KR20090085933A

KR20090085933A - 로봇 청소기 제어 방법

Info

Publication number: KR20090085933A
Application number: KR1020080011866A
Authority: KR
Inventors: 김종우
Original assignee: 웅진코웨이주식회사
Priority date: 2008-02-05
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2009-08-10

Abstract

본 발명은 복잡한 구역에 놓여진 로봇 청소기를, 효과적으로 제어하기 위한 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 목적은, 로봇 청소기가 복잡한 구역에 놓여진 경우에, 로봇 청소기를 작은 각도로 회전시킴으로써, 로봇 청소기가 복잡한 구역을 빠져나올 수 있도록 하기 위한, 로봇 청소기 제어 방법을 제공하는 것이다. 이를 위해 본 발명은, 제어부가 청소 기능을 수행하는 단계; 충돌감지신호들이 수신된 경우, 제어부가 로봇 청소기를 1차 랜덤 각도로 회전시키면서 청소 기능을 수행하며, 충돌감지신호들의 수신 시간들을 저장부에 저장하는 저장 단계; 제어부가 수신 시간들을 이용하여 제1평균수신간격을 산출하는 한편, 산출된 제1평균수신간격이 최장수신간격보다 작은지의 여부를 판단하는 제1 판단 단계; 제1 판단 결과, 작지 않은 경우, 제어부가 충돌감지신호 수신시 로봇 청소기를 상기 1차 랜덤 각도 범위에서 회전시키면서 청소 기능을 수행하는 1차 랜덤 각도 회전 단계; 및 제1 판단 결과, 작은 경우, 제어부가 충돌감지신호 수신시 로봇 청소기를 1차 랜덤 각도 범위보다 작은 2차 랜덤 각도 범위에서 회전시키면서 청소 기능을 수행하는 2차 랜덤 각도 회전 단계를 포함한다.

로봇 청소기, 범퍼센서

Description

로봇 청소기 제어 방법{METHOD OF CONTROLLING A ROBOT CLEANER}

본 발명은 로봇 청소기를 제어하는 방법에 관한 것으로서, 특히, 복잡한 구역에 놓여진 로봇 청소기를, 효과적으로 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.

로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일환으로 사용되거나, 인간이 견딜 수 없는 극한의 환경에서 인간을 대신하여 정보를 수집하는데 사용되어 왔다. 이러한 로봇은 근래에 들어 최첨단 우주개발산업에 사용되면서 발전을 거듭하여 왔고, 최근에 들어서는 인간 친화적인 가정용 로봇이 개발되기에 까지 이르렀다. 이러한 인간 친화적인 가정용 로봇의 대표적인 응용 예로는 로봇 청소기를 들 수 있다.

일반적으로 로봇 청소기는 사용자의 조작 없이 일정 범위의 작업영역 내를 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지, 이물질을 흡입하는 청소작업을 수행하는 장치를 말한다. 로봇 청소기는 센서 및 카메라를 통해, 집안이나 사무실과 같은 작업영역 내에 설치된 가구, 사무용품, 벽과 같은 장애물까지의 거리를 판별하고, 판 별된 정보를 이용하여 장애물과 충돌되지 않도록 주행하면서 지시된 작업을 수행한다.

한편, 로봇 청소기의 주행 경로 상에 복잡한 형상의 장애물이 존재하는 경우, 로봇 청소기가 그 구역을 빠져나오기 위해서는 많은 시간이 소요되며, 로봇 청소기가 그 구역을 빠져나오는 경우에도 그러한 복잡한 구역을 효과적으로 청소한 후에 빠져나온다는 것은 쉬운 일이 아니다. 따라서, 로봇 청소기가 복잡한 트랩 모양의 구역에 들어간 경우에도 효과적으로 구역을 청소하고 빠져나올 수 있도록 하기 위한 제어 방법이 필요하다.

이를 위해, 고가의 로봇 청소기들은 각종 다양한 센서를 통해서 주위 환경을 탐지하여 효과적인 청소 및 탈출 방법을 사용하고 있다.

그러나, 보급형의 중저가 로봇 청소기는 범퍼센서와 몇 개의 적외선(IR) 센서들만을 가지고 효과적인 네비게이션을 해야함으로, 상기한 바와 같은 복잡한 구역에 로봇 청소기가 놓여진 경우에는 빠져나오기가 쉽지 않다는 문제점이 있다.

