고 있는 방향으로만 수평선을 그어 청소 경로를 계획하기 때문에 (가)도와 같은 청소 영역을 (나)와 같은 최단의 청소 경로로 계획하지 못하고, (다)도와 같은 경로의 방향과 평행 또는 수직인 직선의 벽이 적은 청소 영역에 대하여는 (라)도와 같이 벽과 평행한 경로로 계획되지 못하기 때문에 경로 추종간에 발생하는 청소기의 위치 측정 오차를 상기 제3도의 (나)와 같이 거리센서를 통해 보정받을 수없는 문제점이 있다.In addition, since the automatic travel cleaner draws a horizontal line only in the direction where it is located after circumnavigating along the wall as shown in (a) or (c) of FIG. The path following cannot be planned as the path that is not parallel to the wall as shown in (D) for the cleaning area that cannot be planned with the same shortest cleaning path and the straight wall which is parallel or perpendicular to the direction of the path as shown in (C) is not planned. There is a problem that the position measurement error of the cleaner generated in the liver cannot be corrected through the distance sensor as shown in FIG. 3B.

본 발명은 청소기 주변의 장애물의 존재 확률을 2차원적인 장애물 배치 정보로 표현한 국부지도를 작성하고, 이 작성된 국부지도를 이용하여 다충 신경회로망을 구축하고, 구축된 신경회로망을 이용하여 청소기를 벽과 평행하게 주행시켜 청소할 영역을 인식하고. 인식된 청소영역의 위치 좌표로부터 최단 최적의 청소경로를 계획하고, 청소기의 이탈거리와 방향을 신경회로망 입력으로 하여 상기 계획된 경로를 추종하게 청소기를 주행 제어하므로써, 청소기 주변의 환경에 대한 필요 충분한 정보의 획득이 가능하고, 이 정보들을 이용하여 청소기 주행 오차를 극복하며, 청소기의 위치 측정에 정밀을 기하고, 측정된 위치 오차를 주행시의 거리 감지 정보를 이용하여 보정 받을 수 있도록 한 신경회로망을 이용한 자동 주행 청소기의 주행 제어 방법을 제공함을 목적으로 하며, 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention creates a local map expressing the existence probability of obstacles around the cleaner by two-dimensional obstacle arrangement information, constructs a multi-neural neural network using the prepared local map, and uses the constructed neural network to construct a wall Run in parallel to recognize the area to be cleaned. Necessary sufficient information about the environment around the cleaner by planning the shortest optimal cleaning path from the recognized coordinates of the cleaning area, and controlling the cleaner to follow the planned route using the neural network input as the distance and direction of the cleaner. By using this information, the neural network is used to overcome the cleaner driving error, to precisely measure the position of the cleaner, and to correct the measured position error by using the distance sensing information during driving. An object of the present invention is to provide a driving control method for an automatic traveling cleaner, and the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 신경회로망을 이용한 자동 주행 청소기의 주행 제어 방법을 수행하는 자동 수행 청소기는 상기 도면 제1도 및 제2도에서와 동일한 구성을 갖고 각 센서로 감지되는 거리와 방향등을 근거로 다음과 같은 본 발명이 주행 제어 과정을 수행하는바, 종래와 동일한 구성요소에 대하여는 상기 제1도 내지 제4도를 참조하여 중복되는 설명은 생략하고, 제6도 내지 제12도를 참조하여 본 발명의 주행 제어 방법을 설명한다.The automatic performing cleaner which performs the driving control method of the automatic traveling cleaner using the neural network of the present invention for achieving the above object has the same configuration as in FIGS. 1 and 2 and has a distance detected by each sensor. According to the present invention performs the driving control process as follows, the same components as in the prior art with reference to FIGS. 1 to 4 will be omitted overlapping, 6 to 12 The driving control method of the present invention will be described with reference to FIG.

