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KR20220012000A - 로봇 청소기 및 이의 제어방법 - Google Patents

로봇 청소기 및 이의 제어방법 Download PDF

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KR20220012000A
KR20220012000A KR1020200090975A KR20200090975A KR20220012000A KR 20220012000 A KR20220012000 A KR 20220012000A KR 1020200090975 A KR1020200090975 A KR 1020200090975A KR 20200090975 A KR20200090975 A KR 20200090975A KR 20220012000 A KR20220012000 A KR 20220012000A
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KR
South Korea
Prior art keywords
cleaning
area
robot cleaner
floor
determining
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020200090975A
Other languages
English (en)
Inventor
이창현
정재헌
박기홍
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020200090975A priority Critical patent/KR20220012000A/ko
Priority to PCT/KR2020/017966 priority patent/WO2022019406A1/ko
Priority to US18/017,162 priority patent/US20230255424A1/en
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Abstract

일 실시예에 따르면, 로봇 청소기가 청소대상영역을 주행하며 바닥면에 대한 정보를 수집하는 바닥맵핑단계, 수집된 바닥면에 대한 정보에 기초하여 로봇 청소기의 청소계획이 결정되는 청소계획수립단계 및 상기 청소계획이 결정되면 상기 청소계획에 따라 로봇 청소기가 주행하며 청소를 수행하도록 제어되는 로봇 제어단계를 포함하는 로봇 청소기의 제어방법를 제공한다. 일실시예에 따르면, 바닥면의 종류 및 재질을 고려하여 효율적인 청소가 가능하다.

Description

로봇 청소기 및 이의 제어방법{Robot Cleaner and Controlling method thereof}
본 발명은 로봇 청소기의 제어방법에 관한 것이다.
인간은 위생과 청결을 위해 자신이 생활하는 공간을 청소한다. 청소를 하는 이유는 여러 가지가 있을 수 있다. 예를 들어, 질병으로부터 신체를 보호하거나 기관지의 손상을 막기 위해 청소를 하기도 하고, 자신이 있는 공간을 청결하고 이용하기 위함과 같이 삶의 질을 위해 청소를 하기도 한다.
먼지나 이물질은 중력에 의해 바닥에 가라앉는다. 따라서, 청소를 하기 위해서 사람들은 허리를 숙이거나 앉아서 청소를 수행하므로 허리나 관절에 무리가 가기 쉽다.
이를 위해 근래에는 사람의 청소를 도와주는 청소기들이 등장하고 있다. 청소기의 종류는 대략적으로 핸디스틱 청소기, 바형 청소기 또는 로봇 청소기 등으로 분류될 수 있다.
이 중 로봇 청소기는 가정 또는 사무실 등 특정 공간에서 사용자 대신 공간을 청소한다. 로봇 청소기는 일반적으로 청소대상영역의 먼지를 흡입하며 청소를 수행한다.
한국공개특허공보 제10-2013-0091879호를 참조하면, 청소할 공간에 대한 정보를 포함하는 맵을 생성하는 과정, 이를 이용하여 청소 경로를 설정하는 과정 및 이를 이용하여 청소를 수행하는 과정에 대해서 개시하고 있으나, 바닥면의 형태나 심도를 분석하여 청소를 생성하는 등의 실질적으로 주행하는 바닥에 대한 정보를 활용하는 내용에 대한 개시는 없다.
한국공개특허공보 제10-2013-0091879호(2013.08.20)
본 개시의 일 실시예에 따르면, 바닥면의 형태나 재질을 판단하여 효율적인 청소 경로를 생성하는 로봇 청소기의 제어방법을 제공하고자 한다.
또한, 로봇 청소기를 운용할 때 교반 롤러, 사이드 브러쉬 등의 회전이 바닥면의 종류에 따라 다르게 제어될 수 있응 로봇 청소기의 제어방법을 제공하고자 한다.
