KR100963781B1 - 로봇 청소기의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 실시예는 로봇 청소기의 제어방법을 제안한다.

실시예에 따른 로봇 청소기의 제어방법은 로봇 청소기의 이동 경로가 설정되는 과정; 설정된 경로를 따라 상기 로봇 청소기가 이동하는 과정에서 특정 지점에서 장애물을 만난 경우, 상기 로봇 청소기가 상기 장애물을 회피한 위치에서, 설정 경로와 일치하는 회피 지점을 찾는 과정; 및 상기 로봇 청소기가 장애물을 회피하여 상기 회피 지점으로 이동한 후에, 상기 설정된 경로를 따라 이동하면서 청소하는 과정이 포함된다.

로봇 청소기

Description

로봇 청소기의 제어방법{Controlling method of robot cleaner}

본 실시예는 로봇 청소기의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 청소기는 사용자가 직접 노즐을 이동시키면서 청소가 수행되도록 하는 수동 청소기와, 스스로 수행하면서 청소를 수행하는 로봇 청소기로 구분될 수 있다.

상기 로봇 청소기는, 충전된 배터리를 동력원으로 하여, 입력된 프로그램을 따라 청소하고자 하는 구역의 바닥을 이동하면서 스스로 청소를 수행하는 장치로서, 청소 시간을 단축하면서 편리함을 추구하는 현대인의 생활 욕구에 맞춰 여러 형태로 개발 및 사용되어지고 있다.

본 실시예의 목적은 청소 영역 전체의 청소가 원활히 이루어질 수 있도록 하는 로봇 청소기의 제어방법을 제안하는 것에 있다.

본 실시예의 다른 목적은, 로봇 청소기가 설정된 경로를 따라 이동하는 과정에서 외력에 의해서 위치가 변경되더라도, 위치 보정에 의해서 설정된 경로로 재진입하여 설정된 경로를 따라 청소를 수행할 수 있는 로봇 청소기를 제어방법을 제안하는 것에 있다.

본 실시예의 또 다른 목적은, 로봇 청소기가 설정된 경로를 따라 이동하는 과정에서 장애물을 만나는 경우 장애물을 회피하여 설정된 경로로 재진입하여 설정된 경로를 따라 청소를 수행할 수 있도록 하는 로봇 청소기의 제어방법을 제안하는 것에 있다.

일 측면에 따른 로봇 청소기의 제어방법에는, 로봇 청소기의 이동 경로가 설정되는 과정; 설정된 경로를 따라 상기 로봇 청소기가 이동하는 과정에서 특정 지점에서 장애물을 만난 경우, 상기 로봇 청소기가 상기 장애물을 회피한 위치에서, 설정 경로와 일치하는 회피 지점을 찾는 과정; 및 상기 로봇 청소기가 장애물을 회피하여 상기 회피 지점으로 이동한 후에, 상기 설정된 경로를 따라 이동하면서 청소하는 과정이 포함된다.

삭제

제안되는 실시예에 의하면, 벽면을 따라 일정 거리 이동하면서 정의된 셀을 청소하면서 다음 셀로 이동하는 방식으로 청소가 수행되므로, 청소 영역 전체의 청소가 가능하게 되는 장점이 있다.

또한, 로봇 청소기가 이동하는 중에 외력에 의해서 위치가 변경된 경우에도, 상기 로봇 청소기가 설정된 경로로 재진입하므로, 상기 셀 전체 영역을 골고루 청소할 수 있게 된다.

또한, 로봇 청소기가 설정된 경로를 따라 이동하는 과정에서 장애물을 만나는 경우, 장애물을 회피하여 설정된 경로로 재진입하여 설정된 경로를 따라 청소를 수행하므로, 셀 내의 전체 영역을 골고루 청소할 수 있는 장점이 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 실시예에 따른 로봇 청소기의 구성을 보여주는 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 로봇 청소기(1)에는, 장애물 및 바닥면의 클리프 등을 감지하는 제 1 감지부(11)와, 사용자가 상기 로봇 청소기(1)의 작동을 전체적으로 조작할 수 있도록 하는 조작부(12)와, 상기 로봇 청소기(1)의 이동 거리를 감지하는 제 2 감지부(13)와, 한 쌍의 바퀴를 구동을 위한 바퀴 구동 부(15)와, 상기 로봇 청소기(1)의 동작 상태 등이 저장되는 메모리부(14)와, 상기 바퀴 구동부(15)의 작동을 제어하는 제어부(10)와, 상기 로봇 청소기(1)의 이동된 위치를 감지하기 위한 자이로 센서(16)가 포함된다.

