KR101649645B1 - 로봇 청소기 및 이의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

로봇 청소기 및 이의 제어 방법이 개시된다. 본 발명은 복수의 방을 가진 청소 영역을 탐색하여 격자지도를 생성하고, 상기 격자지도로부터 특징점을 추출하여 방이 구분된 위상지도를 생성하여 사용자 등이 청소가 수행된 방과 청소가 수행되지 아니한 방을 손쉽게 구별할 수 있도록 하거나, 선별적으로 청소를 수행할 수 있도록 함으로써 청소 효율을 증대하고, 청소 시간을 감소시키며, 사용자 편의성을 제고한다.

Description

로봇 청소기 및 이의 제어 방법{ROBOT CLEANER AND CONTROLLING METHOD THEREOF}

본 발명은 로봇 청소기에 관한 것으로서, 특히 청소 영역을 탐색하여 방 단위 위상지도를 작성할 수 있는 로봇 청소기 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일 부분을 담당하여 왔다. 최근에는 로봇을 응용한 분야가 더욱 확대되어, 의료용 로봇, 우주 항공 로봇 등이 개발되고, 일반 가정에서 사용할 수 있는 가정용 로봇도 만들어지고 있다.

상기 가정용 로봇의 대표적인 예는 로봇 청소기로서, 일정 영역을 스스로 주행하면서 주변의 먼지 또는 이물질을 흡입하여 청소하는 가전기기의 일종이다. 이러한 로봇 청소기는 일반적으로 충전 가능한 배터리를 구비하고, 주행 중 장애물을 피할 수 있는 장애물 센서를 구비하여 스스로 주행하며 청소할 수 있다.

초기의 로봇 청소기는 스스로 주행하면서 무작위로 청소를 수행하였는데, 장애물 등에 의해 청소를 수행하지 못하는 영역이 발생하는 문제점이 있었다. 이를 보완하기 위해 최근에는 상기 로봇 청소기가 스스로 주행하면서 영역을 모두 청소하기 위해서, 전체 청소 영역을 복수의 소영역(이하, 섹터)으로 구분하여 청소를 수행하거나, 청소 영역에 대한 청소지도를 작성하여 작성된 청소지도 내에서 청소가 된 영역과 청소를 하여야 할 영역 등 청소 영역을 판단하여 청소를 수행하는 기술이 개발, 향상되고 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 로봇 청소기는, 실제 청소 영역을 그대로 반영하지 못하고, 가상의 영역으로 상기 섹터를 설정함으로써 청소 효율이 저하되고, 청소 시간이 지연되는 문제점이 있다. 또한, 종래 기술에 따른 로봇 청소기는, 복수의 방을 가진 가정집, 사무실 등을 청소함에 있어서 방들을 고려하지 아니함으로써 상기 섹터들이 복수의 방에 걸쳐져 설정되거나, 복수의 방에 대하여 한번에 청소를 수행하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 방 단위로 청소를 수행할 수 있는 로봇 청소기 및 이의 제어 방법을 제공함에 일 목적이 있다.

본 발명은 방문 등의 방을 구분하는 구조물을 감지하여 방의 위치를 인식하고, 방 단위로 청소를 수행하는 로봇 청소기 및 이의 제어 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.

