WO2017196084A1 - 이동 로봇 및 그 제어방법 - Google Patents

이동 로봇 및 그 제어방법 Download PDF

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WO2017196084A1
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floor
sensor
signal
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incident
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이시혁
고재환
권혁도
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엘지전자 주식회사
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B40/00—Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers

Definitions

  • the present invention relates to a mobile robot and a method of controlling the same, and more particularly, to a mobile robot and a method of controlling the same by controlling a motion by sensing a floor.
  • the mobile robot is a device that automatically cleans by inhaling foreign substances such as dust from the floor while driving the area to be cleaned by itself.
  • the mobile robot is equipped with a rechargeable battery, which is free to move and can be moved by itself using the operating power of the battery.
  • the robot can suck and clean foreign substances on the floor during the movement and return to the charging station if necessary to charge the battery. do.
  • such a mobile robot detects a distance to an obstacle such as a furniture, office equipment, a wall, etc. installed in a driving zone, and controls an operation of a left wheel and a right wheel to perform an obstacle avoidance operation.
  • an obstacle such as a furniture, office equipment, a wall, etc. installed in a driving zone
  • the mobile robot detects cliffs such as stairs and avoids them to drive.
  • cliffs such as stairs and avoids them to drive.
  • US8788092B2 registered in the United States, discloses detecting a cliff based on the amount received by irradiating infrared toward the bottom.
  • Such a mobile robot can only detect whether it is a cliff or not, and since the floor is not flat in a general home environment, only detecting whether it is a cliff has a limitation in applying it to a real home.
  • the mobile robot when a part of the mobile robot is inclined while the mobile robot crosses a threshold, the mobile robot temporarily detects as a cliff. When the threshold is detected as a cliff, there is a problem in that the area is not cleaned because the threshold is not entered.
  • the mobile robot and its control method of the present invention to provide a mobile robot and a control method for controlling the driving by detecting the floor state by using a plurality of sensors in detecting the floor surface.
  • the mobile robot includes a movable body, a moving unit for moving the main body, a plurality of transmitters for transmitting a signal having a different detectable distance toward the floor, and a plurality of transmitters from the plurality of transmitters.
  • a bottom sensing unit sensing a state of the bottom surface, including one receiving unit receiving any one of the received signals;
  • a controller configured to control the driving unit by changing a driving setting in response to a floor sensing signal input from the floor sensing unit, wherein the floor sensing unit is reflected when signals are sent from the plurality of transmitters toward the floor, respectively.
  • the floor state is determined by calculating a distance from the bottom of the main body to the floor in response to the signal incident to the receiver.
  • the receiving unit includes a first sensor for detecting that any one of the signals transmitted from the plurality of transmitting units is incident.
  • the plurality of transmitters include a third sensor provided to be incident to the receiver when a signal is reflected within a first distance to a second distance from a bottom of the main body.
  • the floor detecting unit may determine that the floor is flat when the signal transmitted from the third sensor is incident to the receiving unit.
  • the apparatus may further include a second sensor installed to enter the receiver when the signal is reflected from the third to fourth distances shorter than the second distance from the bottom of the main body.
  • the floor detecting unit may determine that an obstacle is located on a bottom surface when the signal transmitted from the second sensor is incident to the receiving unit.
  • a fourth sensor provided to be incident to the receiver when the signal is reflected from the fifth to sixth distances farther from the bottom of the main body than the second distance.
  • the floor detecting unit determines that the bottom surface is located at a long distance or the main body is inclined.
  • the floor detecting unit may determine that an obstacle is located on a flat floor when the signal from the second sensor is incident while the signal transmitted from the third sensor is incident to the receiving unit.
  • the floor detecting unit when the signal transmitted from the third sensor is incident to the receiving unit, when the signal of the fourth sensor is incident, it is determined that the main body is inclined due to an obstacle, or that a remote floor is formed. It features.
  • the floor detecting unit when the signal transmitted from the second sensor is incident to the receiving unit, when the signal of the third sensor is incident, characterized in that it is determined to reach a flat floor out of the obstacle.
  • the floor detecting unit may determine that the main body returns to a normal state when a signal from the third sensor is incident while the signal transmitted from the fourth sensor is incident to the receiving unit.
  • the bottom sensing unit is caused by an obstacle located on a flat floor. Characterized in that it is inclined.
  • the first sensor is a photodiode, and the plurality of transmitters include a light emitting diode.
  • the bottom sensing unit further includes a sensor case provided with a guide to protect the plurality of transmitters and the receivers and to form a set angle with respect to a bottom surface of signals transmitted from the plurality of transmitters.
  • the plurality of transmitters may be installed at different angles with respect to the bottom surface.
  • the receiver may input the floor sensing signal to the controller when a signal transmitted from any one of the second sensor, the third sensor, and the fourth sensor included in the plurality of transmitters is incident to the first sensor. do.
  • the plurality of transmitters are characterized in that the second sensor, the third sensor and the fourth sensor are sequentially operated in a predetermined order to transmit a signal.
  • the control unit if any one of the signals transmitted from the plurality of transmitters is not detected by the receiver, characterized in that it is determined as a cliff.
  • the controller may be configured to maintain the driving setting when the floor state is any one of an obstacle, a flat floor, and a long distance in response to the floor detection signal, and change the driving direction when it is determined to be a cliff.
  • the bottom sensing unit includes a first bottom sensing unit installed at the front lower end of the main body, a second bottom sensing unit installed at the lower right side of the main body, and a third bottom sensing unit installed at the lower left side of the main body.
  • Each of the first floor sensing unit to the third floor sensing unit includes the receiving unit and the transmitting unit, and the control unit is configured to correspond to a floor sensing signal input from the first floor sensing unit to the third floor sensing unit, respectively, to surround the main body. It is characterized by determining the ground state for.
  • the control unit generates an operation signal and transmits it to any one of the first floor sensing unit to the third floor sensing unit so that the first floor sensing unit to the third floor sensing unit operate sequentially.
  • the controller determines the position of the cliff according to the position of the first floor detection unit to the third floor detection unit. It is characterized by setting the driving direction.
  • the control unit may include a bottom determination unit controlling the bottom detection unit and determining a floor state in response to the floor detection signal, wherein the bottom determination unit may include a control module (MCU) for applying an operation signal to the floor detection unit, and A multiplexer for selecting one of the first floor sensing unit and the third floor sensing unit to apply the operation signal, filtering noise of a sensing signal input from the receiving unit, and converting the sensing signal into a digital signal to control the control module It includes a signal processor for inputting.
  • MCU control module
  • a multiplexer for selecting one of the first floor sensing unit and the third floor sensing unit to apply the operation signal, filtering noise of a sensing signal input from the receiving unit, and converting the sensing signal into a digital signal to control the control module It includes a signal processor for inputting.
  • a signal for detecting a ground state is transmitted from a plurality of transmitters having different sensing distances, and when the signal transmitted from the transmitter is detected through the receiver, Inputting a floor detection signal, in response to the floor detection signal, determining a floor condition by any one of a flat floor, an obstacle, a distance, and a cliff, according to the distance to the floor, and in response to the floor condition, to a cliff Changing the driving direction if it is determined, and if the floor state is not a cliff, maintaining the driving setting even if the distance to the floor is greater than or equal to a predetermined distance.
  • the receiver determines whether the received signals are signals of the second to fourth sensors of the plurality of transmitters; And in response to the sensor transmitting the signal, detecting the distance from the body to the floor and inputting the floor detection signal.
  • the second sensor to the fourth sensor included in the plurality of transmission unit further comprises the step of sequentially operating in a predetermined order to transmit the signal. If the signal transmitted from the transmitter is not detected by the receiver further comprises the step of determining the cliff.
  • the signal of the fourth sensor is incident while being incident, determining that the main body is inclined due to an obstacle or a bottom is formed at a distance, while the signal transmitted from the second sensor is incident to the receiver.
  • first floor sensing unit to the third floor sensing unit respectively installed at a plurality of positions, and to the floor sensing signals respectively input from the first floor sensing unit to the third floor sensing unit. And correspondingly, determining a surrounding floor state, wherein the first floor sensing unit to the third floor sensing unit include the receiver including a first sensor and the second sensor to the fourth sensor. It characterized in that it comprises a transmission unit, respectively.
  • the method may further include sequentially operating the first to third floor sensing units by applying an operation signal to one of the first to third floor sensing units. If it is determined that the cliff by the floor detection signal, the step of setting the driving direction by determining the position of the cliff in response to the position of the module to which the floor detection signal of the first to third floor detection unit is input; It includes more.
  • the mobile robot and its control method according to the present invention use a plurality of sensors to detect a floor surface of the mobile robot, as well as a general floor state, an obstacle located on the floor, a cliff, as well as a distant state than a normal floor state. It is possible to prevent the erroneous detection due to the cliff, and to set whether to continue running according to the obstacle and to control the driving speed, it is also possible to clean the area that did not enter due to the erroneous detection, thereby increasing the cleaning area.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a mobile robot and a charging stand according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an upper surface of the mobile robot shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a front portion of the mobile robot shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a bottom portion of the mobile robot shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a block diagram schematically showing the main configuration of a mobile robot according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an exemplary view showing an example of the floor detection unit of the mobile robot of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram referred to for describing a detection range of the bottom sensing unit of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a view referred to for describing a method of installing a sensor of the bottom sensing unit of FIG. 6.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a control configuration of the bottom sensing unit of FIG. 6.
  • FIG. 10 is a diagram referred to for describing a detection signal of the bottom sensing unit of FIG. 6.
  • FIG. 11 is a view referred to for explaining the operation method of the mobile robot of the present invention.
  • FIGS. 12 and 13 are views for explaining an embodiment of detecting an obstacle on the bottom surface of the mobile robot of the present invention.
  • the mobile robot may be implemented by one or more processors and may be implemented by a hardware device.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a mobile robot and a charging table for charging a mobile robot according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view showing an upper surface of the mobile robot shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is shown in FIG. 1.
  • 4 is a diagram illustrating a front portion of the mobile robot shown in FIG. 4, and FIG. 4 is a diagram illustrating a bottom portion of the mobile robot illustrated in FIG. 1.
  • the mobile robot 100 includes a main body 110 and an image acquisition unit 120 that acquires an image around the main body 110.
  • a part facing the ceiling in the driving zone is defined as an upper surface part (see FIG. 2)
  • a part facing the floor in the driving area is defined as a bottom part (see FIG. 4).
  • the front part is defined as a part facing the driving direction among the parts forming the circumference of the main body 110 between the upper and lower parts.
  • the mobile robot 100 includes a driving unit (not shown) for moving the main body 110.
  • the driving unit includes at least one driving wheel 136 for moving the main body 110.
  • the driving unit includes a driving motor connected to the driving wheel 136 to rotate the driving wheel.
  • the driving wheels 136 may be provided on the left and right sides of the main body 110, respectively, hereinafter referred to as left wheels 136 (L) and right wheels 136 (R).
  • the left wheel 136 (L) and the right wheel 136 (R) may be driven by one drive motor, but the left wheel drive motor and the right wheel 136 (R) which drive the left wheel 136 (L) as necessary.
  • Each right wheel drive motor for driving may be provided.
  • the driving direction of the main body 110 can be switched to the left or the right, with a difference in the rotational speed of the left wheel 136 (L) and the right wheel 136 (R).
  • An inlet 110h through which air is sucked may be formed in a bottom portion of the main body 110, and an inhalation device (not shown) that provides suction power so that air may be sucked through the inlet 110h in the main body 110. And a dust container (not shown) for collecting dust sucked with air through the suction port 110h.
  • the main body 110 may include a case 111 forming a space in which various components of the mobile robot 100 are accommodated.
  • An opening for inserting and removing the dust container may be formed in the case 111, and a dust container cover 112 that opens and closes the opening may be rotatably provided with respect to the case 111.
  • the battery 138 supplies not only a driving motor but also power necessary for the overall operation of the mobile robot 100.
  • the mobile robot 100 may perform driving to return to the charging station 200 for charging, and during such a return driving, the mobile robot 100 may make a position of the charging station 200 by itself. Can be detected.
  • Charging station 200 may include a signal transmitter (not shown) for transmitting a predetermined return signal.
  • the return signal may be an ultrasonic signal or an infrared signal, but is not necessarily limited thereto.
  • the mobile robot 100 may include a signal detector (not shown) that receives a return signal.
  • the charging unit 200 may transmit an infrared signal through the signal transmitter, and the signal detector may include an infrared sensor that detects the infrared signal.
  • the mobile robot 100 moves to the position of the charging stand 200 according to the infrared signal transmitted from the charging stand 200 and docks with the charging stand 200. The docking is performed between the charging terminal 133 of the mobile robot 100 and the charging terminal 210 of the charging table 200.
  • the image acquisition unit 120 photographs the driving zone, and may include a digital camera.
