KR20160120841A

KR20160120841A - 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템

Info

Publication number: KR20160120841A
Application number: KR1020150049664A
Authority: KR
Inventors: 정원민
Original assignee: (주)이산솔루션
Priority date: 2015-04-08
Filing date: 2015-04-08
Publication date: 2016-10-19
Also published as: KR101753361B1

Abstract

본 발명은 청소 로봇에 설치된 제어용 단말기와 무선 통신하는 원격 제어 단말기를 조작하여 제어용 단말기를 매개로 청소 로봇을 원격 제어하면서 청소 구역을 청소하는 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 제어 신호에 따라 주행하여 청소 작업을 하는 청소 로봇과 청소 로봇에 접속을 하며 청소 로봇의 자동 제어를 위한 스마트 제어 어플리케이션이 설치되어 제어 신호를 청소 로봇에 전송하는 로봇 스마트 제어 단말기, 로봇 스마트 제어 단말기와 무선 통신하며 청소 로봇의 원격 제어를 위한 원격 제어 어플리케이션이 설치되어 원격 제어 신호를 로봇 스마트 제어 단말기에 전송하고 로봇 스마트 제어 단말기로부터 전송되는 모니터링 정보를 표시하는 로봇 원격 제어 단말기를 포함할 수 있다.

Description

청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템{Smart cleaning system and method using a cleaning robot}

본 발명의 실시 예는 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 로봇 시스템에 관한 것으로서, 예컨대, 청소 로봇에 설치된 제어용 단말기와 무선 통신하는 원격 제어 단말기를 조작하여 제어용 단말기를 매개로 청소 로봇을 원격 제어하면서 청소 구역을 청소하는 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템에 관한 것이다.

집안 바닥을 스스로 돌아다니며 먼지를 빨아들이거나 걸레질을 하는 등 집안을 청소하는 청소 로봇은 내장된 인공지능과 기능의 발달로 바쁜 직장인에게 큰 인기를 얻고 있다. 다시 말해서, 업무가 바빠 청소할 시간이 부족하거나 하루 일과 후 피곤한 상태로 귀가 시 집안을 돌아다니며 자동으로 청소하는 청소 로봇의 존재는 부재중 청소가 가능하다는 점에서 점차 현대인의 필수품이 되어가고 있다.

그러나 청소 로봇은 장애물 등이 위치한 경우 사람이 직접 하는 것보다 청소 역량이 부족할 수 밖에 없으며, 이러한 문제를 감안하여 장애물의 공간을 최소화 하면서 청소 공간을 최대화하기 위한 다양한 기능이 탑재되거나 인공지능을 업그레이드하는 방식으로 나날이 성장하고 있지만 아직 해결해야 할 문제점들이 다수 지적되고 있다.

이러한 청소 로봇의 문제는 장애물 탐지를 잘못하거나 장애물을 탐지하는 센서 등의 오류로 장애물이 아님에도 장애물로 인지하여 해당 지역의 청소 작업이 이루어지지 않는 등의 문제가 있으며, 이를 해결하기 위하여 청소 구역을 촬영하는 카메라 등을 이용한 청소 로봇이 출시되고 있지만 청소 로봇에는 청소 구역을 확인하거나 장애물 정보를 확인할 수 있는 장치가 마련되어 있지 않은 경우가 많다.

또한 청소 로봇의 청소 작업이 완료된 후 청소 구역을 직접 확인하기 전에는 정상적인 청소 작업이 이루어졌는지 확인하기 어려우며, 필요한 기능이 탑재되면서도 최대한 넓은 구역을 청소하기 위하여 크기가 작아야 하는 청소 로봇 특성 상 디스플레이 장치나 제어 프로세서 탑재에 한계성이 존재한다.

이러한 이유로 청소 로봇을 구비한 가정에서도 보다 편하고 효율적인 청소 작업이 이루어질 수 있는 시스템의 개발이 필요하며, 더불어 사용자가 청소 로봇의 설정 과정 및 청소 결과 등을 쉽게 확인할 수 있는 장치나 방법 등의 개발이 요구되고 있다.

한국 등록특허 제10-0711995호(2007.05.02. 공고), “청소용 로봇 및 이를 이용한 청소방법” 한국 등록특허 제10-0266988호(2000.10.02. 공고), “로봇 청소기의 청소구역형태 인식장치 및 그 방법”

본 발명의 실시 예는 주행하며 청소 작업을 하는 청소 로봇에 스마트 제어 어플리케이션이 설치된 제어용 단말기를 연결하고 이와 무선 통신하여 청소 로봇의 원격 제어가 가능한 원격 제어 어플리케이션이 설치된 원격 제어 단말기를 이용하여 제어용 단말기에 청소 로봇의 원격 제어 신호를 전송하는 것으로 청소 로봇을 이용한 청소 작업이 이루어지는 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템을 제공한다.

또한 본 발명의 실시 예는 청소 로봇의 청소 작업이 이루어지기 위한 청소 공간에 대한 장애물 데이터를 수집하고 이를 좌표로 변환하여 청소용 맵을 생성하며, 청소용 맵에 대한 재설정이 가능한 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템을 제공한다.

