KR101403954B1 - 로봇청소기 시스템의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇청소기 시스템의 제어방법에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 청소 작업 수행 도중 배터리 부족 등의 이유로 청소 작업을 중단하고 도킹 스테이션으로 귀환하여 충전 등을 수행한 후 청소 작업이 재개될 경우에 청소가 중단된 영역으로 복귀하여 그 지점에서부터 다시 청소를 수행함으로써 중복 청소 영역을 최소화하고 미청소 영역에 대한 청소가 가능하도록 하는 로봇청소기 시스템의 제어방법을 제공함에 있다.

이를 위해 본 발명에 따른 로봇청소기 시스템의 제어방법은 로봇청소기가 벽면 참조 주행 패턴으로 주행하면서 청소 작업을 수행하는 단계; 상기 청소 작업을 중단하고, 충전 또는 먼지 배출을 위해 도킹 스테이션으로 귀환하는 단계; 상기 청소 작업의 중단 전 상기 로봇청소기의 위치 정보를 이용하여 복귀 거리를 산출하는 단계; 상기 복귀 거리를 이용하여 청소 중단 영역으로 복귀한 후 청소 작업을 재개하도록 제어하는 단계를 포함한다.

로봇청소기, 벽면 참조 주행, 중단 영역 복귀

Description

로봇청소기 시스템의 제어방법{Control method of robot cleaner system}

본 발명은 로봇청소기 시스템의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 청소가 중단된 영역으로 복귀하여 청소를 다시 시작하는 로봇청소기 시스템의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 로봇청소기는 사용자의 조작 없이도 청소하고자 하는 영역을 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입함으로써, 청소하고자 하는 영역을 자동으로 청소하는 장치이다. 이러한 로봇청소기는 적외선 센서 등을 통해 청소영역 내에 설치된 가구, 사무용품, 벽과 같은 장애물까지의 거리를 감지하고, 감지된 정보를 이용하여 장애물과 충돌이 발생되지 않도록 주행하면서 청소영역을 청소하게 된다.

로봇청소기를 이용하여 주어진 청소 영역을 청소한다는 것은 로봇청소기가 미리 설정된 주행 패턴대로 주행하면서 청소 작업을 반복적으로 수행하는 과정을 의미한다. 로봇청소기는 이와 같이 청소 작업을 수행하다가 배터리의 충전 또는 집진된 먼지의 배출 등이 필요하다고 판단되면(로봇청소기 자체의 판단에 의할 수도 있고, 사용자의 명령에 의할 수도 있음) 도킹 스테이션으로 귀환하여 충전 또는 먼 지 배출 작업을 수행한다.

이 때, 일반적으로 주행 중 스스로의 위치를 정확하게 인식할 수 없는 로봇청소기(즉, 위치 인식 카메라 등의 비젼 시스템이 설치되어 있지 않은 로봇청소기)의 경우에는 충전 또는 먼지 배출을 위한 도킹 스테이션으로의 귀환 전(청소 중단 전) 이미 청소한 영역에 대한 정보(위치 정보나 거리 정보 등)를 알 수 없어 청소 재개시 청소가 중단된 영역으로의 복귀가 불가능하였다. 따라서, 충전 또는 먼지 배출 수행 후 청소가 재개되면 로봇청소기는 다시 처음부터 청소 작업을 수행하게 되어 도킹 스테이션으로의 귀환 전 이미 청소한 영역(기청소 영역)을 재청소 하거나 미청소 영역을 청소하지 않게 되는 상황이 발생할 수 있다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 청소 작업 수행 도중 배터리 부족 등의 이유로 청소 작업을 중단하고 도킹 스테이션으로 귀환하여 충전 등을 수행한 후 청소 작업이 재개될 경우에 청소가 중단된 영역으로 복귀하여 그 지점에서부터 다시 청소를 수행함으로써 중복 청소 영역을 최소화하고 미청소 영역에 대한 청소가 가능하도록 하는 로봇청소기 시스템의 제어방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇청소기 시스템의 제어방법은 로봇청소기가 벽면 참조 주행 패턴으로 주행하면서 청소 작업을 수행하는 단계; 상기 청소 작업을 중단하고, 충전 또는 먼지 배출을 위해 도킹 스테이션으로 귀환하는 단계; 상기 청소 작업의 중단 전 상기 로봇청소기의 위치 정보를 이용하여 복귀 거리를 산출하는 단계; 상기 복귀 거리를 이용하여 청소 중단 영역으로 복귀한 후 청소 작업을 재개하도록 제어하는 단계를 포함한다.