  • the digital camera includes at least one optical lens and an image sensor (eg, a CMOS image sensor) including a plurality of photodiodes (eg, pixels) formed by the light passing through the optical lens.
  • the device may include a digital signal processor (DSP) that forms an image based on signals output from the photodiodes.
  • DSP digital signal processor
  • the digital signal processor may generate not only a still image but also a moving image composed of frames composed of the still image.
  • the image acquisition unit 120 is provided on the upper surface of the main body 110 to obtain an image of the ceiling in the driving zone, but the position and the shooting range of the image acquisition unit 120 should be limited thereto. no.
  • the image acquisition unit 120 may be provided to acquire an image in front of the main body 110.
  • the mobile robot 100 may further include an obstacle detecting sensor 131 for detecting an obstacle in front of the moving robot 100.
  • the mobile robot 100 includes a floor detecting unit 132 that detects the presence or absence of a cliff on the floor in the driving zone and an obstacle located on the floor.
  • the floor detection unit 132 may further include a lower camera sensor for acquiring an image of the floor.
  • the mobile robot 100 includes an operation unit 137 that can input On / Off or various commands.
  • the control unit 137 may receive various control commands necessary for the overall operation of the mobile robot 100.
  • the mobile robot 100 may include an output unit (not shown) to display reservation information, a battery state, an operation mode, an operation state, an error state, and the like.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a control relationship between the main components of the mobile robot according to an embodiment of the present invention.
  • the mobile robot 100 includes a driving unit including an image acquisition unit 120, an operation unit 137, and a driving motor 139, and includes a suction port 110h and a brush to suck and clean foreign substances. It includes a cleaning unit 170.
  • the mobile robot 100 includes a controller 140 for processing and determining various information such as recognizing a current position, a storage unit 150 for storing various data, and a state or a bottom surface of a floor surface. It includes a floor detecting unit 132, 160 for detecting an obstacle.
  • a control unit may be implemented by one or more processors and may be implemented by a hardware device.
  • the controller 140 controls the image acquisition unit 120, the operation unit 137, the driving motor 139, the cleaning unit 170, and the floor detecting unit 160 constituting the mobile robot 100, thereby moving the robot 100. To control the overall operation of
  • the storage unit 150 records various types of information necessary for the control of the mobile robot 100 and may include a volatile or nonvolatile recording medium.
  • the recording medium stores data that can be read by a microprocessor, and includes a hard disk drive (HDD), a solid state disk (SSD), a silicon disk drive (SDD), a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic Tapes, floppy disks, optical data storage devices, and the like.
  • the storage unit 150 stores an operation mode of the mobile robot 100, data sensed while driving, data about a moving distance and a moving path according to the movement of the mobile robot, and the storage 150 stores an image acquisition unit. The acquired image is input, the data of the state of the floor or the obstacle is input through the floor detection unit 160 is stored.
  • the storage unit 150 may store a map for the driving zone.
  • the map may be stored received from the outside, or may be generated by the mobile robot 100 by learning itself.
  • the map may display the locations of the rooms in the driving zone.
  • the current position of the mobile robot 100 may be displayed on the map, and the current position of the mobile robot 100 on the map may be updated during the driving process.
  • the external terminal stores the same map as the map stored in the storage 150.
  • the floor detecting unit 160 may include a plurality of sensors, and a plurality of floor detecting units 160 may be installed at the lower portion of the mobile robot 100.
  • the bottom sensing unit 160 is installed at different positions, respectively.
  • the floor sensing unit 160 may be installed at the front lower end and left and right side lower ends based on the driving direction. In this case, the bottom sensing unit 160 may be installed outside the driving wheel.
  • the control unit 140 allows the mobile robot 100 to perform cleaning while moving the driving zone according to a cleaning command input from the operation unit 137 or the outside.
  • the controller 140 operates the brush of the cleaning unit 170 and controls the dust to be sucked through the suction port.
  • the controller 140 includes a driving controller 141, a position recognition unit 144, and a bottom determination unit 145.
  • the driving controller 141 controls the driving of the mobile robot 100, and controls the driving of the driving motor 139 according to the driving setting.
  • the traveling control unit 141 moves to the designated area according to the cleaning command and runs the corresponding area to perform the cleaning by the cleaning unit 170.
  • the driving controller 141 may determine the movement path of the mobile robot 100 based on the operation of the driving motor 139 and the driving wheel 136. For example, the driving controller 141 may determine the current or past moving speed of the mobile robot 100, the distance traveled, and the like based on the rotational speed of the driving wheel 136, and each driving wheel 136 (L). ), The current or past direction change process can also be determined according to the rotation direction of 136 (R).
  • the position recognition unit 144 analyzes data input from the image acquisition unit 120 to determine the position of the mobile robot 100.
  • the position recognition unit 144 may determine the position of the mobile robot 100 by linking data input from the image acquisition unit 120, for example, an acquired image with a map.
  • the position recognition unit 144 receives data about the moving speed, the traveling distance, and the driving direction according to the rotation of the driving wheel 136 from the driving control unit 141, based on the driving information of the mobile robot 100.
  • the position of the mobile robot 100 is determined.
  • the position recognition unit 144 may update the position of the mobile robot 100 on the map corresponding to the position of the mobile robot 100.
  • the position recognition unit 144 may recognize the position of the mobile robot 100 by combining the acquired image and the driving information.
  • the bottom determination unit 145 controls the plurality of floor sensing units 160 to operate, and controls the plurality of sensors in the floor sensing unit 160 to operate sequentially.
  • the bottom determination unit 145 analyzes the data input from the floor detection unit 160 to determine the state of the floor, obstacles present in the floor, and inputs the data according to the travel control unit 141.
  • the floor determining unit 145 classifies a general floor, a carpet, a small obstacle, or a threshold according to the distance to the floor, and determines the distance and the cliff.
  • the driving controller 141 determines whether to continue driving based on the data of the bottom determination unit 145 or to drive by changing the driving path, and controls the driving motor 139 accordingly. For example, the driving controller 141 allows the mobile robot 100 to continue running in the case of a general floor, a carpet, a small obstacle, a threshold, or a long distance, and changes the driving path in case of a cliff.
  • FIG. 6 is an exemplary view showing an example of the floor detection unit of the mobile robot of the present invention.
  • the floor sensing unit 160 includes a plurality of sensors 161 to 164.
  • Floor detection unit 160 is composed of a transmitter and a receiver.
  • the receiver includes a first sensor 161, and the transmitter includes second to fourth sensors 162 to 164.
  • the bottom sensing unit 160 includes a sensor case 165 provided with a guide to protect the first to fourth sensors and to direct the transmitted signal to a predetermined direction.
  • the receiver may further include a plurality of sensors according to a distance to be sensed.
  • the second to fourth sensors 162 to 164 transmit the second to fourth signals L1 to L4 as a transmitter.
  • the second to fourth sensors 162 to 164 sequentially transmit signals under the control of the bottom determination unit 145. For example, after the second sensor 162 transmits the second signal L2, the third sensor 163 transmits the third signal L3, and the fourth sensor 164 sends the fourth signal L4. ).
  • the second to fourth sensors 162 to 164 are provided at different angles, respectively, and repeat the transmission of signals sequentially.
  • the second to fourth sensors 162 to 164 are provided at different angles, respectively, and transmit signals in different directions.
  • the first sensor 161 may be a photo diode to sense incident light
  • the second to fourth sensors 162 to 164 may use an infrared light emitting diode (IRED).
  • IRED infrared light emitting diode
  • the second to fourth signals L2 to L4 transmitted from the second to fourth sensors 162 to 164 are infrared rays, and the transmitted infrared rays are reflected on the bottom to enter the first sensor 161 which is a photodiode. do.
  • the bottom determination unit 145 determines whether the signal is transmitted from any of the second to fourth sensors and calculates a distance to the floor. That is, since the bottom determination unit 145 controls the second to fourth sensors 162 to 164 to sequentially operate to transmit a signal, the bottom determination unit 145 may detect a signal immediately before the signal is detected by the first sensor 161. The distance can be calculated by determining which sensor is sent.
  • the first to fourth sensors 161 to 164 of the floor sensing unit 160 are set to have different installation angles corresponding to the floor surface.
  • the floor detecting unit 160 is configured to detect objects at different distances as each sensor is installed at different angles.
  • the floor detecting unit 160 is configured such that the first to fourth sensors 161 to 164 transmit a signal at a predetermined angle by the sensor case 165.
  • the installation angles of the first to fourth sensors 161 to 164 shown may be changed according to, for example, the distance to the bottom surface to be sensed or the distance to the body and the floor.
  • the installation angles of the first to fourth sensors 161 to 164 are preferably set in consideration of the incident angle and the reflection angle.
  • the first sensor 161 is installed to correspond to the bottom surface so that the reflected signal L1 of the second to fourth signals L2 to L4 transmitted from the second to fourth sensors is incident.
  • the third sensor 163 is installed such that the third signal L3 is reflected at the second height D2 in response to the distance between the main body and the bottom surface to be incident on the first sensor, and the second sensor 162 is connected to the main body.
  • the second signal L2 is reflected to be incident on the first sensor at the first height D1, which is shorter than the distance of the bottom surface, and the fourth sensor 164 is configured to be longer than the second height D3.
  • the fourth signal L4 is reflected at the height D3 so as to be incident on the first sensor.
  • the signal L2 transmitted from the second sensor 162 is reflected at a distance shorter than the distance between the main body and the floor, the signal L2 is installed to be incident to the first sensor 161. Does not enter the first sensor as it is reflected after reaching the second height D2 even though it transmits the second signal.
  • the second to fourth signals transmitted from the second to fourth sensors 162 to 164 are respectively reflected after reaching the second height D3,
  • the second signal L2 and the fourth signal L4 are not incident to the first sensor 161 but are reflected only at the second height D2, so that only the third signal L3 of the third sensor installed so that the signal is incident Incident to the first sensor.
  • the second signal is reflected and incident to the first sensor, when there is a groove on the floor, or the main body is located on the obstacle, for example, on the threshold, the distance between the main body and the floor is far. If so, the fourth signal is incident on the first sensor. On the other hand, when the main body is located at the end of the stairs, neither the second signal nor the fourth signal is incident to the first sensor.
  • the floor detecting unit 160 detects a signal in stages according to the distance between the floor and the main body and inputs data on the floor state to the floor determining unit 145.
  • the bottom determination unit 145 controls the operations of the second to fourth sensors 162 to 164 and determines the ground state using data on the signal incident from the first sensor.
  • the bottom determination unit 145 may receive data from a plurality of floor detection units, respectively, and determine a location where a cliff or an obstacle exists based on the main body. For example, as the bottom sensing unit 160 is installed at the front, right, and left sides of the main body, it may be determined whether a cliff exists in the front, right, or left sides based on the traveling direction.
  • FIG. 7 is a diagram referred to for describing a detection range of the bottom sensing unit of FIG. 6.
  • the first to fourth sensors 161 to 164 are provided at different angles, respectively.
  • the bottom determination unit 145 may gradually step the obstacle S1 and the floor (general) according to the detectable height of the second to fourth sensors 162 to 164 based on the detection signal input from the first sensor.
  • Status) S2
  • long range S3
  • cliff cliff
  • Some of the heights detectable by the second to fourth sensors 162 to 164 are overlapped, and an object is detected within the range of the eleventh to seventeenth heights D11 to D17 by the second to fourth sensors. Installed so that
  • the second signal transmitted from the second sensor 162 reaches the first area A1
  • the second signal is reflected and incident to the first sensor 161.
  • the distance detectable by the second sensor 162 that is, the height from the bottom surface of the mobile robot 100 to the reflected object (bottom or obstacle) is the eleventh to thirteenth heights corresponding to the first area A1. (D11 to D13).
  • the first height D1 described above is included in a range of the eleventh to thirteenth heights D11 to D13.
  • the third signal transmitted from the third sensor 163 reaches the second area A2
  • the third signal is reflected and incident to the first sensor 161.
  • the distance detectable by the third sensor 163, that is, the height from the bottom surface of the mobile robot 100 to the reflected object (bottom or obstacle) is the thirteenth to fifteenth heights corresponding to the second area A2. (D13 to D15).
  • the second height D2 described above is included in a range of the thirteenth to fifteenth heights D13 to D15.
  • the fourth signal transmitted from the fourth sensor 164 reaches the third area A3, the fourth signal is reflected and is incident to the first sensor 161.
  • the distance detectable by the fourth sensor 164 that is, the height from the bottom surface of the mobile robot 100 to the reflected object (bottom or obstacle) is the 15th to 17th height corresponding to the third area A3. (D15 to D17).
  • the third height D3 described above is included in a range of the fifteenth to seventeenth heights D15 to D17.
  • the fourth sensor 164 detects a distance lower than the bottom of the normal state, that is, a certain distance away from the sensor of the mobile robot.
  • the bottom determination unit 145 determines the distance which cannot be detected by the fourth sensor as a cliff.
