KR101931360B1 - 로봇 청소기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보조 청소 유닛의 오작동을 검출하고, 상기 검출결과에 따라 로봇 청소기의 주행을 제어하여 보조 청소 유닛에 오작동이 발생한 경우에도 구석 부분에 대한 효율적인 청소를 수행할 수 있는 로봇 청소기 및 그 제어방법을 제공한다. 이를 위해 본 발명의 일 측면에 따른 로봇 청소기는 상기 로봇 청소기의 하부에 돌출 및 수렴이 가능하게 장착되어 회전하는 보조 청소 유닛; 상기 보조 청소 유닛의 돌출, 수렴 또는 회전 상태를 감지하는 감지부; 및 상기 감지부의 감지결과에 기초하여 상기 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하는지 여부를 판단하고, 상기 판단결과에 따라 상기 로봇 청소기의 주행을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

로봇 청소기 및 그 제어방법{ROBOT CLEANER AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 보조 청소 유닛의 오작동 발생 시에 주행을 적절하게 제어할 수 있는 로봇 청소기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

로봇 청소기는 사용자의 조작 없이도 청소하고자 하는 영역을 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입함으로써, 청소하고자 하는 영역을 자동으로 청소하는 장치이다.

이러한 로봇 청소기는 각종 센서 등을 통해 청소 영역 내에 위치하는 장애물 또는 벽을 감지하고, 감지 결과를 이용하여 로봇 청소기의 주행 경로 및 청소 동작을 제어하게 된다.

로봇 청소기는 미리 설정된 주행 패턴대로 주행하면서 청소 작업을 반복적으로 수행하는 바, 청소 영역에 장애물이 존재하거나 벽이 존재하는 경우 장애물 또는 벽이 바닥과 접하는 부분은 메인 브러시가 잘 닿지 않아 청소가 제대로 이루어지지 않게 된다.

이를 위해 로봇 청소기는 로봇 청소기의 외부로 돌출되는 보조 청소 유닛을 구비하는 바, 이러한 로봇청소기의 보조 청소 유닛은 일반적으로 청소기 본체의 양 측부에 장착되어 회전함으로써 바닥의 먼지 등을 로봇 청소기 본체의 안쪽에 긁어 모은다.

그러나 보조 청소 유닛에 에러가 발생하여 제대로 동작하지 않는 경우에는 벽면 또는 장애물과 인접하게 주행하여도 구석 부분에 대한 청소가 제대로 이루어지지 않게 되는 바, 기존의 로봇 청소기는 보조 청소 유닛에 에러가 발생한 경우에는 효율적인 청소를 수행할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 보조 청소 유닛의 오작동을 검출하고, 상기 검출결과에 따라 로봇 청소기의 주행을 제어하여 보조 청소 유닛에 오작동이 발생한 경우에도 구석 부분에 대한 효율적인 청소를 수행할 수 있는 로봇 청소기 및 그 제어방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따른 바닥을 주행하며 상기 바닥으로부터 이물질을 제거하는 로봇 청소기는, 상기 로봇 청소기의 하부에 돌출 및 수렴이 가능하게 장착되어 회전하는 복수의 보조 청소 유닛; 상기 보조 청소 유닛의 돌출, 수렴 또는 회전 상태를 감지하는 감지부; 및 상기 감지부의 감지결과에 기초하여 상기 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하는지 여부를 판단하고, 상기 판단결과에 따라 상기 로봇 청소기의 주행을 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 감지부는, 상기 복수의 보조 청소 유닛의 돌출, 수렴 또는 회전 상태를 각각 감지하고, 상기 제어부는, 상기 복수의 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하는지 여부를 각각 판단한다.

상기 제어부는, 상기 보조 청소 유닛에 돌출, 수렴 또는 회전 동작에 대한 구동 명령을 전송한 이후에 상기 감지부로부터 전송받은 감지 결과가 상기 구동 명령에 대응되는지 여부를 판단한다.

상기 제어부는, 상기 감지부의 감지 결과가 상기 구동 명령에 대응되지 않는 경우, 상기 감지부의 감지 결과가 상기 구동 명령에 대응되거나, 상기 보조 청소 유닛으로의 구동 명령 전송 및 상기 감지부로부터 감지결과 수신이 일정 횟수에 도달할 때까지 상기 판단을 반복하고, 상기 판단을 일정 횟수로 반복하여도 상기 감지부의 감지 결과가 상기 구동 명령에 대응되지 않는 경우에 상기 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단한다.

상기 제어부는, 상기 복수의 보조 청소 유닛 중 어느 하나가 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단한 경우, 상기 복수의 보조 청소 유닛 중 정상적으로 동작하는 보조 청소 유닛이 청소 영역 중 구석 부분과 인접하도록 상기 로봇 청소기의 주행을 제어한다.

상기 제어부는, 벽면 추종 주행을 위하여 상기 복수의 보조 청소 유닛에 구동 명령을 전송한 후, 상기 복수의 보조 청소 유닛 중 어느 하나가 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단한 경우, 상기 복수의 보조 청소 유닛 중 정상적으로 동작하는 보조 청소 유닛이 벽면과 인접하게 주행하도록 제어한다.

상기 제어부는, 지그재그 주행을 위하여 상기 복수의 보조 청소 유닛에 구동 명령을 전송한 후 상기 복수의 보조 청소 유닛 중 어느 하나가 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단한 경우, 상기 지그재그 주행 완료 후 청소가 수행되지 않은 구석 부분에 상기 복수의 보조 청수 유닛 중 정상적으로 동작하는 보조 청소 유닛이 인접하게 다시 주행하도록 제어한다.

상기 복수의 보조 청소 유닛은, 상기 로봇 청소기의 좌측에 장착되는 보조 청소 유닛 및 상기 로봇 청소기의 우측에 장착되는 보조 청소 유닛을 포함하고, 상기 제어부는, 나선형 주행을 위하여 상기 보조 청소 유닛에 구동 명령을 전송한 후 상기 보조 청소 유닛 중 좌측의 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단한 경우에는 반시계 방향으로 나선형 주행을 수행하고, 우측의 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단한 경우에는 시계 방향으로 나선형 주행을 수행하도록 제어한다.

상기 제어부는, 상기 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단한 이후에, 일정 주기마다 상기 판단을 반복하여 상기 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하는 것으로 판단되면, 상기 로봇 청소기의 주행을 원래대로 복귀시킨다.

상기 제어부가 상기 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단하면 이를 사용자에게 시각적 또는 청각적으로 알리는 알림부를 더 포함한다.

상기 감지부는, 상기 보조 청소 유닛이 돌출되었을 때 접촉되는 접촉식 센서 및 상기 보조 청소 유닛을 구동하는 구동부에 장착되는 엔코더 또는 홀 센서 중 하나 이상인 것으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 돌출 및 수렴이 가능하게 장착되는 복수의 보조 청소 유닛을 포함하는 로봇 청소기의 제어방법은, 상기 복수의 보조 청소 유닛에 돌출, 수렴 또는 회전 동작에 관한 구동 명령을 전송하고; 상기 복수의 보조 청소 유닛의 돌출, 수렴 또는 회전 상태를 각각 감지하고; 상기 감지결과에 기초하여 상기 보조 청소 유닛이 상기 구동 명령에 따라 정상적으로 동작하는지 여부를 판단하고; 상기 판단결과에 기초하여 상기 로봇 청소기의 주행을 제어한다.

상기 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하는지 여부를 판단하는 것은, 상기 감지 결과에 따른 로봇 청소기의 동작이 상기 구동 명령에 대응되는지 여부를 판단하는 것이다.

상기 감지 결과에 따른 로봇 청소기의 동작이 상기 구동 명령에 대응되지 않는 경우, 상기 감지 결과에 따른 로봇 청소기의 동작이 상기 구동 명령에 대응되거나, 상기 보조 청소 유닛으로의 구동 명령 전송 및 상기 보조 청소 유닛의 상태 감지가 일정 횟수에 도달할 때까지 상기 판단을 반복하고;

상기 보조 청소 유닛으로의 구동 명령 전송 및 상기 감지부로부터 감지결과 수신을 상기 일정 횟수로 반복하여도 상기 감지 결과에 따른 로봇 청소기의 동작이 상기 구동 명령에 대응되지 않는 경우에 상기 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단하는 것이다.

상기 판단결과에 기초하여 상기 로봇 청소기의 주행을 제어하는 것은, 상기 보조 청소 유닛 중 어느 하나가 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단한 경우, 상기 보조 청소 유닛 중 정상적으로 동작하는 보조 청소 유닛이 청소 영역 중 구석 부분과 인접하도록 상기 로봇 청소기의 주행을 제어하는 것이다.