또한 상기 벽면 참조 주행 패턴은 참조 벽면의 추종→상기 참조 벽면으로부터의 이탈→일정 거리만큼 이동→상기 참조 벽면으로 복귀하는 일련의 과정을 반복하는 패턴이다.

또한 상기 청소 작업의 중단 전 상기 로봇청소기의 위치 정보는 추측항법을 이용하여 추정한다.

또한 상기 복귀 거리(D)는 식 D=∑d_wall+∑d_gap(여기서, d_wall은 벽면 추종 거리, d_gap은 벽면 추종한 궤적 사이의 거리)를 이용하여 산출한다.

또한 상기 로봇청소기는 상기 복귀 거리만큼 벽면 추종 주행하여 상기 청소 중단 영역으로 복귀한다.

또한 상기 벽면 추종 주행의 종료 지점부터는 상기 벽면 참조 주행 패턴으로 주행하면서 미청소 영역에 대한 청소를 재개한다.

본 발명에 의할 경우 로봇청소기가 청소를 수행하는 도중 도킹 스테이션으로 귀환하여 충전 또는 먼지 배출 등을 수행한 후 청소 작업이 재개될 경우에 청소가 중단된 영역으로 복귀하여 그 지점에서부터 다시 청소를 수행함으로써 중복 청소 영역을 최소화하고 미청소 영역에 대한 청소가 가능하게 하는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명의 일실시예를 구체적으로 설명하기에 앞서 본 발명에서 에서의 '청소 중단 영역 복귀'의 의미를 간략하게 정의하고, 본 발명이 적용되기 위한 전제 조건에 대해 설명하도록 한다.

먼저 본 발명에서 로봇청소기의 '청소 중단 영역 복귀'란 로봇청소기가 청소를 수행하는 도중 로봇청소기 자체의 판단 또는 사용자의 명령에 따라 도킹 스테이션으로 귀환하여 충전 또는 먼지 배출 등을 완료한 후 청소를 중단한 영역으로 복귀하여 청소를 다시 시작하는 알고리즘을 말한다.

본 발명에서는 로봇청소기가 주행 도중 현재의 위치를 추정하는 과정에서 시간, 공간의 변화에 따라 위치 오차가 누적되는 경우에도 청소 중단 영역으로의 복귀가 가능하다. 다만, 본 발명은 로봇청소기가 벽면을 기반으로 청소 영역을 확장해 가는 주행 패턴(이하에서는 이러한 주행 패턴을 '벽면 참조 주행 패턴' 이라고 지칭하기로 한다)을 채택한 경우에 적용이 가능하다.

벽면 참조 주행 알고리즘은 일반적인 주거 공간이 폐곡선으로 이루어져 있다는 가정에서 출발한다. 도 1에 도시한 바와 같이 사람이 S를 출발점으로 하여 왼손을 벽에 대고 계속 걸어가다 보면 결국은 출발 지점인 S로 돌아오게 되며 이러한 주행 궤적을 그려 보면 집안의 내부 공간을 모두 포함하는 경계를 만들게 된다(벽면 추종의 좌수법). 로봇청소기가 도 1에서 굵은 실선으로 표시된 궤적 내부를 청소하게 되면 청소 가능한 영역을 빠짐 없이 청소할 수 있게 되는 것이다.