  • the sizes of the first to third regions A1 to A3 are determined by the angle of view of the first sensor and may be changed according to the characteristics of the first sensor.
  • the mobile robot 100 when the mobile robot 100 is in a normal state, that is, on a flat floor, the height from the floor to the sensor is 33, which is determined as 28 to 8 when the threshold is met, and when the measurement is larger than 58, the cliff Judging by.
  • the second sensor 162 detects a threshold for the measurement range 8 to 28, the third sensor 163 detects a general state for the measurement range 28 to 38, and the fourth sensor ( 164 may be installed to detect the measurement range 38 ⁇ 58.
  • the bottom determination unit 145 determines that it is a cliff when none of the second to fourth sensors is measured.
  • the bottom determination unit 145 allows the signals of the third sensor and the fourth sensor to be sensed at the same time with respect to the fifteenth height D15, so as to distinguish the general state. For example, when the mobile robot 100 rises or falls down the threshold, a change in the distance to the floor occurs, so that even if the distance to the floor is somewhat longer, the vehicle is detected as a distance, not a cliff, and continues to travel, thereby overcoming obstacles. Set the detectable height range so that it can pass by. This prevents erroneous judging of the normal floor by the cliff and allows for continued driving.
  • the bottom determination unit 145 determines the general state, and when only the fourth sensor is detected, determines the distance.
  • the bottom determination unit 145 determines the far distance, which is the height at which the distance to the floor, even though the distance to the floor is more than a predetermined distance from the fourth sensor, is reduced by the driving control unit 141, and the second sensor to the second sensor.
  • the mobile robot 100 may immediately stop by determining that it is a cliff and inputting data to the driving controller 141.
  • FIG. 8 is a view referred to for describing a method of installing a sensor of the bottom sensing unit of FIG. 6.
  • the second to fourth sensors are installed at different angles so as to sense objects with respect to a predetermined range of heights, and the first sensor is provided with a signal of the second to fourth sensors. When reflected at a certain height, the signal is installed to be incident.
  • the detectable height is determined by the angle of view of the first sensor.
  • the type of the first sensor and the installation angle of the second to fourth sensors can be set as follows.
  • the distance a of the second sensor from the first sensor 161 is LengthLED1
  • the distance b of the first sensor 161 to the third sensor is LengthLED2
  • Distance c is LengthLED3.
  • the detectable distance Range1 of the second sensor is Dist1 / 2
  • the detectable distance of the third sensor is possible.
  • the distance Range2 is Dist2 / 2
  • the detectable distance Range3 of the fourth sensor is Dist3 / 2.
  • the installation angle can be set according to the detectable distance.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a control configuration of the bottom sensing unit of FIG. 6.
  • the bottom sensing unit 160 is provided in plural.
  • the floor sensing unit 160 includes a first floor sensing unit 160a, a second floor sensing unit 160b, and a third floor sensing unit 160c, respectively.
  • the first floor sensing unit 160a is located at the front of the floor
  • the second floor sensing unit 160b is on the right side
  • the third floor sensing unit 160c is on the left side, based on the traveling direction of the mobile robot 100. Can be installed.
  • the first to third bottom sensing units 160a to 160c of the bottom sensing unit 160 are connected to the bottom determining unit 145, respectively, and their operation is controlled, and the detected data is determined by the bottom determining unit 145.
  • the bottom determination unit 145 is composed of a control module (MCU) 145a, a multiplexer (MUX) 145b, and a signal processor 145c.
  • MCU control module
  • MUX multiplexer
  • the control module (MCU) 145a generates an operation signal for each sensor of the first to third floor sensing units 160a to 160c of the floor sensing unit 160 and applies it to the multiplexer 145b. In addition, the control module 145a determines the state of the floor, that is, any one of a normal state, an obstacle, a long distance, or a cliff, in response to the data input from the signal processor 145c.
  • the control module 145a determines which signal from the sensor is input as the detection signal based on the operation signal and the detection signal of the signal processing unit 145c, and determines the ground state accordingly. For example, if a detection signal is input after the second sensor operation, the control module 145a may determine that an obstacle such as a threshold exists on the floor.
  • control module 145a may be an obstacle or a cliff in any direction based on the driving direction of the mobile robot 100 based on sensing signals input from the first to third floor sensing units 160a to 160c, respectively. Determine if is present.
  • the control module 145a inputs data on the detection result to the driving controller 141, and the driving controller 141 determines whether to continue driving or to change the driving direction according to a preset setting. To control.
  • the multiplexer 145b applies an operation signal to the first to third floor sensing units 160a to 160c of the floor sensing unit 160.
  • the multiplexer 145b selects any one of the first floor sensing unit, the second floor sensing unit, and the third floor sensing unit to apply an operation signal.
  • the multiplexer 145b may sequentially select modules in order of the first floor sensing unit, the second floor sensing unit, and the third floor sensing unit.
  • the bottom sensor 160 sequentially operates the second to fourth sensors even in one module.
  • the simultaneous operation may be performed.
  • the floor sensing unit 160 corresponds to an operation signal, and after the second sensor of the first floor sensing unit, the second sensor of the second floor sensing unit, and the second sensor of the third floor sensing unit operate, the first sensor is operated. It may operate in the order of the third sensor of the floor detection unit.
  • the floor detection unit 160 may include a second sensor of the first floor detection unit, a third sensor of the second floor detection unit, a fourth sensor of the third floor detection unit, and a third of the first floor detection unit with respect to the operation signal. Can operate in the order of the sensors.
  • the signal processor 145c converts the detection signal input from the first sensor and inputs the detected signal to the control module 145a. In addition, the signal processor 145c performs a filtering function to filter sunlight or noise with respect to the input detection signal, adjusts the current of the detection signal, and digitally measures the amount of light incident to the detection signal, that is, the first sensor. Convert the signal.
  • FIG. 10 is a diagram referred to for describing a detection signal of the bottom sensing unit of FIG. 6.
  • the signal processor 145c outputs both a previous value and a subsequent value with respect to the sensed signal to check the change.
  • the previous value is shown by the dotted line and the subsequent value by the solid line.
  • the signal processing unit 145c outputs the detection signals of the first sensor for the second and fourth sensors when they are turned off and on, respectively, as previous and subsequent values so as to determine the presence or absence of an obstacle according to the change of the signal. do.
  • the first sensor is a photodiode, it may be detected when other light is incident in addition to the signals of the second to fourth sensors.
  • the signal processor 145c outputs the signal input by the first sensor to the previous value and the subsequent value according to the on / off states of the second to fourth sensors, respectively, to use the change by the actual obstacle. It is determined whether the signals from the second to fourth sensors are reflected and input or whether the signals are input by external light.
  • the difference appears as 100 or less, and the signal of any one of the second to fourth sensors enters the first sensor by the obstacle. In this case, the change in value is large.
  • a material having a light absorbing characteristic ex. Black
  • FIG. 11 is a view referred to for explaining the operation method of the mobile robot of the present invention.
  • the mobile robot 100 performs cleaning on a predetermined area according to a setting input through the manipulation unit 137 (S310).
  • the bottom determining unit 145 applies an operation signal to the first to third floor sensing units of the floor sensing unit 160 and sequentially controls the operation (S320).
  • the multiplexer 145b is any one of the first to third floor sensing units of the floor sensing unit 160. Select to apply the operation signal.
  • the control module 145a periodically generates an operation signal and applies it to the multiplexer 145b, and the multiplexer 145b sequentially selects any one of the first to third floor detection units to apply the pupil signal. .
  • any one of the second to fourth sensors operates in response to the operation signal, and any signal is incident to the first sensor according to the floor state.
  • the detection signal of the first sensor is input to the bottom determining unit 145.
  • the sensing signal is input to the signal processing unit 145c, and the signal processing unit converts the analog sensing signal into a digital signal and then inputs it to the control module.
  • the floor determining unit 145 determines the floor state according to data input from the first floor sensing unit to the third floor sensing unit, that is, the floor sensing signal, and compares the floor sensing signals of each module. (S330).
  • the bottom determination unit 145 determines whether the cliff is determined by determining the floor state according to the floor detection signal (S340). At this time, when the cliff is determined by the floor detection signal of any one of the first floor detection unit to the third floor detection unit, the bottom determination unit 145 checks the installation position of the module in which the signal determined as the cliff is input. .
  • the bottom determination unit 145 applies the data on the cliff determination and the position of the module to the driving controller 141, and the driving controller 141 changes the driving direction according to the position of the module where the cliff is detected (S360).
  • the driving controller 141 applies a control signal to the driving motor 139 according to the changed driving direction, and the mobile robot 100 travels accordingly (S370).
  • FIGS. 12 and 13 are views for explaining an embodiment of detecting an obstacle on the bottom surface of the mobile robot of the present invention.
  • the bottom sensing unit 160 includes first to fourth sensors 161 to 164, respectively, as described above. ) Is a receiver, and the second to fourth sensors 162 to 164 are transmitters.
  • the second sensor 162 operates, as shown in FIG. 12B, the third sensor 163 operates, and as shown in FIG. 12C, the fourth sensor 164. ) Operates sequentially.
  • the first sensor 161 since the first sensor 161 does not detect a signal, it may be confirmed that an object is not detected by the second sensor and the third sensor. Meanwhile, when the fourth sensor 164 operates as shown in FIG. 12C, a signal may be detected by the first sensor 161.
  • the second sensor is an obstacle such as a threshold
  • the third sensor is a normal state
  • the fourth sensor is a remote obstacle
  • no signal when no signal is detected by the second to fourth sensors, it means a cliff.
  • the floor determination unit 145 determines the distance based on the floor detection signal by the fourth sensor, inputs data to the travel control unit, and maintains the travel direction.
  • the bottom determination unit 145 may immediately determine that it is a cliff. At this time, the driving control unit changes the driving direction.
  • the bottom determination unit 145 may determine that the sensor is abnormal and output an error.
  • the floor sensing unit 160 may detect a signal for each module.
  • the drawing shows that when a signal is detected by each of the first sensors of the first floor sensing unit or the third floor sensing unit within a predetermined time. It is shown.
  • a signal is detected by the first sensor 161a when the first floor sensing unit 160a operates and the second floor sensing unit 160b operates when the third sensor 163b operates.
  • the signal is sensed by the first sensor 161b, and the signal may be sensed by the first sensor 161c when the third floor sensor 160c operates.
  • the bottom determining unit 145 determines the general state of the second floor detecting unit and the third floor detecting unit according to the floor detecting signal of each module, and determines the first floor detecting unit at a long distance. In some cases, the second floor sensing unit or the third floor sensing unit may be detected as an obstacle by the second sensor.
  • the mobile robot when passing through an obstacle of the threshold or the floor, the main body 110 is inclined to lift the front of the mobile robot, the distance to the floor may occur.
  • the fourth sensor detects such a state.
  • the bottom determination unit 145 determines the travel direction at a long distance, applies data to the travel control unit 141, and the travel control unit 141 continues to travel in the travel direction.
  • the floor detecting unit 160 does not detect a signal by the first sensor even if the second sensor to the fourth sensor is sequentially operated.
  • the bottom determination unit 145 determines that the cliff is not detected by the second to fourth sensors of the first floor detection unit.
  • the right side of the mobile robot 100 installed in the second floor sensing unit and the left side of the mobile robot 100 in which the third floor sensing unit is installed are determined to be in a general state, and the front of the mobile robot in which the first floor sensing unit is installed is a cliff. To judge.
  • the travel control unit 141 allows the mobile robot to travel by changing the moving direction.
  • the cliff may be detected by the second floor detecting unit.
  • the present invention may be installed by detecting a plurality of sensors at different angles and detecting objects of different distances with respect to the floor, thereby distinguishing and detecting obstacles, general conditions, and cliffs on the floor. Accordingly, even if the distance of the mobile robot temporarily moves away due to an obstacle such as a threshold, the mobile robot can perform cleaning beyond the threshold by allowing the robot to continue running without detecting it as a cliff.
  • the floor detection unit in a plurality of positions it is possible to determine the position of the obstacle or cliff more clearly.

Landscapes

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Abstract

본 발명은 이동 로봇 및 그 제어방법에 관한 것으로, 감지가능한 거리가 상이하게 설정된 복수의 송신부와 하나의 수신부로 구성되는 바닥감지부를 포함하여, 복수의 센서를 이용하여 바닥 상태를 감지함으로써, 일반 바닥상태, 바닥에 위치하는 장애물, 낭떠러지뿐 아니라, 일반 바닥 상태보다 먼 원거리 상태를 감지할 수 있어, 장애물로 인한 낭떠러지 오감지를 방지할 수 있으며, 장애물에 따라 계속 주행 여부를 설정하고 주행속도를 제어하여, 오감지로 인하여 진입하지 못했던 영역 또한, 청소할 수 있으므로 청소영역이 증가하는 효과가 있다.