즉, 일반적인 보급형의 중저가 로봇 청소기는 랜덤 방식이나 일정한 패턴의 주행을 통해서 청소를 수행하게 되는데, 상기한 바와 같은 복잡한 형상의 장애물이 존재할 때 청소 효율이 떨어지는 문제가 발생하고 있다. 또한, 로봇 청소기는 복잡한 구역을 탈출하는 알고리즘으로 벽타기를 많이 사용하고 있는데, 그러한 경우 청소가 제대로 되지 않은 상태에서 바로 트랩을 빠져나오는 경우가 생기게 된다는 문제점이 발생하고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 로봇 청소기가 복잡한 구역에 놓여진 경우에, 로봇 청소기를 작은 각도로 회전시킴으로써, 로봇 청소기가 복잡한 구역을 빠져나올 수 있도록 하기 위한, 로봇 청소기 제어 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 로봇 청소기에 적용되는 로봇 청소기 제어 방법에 있어서, 상기 로봇 청소기의 제어부가 청소 시작 요청 정보에 따라 청소 기능을 수행하는 단계; 장애물과의 충돌에 따른 충돌감지신호들이 수신된 경우, 상기 제어부가 상기 로봇 청소기를 1차 랜덤 각도로 회전시키면서 상기 청소 기능을 수행하며, 상기 충돌감지신호들의 수신 시간들을 상기 로봇 청소기의 저장부에 저장하는 저장 단계; 상기 제어부가 상기 수신 시간들을 이용하여 상기 충돌감지신호들의 제1평균수신간격을 산출하는 한편, 산출된 상기 제1평균수신간격이 상기 저장부에 기 설정되어 있는 최장수신간격보다 작은지의 여부를 판단하는 제1 판단 단계; 상기 제1 판단 결과, 작지 않은 경우, 상기 제어부가 충돌감지신호 수신시 상기 로봇 청소기를 상기 1차 랜덤 각도 범위에서 회전시키면서 상기 청소 기능을 수행하는 1차 랜덤 각도 회전 단계; 및 상기 제1 판단 결과, 작은 경우, 상기 제어부가 충돌감지신호 수신시 상기 로봇 청소기를 상기 1차 랜덤 각도 범위보다 작은 2 차 랜덤 각도 범위에서 회전시키면서 상기 청소 기능을 수행하는 2차 랜덤 각도 회전 단계를 포함한다.

본 발명은 로봇 청소기가 복잡한 구역에 놓여진 경우, 일반적인 회전 각도보다 작은 각도로 로봇 청소기를 회전시켜 줌으로써, 로봇 청소기가 복잡한 구역을 보다 쉽게 빠져나올 수 있도록 한다는 우수한 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명이 적용되는 로봇 청소기의 외관을 나타낸 사시도이다. 또한, 도 2는 도 1에 도시된 로봇 청소기의 분해 사시도이다.

본 발명이 적용되는 로봇 청소기는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 외관을 형성하는 본체 하우징(110), 본체 하우징의 좌측면에 구비되어 충격을 완충하기 위한 좌측범퍼(120), 본체 하우징의 우측면에 구비되어 외부 장애물과의 충격을 완충시키기 위한 우측범퍼(130), 본체 하우징을 전후좌우로 주행시키기 위한 구동부(140), 좌측범퍼와 접촉되는 본체 하우징의 일면에 부착되어 좌측범퍼의 충돌여부를 감지하기 위한 좌측범퍼센서(150), 우측범퍼와 접촉되는 본체 하우징의 일면에 부착되어 우측범퍼의 충돌여부를 감지하기 위한 우측범퍼센서(160), 피청소면의 오물을 본체 하우징 내부로 포집하기 위한 흡진부(180) 및 상기 범퍼센서들로부터 전송된 감지정보에 따라 상기 구동부와 흡진부를 구동하여 로봇 청소기의 기능을 제어하기 위한 제어부(170)를 포함하여 구성되어 있다. 한편, 본체 하우징의 전후좌우에는, 장애물 등을 감지하기 위해, 미도시된 적외선 센서가 더 구비될 수도 있으며, 이러한 센서들은 로봇 청소기가 장애물에 부딪히지 않고 이동하면서 청소를 할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.

본체 하우징(110)은 로봇 청소기의 각 구성요소들을 실장하기 위한 것으로서, 본체 하우징의 상부면에는 사용자가 청소의 설정을 조작할 수 있도록 조작부(111)가 형성되어 있다. 즉, 사용자는 조작부를 통해 청소시간, 청소방법 등을 조작할 수 있다. 또한, 조작부에는 로봇 청소기의 조작상태와 운영정보를 사용자에게 알려주기 위한 디스플레이창이 구비될 수도 있다. 한편, 본체 하우징에는 안테나가 구비되어 있어서, 사용자는 원격에서도 리모컨을 이용하여 로봇 청소기를 제어할 수 있다.