도 2는 벽면 참조 주행 패턴의 일예인 RWM(Reference Wall based Matrix) 알 고리즘이 적용된 로봇청소기의 주행 궤적도(청소 순서를 나타낸 도면)이다. RWM 알고리즘은 참조 벽면을 따라 거리 d만큼 벽면 추종 주행→참조 벽면과 90도 방향으로 회전→일정 거리 L만큼 전진→90도 좌회전→거리 d만큼 전진→90도 좌회전→참조 벽면으로의 복귀를 위한 전진→다시 벽면 추종을 위해 90도 우회전하는 과정(이하 '과정 K' 라 한다)을 반복하면서 청소 영역을 점령해 나가는 방식이다.

좌수법 벽면 추종 주행을 기반으로 하는 RWM 알고리즘에 의한 청소 순서를 살펴보면 도 2의 (1)에서는 참조 벽면을 (A)로 하여 과정 K를 반복하면서 청소 영역(거실)을 채워 나간다. 다음으로 도 2의 (2)에 도시한 바와 같이 참조 벽면이 (B)로 바뀌며, 같은 방법으로 청소 작업을 계속 수행한다. 이 경우, 도 2의 (1)에 나타낸 궤적에 대해 직각인 방향으로 궤적이 형성되어 결과적으로 매트릭스 형상의 주행 패턴이 된다. 그 이후에는 도 2의 (3)에서와 같이 참조 벽면이 다시 (C)로 바뀌면서 방 1을 청소하게 되며, 그 다음에는 도 2의 (4)에 도시한 바와 같이 참조 벽면이 (D)로 바뀌어 매트릭스 형상의 궤적을 그리며 청소 작업을 수행하게 되는 것이다.

이와 같은 RWM 알고리즘은 벽면 추종 주행 방식을 기반으로 하고, 벽면 추종을 통해 형성되는 궤적(도 1의 굵은 실선 영역 참조) 내부를 메워 가면서 주행하는 패턴이므로 전체 청소 대상 영역을 거의 빠짐 없이 청소할 수 있는 장점이 있다.

본 발명이 적용될 수 있는 로봇청소기의 벽면 참조 주행 패턴은 도 2에서 제시한 RWM 알고리즘 이외에도 기본적으로 벽면을 따라가면서 청소 작업을 수행하고, (청소 작업이 아닌) 청소 영역 내의 이동시에도 벽면을 추종하면서 이동하는 주행 패턴이라면 가능하다. 벽면 참조 주행의 일반적인 패턴은 참조 벽면 추종→ 참조 벽면으로부터의 이탈→일정 거리만큼 이동→다시 참조 벽면으로의 복귀 과정을 반복하게 되며, 벽면 참조 주행 패턴은 도 3에 도시한 바와 같이 상황에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 로봇청소기 시스템은 도 4에 도시한 바와 같이 크게 로봇청소기(100)와 도킹 스테이션(200)으로 구성된다.

여기서 도킹 스테이션(200)은 발신부(210)와 충전부(220)를 포함하여 이루어진다.

발신부(210)는 도킹 스테이션(200)의 수용부 근처에 설치되어 적외선 광신호 또는 초음파 신호를 발신함으로써 로봇청소기(100)가 충전 스테이션(200)에 접근하였음을 인식할 수 있도록 한다.

충전부(220)는 외부로부터 입력되는 상용 교류 전력을 로봇청소기(100)의 충전 배터리(115)를 충전하기 위한 전력으로 변환하여 로봇청소기(100)의 충전 배터리(115)가 충전될 수 있도록 한다.

또한 로봇청소기(100)는 수신부(105), 입력부(110), 배터리 잔량 검출부(120), 장애물 감지부(125), 주행거리 검출부(130), 제어부(135), 구동부(140), 흡진부(145) 및 저장부(150)를 포함하여 이루어진다.

수신부(105)는 도킹 스테이션(200)의 발신부(210)에서 발생된 적외선 광신호 또는 초음파 신호를 수신하여 그 수신정보를 제어부(135)에 제공한다.

