KR100769909B1 - 이동 로봇 및 그 동작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 이동 로봇 및 그 동작방법은 소정거리 이내의 인체 동작을 감지하는 인체감지센서, 주행속도 및 방향을 제어하는 주행부 및 인체감지센서를 통해 인체 동작이 감지되면, 기 설정된 데이터에 따라 주행속도를 제어하기 위한 제어신호를 주행부로 출력하는 제어부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 위치를 이동하며 청소 동작을 수행하는 중 구비된 인체감지센서를 통해 인체 동작이 감지되면 주행속도를 감소시킴으로써 사용자에 의한 외부 동작제어가 용이한 이점이 있으며, 구비된 인체감지센서를 이용하여 다른 모드 동작에도 인체감지센서를 활용함으로써, 그 효용성이 증대되는 효과가 있다.

이동 로봇, 인체감지센서, PIR 센서, 전원절약모드, 방범모드

Description

이동 로봇 및 그 동작방법{ Robot cleaner and operating method thereof }

도 1 은 본 발명에 따른 이동 로봇의 구성을 설명하기 위한 상태도,

도 2 는 본 발명에 따른 이동 로봇의 구성이 도시된 블록도,

도 3 은 본 발명에 따른 이동 로봇의 동작방법에 대한 실시예의 설명을 참조하여 예시된 도,

도 4 는 본 발명에 따른 이동 로봇의 동작방법에 대한 다른 실시예의 설명을 참조하여 예시된 도,

도 5 는 본 발명에 따른 이동 로봇의 실시예에 대한 동작방법의 흐름이 도시된 순서도, 그리고,

도 6 및 도 7 은 본 발명에 따른 이동 로봇의 다른 실시예에 대한 동작방법의 흐름이 도시된 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10: 제어부 20: 인체감지센서

30: 장애물 감지센서 40: 인터페이스부

50: 출력부 51: 표시부

53: 스피커 60: 주행부

70: 먼지 흡입부 80: 전원 공급부

90: 카메라

본 발명은 이동 로봇 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 특히 인체감지센서를 통해 인체 동작이 감지됨에 따라 이동 로봇 동작을 제어하는 이동 로봇 및 그 동작방법에 관한 것이다.

일반적으로, 이동 로봇은 모터 구동에 따라 이동 바퀴를 회전시키며 먼지를 흡임함으로써, 사용자에 의해 수동조작 없이도 자동으로 이동하며 청소가 가능하도록 구성된다. 이때, 이동 로봇은 장애물 감지센서가 구비되어, 장애물이 감지되면 주행방향 및 주행속도를 변환시키며 청소 동작을 수행한다.

그러나, 종래의 이동 로봇은 이동하며 청소 동작을 수행함에 따라 사용자가 리모컨 등을 이용해 제어명령을 입력하고자 하는 경우, 이를 쉽게 감지하지 못함으로써, 리모컨을 통한 외부 조작이 어려운 문제점이 있다.

또한, 사용자가 이동 로봇 본체의 키 버튼을 직접 조작하여 제어명령을 입력하고자 하는 경우에도, 이동 로봇이 이동함에 따라 버튼 조작이 용이하지 않는 불편함이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 인체감지센서를 구비함으로써 위치를 이동하며 청소 동작을 수행하는 중 소정거리 이내의 인체 동작이 감지됨에 따라 주행속도를 조절함으로써 사용자가 제어명령을 입력하기 용이하도록 하며, 청소 동작뿐 아니라 다른 모드 동작에도 인체감지센서를 활용하고자 하는 이동 로봇 및 그 동작방법을 제공함에 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 이동 로봇은 소정거리 이내의 인체 동작을 감지하는 인체감지센서, 주행속도 및 방향을 제어하는 주행부 및 상기 인체감지센서를 통해 인체 동작이 감지되면, 기 설정된 데이터에 따라 주행속도를 제어하기 위한 제어신호를 상기 주행부로 출력하는 제어부를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 이동 로봇의 동작방법은 사용자에 의해 외부 입력되거나 혹은 기 설정된 제어명령에 따라 위치 이동하며 청소 동작을 수행하는 단계, 위치 이동 시, 인체감지센서를 통한 인체 동작 감지여부를 확인하는 단계 및 상기 인체감지센서를 통해 소정거리 이내에서 인체 동작이 감지된 경우, 주행속도를 감소시키는 단계를 포함한다.