좌측범퍼(120) 및 우측범퍼(130)는 본체 하우징의 좌측 및 우측 외관에 형성되어, 본체 하우징이 외부의 장애물과 충돌한 경우에, 충격을 흡수함으로써, 본체 하우징 내부의 구성요소들을 외부의 충격으로부터 보호해주는 기능을 수행한다. 또한, 외부 장애물과 좌측범퍼 및 우측범퍼가 충돌되는 정보는 좌측범퍼 및 우측범퍼 안쪽에 구비된 범퍼센서를 통해 제어부로 전송된다.

좌측범퍼센서(150)(또는 우측범퍼센서(160))는 본체 하우징 중 좌측범퍼(또는 우측범퍼)와 인접하는 면에 구비된 것으로서, 외부 장애물과 충돌하여 수축되는 좌측범퍼(또는 우측범퍼)와 접촉된 경우에 감지신호를 제어부로 전송함으로써, 좌 측범퍼(또는 우측범퍼)가 외부 장애물에 충돌되었음을 제어부에 알려주는 기능을 수행한다. 이러한 좌측범퍼센서(또는 우측범퍼센서)의 구조는 공지기술이므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

구동부(140)는 로봇 청소기가 직선 및 회전 이동하도록 로봇청소기의 양측에 설치된 구동바퀴 및 상기 구동바퀴를 구동하기 위한 모터를 포함하여 구성된다. 한편, 모터는 제어부의 제어에 따라 구동된다. 즉, 본체 하우징의 좌우측 하단에는 모터에 의해 회전되는 구동바퀴가 각각 형성되어 있으며, 모터의 회전 속도 및 방향에 따라 로봇 청소기가 전후좌우로 이동할 수 있다.

흡진부(180)는 피청소면의 오물을 포집하기 위해 본체 하우징에 설치되는 것으로서, 오물을 쓸어모으는 브러쉬(미도시)를 회전시키기 위한 브러쉬 모터(미도시)와, 브러쉬에 의해 모아진 오물을 본체 하우징 내부로 흡입하기 위한 흡입모터가 형성되어 있는 흡입구 및 본체 하우징 내부로 흡입된 오물을 집진하기 위한 집진부를 포함하여 구성된다.

제어부(170)는 구동부와 흡진부를 구동하여 로봇 청소기가 청소를 수행할 수 있도록 하는 한편, 좌측범퍼센서 또는 우측범퍼센서로부터 전송된 감지정보를 종합하여 구동부를 구동함으로써, 로봇 청소기가 최적의 주행패턴으로 이동하면서 청소를 할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.

도 3은 도 1에 도시된 로봇 청소기의 일실시예 내부 구성도이다.

본 발명이 적용되는 로봇 청소기의 내부 구성은 도 3에 도시된 바와 같이, 각종 정보를 입력받는 입력부(111a), 로봇 청소기의 구동에 필요한 각종 정보를 저 장하고 있는 저장부(190), 로봇 청소기가 직선이동 또는 회전할 수 있도록 하기 위한 구동부(140), 피청소면의 오물을 포집하기 위한 흡진부(180), 상기 구성요소들의 기능을 제어하기 위한 제어부(170), 좌측범퍼 또는 우측범퍼가 외부 장애물과 충돌된 정보를 제어부로 전송하기 위한 범퍼센서(150, 160) 및 상기 제어부의 제어에 따라 로봇 청소기의 상태 정보를 출력하기 위한 출력부(111b)를 포함하고 있다. 한편, 본 발명이 적용되는 로봇 청소기는, 도면에 도시되어 있지는 않지만 상기 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급하기 위한 전원부를 포함하고 있으며, 범퍼센서 외에도 로봇 청소기의 진행 중에 있는 각종 장애물들에 대한 정보를 수집하여 제어부로 전송하기 위한 각종 센서들을 더 포함할 수 있다.

입력부(111a)는 로봇 청소기의 동작에 필요한 각종 정보를 입력받기 위한 것으로서, 로봇 청소기 자체에 구비되어 있는 각종 버튼이 될 수도 있으며, 로봇 청소기와 무선을 통해 통신을 주고 받는 리모콘(미도시)이 될 수도 있다. 즉, 사용자는 로봇 청소기의 본체 하우징에 구비되어 있는 버튼 또는 리모콘과 같은 입력부를 이용하여 로봇 청소기를 제어할 수 있다. 이러한 입력부는 상기한 바와 같은 본체 하우징의 상부면에 구성되어 있는 조작부(111)의 구성요소가 될 수 있다.

출력부(111b)는 제어부의 제어에 따라 로봇 청소기의 각종 상태 정보를 출력하는 것으로서, 입력부와 마찬가지로 조작부(111)의 구성요소가 될 수 있다.

