WO2020122541A1 - 로봇 청소기 및 그 제어방법 - Google Patents

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WO2020122541A1
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robot cleaner
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cleaning
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한진우
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엘지전자 주식회사
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    • A47L2201/04—Automatic control of the travelling movement; Automatic obstacle detection

Definitions

  • the present invention relates to a robot cleaner capable of autonomous driving and cleaning, and a control method thereof.
  • a vacuum cleaner is a device that performs a cleaning function by inhaling dust and foreign substances or mopping.
  • the cleaner performs a cleaning function for the floor, and the cleaner includes a wheel for movement.
  • the wheel is rolled by an external force applied to the cleaner body to move the cleaner body relative to the floor.
  • the robot cleaner first performs cleaning while exploring and moving all unknown areas. Then, learning cleaning is performed based on a map generated based on the search.
  • an object of the present invention is to provide a robot cleaner and a control method thereof that can intensively clean a partial area rather than the entire cleaning area on the map.
  • Another object of the present invention is to provide a robot cleaner and a control method therefor that can perform an end of operation by themselves after intensively cleaning some areas.
  • another object of the present invention is to provide a robot cleaner having a better cleaning performance and a control method thereof by slowly driving a desired partial area with strong suction force and repeatedly driving.
  • another object of the present invention is to provide a robot cleaner capable of performing an obstacle avoidance operation in consideration of concentrated cleaning performance and a control method thereof when an obstacle is detected while cleaning while driving in a desired region. have.
  • Robot cleaner according to an embodiment of the present invention, the main body having a suction motor for generating a suction force; A driving unit that moves the main body; In response to the detection of a preset input signal, a control unit for recognizing the position of the main body in the cleaning area and determining a starting position based on the recognized position, the control unit, the predetermined size based on the determined starting position After setting a virtual boundary, setting a driving route of a predetermined pattern within the boundary, driving the driving route in the first direction, performing a cleaning operation, and then moving the driving route in a second direction opposite to the first direction The driving unit and the suction motor are controlled to perform a cleaning operation while driving.
  • control unit is characterized in that the cleaning operation is terminated when the main body reaches the starting position by traveling in the second direction of the driving route.
  • control unit in response to the detection of the preset signal while performing the cleaning operation, terminates the cleaning mode currently performed by the main body and moves the main body based on the set driving path It characterized in that to control the driving portion.
  • control unit is characterized in that to designate the interior area of the boundary as a cleaning area, and to control the driving unit so that the main body does not deviate from the boundary while moving the interior area.
  • the driving in the first direction is a square spiral running in which the main body gradually moves away from the starting position
  • the driving in the second direction is a square spiral running in which the main body gradually approaches the starting position. It is characterized by being.
  • control unit after the main body completes the driving of the driving path in the first direction, rotates in the direction facing the departure position to control the driving unit to switch the direction Is done.
  • control unit is characterized in that when the predetermined input signal is detected, the suction motor is controlled to increase the suction power than before.
  • control unit may generate a first suction input while the main body travels the travel path in the first direction, and the main body while the main drive travels the travel path in the second direction. It characterized in that the suction motor is controlled so that a second suction input different from the first suction input is generated.
  • the robot cleaner further includes a sensor for detecting an obstacle existing in front of the main body, and the control unit is configured to drive the main body in the first direction or the second direction. In response to the detection of an obstacle through the sensor, it is characterized in that the main body controls the driving unit to move to avoid the obstacle in a direction toward the starting position.
  • control unit is characterized in that when the main body is determined to be unable to move away from the detected obstacle, the cleaning operation is finished after driving around the detected obstacle in a predetermined pattern.
  • control unit when the position spaced apart from the main body is set to the starting position, obtains the distance information from the recognized position to the starting position and the main body based on the obtained distance information It characterized in that to control the driving unit to move to the starting position.
  • control unit when the virtual boundary is set to less than a predetermined size, sets the first point adjacent to the boundary to the starting position, and the body moves to the first point. In response, the driving in the first direction is skipped and the cleaning operation is performed while driving only in the second direction.
  • control unit in response to the movement of the main body to the first point, performs a cleaning operation in a square spiral running gradually closer to the recognized position at the first point, the When the main body reaches the recognized position, the cleaning operation is terminated.
  • control method of the robot cleaner detecting a predetermined input signal; Determining a starting position based on a current position of the main body in response to a preset input signal; Setting a virtual boundary of a predetermined size based on the determined starting position and setting a driving route of a predetermined pattern within the boundary; And driving the driving path in a first direction and performing a cleaning operation, and then driving the driving path in a second direction opposite to the first direction and performing a cleaning operation.
  • the robot cleaner main body is characterized in that it further comprises the step of ending the cleaning operation when the driving path is reached in the second direction to reach the starting position.
  • the main body further avoids the obstacle in the direction toward the starting position to drive. It is characterized by including.
  • the robot cleaner and its control method it is possible to intensively clean a portion of the map rather than the entire cleaning region by reducing the driving speed and increasing the suction power, thereby quickly and intensively. .
  • cleaning is automatically terminated after intensive cleaning of a certain area, thereby providing user convenience.
  • the centralized cleaning performance is improved by moving the avoidance action for the obstacle detected during the centralized cleaning toward the interior of the centralized cleaning area.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a robot cleaner according to the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the robot cleaner shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a side view of the robot cleaner shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a block diagram showing exemplary components of a robot cleaner according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of intensively cleaning a certain area by a robot cleaner according to an embodiment of the present invention.
  • 6A, 6B, 6C, and 6D are exemplary conceptual diagrams for explaining each process in the flowchart of FIG. 5 in more detail.
  • FIG 7, 8A, 8B, and 8C are flowcharts and conceptual diagrams for explaining a method in which the robot cleaner according to an embodiment of the present invention avoids obstacles while intensively cleaning a certain area.
  • FIG. 9 is an exemplary conceptual view of a method of intensively cleaning an area spaced apart from a current location by a robot cleaner according to an embodiment of the present invention.
  • 10A, 10B, and 10C are exemplary conceptual diagrams of a method for intensively cleaning a narrow space in a robot cleaner according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of the robot cleaner 100 according to the present invention
  • FIG. 2 is a plan view of the robot cleaner 100 shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a robot cleaner 100 shown in FIG. 1 Is a side view of.
  • a mobile robot, a robot cleaner, and a vacuum cleaner performing autonomous driving may be used in the same sense.
  • the plurality of cleaners may include at least some of the components illustrated in FIGS. 1 to 3 below.
  • the robot cleaner 100 performs a function of cleaning the floor while driving a certain area by itself.
  • the cleaning of the floor referred to herein includes inhaling the floor dust (including foreign matter) or mopping the floor.
  • the robot cleaner 100 may include a cleaner body 110, a cleaning unit 120, a sensing unit 130, and a dust container 140.
  • a control unit for controlling the robot cleaner 100
  • the cleaner body 110 is provided with a wheel unit 111 for driving the robot cleaner 100.
  • the wheel unit 111 By the wheel unit 111, the robot cleaner 100 may be moved forward, backward, left, and right, or rotated.
  • the wheel unit 111 includes a main wheel 111a and a sub wheel 111b.
  • the main wheel 111a is provided on both sides of the cleaner body 110, and is configured to be rotatable in one direction or the other according to a control signal of the control unit.
  • Each main wheel 111a may be configured to be driven independently of each other.
  • each main wheel 111a may be driven by different motors. Alternatively, it may be driven by a plurality of different axes provided in one motor.
  • the sub-wheel 111b supports the cleaner body 110 together with the main wheel 111a, and is configured to assist driving of the robot cleaner 100 by the main wheel 111a.
  • the sub-wheel 111b may also be provided in the cleaning unit 120 described later.
  • the robot cleaner 100 is made to autonomously drive on the floor.
  • a battery (not shown) for supplying power to the robot cleaner 100 is mounted on the cleaner body 110.
  • the battery is configured to be rechargeable, and may be configured to be detachably attached to the bottom surface of the cleaner body 110.
  • the cleaning unit 120 is disposed in a form protruding from one side of the cleaner body 110 to inhale or mop air containing dust.
  • the one side may be the side in which the cleaner body 110 travels in the forward direction F, that is, the front side of the cleaner body 110.
  • the cleaning unit 120 has a shape protruding from both sides of the cleaner body 110 to the front and left and right sides. Specifically, the front end portions of the cleaning unit 120 are disposed at positions spaced forward from one side of the cleaner body 110, and both right and left ends of the cleaning unit 120 are spaced from the one side of the cleaner body 110 to the left and right sides, respectively. Is placed in the wrong position.
  • the cleaner body 110 is formed in a circular shape, and both sides of the rear end of the cleaning unit 120 protrude from the cleaner body 110 to the left and right sides, respectively, an empty space between the cleaner body 110 and the cleaning unit 120 is provided. Spaces, ie gaps, can be formed.
  • the empty space is a space between the left and right ends of the cleaner body 110 and the left and right ends of the cleaning unit 120, and has a shape recessed toward the inside of the robot cleaner 100.
  • a cover member 129 may be disposed to cover at least a portion of the empty space.
  • the cover member 129 may be provided in the cleaner body 110 or the cleaning unit 120. In this embodiment, it is shown that the cover members 129 are protruded on both sides of the rear end of the cleaning unit 120 to be disposed to cover the outer circumferential surface of the cleaner body 110.
  • the cover member 129 is disposed to fill at least a portion of the empty space, that is, an empty space between the cleaner body 110 and the cleaning unit 120. Therefore, an obstacle can be prevented from being caught in the empty space, or a structure that can be easily separated from the obstacle can be implemented even if an obstacle is stuck in the empty space.
  • the cover member 129 protruding from the cleaning unit 120 may be supported on the outer circumferential surface of the cleaner body 110.
  • the cover member 129 protrudes from the cleaner body 110, the cover member 129 may be supported on the rear portion of the cleaning unit 120. According to the above structure, when the cleaning unit 120 hits an obstacle and receives an impact, a part of the impact is transmitted to the cleaner body 110 so that the impact can be distributed.
  • the cleaning unit 120 may be detachably coupled to the cleaner body 110.
  • a mop module (not shown) may be detachably coupled to the cleaner body 110 by replacing the separated cleaning unit 120.
  • the user may install the cleaning unit 120 on the cleaner body 110 when removing dust on the floor, and a mop module on the cleaner body 110 when cleaning the floor.
  • the mounting may be guided by the above-described cover member 129. That is, since the cover member 129 is disposed to cover the outer circumferential surface of the cleaner body 110, the relative position of the cleaning unit 120 with respect to the cleaner body 110 may be determined.
  • the cleaning unit 120 may be provided with a caster 123.
  • the caster 123 assists the running of the robot cleaner 100 and is further configured to support the robot cleaner 100.
  • a sensing unit 130 is disposed on the cleaner body 110. As illustrated, the sensing unit 130 may be disposed on one side of the cleaner body 110 in which the cleaning unit 120 is located, that is, in front of the cleaner body 110.
  • the sensing unit 130 may be disposed to overlap the cleaning unit 120 in the vertical direction of the cleaner body 110.
  • the sensing unit 130 is disposed on the upper portion of the cleaning unit 120 so that the cleaning unit 120 located at the front of the robot cleaner 100 detects an obstacle or terrain feature in the front so as not to collide with the obstacle.
  • the sensing unit 130 may be configured to perform a sensing function other than this sensing function.
  • the sensing unit 130 may include a camera 131 for acquiring surrounding images.
  • the camera 131 may include a lens and an image sensor.
  • the camera 131 converts an image around the cleaner body 110 into an electrical signal that can be processed by the controller, and for example, can transmit an electrical signal corresponding to an upward image to the controller.
  • the electrical signal corresponding to the upward image may be used by the controller to detect the position of the cleaner body 110.
  • the sensing unit 130 may detect obstacles such as walls, furniture, and cliffs on the driving surface or the driving path of the robot cleaner 100. In addition, the sensing unit 130 may detect the presence of a docking device that performs battery charging. In addition, the sensing unit 130 may detect ceiling information and map a driving area or a cleaning area of the robot cleaner 100.
  • a dust container 140 for separating and collecting dust in the inhaled air is detachably coupled to the cleaner body 110.
  • the dust container 140 is provided with a dust container cover 150 covering the dust container 140.
  • the dust container cover 150 may be configured to be hinged to the cleaner body 110 and rotated. The dust container cover 150 may be fixed to the dust container 140 or the cleaner body 110 to maintain a state of covering the upper surface of the dust container 140. In a state in which the dust container cover 150 is disposed to cover the top surface of the dust container 140, the dust container 140 may be prevented from being separated from the cleaner body 110 by the dust container cover 150.
  • a part of the dust container 140 is accommodated in the dust container receiving portion 113, and the other part of the dust container 140 protrudes toward the rear of the cleaner body 110 (that is, the reverse direction R opposite to the forward direction F). Can be formed.
  • an inlet through which air containing dust flows and an outlet through which dust-separated air is discharged are formed, and when the dust container 140 is mounted on the cleaner body 110, the inlet and outlet bodies 110 are provided. It is configured to communicate through the opening 155 formed in the inner wall of the. Accordingly, an intake flow path and an exhaust flow path inside the cleaner body 110 may be formed.
  • air containing dust introduced through the cleaning unit 120 passes through the intake passage inside the cleaner body 110, enters the dust container 140, and filters or cyclones of the dust container 140. Air and dust are separated from each other. The dust is collected in the dust container 140, and air is discharged from the dust container 140 and then exhausted through the exhaust passage 112 inside the cleaner body 110 and finally discharged to the outside.
  • the robot cleaner 100 or the mobile robot includes a communication unit 1100, an input unit 1200, a driving unit 1300, a sensing unit 1400, an output unit 1500, and a power unit 1600. , A memory 1700, a control unit 1800, a cleaning unit 1900, or a combination thereof.
  • the components shown in FIG. 4 are not essential, so it is needless to say that a robot cleaner having more or fewer components may be implemented.
  • the plurality of robot cleaners described in the present invention may include only the same components among some of the components described below. That is, a plurality of robot cleaners may be made of different components.
  • the power supply unit 1600 is provided with a battery that can be charged by an external commercial power supply to supply power to the mobile robot.
  • the power supply unit 1600 may supply driving power to each of the components included in the mobile robot, thereby supplying operating power required for the mobile robot to travel or perform a specific function.
  • the control unit 1800 detects the remaining power of the battery, and when the remaining power is insufficient, controls the controller to move to a charging station connected to an external commercial power source, and receives a charging current from the charging station to charge the battery.
  • the battery may be connected to the battery detection unit so that the battery level and charge status may be transmitted to the control unit 1800.
  • the output unit 1500 may display the remaining battery amount on the output unit 1500 by the control unit.
  • the battery may be located at the bottom of the center of the robot cleaner, or may be located on either the left or right side. In the latter case, the mobile robot may further include a counterweight in order to relieve the weight bias of the battery.
  • the controller 1800 serves to process information based on artificial intelligence technology, and includes one or more modules that perform at least one of information learning, information reasoning, information perception, and natural language processing. Can be.
  • the controller 1800 learns a large amount of information (big data, big data), such as information stored in a vacuum cleaner, environment information around a mobile terminal, and information stored in an external storage capable of communication, using machine running technology, At least one of inference and processing can be performed. Then, the controller 1800 predicts (or infers) the action of at least one cleaner that can be executed using the information learned using the machine learning technique, and has the highest feasibility among the at least one predicted actions. The cleaner can be controlled so that the operation is executed.
  • big data big data
  • big data such as information stored in a vacuum cleaner, environment information around a mobile terminal, and information stored in an external storage capable of communication
  • At least one of inference and processing can be performed.
  • the controller 1800 predicts (or infers) the action of at least one cleaner that can be executed using the information learned using the machine learning technique, and has the highest feasibility among the at least one predicted actions.
  • the cleaner can be controlled so that the operation is executed.
  • Machine learning technology is a technology that collects and learns large amounts of information based on at least one algorithm, and judges and predicts information based on the learned information.
  • Learning information is an operation of grasping characteristics, rules, and judgment criteria of information, quantifying the relationship between information and information, and predicting new data using the quantified pattern.
  • the algorithm used by machine learning technology can be an algorithm based on statistics, for example, a decision tree that uses a tree structure as a predictive model, and an artificial neural network that mimics the structure and function of an organism's neural network. (neural network), genetic programming based on the evolution algorithm of organisms, clustering to distribute the observed examples into a subset called clusters, and Monte Carlo method to calculate function values with probability through randomized random numbers (Monter carlo method).
  • deep learning technology is a technology that performs at least one of learning, determining, and processing information using an artificial neural network (DNN) algorithm.
  • the artificial neural network (DNN) may have a structure that connects layers and layers and transfers data between layers.
  • This deep learning technology can learn a large amount of information through an artificial neural network (DNN) using a graphic processing unit (GPU) optimized for parallel computation.
  • GPU graphic processing unit
  • the control unit 1800 may use an external server or training data stored in a memory, and may be equipped with a learning engine that detects a feature for recognizing a predetermined object. At this time, features for recognizing an object may include the size, shape, and shadow of the object.
  • the learning engine may recognize at least one object or life included in the input image.
  • the controller 1800 can recognize whether an obstacle such as a chair leg, an electric fan, or a specific type of balcony gap that interferes with the driving of the cleaner exists around the cleaner. , It can increase the efficiency and reliability of driving the cleaner.