먼저. 도면 제6도를 참조하면 본 발명은, 청소기 주변의 일정한 영역을 다수의 셀(CELL)로 나누고 각 셀마다 장애물 존재 확률을 표현한 국부지도를 작성하며 이 국부지도를 입력으로 하고 청소기의 주행 방향과 속도를 출력으로 하는 다층 신경 회로망을 구축하고 구축된 신경회로망을 이용하여 벽과 평행하게 주행하는 청소 영역 주행단계와, 상기 단계에서 벽을 따라 청소할 영역의 외곽을 일주한 후 이 영역을 청소할 영역으로 인식하는 청소영역 인식단계와, 상기 단계에서 인식된 청소영역의 외곽 위치 좌표를 이용하여 최단의 청소경로 및 위치 보정을 받을수 있는 청소 경로를 계획하는 청소 경로 계획단계와, 상기 단계에서 계획된 청소 경로로부터 청소기가 이탈된 거리와 방향을 구하고 이 거리 및 방향을 퍼지 제어의 입력으로 하여 구한 퍼지 제어의 출력값인 청소기의 주행 방향 및 거리를 상기 구축된 다층 신경 회로망의 입력으로 첨가하여 상기 계획된 청소경로를 추종하는 경로 추종단계로 이루어진 것이다.first. Referring to FIG. 6, the present invention divides a predetermined area around a cleaner into a plurality of cells, prepares a local map representing an obstacle existence probability for each cell, inputs the local map, and determines the driving direction of the cleaner. Building a multi-layer neural network with speed as the output and using the constructed neural network to run in parallel with the wall, and cleaning the area after traveling around the outside of the area to be cleaned along the wall. A cleaning path planning step for recognizing a cleaning area for recognizing the cleaning area and a cleaning path for receiving the shortest cleaning path and position correction using the outer position coordinates of the cleaning area recognized in the step; and from the cleaning path planned in the step The distance and direction from which the cleaner is displaced, and the distance and direction are input to the fuzzy control. A path tracking step of following the planned cleaning path by adding the driving direction and distance of the cleaner as an output value as an input of the constructed multi-layer neural network.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 신경회로망을 이용한·자동 주행 청소기의 주행 제어 방법을 각 단계별로 도면 제7도 내지 제12도를 참조하여 설명한다.The traveling control method of the automatic traveling cleaner using the neural network of the present invention made as described above will be described with reference to FIGS. 7 to 12 in each step.

도면 제7도는 상기한 청소졍역의 외곽(벽)을 따라 청소기가 벽과 평행하게 주행하는 단계를 나타낸다.7 shows a step in which the cleaner runs parallel to the wall along the outer wall of the cleaning station.

즉, 청소기에 전원이 인가되고 사용자가 리모콘 송신기(20)를 이용하여 주행을 개시시키면 상기한 바와 같이 제어장치(12)의 마이컴(15) 제어 동작에 의하여 청소기가 주행하면서 거리센서(3A-3K)로 감지된 청소기 주변의 장애물의 존재 확률을 표현한 국부기도를 작성한다.That is, when the power is supplied to the cleaner and the user starts driving by using the remote controller transmitter 20, the cleaner moves by the microcomputer 15 control operation of the controller 12 as described above. Create a local map that expresses the probability of the presence of obstacles around the cleaner.

국부지도는 제8도의 (가)에서와 같이, 청소기의 현재 위치를 중심으로 일정한 크기의 정방형의 주위 공간을 바둑관과 같이 그리드(GRID) 분할하여 이 분할된 공간을 셀(CELL) 구조로 나누고, 각 셀마다 벽이나 가구등의 장애물이 존재할 확률을 표시하여(도면에서 흑색 점으로 표기된 셀이 확률값이 상대적으로 높은 셀임) 이를 청소기 주위공간에서의 장애물의 2차원적인 배치정보로 표현한 것을 국부지도(LOCAL MAP)로 정의 한다.The local map divides the divided space into a cell structure by dividing the surrounding space of a square of a certain size around the current position of the cleaner, as in the case of a checkerboard. In addition, each cell displays the probability that an obstacle such as a wall or a furniture exists (the cell marked with a black dot in the drawing is a cell having a relatively high probability value), and this is expressed as two-dimensional layout information of the obstacle in the space around the cleaner. Defined as (LOCAL MAP).