한편, 전원절약모드 동작 시 상기 인체감지센서를 통해 인체 동작이 감지되면, 동작모드를 입력 대기모드로 전환하는 단계를 더 포함한다.

한편, 방범모드 동작 시 상기 인체감지센서를 통해 인체 동작이 감지되면, 기 설정된 경고신호를 출력하는 단계를 더 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명에 따른 이동 로봇의 구성을 설명하기 위한 상태도이다.

본 발명에 따른 이동 로봇은 도 1에 도시된 바와 같이, 이동 로봇 이동 시, 인체감지센서를 통해 소정거리 이내의 인체 동작이 감지되면, 사용자가 별도의 제어명령을 입력하기 위해 접근하는 것으로 인식하여 이동 로봇의 주행속도를 제어한다. 즉, 주행속도를 감소시켜, 사용자에 의한 제어명령 입력이 용이하도록 한다.

상기한 이동 로봇은 도 2를 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 이동 로봇의 구성이 도시된 블록도로서, 소정의 키 버튼이 구비되어 사용자 명령이 입력되는 입력부(미도시), 입력 데이터 및 동작 상태 데이터가 출력되는 출력부(50), 외부 연결된 입력장치로부터 전송된 제어 신호를 수신하는 인터페이스부(40), 본체 내부에 구비되어 흡입력을 생성하는 팬모터의 회전동작에 따라 이동 로봇 본체의 바닥면과 흡입축 사이에서 공기와 함께 오물을 흡입하는 먼지흡입부(70), 청소 동작 수행 시 소정거리 이내의 장애물을 감지하는 장애물 감지센서(30), 청소 동작 수행 시 소정거리 이내의 인체 동작을 감지하는 인체감지센서(20), 장애물 감지센서(30) 및 인체감지센서(20) 동작에 따라 이동바퀴에 연결된 모터 구동을 제어하는 주행부(60), 이동 로봇 동작 시 인체감지센서(20)를 통해 신호가 감지되면, 이동 로봇의 동작을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부(10)를 포함한다. 또한, 이동 로봇 동작 수행을 위한 전원을 공급하는 전원공급부(80)를 더 포함하며, 제어부(10)로부터 인가된 신호에 따라 동영상 이미지를 촬영하는 카메라(90)를 더 포함한다.

여기서, 인체감지센서(20)는 인체의 움직임에 따른 주변온도, 파장 등에 의 해 인체 동작을 감지하는 센서로서, 본 발명에서는 초전형 적외선 센서 (Pyroelectric Infrared Sensor, 이하 'PIR 센서'라 함)를 실시예로하여 설명한다. PIR센서는 강 유전체가 적외선을 받으면 그 열에너지를 흡수하여 자발분극의 변화를 일으키고 그 변화량에 비례하여 전하가 유기되는 현상인 초전 효과를 이용하여 인체 등에서 발생하는 소량의 적외선을 예민하게 감지하는 센서이다.

장애물 감지센서(30)는 장애물과의 충격을 감지하는 충격감지센서, 초음파, 적외선 등을 이용하여 장애물과의 거리를 감지하는 거리 감지 센서 등을 포함하며, 이동 로봇이 장애물과 충돌을 하거나, 혹은 장애물과의 거리가 일정거리 이내가 되면 제어부(10)로 장애물 감지신호를 인가한다. 한편, 인터페이스부(40)는 리모컨 등에 의해 외부로부터 출력된 제어신호를 감지하여 제어부(10)로 인가한다.

출력부(50)는 LCD 등을 이용한 화면이 구비되어, 입력 데이터 및 동작 상태 데이터가 메시지 형태로 표시되는 표시부(51) 및 음성 데이터가 출력되는 스피커(53)를 포함한다.

제어부(10)는 입력부 및 인터페이스부(40) 중 적어도 하나를 통해 입력된 제어신호에 따라 팬모터를 구동시키고, 주행부(60)로 모터구동신호를 인가함으로써, 이동바퀴가 회전함에 따라 이동하며 먼지흡입부(70)를 통해 먼지가 흡입되도록 한다. 이때, 장애물 감지센서(30)를 통해 장애물 감지신호가 인가되면, 제어부(10)는 주행부(60) 동작을 제어함으로써 주행방향이 이동되도록 한다.