또한 본 발명의 실시 예는 청소 로봇의 제어용 단말기를 통하여 청소 로봇의 청소 작업에 대한 모니터링 정보 수집이 가능하며, 이를 원격 제어 단말기로 전송하여 청소 로봇의 청소 중 및 청소 후 청소 결과 확인이 가능한 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템은, 제어용 단말기의 접속을 위한 단말기 접속부가 설치되고 상기 단말기 접속부를 통해 입력되는 제어 신호에 따라 주행하여 청소 작업을 하는 청소 로봇과, 상기 청소 로봇의 단말기 접속부에 접속되며 상기 청소 로봇의 자동 제어를 위한 스마트 제어 어플리케이션이 설치되어 상기 스마트 제어 어플리케이션의 실행을 통한 제어 신호를 상기 단말기 접속부를 통해 상기 청소 로봇에 전송하고 상기 청소 로봇의 청소 작업을 위한 모니터링 기능의 카메라를 포함하는 로봇 스마트 제어 단말기와, 상기 로봇 스마트 제어 단말기와 무선 통신하기 위한 무선통신모듈이 설치되며 상기 청소 로봇의 원격 제어를 위한 원격 제어 어플리케이션이 설치되어 상기 원격 제어 어플리케이션의 실행을 통한 원격 제어 신호를 상기 무선통신모듈을 통해 상기 로봇 스마트 제어 단말기에 전송하고 상기 로봇 스마트 제어 단말기로부터 전송되는 모니터링 정보를 표시하기 위한 디스플레이부를 포함하는 로봇 원격 제어 단말기를 포함할 수 있다.

또한 상기 단말기 접속부는 상기 로봇 스마트 제어 단말기의 거치식 접속을 위한 거치부가 포함되는 형태일 수 있다.

또한 상기 청소 로봇은 청소 구역 내 장애물의 데이터 수집을 위한 범퍼 센서 및 카메라를 포함하고, 상기 로봇 스마트 제어 단말기는 상기 범퍼 센서 및 카메라를 통해 수집되는 데이터를 기반으로 해당 청소 구역 내 장애물의 좌표 데이터를 생성하여 상기 로봇 원격 제어 단말기에 전송하며, 상기 로봇 원격 제어 단말기는 상기 로봇 스마트 제어 단말기로부터 전송되는 상기 좌표 데이터를 기반으로 해당 청소 구역의 청소용 맵을 설정 또는 재설정 하는 것일 수 있다.

또한 상기 로봇 스마트 제어 단말기는 상기 좌표 데이터의 생성 시 해당 청소 구역을 식별할 수 있는 청소 구역 정보를 포함시키며, 상기 로봇 원격 제어 단말기는 상기 청소 구역 정보별로 해당되는 상기 청소용 맵을 매핑시켜 저장하고 상기 매핑된 정보를 기반으로 해당 청소 로봇에 대한 원격 제어 신호를 생성하여 상기 로봇 스마트 제어 단말기에 전송하는 것일 수 있다.

또한 상기 로봇 스마트 제어 단말기는 지그재그 패턴으로 이동하며 청소하는 네비 청소, 임의적으로 주행하며 청소하는 랜덤 청소, 지정된 부분을 중점적으로 청소하는 스팟 청소, 네비 청소 후 랜덤 청소를 수행하는 맥스 청소의 4가지 청소 방식 중 선택되는 방식을 통해 상기 청소 로봇의 청소 작업을 제어하며, 상기 로봇 원격 제어 단말기는 상기 청소용 맵에 따라 상기 4가지 청소 방식 중 어느 하나의 청소 방식을 자동 선택하여 해당 청소 로봇에 대한 원격 제어 신호를 생성하는 기능을 포함하는 것일 수 있다.

또한 상기 로봇 원격 제어 단말기는 서로 다는 청소 구역별 상기 청소용 맵에 적합한 청소 방식을 상기 4 개의 청소 방식 중에서 선택하여 정한 원격 제어 신호를 생성하여 이를 수신한 상기 로봇 스마트 제어 단말기의 제어를 통해 상기 청소 로봇이 해당 청소 구역들을 주행하면서 설정된 청소 방식으로 청소 작업케 하는 것일 수 있다.

또한 상기 로봇 스마트 제어 단말기는 상기 스마트 제어 어플리케이션의 처리 정보를 표시하기 위한 표시부 및 상기 표시부의 표시 정보를 토대로 상기 청소 로봇에 청소 작업을 포함한 제어용 신호를 입력하기 위한 입력부를 더 포함하는 것일 수 있다.

또한 상기 청소 로봇의 단말기 접속부 및 대응되는 상기 로봇 스마트 제어 단말기의 접속부는 USB OTG(USB On-The-Go) 기반으로 형성되는 것일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 주행하며 청소 작업을 하는 청소 로봇에 스마트 제어 어플리케이션이 설치된 제어용 단말기를 연결하고 이와 무선 통신하여 청소 로봇의 원격 제어가 가능한 원격 제어 어플리케이션이 설치된 원격 제어 단말기를 이용하여 제어용 단말기에 청소 로봇의 원격 제어 신호를 전송하는 것으로 청소 로봇을 이용한 청소 작업이 이루어져 청소 로봇에 상관 없이 제어용 단말기 설치가 가능한 청소 로봇에 모두 적용할 수 있게 된다.