물론, 도시되지는 않았으나, 상기 로봇 청소기(1)에는, 전원 공급을 위한 배터리와, 먼지를 저장하는 집진 통이 더 포함될 수 있다.

상세히, 상기 바퀴 구동부(15)는 한 쌍의 바퀴를 구동시키기 위한 좌륜 모터 및 우륜 모터가 포함된다. 그리고, 상기 각 모터는 독립적으로 작동될 수 있으며, 상기 각 모터의 회전수에 따라 상기 로봇 청소기의 직선 이동 및 방향 전환이 가능하게 된다.

상기 메모리부(14)에는, 상기 조작부(12)를 통하여 입력된 정보에 대응하는 상기 로봇 청소기(1)의 작동 명령이 저장되어 있다. 또한, 상기 메모리부(14)에는 상기 로봇 청소기의 청소시, 청소 완료된 영역이 저장된다. 즉, 상기 로봇 청소기가 청소를 수행하면서 이동하면, 상기 청소 완료 영역이 맵핑되어 저장된다.

상기 제 1 감지부(11)는 일 례로 적외선 센서가 적용될 수 있다. 그리고, 상기 센서는 장애물을 감지하기 위하여 상기 로봇 청소기(1)의 전방 및 측방에 구비될 수 있다. 또한, 상기 센서는 바닥면의 클리프를 감지하기 위하여 상기 로봇 청소기(1)의 바닥면에 다수 개가 구비될 수 있다.

상기 제 2 감지부(13)는 상기 로봇 청소기(1)의 직선 이동 거리를 감지한다. 상기 제 2 감지부(13)는 상기 바퀴의 회전수를 감지하는 엔코더가 사용될 수 있다.

상기 자이로 센서(16)는, 운동하고 있는 물체가 회전하면 그 속도 방향에 수 직으로 코리올리의 힘이 작용하는데 이러한 물리 현상을 이용하여 각속도를 검출하는 자이로의 원리를 이용한 것으로, 최초 기준점에서 시작하여 변화량을 누적시켜 나가므로 각도뿐 아니라 위치의 변화량도 측정 가능하다.

이하에서는 상기 로봇 청소기의 주행 방법에 대해서 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 실시예에 따른 로봇 청소기의 주행 방법을 설명하는 도면이고, 도 3은 본 실시예에 따른 로봇 청소기가 셀을 정의하기 위하여 이동하는 궤적을 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 로봇 청소기(1)는 청소 영역에서 벽을 따라 이동하여 일정 셀(Cell)을 정의하고, 정해진 셀의 내부를 청소한 후에 다시 벽을 따라 이동하여 또 다른 셀(cell)을 정의하여 청소를 수행하는 것을 특징으로 한다.

상세히, 상기 로봇 청소기(1)는 P0의 위치에서 벽(W1)을 따라 일정 거리 이동한다. 이 때, 상기 벽(W1)은 실내 벽일 수도 있고, 가구 등의 외벽일 수 있다.

상기 로봇 청소기(1)가 이동되는 일정 거리(L)는 상기 메모리부(14)에 미리 설정되어 있으며, 사용자가 상기 조작부(12)를 이용하여 선택할 수 있다.

상기 로봇 청소기(1)가 상기 벽(W1)을 따라 일정 거리(L) 이동하게 되면, 상기 청소 영역에서 한변이 L인 정사각형의 제 1 셀(C1)이 정의된다. 이러한 제 1 셀(C1)은 상기 메모리부(14)에 맵핑되어 저장된다. 여기서, 상기 셀을 "청소 기준 영역"이라고도 할 수 있다.

그리고, 상기 로봇 청소기(1)는 상기 제 1 셀(C1)의 청소를 수행한다. 이 때, 상기 로봇 청소기(1)가 상기 제 1 셀(C1)을 주행하는 패턴은 랜덤하게 이루어지거나 지그재그 방식으로 이루어질 수 있으며, 본 실시예에서 상기 제 1 셀에서의 상기 로봇 청소기(1)의 주행 패턴은 제한이 없다.

상기 제 1 셀(C1)의 청소가 완료된 경우에는 상기 로봇 청소기는 P2(P1에서 L만큼 이동한 지점)으로 이동하게 된다. 이와 같이 상기 로봇 청소기가 P1에서 P2로 이동하게 되면 제 2 셀(C2)이 정의된다.