입력부(110)는 사용자가 로봇청소기(100)의 청소명령(운전의 시작/정지 등)을 입력할 수 있도록 로봇청소기 본체의 상부 또는 리모컨에 다수의 키를 포함한다. 본 실시예에서는 입력부(110)에 충전 배터리(115)의 충전(또는 먼지 배출)을 위한 도킹 스테이션(200)으로의 귀환 운전을 시작(선택) 또는 충전(또는 먼지 배출) 완료 후 청소작업의 재수행을 위한 충전(또는 먼지 배출) 기능키를 포함할 수도 있다. 즉, 사용자가 충전(또는 먼지 배출) 기능키를 한 번 조작하면 로봇청소기(100)는 도킹 스테이션(200)으로 귀환하여 충전 배터리(115)의 충전(또는 먼지 배출)을 수행하게 되고, 충전(또는 먼지 배출) 수행 완료 후 사용자가 다시 한 번 충전(또는 먼지 배출) 기능키를 조작하면 로봇청소기(100)는 도킹 스테이션(200)으로 귀환하기 전 청소작업이 중단된 영역으로 복귀하여 남은 미청소 영역에 대한 청소를 연이어 수행하게 된다.

배터리 잔량 검출부(120)는 충전 배터리(115)의 충전 잔량을 검출하여 그 충전 잔량 정보를 제어부(135)에 제공한다.

장애물 감지부(125)는 로봇청소기(100)가 주행하는 청소영역 내에 설치된 가구, 사무용 기기, 벽과 같은 장애물을 감지하기 위한 것으로, 로봇청소기(100)가 주행하는 경로에 초음파를 발신하고, 발신된 초음파가 장애물에 부딪혀 반사되어 오는 초음파를 수신하여 장애물의 유무와 장애물까지의 거리를 감지하는 초음파 센서가 이용될 수도 있고, 복수의 적외선 발광소자와 수광소자로 이루어져 적외선을 출사하고, 반사된 광을 수신할 수 있도록 구성된 적외선 센서가 이용될 수도 있다.

주행거리 검출부(130)는 로봇청소기(100)가 주행한 거리를 검출하기 위한 것으로, 로봇청소기(100)의 하부에 로봇청소기(100)의 주행을 위해 설치된 바퀴(141, 142)를 구동시키는 모터의 회전량을 엔코더(encoder) 등을 통해 측정하여 로봇청소기(100)의 주행거리 정보를 검출한다.

제어부(135)는 로봇청소기(100)의 전반적인 동작을 제어하는 것으로, 로봇청소기(100)가 기설정된 벽면 참조 주행 패턴대로 주행하면서 청소 작업을 수행하는 과정에서 충전(또는 먼지 배출)이 필요하다고 판단되면 청소 작업을 중단하고, 도킹 스테이션(200)으로 귀환하여 충전(또는 먼지 배출)을 수행하도록 제어한다. 또한 제어부(135)는 청소 작업의 중단 전 주행시 로봇청소기(100)의 추정 위치 정보를 이용하여 복귀 거리(D)를 산출하고, 로봇청소기(100)가 산출된 복귀 거리만큼 벽면 추종 주행을 하여 청소가 중단된 영역으로 복귀한 후 청소 작업을 재수행하도록 제어한다.

구동부(140)는 제어부(135)의 제어신호에 따라 로봇청소기(100)가 스스로 주행하면서 회전 등의 방향 전환을 할 수 있도록 로봇청소기 본체의 하부에 마련된 좌우측 바퀴(141, 142)를 구동한다.

흡진부(145)는 제어부(135)의 제어신호에 따라 로봇청소기(100)가 주행하는 바닥 면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입하는 청소 작업을 수행한다.

