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KR102124235B1 - 주변 기록 기능을 갖는 로봇 청소 디바이스 - Google Patents

주변 기록 기능을 갖는 로봇 청소 디바이스 Download PDF

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KR102124235B1
KR102124235B1 KR1020167017564A KR20167017564A KR102124235B1 KR 102124235 B1 KR102124235 B1 KR 102124235B1 KR 1020167017564 A KR1020167017564 A KR 1020167017564A KR 20167017564 A KR20167017564 A KR 20167017564A KR 102124235 B1 KR102124235 B1 KR 102124235B1
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cleaning device
robot cleaning
robot
processing unit
periphery
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마그누스 린데
페터 포스버그
안더스 해저막
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에이비 엘렉트로룩스
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Abstract

본 발명은 본체(2), 관심 영역(28)의 바닥을 청소하도록 구성되는 청소부(11), 영역의 표면에 걸쳐 로봇 청소 디바이스(1)를 이동시키도록 구성되는 추진 시스템(7, 8)을 포함하는 로봇 청소 디바이스에 관한 것이다. 로봇 청소 디바이스(1)는 장애물 검출 디바이스 및 처리부(20)를 더 포함할 수 있으며, 처리부(20)는 추진 시스템(8)을 제어하도록 구성되며, 장애물 검출 디바이스는 영역(28)의 적어도 일부의 주변(30, 30')을 모니터링하고 대상이 주변(30, 30')을 따라 이동하고 있는 동안, 대상(34)의 위치를 따라가고 계속해서 기록하도록 구성되고; 처리부(20)는 계속해서 기록된 위치들로부터 주변(30, 30')의 위치 데이터를 생성하도록 구성된다.

Description

주변 기록 기능을 갖는 로봇 청소 디바이스{ROBOTIC CLEANING DEVICE WITH PERIMETER RECORDING FUNCTION}
본 발명은 로봇 청소 디바이스 및 영역의 적어도 일부의 주변을 로봇 청소 디바이스에 교육하는 방법에 관한 것이다.
로봇 진공 청소기가 관련 분야에 알려져 있다. 일반적으로 로봇 진공 청소기에는 청소될 표면에 걸쳐 청소기를 이동시키기 위해 모터의 형태의 구동 장치가 구비된다. 로봇 진공 청소기에는 로봇 진공 청소기가 예를 들어, 룸의 형태의 공간 또는 영역을 자유롭게 이동하고 청소할 수 있도록 자율적 행동을 야기하는 마이크로프로세서(들) 및 내비게이션 수단의 형태의 지능이 더 구비된다.
많은 기술 분야에서, 로봇이 룸의 주변을 제한하는 가능한 장애물 및 벽 등과 충돌하지 않고 공간을 자유롭게 이동할 수 있도록 자율적 행동을 하는 로봇을 사용하는 것이 바람직하다.
일 예로서, 테이블 및 의자와 같은 가구 및 벽 및 계단과 같은 다른 장애물이 위치되는 룸을 거의 자율적으로 진공 청소하는 능력을 갖는 로봇 진공 청소기가 관련 분야에 존재한다. 통상적으로, 이러한 로봇 진공 청소기는 예를 들어 초음파 또는 광파 또는 레이저 빔을 사용하는 것에 의해 룸을 주행하였다. 초음파, 광파 또는 레이저 빔의 이러한 수단은 로봇 진공 청소기가 벽 및 다른 장애물을 보고 그곳으로 바로 전진하는 것을 피하는 것을 가능하게 한다. 게다가, 로봇 진공 청소기는 전형적으로 정확하게 수행하기 위해서 계단 센서, 벽 추적 센서 및 다양한 트랜스폰더와 같은 부가 센서로 보완되어야 한다. 그러한 센서는 고가이고 로봇의 신뢰성에 영향을 준다. 다른 방식으로는, 로봇 잔디 깎는 기계들에서 알려진 바와 같이, 경계 또는 주변 마커를 설치해야 할 수 있다. 그러나, 이는 번거롭고 로봇 진공 청소기를 사용하기 이전에 사용자에게 약간의 시간을 요한다.
다수의 종래 기술 로봇 진공 청소기는 SLAM(동시 위치 추정 및 매핑)으로 지칭되는 기술을 사용한다. SLAM은 모바일 로봇 진공 청소기에 의해 알려지지 않은 환경의 맵을 구축하면서, 동시에 맵을 사용하여 환경을 주행하는 문제와 관련 있다. 이것은 일부 경우에 범위 측정을 위한 수평 스캐닝 레이저와 결합된다. 게다가, 로봇의 휠들의 이동에 의해 측정되는 로봇의 근사적 위치를 제공하기 위해 주행 거리 측정법이 사용된다. SLAM 및 주행 거리 측정법의 조합은 로봇 진공 청소기가 작동하고 있는 룸 또는 영역에 적응하고 이것들을 학습하는데 번거롭고 긴 과정을 야기한다. 따라서, 청소 과정이 어떻게 행해져야 할지의 계획이 거의 없이 룸의 하나의 에지에서 다른 에지로 운전하는 것과 같은 일부 매우 비효율적인 것을 포함하는 처음 수 개의 청소 과정은 긴 시간이 걸릴 수 있다. 게다가, 일정 구역이 동일한 청소 과정 동안 두 번 청소되는 것을 의미하는 2중 청소 동작이 발생할 수 있다.
US 2002/0091466은 천장에서의 베이스 마크를 인지하기 위해 룸의 천장 쪽으로 향하는 제1 카메라, 및 장애물 쪽으로 선형 광빔을 방사하는 라인 레이저, 그리고 장애물로부터의 반사성 선형 광빔을 인지하는 제2 카메라를 갖는 모바일 로봇을 개시한다. 라인 레이저는 모바일 로봇 앞에서 수평으로 연장되는 직선의 형태의 빔을 방사한다.