범퍼센서(150, 160)는 이하의 설명에서 좌측범퍼센서 및 우측범퍼센서를 총칭하는 표현으로 사용된다.

저장부(190)는 로봇 청소기의 기능에 필요한 각종 프로그램 등을 저장하는 기능을 수행한다.

상기 구성요소들 외에, 제어부, 구동부 및 흡진부의 기능은 도 2 및 도1에 대한 설명에서 언급된 바와 같으므로 그에 대한 상세한 설명은 생략된다.

상기한 바와 같은 구성요소들을 포함하는 청소 로봇의 구동은 사용자에 의해 직접 제어될 수도 있으나, 일반적으로는 기설정되어 있는 프로세스에 의해 동작된다. 즉, 사용자는 리모콘을 통해 로봇 청소기의 동작을 일일이 제어할 수 있으나, 일반적으로는, 상기 리모콘 또는 조작부를 통해 셋팅된 프로세스에 의해 로봇 청소기가 자체적으로 움직이면서 청소를 수행하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 로봇 청소기 제어 방법은, 상기한 바와 같이 간단한 형태의 좌우 범퍼센서를 구비한 로봇 청소기일지라도 장애물이 많은 구역이나 모퉁이 등과 같이 복잡한 구역(이하, 간단히 '복잡한 구역'이라 함)에서 쉽게 빠져나올 수 있도록 하기 위한 것으로서, 이하에서는 본 발명에 따른 로봇 청소기 제어 방법이 도 4를 참조하여 상세히 설명된다.

도 4는 본 발명에 따른 로봇 청소기 제어 방법의 일실시예 흐름도이다. 또한, 도 5는 본 발명에 적용되는 랜덤 각도의 변화를 나타낸 그래프의 예시도이다.

먼저, 사용자는 입력부를 통해 로봇 청소기로 청소 시작 정보를 전송한다. 즉, 사용자는 로봇 청소기의 입력부 자체에 구비되어 있는 버튼 또는 리모컨에 구비된 버튼을 이용하여 청소 시작 메뉴를 선택하게 되며, 제어부는 상기 청소 시작 정보의 수신을 확인한다(402).

청소 시작 정보가 수신되면, 제어부는 이하에서 사용될 변수들을 초기화시킨 다(404). 예를 들어, 범퍼센서로부터 전송되는 충돌감지신호들 간의 평균수신간격을 산출하기 위한 충돌감지횟수가 5회로 설정될 수 있으며, 제어부는 평균수신간격에 대한 정보에 순서를 정하기 위하여 n=0, n=n+1, m=n 으로 변수들을 초기화시키게 된다.

상기 청소 시작 정보를 수신한 제어부가 상기와 같은 초기화 과정을 거친 후, 구동부, 흡진부 등의 모터를 구동시킴으로써, 로봇 청소기의 청소 기능이 수행된다(406). 즉, 구동부 및 흡진부는 각종 모터로 구성되어 있어서, 로봇 청소기의 이동 및 먼지 흡입 기능을 수행하게 된다. 한편, 범퍼센서 외에 적외선 센서 등이 별도로 구비되어 있는 경우, 적외선 센서 등은 로봇 청소기의 이동 경로 상에 있는 장애물 등에 대한 감지신호를 제어부로 전송하며, 제어부는 상기 감지신호에 따라 상기 구동부를 제어함으로써, 로봇 청소기가 장애물에 부딪히지 않고 이동하면서 청소 기능을 수행하도록 한다.

