KR20210028426A - 로봇 청소기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 다양한 실시예에 의하면, 로봇 청소기가 청소영역을 주행할 시, 청소영역에 문턱, 카펫 등과 같은 등반 가능한 낮은 높이의 장애물이 있는 경우 해당 장애물을 제외한 영역의 주행을 완료한 후, 장애물을 등반할 수 있는 로봇 청소기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

Description

로봇 청소기 및 그 제어방법{Robot Cleaner and Controlling method for the same}

본 발명은 로봇 청소기 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 청소영역에 문턱, 카펫 등과 같이 낮은 높이의 장애물이 있는 경우, 해당 장애물을 오르내리는 주행을 최소화할 수 있는 로봇 청소기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

통상적으로, 로봇 청소기는 사용자의 조작 없이도 청소하고자 하는 영역내를 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지와 같은 이물질을 흡입할 수 있다. 즉, 로봇 청소기는 청소하고자 하는 구역을 자동으로 청소하는 기기를 말한다.

이러한 로봇 청소기는 내장된 프로그램에 따라 미리 설정된 청소경로 또는 자동 주행을 통하여 청소를 수행할 수 있다. 이와 같이 경로를 자동적으로 주행하면서 청소동작을 수행하기 위해서는 로봇 청소기의 위치, 주행거리 및 장애물등을 감지하기 위해 많은 수의 센서들이 사용된다.

한편, 로봇 청소기의 청소대상 지역에는 다양한 장애물이 구비될 수 있고, 로봇 청소기는 장애물이 있는 청소구역을 효과적으로 청소하기 위해 다양한 제어방법이 제시되고 있다.

예로써 장애물의 회피 또는 등반여부를 판단하기 위해, 특허문헌1(10-2016-0100981, 2016.08.24. 공개)의 경우 로봇 청소기가 주행하면서 전방센서로 장애물을 감지하고, 장애물을 횡단하기 전, 횡단하는 도중에 경사각을 측정, 비교함으로써 등반여부를 결정하는 제어가 게시되어 있다.

그리고, 장애물이 있는 지역의 청소순위를 결정하기 위해, 특허문헌2(US09946263, 2016.06.06. 공개)의 경우 로봇 청소기가 전방 센서로 장애물을 감지하고, 청소할 영역을 미리 나누어 놓은 후 센서로 감지된 영역의 장애물의 개수를 파악하여 청소하기 쉬운 순서로 우선순위를 매겨 청소하기 쉬운 영역을 우선적으로 청소하도록 로봇의 움직임을 제어하는 방법이 게시되어 있다.

상술한 선행기술에 의할 경우 청소영역에서 단턱, 카펫 등의 낮은 높이의 장애물이 있는 경우 로봇 청소기가 청소영역을 주행하면서 별다른 회피동작 없이, 반복적으로 장애물을 등반하여 이동하기 때문에 장애물의 경계에서 로봇 청소기가 구속되거나, 장애물이 로봇 청소기에 걸리는 등의 문제가 발생할 수 있는 실정이다.

특허문헌1: 10-2016-0100981(2016.08.24. 공개) 특허문헌2: US09946263(2016.06.06. 공개)

따라서, 본 문서에 의해 게시되는 다양한 실시예의 발명은 상술한 로봇 청소기의 청소기의 문제를 해결하고자 함을 목적으로 한다.

본 발명의 다양한 과제 중 하나는, 로봇 청소기가 청소영역에 존재하는 낮은 장애물의 등반횟수를 최소화 하면서 청소영역을 주행할 수 있는 로봇 청소기 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 다양한 과제 중 하나는, 문턱에 의해 청소영역이 구획되어 있는 경우 로봇 청소기가 위치하는 청소영역의 청소를 완료한 뒤, 문턱을 등반하여 구획된 나머지 청소영역을 청소할 수 있는 로봇 청소기 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 다양한 과제 중 하나는, 카펫, 매트와 같이 로봇 청소기가 등반하여 청소를 수행해야 하는 영역이 있는 경우, 로봇 청소기가 위치하는 청소영역의 청소를 완료한 뒤, 카펫, 매트와 같은 낮은 높이의 장애물을 등반하여 청소를 수행할 수 있는 로봇 청소기 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 다양한 과제 중 하나는, 청소영역에 구비되는 등반 가능한 낮은 높이의 장애물을 회피하며 청소를 수행할 수 있는 로봇 청소기 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 다양한 과제를 해결하기 위해 본 발명의 예시적인 실시예는, 청소영역에 구비되는 등반 가능한 높이의 장애물들에서 발생될 수 있는 로봇 청소기의 구속 현상을 줄이기 위해 로봇 청소기에 대한 개선된 주행 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 예시적인 실시예는, 청소영역에서 등반 가능한 높이의 장애물을 회피하여 청소영역의 청소 또는 매핑을 모두 수행한 후, 장애물을 등반할 수 있는 로봇 청소기 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 예시적인 실시예는, 등반 가능한 높이의 장애물 단차가 있는 경계에서의 주행을 최소화 할 수 있는 로봇 청소기 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 예시적인 실시예는, 청소영역에서 로봇청소기가 장애물에 접근하는 경우 상기 로봇청소기가 상기 장애물을 등반 가능한지 판단하는 단계와 상기 로봇청소기가 상기 장애물을 등반 가능할 경우, 상기 장애물 경계의 위치를 저장하는 단계와 상기 경계의 위치를 저장한 후, 상기 장애물의 경계에서 상기 로봇청소기가 상기 청소영역을 주행하는 단계 및 상기 청소영역 중 상기 경계로 상기 장애물의 영역을 구획하는 단계를 포함하는 로봇청소기의 제어방법을 제공하고자 한다.