천장에서의 베이스 마크 및 천장에서의 마커들의 사용은 일반적으로 특정 단점을 제기한다. 우선, 로봇은 적어도 하나의 카메라가 천장 쪽으로 "바라보고" 다른 카메라가 이동 방향으로 그리고 따라서 수평 라인 레이저로부터의 레이저 빔의 방향으로 바라보는 2개의 카메라를 갖는 것을 필요로 할 것이다. 이는 고가이고 로봇의 개발을 복잡하게 한다. 게다가, 사용자는 의자 또는 사다리를 사용함으로써 천장 상에 적어도 하나의 베이스 마크를 위치시켜야 한다.
게다가, US 2002/0091466에 개시되는 로봇은 로봇의 위치를 결정하고 따라서 매핑을 위해 천장 상의 베이스 마크를 사용하고 로봇은 효과적인 청소 패턴 및 효과적인 청소 과정을 달성하기 위해 천장 마커의 도움을 필요로 한다. 게다가, 룸 또는 영역이 큰 경우에, 사용자는 로봇이 길을 잃지 않도록 천장 상에 하나보다 더 많은 베이스 마크를 설치해야 할 수 있다.
따라서, 상기 종래 기술에서 설명한 로봇은 매우 자율적이지 않고 적어도 언급된 단점을 갖는다.
앞서 진술된 단점들을 고려해서, 자율적이고 효과적인 로봇 청소 디바이스를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
추가의 목적은 직관적으로 그리고 단순한 방식으로 설정될 수 있는 로봇 청소 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 경제적인 로봇 청소 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 로봇 청소 디바이스의 설치 및 시동 단계를 용이하게 하는 방법을 제공하는 것이다.
관심 영역의 주변을 로봇 청소 디바이스에 교육하는 방법으로서, 로봇 청소 디바이스의 장애물 검출 디바이스가 영역의 적어도 일부를 모니터링할 수 있도록 로봇 청소 디바이스를 위치시키는 단계, 대상이 영역의 적어도 일부의 주변을 따라 이동하고 있는 동안 대상의 위치를 따라가고 계속해서 기록하도록 로봇 청소 디바이스의 장애물 검출 디바이스를 제어하는 단계, 및 대상의 위치들의 계속적인 기록들로부터 주변의 위치 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 방법이 본원에 개시된다.
방법은 로봇 청소 디바이스가 사용자에 의해 직관적으로 설정될 수 있는 이점을 갖는다.
영역은 "이 영역을 청소할 것", "이 영역을 매번 청소할 것", "이 영역을 한번 걸러 청소할 것", "이 영역을 1주에 한번 청소할 것" 그리고/또는 "이 영역을 청소하지 않을 것"으로서 라벨링될 수 있다. 로봇 청소 디바이스는 예를 들어, 사용자 인터페이스를 통하여 그에 상응하게 명령어들을 제공받을 수 있다.
예를 들어, 두꺼운 카펫이 영역 내에 배치되는 경우에, 사용자는 꼼짝 못하게 되는 것을 피하기 위해 카펫을 청소하지 않을 것을 로봇 청소 디바이스에 교육할 수 있다. 다른 한편으로는 주방에 관해서, 사용자는 주방이 다른 하위 영역들 또는 영역들보다 더 더러울 수 있으므로, "1일에 한번 청소"하도록 명령어들을 설정할 수 있다.
게다가, 예를 들어, 가구의 이동으로 인해 영역의 레이아웃이 변경된 경우에, 사용자는 "새로운" 영역 또는 위치 데이터를 로봇 청소 디바이스에 교육시키고 이로써 "오래된" 영역의 위치 데이터를 재설정할 수 있다.
로봇 청소 디바이스는 영역의 주변 또는 영역의 적어도 일부를 기록하기 위해 인터페이스 등을 통하여 교육 모드에 들어가게 될 수 있다. 위치 데이터의 기록 및 생성이 행해진 후에, 로봇 청소 디바이스는 청소 모드로 전환될 수 있으며, 청소 모드에서 로봇 청소 디바이스가 영역의 적어도 일부의 표면을 청소하도록 구성된다. 교육 단계는 사용자 인터페이스를 통하여 로봇 청소 디바이스에 이것을 승인함으로써 완료될 수 있다.
로봇 청소 디바이스가 청소 과정을 시작하면, 주변의 기록된 맵 때문에 로봇 청소 디바이스가 이제 영역 및 영역의 주변을 알고 있으므로, 로봇 청소 디바이스는 처음부터 효율적으로 이동하는 것을 시작할 수 있다.
방법의 다른 단계는 예를 들어, 사용자 인터페이스를 통하여 청소 모드로 로봇 청소 디바이스를 전환시키는 단계를 포함할 수 있다.
청소 모드로 전환시키는 단계는 사용자가 로봇 청소 디바이스와 더 양호하게 통신하는 것을 도울 수 있다. 로봇 청소 디바이스가 몇 시에 무엇을 하기로 되어 있는지 그리고 교육 단계와 청소 단계 확실히 구별하는 것이 분명할 수 있다.
방법의 상술한 단계들은 다른 주변에 대해 수행될 수 있고 나중에 기록된 주변들이 결합될 수 있고 영역의 맵, 레이아웃 또는 평면도와 같은 위치 데이터가 결합된 주변들로부터 생성될 수 있다.
이는 영역이 클 때 또는 영역이 복잡하고 많은 에지 및 구석을 포함할 때, 유용할 수 있다.
따라서, 청소될 영역은 복수의 하위 영역으로 분할될 수 있다.
대안적으로, 영역은 그 자체가 더 큰 표면의 하위 영역을 형성할 수 있다.
이전에 언급된 단계는 전체 영역이 커버되고 전체 영역의 위치 데이터가 생성될 수 있을 때까지, 다양한 주변에 대해 반복될 수 있다.
따라서, 로봇 청소 디바이스는 융통성이 있고 다양한 방식으로 사용될 수 있다.
맵은 주변들의 기록 및 위치 데이터의 생성 후에 로봇 청소 디바이스의 사용자 인터페이스를 통하여 라벨링될 수 있다.
로봇 청소 디바이스는 상이한 영역들의 다양한 맵을 결합시키고 기억하도록 구성될 수 있고 따라서, 맵들은 예를 들어, "복도" 또는 "주방" 또는 "거실" 등으로 명명될 수 있다.
