KR102035467B1 - 로봇 청소기 및 그것의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇 청소기에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기는, 본체를 이동시키는 주행부와, 원격제어장치의 광원에서 목표지점 및 목표지점의 주변영역에 조사되는 단일의 광 신호를 각각 수신하는 복수의 수신부와, 복수의 수신부 각각에 수신되는 광 신호의 신호 세기를 산출하고, 산출된 신호세기가 평형을 이루도록 본체의 이동을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

로봇 청소기 및 그것의 제어방법{A ROBOT CLEANER AND A CONTROLLING METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 원격 제어 장치를 이용하여 청소를 수행할 수 있는 로봇 청소기에 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 로봇 청소기에 대한 연구가 활발해졌다.

한편, 자율주행 청소기는, 미리 정의된 패턴을 이용하여 이동하거나, 센서에 의해 감지된 외부의 장애물을 피하며 이동하거나, 또는 사용자에 의해 조작되는 원격 제어 장치로부터 전달되는 적외선 신호에 따라 이동 가능할 수 있다.

한편, 원격 제어 장치를 통해 원하는 지점으로 로봇 청소기가 오도록 제어하기 위한 방법으로, 기존에는 원격 제어 장치에서 복수의 광 신호를 방사하고 로봇 청소기에서 중첩된 중심영역을 찾아서 이동시키는 방식을 취했다. 또는, 원격 제어 장치에서 방사된 광 신호를 로봇 청소기의 전방에서 수신하여 광원을 향해 주행하는 방식으로 이루어졌다.

그러나, 전자의 경우 원격 제어 장치에 다수의 발신기가 구비되어야 하며, 후자의 경우에는 로봇 청소기가 원격 제어 장치로부터 지근거리(가까운 거리)에 있는 경우에만 신호를 놓치지 않고 동작하는 문제가 있었다.

이에, 본 발명의 일 목적은, 원격 제어 장치에 다수의 발신기를 구비할 필요 없이 원격 제어 장치가 지시하는 지점으로 로봇 청소기를 주행할 수 있는 로봇 청소기 및 그것의 제어방법을 제공하는데 있다.

또, 본 발명의 또 다른 목적은, 원격 제어 장치가 가리키는 지점으로부터 로봇 청소기가 다소 떨어져 있더라도 원격 제어 장치에서 방사되는 신호를 놓치지 않고, 지시하는 지점으로 로봇 청소기를 주행할 수 있는 로봇 청소기 및 그것의 제어방법을 제공하는데 있다.

이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기는, 본체를 이동시키는 주행부; 원격제어장치의 광원에서 목표지점 및 목표지점의 주변영역에 조사되는 단일의 광 신호를 각각 수신하는 복수의 수신부; 및 상기 복수의 수신부 각각에 수신되는 광 신호의 신호 세기를 산출하고, 산출된 신호세기가 평형을 이루도록 상기 본체의 이동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시 예에서, 상기 원격제어장치는, 광원에서 방출되는 레이저 광을 넓은 방사각의 광 신호로 변환시켜서 상기 목표지점에 조사하기 위한 렌즈를 더 포함하며, 상기 복수의 수신부는, 상기 목표지점을 포함한 주변영역에 조사되는 넓은 화각의 광 신호를 각각 수신하는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 복수의 수신부 각각에 수신되는 광 신호의 수신량에 기초하여 신호 세기를 산출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시 예에서, 상기 제어부는, 복수의 신호세기의 차이에 근거하여 이동방향을 결정하고, 본체가 목표지점의 주변영역에 진입하면 복수의 신호세기가 평형을 이루는 지점을 목표지점으로 하여 본체를 주행을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시 예에서, 상기 제어부는, 복수의 신호세기를 합성벡터로 변환하고, 합성벡터의 값이 0을 지향하는 방향으로 본체를 회전 및 이동시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시 예에서, 상기 합성벡터의 변환은 본체의 위치 변화가 감지될 때마다 실시간으로 수행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 본체의 중심이 복수의 신호세기가 중심을 이루는 지점에 위치하면 본체의 주행을 정지시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 본체의 중심이 복수의 신호세기가 중심을 이루는 지점에서 장애물이 감지되면, 감지된 장애물의 외곽선을 추종하며 주행하되 복수의 신호세기가 중심을 이루는 지점에 가장 가까운 지점에서 주행을 정지시키고, 상기 감지된 장애물의 외곽선 추종은 상기 주변영역 내에서의 주행으로 제한되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 로봇 청소기는, 본체를 이동시키는 주행부; 원격제어장치의 광원에서 목표지점 및 목표지점의 주변영역에 조사되는 단일의 광 신호를 각각 수신하는 복수의 수신부; 광 신호를 송신하는 발신부; 및

상기 복수의 수신부 각각에 수신되는 광 신호의 신호 세기를 산출하고, 산출된 신호세기가 평형을 이루도록 상기 본체의 이동방향 및 이동량을 결정하고, 상기 본체가 상기 주변영역에 진입한 것이 감지되면, 상기 주변영역 내에 스팟 형태의 광 신호를 출력하는 요청신호를 상기 원격제어장치로 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 일 실시 예에 따른 원격제어기를 포함하는 로봇 청소기는, 광원에서 방출되는 레이저 광을 넓은 화각의 광 신호를 변환시켜, 목표지점 및 목표지점의 주변영역에 조사하는 투사체를 포함하는 원격제어기; 및 복수의 수신기를 통해 상기 광 신호를 수신하고, 상기 복수의 수신기 각각에 수신된 광 신호의 수신량이 평행을 이루는 지점으로 이동하도록 본체의 주행을 제어하는 로봇 청소기를 포함하여 이루어질 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 청소기 및 그것의 제어방법에 의하면, 원격 제어 장치에 다수의 발신기를 구비할 필요 없이 넓은 방사각을 갖는 단일의 광 신호를 조사하고, 이를 로봇 청소기의 다수의 수신기에서 수신하여 신호세기가 평형을 이루도록 주행을 제어함으로써, 로봇 청소기가 원격 제어 장치의 신호를 놓치는 일 없이 원하는 목표지점으로 이동할 수 있다. 또한, 본체에 수신되는 복수의 신호세기가 평형을 이루는 지점이 본체 중심에 오도록 주행을 제어하므로, 광 신호가 조사되는 영역이 넓더라도 목표지점을 정확하게 추종하는 것이 가능하다.