또한 청소 로봇의 청소 작업이 이루어지기 위한 청소용 맵에 대한 장애물 데이터를 수집하고 이를 좌표로 변환하여 청소 공간을 생성하며, 청소 로봇이 청소 작업 수행 중 수집되는 변경된 장애물 데이터에 대한 청소 공간의 자동 갱신 및 사용자의 좌표 입력에 의한 청소 공간의 수동 편집이 가능하여 장애물이 아님에도 장애물로 인식되거나 장애물이 있음에도 장애물로 인식되지 않은 청소 구역 정보의 정확성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한 청소 로봇의 제어용 단말기를 통하여 청소 로봇의 청소 작업에 대한 모니터링 정보 수집이 가능하며, 이를 원격 제어 단말기로 전송하여 청소 로봇의 청소 중 및 청소 후 청소 결과 확인이 가능하여 청소 로봇의 청소 작업 수행 시 사용자가 실시간 확인하지 않아도 청소 로봇의 성능 저하나 이상 유무 발생의 확인이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템의 구성을 개략적으로 보인 구성도
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템의 구성을 보인 블록도
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템에서 통신 구조를 보인 도면
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템에서 청소용 맵의 생성 예를 보인 도면
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템에서 청소용 맵의 구역 설정의 예를 보인 도면
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템에서 청소 방식의 예들을 보인 도면
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템의 청소 구역별로 청소 방식을 설정하는 예를 보인 도면

이하의 본 발명에 대한 상세한 설명들은 본 발명이 실시될 수 있는 실시 예이고 해당 실시 예에 대한 예시로써 도시된 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시하기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한 각각의 기재된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.

따라서 후술되는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

발명에서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한 명세서에 기재된 “…부”,　＂…모듈“ 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템의 구성을 개략적으로 보인 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템은 청소 로봇(100), 로봇 스마트 제어 단말기(200), 로봇 원격 제어 단말기(300)를 포함하여 구성된다.

로봇 스마트 제어 단말기(200)는 청소 로봇(100)의 제어를 위한 스마트 제어 어플리케이션이 설치되며, 이러한 스마트 제어 어플리케이션의 주요 기능에 대해서는 도 2를 참조하여 후술키로 한다.

로봇 스마트 제어 단말기(200)는 청소 로봇(100)에 접속되는 것으로서, 본 실시 예에서는 청소 로봇(100)에 로봇 스마트 제어 단말기(200)의 거치식 접속을 위한 단말기 접속부(110)가 설치되는 형태를 예로 하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 청소 로봇(100)에는 로봇 스마트 제어 단말기(200)의 거치식 접속을 위해 거치부(111)를 포함하는 단말기 접속부(110)가 설치되고, 이에 따라 로봇 스마트 제어 단말기(200)는 거치부(111)에 거침됨과 동시에 단말기 접속부(110)의 접속단에 접속되며, 이를 위해 로봇 스마트 제어 단말기(200)에 단말기 접속부(110)의 접속단과 대응되는 접속단(미도시)이 구비됨은 물론이다.

상기 구성에 의해서 로봇 스마트 제어 단말기(200)는 청소 로봇(100)에 거치된 상태에서 스마트 제어 어플리케이션의 실행을 통한 제어 신호를 단말기 접속부(110)를 매개로 청소 로봇(100)에 입력하며, 따라서 청소 로봇(100)은 로봇 스마트 제어 단말기(200)로부터 전송되는 제어 신호에 따라 청소 작업을 포함한 다양한 동작을 하게 된다.

부연 설명하면, 청소 로봇(100)은 단말기 접속부(110)를 매개로 로봇 스마트 제어 단말기(200)와 전기적인 접속이 이루어져, 로봇 스마트 제어 단말기(200)의 제어를 통해 스마트 청소 로봇의 기능을 가지게 된다. 이에 따라, 청소 로봇(100)은 서로 다른 로봇 스마트 제어 단말기(200)의 개별적 접속을 통해 해당 로봇 스마트 제어 단말기(200)별 제어 신호에 따른 청소 작업 및 여러 동작을 하게 된다. 또한 로봇 스마트 제어 단말기(200)는 청소 로봇(100)별 해당되는 스마트 제어 어플리케이션이 설치되면, 설치된 스마트 제어 어플리케이션과 매칭되는 종류의 모든 청소 로봇(100)에 대해 개별적 접속 방식으로 해당 청소 로봇(100)을 스마트 청소 로봇 방식으로 구동시킬 수 있다.

로봇 원격 제어 단말기(300)는 로봇 스마트 제어 단말기(200)에 청소 로봇(100)의 원격 제어를 위한 원격 제어 신호를 전송하는 것으로서, 이를 위해 로봇 스마트 제어 단말기(200)와 로봇 원격 제어 단말기(300)에는 상호 간의 무선 통신을 위한 무선 통신 모듈이 각각 구비된다. 그리고 로봇 원격 제어 단말기(300)는 청소 로봇(100)에 대한 원격 제어 신호의 생성 및 전송을 위해 원격 제어 어플리케이션이 설치될 수 있으며, 이러한 원격 제어 어플리케이션의 주요 기능에 대해서는 도 2를 참조하여 후술키로 한다.

부연 설명하면, 사용자는 로봇 원격 제어 단말기(300)를 조작하여 로봇 스마트 제어 단말기(200)를 매개로 청소 로봇(100)을 원격 제어하면서 청소 작업을 할 수 있다.