본체, 관심 영역의 바닥을 청소하도록 구성되는 청소부 및 관심 영역에 걸쳐 로봇 청소 디바이스를 이동시키도록 구성되는 추진 시스템 및 처리부를 포함하는 장애물 검출 디바이스를 포함하는 로봇 청소 디바이스가 추가로 본원에 개시된다. 처리부는 추진 시스템을 제어하도록 구성되며, 위치 선정 시스템은 영역의 적어도 일부의 주변을 모니터링하고 대상이 청소될 주변을 따라 이동하고 있는 동안, 대상의 위치를 따라가고 계속해서 기록하도록 구성된다. 처리부는 게다가 계속해서 기록된 위치들로부터 주변의 위치 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다.
그러한 로봇 청소 디바이스는 설정하기에 용이하고, 그러한 로봇 청소 디바이스는 제1 청소 작동 또는 과정에서 빠르고 효율적으로 작동하고, 사용자를 위한 처리를 용이하게 한다. 이는 게다가 로봇 청소 디바이스를 직관적으로 설정하는 것을 가능하게 할 수 있다.
장애물 검출 디바이스는 3D 센서 시스템의 형태로 구현될 수 있다.
3D 센서 시스템은 장애물들을 검출하고 임의의 검출된 장애물에 대한 정보를 처리부로 전하기 위해 카메라 시스템, 3D 카메라 시스템, 적외선(IR) 센서 및/또는 소나 센서, 마이크로파 레이더, 레이저 스캐너 등의 형태로 구현될 수 있다.
상술한 바와 같은 로봇 청소 디바이스는 로봇 청소 디바이스가 룸 또는 영역을 학습하고 그렇게 하면서, 영역의 맵, 레이아웃 또는 평면도와 같은 위치 데이터를 구축하는 오래 지속되는 단계 없이 처음부터 효율적으로 작동될 수 있다.
장애물 검출 디바이스는 3D 센서 시스템을 포함할 수 있다.
3D 센서 시스템은 로봇 청소 디바이스의 근처의 이미지들을 기록하도록 구성되는 카메라 디바이스 및 로봇 청소 디바이스의 이러한 근처를 조명하도록 구성되는 제1 및 제2 수직선 레이저를 포함할 수 있다. 처리부는 기록된 이미지들로부터 위치 데이터를 유도하도록 추가로 구성될 수 있다.
카메라 디바이스 및 3D 센서 시스템은 각각 이동하는 대상의 인지를 용이하게 하고 이는 이동하는 대상을 추적하는 것을 가능하게 한다. 카메라 디바이스는 카메라 시스템이 이동하는 대상을 추적하는 것이 용이하도록 초당 복수의 이미지를 찍도록 구성될 수 있다.
이동하는 대상은 0.5 m/s 내지 2.5 m/s의 속도로 이동할 수 있다.
이미지들로부터, 이동하는 대상의 정확한 위치를 결정하고 3D 센서 시스템을 통하여 주변의 위치 데이터를 생성하기 위해 구체적 특성들이 유도될 수 있다.
처리부는 예를 들어, 적절한 컴퓨터 프로그램 제품을 통하여 이미지들로부터 상기 특성들을 추출하도록 구성될 수 있다.
라인 레이저는 카메라 디바이스에 의해 찍힌 이미지들의 품질을 개선할 수 있고 따라서 이동하는 대상의 위치들의 계속적인 기록들의 결과들을 개선한다.
일 실시예에서, 처리부는 장애물 검출 디바이스가 주변을 따라 이동하는 대상을 관찰하고 있는 동안, 로봇 청소 디바이스가 거의 제자리에서 선회하는 방식으로 추진 시스템을 제어하도록 구성될 수 있다.
따라서, 로봇 청소 디바이스는 교육 단계 동안 돌아다니지 않을 수 있으며; 로봇 청소 디바이스는 이동하는 대상을 추적하기 위해 선회하는 능력만으로 꾸준히 위치될 수 있다. 라인 레이저는 수직선 레이저일 수 있다. 로봇 청소 디바이스는 정지되도록 구성된다.
선회하고 있는 로봇 청소 디바이스에 대안적으로, 위치 선정 시스템 및 장애물 검출 디바이스는 로봇 청소 디바이스의 본체가 정지되어 있는 동안 회전함으로써 장애물 검출 디바이스가 주변을 따라 이동하는 대상을 관찰할 수 있는 회전 가능 방식으로 로봇 청소 디바이스의 본체의 바람직하게는 상단에 연결될 수 있다.
따라서, 로봇 청소 디바이스가 이동하는 대상을 추적할 수 있도록 로봇 청소 디바이스에 회전 가능 위치 선정 시스템 및 장애물 검출 디바이스 각각을 제공하는 것이 가능할 수 있다.
일 실시예에서, 로봇 청소 디바이스는 사용자와의 통신을 위한 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스는 사용자와 로봇 청소 디바이스 사이의 통신을 개선할 수 있다.
이동하는 대상은 사용자 그 자체일 수 있다.
인지 가능하기 위해, 사용자는 반사성 조끼 등과 같은 특수한 천조각을 지닐 수 있다.
이는 교육 단계를 훨씬 더 직관적이게 한다.
이동하는 대상은 반사기와 같은 마커 또는 송신 디바이스일 수 있으며, 반사기와 같은 마커 또는 송신 디바이스는 사용자가 주변을 따라가는 동안, 사용자에 의해 휴대될 수 있다.
송신 디바이스는 초음파 디바이스, 무선 디바이스, 적외선 디바이스 또는 로봇 청소 디바이스의 수신기와의 통신을 확립하는데 적절한 임의의 다른 디바이스일 수 있다.
송신 디바이스가 사용되는 경우에, 수신기는 로봇 청소 디바이스에 설치될 수 있으며, 이러한 수신기는 처리부에 연결된다.
