WO2019004618A1 - 주행면의 특성에 기반하여 주행하는 방법 및 이를 구현하는 로봇 - Google Patents

주행면의 특성에 기반하여 주행하는 방법 및 이를 구현하는 로봇 Download PDF

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WO2019004618A1
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WO
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robot
running surface
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function
unit
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PCT/KR2018/006252
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이창현
손병곤
유경만
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a method of traveling on the basis of the characteristics of a running ground and a robot relating to the method.
  • the robot In order for a robot to operate in a space where human and material exchanges such as airports, schools, government offices, hotels, offices, factories, gymnasiums, and theaters are active, it is necessary to continuously sense and move the space. In this process, the robot can store information on the objects placed in the space or the structure of the space on the map.
  • the robot can set a traveling route based on various information sensed in the traveling process.
  • Various characteristics of the bottom surface that is, the traveling surface of the space to be driven by the robot can affect the traveling manner of the robot. For example, depending on whether the material constituting the traveling surface is marble or carpet, the robot may operate or run differently.
  • floor in a space where human and material exchanges are actively generated can be composed of various materials, and carpet or various objects are frequently placed, so that the moving means of the robot senses various changing elements of the traveling floor
  • the robot can not operate efficiently on a specific driving surface. Accordingly, in order to solve such a problem, the present specification proposes a method in which the robot travels based on the characteristics of the running surface.
  • the present invention proposes a method of reducing the battery consumption of the robot by adjusting the path of the robot along the running surface.
  • information to enable a robot to operate efficiently in response to a driving surface is stored, and a method for operating the robot based on the information is provided.
  • a method of running on the basis of characteristics of a running surface is a method in which a sensing module of a robot senses an adjacent running surface to generate characteristic information of a running surface, The control unit of the robot sets a function to be applied on the running surface in correspondence with the characteristic information of the running surface or a moving path that selectively includes the running surface in correspondence with the starting and ending points of the robot, And controlling the moving unit and the functional unit of the robot according to the set function or the movement path.
  • the robot running on the basis of the characteristics of the running surface includes a map storage unit for storing the location information of the fixed object and the running surface of the space in which the robot moves, A sensing unit that senses an adjacent running surface of the robot and generates characteristic information of the running surface; And setting a function to be applied to the running surface corresponding to the characteristic information of the running surface or generating a moving path selectively including a running surface corresponding to a starting point and a terminating point of the robot, And a control unit for controlling the moving unit and the functional unit.
  • the types and colors of the running floor can be discriminated based on the depth sensing unit, the vision sensing unit, and the light amount sensing unit.
  • the operation of the robot is controlled based on the type and color of the running surface, so that the robot can operate efficiently.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a robot according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a process in which a robot acquires the characteristics of a running surface in a running process according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a fixed map according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing characteristic information of information stored in a fixed map according to an exemplary embodiment of the present invention, and categories thereof.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a list unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation of the cleaning robot according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing a state in which the robot senses characteristic information of a running surface of a traveling space according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a function of a moving path and a functional unit based on characteristics of a running surface of the robot in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing an embodiment for generating a movement path based on 210b of FIG.
  • FIG. 10 is a view showing an embodiment in which the robot according to an embodiment of the present invention operates according to the material and distribution of the traveling surface in the traveling space.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating functions in a boundary area where a zone is divided due to differences in characteristic information according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a process in which a robot travels and performs a function based on characteristics of a running surface according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an embodiment in which color information is combined in a map storage unit according to another embodiment of the present invention.
  • the terms first, second, A, B, (a), (b), and the like can be used. These terms are intended to distinguish the components from other components, and the terms do not limit the nature, order, order, or number of the components.
  • the robot includes a moving device having a specific purpose (cleaning, security, monitoring, guidance, etc.) or providing functions according to the characteristics of the space in which the robot moves. Therefore, the robot in this specification collectively refers to a device that has a moving means capable of moving using predetermined information and a sensor, and provides a predetermined function.
  • the robot in this specification can control the function of the robot by sensing the characteristics of the running surface in the process of moving within a specific space. For example, performs a first function on the first running surface and performs a second function on the second running surface, and these functions can be distinguished based on the characteristics of each running surface.
  • the characteristic of the running surface is set as the characteristic of the running surface when the material component of the running surface affects the movement or function execution of the robot on the running surface.
  • the robot can control movement or function execution based on the characteristics of the running surface.
  • a robot can move while holding a map.
  • a map is information about a fixed object such as a fixed wall, a stair, or the like that has been confirmed not to move in space.
  • information about dynamic objects that are placed periodically can also be stored on the map.
  • information about obstacles disposed within a certain range based on the traveling direction of the robot can also be stored on the map. In this case, unlike the map in which the fixed object described above is stored, the information of the obstacles is temporarily registered in the map, and then the robot can be moved and removed from the map.
  • the robot can store driving surface information, which is state information of a floor (ground), which is a running surface, in a region where a fixed object is not disposed on the map, that is, a space in which no obstacle is installed on the floor, have.
  • driving surface information which is state information of a floor (ground), which is a running surface, in a region where a fixed object is not disposed on the map, that is, a space in which no obstacle is installed on the floor
  • information on the material of the floor in one embodiment of the running surface information.
  • the information on the material of the floor may include a floor carpet, a marble material, and the like, which are detected in real time by the depth sensing unit or the vision sensing unit. Then, the obstacle placed on the driving surface can be grasped and it can be determined whether or not the robot can enter.
  • the characteristic information may include at least one of material information of the running surface or color information.
  • the running surface information that can be stored on the map of the robot can store information about the material of the floor, the color of the floor, or the type of the floor. Or property information that defines a category (category) that affects the material of the floor or the running of the robot or the performance of the function of the robot can be stored on the map.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a robot according to an embodiment of the present invention.
  • the configuration of the robot is hierarchically configured, but the configuration of the robot is logically represented, and the physical configuration may be different.
  • a plurality of logical components may be included in one physical component or a plurality of physical components may be implemented in a single logical component.
  • the layer of Fig. 1 does not necessarily have to be maintained.
  • the sensing module 100 senses external objects and provides sensing information to the controller 900. [ In one embodiment, the sensing module 100 calculates the material and distance of external objects such as walls, glass, and metal doors at the current position of the robot using intensity and reflected time (velocity) of the signal (Lidar) And a sensing unit 110. The sensing module 100 may further include a depth sensing unit 120 and a vision sensing unit 130 for calculating depth information between the robot and an external object.
  • the depth sensing unit 120 may include a depth camera.
  • the depth sensing unit 120 can determine the distance between the robot and the external object.
  • the depth sensing unit 110 can increase the sensing accuracy of the distance between the external object and the robot.
  • the depth sensing unit 120 can calculate the depth information of the running surface in the traveling direction of the robot.
  • the vision sensing unit 130 may include a camera.
  • the vision sensing unit 130 can capture an image of the objects around the robot.
  • the robot can distinguish whether an external object is a moving object by distinguishing a non-changing image such as a fixed object and an image in which the moving object is disposed.
  • the vision sensing unit 130 senses the characteristics of the running surface such as the material of the floor, so that the control unit 900 can compare the running surface information stored in the map.
  • the sensing module 100 may include an ultrasonic sensing unit 140 for sensing the presence or absence of objects disposed within a predetermined distance from the robot 1000.
  • the ultrasound sensing unit 140 provides information for determining whether objects exist within a certain distance from the robot 1000.
  • the light amount sensing unit 145 is disposed at the lower end of the robot to check the reflection amount of light on the floor to generate information on the characteristics of the traveling surface, for example, the material (aluminum, carpet, etc.).
  • auxiliary sensing units 149 may be arranged as a thermal sensing unit. These auxiliary sensing units provide auxiliary sensing information necessary to generate a map or to sense an external object. Also, these auxiliary sensing units sense the characteristics of the running surface when the robot travels, and provide information.
  • the sensing data analysis unit 150 analyzes the information sensed by the plurality of sensing units and transmits the analyzed information to the control unit 900.
  • the respective sensing units can provide information about the characteristics and distances of the objects.
  • the sensing data analysis unit 150 may calculate these values in combination and transmit the characteristic information of the driving surface to the control unit 900.
  • the information provided by the sensing module 100 including the sensing data analysis unit 150 is provided to the control unit 900, and the control unit 900 analyzes the traveling surface arranged in the traveling direction of the robot, And the characteristics of the running surface can be analyzed.
  • the sensing module 100 can generate characteristic information of the running surface by sensing an adjacent running surface of the robot.
  • the sensing module 100 may sense an obstacle around the robot.
  • An adjacent running surface can be variously set according to the moving speed and the sensing distance of the robot.
  • One example is a running surface having a sufficient distance to change the traveling path in accordance with the result of sensing and moving the robot.
  • the map storage unit 200 stores information on objects disposed in a space where the robot moves.
  • the map storage unit 200 includes a fixed map 210 for storing information on fixed objects that are arranged in a fixed or unchanged manner among the objects arranged in the entire space in which the robot moves.
  • the fixed map 210 may be necessarily one according to the space. Since the fixed map 210 has only the objects having the lowest variation in the corresponding space, when the robot moves in the corresponding space, more objects can be sensed than the objects indicated in the fixed map 210.
  • the fixed map 210 essentially stores location information of fixed objects, and may further include properties of fixed objects, such as material information, color information, or other height information.
  • the fixed map 210 may include travel surface information of a space in which no object is disposed. This additional information makes it easier for robots to see when changes occur in fixed objects.
  • the robot can move around based on the generated temporary map 220, which senses the surroundings in the moving process, and displays whether there is an obstacle within a predetermined range. After passing through the space, the temporary map 220 may be deleted and a new temporary map 220 may be created.
  • the map storage unit 200 may include a list storage unit 230. The list of the area where the carpet is arranged and the area where the floor is arranged are separately stored in the list storage unit 230 among the characteristic information of the driving surface sensed and determined by the sensing module 100 and the controller 900 of the robot, Lt; / RTI > Or a list of areas where the anti-slip pads are disposed may be separately stored in the list storage unit 230.
  • the robot can reflect the regions of the running surfaces of the specific categories stored in the list storage unit 230 in the process of generating the movement path. Particularly, when the robot performs a specific function, it is possible to appropriately generate a movement path when the specific driving surface is a region where the battery is heavily used or when the driving surface requires a specific function.
  • the map storage unit 200 stores the position of the fixed object in the space in which the robot moves and the characteristic information of the running surface.
  • the moving unit 300 is a means for moving the robot 1000 such as a wheel, and moves the robot 1000 under the control of the controller 900.
  • the control unit 900 can confirm the current position of the robot 1000 in the area stored in the map storage unit 200 and provide a movement signal to the movement unit 300.
  • the control unit 900 may generate a route in real time using various information stored in the map storage unit 200 or may generate a route in the movement process.
  • the shifting unit 300 may further include a wheel slip sensing unit 310 to sense the slip of the wheel in the configuration in which the shifting unit 300 includes the wheels.
  • the function unit 400 is a component that performs a specialized function of the robot, that is, a preset function.
  • the function unit 400 includes components necessary for cleaning.
  • the function unit 400 includes components necessary for guidance.
  • the function unit 400 includes components necessary for security.
  • the functional unit 400 may include various components according to functions provided by the robot, but the present invention is not limited thereto.
  • the communication unit 500 provides a function of transmitting the information acquired by the robot to an external server or other robots, or receiving information from the server or another robot described above.
  • the control unit 900 of the robot 1000 may generate or update a map of the map storage unit 200.
  • the control unit 900 identifies the information of the object provided by the sensing module 100 in the course of travel and particularly the characteristics of the running surface so as to determine the traveling of the robot 1000 and the operation of the function unit 400 of the robot 1000 Can be controlled.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a process in which a robot acquires the characteristics of a running surface in a running process according to an embodiment of the present invention.
  • the robot collects the depth data and the vision data of the running surface in the driving process (S10) (S11, S12).
  • the depth sensing unit 120 and the vision sensing unit 130 can calculate the depth data and the vision data by sensing the depth values and images of the front, rear, and periphery of the robot.
  • the controller 900 checks whether a difference in depth values occurs in the collected depth data (S13). If the depth value is uniform, the floor may be flat. On the other hand, if the depth value is not uniform or repeats increase and decrease, it can be confirmed that the floor friction is changed or the carpet is placed.
  • control unit 900 checks whether or not a change in materials and colors of the running surface occurs in the collected vision data (S14).
  • the material and color have specific boundaries in the vision data and can be identified through the changing points.
  • the controller 900 can determine the friction force of the floor using the depth data and confirm the type of the carpet. Differences in depth data may occur depending on the type and length of the carpet.
  • the control unit 900 can use the vision data to determine a running surface having different materials such as carpet and marble. Also, the control unit 900 can determine the running surface of a different material from the color calculated from the vision data.
  • the controller 900 calculates the global coordinates of the area determined to have undergone the characteristic change of the running surface, and updates the map (S15).
  • the map In the map, fixed objects and moving objects can be displayed.
  • Information about the characteristics of the running surface is stored in the running surface without the object.
  • the running surface characteristics can be updated or new characteristic information can be reflected in the running process of the robot have.