즉, 조건확률이론에서 어떤 셀의 점령확률과 지금까지의 정보, 새로 입수된 정보를 이용하여 장애물에 의한 점령 영역과 비점령 영역의 확률을 구하여 표시하고, 매 거리센서 마다 점령 영역에 속하는 셀들의 확률을 갱신(UPDATE)하여 이를 청소기 주위 공간에서의 장애물의 2차원적인 배치정보로 표현하게 되는 것이다.In other words, in condition probability theory, the probability of occupied area and non-occupied area by obstacle is calculated and displayed by using the occupation probability of a cell, the information so far, and newly acquired information, and the cells belonging to the occupation area for each distance sensor are displayed. The probability is updated and expressed as two-dimensional arrangement information of obstacles in the space around the cleaner.

국부지도는 자동 주행 정소기의 중심이 상기 국부지도의 중심과 일치하고 자동주행 청소기가 이동함에 따라 그 중심 또한 이동하며, 이 국부 지도는 기준 좌표계에 대해서 회전은 하지 않고 다만 병진만 하게되는 것으로 정 의 한다.The local map is determined that the center of the automatic driving station coincides with the center of the local map and that the center moves as the automatic driving cleaner moves, and the local map does not rotate about the reference coordinate system but only translates. Should be.

이와 같은 국부지도를 청소기의 주행 사이클마다 작성하며, 제 8도의 (나)는 작성된 국부지도의 전체적인 모습을 보이고 있다.Such a local map is created for each driving cycle of the cleaner, and FIG. 8B shows the overall state of the created local map.

상기와 같이 국부지도를 작성하고, 작성된 국부지도를 제 8도의 (다)와 같이 청소기를 중심으로 n개의 영역 (In,2n,3n‥‥,nn)으로 분할하여 각 셀들의 확률값을 입력으로, 청소기의 주행속도(v)와 방량(w)을 출력으로 하는 n개의 신경회로망(N/Nl,N/N2, N/N3,‥‥N/Nn)을 구축한다.A local map is created as described above, and the local map is divided into n regions (In, 2n, 3n ..., nn) centered on the cleaner as shown in FIG. N neural networks (N / N1, N / N2, N / N3, ... N / Nn) that output the running speed (v) and the quantity (w) of the vacuum cleaner are constructed.

이 신경회로망은 청소기의 주행속도(v)와 주행방향(w)을 w=0이면 직진, 양(+)으로 그 절대값이 클수록 급격한 우회전, 음(-)으로 그 절대값이 클수록 급격한 좌회전을 출력으로 하는 신경 회로망으로 구축한다.The neural network is a straight forward when the running speed (v) and the driving direction (w) of the vacuum cleaner is w = 0, and a rapid right turn is made when the absolute value of the positive value is larger, and a sharp left turn is made when the absolute value of the negative value is large. Construct with neural network as output.

이어서, 상기 n개의 신경회로망의 출력을 입력으로 하고 청소기의 주행속도(v)와 방향(w)을 최종 출력으로 하는 신경회로망(N/N)을 구축하여 최종적인 다층 신경회로 망의 구축을 완료한다.Subsequently, the final neural network (N / N) is constructed by using the outputs of the n neural networks as the inputs and the final outputs of the traveling speed (v) and the direction (w) of the cleaner. do.

제9도는 상기한 바와 같이 구축된 신경회로망의 구조를 나타내고 있으며, 이 신경 회로망에서 점선으로 표시된 부분은 이후에 설명될 청소 경로의 추종시에 첨가될 회로망 구조가 된다.9 shows the structure of the neural network constructed as described above, and the portion indicated by the dotted line in this neural network becomes the network structure to be added upon following the cleaning path to be described later.

상기 신경회로망은 분할된 각 셀이 갖는 확률값의 분포에 따라 청소기가 벽을 따라 정확히 주행할 수 있도록 학습시켜 주므로서 청소기는 청소할 영역의 외곽을 이루는 벽을 따라 벽과 평행하게 주행하게 된다.The neural network learns that the cleaner can travel correctly along the wall according to the distribution of probability values of each divided cell, so that the cleaner runs in parallel with the wall along the wall forming the outer edge of the area to be cleaned.