Description

이동 로봇 및 그 제어방법
본 발명은 이동 로봇 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 특히 주행중인 이동 로봇이 바닥을 감지하여 동작을 제어하는 이동 로봇 및 그 제어방법에 관한 것이다.
이동 로봇은 청소하고자 하는 영역을 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입하여 자동으로 청소하는 기기이다.
이동 로봇은 충전 가능한 배터리가 구비되어, 이동이 자유롭고 배터리의 동작 전원을 이용한 스스로 이동이 가능하며, 이동 중 바닥면의 이물질을 흡입하여 청소를 실시하며, 필요 시 충전대로 복귀하여 배터리를 충전하도록 구성된다.
통상 이러한 이동 로봇은 주행구역 내에 설치된 가구나 사무용품, 벽 등의 장애물까지의 거리를 감지하고, 좌륜과 우륜의 구동을 제어하여 장애물 회피 동작을 수행한다.
또한, 이동 로봇은 계단 등의 낭떠러지를 감지하여, 이를 회피하여 주행하도록 합니다. 예를 들어 미국에서 등록된 US8788092B2의 경우 바닥을 향해 적외선을 조사하여 수신되는 양을 바탕으로 낭떠러지를 감지하는 것을 개시하고 있다.
그러나 이러한 이동 로봇은 단순히 낭떠러지인지 아닌지 만을 감지할 수 있고, 일반적인 가정환경에서 바닥이 평평하지 않으므로 낭떠러지인지 여부를 감지하는 것만으로는 실제 가정에 적용하는데 한계가 있다. 바닥에 카펫이 깔려있거나 작은 장난감이 있거나 또는 문턱이 존재하는 등 다양한 장애물이 존재하지만, 각각을 구분할 수 없다.
예를 들어 이동 로봇이 문턱을 넘는 과정에서 이동 로봇의 일부가 기울어지는 경우 일시적으로 낭떠러지로 오감지하는 경우가 발생한다. 문턱을 낭떠러지로 감지하게 되면, 문턱이 있는 방으로는 진입을 하지 않게 되므로, 해당 영역을 청소하지 않는 문제가 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
US 8788092B2
본 발명의 이동 로봇 및 그 제어방법은, 이동 로봇이 바닥면을 감지하는데 있어서 복수의 센서를 이용하여 바닥 상태를 감지하여 주행을 제어하는 이동 로봇 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇은, 이동 가능한 본체, 상기 본체를 이동시키는 주행부, 감지 가능한 거리가 상이하게 설정된 신호를 바닥면을 향해 송출하는 복수의 송신부와, 상기 복수의 송신부로부터 송출된 신호 중 어느 하나를 수신하는 하나의 수신부를 포함하여 상기 바닥면의 상태를 감지하는 바닥감지부 및
상기 바닥감지부로부터 입력되는 바닥감지신호에 대응하여 주행설정을 변경하여 상기 주행부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 바닥감지부는, 상기 복수의 송신부로부터 바닥면을 향해 각각 신호가 송출되면, 반사되어 상기 수신부로 입사되는 신호에 대응하여 상기 본체의 저면부로부터 바닥면까지의 거리를 산출하여 바닥상태를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 수신부는, 상기 복수의 송신부로부터 송출된 신호 중 어느 하나의 신호가 입사되는 것을 감지하는 제 1 센서를 포함한다. 상기 복수의 송신부는, 상기 본체의 저면부로부터 제 1 거리 내지 제 2 거리 내에서 신호가 반사되면, 상기 수신부로 입사되도록 설치된 제 3 센서를 포함한다. 상기 바닥감지부는, 상기 제 3 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되면 평평한 바닥인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다. 상기 본체의 저면부로부터 상기 제 2 거리보다 짧은 제 3 거리 내지 제 4 거리에서 신호가 반사되면 상기 수신부로 입사되도록 설치된 제 2 센서를 더 포함한다. 상기 바닥감지부는 상기 제 2 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되면 바닥면에 장애물이 위치하는 것을 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 본체의 저면부로부터 상기 제 2 거리보다 먼 제 5 거리 내지 제 6 거리에서 신호가 반사되면 상기 수신부로 입사되도록 설치된 제 4 센서를 더 포함한다. 상기 바닥감지부는 상기 제 4 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되면 바닥면이 원거리에 위치하거나 또는 상기 본체가 기울어진 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 바닥감지부는, 상기 제 3 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되는 중, 상기 제 2 센서의 신호가 입사되면, 평평한 바닥에 장애물이 위치하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다. 상기 바닥감지부는, 상기 제 3 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되는 중, 상기 제 4 센서의 신호가 입사되면, 장애물로 인하여 상기 본체가 기울어졌거나, 또는 원거리의 바닥이 형성된 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다. 상기 바닥감지부는, 상기 제 2 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되는 중, 상기 제 3 센서의 신호가 입사되면, 장애물을 벗어나 평평한 바닥에 도달한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 바닥감지부는, 상기 제 4 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되는 중, 상기 제 3 센서의 신호가 입사되면, 상기 본체가 정상상태로 복귀한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다. 상기 바닥감지부는, 상기 제 3 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되는 중, 제 2 센서의 신호가 입사된 후, 상기 제 4 센서의 신호가 입사되면, 평평한 바닥에 위치한 장애물로 인하여 상기 본체가 기울어진 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 센서는 포토 다이오드이고, 상기 복수의 송신부는 발광 다이오드를 포함한다.
상기 바닥감지부는, 상기 복수의 송신부 및 상기 수신부를 보호하고 상기 복수의 송신부로부터 송출되는 신호가 바닥면에 대하여 각각 설정된 각도를 형성하도록 하는 가이드가 구비된 센서케이스를 더 포함한다. 상기 복수의 송신부는 바닥면을 기준으로 각각 상이한 각도로 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 수신부는 상기 복수의 송신부에 포함되는 제 2 센서, 제 3 센서 및 제 4 센서 중 어느 하나로부터 송출된 신호가 상기 제 1 센서로 입사되는 경우 상기 제어부로 상기 바닥감지신호를 입력하는 것을 특징으로 한다. 상기 복수의 송신부는, 상기 제 2 센서, 상기 제 3 센서 및 상기 제 4 센서가 소정 순서에 따라 순차적으로 동작하여 신호를 송신하는 것을 특징으로 한다. 상기 제어부는, 상기 복수의 송신부로부터 송출된 신호 중 어느 하나라도 상기 수신부에 의해 감지되지 않는 경우, 낭떠러지로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 바닥감지신호에 대응하여 바닥상태가 장애물, 평평한 바닥, 원거리 중 어느 하나인 경우 주행설정을 유지하고, 낭떠러지로 판단되는 경우 주행방향을 변경하는 것을 특징으로 한다.
상기 바닥감지부는 상기 본체의 전방 하단부에 설치되는 제 1 바닥감지부, 상기 본체의 우측 하단부에 설치되는 제 2 바닥감지부 및 상기 본체의 좌측 하단부에 설치되는 제 3 바닥감지부를 포함하고, 상기 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부는 각각 상기 수신부와 상기 송신부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부로부터 각각 입력되는 바닥감지신호에 대응하여, 상기 본체의 주변에 대한 바닥상태를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 동작신호를 생성하고 상기 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부 중 어느 하나로 전송하여 상기 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부가 순차적으로 동작하도록 하는 것을 특징으로 한다. 상기 제어부는 상기 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부 중 어느 하나의 바닥감지신호에 의해 낭떠러지가 감지되면, 상기 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부의 위치에 따라 낭떠러지의 위치를 판단하여 주행방향을 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 바닥감지부를 제어하고, 상기 바닥감지신호에 대응하여 바닥상태를 판단하는 바닥판단부를 포함하고, 상기 바닥판단부는, 상기 바닥감지부로 동작신호를 인가하는 제어모듈(MCU), 상기 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부 중 어느 하나를 선택하여 상기 동작신호를 인가하는 멀티플렉서, 상기 수신부로부터 입력되는 감지신호의 노이즈를 필터링하고, 상기 감지신호를 디지털신호로 변환하여 상기 제어모듈로 입력하는 신호처리부를 포함한다.
본 발명에 따른 이동 로봇의 제어방법은, 주행 중, 감지 가능한 거리가 상이하게 설정된 복수의 송신부로부터 바닥상태를 감지하기 위한 신호가 송신되는 단계, 상기 송신부로부터 송신된 신호가, 수신부를 통해 감지되면 바닥감지신호를 입력하는 단계, 상기 바닥감지신호에 대응하여, 바닥까지의 거리에 따라, 평평한 바닥, 장애물, 원거리 및 낭떠러지 중 어느 하나로 바닥 상태를 판단하는 단계, 상기 바닥 상태에 대응하여, 낭떠러지로 판단되는 경우 주행방향을 변경하는 단계 및 상기 바닥 상태가 낭떠러지가 아닌 경우, 상기 바닥까지의 거리가 소정 거리 이상이라도 주행설정을 유지하여 주행하는 단계를 포함한다.
각각 상이한 각도로 설치되는 상기 복수의 송신부로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 수신되면, 수신된 신호가 상기 복수의 송신부의 제 2 센서 내지 제 4 센서 중 어느 센서의 신호인지 판단하는 단계를 더 포함하고, 상기 신호를 송출한 센서에 대응하여, 본체로부터 바닥까지의 거리를 감지하여 상기 바닥감지신호를 입력하는 것을 특징으로 한다.
입력되는 동작신호에 대응하여, 상기 복수의 송신부에 포함되는 제 2 센서 내지 제 4 센서가 소정 순서에 따라 순차적으로 동작하여 상기 신호를 송신하는 단계를 더 포함한다. 상기 송신부로부터 송출된 신호가 상기 수신부에 의해 감지되지 않는 경우 낭떠러지로 판단하는 단계를 더 포함한다.
상기 제 3 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되면 평평한 바닥인 것으로 판단하는 단계, 상기 제 2 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되면 바닥면에 장애물이 위치하는 것을 판단하는 단계 및 상기 제 4 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되면 바닥면이 원거리에 위치하거나 또는 상기 본체가 기울어진 것으로 판단하는 단계를 더 포함한다.
상기 제 3 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되는 중, 상기 제 2 센서의 신호가 입사되면, 평평한 바닥에 장애물이 위치하는 것으로 판단하는 단계, 상기 제 3 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되는 중, 상기 제 4 센서의 신호가 입사되면, 장애물로 인하여 상기 본체가 기울어졌거나, 또는 원거리의 바닥이 형성된 것으로 판단하는 단계, 상기 제 2 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되는 중, 상기 제 3 센서의 신호가 입사되면, 장애물을 벗어나 평평한 바닥에 도달한 것으로 판단하는 단계, 상기 제 4 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되는 중, 상기 제 3 센서의 신호가 입사되면, 상기 본체가 정상상태로 복귀한 것으로 판단하는 단계, 상기 제 3 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되는 중, 상기 제 2 센서의 신호가 입사된 후, 상기 제 4 센서의 신호가 입사되면, 평평한 바닥에 위치한 장애물로 인하여 상기 본체가 기울어진 것으로 판단하는 단계를 더 포함한다.
복수의 위치에 각각 설치되는 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부로부터 상기 바닥감지신호가 각각 입력되는 단계, 상기 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부로부터 각각 입력되는 상기 바닥감지신호에 대응하여, 주변의 바닥상태를 판단하는 단계를 더 포함하고, 상기 제 1 바닥감지부 내지 상기 제 3 바닥감지부는, 제1 센서를 포함하는 상기 수신부와 제 2 센서 내지 제 4 센서를 포함하는 상기 송신부를 각각 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부 중 어느 하나로 동작신호가 인가되어 상기 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부가 순차적으로 동작하는 단계를 더 포함한다. 상기 바닥감지신호에 의해 낭떠러지로 판단되면, 상기 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부 중 상기 바닥감지신호가 입력된 모듈의 위치에 대응하여 낭떠러지의 위치를 판단하여 주행방향을 설정하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 이동 로봇 및 그 제어방법은 이동 로봇의 바닥면 감지에 있어서 복수의 센서를 이용하여 일반 바닥상태, 바닥에 위치하는 장애물, 낭떠러지뿐 아니라, 일반 바닥 상태보다 먼 원거리 상태를 감지함으로써, 장애물로 인한 낭떠러지 오감지를 방지할 수 있으며, 장애물에 따라 계속 주행 여부를 설정하고 주행속도를 제어하여, 오감지로 인하여 진입하지 못했던 영역 또한 청소할 수 있으므로 청소영역이 증가하는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇 및 충전대를 도시한 사시도이다.
도 2 는 도 1에 도시된 이동 로봇의 상면부를 도시한 도이다.
도 3 은 도 1에 도시된 이동 로봇의 정면부를 도시한 도이다.
도 4 는 도 1에 도시된 이동 로봇의 저면부를 도시한 도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 주요 구성이 간략하게 도시된 블록도이다.