바람직하게 상기 장애물이 상기 로봇청소기의 등반 가능범위를 벗어난 경우, 상기 로봇청소기의 이동경로를 변경하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 경계로 상기 장애물의 영역이 구획되지 않는 경우, 상기 로봇청소기는 상기 청소영역을 주행할 수 있고, 상기 각 단계들은, 상기 로봇청소기가 청소를 시작 전에 상기 청소영역을 매핑하면서 수행될 수 있다.

또는, 상기 각 단계들은, 상기 로봇청소기가 청소를 진행하면서 수행될 수도 있으며, 바람직하게 상기 청소영역은, 상기 장애물의 경계로 설정되는 제2영역 및 상기 제2영역 외의 영역으로 정의되는 제1영역을 포함하고, 상기 구획단계에서 상기 로봇청소기는 상기 청소영역에서 상기 제1영역 및 상기 제2영역을 구획할 수 있다.

그리고 상기 로봇청소기는, 상기 장애물을 상기 제1영역의 청소를 완료한 후 상기 제2영역에 진입할 수 있고, 또는 상기 로봇청소기는 상기 제2영역에 진입한 후, 상기 제2영역의 청소를 완료한 후, 상기 제2영역을 이탈할 수도 있다.

한편, 상기 주행단계에서 상기 로봇청소기의 이동경로 상에 상기 장애물이 간섭되는 경우, 상기 로봇청소기는 이동경로를 변경할 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예는, 청소영역을 주행을 하는 본체와 상기 본체에 구비되고, 높이 변화값을 측정하는 클리프센서와 상기 본체의 위치를 추적 및 저장하는 위치센서 및 상기 클리프센서에 의해 인식된 정보에 따라 상기 본체가 장애물을 등반 가능한지 판단하는 제1제어부 및 상기 본체가 상기 장애물을 등반할 수 있다는 조건을 만족할 경우, 상기 위치센서에 의해 상기 장애물의 경계를 설정하여, 상기 장애물 영역을 상기 청소영역에서 구획하는 제2제어부를 포함하는 로봇청소기를 제공하고자 한다.

바람직하게 상기 본체는, 상기 제2제어부에 의해 구획된 청소영역 중, 상기 장애물 영역 외의 청소영역의 청소를 완료한 후, 상기 장애물 영역에 진입하여 청소를 수행할 수 있다.

또한 상기 제1제어부는, 상기 장애물이 상기 본체의 등반가능 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 상기 본체의 이동경로를 변경할 수 있고, 상기 제2제어부는, 상기 장애물의 경계에 의해 상기 장애물 영역을 상기 청소영역에서 구획할 수 없다고 판단되면, 상기 본체의 주행을 수행할 수 있다.

그리고 상기 제2제어부는, 상기 본체의 이동경로에 상기 장애물이 간섭되는 경우, 상기 로봇청소기의 이동경로를 변경할 수 있다.

한편 상기 본체는, 상기 제2제어부에 의해 구획된 청소영역 중, 상기 장애물 영역 외의 청소영역의 청소를 완료한 후, 상기 장애물 영역에 진입하고 이탈할 수 있다.

상술한 실시예들의 각각의 특징들은 다른 실시예들과 모순되거나 배타적이지 않는 한 다른 실시예들에서 복합적으로 구현될 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예에 의하면, 청소영역에서 높이 단차가 있는 환경(매트, 카펫, 문턱 등)의 경계를 오르내리는 주행을 최소화 함으로써, 로봇 청소기의 구속 현상을 줄일 수 있고, 주행 감성품질을 높일 수 있다.

또한, 단차가 있는 청소환경에서 발생할 수 있는 구속 및 센서의 오감지 현상을 줄일 수 있다.

또한, 카펫, 매트와 같이 바닥면의 환경이 달라지는 영역에서의 집중적인 청소를 수행할 수 있다.

또한, 청소영역의 지도를 생성할 시 등반 가능한 장애물의 영역이 구획됨으로써 보다 정확한 청소영역의 구획을 가능케 한다.

도1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 로봇 청소기를 나타내는 사시도.
도2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 로봇 청소기의 제어계통을 나타낸 블록도.
도3 및 도4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 로봇 청소기의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도.
도5는 기존 로봇 청소기의 청소영역 주행을 나타낸 도면.
도6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 로봇 청소기의 청소영역 주행을 나타낸 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B,(a),(b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기를 나타낸 도면이고, 도2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 로봇 청소기의 제어계통을 나타낸 블록도.