상기 구동 명령이 벽면 추종 주행을 위한 것이고, 상기 보조 청소 유닛 중 어느 하나가 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단한 경우, 상기 보조 청소 유닛 중 정상적으로 동작하는 보조 청소 유닛이 벽면과 인접하게 주행하도록 제어한다.

상기 구동 명령이 지그재그 주행을 위한 것이고, 상기 보조 청소 유닛 중 어느 하나가 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단한 경우, 상기 지그재그 주행 완료 후 청소가 수행되지 않은 구석 부분에 정상적으로 동작하는 보조 청소 유닛이 인접하게 다시 주행하도록 제어한다.

상기 복수의 보조 청소 유닛은 상기 로봇 청소기의 좌측에 장착되는 보조 청소 유닛 및 상기 로봇 청소기의 우측에 장착되는 보조 청소 유닛을 포함하고; 상기 구동 명령이 나선형 주행을 위한 것이고, 상기 보조 청소 유닛 중 좌측의 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단한 경우에는 반시계 방향으로 나선형 주행을 수행하고, 우측의 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단한 경우에는 시계 방향으로 나선형 주행을 수행하도록 제어한다.

상기 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단하고, 상기 로봇 청소기의 주행을 제어한 이후에, 일정 주기마다 상기 판단을 반복하여 상기 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하는 것으로 판단되면, 상기 로봇 청소기의 주행을 원래대로 복귀시킨다.

상기 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단하면 이를 사용자에게 시각적 또는 청각적으로 알리는 것을 더 포함한다.

상기 보조 청소 유닛의 상태를 감지하는 것은, 상기 보조 청소 유닛이 돌출되었을 때 접촉되는 접촉식 센서, 상기 보조 청소 유닛을 구동하는 구동부에 장착되는 엔코더 및 홀 센서 중 어느 하나 이상을 이용하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 로봇 청소기 및 그 제어방법에 의하면, 보조 청소 유닛의 에러를 검출하고, 상기 검출결과에 따라 로봇 청소기의 주행을 제어함으로써 보조 청소 유닛에 에러가 발생한 경우에도 구석 부분에 대한 효율적인 청소를 수행할 수 있게 된다.

또한, 보조 청소 유닛의 에러 검출 결과에 따라 로봇 청소기의 주행을 제어함에 있어서 현재의 주행상태를 고려함으로써 사용자의 원래 의도에 맞는 적절한 청소를 수행할 수 있다.

또한, 보조 청소 유닛의 에러가 검출된 이후에 주기적으로 에러 검출을 수행하여 보조 청소 유닛이 다시 정상적으로 동작하는 경우에는 로봇 청소기의 주행 모드를 원래대로 복귀시킴으로써 보조 청소 유닛의 상태 변화에 대해 신속하게 대응할 수 있다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 외관도가 도시되어 있다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 하부의 구성을 나타낸 배면도가 도시되어 있다.
도 3은 본 발명에 따른 보조 청소 유닛의 돌출 및 수렴에 관한 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 보조 청소 유닛의 돌출 및 수렴에 관한 구조 중 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 청소 툴의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보조 청소 툴의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 제어 블록도가 도시되어 있다.
도 8에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 제어부의 동작이 구체화된 제어 블록도가 도시되어 있다.
도 9a 및 도 9b에는 제3감지부(330)의 일 실시예로서 마이크로 스위치의 단면도가 도시되어 있다.
도 10에는 제3감지부(330)의 다른 실시예로서 엔코더가 장착된 구동부가 도시되어 있다.
도 11에는 제3감지부(330)의 다른 실시예로서 홀 센서가 장착된 구동부가 도시되어 있다.
도 12 및 도 13은 좌, 우 측의 보조 청소 유닛 중 하나에 에러가 발생한 경우 제어되는 벽면 추종 주행을 나타낸 도면이다.
도 14 및 도 15은 좌, 우 측의 보조 청소 유닛 중 하나에 에러가 발생한 경우 제어되는 지그재그 방식의 주행을 나타낸 도면이다.
도 16 및 도 17는 좌, 우 측의 보조 청소 유닛 중 하나에 에러가 발생한 경우 제어되는 나선형 주행을 나타낸 도면이다.
도 18에는 본 발명의 일 실시에에 따른 로봇 청소기의 보조 청소 유닛에 에러가 발생했는지 여부를 검출하는 과정을 나타낸 순서도가 도시되어 있다.
도 19에는 벽면 추종 주행 시 보조 청소 유닛에 에러가 발생한 경우의 로봇 청소기의 제어방법에 대한 순서도가 도시되어 있다.
도 20에는 지그재그 주행 시 보조 청소 유닛에 에러가 발생한 경우의 로봇 청소기의 제어방법에 대한 순서도가 도시되어 있다.
도 21에는 나선형 주행 시 보조 청소 유닛에 에러가 발생한 경우의 로봇 청소기의 제어방법에 대한 순서도가 도시되어 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 외관도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 하부의 구성을 나타낸 배면도가 도시되어 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 로봇청소기(1a)는 외관을 형성하는 본체(10)와, 바닥에 존재하는 먼지를 쓸어 흡입구로 유도하는 메인브러시 유닛(30)과, 본체(10)를 구동시키기 위한 구동 전원을 공급하는 전원부(50)와, 본체(10)를 구동시키는 구동바퀴(41, 42) 및 캐스터(43)와, 벽면 인접부와 구석부분을 청소하기 위한 보조 청소 유닛(100a, 100b)로 구성된다.

구동바퀴(41, 42)는 본체(10) 하부의 중앙 영역의 좌우 가장자리에 서로 대칭적으로 두 개가 배치된다. 청소를 수행하는 과정에서 전진, 후진 및 회전주행 등의 이동 동작이 가능하도록 한다.

주행방향을 기준으로 본체(10) 하부의 전방 가장자리에 캐스터(43)가 설치되어, 로봇 청소기(1)가 이동하는 바닥 상태에 따라 회전하는 각도가 변화함으로써 본체(10)가 안정된 자세를 유지할 수 있도록 한다. 구동바퀴(41, 42)와 캐스터(43)는 하나의 어셈블리로 구성되어 본체(10)에 착탈 가능하게 장착될 수 있다.

전원부(50)는 본체(10)와 본체(10)에 장착된 각종 부품을 구동시키기 위한 각 구동 장치와 전기적으로 연결되어 구동 전원을 공급하는 배터리를 포함한다. 배터리는 재충전이 가능한 2차 배터리로 마련되며, 본체(10)가 청소 과정을 완료하고 도킹스테이션(미도시)에 결합된 경우 도킹스테이션(미도시)으로부터 전력을 공급받아 충전된다.

메인브러시 유닛(30)은 본체(10) 하측의 중앙 영역에서 후방(R)으로 치우친 부분에 형성된 개구에 장착된다.

메인브러시 유닛(30)은 본체(10)가 놓여 있는 바닥에 쌓인 먼지 등의 이물질을 청소한다. 메인브러시 유닛(30)이 설치되는 본체(10) 하측의 개구는 먼지 유입구(33)가 된다.

메인브러시 유닛(30)은 롤러(31)와, 롤러(31)의 외부면에 박혀 있는 메인브러시(32)로 구성된다. 롤러(31)가 회전함에 따라 메인브러시(32)는 바닥에 쌓인 먼지를 휘저어 먼지 유입구(33)로 유도한다. 롤러(31)는 강체로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 메인브러시(32)는 탄성력을 가지는 다양한 재질로 형성될 수 있다.

도면에 도시되지 않았으나 먼지 유입구(33)의 내부에는 흡입력을 발생시키는 송풍장치가 마련되어, 먼지 유입구(33)로 유입된 먼지를 집진장치(55)로 이동하게 한다.

본체(10)에는 로봇 청소기(1)의 주변환경을 감지할 수 있는 감지부가 장착된다. 감지부(60)는 근접 센서 및/또는 비전 센서를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어 로봇청소기(1)가 정해진 경로 없이 임의의 방향으로 주행하는 경우 즉, 맵이 없는 청소 시스템에서 로봇청소기(1)는 근접 센서(310)를 이용하여 청소 영역을 주행하는 것이 가능하다. 반대로 로봇청소기(1)가 정해진 경로를 따라서 주행하는 경우 즉, 맵을 필요로 하는 청소 시스템에서는 로봇청소기(1)의 위치 정보를 입력받고 맵을 생성하기 위한 비전 센서(320)가 설치될 수 있고, 이 밖에 다양한 방식으로 구현될 수 있다.