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 실시 예에 따른 로봇 청소기의 예시 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기와 원격 제어 장치 간의 네트워크 통신을 도시한 개념도이고, 도 5b는 도 5a의 네트워크 통신의 일 예를 도시한 개념도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기와 통신하는 원격 제어 장치의 예시 구성을 보여주는 블록도와 원격 제어 장치의 정면도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기가 원격 제어 장치에서 조사되는 광 신호의 신호세기 또는 수신량을 이용하여 목표지점의 주변으로 향하는 방법을 설명하기 위한 예시 개념도들이다.
도 8은 도 7a 내지 도 7c와 관련된 대표 흐름도이다.
도 9a, 도 9b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기가 신호세기 또는 수신량에 기초하여 목표지점에 정확하게 도달하는 방법을 설명하기 위한 예시 개념도이고, 도 9c는 도달된 목표지점에 장애물이 존재하는 경우 로봇 청소기의 동작을 설명하기 위한 예시 개념도이다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기에 구비된 다수의 적외선 수신기를 이용하여 목표지점과 관련된 이동방향 및 이동량을 산출하는 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면들이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 로봇 청소기의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.

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 로봇 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 실시 예에서는, 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 실시 예로, 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 실시 예가 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 실시 예에 따른 이동 로봇은, 출력부(1500)를 통해 주행 영역에 대한 환경 정보를 화면에 출력하거나 음향으로 출력할 수 있다. 또 다른 실시 예에 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.

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 실시 예에서 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 실시 예에 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 실시 예에서 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 실시 예에서 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.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 로봇 청소기(100)와 단말기(300)의 네트워크(50) 통신을 도시한 개념도이고, 도 5b는 도 5a의 네트워크 통신의 다른 예를 도시한 개념도이다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 로봇 청소기(100)는 네트워크(50) 통신을 통해 단말기(300)와 서로 데이터를 주고 받을 수 있다. 또한, 로봇 청소기(100)는 네트워크(50) 통신 또는 다른 통신을 통해 단말기(300)로부터 수신되는 제어명령에 따라 청소 관련 동작을 수행하거나 또는 대응되는 동작을 수행할 수 있다.

여기에서, 네트워크 통신(50)은 WLAN(Wireless LAN), WPAN(Wireless Personal Area Network), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), WiBro(Wireless Broadband), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access), Zigbee, Z-wave, Blue-Tooth, RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultrawide-Band), Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 등과 같은 무선 통신 기술 중 적어도 하나를 이용한 근거리 통신을 의미할 수 있다.

도시된 네트워크(50) 통신은 로봇 청소기의 통신방식이 무엇인지에 따라 달라질 수 있다.

도 5a에서, 로봇 청소기(100)는 각각의 센싱 유닛을 통해 센싱된 정보를 네트워크 통신(50)을 통해 단말기(300)에 제공할 수 있다. 또한, 단말기(300)는 수신된 정보를 기초로 생성된 제어명령을 네트워크 통신(50)을 통해 로봇 청소기(100) 에 전달할 수 있다.

또한, 도 5a에서, 로봇 청소기(100)의 통신부와 단말기(300)의 통신부가 직접 무선 통신하거나 다른 공유기(미도시) 등을 매개로 간접 무선 통신하여, 주행 상태에 관한 정보 및 서로의 위치 정보 등을 파악할 수 있다.

이하 도 5b에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행을 수행하는 로봇 청소기(100)를 포함하는 시스템이 설명된다.

도 5b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 시스템은, 자율 주행을 수행하는 로봇 청소기(100), 네트워크(50), 서버(500), 및 복수의 단말기(300a, 300b)을 포함할 수 있다.

이 중, 로봇 청소기(100)와, 네트워크(50), 그리고 적어도 하나의 단말기(300a)는 건물(10) 내에 배치되고, 다른 단말기(300b)와 서버(500)는 외부에 위치할 수 있다.

로봇 청소기(100)는, 스스로 주행하며 청소를 수행하는 청소기로서, 자율 주행 및 자율 청소를 수행할 수 있다. 로봇 청소기(100)는, 주행 기능 및 청소 기능 외에, 내부에 통신부(1100)를 구비할 수 있다.

또한, 로봇 청소기(100), 서버(500), 및 복수의 단말기(300a, 300b)는 네트워크(50)를 통해 서로 연결되어 서로 데이터를 교환할 수 있다. 이를 위해, 비록 도시되지는 않았지만, AP(access point; AP) 장치 등의 무선 공유기를 더 포함할 수 있다. 이러한 경우, 건물(10) 내부의 네트워크(50) 내에 위치한 단말기(300a)는, 상기 AP 장치를 통해 로봇 청소기(100)와 접속함으로써, 청소기에 대한 모니터링, 원격제어 등을 수행할 수 있다. 또한, 외부 네트워크에 위치한 단말기(300b)도, 상기 AP 장치를 통해 로봇 청소기(100)와 접속함으로써, 청소기에 대한 모니터링, 원격제어 등을 수행할 수 있게 된다.

서버(500)는 이동 단말기(300b)를 통해서 직접 무선 연결될 수 있다. 또는, 서버(500)는 이동 단말기(300b)를 통하지 않고 로봇 청소기(100)와 연결될 수 있다.

서버(500)는 프로그램 처리가능한 프로세서를 포함할 수 있으며, 각종 알고리즘을 구비할 수 있다. 예로서, 서버(500)는 머신 러닝(machine learning) 및/또는 데이터 마이닝(data mining)의 수행과 관련된 알고리즘을 구비할 수 있다. 또 예로써, 서버(500)는, 음성 인식 알고리즘을 구비할 수 있다. 이러한 경우, 음성 데이터 수신시, 수신되는 음성 데이터를, 텍스트 형식의 데이터로 변환하여, 출력할 수 있다.

서버(500)는, 로봇 청소기(100)에 대한 펌웨어 정보, 운전 정보(코스 정보 등)를 저장하고, 로봇 청소기(100)에 대한 제품 정보를 등록할 수 있다. 예를 들어, 서버(500)는, 청소기 제조자가 운영하는 서버이거나 또는 공개된 애플리케이션 스토어 운영자가 운영하는 서버일 수 있다.

다른 예에서, 상기 서버(500)는 건물(10) 내부의 네트워크(50) 내에 구비되어, 홈 기기들에 대한 상태 정보를 저장하거나, 홈 기기에서 공유되는 컨텐츠를 저장하는 홈 서버일 수도 있다. 서버(500)가 홈 서버인 경우, 이물질과 관련된 정보, 예를 들어, 이물질 이미지 등을 저장할 수 있다.