  • the learning engine as described above may be mounted on the control unit 1800 or may be mounted on an external server.
  • the control unit 1800 may control the communication unit 1100 to transmit at least one image to be analyzed to the external server.
  • the external server may recognize at least one object or living thing included in the corresponding image by inputting the image transmitted from the cleaner to the learning engine.
  • the external server may transmit information related to the recognition result back to the cleaner.
  • the information related to the recognition result may include information related to the number of objects included in the image to be analyzed and the name of each object.
  • the driving unit 1300 is provided with a motor, by driving the motor, the left and right main wheels can be rotated in both directions to rotate or move the body. At this time, the left and right main wheels can move independently.
  • the driving unit 1300 may move the main body of the mobile robot to the front, rear, left, right, left or right, or curve, or rotate in place.
  • the input unit 1200 receives various control commands for the robot cleaner from the user.
  • the input unit 1200 may include one or more buttons, and for example, the input unit 1200 may include a confirmation button, a setting button, and the like.
  • the confirmation button is a button for receiving a command for confirming detection information, obstacle information, location information, and map information from a user
  • the setting button is a button for receiving a command for setting the information from the user.
  • the input unit 1200 cancels the previous user input and inputs a reset button for receiving user input again, a delete button for deleting a preset user input, a button for setting or changing an operation mode, and a command for returning to the charging station. And an input button.
  • the input unit 1200 may be installed on the top of the mobile robot using a hard key, soft key, touch pad, or the like.
  • the input unit 1200 may have a form of a touch screen together with the output unit 1500.
  • the output unit 1500 may be installed on the upper portion of the mobile robot.
  • the installation location or installation type may be different.
  • the output unit 1500 may display a battery state or a driving method on the screen.
  • the output unit 1500 may output status information of the mobile robot detected by the sensing unit 1400, for example, the current status of each component included in the mobile robot.
  • the output unit 1500 may display external state information, obstacle information, location information, map information, etc. detected by the sensing unit 1400 on the screen.
  • the output unit 1500 is any one of a light emitting diode (LED), a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel, and an organic light emitting diode (OLED). It can be formed of a device.
  • the output unit 1500 may further include sound output means for aurally outputting an operation process or an operation result of the mobile robot performed by the control unit 1800.
  • the output unit 1500 may output a warning sound to the outside according to the warning signal generated by the control unit 1800.
  • the sound output means may be a means for outputting a sound such as a beeper (beeper), speaker, etc.
  • the output unit 1500 includes audio data or message data having a predetermined pattern stored in the memory 1700. It can be output to the outside through the sound output means.
  • the mobile robot may output environmental information on the driving area to the screen or output sound through the output unit 1500.
  • the mobile robot may transmit map information or environmental information to the terminal device through the communication unit 1100 so that the terminal device outputs a screen or sound to be output through the output unit 1500.
  • the memory 1700 stores a control program for controlling or driving the robot cleaner and data corresponding thereto.
  • the memory 1700 may store audio information, video information, obstacle information, location information, map information, and the like. Also, the memory 1700 may store information related to a driving pattern.
  • the memory 1700 mainly uses a non-volatile memory.
  • the non-volatile memory (Non-Volatile Memory, NVM, NVRAM) is a storage device that can keep the stored information even when the power is not supplied, for example, ROM (ROM), flash memory (Flash Memory), magnetic computer Storage devices (eg, hard disks, diskette drives, magnetic tapes), optical disk drives, magnetic RAMs, PRAMs, and the like.
  • the sensing unit 1400 may include at least one of an external signal detection sensor, a front detection sensor, a cliff detection sensor, a 2D camera sensor, and a 3D camera sensor.
  • the external signal detection sensor can detect the external signal of the mobile robot.
  • the external signal detection sensor may be, for example, an infrared ray sensor, an ultra-sonic sensor, or a radio frequency sensor.
  • the mobile robot can receive the guide signal generated by the charging stand using an external signal detection sensor to check the position and direction of the charging stand.
  • the charging base may transmit a guide signal indicating the direction and distance so that the mobile robot can return. That is, the mobile robot can receive the signal transmitted from the charging stand, determine the current position, and set the moving direction to return to the charging stand.
  • the front detection sensor may be installed at regular intervals along the outer peripheral surface of the mobile robot, specifically, the mobile robot.
  • the forward detection sensor is located on at least one side of the mobile robot to detect an obstacle in the front, and the front detection sensor detects an object in the moving direction of the mobile robot, particularly an obstacle, and transmits the detection information to the control unit 1800.
  • the front detection sensor may be, for example, an infrared sensor, an ultrasonic sensor, an RF sensor, a geomagnetic sensor, etc., and the mobile robot may use one type of sensor as a front detection sensor or two or more types of sensors as needed. have.
  • an ultrasonic sensor may be mainly used to detect obstacles in a long distance.
  • the ultrasonic sensor includes a transmitter and a receiver, and the control unit 1800 determines whether an obstacle is present, whether ultrasonic waves emitted through the transmitter are reflected by an obstacle or the like, and determines whether an ultrasonic radiation time and ultrasonic reception time are present. Can be used to calculate the distance from the obstacle.
  • control unit 1800 may detect information related to the size of an obstacle by comparing ultrasonic waves emitted from a transmitter and ultrasonic waves received at a receiver. For example, the control unit 1800 may determine that the more ultrasonic waves are received in the reception unit, the larger the obstacle size.
  • a plurality (eg, 5) of ultrasonic sensors may be installed along the outer circumferential surface on the front side of the mobile robot. At this time, preferably, the ultrasonic sensor may be installed on the front surface of the mobile robot alternately with the transmitter and receiver.
  • the transmitter may be disposed to be spaced apart from the front center of the main body to the left and right, and one or more transmitters may be disposed between the receivers to form a reception area of the ultrasonic signal reflected from an obstacle or the like.
  • the reception area can be expanded while reducing the number of sensors.
  • the transmission angle of ultrasonic waves may maintain an angle in a range that does not affect different signals to prevent a crosstalk phenomenon.
  • the reception sensitivity of the reception units may be set differently.
  • the ultrasonic sensor may be installed upward by a predetermined angle so that ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic sensor are output upward, and at this time, may further include a predetermined blocking member to prevent ultrasonic waves from being radiated downward.
  • the front detection sensor may use any one type of sensor, such as an infrared sensor, an ultrasonic sensor, or an RF sensor. .
  • the front detection sensor may include an infrared sensor as another type of sensor in addition to the ultrasonic sensor.
  • the infrared sensor may be installed on the outer peripheral surface of the mobile robot together with the ultrasonic sensor.
  • the infrared sensor may also detect obstacles present in the front or side, and transmit obstacle information to the controller 1800. That is, the infrared sensor detects a projecting object, furniture in the house, furniture, a wall surface, a corner of the wall, and the like, and transmits the information to the control unit 1800. Therefore, the mobile robot can move the body within a specific area without colliding with an obstacle.
  • the cliff detection sensor (or Cliff Sensor), mainly using various types of optical sensors, can detect the obstacle on the floor supporting the body of the mobile robot.
  • the cliff detection sensor is installed on the rear surface of the mobile robot on the floor, and of course, it can be installed at a different location according to the type of the mobile robot.
  • the cliff detection sensor is located on the back of the mobile robot to detect obstacles on the floor, and the cliff detection sensor is an infrared sensor, an ultrasonic sensor, an RF sensor, and a PSD (Position) equipped with a light emitting unit and a light receiving unit as the obstacle detection sensor Sensitive Detector) sensor.
  • any one of the cliff sensing sensors may be installed in front of the mobile robot, and the other two cliff sensing sensors may be installed relatively in the back.
  • the cliff detection sensor may be a PSD sensor, but may also be composed of a plurality of different types of sensors.
  • the PSD sensor detects the short and long distance position of the incident light by one p-n junction using the semiconductor surface resistance.
  • the PSD sensor includes a one-dimensional PSD sensor that detects light in only one axis, and a two-dimensional PSD sensor that can detect a light position on a plane, and can all have a pin photodiode structure.
  • the PSD sensor is a type of infrared sensor, and uses infrared rays to measure the distance by transmitting the infrared rays and measuring the angle of infrared rays reflected from an obstacle. That is, the PSD sensor calculates the distance from the obstacle using a triangulation method.
  • the PSD sensor includes a light emitting unit that emits infrared rays on an obstacle, and a light receiving unit that receives infrared rays reflected from the obstacle and returns, and is generally configured in a module form.
  • a stable measurement value can be obtained regardless of a difference in reflectivity and color of the obstacle.
  • the cleaning unit 1900 cleans the designated cleaning area according to a control command transmitted from the control unit 1800.
  • the cleaning unit 1900 scatters surrounding dust through a brush (not shown) that scatters dust in the designated cleaning area, and then drives the suction fan and suction motor to suck the scattered dust.
  • the cleaning unit 1900 may clean the designated cleaning area according to the replacement of the configuration.
  • control unit 1800 may measure the infrared angle between the emission signal of the infrared light emitted by the cliff detection sensor toward the ground and the reflected signal reflected by the obstacle, and detect the cliff and analyze its depth.
  • the controller 1800 may determine whether to pass the cliff according to the ground state of the cliff detected using the cliff detection sensor, and may determine whether to pass the cliff according to the determination result. For example, the control unit 1800 determines whether a cliff exists or not and the depth of the cliff through a cliff detection sensor, and then passes the cliff only when a reflection signal is detected through the cliff detection sensor.
  • control unit 1800 may determine the lifting phenomenon of the mobile robot using a cliff detection sensor.
  • a two-dimensional camera sensor is provided on one surface of the mobile robot, and acquires image information related to the periphery of the main body during movement.
  • the optical flow sensor converts a downward image input from an image sensor provided in the sensor to generate image data in a predetermined format.
  • the generated image data may be stored in the memory 1700.
  • one or more light sources may be installed adjacent to the optical flow sensor.
  • One or more light sources irradiate light to a predetermined area of the bottom surface photographed by the image sensor. That is, when the mobile robot moves a specific area along the bottom surface, if the bottom surface is flat, a certain distance is maintained between the image sensor and the bottom surface. On the other hand, when the mobile robot moves the bottom surface of the non-uniform surface, it is farther than a certain distance due to irregularities and obstacles on the bottom surface.
  • one or more light sources may be controlled by the controller 1800 to adjust the amount of light to be irradiated.
  • the light source may be a light emitting device capable of adjusting the amount of light, for example, an LED (Light Emitting Diode).
  • the control unit 1800 may detect the position of the mobile robot regardless of the sliding of the mobile robot.
  • the control unit 1800 may compare and analyze image data photographed by the optical flow sensor over time to calculate a moving distance and a moving direction, and based on this, calculate a position of the mobile robot.
  • the control unit 1800 can correct the sliding robustly with respect to the position of the mobile robot calculated by other means.
  • the 3D camera sensor may be attached to one or a portion of the body of the mobile robot to generate 3D coordinate information related to the surroundings of the body.
  • the 3D camera sensor may be a 3D depth camera that calculates a perspective distance between a mobile robot and an object to be photographed.
  • the 3D camera sensor may capture a 2D image related to the periphery of the main body, and generate a plurality of 3D coordinate information corresponding to the captured 2D image.
  • the three-dimensional camera sensor is provided with two or more cameras for acquiring an existing two-dimensional image, a stereo vision that combines two or more images obtained from the two or more cameras to generate three-dimensional coordinate information Can be formed in a manner.
  • the three-dimensional camera sensor is a first pattern irradiation unit for irradiating the light of the first pattern downward toward the front of the main body, and irradiating the light of the second pattern upward toward the front of the main body It may include a second pattern irradiation unit and an image acquisition unit that acquires an image in front of the main body. Accordingly, the image acquisition unit may acquire an image of a region in which light of the first pattern and light of the second pattern are incident.
  • the 3D camera sensor includes an infrared pattern emitting unit that irradiates an infrared pattern with a single camera, and captures a shape in which the infrared pattern irradiated from the infrared pattern emitting unit is projected on an object to be photographed. The distance between the sensor and the object to be photographed can be measured.
  • the 3D camera sensor may be an IR (Infra Red) 3D camera sensor.
  • the 3D camera sensor includes a light emitting unit that emits light together with a single camera, receives a portion of the laser emitted from the light emitting unit and is reflected from an object to be photographed, and analyzes the received laser, thereby 3D The distance between the camera sensor and the object to be photographed can be measured.
  • the 3D camera sensor may be a TOF (Time of Flight) 3D camera sensor.
  • the laser of the 3D camera sensor as described above is configured to irradiate a laser extending in at least one direction.
  • the 3D camera sensor may include first and second lasers, the first laser irradiating lasers having a straight line intersecting each other, and the second laser irradiating a single linear laser. can do.
  • the lowermost laser is used to detect obstacles at the bottom
  • the uppermost laser is used to detect obstacles at the top
  • the intermediate laser between the lowermost laser and the uppermost laser is used to detect obstacles in the middle. It is used for.
  • the communication unit 1100 connects the terminal device and/or another device located in a specific area (to be used interchangeably with the term "home appliance” in this specification) and one of wired, wireless, and satellite communication methods. It transmits and receives signals and data.
  • the communication unit 1100 may transmit and receive data with other devices located in a specific area.
  • the other device may be any device that can connect to a network and transmit and receive data.
  • it may be a device such as an air conditioner, a heating device, an air purification device, a light fixture, a TV, or an automobile.
  • the other device may be a device that controls a door, a window, a water valve, a gas valve, or the like.
  • the other device may be a sensor that detects temperature, humidity, air pressure, gas, or the like.
  • the communication unit 1100 may communicate with other robot cleaners 100 located within a specific area or a predetermined range.
  • a robot cleaner by implementing a driving method in which the robot cleaner can intensively clean a certain area, a robot cleaner is implemented that increases cleaning efficiency and saves cleaning time.
  • the robot cleaner 100 includes a driving unit 1300 for moving the suction motor and the body generating suction power, and a control unit 1800 for controlling driving/operation of the suction motor and the driving unit 1300 It can be made including.
  • control unit 1800 may recognize the position of the body of the robot cleaner in the cleaning area in response to the detection of a preset input signal. In addition, the control unit 1800 may determine the starting position based on the recognized position of the robot cleaner. Here, the starting position may mean a cleaning starting position in a certain area that the robot cleaner intensively cleans.
  • the controller 1800 may set a virtual boundary of a predetermined size based on the determined starting position, and set a driving route of a predetermined pattern within the boundary.
  • the virtual boundary may mean a rectangular border extending around the starting position or including the starting position at any point.
  • the preset pattern may be, for example, a spiral pattern.
  • the robot cleaner 100 When the driving route of the preset pattern is set as described above, the robot cleaner 100 performs a cleaning operation while traveling in the first direction. When the cleaning operation in the first direction is completed, the robot cleaner 100 performs a cleaning operation while driving the set driving path in the second direction opposite (opposite) to the first direction. Accordingly, it is possible to intensively clean a certain area in a short time.
  • the robot cleaner 100 detects a preset input signal (S10).
  • the'preset input signal' means a start signal (or trigger signal) of an operation mode for intensively cleaning a certain area.
  • the preset input signal may be generated through user input or may be automatically generated when a predetermined condition is satisfied.
  • the user input may include, for example, input applied to a hard key/soft key/touch screen provided in the robot cleaner, voice input, input through an external device, and the like.
  • the preset condition may be associated with a specific location, a specific time/time zone, and communication with a predetermined device.
  • the preset input signal may be automatically generated. have.
  • the input cleaning command and the preset input signal may be provided to the control unit 1800.
  • control unit 1800 of the robot cleaner 100 sets the starting position based on the current position of the main body (S20).
  • the starting position may mean a cleaning starting position of a certain area that the robot cleaner is to intensively clean.
  • the starting position may be the same as or different from the current position of the robot cleaner.
  • the controller 1800 of the robot cleaner 100 may control the main body to maintain a fixed state (ie, no movement) at a current time for a predetermined time. have.
  • the control unit 1800 may perform alignment such that the front of the robot cleaner body faces a predetermined direction or the main and auxiliary wheels provided in the driving unit 1300 are aligned.
  • control unit 1800 of the robot cleaner 100 may control the driving unit 1800 such that the main body moves from the current position to the starting position.
  • control unit 1800 of the robot cleaner 100 may set a virtual boundary of a predetermined size based on the determined starting position, and then set a driving path of a predetermined pattern within the boundary (S20).
  • the virtual boundary may be a border of a predetermined area extending in all directions around the starting position.
  • the virtual boundary may mean a border including the starting position at an arbitrary position within a certain area.
  • the starting position and the virtual boundary may be recognized based on coordinate information obtained based on a map.
  • the controller of the robot cleaner obtains departure coordinate information for the starting position based on a map.
  • the controller may recognize virtual boundaries set based on a map by connecting the four boundary coordinate information obtained as described above. Therefore, in the present invention, there is no need for a separate configuration (for example, a signal transmitter and receiver) to continuously recognize the starting position or the virtual boundary.
  • the predetermined area means a new cleaning area of a predetermined size, that is, an area to be intensively cleaned. Therefore, the virtual boundary means the outer boundary of the new cleaning area.