이와 같이 청소기가 청소할 영역의 외곽 경로(PATH1)를 따라 주행을 완료하면 마이컴(15)의 중앙처리부(15B)는 상기 과정에서 기억된 벽의 위치데이타(X)들을 연결하고, 이 연결된 선분들에 의하여 이루어지는 다각형의 내부(AREA1)를 전체적인 청소할 영역으로 인식하며, 전체 청소 영역 (AREA1)으로부터 청소기 본체(1)의 폭 만큼 안쪽에 있는 영역 (AREA2)을 남은 청소 영역으로 인식한다.In this way, when the cleaner completes driving along the outer path PATH1 of the area to be cleaned, the central processing unit 15B of the microcomputer 15 connects the position data X of the wall stored in the above process and connects to the connected line segments. The inside of the polygonal area AREA1 is recognized as the area to be cleaned as a whole, and the area AREA2 inside the width of the cleaner body 1 from the entire cleaning area AREA1 is recognized as the remaining cleaning area.

청소영역의 인식이 완료되면 인식된 청소 영역에서 최단의 경로가 됨과 함께 청소기의 위치측정 오차를 거리센서(3A-3K)를 통해 감지된 거리정보에 의하여 보정받을 수 있는 최적의 청소 경로를 계획한다.When the recognition of the cleaning area is completed, the optimum path for cleaning will be the shortest path in the recognized cleaning area, and the positioning error of the cleaner can be corrected by the distance information detected by the distance sensor 3A-3K. .

제10도는 상기한 청소 경로의 계획 단계를 나타내고 있다.10 shows the planning stage of the cleaning path described above.

즉, 상기 청소 영역 인식단계에서 인식된 청소영역의 좌표(X)로부터 인접한 두개의 위치좌표들의 중점좌표(Po‥Pn)들을 도면 제11도의 (가)에서와 같이 구하고, 상기 중점좌표들을 연결한후 연속되는 3개의 지점(P1,P1+1,P1+2)을 선택하여 인접하는 2개의 지점을 연결하는 직선의 기울기[(P1,P1+1)(P1+1,P1+2)]를 구한다.That is, from the coordinates X of the cleaning area recognized in the cleaning area recognition step, the midpoint coordinates P o ... P n of two adjacent position coordinates are obtained as shown in FIG. After connecting, select the three consecutive points (P 1 , P 1 + 1 , P 1 + 2 ) and the slope of the straight line connecting two adjacent points [(P 1 , P 1 + 1 ) (P 1+ 1 , P 1 + 2 )].

상기 단계에서 구한 인접한 두 직선의 기울기를 비교하여 그 유사정도를 판단하고, 판단 결과 소정값 이상 유사한 기울기를 갖는 경우에는 이 3개 지점을 동일한 직선군(SC)으로 기억시키고, 두 직선의 기울기가 유사하지 않은 경우에는 이들을 새로운 직선군(SC)으로 기억시키는 일련의 과정을 모든 중점좌표(n개의 좌표)들에 대하여 수행하여 비슷한 기울기를 갖는 동일한 직선군을 찾아내서 기억시킨다.The degree of similarity is judged by comparing the inclinations of two adjacent straight lines obtained in the above step, and when the determination result has a similar inclination more than a predetermined value, these three points are stored as the same straight line group SC, and the inclination of the two straight lines In the case of dissimilarity, a series of processes for storing them as a new straight line group SC is performed for all midpoint coordinates (n coordinates) to find and store the same straight line group having similar slopes.

이어서, 최소 자승 오차법(least square method)으로 직선군(SC)에서 동일한 직선군에 있는 점들중 그 좌표값을 가장 잘 나타내는 대표적인 직선(유효직선)(EL)을 구하고, 이 유효직선(EL)길 동일한 방향으로 일정한 폭만큼의 간격으로 가상의 선분을 그어서 그 선분의 갯수(NP)(경로의 갯수)를 구한다.Subsequently, a representative straight line (effective linear line) EL that best represents the coordinate value among points in the same straight line group SC in the straight line group SC is obtained by a least square method, and the effective straight line EL is obtained. An imaginary line segment is drawn at regular intervals in the same direction as the road, and the number NP (number of paths) of the line segment is obtained.