본 발명은 복수의 방을 가진 영역을 청소함에 있어서 상기 방들을 구분하여 위상지도를 작성하고, 상기 위상지도를 근거로 사용자가 원하는 방 단위 또는 섹터 단위로 청소를 수행하는 로봇 청소기 및 이의 제어 방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇 청소기는, 복수의 방을 가진 청소 영역 내의 장애물을 검출하여 장애물 정보를 출력하는 장애물 검출유닛과, 상기 장애물 정보로부터 특징점을 추출하고, 상기 특징점을 근거로 상기 복수의 방이 구분된 위상지도를 생성하는 제어유닛을 포함하여 구성된다. 또한, 상기 로봇 청소기는, 상기 위상지도를 표시하는 디스플레이유닛을 더 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 로봇 청소기에 있어서, 상기 제어유닛은, 상기 장애물 정보로부터 복수의 특징점들을 추출하는 특징점 추출모듈과, 상기 특징점들을 이용하여 상기 청소 영역을 복수의 섹터로 구분하여 설정하는 섹터 설정모듈과, 상기 복수의 섹터를 이용하여 상기 위상지도를 생성하는 위상지도 생성모듈을 포함하여 구성된다. 또한, 상기 제어유닛은, 상기 장애물 정보를 이용하여 상기 청소 영역에 대한 격자지도를 생성하고, 상기 격자지도로부터 상기 복수의 특징점을 추출한다. 또한, 상기 제어유닛은, 상기 섹터들의 크기를 산출하고, 산출된 크기를 근거로 상기 섹터들을 병합하여 상기 위상지도를 생성한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어 방법은, 복수의 방을 가진 청소 영역 내의 장애물을 검출하는 단계와, 상기 장애물로부터 특징점을 추출하는 단계와, 상기 특징점을 근거로 상기 복수의 방이 구분된 위상지도를 생성하는 단계를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어 방법은, 상기 위상지도를 디스플레이하는 단계를 더 포함한다. 또한, 상기 제어 방법은, 상기 디스플레이된 복수의 방 중 하나 이상의 방을 청소하도록 하는 제어 명령을 입력받는 단계를 더 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어 방법은, 상기 장애물을 이용하여 상기 청소 영역에 대한 격자 지도를 생성하는 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어 방법에 있어서, 상기 위상지도를 생성하는 단계는, 상기 특징점들을 이용하여 상기 청소 영역을 복수의 섹터로 구분하여 설정하는 과정과, 상기 복수의 섹터를 이용하여 상기 위상지도를 생성하는 과정을 포함하여 구성된다. 또한, 상기 위상지도를 생성하는 단계는, 상기 섹터들의 크기를 산출하는 과정과, 산출된 크기를 근거로 상기 섹터들을 병합하는 과정을 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 로봇 청소기 및 이의 제어 방법은, 복수의 방을 가진 영역을 청소함에 있어서 방들을 구분하여 방 단위로 청소를 수행함으로써 청소 효율을 증대하고, 청소 시간을 감소시킨다.

본 발명은 인위적인 지시자를 설치하지 아니하고, 방문 등의 구조물을 이용하여 방을 구분함으로써 용이하게 방을 구분할 수 있고, 설치 비용 및 제조 비용을 줄이며, 사용자 편의성을 제고한다.

본 발명은 복수의 방을 가진 영역을 청소함에 있어서 방들을 구분하여 위상지도를 작성하고, 상기 위상지도를 근거로 방 단위 또는 섹터 단위로 청소를 수행함으로써 제품의 확장성을 향상시키고, 사용자 등이 청소가 수행된 방과 청소가 수행되지 아니한 방을 손쉽게 구별할 수 있도록 하거나, 선별적으로 청소를 수행하도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기의 외관을 개략적으로 보인 사시도;
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 로봇 청소기의 구성을 개략적으로 보인 블록도;
도 4는 본 발명에 따른 로봇 청소기 및 이의 제어 방법에 있어서의 장애물 검출 후의 격자지도 생성 동작을 설명하기 위한 도;
도 5는 본 발명에 따른 로봇 청소기에 있어서의 디스플레이유닛의 일 예를 보인 도;
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 로봇 청소기의 제어 방법을 개략적으로 보인 흐름도이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 로봇 청소기 및 이의 제어 방법을 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 로봇 청소기(1)는, 복수의 방을 가진 청소 영역 내의 장애물을 검출하여 장애물 정보를 출력하는 장애물 검출유닛(100)과, 상기 장애물 정보로부터 특징점을 추출하고, 상기 특징점을 근거로 상기 복수의 방이 구분된 위상지도를 생성하는 제어유닛(200)을 포함하여 구성된다.

상기 로봇 청소기에 있어서, 상기 제어유닛(200)은, 상기 장애물 정보를 이용하여 상기 청소 영역에 대한 격자지도를 생성하고, 상기 격자지도로부터 상기 복수의 특징점을 추출한다. 또한, 상기 제어유닛(200)은, 상기 섹터들의 크기를 산출하고, 산출된 크기를 근거로 상기 섹터들을 병합하여 상기 위상지도를 생성한다.