  • the light intensity sensing unit 145 disposed at the lower end of the robot can measure the amount of incident light by emitting light of a specific wavelength band on the traveling surface of the region where the robot travels.
  • the characteristics of the running surface are determined based on the amount of light sensed (S16). If the characteristic information of the running surface different from the map is confirmed based on the sensing value of the light amount sensing unit, the control unit updates the map (S17).
  • the controller 900 can calculate the global coordinates of a point where the area of a material other than marble (carpet, floor) can be known.
  • the map storage unit 200 may store a list of the areas where the carpet is disposed or a list of the areas having the floor, And store them in the list storage unit 230 of the map storage unit 200.
  • the control unit 900 sets the movement path to perform the function according to the characteristics of the running surface (S18). For example, when the robot 1000 is a cleaning robot, if the suction mode is frequently changed according to the cleaning mode, the interval required for the cleaning mode change may be lastly cleaned to induce battery saving. Particularly, in the case of a large-area operating robot, since many types of floors are mixed with each other unlike households, and when the battery is in a shortage, when the battery returns to the docking area, The characteristics of the running surface are calculated as in the embodiment of FIG. 2, and the robot is operated efficiently by setting the movement path accordingly.
  • the control unit 900 confirms the information stored in the map storage unit 200 and searches for areas where the characteristics of the running surface are changed or areas for which a specific function is requested and areas for which it is not required, . Based on the classification, the controller 900 of the robot can generate a movement path according to the function of the area or the amount of battery consumption (S18). In an embodiment of generating a movement route, an area having a large amount of battery consumption may be preferentially included in the movement route. Or a region where a battery-consuming function is performed can be preferentially included in the movement route.
  • the robot continuously moves according to the movement path to perform the function, and the control unit confirms the update status of the running surface (S13). If it is updated based on the sensed characteristic information of the driving surface, the operation to respond to the driving surface update such as changing the moving route or changing the function according to the newly updated characteristic information is performed.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a fixed map according to an embodiment of the present invention.
  • the fixed map 210a can be configured as a kind of bit map. It is possible to configure each bit in the bitmap of the image file to represent one unit area. Each unit area can point to the left bottom (0, 0) and the right top (19, 19).
  • 210a in FIG. 3 may have a 20x20 data structure. For example, it may contain information about whether an object is placed for each location. When a fixed object is placed, the value of the corresponding matrix can be set to a predetermined value.
  • the fixed map 210a may store property information on the fixed objects.
  • the property information on the objects may be classified into categories and stored in the fixed map 210a.
  • a portion 211 indicated by black indicates an object of a material which does not transmit light at all like a concrete. It can be saved as corresponding to category 99.
  • the portion indicated at 212 indicates an object of a material which is partially transmitted through the light and partially reflected, such as translucent glass. It can be saved as corresponding to category 97.
  • the portion indicated by 213 indicates an object of a material having high light transmittance such as glass. It can be stored as corresponding to Category 93.
  • the fixed map 210a of FIG. 3 can store the category of the object property of each space in the 20x20 bitmap space. This may include a value (0) indicating empty space in a 20x20 matrix or property information (category 93, 97, 99, etc.) of a specific fixed object. Characteristic information of objects reflects their material, color, or fixity, and these characteristic information can be applied to moving objects.
  • the characteristic information of the objects varies depending on the implementation method and the present invention is not limited to a specific number.
  • characteristic information about the running surface can be input.
  • the information on the driving surface includes color, material, and information on the functions required to be performed on the running surface.
  • the type of running surface can be classified by the above-mentioned factors.
  • the information on the driving surface may be stored as a kind of categorized information so that it can be stored in the fixed map 210a, and information on these categories may be separately configured.
  • FIG. 4 is a diagram showing characteristic information of information stored in a fixed map according to an exemplary embodiment of the present invention, and categories thereof.
  • 201a shows a range of characteristic information that can be assigned to the fixed object and a category of characteristic information that can be assigned to the running surface.
  • 201b is an example in which the category is set differently according to the material of the object.
  • 201b reflects the material property with the intensity of the signal reflection intensity as an example of the characteristic information by using the ladder sensing unit 110 and may reflect the material and the color characteristic according to the value sensed by the other sensing units .
  • the functional information applied to each running surface after dividing according to the characteristics of the fixed object and the running surface can be configured as 201c. For example, when the marble floor (characteristic information is " 7 "), the anti-slip function can be set to be necessary. In addition, when the glass surface (characteristic information is 5), the anti-shock function can be set to be necessary.
  • the controller 900 can adjust the position as follows. That is, when the characteristic information of the driving surface disposed adjacent to the current position of the robot includes the wheel slip, the controller 900 controls the position of the driving surface stored in the map storage unit 200 So that the position of the robot can be readjusted.
  • the control unit 900 of the robot 5, 3) instead of (5, 2), and it is possible to readjust the position by sensing the periphery.
  • the suction power may be set to the one requiring the first stage (Suction_Power1) function.
  • the suction power may be set to the one requiring the first stage (Suction_Power2) function.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a list unit according to an embodiment of the present invention.
  • the list portion 230a indicates the positions of the running surfaces corresponding to the categories 1, 3, and 5.
  • the serial number is information for identifying a running surface divided into one area.
  • the category presents the category of the characteristic information of the corresponding driving surface.
  • the area information is for identifying the position of one area, and indicates the lower left position and the upper right position on the map of FIG.
  • information on the category "7" occupying most of the running surface is not included in the list portion 230a. This is because it is a default value of a driving surface, so it can be distinguished from other driving surfaces without creating additional information.
  • characteristic information such as material, type, and color information of a floor as a running surface is stored together with map information held by the robot, and the characteristic information of the running surface storing the information in the map is converted into global coordinates
  • the characteristic information of the running surface of the specific section can be stored in the list section 230.
  • the material, type, and color information of the running surface can be acquired using the depth sensing unit 120, the vision sensing unit 130, and the light intensity sensing unit 145 at the lower end of the robot.
  • the vision sensing unit 130 constructs information on a carpet or the like present in an airport as a database, and the control unit 900 compares the information input to the vision sensing unit 130 with the information stored in the database Also, it can be discriminated by utilizing deep learning or the like. For example, when the robot 1000 accumulates information input by using the vision sensing unit 130 and compares the sensed values with other sensing units, the controller 900 distinguishes whether it is carpet, glass, or marble .
  • the control unit 900 can compare the real time data input through the depth sensing unit 120 with the type and color of the driving surface and determine the characteristic information of the driving surface.
  • the light intensity sensing unit 145 is a sensor for measuring the amount of return of the IR that is emitted. By using the sensor, the characteristics of the traveling surface can be confirmed in detail.
  • the control unit 900 determines whether the discrimination based on the material of the aluminum type having high reflection amount of light or the type of the dark carpet in which the light is not reflected well is performed by the light amount sensing unit 145 It is also possible to judge the color of the floor by the measurement value because the reflectance varies depending on the color even if the carpet is the same. Accordingly, it has been shown in Fig. 3 that categories of characteristic information are stored differently even for the same carpet.
  • FIGS. 2 to 5 show that the information of the running surface sensed by various sensing units is stored in the map storage unit 200.
  • FIG. Further, in the course of the robot running, carpet or the like, which is not fixed floor such as marble, may be disposed occasionally, or may be removed after placement. Accordingly, the robot can generate a temporary map reflecting the information about the bottom surface, i.e., the running surface, in the process of moving in real time, and can update the map by comparing it with the map.
  • the control unit 900 of the robot or the robot can update and manage the map for the running surface whose arrangement is frequently changed like a carpet.
  • the control unit 900 designates a cleaning zone (S20). One or more areas having different running surfaces may be disposed in the cleaning area. Therefore, the control unit 900 can primarily set the movement path in the cleaning zone in advance.
  • the function unit 400 activates the cleaning function (S21).
  • the sensing module 100 and the control unit 900 analyze the material of the floor, that is, the running surface, which is designated to perform cleaning (S22).
  • the control unit 900 can check whether the obstacle is arranged by referring to the fixed map 210 and the temporary map 220 stored in the map storage unit 200 first.
  • the controller 900 can check the information of the bottom material using the list unit 230 and the characteristic information of FIG.
  • the control unit 900 can calculate the material of the floor, that is, the characteristics of the running surface, based on the information sensed by the sensing module 100 in real time, that is, the color and depth information of the running surface.
  • the control unit 900 calculates the possibility of damage to the motor based on the remaining amount of the battery and the bottom material of the corresponding area, that is, the characteristics of the running surface, and selects a function that can be cleaned according to the shortest time, (S23).
  • the control unit 900 can control the function unit 400 to omit some of the functions and operate the control unit 900 in an area corresponding to the characteristic information of the running surface with a high battery consumption.
  • control unit 900 may control the function unit 400 such as stopping the suction function or lowering the rotation speed of the brush at the running surface on which the characteristic information is stored because the carpet has the carpet or unevenness.
  • the function of raising the suction power or raising the rotation speed of the brushing rather than the carpet and the unevenness.
  • the controller 900 determines a specific cleaning mode according to the operation of the function unit 400, determines the movement path and the order of each zone (S24), and then the function unit 400 starts cleaning S25).
  • the process of S22 to S25 may be repeated according to the control of the control unit 900.
  • the floor material, the type, and the color information of the running surface are stored as characteristic information in the fixed map 210 stored in the map storage unit 200 of the robot, In doing so, it is possible to reduce battery consumption and prevent damage to the motor to perform the function. That is, the robot can set the types of performing functions such as the moving path of the robot and the cleaning and security by reflecting the characteristic information of the bottom of the running surface of the entire space, thereby enabling the robot to move more efficiently.
  • the robot not only determines the material, type, and color of the traveling surface by using the depth sensing unit 120, the vision sensing unit 130, or the light intensity sensing unit 145 during the movement process, It is possible to respond to the changing situation of the running surface in real time by resetting the moving route and the executing function in real time by reflecting the difference.
  • the robot When the robot is first placed on a map of a specific space, it may not hold a map of the entire space. In this case, the robot travels the entire space and generates a map. At the same time, the robot senses the characteristics of the running surface and stores the characteristic information in the map storage unit 200.
  • FIG. 7 is a view showing a state in which the robot senses characteristic information of a running surface of a traveling space according to an embodiment of the present invention. 7 can be applied in a state in which no additional map is generated in the map storage unit 200.
  • FIG. 7 shows a process in which the sensing module of the robot senses the adjacent running surface to generate characteristics information of the running surface and stores the information on the map.
  • the robot In the initial state (S30) in which the map is not generated, the robot travels in the space and senses an external object (obstacle). In this process, the bottom, that is, the running surface is sensed.
  • the robot enters a running state S31 in an initial state S30 and enters a state of sensing the states of nearby objects and floors in the course of running (S32).
  • the lidar sensing unit 110 detects an external obstacle, and updates the position of the detected obstacle on the map (S33). Then, the traveling surface characteristic information is updated by sensing the material, type, and color of the traveling surface using the depth sensing unit 120, the vision sensing unit 130, or the light intensity sensing unit 145 (S34).
  • the sensing module 100 may sense the color of the driving surface to generate the characteristic information, and the controller 900 may store the color of the driving surface as the characteristic information in the map storage unit.
  • the color information may be stored in a set such as carpet-green as shown in FIG. 4, and the color information may be separately stored. See FIG.
  • the fixed map generation is completed (S35).
  • the completion of the map of the entire space is returned to the same point as the point where the robot departs. If the map generated by the robot is similar to the rough outline of the space to be driven by the robot or is within the error range, can do. Otherwise, the robot can continue to update the characteristic information of the obstacle and the running surface by sensing the external object and the running surface again in the running state (S31).
  • control unit 900 can generate the list unit 230 (S36). As shown in FIG. 5, it is possible to calculate common areas according to the category of the characteristic information of the running surface. These region information is a standard for choosing the route and function in the process of running the robot.
  • the sensing module of the robot can generate characteristic information of an adjacent running surface (for example, within a certain range of 1 meter or 2 meters with respect to the robot) in the moving process, As shown in FIG. 3, corresponding to characteristic information previously categorized or newly generated characteristic information, as shown in FIG. 4, as a value indicating the characteristic information at the position of each running surface on the map.
  • Cleaning mode, guidance mode, driving speed, etc. can be changed to manage efficient battery consumption.
  • the calibration coefficient may be different for the depth sensing unit 120 used to detect the obstacle according to the type of the floor. Therefore, the vision sensing unit 130 and the light intensity sensing unit 145 may be used, The type and color information of the floor can be stored together in the map, and the robot can generate the route and perform the function selectively based on the information.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a function of a moving path and a functional unit based on characteristics of a running surface of the robot in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 210b R denotes the current position of the robot, C denotes the charging position, and "3" denotes the running surface on which the carpet-Gray is disposed.
  • Carpet-Gray uses "Suction_Power1" among the functions of the function, which is an embodiment of the function of increasing the consumption of the battery.
  • the control unit 900 of the robot can generate a movement route reflecting the position of the charging space and the running surface 3 where battery consumption occurs.