그리고 청소 로봇(100)은 청소 작업을 하는 구역의 장애물 좌표 정보를 획득하기 위해 범퍼 센서(120) 및 카메라(130)를 포함하는 것으로서, 이에 대한 구체적인 설명은 이어지는 도 2 및 도 3을 참조한 설명에서 하기로 한다.

다음은 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템의 세부 구성에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템의 구성을 보인 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템에서 통신 구조를 보인 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템은 청소 로봇(100), 로봇 스마트 제어 단말기(200), 로봇 원격 제어 단말기(300)를 포함하여 구성되며, 이에 대해서는 도 1을 참조한 설명에서도 언급한바 있다.

청소 로봇(100)은 주행하며 청소 작업을 하기 위한 것으로서, 이러한 청소 로봇에는 로봇 스마트 제어 단말기(200)를 통해 주행에 관한 신호 및 청소 작업에 관한 신호 등 제어 신호를 입력받기 위한 단말기 접속부(110)가 설치된다. 이에 따라 청소 로봇(100)은 단말기 접속부(110)에 접속된 로봇 스마트 제어 단말기(200)로부터 제어 신호가 입력되어 청소 작업을 하게 된다.

그리고 청소 로봇(100)의 단말기 접속부(110)는 로봇 스마트 제어 단말기(200)를 거치시키면서 전기적 접속도 이루어지는 형태이며, 이에 따라 로봇 스마트 제어 단말기(200)는 단말기 접속부(110)에 거치됨과 동시에 청소 로봇(100)의 전기적 구성들과 접속 상태가 된다.

또한 청소 로봇(100)의 단말기 접속부(110)와 로봇 스마트 제어 단말기(200)의 전기적 접속은 USB 연결 방식을 따르며, 그 중에서도 마스터와 슬레이브로 구성되는 USB OTG(USB On-The-Go) 방식을 이용하되 로봇 스마트 제어 단말기(200)를 마스터로 구성하고 접속부를 슬레이브로 구성하여 연결된다.

USB OTG 방식의 연결 구성은 로봇 스마트 제어 단말기(200)와 청소 로봇(100)의 안정적인 신호 전송을 위한 것으로, 마스터로 구성된 로봇 스마트 제어 단말기(200)에서만 신호의 전송에 대한 구성 및 계획이 가능하며, 슬레이브로 구성된 청소 로봇(100)은 로봇 스마트 제어 단말기(200)의 제어에 의하여 신호 송수신이 가능하고 청소 로봇(100)의 임의적인 신호 전송은 제한된다.

그리고 청소 로봇(100)은 청소 구역에 대한 청소용 맵(330)의 생성을 위하여 범퍼 센서(120)와 카메라(130)를 포함하며, 이러한 범퍼 센서(120)와 카메라(130)는 기존 청소 로봇들에 적용되고 있는 범퍼 센서와 카메라의 구성에 해당한다. 따라서 본 실시 예에서 범퍼 센서(120)와 카메라(130)의 구성에 대해 간략하게 설명하며, 이러한 범퍼 센서(120) 및 카메라(130)의 구체적인 구성 및 작용에 대해서는 기존 청소 로봇들의 해당 구성들을 참조하면 될 것이다.

범퍼 센서(120)는 청소 로봇(100)의 이동이 제한되는 위치를 파악하기 위한 것으로, 청소 로봇(100)의 이동 간에 진행 방향에서 마주하게 되는 장애물을 감지한다. 이는 청소 로봇(100)의 청소 작업을 위한 청소용 맵(330) 생성용 장애물 데이터 수집 외에도 청소 로봇(100) 주행 시 장애물에 대한 실시간 감지가 이루어져 청소 로봇(100)이 장애물과 접촉 또는 충돌하지 않도록 하기 위함이다.

이처럼 범퍼 센서(120)를 통하여 감지된 장애물에 대한 데이터를 바탕으로 청소 로봇(100)은 장애물과 접촉 또는 충돌하지 않도록 장애물에 일정 거리 이내로 접근하면 이동을 중지하고 장애물이 없는 위치를 찾아 회전하거나 청소 로봇(100)이 이동했던 방향과 반대 방향으로 이동할 수 있다.

카메라(130)는 청소 로봇(100)의 현재 위치를 파악하기 위한 것으로, 청소 작업이 이루어지는 공간의 천장을 촬영하도록 설치되며, 통상 청소 구역의 천장과 수직을 이루면서 해당 천장을 촬영하는 형태로 설치된다. 이에 따라 카메라(130)는 청소 로봇(100)이 위치한 공간의 천장에 대한 이미지 정보를 획득하며, 이러한 천장 이미지 정보는 청소 로봇(100)이 위치한 공간에서 청소 로봇(100)의 현재 위치 파악을 가능하게 한다.

그리고 상술한 바와 같이 범퍼 센서(120)와 카메라(130)를 통해 획득되는 정보는 로봇 스마트 제어 단말기(200)로 전송되어 후술할 청소용 맵(330)의 생성 및 설정과 재설정에 사용되며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술키로 한다.