또한, 경사진 영역, 단차진 영역 또는 카펫이 배치된 영역 등을 고려하여 청소 가능 영역과 청소 불가능 영역을 구분할 수 있는 로봇 청소기의 제어방법을 제공하고자 한다.
또한, 로봇 청소기가 청소를 정상적으로 마칠 수 있도록 진입이 불가하거나 진입 후 이탈이 불가능한 영역을 청소대상영역에서 제외할 수 있는 로봇 청소기의 제어방법을 제공하고자 한다.
또한, 로봇 청소기의 주행간에 다른 전자제품의 사용을 방해하지 않을 수 있는 로봇 청소기의 제어방법을 제공하고자 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 일례로, 뎁스 카메라(depth camera)를 활용하여 바닥면에 대한 정보를 수집하고 바닥면에 대한 정보를 기초로 청소를 수행할 수 있는 로봇 청소기의 제어방법을 제공한다.
또한, 바닥면의 종류나 재질에 따라 로봇 청소기의 운용방식이 달라지는 로봇 청소기의 제어방법을 제공한다.
또한, 필요시 시간대 별로 바닥맵을 생성하여 효율적인 청소가 가능한 로봇 청소기의 제어방법을 제공한다.
보다 구체적으로 일 실시예에 따르면, 로봇 청소기가 청소대상영역을 주행하며 바닥면에 대한 정보를 수집하는 바닥맵핑단계, 수집된 바닥면에 대한 정보에 기초하여 로봇 청소기의 청소계획이 결정되는 청소계획수립단계 및 상기 청소계획이 결정되면 상기 청소계획에 따라 로봇 청소기가 주행하며 청소를 수행하도록 제어되는 로봇 제어단계를 포함하는 로봇 청소기의 제어방법을 제공한다.
또한, 상기 바닥맵핑단계에서 바닥면에 대한 정보는 빛을 조사하는 광원 및 상기 광원에서 조사된 빛이 반사되는 것을 감지하는 센서를 포함하는 센싱부에 의해 수집되는 로봇 청소기의 제어방법을 제공한다.
또한, 상기 바닥맵핑단계는 청소에 요구되는 상기 로봇 청소기의 흡입력이 큰 영역인 집중청소영역을 판단하는 집중청소영역판단단계를 포함하는 로봇 청소기의 제어방법을 제공한다.
또한, 상기 집중청소영역은 청소대상영역의 구석, 틈새 및 카펫 중 적어도 하나를 포함하는 로봇 청소기의 제어방법을 제공한다.
또한, 상기 로봇 제어단계에서 상기 로봇 청소기는 상기 집중청소영역에서 흡입력이 커지도록 제어되는 로봇 청소기의 제어방법을 제공한다.
또한, 상기 바닥맵핑단계는 청소대상영역 중 상기 로봇 청소기의 청소가 제한되는 청소불가영역을 판단하는 청소불가영역판단단계를 포함하는 로봇 청소기의 제어방법을 제공한다.
또한, 상기 로봇 청소기는 바닥면에 있는 먼지를 흡입하는 흡입부 및 바닥면에 있는 먼지를 비산시키는 사이드 브러쉬 모듈을 포함하고, 상기 청소불가영역은 상기 로봇 청소기가 이동할 수 없는 이동불가영역 및 상기 사이드 브러쉬 모듈의 작동을 제한하는 장애물이 배치된 영역인 장애물 영역 중 적어도 하나를 포함하는 로봇 청소기의 제어방법을 제공한다.
또한, 상기 청소계획수립단계는 상기 로봇 청소기의 청소 경로를 생성하는 청소경로 결정단계를 포함하고, 상기 청소불가영역이 판단되면 상기 청소계획수립단계에서 상기 로봇 청소기의 청소경로를 생성할 때 상기 청소불가영역을 제외하도록 제어되는 로봇 청소기의 제어방법을 제공한다.