  • the controller 900 does not consider the characteristics of the running surface, Lt; / RTI >
  • FIG. 9 is a view showing an embodiment for generating a movement path based on 210b of FIG. If the movement of the robot is slow in the area indicated by “ 3 ", the robot can constitute a movement path including the minimum distance passing through the area indicated by " 3 ". In one embodiment, when the robot can perform a function in the outer boundary area of the area indicated by “ 3 ", the robot performs the function in the outer boundary area of the area indicated by " 3 " can do.
  • the robot does not enter the area indicated by “ 3 " but has the section 43a performing the function at the outer boundary of the area indicated by “ 3 ".
  • the robot can perform the function for the area indicated by “ 3 " in (4, 3) to (6, 3).
  • the function unit 400 moves along the path indicated by 43a and projects and extends the function unit 400 as indicated by 43b in the area indicated by " 3 " in (4, Or suction (suction).
  • 43a is the route closest to the area indicated by " 3 " in (4, 3) to (6, 3).
  • the controller 900 controls the function unit 400 to operate at the outer boundary 43a adjacent to the running surface can do. This can maintain the performance of the function while increasing the moving speed.
  • the material to be reduced can be specified in the category of characteristic information.
  • the control unit 900 can set a function or set a movement route based on the characteristic information of the running surface of the space to be moved.
  • the control unit 900 searches for a function corresponding to the characteristic information in the map storage unit 200, and when the retrieved function consumes the battery of the robot more than the reference, the control unit controls the function unit Can be controlled.
  • the control unit 900 of FIG. 8 determines that the function is to increase the suction pressure in the category of " 3 ", if the battery of the robot is low, have.
  • the control unit moves the robot to the route indicated by 43a, It is possible to control the function unit 400 and the moving unit 300 to perform functions with respect to the surfaces.
  • controller 900 classifies the process of setting the function or the movement route based on the characteristic information of the running surface of the space to be moved, according to another embodiment.
  • the control unit 900 searches for a function corresponding to the characteristic information in the map storage unit 200 and compares the distance between the running surface and the charging station C of the robot when the searched function consumes the battery of the robot more than the reference It is possible to set the movement route.
  • the running surface of the category "3" is included in the travel route because the distance between the running surface of the "3" category and the charging station (C) ),
  • the controller 900 can exclude the traveling surface of the " 3 " category from the traveling path.
  • 10 is a view showing an embodiment in which the robot according to an embodiment of the present invention operates according to the material and distribution of the traveling surface in the traveling space. 10, the cleaning robot will be mainly described, but the present invention is not limited thereto.
  • the area indicated by “ 3 " in the fixed map 210e is the carpet of the first color
  • the area indicated by “ 1 " is the carpet of the second color.
  • control unit 900 can decide whether to clean the carpet from the carpet before returning to the charge or clean the carpet-free marble floor.
  • the control unit 900 can decide whether to clean the carpet area indicated by " 3 " or the carpet area indicated by " 1 "
  • the area of the depth sensing unit 120 or the fixed map 210e is judged to be an area where the motor may be damaged, The sensing result or the information about the area may be transmitted to receive the confirmation message for performing the separate cleaning function and perform the cleaning.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating functions in a boundary area where a zone is divided due to differences in characteristic information according to an exemplary embodiment of the present invention. Quot; 3 " and “ 1 " areas in the course of performing the functions of the carpet area corresponding to the characteristic information " 3 ", the carpet area corresponding to the characteristic information " 1 & Can be performed. However, the area corresponding to the boundary, such as the edge of the carpet area, may be missing functions such as cleaning.
  • the control unit 900 of the robot can check whether all the functions are performed on the boundary region in which the characteristic information is changed, thereby preventing the occurrence of the non-functional region.
  • the robot can perform the function by comparing the characteristic information of the running surface at the current position of the robot with the map using the sensed values of the various sensing units. For example, if the map is identified as a marble area but the sensed value indicates that the carpet is a carpet, it is judged as a carpet to prevent the occurrence of a non-functional area (non-cleaning area).
  • the controller 900 determines that a non-functional area has occurred, moves to the boundary area, The driving surface is sensed and the function can be performed again for the non-functional area.
  • the robot can hold the type of the floor present in a large-scale flow space in which a large population moves, such as an airport, that is, the traveling surface on which the robot travels, have.
  • the control unit 900 predicts the functions that the robot can perform and the battery consumption due to the performance of the functions according to the type of the running surface (characteristic information), and can select the movement path and the performance of the function.
  • the functional unit 400 may include a suction motor, a side brush motor, and a main brush motor.
  • the battery or the load applied to each motor may vary depending on the running surface.
  • the moving unit 300 may also include a wheel motor for movement. Acceleration / deceleration control may be different depending on the characteristics of the running surface, which may result in different battery consumption, Can also be changed depending on the running surface, thereby preventing an excessive load or a battery from being consumed, thereby increasing the life of the robot.
  • control unit 900 can predict the wheel slip of the wheel according to the material of the floor provided by the characteristic information of the running surface, when the robot displays a motion abnormality, Can be corrected.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a process in which a robot travels and performs a function based on characteristics of a running surface according to an embodiment of the present invention.
  • the sensing module 100 senses the adjacent running surface (S50) and generates characteristic information of the running surface (S51).
  • the control unit 900 stores the position and characteristic information of the running surface in the map storage unit 200 (S52). The stored information can be shared with other robots by the communication unit 500.
  • the control unit 900 can set a function to be applied in the running surface in accordance with the characteristic information of the running surface (S53). Alternatively, the control unit 900 may generate a movement path selectively including a running surface corresponding to the start and end points of the robot (S53).
  • the suction motor and the motor that rotates the main / side brush according to the material and type of the floor, Acceleration / deceleration can be separately set, and the control unit 900 can calculate the amount of battery consumption thereby to generate an effective travel route.
  • the fixed map 210 of the map storage unit 200 held by the robot includes characteristic information of the running surface, which is the bottom material information, before the robot moves, the acceleration / deceleration control of the motor is performed according to the current position of the robot Can reduce battery consumption
  • the controller 900 performs all the functions within the driving plane having the same property information as much as possible, A moving route can be created. This makes it possible to reduce time and battery consumption since there is no need to convert a function or a moving mode separately on the driving surface having the same characteristic information.
  • the robot controls the moving unit 300 and the function unit 400 according to the set function or the moving path (S54), and the robot moves according to the moving path and performs the function (S55).
  • the sensing module 100 senses the running surface adjacent to the robot while moving and generates characteristic information of the running surface (S56). This is to cope with the change in the characteristic information of the running surface. Particularly, in a space such as an airport or a terminal, installation or removal of a fixture is frequently performed on a floor such as a carpet. Therefore, when the robot moves only depending on a map, an error may occur in the characteristics of the running surface.
  • the control unit 900 updates the map storage unit 200 by comparing the characteristic information stored corresponding to the position of the running surface of the map storage unit 200 with the characteristic information of the running surface generated by sensing in S56, When the characteristic information is updated, the control unit 900 resets the function or the movement path to be applied to the characteristic information of the changed running surface (S57).
  • the function and the movement path can be reset as in S53.
  • the remaining amount of the battery of the robot can be calculated, and the movement route can be generated by reflecting the movable range of the robot, the end point to be reached by the robot or the position of the charging station. Then, the controller controls the moving unit 300 and the function unit 400 according to the reset function or the movement path (S58).
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an embodiment in which color information is combined in a map storage unit according to another embodiment of the present invention.
  • the color information is partly incorporated in the category of the characteristic information.
  • RGB color information
  • the color of the ground sensing the vision sensing unit 130 of the sensing module is stored in the map storage unit as an RGB code as 201e.
  • FIG. 13 shows an embodiment in which the category representing the material information of the running surface and the color information of the running surface are stored independently in the map storage unit 201e as the characteristic information.
  • the material and color of the bottom surface are determined using the vision sensing unit, the depth sensing unit, the light amount sensing unit, and the like, and stored in the map storage unit 200, Depending on the material.
  • the sensing material of the floor can be checked by various sensing parts.
  • the control unit 900 of the robot can generate the path of the robot in advance in accordance with the material of the running surface.
  • control unit 900 of the robot can set not only the path of the robot but also the functions that the robot should operate on a specific driving surface according to the traveling surface, thereby reducing the load of the robot or the consumption of the battery. Therefore, the operation of the robot can be controlled in advance of the method of changing the moving path or the function of the robot after feedback of the change of the running surface of the robot to the motor load of the moving part.
  • the robot can set a specific function mode according to the material of the floor based on the information of the map storage unit 200 and the list unit 230 of the robot according to the embodiment of the present invention.
  • the cleaning mode can be changed according to the material of the floor.
  • the sensing module 100 of the robot 1000 senses the floor information of the running surface sensed in the process of moving the robot in real time and updates it when it is different from the characteristic information of the running surface stored in the map, You can change the path and function.
  • a cleaning route can be created according to a floor area having a characteristic of a running surface.
  • a cleanable area can be set according to the remaining amount of the battery.
  • the control unit 900 can generate the path and function of the robot in accordance with the region to be charged and the remaining capacity of the robot.
  • the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and that all the elements within the scope of the present invention Or may be selectively coupled to one or more of them.
  • all of the components may be implemented as one independent hardware, some or all of the components may be selectively combined to perform a part or all of the functions in one or a plurality of hardware.
  • the codes and code segments constituting the computer program may be easily deduced by those skilled in the art.
  • Such a computer program can be stored in a computer-readable storage medium, readable and executed by a computer, thereby realizing an embodiment of the present invention.
  • the storage medium of the computer program includes a magnetic recording medium, an optical recording medium, and a storage medium including a semiconductor recording element.
  • a computer program embodying the present invention includes a program module that is transmitted in real time through an external device.
  • sensing module 110 100: sensing module 110:

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Abstract

본 발명은 주행면의 특성에 기반하여 주행하는 방법 및 이를 구현하는 로봇에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 주행면의 특성에 기반하여 주행하는 방법은 로봇의 센싱 모듈이 인접한 주행면을 센싱하여 주행면의 특성 정보를 생성하여 로봇의 제어부가 로봇의 맵 저장부에 주행면의 위치 및 특성 정보를 저장하는 단계, 로봇의 제어부는 주행면의 특성 정보에 대응하여 주행면에서 적용할 기능을 설정하거나 또는 로봇의 출발 및 종착 지점에 대응하여 주행면을 선택적으로 포함하는 이동 경로를 생성하는 단계, 및 설정된 기능 또는 이동 경로에 따라 제어부가 로봇의 이동부 및 기능부를 제어하는 단계를 포함한다.

Description

주행면의 특성에 기반하여 주행하는 방법 및 이를 구현하는 로봇
본 발명은 주행 지면의 특성에 기반하여 주행하는 방법 및 이를 구현하는 로봇에 관한 기술이다.
공항, 학교, 관공서, 호텔, 사무실, 공장, 체육관, 공연장과 같은 문화시설 등 인적, 물적 교류가 활발하게 발생하는 공간에서 로봇이 동작하기 위해서는 공간을 지속적으로 센싱하여 이동하는 것이 필요하다. 이 과정에서 로봇은 공간에 배치된 사물들 혹은 공간의 구조에 대한 정보를 맵 상에 저장할 수 있다.
한편, 로봇은 주행 과정에서 센싱하는 다양한 정보들에 기반하여 주행 경로를 설정할 수 있는데, 로봇이 주행할 공간의 바닥면, 즉 주행면이 가지는 다양한 특성은 로봇의 주행 방식에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 주행면을 구성하는 재질이 대리석인지 카펫인지에 따라 로봇이 달리 동작하거나 주행할 수 있다.
특히, 인적, 물적 교류가 활발하게 발생하는 공간에서의 바닥은 다양한 재질로 구성될 수 있고 카펫이나 다양한 사물들이 배치되는 경우가 빈번하게 발생하므로, 로봇의 이동 수단이 주행 지면의 다양한 변화 요소를 감지하지 못할 경우 로봇이 특정한 주행면에서 효율적으로 동작하지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 명세서에서는 로봇이 주행면의 특성에 기반하여 주행하는 방안을 제시하고자 한다.
본 명세서에서는 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 주행면에 따라 로봇이 경로를 조절하여 로봇의 배터리 소모를 줄이는 방안을 제시하고자 한다.
또한, 본 명세서에서는 주행면에 따라 로봇의 기능을 조절하여 로봇의 배터리 소모를 줄이는 방안을 제시하고자 한다.