본 발명의 추가의 양태는 컴퓨터 실행 가능 명령어들이 처리부 상에서 실행될 때, 앞서 언급된 단계들을 로봇 청소 디바이스가 수행하게 하는 컴퓨터 실행 가능 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양태는 내부에 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
일반적으로, 청구항들에 사용되는 모든 용어는 본원에 달리 명확히 정의되지 않는다면, 기술적 분야에서 청구항들에 사용되는 모든 용어의 통상적 의미에 따라 해석되어야 한다. "한/하나의/그 요소, 장치, 구성 요소, 수단, 단계 등"에 대한 모든 참조는 달리 명확히 진술되지 않는다면, 요소, 장치, 구성 요소, 수단, 단계 등의 적어도 하나의 예를 지칭하는 것으로 개방적인 것으로 해석되어야 한다. 본원에 개시되는 임의의 방법의 단계는 명확히 진술되지 않는다면, 개시된 정확한 순서로 수행될 필요가 없다.
이제 첨부 도면들을 참조하여 예로서 본 발명을 설명한다:
도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소 디바이스의 일 실시예의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 로봇 청소 디바이스의 저면도를 개략적으로 도시한다.
도 3은 영역의 주변을 모니터링하는 본 발명에 따른 로봇 청소 디바이스를 개략적으로 도시한다.
도 4는 다른 영역에 위치되는 본 발명에 따른 로봇 청소 디바이스를 도시하는 도 3과 유사한 도면을 개략적으로 도시한다.
도 5는 추가 영역에 위치되는 본 발명에 따른 로봇 청소 디바이스를 도시하는 도 3 및 도 4와 유사한 도면을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 방법에 따른 흐름도를 도시한다.
이제 첨부 도면들을 참조하여 이하에 본 발명을 보다 충분히 설명할 것이며, 이 첨부 도면들에서 본 발명의 특정 실시예들이 도시된다. 그러나, 본 발명은 많은 상이한 형태로 구현될 수 있고 본원에 제시되는 실시예들로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 하며; 오히려, 이러한 실시예들은 본 발명이 철저하고 완벽할 것이고, 본 발명의 범위를 당업자에게 충분히 전하도록 예로서 제공된다. 설명 전체에 걸쳐 유사 참조 번호들은 유사 요소들을 지칭한다.
본 발명은 로봇 청소 디바이스들 또는 다시 말해서, 표면을 청소하는 자동적인 자체 추진식 기계들 예를 들어, 로봇 진공 청소기 또는 로봇 바닥 세척기 또는 자루 걸레에 관한 것이다. 본 발명에 따른 로봇 청소 디바이스(1)는 콘센트를 사용하여 작동되고 코드를 갖거나, 배터리로 작동되고 전력 공급되거나, 임의의 다른 종류의 적절한 에너지원 예를 들어, 태양 에너지를 사용할 수 있다.
이제 도면들 특히, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본체(2) 및 위치 선정 시스템(4)을 포함하는 로봇 청소 디바이스(1)의 예시적인 실시예가 도시된다. 본체(2)는 추진 시스템(7, 8), 및 노즐 요소, 청소 개구부 또는 청소부(11)를 갖는 청소 부재(10)를 포함한다. 위치 선정 시스템(4)은 제1 수직선 레이저(12) 및 제2 수직선 레이저(14), 장애물 검출 디바이스, 처리부(20), 및 사용자 인터페이스(24)를 포함한다. 처리부(20)는 도 1에 도시된 바와 같이 컴퓨터 프로그램(25)을 갖는 저장 매체(22)를 포함한다.
장애물 검출 디바이스는 제1 및 제2 수직선 레이저들(12, 14)을 포함하는 3D 센서 시스템(15)의 형태로 구현될 수 있다.
3D 센서 시스템은 레이저 스캐너, 카메라, 레이더, 3D 카메라 시스템, 라인 레이저들과 조합한 카메라, 적외선 스캐너 등의 형태로 구현될 수 있다.
도 1은 로봇 청소 디바이스(1)의 본체(2)의 상단 상에 장착되는 위치 선정 시스템(4)을 도시한다. 이러한 경우에, 위치 선정 시스템(4)은 3D 센서 시스템(15)이 일반적으로 로봇 청소 디바이스의 전방향(도 2 참조)을 바라보도록 본체(2)에 고정되게 장착된다. 대안적으로, 위치 선정 시스템(4)은 본체(2) 상에 회전 가능하게 장착될 수 있다(도 5 참조). 이는 위치 선정 시스템(4)의 회전(시계 방향 및 반시계 방향)을 구동하도록 구성되는 구동 메커니즘을 필요로 할 수 있다. 구동 메커니즘은 처리부(20) 또는 제어 장치가 위치 선정 시스템(4)의 회전 이동을 구동할 수 있으므로, 처리부(20) 및 제어 수단에 각각 연결될 수 있다. 위치 선정 시스템(4)은 로봇 청소 디바이스(1)와 사용자 사이의 통신을 개선하기 위해 사용자 인터페이스(24)를 포함할 수도 있다.
도 1에 대하여, 예시적 목적으로, 장애물 검출 디바이스 및 위치 선정 시스템(4) 각각 그리고 3D 센서 시스템(15)은 로봇 청소 디바이스(1)의 본체(2)에서 분리된다. 그러나 실질적 구현에서, 3D 센서 시스템(15)은 로봇 청소 디바이스(2)의 높이를 최소화하여, 로봇 청소 디바이스(2)가 예를 들어, 소파와 같은 장애물들 아래를 지나가는 것을 가능하게 하도록 로봇 청소 디바이스(1)의 본체(2)와 통합될 가능성이 있다.
로봇 청소 디바이스(1)의 추진 시스템(7, 8)은 도 2에 가장 양호하게 도시된 바와 같이 구동 메커니즘(7), 구동 장치(8) 및 구동 휠들(36, 38)을 포함할 수 있다. 구동 휠들(36, 38)은 구동 장치(8)의 구동 장치들(9, 9')을 통하여 서로 독립적으로 이동되도록 구성될 수 있다. 구동 휠들(36, 38) 각각은 구동 장치(9, 9')를 포함할 수 있다. 구동 장치(8) 및 따라서 2개의 구동 장치(9, 9')는 처리부(20) 또는 제어 수단에 연결될 수 있다. 각각의 구동 장치(9, 9')는 부합하는 구동 휠(36, 38)에 대한 현가 장치 및 기어 박스를 더 포함할 수 있다.