  • the control unit of the robot cleaner 100 recognizes the inside of the predetermined area as a cleaning area, and controls the robot cleaner body so as not to deviate from the virtual boundary.
  • the driving route in the new cleaning area is set differently from the existing one, and forms a driving route having a predetermined pattern. That is, if the driving route of the first method has been automatically set for the cleaning area, it is now variably set to the driving route of the second method different from the first method. This is performed in one of a series of operations corresponding to the preset input signal in step S10.
  • the driving path of the robot cleaner 100 is set to be changed from a zigzag driving path to a spiral pattern driving path.
  • the spiral pattern may be any one of a circular spiral pattern, a square spiral pattern, a triangular spiral pattern, and a zigzag spiral pattern, for example.
  • the width of the line of the driving route of the predetermined pattern may be gradually increased or decreased.
  • the driving paths may be temporarily modified to repeat the paths that have passed a certain number of times. For example, if it is detected that there is a large amount of dust on the current driving route, the variable traveling route returning to the current position may be repeated a predetermined number of times after the robot cleaner returns to the current driving route.
  • the control unit of the robot cleaner controls the driving unit and the suction motor to travel the set driving paths in the first direction and perform a cleaning operation (S40).
  • the first direction is a direction gradually away from the starting position.
  • the first direction is a direction gradually approaching the boundary while gradually moving away from the starting position.
  • the controller of the robot cleaner 100 may increase the suction power of the suction motor, while driving the driving path set in the first direction. Accordingly, it is possible to increase the cleaning performance and the cleaning completion rate compared to the conventional one.
  • the control unit of the robot cleaner now runs the set driving path in the second direction opposite to the first direction to perform the cleaning operation.
  • the driving unit and the suction motor are controlled (S50).
  • the second direction is the same as the first direction and the driving path is only the direction is switched. Therefore, it can be said that the second direction is a direction gradually approaching the starting position.
  • the first direction is a direction gradually increasing from the boundary and gradually approaching the starting position.
  • the controller of the robot cleaner 100 may increase the suction power of the suction motor while driving the driving path set in the second direction, but decrease the driving force in the first direction.
  • the control unit of the robot cleaner 100 may increase the suction power of the suction motor while traveling in the first direction while driving the driving path set in the second direction. Accordingly, it is possible to maximize the efficiency of intensive cleaning.
  • the controller of the robot cleaner 100 may reduce the sensitivity level of the sensors such as the front detection sensor than when driving in the first direction while driving the driving route set in the second direction. This considers driving in the same driving route. In other words, when driving in the first direction, an obstacle or the state of the floor has already been detected once, so the sensitivity level of the sensor is adjusted in consideration of this when driving in the second direction.
  • the cleaning operation may end before the robot cleaner reaches the initial starting position. For example, when it is sensed that a moving obstacle exists at the initial starting position or an input signal for ending intensive cleaning for a certain area according to the present invention is detected, the cleaning operation may be terminated. Therefore, step S60 in FIG. 5 may be selectively performed.
  • the robot cleaner according to the present invention can intensively clean only a desired predetermined area, not the entire cleaning area displayed on the map. Accordingly, the cleaning performance for a specific area can be increased and the cleaning time can be shortened.
  • the cleaning area 601 corresponding to a map of the robot cleaner 100 according to the present invention is cleaned while traveling in a zigzag driving route 602.
  • the cleaning is stopped and the current position (ie, the current coordinate) is recognized on the map.
  • the control unit of the robot cleaner 100 ends the currently performed cleaning mode, for example, the zigzag driving cleaning mode, and enters the intensive cleaning mode.
  • the above-described virtual boundary 610 is set and the inside of the set boundary is designated as a new cleaning area, that is, the intensive cleaning area.
  • a preset feedback signal (eg, a preset sound, voice, LED signal, etc.) may be output.
  • the virtual boundary 610 is determined based on the starting position of the intensive cleaning mode.
  • the starting position may coincide with the position P of the robot cleaner 100 recognized at the time when the preset input signal is detected.
  • the centralized cleaning area may be, for example, a region vertically, horizontally and horizontally extended, for example, 1.8 m to 2.0 m based on the position P of the robot cleaner 100.
  • a driving path 620 different from the existing zigzag driving path 602 is set.
  • the other travel path 620 may be a travel path of a square spiral pattern as shown in FIG. 6B.
  • the present invention is not limited to this example, and may be implemented by modifying a circular spiral pattern driving path, a triangular spiral pattern driving path, or a zigzag spiral pattern driving path.
  • the robot cleaner 100 may maintain the driving stop state at the current position P until the concentrated cleaning area is determined by the virtual boundary 610 and a square spiral pattern driving path is calculated therein. . However, if a predetermined input signal is detected during the cleaning operation as shown in FIG. 6A, the driving of the suction motor is maintained in the driving stop state.
  • the control unit of the robot cleaner 100 controls the suction motor so that the suction force of the main body is increased than before when the preset input signal is detected. Specifically, when the virtual boundary and the driving route are calculated, the robot cleaner moves from the current position to the starting position, and then changes the suction power of the robot cleaner 100 to'strong'.
  • control unit of the robot cleaner 100 controls the driving unit so that the main body moves based on the driving path 620 formed in the centralized cleaning area.
  • the driving and cleaning operation of the driving route 620 is performed at least twice by changing directions.
  • the driving in the first direction may be a square spiral driving in which the robot cleaner body gradually moves away from the starting position.
  • the driving in the second direction may be a square spiral driving in which the robot cleaner body gradually approaches the starting position.
  • 6C shows a'first' driving and cleaning operation for the set driving route 620.
  • the robot cleaner 100 moves along the set driving route 620 with the current position P as the starting position and performs a cleaning operation.
  • the main driving route 620a in the first direction for example, the driving route body in a direction that gradually approaches the line 611 of the boundary while gradually moving away from the starting position P Is controlled to move.
  • the driving path 620a is an'extended' square spiral pattern driving path, the rectangle is initially small, and the driving direction is frequently changed. In addition, since the rectangle of the driving route 620a increases as it gradually moves away from the starting position P, the driving direction is also slower.
  • the switching of the driving direction is always made in the right 90 degree direction with respect to the front of the robot cleaner body.
  • the control unit of the robot cleaner 100 may control the driving speed to be reduced and the suction power of the suction motor to be increased at the time when the switching of the driving direction occurs. In this way, by further increasing the suction power of the dust at the point of switching the driving direction, it is possible to increase the cleaning performance suitable for the concentrated cleaning mode.
  • the controller of the robot cleaner 100 rotates 180 degrees in the direction toward the starting position P, and then prepares the second driving and cleaning operation.
  • 6D shows the'second' driving and cleaning operation for the set driving route 620.
  • the starting position of the'second' driving and cleaning operation is a position rotated 180 degrees in place at the point where the'first' driving and cleaning operation has ended.
  • the driving path 620b in the second direction for example, the robot cleaner 100 gradually moves away from the current position and gradually approaches the initial starting position P.
  • the main body is controlled to move along the driving path.
  • the driving path 620b has the same path as the first driving path 620a, and only the opposite direction. However, in another embodiment, in order to perform more thorough cleaning, the driving path 620b may be set by slightly shifting the driving line of the first driving path 620a. That is, the driving route 620b may be formed between two driving lines of the first driving route 620a.
  • the traveling path 620b is a traveling path having a'reduced' square spiral pattern, initially, the square of the traveling path 620a is large, and the switching of the traveling direction is slow. In addition, as the gradual approach to the starting position P gradually decreases, the rectangle of the driving route 620b becomes smaller, and the driving direction is more frequently changed.
  • the switching of the driving direction is always made in the left 90-degree direction relative to the front of the robot cleaner body.
  • the control unit of the robot cleaner 100 may control to increase the suction power of the suction motor while decreasing the driving speed each time a change in the driving direction occurs. In this way, by further increasing the suction power of the dust at the point of switching the driving direction, it is possible to increase the cleaning performance suitable for the concentrated cleaning mode.
  • the cleaning operation may be performed by varying at least one of the driving speed, the suction force, and the sensitivity level of the sensor.
  • the driving speed is faster than the first driving route 620a, and the suction power may be reduced to allow driving.
  • the setting information may be changed so that the sensitivity level of the sensor detecting an obstacle is reduced from the first driving path 620a.
  • the control unit of the robot cleaner 100 may output a preset feedback signal and then operate to exit the intensive cleaning mode.
  • the robot cleaner may perform one of the following two operations.
  • a zigzag driving and cleaning operation may be performed on the entire cleaning area again. That is, it can be switched from the intensive cleaning mode to the zigzag running cleaning mode. Accordingly, the robot cleaner 100 may continue the driving and cleaning operation beyond the boundary 610 from the current position.
  • the driving speed, suction power, and the sensitivity level of the sensor automatically return to the original state.
  • the power of the robot cleaner 100 is turned off, and the main body can be moved to return to a designated position (eg, a charging station).
  • a predetermined input signal is detected within a predetermined time, the above-described process described with reference to FIGS. 6B to 6D may be repeated again.
  • the same driving path is repeated twice in different directions, but the number of repetitions may be increased to 3 times or more, or a certain area may be intensively cleaned while deforming the driving path. .
  • the robot cleaner 100 detects a preset input signal (S710).
  • the control unit of the robot cleaner 100 detects that it has entered the intensive cleaning mode. Specifically, if the robot cleaner 100 is already operating in another cleaning mode, it switches to the intensive cleaning mode. In addition, if the robot cleaner 100 is in a power-off state, the power-on signal and the signal for initiating the intensive cleaning mode are transmitted to the control unit of the robot cleaner 100 to operate the main body in the intensive cleaning mode from the beginning.
  • the robot cleaner 100 sets a virtual boundary and a driving path of a predetermined pattern inside the boundary based on the starting position of the main body (S720). Thereafter, the robot cleaner 100 travels based on the set driving route and performs a cleaning operation (S730).
  • the control unit of the robot cleaner 100 determines whether the detected obstacle can be avoided (S750). To this end, the controller of the robot cleaner 100 may grasp the position, size, and whether or not avoidable driving of the obstacle is possible based on sensor values obtained through a front detection sensor, a 3D sensor, or the like.
  • the robot cleaner 100 performs the avoidance driving toward the starting position (S760). Accordingly, the concentration cleaning performance is improved even while the evasive action for the obstacle is performed.
  • the controller of the robot cleaner 100 may control the driving speed of the main body to decrease by a certain value while performing the avoidance driving. Then, when the robot cleaner completely avoids the obstacle and enters the set driving route, the driving speed of the main body is restored and the driving is performed again.
  • the controller of the robot cleaner may control the driving of the suction motor such that the suction power of the main body decreases while the evasion driving is performed. This is to prevent the robot cleaner from being a threat to obstacles such as a baby or animal because the robot cleaner is driven by a strong suction force while performing the intensive cleaning mode. When the robot cleaner completely avoids the obstacle and enters the set driving path, the driving speed of the main body is restored and the vehicle is driven again.
  • 8A is an operation in which the robot cleaner 100 encounters and avoids the obstacle 10a while traveling in the first direction along the set driving path.
  • the robot cleaner 100 travels in the first direction while driving the set driving path, that is, while driving the extended square spiral driving path, when the avoidable obstacle 10a is encountered, the obstacle 10a is avoided to the right to travel. (801). Accordingly, the robot cleaner 100 draws a driving path that avoids the obstacle 10a in a direction toward the starting position P. After completely avoiding the obstacle 10a, the vehicle proceeds to the set driving path again.
  • 8B is an operation in which the robot cleaner 100 encounters and avoids the obstacle 10b while traveling in the second direction along the set driving path.
  • the robot cleaner 100 when the robot cleaner 100 is traveling in the second direction of the set driving path, that is, while driving the'reduced' square spiral driving path, when the avoidable obstacle 10b is encountered, the obstacle 10b is left Avoid driving (802). Accordingly, the robot cleaner 100 draws a driving path that avoids the obstacle 10b in the direction toward the starting position P. After avoiding the obstacle 10b, the vehicle travels according to the set driving path again.
  • the robot cleaner avoids the obstacle 10b in the direction toward the center of the centralized cleaning area when located at any point in the centralized cleaning area. It can be operated to draw the driving route. Accordingly, in the avoiding operation of the obstacle 10b, the obstacle 10b can be avoided without deviating from the set boundary of the robot cleaner.
  • the cleaning operation ends (S770). That is, the intensive cleaning mode is released.
  • control unit of the robot cleaner 100 may perform a cleaning operation by waiting at the starting position, switching to an existing cleaning mode, or moving to a position of the charging station to perform charging.
  • the control unit of the robot cleaner 100 travels around the detected obstacle in a predetermined pattern and ends the cleaning operation (S780).
  • the robot cleaner 100 rotates around the obstacle 10c 1 to 1.5 turns to go to the starting position P Confirm that you cannot. Accordingly, the starting position is changed to the second point P2, and when it is sensed that the second point P2 is reached, the robot cleaner stops running and ends cleaning.
  • the central cleaning mode is terminated and the zigzag driving cleaning mode is switched to cover the entire cleaning area of the map. Settings may be changed to clean.
  • FIG. 9 shows a modified example of step S20 of setting a starting position in response to a preset input signal in FIG. 5.
  • the following embodiment has been described in detail with respect to another example of setting the starting position, but the remaining steps (S10, S30, S40, S50, S60) of FIG. 5 may be equally applied.
  • the robot cleaner 100 may set an area spaced from the current position as a centralized blue area.
  • the user may point the remote starting position P3 using a remote control device (eg, a terminal, a remote controller, etc.) (not shown) communicating with the robot cleaner 100.
  • a remote control device eg, a terminal, a remote controller, etc.
  • the remote control device recognizes the coordinate information of the pointed starting position P3 using the sensor value obtained through the acceleration sensor, the gyro sensor, or the IMU sensor. Coordinate information of the starting position P3 is directly transmitted to the robot cleaner 100 or displayed on a map 901 so that the robot cleaner 100 points to the starting position P3 based on its current position. Information can be recognized.
  • an area to be intensively cleaned may be selected using a terminal on which a map screen is displayed.
  • the user may select a starting position P3 of FIG. 9 by applying a preset touch input to the map screen. Then, the coordinate information of the selected position is calculated and transferred to the robot cleaner 100, and the robot cleaner moves to the starting position P3 corresponding to the received coordinate information.
  • the controller of the robot cleaner 100 first obtains distance information from the current position of the main body to a remote starting position. Then, the main body is moved to a remote starting position based on the obtained distance information.
  • One or more remote starting positions P3 may be set.
  • the controller of the robot cleaner 100 stores all coordinate information for the set starting positions. Then, the first concentrated cleaning area is cleaned by moving to the nearest starting position from the current position. When the cleaning of the first concentrated cleaning area is completed, the second concentrated cleaning area is cleaned by moving to a next starting position close to the position of the robot cleaner at that time.
  • the intensive cleaning mode may be temporarily released. Therefore, the traveling speed, suction power, and the sensitivity level of the sensor of the robot cleaner return to the normal cleaning mode (for example, the zigzag running cleaning mode).
  • FIGS. 10A to 10C are modifications of steps (S20, S30) of setting a starting position in response to a preset input signal in FIG. 5 and setting a virtual boundary and a driving route of a preset pattern.
  • steps (S10, S50, S60) of FIG. 5 may be equally applied to the rest except for some (eg, S40).
  • the robot cleaner 100 recognizes that the centralized cleaning area cannot be set to a predetermined size due to an unavoidable obstacle 10d such as a wall, as illustrated in FIG. 10A. Then, the robot cleaner 100 is set by reducing the size of the concentrated cleaning area.
  • the length of one side of the concentrated cleaning area of a predetermined size is 3.6m
  • the length of one side of the reduced sized concentrated cleaning area 610b is set to less than 3.6m.
  • one corner point of the reduced sized intensive cleaning area 610b is determined as the starting position P4.
  • a reduced square helical travel path is generated, which gradually advances from the determined starting position P4 to the current position P of the robot cleaner.
  • the robot cleaner 100 stores the current position P, and then moves to the starting position P4. Then, the vehicle travels from the starting position (P4) in a miniature square spiral driving path and performs an intensive cleaning operation. That is, the driving and cleaning process S40 in the first direction of FIG. 5 is skipped, and only the driving and cleaning process S50 in the second direction is performed.
  • the set driving route is driven and cleaned only once, so that the suction force is stronger and/or the driving speed is slower than the normal intensive cleaning mode. Can be.
  • the suction nozzle rotates 90 degrees to the right so as to face the obstacle 10d and moves zigzag back and forth to perform the cleaning operation thoroughly. can do. In other words, at this time, it is to avoid the obstacles, but rather to operate in such a way that there is no suction blind spot while contacting the obstacle several times.
  • the driving speed may be reduced and the suction force may be more strongly controlled to perform a cleaning operation.
  • the robot cleaner performs a cleaning operation with a square spiral running gradually approaching the stored position P from the starting position P4, if it encounters an avoidable obstacle, it avoids the direction toward the stored position P Perform an action. Then, when the robot cleaner reaches the stored position P, the cleaning operation ends.
  • the robot cleaner and its control method it is possible to intensively clean a portion of the map rather than the entire cleaning region by reducing the driving speed and increasing the suction power, thereby quickly and intensively. .
  • cleaning is automatically terminated after intensive cleaning of a certain area, thereby providing user convenience.