뿐만 아니라, 본 명세서에서는 주행면에 대응하여 로봇이 효율적으로 동작할 수 있는 정보를 저장하여 이에 기반하여 로봇이 동작하는 방안을 제공하고자 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 주행면의 특성에 기반하여 주행하는 방법은 로봇의 센싱 모듈이 인접한 주행면을 센싱하여 주행면의 특성 정보를 생성하여 로봇의 제어부가 로봇의 맵 저장부에 주행면의 위치 및 특성 정보를 저장하는 단계, 로봇의 제어부는 주행면의 특성 정보에 대응하여 주행면에서 적용할 기능을 설정하거나 또는 로봇의 출발 및 종착 지점에 대응하여 주행면을 선택적으로 포함하는 이동 경로를 생성하는 단계, 및 설정된 기능 또는 이동 경로에 따라 제어부가 로봇의 이동부 및 기능부를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 주행면의 특성에 기반하여 주행하는 로봇은 로봇이 이동하는 공간의 고정 객체의 위치 및 주행면의 특성 정보를 저장하는 맵 저장부, 미리 설정된 기능을 수행하는 기능부, 로봇을 이동시키는 이동부, 로봇의 인접한 주행면을 센싱하여 주행면의 특성 정보를 생성하는 센싱 모듈; 및 주행면의 특성 정보에 대응하여 주행면에서 적용할 기능을 설정하거나 또는 로봇의 출발 및 종착 지점에 대응하여 주행면을 선택적으로 포함하는 이동 경로를 생성하며, 설정된 기능 또는 이동 경로에 따라 로봇의 이동부 및 기능부를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 실시예들을 적용할 경우, 뎁스 센싱부와 비전 센싱부, 광량 센싱부에 기반하여 주행하는 바닥면의 종류와 색을 판별할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들을 적용할 경우, 주행면의 종류와 색에 기반하여 로봇의 동작을 제어하여 로봇이 효율적으로 동작할 수 있도록 한다.
본 발명의 효과는 전술한 효과에 한정되지 않으며, 본 발명의 당업자들은 본 발명의 구성에서 본 발명의 다양한 효과를 쉽게 도출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 로봇의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 로봇이 주행 과정에서 주행면의 특성을 취득하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 고정맵의 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 고정맵에 저장되는 정보들의 특성 정보 및 이들의 범주를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 리스트부의 구성을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇의 동작 과정을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 로봇이 주행 공간의 주행면의 특성 정보를 센싱하는 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 로봇이 주행 공간의 주행면의 특성에 기반하여 이동 경로 및 기능부의 기능을 설정하는 도면이다.
도 9는 도 8의 210b에 기반하여 이동 경로를 생성하는 실시예를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 로봇이 주행 공간에서 주행면의 재질과 분포에 따라 동작하는 실시예를 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 특성 정보의 차이로 구역이 나뉘어지는 경계 영역에서의 기능을 보여주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 로봇이 주행면의 특성에 기반하여 주행하며 기능을 수행하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 13은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 맵 저장부에 색상 정보가 결합된 실시예를 보여주는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 발명을 구현함에 있어서 설명의 편의를 위하여 구성요소를 세분화하여 설명할 수 있으나, 이들 구성요소가 하나의 장치 또는 모듈 내에 구현될 수도 있고, 혹은 하나의 구성요소가 다수의 장치 또는 모듈들에 나뉘어져서 구현될 수도 있다.
이하, 본 명세서에서 로봇은 특정한 목적(청소, 보안, 모니터링, 안내 등)을 가지거나 혹은 로봇이 이동하는 공간의 특성에 따른 기능을 제공하며 이동하는 장치를 포함한다. 따라서, 본 명세서에서의 로봇은 소정의 정보와 센서를 이용하여 이동할 수 있는 이동수단을 보유하며 소정의 기능을 제공하는 장치를 통칭한다.
또한 본 명세서에서의 로봇은 특정한 공간 내에서 이동하는 과정에서 주행면의 특성을 센싱하여 로봇의 기능을 제어할 수 있다. 예를 들어 제1주행면에서는 제1기능을 수행하고, 제2주행면에서는 제2기능을 수행하며 이러한 기능은 각 주행면이 가지는 특성에 기반하여 구별될 수 있다. 주행면의 특성이란, 주행면이 가지는 물질적인 구성요소가 주행면 상의 로봇의 이동이나 기능 실행에 영향을 미치는 경우 이를 주행면의 특성으로 설정한다. 그 결과 로봇은 주행면의 특성에 기반하여 이동 또는 기능 실행을 제어할 수 있다.
본 명세서에서 로봇은 맵을 보유하면서 이동할 수 있다. 맵은 공간에서 이동하지 않는 것으로 확인된 고정된 벽, 계단 등 고정 객체에 대한 정보를 의미한다. 또한, 주기적으로 배치되는 동적인 객체들에 대한 정보도 맵 상에 저장될 수 있다. 일 실시예로 로봇의 진행 방향을 기준으로 일정한 범위 내에 배치된 장애물들에 대한 정보도 맵 상에 저장될 수 있다. 이 경우, 전술한 고정 객체가 저장되는 맵과 달리 임시적으로 장애물들의 정보가 맵에 등록되고 이후 로봇이 이동한 후 맵에서 제거될 수 있다.
또한, 로봇은 맵 상에서 고정 객체가 배치되지 않은 영역, 즉 로봇이 진입할 수 있도록 바닥에 별도의 장애물이 설치되지 않은 공간에 대해서는 주행면인 바닥(지면)의 상태 정보인 주행면 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 주행면 정보의 일 실시예로 바닥의 재질에 대한 정보를 포함한다. 바닥의 재질에 대한 정보의 일 실시예로는 뎁스 센싱부 또는 비전 센싱부가 실시간으로 검출하는 바닥의 카펫, 대리석의 재질 등이 포함될 수 있다. 그리고 주행면에 배치된 장애물을 파악하여 로봇이 진입할 수 있는지 여부를 파악할 수 있다.
정리하면, 특성 정보는 주행면의 재질 정보 또는 색상 정보 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
로봇의 맵 상에 저장할 수 있는 주행면 정보로는 바닥의 재질, 바닥의 색상, 혹은 바닥의 종류에 대한 정보를 저장할 수 있다. 또는 바닥의 재질이나 기타 로봇의 주행 또는 로봇의 기능 수행에 영향을 미치는 특성을 범주(카테고리)로 하는 특성 정보를 맵 상에 저장할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 로봇의 구성을 보여주는 도면이다. 도 1에서는 로봇의 구성을 계층적으로 구성하고 있으나, 이는 로봇의 구성요소들을 논리적으로 나타낸 것에 의해서이며, 물리적 구성은 이와 다를 수 있다. 하나의 물리적 구성요소에 다수의 논리적 구성요소가 포함되거나, 다수의 물리적 구성요소가 하나의 논리적 구성요소를 구현할 수 있다. 또한, 반드시 도 1의 계층이 유지될 필요는 없다.
센싱 모듈(100)는 외부의 객체들을 센싱하여 센싱한 정보를 제어부(900)에게 제공한다. 일 실시예로 센싱 모듈(100)는 로봇의 현재 위치에서 벽, 유리, 금속성 문 등 외부 객체들의 재질과 거리를 신호의 강도(intensity)와 반사된 시간(속도)로 산출하는 라이다(Lidar) 센싱부(110)를 포함할 수 있다. 또한, 센싱 모듈(100)는 로봇과 외부 객체와의 뎁스 정보를 산출하는 뎁스 센싱부(120) 및 비전 센싱부(130)를 더 포함할 수 있다.
뎁스 센싱부(120)는 뎁스 카메라를 포함할 수 있다. 뎁스 센싱부(120)는 로봇과 외부 객체 사이의 거리를 판단할 수 있도록 하는데, 특히 라이다 센싱부(110)와 결합하여 외부 객체와 로봇 사이의 거리의 센싱 정확도를 높일 수 있다. 뎁스 센싱부(120)는 로봇의 주행 방향의 주행면의 뎁스 정보를 산출할 수 있다.
비전 센싱부(130)는 카메라를 포함할 수 있다. 비전 센싱부(130)는 로봇의 주변의 객체들의 이미지를 촬영할 수 있다. 로봇은 고정 객체와 같이 변화가 많지 않은 이미지와 이동 객체가 배치된 이미지를 구분하여 외부의 객체가 이동 객체인지를 식별할 수 있다. 또한 비전 센싱부(130)는 바닥의 재질과 같은 주행면의 특성을 센싱하여 제어부(900)가 맵에 저장하였던 주행면 정보와 비교할 수 있도록 한다.
추가적으로 센싱 모듈(100)는 로봇(1000)으로부터 일정 거리 내에 배치된 객체들의 존재 여부를 센싱하는 초음파 센싱부(140)를 포함할 수 있다. 초음파 센싱부(140)는 로봇(1000)으로부터 일정 거리 내에 사물들이 존재하는지를 판단한 정보를 제공한다.
또한, 광량 센싱부(145)는 로봇의 하단에 배치되어 바닥의 빛의 반사량을 확인하여 주행면의 특성, 예를 들어 재질(알루미늄인지, 카펫인지 등)에 대한 정보를 생성할 수 있도록 한다.
그 외에도 열감지 센싱부 등을 일 실시예로 하는 보조 센싱부(149)가 다수 배치될 수 있다. 이들 보조 센싱부들은 맵을 생성하거나 외부 객체를 센싱하는데 필요한 보조적인 센싱 정보를 제공한다. 또한, 이들 보조 센싱부들 역시 로봇이 주행함에 있어 주행면의 특성을 센싱하여 정보를 제공한다.
센싱 데이터 분석부(150)는 다수의 센싱부들이 센싱한 정보들을 분석하여 이를 제어부(900)에게 전달한다. 예를 들어 다수의 센싱부들에 의해 주행면의 특성이 변화할 경우, 해당 객체의 특성과 거리에 대한 정보를 각각의 센싱부가 제공할 수 있다. 센싱 데이터 분석부(150)는 이들의 값을 조합하여 산출하여 주행면의 특성 정보를 제어부(900)에게 전달할 수 있다.
특히, 센싱 데이터 분석부(150)를 포함한 센싱 모듈(100)이 제공하는 정보는 제어부(900)에 제공되어 제어부(900)가 로봇의 주행 방향에 배치된 주행면을 분석하여 평면인지 여부 혹은 장애물이 배치되었는지 여부, 혹은 주행면의 특성 등을 분석할 수 있다.
즉, 센싱 모듈(100)은 로봇의 인접한 주행면을 센싱하여 주행면의 특성 정보를 생성할 수 있다. 그리고 센싱 모듈(100)은 로봇의 주변의 장애물을 센싱할 수 있다. 인접한 주행면이란 로봇의 이동 속도 및 센싱 거리 등에 따라 다양하게 설정될 수 있는데, 로봇이 이동하며 센싱한 결과를 반영하여 이동 경로를 바꾸는데 있어 충분한 거리에 있는 주행면을 일 실시예로 한다.
맵 저장부(200)는 로봇이 이동하는 공간에 배치되는 객체들의 정보를 저장한다. 맵 저장부(200)는 로봇이 이동하는 전체 공간에 배치되는 객체들 중에서 변동이 없거나 혹은 고정되어 배치되는 고정 객체들에 대한 정보를 저장하는 고정맵(210)을 포함한다. 고정맵(210)은 공간에 따라 필수적으로 하나가 포함될 수 있다. 고정맵(210)은 해당 공간에서 가장 변동이 낮은 객체들만 배치된 것이므로, 로봇이 해당 공간을 이동할 경우 고정맵(210)에서 지시하는 객체들보다는 더 많은 객체를 센싱할 수 있다.
고정맵(210)은 고정 객체들의 위치 정보를 필수적으로 저장하며, 추가적으로 고정 객체들의 특성, 예를 들어 재질 정보, 색상 정보, 혹은 기타 높이 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 고정맵(210)에는 객체가 배치되지 않은 공간의 주행면 정보도 함께 포함될 수 있다. 이러한 추가적인 정보들은 고정 객체들에 변동 사항이 발생한 경우 로봇이 보다 쉽게 확인할 수 있도록 한다.
또한 로봇은 이동하는 과정에서 주변을 센싱하여 일정한 범위 내에 장애물이 있는지를 표시하는 임시맵(220)을 생성하여 이에 기반하여 이동할 수 있다. 임시맵(220)은 해당 공간을 통과한 뒤에는 삭제하고 새로운 임시맵(220)을 생성할 수 있다. 또한 맵 저장부(200)는 리스트 저장부(230)를 포함할 수 있다. 이는 로봇의 센싱 모듈(100) 및 제어부(900)가 센싱 및 판단한 주행면의 특성 정보들 중에서 카펫이 배치된 영역에 대한 리스트, 마룻바닥이 배치된 영역에 대한 리스트가 별도로 리스트 저장부(230)에 저장될 수 있다. 또는 미끄럼 방지 패드가 배치된 영역에 대한 리스트가 별도로 리스트 저장부(230)에 저장될 수 있다. 로봇은 리스트 저장부(230)에 저장된 특정 범주들의 주행면들의 영역을 이동 경로를 생성하는 과정에 반영할 수 있다. 특히, 로봇이 특정한 기능을 수행함에 있어서 특정 주행면이 배터리를 많이 사용하는 영역인 경우 또는 특정 기능이 필요한 주행면인 경우 이동 경로를 이에 적합하게 생성할 수 있다.
정리하면, 맵 저장부(200)는 로봇이 이동하는 공간의 고정 객체의 위치 및 주행면의 특성 정보를 저장한다.
이동부(300)는 바퀴와 같이 로봇(1000)을 이동시키는 수단으로, 제어부(900)의 제어에 따라 로봇(1000)을 이동시킨다. 이때, 제어부(900)는 맵 저장부(200)에 저장된 영역에서 로봇(1000)의 현재 위치를 확인하여 이동부(300)에 이동 신호를 제공할 수 있다. 제어부(900)는 맵 저장부(200)에 저장된 다양한 정보들을 이용하여 경로를 실시간으로 생성하거나 혹은 이동 과정에서 경로를 생성할 수 있다.