또한, 상기 로봇 청소기는 물청소를 수행할 수 있는 물청소 모듈을 포함하고, 상기 바닥맵핑단계는 물청소가 불가능한 영역인 물청소 불가영역을 판단하는 물청소 불가영역판단단계를 포함하는 로봇 청소기의 제어방법을 제공한다.
또한, 상기 물청소 불가영역은 전선이 있는 영역 및 카펫이 있는 영역 중 적어도 하나를 포함하는 로봇 청소기의 제어방법을 제공한다.
또한, 상기 청소계획수립단계를 상기 로봇 청소기의 청소 경로를 생성하는 청소경로 결정단계를 포함하고, 상기 청소경로는 청소수행 시마다 새로 결정되는 로봇 청소기의 제어방법을 제공한다.
또한, 상기 청소경로는 청소가 수행되는 시간대에 따라 다르게 결정되는 로봇 청소기의 제어방법을 제공한다.
또한, 상기 청소계획수립단계는 상기 로봇 청소기가 청소대상영역을 주행하며 등반이 수행되어야 할 영역인 등반영역을 결정하는 등반지역 결정단계를 포함하는 로봇 청소기의 제어방법을 제공한다.
또한, 상기 청소경로결정단계는 상기 등반영역의 위치에 기초하여 청소경로를 결정하는 로봇 청소기의 제어방법을 제공한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 제어방법에 따르면, 등반영역을 미리 판단하여 로봇 청소기의 부드러운 주행이 가능하다.
또한, 전선 등이 다수 배치된 영역을 회피하여 청소를 수행할 수 있어 청소대상영역 내 다른 전자제품들의 작동이 정상적으로 수행될 수 있다.
또한, 물청소 불가 영역을 별도로 맵핑하므로 물청소를 수행하지 말아야 할 영역의 오염을 방지할 수 있다.
또한, 효율적인 청소를 수행하므로 배터리를 효율적으로 사용할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 로봇 청소기를 도시한 도면
도 2는 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 저면의 일부를 도시한 도면
도 3은 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 구성을 나타낸 블록도
도 4는 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 제어방법을 나타낸 도면
도 5는 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 제어방법 중 바닥맵핑단계을 구체적으로 나타낸 도면
도 6은 바닥면의 재질을 판단하는 방법을 도시한 도면
도 7은 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 청소계획수립단계를 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.
도 1은 일 실시예에 따른 로봇 청소기를 도시한 도면이고, 도 2는 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 저면의 일부를 도시한 도면이고, 도 3은 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 로봇 청소기(1)는 일정 영역을 스스로 주행하면서 바닥을 청소하는 기능을 수행한다. 여기서 말하는 바닥의 청소에는, 바닥의 먼지(이물질을 포함한다)를 흡입하거나 바닥을 걸레질하는 것이 포함된다.
로봇 청소기(1)는 청소기 본체(10), 흡입부(20), 센싱부(60) 및 집진부(40)을 포함한다.
본체(10)는 로봇 청소기의 외관을 형성하는 부분이다. 본체(10)의 내부에는 로봇 청소기가 작동될 수 있도록 여러 전장품이 구비될 수 있다.
본체(10)에는 사용자의 명령을 입력받을 수 있는 입력부(11)가 구비될 수 있다.
청소기 본체(10)에는 로봇 청소기(1)의 제어를 위한 제어부(90) 및 로봇 청소기(1)의 주행을 위한 구동부(30)가 구비된다. 구동부(30)에 의해 로봇 청소기(1)는 전후좌우로 이동되거나 회전될 수 있다.
구동부(30)은 메인 휠(31) 및 보조 휠(32)을 포함한다.
메인 휠(31)은 본체(10)의 양측에 각각 구비되어, 제어부의 제어 신호에 따라 일 방향 또는 타 방향으로 회전 가능하게 구성된다. 각각의 메인 휠(31)은 서로 독립적으로 구동 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 메인 휠(31)은 서로 다른 모터에 의해서 구동될 수 있다.