저장부(150)는 기설정된 주행 패턴, 로봇청소기(100)의 주행 과정에서 획득한 (특정 지점에서의) 로봇청소기(100)의 추정 위치정보(좌표, 방향)와 장애물 정보 및 로봇청소기(100)의 추정 위치정보를 이용하여 제어부(135)에서 계산한 벽면 추종 거리(d_wall) 등을 저장한다.

도 5는 차동 구륜형(differential wheel drive) 로봇청소기의 기구학적 모델과 추측항법(dead-reckoning)을 위한 오도메트리(odometry) 연산을 설명하기 위한 도면이다. 일반적으로 로봇청소기 시스템 내부에 로봇청소기(100)의 위치를 인식하기 위한 카메라 등의 장비(비젼 시스템)가 설치되어 있지 않는 한 로봇청소기(100)는 주행 중 스스로의 위치(좌표, 방향)를 정확하게 인식할 수 있는 방법이 없다. 따라서 로봇청소기(100)의 위치(좌표, 방향)는 오토메트리(odometry) 연산을 통해 추정하는 방법이 사용된다. 여기서 오도메트리(odometry) 연산이란 아래의 수식 (1) 내지 (3)을 이용하여 도 5에 도시한 바와 같이 시간 t에서의 로봇청소기(100)의 좌표(x_t, y_t)와 방향(θ_t)으로부터 시간 t+1에서의 로봇청소기(100)의 좌표(x_t+1, y_t+1)와 방향(θ_t+1)를 추정하는 방법을 말한다. 이 때 시간 t와 t+1 사이에는 제어 주기 T(약 수㎳ 정도의 짧은 시간)만큼의 시간 간격이 존재하는 것으로 가정한다.

………………………(1)

………………(2)

………………(3)

여기서 위의 수식에 나타낸 변수들은 다음과 같은 의미를 갖는다.

(x_t, y_t), (x_t+1, y_t+1) : 샘플링(sampling) 시간 t, t+1에서의 로봇청소기(100)의 x, y 좌표

θ_t, θ_t+1 : 샘플링(sampling) 시간 t, t+1에서의 로봇청소기(100)의 지향 각도(heading angle)로, 지향 각도 θ는 x축을 기준으로 반시계 방향으로 읽히면 (+)각도를, 시계 방향으로 읽히면 (-)각도를 의미한다.

b : 좌/우측 바퀴간의 거리

d_l, d_r: 좌/우측 바퀴(141, 142)의 주행 거리로, 현재 로봇청소기(100)의 진행 방향을 기준으로 전진이면 (+)값을, 후진이면 (-)값을 나타낸다.

d_c : 로봇청소기(100) 중심의 주행 거리

상술한 오도메트리(odometry) 연산이 제어 주기 T마다 계속적으로 누적되면 로봇청소기(100)의 현재 위치를 추정하는 추측항법을 이루게 된다.

도 6a에 점선으로 도시한 것은 앞서 설명한 RWM 알고리즘이 적용된 로봇청소기의 주행 궤적이다. 로봇청소기(100)가 점 S를 출발점으로 하여 도 6a에 점선으로 도시된 궤적을 따라 주행하면서 청소를 수행하는 도중에 배터리 잔량 부족 등의 이유로 도킹 스테이션(200)으로 귀환하여 충전 등을 완료한 후 다시 청소를 수행해야 하는 경우, 도킹 스테이션(200)으로의 복귀 전(청소 중단 전) 주행 과정에서 누적 저장되었던 추정 위치 정보(좌표)를 이용하여 복귀 거리(청소 중단 영역으로의 복귀시 로봇청소기가 주행해야 할 거리) D를 계산하고 이를 이용하여 청소 중단 영역으로 복귀하게 된다. 단, 본 발명에서는 로봇청소기(100)가 도킹 스테이션(200)을 출발점으로 하여 청소(주행)를 시작했다는 것을 전제 조건으로 해야 한다. 즉, 도 6a에서 점 S가 도킹 스테이션(200)의 위치가 된다.