디스플레이부(65)는 로봇청소기(1)의 각종 상태를 나타낼 수 있다. 예를 들면 배터리 충전 상태 또는 집진장치(55)에 먼지가 가득 찼는지 여부, 로봇 청소기(1)의 청소 모드, 휴면 모드 등을 나타낼 수 있다.

또한, 도면에는 도시되지 않았으나 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기(1)는 입력부를 구비하여 사용자로부터 주행 모드, 청소 모드 또는 전원 on/off 등의 명령을 입력받을 수 있다.

이하 도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 로봇 청소기에 포함되는 보조 청소 유닛의 구성 및 구조를 설명하도록 한다.

보조 청소 유닛은 로봇 청소기의 하부에 돌출 및 수렴이 가능한 형태로 장착된다. 보조 청소 유닛의 돌출 및 수렴이 가능하게 하는 구조는 다양한 실시예로 구현이 가능한 바, 이하 본 발명에 적용될 수 있는 두 가지 실시예를 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 보조 청소 유닛의 돌출 및 수렴에 관한 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 보조 청소 유닛(100a, 100b)은 사이드 암(102) 및 테두리 커버(103)를 포함한다.

본체(10)의 전방 일측 하부에는 사이드 암(102)이 결합되고, 그 상부에는 사이드 암(102)을 구동하는 암 모터(미도시)가 수용된다. 암 모터는 사이드 암(102)에 구동력을 전달하는 소정의 기어를 통해서 회전축(미도시)과 연결되며, 이 회전축이 사이드 암(102)의 일단에 형성된 결합홈(101)에 장착된다.

이에 따라, 암 모터가 구동되면 회전축이 회전하면서 사이드 암(102)은 결합홈(101)을 기준으로 회동하게 된다. 이 때, 사이드 암(102)이 본체(10)의 외측으로 회동하면서, 테두리 커버(103)는 본체(10)의 개구를 더 이상 덮지 않고, 본체(10)의 측면 테두리를 형성하지 않게 된다.

사이드 암(102)의 타단에는 보조 청소 툴이 결합되는 결합홈(104)이 형성된다. 그 상부에는 보조 청소 툴을 구동하는 회전 모터(미도시)가 수용되고, 회전 모터의 구동력에 의해서 보조 청소 툴이 결합홈(104)을 기준으로 회전하게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 보조 청소 유닛의 돌출 및 수렴에 관한 구조 중 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 보조 청소 유닛(100a, 100b)은 사이드 암(106), 테두리 커버(108)을 포함한다.

본체(10)의 전방 일측 하부에는 사이드 암(106)이 결합홈(105)을 통해 결합되고, 사이드 암(106)의 내부에는 사이드 암(106)의 외부로 미끄러져 연장되는 연장 암(107)이 수용된다.

연장 암(107)은 사이드 암(106)의 내부에서 사이드 암(106)의 길이 방향을 따라 전후로 이동된다. 이를 위해, 사이드 암(106)의 내부에는 레일이 형성되고, 연장 암(107)에는 가이드 고리(미도시)가 형성되어, 연장 암(107)은 레일에 고정된 채로 레일을 따라 미끄러져 이동될 수 있다. 또한, 연장 암(107)의 내부에는 연장 암(107)의 외부로 미끄러져 연장되는 다른 연장 암이 수용될 수 있다. 한편, 다른 연장 암의 이동도 동일한 방식으로 이뤄질 수 있으며, 연장 암의 수는 제한되지 않는다.

그리고, 사이드 암(106)의 상부에는 연장 암(107)을 구동하는 암 모터(미도시)가 수용된다. 암 모터는 소정의 기어를 통해서 연장 암(107)에 구동력을 전달하며, 암 모터가 구동되면 연장 암(107)이 사이드 암(106)의 외부로 미끄러져 본체(10)의 외측으로 돌출된다. 이 때, 테두리 커버(108)는 본체(10)의 개구를 더 이상 덮지 않고, 본체(10)의 측면 테두리를 형성하지 않게 된다.

그리고, 연장 암(107)의 일단에는 보조 청소 툴이 결합되는 결합홈(109)이 형성된다. 그 상부에는 보조 청소 툴을 구동하는 회전 모터(미도시)가 수용되고, 회전 모터의 구동력에 의해서 보조 청소 툴이 결합홈(109)을 기준으로 회전하게 된다.

보조 청소 유닛은 보조 청소 툴을 포함하며, 보조 청소 툴에 의해 청소를 수행하게 된다. 보조 청소 툴은 먼지 등의 이물질을 쓸어 모으거나 분산시키는 브러시를 포함할 수도 있고, 바닥을 닦아내는 걸레를 포함할 수도 있으며, 먼지 등의 이물질을 흡입하는 흡입기를 포함할 수도 있다. 다만 상기 예시들은 본 발명의 실시예 중 일부에 불과하며, 본 발명의 실시예에 적용되는 보조 청소 툴의 종류에는 제한이 없다. 보조 청소 툴은 보조적으로 청소를 수행할 수 있는 도구이면 족하다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 청소 툴(110)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 보조 청소 툴(110)의 반경 방향 외측으로 브러시 암(113)이 연장되어 형성된다. 브러시 암(113)에는 보조 브러시(112)가 결합되고, 브러시 암(113)으로부터 돌출되어 형성된 회전축(111)이 결합홈을 통해서 사이드 암(102), 또는 연장 암(106)과 결합된다. 그리고, 보조 청소 툴(110)이 회전하게 되면 보조 브러시(112)가 벽면 인접부 등에 쌓인 먼지를 본체(10)의 중앙 영역으로 쓸어 모으거나, 분산시키게 된다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보조 청소 툴의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 보조 청소 툴(110)의 반경 방향으로 걸레 홀더(116)가 형성되고, 걸레 홀더(116)에는 걸레 홀더(116)의 반경 방향으로 보조 걸레(115)가 안착된다. 걸레 홀더(116)의 중심에는 회전 모터의 구동력을 전달 받아 보조 청소 툴(110)을 회전하게 하는 회전축(114)이 돌출되어 형성되며, 이 회전축(114)이 결합홈을 통해서 사이드 암(102), 또는 연장 암(106)과 결합된다. 그리고, 보조 청소 툴(110)이 회전하게 되면 보조 걸레(115)가 벽면 인접부 등을 닦게 된다.

도 6의 실시예가 도 4의 실시예와 함께 적용되는 경우, 보조 청소 유닛(100)의 청소 동작은 보조 청소 툴(110)의 회전 뿐만 아니라 연장 암(106)의 돌출 및 수렴의 반복과 함께 이루어 질 수도 있다. 또한, 보조 청소 툴(110)이 회전하지 않고 연장 암(106)의 돌출 및 수렴의 반복만으로 청소 동작이 이루어지는 것도 가능하다.

한편, 보조 브러시(112)는 탄성이 있는 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 보조 걸레(115)는 섬유 재질 이외에도 다양한 재질로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기(1)는 본체(10)의 외측으로 돌출되는 보조 청소 유닛(100a, 100b)으로 인해 청소 영역이 넓어져, 벽면 인접부나 바닥의 구석 부분까지 청소할 수 있게 된다.

상기 도 1 내지 도 6의 실시예에서는 보조 청소 유닛(100)이 로봇 청소기(1)의 양 측부에 두 개 구비되는 것으로 하였으나, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 보조 청소 유닛(100)의 개수와 장착 위치에는 제한이 없다. 다만, 설명의 편의상 후술할 실시예에서는 보조 청소 유닛(100)이 도 1 내지 도 6의 실시예에서와 같이 로봇 청소기(1)의 양 측부에 두 개 구비되는 것으로 한다.

이하, 상술한 구성에 기초하여 본 발명의 실시예에 따른 로봇 청소기(1)의 주행 및 청소 동작에 대하여 자세히 설명하도록 한다.

이하 상술할 실시예에서, 로봇 청소기의 주행 중에는 기본적으로 메인 브러시 유닛에 의한 청소가 이루어지는 것으로 한다.

또한, 앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 적용될 수 있는 보조 청소 툴(110)은 브러시, 걸레 등 다양한 형태로 구현될 수 있으나, 이하 상술할 실시예에서는 설명의 편의상 보조 청소 툴(110)이 브러시 형태로 구현되는 것으로 한다.