보조 휠(32)은 메인 휠(31)과 함께 본체(10)를 지지하며, 메인 휠(31)에 의한 로봇 청소기(1)의 주행을 보조하도록 이루어진다. 이러한 보조 휠(32)은 후술하는 흡입부(20)에도 구비될 수 있다.
살펴본 바와 같이, 제어부가 구동부(30)의 구동을 제어함으로써, 로봇 청소기(1)는 바닥을 자율 주행하도록 이루어진다.
한편, 본체(10)에는 로봇 청소기(1)에 전원을 공급하는 배터리(미도시)가 장착된다. 배터리는 충전가능하게 구비되며, 본체(10)의 일면에 착탈 가능하게 구성될 수 있다.
흡입부(20)은 본체(10)의 일측에 구비되어 먼지가 포함된 공기를 흡입하도록 이루어진다.
흡입부(20)은 본체(10)에 착탈 가능하게 결합되는 형태 또는 본체(10)와 일체로 형성될 수 있다. 흡입부(20)이 본체(10)로 분리되면, 분리된 흡입부(20)을 대체하여 물청소 모듈(70)이 본체(10)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 사용자는 바닥의 먼지를 제거하고자 하는 경우에는 본체(10)에 흡입부(20)을 장착하고, 바닥을 닦고자 하는 경우에는 본체(10)에 물청소 모듈을 장착할 수 있다.
다만, 이에 제한되는 것은 아니고 일 실시예에 따른 로봇 청소기는 흡입부(20)와 물청소 모듈(70) 모두가 일체로 형성된 형태를 띨 수 있다.
집진부(40)는 흡입부(20)에서 먼지를 흡입할 수 있도록 흡입력을 제공하는 부분이다. 집진부(40)는 흡입된 공기에서 먼지를 분리하여 먼지를 저장하고 깨끗한 공기를 다시 로봇 청소기의 외부로 토출시키는 역할을 수행할 수 있다. 흡입부(20)는 제어부의 제어에 따라 흡입력이 커지거나 작아질 수 있다. 구체적으로 로봇 청소기가 주행하는 바닥면에 대한 정보를 기초로 흡입부(20)의 흡입력이 조절될 수 있다.
집진부(40)는 구동모터(미도시)를 포함할 수 있다. 집진부(40) 내에 마련된 구동모터를 통해 로봇 청소기 내부에 음압이 발생하여 먼지나 이물질 등이 로봇 청소기 내부로 유입될 수 있다.
흡입부(20)에는 교반부(21)가 구비될 수 있다. 무게가 무겁거나 먼지의 종류에 따라 집진부(40)의 흡입력만으로는 먼지의 제거가 어려울 수 있다. 따라서 효과적인 먼지의 제거를 위해 교반부(21)가 구비될 수 있다.
구체적으로 교반부(21)는 주행면에서 회전되어 바닥에 있는 먼지를 비산시킬 수 있다. 먼지가 비산되면 집진부(40)의 흡입력에 의해 먼지가 쉽게 로봇 청소기 내부로 유입될 수 있다.
교반부(21)는 흡입부(20) 내에 배치되는 교반모터(미도시)를 통해 작동이 제어될 수 있다. 바닥면의 종류 및 재질에 따라 교반부(21)가 회전되는 정도는 달라질 수 있다.
본체(10)에는 센싱부(60)이 배치된다. 도시된 바와 같이, 센싱부(60)은 흡입부(20)이 위치하는 본체(10)의 일측, 즉 본체(10)의 전방측에 배치될 수 있다. 이는 로봇 청소기(1)가 주행할 때 장애물과의 충돌을 방지하기 위함일 수 있다.
센싱부(60)은 이러한 감지 기능 외의 다른 센싱 기능을 추가로 수행하도록 구비될 수 있다.