상기 장애물 검출유닛(100)은, 상기 청소 영역 내에서 이동 중이거나, 청소 중에 로봇 청소기 주변의 장애물을 검출하고, 상기 장애물의 유무, 또는 위치, 크기 등의 장애물 정보를 상기 제어유닛(200)에 출력한다. 상기 장애물 검출유닛(100)으로는 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서(Radio Frequency Sensor)나 범퍼(Bumper) 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 장애물 검출유닛(100)은, 벽면과의 거리를 측정하고, 이를 근거로 벽면의 형태, 위치 등을 검출한다. 여기서, 벽면을 검출하는 센서로는 초음파 센서, 적외선 삼각 측량 방식을 이용하여 거리를 정확히 산출할 수 있는 PSD (Position Sensitive Device) 센서, 또는 레이저를 발사한 뒤 반사되어 되돌아오는 레이저를 검출하여 정확한 거리를 측정하는 레이저 거리 측정기(Laser Range Finder; LRF) 등이 사용될 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 제어유닛(200)은, 상기 장애물 정보로부터 복수의 특징점들을 추출하는 특징점 추출모듈(210)과, 상기 특징점들을 이용하여 상기 청소 영역을 복수의 섹터로 구분하여 설정하는 섹터 설정모듈(220)과, 상기 복수의 섹터를 이용하여 상기 위상지도를 생성하는 위상지도 생성모듈(230)을 포함하여 구성된다.

도 4를 참조하면, 상기 로봇 청소기는 복수의 방을 구비한 청소 영역을 탐색하여 장애물을 검출하고, 벽면 및 방문 등의 구조물을 검출한다. 상기 제어유닛(200)은 전체 청소 영역을 포함하는 격자지도를 생성하고, 상기 격자지도에 상기 검출된 정보들을 표시한다. 도 4에 도시한 바와 같이 상기 격자지도는 장애물 등에 의해 로봇 청소기가 이동 불가능한 영역과 이동 가능한 영역으로 구분된다. 또한, 상기 제어유닛(200)은 청소 영역 탐색 후에 얻어진 격자지도를 소정의 처리 과정을 수행하여 용이하게 특징점을 추출할 수 있도록 변환한다. 즉, 상기 로봇 청소기는 장애물에 가로막혀 이동이 불가능한 격자와 내부 공간과 연결되어 있지 않은 장애물 격자를 제거하여 장애물 격자를 따라 특징점 추출을 위한 샘플링이 가능하도록 격자지도를 변환한다. 상기 특징점은 일반적으로 방의 구석(corner feature)이나 방문 등과 같이 변화량이 많은 지점을 의미한다. 이렇게 생성된 격자지도는 후술하는 저장유닛에 저장될 수 있고, 상기 디스플레이유닛(300)에 표시될 수 있다.

상기 특징점 추출모듈(210)은 여러 가지 방식을 통해 특징점을 추출할 수 있는데, 예를 들어 상기 도 4에서와 같은 처리 과정을 거친 후에 로봇 청소기가 이동 가능한 영역과 접한 장애물 격자를 따라 순서대로 샘플링을 하고, 다른 장애물 격자와 이루는 곡률을 산출하여 특징점을 추출한다. 상기 특징점들에서 곡률 변화가 최소가 되는 점이 모서리가 된다.

상기 섹터 설정모듈(220)은 상기 추출된 특징점들의 정보를 근거로 섹터를 설정하는데, 특히 상기 추출된 특징점들 사이의 거리를 근거로 섹터들을 설정한다. 상기 섹터 설정모듈(220)은 상기 추출된 특징점들을 이용하여 상기 복수의 방을 구분한다. 예를 들어, 상기 섹터 설정모듈(220)은 상기 추출된 특징점들 중에 로봇 청소기가 이동 가능한 영역으로 돌출된 철면과 들어간 요면으로 구분하고, 상기 철면에 위치한 특징점들간의 거리를 산출하여 그 거리가 미리 설정된 거리보다 작으면 방문으로 판단하고, 상기 방문을 이용하여 상기 복수의 방을 구분한다.