  • the centralized cleaning performance is improved by moving the avoidance action for the obstacle detected during the centralized cleaning toward the interior of the centralized cleaning area.
  • the present invention described above can be embodied as computer readable codes on a medium on which a program is recorded.
  • the computer-readable medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include a hard disk drive (HDD), solid state disk (SSD), silicon disk drive (SDD), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage device. This includes, and is also implemented in the form of a carrier wave (eg, transmission over the Internet). Also, the computer may include a control unit 1800. Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all respects, but should be considered illustrative. The scope of the invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention.

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 로봇 청소기는, 흡입력을 발생시키는 흡입모터를 구비한 본체, 본체를 이동시키는 주행부, 기설정된 입력 신호가 감지된 것에 응답하여, 청소영역 내에서 본체의 위치를 인식하고 인식된 위치에 근거하여 출발위치를 결정하는 제어부를 포함한다. 제어부는, 결정된 출발위치를 기준으로 정해진 크기의 가상의 경계를 설정하고, 경계 내에 기설정된 패턴의 주행경로가 설정되면, 그 주행경로를 제1방향으로 주행하며 청소동작을 수행한 후 그 주행경로를 제1방향과 대향되는 제2방향으로 주행하며 청소동작을 수행하도록, 주행부와 흡입모터를 제어한다.

Description

로봇 청소기 및 그 제어방법
본 발명은 자율주행하며 청소를 수행할 수 있는 로봇 청소기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
청소기는 먼지와 이물질을 흡입하거나 걸레질을 통하여 청소 기능을 수행하는 장치이다. 일반적으로 청소기는 바닥에 대한 청소 기능을 수행하게 되며, 청소기는 이동을 위한 휠을 포함한다. 일반적으로 휠은 청소기 본체에 가해지는 외력에 의해 굴림되어 청소기 본체를 바닥에 대하여 이동시키도록 이루어진다.
그러나, 최근에는 사용자의 조작 없이 스스로 주행하면서 청소를 수행하는 로봇 청소기, 사용자의 조작에 의해 이동되는 노즐을 따라 스스로 이동하는 청소기 등과 같은 자율주행 청소기에 대한 연구가 활발해졌다.
사용자의 조작 없이 스스로 주행하면서 청소를 수행하는 로봇 청소기가 개발됨에 따라, 복수의 로봇 청소기를 사용자의 조작 없이 어느 하나가 다른 하나를 추종하거나 또는 상호 협업하면서 청소시키기 위한 개발의 필요성이 대두되고 있다.
이러한 로봇 청소기는 최초에 모든 미지의 영역들을 탐색 및 이동하면서 청소를 수행한다. 그리고, 이후에는 탐색을 기초로 생성한 지도(map)에 기반하여 학습청소를 수행한다.
그러나, 이러한 학습청소의 경우도 청소영역 전체의 커버리지(coverage)를 중요하게 생각하여 모든 영역을 청소하도록 설계되어 있다. 한편, 사용자가 일부 영역에 대해서만 청소를 하고자 하는 경우 기존과 같이 집 전체를 청소하는 경우 많은 시간이 소요되며, 배터리 소모도 많아진다. 또는, 로봇 청소기가 일부 영역을 청소한 후 사용자가 의도적으로 청소를 종료시켜야만 하는 불편이 따르게 된다.
이에, 본 발명의 일 목적은, 맵상의 청소영역 전체가 아닌 일부 영역을 집중적으로 청소할 수 있는 로봇 청소기 및 그것의 제어방법을 제공하는 데 있다.
또, 본 발명의 또 다른 목적은, 일부 영역을 집중적으로 청소한 후에는 스스로 동작 종료를 수행할 수 있는 로봇 청소기 및 그것의 제어방법을 제공하는 데 있다.
또, 본 발명의 또 다른 목적은, 원하는 일부 영역을 강한 흡입력으로 천천히 주행하며, 반복적으로 주행하여, 보다 향상된 청소 성능을 갖춘 로봇 청소기 및 그것의 제어방법을 제공하는 데 있다.
또, 본 발명의 또 다른 목적은, 원하는 일부 영역을 주행하며 청소하는 중에 장애물을 감지한 경우, 집중청소성능을 고려하여 장애물 회피 동작을 수행할 수 있는 로봇 청소기 및 그것의 제어방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기는, 흡입력을 발생시키는 흡입모터를 구비한 본체; 상기 본체를 이동시키는 주행부; 기설정된 입력 신호가 감지된 것에 응답하여, 청소영역 내에서 본체의 위치를 인식하고 인식된 위치에 근거하여 출발위치를 결정하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 결정된 출발위치를 기준으로 정해진 크기의 가상의 경계를 설정하고 상기 경계 내에 기설정된 패턴의 주행경로를 설정하고, 상기 주행경로를 제1방향으로 주행하며 청소동작을 수행한 후에 상기 주행경로를 상기 제1방향과 대향되는 제2방향으로 주행하며 청소동작을 수행하도록, 상기 주행부와 상기 흡입모터를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 본체가 상기 주행경로를 상기 제2방향으로 주행하여 상기 출발위치에 도달하면 청소동작을 종료하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 제어부는, 청소동작을 수행하는 중에 상기 기설정된 신호가 감지된 것에 응답하여, 상기 본체의 현재 수행하는 청소 모드를 종료하고 상기 본체가 상기 설정된 주행경로에 근거하여 이동하도록 상기 주행부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 경계의 내부영역을 청소영역으로 지정하고, 상기 본체가 상기 내부영역을 이동하는 동안 상기 경계를 벗어나지 않도록 상기 주행부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 제1방향의 주행은 상기 본체가 상기 출발위치으로부터 점진적으로 멀어지는 사각 나선형 주행이고, 상기 제2방향의 주행은 상기 본체가 상기 출발위치에 점진적으로 가까워지는 사각 나선형 주행인 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 본체가 상기 제1방향으로 상기 주행경로의 주행을 완료한 후 상기 출발위치를 바라보는 방향으로 제자리회전하여 방향을 전환하도록 상기 주행부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 기설정된 입력 신호가 감지되면, 상기 흡입력이 이전보다 증가되도록 상기 흡입모터를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 본체가 상기 제1방향으로 상기 주행경로를 주행하는 동안 제1흡입력이 발생되고, 상기 본체가 상기 제2방향으로 상기 주행경로를 주행하는 동안 상기 제1흡입력과 다른 제2흡입력이 발생되도록 상기 흡입모터을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 로봇 청소기는, 상기 본체의 전방에 존재하는 장애물을 감지하는 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 본체가 상기 주행경로를 제1방향 또는 제2방향으로 주행하는 동안 상기 센서를 통해 장애물이 감지된 것에 응답하여, 상기 본체가 상기 출발위치를 향하는 방향으로 상기 장애물을 피하여 이동하도록 상기 주행부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 본체가 상기 감지된 장애물을 피하여 이동할 수 없는 것으로 판단되면, 상기 감지된 장애물 주변을 기설정된 패턴으로 주행한 후에 청소동작을 종료하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 본체로부터 이격된 위치가 상기 출발위치가 설정된 경우, 상기 인식된 위치에서 상기 출발위치까지의 거리정보를 획득하고 획득된 거리정보에 근거하여 상기 본체가 상기 출발위치로 이동하도록 상기 주행부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 가상의 경계가 정해진 크기로 미만으로 설정된 경우, 상기 경계에 인접한 제1지점을 상기 출발위치로 설정하고, 상기 본체가 상기 제1지점으로 이동된 것에 응답하여 상기 제1방향으로의 주행을 건너뛰고 상기 제2방향으로만 주행하면서 청소동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 본체가 상기 제1지점으로 이동된 것에 응답하여, 상기 제1지점에서 상기 인식된 위치에 점진적으로 가까워지는 사각 나선형 주행으로 청소동작을 수행하고, 상기 본체가 상기 인식된 위치에 도달하면 청소동작을 종료하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 제어방법은, 기설정된 입력 신호를 감지하는 단계; 기설정된 입력 신호에 응답하여, 본체의 현재 위치를 근거로 출발위치를 결정하는 단계; 결정된 출발위치를 기준으로 정해진 크기의 가상의 경계를 설정하고 상기 경계 내에 기설정된 패턴의 주행경로를 설정하는 단계; 상기 주행경로를 제1방향으로 주행하며 청소동작을 수행한 후 상기 주행경로를 상기 제1방향과 대향되는 제2방향으로 주행하며 청소동작을 수행하는 단계를 포함하여 이루어진다.
또한, 일 실시 예에서, 로봇 청소기 본체가 상기 주행경로를 상기 제2방향으로 주행하여 상기 출발위치에 도달하면 청소동작을 종료하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 로봇 청소기 본체가 상기 주행경로를 제1방향 또는 제2방향으로 주행하는 동안 장애물이 감지되면, 상기 본체가 상기 출발위치를 향하는 방향으로 상기 장애물을 피하여 주행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 청소기 및 그것의 제어방법에 의하면, 맵상의 청소영역 전체가 아닌 일부 영역을 주행속도를 감소시키고 흡입력을 증가시켜서 집중적으로 빠른 시간에 청소할 수 있다. 또, 사용자가 집중청소를 의도적으로 종료시키기 않더라도, 일정 영역을 집중청소한 후에는 자동으로 청소를 종료하므로, 사용자 편의를 제공한다. 또, 집중청소 중에 감지된 장애물에 대한 회피동작이 집중청소영역 내부를 향하도록 이동함으로써, 집중청소성능이 제고된다.
도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기의 일 예를 보인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 로봇 청소기의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 로봇 청소기의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 예시 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기가 일정 영역을 집중 청소하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6a, 도 6b, 도 6c, 도 6d는, 도 5의 흐름도의 각 과정을 보다 구체적으로 설명하기 위한 예시 개념도들이다.
도 7, 도 8a, 도 8b, 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기가 일정 영역을 집중 청소하면서 장애물을 회피하는 방법을 설명하기 위한 흐름도와 개념도들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기가 현재 위치에서 이격된 영역을 집중 청소하는 방법의 예시 개념도이다.
도 10a, 도 10b, 도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기가 좁은 공간을 집중 청소하는 방법의 예시 개념도이다.
이하, 본 발명에 관련된 로봇 청소기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기(100)의 일 예를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 로봇 청소기(100)의 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 로봇 청소기(100)의 측면도이다.
본 명세서에서 이동 로봇, 로봇 청소기 및 자율 주행을 수행하는 청소기가 동일한 의미로 사용될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 복수의 청소기는 이하 도 1 내지 도 3에 도시된 구성 중 적어도 일부를 포함하여 이루어질 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 로봇 청소기(100)는 일정 영역을 스스로 주행하면서 바닥을 청소하는 기능을 수행한다. 여기서 말하는 바닥의 청소에는, 바닥의 먼지(이물질을 포함한다)를 흡입하거나 바닥을 걸레질하는 것이 포함된다.
로봇 청소기(100)는 청소기 본체(110), 청소 유닛(120), 센싱 유닛(130) 및 먼지통(140)을 포함할 수 있다.
청소기 본체(110)에는 로봇 청소기(100)의 제어를 위한 제어부(미도시)를 포함하여 각종 부품들이 내장 또는 장착된다. 또한, 청소기 본체(110)에는 로봇 청소기(100)의 주행을 위한 휠 유닛(111)이 구비된다. 휠 유닛(111)에 의해 로봇 청소기(100)는 전후좌우로 이동되거나 회전될 수 있다.
도 3을 참조하면, 휠 유닛(111)은 메인 휠(111a) 및 서브 휠(111b)을 포함한다.
메인 휠(111a)은 청소기 본체(110)의 양측에 각각 구비되어, 제어부의 제어 신호에 따라 일 방향 또는 타 방향으로 회전 가능하게 구성된다. 각각의 메인 휠(111a)은 서로 독립적으로 구동 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 메인 휠(111a)은 서로 다른 모터에 의해서 구동될 수 있다. 또는, 하나의 모터에 구비된 복수의 서로 다른 축에 의해서 구동될 수 있다.
서브 휠(111b)은 메인 휠(111a)과 함께 청소기 본체(110)를 지지하며, 메인 휠(111a)에 의한 로봇 청소기(100)의 주행을 보조하도록 이루어진다. 이러한 서브 휠(111b)은 후술하는 청소 유닛(120)에도 구비될 수 있다.
제어부는 휠 유닛(111)의 구동을 제어함으로써, 로봇 청소기(100)는 바닥을 자율 주행하도록 이루어진다.
한편, 청소기 본체(110)에는 로봇 청소기(100)에 전원을 공급하는 배터리(미도시)가 장착된다. 배터리는 충전 가능하게 구성되며, 청소기 본체(110)의 저면부에 착탈 가능하게 구성될 수 있다.
도 1에서, 청소 유닛(120)은 청소기 본체(110)의 일측으로부터 돌출된 형태로 배치되어, 먼지가 포함된 공기를 흡입하거나 또는 걸레질을 할 수 있다. 상기 일측은 상기 청소기 본체(110)가 정방향(F)으로 주행하는 측, 즉 청소기 본체(110)의 앞쪽이 될 수 있다.
본 도면에서는, 청소 유닛(120)이 청소기 본체(110)의 일측에서 전방 및 좌우 양측방으로 모두 돌출된 형태를 가지는 것을 보이고 있다. 구체적으로, 청소 유닛(120)의 전단부는 청소기 본체(110)의 일측으로부터 전방으로 이격된 위치에 배치되고, 청소 유닛(120)의 좌우 양단부는 청소기 본체(110)의 일측으로부터 좌우 양측으로 각각 이격된 위치에 배치된다.
청소기 본체(110)가 원형으로 형성되고, 청소 유닛(120)의 후단부 양측이 청소기 본체(110)로부터 좌우 양측으로 각각 돌출 형성됨에 따라, 청소기 본체(110)와 청소 유닛(120) 사이에는 빈 공간, 즉 틈이 형성될 수 있다. 상기 빈 공간은 청소기 본체(110)의 좌우 양단부와 청소 유닛(120)의 좌우 양단부 사이의 공간으로서, 로봇 청소기(100)의 내측으로 리세스된 형태를 가진다.
상기 빈 공간에 장애물이 끼이는 경우, 로봇 청소기(100)가 장애물에 걸려 움직이지 못하는 문제가 초래될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 커버부재(129)가 상기 빈 공간의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수 있다.
커버부재(129)는 청소기 본체(110) 또는 청소 유닛(120)에 구비될 수 있다. 본 실시예에서는, 청소 유닛(120)의 후단부 양측에 각각 커버부재(129)가 돌출 형성되어, 청소기 본체(110)의 외주면을 덮도록 배치된 것을 보이고 있다.
커버부재(129)는 상기 빈 공간, 즉 청소기 본체(110)와 청소 유닛(120) 간의 빈 공간의 적어도 일부를 메우도록 배치된다. 따라서, 상기 빈 공간에 장애물이 끼이는 것이 방지되거나, 상기 빈 공간에 장애물이 끼이더라도 장애물로부터 용이하게 이탈 가능한 구조가 구현될 수 있다.
청소 유닛(120)에서 돌출 형성된 커버부재(129)는 청소기 본체(110)의 외주면에 지지될 수 있다.
만일, 커버부재(129)가 청소기 본체(110)에서 돌출 형성되는 경우라면, 커버부재(129)는 청소 유닛(120)의 후면부에 지지될 수 있다. 상기 구조에 따르면, 청소 유닛(120)이 장애물과 부딪혀 충격을 받았을 때, 그 충격의 일부가 청소기 본체(110)로 전달되어 충격이 분산될 수 있다.
청소 유닛(120)은 청소기 본체(110)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 청소 유닛(120)이 청소기 본체(110)로 분리되면, 분리된 청소 유닛(120)을 대체하여 걸레 모듈(미도시)이 청소기 본체(110)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
따라서, 사용자는 바닥의 먼지를 제거하고자 하는 경우에는 청소기 본체(110)에 청소 유닛(120)을 장착하고, 바닥을 닦고자 하는 경우에는 청소기 본체(110)에 걸레 모듈을 장착할 수 있다.
청소 유닛(120)이 청소기 본체(110)에 장착시, 상술한 커버부재(129)에 의해 상기 장착이 가이드될 수 있다. 즉, 커버부재(129)가 청소기 본체(110)의 외주면을 덮도록 배치됨으로써, 청소기 본체(110)에 대한 청소 유닛(120)의 상대적 위치가 결정될 수 있다.
청소 유닛(120)에는 캐스터(castor, 123)가 구비될 수 있다. 캐스터(123)는 로봇 청소기(100)의 주행을 보조하고, 또한 로봇 청소기(100)를 지지하도록 이루어진다.
청소기 본체(110)에는 센싱 유닛(130)이 배치된다. 도시된 바와 같이, 센싱 유닛(130)은 청소 유닛(120)이 위치하는 청소기 본체(110)의 일측, 즉 청소기 본체(110)의 앞쪽에 배치될 수 있다.
센싱 유닛(130)은 청소기 본체(110)의 상하 방향으로 청소 유닛(120)과 오버랩되도록 배치될 수 있다. 센싱 유닛(130)은 청소 유닛(120)의 상부에 배치되어, 로봇 청소기(100)의 가장 앞쪽에 위치하는 청소 유닛(120)이 장애물과 부딪히지 않도록 전방의 장애물이나 지형지물 등을 감지하도록 이루어진다.