도 6 은 본 발명의 이동 로봇의 바닥감지부의 예가 도시된 예시도이다.
도 7 은 도 6의 바닥감지부의 감지 범위를 설명하는데 참조되는 도이다.
도 8 은 도 6의 바닥감지부의 센서 설치방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 9 는 도 6의 바닥감지부의 제어구성이 도시된 도이다.
도 10 은 도 6의 바닥감지부의 감지신호를 설명하는데 참조되는 도이다.
도 11 은 본 발명의 이동 로봇의 동작방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 이동 로봇의 바닥면의 장애물을 감지하는 실시예를 설명하는데 참조되는 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, 이동 로봇은 하나 또는 그 이상의 프로세서로 구현될 수 있고, 하드웨어 장치로 구현될 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇 및 이동 로봇을 충전시키는 충전대를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 이동 로봇의 상면부를 도시한 도이며, 도 3은 도 1에 도시된 이동 로봇의 정면부를 도시한 도이고, 도 4는 도 1에 도시된 이동 로봇의 저면부를 도시한 도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(100)은 본체(110)와, 본체(110) 주변의 영상을 획득하는 영상획득부(120)를 포함한다. 이하, 본체(110)의 각 부분을 정의함에 있어서, 주행구역 내의 천장을 향하는 부분을 상면부(도 2 참조)로 정의하고, 주행구역 내의 바닥을 향하는 부분을 저면부(도 4 참조)로 정의하며, 상면부와 저면부 사이에서 본체(110)의 둘레를 이루는 부분 중 주행방향을 향하는 부분을 정면부(도 3 참조)라고 정의한다.
이동 로봇(100)은 본체(110)를 이동시키는 주행부(미도시)를 포함한다. 주행부는 본체(110)를 이동시키는 적어도 하나의 구동 바퀴(136)를 포함한다. 주행부는 구동 바퀴(136)에 연결되어 구동 바퀴를 회전시키는 구동 모터를 포함한다. 구동 바퀴(136)는 본체(110)의 좌, 우측에 각각 구비될 수 있으며, 이하, 각각 좌륜(136(L))과 우륜(136(R))이라고 한다.
좌륜(136(L))과 우륜(136(R))은 하나의 구동 모터에 의해 구동될 수도 있으나, 필요에 따라 좌륜(136(L))을 구동시키는 좌륜 구동 모터와 우륜(136(R))을 구동시키는 우륜 구동 모터가 각각 구비될 수도 있다. 좌륜(136(L))과 우륜(136(R))의 회전 속도에 차이를 두어 좌측 또는 우측으로 본체(110)의 주행방향을 전환할 수 있다.
본체(110)의 저면부에는 공기의 흡입이 이루어지는 흡입구(110h)가 형성될 수 있으며, 본체(110) 내에는 흡입구(110h)를 통해 공기가 흡입될 수 있도록 흡입력을 제공하는 흡입장치(미도시)와, 흡입구(110h)를 통해 공기와 함께 흡입된 먼지를 집진하는 먼지통(미도시)이 구비될 수 있다.
본체(110)는 이동 로봇(100)을 구성하는 각종 부품들이 수용되는 공간을 형성하는 케이스(111)를 포함할 수 있다. 케이스(111)에는 먼지통의 삽입과 탈거를 위한 개구부가 형성될 수 있고, 개구부를 여닫는 먼지통 커버(112)가 케이스(111)에 대해 회전 가능하게 구비될 수 있다.
흡입구(110h)를 통해 노출되는 솔들을 갖는 롤형의 메인 브러시(134)와, 본체(110)의 저면부 전방 측에 위치하며, 방사상으로 연장된 다수개의 날개로 이루어진 솔을 갖는 보조 브러시(135)가 구비될 수 있다. 이들 브러시(134, 135)들의 회전에 의해 주행구역 내 바닥으로부터 먼지들이 분리되며, 이렇게 바닥으로부터 분리된 먼지들은 흡입구(110h)를 통해 흡입되어 먼지통에 모인다.
배터리(138)는 구동 모터뿐만 아니라, 이동 로봇(100)의 작동 전반에 필요한 전원을 공급한다. 배터리(138)가 방전될 시, 이동 로봇(100)은 충전을 위해 충전대(200)로 복귀하는 주행을 실시할 수 있으며, 이러한 복귀 주행 중, 이동 로봇(100)은 스스로 충전대(200)의 위치를 탐지할 수 있다.
충전대(200)는 소정의 복귀 신호를 송출하는 신호 송출부(미도시)를 포함할 수 있다. 복귀 신호는 초음파 신호 또는 적외선 신호일 수 있으나, 반드시 이에 한정되어야하는 것은 아니다.
이동 로봇(100)은 복귀 신호를 수신하는 신호 감지부(미도시)를 포함할 수 있다. 충전대(200)는 신호 송출부를 통해 적외선 신호를 송출하고, 신호 감지부는 적외선 신호를 감지하는 적외선 센서를 포함할 수 있다. 이동 로봇(100)은 충전대(200)로부터 송출된 적외선 신호에 따라 충전대(200)의 위치로 이동하여 충전대(200)와 도킹(docking)한다. 이러한 도킹에 의해 이동 로봇(100)의 충전 단자(133)와 충전대(200)의 충전 단자(210) 간에 충전에 이루어진다.
영상획득부(120)는 주행구역을 촬영하는 것으로, 디지털 카메라를 포함할 수 있다. 디지털 카메라는 적어도 하나의 광학렌즈와, 광학렌즈를 통과한 광에 의해 상이 맺히는 다수개의 광다이오드(photo diode, 예를 들어, pixel)를 포함하여 구성된 이미지센서(예를 들어, CMOS image sensor)와, 광다이오드들로부터 출력된 신호를 바탕으로 영상을 구성하는 디지털 신호 처리기(DSP: Digital Signal Processor)를 포함할 수 있다. 디지털 신호 처리기는 정지영상은 물론이고, 정지영상으로 구성된 프레임들로 이루어진 동영상을 생성하는 것도 가능하다.
바람직하게, 영상획득부(120)는 본체(110)의 상면부에 구비되어, 주행구역 내의 천장에 대한 영상을 획득하나, 영상획득부(120)의 위치와 촬영범위가 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 영상획득부(120)는 본체(110) 전방의 영상을 획득하도록 구비될 수도 있다.
또한, 이동 로봇(100)은 전방의 장애물을 감지하는 장애물 감지센서(131)를 더 포함할 수 있다. 이동 로봇(100)은 주행구역 내 바닥에 낭떠러지의 존재 여부 또는 바닥의 상태, 바닥에 위치한 장애물을 감지하는 바닥감지부(132)를 포함한다. 경우에 따라 바닥감지부(132)는 바닥의 영상을 획득하는 하부 카메라 센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 이동 로봇(100)은 On/Off 또는 각종 명령을 입력할 수 있는 조작부(137)를 포함한다. 조작부(137)를 통해 이동 로봇(100)의 작동 전반에 필요한 각종 제어명령을 입력받을 수 있다. 또한, 이동 로봇(100)은 출력부(미도시)를 포함하여, 예약 정보, 배터리 상태, 동작모드, 동작상태, 에러상태 등을 표시할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 주요 구성들 간의 제어관계를 도시한 블록도이다.
앞서 설명한 바와 같이 이동 로봇(100)은 영상획득부(120), 조작부(137), 구동 모터(139)를 포함하는 주행부를 포함하고, 흡입구(110h) 및 브러시를 포함하여 이물질을 흡입하여 청소하는 청소부(170)를 포함한다.
도 5를 참조하면, 이동 로봇(100)은 현재 위치를 인식하는 등 각종 정보를 처리하고 판단하는 제어부(140), 각종 데이터를 저장하는 저장부(150), 및 바닥면의 상태 또는 바닥면의 장애물을 감지하는 바닥감지부(132)(160)를 포함한다. 제어부를 포함하여, 이동로봇을 구성하는 각 부는 하나 또는 그 이상의 프로세서로 구현될 수 있고, 하드웨어 장치로 구현될 수 있다.
제어부(140)는 이동 로봇(100)을 구성하는 영상획득부(120), 조작부(137), 구동 모터(139), 청소부(170), 바닥감지부(160)를 제어하여, 이동 로봇(100)의 동작 전반을 제어한다.
저장부(150)는 이동 로봇(100)의 제어에 필요한 각종 정보들을 기록하는 것으로, 휘발성 또는 비휘발성 기록 매체를 포함할 수 있다. 기록 매체는 마이크로 프로세서(micro processor)에 의해 읽힐 수 있는 데이터를 저장한 것으로, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등을 포함할 수 있다.
저장부(150)에는 이동 로봇(100)의 동작모드, 주행중 감지되는 데이터, 이동 로봇의 주행에 따른 이동 거리, 이동 경로에 대한 데이터가 저장되고, 또한, 저장부(150)는 영상획득부를 통해 입력되는 획득영상, 바닥감지부(160)를 통해 입력되는 바닥의 상태 또는 장애물에 대한 데이터가 저장된다.
또한, 저장부(150)에는 주행구역에 대한 맵(Map)이 저장될 수 있다. 맵은 외부로부터 수신되는 저장된 것일 수도 있고, 이동 로봇(100)이 스스로 학습을 하여 생성한 것일 수도 있다. 맵에는 주행구역 내의 방들의 위치가 표시될 수 있다. 또한, 이동 로봇(100)의 현재 위치가 맵 상에 표시될 수 있으며, 맵 상에서의 이동 로봇(100)의 현재의 위치는 주행 과정에서 갱신될 수 있다. 외부 단말기는 저장부(150)에 저장된 맵과 동일한 맵을 저장한다.
바닥감지부(160)는 복수의 센서로 구성되어, 이동 로봇(100)의 하부에 복수개 설치될 수 있다. 바닥감지부(160)는 각각 상이한 위치에 설치된다. 예를 들어 바닥감지부(160)는 주행방향을 기준으로 전면 하단부와 좌우 측면 하단부에 설치될 수 있다. 이때, 바닥감지부(160)는 구동 바퀴보다 외측에 설치될 수 있다.
제어부(140)는 조작부(137) 또는 외부로부터 입력되는 청소명령에 따라 이동 로봇(100)이 주행구역을 이동하면서 청소를 수행하도록 한다. 제어부(140)는 청소부(170)의 브러시를 동작시키고, 흡입구를 통해 먼지가 흡입되도록 제어한다.
제어부(140)는 주행제어부(141), 위치인식부(144), 바닥판단부(145)를 포함한다.
주행제어부(141)는 이동 로봇(100)의 주행을 제어하는 것으로, 주행 설정에 따라 구동 모터(139)의 구동을 제어한다. 주행제어부(141)는 청소명령에 따라 지정된 영역으로 이동하여, 해당 영역을 주행함으로써 청소부(170)에 의해 청소가 수행되도록 한다.
또한, 주행제어부(141)는 구동 모터(139) 및 구동 바퀴(136)의 동작을 바탕으로 이동 로봇(100)의 이동 경로를 파악할 수 있다. 예를 들어, 주행제어부(141)는 구동 바퀴(136)의 회전속도를 바탕으로 이동 로봇(100)의 현재 또는 과거의 이동속도, 주행한 거리 등을 파악할 수 있으며, 각 구동 바퀴(136(L), 136(R))의 회전 방향에 따라 현재 또는 과거의 방향 전환 과정 또한 파악할 수 있다.
위치인식부(144)는 영상획득부(120)로부터 입력되는 데이터를 분석하여 이동 로봇(100)의 위치를 판단한다. 위치인식부(144)는 영상획득부(120)로부터 입력되는 데이터, 예를 들어 획득영상을 맵과 연계시켜 이동 로봇(100)의 위치를 판단할 수 있다.
또한, 위치인식부(144)는 주행제어부(141)로부터 구동 바퀴(136)의 회전에 따른 이동속도, 주행거리, 주행방향에 대한 데이터를 입력받아, 이동 로봇(100)의 주행정보를 바탕으로 이동 로봇(100)의 위치를 판단한다. 또한, 위치인식부(144)는 이동 로봇(100)의 위치에 대응하여 맵 상에서 이동 로봇(100)의 위치가 갱신할 수 있다. 위치인식부(144)는 획득영상과 주행정보를 결합하여 이동 로봇(100)의 위치를 인식할 수 있다.
바닥감지부(160)의 동작을 제어한다. 바닥판단부(145)는 복수의 바닥감지부(160)가 각각 동작하도록 제어하며, 바닥감지부(160) 내의 복수의 센서가 순차적으로 동작하도록 제어한다.
또한, 바닥판단부(145)는 바닥감지부(160)로부터 입력되는 데이터를 분석하여 바닥의 상태, 바닥에 존재하는 장애물을 판단하고 그에 따른 데이터를 주행제어부(141)로 입력한다.
예를 들어 바닥판단부(145)는 측정되는 데이터를 바탕으로, 바닥까지의 거리에 따라 일반 바닥, 카펫, 소형 장애물, 또는 문턱을 구분하고, 원거리와, 낭떠러지를 판단한다.