도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 제어 블록도가 도시되어 있다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기(1)는 보조 청소 유닛(100)의 상태 및 로봇 청소기(1)의 주변 환경을 감지하는 감지부(300), 사용자로부터 로봇 청소기(1)의 주행 또는 청소 동작에 관한 명령을 입력 받는 입력부(70), 감지부의 감지결과 또는 입력부에 입력된 명령에 따라 로봇 청소기(1)의 주행 및 청소 동작을 제어하는 제어부(200), 로봇 청소기(1)의 청소 동작을 수행하는 메인 브러시 유닛(30)과 보조 청소 유닛(100) 및 로봇 청소기(1)의 주행을 담당하는 주행 유닛(40)을 포함한다.

감지부(300)는 청소 영역에 존재하는 장애물 등의 주변 환경 및 보조 청소 유닛(100)의 상태를 감지한다. 구체적으로는 감지부(300)는 보조 청소 툴(101)의 돌출 또는 수렴 상태, 보조 청소 툴(101)의 회전 상태를 감지한다. 감지부(300)는 보조 청소 툴(101)의 돌출 또는 수렴 상태를 감지하기 위하여 마이크로 스위치 등의 접촉식 센서 또는 암 모터의 회전수를 검출하는 엔코더, 홀 센서 등에 의해 구현될 수 있고, 보조 청소 툴(101)의 회전 상태를 감지하기 위하여 보조 청소 툴(101)을 구동하는 회전 모터의 회전수를 검출하는 엔코더, 홀 센서 등에 의해 구현될 수도 있다.

입력부(70)는 사용자로부터 로봇 청소기(1)의 청소 동작 또는 주행에 대한 명령을 입력받는다. 기본적으로 on/off 입력을 통해 청소 개시 명령 또는 청소 종료 명령을 입력할 수 있고, 주행 모드 및 청소 모드에 대한 명령을 입력할 수 있다. 입력부(70)는 로봇 청소기(1)의 본체(10)에 구비되며 버튼 방식으로 구현될 수도 있고 디스플레이부(65)에 터치패널 방식으로 구현될 수도 있다.

제어부(200)는 보조 청소 유닛(100)의 에러 검출 및 이에 따른 로봇 청소기(1)의 청소 및 주행 제어를 수행하는 바, 보조 청소 유닛(100)의 에러를 검출하는 에러 검출부(210), 로봇 청소기의 청소 동작을 위해 메인 브러시 유닛(30)과 보조 청소 유닛(100)을 제어하는 청소 제어부(220)와 로봇 청소기(100)의 주행을 위해 주행 유닛(40)을 제어하는 주행 제어부(230)를 포함한다. 제어부(200)의 구성 및 동작에 관한 자세한 설명은 후술하기로 한다.

메인 브러시 유닛(30)은 앞서 살펴본 바와 같이, 롤러(31)와, 롤러(31)의 외부면에 박혀 있는 메인브러시(32)로 구성된다. 롤러(31)가 회전함에 따라 메인브러시(32)는 바닥에 쌓인 먼지를 휘저어 먼지 유입구(33)로 유도하여 주된 청소 동작을 수행하는 바, 청소 제어부(210)가 롤러(31)를 구동시키는 구동 모터에 제어 신호를 보내면 그 제어 신호에 따라 메인 브러시가 청소 동작을 수행하게 된다.

보조 청소 유닛(100)은 메인 브러시 유닛(30)만으로는 청소가 잘 수행되지 않는 구석 부분의 청소를 수행한다. 본 발명의 실시예에서 구석 부분이라 함은 벽을 포함하는 장애물과 바닥이 접하면서 생기는 부분을 의미한다. 보조 청소 유닛(100)은 메인 브러시 유닛(30)만으로는 청소가 잘 수행되지 않는 구석 부분의 청소를 수행한다. 보조 청소 유닛(100)은 보조 청소 툴(110)의 돌출 및 수렴 동작을 담당하는 사이드 암(102, 106) 및/또는 연장 암(107), 보조 청소 툴(110)을 회전시키는 회전 모터, 사이드 암(102, 106) 및/또는 연장 암(107)을 구동하는 암 모터를 포함한다.

주행 유닛(40)은 앞서 살펴본 바와 같이 구동바퀴(41, 42), 캐스터(43) 및 이들을 구동하는 구동부를 포함하는 바, 주행 제어부(230)에서 구동부에 제어 신호를 보내 구동 바퀴(41,42)를 전방 또는 후방으로 구동시켜 로봇 청소기(1)를 전방 또는 후방으로 이동시킬 수 있다. 한편, 좌측 구동 바퀴(41,42)를 후방으로 이동시키는 동안 우측 구동 바퀴(41,42)를 전방으로 구동시켜 로봇 청소기(1)가 전방을 기준으로 좌측 방향으로 회전하도록 하고, 이와 반대로 구동시켜 로봇 청소기(1)가 전방을 기준으로 우측 방향으로 회전하도록 할 수 있다.

도 8에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 제어부(200)의 동작이 구체화된 제어 블록도가 도시되어 있다.

앞서 설명한 입력부(70), 메인 브러시 유닛(30), 보조 청소 유닛(100) 및 주행 유닛(40)에 대한 설명은 생략하도록 한다.

감지부(300)는 장애물을 감지하는 제1감지부(310), 청소 영역의 환경을 촬상하기 위한 제2감지부(320) 및 보조 청소 유닛(100)의 상태를 감지하는 제3감지부(330)를 포함한다.

제1감지부(310)는 로봇 청소기(1)의 이동 중에 근접하는 장애물을 감지할 수 있다. 장애물을 감지하는 감지부(310)는 초음파 센서, 광센서 또는 근접센서를 통해 구현될 수 있다. 초음파 센서로 구현된 제1감지부(310)의 경우, 주행하는 경로에 초음파를 발신하고, 반사되는 초음파를 수신하여 장애물을 감지할 수 있다. 광센서로 구현된 제1감지부(310)의 경우, 적외선 발광소자가 적외선을 출사하고, 적외선 수광소자가 반사된 적외선을 수신하여 장애물을 감지할 수 있다. 이외에도 근접센서, 접촉센서 등이 사용되는 것도 가능하며 장애물을 감지할 수 있는 것이면 그 구성에 제한은 없다.

제2감지부(320)는 앞서 설명한 바와 같이 비젼 센서가 사용될 수 있다.

제3감지부(330)는 보조 청소 툴(110)의 돌출, 수렴 상태를 감지하고, 여기에 더하여 보조 청소 툴(110)의 회전 상태를 감지할 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 청소 툴(110)의 돌출, 수렴 및 회전 동작은 앞서 도 3 내지 도 6에서 설명한 바와 같다. 즉, 보조 청소 툴(110)의 돌출, 수렴 동작은 사이드 암(102) 또는 연장 암(107)을 구동하는 암 모터의 회전에 따라 이루어지고, 보조 청소 툴(110)의 회전은 회전 모터의 회전에 따라 이루어 진다. 이하 도 9 및 도 10을 참조하여 제3감지부(330)가 보조 청소 유닛(100)의 상태를 감지하는 동작에 대하여 자세히 설명한다.

도 9에 제3감지부(330)의 일 실시예로서 마이크로 스위치(330a)의 단면도가 도시되어 있다.

마이크로 스위치(330a)는 약한 힘으로 비교적 큰 전류를 개폐할 수 있는 초소형 스위치로서 미소한 간격의 고정접점 사이의 가동접점이 스냅 스프링의 작용으로 순간적으로 바뀌는 구조로 되어 있다.

도 9a를 참조하면, 마이크로 스위치(330a)는 미소간격을 갖는 두 개의 고정접점(335,336)과 그 사이에서 상하로 움직이는 가동접점(334), 액추에이터를 구비하여 소형으로 만들어진 스위치(331), 스위치의 on/off에 따라 움직이는 스냅스프링(333) 및 이들을 감싸는 케이스(332)를 포함한다.

도 9b를 참조하면, 위쪽의 고정접점(335)에 접촉하는 스냅스프링(333)에 가해지는 압력이 스냅스프링(333)의 힘보다 커지면 가동접점(334)은 아래쪽의 고정접점(336)으로 이동하여 접촉되고, 압력이 일정값 이하가 되면 스냅스프링(333)이 위쪽으로 반전된다. 이동시간은 5ms 이내이며 전류 용량은 5~30 A인 것이 일반적이나 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.