센싱 유닛(130)은 이러한 감지 기능 외의 다른 센싱 기능을 추가로 수행하도록 구성될 수 있다.
예로써, 센싱 유닛(130)은 주변의 영상을 획득하기 위한 카메라(131)를 포함할 수 있다. 카메라(131)는 렌즈와 영상 센서(image sensor)를 포함할 수 있다. 또한, 카메라(131)는 청소기 본체(110) 주변의 영상을 제어부가 처리할 수 있는 전기적 신호로 변환하며, 예를 들어 상방 영상에 대응되는 전기적 신호를 제어부에 전달할 수 있다. 상방 영상에 대응되는 전기적 신호는 상기 제어부가 청소기 본체(110)의 위치를 검출하는데 사용될 수 있다.
또한, 센싱 유닛(130)은 로봇 청소기(100)의 주행 면상 또는 주행 경로 상의 벽체, 가구, 및 낭떠러지 등의 장애물을 감지할 수 있다. 또한, 센싱 유닛(130)은 배터리 충전을 수행하는 도킹 기기의 존재를 감지할 수 있다. 또한, 센싱 유닛(130)은 천장 정보를 감지하여서, 로봇 청소기(100)의 주행 구역 또는 청소 구역을 맵핑(Mapping)할 수 있다.
청소기 본체(110)에는 흡입된 공기 중의 먼지를 분리하여 집진하는 먼지통(140)이 착탈 가능하게 결합된다.
또한, 먼지통(140)에는 먼지통(140)을 덮는 먼지통 덮개(150)가 구비된다. 일 실시예로, 먼지통 덮개(150)는 청소기 본체(110)에 힌지 결합되어 회동 가능하게 구성될 수 있다. 먼지통 덮개(150)는 먼지통(140) 또는 청소기 본체(110)에 고정되어 먼지통(140)의 상면을 덮은 상태를 유지할 수 있다. 먼지통 덮개(150)가 먼지통(140)의 상면을 덮도록 배치된 상태에서는, 먼지통 덮개(150)에 의해 먼지통(140)이 청소기 본체(110)로부터 분리되는 것이 방지될 수 있다.
먼지통(140)의 일부는 먼지통 수용부(113)에 수용되되, 먼지통(140)의 다른 일부는 청소기 본체(110)의 후방(즉, 정방향(F)에 반대되는 역방향(R))을 향하여 돌출되게 형성될 수 있다.
먼지통(140)에는 먼지가 포함된 공기가 유입되는 입구와 먼지가 분리된 공기가 배출되는 출구가 형성되며, 청소기 본체(110)에 먼지통(140)의 장착시 상기 입구와 출구는 본체(110)의 내측벽에 형성된 개구(155)를 통해 연통되도록 구성된다. 이에 의하여, 청소기 본체(110) 내부의 흡기유로와 배기유로가 형성될 수 있다.
이러한 연결관계에 따라, 청소 유닛(120)을 통하여 유입된 먼지가 포함된 공기는 청소기 본체(110) 내부의 흡기유로를 거쳐, 먼지통(140)으로 유입되고, 먼지통(140)의 필터 내지는 사이클론을 거치면서 공기와 먼지가 상호 분리된다. 먼지는 먼지통(140)에 집진되며, 공기는 먼지통(140)에서 배출된 후 청소기 본체(110) 내부의 배기유로를 거쳐 최종적으로 배기구(112)를 통하여 외부로 배출된다.
이하의 도 4에서는 로봇 청소기(100)의 구성요소와 관련된 일 실시예가 설명된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기(100) 또는 이동 로봇은, 통신부(1100), 입력부(1200), 주행부(1300), 센싱부(1400), 출력부(1500), 전원부(1600), 메모리(1700), 제어부(1800), 청소부(1900) 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
이때, 도 4에 도시한 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 로봇 청소기가 구현될 수 있음은 물론이다. 또한, 전술한 바와 같이, 본 발명에서 설명되는 복수의 로봇 청소기는 이하에서 설명된 구성요소들 중 일부만 동일한 구성요소를 포함할 수 있다. 즉, 복수의 로봇 청소기가 각각 서로 다른 구성요소로 이루어질 수 있다.
이하, 각 구성요소들에 대해 살펴보기로 한다.
우선, 전원부(1600)는 외부 상용 전원에 의해 충전 가능한 배터리를 구비하여 이동 로봇 내로 전원을 공급한다. 전원부(1600)는 이동 로봇에 포함된 각 구성들에 구동 전원을 공급하여, 이동 로봇이 주행하거나 특정 기능을 수행하는데 요구되는 동작 전원을 공급할 수 있다.
이때, 제어부(1800)는 배터리의 전원 잔량을 감지하고, 전원 잔량이 부족하면 외부 상용 전원과 연결된 충전대로 이동하도록 제어하여, 충전대로부터 충전 전류를 공급받아 배터리를 충전할 수 있다. 배터리는 배터리 감지부와 연결되어 배터리 잔량 및 충전 상태가 제어부(1800)에 전달될 수 있다. 출력부(1500)은 제어부에 의해 상기 배터리 잔량을 출력부(1500)에 표시할 수 있다.
배터리는 로봇 청소기 중앙의 하부에 위치할 수도 있고, 좌, 우측 중 어느 한쪽에 위치할 수도 있다. 후자의 경우, 이동 로봇은 배터리의 무게 편중을 해소하기 위해 균형추를 더 구비할 수 있다.
제어부(1800)는, 인공 지능 기술에 기반하여 정보들을 처리하는 역할을 수행하는 것으로, 정보의 학습, 정보의 추론, 정보의 지각, 자연 언어의 처리 중 적어도 하나를 수행하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.
제어부(1800)는 머신 러닝(machine running) 기술을 이용하여, 청소기 내에 저장된 정보, 이동 단말기 주변의 환경 정보, 통신 가능한 외부 저장소에 저장된 정보 등 방대한 양의 정보(빅데이터, big data)를 학습, 추론, 처리 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 그리고, 제어부(1800)는 상기 머신 러닝 기술을 이용하여 학습된 정보들을 이용하여, 실행 가능한 적어도 하나의 청소기의 동작을 예측(또는 추론)하고, 상기 적어도 하나의 예측된 동작들 중 실현성이 가장 높은 동작이 실행되도록 청소기를 제어할 수 있다.
머신 러닝 기술은 적어도 하나의 알고리즘에 근거하여, 대규모의 정보들을 수집 및 학습하고, 학습된 정보를 바탕으로 정보를 판단 및 예측하는 기술이다. 정보의 학습이란 정보들의 특징, 규칙, 판단 기준 등을 파악하여, 정보와 정보 사이의 관계를 정량화하고, 정량화된 패턴을 이용하여 새로운 데이터들을 예측하는 동작이다.
머신 러닝 기술이 사용하는 알고리즘은 통계학에 기반한 알고리즘이 될 수 있으며, 예를 들어, 트리 구조 형태를 예측 모델로 사용하는 의사 결정 나무(decision tree), 생물의 신경 네트워크 구조와 기능을 모방하는 인공 신경망(neural network), 생물의 진화 알고리즘에 기반한 유전자 프로그래밍(genetic programming), 관측된 예를 군집이라는 부분집합으로 분배하는 군집화(Clustering), 무작위로 추출된 난수를 통해 함수값을 확률로 계산하는 몬테카를로 방법(Monter carlo method) 등이 될 수 있다.
머신 러닝 기술의 한 분야로써, 딥러닝 기술은 인공 신경망(Deap Neuron Network, DNN) 알고리즘을 이용하여, 정보들을 학습, 판단, 처리 중 적어도 하나를 수행하는 기술이다. 인공 신경망(DNN)은 레이어와 레이어 사이를 연결하고, 레이어와 레이어 사이의 데이터를 전달하는 구조를 가질 수 있다. 이러한 딥러닝 기술은 병렬 연산에 최적화된 GPU(graphic processing unit)를 이용하여 인공 신경망(DNN)을 통하여 방대한 양의 정보를 학습할 수 있다.
제어부(1800)는 외부의 서버 또는 메모리에 저장된 트레이닝 데이터를 이용하며, 소정의 물체를 인식하기 위한 특징을 검출하는 학습 엔진을 탑재할 수 있다. 이때, 물체를 인식하기 위한 특징에는 물체의 크기, 형태 및 음영 등을 포함할 수 있다.
구체적으로, 제어부(1800)는 청소기에 구비된 카메라를 통해 획득된 영상 중 일부를 학습 엔진에 입력하면, 상기 학습 엔진은 입력된 영상에 포함된 적어도 하나의 사물 또는 생명체를 인식할 수 있다.
이와 같이, 학습 엔진을 청소기의 주행에 적용하는 경우, 제어부(1800)는 청소기의 주행에 방해되는 의자 다리, 선풍기, 특정 형태의 발코니 틈과 같은 장애물이 청소기 주변에 존재하는지 여부를 인식할 수 있으므로, 청소기 주행의 효율 및 신뢰도를 높일 수 있다.
한편, 위와 같은 학습 엔진은 제어부(1800)에 탑재될 수도 있고, 외부 서버에 탑재될 수도 있다. 학습 엔진이 외부 서버에 탑재된 경우, 제어부(1800)는 분석의 대상인 적어도 하나의 영상을 상기 외부 서버로 전송하도록 통신부(1100)를 제어할 수 있다.
외부 서버는 청소기로부터 전송받은 영상을 학습 엔진에 입력함으로서, 해당 영상에 포함된 적어도 하나의 사물 또는 생명체를 인식할 수 있다. 아울러, 외부 서버는 인식결과와 관련된 정보를 다시 청소기로 전송할 수 있다. 이때, 인식결과와 관련된 정보는 분석의 대상인 영상에 포함된 객체의 개수, 각 개체의 이름과 관련된 정보를 포함할 수 있다.
한편, 주행부(1300)는 모터를 구비하여, 상기 모터를 구동함으로써, 좌, 우측 주바퀴를 양 방향으로 회전시켜 본체를 회전 또는 이동시킬 수 있다. 이때, 상기 좌, 우측 주바퀴는 독립적으로 움직일 수 있다. 주행부(1300)는 이동 로봇의 본체를 전후좌우로 진행시키거나, 곡선주행시키거나, 제자리 회전시킬 수 있다.
한편, 입력부(1200)는 사용자로부터 로봇 청소기에 대한 각종 제어 명령을 입력받는다. 입력부(1200)는 하나 이상의 버튼을 포함할 수 있고, 예를 들어, 입력부(1200)는 확인버튼, 설정버튼 등을 포함할 수 있다. 확인버튼은 감지 정보, 장애물 정보, 위치 정보, 맵 정보를 확인하는 명령을 사용자로부터 입력받기 위한 버튼이고, 설정버튼은 상기 정보들을 설정하는 명령을 사용자로부터 입력받기 위한 버튼이다.
또한, 입력부(1200)는 이전 사용자 입력을 취소하고 다시 사용자 입력을 받기 위한 입력재설정버튼, 기 설정된 사용자 입력을 삭제하기 위한 삭제버튼, 작동 모드를 설정하거나 변경하는 버튼, 충전대로 복귀하도록 하는 명령을 입력받는 버튼 등을 포함할 수 있다.
또한, 입력부(1200)는 하드 키나 소프트 키, 터치패드 등으로 이동 로봇의 상부에 설치될 수 있다. 또, 입력부(1200)는 출력부(1500)와 함께 터치 스크린의 형태를 가질 수 있다.
한편, 출력부(1500)는, 이동 로봇의 상부에 설치될 수 있다. 물론 설치 위치나 설치 형태는 달라질 수 있다. 예를 들어, 출력부(1500)는 배터리 상태 또는 주행 방식 등을 화면에 표시할 수 있다.
또한, 출력부(1500)는, 센싱부(1400)가 검출한 이동 로봇 내부의 상태 정보, 예를 들어 이동 로봇에 포함된 각 구성들의 현재 상태를 출력할 수 있다. 또, 출력부(1500)는 센싱부(1400)가 검출한 외부의 상태 정보, 장애물 정보, 위치 정보, 지도 정보 등을 화면에 디스플레이할 수 있다. 출력부(1500)는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 중 어느 하나의 소자로 형성될 수 있다.
출력부(1500)는, 제어부(1800)에 의해 수행되는 이동 로봇의 동작 과정 또는 동작 결과를 청각적으로 출력하는 음향 출력 수단을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 출력부(1500)는 제어부(1800)에 의해 생성된 경고 신호에 따라 외부에 경고음을 출력할 수 있다.
이때, 음향 출력 수단(미도시)은 비퍼(beeper), 스피커 등의 음향을 출력하는 수단일 수 있고, 출력부(1500)는 메모리(1700)에 저장된 소정의 패턴을 가진 오디오 데이터 또는 메시지 데이터 등을 이용하여 음향 출력 수단을 통해 외부로 출력할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇은, 출력부(1500)를 통해 주행 영역에 대한 환경 정보를 화면에 출력하거나 음향으로 출력할 수 있다. 또 다른 실시예에 따라, 이동 로봇은 출력부(1500)를 통해 출력할 화면이나 음향을 단말 장치가 출력하도록, 지도 정보 또는 환경 정보를 통신부(1100)릍 통해 단말 장치에 전송할 수 있다.
메모리(1700)는 로봇 청소기를 제어 또는 구동하는 제어 프로그램 및 그에 따른 데이터를 저장한다. 메모리(1700)는 오디오 정보, 영상 정보, 장애물 정보, 위치 정보, 지도 정보 등을 저장할 수 있다. 또, 메모리(1700)는 주행 패턴과 관련된 정보를 저장할 수 있다.
상기 메모리(1700)는 비휘발성 메모리를 주로 사용한다. 여기서, 상기 비휘발성 메모리(Non-Volatile Memory, NVM, NVRAM)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지할 수 있는 저장 장치로서, 일 예로, 롬(ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 마그네틱 컴퓨터 기억 장치(예를 들어, 하드 디스크, 디스켓 드라이브, 마그네틱 테이프), 광디스크 드라이브, 마그네틱 RAM, PRAM 등일 수 있다.
한편, 센싱부(1400)는, 외부 신호 감지 센서, 전방 감지 센서, 낭떠러지 감지 센서, 2차원 카메라 센서 및 3차원 카메라 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
외부 신호 감지 센서는 이동 로봇의 외부 신호를 감지할 수 있다. 외부 신호 감지 센서는, 일 예로, 적외선 센서(Infrared Ray Sensor), 초음파 센서(Ultra Sonic Sensor), RF 센서(Radio Frequency Sensor) 등일 수 있다.
이동 로봇은 외부 신호 감지 센서를 이용하여 충전대가 발생하는 안내 신호를 수신하여 충전대의 위치 및 방향을 확인할 수 있다. 이때, 충전대는 이동 로봇이 복귀 가능하도록 방향 및 거리를 지시하는 안내 신호를 발신할 수 있다. 즉, 이동 로봇은 충전대로부터 발신되는 신호를 수신하여 현재의 위치를 판단하고 이동 방향을 설정하여 충전대로 복귀할 수 있다.
한편, 전방 감지 센서는, 이동 로봇의 전방, 구체적으로 이동 로봇의 측면 외주면을 따라 일정 간격으로 설치될 수 있다. 전방 감지 센서는 이동 로봇의 적어도 일 측면에 위치하여, 전방의 장애물을 감지하기 위한 것으로서, 전방 감지 센서는 이동 로봇의 이동 방향에 존재하는 물체, 특히 장애물을 감지하여 검출 정보를 제어부(1800)에 전달할 수 있다. 즉, 전방 감지 센서는, 이동 로봇의 이동 경로 상에 존재하는 돌출물, 집안의 집기, 가구, 벽면, 벽 모서리 등을 감지하여 그 정보를 제어부(1800)에 전달할 수 있다.
전방 감지 센서는, 일 예로, 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서, 지자기 센서 등일 수 있고, 이동 로봇은 전방 감지 센서로 한 가지 종류의 센서를 사용하거나 필요에 따라 두 가지 종류 이상의 센서를 함께 사용할 수 있다.
일 예로, 초음파 센서는 일반적으로 원거리의 장애물을 감지하는 데에 주로 사용될 수 있다. 초음파 센서는 발신부와 수신부를 구비하여, 제어부(1800)는 발신부를 통해 방사된 초음파가 장애물 등에 의해 반사되어 수신부에 수신되는 지의 여부로 장애물의 존부를 판단하고, 초음파 방사 시간과 초음파 수신 시간을 이용하여 장애물과의 거리를 산출할 수 있다.
또한, 제어부(1800)는 발신부에서 방사된 초음파와, 수신부에 수신되는 초음파를 비교하여, 장애물의 크기와 관련된 정보를 검출할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1800)는 수신부에 더 많은 초음파가 수신될수록, 장애물의 크기가 큰 것으로 판단할 수 있다.
일 실시 예에서, 복수(일 예로, 5개)의 초음파 센서가 이동 로봇의 전방 측면에 외주면을 따라 설치될 수 있다. 이때, 바람직하게 초음파 센서는 발신부와 수신부가 교대로 이동 로봇의 전면에 설치될 수 있다.