도1을 참고하면, 본 실시예의 로봇 청소기는 본체(100), 청소유닛(210, 220), 구동유닛(300), 센서유닛(10), 제어부(30)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 청소유닛(210,220), 구동유닛(300) 및 센서유닛(10)이 전기적으로 작동하도록 전력을 제공하는 배터리(미도시)를 더 포함할 수 있다.

배터리는 이차전지로 구비되어 반복적으로 충전될 수 있다. 따라서 사용자는 배터리의 잔량이 적을 때 별도로 전지를 교체하거나 추가하지 않고도 반복적인 충전을 하여 로봇 청소기를 사용할 수 있다.

상기 로봇 청소기는 충전대(200)에 결합되어 충전될 수 있다. 충전대(200)는 상기 로봇 청소기의 외관 중 적어도 일부와 대응되도록 형성될 수 있다. 따라서 상기 로봇 청소기가 충전대(200)와 안정적으로 결합될 수 있다.

본체(100)는 상기 로봇 청소기의 부품들이 내장되는 공간을 제공할 수 있다. 또한, 본체(100)에는 후술하는 청소유닛(210,220), 구동유닛(300) 및 센서유닛(10), 제어부(30)가 결합되거나 내장될 수 있다. 따라서, 로봇 청소기의 본체(100)는 로봇 청소기의 외관을 형성할 수 있다.

본체(100)의 상측에는 상부 커버(110)가 배치된다. 상부 커버(110)는 본체(100) 일측에 힌지 연결되어 회동 가능하도록 구성될 수 있다. 상부 커버(110)는 본체(100)로부터 분리되어 착탈 가능하게 구성될 수도 있다. 상부 커버(110)가 집진부(220)를 덮도록 배치된 상태에서 집진부(220)의 분리가 제한될 수 있다.

그리고 상부 커버(110)의 상측에는 핸들(111)이 구비되어 사용자가 상기 핸들(111)을 잡고 상기 상부 커버(110)를 본체(100)로부터 회동, 또는 착탈 할 수 있다.

청소유닛은 상기 본체(100)가 이동하면서 청소영역의 먼지, 이물질 등의 청소를 수행할 수 있다. 상기 청소유닛은 먼지를 흡입하는 먼지흡입부(210), 흡입된 먼지가 이동되는 노즐부(미도시), 공기와 먼지를 분리하는 여과부(미도시) 및 먼지가 모이는 집진부(220)를 포함할 수 있다. 상기 노즐부와 여과부는 상기 본체(100)의 내부에 구비되어 먼지흡입부(210)를 통해 유입된 먼지, 이물질 등이 흡입되어 먼지가 여과되는 구성이다.

그리고, 청소유닛은 도시된 도1에 의해 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 도1에서는 먼지흡입부(210)가 로봇 청소기의 전방에 위치하고, 집진부(220)가 로봇 청소기에서 소정 높이를 형성하며 구비되고, 구동유닛(300)이 상기 먼지흡입부(210)보다 상대적으로 후방에 위치하는 후륜구동 타입의 로봇 청소기를 도시하고 있으나, 반드시 이러한 형상에 한정되는 것은 아니며, 먼지흡입부가 로봇 청소기의 후방에 위치하는 전륜구동 타입의 로봇 청소기, 상기 집진부(220)의 상기 본체(100)의 내부에 구비되어 외부로 노출되어 있지 않는 형상 등 다양한 형상의 로봇 청소기를 포함할 수 있다.

로봇 청소기는 청소영역을 주행하며 먼지흡입부(210)가 작동하여 바닥에 존재하는 먼지나 이물질 등을 흡입할 수 있다. 이때 먼지와 공기가 같이 흡입되므로 노즐부로 이동된 공기 및 먼지가 여과부에 의해 분리될 수 있다. 여과부를 통과한 공기는 외부로 다시 배출되고 흡입된 먼지나 이물질은 집진부(220)에 수용될 수 있다.

상기 여과부는 필터의 형태로 구비될 수도 있고 사이클론 현상을 이용하여 구조적인 방식으로 공기와 먼지를 분리하도록 구비될 수 있다.

상기 집진부는 탈착 가능하게 구비될 수 있다. 청소를 수행하거나 청소가 끝난 뒤 집진부가 가득 차게 되면 디스플레이 패널(미도시) 등으로 사용자가 인지할 수 있도록 구비될 수 있다. 집진부가 가득차면 집진부 내부의 먼지를 비워내서 다시 청소를 원활하게 수행하도록 할 수 있다.

상기 청소유닛은 본체(100)에 결합될 수 있다. 청소유닛과 본체(100)는 반드시 분리되어 구비될 필요는 없고 일체로 형성되어도 무방하다 다만, 효과적인 청소 수행을 위해 먼지흡입부(210)는 넓은 지역을 청소할 수 있도록 다각형의 형태로 구비되는 것이 바람직하다. 특히 로봇 청소기는 직선주행을 수행하는 것이 일반적이므로 사각형으로 구비되는 것이 바람직할 수 있다.