한편, 로봇 청소기(100)는 지그비(Zigbee), 지-웨이브(Z-wave), 블루투스(Blue-Tooth), 초광대역 무선기술(Ultra-wide Band) 등을 통해 단말기와 직접 무선 연결될 수 있다.

이하, 본 발명에서 설명되는 원격 제어 장치(200)에 탑재된 기능, 구성, 및 동작은 전술한 단말기(300)의 기능, 구성, 및 동작에 대응될 수 있다. 따라서, 특별한 제한이 없다면, 전술한 단말기(300)에 의해 본 발명에서 설명되는 원격 제어 장치(200)가 대체될 수 있을 것이다

또한, 본 발명의 로봇 청소기(100)는 자율주행 청소기(100) 또는 청소기(100)로 명명될 수 있다. 또한, 본 발명의 원격 제어 장치(200)는 사용자에 의해 조작되어, 로봇 청소기(100)의 주행과 관련된 동작을 제어하기 위한, 컨트롤러, 리모콘, 원격 제어기, 또는 단말기로 명명될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 자율주행 청소기(100)는 사용자가 원격 제어 장치(200)를 조작하여 특정 영역/지점을 가리키면, 스스로 해당 영역/지점으로 이동하여 청소를 수행할 수 있다. 이를 가리켜, '포인팅 클리닝 청소'로 명명하겠다.

기존에는 전술한 포인팅 클리닝 청소를 위해, 사용자가 원격제어장치를 통해 복수의 광 신호를 방사하여 중첩된 중심영역을 찾아 로봇 청소기를 이동시키거나 또는 원격제어장치에서 방사된 광 신호를 로봇 청소기의 전방의 수신기가 광원을 향해 주행하는 방식으로 이루어졌다. 그러나, 전자의 경우 다수의 발신기 및 광 신호의 중첩을 위한 다수의 투과체가 필요하고, 후자의 경우에는 로봇 청소기가 원격 제어 장치로부터 지근거리(가까운 거리)에 있는 경우에만 정확하게 동작하는 문제가 있었다.

즉, 기존에는 포인팅 클리닝 청소를 수행하기 위해서는 원격제어장치에 다수의 발신부 및 그와 관련된 부품들을 구비해야 하거나 또는 로봇 청소기 가까이에서 광 신호를 조사하여 천천히 드래그 제어해야 하는 단점이 존재했다.

그러나, 본 발명에서는 원격제어장치에 단일의 발신기만 구비하고 로봇 청소기와 원격제어장치가 다소 떨어져 있는 경우에도 포인팅 클리닝 청소를 위한 정확한 주행 동작이 이루어질 수 있다.

이하, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기(100) 및 이와 통신하는 원격 제어 장치(200)의 예시 구성을 구체적으로 설명하겠다.

로봇 청소기(100)의 주행을 제어하는 원격 제어 장치(200)는 단일의 IR 발신부(210)와 투사부(220)를 포함하여 이루어질 수 있다.

단일의 IR 발신부(210)에서 방사되는 광 신호는 IR 신호를 예로써 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 광원의 종류에 따라 레이저 광 신호, 초음파 신호, 반송파 주파수, 임펄스 신호 중 어느 하나로 대체될 수 있다. 이하에서는, 이를 통칭하여 '광 신호', 'IR 광 신호', 또는 'IR 신호'로 명명하겠다.

단일의 IR 발신부(210)는 특정 적외선 파장대, 예를 들어, 25 마이크로미터 이상을 갖는 특정 파장 또는 특정 파장대의 파장을 갖는 적외선을 발신하는 센서일 수 있다.

단일의 IR 발신부(210)에서 방사된 광 신호는, 투사부(200)를 통과하여 로봇 청소기(100)나 바닥면에 조사된다. 상기 투사부(200)는 IR 광 신호를 보다 넓은 방사각을 갖도록 변환해주는 부재(element)로서, 렌즈를 포함하여 구성될 수 있다.

로봇 청소기(100)와 원격 제어 장치(200)는, 로봇 청소기(100)에 구비된 다수의 IR 수신부(610, 620, 630)와 원격 제어 장치(200)에 구비된 IR 발신부 및 투사부(210, 220)를 통해 통신할 수 있다.

구체적으로, 원격 제어 장치(200)에서 로봇 청소기(100)나 바닥면에 조사된 광 신호를 로봇 청소기(100)에 구비된 다수의 IR 수신부(610, 620, 630)가 수신함으로써, 원격 제어 장치(200)의 상대 위치를 파악하거나 원격 제어 장치(200)가 가리키는 지점을 인식할 수 있다.

로봇 청소기(100)는 원격 제어 장치(100)의 단일의 IR 발신부(210)로부터 방사되는 넓은 방사각을 갖는 광 신호를 수신하기 위해 다수의 IR 수신부(610, 620, 630)을 포함할 수 있다.

다수의 IR 수신부(610, 620, 630)는 로봇 청소기(100)의 외주면을 따라, 소정 이격 거리를 두고, 대칭 형태로 배치될 수 있다.

예로써, 다수의 IR 수신부(610, 620, 630)는 로봇 청소기(100)의 전방과 양측면에 삼각형상으로 대칭되게 배치될 수 있다. 다만, 이러한 배치 형태에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 로봇 청소기(100)의 전방에 IR 수신부가 추가로 배치되거나 또는 로봇 청소기(100)의 후방에 IR 수신부가 추가로 배치될 수 있을 것이다. 또한, 다수의 IR 수신부(610, 620, 630)는 네 개 이상으로 구현될 수 있음은 물론이다.

한편, 본 발명에서 원격 제어 장치(200)로부터 방사되어 바닥면 또는 로봇 청소기(100)에 조사되는 광 신호는, 스팟 형태가 아닌 보다 넓은 방사각을 갖는 광 신호를 의미한다. 이와 관련하여, 도 6b는 원격 제어 장치(200)의 프레임(201)에 배치된 광원이 조사되는 IR 발신부(210)와 광 신호가 통과하는 투사부(220)의 예시를 보여준다.

원격 제어 장치(200)의 프레임(201)의 전방에 구비된 IR 발신부(210)는, 사용자의 제어명령에 따라 IR 신호를 방사한다. IR 발신부(210)에서 방사되는 IR 신호에는 사용자가 원격 제어 장치(200)에 구비된 입력키(또는, 터치키, 휠 키 등)(미도시)를 통해 입력한 제어명령이 포함될 수 있다. 예를 들어, IR 신호가 조사된 지점으로 로봇 청소기(100)가 이동하거나 또는 이동 후 청소를 수행하는 제어명령을 포함할 수 있을 것이다.