상기 위상지도 생성모듈(230)은 상기 설정된 섹터들을 나타내는 특징점들을 이용하여 위상지도를 생성한다. 예를 들어, 상기 위상지도 생성모듈(230)은 상기 설정된 섹터들을 노드라 하고, 상기 방을 구분하는 방문을 에지라고 하여 상기 노드와 에지를 이용하여 위상지도를 작성할 수 있다. 이때, 상기 노드를 나타내는 특징점은 상기 노드를 포함하는 장애물 격자 중 모서리 격자에서의 특징점들이거나, 또는 상기 노드의 중심점에 위치한 특징점일 수 있다. 도 5는, 상기 노드를 나타내는 중심점(A)과 상기 에지에서의 특징점(B)을 이용하여 작성된 위상지도를 보인 도이다. 이렇게 생성된 위상지도는 후술하는 저장유닛에 저장될 수 있고, 상기 디스플레이유닛(300)에 표시될 수 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 간단한 몇 개의 특징점을 이용하여 위상지도를 작성할 수 있고, 청소 영역 내의 복수의 방을 표시할 수 있으며, 사용자 등은 상기 표시된 복수의 방 중 청소가 필요한 방을 선택하여 청소를 수행하도록 할 수 있다. 또한, 상기 로봇 청소기는 특징점 B를 이용하여 방간 이동을 더욱 빠르게 할 수 있다. 도 5에서, C는 로봇 청소기가 이동 가능한 영역을 나타내고, D는 로봇 청소기가 이동 불가능한 장애물 등을 나타낸다.

상기 제어유닛(200)은 상기 생성된 위상지도에서 각 섹터에 대한 특징점들의 좌표정보를 이용하여 각 섹터(또는 방)의 넓이를 산출하고, 상기 넓이가 작은 섹터들을 주변의 섹터와 병합한다. 상기 위상지도 생성모듈(230)은 상기 병합된 섹터들에 관한 정보들을 이용하여 상기 위상지도를 수정한다. 상기에서 노드와 에지로 표현된 위상지도의 경우에, 상기 제어유닛(200)은 각 노드에 저장된 특징점의 좌표정보를 이용하여 각 방의 넓이를 구해 넓이가 작은 방을 나타내는 노드를 주변의 노드와 병합한다.

상기 로봇 청소기는, 상기 저장유닛(300)에 저장된 방 정보, 장애물 정보나 청소 영역에 관한 정보, 상기 장애물 검출유닛(100)이나, 후술하는 위치 인식유닛을 통해 검출되거나 인식된 정보들과, 상기 제어유닛(200)을 통해 작성된 격자지도, 위상지도 등을 디스플레이하는 디스플레이유닛(300)을 더 포함할 수 있다. 상기 디스플레이유닛(300)은 로봇 청소기를 구성하는 각 유닛들의 현재 상태와, 현재 청소 상태 등의 상태 정보들을 더 표시할 수 있다. 상기 디스플레이유닛(300)은 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED), 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마표시패널(Plasma Display Panel), 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 중 어느 하나의 소자로 형성될 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 로봇 청소기는, 충전 가능한 전원 공급 수단을 구비하여 로봇 청소기 내로 전원을 공급하는 전원유닛(400)과, 바퀴를 구동하여 로봇 청소기를 이동하는 구동유닛(500)과, 하나 이상의 버튼을 구비하여 제어 명령을 입력받는 입력유닛(600)을 더 포함하여 구성된다.

상기 전원유닛(400)은 로봇 청소기가 이동하고, 청소를 수행하는데 따른 동작 전원을 공급하며, 내에 구비된 상기 전원 공급 수단, 즉 배터리 잔량이 부족하면 충전대로부터 충전 전류를 공급받아 충전한다.

상기 구동유닛(500)은 복수의 주바퀴와 하나 이상의 보조바퀴를 포함하는 상기 다수의 바퀴를 회전시키는 소정의 휠모터(Wheel Motor)를 구동하여 로봇 청소기가 이동하도록 한다.