로봇 스마트 제어 단말기(200)는 청소 로봇(100)을 제어하기 위한 스마트 제어 어플리케이션이 내장된 것으로서, 청소 로봇(100)의 단말기 접속부(110)에 거치되며, 단말기 접속부(110)의 접속부가 로봇 스마트 제어 단말기(200)의 접속부(미도시)에 삽입되는 형태로 연결되어 청소 로봇(100)의 자동 제어를 위한 제어 신호를 전송한다.

상기 스마트 제어 어플리케이션은 청소 로봇(100)의 자동 제어를 위한 것으로서, 청소 로봇(100)을 제어하기 위한 제어 신호를 청소 로봇(100)의 단말기 접속부(110)를 통해 해당 청소 로봇(100)에 전송한다. 또한 스마트 제어 어플리케이션은 청소 로봇(100)의 범퍼 센서(120) 및 카메라(130)를 통해 수집되어 전송되는 데이터를 기반으로 해당 청소 구역 내 장애물의 좌표 데이터를 생성하며, 생성된 좌표 데이터를 로봇 원격 제어 단말기(300)에 전송한다. 그리고 로봇 원격 제어 단말기(300)는 로봇 스마트 제어 단말기(200)로부터 전송되는 좌표 데이터를 토대로 해당 청소 구역의 청소 작업을 위한 청소용 맵을 형성하는 것으로서, 이에 대해서는 후술되는 도 4를 참조한 설명에서 더 기재키로 한다.

또한 스마트 제어 어플리케이션은 청소 구역의 장애물에 대한 좌표 데이터의 생성 시 해당 청소 구역을 식별할 수 있는 청구 구역 정보를 포함시키며, 로봇 원격 제어 단말기(300)는 상기 청소 구역 정보별로 해당되는 청소용 맵을 매핑시켜 저장한다. 이에 따라 로봇 원격 제어 단말기(300)는 매핑된 청소 구역 정보 및 청소용 맵 정보를 기반으로 해당 청소 로봇에 대한 원격 제어 신호를 생성하여 로봇 스마트 제어 단말기에 전송한다.

그리고 로봇 스마트 제어 단말기(200)는 청소 로봇(100)의 청소 작업을 모니터링 하기 위한 카메라(210)를 더 포함하고 있으며, 이에 따라 거치식 접속이 이루어진 청소 로봇의 청소 작업 시 스마트 제어 어플리케이션을 통해 카메라를 조작하여 청소 작업에 관련된 모니터링 정보를 획득한다.

부연 설명하면, 카메라(210)는 청소 로봇(100)이 청소 작업을 수행하는 동안 청소 로봇(100)의 진행 방향에 따라 주행하는 경로나 청소 로봇(100)의 진행 방향과 반대 방향으로 주행한 경로 및 주행한 경로의 청소 상태 등에 대한 모니터링 기능을 수행한다.

이러한 로봇 스마트 제어 단말기(200)는 로봇 원격 제어 단말기의 원격 제어를 통한 청소 로봇(100) 제어 외에 청소 로봇에 대한 자체적인 제어도 가능하다. 이를 위하여 로봇 스마트 제어 단말기(200)는 스마트 제어 어플리케이션의 처리 정보를 표시하기 위한 표시부(220) 및 표시부(220)의 표시 정보를 토대로 청소 로봇(100)에 청소 작업을 포함한 제어용 신호를 입력하기 위한 입력부(230)를 더 포함할 수 있다.

표시부(220)는 스마트 제어 어플리케이션의 처리 정보를 표시하기 위한 것으로, 스마트 제어 어플리케이션을 통한 영상 및 이미지 정보를 표시하기 위한 디스플레이 장치나 소리 및 음성 정보를 표시할 수 있는 스피커 장치 중 어느 하나 또는 둘 모두를 포함하여 구성될 수 있다.

입력부(230)는 청소 로봇(100)의 제어용 신호를 입력하기 위한 것으로, 표시부(220)를 통해 표시되는 스마트 제어 어플리케이션의 표시 정보를 토대로 청소 로봇(100)에 청소 작업 등을 위한 제어용 신호를 입력받을 수 있으며, 스마트 기기에서 많이 사용되는 터치 패널 형태로 형성될 수 있다. 다시 말해, 본 실시 예에서는 표시부(220) 및 입력부(230)가 터치 패널(도 1 참조)을 통해 함께 구현되는 형태를 예로 하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

로봇 원격 제어 단말기(300)는 로봇 스마트 제어 단말기(200)와 무선 통신하여 청소 로봇(100)을 원격으로 제어하기 위한 것으로, 청소 로봇(100)의 원격 제어를 위한 원격 제어 어플리케이션이 설치되며, 청소 로봇(100)의 청소 작업이 이루어지기 위한 청소용 맵(330)의 생성 및 설정과 재설정, 청소 방식(340), 청소 작업 정보를 설정하고 이를 바탕으로 로봇 스마트 제어 단말기(200)에 청소 로봇(100)의 원격 제어 신호를 전송한다.

원격 제어 어플리케이션은 청소 로봇(100)의 청소 작업이 이루어지도록 원격 제어 신호를 생성하여 무선통신모듈(310)을 통해 로봇 스마트 제어 단말기(200)에 전송하며, 원격 제어 신호의 생성을 위한 청소용 맵(330)의 생성 및 설정과 재설정, 청소 방식(340) 및 청소 작업 정보를 설정한다.