로봇청소기(100)는 도킹 스테이션(200)으로의 복귀 전(청소 중단 전) 벽면 참조 주행 과정에서 벽면 추종이 시작되는 지점(예: S, P2)의 (추정) 좌표와 벽면 추종이 종료되는 지점(예: P1)의 (추정) 좌표를 저장부(150)에 저장하게 되고, 이 두 점(벽면 추종의 시작점과 종료점) 사이의 거리를 구하여 산출된 벽면 추종 거리(d0, d2, d4, …, d16) 역시 저장부(150)에 저장한다. 또한 벽면 추종 주행을 하지 않는 구간(벽면 추종한 궤적 사이의 구간)인 d1, d3, d5, … 등의 거리는 이전 주행에서 벽면 추종이 종료된 지점과 그 다음 벽면 추종의 시작 지점 사이의 거리를 구하여 산출한다.

여기서, 예를 들어 d1을 구한다면 아래의 수식 (4)와 같이 이전 주행에서 벽면 추종이 종료된 지점인 P1(x_p1, y_p1)과 그 다음 벽면 추종의 시작 지점인 P2(x_p2, y_p2) 사이의 거리를 구하여 산출한다.

………………(4)

복귀 거리(D)는 식 D=∑d_wall+∑d_gap을 이용하여 산출하게 되는데, 여기서 d_wall은 벽면 추종 거리를, d_gap은 벽면 추종한 궤적 사이의 거리를 나타낸다.

이 때, 로봇청소기(100)가 도킹 스테이션(200)으로 귀환하여 충전 등을 완료한 후 다시 청소를 수행하기 위해 복귀할 수 있는 지점은 도 6a에 굵은 실선으로 도시한 궤적(벽면 추종 주행 궤적) 상의 한 점이다.

이하에서는 도 6b 및 도 6c를 참조하여 실제 로봇청소기(100)의 청소 중단 및 충전(또는 먼지 배출) 후 복귀시의 주행 궤적(청소 과정)을 예를 들어 설명하기로 한다.

도 6b에서 로봇청소기(100)가 점 S를 출발점으로 하여 점선으로 도시된 궤적을 따라 주행하다가 충전 등을 이유로 점 Q에서 청소를 중단한 경우에 복귀 거리(D)는 ∑d_wall(d0+d2+d4+d6+d8+d10+d12+½d14)과 ∑d_gap(d1+d3+d5+d7+d11+d13)의 합으로 산출된다(단, 점 Q(또는 R)가 선분 d14의 중점인 경우를 전제로 함). 로봇청소기(100)는 상술한 과정을 거쳐 산출된 복귀 거리 D만큼 벽면 추종 주행을 수행하게 되고, 벽면 추종 주행이 종료된 지점인 R 지점(복귀 지점)부터는 원래의 벽면 참조 주행 패턴(실선으로 도시한 궤적)대로 주행하면서 미청소 영역에 대한 청소 작업을 재수행하게 되는 것이다. 도 6b의 경우에는 청소가 중단된 지점(Q)이 벽면 추종 주행 궤적 상에 존재하므로 청소 중단 지점(Q)과 청소 복귀 지점(R)이 일치하게 된다.

도 6c의 경우에는 로봇청소기(100)가 점 S를 출발점으로 하여 점선으로 도시된 궤적을 따라 주행하다가 충전 등을 이유로 점 Q에서 청소를 중단했다면 복귀 거리(D)는 ∑d_wall(d0+d2+d4+d6)과 ∑d_gap(d1+d3+d5)의 합으로 산출된다. 로봇청소기(100)는 상술한 과정을 거쳐 산출된 복귀 거리 D만큼 벽면 추종 주행을 수행하게 되고, 벽면 추종 주행이 종료된 지점인 R 지점(복귀 지점)부터는 원래의 벽면 참조 주행 패턴(실선으로 도시한 궤적)대로 주행하면서 미청소 영역에 대한 청소 작업을 재수행하게 되는 것이다. 도 6c의 경우에는 청소가 중단된 지점(Q)이 벽면 추종 주 행 궤적 상에 존재하지 않으므로 로봇청소기(100)는 도킹 스테이션(200)으로의 귀환 이전 최종으로 통과한 벽면 추종 주행 지점(R)로 복귀하게 되며, 이 때에는 청소 중단 지점(Q)과 청소 복귀 지점(R)이 불일치하게 된다. 따라서, 점 Q와 점 R 사이의 거리(영역)만큼은 청소를 중복하게 된다.