보조 청소 툴(110)이 완전히 돌출되었을 때 스위치(331)와 접촉하고, 돌출되지 않았을 때는 스위치(331)와 접촉하지 않는 위치에 마이크로 스위치(330a)를 장착하면 보조 청소 툴(110)의 돌출, 수렴에 따라 마이크로 스위치가 on/off 되면서 보조 청소 툴(110)의 돌출, 수렴 여부를 감지할 수 있다.

도 10에는 제3감지부(330)의 다른 실시예로서 엔코더(330b)가 장착된 회전 모터가 도시되어 있다.

보조 청소 유닛(100)의 구동부(120)는 사이드 암(102) 또는 연장 암(107)을 구동하는 암 모터 및 보조 청소 툴(110)을 구동하는 회전 모터를 포함하는 바, 본 발명의 일 실시예에서는 엔코더(330b)가 암 모터 및 회전 모터에 모두 장착될 수도 있고, 둘 중 하나에만 장착될 수도 있다.

엔코더(330b)는 모터의 회전수 또는 위치를 검출할 수 있는 일종의 센서로서, 발광부와 수광부를 포함하고 도 10에 도시된 바와 같이 구동부(120)의 외주면 일 측에 장착된다. 그리고 구동부(120)의 모터축에는 광을 차단시키거나 통과시키기 위한 복수 개의 슬릿이 형성된 회전판(350)이 설치되고, 엔코더(330b)는 회전판(350)에 형성된 슬릿에 의해 on/off 되어 모터의 회전을 감지한다.

도 11에는 제3감지부(330)의 다른 실시예로서 홀 센서(330c)가 장착된 구동부(120)가 도시되어 있다.

구동부(120)의 모터축에는 회전하는 자석판(340)이 설치되고, 암 모터 또는 회전 모터인 구동부(120)의 외주면 일 측에 회전하는 자석판(340)의 위치를 검출하여 구동부(120)의 회전을 감지하는 홀 센서(330c)가 장착된다.

자석판(340)은 2극의 영구자석이 복수 개 착장된 구조를 사용할 수 있으며, 홀 센서(330c)는 120도 또는 90도의 위상차를 가지고 복수 개 설치할 수있다.

도 10 및 도 11의 구동부(120)가 사이드 암(102) 또는 연장 암(107)을 구동하는 암 모터인 경우에는 엔코더(330b), 홀 센서(330c) 등의 제3감지부(330)에 의해 암 모터의 회전수를 검출할 수 있으며, 암 모터의 회전이 정상적인 경우에는 사이드 암(102) 또는 연장 암(107)의 돌출, 수렴 동작, 즉 보조 청소 툴(110)의 돌출, 수렴 동작이 정상적으로 이루어지고 있는 것으로 볼 수 있다.

도 10 및 도 11의 구동부(120)가 보조 청소 툴(110)을 구동하는 회전 모터인 경우에는 엔코더(330b), 홀 센서(330c) 등의 제3감지부(330)에 의해 회전 모터의 회전수를 검출할 수 있으며, 회전 모터의 회전이 정상적인 경우에는 보조 청소 툴(110)의 회전이 정상적으로 이루어지고 있는 것으로 볼 수 있다. 제3감지부(330)의 감지 결과에 따라 에러를 검출하는 동작에 대해서는 이하에서 더 자세히 설명하도록 한다.

다시 도 8을 참조하면, 에러 검출부(210)는 제3감지부(330)의 감지결과에 기초하여 보조 청소 유닛(100)에 에러가 발생했는지 여부를 판단한다. 청소 제어부(220)가 보조 청소 유닛(100)에 돌출 명령을 전송하였으나 제3감지부(330)의 감지 결과가 보조 청소 툴(110)이 돌출되지 않았음을 나타내는 경우 에러 검출부(210)는 보조 청소 유닛(100)에 에러가 발생한 것으로 판단한다.

또는, 보조 청소 툴(110)이 청소 제어부(220)의 돌출 명령에 따라 정상적으로 돌출되었더라도, 감지부(300)의 감지 결과 보조 청소 툴(110)이 청소 제어부(220)의 회전 명령에 따라 정상적으로 회전하지 않는 경우에도 에러가 발생한 것으로 판단할 수 있다.

구체적으로 보조 청소 툴(110)의 돌출, 수렴을 감지하기 위하여 제3감지부(330)로 마이크로 스위치(330a)를 사용하는 경우에는 청소 제어부(220)에서 돌출 명령을 전송한 이후에 마이크로 스위치가 on되지 않는 경우 보조 청소 툴(110)이 정상적으로 돌출되지 않은 것으로 판단한다.

또한, 보조 청소 툴(110)의 돌출, 수렴을 감지하기 위하여 제3감지부(330)로 엔코더(330b)를 사용하는 경우에는 청소 제어부(220)에서 암 모터에 전송한 PWM 신호와 엔코더(330b)의 출력을 비교하여 일정 기준값 이상 차이가 나면 보조 청소 툴(110)이 정상적으로 돌출되지 않은 것으로 판단한다.

또한, 보조 청소 툴(110)이 정상적으로 돌출되었더라도, 보조 청소 툴(110)이 정상적으로 회전하는지 여부를 감지하기 위하여 제3감지부(330)로 회전 모터에 장착되는 엔코더(330b) 또는 홀 센서(330c)를 추가적으로 더 사용하는 경우에는 청소 제어부(220)에서 회전 모터에 전송한 PWM 신호와 엔코더(330b) 또는 홀 센서(330c)의 출력을 비교하거나 미리 설정된 기준 파형과 엔코더(330b) 또는 홀 센서(330c)의 출력을 비교하는 등의 방법으로 보조 청소 툴(110)이 정상적으로 회전하는지 여부를 판단할 수 있다.

앞서 도 1 내지 도 6에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기(1)는 앞쪽의 좌, 우 양측에 보조 청소 유닛(100a,100b)이 각각 설치되는 바, 에러의 검출도 좌측의 보조 청소 유닛(100b), 우측의 보조 청소 유닛(100a) 각각에 대해 이루어지는 것으로 할 수 있다.

그러나, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 보조 청소 유닛(100)의 개수 및 위치에는 제한이 없고, 메인 브러시 유닛(30)에 의해 청소가 충분히 이루어지지 않는 부분을 청소하기에 적절한 개수 및 위치가 적용될 수 있다. 다만, 설명의 편의상 후술할 실시예에서는 보조 청소 유닛(100)이 로봇 청소기(1)의 앞쪽 좌, 우 양측에 2개 설치되는 것으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기(1)는 에러의 검출을 더 정확하게 하기 위하여 상기 과정을 일정 횟수 반복할 수 있다. 예를 들어, 상기 과정을 4회 반복하는 것으로 설정된 경우 청소 제어부(220)에서 보조 청소 유닛(100)에 돌출 명령을 전송하였으나, 제3감지부(330)의 감지 결과가 보조 청소 툴(110)이 정상적으로 돌출되지 않았음을 나타내면 보조 청소 유닛(100)에 다시 돌출 명령을 전송한다. 그리고 제3감지부(330)의 감지 결과가 보조 청소 툴(110)이 정상적으로 돌출되지 않았음을 나타내면 다시 돌출 명령을 전송하고, 이 과정을 4회 반복하여도 보조 청소 툴(110)이 정상적으로 돌출되지 않으면 보조 청소 유닛(100)에 에러가 발생한 것으로 판단한다. 그러나 상기 과정을 4회 반복하기 이전에 보조 청소 툴(110)이 정상적으로 돌출되면 에러 검출을 중단하고 원래 수행하려던 청소 및 주행을 시작한다.

청소 제어부(220)는 감지부(300)의 감지 결과, 에러 검출부(210)의 검출결과 또는 입력부(70)를 통해 입력된 사용자의 명령에 기초하여 메인 브러시 유닛(30) 및 보조 청소 유닛(100)을 제어한다. 구체적으로는 원하는 동작에 대응하는 PWM 신호를 생성하여 메인 브러시 유닛(30)과 보조 청소 유닛(100)을 구동하는 각종 모터에 전송함으로써 메인 브러시 유닛(30)과 보조 청소 유닛(100)의 동작을 제어할 수 있다.

주행 제어부(230) 역시 감지부(300)의 감지 결과, 에러 검출부(210)의 검출결과 또는 입력부(70)를 통해 입력된 사용자의 명령에 기초하여 주행 유닛(40)을 제어하여 로봇 청소기(1)의 주행 경로 및 주행 속도를 제어한다.