사용자 등은 상기 입력유닛(600)을 통해 상기 로봇 청소기에 직접 제어 명령을 입력하거나, 또는 상기 저장유닛(700)에 저장된 이동 방향, 이동 경로, 장애물 위치 등의 장애물 정보나, 격자지도, 위상지도, 청소 영역에 관한 정보, 상기 장애물 검출유닛(100)이나, 위치 인식유닛을 통해 검출된 정보들을 출력하도록 하는 명령을 입력할 수 있다. 상기 입력유닛(600)은 장애물의 위치, 로봇 청소기의 위치 등의 위치 정보나, 청소 영역, 복수의 섹터들이나 격자지도, 위상지도를 확인하는 명령을 입력하는 확인버튼, 설정하는 명령을 입력하는 설정버튼, 재설정하는 명령을 입력하는 재설정버튼, 삭제버튼, 청소시작버튼, 정지버튼 중 하나 이상의 입력 버튼을 구비할 수 있다. 또한, 사용자 등은 상기 입력유닛(600)을 통해 제어 명령을 입력함으로써 상기 디스플레이유닛(300)에 표시된 위상지도에서 청소가 필요한 섹터나, 또는 방을 선택하여 청소를 수행하도록 할 수 있으며, 청소 패턴, 청소 순서 등을 설정하는 제어 명령을 입력할 수 있다. 상기 입력유닛(600)과 디스플레이유닛(300)은 입력 또는 출력이 모두 가능한 터치스크린의 형태를 가질 수 있다.

또한, 상기 로봇 청소기는, 저장유닛(700)을 더 포함하여 구성된다. 상기 로봇 청소기는, 현재 이동 시. 이전 이동 시, 또는 청소 시에 상기 장애물 검출유닛(100)을 통해 검출된 장애물의 위치 등의 장애물 정보, 상기 제어유닛(200)을 통해 추출된 특징점, 생성된 격자지도, 위상지도 중 하나 이상의 정보를 저장하는 저장유닛(300)을 더 포함할 수 있다. 상기 저장유닛(700)은 비휘발성 메모리인 것이 좋다. 여기서, 상기 비휘발성 메모리(Non-Volatile Memory, NVM, NVRAM)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 저장 장치로서, 롬(ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 마그네틱 컴퓨터 기억 장치(예를 들어, 하드 디스크, 디스켓 드라이브, 마그네틱 테이프), 광디스크 드라이브 등을 포함하며, 천공 카드, 페이퍼 테이프 뿐만 아니라, 마그네틱 RAM, PRAM 등을 포함한다. 또한, 상기 저장유닛(700)은 상기 청소 영역 내에서의 로봇 청소기의 이동 기록, 청소 내역 등을 더 저장할 수 있다.

상기 로봇 청소기는, 로봇 청소기의 위치를 인식하여 위치 정보를 출력하는 위치 인식유닛(800)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 위치 인식유닛으로는 속도 및 위치를 인식하는 가속도 센서(미도시), 로봇 청소기의 바퀴를 구동하는 휠모터와 연결되어 속도를 검출하는 인코더(미도시), 로봇 청소기의 회전 속도를 검출하는 자이로 센서(미도시) 중 하나 이상의 센서가 사용될 수 있다. 또한, 상기 위치 인식유닛(800)으로 전방 카메라 또는 상방 카메라를 이용하여 주변 영상 정보를 획득하고, 상기 영상 정보로부터 로봇 청소기의 절대 위치를 인식할 수 있다.

또한, 상기 로봇 청소기는, 청소유닛(미도시)을 더 포함할 수 있는데, 상기 청소유닛은 공기를 흡입하는 소정의 흡입 모터와, 먼지를 응집하는 수단을 구비하고, 주변의 먼지 또는 이물질을 흡입한다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어 방법은, 복수의 방을 가진 청소 영역 내의 장애물을 검출하는 단계(S100)와, 상기 장애물로부터 특징점을 추출하는 단계(S200)와, 상기 특징점을 근거로 상기 복수의 방이 구분된 위상지도를 생성하는 단계(S300)를 포함하여 구성된다. 또한, 상기 제어 방법은, 상기 위상지도를 디스플레이하는 단계(S400)를 더 포함한다. 이하 장치 구성은 도 1 내지 도 3을 참조한다.