한편, 제어부는 청소 기능 수행시, 범퍼센서로부터 충돌감지신호가 전송된 경우에는 상기 충돌감지신호에 따라 로봇 청소기를 1차 랜덤(Random) 각도 범위에서 회전시킴으로써, 로봇 청소기가 장애물의 장애를 받지 않고 청소를 수행할 수 있도록 하는 한편, 충돌감지신호가 수신된 시간을 저장부에 저장한다(408). 이때, 범퍼센서외에 적외선 센서가 더 구비되어 있는 경우, 제어부는 범퍼센서뿐만 아니라 적외선 센서로부터 충돌감지신호가 수신된 경우에도 상기한 바와 같이 로봇 청소기를 1차 랜덤 각도 범위에서 회전시킬 수 있다. 즉, 적외선 센서가 구비된 로봇청소기에서 장애물이 적외선 센서에 의해 감지된 경우에도, 장애물을 로봇청소기가 만난 것으로 생각될 수 있으므로, 적외선 센서 신호도 충돌감지신호로 고려될 수 있다. 더욱이, 적외선 센서는 보통 로봇청소기의 전면에 여러 개가 장착되며, 제어부가 몇 번째 적외선 센서에서 장애물이 감지되었는지 알 수 있으므로, 왼쪽 충돌인지 오른쪽 충돌인지의 여부도 감지될 수 있다. 부연하여 설명하면, 적외선 센서 센서가 장착된 로봇청소기의 경우에는, 적외선 센서에 의해 로봇청소기가 장애물을 감지하고 멈추어서 범핑이 일어나지 않은 경우에도, 제어부는 충돌감지신호가 수신된 것으로 생각할 수 있다. 즉, 본 발명은 로봇 청소기가 얼마나 자주 장애물과 만나는지를 가지고 랜덤 각도의 범위를 조정하는 것을 특징으로 하고 있으므로, 범퍼센서만 있는 초저가의 로봇청소기의 경우에는, 제어부가 범퍼센서로부터 전송된 신호만을 충돌감지신호로 판단하게 되며, 적외선 센서까지 구비되어 있는 로봇청소기의 경우에는, 제어부가 범퍼센서와 적외선 센서 모두에서 전송된 신호를 충돌감지신호로 판단하게 된다. 이때, 상기 1차 랜덤 각도는 일반적으로 로봇 청소기에서 방향 전환을 위해 이용되고 있는 각도 범위에 포함되는 각도로서, 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 0°~ 180°사이의 각도가 될 수도 있다. 즉, 도 5에서 1차 랜덤 각도인 180°가 의미하는 것은 로봇 청소기가 0°~ 180°사이의 모든 각도로 회전이 가능하다는 것을 의미한다.

제어부는 충돌감지신호의 횟수를 카운트하여, 상기에서 설정되어 있는 5회의 충돌감지신호가 수신되면, 5회의 충돌감지신호들의 수신 간격을 평균한 제m 평균수신간격을 산출한다(410). 즉, 제어부는 또 다른 충돌감지신호들이 수신되는 경우, 상기 과정(408)을 반복하는 한편, 기 설정된 횟수(5회)의 충돌감지신호가 수신되 면, 전체 충돌감지신호의 수신 간격을 평균하여 제m 평균수신간격을 산출한다. 여기서, m은 1의 값을 갖는다.

제어부는 제m 평균수신간격이 기 설정되어 있는 최장수신간격(A)보다 작은지를 판단한다(412). 최장수신간격(A)은 다양한 실험 및 통계를 통하여 산출된 값으로서, 제m 평균수신간격이 최장수신간격(A)보다 작은 경우 로봇 청소기가 복잡한 구역에 진입했다고 볼 수 있으며, 최장수신간격(A)보다 큰 경우 로봇 청소기가 장애물이 많지 않은 열린 구역에 있다고 판단될 수 있는 것이다.

즉, 상기 최장수신간격과의 비교 결과, 기 설정된 최장수신간격(A)보다 작지 않은 경우, 제어부는, 현재 로봇 청소기가 장애물이 많지 않은 열린 구역에 있다고 판단하여, 일반적인 청소 프로세스에 의해 상기한 바와 같은 청소 과정(404 내지 410)을 수행한다. 즉, 제어부는 열린 구역에서는 로봇 청소기의 회전 각도를 1차 랜덤 각도 범위 내로 유지하므로써, 로봇 청소기가 다양한 방향으로 이동하여 청소를 수행할 수 있도록 한다. 이때, 제어부는 로봇 청소기의 좌우 범핑을 고려하여, 좌측범퍼로부터 충돌감지신호가 전송된 경우에는 로봇 청소기를 오른쪽으로 회전시키며, 우측범퍼로부터 충돌감지신호가 전송된 경우에는 로봇 청소기를 왼쪽으로 회전시키게 된다. 한편, 제어부는 모든 변수를 다시 초기값으로 재설정하는 과정(404)을 수행한다.

상기 최장수신간격과의 비교 결과, 기 설정된 최장수신간격(A)보다 작은 경우, 제어부는, 제m 평균수신간격이 기 설정된 최단수신간격(B)보다 큰지를 판단한다(414). 최단수신간격(B)은 다양한 실험 및 통계를 통하여 산출된 값으로서, 로봇 청소기가 좁은 구역에 진입했다고 볼 수 있는 수신간격을 나타낸 것이다.