청소용 맵(330)의 생성은 청소 로봇(100)과 로봇 스마트 제어 단말기(200)를 통해 생성된 청소 구역 및 청소 구역 내 장애물 정보에 대한 좌표 데이터를 바탕으로 하며, 로봇 스마트 제어 단말기(200)로부터 전송되는 좌표 데이터를 해석하여 청소용 맵(330)을 생성한다.

이처럼 청소용 맵(330)을 생성하기 위하여 원격 제어 어플리케이션은 로봇 원격 제어 단말기를 통하여 청소용 맵(330)에 대한 생성 여부를 확인하며, 청소용 맵(330)에 대한 생성 신호 입력 시 청소 로봇(100)에 원격 제어 신호를 전송하여 청소 구역 및 청소 구역 내 장애물 데이터를 수집할 수 있도록 한다.

도 4의 (a)는 이를 도시한 것으로 청소 로봇(100)이 청소 구역을 이동하며 청소 구역 및 청소 구역 내 장애물 데이터를 수집하는 예를 보인 도면이고, (b)는 원격 제어 어플리케이션을 통해 생성된 청소용 맵(330)의 예를 보인 도면이다.

이러한 청소용 맵(330)은 청소 로봇(100)이 청소 작업 수행 시 기 설정된 청소용 맵(330)의 장애물 데이터 외에 추가 및 제거된 장애물 데이터가 수집되면 추가된 장애물 데이터는 청소용 맵(330)에서 제외시키고, 제거된 장애물 데이터는 청소용 맵(330)에 추가하는 방식으로 청소용 맵(330)의 갱신이 이루어진다.

또한 청소용 맵(330)의 장애물이 사용자에 의해 일시적으로 변경된 경우 청소용 맵(330)을 재생성하거나 다음 청소 작업을 수행하면서 청소용 맵(330)이 갱신되기를 기다리지 않고 사용자가 직접 로봇 원격 제어 단말기(300)를 통해 좌표를 입력하는 것으로 청소용 맵(330)의 보정 또는 삭제가 이루어질 수 있으며, 이외에도 사용자가 필요에 따라 청소용 맵(330)의 편집을 통하여 재설정이 가능하다.

그리고 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템에서 청소용 맵의 구역 설정의 예를 보인 도면으로, 로봇 원격 제어 단말기(300)에서 청소용 맵(330)의 생성이 완료된 후 청소용 맵(330)의 설정을 위한 것이다.

이때, 로봇 스마트 제어 단말기(200)에서 전송되는 좌표 데이터에 포함된 청소 구역 정보를 청소용 맵(330)에 매핑시켜 저장하며, 로봇 원격 제어 단말기(300)는 매핑된 정보를 기반으로 해당 청소 로봇(100)으로 하여금 청소 작업이 이루어지도록 원격 제어 신호를 생성하여 로봇 스마트 제어 단말기(200)에 전송한다.

이러한 청소 구역 정보는 청소 로봇(100)과 청소 구역에 제한 없이 본 발명에 해당하는 스마트 청소 시스템을 사용하기 위한 것이며, 최초 청소용 맵(330) 생성이 완료된 청소 구역의 경우 청소 로봇(100)이 이동하며 추가 및 삭제된 장애물 정보를 수집하여 청소 구역 정보를 바탕으로 해당 청소용 맵(330)의 갱신이 이루어지기 때문에 재설정하지 않아도 해당 청소 구역에 대한 청소 작업이 이루어질 수 있다.

다시 도 2내지 도 3으로 돌아가서, 원격 제어 어플리케이션을 통한 청소 방식 설정은 청소용 맵(330)의 설정이 완료된 후 해당 청소용 맵(330)의 청소 구역에 대한 청소 작업이 이루어지는 방식을 설정하기 위한 것으로, 청소 작업 수행 시 오염 정도에 따라 청소 방식(340)을 달리하여 청소 로봇(100)을 통한 청소 작업이 이루어지게 할 수 있다. 이러한 청소 방식(340)은 네비, 랜덤, 스팟, 맥스 방식으로 구성된다.

도 6은 이를 도시한 것으로 도 6의 (a)는 네비 방식, (b)는 랜덤 방식, (c)는 스팟 방식, (d)는 맥스 방식을 보인 도면이다.

네비 방식은 청소 로봇(100)이 진행하고자 하는 방향에서 지그재그로 이동 다시 말해서, 90도 회전하여 좌우로 반복 이동하며 진행 방향으로 나아가는 방식이다. 먼저 진행 방향에서 좌측으로 90도 회전한 후 이동하고, 장애물 발견 시 진행 방향으로 즉, 우측으로 90도 회전하여 청소 로봇(100)의 청소 범위만큼 이동 후 다시 우측으로 90도 회전하여 이동하는 방식으로 지그재그 형태로 이동하며 청소 작업을 수행한다.

이러한 네비 방식은 청소용 맵(330)의 생성 및 청소 로봇(100)의 기본적인 청소 방식(340)으로, 지그재그 이동하면서 청소 로봇(100)의 청소 범위만큼 진행 방향으로 이동하면서 청소 작업이 이루어지기 때문에 최대한 많은 범위에 대하여 중복되지 않으면서 빈틈을 최소화 하는 방식이지만, 그만큼 많은 시간이 소모된다.