IR 발신부(210)에서 방사된 IR 신호는 IR 발신부(210)의 전면에 배치된 투사부(220)를 통과하여, 사용자가 가리키는 바닥면이나 로봇 청소기(100) 본체에 조사된다.

투사부(220)는 IR 발신부(210)에서 방사된 IR 신호의 방사각을 넓힐 수 있는 소정의 렌즈를 포함할 수 있다. 여기에서, 렌즈의 종류에는 특별한 제한은 없다. 투사부(220)는 IR 발신부(210)의 관통홀과 완전히 중첩되면서, 보다 확장된 방사각을 갖도록 IR 발신부(210) 보다 더 큰 사이즈로 이루어질 수 있다.

IR 발신부(210)에서 방사된 IR 신호가 투사부(220)를 통과하면, IR 신호의 방사각 범위가 변경된다. 그에 따라, IR 신호가 조사되는 목표지점/목표영역의 크기도 그에 대응되게 변경된다. 예를 들어, 방사된 IR 신호가 투사부(200)를 통과하면서 방사각 범위가 증가되면, 원격 제어 장치(200)가 가리키는 지점에 조사되는 IR 신호의 영역 크기도 증가된다.

한편, 비록 도시되지는 않았지만, 사용자 조작을 통해 투사부(220)를 통과하는 IR 신호의 방사각 범위를 다르게 조절할 수 있을 것이다. 예를 들어, 원격 제어 장치(200)의 내부에 액츄에이터 등을 구비하여 투사부(220)의 크기를 조절함으로써, IR 신호의 방사각 범위를 사용자가 원하는 만큼 조절할 수 있을 것이다.

또한, 비록 도시되지는 않았지만, 상기 투사부(220)는 IR 발신부(210)에서 방사된 IR 신호의 조사거리를 변경할 수도 있다. 이러한 경우, IR 발신부(210)에서 방사된 IR 신호는 기존보다 먼 지점/영역에 조사될 수 있다.

따라서, 원격 제어 장치(200)가 로봇 청소기(100)로부터 다소 멀리 떨어져 있는 경우에도 로봇 청소기(100)가 조사된 IR 신호를 수신할 수 있을 것이다.

다만, 이러한 경우에는 방사된 IR 신호가 조사된 지점을 사용자가 시각적으로 인식할 수 있도록, IR 신호가 조사된 지점과 동일 지점에 가시광이 출력될 수 있도록 구현되어야 할 것이다.

이와 같이, 원격 제어 장치(200)로부터 넓은 방사각을 갖는 광 신호가 특정 지점에 조사되면, 로봇 청소기(100)는 본체에 구비된 다수의 수신부들을 이용하여 조사된 광 신호의 신호세기를 각각 산출할 수 있다. 로봇 청소기(100)는 산출된 광 신호의 신호세기가 평형을 이루도록 주행을 제어함으로써, 원격 제어 장치(200)가 가리키는 목표지점을 놓치지 않고 정확히 추종할 수 있다.

이하, 도 7a 내지 도 7c을 참조하여, 로봇 청소기(100)에서 산출된 광 신호의 신호세기 또는 수신량을 이용하여 목표지점의 주변으로 주행하는 방법을 보다 구체적으로 설명하겠다.

먼저, 도 7a은 원격 제어 장치(200)에서 넓은 방사각을 갖는 광 신호를 바닥면에 조사하는 것을 보여준다. 원격 제어 장치(200)의 IR 발신부(210)에서 방사된 IR 신호는 투과부를 통과하여 바닥면에 조사된다. 그에 따라, 조사영역(R1 또는 R2)이 생성된다.

여기에서, 상기 조사영역은 목표지점 자체이거나, 목표지점을 포함한 주변영역이거나, 목표지점을 포함한 목표영역 중 어느 하나를 의미할 수 있다.

조사영역(R1 또는 R2)은 사용자의 눈에 보이지는 않는다. 다만, IR 신호가 가시광선 센서로부터 방출되는 가시광선 신호와 함께 출력되는 경우이면, 조사영역(R1 또는 R2)을 나타내는 표시가 바닥면에 출력될 수도 있을 것이다.

도 7a에서, 제1 조사영역(R1)은 기존의 스팟 형태의 IR 신호에 대응되는 영역을 의미할 수 있다. 그리고, 제2 조사영역(R2)은 본 발명에 따라 방사각 범위가 확대된 IR 신호에 대응되는 영역을 의미할 수 있다.

또한, 다른 예에서, 제1 조사영역(R1)은 기존의 스팟 형태의 IR 신호 보다는 방사각이 넓고 제2 조사영역(R2)에 대응되는 IR 신호 보다는 방사각이 좁게 조절된 IR 신호에 대응되는 영역을 의미할 수 있다. 이러한 경우, 사용자는 원격 제어 장치(200)에서의 조작에 따라 방사각을 다르게 조절하여 IR 신호를 목표지점에 조사할 수 있을 것이다.

원격 제어 장치(200)는 IR 발신부(210)에서 방출되는 광 신호를 렌즈를 통과시켜 방출함으로써, 보다 넓은 방사각의 IR 신호로 변환하여 목표 지점으로 조사할 수 있다. 이를 위해, 상기 렌즈는 IR 신호의 방사용 렌즈(예, 실린더리컬렌즈)로 커플링될 수 있다.

또한, 비록 도시되지는 않았지만, 원격 제어 장치(100)로부터 목표지점까지 추정되는 거리에 기초하여, IR 신호의 방사각을 다르게 조절할 수 있다.

구체적으로, 단일의 광원으로부터 조사되는 IR 신호의 방사량은 동일하므로, 방사각이 넓어지면 그만큼 단위면적당 도달하는 신호세기(또는, 단위면적당 조사량)는 감소된다고 말할 수 있다.

또한, 신호세기는 거리에 반비례하므로, 목표지점이 원격 제어 장치(100)로부터 멀리 떨어져 있는 경우에는 거리에 비례하여 방사각을 다소 좁게 하거나 또는 스팟 형태로 변형하도록 구현함으로써, 목표지점의 정확한 포인팅과 목표지점의 인식 향상을 모두 만족시킬 수 있을 것이다.

그러나, 충분히 고출력의 광원을 적용시켜서 본 발명을 구현할 수 있다면, 목표지점까지의 이격거리와 관계없이 넓은 방사각을 갖도록 IR 신호를 조사함으로써, 로봇 청소기(100)에 의한 목표지점의 인식 향상을 모도하는 것이 바람직할 것이다.