대안적으로, 추진 시스템(7, 8)은 크롤러(crawler) 시스템, 호버 크래프트 시스템의 형태로 또는 구동 장치들(9, 9') 및 구동 휠들(36, 38)을 포함하는 구동 장치(8)로 도시된 바와 같이 구현될 수 있다.
도 1을 추가로 참조하면, 하나 이상의 마이크로프로세서의 형태로 구현되는 처리부(20)는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 플래시 메모리 또는 하드 디스크 드라이브와 같은 마이크로프로세서와 연관되는 적절한 저장 매체(22)로 다운로드되는 컴퓨터 프로그램(25)을 실행시키도록 구성된다. 처리부(20)는 컴퓨터 실행 가능 명령어들을 포함하는 적절한 컴퓨터 프로그램(25)이 저장 매체(22)에 다운로드되고 처리부(20)에 의해 실행될 때, 본 발명의 실시예들에 따른 방법을 수행하도록 구성된다. 저장 매체(22)는 컴퓨터 프로그램(25)을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품일 수도 있다. 대안적으로, 컴퓨터 프로그램(25)은 디지털 다목적 디스크(DVD), 컴팩트 디스크(CD) 또는 메모리 스틱과 같은 적절한 컴퓨터 프로그램 제품에 의해 저장 매체(22)로 전송될 수 있다. 추가 대안으로서, 컴퓨터 프로그램(25)은 네트워크를 통해 저장 매체(22)로 다운로드될 수 있다. 처리부(20)는 대안적으로 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 반도체(ASIC), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA), 복합 프로그램 가능 논리 소자(CPLD) 등의 형태로 구현될 수 있다.
도 2는 로봇 청소 디바이스(1)의 가능한 형상들 중 하나를 도시한다. 그러한 형상은 구석들 및 에지들에 도달하는 로봇의 능력을 개선할 수 있다. 이러한 로봇 청소 디바이스의 본체(2)는 전단 주변부(17)를 갖는 전단부(13), 후단부(48), 전단 주변부(17) 및 후단부(48)를 연결시키는 우측 주변부(44), 및 전단 주변부(17) 및 후단부(48)를 연결시키는 좌측 주변부(46)를 갖는다. 로봇 청소 디바이스(1)의 본체(2)의 전단부(13)는 구동 샤프트(40)와 전단 주변부(17) 사이에 위치되는 본체(2)의 부분이다. 전단부(13)는 전단 주변부(17)가 우측 주변부(44) 및 좌측 주변부(46)와 각각 접촉하는 곳에서 가능하게는 약간 둥근 구석들을 갖는 본질적으로 4각형 형상일 수 있다. 전단 주변부(17)는 구석들로 멀리 도달하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이 편평하거나/일직선이거나 약간 곡선을 이룬다.
둥글거나 원형의 형상을 갖는 다른 타입들의 로봇 청소 디바이스들이 본 발명에 따라 수행하거나 작동하도록 구성될 수도 있다.
전단부(13)는 추가로 범퍼(미도시)를 포함할 수 있다. 범퍼는 교체 가능하도록 구성될 수 있다.
회전 브러시(미도시)가 본체(2)의 돌출된 부분 상에 배치될 수 있다. 회전 브러시는 청소 부재(11)의 개구부(11) 또는 노즐 요소 쪽으로 쓰레기를 이동시키도록 회전할 수 있다. 브러시는 브러시가 본체(2)의 주변부 및/또는 범퍼를 통해 연장되도록 구성되고 돌출 부재 상에 위치될 수 있다.
청소부(10)는 노즐 또는 개구부 및 청소부(11)에서 쓰레기 컨테이너로 쓰레기를 흡입하는 흡입 팬을 더 포함할 수 있다.
대안적으로, 청소부(11)는 스위핑 브러시 또는 바닥 자루 걸레일 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 로봇 청소 디바이스에 의해 수행되는 본 발명의 방법에 따른 방법 단계들을 도시한다. 방법은 영역(28)의 주변(30) 또는 주변들(30, 30') 또는 영역의 적어도 일부의 교육에 관한 것이다. 로봇 청소 디바이스(1)는 청소될 영역(28)의 적어도 일부를 관찰하거나 모니터링할 수 있도록 위치될 수 있다(S01). 이는 영역(28) 및 주변(30, 30') 각각의 내부 또는 외부일 수 있다. 로봇 청소 디바이스(1)는 자동적으로 그 자체를 위치시키도록 구성될 수 있으므로 주변(30, 30')을 모니터링할 수 있거나 대안적으로 그에 상응하게 사용자에 의해 위치될 수 있다. 모니터링하는 것은 장애물 검출 디바이스/3D 센서 시스템(15) 및 제1 및 제2 수직선 레이저들(12, 14)을 통하여 위치 선정 시스템(4)에 의해 수행될 수 있다. 3D 센서 시스템은 이미지들을 기록하도록 구성되는 카메라 디바이스(18)를 포함할 수 있으며, 이미지들은 수직선 레이저(12, 14)에 의해 조명된다. 위치한 후에, 위치 선정 시스템(4) 및 장애물 검출 디바이스는 각각 대상이 청소될 영역(28)의 적어도 일부의 주변(30)을 따라 이동하고 있는 동안, 대상(34)의 위치를 따라가고 계속해서 기록하도록 제어될 수 있다(S02). 처리부(20) 및 저장 매체(22)는 계속적인 측정된 위치들을 저장하고 이동하는 대상(34)의 위치들의 계속적인 기록들로부터 맵을 생성하도록 구성될 수 있다(S03).
방법은 위치 선정 시스템(4) 및 장애물 검출 디바이스 그리고 따라서 3D 센서 시스템이 각각 다른 주변(30')을 기록할지 여부 또는 기록이 완료되었는지 여부가 결정되는 제1 의사 결정자(42)를 선택적으로 포함할 수 있다.