이 때, 상기 메모리부(14)에 저장되는 맵에는 청소가 완료된 제 1 셀(C1)과 청소가 완료되지 않은 제 2 셀(C2)이 서로 구분되어 저장된다. 그리고, 상기 로봇 청소기는 새롭게 정의된 제 2 셀(C2)의 청소를 수행하게 된다.

상기와 같은 방법으로 상기 로봇 청소기는 새로운 셀을 정의하면서 청소를 수행하게 한다. 도 2에서는 제 4 셀(C4)까지 동일한 방법으로 청소가 수행됨을 알 수 있다.

그리고, 도 2에서 셀(C4)의 청소가 완료된 후에는 상기 로봇 청소기는 재차 벽(W1)을 따라 직선 이동하게 된다.

그러면, 상기 로봇 청소기(1)가 P4지점에서 P5로 이동하게 되고, 상기 로봇 청소기는 방향을 전환하게 된다. 이 때, 상기 로봇 청소기가 P4에서 P5로 이동한 거리가 셀을 정의하기 위한 일정 거리(L)보다 작으므로, 다음 셀을 정의하게 위한 로봇 청소기의 직선 이동 거리는 방향 전환된 상태에서 새롭게 카운트된다.

즉, 벽(W1)을 따라 직선 이동된 거리는 무시되고, 벽(W2)를 따라 L만큼 직선 이동된 상태(P5에서 P6으로 이동된 상태)에서 제 5 셀(C5)이 정의된다. 이 때, 제 4 셀(C4)과 제 5 셀(C5)의 청소 영역이 일부 중복되므로, 코너부 영역의 청소가 완전하게 이루어질 수 있게 된다.

그리고, 상기 로봇 청소기가 제 5 셀(C5)의 청소를 완료한 경우, 상기 로봇 청소기는 또 다른 셀을 정의하기 위하여 상기 벽(W2)를 따라 직선 이동하게 된다. 이 때, 상기 로봇 청소기는 P6에서 출발하여 P7지점에서 방향 전환을 하게 된다.

그러면, 상술한 바와 같이 상기 로봇 청소기가 P6에서 P7까지 이동한 거리는 일정 거리(L) 보다 작으므로 무시되고, 상기 로봇 청소기가 벽(W3)을 따라 L만큼 이동하게 되면, 제 6 셀(C6)이 정의된다. 이와 같은 방법으로 상기 로봇 청소기는 제 10 셀(C10) 까지 청소를 수행하게 된다.

그 다음, 상기 로봇 청소기(1)는 다시 벽(W4)를 따라 이동하게 된다. 이 때, P13에서 P0까지의 거리가 L보다 작으므로, 상기 로봇 청소기는 벽(W1)을 따라 다시 이동하게 된다.

여기서, 도 3을 참조하면, 상기 셀(C10)을 완료한 후의 다음 셀의 기준 선분 D11은 제 1 셀(C1)의 기준 선분 D1과 일치하게 된다. 그러면, 상기 로봇 청소기는 청소 영역의 청소가 완료되었다고 판단하여 청소 작동을 중지한다.

상세히, 도 3에는 청소 영역에서 각 셀을 정의하기 위하여 상기 로봇 청소기이 이동한 기준 선분이 도시되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 청소 영역에서 상기 로봇 청소기가 청소를 수행하게 되면, 상기 메모리부(14)에 저장되는 맵 상에는 기준 선분 D1에서 D10까지 표시된다. 이 때, 상기 기준 선분 D1 내지 D10을 포함하는 각 셀은 일부가 서로 중복될 수 있으나, 완전하게 겹쳐지지 않는다. 즉, 기준 선분 D1 내지 선분 D10을 포함하는 셀 들은 청소가 수행되지 않는 일부 영역을 포함한다.

그러나, 상기 로봇 청소기가 주행하면서 그린 기준 선분 D11을 이용하여 셀을 정의하는 경우 선분 D1과 D11이 일치하기 때문에, 그 셀 또한 일치하게 된다.

따라서, 이러한 경우에는 상기 제어부(10)는 청소가 완료되었다고 판단하여 상기 로봇 청소기의 작동이 정지되도록 한다.

이와 같은 본 실시예에 의하면, 벽면을 따라 일정 거리 이동하면서 정의된 셀을 청소하면서 다음 셀로 이동하는 방식으로 청소가 수행되므로, 청소 영역 전체의 청소가 가능하게 되는 장점이 있다.