구동유닛(300)은 본체(100)를 이동시킬 수 있다. 따라서 구동유닛(300)은 휠의 형태로 구비되고, 상기 휠에 구동력을 제공하는 모터가 구비되는 것이 바람직하며, 상기 휠은 본체(100)의 좌우 양측에 각각 구비될 수 있다.

상기 휠은 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하여 본체(100)의 전, 후, 좌, 우측으로 이동되거나 회전할 수 있다. 덧붙여 각각의 휠 들은 서로 독립적으로 구동 가능하게 구성될 수도 있고, 이를 위해 각각의 휠은 서로 다른 모터에 의해 구동될 수 있다.

제어부가 구동유닛(300)의 구동을 제어함으로써, 상기 로봇 청소기는 청소영역의 바닥을 주행할 수 있다. 상기 휠은 본체(100)의 하부에 구비되어 본체(100)를 주행시킨다. 휠은 원형의 바퀴들로만 구성될 수도 있고, 원형의 롤러들이 벨트 체인으로 연결되어 구성될 수도 있으며, 원형의 바퀴들과, 원형의 롤러들이 벨트 체인으로 연결된 것이 조합되어 구성될 수도 있다. 그리고 휠은 상부가 본체(100) 내에 배치될 수 있고, 하부는 본체(100)의 하측으로 돌출될 수 있다.

도2를 참고하여 본 실시예의 센서유닛과 제어부를 살펴보면, 센서유닛(10)은 로봇 청소기의 자율주행에 필요한 외부환경 정보를 수집할 수 있다. 그리고 상기 센서유닛(10)에 의해 입력된 외부환경을 기초로 상기 구동유닛(300)을 제어하여 로봇 청소기의 주행을 제어할 수 있다.

상기 센서유닛(10)은 예를 들어 주변을 촬영하여 주행지도를 작성하는 촬영 센서(미도시), 바닥의 재질을 감지하는 바닥감지 센서(17), 로봇 청소기가 주행하는 바닥면에 대한 높이를 감지하거나, 바닥면에서 반사되어 오는 빛의 양을 감지할 수 있는 클리프 센서(11), 청소영역 내에서 로봇 청소기의 현재 위치를 파악하기 위한 위치 센서(12), 장애물을 감지하는 장애물 센서(13) 등을 포함할 수 있다. 물론, 로봇 청소기가 외부 환경을 보다 정확하게 인식하기 위해 상술한 센서 이외의 추가적인 센서들이 더 구비될 수도 있을 것이다.

예를 들어 벽 감지 센서(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 상기 벽 감지 센서에 의해 상기 로봇 청소기는 촬영 센서 또는 클리프 센서 등과 함께 청소대상지역에 대한 정보가 입력되어 상기 로봇 청소기가 주행하면서 청소대상 영역의 공간 형태를 입력하고 벽 감지 센서를 통해 청소대상지역을 분할하여 복수 개의 청소영역을 분할할 수 있다.

다만 상술한 예에 제한되는 것은 아니고, 하나의 실시예에 불과하며 촬영 센서, 클리프 센서(11) 또는 장애물 센서(13)가 벽 감지를 동시에 수행할 수도 있다.

한편, 본 문서에 의해 설명되는 장애물이란 벽과 같이 로봇 청소기가 등반 하지 못하는 높이의 장애물과 카페트, 매트, 문턱과 같이 로봇 청소기가 등반 가능한 장애물을 포괄하는 의미이므로, 문단에서 로봇 청소기가 등반 할 수 있는지 여부에 의해 그 의미가 정의될 수 있다.

상기 촬영 센서는 청소대상지역만 감지하고, 상기 위치 센서(12)에 의해 본체(100)의 위치를 특정하여 로봇 청소기가 청소를 수행하는 청소영역을 특정할 수 있고, 상기 청소영역에서 상기 로봇 청소기의 위치가 특정됨으로써 청소영역 내의 이동, 또는 다음 청소영역으로의 이동이 수행될 수 있다.

상기 청소영역 및 로봇 청소기의 위치 특정에 대한 예를 들면, 로봇 청소기는 청소대상 지역을 주행하면서 매핑을 수행하고, 상기 매핑에 의해 설정된 청소대상 지역의 공간에 그리드를 형성하고, 상기 그리드에서 상기 로봇 청소기의 위치가 좌표값으로 특정될 수도 있다. 물론 이는 하나의 실시예에 해당하는 것이며 다양한 방법에 의해 상기 청소영역의 매핑 및 로봇 청소기의 위치 특정이 수행될 수 있다.

또한, 상기 바닥감지 센서(17)는 바닥의 재질을 감지하는 센서일 수 있다. 로봇 청소기가 사용되는 청소대상지역은 사용자마다 달라질 수 있다. 예를 들어 청소대상지역의 바닥재가 대리석의 형태로 구비될 수 있고 장판의 형태로 구비될 수 있다. 또한, 상술한 예 이외의 다른 재질로 구비될 수 있다.