이와 같이 원격 제어 장치(200)에서 넓은 방사각을 갖는 IR 신호가 조사되면, 로봇 청소기(100)의 외주면에 구비된 다수의 IR 수신부(610, 620, 630)에서 이러한 광 신호를 각각 수신할 수 있다.

본 발명에서는 IR 신호의 조사영역(R2)이 기존보다 넓으므로, 로봇 청소기(100)에 구비된 IR 수신부(610, 620, 630)를 통해 IR 신호를 놓치지 않고 수신할 수 있다.

도 7b에 도시된 바와 같이, 바닥면에 조사된 광 신호는 로봇 청소기(100)의 전방과 양측면에 구비된 제1수신기(610), 제2수신기(620), 및 제3수신기(630)를 통해 수신될 수 있다.

로봇 청소기(100)의 제어부는, 제1수신기(610), 제2수신기(620), 및 제3수신기(630) 각각에서 수신된 광 신호의 신호세기(또는, 광 신호의 수신량)을 비교하여, 본체의 이동방향과 이동량을 결정할 수 있다.

구체적으로, 로봇 청소기(100)의 제어부는, 제1수신기(610), 제2수신기(620), 및 제3수신기(630)에 수신된 복수의 신호세기의 차이에 근거하여 이동방향을 결정하고, 본체가 목표지점의 주변영역에 진입하면 복수의 신호세기가 평형을 이루는 지점을 목표지점으로 하여 본체를 주행을 제어할 수 있다.

여기에서, 상기 목표지점의 주변영역은 원격 제어 장치(100)로부터 넓은 방사각을 갖는 광 신호가 목표지점과 그 주변에까지 조사되는 조사영역을 의미한다. 이하에서는, 목표지점의 주변영역, 목표지점을 포함한 주변영역, 목표지점을 포함한 목표영역이 모두 동일한 의미로 사용될 수 있을 것이다.

또한, 일 예에서는 제1수신기(610), 제2수신기(620), 및 제3수신기(630)에 수신되는 신호세기가 평형을 이루는 지점에 도달한 다음, 복수의 신호세기가 감소되는 것이 감지되면, 신호세기의 평형을 유지하면서 복수의 신호세기가 증가하는 방향으로 본체의 이동방향을 결정할 수 있다.

이를 위해, 로봇 청소기(100)의 제어부는, 제1수신기(610), 제2수신기(620), 및 제3수신기(630)에 수신되는 광 신호의 신호세기 또는 광 신호의 수신량을 벡터 합성으로 변환해야한다. 도 7c는 광 신호의 신호세기 또는 광 신호의 수신량을 벡터 합성으로 변환하는 방법의 예시를 보여준다.

벡터 합성(composition of vector)은 두 개 이상의 벡터값을 더하는 것으로, 삼각형법 또는 평행사변형법을 사용하여 구할 수 있다.

로봇 청소기(100)의 제어부는, 제1수신기(610), 제2수신기(620), 및 제3수신기(630)에 수신된 복수의 신호세기를 합성벡터로 변환하고, 합성벡터의 값이 0을 지향하는 방향으로 본체를 회전 및 이동시킬 수 있다.

로봇 청소기(100)의 제어부는 수신된 복수의 광 신호들(701, 702, 703)에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이때에, 획득되는 정보는, 예를 들어 광 신호의 수신방향 및 수신세기(또는, 수신량)을 포함할 수 있다.

수신된 복수의 광 신호들(701, 702, 703)의 신호세기는 로봇 청소기(100)와 원격 제어 장치(200) 사이의 거리에 따라 변화할 수 있다. 즉, 수신된 복수의 광 신호들(701, 702, 703)의 신호세기는 로봇 청소기(100)와 원격 제어 장치(200) 사이의 거리에 비례하여 증가하거나 또는 감소될 수 있다.

상기 제어부는, 로봇 청소기(100)의 제1수신기(610)에 수신된 제1 광 신호와, 제2수신기(620)에 수신된 제2 광 신호와, 제3수신기(630)에 수신된 제3 광 신호를 각각 벡터화할 수 있다.

그에 따라, 각각의 광 신호에 대응되는 제1벡터(701), 제2벡터(702), 제3벡터(703)를 획득하고, 이를 기초로 벡터 합성(704)을 수행할 수 있다. 이하에서는, 이를 '합성벡터의 변환'으로 명명할 수 있다. 상기 제어부는, 벡터 합성(704)에 따라, 로봇 청소기(100)의 이동방향과 이동량을 산출할 수 있다.

여기에서, 상기 이동방향과 이동량은 합성벡터의 변환값(F)이 0에 근접하는 방향 및 위치로 결정된다.

일 실시 예에서, 이러한 합성벡터의 변환은 로봇 청소기(100) 본체의 위치 변화가 감지될 때마다 실시간으로 수행될 수 있다.

예를 들어, 로봇 청소기(100)가 제1위치에서 산출한 합성벡터의 변환값에 따라 본체를 회전 및 이동시킴에 따라 제2위치에 도달하면, 제2위치에서 수신된 광 신호의 신호세기(또는, 광 신호의 수신량)에 기초하여 합성벡터의 변환값을 산출할 수 있다.

로봇 청소기(100)의 제어부는, 본체의 중심이 다수의 IR 수신부(610, 620, 630)에 수신되는 복수의 신호세기가 중심을 이루는 지점에 위치하면 본체의 주행을 정지시킬 수 있다. 다시 말해, 로봇 청소기(100)의 중심이 수신된 복수의 신호세기가 평형을 이루는 지점에 오면, 목표지점에 도달한 것으로 보고 주행을 정지한다. 이후에는, 원격 제어 장치(200)로부터 수신되는 후속명령에 따라 청소 동작을 수행할 수 있다.

이하, 도 8을 참조하여, 도 7a 내지 도 7c에 도시된 실시 예의 동작 흐름을 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 8을 참조하면, 먼저, 원격 제어 장치(200)에서, 로봇 청소기(100)를 이동시킬 원하는 목표지점 및 목표지점의 주변영역에 투사부를 통과한 광 신호를 방사하는 단계로 개시된다(S10). 상기 광 신호는 전술한 바와 같이, 넓은 방사각을 갖도록 변형된 광 신호를 의미한다.

이와 같이 목표지점을 포함한 주변영역에 넓은 방사각을 갖는 광 신호가 조사되면, 로봇 청소기(100)에 구비된 다수의 수신기를 통해, 조사된 광 신호를 각각 수신한다(S20).