이동부(300)는 휠슬립(Wheel Slip) 감지부(310)를 더 포함할 수 있는데, 이는 이동부(300)가 바퀴를 포함하는 구성에서 바퀴가 미끄러지는 것을 감지하는 기능을 제공한다.
기능부(400)는 로봇의 특화된 기능, 즉 미리 설정된 기능을 수행하는 구성요소이다. 예를 들어, 청소 로봇인 경우 기능부(400)는 청소에 필요한 구성요소를 포함한다. 안내 로봇인 경우 기능부(400)는 안내에 필요한 구성요소를 포함한다. 보안 로봇인 경우 기능부(400)는 보안에 필요한 구성요소를 포함한다.
기능부(400)는 로봇이 제공하는 기능에 따라 다양한 구성요소를 포함할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 통신부(500)는 로봇이 취득한 정보를 외부의 서버 또는 다른 로봇들에게 전송하거나 혹은 전술한 서버 또는 다른 로봇으로부터 정보를 수신하는 기능을 제공한다.
로봇(1000)의 제어부(900)는 맵 저장부(200)의 맵을 생성하거나 업데이트할 수 있다. 또한, 제어부(900)는 주행 과정에서 센싱 모듈(100)이 제공하는 객체의 정보, 특히 주행면의 특성을 식별하여 로봇(1000)의 주행 및 로봇(1000)의 기능부(400)의 동작 방식을 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 로봇이 주행 과정에서 주행면의 특성을 취득하는 과정을 보여주는 도면이다.
로봇은 주행하는 과정(S10)에서 주행면의 뎁스 데이터와 비전 데이터를 취합한다(S11, S12). 뎁스 센싱부(120) 및 비전 센싱부(130)가 로봇의 전후방 혹은 주변의 뎁스값 및 영상을 센싱하여 뎁스 데이터와 비전 데이터를 산출할 수 있다. 제어부(900)는 취합된 뎁스 데이터에서 뎁스 값의 차이가 발생하는지를 확인한다(S13). 만약 뎁스 값이 균일하다면 바닥이 평평한 면일 수 있다. 반면 뎁스 값이 균일하지 않거나 증가 및 감소를 반복한다면, 바닥의 마찰력이 변화가 있는 경우 혹은 카펫이 배치된 경우로 확인할 수 있다.
또한, 제어부(900)는 취합된 비전 데이터에서 주행면의 재질이나 색상 등의 변화가 발생하는지 여부를 확인한다(S14). 재질이나 색상은 비전 데이터에서 특정한 경계선을 가지며 변화하는 지점을 통해 확인할 수 있다.
즉, S13 및 S14에서 제어부(900)는 뎁스 데이터를 이용하여 바닥의 마찰력을 판단하고 카펫의 종류를 확인할 수 있다. 카펫의 종류나 길이에 따라 뎁스 데이터의 차이가 발생할 수 있다. 또한, 제어부(900)는 비전 데이터를 이용하여 카펫과 대리석 등의 재질이 다른 주행면을 판단할 수 있다. 또한 제어부(900)는 비전 데이터에서 산출되는 색상으로도 상이한 재질의 주행면을 판단할 수 있다.
S13 및 S14의 변화 상황을 취합하여 제어부(900)는 주행면의 특성 변화가 발생한 것으로 판단된 영역의 글로벌 좌표를 산출하여 맵을 업데이트한다(S15). 맵에는 고정 객체와 이동 객체가 표시될 수 있으며, 객체가 없는 주행면에서는 주행면의 특성에 대한 정보가 저장되는데, 로봇의 주행 과정에서 주행면의 특성이 업데이트 되거나 혹은 새로운 특성 정보가 반영될 수 있다.
또한, 로봇의 하단부에 배치되는 광량 센싱부(145)는 로봇이 주행하는 영역의 주행면에서 특정한 파장대의 빛을 발사하여 입사하는 빛의 양을 측정할 수 있으며, 제어부는 광량 센싱부(145)가 센싱한 빛의 양에 기반하여 주행면의 특성을 판단한다(S16). 그리고 제어부는 광량 센싱부의 센싱 값에 기반하여 맵과 상이한 주행면의 특성 정보가 확인되면 맵에 업데이트한다(S17).
맵 업데이트의 일 실시예로, 대규모 인원들이 이동하는 공간의 바닥이 통상적으로 대리석으로 구성되는 것을 예시로 살펴본다. 센싱된 정보에 기반하여 제어부(900)는 대리석이 아닌 다른 재질(카펫, 마루바닥)의 면적을 알 수 있는 지점의 글로벌 좌표를 산출할 수 있다. 그리고 상이한 재질을 가지는 영역에 대응하여 각 영역의 주행면의 재질 정보를 맵에 저장할 수 있으며, 또한 맵 저장부(200)는 카펫이 배치된 영역에 대한 리스트 혹은 마루 바닥을 가지는 영역에 대한 리스트를 별도로 생성하여 맵 저장부(200)의 리스트 저장부(230)에 저장할 수 있다.
제어부(900)는 주행면의 특성에 따라 기능을 수행하도록 이동 경로를 설정한다(S18). 예를 들어, 로봇(1000)이 청소 로봇인 경우, 청소 모드에 따라 흡입 모드를 자주 변경해야 할 경우, 청소모드 변경이 필요한 구간을 마지막에 청소하여 배터리 절약을 유도할 수 있다. 특히, 대면적 운용 로봇의 경우, 가정용과 다르게 많은 종류의 바닥이 혼재해있고, 배터리 부족시, 도킹지역까지 돌아오는 상황에서 발생할 돌발상황을 대비하여 배터리의 효율적인 사용이 더욱 요구된다는 점에서, 도 2의 실시예와 같이 주행면의 특성을 산출하고 이에 따라 이동 경로를 설정하여 로봇이 효율적으로 동작할 수 있도록 한다.
제어부(900)는 맵 저장부(200)에 저장된 정보를 확인하며 주행면의 특성이 변경되거나 특정한 기능을 요구하는 영역과 그렇지 않은 영역들, 예를 들어 배터리 소모가 큰 영역과 그렇지 않은 영역들로 구분할 수 있다. 구분에 기반하여 로봇의 제어부(900)는 영역에서의 기능 혹은 배터리 소모량의 기준에 따라 이동 경로를 생성할 수 있다(S18). 이동 경로를 생성하는 일 실시예로, 배터리 소모량이 많은 영역을 우선적으로 이동 경로에 포함시킬 수 있다. 또는 배터리 소모량이 많은 기능을 수행하는 영역을 우선적으로 이동 경로에 포함시킬 수 있다.
또한, 로봇이 충전할 수 있는 영역과 배터리 소모량이 많은 공간 혹은 그러한 기능을 필요로 하는 공간과의 거리에 기반하여 배터리 소모량이 많은 기능을 수행한 후 로봇이 충분히 충전 공간으로 이동하도록 제어할 수 있다.
또한, 지속적으로 로봇은 이동 경로에 따라 이동하여 기능을 수행하며 제어부는 주행면의 업데이트 상황을 확인한다(S13). 주행면의 특성 정보를 센싱하여 이에 기반하여 업데이트된 경우 새로이 업데이트된 특성 정보에 따라 이동 경로를 변경하거나 기능을 변경하는 등의 주행면 업데이트 대응 동작을 수행함은 앞서 살펴보았다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 고정맵의 구성을 보여주는 도면이다.
고정맵(210a)은 일종의 비트맵과 같이 구성할 수 있다. 이미지 파일의 비트맵에서 각 비트가 하나의 단위 영역을 나타내도록 구성할 수 있다. 각 단위 영역은 좌측 하단을 (0, 0)으로, 우측 상단을 (19, 19)로 지시할 수 있다. 또한, 도 3의 210a은 20x20 구조의 데이터 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 각 위치에 대해 객체가 배치되는지 여부에 대한 정보를 포함할 수 있다. 일종의 행렬과 같이 정보를 배치하고, 고정 객체가 배치되는 경우에는 해당 행렬의 값을 미리 설정된 값으로 설정할 수 있다.
또한, 고정맵(210a)에는 고정 객체들에 대한 특성 정보를 저장할 수 있는데, 객체에 대한 특성 정보는 범주로 분류하여 구분하여 고정맵(210a)에 저장될 수 있다. 도 3의 고정맵(210a)에서 검은 색으로 표시된 부분(211)은 콘트리트와 같이 빛이 전혀 투과하지 않는 재질의 객체를 나타낸다. 이는 범주 99에 해당하는 것으로 저장할 수 있다.
한편 212에서 지시하는 부분은 반투명 유리와 같이 빛이 일부 투과되고 일부 반사되는 재질의 객체를 나타낸다. 범주 97에 해당하는 것으로 저장할 수 있다. 또한, 213에서 지시하는 부분은 유리와 같이 빛의 투과도가 높은 재질의 객체를 나타낸다. 범주 93에 해당하는 것으로 저장할 수 있다.
즉, 도 3의 고정맵(210a)은 20x20의 비트맵 공간 중에서 각 공간의 객체 특성의 범주를 저장할 수 있다. 이는 20x20 행렬에 빈 공간을 지시하는 값(0) 또는 특정한 고정 객체의 특성 정보(범주 93, 97, 99 등)를 포함시킬 수 있다. 객체들의 특성 정보는 이들의 재질, 컬러, 혹은 고정성 등을 반영한 것으로, 이들 특성 정보는 이동 객체에도 적용할 수 있다.
객체들의 특성 정보는 구현 방식에 따라 다양하며 특정한 숫자에 본 발명이 한정되지 않는다.
한편, 고정 객체가 아닌 빈 공간에 대해서는 주행면에 대한 특성 정보를 입력할 수 있다. 주행면의 정보는 컬러, 재질, 혹은 해당 주행면에서 수행하는데 필요한 기능의 정보 등을 포함한다. 주행면의 종류는 전술한 요소들에 의해 분류될 수 있다. 주행면의 정보는 고정맵(210a)에 저장할 수 있도록 일종의 범주화된 정보를 저장하고, 이들 범주에 대한 정보는 별도로 구성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 고정맵에 저장되는 정보들의 특성 정보 및 이들의 범주를 보여주는 도면이다.
201a는 고정 객체에 할당가능한 특성정보의 범주와 주행면에 할당가능한 특성정보의 범주를 범위로 제시하고 있다. 201b는 보다 상세히 객체의 재질에 따라 범주를 달리 설정한 예이다. 201b는 라이다 센싱부(110)를 이용하여 신호의 반사 강도로 재질 특성을 특성정보의 실시예로 범주에 반영한 것이며, 이외에도 다른 센싱부들이 센싱한 값에 따라 재질과 컬러 특성을 반영할 수도 있다.
고정 객체와 주행면의 특성에 따라서 나눈 후 각 주행면에 적용되는 기능 정보를 201c와 같이 구성할 수 있다. 예를 들어 대리석 지면(특성 정보가 "7")인 경우 미끄럼 방지(Anti_Slip) 기능이 필요한 것으로 설정될 수 있다. 또한 유리 지면(특성 정보가 5)인 경우 충격 방지(Anti_Shock) 기능이 필요한 것으로 설정될 수 있다.
만약 대리석 지면(특성 정보가 7)이 미끄럼 방지 기능으로 설정될 경우 대리석 지면은 바퀴의 미끄러짐이 발생할 가능성이 높음을 의미한다. 따라서, 제어부(900)가 휠슬립 감지부(310)를 제어하여 이동부(300)의 휠 슬립을 확인한 경우에 제어부(900)는 다음과 같이 위치를 재조정할 수 있다. 즉, 제어부(900)는 로봇의 현재 위치를 기준으로 인접하여 배치된 주행면의 특성 정보가 휠 슬립을 포함하는 경우, 제어부(900)는 맵 저장부(200)에 저장된 주행면의 위치에 기반하여 로봇의 위치를 재조정할 수 있다. 예를 들어, 로봇이 (5, 2)에 위치한 것으로 제어부(900)가 위치를 카운팅하는 상황에서 "3" 범주의 바닥에서는 발생할 수 없는 휠 슬립이 발생한 경우 로봇의 제어부(900)는 현재 위치가 (5, 2)가 아닌 (5, 3)이 될 수 있음을 확인하고 주변을 센싱하여 위치를 재조정할 수 있다.
마찬가지로 카펫 지면인 것으로 확인된 영역 중에서 회색인 카펫(특성 정보가 3)에서 로봇이 청소 로봇인 경우 흡입파워를 1단계(Suction_Power1) 기능이 필요한 것으로 설정될 수 있다. 적색 카펫(특성 정보가 1)에서 로봇이 청소 로봇인 경우 흡입파워를 1단계(Suction_Power2) 기능이 필요한 것으로 설정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 리스트부의 구성을 보여주는 도면이다. 리스트부(230a)는 범주 1, 3, 5에 해당하는 주행면의 위치들을 나타낸다. 시리얼 번호(Serial)은 하나의 영역으로 구분되는 주행면을 식별하는 정보이다. 범주는 해당 주행면이 가지는 특성 정보의 범주를 제시한다. 영역 정보는 하나의 영역의 위치를 구분하기 위한 것으로 도 3의 맵 상에서의 좌하단 위치 및 우상단 위치를 표시한 것이다. 도 5는 주행면의 대부분을 차지하는 "7" 범주에 대한 정보는 리스트부(230a)에 포함시키지 않았다. 이는 일종의 주행면의 디폴트 값이기 때문에 별도의 정보를 작성하지 않아도 그 외의 다른 주행면들과 구별될 수 있기 때문이다.