바닥재의 재질에 따라 먼지흡입부(210)가 효과적으로 먼지를 흡입하기 위해 구동되는 세기가 달라질 수 있다. 예를 들어 일반적인 장판에서 청소가 수행되는 경우보다 카페트가 깔린 지역에서는 먼지흡입부(210)가 더 강하게 작동되어야 청소를 효과적으로 수행할 수 있다. 로봇 청소기의 제어부(30)는 바닥재의 종류에 따라 먼지흡입부(210)의 작동세기가 조종되도록 구비될 수 있다.

장애물 센서(15)는 청소 대상지역에 존재하는 장애물의 존재여부를 파악할 수 있다. 이는 상술한 촬영 센서, 클리프 센서 등과 일체로 구비될 수도 있고 별개로 구비될 수도 있다. 즉, 장애물 센서(15)가 촬영 센서의 역할도 겸할 수 있다.

장애물 센서(15)가 장애물을 감지함에 따라 로봇 청소기의 주행경로가 변경될 수 있다. 자세히, 로봇 청소기가 주행 중 벽과 같은 장애물을 감지하면 상기 장애물을 우회하도록 이동된다.

그러나 종래 로봇 청소기가 주행 중 장애물을 감지하고, 상기 장애물이 클리프 센서(11)를 통해 낮은 높이의 장애물로써 등반이 가능할 경우 초기 입력된 주행경로를 따라 이동하여 장애물을 등반하게 된다. 이 경우 상기 낮은 높이의 장애물이 카페트, 매트, 문턱과 같은 장애물일 경우 초기 입력된 주행경로를 따라 로봇 청소기가 이동하면서 상기 장애물의 경계 단차를 지속적으로 오르내리어 구속현상, 배터리 소모량 증가, 장애물이 걸려 로봇 청소기의 주행이 정지되는 현상 등이 발생할 수 있다. 따라서 본 실시예는 상기 로봇 청소기가 등반 가능한 낮은 높이의 장애물의 경우에도 우회하여 청소를 수행한 후, 상기 낮은 높이의 장애물을 등반할 수 있는 제어방법을 제공하고자 하며 이는 후술한다.

제어부(30)는 상술한 바와 같이 기본적으로 센서유닛에 의해 입력된 외부환경에 따라 로봇 청소기의 주행을 제어하며 도2에는 클리프센서(11)에 의해 인식된 정보에 따라 상기 본체가 장애물을 등반 가능한지 판단하는 제1제어부와 장애물의 경계를 설정하여 장애물 영역을 청소영역에서 구획하는 제2제어부가 도시되어 있다.

그러나, 반드시 상기 제어부의 기능 또는 상기 제어부의 구성에 한정하는 것은 아니며 제1제어부는 상기 본체가 장애물을 등반 가능한지 판단 한 후, 로봇 청소기의 주행을 제어할 수 있고, 제2제어부는 청소영역을 구획한 후 로봇 청소기의 주행을 제어할 수 있으며, 상술한 바와 같이 바닥감지 센서(17)에 의해 입력된 외부환경에 따라 바닥의 재질을 판단할 수도 있을 것이다.

상기 제1제어부(31)는 클리프센서(11)에 의해 인식된 정보에 따라 바닥면에서 장애물까지의 높이 변화값을 측정한 후, 상기 본체(100)가 상기 장애물을 등반 가능한지 여부를 판단하고, 상기 장애물이 상기 본체의 등반가능 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 상기 본체(100)의 이동경로를 변경할 수 있다.

덧붙여, 상기 장애물이 상기 본체(100)의 등반가능 범위 내로 판단되면, 제2제어부(33)는 상기 위치센서(13)에 의해 상기 장애물의 경계를 설정하고, 상기 장애물 영역을 상기 청소영역에서 구획할 수 있다. 그리고 본체(100)의 이동경로 상에 상기 장애물이 간섭되는 경우 상기 로봇 청소기의 이동경로를 변경할 수 있다.

상기 장애물이 간섭되는 경우란, 상기 클리프센서(11), 상기 촬영센서 등에 의해 상기 로봇 청소기가 상기 낮은 높이의 장애물을 등반하는 경우를 의미한다.

후술하는 본 실시예의 로봇 청소기 및 그 제어방법은 청소영역의 매핑 시에는, 상기 낮은 높이의 장애물의 경계위치를 저장하고 청소영역을 주행하며, 상기 장애물의 영역 구획이 가능한지 판단한 후 장애물의 영역을 구획하며, 청소 시에는, 장애물의 경계로 정의되는 제2영역(2)과, 청소영역 중 상기 제2영역(2) 외의 영역으로 정의되는 제1영역(1)을 포함하여 상기 제1 및 제2영역(2)을 구획하고 제1영역(1)의 청소를 완료한 후 제2영역(2)을 진입할 수 있다.

따라서, 상술한 바와 같이 로봇 청소기의 주행 중 등반 가능한 낮은 높이의 장애물이 인식되어도 상기 조건(매핑 시 장애물의 영역을 구획, 청소 시 제1영역(1)의 청소 완료)을 만족하지 못하면 상기 장애물을 등반하지 않고, 청소영역을 주행한다.