이하 주행 제어부(230)가 에러 검출부(210)의 검출 결과에 따라 로봇 청소기(1)의 주행을 제어하는 동작에 대해서 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기(1)는 에러 검출부(210)에서 보조 청소 유닛(100)이 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단하면, 보조 청소 유닛(100) 없이도 효율적인 청소를 수행할 수 있도록 현재의 주행모드에 맞게 적절한 주행 제어를 수행한다. 구체적으로는, 좌,우측의 보조 청소 유닛(100a,100b) 중 어느 하나에 에러가 발생한 경우 에러가 발생하지 않은 보조 청소 유닛이 벽면 또는 구석 부분과 인접하도록 로봇 청소기(1)의 주행을 제어한다.

이하, 도 12 내지 도 17을 참조하여 구체적인 주행 제어에 관하여 설명하도록 한다.

도 12 및 도 13은 좌, 우 측의 보조 청소 유닛(100) 중 하나에 에러가 발생한 경우 제어되는 벽면 추종 주행을 나타낸 도면이다.

벽면 추종 주행을 위하여 보조 청소 유닛(100)에 돌출 명령을 전송한 후 에러 검출부(210)에서 하나의 보조 청소 유닛(100)에 에러가 발생한 것을 검출한 경우, 주행 제어부(230)는 에러가 발생하지 않은 보조 청소 유닛(100)이 벽면과 인접하게 주행하도록 주행 유닛(40)을 제어한다.

참고로, 이하 실시예에서 언급될 청소 영역의 상,하,좌,우는 청소 영역을 위에서 내려다 봤을 때를 기준으로 하는 것으로 한다.

도 12를 참조하면, 우측의 보조 청소 유닛(100a)은 정상적으로 동작하고 좌측의 보조 청소 유닛(100b)은 에러가 발생한 경우, 우측의 보조 청소 유닛(100a)이 벽면과 인접하게 되도록 반시계 방향으로 벽면 추종 주행을 한다.

도 13을 참조하면, 좌측의 보조 청소 유닛(100b)은 정상적으로 동작하고 우측의 보조 청소 유닛(100a)은 에러가 발생한 경우에는, 좌측의 보조 청소 유닛(100b)이 벽면과 인접하게 되도록 시계 방향으로 벽면 추종 주행을 한다.

에러가 발생하여 돌출되지 않았거나 돌출되었어도 정상적으로 회전하지 않는 보조 청소 유닛이 벽면과 인접하게 주행을 하게 되면 벽면과 바닥이 접하는 구석 부분에 대한 청소가 제대로 수행되지 않게 되어 청소의 효율성이 떨어지게 된다. 그러나 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 정상적으로 동작하는 보조 청소 유닛이 벽면과 인접하게 되도록 로봇 청소기(1)의 주행을 제어하면 보조 청소 유닛에 에러가 발생한 경우에도 효율적인 벽면 추종 방식의 청소를 수행할 수 있게 된다.

도 14 및 도 15은 좌, 우 측의 보조 청소 유닛(100a,100b) 중 하나에 에러가 발생한 경우 제어되는 지그재그 방식의 주행을 나타낸 도면이다.

도 14을 참조하면, 우측의 보조 청소 유닛(100a)은 정상적으로 동작하고 좌측의 보조 청소 유닛(100b)은 에러가 발생한 경우, 지그재그 주행의 첫 단계인 아래에서 위로 벽을 추종하여 올라가는 주행을 우측에서 시작하도록 한다. 좌측의 보조 청소 유닛(100b)에 에러가 발생한 상태에서 좌측에서 벽을 추종하여 올라가면 좌측의 구석 부분은 제대로 청소가 수행되지 않게 된다.

도 14에 도시된 바와 같이, 좌측에서 시작하여 지그재그 방식의 주행을 완료한 경우, 아래쪽에 보조 청소 유닛이 닿지 않아 청소가 완료되지 않은 영역이 생긴다. 따라서 지그재그 방식의 주행이 완료되면 청소 영역 중 아래쪽 벽면에 대한 벽면 추종 주행을 좌측에서 우측으로 수행하게 하여 청소가 완료되지 않은 영역까지 모두 청소를 수행할 수 있도록 한다.

도 15를 참조하면, 좌측의 보조 청소 유닛(100b)은 정상적으로 동작하고 우측의 보조 청소 유닛(100a)은 에러가 발생한 경우, 도 14에서와 반대로 아래에서 위로 벽을 추종하여 올라가는 주행을 좌측에서 시작하도록 한다. 그리고 아래쪽에 보조 청소 유닛이 닿지 않아 청소가 완료되지 않은 영역에 대해서는 지그재그 방식의 주행 완료 후 우측에서 좌측으로 아래쪽 벽면을 추종하여 주행하도록 함으로써 청소를 완료한다.

도 16 및 도 17은 좌, 우 측의 보조 청소 유닛(100) 중 하나에 에러가 발생한 경우 제어되는 나선형 주행을 나타낸 도면이다.

도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 청소 영역의 외곽부를 따라 한 바퀴 돌고 그 주행 영역을 청소 영역의 내부로 좁혀 나가는 나선형 주행은 청소 영역을 세밀하게 청소할 수 있는 주행 모드이다. 그러나 나선형 주행에 있어서도 에러가 발생한 보조 청소 유닛이 벽면과 접하게 주행하는 경우에는 구석 부분에 대한 청소가 제대로 이루어지지 않게 되므로 이에 대한 제어가 필요하다.

도 16을 참조하면, 우측의 보조 청소 유닛(100a)은 정상적으로 동작하고 좌측의 보조 청소 유닛(100b)은 에러가 발생한 경우, 우측 보조 청소 유닛(100a)이 벽면과 인접하도록 로봇 청소기(1)가 반시계 방향으로 나선형 주행을 하게 한다.

우측 보조 청소 유닛(100a)이 정상적으로 동작하는 로봇 청소기(1)가 반시계 방향으로 나선형 주행을 하는 경우, 도 16에 도시된 바와 같이 청소 영역 내의 구석 부분에 대한 청소가 모두 완료될 수 있다.

도 17을 참조하면, 좌측의 보조 청소 유닛(100b)은 정상적으로 동작하고 좌측의 보조 청소 유닛(100a)은 에러가 발생한 경우에는, 도 16과 반대로 좌측 보조 청소 유닛(100b)이 벽면과 인접하도록 로봇 청소기(1)가 시계 방향으로 나선형 주행을 하게 한다.

좌측 보조 청소 유닛(100b)이 정상적으로 동작하는 로봇 청소기(1)가 시계 방향으로 나선형 주행을 하는 경우, 도 17에 도시된 바와 같이 청소 영역 내의 구석 부분에 대한 청소가 모두 완료될 수 있다.

상술한 실시예는 보조 청소 유닛(100a,100b) 중 어느 하나는 정상적으로 동작하고, 나머지 하나에만 에러가 발생한 경우에 관한 것이다. 좌,우 측의 보조 청소 유닛(100a,100b)에 모두 에러가 발생한 경우에는 원래 의도했던 주행을 그대로 수행하는 것으로 한다.

도 12 내지 도 17에 나타난 주행 제어는 본 발명의 실시예 중 일부에 불과하고, 보조 청소 유닛(100)의 에러를 검출하여 에러가 발생하지 않은 보조 청소 유닛이 구석 부분과 인접하도록 로봇 청소기의 주행을 제어하는 것이면 모두 본 발명의 실시예에 해당할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에서는 보조 청소 유닛(100)에 에러가 발생한 경우 청소 제어부(220)가 보조 청소 툴(110)을 돌출시키지 않고, 원래 의도했던 주행을 하도록 할 수 있다. 보조 청소 툴(110)이 돌출은 되나 회전이 되지 않는 경우에 이를 수렴시키는 것으로 하거나, 두 개의 보조 청소 툴(110) 중 어느 하나에 에러가 발생한 경우 두 보조 청소 툴(110)을 모두 돌출시키지 않는 것으로 할 수 있다. 또는, 사용자가 입력부(70)를 통해 보조 청소 툴(110)을 수렴시키도록 구동 명령을 입력할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기(1)는 보조 청소 유닛(100)에 에러가 발생한 것으로 판단한 이후에 주기적으로 보조 청소 유닛(100)의 상태를 확인함으로써, 보조 청소 유닛(100)이 정상적으로 동작하는 경우에는 원래의 주행 모드로 복귀한다.