한편, 제어부(10)는 이동 로봇 이동 시, 인체감지센서(20)를 통해 인체 동작이 감지되면 사용자가 제어명령을 입력하기 위해 접근하는 것으로 인식하여 주행부 (60)로 모터구동신호를 인가함으로써, 주행속도가 기 설정된 속도로 감소되도록 한다. 이때, 사용자로부터 제어명령이 입력되면, 제어부(10)는 입력된 제어명령에 따라 이동 로봇 동작을 제어한다.

만일, 제어부(10)는 주행속도 감소 후, 소정시간 동안 외부로부터 제어명령이 입력되지 않으면, 사용자가 제어명령을 입력하지 않는 것으로 인식하여, 주행속도가 이전속도로 복구되도록 주행부(60)로 모터구동신호를 인가한다. 따라서, 인체감지센서(20)를 통해 인체 동작이 감지되기 이전의 동작이 재수행되도록 한다.

또한, 외부로부터 별도의 제어명령이 입력되지 않아 이동 로봇이 전원절약모드로 동작하는 경우, 인체감지센서(20)를 통해 인체 동작이 감지되면, 제어부(10)는 사용자가 제어명령을 입력하기 위해 접근하는 것으로 인식하여 전원절약모드 상태에서 입력대기모드 상태로 전환되도록 한다. 그러나, 입력대기모드 상태로 전환된 이후 소정시간 동안 외부로부터 제어명령이 입력되지 않으면, 사용자가 제어명령을 입력하지 않는 것으로 인식하여, 다시 이동 로봇이 전원절약모드로 동작되도록 제어한다. 즉, 사용자가 이동 로봇 옆을 그냥 지나가는 경우 사용자가 제어명령을 입력하지 않는 것으로 인식하여 이전 동작을 재수행하도록 하는 것이다.

또한, 설정에 따라 이동 로봇이 방범모드로 동작하는 경우, 인체감지센서(20)를 통해 인체 동작이 감지되면, 제어부(10)는 침입자가 접근함에 따라 감지된 신호로 인식하여 경고신호가 출력되도록 한다. 이때, 경고신호는 경고 메시지 및 경고음 중 적어도 하나의 형태로 출력된다. 설정에 따라서는 소정 시간이 경과되면 경고 메시지 및 경고음이 더 이상 출력되지 않도록 제어한다. 또한, 소정시간 이상 경고 메시지 및 경고음이 출력됨에도 불구하고, 정지 등의 명령이 입력되지 않으면, 외부로 신호를 출력함으로써 가정 내의 방범장치가 울리도록 제어할 수도 있다.

한편, 경고신호 출력 시, 별도 구비된 카메라(90)를 동작시킴으로써, 경고 메시지 및 경고음뿐만 아니라, 카메라(90) 동작에 따라 인체 동작이 감지된 방향의 동영상 이미지를 촬영하도록 함으로써, 추후 침입자 확인이 용이하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 이동 로봇의 동작방법에 대한 실시예의 설명을 참조하여 예시된 도이다.

도 3을 참조하면, 도 3의 (a)는 이동 로봇을 통해 자동주행모드 동작하는 상태를 도시한 도로서, 이때 표시부(51)에는 동작모드 및 주행속도(3km/h)가 표시된다. 한편, 이동 로봇이 자동주행모드로 동작 중, 도 3의 (b)와 같이 인체감지센서(20)를 통해 소정거리 이내의 인체 동작이 감지되면, 도 3의 (c)와 같이 제어부(10)는 인체 동작이 감지되었음을 알리는 메시지를 출력하고, 주행부(60)로 모터 구동신호를 출력함으로써 주행속도가 '3km/h'에서 '1km/h'로 감속되도록 제어한다. 마찬가지로, 표시부(51)에는 동작모드 및 주행속도(1km/h)가 표시된다. 따라서, 인체 동작 감지 시 주행속도를 '3km/h'에서 '1km/h'로 감속시킴으로써, 사용자가 제어명령을 입력하기 용이하도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 이동 로봇의 동작방법에 대한 다른 실시예의 설명을 참조하여 예시된 도로서, 도 4의 (a)는 이동 로봇이 전원절약모드로 동작 시 인체동작이 감지되는 경우의 실시예를 설명하기 위한 예시도이고, 도 4의 (b)는 이동 로봇이 방범모드로 동작 시 인체 동작이 감지되는 경우의 실시예를 설명하기 위한 예시도이다.