상기 최단수신간격과의 비교 결과(414), 기 설정된 최단수신간격(B)보다 크다면, 제어부는 2차 랜덤 각도 범위 내에서 랜덤 각도 범위를 줄이는 한편, 이후의 충돌감지신호가 수신된 경우에는 줄어든 2차 랜덤 각도 범위에서 로봇 청소기를 회전시키게 된다(416). 여기서, 2차 랜덤 각도는 1차 랜덤 각도보다 작은 범위내에서 가변되는 각도를 말한다. 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 2차 랜덤 각도는 0°~ 180°사이의 각도가 될 수 있으나, 1차 랜덤 각도와는 달리 0°~ 180°사이에서 그 범위가 가변적이다. 즉, 평균수신간격이 최장수신간격보다 조금 작은 경우에는 예를 들어, 2차 랜덤 각도는 0°~ 170°가 될 수 있으나, 최장수신간격보다 매우 작은 경우에는, 2차 랜덤 각도는 0°~ 50°의 범위가 될 수도 있다. 한편, 최초로 2차 랜덤 각도로 진입된 경우, 제어부는 2차 랜덤 각도를 예를 들어, 0°~ 170°정도로 설정하게 된다. 즉, 충돌감지신호 수신 간격이 최장수신간격보다는 작고 최단수신간격보다는 긴 상태인 경우, 제어부는 로봇 청소기가 복잡한 구역에 진입한 것으로 판단하여, 로봇 청소기가 장애물 등과 충돌 후 회전해서 나가는 2차 랜덤 각도의 범위를 1차 랜덤 각도보다 작게 함으로써, 로봇 청소기가 최대한 장애물(예를 들어, 벽면)을 따라 움직이면서 복잡한 구역을 빠져나올 수 있도록 한다. 예를 들어, 모퉁이에 로봇 청소기가 놓여진 상태에서 좌측범퍼로부터 충돌감지신호가 수신되어 제어부가 로봇 청소기를 1차 랜덤 각도의 범위에서, 즉 큰 각도로 오른쪽으로 회전시킨다면 우측범퍼가 모퉁이의 벽면과 충돌하게 될 것임으로, 로봇 청소기는 어느 한 방향으로 진행을 하지 못하고 모퉁이에 머물러 있을 수도 있다. 그러나, 본 발명은 지속적으로 충돌감지신호가 수신되고, 충돌감지신호의 수신 간격이 최장수신간격보다 짧다고 판단되는 경우에는 로봇 청소기가 현재 놓여진 위치를 복잡한 구역으로 판단하여 로봇 청소기를 2차 랜덤 각도, 즉, 작은 회전 각도로 회전시킴으로써, 로봇 청소기가 복잡한 구역을 쉽게 빠져나올 수 있도록 하는 기능을 가지고 있다. 그러나, 상기한 바와 같이 2차 랜덤 각도는 어느 범위로 한정되어 있는 것이 아니라, 0°~ 180°범위에서 가변될 수 있다.

상기 최단수신간격과의 비교 결과(414), 기 설정된 최단수신간격(B)보다 크지 않다면, 제어부는 3차 랜덤 각도로 로봇 청소기를 회전시키는 과정(430 내지 434)을 수행하게 된다.

이후, 제어부는 변수 n을 1증가시킨 후(418), 또 다른 5회의 충돌감지신호에 대한 제m 평균수신간격을 산출한다(420). 이때의 m은 상기 과정(404 내지 416)에서의 m보다 1이 큰 숫자임을 알 수 있다. 이것은, 최초 5회의 충돌감지신호에 대한 평균수신간격 산출 이후에, 다시 5회의 충돌감지신호에 대하여 평균수신간격이 산출되었음을 의미한다.

제어부는 상기 과정(420) 수행 후, 제m 평균수신간격이 제m-1 평균수신간격보다 큰지를 판단한다(422).

상기 판단결과(422) 제m 평균수신간격이 제m-1 평균수신간격보다 큰 경우, 제어부는 제m 평균수신간격이 최장수신간격(A)보다 큰지의 여부를 판단한다(424).

상기 판단결과(424), 제m 평균수신간격이 최장수신간격(A)보다 크다면, 제어부는, 현재 로봇 청소기가 복잡한 구역에서 빠져나온 것으로 판단하여, 최초 변수 설정 과정(402)부터 모든 과정을 재수행한다. 즉, 제m 평균수신간격이 직전의 평균수신간격보다 크며, 더욱이 최장수신간격(A)보다 크다는 것은 현재 로봇 청소기가 열린 구역에 있다는 것을 의미하므로, 제어부는 로봇 청소기가 열린 구역에 놓여진 것으로 가정하여 모든 과정을 재수행하게 된다.