여기에서, 로봇 청소기(100)에 구비된 다수의 수신기들은 대칭(예, 삼각대칭, 사각대칭)으로 배치되어, 넓은 방사각을 갖는 광 신호를 수신할 수 있다. 본 발명에서는 광 신호가 스팟 형태가 아닌 넓은 방사각으로 조사되므로, 로봇 청소기(100)가 원격 제어 장치(200)로부터 다소 이격되어 있더라도 단일의 광 신호를 각각 수신할 수 있다.

로봇 청소기(100)의 제어부는 다수의 수신기들 각각에 대한 광 신호의 신호세기를 산출할 수 있고, 산출된 신호세기가 평형을 이루도록 로봇 청소기(100)의 이동방향 및 이동량을 결정한다(S30).

여기에서, 신호세기가 평형을 이루도록 로봇 청소기의 이동방향과 이동량을 결정한다는 것은, 로봇 청소기(100)에 구비된 각각의 수신부에 수신된 신호세기를 벡터화한 다음, 합성벡터의 변환값에 대응되는 방향과 크기를 기초로 로봇 청소기를 회전 및 이동시키고, 계속해서 합성벡터의 변환값이 0이 되는 지점을 향하는 로봇 청소기(100)의 주행방향과 주행량을 산출하는 것을 의미한다.

로봇 청소기(100)가 합성벡터의 변환값이 0이 되는 지점에 도달하면, 목표지점에 도달한 것이 된다.

한편, 목표지점에 도달한 후 또는 목표지점에 근접한 후, 원격 제어 장치(200)를 이용하여 로봇 청소기(100)가 드래그 주행을 수행하도록 제어할 수 있다. 이를 위해, 도 9a를 참조하여, 로봇 청소기(100)가 신호세기 또는 수신량에 기초하여 목표지점에 정확하게 도달하는 방법을 먼저 설명하겠다.

원격 제어 장치(200)의 광원에서 방출되는 광 신호는 투사체(예, 렌즈 등)를 지나 넓은 방사각을 갖는 광 신호로 변환된 다음, 목표지점 및 목표지점의 주변영역에 조사된다.

도 9a에 도시된 바와 같이, 로봇 청소기(100)는 복수의 수신기(610, 620, 630)를 통해 수신된 광 신호의 신호세기 또는 수신량이 평행을 이루는 지점을 향하여 회전 및 이동하여, 먼저 목표영역(R) 내로 진입한다. 그런 다음, 로봇 청소기(100) 본체의 중심이 광 신호의 신호세기 또는 수신량이 평행을 이루는 지점, 즉 합성벡터의 변환값이 0이 되는 지점에 위치하도록 회전 및 이동하여, 목표영역(R) 내의 목표지점(P)으로 이동한다.

이와 같이 목표지점(P)에 도달하면, 도 9b에 도시된 바와 같이 원격 제어 장치(200)로부터 방사되는 광 신호가 원하는 종단지점으로 위치할 때까지 드래그를 수행한다. 여기에서, 종단지점은 원격 제어 장치(200)가 가리키는 최종 목표지점을 의미한다.

즉, 로봇 청소기(100)의 이동 중에 상기 원격 제어 장치(200)로부터 드래그 명령이 수신되면, 로봇 청소기(100)는 목표지점에 도달한 후에도 주행을 정지하지 않고, 원격 제어 장치(200)에서 방사되는 광 신호의 이동 경로를 따라 이동할 수 있다. 또, 사용자가 원격 제어 장치(200)가 가리키는 목표지점을 변경한 경우에도 로봇 청소기(100)는 변경된 목표지점을 향하여 이동할 수 있다.

예를 들어, 도 9b에서 로봇 청소기(100)는 제1목표영역(R1) 내의 목표지점에서 새로운 제2목표영역(R2)으로 진입한다. 그리고, 이때에도 복수의 수신기(610, 620, 630)를 통해 수신된 광 신호의 신호세기 또는 수신량이 평행을 이루는 지점을 향하여 회전 및 이동하면서, 제2목표영역(R2) 내에서 광 신호의 신호세기 또는 수신량이 평행을 이루는 지점을 추종하며 회전 및 이동한다.

최종적으로, 가상의 기준선(L)을 기준으로 제1목표영역(R1)에서 제2목표영역(R2)을 향해 드래그 주행한다. 본 발명에서는 제1목표영역(R1)과 제2목표영역(R2)에 조사되는 광 신호의 방사각이 넓기 때문에, 로봇 청소기(100)는 원격 제어 장치(200)에서 방사되는 신호를 놓치지 않고 드래그 주행을 수행할 수 있다.

또, 로봇 청소기(100)는 단순히 신호가 강한 방향을 추종하는 것이 아니라 광 신호의 신호세기 또는 수신량이 평행을 이루는 지점을 추종하면서 드래그 수행을 수행하기 때문에 조사영역이 넓은 경우에도 원격 제어 장치(200)가 포인팅하는 경로를 마치 스팟 형태를 추종하는 것처럼 정확하게 추종 주행할 수 있다.

한편, 로봇 청소기(100)가 광 신호를 따라 목표지점의 추종시 도 9c에 도시된 바와 같이 장애물을 만날 수 있다. 즉, 도 9c는 넓은 방사각을 갖는 광 신호에 대응되는 목표영역 내에 장애물이 감지된 경우, 로봇 청소기(100)의 주행 동작을 보여준다.

로봇 청소기(100)의 제어부는, 본체의 중심이 다수의 수신부(610, 620, 630)에 수신되는 복수의 신호세기가 중심을 이루는 지점에 위치하고, 원격 제어 장치(200)로부터 추가적인 제어명령이 없다면 본체의 주행을 정지시킨다.

한편, 상기 복수의 신호세기가 중심을 이루는 지점, 즉 목표지점에서 장애물이 감지되면, 로봇 청소기(100)의 제어부는 감지된 장애물의 외곽선을 추종하며 주행하되, 복수의 신호세기가 중심을 이루는 지점에 가장 가까운 지점에서 주행을 정지하도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 도 9c에서, 목표영역(R) 내에 진입한 로봇 청소기(100)가 목표지점을 향해 이동 중, 장애물(10')을 만나면, 장애물(10')의 외곽선을 따라 주행하면서 수신된 복수의 신호세기가 평형에 가장 가까운 지점을 찾는다.