또한, 셀을 정의하기 위하여 상기 로봇 청소기가 그리는 기준 선분이 일치하는 경우 상기 청소 영역의 청소가 완료되었다고 판단되므로, 청소 영역을 중복하여 청소하는 것이 효과적으로 방지되는 장점이 있다.

도 4는 본 실시예의 로봇 청소기가 셀 내에서의 이동을 위한 설정 경로를 보여주는 도면이고, 도 5는 본 실시예에 따른 로봇 청소기가 셀에서 주행 중 외력에 의해서 위치가 변경된 상태에서의 주행 경로를 보여주는 도면이다.

본 실시예에서는 각 셀에서 로봇 청소기가 지그 재그 방식으로 청소를 수행하는 것을 예를 들어 설명한다.

먼저, 도 4를 참조하면, 상기 로봇 청소기가 Pn에서 Pn+1로 이동하면, 기준 거리 L을 한변으로 하는 정사각형의 셀이 정의된다.

그리고, 상기 로봇 청소기는 지그 재그 방식으로 정의된 상기 셀의 청소를 수행한다. 이러한 경우 상기 로봇 청소기가 도 4에 표시된 점선을 따라 이동하도록 경로가 설정된다("설정 경로"라 함). 이 때, 상기 로봇 청소기가 Pn에서 Qn+1로 이동한 경우에는 상기 로봇 청소기는 다음 셀을 정의하기 위하여 Qn+1에서 Pn+1으로 이동하게 된다.

한편, 상기 로롯 청소기(1)가 설정 경로를 따라 이동하는 중에 외력에 의해서 현재의 위치가 변경된 경우 상기 로봇 청소기(1)는 주행 방향을 변경하고 상기 설정 경로로 재진입하여 상기 설정 경로를 따라 이동하게 된다.

도 5를 참조하면, 상기 셀 내에서의 로봇 청소기(1)의 최초의 설정 경로는 Pn+1에서 Qn으로 이동하는 경로(E1)이다. 상기 경로가 설정되면, 상기 로봇 청소기(1)는 Pn+1에서 Qn을 향하여 직선 이동하게 된다. 그리고, 상기 로봇 청소기(1)가 Pn+1지점(기준점)에서 출발하면, 상기 자이로 센서(16)에서 감지된 정보에 의해서 상기 로봇 청소기(1)의 이동된 위치의 좌표가 산출된다.

상기 로봇 청소기(1)에는 직선 E1의 방정식의 저장되어 있으며, 상기 로봇 청소기의 좌표는 상기 E1의 방정식을 만족시키면서 이동된다.

상기 로봇 청소기(1)가 직선 E1을 따라 이동하는 중에 A(X1, Y2)지점에서 외력(F)의 힘을 받는 경우 상기 로봇 청소기(1)는 B(X2, Y2)지점으로 이동하게 된다.

그러면, 상기 로봇 청소기(1)의 B지점의 좌표 및 직선 E1과 E2의 각도(θ1)는 상기 자이로 센서(16)에서 감지된 정보에 의해서 산출된다. 그 다음, 상기 로봇 청소기는 B지점에서 상기 설정 경로(E1)으로 이동하기 위하여, θ1+θ2 만큼 방향 전환한다. 여기서, θ2는, 0<θ2<90를 만족한다.

그리고, 상기 로봇 청소기(1)가 θ1+θ2 만큼 방향 전환한 상태에서 직선 이동하게 된다. 상기 로봇 청소기가 직선 이동하게 되면, 상기 로봇 청소기(1)의 이동 경로(직선 E3)가 산출되고, 직선 E3의 방정식이 계산된다. 상기 직선 E3의 방정식이 계산되면, 직선E3와 직선 E1의 교점이 계산된다. 그러면, 상기 로봇 청소기가 직선 E3를 따라 이동하게 되고, 직선E3와 직선 E1의 교점 C(X3, Y3)에 도달하게 되면, 상기 로봇 청소기는, θ2 만큼 방향 전환하여 직선 E1을 따라 이동하게 된다.

종래의 경우, 외력에 의해서 상기 로봇 청소기의 위치가 변경된 경우 자이로 센서에 의해서 감지된 정보에 의해서 각도가 산출되어 각도 만이 보정되므로, 로봇 청소기는 E4를 따라 이동하게 된다. 이러한 경우 A지점에서 Qn 사이 공간은 청소가 이루어지지 않는 문제가 있다.