먼저, 도 4의 (a)를 참조하면, 소정시간 이상 사용자로부터 별도의 제어명령이 입력되지 않으면 이동 로봇은 전력 소모를 줄이기 위한 전원절약모드로 동작되며, 이때 표시부(51)에는 '전원절약모드'로 동작됨을 알리는 메시지가 표시된다. 만일, 전원절약모드 동작 시 인체감지센서(20)를 통해 소정거리 이내의 인체 동작이 감지되면, 제어부(10)는 동작모드가 '전원절약모드'에서 '입력대기모드'상태로 전환되도록 하여, 사용자에 의해 제어명령 입력이 가능한 상태로 미리 전환되도록 한다. 마찬가지로, 표시부(51)에는 '입력대기모드'로 동작됨을 알리는 메시지가 표시된다.

한편, 도 4의 (b)를 참조하면, 사용자가 취침 시 또는 외출 시, 이동 로봇이 방범모드로 동작되도록 하는데, 이때 표시부(51)에는 '방범모드'로 동작됨을 알리는 메시지가 표시된다. 만일, 방범모드 동작 시 인체감지센서(20)를 통해 소정거리 이내의 인체 동작이 감지되면, 제어부(10)는 침입자가 접근한 것으로 인식하여 '침입자 발견!!'과 같은 경고 메시지가 표시부(51)를 통해 출력되도록 하거나, 출력된 경고 메시지와 같은 경고음이 스피커(53)를 통해 소정 횟수 이상 출력되도록 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 이동 로봇의 실시예에 대한 동작방법의 흐름을 도시한 순서도이다.

도 5를 참조하여 본 발명에 따른 이동 로봇의 동작방법을 좀 더 상세히 설명하면, 사용자에 의해 외부 입력되거나 혹은 기 설정된 제어명령에 따른 운전 설정 데이터를 감지하여(S100), 주행부(60) 및 먼지흡입부(70) 동작에 따라 위치 이동하며 청소 동작을 수행한다(S110). 이때, 구비된 장애물 감지센서(30) 및 인체감지센서(20)가 온(ON) 상태로 동작 되는지 감지하여, 오프(OFF) 상태인 경우에는 온(ON) 상태로 전환되어 동작되도록 한다.

상기와 같이 위치 이동하며 청소 동작을 수행 중 인체감지센서(20)를 통한 인체 동작 감지여부를 확인하여(S120), 인체감지센서(20)를 통해 소정거리 이내에서 인체 동작이 감지된 경우, 이를 사용자가 제어명령을 입력하기 위해 접근하는 것으로 인식하여, 주행부(60)로 모터 구동 속도가 감소되도록 제어하는 신호를 출력함으로써 주행속도가 감소되도록 한다(S130). 이때, 사용자로부터 외부 제어명령이 입력되면, 입력된 제어명령에 따라 이동 로봇 동작을 수행한다(S140).

한편, 인체감지센서(20)를 통해 인체 동작이 감지되어 주행속도를 감소시킨 후, 소정시간 동안 사용자로부터 제어명령이 입력되지 않으면(S160), 제어부(10)는 사용자가 제어명령을 입력하지 않는 것으로 인식하여 기 설정된 운전 데이터를 재감지함으로써(S100), 기 설정 동작을 재수행한다(S110).

도 6 및 도 7 은 본 발명에 따른 이동 로봇의 다른 실시예에 대한 동작방법의 흐름이 도시된 순서도이다.

도 6을 참조하면, 이동 로봇이 전원절약모드로 동작하는 경우(S200), 인체감지센서(20)를 통해 소정거리 이내에서 인체 동작이 감지되면(S210), 이를 사용자가 제어명령을 입력하기 위해 접근하는 것으로 인식하여, 이동 로봇의 동작모드가 입력대기모드로 전환되도록 한다(S220). 이때, 인체감지센서(20)를 통해 인체 동작이 감지됨에 따라 입력대기모드로 전환된 이후 소정시간 이내 사용자로부터 외부 제어명령이 입력되면(S230), 입력된 제어명령에 따라 이동 로봇 동작을 수행한다(S240). 반면, 소정시간이 경과되었음에도 불구하고 사용자로부터 제어명령이 입력되지 않으면(S250), 제어부(10)는 사용자가 제어명령을 입력하지 않는 것으로 인식하거나 혹은 오동작 된 것으로 인식하여, 동작모드가 다시 전원절약모드 상태로 전환되도록 한다(S200).