상기 판단결과(424), 제m 평균수신간격이 최장수신간격(A)보다 크지 않다면, 제어부는 2차 랜덤 각도 범위 내에서 랜덤 각도를 늘리는 한편, 이후의 충돌감지신호가 수신된 경우에는 늘려진 2차 랜덤 각도 범위에서 로봇 청소기를 회전시키게 된다(426). 즉, 제m 평균수신간격이 최장수신간격보다는 작지만 제m-1 평균수신간격보다는 크다는 것은, 로봇 청소기가 조금 덜 복잡한 구역으로 빠져나오고 있는 상태라고 판단될 수 있으므로, 제어부는, 상기 랜덤 각도를 줄이는 과정(416)에 의해 2차 랜덤 각도가 0°~ 170°정도로 줄어든 상태로 있다면, 다시 2차 랜덤 각도를 0°~ 175°로 늘려서 설정하게 된다. 한편, 2차 랜덤 각도가 상기와 같이 줄어든 상태에서 제어부는 변수 재산정 과정(418)을 재수행한다.

한편, 상기 판단결과(422) 제m 평균수신간격이 제m-1 평균수신간격보다 크지 않은 경우, 제어부는 제m 평균수신간격이 최단수신간격(B)보다 큰지의 여부를 판단한다(428). 즉, 제m 평균수신간격이 제m-1 평균수신간격보다 크지 않다는 것은, 로봇 청소기가 직전에 놓여졌던 구역보다 더 복잡한 구역으로 이동되어 갔다는 것을 의미한다. 따라서, 제어부는 더 복잡한 구역이 좁은 구역인지의 여부를 판단하기 위하여 상기한 바와 같이 최단수신간격(B)과 비교하는 과정을 거치게 된다.

상기 판단결과(428), 제m 평균수신간격이 최단수신간격(B)보다 크지 않다면, 제어부는 로봇 청소기가 복잡한 구역보다도 더 복잡하거나 비좁은 공간인 좁은 구역에 놓인 것으로 판단하여, 이후의 충돌감지신호가 수신된 경우에는 3차 랜덤 각도 범위에서 로봇 청소기를 회전시키게 된다(430). 이때, 상기 3차 랜덤 각도는 도 5에 도시된 바와 같이, 0°~ 360°사이의 각도가 될 수 있다. 즉, 도 5에서 3차 랜덤 각도인 360°가 의미하는 것은 로봇 청소기가 0°~ 360°사이의 모든 각도로 회전이 가능하다는 것을 의미한다. 즉, 제어부는 현재 로봇 청소기가 좁은 구역에 갇힌 것으로 간주하여, 로봇 청소기를 0°~ 360°의 3차 랜덤 각도로 회전시킴으로써, 로봇 청소기가 반대 방향 또는 좌우측 방향으로 회전하여 아주 좁은 구역을 빠져나올 수 있도록 한다. 그러나, 3차 랜덤 각도가 상기 각도들에 한정되는 것은 아니며, 실험에 의해 다양하게 설정될 수도 있다.

이후, 제어부는 변수 n을 1증가시킨 후(432), 5회의 충돌감지신호에 대한 또 다른 제m 평균수신간격을 산출하며(434), 다시 상기 판단과정(428)을 수행하게 된다.

한편, 상기 판단결과(428) 제m 평균수신간격이 최단수신간격(B)보다 크다면, 제어부는 2차 랜덤 각도의 범위 내에서 랜덤 각도 범위를 줄이는 한편, 이후의 충돌감지신호가 수신된 경우에는 줄어든 2차 랜덤 각도 범위에서 로봇 청소기를 회전시키는 과정을 수행하게 된다(416). 즉, 제m 평균수신간격이 최장수신간격(A)보다는 작고(412), 최단수신간격보다는 크며(414, 428), 제m-1 평균수신간격보다는 크지 않은 경우, 제어부는 로봇 청소기가 보다 복잡한 구역으로 진행되고 있는 것으로 판단하여, 직전의 랜덤 각도보다 더 작아진 2차 랜덤 각도 범위에서 로봇 청소 기를 회전시키게 된다.

상기와 같은 본 발명에 의해, 로봇 청소기는 열린 구역에서는 일반적인 프로세스에 의해 랜덤하게 움직이며 넓은 면적을 효율적으로 청소할 수 있고, 복잡한 구역에서는 바로 벽타기를 하지 않고 좀더 장애물의 면을 따라서 움직이면서 청소를 할 수 있으며, 좁은 구역에서는 보다 신속하게 빠져나올 수 있게 된다.

한편, 상기 과정들 수행 중 입력부를 통해 청소 중지 요청 신호가 입력되면, 제어부는 상기 청소 과정을 중단하게 된다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

도 1은 본 발명이 적용되는 로봇 청소기의 외관을 나타낸 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 로봇 청소기의 분해 사시도.

도 3은 도 1에 도시된 로봇 청소기의 일실시예 내부 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 로봇 청소기 제어 방법의 일실시예 흐름도.