그러나, 본 실시예에 의하면, 상기 로봇 청소기(1)가 이동하는 중에 외력에 의해서 위치가 변경된 경우에도, 상기 로봇 청소기의 위치를 보정하여 설정된 경로로 재진입하므로, 상기 셀 전체 영역을 골고루 청소할 수 있게 된다.

도 6은 본 실시예에 따른 로봇 청소기가 셀에서 주행 중 장애물을 만난 경우의 주행 경로를 보여주는 도면이다.

도 6을 참조하면, 상기 로봇 청소기(1)가 Pn+1에서 Qn을 따라 직선 E1의 방정식을 만족하면서 이동하게 된다. 상기 로봇 청소기(1)가 이동하는 중에 A(X1, Y1)지점에서 장애물(O)를 만나는 경우, 상기 로봇 청소기(1)는 A(X1, Y1)지점에서 상기 장애물의 둘레를 따라 이동하게 된다. 상기 로봇 청소기(1)가 상기 장애물(O) 를 따라 이동하는 중에 E1의 방정식을 만족하는 지점(B(X2, Y2))이 있는 경우, 상기 로봇 청소기는 B지점을 기억한다. 상기 로봇 청소기(1)가 상기 장애물의 둘레를 따라 이동하는 중에 A(X1, Y1)지점으로 복귀하게 되면, 상기 로봇 청소기(1)는 상기 장애물(O)을 회피하기 위하여 상기 A(X1, Y1)지점에서 상기 B(X2, Y2)지점으로 이동한 후에 상기 직선 E1을 따라 이동하게 된다.

이 때, 상기 자이로 센서에 의해서 최초로 A지점에 도달했을 때의 각도와 현재의 B지점의 각도를 알 수 있기 때문에, 상기 장애물을 회피하여 B지점으로 이동한 상태에서 상기 로봇 청소기는 각도를 변화시켜 상기 직선 E1을 따라 이동하게 된다.

이와 같은 본 실시예에 의하면, 로봇 청소기가 설정된 경로를 따라 이동하는 과정에서 장애물을 만나는 경우 장애물을 회피하여 설정된 경로로 재진입하여 설정된 경로를 따라 청소를 수행하므로, 셀 내의 전체 영역을 골고루 청소할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 로봇 청소기의 구성을 보여주는 블럭도.

도 2는 본 실시예에 따른 로봇 청소기의 주행 방법을 설명하는 도면.

도 3은 본 실시예에 따른 로봇 청소기가 셀을 정의하기 위하여 이동하는 궤적을 개략적으로 보여주는 도면.

도 4는 본 실시예의 로봇 청소기가 셀 내에서의 이동을 위한 설정 경로를 보여주는 도면.

도 5는 본 실시예에 따른 로봇 청소기가 셀에서 주행 중 외력에 의해서 위치가 변경된 상태에서의 주행 경로를 보여주는 도면.

도 6은 본 실시예에 따른 로봇 청소기가 셀에서 주행 중 장애물을 만난 경우의 주행 경로를 보여주는 도면.

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 로봇 청소기의 이동 경로가 설정되는 과정;

   설정된 경로를 따라 상기 로봇 청소기가 이동하는 과정에서 특정 지점에서 장애물을 만난 경우, 상기 로봇 청소기가 상기 장애물을 회피한 위치에서, 설정 경로와 일치하는 회피 지점을 찾는 과정; 및

   상기 로봇 청소기가 장애물을 회피하여 상기 회피 지점으로 이동한 후에, 상기 설정된 경로를 따라 이동하면서 청소하는 과정이 포함되는 로봇 청소기의 제어방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 로봇 청소기는, 상기 장애물을 만난 특정 지점(A)에서 상기 장애물을 한 바퀴 돌아 원래의 지점으로 돌아온 후에, 상기 장애물을 회피하여 상기 설정된 경로로 진입하는 로봇 청소기의 제어방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 설정된 경로는 직선인 로봇 청소기의 제어방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 로봇 청소기가 상기 장애물을 한 바퀴를 도는 중에 상기 직선의 방정식을 만족하는 회피 지점(B)을 기억하고,

   상기 로봇 청소기가 상기 장애물을 한 바퀴 돈 후, 상기 장애물을 회피하여 상기 회피 지점(B)으로 이동되면, 상기 로봇 청소기는 방향 전환하여 상기 설정된 경로를 따라 이동하는 로봇 청소기의 제어방법.

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