주행제어부(141)는 바닥판단부(145)의 데이터를 바탕으로 계속 주행할지 또는 주행 경로를 변경하여 주행할지 여부를 결정하고 그에 따라 구동 모터(139)를 제어한다. 예를 들어 주행제어부(141)는 일반 바닥, 카펫, 소형장애물, 문턱, 원거리의 경우 이동 로봇(100)이 계속 주행하도록 하고, 낭떠러지인 경우 주행경로를 변경하여 주행하도록 한다.
도 6 은 본 발명의 이동 로봇의 바닥감지 부의 예가 도시된 예시도이다.
도 6 에 도시된 바와 같이, 바닥감지부(160)는 복수의 센서(161 내지 164)로 구성된다.
바닥감지부(160)는 송신부와 수신부로 구성된다.
수신부는 제 1 센서(161)를 포함하고, 송신부는 제 2 센서 내지 제 4 센서(162 내지 164)를 포함한다. 또한, 바닥감지부(160)는 제 1 내지 제 4 센서를 보호하고, 송출된 신호가 일정 방향을 향하도록 가이드가 구비된 센서케이스(165)를 포함한다. 수신부는 감지하고자 하는 거리에 따라 복수의 센서를 더 포함할 수 있다.
제 2 센서 내지 제 4 센서(162 내지 164)는 송신부로써 제 2 신호 내지 제 4 신호(L1 내지 L4) 신호를 송신한다. 제 2 센서 내지 제 4 센서(162 내지 164)는 바닥판단부(145)의 제어에 따라 순차적으로 신호를 송신한다. 예를 들어 제 2 센서(162)가 제 2 신호(L2)를 송신한 후, 제 3 센서(163)가 제 3 신호(L3)를 송신하고, 제 4 센서(164)가 제 4 신호(L4)를 송신한다. 제 2 센서 내지 제 4 센서(162 내지 164)는 각각 상이한 각도로 설치되어 순차적으로 신호를 송신하는 것을 반복한다. 제 2 센서 내지 제 4 센서(162 내지 164)는 각각 상이한 각도로 설치되어, 상이한 방향으로 신호를 송신한다.
제 1 센서(161)는 입사되는 빛을 감지하는 포토다이오드(Photo Diode)이고, 제 2 센서 내지 제 4 센서(162 내지 164)는 적외선 발광 다이오드(IRED)가 사용될 수 있다.
따라서 제 2 센서 내지 제 4 센서(162 내지 164)로부터 송출되는 제 2 신호 내지 제 4 신호(L2 내지 L4)는 적외선이고 송출된 적외선이 바닥에 반사되어 포토다이오드인 제 1 센서(161)로 입사된다.
바닥판단부(145)는 제 1 센서(161)로 빛이 입사되어 신호가 감지되면, 제 2 센서 내지 제 4 센서 중 어느 센서로부터 송출된 신호인지 여부를 판단하여 바닥까지의 거리를 산출한다. 즉 바닥판단부(145)는 제 2 센서 내지 제 4 센서(162 내지 164)가 순차적으로 동작하여 신호를 송출하도록 제어함에 따라, 제 1 센서(161)에 의해 신호가 감지되는 경우 바로 전에 신호를 송출한 센서가 어느 센서인지 판단하여 거리를 산출할 수 있다.
바닥감지부(160)의 제 1 내지 제 4 센서(161 내지 164)는 바닥면에 대응하여 설치각도가 상이하게 설정된다. 바닥감지부(160)는 각 센서가 상이한 각으로 설치됨에 따라 서로 다른 거리에 있는 물체를 감지하도록 구성된다. 바닥감지부(160)는 센서케이스(165)에 의해 제 1 내지 제 4 센서(161 내지 164)가 소정 각으로 신호를 송출하도록 구성된다.
도시된 제 1 내지 제 4 센서(161 내지 164)의 설치각도는 일 예로 감지하고자 하는 바닥면까지의 거리 또는 본체와 바닥까지의 거리에 따라 변경될 수 있다. 제 1 내지 제 4 센서(161 내지 164)의 설치각도는 입사각과 반사각의 고려하여 설정되는 것이 바람직하다.
제 1 센서(161)는 바닥면에 대응하여, 제 2 센서 내지 제 4 센서로부터 송출되는 제 2 신호 내지 제 4 신호(L2 내지 L4)의 반사신호(L1)가 입사되도록 설치된다.
제 3 센서(163)는 제 3 신호(L3)가 본체와 바닥면의 거리에 대응하여 제 2 높이(D2)에서 반사되어 제 1 센서에 입사되도록 설치되고, 제 2 센서(162)는 본체와 바닥면의 거리보다 짧은 거리인 제 1 높이(D1)에서 제 2 신호(L2)가 반사되어 제 1 센서에 입사되도록 설치되며, 제 4 센서(164)는 제 2 높이(D3)보다 긴 제 3 높이(D3)에서 제 4 신호(L4)가 반사되어 제 1 센서에 입사되도록 설치된다.
예를 들어, 제 2 센서(162)로부터 송출된 신호(L2)는 본체와 바닥 사이의 거리보다 짧은 거리에서 반사되는 경우 제 1 센서(161)로 입사되도록 설치됨에 따라, 평평한 바닥에서는 제 2 센서가 제 2 신호를 송출하더라도 제 2 높이(D2)에 도달한 후 반사됨에 따라 제 1 센서로 입사되지 않는다.
이와 같이 바닥이 평평하고 장애물이 없는 경우, 제 2 센서 내지 제 4 센서(162 내지 164)로부터 송출되는 제 2 신호 내지 제 4 신호는 각각 제 2 높이(D3)에 도달 한 후 반사됨에 따라, 제 2 신호(L2)와 제 4 신호(L4)는 제 1 센서(161)로 입사되지 않고 제 2 높이(D2)에서 반사되는 경우 신호가 입사되도록 설치되는 제 3 센서의 제 3 신호(L3)만이 제 1 센서로 입사된다.
또한, 바닥에 장애물이 존재하는 경우, 제 2 신호가 반사되어 제 1 센서로 입사되고, 바닥에 홈이 있는 경우 또는 본체가 장애물 위, 예를 들어 문턱 위에 위치하여 본체와 바닥까지의 거리가 멀어지게 되는 경우 제 4 신호가 제 1 센서로 입사된다. 한편, 계단 끝에 본체가 위치하는 경우 제 2 신호 내지 제 4 신호 모두 제 1 센서로 입사되지 않게 된다.
따라서 바닥감지부(160)는 바닥과 본체 사이의 거리에 따라 단계적으로 신호를 감지하여 바닥 상태에 대한 데이터를 바닥판단부(145)로 입력한다.
바닥판단부(145)는 제 2 센서 내지 제 4 센서(162 내지 164)의 동작을 제어함과 동시에 제 1 센서로부터 입사되는 신호에 대한 데이터를 이용하여 바닥상태를 판단한다. 또한, 바닥판단부(145)는 복수로 구비되는 바닥감지부로부터 각각 데이터를 입력받아, 본체를 기준으로 낭떠러지 또는 장애물이 존재하는 위치를 판단할 수 있다. 예를 들어 바닥감지부(160)가 본체의 전방, 우측, 좌측에 각각 설치됨에 따라 진행방향을 기준으로 전방, 우측, 좌측 중 어느 쪽에 낭떠러지가 존재하는지 판단할 수 있다.
도 7 은 도 6의 바닥감지부의 감지 범위를 설명하는데 참조되는 도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 내지 제 4 센서(161 내지 164)는 각각 상이한 각도로 설치된다. 바닥판단부(145)는 제 1 센서로부터 입력되는 감지신호를 바탕으로, 제 2 센서 내지 제 4 센서(162 내지 제 164)의 감지 가능한 높이에 따라, 단계적으로, 장애물(S1), 바닥(일반상태)(S2), 원거리, 그리고 낭떠러지를 구분할 수 있다. 종래의 경우, 원거리와 낭떠러지를 모두 낭떠러지로 판단(S3) 하였으나, 본 발명은 낭떠러지와 원거리를 구분하여 감지한다.
제 2 센서 내지 제 4 센서(162 내지 제 164)에 의해 감지 가능한 높이는 일부가 중복되며, 제 2 센서 내지 제 4 센서에 의해 제 11 내지 제 17 높이(D11 내지 D17)의 범위 내에서 물체를 감지할 수 있도록 설치된다.
제 2 센서(162)로부터 송출된 제 2 신호는 제 1 영역(A1)에 도달하는 경우 반사되어 제 1 센서(161)로 입사된다. 이때 제 2 센서(162)에 의해 감지 가능한 거리, 즉 이동 로봇(100)의 바닥면으로부터 반사되는 물체(바닥 또는 장애물)까지의 높이는 제 1 영역(A1)에 대응하는, 제 11 내지 제 13 높이(D11 내지 D13)가 된다. 앞서 설명한 제 1 높이(D1)는 제 11 내지 제 13 높이(D11 내지 D13)의 범위에 포함된다.
제 3 센서(163)로부터 송출된 제 3 신호는 제 2 영역(A2)에 도달하는 경우 반사되어 제 1 센서(161)로 입사된다. 이때 제 3 센서(163)에 의해 감지 가능한 거리, 즉 이동 로봇(100)의 바닥면으로부터 반사되는 물체(바닥 또는 장애물)까지의 높이는 제 2 영역(A2)에 대응하는, 제 13 내지 제 15 높이(D13 내지 D15)가 된다. 앞서 설명한 제 2 높이(D2)는 제 13 내지 제 15 높이(D13 내지 D15)의 범위에 포함된다.
제 4 센서(164)로부터 송출된 제 4 신호는 제 3 영역(A3)에 도달하는 경우 반사되어 제 1 센서(161)로 입사된다. 이때 제 4 센서(164)에 의해 감지 가능한 거리, 즉 이동 로봇(100)의 바닥면으로부터 반사되는 물체(바닥 또는 장애물)까지의 높이는 제 3 영역(A3)에 대응하는, 제 15 내지 제 17 높이(D15 내지 D17)가 된다. 앞서 설명한 제 3 높이(D3)는 제 15 내지 제 17 높이(D15 내지 D17)의 범위에 포함된다. 제 4 센서(164)는 일반 상태의 바닥보다 더 낮은, 즉 이동 로봇의 센서로부터 일정거리 떨어진 원거리에 대하여 감지하게 된다.
제 4 센서(164)에 의해 감지 가능한 최대 높이인 제 17 높이(D17)보다 멀리 위치하는 물체에 대해서는, 제 4 센서에 의해 감지할 수 없다. 바닥판단부(145)는 제 4 센서에 의해 감지할 수 없는 거리를 낭떠러지로 판단한다.
이때, 제 1 내지 제 3 영역(A1 내지 A3)의 크기는 제 1 센서의 화각에 의해 결정되며, 제 1 센서의 특성에 따라 변경될 수 있다.
예를 들어, 이동 로봇(100)이 일반 상태, 즉 평평한 바닥에 위치하는 경우 바닥으로부터 센서까지의 높이를 33으로 하여, 문턱을 만났을 때 28부터 8로 판단하고, 58보다 크게 측정이 될 경우 낭떠러지로 판단한다.
오차범위를 고려하여, 제 2 센서(162)는 측정범위인 8~28에 대하여 문턱을 감지하고, 제 3 센서(163)는 측정범위 28~38에 대하여 일반 상태를 감지하며, 제 4 센서(164)는 측정범위 38~58에 대하여 감지하도록 설치할 수 있다.
바닥판단부(145)는 제 2 센서 내지 제 4 센서 중 어느 하나도 측정되지 않는 경우 낭떠러지(Cliff)로 판단한다. 또한, 바닥판단부(145)는 제 15 높이(D15)에 대하여 제 3 센서와 제 4 센서의 신호가 동시에 감지되도록 하여, 일반 상태를 구분할 수 있도록 한다. 예를 들어 이동 로봇(100)이 문턱에 올라가거나 문턱을 내려가는 경우 바닥까지의 거리에 변화가 생기므로, 바닥까지의 거리가 다소 멀어지더라도 낭떠러지가 아닌 원거리로 감지하여 계속 주행함으로써, 장애물을 극복하여 지나갈 수 있도록 감지 가능한 높이의 범위를 설정한다. 그에 따라 정상적인 바닥을 낭떠러지로 오판단하는 것을 방지하고, 계속 주행할 수 있도록 한다.
이때 바닥판단부(145)는 제 3 센서와 제 4 센서가 동시에 감지되는 경우는 일반상태로 판단하고 제 4 센서만이 감지되는 경우에는 원거리로 판단한다. 바닥판단부(145)는 제 4 센서에 대하여, 바닥까지의 거리가 소정 거리 이상이기는 하나 주행 가능한 높이인 원거리를 판단하되, 주행제어부(141)에 의해 속도가 감소하도록 하고, 제 2 센서 내지 제 4 센서 중 어느 하나의 신호도 감지되지 않는 경우에는 즉시 낭떠러지로 판단하여 데이터를 주행제어부(141)로 입력함으로써 이동 로봇(100)이 즉시 정지하도록 할 수 있다.