즉, 발신부는 본체의 전면 중앙으로부터 좌, 우측에 이격되도록 배치될 수 있고, 수신부의 사이에 하나 또는 둘 이상의 발신부가 배치되어 장애물 등으로부터 반사된 초음파 신호의 수신 영역을 형성할 수 있다. 이와 같은 배치로 센서의 수를 줄이면서 수신 영역을 확장할 수 있다. 초음파의 발신 각도는 크로스토크(crosstalk) 현상을 방지하도록 서로 다른 신호에 영향을 미치지 아니하는 범위의 각을 유지할 수 있다. 또한, 수신부들의 수신 감도는 서로 다르게 설정될 수 있다.
또한, 초음파 센서에서 발신되는 초음파가 상향으로 출력되도록 초음파 센서는 일정 각도만큼 상향으로 설치될 수 있고, 이때, 초음파가 하향으로 방사되는 것을 방지하기 위해 소정의 차단 부재를 더 포함할 수 있다.
한편, 전방 감지 센서는, 전술한 바와 같이, 두 가지 종류 이상의 센서를 함께 사용할 수 있고, 이에 따라, 전방 감지 센서는 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서 등 중 어느 한 가지 종류의 센서를 사용할 수 있다.
일 예로, 전방 감지 센서는 초음파 센서 이외에 다른 종류의 센서로 적외선 센서를 포함할 수 있다.
적외선 센서는 초음파 센서와 함께 이동 로봇의 외주면에 설치될 수 있다. 적외선 센서 역시, 전방이나 측면에 존재하는 장애물을 감지하여 장애물 정보를 제어부(1800)에 전달할 수 있다. 즉, 적외선 센서는, 이동 로봇의 이동 경로 상에 존재하는 돌출물, 집안의 집기, 가구, 벽면, 벽 모서리 등을 감지하여 그 정보를 제어부(1800)에 전달한다. 따라서, 이동 로봇은 본체가 장애물과의 충돌없이 특정 영역 내에서 이동할 수 있다.
한편, 낭떠러지 감지 센서(또는 클리프 센서(Cliff Sensor))는, 다양한 형태의 광 센서를 주로 이용하여, 이동 로봇의 본체를 지지하는 바닥의 장애물을 감지할 수 있다.
즉, 낭떠러지 감지 센서는, 바닥의 이동 로봇의 배면에 설치되되, 이동 로봇의 종류에 따라 다른 위치에 설치될 수 있음은 물론이다. 낭떠러지 감지 센서는 이동 로봇의 배면에 위치하여, 바닥의 장애물을 감지하기 위한 것으로서, 낭떠러지 감지 센서는 상기 장애물 감지 센서와 같이 발광부와 수광부를 구비한 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서, PSD(Position Sensitive Detector) 센서 등일 수 있다.
일 예로, 낭떠러지 감지 센서 중 어느 하나는 이동 로봇의 전방에 설치되고, 다른 두 개의 낭떠러지 감지 센서는 상대적으로 뒤쪽에 설치될 수 있다.
예를 들어, 낭떠러지 감지 센서는 PSD 센서일 수 있으나, 복수의 서로 다른 종류의 센서로 구성될 수도 있다.
PSD 센서는 반도체 표면저항을 이용해서 1개의 p-n접합으로 입사광의 단장거리 위치를 검출한다. PSD 센서에는 일축 방향만의 광을 검출하는 1차원 PSD 센서와, 평면상의 광위치를 검출할 수 있는 2차원 PSD 센서가 있으며, 모두 pin 포토 다이오드 구조를 가질 수 있다. PSD 센서는 적외선 센서의 일종으로서, 적외선을 이용하여, 적외선을 송신한 후 장애물에서 반사되어 돌아오는 적외선의 각도를 측정하여 거리를 측정한다. 즉, PSD 센서는 삼각측량방식을 이용하여, 장애물과의 거리를 산출한다.
PSD 센서는 장애물에 적외선을 발광하는 발광부와, 장애물로부터 반사되어 돌아오는 적외선을 수광하는 수광부를 구비하되, 일반적으로 모듈 형태로 구성된다. PSD 센서를 이용하여, 장애물을 감지하는 경우, 장애물의 반사율, 색의 차이에 상관없이 안정적인 측정값을 얻을 수 있다.
청소부(1900)는 제어부(1800)로부터 전달되는 제어명령에 따라, 지정된 청소 영역을 청소한다. 청소부(1900)는 지정된 청소 영역의 먼지를 비산시키는 브러쉬(미도시)를 통해 주변의 먼지를 비산시킨 다음, 흡입 팬 및 흡입 모터를 구동하여 비산된 먼지를 흡입한다. 또한, 청소부(1900)는 구성의 교체에 따라 지정된 청소 영역에 걸레질을 수행할 수도 있다.
또한, 제어부(1800)는 낭떠러지 감지 센서가 지면을 향해 발광한 적외선의 발광신호와 장애물에 의해 반사되어 수신되는 반사신호 간의 적외선 각도를 측정하여, 낭떠러지를 감지하고 그 깊이를 분석할 수 있다.
한편, 제어부(1800)는 낭떠러지 감지 센서를 이용하여 감지한 낭떠러지의 지면 상태에 따라 통과 여부를 판단할 수 있고, 판단 결과에 따라 낭떠러지의 통과 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1800)은 낭떠러지 감지 센서를 통해 낭떠러지의 존재 여부 및 낭떠러지 깊이를 판단한 다음, 낭떠러지 감지 센서를 통해 반사 신호를 감지한 경우에만 낭떠러지를 통과하도록 한다.
다른 예로, 제어부(1800)은 낭떠러지 감지 센서를 이용하여 이동 로봇의 들림 현상을 판단할 수도 있다.
한편, 2차원 카메라 센서는, 이동 로봇의 일면에 구비되어, 이동 중 본체 주변과 관련된 이미지 정보를 획득한다.
옵티컬 플로우 센서(Optical Flow Sensor)는, 센서 내에 구비된 이미지 센서로부터 입력되는 하방 영상을 변환하여 소정 형식의 영상 데이터를 생성한다. 생성된 영상 데이터는 메모리(1700)에 저장될 수 있다.
또한, 하나 이상의 광원이 옵티컬 플로우 센서에 인접하여 설치될 수 있다. 하나 이상의 광원은, 이미지 센서에 의해 촬영되는 바닥면의 소정 영역에 빛을 조사한다. 즉, 이동 로봇이 바닥면을 따라 특정 영역을 이동하는 경우에, 바닥면이 평탄하면 이미지 센서와 바닥면 사이에는 일정한 거리가 유지된다. 반면, 이동 로봇이 불균일한 표면의 바닥면을 이동하는 경우에는 바닥면의 요철 및 장애물에 의해 일정 거리 이상 멀어지게 된다. 이때 하나 이상의 광원은 조사되는 빛의 양을 조절하도록 제어부(1800)에 의해 제어될 수 있다. 상기 광원은 광량 조절이 가능한 발광 소자, 예를 들어 LED(Light Emitting Diode) 등일 수 있다.
옵티컬 플로우 센서를 이용하여, 제어부(1800)는 이동 로봇의 미끄러짐과 무관하게 이동 로봇의 위치를 검출할 수 있다. 제어부(1800)은 옵티컬 플로우 센서에 의해 촬영된 영상 데이터를 시간에 따라 비교 분석하여 이동 거리 및 이동 방향을 산출하고, 이를 근거로 이동 로봇의 위치를 산출할 수 있다. 옵티컬 플로우 센서를 이용하여 이동 로봇의 하방에 대한 이미지 정보를 이용함으로써, 제어부(1800)는 다른 수단에 의해 산출한 이동 로봇의 위치에 대하여 미끄러짐에 강인한 보정을 할 수 있다.
3차원 카메라 센서는 이동 로봇의 본체 일면 또는 일부분에 부착되어, 상기 본체의 주위와 관련된 3차원 좌표 정보를 생성할 수 있다.
즉, 3차원 카메라 센서는 이동 로봇과 피촬영 대상체의 원근거리를 산출하는 3차원 뎁스 카메라(3D Depth Camera)일 수 있다.
구체적으로, 3차원 카메라 센서는 본체의 주위와 관련된 2차원 영상을 촬영할 수 있으며, 촬영된 2차원 영상에 대응되는 복수의 3차원 좌표 정보를 생성할 수 있다.
일 실시예에서 3차원 카메라 센서는 기존의 2차원 영상을 획득하는 카메라를 2개 이상 구비하여, 상기 2개 이상의 카메라에서 획득되는 2개 이상의 영상을 조합하여, 3차원 좌표 정보를 생성하는 스테레오 비전 방식으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 실시예에 따른 3차원 카메라 센서는 본체의 전방을 향해 하측으로 제1 패턴의 광을 조사하는 제1 패턴 조사부와, 상기 본체의 전방을 향해 상측으로 제2 패턴의 광을 조사하는 제2 패턴 조사부 및 본체의 전방의 영상을 획득하는 영상 획득부를 포함할 수 있다. 이로써, 상기 영상 획득부는 상기 제1 패턴의 광과 상기 제2 패턴의 광이 입사된 영역의 영상을 획득할 수 있다.
또 다른 실시예에서 3차원 카메라 센서는 단일 카메라와 함께 적외선 패턴을 조사하는 적외선 패턴 방출부를 구비하고, 적외선 패턴 방출부에서 조사된 적외선 패턴이 피촬영 대상체에 투영된 모양을 캡쳐함으로써, 3차원 카메라 센서와 피촬영 대상체 사이의 거리를 측정할 수 있다. 이러한 3차원 카메라 센서는 IR(Infra Red) 방식의 3차원 카메라 센서일 수 있다.
또 다른 실시예에서 3차원 카메라 센서는 단일 카메라와 함께 빛을 방출하는 발광부를 구비하고, 발광부에서 방출되는 레이저 중 피촬영 대상체로부터 반사되는 일부를 수신하며, 수신된 레이저를 분석함으로써, 3차원 카메라 센서와 피촬영 대상체 사이의 거리를 측정할 수 있다. 이러한 3차원 카메라 센서는 TOF(Time of Flight) 방식의 3차원 카메라 센서일 수 있다.
구체적으로, 위와 같은 3차원 카메라 센서의 레이저는 적어도 일방향으로 연장된 형태의 레이저를 조사하도록 구성된다. 일 예에서, 상기 3차원 카메라 센서는 제1 및 제2 레이저를 구비할 수 있으며, 상기 제1 레이저는 서로 교차하는 직선 형태의 레이저를 조사하고, 제2 레이저는 단일의 직선 형태의 레이저를 조사할 수 있다. 이에 따르면, 최하단 레이저는 바닥 부분의 장애물을 감지하는 데에 이용되고, 최상단 레이저는 상부의 장애물을 감지하는 데에 이용되며, 최하단 레이저와 최상단 레이저 사이의 중간 레이저는 중간 부분의 장애물을 감지하는 데에 이용된다.
한편, 통신부(1100)는 단말 장치 및/또는 특정 영역 내 위치한 타 기기(본 명세서에서는 "가전 기기"라는 용어와 혼용하기로 한다)와 유선, 무선, 위성 통신 방식들 중 하나의 통신 방식으로 연결되어 신호와 데이터를 송수신한다.
통신부(1100)는 특정 영역 내에 위치한 타 기기와 데이터를 송수신할 수 있다. 이때, 타 기기는 네트워크에 연결하여 데이터를 송수신할 수 있는 장치이면 어느 것이어도 무방하며, 일 예로, 공기 조화 장치, 난방 장치, 공기 정화 장치, 전등, TV, 자동차 등과 같은 장치일 수 있다. 또한, 상기 타 기기는, 문, 창문, 수도 밸브, 가스 밸브 등을 제어하는 장치 등일 수 있다. 또한, 상기 타 기기는, 온도, 습도, 기압, 가스 등을 감지하는 센서 등일 수 있다.
또한, 통신부(1100)는 특정 영역 또는 일정 범위 내에 위치한 다른 로봇 청소기(100)와 통신할 수 있다.
한편, 맵에 기반하여 청소동작을 수행하는 로봇 청소기의 경우, 일반적으로 맵에 대응되는 청소영역 전체를 커버리지(coverage) 할 때까지 청소동작을 수행하기 때문에, 청소기간이 오래 걸린다.
이에, 본 발명에서는 로봇 청소기가 일정 영역을 집중적으로 청소할 수 있는 주행 방법을 제안함으로써, 청소의 효율은 높이고 청소시간은 절약되는 로봇 청소기를 구현하였다.
구체적으로, 본 발명에 따른 로봇 청소기(100)는 흡입력을 발생시키는 흡입모터와 본체를 이동시키는 주행부(1300)와, 흡입모터 및 주행부(1300)의 구동/동작을 제어하는 제어부(1800)를 포함하여 이루어질 수 있다.
또, 상기 제어부(1800)는 기설정된 입력 신호가 감지된 것에 응답하여, 청소영역 내에서 로봇 청소기 본체의 위치를 인식할 수 있다. 또, 상기 제어부(1800)는 인식된 로봇 청소기의 위치에 근거하여 출발위치를 결정할 수 있다. 여기서, 상기 출발위치는 로봇 청소기가 집중적으로 청소하려는 일정 영역의 청소시작위치를 의미할 수 있다.
또, 상기 제어부(1800)는, 결정된 출발위치를 기준으로 정해진 크기의 가상의 경계를 설정하고, 상기 경계 내에 기설정된 패턴의 주행경로를 설정할 수 있다. 여기서, 가상의 경계는 상기 출발 위치를 중심으로 확장되거나 임의 지점에 상기 출발 위치를 포함하는 사각 테두리를 의미할 수 있다. 또, 상기 기설정된 패턴은 예를 들어 나선형 패턴일 수 있다.
이와 같이 기설정된 패턴의 주행경로가 설정되면, 상기 로봇 청소기(100)는 설정된 주행경로를 제1방향으로 주행하면서 청소동작을 수행한다. 제1방향으로의 청소동작이 완료되면, 상기 로봇 청소기(100)는 이번에는 설정된 주행경로를 상기 제1방향과 대향되는(반대되는) 제2방향으로 주행하면서 청소동작을 수행한다. 그에 따라, 일정 영역을 빠른 시간 내에 집중적으로 청소할 수 있다.
이하, 도 5 를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기(100)가 일정 영역을 집중 청소하는 방법을 보다 구체적으로 설명하겠다.
도 5를 참조하면, 먼저 로봇 청소기(100)가 기설정된 입력 신호를 감지하는 단계가 수행된다(S10).
여기서, 상기 '기설정된 입력 신호'는 일정 영역을 집중적으로 청소하기 위한 동작모드의 개시 신호(또는, 트리거 신호)를 의미한다. 상기 기설정된 입력 신호는, 사용자 입력을 통해 생성되거나 또는 기설정된 조건을 만족하는 경우에 자동 생성될 수 있다.
여기서, 상기 사용자 입력은, 예를 들어 로봇 청소기에 구비된 하드키/소프트키/터치스크린에 가해진 입력, 음성입력, 외부기기를 통한 입력 등을 포함할 수 있다.
또, 상기 기 설정된 조건은 특정 위치, 특정 시간/시간대, 정해진 기기와 통신과 연관될 수 있다. 예를 들어, 로봇 청소기(100)가 맵(map)(예를 들어 장애물맵 또는 특징맵)에 기반하여 청소영역을 청소하는 동안에 정해진 특정 위치에 오게 되면, 상기 기설정된 입력 신호가 자동 생성될 수 있다. 또, 예를 들어 특정 시간/시간대에 로봇 청소기(100)에 청소명령이 입력되면, 입력된 청소명령과 상기 기설정된 입력 신호가 제어부(1800)에 함께 제공될 수 있다.
이와 같이 기 설정된 입력 신호가 감지되면, 로봇 청소기(100)의 제어부(1800)는 본체의 현재 위치를 기준으로 출발위치를 설정한다(S20).
여기에서, 상기 출발위치는 로봇 청소기가 집중적으로 청소하려는 일정 영역의 청소시작위치를 의미할 수 있다.
상기 출발위치는 로봇 청소기의 현재 위치와 동일하거나 다를 수 있다.
로봇 청소기(100)의 현재 위치가 출발위치로 결정되는 경우, 로봇 청소기(100)의 제어부(1800)는 본체가 현재 위치에서 소정 시간 고정 상태(즉, 움직임이 없는 상태)를 유지하도록 제어할 수 있다. 또는, 상기 제어부(1800)는 로봇 청소기 본체의 전방이 정해진 방위를 향하거나 또는 주행부(1300)에 구비된 메인 및 보조 휠들이 나란하도록 정렬을 수행할 수 있다.
상기 출발위치가 로봇 청소기(100)의 현재 위치와 다른 경우, 로봇 청소기(100)의 제어부(1800)는 본체가 현재 위치에서 출발위치로 이동하도록 주행부(1800)를 제어할 수 있다.
다음, 로봇 청소기(100)의 제어부(1800)는 결정된 출발위치를 기준으로 정해진 크기의 가상의 경계를 설정한 다음, 상기 경계 내에 기설정된 패턴의 주행경로를 설정할 수 있다(S20).
여기서, 상기 가상의 경계는 상기 출발위치를 중심으로 사방으로 확장된 일정 영역의 테두리일 수 있다. 또, 상기 가상의 경계는 일정 영역 내의 임의 위치에 상기 출발 위치를 포함하는 테두리를 의미할 수 있다.