그리고, 상기 과정에서 구한 유효직선(EL)과 연속되는 2개의 중점좌표들을 연결한 직선(CL)들을 서로비교하여 상기 유효직선(EL)과 평행하거나 또는 수직인 직선의 갯수(NSP) (기울기의 갯수)를 구한다.And, the number of straight lines NSP (parallel or perpendicular to the effective straight line EL) is compared by comparing the effective straight lines EL obtained in the above process and the straight lines CL connecting two consecutive midpoint coordinates. Number).

이 직선의 갯수(NSP)는 청소기의 위치 오차를 보정 가능한 정도를 표현하며, 그 숫자가 많을수록 위치 오차를 보정할 가능성이 높아지게 된다.The number NSP of the straight lines represents the extent to which the position error of the cleaner can be corrected, and the larger the number, the higher the possibility of correcting the position error.

이어서, 상기한 유효직선(EL)에 대하여 경로의 갯수(NP)와 기울기의 갯수(NSP)에 각각 가중치를 주어 유효직선의 선택도(WEL)를 산출한다.Subsequently, the selectivity WEL of the effective straight line is calculated by weighting the number NP of the path and the number NSP of the slope with respect to the effective straight line EL.

즉, 경로의 갯수(NP)에는 음(-)의 가중치를 곱셈하여주고, 기을기의 갯수(NSP)에는 양(+)의 가중치를 곱셈하여 이들을 서로 합산한 값을 유효직선의 선택도(WEL)로 산출하며, 따라서 이 선택도(WE)는 경로의 갯수(NP)가 적을수록, 보정 가능정도를 나타내는 기울기의 갯수(NSP)가 클수록 큰 값을 갖게 된다.In other words, the number of paths (NP) is multiplied by a negative weight, and the number of paths (NSP) is multiplied by a positive weight (+), and these values are summed together to select the effective linear selectivity (WEL). This selectivity WE has a larger value as the number NP of paths is smaller and the number NSP of slopes indicating the degree of correction is large.

상기한 바와 같은 유효 직선의 선택도를 구하는 과정을 모든 유효직선(EL)에 대하여 반복하고, 구한 유효직선의 선택도(WEL)중에서 그 값이 가장 큰 값을 갖는 유효직선(EL)을 선택한 다음, 선택된 유효직선(EL)과 평행하게 제11도의 (나)와 같이 일정한 폭으로 선분을 그어 이 선분의 시작파 끝점을 서로 연결(지그재그)하므로써 이 선분들로 이루어지는 경로를 최적의 청소경로로 계획한다.The above-described process of calculating the selectivity of the effective straight line is repeated for all the effective straight lines EL, and the effective straight line EL having the largest value is selected from the selected selectivity of the effective straight lines WEL. Plan the path consisting of these segments as the optimal cleaning path by drawing the segments with a constant width parallel to the selected effective straight line (EL) and connecting the starting wave end points of these segments with each other (zigzag). do.

상기한 바와 같이 청소 경로가 계획되면, 계획된 청소 경로를 추정하여 청소를 진행하게 되는데, 이 청소경로 추종 단계는, 제12도의 (가)에서와 같이 경로 추종중에 장애물과 만났을 때에도 이 장애물을 회피한 후 경로를 계속 추종할 수 있도록 상기 청소 영역 주행 단계에서의 주행 제어와 동일한 방법으로 청소기 주변의 국부지도를 제12도의 (나)와 같이 작성하고, 이 작성된 국부지도의 각 셀들의 확률값을 입력으로 하는 다층 신경 회로망을 이응하여 계획된 청소경로를 추종하게 한다.As described above, when the cleaning path is planned, cleaning is performed by estimating the planned cleaning path. The cleaning path following step avoids the obstacle even when it encounters the obstacle while following the path as shown in FIG. In order to continue following the route, a local map around the cleaner is prepared as in (b) of FIG. 12 in the same manner as the driving control in the cleaning area driving step, and the probability value of each cell of the created local map is inputted. A multi-layer neural network is followed to follow the planned cleaning path.