도 5는 본 발명에 적용되는 랜덤 각도의 변화를 나타낸 그래프의 예시도.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

110 : 본체 하우징 120 : 좌측범퍼

130 : 우측범퍼 140 : 구동부

150 : 좌측범퍼센서 160 : 우측범퍼센서

170 :제어부 180 : 흡진부

190 : 저장부

Claims

로봇 청소기에 적용되는 로봇 청소기 제어 방법에 있어서,

상기 로봇 청소기의 제어부가 청소 시작 요청 정보에 따라 청소 기능을 수행하는 단계;

장애물과의 충돌에 따른 충돌감지신호들이 수신된 경우, 상기 제어부가 상기 로봇 청소기를 1차 랜덤 각도로 회전시키면서 상기 청소 기능을 수행하며, 상기 충돌감지신호들의 수신 시간들을 상기 로봇 청소기의 저장부에 저장하는 저장 단계;

상기 제어부가 상기 수신 시간들을 이용하여 상기 충돌감지신호들의 제1평균수신간격을 산출하는 한편, 산출된 상기 제1평균수신간격이 상기 저장부에 기 설정되어 있는 최장수신간격보다 작은지의 여부를 판단하는 제1 판단 단계;

상기 제1 판단 결과, 작지 않은 경우, 상기 제어부가 충돌감지신호 수신시 상기 로봇 청소기를 상기 1차 랜덤 각도 범위에서 회전시키면서 상기 청소 기능을 수행하는 1차 랜덤 각도 회전 단계; 및

상기 제1 판단 결과, 작은 경우, 상기 제어부가 충돌감지신호 수신시 상기 로봇 청소기를 상기 1차 랜덤 각도 범위보다 작은 2차 랜덤 각도 범위에서 회전시키면서 상기 청소 기능을 수행하는 2차 랜덤 각도 회전 단계를 포함하는 로봇 청소기 제어 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 판단 단계는,

수신된 충돌감지신호들의 숫자가 상기 저장부에 기 설정되어 있는 숫자보다 많은 경우에 수행되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기 제어 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 2차 랜덤 각도 회전 단계는,

상기 제1 판단 결과, 작은 경우, 상기 제어부가 충돌감지신호 수신시 상기 로봇 청소기를 상기 2차 랜덤 각도 범위에 포함되는 제1범위 내의 각도로 회전시키면서 상기 청소 기능을 수행하는 제1범위 청소 단계;

상기 제1범위 청소 단계 수행 중, 또 다른 충돌감지신호들에 의해 산출된 제2평균수신간격이 상기 제1평균수신간격보다 큰 경우, 상기 제어부가 상기 2차 랜덤 각도 범위 내에서 상기 제1범위 보다 큰 제2범위 내의 각도로 상기 로봇 청소기를 회전시키면서 상기 청소 기능을 수행하는 제2범위 청소 단계; 및

상기 제1범위 청소 단계 수행 중, 또 다른 충돌감지신호들에 의해 산출된 제3평균수신간격이 상기 제1평균수신간격보다 작은 경우, 상기 제어부가 상기 2차 랜덤 각도 범위 내에서 상기 제1범위 보다 작은 제3범위 내의 각도로 상기 로봇 청소기를 회전시키면서 상기 청소 기능을 수행하는 제3범위 청소 단계를 포함하는 로봇 청소기 제어 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 제1범위 내지 제3범위 중 어느 하나의 범위 내의 각도로 상기 로봇 청소기를 회전시키면서 상기 청소 기능을 수행하던 중, 또 다른 충돌감지신호들에 의해 산출된 제4평균수신간격이 상기 최장수신간격보다 큰 것으로 판단되는 경우, 상기 제어부가 상기 1차 랜덤 각도 회전 단계로 복귀하는 단계를 더 포함하는 로봇 청소기 제어 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 제1평균수신간격이 상기 저장부에 기 설정되어 있는 최단수신간격보다 크지 않은 것으로 판단되는 경우, 상기 제어부가 상기 1차 랜덤 각도 범위보다 큰 3차 랜덤 각도 범위에서 상기 로봇 청소기를 회전시키면서 상기 청소 기능을 수행하는 3차 랜덤 각도 회전 단계를 더 포함하는 로봇 청소기 제어 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 제1범위 내지 제3범위 중 어느 하나의 범위 내의 각도로 상기 로봇 청소기를 회전시키면서 상기 청소 기능을 수행하던 중, 또 다른 충돌감지신호들에 의해 산출된 제5평균수신간격이 상기 최단수신간격보다 크지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 제어부가 상기 1차 랜덤 각도 범위보다 큰 3차 랜덤 각도 범위에서 상기 로봇 청소기를 회전시키면서 상기 청소 기능을 수행하는 단계를 더 포함하는 로봇 청소기 제어 방법.