도 7을 참조하여 이동 로봇이 방범모드로 동작하는 경우의 실시예에 대한 동작방법의 흐름을 설명하면, 이동 로봇이 방범모드로 동작하는 경우(S300), 인체감지센서(20)를 통해 소정거리 이내에서 인체 동작이 감지되면(S310), 제어부(10)는 침입자가 발견된 것으로 인식하여 경고신호를 출력함으로써, 기 설정된 경고음 및 경고 메시지 중 적어도 하나가 출력되도록 한다(S320). 이때, 경고음 및 경고 메시지는 설정에 따라 소정시간 이상 출력되도록 하거나, 혹은 소정시간 이상 출력 후 자동 정지되도록 한다(S350). 한편, 침입자가 발견됨에 따라 경고신호 출력 시, 구비된 카메라(90)가 함께 동작되도록 하여(S330), 외부 동영상 이미지를 촬영함으로써 추후 침입자를 확인할 수 있도록 한다(S340).

이상과 같이 본 발명에 의한 이동 로봇 및 그 동작방법은 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 이동 로봇 및 그 동작방법은 위치를 이동하며 청소 동작을 수행하는 중 구비된 인체감지센서를 통해 인체 동작이 감지되면 주행속도를 감소시킴으로써 사용자에 의한 외부 동작제어가 용이한 이점이 있으며, 구비된 인체감지센서를 이용하여 다른 모드 동작에도 인체감지센서를 활용함으로써, 그 효용성이 증대되는 효과가 있다.

Claims (14)

1. 소정거리 이내의 인체 동작을 감지하는 인체감지센서;

   주행속도 및 방향을 제어하는 주행부; 및

   상기 인체감지센서를 통해 인체 동작이 감지되면, 기 설정된 데이터에 따라 주행속도를 제어하기 위한 제어신호를 상기 주행부로 출력하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 인체감지센서는 인체에서 발생하는 소량의 적외선을 감지하는 초전형 적외선센서(Pyroelectric Infrared Sensor, PIR Sensor)인 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 이동 로봇 동작 중 인체감지센서를 통해 인체 동작이 감지되면, 상기 이동 로봇의 주행속도가 기 설정된 속도로 감소되도록 하는 제어신호를 상기 주행부로 출력하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 이동 로봇의 주행속도 감소 후, 소정시간 동안 외부로부 터 제어명령이 입력되지 않으면, 상기 이동 로봇의 주행속도가 이전 상태로 복구되도록 하는 제어신호를 상기 주행부로 출력하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는 전원절약모드 동작 시, 상기 인체감지센서를 통해 인체 동작이 감지되면, 입력 대기모드로 전환되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는 방범모드 동작 시, 상기 인체감지센서를 통해 인체 동작이 감지되면, 기 설정된 경고신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 경고신호는 경고 메시지 및 경고음 중 적어도 하나의 형태로 출력되는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 경고신호 출력 시, 설정에 따라 동영상 이미지를 촬영하는 카메라;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
9. 사용자에 의해 외부 입력되거나 혹은 기 설정된 제어명령에 따라 위치 이동하며 청소 동작을 수행하는 단계;

   위치 이동 시, 인체감지센서를 통한 인체 동작 감지여부를 확인하는 단계; 및

   상기 인체감지센서를 통해 소정거리 이내에서 인체 동작이 감지된 경우, 주행속도를 감소시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 동작방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 주행속도 감소 후, 소정시간 동안 외부로부터 제어명령이 입력되지 않으면, 이전 동작을 재수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 동작방법.
11. 제 9 항에 있어서,

    전원절약모드 동작 시, 상기 인체감지센서를 통해 인체동작이 감지되면, 동작모드를 입력 대기모드로 전환하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 동작방법.
12. 제 9 항에 있어서,

    방범모드 동작 시, 상기 인체감지센서를 통해 인체 동작이 감지되면, 기 설정된 경고신호를 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 동작방법.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 경고신호는 경고 메시지 및 경고음 중 적어도 하나의 형태로 출력되는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 동작방법.
14. 제 12 항에 있어서,

    상기 경고신호 출력 시, 카메라를 동작시켜 동영상 이미지를 촬영하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 동작방법.

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