기록이 완료될 때, 사용자는 로봇 청소 디바이스(1)의 본체(2) 상에 배열되는 사용자 인터페이스(24)를 통하여 로봇 청소 디바이스에 이것을 승인할 수 있다. 대안적으로, 로봇 청소 디바이스(1)는 나중에 본원에 개시되는 바와 같이 이러한 승인을 자동적으로 생성할 수 있다. 승인 후에, 처리부(20)는 그 다음 이동하는 대상(34)의 기록된 위치들에 기반하여 맵을 생성할 수 있다.
대안적으로, 기록이 계속되는(S03a) 경우에, 위치시키고(S01), 제어하고(S02), 생성하는(S03) 단계들은 청소될 전체 영역(28)이 다루어질 때까지, 반복된다. 사용자는 기록이 행해질 때, 로봇 청소 디바이스(1)에 승인할 수 있고 로봇 청소 디바이스(1)는 그 다음 전체 영역(28)의 맵을 생성하기 위해 기록된 맵들을 결합할 수 있다. 이는 청소될 큰 영역들(28)이 매핑될 때, 유용할 수 있다.
인터페이스(24)를 사용하는 것은 로봇 청소 디바이스(1)의 설정을 용이하게 할 수 있지만, 본 발명을 수행하는데 필요하지 않다. 시각 신호들 등과 같은 사용자와 로봇 청소 디바이스(1) 사이의 다른 통신 수단이 적용될 수 있다.
이동하는 대상(34)은 예를 들어, 사용자 그 자신, 반사기 또는 사용자에 의해 휴대되는 적외선 또는 무선 송신기와 같은 송신 디바이스일 수 있다. 사용자의 인지를 개선하기 위해, 사용자는 반사 조끼 등을 지닐 수 있다.
로봇 청소 디바이스(1)는 2개의 작동 모드로서, 로봇 청소 디바이스(1)가 주변들(30, 30')을 학습하고 주변들(30, 30') 그리고 마지막으로 청소될 영역(28)의 맵을 생성하는 교육 모드 및 로봇 청소 디바이스(1)가 영역(28)을 청소하도록 구성되는 청소 모드를 가질 수 있다. 그러나, 이러한 모드들은 본 발명에 따른 방법을 수행하는데 필수적이지 않다. 그것들은 사용자와 로봇 청소 디바이스(1) 사이의 통신을 개선하기 위해 그리고 명확성을 개선하거나 또는 로봇 청소 디바이스(1)의 2개의 작동 모드를 분명히 구별하기 위해 사용될 수 있다.
사용자 인터페이스(24)는 게다가 상이한 기록된 영역들(28)의 예를 들어, "주방", "욕실" 또는 "세탁실"과 같은 이름들을 삽입하는데 사용될 수 있다. 영역들(28)의 명명은 도 6에 도시된 바와 같이 기록들의 완료를 승인한(S04) 후에 수행될 수 있다.
이제 도 3 내지 도 5를 참조하면, 청소될 다양한 영역(28)이 도시된다. 도 3 내지 도 5에 도시된 예들에서, 로봇 청소 디바이스(1)는 이동하는 대상(34)이 주변(30)을 도시하는 파선을 따라 이동하고 있는 동안, 이동하는 대상(34)의 위치들을 계속해서 기록하고 있다.
이제 도 3을 참조하여, 청소될 비교적 단순한 영역(28)의 기록 및 교육을 후술한다. 로봇 청소 디바이스(1)는 전체 주변(30)을 관찰하고 모니터링할 수 있는 영역(28)의 구역에 위치된다. 도 3에서, 주변(30)은 거의 영역(28)의 경계이다. 로봇 청소 디바이스(1)는 이동하는 대상(34)을 따라가는 동안 자동적으로 그 자체를 위치시키도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 로봇 청소 디바이스(1)는 제자리에서 선회하지만, 제어 및 기록(S02) 동안의 작은 이동들이 가능하고 또한 본 발명의 범위에 해당된다.
이동하는 대상(34)은 초기에 로봇 청소 디바이스(1)의 위치 선정 시스템(4)의 3D 센서 시스템(15)의 화각 내에 배치된다. 장애물 검출 디바이스 및 카메라 디바이스(18)를 포함하는 3D 센서 시스템(15)이 초당 복수의 사진을 찍도록 구성되므로, 처리부(20)는 위치 선정 시스템(4) 및 장애물 검출 디바이스가 각각 본체(2) 상에 회전 가능하게 장착될 때, 위치 선정 시스템(4) 및 장애물 검출 디바이스 각각이 주변(30)을 따른 이동하는 대상(34)의 이동 경로를 따라갈 수 있도록 추진 시스템(7, 8)에 대한 커맨드들을 빠르게 생성할 수 있다. 이동하는 대상(34)은 반시계 방향(A)으로 주변(30)을 따라가고 있고 따라서 로봇 청소 디바이스(1), 장애물 검출 디바이스 및 위치 선정 시스템(4)은 각각 동일한 방향(B) 즉, 반시계 방향으로 회전하고 있거나 선회하고 있다. 대안적으로, 이동하는 대상(34)은 시계 방향으로 주변(30, 30')을 따라 이동할 수 있고, 장애물 검출 디바이스 및 위치 선정 시스템(4) 또는 로봇 청소 디바이스(1)는 그에 상응하게 시계 방향으로 회전하거나 선회할 수 있다.
로봇 청소 디바이스(1) 및 처리부(20)는 각각 처리부(20)가 위치들의 계속적인 기록을 자동적으로 중단하고 주변(30)의 맵을 생성할 수 있도록 이동하는 대상(34)이 주변(30)을 따라 한 바퀴 도는 것을 완료했을 때를 자동적으로 인지하도록 구성될 수 있다.
로봇 청소 디바이스(1)는 기록될 영역(28) 또는 주변(30, 30') 내에 또는 기록될 영역(28) 또는 주변(30, 30') 외부에 위치되거나 그 자체를 위치시킬 수 있다. 주요 기준은 장애물 검출 디바이스, 3D 센서 시스템(15), 그리고 따라서 카메라 디바이스(18) 및 제1 및 제2 라인 레이저들(12, 14)이 영역(28)의 전체 주변(30)을 적어도 거의 볼 수 있는 것이다. 도 3 및 도 4의 파선들은 장애물 검출 디바이스 및 3D 센서 시스템(15) 각각의 화각(α)을 예시적으로 도시한다.