상기 센싱부(60)는 카메라(63)를 포함할 수 있다. 이때 카메라는 2차원 카메라 센서를 의미하는 것이 가능하다. 카메라(63)는, 로봇 청소기의 일면에 구비되어, 이동 중 본체 주변과 관련된 이미지 정보를 획득한다.
카메라(63)에 구비된 이미지 센서로부터 입력되는 영상을 변환하여 소정 형식의 영상 데이터를 생성한다. 생성된 영상 데이터는 메모리(12)에 저장될 수 있다.
한편 센싱부(60)는 로봇 청소기와 피촬영 대상체의 원근거리를 산출하는 3차원 뎁스 카메라(3D Depth Camera)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 뎁스 카메라는 본체의 주위와 관련된 2차원 영상을 촬영할 수 있으며, 촬영된 2차원 영상에 대응되는 복수의 3차원 좌표 정보를 생성할 수 있다.
일 실시예에서 뎁스 카메라는 빛을 방출하는 광원(61)과 광원(61)에서 수신된 빛을 수신하는 센서(62)를 포함하고, 센서(62)에서 수신된 영상을 분석함으로써, 로봇 청소기와 피촬영 대상체 사이의 거리를 측정할 수 있다. 이러한 3차원 카메라 센서는 TOF(Time of Flight) 방식의 3차원 카메라 센서일 수 있다.
다른 실시예에서 뎁스 카메라는 센서(62)와 함께 적외선 패턴을 조사하는 광원(61) 즉, 적외선 패턴 방출부를 구비하는 것이 가능하다. 센서(62)는 적외선 패턴 방출부에서 조사된 적외선 패턴이 피촬영 대상체에 투영된 모양을 캡쳐함으로써, 로봇 청소기와 피촬영 대상체 사이의 거리를 측정할 수 있다. 이러한 3차원 카메라 센서는 IR(Infrared Red) 방식의 3차원 카메라 센서일 수 있다.
또 다른 실시예에서 뎁스 카메라는 기존의 2차원 영상을 획득하는 카메라를 2개 이상 구비하여, 상기 2개 이상의 카메라에서 획득되는 2개 이상의 영상을 조합하여, 3차원 좌표 정보를 생성하는 스테레오 비전 방식으로 형성될 수 있다.
로봇 청소기(1)는 사이드 브러쉬 모듈(50)을 포함할 수 있다. 사이드 브러쉬 모듈(50)은 상술한 교반부(21)와 같이 바닥면의 먼지를 비산시키는 역할을 수행할 수 있다.
사이드 브러쉬 모듈(50)은 본체(10)에 결합될 수 있고, 본체(10)에 복수 개 구비될 수 있다.
또한 사이드 브러쉬 모듈(50)은 도 2에 나타난 바와 같이 흡입부(20)와 인접하게 위치하는 것이 바람직하다.
바닥면의 먼지를 비산시키는 것을 효율적으로 먼지를 제거하기 위함이다. 따라서 흡입부(20)와 상당한 거리가 있도록 배치되는 경우 청소효율에 큰 영향을 미칠 수 없기 때문에 바람직하지 않다.
도 4는 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 제어방법을 나타낸 도면이다.
이하에서는 도 4를 참조하여 로봇 청소기의 제어방법에 대해서 설명한다.
일 실시예에 따른 로봇 청소기의 제어방법은 바닥맵핑단계(S1), 청소계획수립단계(S2) 및 로봇제어단계(S3)를 포함할 수 있다.
바닥맵핑단계(S1)는 로봇 청소기가 주행하며 바닥면에 대한 정보를 수집하는 단계이다. 이때 바닥면에 대한 정보는 상술한 광원 및 센서를 포함하는 센싱부(60)에 의해 수집될 수 있다.