이하에서는 도 7을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 로봇청소기 시스템의 제어방법을 설명하도록 한다.

먼저, 사용자가 입력부(110)를 통하여 운전 시작 신호를 입력하면(310) 제어부(135)는 저장부(150)에 기설정 저장된 주행 패턴을 읽어 들인 후 구동부(140)와 흡진부(145)에 제어신호를 보낸다. 이에 따라 로봇청소기(100)는 기설정된 벽면 참조 주행 패턴대로 주행하면서 청소 작업을 수행한다(320).

로봇청소기(100)가 벽면 참조 주행 패턴을 따라 주행하면서 청소 작업을 수행하는 과정에서 제어부(135)는 배터리 잔량 검출부(120)의 검출결과를 이용하여 충전 배터리(115)의 잔량이 부족한가(즉, 충전 배터리(115)의 충전을 필요로 하는가) 또는 집진된 먼지의 배출을 필요로 하는가를 판단하거나, 사용자로부터 입력부(110)의 충전(또는 먼지 배출) 기능키를 통한 충전(또는 먼지 배출) 명령 신호의 입력이 있는가를 판단한다(330).

판단결과 충전 배터리(115)의 잔량이 설정치 이상이고 먼지 배출의 필요성이 없으며, 사용자로부터 충전 (또는 먼지 배출) 명령 신호의 입력이 없는 것으로 판단되면(단계 330에서의 '아니오') 제어부(135)는 로봇청소기(100)로 하여금 단계 320으로 돌아가 계속 벽면 참조 주행 패턴대로 주행하면서 청소 작업을 수행하도록 제어한다.

반면 판단결과 충전 배터리(115) 잔량의 부족 또는 먼지 배출의 필요가 있거나, 사용자로부터 충전(또는 먼지 배출) 명령 신호의 입력이 있는 것으로 판단되면(단계 330에서의 '예') 제어부(135)는 구동부(140)와 흡진부(145)에 제어신호를 보내어 수행 중이던 청소 작업을 일시적으로 중단하도록 제어한다. 이후 제어부(135)는 수신부(105)로부터의 감지신호를 체크하고, 구동부(140)에 제어신호를 보내어 로봇청소기(100)가 도킹 스테이션(200)으로 귀환하여 충전 배터리(115)의 충전 또는 먼지 배출을 수행하도록 제어한다(340).

다음으로 제어부(135)는 청소 작업의 중단 전 주행 과정에서 획득하여 저장부(150)에 저장된 로봇청소기(100)의 추정 위치정보{좌표(x, y), 방향(θ)} 및 식 D=∑d_wall+∑d_gap을 이용하여 복귀 거리 D를 계산한다(350). 여기서 d_wall은 벽면 추종 거리를, d_gap은 벽면 추종한 궤적 사이의 거리를 나타낸다.

이후 제어부(135)는 구동부(140)에 제어신호를 보내어 로봇청소기(100)로 하여금 단계 350에서 계산된 복귀 거리 D만큼 벽면을 추종하면서 주행하도록 제어한다(360).

다음으로 로봇청소기(100)가 복귀 거리 D만큼 벽면 추종 주행을 수행하였으면 제어부(135)는 구동부(140)와 흡진부(145)에 제어신호를 보내어 벽면 추종 주행이 종료된 지점부터 원래의(청소 중단 전의) 벽면 참조 주행 패턴대로 주행하면서 미청소 영역에 대한 청소 작업이 재수행되도록 제어한다(370).