상기 낮은 높이의 장애물이란 예로써 카페트, 매트, 문턱 등을 의미하고 카페트, 매트의 경우 그 자체로서 청소의 대상영역으로 설정될 수 있으며, 상술한 바와 같이 카페트, 매트는 바닥면을 청소한 후 진입하여 청소를 수행할 수 있다. 그리고 문턱의 경우 문턱에 의해 구획되는 청소영역 중 하나의 청소영역의 청소를 완료한 후, 다른 청소영역으로 이동간에 등반 수행하여 다른 청소영역의 청소를 수행할 수 있다. 물론, 문턱의 경우에도 상기 로봇 청소기가 등반하면서 동시에 청소가 수행될 수 있으므로, 청소영역으로 구분될 수도 있을 것이다.

도3 및 도4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 로봇 청소기의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 상기 각 흐름도에 설명되는 로봇 청소기의 동작은 상술한 구성을 포함하는 다양한 로봇 청소기에 의해 수행될 수 있다.

도3을 참고하면, 로봇 청소기의 본체(100)는 청소영역을 주행(S100)하고, 주행 중 장애물을 감지(S120)한다. 로봇 청소기가 장애물을 감지하면, 상기 장애물을 등반 할 수 있는지 여부를 판단(S200)하고 상기 로봇 청소기가 상기 장애물을 등반 가능할 경우, 상기 장애물 경계의 위치를 저장하고, 상기 청소영역을 주행(S300)한다.

그리고 상기 장애물을 등반 할 수 없는 경우 이동경로를 변경(S210)하여 상기 청소영역을 주행하게 된다. 물론 상기 S300 단계에서 로봇 청소기가 상기 장애물의 경계위치를 저장하고, 청소영역을 주행 시 상술한 바와 같이 로봇 청소기의 이동경로 상에 상기 장애물이 위치하여 로봇 청소기의 주행에 간섭되는 경우에는 상기 장애물을 회피하여 상기 청소영역을 주행한다.

자세히, 상기 청소영역은 장애물의 경계에 의해 정의되는 제2영역(2)과, 상기 제2영역(2) 중 나머지 영역으로 정의되는 제1영역(1)으로 구획될 수 있으며, 상기 로봇 청소기는 상기 장애물의 경계위치를 저장한 후 청소영역 중 제1영역(1)을 주행한다.

한편, 상기 로봇 청소기가 상기 장애물의 경계에서 청소영역을 주행하면서 상기 장애물의 영역 구획이 가능한지 판단(S400)한다. 상기 로봇 청소기가 상기 장애물의 경계위치를 저장한 후 상기 장애물의 영역을 구획하기 위한 위치데이터를 저장한 후 상기 장애물의 영역 구획이 가능하기 때문이다.

따라서 상기 장애물의 영역을 구획할 만큼 충분한 장애물의 경계위치 데이터를 저장하지 못한 경우 상기 로봇 청소기는 다시 상기 청소영역을 주행(S100)하고, 상기 장애물의 영역을 구획할 수 있는 장애물의 경계위치 데이터를 저장한 경우 상기 로봇 청소기는 상기 장애물의 영역을 구획(S500)한다.

덧붙여, 본 실시예의 청소영역의 주행은 연속적인 주행을 의미할 수도 있으며, 단속적인 주행을 의미할 수도 있다. 연속적인 주행이란, S300 단계에서 장애물의 경계 위치를 저장하고 로봇 청소기가 청소영역을 주행을 시작함과 동시에 장애물의 영역 구획이 가능한지 판단하고, 장애물의 영역이 구획될 경우 상기 장애물의 영역으로 구획되는 청소영역을 주행할 수도 있으며, 장애물의 영역이 구획되지 않을 경우 다시 청소영역을 주행하면서 상기 장애물을 감지하고, 장애물의 경계위치를 판단하는 일련의 단계를 반복적으로 수행할 수 있다.

단속적인 주행이란, 상술한 단계에서 각각의 과정을 수행하면서 주행을 멈추고 다시 주행하는 것으로 이해될 수 있다.

상술한 일련의 단계는 로봇 청소기가 청소를 시작 전에 청소대상 영역을 매핑하는 단계에서 수행될 수 있으며, 매핑 단계에서 장애물의 경계로 구획되어 정의되는 제2영역(2)과 상기 청소영역 중 상기 제2영역(2)을 제외한 제1영역(1)이 구획되고, 청소영역을 매핑하는 단계에서 상기 제2영역(2)의 경계 단차를 오르지 않고 매핑을 수행할 수 있으며, 청소영역을 청소하는 단계에서는 상기 제1영역(1)의 청소를 완료한 후, 제2영역(2)에 진입하여 청소를 완료할 수 있다. 즉, 상기 제2영역(2)의 단차 경계를 최소한으로 등반할 수 있다.

도4는 청소영역의 청소를 수행하면서 장애물의 영역을 구획하고, 청소영역 중 장애물 이외의 영역을 청소한 후, 상기 장애물 영역에 진입하는 일련의 흐름을 나타낸 도면이다.