즉, 청소기가 계회된 청소경로에서 이탈된 거리(D1)와 계획된 청소경로와의 각도차(dA) (방향 차이값)를 퍼지 입력으로 하고, 청소기의 주행방향(W)과 주행속도(v)를 출력으로 하는 퍼지룰을 적용하여 주행속도(v) 및 주행 방향(w)을 구하고, 이 퍼지출력값인 주행속도(v) 및 방향(w)을 최종 신경 회로망(N/N)에 첨가한다.That is, the purge input sets the angle difference dA (direction difference value) between the distance D1 separated from the cleaning path that the cleaner is associated with the planned cleaning path, and the driving direction W and the traveling speed v of the cleaner. The traveling speed v and the traveling direction w are obtained by applying a fuzzy rule outputting?, And the traveling speed v and the direction w, which are the fuzzy output values, are added to the final neural network N / N.

제 9도는 이와 같이 최종 신결 회로망(N/N)에 퍼지제어 출력인 주행속도(v) 및 방향(w)을 입력으로 첨가한 다층 신경 회로망의 구조를 나타낸다.9 shows the structure of the multilayer neural network in which the traveling speed v and the direction w, which are fuzzy control outputs, are added as inputs to the final network N / N.

이 신경 회로망에서는 각 영역들의 장애물 패턴과 계획된 청소경로의 추종시의 퍼지 제어 출력인 주행속도(vt) 및 방향(wt)에 따라 신경 회로망 학습을 계획된 경로를 추종하도록 학습시켜 청소기가 상기 계획된 청소경로에서 이탈되지 않고 정확하게 경로 추종을 하게 한다.In this neural network, the neural network learning is trained to follow the planned path according to the obstacle pattern of each area and the driving speed (vt) and the direction (wt) which are the fuzzy control output when following the planned cleaning path, so that the cleaner cleans the planned cleaning path. Make sure you follow the path correctly without leaving.

청소 경로의 추종이 완료되면 인식된 청소영역의 자동 주행 청소가 완료된 경우이므로 제어장치(12)는 모터구동회로를 통해 흡입모터와 주행모터의 구동을 정지시키고 청소를 종료한다.When following the cleaning path is completed, since the automatic driving cleaning of the recognized cleaning area is completed, the control device 12 stops the driving of the suction motor and the driving motor through the motor driving circuit and ends the cleaning.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 청소기가 자신을 중심으로 주변의 장애물 존재에 관련된 환경 정보를 국부지도를 이용하여 인식하고, 이 인식된 환경 정보를 다층 신경 회로망을 통해 최적의 청소 경로를 정확히 추종하게 학습시켜 자동 주행 제어를 수행 하므로서 청소기 위치 산출의 오차를 줄이고, 정밀한 위치산출과 이에따른 청소 경로의 추종을 통한 정밀제어가 가능하며, 청소할 영역의 청결한 청소 결과를 보장할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the cleaner recognizes the environmental information related to the presence of obstacles around the user using a local map, and accurately recognizes the optimal cleaning path through the multilayer neural network. By following the learning and performing the automatic driving control, it is possible to reduce the error of the cleaner position calculation, to precisely calculate the position by precisely following the cleaning path, and to ensure the clean cleaning result of the area to be cleaned. .

Claims (7)