도 3에 도시된 영역(28)은 주변(30)을 따른 이동하는 대상(34)의 한 바퀴 도는 것이 완료되자 마자 위치들의 계속적인 기록의 승인이 로봇 청소 디바이스에 주어질 수 있도록 단계들(S01 내지 S03)을 한 번 수행함으로써 기록되고 매핑될 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 것과 상이한 레이아웃을 갖는 청소될 더 큰 영역(28)을 도시한다. 도 4에 따른 영역(28)에서, 장애물 검출 디바이스 및 3D 센서 시스템(15)은 각각 영역(28)의 외부 경계가 주택 등의 벽들이라고 가정할 때, 영역(28) 내의 또는 영역(28) 외의 단일 스팟에서 전체 영역(28)을 볼 수 없다. 이러한 이유로, 로봇 청소 디바이스(1)를 위치시키고(S01), 위치 선정 시스템(4)을 제어하고(S02), 맵을 생성하는(S03) 방법 단계들이 반복되어야 하며, 그로써 이러한 특수한 경우에, 로봇 청소 디바이스(1)는 2개의 스팟들(D, C)에서 전체 영역(28)을 관찰하고 모니터링할 수 있으므로, 스팟(D)에서 이러한 스팟(C)으로 위치를 변경해야 한다. 따라서, 로봇 청소 디바이스(1)는 이러한 경우에 기록이 아직 완료되지 않은 것으로 결정하고(42) 다른 주변(30')에 대해 방법 단계들(S01 내지 S03)을 반복하는 것을 계속할 것이다. 그렇게 하기 전에, 제2 의사 결정자(44)는 현재 기록 스팟(D)에서 새로운 기록 스팟(C)으로의 로봇 청소 디바이스(1)의 이동이 필요한지 여부를 물을 것이다(도 6 참조). 도 4에 도시된 예에서, 처리부(20)는 카메라 디바이스(18)에 의해 찍히는 이미지들에 기반하여, 이동 경로(36)를 따른 이동이 전체 영역(28)의 주변(30, 30')의 매핑을 위해 다른 주변(30')을 기록하는데 필요하다고 결정할 것이다. 이동 경로(36)는 기록의 제1 스팟(D)과 기록의 제2 스팟(C) 사이에서 연장된다. 생성된 맵들을 나중에 결합하기 위해, 이동 경로(36)는 처리부(20) 및 저장 매체(22) 각각에 의해 기억되고 저장되어야 한다. 이동 경로(36)의 길이 및 방향과 같은 정보는 나중에 기록된 맵들로부터 결합된 맵을 생성하기 위해 필요할 것이다.
로봇 청소 디바이스(1)가 제2 기록 스팟(C)에 도달했을 때, 로봇 청소 디바이스(1)는 다른 주변(30')에 대해 그 자체를 위치시키고 그에 상응하게 단계들(S01 내지 S03)을 수행한다. 이것이 행해지면, 2개의 주변의 2개의 생성된 맵이 결합되고 전체 영역의 맵이 생성된다. 전체 영역(28)의 맵을 생성하는 동안, 2개의 주변(30, 30') 사이의 가상적 경계로서 사용되었던 경계선(32)은 처리부(20) 및 처리부(20)의 컴퓨터 프로그램(25)에 의해 제거될 수 있다. 대안적으로, 이러한 경계선(32)은 남을 수 있고 로봇 청소 디바이스(1)는 우선 하나의 주변(30) 그리고 그 다음 다른 주변(30')인, 2개의 단계로 전체 영역(28)을 청소할 수 있다.
영역(28)의 크기 및 영역(28) 내의 고정된 장애물의 양에 따라 2개보다 더 많은 주변(30, 30')이 있을 수 있다. 영역(28)은 필요한 만큼 많은 주변으로 분할될 수 있다. 이러한 분할 또는 분할이 필요한지 여부는 사용자 또는 로봇 청소 디바이스(1)에 의해 결정될 수 있다. 로봇 청소 디바이스(1)가 무엇을 해야 할지 그리고 다음에 어디로 이동해야 할지를 이동하는 대상(34) 명령어들로서 사용자에게 부여하는 것이 심지어 가능하다.
도 5는 도 3과 유사한 영역(28)을 도시하지만 이번에 영역(28)은 2개의 주변(30, 30')으로 분할된다. 이러한 경우에, 로봇 청소 디바이스(1)는 다양한 스팟들 또는 구역들에서 전체 영역(28)을 모니터링하는 것이 가능하므로, 기록들 또는 단계들(S01 내지 S03)의 수행 중간에 제1 스팟(D)에서 제2 스팟(C)으로 이동해야 할 필요는 없다. 도 5에서, 로봇 청소 디바이스(1)의 위치 선정 시스템(4) 및 3D 센서 시스템(15)이 이동하는 대상(34)을 따라가기 위해 회전할 수 있는 것이 추가로 나타내어지는데 반해, 도 3 및 도 4에서, 예를 들어, 휠들(36, 38)을 반대 방향으로 회전시킴으로써 선회하고 있었거나 회전하고 있었던 것은 전체 로봇 청소 디바이스(1)이다. 따라서, 위치 선정 시스템(4) 및 3D 센서 시스템(15) 또는 장애물 검출 디바이스는 이동하는 대상(34)이 주변들(30, 30')을 따라 이동하고 있는 동안, 이동하는 대상(34)을 따라가고 있으며, 그로써 로봇 청소 디바이스(1)의 본체(2)는 계속 가동되지 않는다.
또한, 로봇 청소 디바이스(1)는 주변(30)을 따라 한 바퀴 도는 것이 완료된 후에, 계속적인 기록된 위치들이 오버랩핑하고 있는 것을 자각할 것이므로, 제1 주변(30)이 기록된 후에 로봇 청소 디바이스(1)가 승인을 생성한다.