도 2 내지 도 5에서 살펴본 바와 같이, 로봇이 보유한 맵 정보에 주행면인 바닥의 재질, 종류, 색 정보 등 특성 정보를 함께 저장하고, 맵에 저장하는 주행면의 특성 정보를 글로벌 좌표로 변환하여 리스트부(230)에 특정 구간의 주행면의 특성 정보를 저장할 수 있다. 여기서 주행면의 재질과 종류, 색상 정보는 뎁스 센싱부(120)와 비전 센싱부(130), 그리고 로봇 하단의 광량 센싱부(145)를 이용하여 취득할 수 있다.
일 실시예로 비전 센싱부(130)는 공항에 존재하는 카펫 등의 정보를 데이터베이스로 구축하여 제어부(900)는 비전 센싱부(130)로 입력되는 정보와 데이터베이스에 저장된 정보들과 비교하여 판별할 수 있고, 또한, 딥 러닝(Deep learning)등을 활용하여 판별할 수도 있다. 예를 들어, 로봇(1000)이 비전 센싱부(130)를 이용하여 입력된 정보들이 누적되며 다른 센싱부들이 센싱한 값과 비교하여 제어부(900)는 카펫인지, 유리인지, 대리석인지 등을 구분할 수 있다.
한편, 뎁스 센싱부(120)는 바닥의 재질과 색에 따라 반사되는 값의 차이가 다르기 때문에, 미리 로봇이 운용하는 공간에 고정적으로 존재하는 바닥 정보와 유동적으로 생겼다 없어지는 바닥 정보를 입력하고 로봇이 운용함으로써, 제어부(900)는 뎁스 센싱부(120)를 통하여 입력되는 실시간 데이터를 주행면의 종류와 색과 비교할 수 있으며 해당 주행면의 특성 정보를 판단할 수도 있다.
또한, 광량 센싱부(145)는 발사한 IR이 돌아오는 양을 측정하는 센서인데, 이를 활용하면, 주행면의 특성을 보다 상세히 확인할 수 있다. 일 실시예로, 빛의 반사량이 높은 알루미늄 종류의 재질인지, 빛이 반사가 잘 되지 않는 어두운 카펫 종류인지 등의 판별이 광량 센싱부(145)가 센싱한 값에 따라 제어부(900)가 판단할 수 있으며, 같은 카펫이라도 색에 따라 반사량이 달라 측정값으로 바닥의 색 판단도 가능하다. 이에 따라, 동일한 카펫이라도 특성 정보의 범주가 상이하게 저장되는 것은 도 3에서 살펴보았다.
도 2 내지 도 5는 다양한 센싱부가 센싱한 주행면의 정보를 맵 저장부(200)에 저장한 것을 보여준다. 또한, 로봇이 주행하는 과정에서 대리석 등 고정된 바닥이 아닌 카펫 등은 때에 따라 배치될 수도 혹은 배치 후 제거될 수도 있다. 따라서, 로봇은 실시간으로 이동하는 과정에서 주변의 바닥면, 즉 주행면에 대한 정보를 반영하는 임시맵을 생성하고, 이를 맵과 비교하여 맵을 업데이트할 수 있다. 로봇 또는 로봇의 제어부(900)는 특히 카펫과 같이 자주 그 배치가 변경되는 주행면에 대해서는 맵을 업데이트하여 관리할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇의 동작 과정을 보여주는 도면이다. 제어부(900)는 청소 구역을 지정한다(S20). 청소 구역에는 주행면이 상이한 영역들이 하나 이상 배치될 수 있다. 따라서, 청소 구역에서의 이동 경로를 제어부(900)가 1차적으로 미리 설정할 수 있다.
다음으로 기능부(400)가 청소 기능을 활성화한다(S21). 이후 센싱 모듈(100)과 제어부(900)는 청소를 수행할 것으로 지정된 구역의 바닥, 즉 주행면의 재질을 분석한다(S22). 분석 과정에서, 제어부(900)는 일차적으로 맵 저장부(200)에 저장된 고정맵(210)과 임시맵(220)을 참조하여 장애물이 배치되어 있는지를 확인할 수 있다. 또한, 제어부(900)는 리스트부(230) 및 도 4의 특성 정보를 이용하여 바닥 재질의 정보를 확인할 수 있다. 한편, 센싱 모듈(100)이 실시간으로 센싱하는 정보들, 즉 주행면의 색상과 뎁스 정보에 기반하여 바닥의 재질, 즉 주행면의 특성 정보를 제어부(900)가 산출할 수 있다.
그리고 제어부(900)는 배터리의 잔량과 해당 구역의 바닥 재질, 즉 주행면의 특성 정보에 기반하여 모터 손상 가능성을 산출하여 최단 시간에 따라 청소 가능한 기능의 선별과 구역별 혹은 기능별 우선 순위를 결정한다(S23).
S23의 결정을 보다 상세히 살펴보면, 현재 배터리 잔량으로 할당된 모든 구역이 청소가 가능한지를 확인한다. 만약 가능한 경우에는 모든 구역의 청소를 위한 경로를 설정할 수 있다. 반면, 배터리 잔량이 부족한 경우 일부 구역의 청소를 위한 경로를 설정할 수 있다. 혹은 배터리 소모가 많은 주행면의 특성 정보에 대응하는 영역에서는 제어부(900)가 기능부(400)를 제어하여 일부 기능을 생략하여 동작하도록 설정할 수 있다.
또한, 기능부(400)가 청소 기능을 제공하며 특정한 모터를 이용하여 흡입 또는 브러싱 기능을 제공할 경우, 주행면의 특성 정보에 따라 흡입이나 브러싱 기능을 수행하는 과정에서 과도하게 모터를 동작시키는 경우, 이를 조절할 수 있다. 일 실시예로 카페트나 요철이 있는 것으로 특성 정보가 저장된 주행면에서는 흡입 기능을 중단하거나 브러싱 회전 속도를 낮추는 등 제어부(900)가 기능부(400)를 제어할 수 있다. 물론, 카페트 및 요철에서 오히려 흡입 파워를 높이거나 브러싱 회전 속도를 높이는 기능 제어도 가능하다. 뿐만 아니라, 지정된 청소 구역 내의 주행면의 특성 정보가 하나가 아닌 다수인 경우 이들 주행면의 특성 정보에 대응하는 기능의 종류에 따라 최단 시간으로 주행하거나 기능하는 경로를 산출할 수 있다. S23의 실시예로 주행면의 특성 정보에 대응하여 로봇이 수행하는 기능을 변경하거나 조절할 수 있다. 혹은 S23의 실시예로 로봇의 속도가 높아지거나 낮아지게 하는 특성 정보에 대응하는 주행면에서 로봇의 이동 경로를 새로이 산출할 수 있다.
S23의 결정에 따라 제어부(900)는 기능부(400)의 동작에 따른 특정한 청소 모드를 결정하고, 이동 경로와 구역별 순서를 결정한 후(S24), 기능부(400)가 청소를 시작한다(S25).
청소를 시작하는 과정에서 주행면의 특성 정보가 미리 설정된 정보 또는 맵 저장부(200)에 저장된 것과 상이할 경우, S22 내지 S25의 과정을 제어부(900)의 제어에 따라 반복할 수 있다.
전술한 발명의 실시예를 살펴보면, 로봇의 맵 저장부(200)에 저장된 고정맵(210)에 주행면의 바닥 재질과 종류, 색 정보 등을 특성 정보로 저장하여, 이에 기반하여 로봇이 이동하거나 기능을 수행함에 있어서 배터리 소모를 줄이고 기능 수행을 위한 모터 손상을 방지할 수 있다. 즉, 로봇이 전체 공간의 주행면의 바닥이 가지는 특성 정보를 반영하여 로봇의 이동 경로와 청소, 보안 등의 수행 기능의 종류를 설정할 수 있으므로 로봇이 보다 효율적으로 이동할 수 있도록 한다. 뿐만 아니라, 로봇은 이동 과정에서 뎁스 센싱부(120), 비전 센싱부(130) 또는 광량 센싱부(145)를 이용하여 주행면의 재질과 종류, 색을 판단할 뿐만 아니라 맵 저장부(200)에 저장된 주행면의 특성 정보와 상이한 경우 이를 반영하여 실시간으로 이동 경로와 수행 기능을 재설정하여 실시간으로 주행면의 변경 상황에 대응할 수 있다.
로봇이 특정한 공간의 맵에 최초로 배치될 경우 전체 공간에 대한 맵을 보유하지 않을 수 있다. 이 경우, 로봇은 전체 공간을 주행하며 맵을 생성하며 또한 동시에 주행면의 특성을 센싱하여 특성 정보로 맵 저장부(200)에 저장할 수 있다.
또는 통신부(500)를 통해 다른 장치로부터 주행 공간에 대한 맵을 수신할 수 있다. 이 과정에서 주행 공간의 고정객체, 주행면의 특성 정보도 함께 수신할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 로봇이 주행 공간의 주행면의 특성 정보를 센싱하는 상태를 도시한 도면이다. 도 7은 맵 저장부(200)에 별도의 맵이 생성되지 않은 상태에서 적용할 수 있다. 도 7은 로봇의 센싱 모듈이 인접한 주행면을 센싱하여 주행면의 특성 정보를 생성하여 맵 상에 저장하는 과정을 보여준다.
맵이 생성되지 않은 초기 상태(S30)에서는 로봇이 공간을 주행하며 외부의 객체(장애물)을 센싱한다. 또한 이 과정에서 바닥, 즉 주행면을 센싱한다.
보다 상세히, 로봇은 초기 상태(S30)에서 주행 상태(S31)에 진입하여 주행하는 과정에서 주변의 객체와 바닥의 상태를 센싱하는 상태에 진입한다(S32). 일 실시예로, 라이다 센싱부(110)는 외부의 장애물을 검출하는데, 검출한 장애물의 위치를 맵 상에 업데이트한다(S33). 그리고 뎁스 센싱부(120), 비전 센싱부(130) 또는 광량 센싱부(145)를 이용하여 주행면의 재질과 종류, 색을 센싱하여 주행면 특성 정보를 업데이트한다(S34).
즉, S34에서 특성 정보를 생성하기 위해 센싱 모듈(100)이 주행면의 색상을 센싱할 수 있으며, 제어부(900)는 주행면의 색상을 특성 정보로 맵 저장부에 저장할 수 있다. 색상 정보는 도 4와 같이 카펫-녹색과 같이 재질과 하나의 셋트로 저장될 수도 있고 색상 정보가 별도로 저장될 수 있다. 도 13을 참조한다.
S31 내지 S34 상태에서 로봇이 전체 공간의 맵을 완성한 것으로 확인되면 고정맵 생성을 완료한다(S35). 전체 공간의 맵 완성은 로봇이 출발했던 지점과 동일한 지점으로 리턴하되 로봇이 생성한 맵이 로봇이 주행할 공간의 개략적인 아웃라인과 유사하거나 오차 범위 내에 동일할 경우 고정맵의 생성이 완료된 것으로 판단할 수 있다. 그렇지 않을 경우, 로봇은 다시 주행 상태(S31)에서 지속하여 외부의 객체 및 주행면을 센싱하여 장애물과 주행면의 특성 정보를 업데이트 할 수 있다.
S35 단계를 완료한 후, 제어부(900)는 리스트부(230)를 생성할 수 있다(S36). 도 5에서 살펴본 바와 같이 주행면의 특성 정보의 범주에 따라 공통된 영역들을 산출할 수 있다. 이들 영역 정보는 로봇이 주행하는 과정에서 이동 경로와 기능을 선택하는데 있어 기준이 된다.
도 7의 과정을 정리하면, 로봇의 센싱 모듈은 이동 과정에서 인접한 주행면(예를 들어 로봇을 중심으로 1미터 혹은 2미터 이내의 일정한 범위 내)의 특성 정보를 생성할 수 있으며, 생성한 정보는 도 4와 같이 미리 범주화된 특성 정보 혹은 새로이 생성한 특성 정보에 대응하여 도 3과 같이 맵 상의 각 주행면의 위치에 특성 정보를 지시하는 값으로 저장될 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예와 같이 공항과 같은 대면적에서 이동 및 기능을 수행하는 로봇(예를 들어 청소 로봇 또는 보안 로봇, 안내 로봇 등)의 경우, 바닥의 종류에 따라 로봇의 특정한 기능 모드(청소 모드, 안내 모드, 주행 속도 등)를 변경하여 효율적인 배터리 소모를 관리할 수 있다.