청소기 주변의 일정한 영역을 다수의 셀(CELL)로 나누고 각 셀마다 장애물 존재 확률을 표현한 국부지도를 작성하는 국부지도 작성단계와, 상기 국부지도를 입력으로하고 청소기의 주행 방향과 속도를 출력으로 하는 다층 신경 회로망을 구축하는 신경회로망 구축단계와, 상기 구축된 신경회로망을 이용하여 청소기를 일정한 경로를 따라 주행시키는 청소기 주행단계로 이루어진 신경회로망을 이용한 자동 주행 청소기의 주행 제어 방법.Local map creation step of dividing a certain area around the cleaner into a plurality of cells (CELL) and creating a local map expressing the probability of obstacle existence for each cell, and using the local map as an input and outputs the driving direction and speed of the cleaner A neural network construction step of constructing a multi-layer neural network, and a traveling control method of the automatic running cleaner using a neural network consisting of a cleaner driving step of driving a cleaner along a predetermined path using the constructed neural network. 제1항에 있어서, 상기 신경회로망 구축단계는, 작성된 국부지도를 청소기를 중심으로 n개의 영역으로 분할하는 단계와, 상기 단계에서 분할된 각 영역의 셀들의 확률값을 입력으로 하고 청소기의 주행속도(v)와 방향(w)을 출력으로 하는 n개의 신경회로망을 구축하는 단계와, 상기 단계에서 구축된 신경회로망의 출력을 입력으로하고 청소기의 주행 속도(v)와 방향(W)을 출력으로 하는 최종 단계의 신경회로망을 구축하여 다층 구조의 신경회로망을 구성하는 단계로 이루어진 신경회로망을 이용한 자동 주행 청소기의 주행 제어 방법.The method of claim 1, wherein the neural network construction step comprises: dividing the created local map into n areas around the cleaner, and inputting the probability values of the cells of each area divided in the step as inputs. v) constructing n neural networks with outputs of v) and direction (w); and inputting the output of the neural network constructed in the above step, and outputting the running speed (v) and the direction (W) of the cleaner. Running control method of the automatic running cleaner using a neural network consisting of a step of constructing a neural network of the final stage to form a neural network of a multi-layer structure. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 청소기 주행단계는, 청소기의 주변 장애물 배치정보인 국부지도를 입력으로 하고, 주행 방향(w)과 속도(v)를 출력으로 하여, 신경회로망을 청소기가 벽을 따라 평행하게 주행하게 학습시켜 청소영역의 외곽을 일주할때 벽과 평행한 주행 제어를 수행하는 신경회로망을 이용한 자동 주행 청소기의 주행 제어 방법.The vacuum cleaner of claim 1 or 2, wherein the cleaner driving step comprises inputting a local map, which is the surrounding obstacle arrangement information of the cleaner, and outputting a driving direction (w) and a speed (v), thereby cleaning the neural network. A traveling control method of an automatic traveling cleaner using a neural network that performs a parallel driving with a wall when traveling around a cleaning area by learning to travel in parallel along a wall. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 청소기 주행단계는, 청소기가 계획된 경로와 이탈된 거리 및 방향을 구하는 단계와, 상기 단계에서 구한 거리 및 방향을 퍼지제어 입력으로 하여 퍼지 제어 출력인 주행속도 및 주행 방향을 구하는 단계와, 상기 단계에서 구한 주행 속도 및 주행 방향을 상기 다층 신경회로망의 입력으로 하여 이를 학습시켜 청소기가 계획된 경로를 추종하게 제어하는 단계로 이루어진 신경회로망을 이용한 자동 주행 청소기의 주행 제어 방법.The traveling speed of claim 1, wherein the cleaner driving step comprises: obtaining a distance and a direction in which the cleaner is separated from a planned path, and a purge control output using the distance and the direction obtained in the step as a purge control input. And driving the driving speed and the driving direction obtained in the step as the input of the multilayer neural network, and learning the driving direction so as to control the cleaner to follow the planned route. Control method. 