도 8 은 도 6의 바닥감지부의 센서 설치방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제 2 센서 내지 제 4 센서는 상호 소정 범위의 높이에 대한 물체를 감지할 수 있도록 각각 상이한 각으로 설치되며, 제 1 센서는 제 2 센서 내지 제 4 센서의 신호가 특정 높이에서 반사되는 경우 신호가 입사되도록 설치된다.
이때 감지가능한 높이는 제 1 센서의 화각에 의해 결정된다.
따라서 측정하고자 하는 높이와, 오차범위를 고려하여 제 1 센서의 종류와, 제 2 센서 내지 제 4 센서의 설치각을 다음과 같이 설정할 수 있다.
수학식 1
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이때 제 1 센서(161)로부터 제 2 센서의 거리(a)는 LengthLED1 이고, 제 1 센서(161)로부터 제 3 센서까지의 거리(b)는 LengthLED2 이며, 제 1 센서(161)로부터 제 4 센서의 거리(c)는 LengthLED3 이다.
그에 따라 제 2 센서 내지 제 4 센서와 제 1 센서가 교차하는 거리를 각각 Dist1, Dist2, Dist3 라고 할 때, 제 2 센서의 감지 가능한 거리(Range1)는 Dist1/2이고, 제 3 센서의 감지 가능한 거리(Range2)는 Dist2/2이며, 제 4 센서의 감지 가능한 거리(Range3)는 Dist3/2이 된다.
이를 역으로 연산하여 감지 가능한 거리에 따라 설치각을 설정할 수 있다.
도 9 는 도 6의 바닥감지부의 제어구성이 도시된 도이다.
앞서 설명한 바와 같이 바닥감지부(160)는 복수로 설치된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 바닥감지부(160)는 제 1 바닥감지부(160a), 제 2 바닥감지부(160b), 제 3 바닥감지부(160c)로 구성되어, 각각 이동 로봇(100)의 바닥면에 상이한 위치에 설치된다. 예를 들어 제 1 바닥감지부(160a)는 이동 로봇(100)의 주행방향을 기준으로 바닥면의 전방, 제 2 바닥감지부(160b)는 우측, 제 3 바닥감지부(160c)는 좌측에 설치될 수 있다.
바닥감지부(160)의 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부(160a 내지 160c)는 각각 바닥판단부(145)에 연결되어 그 동작이 제어되고, 감지된 데이터를 바닥판단부(145)로 입력한다.
바닥판단부(145)는 제어모듈(MCU)(145a), 멀티플렉서(MUX)(145b), 신호처리부(145c)로 구성된다.
제어모듈(MCU)(145a)은 바닥감지부(160)의 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부(160a 내지 160c)의 각 센서에 대한 동작신호를 생성하여 멀티플렉서(145b)로 인가한다. 또한, 제어모듈(145a)은 신호처리부(145c)로부터 입력되는 데이터에 대응하여 바닥의 상태, 즉 일반상태, 장애물, 원거리 또는 낭떠러지 중 어느 하나의 상태로 판단한다.
제어모듈(145a)은 동작신호와 신호처리부(145c)의 감지신호를 바탕으로 어떤 센서로부터 송출된 신호가 감지신호로써 입력되었는지 판단하고, 그에 따라 바닥 상태를 판단한다. 예를 들어 제어모듈(145a)은 제 2 센서 동작 후 감지신호가 입력되면, 바닥에 문턱 등의 장애물이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 제어모듈(145a)은 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부(160a 내지 160c)로부터 각각 입력되는 감지신호를 바탕으로 이동 로봇(100)의 주행방향을 기준으로 어느 방향에 장애물 또는 낭떠러지가 존재하는지 판단한다.
제어모듈(145a)은 감지결과에 대한 데이터를 주행제어부(141)로 입력하고, 주행제어부(141)는 기 설정에 따라 계속 주행할지, 또는 주행방향을 변경할지 여부를 판단하여 구동 모터(139)를 제어한다.
멀티플렉서(145b)는 동작신호를 바닥감지부(160)의 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부(160a 내지 160c)로 인가한다.
멀티플렉서(145b)는 제 1 바닥감지부, 제 2 바닥감지부, 제 3 바닥감지부 중 어느 하나를 선택하여 동작신호를 인가한다. 멀티플렉서(145b)는 제 1 바닥감지부, 제 2 바닥감지부, 제 3 바닥감지부 순으로 순차적으로 모듈을 선택할 수 있다.
이때 바닥감지부(160)는 하나의 모듈 내에서도 제 2 센서 내지 제 4 센서가 순차적으로 동작한다. 경우에 따라 제 2 센서 내지 제 4 센서의 송출신호가 상이한 경우, 즉 수신되는 신호의 차이를 구분할 수 있는 경우에는 동시에 동작할 수 있다.
예를 들어, 바닥감지부(160)는 동작신호에 대응하여, 제 1 바닥감지부의 제 2 센서, 제 2 바닥감지부의 제 2 센서, 제 3 바닥감지부의 제 2 센서가 동작한 후, 제 1 바닥감지부의 제 3 센서의 순서로 동작할 수 있다. 또한, 다른 예로, 바닥감지부(160)는 동작신호에 대하여 제 1 바닥감지부의 제 2 센서, 제 2 바닥감지부의 제 3 센서, 제 3 바닥감지부의 제 4 센서, 제 1 바닥감지부의 제 3 센서의 순서로 동작할 수 있다.
신호처리부(145c)는 제 1 센서로부터 입력되는, 감지신호를 변환하여 제어모듈(145a)로 입력한다. 또한, 신호처리부(145c)는 입력되는 감지신호에 대하여, 햇빛이나 노이즈를 걸러내는 필터링 기능을 수행하며, 감지신호의 전류를 조절하고, 감지신호, 즉 제 1 센서로 입사되는 빛의 양을 디지털 신호를 변환한다.
도 10 은 도 6의 바닥감지부의 감지신호를 설명하는데 참조되는 도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 신호처리부(145c)는 감지신호에 대하여 이전값과, 이후값을 모두 출력하여 그 변화를 확인할 수 있도록 한다. 이전값은 점선, 이후값은 실선으로 도시하였다.
신호처리부(145c)는 제 2 센서 내지 제 4 센서에 대하여 꺼진 경우와 켜진 경우에 대한 제 1 센서의 감지신호를 각각 이전값과 이후값으로 출력하여 신호의 변화에 따라 장애물 유무를 판단할 수 있도록 한다.
제 1 센서는 포토다이오드 이므로, 제 2 센서 내지 제 4 센서의 신호 이외에도 다른 빛이 입사되는 경우 이를 감지할 수 있다.
그에 따라, 신호처리부(145c)는 제 1 센서에 의해 입력되는 신호를 제 2 센서 내지 제 4 센서의 온/오프 상태에 따라 각각 이전값과 이후값으로 출력함으로써 그 변화를 이용하여 실제 장애물에 의한 제 2 센서 내지 제 4 센서의 신호가 반사되어 입력되는 것인지 외부의 빛에 의해 신호가 입력되는 것인지 판단한다.
제 1 센서로 입사되는 신호가 없는 경우에는 이전값과 이후값에 차이가 적고, 실제 장애물이 존재하여 제 2 센서 내지 제 4 센서 중 어느 하나의 신호가 제 1 센서로 입사되는 경우에는 그 값에 변화가 크게 나타난다.
예를 들어 장애물이 없어 제 2 센서 내지 제 4 센서의 신호가 입사되지 않는 경우에는 그 차이가 100 이하로 나타나고, 장애물에 의해 제 2 센서 내지 제 4 센서 중 어느 하나의 신호가 제 1 센서로 입사되는 경우에는 값의 변화가 크게 나타난다. 또한, 빛을 흡수하는 특성을 가진 재질(ex. 검정색)의 경우 반사되어 입사되는 빛이 약하므로, 이를 바탕으로 장애물 유무에 대한 판단이 가능해 진다.
그에 따라 도 10의 (a)내지 (c)와 같이 센서의 측정 가능 거리에 따라 각각 장애물이 검출되는 경우가 그렇지 않은 경우가 구분되어 나타나게 된다. 도 10의 (a)는 10~20mm에서 신호가 크게 나타나고, 도 10의 (b)는 20~33mm, 도 10의 (c)는 30~58mm에서 높은값이 측정되었다. 이와 같이, 이러한 서로 다른 값을 이용하여 거리를 추정하는데 사용할 수 있다.
도 11 은 본 발명의 이동 로봇의 동작방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(100)은 조작부(137)를 통해 입력되는 설정에 따라 소정 영역에 대한 청소를 수행한다(S310).
바닥판단부(145)는 바닥감지부(160)의 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부에 대하여 동작신호를 인가하여 순차적으로 그 동작을 제어한다(S320).
바닥판단부(145)의 제어모듈(145a)로부터 멀티플렉서(145b)로 동작신호가 인가되면, 멀티플렉서(145b)는 바닥감지부(160)의 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부 중 어느 하나를 선택하여 동작신호를 인가한다. 제어모듈(145a)은 주기적으로 동작신호를 생성하여 멀티플렉서(145b)로 인가하고, 멀티플렉서(145b)는 순차적으로 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부 중 어느 하나를 선택하여 동자신호를 인가한다. 그에 따라 바닥감지부(160)는 각 모듈이, 동작신호에 대응하여 제 2 센서 내지 제 4 센서 중 어느 하나가 동작하고, 바닥 상태에 따라 어느 하나의 신호가 제 1 센서로 입사된다. 제 1 센서로 신호가 입사되면 제 1 센서의 감지신호를 바닥판단부(145)로 입력한다. 이대, 감지신호를 신호처리부(145c)로 입력되고, 신호처리부는 아날로그인 감지신호를 디지털 신호로 변환한 후 제어모듈로 입력한다.
바닥판단부(145)는 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부로부터 입력되는 데이터, 즉 바닥감지신호에 따라 바닥상태를 판단하고, 각 모듈의 바닥감지신호를 비교한다. (S330).
바닥판단부(145)는 바닥감지신호에 따른 바닥상태를 판단하여 낭떠러지 여부를 판단한다(S340). 이때, 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부 중 어느 하나의 바닥감지신호에 의해 낭떠러지를 판단하는 경우, 바닥판단부(145)는 낭떠러지로 판단된 신호가 입력된 모듈의 설치 위치를 확인한다.
바닥판단부(145)는 낭떠러지 판단과 모듈의 위치에 대한 데이터를 주행제어부(141)로 인가하고, 주행제어부(141)는 낭떠러지가 감지된 모듈의 위치에 따라 주행 방향을 변경한다(S360).
주행제어부(141)는 변경된 주행방향에 따라 구동 모터(139)로 제어신호를 인가하고, 그에 따라 이동 로봇(100)이 주행한다(S370).
도 12 및 도 13은 본 발명의 이동 로봇의 바닥면의 장애물을 감지하는 실시예를 설명하는데 참조되는 도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 바닥감지부(160)는 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부 각각 제 1 내지 제 4 센서(161 내지 164가 구비된다. 앞서 설명한 바와 같이 제 1 센서(161)는 수신부이고, 제 2 센서 내지 제 4 센서(162 내지 164)는 송신부이다.
도 12의 (a)와 같이, 제 2 센서(162)가 동작하고, 제 12의 (b)와 같이 제 3 센서(163)가 동작하며, 도 12의 (c)와 같이 제 4 센서(164)가 순차적으로 동작한다.
도 12의 (a),(b)에서, 제 1 센서(161)는 신호를 감지하지 않으므로 제 2 센서 및 제 3 센서에 의해 물체가 감지되지 않는 것을 확인할 수 있다. 한편, 도 12의 (c)와 같이 제 4 센서(164) 동작 시, 제 1 센서(161)에 의해 신호가 감지될 수 있다. 제 2 센서는 문턱 등의 장애물, 제 3 센서는 일반상태이고, 제 4 센서는 원거리의 장애물을 의미하며, 제 2 센서 내지 제 4 센서에 의해 아무 신호도 감지되지 않는 경우는 낭떠러지를 의미한다.
그에 따라 바닥판단부(145)는 제 4 센서에 의한 바닥감지신호에 따라 원거리로 판단하여, 데이터를 주행제어부로 입력하고, 주행제어부는 주행방향을 유지하도록 한다.
만약 제 2 센서 내지 제 4 센서가 동작하였음에도 제 1 센서에 의해 신호가 감지되지 않는 경우, 바닥판단부(145)는 즉시 낭떠러지로 판단할 수 있다. 이때 주행제어부는 주행방향을 변경한다.