이때, 상기 출발위치와 상기 가상의 경계는 맵(map)에 기초하여 획득된 좌표정보에 근거하여 인식될 수 있다. 구체적으로, 로봇 청소기의 제어부는 맵(map)에 기반하여 상기 출발위치에 대한 출발좌표정보를 획득한다. 다음, 획득된 출발좌표정보를 기준으로 사방 또는 일정방향으로 이격된 x, y 경계좌표정보 적어도 3~4개 추가로 획득한다. 상기 제어부는 이와 같이 획득된 4개의 경계좌표정보를 연결함으로써, 맵(map)에 기반하여 설정된 가상의 경계를 인식할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 출발위치나 가상의 경계를 지속적으로 인식하기 위한 별도의 구성(예, 신호송수신기)은 필요하지 않다.
또, 상기 일정 영역은 정해진 크기의 새로운 청소영역, 즉 집중적으로 청소할 영역을 의미한다. 따라서, 상기 가상의 경계는 새로운 청소영역의 외측 경계를 의미한다. 로봇 청소기(100)의 제어부는, 상기 일정 영역의 내측을 청소영역으로 인식하고, 로봇 청소기 본체가 상기 가상의 경계를 벗어나지 않도록 제어하게 된다.
또, 상기 새로운 청소영역 내의 주행경로는 기존과 다르게 설정되는데, 기설정된 패턴의 주행경로를 형성한다. 즉, 기존에는 청소영역에 대해 제1방식의 주행경로가 자동 설정되었다면, 이제는 제1방식과 다른 제2방식의 주행경로로 가변 설정된다. 이는, 단계(S10)의 기설정된 입력 신호에 대응되는 일련의 동작들 중 하나로 수행된다.
구체적으로, 로봇 청소기(100)의 주행경로가 지그재그방식의 주행경로에서 나선형 패턴의 주행경로로 변경 설정된다. 상기 나선형 패턴은, 예를 들어 원 나선형 패턴, 사각 나선형 패턴, 삼각 나선형 패턴, 지그재그 나선형 패턴 중 어느 하나일 수 있다.
또, 상기 기설정된 패턴의 주행경로의 라인의 너비는 점진적으로 증가하거나 또는 감소되는 형태일 수 있다.
또, 상기 기설정된 패턴의 주행경로는 일정 조건을 만족하는 경우, 지나온 경로를 일정 횟수 반복하도록 상기 주행경로가 임시 변형될 수 있다. 예를 들어, 현재 주행경로상에 먼지량이 많은 것으로 감지되면, 로봇 청소기가 지나온 주행경로를 역방향으로 되돌아갔다가 다시 현재 위치로 돌아오는 가변된 주행경로를 일정 횟수 반복할 수 있다.
이와 같이 가상의 경계 내부에 기설정된 패턴의 주행경로가 설정되면, 로봇 청소기의 제어부는, 설정된 주행경로를 제1방향으로 주행하며 청소동작을 수행하도록 주행부와 흡입모터를 제어한다(S40).
여기서, 상기 제1방향은 출발위치로부터 점진적으로 멀어지는 방향이라고 말할 수 있다. 또, 상기 제1방향은 상기 출발위치로부터 점진적으로 멀어지면서 동시에 상기 경계에 점진적으로 접근하는 방향이라고 말할 수 있다.
일 실시 예에서, 로봇 청소기(100)의 제어부는 상기 제1방향으로 설정된 주행경로를 주행하는 동안, 흡입모터의 흡입력을 기존보다 증가시킬 수 있다. 그에 따라, 기존 대비 청소 성능 및 청소 완료율을 높일 수 있다.
한편, 상기 제1방향으로 설정된 주행경로를 주행하며 청소동작을 완료하면, 이제 로봇 청소기의 제어부는, 상기 설정된 주행경로를 상기 제1방향과 대향되는 제2방향으로 주행하며 청소동작을 수행하도록, 주행부와 흡입모터를 제어한다(S50).
여기서, 상기 제2방향은 제1방향과 주행경로는 동일하고 방향만 전환된 것이다. 따라서, 상기 제2방향은 출발위치에 점진적으로 가까워지는 방향이라고 말할 수 있다. 또, 상기 제1방향은 경계로부터 점진적으로 멀어지면서 상기 출발위치에 점진적으로 가까워지는 방향이라고 말할 수 있다.
일 실시 예에서, 로봇 청소기(100)의 제어부는 상기 제2방향으로 설정된 주행경로를 주행하는 동안, 흡입모터의 흡입력을 기존보다 증가시키되 상기 제1방향으로 주행시보다 감소시킬 수 있다. 또, 필요한 경우, 로봇 청소기(100)의 제어부는 상기 제2방향으로 설정된 주행경로를 주행하는 동안, 흡입모터의 흡입력을 기존 및 제1방향으로 주행시보다 증가시킬 수 있다. 그에 따라, 집중 청소의 효율을 극대화시킬 수 있다.
또, 일 실시 예에서, 로봇 청소기(100)의 제어부는 상기 제2방향으로 설정된 주행경로를 주행하는 동안, 상기 제1방향으로 주행시보다 전방 감지 센서 등의 센서의 민감도 레벨을 감소시킬 수 있다. 이는, 동일한 주행경로로 주행함을 고려한 것이다. 즉, 제1방향으로 주행시 이미 장애물, 바닥의 상태 등을 한번 감지하였으므로, 제2방향으로 주행시 이를 감안하여 센서의 민감도 레벨을 조절하는 것이다.
로봇 청소기가 제1방향으로 설정된 주행경로를 주행하다가 출발위치에 도달하게 되면, 청소동작이 종료된다(S60). 따라서, 사용자가 의도적으로 청소동작을 종료시키기 않더라도, 일정 영역을 집중청소한 후에는 자동으로 청소를 종료하므로, 사용자 편의를 제공한다.
다만, 경우에 따라서는 로봇 청소기가 처음의 출발위치에 도달하기 전에 청소동작이 종료될 수 있다. 예를 들어, 처음의 출발위치에 이동 장애물이 존재하는 것으로 감지되거나 또는 본 발명에 따른 일정 영역에 대한 집중 청소를 종료하는 입력 신호가 감지된 경우, 상기 청소동작이 종료될 수 있다. 따라서, 도 5에서 단계 S60은 선택적으로 수행될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 로봇 청소기는 맵(map)에 표시된 청소영역 전체가 아니라, 원하는 일정 영역만 집중적으로 청소할 수 있다. 그에 따라, 특정 영역에 대한 청소 성능은 높이고 청소시간은 단축시킬 수 있다.
이하에서 도 6a, 도 6b, 도 6c, 도 6d을 참조하여, 도 5의 흐름도의 각 과정을 보다 구체적인 예를 들어 설명하겠다.
먼저, 도 6a를 참조하면, 본 발명에 따른 로봇 청소기(100)의 맵(map)에 대응되는 청소영역(601)을 지그재그방식의 주행경로(602)로 주행하며 청소한다.
이때, 로봇 청소기(100)에 기 설정된 입력 신호가 수신되면, 청소를 중단하고 맵(map)상에서 자신의 현재 위치(즉, 현재 좌표)를 인식한다.
이와 같이 청소동작을 수행하는 중에 기설정된 입력 신호가 감지되면, 로봇 청소기(100)의 제어부는 현재 수행하는 청소 모드, 예를 들어 지그재그 주행 청소 모드를 종료하고 집중 청소 모드에 진입한다.
상기 집중 청소 모드의 진입이 감지되면, 전술한 가상의 경계(610)가 설정되고 설정된 경계의 내측이 새로운 청소영역, 즉 집중청소영역으로 지정된다.
일 실시 예에서는, 로봇 청소기(100)의 동작모드가 지그재그 주행 청소 모드에서 집중 청소 모드로 변경됨에 따라, 기 설정된 피드백 신호(예, 기설정된 소리, 음성, LED 신호 등)이 출력될 수 있다.
이때, 가상의 경계(610)는 집중 청소 모드의 출발위치를 기준으로 결정된다. 그리고, 상기 출발위치는 도 6b에 도시된 바와 같이, 기 설정된 입력 신호가 감지된 시점에 인식된 로봇 청소기(100)의 위치(P)와 일치할 수 있다.
가상의 경계(610)에 의해 집중청소영역이 형성된다. 상기 집중청소영역은, 예를 들어 로봇 청소기(100)의 위치(P)를 기준으로 상하좌우 일정 크기, 예를 들어 1.8 m 내지 2.0 m 확장된 영역일 수 있다.
가상의 경계(610)에 의해 형성된 집중청소영역에는 기존의 지그재그방식의 주행경로(602)과는 다른 주행경로(620)가 설정된다.
상기 다른 주행경로(620)는, 도 6b에 도시된 바와 같이 사각 나선형 패턴의 주행경로일 수 있다. 다만, 이러한 예에 한정되는 것은 아니며, 원 나선형 패턴의 주행경로, 삼각 나선형 패턴의 주행경로, 지그재그 나선형 패턴의 주행경로 등으로 변형하여 구현될 수 있다.
한편, 로봇 청소기(100)는 가상의 경계(610)에 의해 집중청소영역이 확정되고, 그 내부에 사각 나선형 패턴의 주행경로가 산출될 때까지 현재 위치(P)에서 주행 정지 상태를 유지할 수 있다. 다만, 도 6a처럼 청소동작 중에 기 설정된 입력 신호가 감지된 경우이면, 주행 정지 상태에서 흡입모터의 구동은 유지한다.
로봇 청소기(100)의 제어부는, 상기 기설정된 입력 신호가 감지되면, 본체의 흡입력이 이전보다 증가되도록 흡입모터를 제어한다. 구체적으로, 가상의 경계와 주행경로가 산출되면, 로봇 청소기가 현재 위치에서 또는 출발위치로 이동한 다음, 로봇 청소기(100)의 흡입력을 '강'으로 변경한다.
그런 다음, 로봇 청소기(100)의 제어부는 이와 같이 집중청소영역에 형성된 주행경로(620)에 근거하여 본체가 이동하도록 주행부를 제어한다. 주행경로(620)에 대한 주행과 청소동작은 방향을 달리하여 적어도 2회 이루어진다.
예를 들어, 도 6c 및 도 6d에 도시된 바와 같이, 제1방향의 주행은 로봇 청소기 본체가 출발위치로부터 점진적으로 멀어지는 사각 나선형 주행일 수 있다. 또, 제2방향의 주행은 로봇 청소기 본체가 출발위치에 점진적으로 가까워지는 사각 나선형 주행일 수 있다.
도 6c는, 설정된 주행경로(620)에 대한 '첫번째' 주행 및 청소동작을 보여주고 있다.
집중청소영역 내에 주행경로(620)가 설정되면, 로봇 청소기(100)는 현재 위치(P)를 출발위치로 하여, 설정된 주행경로(620)를 따라 이동하며 청소동작을 수행한다.
상기 '첫번째' 주행 및 청소동작에서는, 제1방향의 주행경로(620a), 예를 들어 출발위치(P)로부터 점진적으로 멀어지면서 경계의 라인(611)에 점진적으로 가까워지는 방향의 주행경로로 본체가 이동하도록 제어된다.
상기 주행경로(620a)는 '확장형' 사각 나선형 패턴의 주행경로이므로, 초기에는 사각형이 작아서, 주행방향의 전환이 빈번하게 이루어진다. 그리고, 출발 위치(P)로부터 점진적으로 멀어질수록 주행경로(620a)의 사각형이 커지므로, 주행방향이 전환도 더디게 이루어진다.
설정된 주행경로(620)에서, 주행방향의 전환은 로봇 청소기 본체의 전방을 기준으로 항상 우측 90도 방향으로 이루어진다. 로봇 청소기(100)의 제어부는, 주행방향의 전환이 발생하는 시점에, 주행속도는 감소시키고 흡입모터의 흡입력은 증가되도록 제어할 수 있다. 이와 같이, 주행방향을 전환하는 지점에서 먼지의 흡입력을 더욱 강하게 함으로써, 집중청소모드에 적합하게 청소 성능을 높일 수 있다.
로봇 청소기의 위치가 설정된 주행경로(620)의 끝에 도달하고, 경계의 라인(611)에 근접하면 '첫번째' 주행 및 청소동작이 종료된다. 그러면, 로봇 청소기(100)의 제어부는, 출발위치(P)를 향하는 방향으로 180도 제자리회전한 다음, 두번째 주행 및 청소동작을 준비한다.
도 6d는, 설정된 주행경로(620)에 대한 '두번째' 주행 및 청소동작을 보여주고 있다.
상기 '두번째' 주행 및 청소동작의 출발위치는 '첫번째' 주행 및 청소동작'이 종료된 지점에서 180도 제자리회전한 위치가 된다.
상기 '두번째' 주행 및 청소동작에서는, 제2방향의 주행경로(620b), 예를 들어 로봇 청소기(100)가 현재 위치로부터 점진적으로 멀어지면서 처음의 출발위치(P) 에 점진적으로 가까워지는 방향의 주행경로로 본체가 이동하도록 제어된다.
주행경로(620b)는 처음의 주행경로(620a)와 경로는 같고 방향만 반대이다. 다만, 다른 실시 예에서는 좀더 꼼꼼한 청소 수행을 위해, 처음의 주행경로(620a)의 주행라인을 조금 비켜서 주행경로(620b)가 설정될 수 있다. 즉, 주행경로(620b)가 처음의 주행경로(620a)의 두 주행라인의 사이에 형성될 수 있다.
주행경로(620b)는 '축소형' 사각 나선형 패턴의 주행경로이므로, 초기에는 주행경로(620a)의 사각형이 커서, 주행방향의 전환이 더디게 이루어진다. 그리고, 출발 위치(P)에 점진적으로 가까워질수록 주행경로(620b)의 사각형이 작아져서, 주행방향이 전환이 더욱 빈번하게 이루어진다.
주행경로(620b)에서, 주행방향의 전환은 로봇 청소기 본체의 전방을 기준으로 항상 좌측 90도 방향으로 이루어진다.
로봇 청소기(100)의 제어부는, 주행방향의 전환이 발생하는 시점마다, 주행속도는 감소시키면서 흡입모터의 흡입력은 증가되도록 제어할 수 있다. 이와 같이, 주행방향을 전환하는 지점에서 먼지의 흡입력을 더욱 강하게 함으로써, 집중청소모드에 적합하게 청소 성능을 높일 수 있다.
또, 일 실시 예에서는, 설정된 주행경로를 첫번째 주행할 때와 두번째 주행할 때, 주행속도, 흡입력, 센서의 민감도 레벨 중 적어도 하나를 가변시켜서 청소동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 두번째 주행경로(620b)를 주행하는 동안, 처음의 주행경로(620a) 보다 주행속도는 빠르고 흡입력은 다소 감소시켜서 주행할 수 있다. 또, 예를 들어, 두번째 주행경로(620b)를 주행하는 동안, 처음의 주행경로(620a) 보다 장애물을 감지하는 센서의 민감도 레벨이 감소되도록 설정 정보를 변경할 수 있다.
한편, 로봇 청소기의 위치가 주행경로(620b)의 끝에 도달하거나 출발위치(P)에 도달되면, '두번째' 주행 및 청소동작이 종료된다. 로봇 청소기(100)의 제어부는, 기설정된 피드백 신호를 출력한 다음, 집중청소모드를 종료하도록 동작할 수 있다.
이후, 로봇 청소기는 다음 두 가지 동작 중 하나를 수행할 수 있다.
일 예로, 도 6a에 도시된 바와 같이 다시 전체 청소영역에 대하여 지그재그방식의 주행 및 청소동작을 수행할 수 있다. 즉, 집중청소모드에서 지그재그 주행 청소모드로 전환될 수 있다. 그에 따라, 로봇 청소기(100)가 현재 위치에서 경계(610)를 벗어나서 주행 및 청소동작을 계속 수행할 수 있다.
이때, 로봇 청소기(100)의 주행경로 외에, 주행속도, 흡입력, 센서의 민감도 레벨이 원 상태대로 자동 복귀한다.
다른 예로, 일정 시간의 경과 후, 로봇 청소기(100)의 전원을 오프(off) 시키고, 지정된 위치(예, 충전 스테이션)으로 복귀하도록 본체를 이동시킬 수 있다. 다만, 일정 시간 내에 기설정된 입력 신호가 감지되면, 도 6b 내지 도 6d를 참조하여 설명한 이상의 과정이 다시 반복될 수 있다.
한편, 위에서는 집중청소모드의 수행시, 동일한 주행경로가 방향을 달리하여 2회 반복하는 것을 설명하였으나, 반복 횟수를 3회 이상으로 증가시키거나 주행경로를 변형하면서 일정 영역을 집중 청소할 수도 있을 것이다.
이하에서는, 도 7, 도 8a, 도 8b을 참조하여, 로봇 청소기가 일정 영역을 집중 청소하면서 장애물을 회피하는 방법에 대하여 구체적으로 설명하겠다.
먼저, 도 7을 참조하면, 로봇 청소기(100)가 기 설정된 입력 신호를 감지한다(S710).