로봇 청소기는 청소영역을 주행하면서 청소를 수행한다. 자세히, 상기 제1영역(1)의 청소를 수행하고(S11O), 청소영역에 존재하는 장애물을 감지(S120)한다. 상기 장애물을 감지한 로봇 청소기는 상기 장애물을 등반할 수 있는지 여부를 판단하고(S120), 상기 장애물의 등반이 가능할 경우, 상기 장애물의 경계의 위치를 저장하고 제1영역(1)을 주행한다. 그리고 상기 장애물의 등반이 가능하지 않은 경우, 이동경로를 변경(S210)하여 상기 제1영역(1)의 주행을 수행한다.

덧붙여 상기 장애물의 등반이 가능한 경우에도 상기 장애물을 등반하는 것은 아니며, 상기 로봇 청소기의 이동경로 상에 상기 장애물이 간섭되는 경우에는 이동경로를 변경하여 상기 장애물을 회피하면서 상기 제1영역(1)을 주행한다.

그리고 상기 장애물의 영역이 구획 가능한지 판단하고(S400), 저장된 상기 장애물 경계의 위치에 의해 상기 장애물 영역의 구획이 가능한 경우, 상기 장애물의 영역을 구획하고(S500), 상기 장애물의 영역 구획이 가능하지 않을 경우, 상기 제1영역(1)을 주행한다.

상기 장애물의 영역이 구획된 후, 로봇 청소기는 상기 제1영역(1)의 청소가 완료되었는지 판단한다. 상기 제1영역(1)의 청소완료 여부는 상기 로봇 청소기가 상기 제1영역(1)의 주행이 완료되었는지 판단하는 것을 의미할 수 있다. 따라서 상기 제1영역(1)의 청소가 완료되지 않은 경우, 상기 로봇 청소기는 제1영역(1)을 주행하면서 청소를 재개하고, 상기 제1영역(1)의 청소가 완료된 것으로 판단된 경우, 상기 제2영역(2)에 진입하여 청소를 수행(S700)한다.

도5는 기존 로봇 청소기의 청소영역 주행을 나타낸 도면이다. 도5a는 문턱 경계로 정의되는 제2영역(2)에 의해 제1영역(1)과 제3영역(3)이 구분되고, 도5b는 카페트, 매트 등의 경계로 정의되는 제2영역(2)과 상기 제2영역(2)을 제외한 제1영역(1)으로 구분된다.

도5를 참고하면, 종래 로봇 청소기는 청소영역(1)의 주행 중에 로봇 청소기가 등반할 수 없는 벽과 같은 장애물이 감지된 경우 상기 벽에서 상기 로봇 청소기의 이동경로를 변경하여(4) 상기 청소영역을 주행한다.

그리고, 제2영역(2)과 같은 등반할 수 있는 낮은 높이의 장애물이 감지된 경우, 로봇 청소기는 상기 장애물을 등반하면서 상기 장애물의 경계단차를 오르내리게 된다.

즉 청소영역에서 감지된 장애물을 상기 로봇 청소기가 등반이 가능한지 판단한 후, 상기 장애물의 높이가 상기 로봇 청소기의 등반가능 범위를 벗어난 경우에는 이동경로를 변경하여 회피하지만, 상기 장애물의 높이가 낮아 상기 로봇 청소기가 등반 가능할 경우에는 상기 장애물을 이동경로를 변경하지 않고 상기 장애물을 등반하며 청소영역을 주행한다.

이 경우 상술한 바와 같이 장애물 경계의 단차를 반복적으로 등반함에 따라 로봇 청소기의 구속현상이 발생할 수 있으며, 또는 장애물의 경계에서 장애물의 끼임 현상이 발생할 수도 있으며, 또는 지속적인 등반 주행을 수행함에 따라 로봇 청소기의 배터리 소모량 증가가 발생할 수도 있다.

도6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 로봇 청소기의 청소영역 주행을 나타낸 도면이고, 도6a는 문턱 경계로 정의되는 제2영역(2)에 의해 제1영역(1)과 제3영역(3)이 구분되고, 도6b는 카페트, 매트 등의 경계로 정의되는 제2영역(2)과 상기 제2영역(2)을 제외한 제1영역(1)으로 구분된다.

도6a를 참고하면 본 실시예의 로봇 청소기는 제1영역(1)의 청소를 수행하면서 장애물을 감지하고, 상기 장애물이 등반 가능하지 않은 경우, 이동경로를 변경(4)하여 제1영역(1)을 주행한다. 그리고 상기 장애물이 등반 가능한 경우에도, 이동경로를 변경(5)하여 제1영역(1)을 주행한다. 상기 장애물이 등반 가능한 경우에는 상술한 바와 같이 상기 장애물의 경계 위치를 저장하고, 상기 장애물의 경계에 의해 영역이 정의되는 제2영역(2)을 제1영역(1)과 구획할 수 있다.

그리고 상기 제1영역(1)의 청소가 완료된 후, 로봇 청소기는 상기 제2영역(2)을 등반하여 제3영역(3)으로 진입하여, 상기 제3영역(3)의 청소를 수행한다.