바닥의 종류에 따라 장애물 검출을 하기 위해 사용하는 뎁스 센싱부(120)의 경우 캘리브레이션(Calibration) 계수가 달라질 수 있으므로, 비전 센싱부(130) 및 광량 센싱부(145)를 사용하여 로봇이 보유한 전체 맵에 바닥의 종류 및 색 정보를 함께 저장할 수 있으며 로봇은 이에 기반하여 경로를 생성하고 기능을 선택적으로 수행할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 로봇이 주행 공간의 주행면의 특성에 기반하여 이동 경로 및 기능부의 기능을 설정하는 도면이다. 210b는 R은 로봇의 현재 위치를, C는 충전 위치를, 그리고 "3"은 카펫-Gray가 배치된 주행면을 표시하고 있다. 카펫-Gray는 기능부의 기능 중에서 "Suction_Power1"을 사용하며 이는 배터리의 소모를 증가시키는 기능의 실시예이다. 로봇의 제어부(900)는 배터리 소모가 발생하는 주행면(3으로 표시된)과 충전 공간의 위치를 반영하여 이동 경로를 생성할 수 있다.
제어부(900)는 "3"으로 표시된 영역과 그렇지 않은 영역에서의 기능 사이에 변환하는 것이 로봇의 배터리 소모 혹은 효율에 영향을 미치지 않을 경우 주행면의 특성을 고려하지 않고 41과 같이 최단 거리의 경로를 생성할 수 있다.
한편, "3"으로 표시된 영역과 그렇지 않은 영역에서의 기능 변환에서 로봇의 배터리 소모가 크거나 효율이 낮아질 경우, 주행면의 특성을 고려하여 "3"으로 표시된 영역 내에서는 다른 영역으로 이동하지 않고 주행을 완결하도록 이동 경로를 생성할 수 있다. 이는 42에 표시되어 있다.
도 9는 도 8의 210b에 기반하여 이동 경로를 생성하는 실시예를 보여주는 도면이다. 만약, "3"으로 표시된 영역에서 로봇의 이동이 느려지는 경우, 로봇은 "3"으로 표시된 영역을 통과하는 거리를 최소한으로 포함하는 이동 경로를 구성할 수 있다. 일 실시예로, "3"으로 표시된 영역의 외부 경계영역에서 기능을 수행할 수 있는 경우에 로봇은 "3"으로 표시된 영역의 외부 경계영역에서 기능을 수행한 후 "3"으로 표시된 영역으로 진입할 수 있다.
도 9의 43의 경로를 살펴보면, 로봇은 "3"으로 표시된 영역에 진입하지 않고 "3"으로 표시된 영역의 외부 경계에서 기능을 수행하는 구간(43a)가 있음을 확인할 수 있다. 43a 구간에서는 (4, 3)~(6,3)의 "3"으로 표시된 영역에 대해 로봇이 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어 청소 로봇의 경우, 43a로 지시되는 경로에 따라 이동하며 (4, 3)~(6,3)의 "3"으로 표시된 영역에 43b와 같이 기능부(400)를 돌출 및 확장시켜 브러시 또는 석션(흡입)을 수행할 수 있다. 43a는 (4, 3)~(6,3)의 "3"으로 표시된 영역에 가장 근접한 경로이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제어부(900)는 주행면의 재질 정보가 이동부의 이동 속도를 저감시키는 재질인 경우에 주행면에 인접한 외부 경계(43a)에서 기능부(400)를 동작시키도록 제어할 수 있다. 이는 이동 속도를 높이면서도 기능의 수행 효율을 유지할 수 있다. 저감시키는 재질은 특성 정보의 범주로 지정될 수 있다.
도 8 및 도 9를 정리하면 다음과 같다.
제어부(900)는 이동할 공간의 주행면의 특성 정보에 기반하여 기능을 설정하거나 또는 이동 경로를 설정할 수 있는데, 이 과정을 세분하면 다음과 같다. 먼저 제어부(900)는 맵 저장부(200)에서 특성 정보에 대응하는 기능을 검색하고, 검색한 기능이 로봇의 배터리를 기준 이상으로 소모시킬 경우 주행면에서의 기능 수행을 조절하도록 제어부가 기능부를 제어할 수 있다. 예를 들어, 도 8의 41에서 제어부(900)는 "3"이라는 범주에서 흡입압을 높여야 하는 기능인 것을 확인한 경우라 하여도 로봇의 배터리가 낮은 경우에는 흡입압을 높이지 않도록 기능 수행을 조절할 수 있다. 특히, 로봇이 이동함에 있어 특정 범주의 주행면이 배터리 소모를 높이는 반면 배터리가 충분하지 않은 경우, 도 9와 같이 제어부는 로봇을 43a에서 지시되는 경로로 이동시키면서 상방향의 "3" 범주의 주행면들에 대해 기능을 수행하도록 기능부(400) 및 이동부(300)를 제어할 수 있다.
또한, 제어부(900)는 이동할 공간의 주행면의 특성 정보에 기반하여 기능을 설정하거나 또는 이동 경로를 설정하는 과정을 세분화한 또다른 실시예를 살펴보면 다음과 같다.
제어부(900)는 맵 저장부(200)에서 특성 정보에 대응하는 기능을 검색하고, 검색한 기능이 로봇의 배터리를 기준 이상으로 소모시킬 경우 주행면과 로봇의 충전소(C)의 거리를 비교하여 이동 경로를 설정할 수 있다. 도 8 및 도 9의 경우 "3" 범주의 주행면과 충전소(C)의 거리가 가까우므로 "3" 범주의 주행면을 이동 경로에 포함시켰으나, 만약 "3" 범주의 주행면과 충전소(C)의 거리가 큰 경우, 제어부(900)는 "3" 범주의 주행면을 이동 경로에서 제외시킬 수 있다.
이 과정에서 원래 제어부(900)가 최초로 출발할 때에는 (4, 3)~(6, 5)에 "3" 범주의 주행면이 아닌 일반 대리석 주행면이었으므로 이동 경로가 도 8의 41과 같이 결정된 경우라 하여도, 이동 과정에서 센싱한 결과 새로이 주행면의 특성 정보가 업데이트 된 경우에 로봇의 배터리가 부족할 경우 로봇은 "3" 범주에 센싱된 주행면을 제외시키고 바로 충전소(C)로 이동하여 충전한 후 "3" 범주에 센싱된 주행면으로 이동할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 로봇이 주행 공간에서 주행면의 재질과 분포에 따라 동작하는 실시예를 보여주는 도면이다. 도 10은 청소 로봇을 중심으로 설명하지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 10에서 고정맵(210e)에서 "3"으로 표시된 영역은 제1색상의 카펫이고 "1"로 표시된 영역은 제2색상의 카펫이며, 두 종류의 카펫 영역을 청소할 경우 소모 전류량이 다른 것으로 특성 정보가 설정될 수 있다. 앞서 도 4에서 "1" 및 "3"에서 흡입압의 파워가 상이한 것을 일 실시예로 한다.
로봇이 현재 상태에서 측정한 배터리의 잔량이 전체 영역을 한번에 청소할 수 없을 때, 충전대로 돌아가기 전에 카펫부터 청소할 것인지, 카펫이 없는 대리석 바닥부터 청소할 것인지를 제어부(900)가 결정할 수 있다. 또는 카펫 중에서도 흡입압의 크기를 고려하여 "3"으로 표시된 카펫 영역을 청소할 것인지 "1"로 표시된 카펫 영역을 청소할 것인지 제어부(900)가 결정할 수 있다.
또는. 모터가 손상될 수 있는 재질의 바닥을 로봇에 미리 입력시켜 놓고, 뎁스 센싱부(120) 또는 고정맵(210e) 상에 저장된 지역이 모터가 손상될 수 있는 지역으로 판단될 시, 외부의 서버에게 이에 대한 센싱 결과 혹은 영역에 대한 정보를 전송하여 별도의 청소 기능의 수행에 대한 컨펌 메시지를 수신하여 청소를 진행할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 특성 정보의 차이로 구역이 나뉘어지는 경계 영역에서의 기능을 보여주는 도면이다. "3"이라는 특성 정보에 대응하는 카펫 영역과 "1"이라는 특성 정보에 대응하는 카펫 영역, 그리고 그 이외의 영역에 대해 로봇이 기능을 수행하는 과정에서 "3" 및 "1" 영역은 상이한 기능을 수행할 수 있다. 그런데, 카펫 영역의 가장자리와 같이 경계에 해당하는 영역은 청소와 같은 기능이 누락될 가능성이 있다. 왜냐하면 카펫 영역 내부에서 외부 방향으로 기능을 수행하거나, 혹은 카펫 외부에서 내부 방향으로 기능을 수행하는 과정에서 경계 부분이 맵에 정확하게 일치하지 않을 수 있으며 이로 인해 미기능 영역(즉, 미 청소 영역)이 발생할 수 있다. 따라서, 로봇의 제어부(900)는 특성 정보가 변화하는 경계 영역에 대해 기능을 모두 수행했는지를 확인하여 미기능 영역의 발생을 방지할 수 있다.
예를 들어 청소 로봇이 "3"이라는 특성 정보에 대응하는 카펫 영역에서 흡입압을 높여서 청소하고, 그 외의 대리석 영역(미표시된 영역)에서는 흡입압을 낮추어 청소하는 경우, 경계 영역에서 맵 저장부와 실제 로봇이 주행하는 공간의 오차로 인해 카펫 영역에서 흡입압을 낮추어 청소할 수 있다.
따라서, 로봇은 다양한 센싱부들이 센싱된 값을 이용하여 로봇의 현재 위치에서의 주행면의 특성 정보를 맵과 비교하여 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 맵 상에서는 대리석 영역으로 확인되지만 센싱된 값이 카펫임을 지시한 경우, 카펫으로 판단하여 미기능 영역(미청소 영역)의 발생을 방지한다.
또 다른 실시예로 대리석 영역(미 표시된 영역)의 경계와 카펫 영역의 경계가 일치하지 않는 경우에 제어부(900)는 미기능 영역이 발생한 것으로 판단하여 해당 경계 영역으로 이동한 후, 이동 속도를 줄이며 주행면을 센싱하여 미기능 영역에 대해 재차 기능을 수행할 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예를 구현할 경우, 공항과 같이 대규모 인구가 이동하는 대규모 유동공간에 존재하는 바닥, 즉 로봇이 주행하는 주행면의 종류를 미리 맵의 위치 정보 및 특성 정보와 함께 로봇이 보유할 수 있다. 또한, 주행면의 종류(특성 정보)에 따라 로봇이 수행할 수 있는 기능 및 기능 수행으로 인한 배터리 소모를 제어부(900)가 예측하여 이동 경로와 기능 수행을 선택할 수 있다.
일 실시예로 청소 로봇인 경우, 기능부(400)는 흡입 모터(suction motor)와 사이드 브러쉬 모터(side brush motor), 메인 브러쉬 모터(main brush motor)를 포함할 수 있는데, 이들 각 모터들이 사용하는 배터리 혹은 각 모터에 가해지는 부하는 주행면에 따라 달라질 수 있다. 마찬가지로, 이동부(300) 역시 이동을 위한 휠 모터(wheel motor)를 포함할 수 있는데 주행면의 특성에 따라 가감속 제어가 달라질 수 있으며 이로 인해 배터리 소모가 상이할 수 있으며, 모터에 가해지는 부하 역시 주행면에 따라 달라질 수 있으므로, 과도한 부하 혹은 배터리 소모를 미연에 방지하여, 로봇 전체 수명을 증가시키는 효과를 제공한다.
특히, 주행면의 특성 정보가 제공하는 바닥의 재질에 따른 바퀴의 슬립(wheel slip)을 제어부(900)가 예측할 수 있으므로, 로봇이 움직임 이상을 보일 때, 바닥 재질 정보를 활용하여 위치 에러 등을 보정할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 로봇이 주행면의 특성에 기반하여 주행하며 기능을 수행하는 과정을 보여주는 도면이다.
센싱 모듈(100)이 인접한 주행면을 센싱하여(S50) 주행면의 특성 정보를 생성한다(S51). 제어부(900)가 맵 저장부(200)에 주행면의 위치 및 특성 정보를 저장한다(S52). 저장된 정보는 통신부(500)에 의해 다른 로봇들과 공유할 수 있다.
제어부(900)는 주행면의 특성 정보에 대응하여 주행면에서 적용할 기능을 설정할 수 있다(S53). 또는 제어부(900)는 로봇의 출발 및 종착 지점에 대응하여 주행면을 선택적으로 포함하는 이동 경로를 생성할 수 있다(S53).
특히 대면적에서 운용하는 로봇의 경우, 배터리 소모를 줄이면서 기능 및 이동을 하는 것이 중요하므로, 바닥의 재질과 종류, 즉 주행면의 특성 정보에 따라 흡입 모터와 메인/사이드 브러쉬를 회전시키는 모터의 가감속을 별도로 설정할 수 있는데 이로 인한 배터리 소모량을 제어부(900)가 계산하여 효과적인 이동 경로를 생성할 수 있다. 또한, 로봇이 움직이기 전에 로봇이 보유한 맵 저장부(200)의 고정맵(210)에 바닥 재질 정보인 주행면의 특성 정보가 포함되어 있으므로 로봇의 현재 위치에 따라 가변적으로 모터를 가감속 제어할 수 있어 배터리 소모를 줄일 수 있다
또한, 로봇의 기능부(400)가 기능을 전환함에 있어 배터리 소모가 크거나 효율이 떨어질 경우, 제어부(900)는 최대한 같은 특성 정보를 가지는 주행면 내에서 기능을 모두 수행한 후 다른 영역으로 이동하도록 이동 경로를 생성할 수 있다. 이는 동일한 특성 정보를 가지는 주행면에서는 별도의 기능 전환이나 이동 방식의 변환이 불필요하므로 시간 소모 및 배터리 소모를 줄일 수 있다. 이후, 로봇은 설정된 기능 또는 이동 경로에 따라 제어부가 이동부(300) 및 기능부(400)를 제어하고(S54), 로봇은 이동 경로에 따라 이동하며 기능을 수행한다(S55).