승인은 대안적으로 사용자 인터페이스(24)를 통하여 사용자에 의해 수동으로 행해질 수 있다.
경계선(32)은 도 5에 도시된 바와 같이 2개의 주변(30, 30)이 전체 영역(28)의 맵을 생성하도록 결합될 때, 처리부(20) 및 컴퓨터 프로그램(25)에 의해 제거될 수도 있다.
처리부(20) 및 저장 매체(22)는 예를 들어, 아파트 또는 주택의 다양한 영역(28)의 다양한 맵을 저장하고 기억하도록 구성될 수 있다.
본 발명을 주로 수 개의 실시예를 참조하여 상술하였다. 그러나, 당업자에 의해 손쉽게 이해되는 바와 같이, 앞서 개시된 실시예들 이외의 다른 실시예들이 첨부된 특허 청구항들에 의해 정의되는 본 발명의 범위 내에서 동등하게 가능하다.

Claims (17)

  1. 관심 영역(28)의 주변(30)을 로봇 청소 디바이스(1)에 교육하는 방법으로서:
    - 상기 로봇 청소 디바이스(1)의 장애물 검출 디바이스가 상기 관심 영역(28)의 적어도 일부를 모니터링할 수 있도록 상기 로봇 청소 디바이스(1)를 위치시키는 단계(S01);
    - 대상(34)이 상기 관심 영역(28)의 상기 주변(30)을 따라 이동하고 있는 동안 대상(34)의 위치를 따라가고 계속해서 기록하도록 상기 로봇 청소 디바이스(1)의 상기 장애물 검출 디바이스를 제어하는 단계(S02); 및
    - 상기 대상(34)의 위치들의 계속적인 기록들로부터 상기 주변(30)의 위치 데이터를 생성하는 단계(S03)를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로봇 청소 디바이스에 사용자 인터페이스(24)를 통하여 신호를 보냄으로써 상기 교육을 완료하는 단계를 더 포함하며, 상기 단계는 상기 주변(30)의 상기 기록이 완료된 것을 상기 로봇 청소 디바이스에 나타내는, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스(24)를 통하여 청소 모드로 상기 로봇 청소 디바이스(1)를 전환하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    다른 주변(30')에 대해 제1항에 따른 상기 단계들을 수행하고(S03a), 상기 기록된 주변들(30, 30')을 결합하고, 상기 위치들의 상기 계속적인 기록들로부터 상기 결합된, 기록된 주변들(30, 30')의 위치 데이터를 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제4항의 단계는 전체 관심 영역(28)을 커버하기 위해 필요한 횟수만큼 반복되는, 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스(24)를 통하여 상기 주변(30, 30')의 상기 위치 데이터를 라벨링하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. - 본체(2);
    - 관심 영역(28)의 바닥을 청소하도록 구성되는 청소부(11);
    - 상기 관심 영역(28)의 표면에 걸쳐 로봇 청소 디바이스(1)를 이동시키도록 구성되는 추진 시스템(8);
    - 상기 추진 시스템(8)을 제어하도록 구성되는 처리부(20)를 포함하는 장애물 검출 디바이스를 포함하며;
    상기 장애물 검출 디바이스는 상기 관심 영역(28)의 주변(30, 30')을 모니터링하고 대상이 상기 주변(30, 30')을 따라 이동하고 있는 동안, 대상(34)의 위치를 따라가고 계속해서 기록하도록 구성되고; 상기 처리부(20)는 상기 계속해서 기록된 위치들로부터 상기 주변(30, 30')의 위치 데이터를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소 디바이스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 장애물 검출 디바이스는 3D 센서 시스템(15)을 포함하는, 로봇 청소 디바이스.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 3D 센서 시스템(15)은:
    - 상기 로봇 청소 디바이스의 근처의 이미지들을 기록하도록 구성되는 카메라 디바이스(18); 및
    - 상기 로봇 청소 디바이스의 상기 근처를 조명하도록 구성되는 제1 및 제2 수직선 레이저(12, 14)를 포함하며;
    - 상기 처리부(20)는 또한 상기 기록된 이미지들로부터 상기 위치 데이터를 유도하도록 구성되는, 로봇 청소 디바이스.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 처리부(20)는 상기 주변(30, 30')의 위치 데이터를 생성하기 위해 상기 이미지들로부터 특성을 유도하는, 로봇 청소 디바이스.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리부(20)는, 상기 장애물 검출 디바이스가 상기 주변(30, 30')을 따라 이동하는 상기 대상(34)을 관찰하고 있는 동안, 상기 로봇 청소 디바이스(1)가 제자리에서 선회하는 방식으로 상기 추진 시스템(8)을 제어하도록 구성되는, 로봇 청소 디바이스.
  12. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장애물 검출 디바이스는 상기 로봇 청소 디바이스(1)가 정지되어 있는 동안 회전에 의해, 상기 장애물 검출 디바이스가 상기 주변(30, 30')을 따라 이동하는 상기 대상(34)을 검출할 수 있도록 회전 가능 방식으로 상기 로봇 청소 디바이스(1)의 상기 본체(2)에 연결되는, 로봇 청소 디바이스.
  13. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    사용자와의 통신을 위한 사용자 인터페이스(24)를 포함하는, 로봇 청소 디바이스.
  14. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동하는 대상(34)은 사용자인, 로봇 청소 디바이스.
  15. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동하는 대상(34)은 반사기를 포함하는 마커 또는 송신 디바이스이며, 상기 마커 또는 송신 디바이스는 사용자가 상기 주변(30, 30')을 따라가고 있는 동안, 사용자에 의해 휴대되는, 로봇 청소 디바이스.
  16. 컴퓨터 프로그램(25)을 기록한 저장매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램(25)은, 로봇 청소 디바이스(1)에 포함되는 처리부(20) 상에서 실행될 때, 제1항 또는 제2항에 기재된 단계들을 상기 디바이스(1)가 수행하게 하는 컴퓨터 실행 가능 명령어들을 포함하는 것인 컴퓨터 프로그램(25)을 기록한 저장매체.
  17. 삭제
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