상기 로봇 청소기는, 상기 청소 영역 내에서 로봇 청소기 주변의 장애물을 검출한다(S100). 또한, 상기 로봇 청소기는, 벽면과의 거리를 측정하고, 이를 근거로 벽면의 형태, 위치 등을 검출한다(S100). 그런 다음 상기 로봇 청소기는, 여러 가지 방식을 통해 특징점을 추출할 수 있는데, 예를 들어 전처리 과정을 거친 후에 로봇 청소기가 이동 가능한 영역과 접한 장애물 격자를 따라 순서대로 샘플링을 하고, 다른 장애물 격자와 이루는 곡률을 산출하여 특징점을 추출한다(S200). 상기 특징점들에서 곡률 변화가 최소가 되는 점이 모서리가 된다. 상기 로봇 청소기는 상기 추출된 특징점들을 이용하여 위상지도를 생성한다(S300).

도 7을 참조하면, 상기 위상지도를 생성하는 단계(S300)는, 상기 특징점들을 이용하여 상기 청소 영역을 복수의 섹터로 구분하여 설정하는 과정(S310)과, 상기 복수의 섹터를 이용하여 상기 위상지도를 생성하는 과정(S320)을 포함하여 구성된다.

상기 로봇 청소기는 상기 추출된 특징점들 사이의 거리를 근거로 섹터들을 설정한다(S310). 상기 로봇 청소기는 상기 추출된 특징점들을 이용하여 상기 복수의 방을 구분하는데, 예를 들어 상기 추출된 특징점들 중에 로봇 청소기가 이동 가능한 영역으로 돌출된 철면과 들어간 요면으로 구분하고, 상기 철면에 위치한 특징점들간의 거리를 산출하여 그 거리가 미리 설정된 거리보다 작으면 방문으로 판단하고, 상기 방문을 이용하여 상기 복수의 방을 구분한다. 상기 로봇 청소기는 상기 설정된 섹터들을 나타내는 특징점들을 이용하여 위상지도를 생성한다(S320). 예를 들어, 상기 로봇 청소기는 상기 설정된 섹터들을 노드라 하고, 상기 방을 구분하는 방문을 에지라고 하여 상기 노드와 에지를 이용하여 위상지도를 작성할 수 있다. 이때, 상기 노드를 나타내는 특징점은 상기 노드를 포함하는 장애물 격자 중 모서리 격자에서의 특징점들이거나, 또는 상기 노드의 중심점에 위치한 특징점일 수 있다. 도 5는, 상기 노드를 나타내는 중심점(A)과 상기 에지에서의 특징점(B)을 이용하여 작성된 위상지도를 보인 도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 간단한 몇 개의 특징점을 이용하여 위상지도를 작성할 수 있고, 청소 영역 내의 복수의 방을 표시할 수 있다. 상기 제어 방법은, 상기 디스플레이된 복수의 방 중 하나 이상의 방을 청소하도록 하는 제어 명령을 입력받는 단계(S530)를 더 포함하는데, 사용자 등은 상기 표시된 복수의 방 중 청소가 필요한 방을 선택하여 청소를 수행하도록 할 수 있다. 또한, 상기 로봇 청소기는 특징점 B를 이용하여 방간 이동을 더욱 빠르게 할 수 있다. 여기서, C는 로봇 청소기가 이동 가능한 영역을 나타내고, D는 로봇 청소기가 이동 불가능한 장애물 등을 나타낸다.

도 7을 참조하면, 상기 로봇 청소기는 먼저 청소 영역을 탐색하여 장애물을 검출하고, 상기 장애물 정보를 이용하여 상기 청소 영역에 대한 격자 지도를 생성하는 단계(S10)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 로봇 청소기는 복수의 방을 구비한 청소 영역을 탐색하여 장애물을 검출하고, 벽면 및 방문 등의 구조물을 검출한다. 상기 로봇 청소기는 전체 청소 영역을 포함하는 격자지도를 생성하고, 상기 격자지도에 상기 검출된 정보들을 표시한다. 도 4에 도시한 바와 같이 상기 격자지도는 장애물 등에 의해 로봇 청소기가 이동 불가능한 영역과 이동 가능한 영역으로 구분된다. 또한, 상기 로봇 청소기는 청소 영역 탐색 후에 얻어진 격자지도를 소정의 처리 과정을 수행하여 용이하게 특징점을 추출할 수 있도록 변환한다. 즉, 상기 로봇 청소기는 장애물에 가로막혀 이동이 불가능한 격자와 내부 공간과 연결되어 있지 않은 장애물 격자를 제거하여 장애물 격자를 따라 특징점 추출을 위한 샘플링이 가능하도록 격자지도를 변환한다. 상기 특징점은 일반적으로 방의 구석이나 방문 등과 같이 변화량이 많은 지점을 의미한다.