청소기를 청소영역의 외곽을 따라 주행시키면서 각 지점마다 위치 좌표를 구하는 청소영역 주행단계와, 상기 단계에서 벽을 따라 청소할 영역의 외곽을 일주한 후 이 영역을 청소할 영역으로 인식하는 청소영역 인식단계와, 상기 단계에서 인식된 청소영역의 외곽 위치 좌표를 이용하여 최단의 청소경로 및 위치 보정을 받을 수 있는 청소 경로를 계획하는 청소 경로 계획단계와, 상기 단계에서 계획된 청소 경로로부터 청소기가 이탈된 거리와 방향을 구하고 이 거리 및 방향을 퍼지제어의 입력으로 하여 구한 퍼지 제어의 출력값인 청소기의 주행 방향 및 거리를 이용하여 상기 계획된 청소경로를 추종하는 경로 추종단계로 이루어진 신경회로망을 이용한 자동 주행 청소기의 주행 제어 방법.A cleaning area driving step of driving the cleaner along the outside of the cleaning area to obtain position coordinates at each point; and a cleaning area recognition step of circumscribing the outside of the area to be cleaned along the wall in the step and recognizing the area as the area to be cleaned; A cleaning path planning step of planning a cleaning path capable of receiving the shortest cleaning path and position correction using the outer position coordinates of the cleaning area recognized in the step; and a distance from which the cleaner is separated from the cleaning path planned in the step Driving of an automatic traveling cleaner using a neural network consisting of a path following step of following the planned cleaning path by using the driving direction and distance of the cleaner which is an output value of the purge control obtained by obtaining a direction and using this distance and the direction as an input of the fuzzy control. Control method. 제5항에 있어서, 상기 청소 경로 계획 단계는, 상기 인식된 청소영역의 위치 좌표들로부터 인접한 지점의 중점좌표를 구하는 단계와, 상기 단계에서 구한 중점들을 인접하는 점과 서로 연결한후 이 연결된 선들의 기울기를 구하는 단계와, 상기 단계에서 구한 기울기를 그 유사 정보를 검색하여 유사한 기울기를 갖는 동일 직선군에 기억시키는 단계와, 상기 단계에서 구한 직선군에서 각 좌표값을 대표하는 직선을 유효직선(EL)으로 구하는 단계와, 상기 단계에서 구한 유효직선(EL)과 평행하게 일정한 간격의 가상선을 그어 그 갯수를 경로의 갯수(NP)로 구하는 단계와, 상기 단계에서 구한 유효 직선(EL)과 인접하는 중점들을 연결한 직선을 비교하여 서로 수직 또는 평행한 직선의 수를 기울기의 갯수(NSP)로 구하는 단계와, 상기 단계에서 구한 경로의 갯수(NP) 및 기울기의 갯수(NSP)를 근거로 유효직선을 선택하는 단계와, 상기 선택된 유효직선과 평행하게 일정한 폭으로 선분을 긋고 이 선분의 시작과 끝점을 서로 연결하여 청소 경로로 결정하는 단계로 이루어진 신경회로망을 이용한 자동 주행 청소기의 주행 제어 방법.The method of claim 5, wherein the cleaning path planning step comprises: obtaining a midpoint coordinate of an adjacent point from the recognized position coordinates of the cleaning area, connecting the midpoints obtained in the step with an adjacent point, and connecting the connected lines. Obtaining a slope of the step; and storing the slope obtained in the step in the same straight line group having similar slopes by retrieving the similar information; and a straight line representing each coordinate value in the straight line group obtained in the step; EL), drawing an imaginary line at regular intervals in parallel with the effective straight line EL obtained in the above step, and calculating the number as the number of paths NP, and the effective straight line EL obtained in the step Comparing the straight lines connecting adjacent midpoints to obtain the number of straight or parallel straight lines as the number of slopes (NSP), and the number of paths obtained in the step ( Selecting an effective straight line based on NP) and the number of slopes (NSP), and drawing a line segment with a constant width in parallel with the selected effective straight line, and connecting the start and end points of the line segment to each other to determine a cleaning path. Running control method of the automatic running cleaner using the neural network. 제6항에 있어서. 상기 유효직선을 선택함에 있어, 구해진 경로의 갯수(NP)에는 음(-)의 가중치를 주고, 구해진 기울기의 갯수(NSP)에는 양(+)의 가중치를 주어 이 두값을 합산한 값이 가장 큰 값을 갖는 유효직선을 선택하는 단계를 포함하는 신경회로망을 이용한 자동 주행 청소기의 주행 제어방법.The method of claim 6. In selecting the effective straight line, a negative weight is given to the number NP of the obtained paths, and a positive weight is given to the number of slopes NSP, which is the sum of these two values. Running control method of the automatic running cleaner using a neural network comprising the step of selecting an effective straight line having a value.
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