이로써, 충전 등을 위한 도킹 스테이션(200)으로의 귀환 전(청소 중단 전) 기청소 영역에 대한 중복 청소를 방지할 수 있게 되며 미청소 영역에 대한 청소가 가능해진다.

도 1은 왼쪽 벽면을 따라 주행하는 좌수법 주행 알고리즘을 적용한 경우의 벽면 추종 궤적도이다.

도 2는 벽면 참조 주행 패턴의 일예인 RWM(Reference Wall based Matrix) 알고리즘이 적용된 로봇청소기의 주행 궤적도(청소 순서를 나타낸 도면)이다.

도 3은 다양한 형태의 벽면 참조 주행 패턴을 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 로봇청소기 시스템의 제어 블록도이다.

도 5는 차동 구륜형(differential wheel drive) 로봇청소기의 기구학적 모델과 추측항법(dead-reckoning)을 위한 오도메트리(odometry) 연산을 설명하기 위한 도면이다.

도 6a는 벽면 참조 주행 패턴의 일예인 RWM(Reference Wall based Matrix) 알고리즘이 적용된 로봇청소기의 주행 궤적과 복귀 거리(D)의 개념을 설명하기 위한 도면이고, 도 6b 및 도 6c는 청소 중단 및 충전(또는 먼지 배출) 후 복귀시의 주행 궤적(청소 과정)을 예시한 도면이다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 로봇청소기 시스템의 제어방법을 도시한 흐름도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

100 : 로봇청소기 105 : 수신부

110 : 입력부 120 : 배터리 잔량 검출부

125 : 장애물 감지부 130 : 주행거리 검출부

135 : 제어부 140 : 구동부

145 : 흡진부 150 : 저장부

200 : 도킹 스테이션 210 : 발신부

220 : 충전부

Claims (6)

1. 로봇청소기가 벽면 참조 주행 패턴으로 주행하면서 청소 작업을 수행하는 단계;

   상기 청소 작업을 중단하고, 충전 또는 먼지 배출을 위해 도킹 스테이션으로 귀환하는 단계;

   상기 청소 작업의 중단 전 상기 로봇청소기의 위치 정보를 이용하여 상기 로봇청소기가 청소 중단 영역으로 이동하기 위한 복귀 거리를 산출하는 단계;

   상기 복귀 거리만큼 벽면 추종 주행하여 상기 청소 중단 영역으로 복귀한 후 청소 작업을 재개하도록 제어하는 단계를 포함하되,

   상기 로봇청소기는 상기 도킹 스테이션의 위치를 출발점으로 하여 상기 청소 작업을 시작하는 로봇청소기 시스템의 제어방법
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 벽면 참조 주행 패턴은 참조 벽면의 추종→상기 참조 벽면으로부터의 이탈→일정 거리만큼 이동→상기 참조 벽면으로 복귀하는 일련의 과정을 반복하는 패턴인 로봇청소기 시스템의 제어방법
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 청소 작업의 중단 전 상기 로봇청소기의 위치 정보는 시간 t에서의 상기 로봇청소기의 위치 정보로부터 시간 t+1에서의 상기 로봇청소기의 위치 정보를 추정하는 오도메트리(odometry) 연산을 이용하여 추정하되, 상기 청소 작업의 중단 전 상기 로봇청소기의 위치 정보는 상기 참조 벽면의 추종이 시작되는 지점의 위치 및 상기 참조 벽면의 추종이 종료되는 지점의 위치를 포함하는 로봇청소기 시스템의 제어방법
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 복귀 거리(D)는 식 D=∑d_wall+∑d_gap(여기서, d_wall은 벽면 추종 거리, d_gap은 벽면 추종한 궤적 사이의 거리)를 이용하여 산출하는 로봇청소기 시스템의 제어방법
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 벽면 추종 주행의 종료 지점부터는 상기 벽면 참조 주행 패턴으로 주행하면서 미청소 영역에 대한 청소를 재개하는 로봇청소기 시스템의 제어방법

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