도6b를 참고하면 본 실시예의 로봇 청소기는 제1영역(1)의 청소를 수행하면서 장애물을 감지하고, 상기 장애물이 등반 가능하지 않은 경우, 이동경로를 변경(4)하여 제1영역(1)을 주행한다. 그리고 상기 장애물이 등반 가능한 경우에도, 상기 장애물이 상기 로봇 청소기의 이동 경로상에 간섭되는 경우 이동경로를 변경(5)하여 제1영역(1)을 주행한다.

즉, 로봇 청소기는 상기 장애물이 상기 로봇 청소기의 주행경로 상에 위치하여 상기 로봇 청소기가 상기 장애물을 등반해야 하는 경우에는 이동경로를 변경(5)하고, 상기 장애물이 상기 로봇 청소기의 주행경로를 벗어나 위치하여 상기 로봇 청소기의 이동에 간섭되지 않는 경우에는 이동경로를 변경하지 않고 주행(6)한다.

즉 상기 장애물의 경계를 따라 상기 로봇 청소기가 이동하여 상기 장애물 경계의 위치를 저장한 후, 상기 장애물의 영역을 구획한 후, 제1영역(1)를 완료한 후에 상기 제2영역(2)에 진입함으로써, 장애물 경계 단차의 등반을 최소화 할 수 있다.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 본체 110 : 상부 커버
111 : 핸들 200 : 충전대
210 : 먼지흡입부 220 : 집진부
300 : 구동유닛
10 : 센서유닛 30 : 제어부

Claims (15)

1. 청소영역에서 로봇청소기가 장애물에 접근하는 경우 상기 로봇청소기가 상기 장애물을 등반 가능한지 판단하는 단계;
   상기 로봇청소기가 상기 장애물을 등반 가능할 경우, 상기 장애물 경계의 위치를 저장하는 단계;
   상기 경계의 위치를 저장한 후, 상기 장애물의 경계에서 상기 로봇청소기가 상기 청소영역을 주행하는 단계; 및
   상기 청소영역 중 상기 경계로 상기 장애물의 영역을 구획하는 단계;를 포함하는 로봇청소기의 제어방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 장애물이 상기 로봇청소기의 등반 가능범위를 벗어난 경우, 상기 로봇청소기의 이동경로를 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 제어방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 경계로 상기 장애물의 영역이 구획되지 않는 경우, 상기 로봇청소기는 상기 청소영역을 주행하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 제어방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 각 단계들은, 상기 로봇청소기가 청소를 시작 전에 상기 청소영역을 매핑하면서 수행되는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 제어방법.
5. 제3항에 있어서,
   상기 각 단계들은, 상기 로봇청소기가 청소를 진행하면서 수행되는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 제어방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 청소영역은,
   상기 장애물의 경계로 설정되는 제2영역; 및
   상기 제2영역 외의 영역으로 정의되는 제1영역;을 포함하고,
   상기 구획단계에서 상기 로봇청소기는 상기 청소영역에서 상기 제1영역 및 상기 제2영역을 구획하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 제어방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 로봇청소기는,
   상기 장애물을 상기 제1영역의 청소를 완료한 후 상기 제2영역에 진입하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 제어방법.
8. 제6항에 있어서,
   상기 로봇청소기는
   상기 제2영역에 진입한 후, 상기 제2영역의 청소를 완료한 후, 상기 제2영역을 이탈하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 제어방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 주행단계에서 상기 로봇청소기의 이동경로 상에 상기 장애물이 간섭되는 경우, 상기 로봇청소기는 이동경로를 변경하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 제어방법.
10. 청소영역을 주행을 하는 본체;
    상기 본체에 구비되고, 높이 변화값을 측정하는 클리프센서;
    상기 본체의 위치를 추적 및 저장하는 위치센서; 및
    상기 클리프센서에 의해 인식된 정보에 따라 상기 본체가 장애물을 등반 가능한지 판단하는 제1제어부; 및
    상기 본체가 상기 장애물을 등반할 수 있다는 조건을 만족할 경우, 상기 위치센서에 의해 상기 장애물의 경계를 설정하여, 상기 장애물 영역을 상기 청소영역에서 구획하는 제2제어부;를 포함하는 로봇청소기.
11. 제10항에 있어서,
    상기 본체는,
    상기 제2제어부에 의해 구획된 청소영역 중, 상기 장애물 영역 외의 청소영역의 청소를 완료한 후, 상기 장애물 영역에 진입하여 청소를 수행하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
12. 제10항에 있어서,
    상기 제1제어부는,
    상기 장애물이 상기 본체의 등반가능 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 상기 본체의 이동경로를 변경하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제2제어부는,
    상기 장애물의 경계에 의해 상기 장애물 영역을 상기 청소영역에서 구획할 수 없다고 판단되면, 상기 본체의 주행을 수행하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
14. 제13항에 있어서,
    상기 제2제어부는,
    상기 본체의 이동경로에 상기 장애물이 간섭되는 경우, 상기 로봇청소기의 이동경로를 변경하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
15. 제10항에 있어서,
    상기 본체는,
    상기 제2제어부에 의해 구획된 청소영역 중, 상기 장애물 영역 외의 청소영역의 청소를 완료한 후, 상기 장애물 영역에 진입하고 이탈하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.

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