이때에, 로봇 청소기(100)에 의한 감지된 장애물의 외곽선 추종은 목표영역(R) 내에서의 주행으로 제한될 수 있다

그에 따라, 도 9c에 도시된 바와 같이, 로봇 청소기(100)는 장애물의 외곽선을 따르는 추종 경로로 주행하다가, 복수의 신호세기가 평형으로부터 멀어지거나 또는 합성벡터의 변환값이 '0'에서 점진적으로 멀어지는 것이 감지되면, 지나온 경로를 역으로 추종한다. 그리고, 지나온 경로에서 합성벡터의 변환값이 '0' 에 가장 가까운 지점(DP)을 목표지점으로 결정한다.

다음으로, 도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기(100)에 구비된 다수의 IR 수신기(610, 620, 630)를 이용하여 목표지점과 관련된 이동방향과 이동량을 산출하는 방법을 구체적으로 설명하겠다.

도 10a를 참조하면, 로봇 청소기(100)에 구비된 다수의 IR 수신기(610, 620, 630)는 수신용 적외선 센서들일 수 있다. 또한, 다수의 IR 수신기(610, 620, 630)는 로봇 청소기(100) 본체의 외주면의 서로 다른 위치에 배치될 수 있으며, 바람직하게는 서로 대칭을 이루도록 배치될 수 있다.

이때, 로봇 청소기(100)의 제어부(1800)는, 이격 배치된 다수의 IR 수신기(610, 620, 630)에서 수신되는 광 신호의 신호세기나 수신량을 각각 검출할 수 있다. 여기에서, 수신되는 광 신호의 신호세기나 수신량은 삼각측량 방식을 적용하여 획득될 수 있다.

구체적으로, 도 10a를 참조하면, 로봇 청소기(100)의 제어부(1800)는 제1수신기(610)에 수신된 광 신호의 신호세기나 수신량을 기초로 원격 제어 장치(200)가 포인팅한 목표지점까지의 이격거리(D1)을 산출할 수 있다. 여기에서, 이격거리(D1)는 제1수신기(610)에 수신된 광 신호의 신호세기나 수신량의 스케일의 곱에 의하여 결정될 수 있다.

상기 이격거리(D1)는 제1수신기(610)에 수신된 광 신호의 신호세기나 수신량 강하거나 많을수록 짧아질 수 있다. 다시 말해, 이격거리(D1)와 광 신호의 신호세기/수신량은 서로 반비례 관계일 수 있다.

이와 유사하게, 로봇 청소기(100)의 제어부(1800)는 제2수신기(620)에 수신된 광 신호의 신호세기나 수신량을 기초로 원격 제어 장치(200)가 포인팅한 목표지점까지의 이격거리(D2)을 더 산출할 수 있다. 여기에서, 이격거리(D2)는 제2수신기(620)에 수신된 광 신호의 신호세기나 수신량의 스케일의 곱에 의하여 결정될 수 있다.

또, 로봇 청소기(100)의 제어부(1800)는 제3수신기(630)에 수신된 광 신호의 신호세기나 수신량을 기초로 원격 제어 장치(200)가 포인팅한 목표지점까지의 이격거리(D3)을 더 산출할 수 있다. 여기에서, 이격거리(D3)은 마찬가지로 제3수신기(630)에 수신된 광 신호의 신호세기나 수신량의 스케일의 곱에 의하여 결정될 수 있다.

다음, 위에서 산출된 이격거리(D1, D2, D3) 각각을 반경으로 하는 가상의 삼 원(C1, C2, C3)을 생성하고, 삼 원이 교차하는 교차점(P)을 원격 제어 장치(200)가 포인팅한 목표지점으로 결정할 수 있다.

다만, 전술한 바와 같이 본 발명에서는 원격 제어 장치(200)에서 방사되는 광 신호를 놓치지 않기 위해 보다 넓은 방사각을 갖는 광 신호로 방출된다. 따라서, 상기 교차점(P)은 목표지점을 포함하는 목표영역 내의 임의 지점일 수 있다.

로봇 청소기(100)가 목표지점으로 정확히 이동하기 위해서는, 로봇 청소기(100) 본체의 중심이 상기 수신된 신호세기가 평형을 이루는 지점이 오도록 추가적인 주행 동작이 필요하다.

도 10b 내지 도 10d를 복수의 IR 수신기(610, 620, 630)에 수신된 광 신호의 신호세기에 따라 로봇 청소기의 주행 동작을 달리하는 것을 설명하기 위한 예시를 보여준다.

여기에서는, 로봇 청소기(100)의 전방, 좌측면, 우측면에 각각 IR 수신기(610, 620, 630)가 삼각 대칭 형태로 배치된 것을 전제로 설명하겠다. 그에 따라, 로봇 청소기(100)의 전방에 구비된 제1수신기(610)에서는 제1 광 신호를 수신한다. 또, 로봇 청소기(100)의 좌측면에 구비된 제2수신기(620)에서는 제2 광 신호를 수신한다. 또, 로봇 청소기(100)의 우측면에 구비된 제3수신기(630)에서는 제3 광 신호를 수신한다.

먼저, 도 10b는 수신된 제1 광 신호(a), 제2 광 신호(b), 제3 광 신호가(c)의 평형을 이루는 경우이다. 이때에는, 원격 제어 장치(100)로부터 추가적인 신호가 수신되지 않는다면, 로봇 청소기(100)는 현재 위치에서 주행을 정지한다.

도 10c는 제1 광 신호(a)의 신호세기가 나머지 신호들인 제2 광 신호(b) 및 제3 광 신호(c) 보다 강한 경우이다. 이때에는, 신호세기가 평형을 이룰 수 있도록 로봇 청소기(100)가 전방을 향해 주행한다. 다만, 제2 광 신호(b)와 제3 광 신호(c)의 신호세기가 다른 경우이면 합성벡터의 변환값에 따라 전방에서 소정각도 좌측/우측을 향해 전진할 수 있을 것이다.

도 10d는 제3 광 신호(c)의 신호세기가 나머지 신호들인 제1 광 신호(a) 및 제2 광 신호(b) 보다 강한 경우이다. 이때에는 신호세기가 평형을 이룰 수 있도록 로봇 청소기(100)가 우측방향을 향해 주행한다. 다만, 여기에서도 제1 광 신호(a) 및 제2 광 신호(b)의 신호 차에 따라, 합성벡터의 변환값이 적용되어서 주행각도를 달리할 수 있을 것이다.

한편, 다른 예에서는 변조된 넓은 광 신호와 스팟 형태의 광 신호와 병행하여 방사될 수도 있다. 이하, 도 11은 이러한 실시 예에 따른 로봇 청소기의 동작 흐름도이다.

먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 동작을, 원격 제어 장치(200)에서, 원하는 목표지점 및 목표지점의 주변영역에 투사부를 통과한 광 신호를 방사하는 단계로 개시된다(S110). 여기에서, 상기 광 신호는 전술한 바와 같이, 넓은 방사각을 갖도록 변형된 광 신호를 의미한다.

이와 같이 목표지점을 포함한 주변영역에 광 신호가 조사되면, 로봇 청소기(100)에 구비된 다수의 수신기를 통해, 조사된 광 신호를 각각 수신한다(S120).

여기에서, 로봇 청소기(100)에 구비된 다수의 수신기들은 대칭(예, 삼각대칭, 사각대칭)으로 배치되어, 넓은 방사각을 갖는 광 신호를 수신할 수 있다. 본 발명에서는 광 신호가 스팟 형태가 아닌 넓은 방사각으로 조사되므로, 로봇 청소기(100)가 원격 제어 장치(200)로부터 다소 이격되어 있더라도 단일의 광 신호를 각각 수신할 수 있다.

로봇 청소기(100)의 제어부는 다수의 수신기들 각각에 대한 광 신호의 신호세기를 산출할 수 있고, 산출된 신호세기가 평형을 이루도록 로봇 청소기(100)의 이동방향 및 이동량을 결정한다(S130).

여기에서, 신호세기가 평형을 이루도록 로봇 청소기의 이동방향과 이동량을 결정한다는 것은, 로봇 청소기(100)에 구비된 각각의 수신부에 수신된 신호세기를 벡터화한 다음, 합성벡터의 변환값에 대응되는 방향과 크기를 기초로 로봇 청소기를 회전 및 이동시키고, 계속해서 합성벡터의 변환값이 0이 되는 지점을 향하는 로봇 청소기(100)의 주행방향과 주행량을 산출하는 것을 의미한다.

다음, 로봇 청소기(100)는 목표지점을 포함한 목표영역에 진입하였는지를 감지한다(S140).

목표영역에 진입한 것으로 판단되면, 이제는 정확한 목표지점에 도달할 수 있도록, 원격 제어 장치(200)로, 목표영역 내에 스팟(spot) 형태의 광 신호를 출력해줄 것을 요청하는 신호를 전송할 수 있다(S150).

이를 위해, 로봇 청소기(100)의 전방에는 적어도 하나의 발신부를 구비하여, 상기 요청 신호에 대응되는 광 신호를 원격 제어 장치(200)로 송신하고, 원격 제어 장치(200)에는 요청 신호를 수신하기 위한 단일의 수신부를 구비할 수 있을 것이다.

원격 제어 장치(200)에서는 이러한 요청 신호가 수신되면, 넓은 방사각을 갖는 광 신호가 스팟 형태의 광 신호로 변형되어 출력되도록 투사부(220)와 커플링된 연결부재를 제어할 수 있다.

예를 들어, 액추에이터 등을 적용하여, 처음에는 투사부(220)가 IR 발신부(210) 전면에 배치되도록 연결부재를 동작하고, 상기 요청 신호가 수신되면 투사부(220)가 IR 발신부(210)와 나란히 배치되도록 연결부재를 동작시킬 수 있을 것이다.

또는, 다른 예에서는, 로봇 청소기(100)에서 목표영역에의 진입을 알리는 정해진 알림 신호를 출력하고, 원격 제어 장치(200)에서는 이러한 알림 신호에 대한 응답으로 목표지점에 스팟 형태의 변조된 광 신호로 출력해줄 수도 있을 것이다.

이상, 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 청소기 및 그것의 제어방법에 의하면, 원격 제어 장치에 다수의 발신기를 구비할 필요 없이 넓은 방사각을 갖는 단일의 광 신호를 조사하고, 이를 로봇 청소기의 다수의 수신기에서 수신하여 신호세기가 평형을 이루도록 주행을 제어함으로써, 로봇 청소기가 원격 제어 장치의 신호를 놓치는 일 없이 원하는 목표지점으로 이동할 수 있다. 또한, 본체에 수신되는 복수의 신호세기가 평형을 이루는 지점이 본체 중심에 오도록 주행을 제어하므로, 광 신호가 조사되는 영역이 넓더라도 목표지점을 정확하게 추종하는 것이 가능하다.

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 (10)

1. 본체를 이동시키는 주행부;
   원격제어장치의 광원에서 목표지점 및 목표지점의 주변영역에 넓은 화각으로 조사되는 광 신호를 각각 수신하는 복수의 수신부; 및
   신호를 송신하는 발신부;
   상기 복수의 수신부 각각에 수신되는 광 신호의 신호 세기를 산출하고, 산출된 신호세기가 평형을 이루도록, 상기 본체의 이동방향 및 이동량을 가변하도록 상기 주행부를 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 본체가 상기 주변영역에 진입한 것이 감지된 것에 응답하여, 상기 원격제어장치가 상기 넓은 화각의 광 신호를 스팟 형태의 광 신호로 변환하여 출력하게 하는 명령을 포함하는 신호를 송신하도록 상기 발신부를 제어하는 로봇 청소기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 원격제어장치는,
   상기 광원에서 방출되는 레이저 광을 넓은 화각의 광 신호로 변환시켜서 상기 목표지점에 조사하기 위한 렌즈를 포함하는 투사부를 더 포함하며,
   상기 명령에 응답하여 넓은 화각의 광 신호가 스팟 형태의 광 신호로 다시 변환되도록 상기 투사부와 커플링된 연결부재가 동작하는 로봇 청소기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 복수의 수신부 각각에 수신되는 광 신호의 수신량에 기초하여 신호 세기를 산출하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   복수의 신호세기의 차이에 근거하여 이동방향을 결정하고, 본체가 목표지점의 주변영역에 진입하면 복수의 신호세기가 평형을 이루는 지점을 목표지점으로 하여 본체를 주행을 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   복수의 신호세기를 합성벡터로 변환하고, 합성벡터의 값이 0을 지향하는 방향으로 본체를 회전 및 이동시키는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 합성벡터의 변환은 본체의 위치 변화가 감지될 때마다 실시간으로 수행되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 본체의 중심이 복수의 신호세기가 중심을 이루는 지점에 위치하면 본체의 주행을 정지시키는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 본체의 중심이 복수의 신호세기가 중심을 이루는 지점에서 장애물이 감지되면, 감지된 장애물의 외곽선을 추종하며 주행하되 복수의 신호세기가 중심을 이루는 지점에 가장 가까운 지점에서 주행을 정지시키고,
   상기 감지된 장애물의 외곽선 추종은 상기 주변영역 내에서의 주행으로 제한되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
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