도 7을 참조하면, 상기 위상지도를 생성하는 단계(S300)는, 상기 섹터들의 크기를 산출하는 과정(S330)과, 산출된 크기를 근거로 상기 섹터들을 병합하는 과정(S340)을 포함하여 구성된다. 상기 로봇 청소기는, 상기 생성된 위상지도에서 각 섹터에 대한 특징점들의 좌표정보를 이용하여 각 섹터(또는 방)의 넓이를 산출하고(S330), 상기 넓이가 작은 섹터들을 주변의 섹터와 병합하여 상기 위상지도를 수정한다(S340). 상기에서 노드와 에지로 표현된 위상지도의 경우에, 상기 로봇 청소기는 각 노드에 저장된 특징점의 좌표정보를 이용하여 각 방의 넓이를 구해 넓이가 작은 방을 나타내는 노드를 주변의 노드와 병합한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 로봇 청소기 및 이의 제어 방법은, 복수의 방을 가진 청소 영역을 탐색하여 격자지도를 생성하고, 상기 격자지도로부터 특징점을 추출하여 방이 구분된 위상지도를 생성하여 사용자 등이 청소가 수행된 방과 청소가 수행되지 아니한 방을 손쉽게 구별할 수 있도록 하거나, 선별적으로 청소를 수행할 수 있도록 함으로써 청소 효율을 증대하고, 청소 시간을 감소시키며, 사용자 편의성을 제고한다.

1: 로봇 청소기 100: 장애물 검출유닛
200: 제어유닛 210: 특징점 추출모듈
220: 섹터 설정모듈 230: 위상지도 생성모듈
300: 디스플레이유닛 400: 전원유닛
500: 구동유닛 600: 입력유닛
700: 저장유닛 800: 위치 인식유닛

Claims (15)