또한, 바닥판단부(145)는 제 1 센서로부터 바닥감지신호가 일정 시간 이상 입력되지 않는 경우 센서이상으로 판단하여 에러를 출력할 수 있다.
도 13의 (a)에 도시된 바와 같이, 바닥감지부(160)는 각 모듈별로 신호를 감지할 수 있다. 단, 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부는 동시에 동작하지 않고 순차적으로 동작하므로, 도면은 소정 시간 내에 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부의 각각의 제 1 센서에 의해 신호가 감지되는 경우를 도시한 것이다.
예를 들어 제 1 바닥감지부(160a)는 제 4 센서(164a) 동작 시 제 1 센서(161a)에 의해 신호가 감지되고, 제 2 바닥감지부(160b)는 제 3 센서(163b)동작 시 제 1 센서(161b)에 의해 신호가 감지되며, 제 3 바닥감지부(160c)는 제 3 센서(163c)동작 시 제 1 센서(161c)에 의해 신호가 감지될 수 있다.
바닥판단부(145)는 각 모듈의 바닥감지신호에 따라, 제 2 바닥감지부와 제 3 바닥감지부에 대하여 일반상태로 판단하고, 제 1 바닥감지부에 대하여 원거리로 판단한다. 경우에 따라 제 2 바닥감지부 또는 제 3 바닥감지부는 제 2 센서에 의해 장애물로 감지할 수 있다.
이동로봇은, 문턱 또는 바닥의 장애물을 통과하는 경우 본체(110)가 기울어져 이동 로봇의 전방이 위로 들리게 됨에 따라, 바닥까지의 거리가 멀어지는 경우가 발생한다. 제 4 센서는 이와 같은 상태를 감지하게 된다.
따라서 바닥판단부(145)는 진행방향에 대하여 원거리로 판단하여, 주행제어부(141)로 데이터를 인가하고, 주행제어부(141)는 주행방향으로 계속 주행하도록 한다.
도 13의 (b)와 같이 전방에 낭떠러지가 존재하는 경우, 바닥감지부(160)는 제 2 센서 내지 제 4 센서를 순차적으로 동작시켜도 제 1 센서에 의해 신호가 감지되지 않게 된다.
바닥판단부(145)는 제 1 바닥감지부의 제 2 센서 내지 제 4 센서에 의해 신호가 감지되는 않는 경우 낭떠러지로 판단한다.
즉 제 2 바닥감지부에 설치된 이동 로봇(100)의 우측과 제 3 바닥감지부가 설치된 이동 로봇(100)의 좌측은 일반 상태로 판단하고, 제 1 바닥감지부가 설치된 이동 로봇의 전방은 낭떠러지인 것으로 판단한다.
그에 따라 주행제어부(141)는 이동 로봇은 이동방향을 변경하여 주행하도록 한다. 이때 이동 로봇(100)이 제자리에서 좌측으로 회전한 경우 제 2 바닥감지부에 의해 낭떠러지가 감지될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 복수의 센서를 각각 상이한 각도로 설치하여 바닥에 대하여 각각 상이한 거리의 물체를 감지함으로써, 바닥의 장애물, 일반상태 및 낭떠러지를 구분하여 감지할 수 있다. 그에 따라 이동 로봇은 문턱 등의 장애물로 인하여 일시적으로 거리가 멀어지게 되더라도 낭떠러지로 감지하지 않고 계속 주행하도록 함으로서 문턱을 넘어 청소를 수행할 수 있게 된다. 또한, 복수의 위치에 바닥감지부를 설치함에 따라 장애물 또는 낭떠러지의 위치를 보다 명확하게 판단할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

Claims (33)

  1. 이동 가능한 본체;
    상기 본체를 이동시키는 주행부;
    감지 가능한 거리가 상이하게 설정된 신호를 바닥면을 향해 송출하는 복수의 송신부와, 상기 복수의 송신부로부터 송출된 신호 중 어느 하나를 수신하는 하나의 수신부를 포함하여 상기 바닥면의 상태를 감지하는 바닥감지부; 및
    상기 바닥감지부로부터 입력되는 바닥감지신호에 대응하여 주행설정을 변경하여 상기 주행부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 바닥감지부는, 상기 복수의 송신부로부터 바닥면을 향해 각각 신호가 송출되면, 반사되어 상기 수신부로 입사되는 신호에 대응하여 상기 본체의 저면부로부터 바닥면까지의 거리를 산출하여 바닥상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신부는, 상기 복수의 송신부로부터 송출된 신호 중 어느 하나의 신호가 입사되는 것을 감지하는 제 1 센서를 포함하는 이동로봇.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 송신부는, 상기 본체의 저면부로부터 제 1 거리 내지 제 2 거리 내에서 신호가 반사되면, 상기 수신부로 입사되도록 설치된 제 3 센서를 포함하는 이동로봇.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 바닥감지부는, 상기 제 3 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되면 평평한 바닥인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 본체의 저면부로부터 상기 제 2 거리보다 짧은 제 3 거리 내지 제 4 거리에서 신호가 반사되면 상기 수신부로 입사되도록 설치된 제 2 센서를 더 포함하는 이동로봇.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 바닥감지부는 상기 제 2 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되면 바닥면에 장애물이 위치하는 것을 판단하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 본체의 저면부로부터 상기 제 2 거리보다 먼 제 5 거리 내지 제 6 거리에서 신호가 반사되면 상기 수신부로 입사되도록 설치된 제 4 센서를 더 포함하는 이동로봇.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 바닥감지부는 상기 제 4 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되면 바닥면이 원거리에 위치하거나 또는 상기 본체가 기울어진 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 바닥감지부는, 상기 제 3 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되는 중, 상기 제 2 센서의 신호가 입사되면, 평평한 바닥에 장애물이 위치하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 바닥감지부는, 상기 제 3 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되는 중, 상기 제 4 센서의 신호가 입사되면, 장애물로 인하여 상기 본체가 기울어졌거나, 또는 원거리의 바닥이 형성된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 바닥감지부는, 상기 제 2 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되는 중, 상기 제 3 센서의 신호가 입사되면, 장애물을 벗어나 평평한 바닥에 도달한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 바닥감지부는, 상기 제 4 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되는 중, 상기 제 3 센서의 신호가 입사되면, 상기 본체가 정상상태로 복귀한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 바닥감지부는, 상기 제 3 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되는 중, 제 2 센서의 신호가 입사된 후, 상기 제 4 센서의 신호가 입사되면, 평평한 바닥에 위치한 장애물로 인하여 상기 본체가 기울어진 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
  14. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 센서는 포토 다이오드이고,
    상기 복수의 송신부는 발광 다이오드를 포함하는 이동로봇.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 바닥감지부는, 상기 복수의 송신부 및 상기 수신부를 보호하고 상기 복수의 송신부로부터 송출되는 신호가 바닥면에 대하여 각각 설정된 각도를 형성하도록 하는 가이드가 구비된 센서케이스를 더 포함하는 이동로봇.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 송신부는 바닥면을 기준으로 각각 상이한 각도로 설치되는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  17. 제 2 항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 복수의 송신부에 포함되는 제 2 센서, 제 3 센서 및 제 4 센서 중 어느 하나로부터 송출된 신호가 상기 제 1 센서로 입사되는 경우 상기 제어부로 상기 바닥감지신호를 입력하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 복수의 송신부는, 상기 제 2 센서, 상기 제 3 센서 및 상기 제 4 센서가 소정 순서에 따라 순차적으로 동작하여 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 송신부로부터 송출된 신호 중 어느 하나라도 상기 수신부에 의해 감지되지 않는 경우, 낭떠러지로 판단하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 바닥감지신호에 대응하여 바닥상태가 장애물, 평평한 바닥, 원거리 중 어느 하나인 경우 주행설정을 유지하고,
    낭떠러지로 판단되는 경우 주행방향을 변경하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 바닥감지부는 상기 본체의 전방 하단부에 설치되는 제 1 바닥감지부;
    상기 본체의 우측 하단부에 설치되는 제 2 바닥감지부; 및
    상기 본체의 좌측 하단부에 설치되는 제 3 바닥감지부를 포함하고,
    상기 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부는 각각 상기 수신부와 상기 송신부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부로부터 각각 입력되는 바닥감지신호에 대응하여, 상기 본체의 주변에 대한 바닥상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제어부는 동작신호를 생성하고 상기 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부 중 어느 하나로 전송하여 상기 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부가 순차적으로 동작하도록 하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부 중 어느 하나의 바닥감지신호에 의해 낭떠러지가 감지되면, 상기 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부의 위치에 따라 낭떠러지의 위치를 판단하여 주행방향을 설정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 바닥감지부를 제어하고, 상기 바닥감지신호에 대응하여 바닥상태를 판단하는 바닥판단부를 포함하고,
    상기 바닥판단부는,
    상기 바닥감지부로 동작신호를 인가하는 제어모듈(MCU);
    상기 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부 중 어느 하나를 선택하여 상기 동작신호를 인가하는 멀티플렉서;
    상기 수신부로부터 입력되는 감지신호의 노이즈를 필터링하고, 상기 감지신호를 디지털신호로 변환하여 상기 제어모듈로 입력하는 신호처리부를 포함하는 이동 로봇.
  25. 주행 중, 감지 가능한 거리가 상이하게 설정된 복수의 송신부로부터 바닥상태를 감지하기 위한 신호가 송신되는 단계;
    상기 송신부로부터 송신된 신호가, 수신부를 통해 감지되면 바닥감지신호를 입력하는 단계;
    상기 바닥감지신호에 대응하여, 바닥까지의 거리에 따라, 평평한 바닥, 장애물, 원거리 및 낭떠러지 중 어느 하나로 바닥 상태를 판단하는 단계;
    상기 바닥 상태에 대응하여, 낭떠러지로 판단되는 경우 주행방향을 변경하는 단계; 및
    상기 바닥 상태가 낭떠러지가 아닌 경우, 상기 바닥까지의 거리가 소정 거리 이상이라도 주행설정을 유지하여 주행하는 단계를 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    각각 상이한 각도로 설치되는 상기 복수의 송신부로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 수신되면, 수신된 신호가 상기 복수의 송신부의 제 2 센서 내지 제 4 센서 중 어느 센서의 신호인지 판단하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 신호를 송출한 센서에 대응하여, 본체로부터 바닥까지의 거리를 감지하여 상기 바닥감지신호를 입력하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    입력되는 동작신호에 대응하여, 상기 복수의 송신부에 포함되는 제 2 센서 내지 제 4 센서가 소정 순서에 따라 순차적으로 동작하여 상기 신호를 송신하는 단계를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 송신부로부터 송출된 신호가 상기 수신부에 의해 감지되지 않는 경우 낭떠러지로 판단하는 단계를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  29. 제 26 항에 있어서,
    상기 제 3 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되면 평평한 바닥인 것으로 판단하는 단계;
    상기 제 2 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되면 바닥면에 장애물이 위치하는 것을 판단하는 단계; 및
    상기 제 4 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되면 바닥면이 원거리에 위치하거나 또는 상기 본체가 기울어진 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 제 3 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되는 중, 상기 제 2 센서의 신호가 입사되면, 평평한 바닥에 장애물이 위치하는 것으로 판단하는 단계;
    상기 제 3 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되는 중, 상기 제 4 센서의 신호가 입사되면, 장애물로 인하여 상기 본체가 기울어졌거나, 또는 원거리의 바닥이 형성된 것으로 판단하는 단계;
    상기 제 2 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되는 중, 상기 제 3 센서의 신호가 입사되면, 장애물을 벗어나 평평한 바닥에 도달한 것으로 판단하는 단계;
    상기 제 4 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되는 중, 상기 제 3 센서의 신호가 입사되면, 상기 본체가 정상상태로 복귀한 것으로 판단하는 단계;
    상기 제 3 센서로부터 송출된 신호가 상기 수신부로 입사되는 중, 상기 제 2 센서의 신호가 입사된 후, 상기 제 4 센서의 신호가 입사되면, 평평한 바닥에 위치한 장애물로 인하여 상기 본체가 기울어진 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  31. 제 25 항에 있어서,
    복수의 위치에 각각 설치되는 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부로부터 상기 바닥감지신호가 각각 입력되는 단계;
    상기 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부로부터 각각 입력되는 상기 바닥감지신호에 대응하여, 주변의 바닥상태를 판단하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제 1 바닥감지부 내지 상기 제 3 바닥감지부는, 제1 센서를 포함하는 상기 수신부와 제 2 센서 내지 제 4 센서를 포함하는 상기 송신부를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부 중 어느 하나로 동작신호가 인가되어 상기 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부가 순차적으로 동작하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 바닥감지신호에 의해 낭떠러지로 판단되면, 상기 제 1 바닥감지부 내지 제 3 바닥감지부 중 상기 바닥감지신호가 입력된 모듈의 위치에 대응하여 낭떠러지의 위치를 판단하여 주행방향을 설정하는 단계를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
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