그에 따라, 로봇 청소기(100)의 제어부는 집중 청소 모드에 진입한 것으로 감지한다. 구체적으로, 로봇 청소기(100)가 이미 다른 청소 모드로 작동중이면 집중 청소 모드로 전환한다. 또, 로봇 청소기(100)가 전원 오프(off) 상태였다면, 전원 온 신호와 집중 청소 모드 개시 신호를 로봇 청소기(100)의 제어부에 함께 전달하여, 처음부터 집중 청소 모드로 본체를 작동시킨다.
다음, 로봇 청소기(100)는 본체의 출발위치를 기준으로 가상의 경계 및 그 경계 내측에 기설정된 패턴의 주행경로를 설정한다(S720). 이후, 로봇 청소기(100)는 설정된 주행경로에 근거하여 주행하며 청소동작을 수행한다(S730).
한편, 청소동작 중에 장애물이 감지되면(S740), 로봇 청소기(100)의 제어부는 감지된 장애물을 회피할 수 있는지를 판단한다(S750). 이를 위해, 로봇 청소기(100)의 제어부는, 전방 감지 센서, 3D 센서 등을 통해 획득된 센서값에 근거하여, 장애물의 위치, 크기, 회피 주행의 가능 여부를 파악할 수 있다.
회피 가능한 장애물이면, 로봇 청소기(100) 본체가 출발위치를 향하는 쪽으로 회피주행을 수행한다(S760). 그에 따라, 장애물에 대한 회피동작을 수행하는 중에도 집중청소성능이 제고된다.
로봇 청소기(100)의 제어부는 회피주행을 수행하는 동안 본체의 주행속도가 일정값 감소하도록 제어할 수 있다. 그리고, 로봇 청소기가 장애물을 완전히 회피하여 설정된 주행경로 내로 진입하면, 다시 본체의 주행속도를 회복하여 주행한다.
또, 일 예에서, 로봇 청소기의 제어부는 회피주행을 수행하는 동안 본체의 흡입력이 일정값 감소하도록 흡입모터의 구동을 제어할 수 있다. 로봇 청소기가 집중청소모드를 수행하는 동안에는 강한 흡입력으로 구동되므로, 아기나 동물과 같은 장애물에게 위협이 되지 않도록 하기 위함이다. 로봇 청소기가 장애물을 완전히 회피하여 설정된 주행경로 내로 진입하면, 다시 본체의 주행속도를 회복하여 주행한다.
도 8a는 로봇 청소기(100)가 설정된 주행경로를 제1방향으로 주행하는 중에 장애물(10a)을 만나 회피하는 동작이다.
구체적으로, 로봇 청소기(100)가 설정된 주행경로를 제1방향으로 주행하는 중에, 즉 확장형 사각 나선형 주행경로를 주행하는 중에, 회피가능한 장애물(10a)을 만나면, 장애물(10a)을 우측으로 피하여 주행(801)한다. 그에 따라, 로봇 청소기(100)가 출발위치(P)를 향하는 방향으로 장애물(10a)을 회피하는 주행경로를 그리게 된다. 장애물(10a)을 완전히 피한 후에는 다시 설정된 주행경로대로 주행한다.
도 8b는 로봇 청소기(100)가 설정된 주행경로를 제2방향으로 주행하는 중에 장애물(10b)을 만나 회피하는 동작이다.
구체적으로, 로봇 청소기(100)가 설정된 주행경로를 제2방향으로 주행하는 중, 즉 '축소형' 사각 나선형 주행경로를 주행하는 중에, 회피가능한 장애물(10b)을 만나면, 장애물(10b)을 좌측으로 피하여 주행(802)한다. 그에 따라, 로봇 청소기(100)가 출발위치(P)를 향하는 방향으로 장애물(10b)을 회피하는 주행경로를 그리게 된다. 장애물(10b)을 피한 후에는 다시 설정된 주행경로대로 주행한다.
일 예에서, 출발위치가 집중청소영역의 중앙에 위치한 도 8a 및 도 8b와 달리 집중청소영역의 임의 지점에 위치한 경우, 로봇 청소기가 집중청소영역의 중앙을 향하는 방향으로 장애물(10b)을 회피하는 주행경로를 그리도록, 동작할 수 있다. 그에 따라, 장애물(10b) 회피동작시, 로봇 청소기가 설정된 경계를 벗어나지 않고서 장애물(10b)을 피할 수 있다.
이와 같은 회피 동작 수행 후, 로봇 청소기(100) 본체가 처음의 출발위치에 도달하게 되면, 청소동작이 종료된다(S770). 즉, 집중청소모드가 해제된다.
이후, 로봇 청소기(100)의 제어부는 출발위치에서 대기하거나, 기존의 청소모드로 전환하여 청소동작을 수행하거나, 또는 충전 스테이션의 위치로 이동하여 충전을 수행할 수 있다.
한편, 회피할 수 없는 장애물이면, 로봇 청소기(100)의 제어부를 감지된 장애물 주변을 정해진 패턴으로 주행한 후 청소동작을 종료한다(S780).
구체적으로, 도 8c에 도시된 바와 같이 장애물(10c)이 출발위치(P)에 장애물이 있는 경우, 로봇 청소기(100)는 장애물(10c) 주변을 1~1.5바퀴 돌며 출발위치(P)로 갈 수 없음을 확인한다. 그에 따라, 출발위치를 제2지점(P2)으로 변경하고, 제2지점(P2)에 도달한 것이 감지되면 로봇 청소기의 주행을 정지하고 청소를 종료한다.
또는, 비록 도시되지는 않았지만, 다른 예에서는 장애물(10c)이 출발위치(P)에 장애물이 있는 경우, 집중청소모드를 종료하고 지그재그방식 주행 청소 모드로 전환하여 맵(map)의 전체 청소영역을 청소하도록 설정이 변경될 수도 있다.
한편, 집중청소모드를 시작하는 시점에, 회피할 수 없는 장애물을 만날 수 있다. 즉, 도 8c에서 로봇 청소기(100)가 처음부터 출발위치(P)에 갈 수 없는 경우에는, 제2지점(P2)을 출발위치로 재설정하고, 제2지점(P2)을 기준으로 하여 가상의 경계와 기 설정된 패턴의 주행경로를 다시 설정해주어야할 것이다.
이하, 도 9는 도 5에서 기설정된 입력 신호에 응답하여 출발위치를 설정하는 단계(S20)의 변형 예를 도시한 것이다. 이하의 실시 예는 출발위치를 설정하는 또 다른 예에 관하여 구체적으로 설명하였으나, 도 5의 나머지 단계들(S10, S30, S40, S50, S60)은 동일하게 적용될 수 있을 것이다.
로봇 청소기(100)는, 필요한 경우, 현재 위치로부터 이격된 영역을 집중청영역으로 설정할 수 있다.
구체적으로, 사용자는 로봇 청소기(100)와 통신하는 원격제어장치(예, 단말기, 원격 컨트롤러 등)(미도시)를 이용하여 원격 출발위치(P3)를 포인팅할 수 있다. 그러면, 원격제어장치는 가속도센서 및 자이로센서 또는 IMU 센서 등을 통해 획득된 센서값을 이용하여 포인팅된 출발위치(P3)의 좌표정보를 인식한다. 출발위치(P3)의 좌표정보는 로봇 청소기(100)로 직접 전달되거나 맵(map)(901)에 표시되어 로봇 청소기(100)가 자신의 현재 위치를 기준으로 포인팅된 출발위치(P3)의 좌표정보를 인식할 수 있다.
또는, 다른 예로, 맵(map) 화면이 디스플레이된 단말기를 이용하여 집중청소할 영역을 선택받을 수 있다. 예를 들어, 사용자는 맵(map) 화면에 기설정된 터치입력을 가하여, 도 9의 출발위치(P3)를 선택할 수 있다. 그러면, 선택된 위치의 좌표정보가 산출되어 로봇 청소기(100)로 전달되고, 로봇 청소기는 수신된 좌표정보에 대응되는 출발위치(P3)로 이동한다.
이를 위해, 로봇 청소기(100)의 제어부는, 먼저 본체의 현재 위치로부터 원격의 출발위치까지 거리정보를 획득한다. 그리고, 획득된 거리정보에 근거하여 본체를 원격의 출발위치로 이동시킨다.
원격의 출발위치(P3)는 하나 이상 설정될 수 있다. 원격의 출발위치(P3)가 복수 개 설정된 경우, 로봇 청소기(100)의 제어부는 설정된 복수의 출발위치에 대한 좌표정보들을 모두 저장한다. 그리고, 현재 위치에서 가장 가까운 출발위치로 이동하여 제1집중청소영역을 청소한다. 제1집중청소영역에 대한 청소가 완료되면, 그 시점에 로봇 청소기의 위치에서 가까운 다음 출발위치로 이동하여 제2집중청소영역을 청소한다.
한편, 제1집중청소영역의 완료 후 제2집중청소영역의 출발위치로 이동하는 동안은 일시적으로 집중청소모드가 해제될 수 있다. 따라서, 로봇 청소기의 주행속도, 흡입력, 센서의 민감도 레벨 등이 통상의 청소 모드(예, 지그재그방식 주행 청소모드)대로 복귀한다.
또 다른 실시 예로, 이하, 도 10a 내지 도 10c는 도 5에서 기설정된 입력 신호에 응답하여 출발위치를 설정하고, 가상의 경계 및 기설정된 패턴의 주행경로를 설정하는 단계(S20, S30)의 변형 예를 도시한 것이다. 도 5의 나머지 단계들(S10, S50, S60) 중 일부(예, S40)를 제외하고 나머지는 동일하게 적용될 수 있을 것이다.
먼저, 기 설정된 입력 신호가 감지되면, 로봇 청소기(100)는 도 10a에 도시된 바와 같이, 벽 등의 회피불가능한 장애물(10d)로 인하여 집중청소영역이 정해진 크기로 설정될 수 없음을 인식한다. 그러면, 로봇 청소기(100)는 집중청소영역의 크기를 감소시켜서 설정한다.
예를 들어, 정해진 크기의 집중청소영역의 한변의 길이가 3.6m라면, 크기 감소된 집중청소영역(610b)의 한변의 길이는 3.6m 미만으로 설정된다. 그리고, 크기 감소된 집중청소영역(610b)의 일 모서리지점이 출발위치(P4)로 결정된다. 그리고, 결정된 출발위치(P4)로부터 점진적으로 로봇 청소기의 현재 위치(P)로 향하는, 축소형 사각 나선형 주행경로가 생성된다.
다음, 로봇 청소기(100)는 현재 위치(P)를 저장한 다음, 출발위치(P4)로 이동한다. 그리고, 출발위치(P4)에서 축소형 사각 나선형 주행경로로 주행하며 집중청소동작을 수행한다. 즉, 도 5의 제1방향의 주행 및 청소 과정(S40)을 건너뛰고 제2방향의 주행 및 청소 과정(S50)만 수행된다.
이와 같이, 크기 감소된 집중청소영역(610b)에 대한 청소동작이 수행되는 경우, 설정된 주행경로를 1회만 주행 및 청소하므로, 통상의 집중청소모드 보다 흡입력은 강하게 그리고/또는 주행속도는 느리게 동작시킬 수 있다.
또, 일 실시 예에서는, 로봇 청소기(100)의 장애물(10d)과 인접한 주행경로를 주행하는 동안은 흡입노즐이 장애물(10d)을 향하도록 우측 90도 회전하여 전후로 지그재그 이동하면서 꼼꼼하게 청소동작을 수행할 수 있다. 즉, 이때에는 장애물을 회피하는 것이라 오히려 장애물과 여러 번 접촉하면서 흡입 사각지대가 없도록 동작한다. 또는, 다른 예에서는, 로봇 청소기(100)의 장애물(10d)과 인접한 주행경로를 주행하는 동안은 주행속도를 감소시키고 흡입력을 더욱 강하게 조절하여 청소동작을 수행할 수 있다.
이와 같이, 로봇 청소기가 출발위치(P4)로부터 상기 저장된 위치(P)에 점진적으로 가까워지는 사각 나선형 주행으로 청소동작을 수행하는 동안, 회피가능한 장애물을 만나면, 저장된 위치(P)를 향하는 방향으로 회피동작을 수행한다. 그리고, 로봇 청소기가 저장된 위치(P)에 도달하면 청소동작을 종료한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 청소기 및 그것의 제어방법에 의하면, 맵상의 청소영역 전체가 아닌 일부 영역을 주행속도를 감소시키고 흡입력을 증가시켜서 집중적으로 빠른 시간에 청소할 수 있다. 또, 사용자가 집중청소를 의도적으로 종료시키기 않더라도, 일정 영역을 집중청소한 후에는 자동으로 청소를 종료하므로, 사용자 편의를 제공한다. 또, 집중청소 중에 감지된 장애물에 대한 회피동작이 집중청소영역 내부를 향하도록 이동함으로써, 집중청소성능이 제고된다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 제어부(1800)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (16)

  1. 흡입력을 발생시키는 흡입모터를 구비한 본체;
    상기 본체를 이동시키는 주행부;
    기설정된 입력 신호가 감지된 것에 응답하여, 청소영역 내에서 본체의 위치를 인식하고 인식된 위치에 근거하여 출발위치를 결정하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    결정된 출발위치를 기준으로 정해진 크기의 가상의 경계를 설정하고 상기 경계 내에 기설정된 패턴의 주행경로를 설정하고,
    상기 주행경로를 제1방향으로 주행하며 청소동작을 수행한 후에 상기 주행경로를 상기 제1방향과 대향되는 제2방향으로 주행하며 청소동작을 수행하도록, 상기 주행부와 상기 흡입모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 본체가 상기 주행경로를 상기 제2방향으로 주행하여 상기 출발위치에 도달하면 청소동작을 종료하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    청소동작을 수행하는 중에 상기 기설정된 신호가 감지된 것에 응답하여, 상기 본체의 현재 수행하는 청소 모드를 종료하고 상기 본체가 상기 설정된 주행경로에 근거하여 이동하도록 상기 주행부를 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 경계의 내부영역을 청소영역으로 지정하고, 상기 본체가 상기 내부영역을 이동하는 동안 상기 경계를 벗어나지 않도록 상기 주행부를 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1방향의 주행은 상기 본체가 상기 출발위치으로부터 점진적으로 멀어지는 사각 나선형 주행이고,
    상기 제2방향의 주행은 상기 본체가 상기 출발위치에 점진적으로 가까워지는 사각 나선형 주행인 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 본체가 상기 제1방향으로 상기 주행경로의 주행을 완료한 후 상기 출발위치를 바라보는 방향으로 제자리회전하여 방향을 전환하도록 상기 주행부를 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기설정된 입력 신호가 감지되면, 상기 흡입력이 이전보다 증가되도록 상기 흡입모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 본체가 상기 제1방향으로 상기 주행경로를 주행하는 동안 제1흡입력이 발생되고,
    상기 본체가 상기 제2방향으로 상기 주행경로를 주행하는 동안 상기 제1흡입력과 다른 제2흡입력이 발생되도록 상기 흡입모터을 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 본체의 전방에 존재하는 장애물을 감지하는 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 본체가 상기 주행경로를 제1방향 또는 제2방향으로 주행하는 동안 상기 센서를 통해 장애물이 감지된 것에 응답하여, 상기 본체가 상기 출발위치를 향하는 방향으로 상기 장애물을 피하여 이동하도록 상기 주행부를 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 본체가 상기 감지된 장애물을 피하여 이동할 수 없는 것으로 판단되면, 상기 감지된 장애물 주변을 기설정된 패턴으로 주행한 후에 청소동작을 종료하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 본체로부터 이격된 위치가 상기 출발위치가 설정된 경우, 상기 인식된 위치에서 상기 출발위치 까지의 거리정보를 획득하고 획득된 거리정보에 근거하여 상기 본체가 상기 출발위치로 이동하도록 상기 주행부를 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 가상의 경계가 정해진 크기로 미만으로 설정된 경우, 상기 경계에 인접한 제1지점을 상기 출발위치로 설정하고,
    상기 본체가 상기 제1지점으로 이동된 것에 응답하여 상기 제1방향으로의 주행을 건너뛰고 상기 제2방향으로만 주행하면서 청소동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 본체가 상기 제1지점으로 이동된 것에 응답하여, 상기 제1지점에서 상기 인식된 위치에 점진적으로 가까워지는 사각 나선형 주행으로 청소동작을 수행하고, 상기 본체가 상기 인식된 위치에 도달하면 청소동작을 종료하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  14. 기설정된 입력 신호를 감지하는 단계;
    기설정된 입력 신호에 응답하여, 본체의 현재 위치를 근거로 출발위치를 결정하는 단계;
    결정된 출발위치를 기준으로 정해진 크기의 가상의 경계를 설정하고 상기 경계 내에 기설정된 패턴의 주행경로를 설정하는 단계; 및
    상기 주행경로를 제1방향으로 주행하며 청소동작을 수행한 후 상기 주행경로를 상기 제1방향과 대향되는 제2방향으로 주행하며 청소동작을 수행하는 단계를 포함하는 로봇 청소기의 제어방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 본체가 상기 주행경로를 상기 제2방향으로 주행하여 상기 출발위치에 도달하면 청소동작을 종료하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 제어방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 본체가 상기 주행경로를 제1방향 또는 제2방향으로 주행하는 동안 장애물이 감지되면, 상기 본체가 상기 출발위치를 향하는 방향으로 상기 장애물을 피하여 주행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 제어방법.
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