1. 복수의 방을 가진 청소 영역 내의 장애물을 검출하여 장애물 정보를 출력하는 장애물 검출유닛; 및
   상기 장애물 정보로부터 특징점을 추출하고, 상기 특징점을 근거로 상기 복수의 방이 구분된 위상지도를 생성하는 제어유닛;을 포함하고,
   상기 제어유닛은,
   상기 검출된 장애물에 근거하여, 장애물의 유무에 따라 구분되는 복수의 격자를 포함하는 격자지도를 생성하고,
   상기 복수의 격자 중 기 설정된 조건에 대응되는 격자를 삭제하여, 상기 생성된 격자지도를 변환시키고,
   상기 변환된 격자지도로부터 상기 특징점을 추출하고,
   상기 기 설정된 조건에 대응되는 격자는,
   장애물이 없는 것으로 판별된 격자 중 장애물에 가로막혀 상기 로봇 청소기가 이동할 수 없는 격자와,
   장애물이 있는 것으로 판별된 격자 중 상기 청소 영역과 접하지 않는 격자를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 위상지도를 표시하는 디스플레이유닛;을 더 포함하는 로봇 청소기.
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 제어유닛은,
   상기 장애물 정보로부터 복수의 특징점들을 추출하는 특징점 추출모듈;
   상기 특징점들을 이용하여 상기 청소 영역을 복수의 섹터로 구분하여 설정하는 섹터 설정모듈; 및
   상기 복수의 섹터를 이용하여 상기 위상지도를 생성하는 위상지도 생성모듈;을 포함하는 로봇 청소기.
4. 제3 항에 있어서, 상기 제어유닛은,
   상기 장애물 정보를 이용하여 상기 청소 영역에 대한 격자지도를 생성하고, 상기 격자지도로부터 상기 복수의 특징점을 추출하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
5. 제3 항에 있어서, 상기 제어유닛은,
   상기 섹터들의 크기를 산출하고, 산출된 크기를 근거로 상기 섹터들을 병합하여 상기 위상지도를 생성하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
6. 충전 가능한 전원 공급 수단을 구비하여 로봇 청소기 내로 전원을 공급하는 전원유닛;
   바퀴를 구동하여 로봇 청소기를 이동하는 구동유닛;
   하나 이상의 버튼을 구비하여 제어 명령을 입력받는 입력유닛;
   복수의 방을 가진 청소 영역 내의 장애물을 검출하여 장애물 정보를 출력하는 장애물 검출유닛;
   상기 장애물 정보로부터 특징점을 추출하고, 상기 특징점을 근거로 상기 복수의 방이 구분된 위상지도를 생성하는 제어유닛; 및
   상기 위상지도를 표시하는 디스플레이유닛;을 포함하고,
   상기 제어유닛은,
   상기 검출된 장애물에 근거하여, 장애물의 유무에 따라 구분되는 복수의 격자를 포함하는 격자지도를 생성하고,
   상기 복수의 격자 중 기 설정된 조건에 대응되는 격자를 삭제하여, 상기 생성된 격자지도를 변환시키고,
   상기 변환된 격자지도로부터 상기 특징점을 추출하고,
   상기 기 설정된 조건에 대응되는 격자는,
   장애물이 없는 것으로 판별된 격자 중 장애물에 가로막혀 상기 로봇 청소기가 이동할 수 없는 격자와,
   장애물이 있는 것으로 판별된 격자 중 상기 청소 영역과 접하지 않는 격자를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
7. 제6 항에 있어서, 상기 제어유닛은,
   상기 장애물 정보로부터 복수의 특징점들을 추출하는 특징점 추출모듈;
   상기 특징점들을 이용하여 상기 청소 영역을 복수의 섹터로 구분하여 설정하는 섹터 설정모듈; 및
   상기 복수의 섹터를 이용하여 상기 위상지도를 생성하는 위상지도 생성모듈;을 포함하는 로봇 청소기.
8. 제7 항에 있어서, 상기 제어유닛은,
   상기 장애물 정보를 이용하여 상기 청소 영역에 대한 격자지도를 생성하고, 상기 격자지도로부터 상기 복수의 특징점을 추출하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
9. 제7 항에 있어서, 상기 제어유닛은,
   상기 섹터들의 크기를 산출하고, 산출된 크기를 근거로 상기 섹터들을 병합하여 상기 위상지도를 생성하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
10. 복수의 방을 가진 청소 영역 내의 장애물을 검출하는 단계;
    상기 검출된 장애물에 근거하여, 장애물의 유무에 따라 구분되는 복수의 격자를 포함하는 격자지도를 생성하는 단계;
    상기 복수의 격자 중 기 설정된 조건에 대응되는 격자를 삭제하여, 상기 생성된 격자 지도를 변환시키는 단계;
    상기 변환된 격자 지도로부터 특징점을 추출하는 단계; 및
    상기 특징점을 근거로 상기 복수의 방이 구분된 위상지도를 생성하는 단계;를 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 위상지도를 디스플레이하는 단계;를 더 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 디스플레이된 복수의 방 중 하나 이상의 방을 청소하도록 하는 제어 명령을 입력받는 단계;를 더 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.
13. 제10 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 위상지도를 생성하는 단계는,
    상기 특징점들을 이용하여 상기 청소 영역을 복수의 섹터로 구분하여 설정하는 과정; 및
    상기 복수의 섹터를 이용하여 상기 위상지도를 생성하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 제어 방법.
14. 제13 항에 있어서, 상기 위상지도를 생성하는 단계는,
    상기 섹터들의 크기를 산출하는 과정; 및
    산출된 크기를 근거로 상기 섹터들을 병합하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 제어 방법.
15. 제10 항에 있어서,
    상기 기 설정된 조건에 대응되는 격자는,
    장애물이 없는 것으로 판별된 격자 중 장애물에 가로막혀 상기 로봇 청소기가 이동할 수 없는 격자와,
    장애물이 있는 것으로 판별된 격자 중 상기 청소 영역과 접하지 않는 격자를 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.

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