랜덤 방식은 임의의 방향으로 이동하는 방식으로, 청소 로봇(100)이 장애물에 접근하도록 이동한 후 임의의 각도로 회전하여 다시 장애물에 접근할 때까지 이동한다. 이러한 랜덤 방식은 다양한 알고리즘을 가지고 있으며, 임의로 이동하면서도 일정한 규칙을 가져 최소의 시간으로 최대의 청소 효과를 확인할 수 있으나 청소 구역이 넓을 경우 빈틈이 많이 생길 수 있어 일정 범위의 공간에서만 추천되는 청소 방식(340)이다.

스팟 방식은 특정한 지역을 중점적으로 청소하기 위한 것으로, 특정 구역의 청소를 집중적으로 하고자 할 때 선택되며, 선택된 특정 구역의 반경 1m를 지그재그 이동하거나 회전하며 청소한다. 이러한 스팟 방식은 오염물이 많이 쌓이는 특정 구석이나 청소 로봇(100)이 회전하며 지나치게 되는 장애물과 바닥의 경계선 등의 청소에 추천되는 방식이다.

맥스 방식은 네비 방식으로 청소 후 랜덤 방식으로 청소하는 것으로, 네비 방식을 통하여 한차례 바닥 청소가 진행된 후 남은 전원이 전부 소진될 때까지 랜덤 방식의 청소 작업이 이루어지며, 오염물이 많아 네비 방식만으로는 부족하여 추가 청소가 필요할 경우 추천되는 방식이다.

이처럼 청소 로봇(100)의 청소 방식(340)은 미리 설정된 4가지 방식 중 어느 하나의 방식으로 설정된다. 또한 로봇 원격 제어 단말기가 청소 구역의 크기나 형태 및 오염도에 따라 4가지 청소 방식(340) 중 어느 하나의 방식을 자동 선택하여 해당 청소 로봇(100)에 대한 원격 제어 신호를 생성하여 로봇 스마트 제어 단말기(200)에 전송하는 것일 수 있다.

또한 원격 제어 어플리케이션은 청소용 맵(330)을 부분별로 구분하여, 예를 들어 2개의 방과 1개의 거실로 이루어진 1가구에 대하여 제 1 방, 제 2 방, 거실로 구분하여 3개의 청소 구역으로 분리하여 해당 청소 구역별 적합한 청소 방식(340)을 선택하여 설정할 수 있다. 도 7은 이를 도시한 것이다.

이렇게 선택된 청소 방식(340)에 따라 원격 제어 신호를 생성하여 로봇 스마트 제어 단말기(200)에 전송하며, 이를 수신한 로봇 스마트 제어 단말기(200)의 청소 로봇(100) 제어를 통해 해당 청소 구역을 주행하며 설정된 청소 방식(340)으로 청소 작업이 이루어지게 한다.

다시 도 2내지 도 3으로 돌아와서, 로봇 원격 제어 단말기(300)는 로봇 스마트 제어 단말기(200)와 통신이 가능한 무선통신모듈(310)을 포함하며, 원격 제어 어플리케이션의 실행 정보 및 로봇 스마트 제어 단말기(200)로부터 전송되는 청소 로봇(100)의 모니터링 정보를 표시하기 위한 디스플레이부(320)를 포함하여 구성된다.

무선통신모듈(310)은 로봇 스마트 제어 단말기(200)와 무선 통신하기 위한 것으로, 로봇 스마트 제어 단말기(200)에 원격 제어 신호를 전송하고 로봇 스마트 제어 단말기(200)로부터 모니터링 정보를 전송받으며, 이러한 무선 통신이 빠른 속도로 이루어질 수 있도록 인터넷 프로토콜 중 하나인 UDP(User Datagram Protocol) 방식을 이용하여 통신한다.

UDP방식은 신호 전송 후 출력된 신호와 입력된 신호가 동일한 신호인지 검사하는 오류 검사를 하지 않고 일방적으로 신호를 전송하는 것으로, 다른 방식에 비하여 신뢰성에서는 낮게 평가 되고 있지만 오류 검사가 없어 전송 속도 면에서는 높이 평가되고 있는 방식이다.

이러한 UDP 방식은 동영상 전송 등 고용량 데이터 전송에 유리하며, 로봇 스마트 제어 단말기(200)로부터 전송되는 모니터링 정보를 전송받기에 적합한 방식이다. 또한 UDP 방식은 각 단말기별 어플리케이션을 통해 각 단말기 자체적 동작이 가능하므로 무선 통신을 통한 데이터 전송의 오류 검사를 건너뛰어도 어플리케이션을 통한 전송된 데이터의 오류 검사가 가능하기 때문에 빠른 속도로 데이터 전송이 이루어지는 UDP 방식을 이용하는 것이 효율적이다.

디스플레이부는 로봇 스마트 제어 단말기(200)로부터 전송되는 모니터링 정보를 표시하기 위한 것으로, 로봇 스마트 제어 단말기(200)의 카메라(210)로부터 수집되는 청소 로봇(100)의 청소 작업에 대한 모니터링 영상 및 이미지 정보를 화면으로 표시하여 사용자에게 제공되도록 한다.