센싱 모듈(100)은 이동 중에 로봇에 인접한 주행면을 센싱하고 주행면의 특성 정보를 생성한다(S56). 이는 주행면의 특성 정보가 변경되는 것에 대응하기 위함이다. 특히 공항, 터미널 등의 공간은 카펫과 같이 바닥에 설치물을 설치하거나 제거하는 것이 빈번하므로 맵에 의존해서만 로봇이 이동할 경우 주행면의 특성에 오차가 발생할 수 있다.
제어부(900)는 맵 저장부(200)의 주행면의 위치에 대응하여 저장된 특성 정보와 S56에서 센싱하여 생성한 주행면의 특성 정보를 비교하여 맵 저장부(200)를 업데이트 하고, 주행면의 특성 정보가 업데이트된 경우 제어부(900)는 변경된 주행면의 특성 정보에 적용할 기능 또는 이동 경로를 재설정한다(S57). 앞서 S53과 같이 기능 및 이동 경로를 재설정할 수 있다. 또한, 로봇의 배터리 잔량을 계산하여 로봇의 이동 가능한 범위와 로봇이 도달해야 할 종착 지점 또는 충전소 위치 등을 반영하여 이동 경로를 생성할 수 있다. 그리고 로봇은 재설정된 기능 또는 이동 경로에 따라 제어부(900)가 이동부(300) 및 기능부(400)를 제어한다(S58).
도 13은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 맵 저장부에 색상 정보가 결합된 실시예를 보여주는 도면이다. 앞서 특성 정보의 범주 중에서 일부가 색상 정보가 결합되는 실시예이다. 각 범주에 대해 별도의 색상 정보(RGB) 값이 있다. 센싱 모듈의 비전 센싱부(130)가 센싱한 지면의 색상을 RGB 코드로 맵 저장부에 201e와 같이 저장하였다.
이후 로봇이 이동하는 과정에서 센싱한 주행면의 색상은 외부의 빛에 따라 다소 오차가 발생할 수 있다. 따라서 제어부(900)는 저장된 특성 정보 중 색상 정보를 비교하는 과정에서 외부의 빛에 의한 오차를 반영하여 비교할 수 있다. 도 13은 특성 정보로 주행면의 재질 정보를 나타내는 범주와 주행면의 색상 정보를 독립적으로 맵 저장부(201e)에 저장한 실시예를 보여준다.
본 발명을 적용할 경우, 비전센싱부, 뎁스센싱부, 광량센싱부 등을 이용하여 바닥면의 재질 및 색을 판단하여 맵 저장부(200)에 저장하여 로봇의 이동 방식 혹은 기능 방식을 바닥면의 재질에 따라 변경할 수 있다. 뎁스센싱부를 이용하여 장애물을 검출하는 것 외에도 바닥의 재질을 다양한 센싱부들이 확인할 수 있다. 또한, 맵 상에서 특정 지역의 바닥, 즉 주행면의 재질을 확인할 수 있으므로, 로봇의 제어부(900)가 미리 로봇의 경로를 주행면의 재질에 대응하여 생성할 수 있다. 또한, 로봇의 제어부(900)는 로봇의 경로뿐만 아니라 로봇이 특정한 주행면에서 동작해야 하는 기능도 주행면에 따라 별도로 설정하여 로봇의 부하 혹은 배터리의 소모를 줄일 수 있다. 따라서, 로봇이 주행면의 변화를 이동부의 모터 부하 정도로 피드백한 후에 로봇의 이동 경로나 기능을 변경하는 방식 보다 미리 로봇의 동작을 제어할 수 있다는 점에서 로봇의 동작 효율을 높일 수 있다.
도 3 및 도 4에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 로봇의 맵 저장부(200)및 리스트부(230)의 정보에 기반하여 로봇은 바닥의 재질에 따라 특정한 기능 모드를 설정할 수 있다. 예를 들어 로봇(1000)이 청소 로봇인 경우, 청소 모드를 바닥의 재질에 따라 변경할 수 있다. 또한, 로봇(1000)의 센싱 모듈(100)은 로봇이 이동하는 과정에서 센싱한 주행면의 바닥 정보를 실시간으로 센싱하여 맵에 저장된 주행면의 특성 정보와 상이한 경우 업데이트 할 수 있으며 변경된 사항에 따라 경로 및 기능을 변경할 수 있다.
또한, 청소 로봇의 경우 특정한 주행면의 특성을 가지는 바닥 면적에 따라 청소 경로를 생성할 수 있는데, 이 과정에서 배터리의 잔량에 따라 청소 가능영역을 설정할 수 있으며, 특히 카펫의 경우 배터리 소모가 클 수 있으므로 충전할 수 있는 영역과 로봇의 배터리 잔량 등에 따라 제어부(900)가 로봇의 이동 경로와 기능을 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적 범위 내에서 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 반도체 기록소자를 포함하는 저장매체를 포함한다. 또한 본 발명의 실시예를 구현하는 컴퓨터 프로그램은 외부의 장치를 통하여 실시간으로 전송되는 프로그램 모듈을 포함한다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 통상의 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 따라서, 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 이해할 수 있을 것이다.
부호의 설명
100: 센싱모듈 110: 라이다 센싱부
120: 뎁스 센싱부 130: 비전 센싱부
145: 광량 센싱부 200: 맵 저장부
210: 고정맵 230: 리스트 저장부
300: 이동부 400: 기능부
500: 통신부 900: 제어부
1000: 로봇

Claims (16)

  1. 로봇의 센싱 모듈이 인접한 주행면을 센싱하여 주행면의 특성 정보를 생성하는 단계;
    상기 로봇의 제어부가 상기 로봇의 맵 저장부에 상기 주행면의 위치 및 특성 정보를 저장하는 단계;
    상기 로봇의 제어부가 상기 주행면의 특성 정보에 대응하여 상기 주행면에서 적용할 기능을 설정하거나 또는 상기 로봇의 출발 및 종착 지점에 대응하여 상기 주행면을 선택적으로 포함하는 이동 경로를 생성하는 단계; 및
    상기 설정된 기능 또는 상기 이동 경로에 따라 상기 제어부가 상기 로봇의 이동부 및 기능부를 제어하는 단계를 포함하는, 주행면의 특성에 기반하여 주행하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로봇이 상기 이동 경로에 따라 이동하는 단계를 더 포함하며,
    상기 센싱 모듈이 상기 이동 중에 상기 로봇에 인접한 주행면을 센싱하여 주행면의 특성 정보를 생성하는 단계;
    상기 맵 저장부의 상기 주행면의 위치에 대응하여 저장된 특성 정보와 상기 센싱하여 생성한 주행면의 특성 정보를 비교하여 맵 저장부를 업데이트 하는 단계;
    상기 제어부는 상기 주행면의 특성 정보가 업데이트된 경우 변경된 주행면의 특성 정보에 적용할 기능 또는 이동 경로를 재설정하는 단계; 및
    상기 재설정된 기능 또는 이동 경로에 따라 상기 제어부가 상기 로봇의 이동부 및 기능부를 제어하는 단계를 더 포함하는, 주행면의 특성에 기반하여 주행하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 특성 정보를 생성하는 단계는 상기 센싱 모듈이 상기 주행면의 색상을 센싱하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 주행면의 색상을 특성 정보로 상기 맵 저장부에 저장하는 단계를 더 포함하는, 주행면의 특성에 기반하여 주행하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기능을 설정하거나 또는 상기 이동 경로를 설정하는 단계는
    상기 제어부가 상기 맵 저장부에서 상기 특성 정보에 대응하는 기능을 검색하는 단계; 및
    상기 검색한 기능이 상기 로봇의 배터리를 기준 이상으로 소모시킬 경우 상기 주행면에서의 기능 수행을 조절하도록 상기 제어부가 상기 기능부를 제어하는 단계를 더 포함하는, 주행면의 특성에 기반하여 주행하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기능을 설정하거나 또는 상기 이동 경로를 설정하는 단계는
    상기 제어부가 상기 맵 저장부에서 상기 특성 정보에 대응하는 기능을 검색하는 단계; 및
    상기 검색한 기능이 상기 로봇의 배터리를 기준 이상으로 소모시킬 경우 상기 주행면과 상기 로봇의 충전소의 거리를 비교하여 상기 이동 경로를 설정하는 단계를 더 포함하는, 주행면의 특성에 기반하여 주행하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 특성 정보는 상기 주행면의 재질 정보 또는 색상 정보 중 어느 하나인, 주행면의 특성에 기반하여 주행하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 주행면의 재질 정보가 상기 이동부의 이동 속도를 저감시키는 재질인 경우 상기 주행면에 인접한 외부 경계에서 상기 기능부를 동작시키도록 제어하는 단계를 더 포함하는, 주행면의 특성에 기반하여 주행하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 이동부의 휠 슬립(wheel slip)을 확인하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 로봇의 현재 위치를 기준으로 인접하여 배치된 주행면의 특성 정보가 휠 슬립을 포함하는 경우, 상기 제어부는 상기 맵 저장부에 저장된 주행면의 위치에 기반하여 상기 로봇의 위치를 재조정하는 단계를 더 포함하는, 주행면의 특성에 기반하여 주행하는 방법.
  9. 로봇이 이동하는 공간의 고정 객체의 위치 및 주행면의 특성 정보를 저장하는 맵 저장부;
    미리 설정된 기능을 수행하는 기능부;
    상기 로봇을 이동시키는 이동부;
    로봇의 인접한 주행면을 센싱하여 주행면의 특성 정보를 생성하는 센싱 모듈; 및
    상기 주행면의 특성 정보에 대응하여 상기 주행면에서 적용할 기능을 설정하거나 또는 상기 로봇의 출발 및 종착 지점에 대응하여 상기 주행면을 선택적으로 포함하는 이동 경로를 생성하며, 상기 설정된 기능 또는 상기 이동 경로에 따라 상기 로봇의 이동부 및 상기 기능부를 제어하는 제어부를 포함하는, 주행면의 특성에 기반하여 주행하는 로봇.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 이동 경로에 따라 상기 로봇이 이동하도록 상기 이동부를 제어하며 상기 센싱 모듈은 상기 이동 경로 중에 상기 로봇에 인접한 주행면을 센싱하고 주행면의 특성 정보를 생성하며,
    상기 제어부는 상기 로봇의 맵 저장부의 상기 주행면의 위치에 대응하여 저장된 특성 정보와 상기 센싱하여 생성한 주행면의 특성 정보를 비교하여 맵 저장부를 업데이트 하고, 상기 주행면의 특성 정보가 업데이트된 경우 상기 제어부는 변경된 주행면의 특성 정보에 적용할 기능 또는 이동 경로를 재설정하며, 상기 재설정된 기능 또는 이동 경로에 따라 상기 제어부가 상기 로봇의 이동부 및 기능부를 제어하는 주행면의 특성에 기반하여 주행하는 로봇.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 센싱 모듈은 상기 주행면의 색상을 센싱하는 비전 센싱부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 주행면의 색상을 특성 정보로 상기 맵 저장부에 저장하는, 주행면의 특성에 기반하여 주행하는 로봇.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 맵 저장부에서 상기 특성 정보에 대응하는 기능을 검색하여 상기 검색한 기능이 상기 로봇의 배터리를 기준 이상으로 소모시킬 경우 상기 주행면에서의 기능 수행을 조절하도록 상기 기능부를 제어하는, 주행면의 특성에 기반하여 주행하는 로봇.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 맵 저장부에서 상기 특성 정보에 상기 특성 정보에 대응하는 기능을 검색하여 상기 검색한 기능이 상기 로봇의 배터리를 기준 이상으로 소모시킬 경우 상기 주행면과 상기 로봇의 충전소의 거리를 비교하여 상기 이동 경로를 재설정하는, 주행면의 특성에 기반하여 주행하는 로봇.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 특성 정보는 상기 주행면의 재질 정보 또는 색상 정보 중 어느 하나인, 주행면의 특성에 기반하여 주행하는 로봇.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 주행면의 재질 정보가 상기 이동부의 이동 속도를 저감시키는 재질인 경우 상기 주행면에 인접한 외부 경계에서 상기 기능부를 동작시키도록 제어하는, 주행면의 특성에 기반하여 주행하는 로봇.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 이동부의 휠 슬립(wheel slip)을 확인하여 상기 제어부는 상기 로봇의 현재 위치를 기준으로 인접하여 배치된 주행면의 특성 정보가 휠 슬립을 포함하는 경우, 상기 제어부는 상기 맵 저장부에 저장된 주행면의 위치에 기반하여 상기 로봇의 위치를 재조정하는, 주행면의 특성에 기반하여 주행하는 로봇.
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