이를 위해, 제어부(200)의 에러 검출부(210)는 보조 청소 유닛(100) 중 어느 하나의 에러를 검출한 이후에 미리 설정된 일정 주기마다 에러 검출 동작을 반복 수행하고, 그 결과 에러가 검출됐던 보조 청소 유닛(100)이 다시 정상 동작하는 것으로 판단된 경우에는 원래의 주행 모드로 복귀시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기(1)는 보조 청소 유닛(100)에 에러가 발생한 것으로 판단한 경우, 이를 사용자에게 알리는 기능을 더 구비할 수 있다. 보조 청소 유닛(100)에 에러가 발생했음을 디스플레이부(65)에 시각적으로 표시할 수도 있고, 음성을 출력하여 청각적으로 알릴 수도 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 제어방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 18에는 본 발명의 일 실시에에 따른 로봇 청소기(1)의 보조 청소 유닛(100)에 에러가 발생했는지 여부를 검출하는 과정을 나타낸 순서도가 도시되어 있다.

도 18을 참조하면, 먼저 청소 제어부(220)가 설정된 청소 동작을 수행하기 위해 보조 청소 유닛(100)에 돌출 명령을 전송한다(511). 앞서 설명한 바와 같이, 보조 청소 유닛(100)에 대한 돌출 명령은 암 모터에 대한 PWM 신호일 수 있다.

그리고, 제3감지부(330)에서 보조 청소 툴(110)의 돌출 상태를 감지한다. 보조 청소 툴(110)의 돌출 상태를 감지하는 것은, 마이크로 스위치(330a)의 on/off 여부에 따라 보조 청소 유닛(100)과 마이크로 스위치가 접촉했는지 여부를 판단하는 것 또는 암 모터에 장착된 엔코더(330b)의 출력 신호와 청소 제어부(220)에서 암 모터에 전송한 PWM을 비교하여 양자 간에 차이가 있는지 여부를 판단하는 것일 수 있다.

감지결과, 보조 청소 툴(110)이 정상적으로 돌출되지 않은 경우, 보조 청소 유닛(100)에 에러가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 그러나 본 발명의 일 실시예에서는 더 정확한 에러 검출을 위하여 상기 동작을 일정 횟수로 반복할 수 있다.

따라서, 보조 청소 툴(110)이 정상적으로 돌출되지 않은 경우, 돌출 명령 및 정상적으로 돌출되었는지 여부의 판단을 반복하고 그 과정이 일정 횟수에 도달하면 보조 청소 유닛(100)에 에러가 발생한 것으로 판단한다.

보조 청소 툴(110)이 정상적으로 돌출되는 경우에는 보조 청소 유닛(100)에 에러가 발생하지 않은 것으로 판단한다.

앞서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어 방법은 상술한 에러 검출을 좌측의 보조 청소 유닛(100b) 및 우측의 보조 청소 유닛(100a) 각각에 대하여 수행한다.

도 18에서는 보조 청소 툴(110)의 돌출 동작에 대해서만 에러 발생 여부를 판단하였으나, 보조 청소 툴(110)이 정상적으로 돌출한 경우라도 정상적으로 회전하지 않으면 에러가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 보조 청소 툴(110)이 정상적으로 회전하는지 여부는 앞서 언급한 바와 같이, 회전 모터에 전송한 PWM과 회전 모터에 장착된 엔코더(330b) 또는 홀 센서(330c)의 신호를 비교함으로써 판단할 수 있다.

도 19에는 벽면 추종 주행 시 보조 청소 유닛(100)에 에러가 발생한 경우의 로봇 청소기(1)의 제어방법에 대한 순서도가 도시되어 있다.

도 16을 참조하면, 먼저 벽면 추종 주행을 위하여 보조 청소 유닛(100)에 돌출 명령을 전송한다. 그 이후의 에러 검출 과정은 앞서 살펴본 도 15에서와 같다.

도 18의 과정을 거쳐 보조 청소 유닛(100)의 에러가 검출되고, 에러가 검출된 보조 청소 유닛(100)이 좌측 보조 청소 유닛(100b)인 경우에는 우측 보조 청소 유닛(100a)을 벽면과 인접하게 하기 위하여 로봇 청소기(1)가 반시계 방향으로 벽면을 추종하도록 제어한다.

에러가 검출되지 않은 경우에는 정상 주행 모드로 주행시킨다. 여기서, 정상 주행 모드란 로봇 청소기(1)가 원래 수행하고자 했던 주행 모드를 의미한다.

에러가 검출된 보조 청소 유닛(100)이 우측 보조 청소 유닛(100a)인 경우에는 좌측 보조 청소 유닛(100b)을 벽면과 인접하게 하기 위하여 로봇 청소기(1)가 시계 방향으로 벽면을 추종하도록 제어한다.

좌,우측의 보조 청소 유닛(100a,100b)에 모두 에러가 발생한 경우에는 정상 주행 모드로 주행하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

그리고, 일정 주기가 경과하면 보조 청소 유닛(100)의 에러 검출을 다시 수행한다. 검출 결과, 보조 청소 툴(110)이 정상적으로 돌출되어 에러가 발생하지 않는 것으로 판단되면 정상 주행 모드로 복귀시킨다.

도 20에는 지그재그 주행 시 보조 청소 유닛(100)에 에러가 발생한 경우의 로봇 청소기(1)의 제어방법에 대한 순서도가 도시되어 있다.

도 20을 참조하면, 먼저 지그재그 주행을 위해 보조 청소 유닛(100)에 돌출 명령을 전송하고(711), 도 18에 도시된 과정에 따라 보조 청소 유닛에 에러가 발생했는지 여부를 판단한 결과, 에러가 검출되었고(712의 예) 에러가 검출된 보조 청소 유닛이 좌측 보조 청소 유닛(100b)이면(713의 예) 하단의 벽면을 제외한 나머지 벽면의 구석부분에 대한 청소가 모두 이루어질 수 있도록 청소 영역의 우측 하단에서부터 벽면 추종 주행하도록 제어한다(714).

지그재그 주행이 완료되면, 청소가 완료되지 않은 부분에 대한 청소를 수행하기 위하여 좌측에서 우측으로 청소영역 하단의 벽면을 추종하여 주행하도록 제어한다.

반대로, 에러가 검출된 보조 청소 유닛이 우측 보조 청소 유닛(100a)이면(713의 아니오), 청소 영역의 좌측 하단에서부터 벽면 추종 주행하도록 제어하고(715), 지그재그 주행이 완료되면 우측에서 좌측으로 청소 영역 하단의 벽면을 추종하여 주행하도록 제어(717)함으로써 청소가 완료되지 않은 부분에 대한 청소를 수행한다.

도 21에는 나선형 주행 시 보조 청소 유닛에 에러가 발생한 경우의 로봇 청소기의 제어방법에 대한 순서도가 도시되어 있다.

도 21을 참조하면, 먼저 나선형 주행을 위해 보조 청소 유닛에 돌출 명령을 전송하고(811), 도 18에 도시된 과정에 따라 보조 청소 유닛에 에러가 발생했는지 여부를 판단한 결과, 에러가 검출되었고(812의 예), 에러가 검출된 보조 청소 유닛이 좌측 보조 청소 유닛(100b)인 경우에는(813의 예) 로봇 청소기(1)가 반시계 방향으로 나선형 주행하도록 제어한다(814).

에러가 검출되지 않은 경우에는(812의 아니오) 정상 주행 모드로 주행한다. 앞서 언급한 바와 같이, 정상 주행 모드란 로봇 청소기가 원래 수행하고자 했던 주행 모드를 의미한다.

에러가 검출된 보조 청소 유닛이 우측 보조 청소 유닛(100a)이면(813의 아니오) 시계 방향으로 나선형 주행하도록 제어한다(815).

상술한 방법에 따르면, 나선형 주행을 수행하면서 청소 영역의 외곽부에 존재하는 벽면의 구석 부분에 대한 청소를 빠짐없이 수행할 수 있게 된다.

도 20 및 도 21에는 도시하지 않았으나 도 19에서 설명한 벽면 추종 주행과 마찬가지로, 지그재그 주행 및 나선형 주행 시에도 일정 주기마다 에러 검출을 반복하여 보조 청소 유닛이 다시 정상적으로 동작하는 경우에는 다시 정상 주행 모드로 복귀시킬 수 있다.

지금까지 상술한 실시예의 도면에서는 보조 청소 툴(110)이 브러시 형태로 구현되는 것으로 하였으나, 본 발명의 실시예에서 보조 청소 툴(110)의 종류나 청소 방법에는 제한이 없으며 다양한 실시예가 적용될 수 있다.