상술한 도 1 내지 도 7을 참조한 실시 예를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템은, 주행하며 청소 작업을 하는 청소 로봇에 스마트 제어 어플리케이션이 설치된 제어용 단말기를 연결하고 이와 무선 통신하여 청소 로봇의 원격 제어가 가능한 원격 제어 어플리케이션이 설치된 원격 제어 단말기를 이용하여 제어용 단말기에 청소 로봇의 원격 제어 신호를 전송하는 것으로 청소 로봇을 이용한 청소 작업이 이루어져 청소 로봇에 상관 없이 제어용 단말기 설치가 가능한 청소 로봇에 모두 적용할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 설명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술되는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100 : 청소 로봇 110 : 단말기 접속부
111 : 거치부 120 : 범퍼 센서
130 : 카메라 200 : 로봇 스마트 제어 단말기
210 : 카메라 220 : 표시부
230 : 입력부 300 : 로봇 원격 제어 단말기
310 : 무선통신모듈 320 : 디스플레이부
330 : 청소용 맵 340 : 청소 방식

Claims

제어용 단말기의 접속을 위한 단말기 접속부가 설치되고 상기 단말기 접속부를 통해 입력되는 제어 신호에 따라 주행하여 청소 작업을 하는 청소 로봇;
상기 청소 로봇의 단말기 접속부에 접속되며 상기 청소 로봇의 자동 제어를 위한 스마트 제어 어플리케이션이 설치되어 상기 스마트 제어 어플리케이션의 실행을 통한 제어 신호를 상기 단말기 접속부를 통해 상기 청소 로봇에 전송하고 상기 청소 로봇의 청소 작업을 위한 모니터링 기능의 카메라를 포함하는 로봇 스마트 제어 단말기;
상기 로봇 스마트 제어 단말기와 무선 통신하기 위한 무선통신모듈이 설치되며 상기 청소 로봇의 원격 제어를 위한 원격 제어 어플리케이션이 설치되어 상기 원격 제어 어플리케이션의 실행을 통한 원격 제어 신호를 상기 무선통신모듈을 통해 상기 로봇 스마트 제어 단말기에 전송하고 상기 로봇 스마트 제어 단말기로부터 전송되는 모니터링 정보를 표시하기 위한 디스플레이부를 포함하는 로봇 원격 제어 단말기를 포함하는 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 단말기 접속부는 상기 로봇 스마트 제어 단말기의 거치식 접속을 위한 거치부가 포함되는 형태인 것을 특징으로 하는 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 청소 로봇은 청소 구역 내 장애물의 데이터 수집을 위한 범퍼 센서 및 카메라를 포함하고,
상기 로봇 스마트 제어 단말기는 상기 범퍼 센서 및 카메라를 통해 수집되는 데이터를 기반으로 해당 청소 구역 내 장애물의 좌표 데이터를 생성하여 상기 로봇 원격 제어 단말기에 전송하며,
상기 로봇 원격 제어 단말기는 상기 로봇 스마트 제어 단말기로부터 전송되는 상기 좌표 데이터를 기반으로 해당 청소 구역의 청소용 맵을 설정 또는 재설정 하는 것을 특징으로 하는 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 로봇 스마트 제어 단말기는 상기 좌표 데이터의 생성 시 해당 청소 구역을 식별할 수 있는 청소 구역 정보를 포함시키며,
상기 로봇 원격 제어 단말기는 상기 청소 구역 정보별로 해당되는 상기 청소용 맵을 매핑시켜 저장하고 상기 매핑된 정보를 기반으로 해당 청소 로봇에 대한 원격 제어 신호를 생성하여 상기 로봇 스마트 제어 단말기에 전송하는 것을 특징으로 하는 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 로봇 스마트 제어 단말기는 지그재그 패턴으로 이동하며 청소하는 네비 청소, 임의적으로 주행하며 청소하는 랜덤 청소, 지정된 부분을 중점적으로 청소하는 스팟 청소, 네비 청소 후 랜덤 청소를 수행하는 맥스 청소의 4가지 청소 방식 중 선택되는 방식을 통해 상기 청소 로봇의 청소 작업을 제어하며,
상기 로봇 원격 제어 단말기는 상기 청소용 맵에 따라 상기 4가지 청소 방식 중 어느 하나의 청소 방식을 자동 선택하여 해당 청소 로봇에 대한 원격 제어 신호를 생성하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 로봇 원격 제어 단말기는 서로 다는 청소 구역별 상기 청소용 맵에 적합한 청소 방식을 상기 4 개의 청소 방식 중에서 선택하여 정한 원격 제어 신호를 생성하여 이를 수신한 상기 로봇 스마트 제어 단말기의 제어를 통해 상기 청소 로봇이 해당 청소 구역들을 주행하면서 설정된 청소 방식으로 청소 작업케 하는 것을 특징으로 하는 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 로봇 스마트 제어 단말기는 상기 스마트 제어 어플리케이션의 처리 정보를 표시하기 위한 표시부 및 상기 표시부의 표시 정보를 토대로 상기 청소 로봇에 청소 작업을 포함한 제어용 신호를 입력하기 위한 입력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 청소 로봇의 단말기 접속부 및 대응되는 상기 로봇 스마트 제어 단말기의 접속부는 USB OTG(USB On-The-Go) 기반으로 형성되는 것을 특징으로 하는 청소 로봇을 이용한 스마트 청소 시스템.