100: 보조 청소 유닛
200 : 제어부
210 : 에러 검출부, 220: 청소 제어부, 230: 주행 제어부
300 : 감지부
310 : 제1감지부, 320: 제2감지부, 330: 제3감지부

Claims (21)

1. 바닥을 주행하며 상기 바닥으로부터 이물질을 제거하는 로봇 청소기에 있어서,
   상기 로봇 청소기의 하부에 돌출 및 수렴이 가능하게 장착되어 회전하는 복수의 보조 청소 유닛;
   상기 복수의 보조 청소 유닛의 돌출, 수렴 또는 회전 상태를 감지하는 감지부; 및
   상기 감지부의 감지결과에 기초하여 상기 복수의 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하는지 여부를 각각 판단하고, 상기 판단결과에 따라 상기 로봇 청소기의 주행을 제어하는 제어부를 포함하되,
   상기 제어부는,
   상기 복수의 보조 청소 유닛 중 어느 하나가 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단한 경우, 상기 복수의 보조 청소 유닛 중 정상적으로 동작하는 보조 청소 유닛이 청소 영역 중 구석 부분과 인접하도록 상기 로봇 청소기의 주행을 제어하는 로봇 청소기.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 보조 청소 유닛에 돌출, 수렴 또는 회전 동작에 대한 구동 명령을 전송한 이후에 상기 감지부로부터 전송받은 감지 결과가 상기 구동 명령에 대응되는지 여부를 판단하는 로봇 청소기.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 감지부의 감지 결과가 상기 구동 명령에 대응되지 않는 경우, 상기 감지부의 감지 결과가 상기 구동 명령에 대응되거나, 상기 보조 청소 유닛으로의 구동 명령 전송 및 상기 감지부로부터 감지결과 수신이 일정 횟수에 도달할 때까지 상기 판단을 반복하고,
   상기 판단을 일정 횟수로 반복하여도 상기 감지부의 감지 결과가 상기 구동 명령에 대응되지 않는 경우에 상기 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단하는 로봇 청소기.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   벽면 추종 주행을 위하여 상기 복수의 보조 청소 유닛에 구동 명령을 전송한 후, 상기 복수의 보조 청소 유닛 중 어느 하나가 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단한 경우, 상기 복수의 보조 청소 유닛 중 정상적으로 동작하는 보조 청소 유닛이 벽면과 인접하게 주행하도록 제어하는 로봇 청소기.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   지그재그 주행을 위하여 상기 복수의 보조 청소 유닛에 구동 명령을 전송한 후 상기 복수의 보조 청소 유닛 중 어느 하나가 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단한 경우, 상기 지그재그 주행 완료 후 청소가 수행되지 않은 구석 부분에 상기 복수의 보조 청수 유닛 중 정상적으로 동작하는 보조 청소 유닛이 인접하게 다시 주행하도록 제어하는 로봇 청소기.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 보조 청소 유닛은,
   상기 로봇 청소기의 좌측에 장착되는 보조 청소 유닛 및 상기 로봇 청소기의 우측에 장착되는 보조 청소 유닛을 포함하고;
   상기 제어부는,
   나선형 주행을 위하여 상기 복수의 보조 청소 유닛에 구동 명령을 전송한 후 상기 복수의 보조 청소 유닛 중 좌측의 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단한 경우에는 반시계 방향으로 나선형 주행을 수행하고, 우측의 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단한 경우에는 시계 방향으로 나선형 주행을 수행하도록 제어하는 로봇 청소기.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단한 이후에, 일정 주기마다 상기 판단을 반복하여 상기 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하는 것으로 판단되면, 상기 로봇 청소기의 주행을 원래대로 복귀시키는 로봇 청소기.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단하면 이를 사용자에게 시각적 또는 청각적으로 알리는 알림부를 더 포함하는 로봇 청소기.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 보조 청소 유닛이 돌출되었을 때 접촉되는 접촉식 센서 및 상기 보조 청소 유닛을 구동하는 구동부에 장착되는 엔코더 또는 홀 센서 중 하나 이상인 것으로 하는 로봇 청소기.
12. 돌출 및 수렴이 가능하게 장착되는 복수의 보조 청소 유닛을 포함하는 로봇 청소기의 제어방법에 있어서,
    상기 복수의 보조 청소 유닛에 돌출, 수렴 또는 회전 동작에 관한 구동 명령을 전송하고;
    상기 복수의 보조 청소 유닛의 돌출, 수렴 또는 회전 상태를 각각 감지하고;
    상기 감지결과에 기초하여 상기 복수의 보조 청소 유닛이 상기 구동 명령에 따라 정상적으로 동작하는지 여부를 각각 판단하고;
    상기 판단결과에 기초하여 상기 로봇 청소기의 주행을 제어하되,
    상기 판단결과에 기초하여 상기 로봇 청소기의 주행을 제어하는 것은,
    상기 복수의 보조 청소 유닛 중 어느 하나가 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단한 경우, 상기 복수의 보조 청소 유닛 중 정상적으로 동작하는 보조 청소 유닛이 청소 영역 중 구석 부분과 인접하도록 상기 로봇 청소기의 주행을 제어하는 것인 로봇 청소기의 제어방법.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하는지 여부를 판단하는 것은,
    상기 감지 결과에 따른 로봇 청소기의 동작이 상기 구동 명령에 대응되는지 여부를 판단하는 것인 로봇 청소기의 제어방법.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 감지 결과에 따른 로봇 청소기의 동작이 상기 구동 명령에 대응되지 않는 경우, 상기 감지 결과에 따른 로봇 청소기의 동작이 상기 구동 명령에 대응되거나, 상기 보조 청소 유닛으로의 구동 명령 전송 및 상기 보조 청소 유닛의 상태 감지가 일정 횟수에 도달할 때까지 상기 판단을 반복하고;
    상기 보조 청소 유닛으로의 구동 명령 전송 및 복수의 보조 청소 유닛의 돌출, 수렴 또는 회전 상태를 각각 감지하는 감지부로부터 감지결과 수신을 상기 일정 횟수로 반복하여도 상기 감지 결과에 따른 로봇 청소기의 동작이 상기 구동 명령에 대응되지 않는 경우에 상기 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단하는 로봇 청소기의 제어방법.
15. 삭제
16. 제 14 항에 있어서,
    상기 구동 명령이 벽면 추종 주행을 위한 것이고, 상기 복수의 보조 청소 유닛 중 어느 하나가 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단한 경우,
    상기 복수의 보조 청소 유닛 중 정상적으로 동작하는 보조 청소 유닛이 벽면과 인접하게 주행하도록 제어하는 로봇 청소기의 제어방법.
17. 제 14 항에 있어서,
    상기 구동 명령이 지그재그 주행을 위한 것이고, 상기 복수의 보조 청소 유닛 중 어느 하나가 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단한 경우,
    상기 지그재그 주행 완료 후 청소가 수행되지 않은 구석 부분에 상기 복수의 보조 청소 유닛 중 정상적으로 동작하는 보조 청소 유닛이 인접하게 다시 주행하도록 제어하는 로봇 청소기의 제어방법.
18. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 보조 청소 유닛은 상기 로봇 청소기의 좌측에 장착되는 보조 청소 유닛 및 상기 로봇 청소기의 우측에 장착되는 보조 청소 유닛을 포함하고;
    상기 구동 명령이 나선형 주행을 위한 것이고, 상기 좌측의 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단한 경우에는 반시계 방향으로 나선형 주행을 수행하고, 상기 우측의 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단한 경우에는 시계 방향으로 나선형 주행을 수행하도록 제어하는 로봇 청소기의 제어방법.
19. 제 12 항에 있어서,
    상기 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단하고, 상기 로봇 청소기의 주행을 제어한 이후에, 일정 주기마다 상기 판단을 반복하여 상기 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하는 것으로 판단되면, 상기 로봇 청소기의 주행을 원래대로 복귀시키는 것을 더 포함하는 로봇 청소기의 제어방법.
20. 제 12 항에 있어서,
    상기 보조 청소 유닛이 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단하면 이를 사용자에게 시각적 또는 청각적으로 알리는 것을 더 포함하는 로봇 청소기의 제어방법.
21. 제 12 항에 있어서,
    상기 보조 청소 유닛의 상태를 감지하는 것은,
    상기 보조 청소 유닛이 돌출되었을 때 접촉되는 접촉식 센서, 상기 보조 청소 유닛을 구동하는 구동부에 장착되는 엔코더 및 홀 센서 중 어느 하나 이상을 이용하는 것인 로봇 청소기의 제어방법..

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