따라서, 바닥면의 형태를 개략적으로 파악하는 것이 아니라 바닥의 굴곡이나 높낮이 등을 판단하여 집중적으로 청소가 수행될 영역이나 로봇 청소기가 등반을 해야하는 영역을 미리 파악하여 효율적으로 청소가 수행될 수 있다.
단순히 카메라(63)만으로 바닥면에 대한 정보를 수집하는 경우 조도나 바닥면의 색깔 등 다양한 요인에 의해 정밀한 청소계획을 수립하기 어려울 수 있다.
청소계획수립단계(S2)는 바닥맵핑단계(S1)를 통해 수집된 정보에 기초하여 로봇 청소기의 청소계획이 결정되는 단계일 수 있다.
로봇 청소기가 청소를 수행할 청소대상영역은 빈 공간이 아닐 수 있다. 예를 들어 가구의 배치에 의해 사용자의 손이 닿기 어려운 영역이 있을 수도 있고, 카펫 등 강한 흡입력으로 먼지를 제거해야할 영역이 있을 수도 있다. 또한, 전선 등이 배치되어 물청소가 불가능하며 로봇 청소기의 주행에 방해되는 영역이 있을 수 있다.
효율적인 청소를 위해서는 상술한 바와 같이 다양한 상황에서 로봇 청소기가 어떻게 주행하며 청소할지 결정되는 것이 중요하다.
로봇 제어단계(S3)는 청소계획수립단계(S2)에서 결정된 계획대로 청소를 수행하기 위해서 로봇 청소기의 여러 구성들을 제어하는 단계이다.
로봇 제어단계(S3)는 청소대상영역을 주행하며 특정 영역에서 로봇 청소기가 적절한 작동이 수행될 수 있도록 로봇 청소기를 제어하는 단계이다. 로봇 제어단계(S3)는 제어부(90)에 의해 수행될 수 있다. 제어부(90)는 청소계획에 따라 로봇 청소기가 적절한 작동을 할 수 있도록 로봇 청소기를 제어한다.
이에 대한 구체적인 내용은 후술한다.
도 5는 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 제어방법 중 바닥맵핑단계을 구체적으로 나타낸 도면이다.
바닥맵핑단계(S1)는 주행단계(S11), 집중청소영역 판단단계(S12), 청소불가영역 판단단계(S13) 및 물청소 불가영역 판단단계(S14)를 포함할 수 있다.
주행단계(S11)는 로봇 청소기가 청소대상영역을 주행하는 단계이다. 주행단계(S11)는 바닥맵핑단계(S1) 중 항시 수행될 수 있다.
집중청소영역 판단단계(S12)는 바닥면 중 높은 흡입력이 필요한 영역이나 청소를 위한 교반부(21)의 RPM이 큰 영역들을 판단하는 단계일 수 있다.
집중청소영역은 청소대상영역의 구석, 틈새 및 카펫 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니다. 사용자가 필요에 따라 집중적인 청소가 필요한 영역을 별도로 설정할 수도 있다.
청소대상영역의 구석이나 틈새의 경우 먼지가 쌓이기 쉽다. 또한, 구석이나 틈새에는 오래 방치된 먼지가 있을 가능성이 크다. 따라서, 구석이나 틈새를 청소할 때 로봇 제어단계(S2)를 통해 집진부(40)의 흡입력이 크게 상승할 수 있다. 또한, 교반부(21)의 RPM도 상승하여 효과적으로 청소가 수행될 수 있다.
카펫의 경우 사용자가 쉽게 접근이 불가능한 것은 아니나 카펫의 재질에 따라 집진부(40)의 큰 흡입력이 요구될 수 있다. 카펫의 모(毛) 사이사이에 위치하는 먼지의 경우 모(毛)에 의해 제거가 어려울 수 있기 때문이다. 따라서, 카펫의 경우에도 집진부(40)의 흡입력이 크게 상승하고 교반부(21)의 RPM이 상승하도록 제어될 수 있다.
제어부(90)가 집진부(40)의 흡입력을 상시 크게 유지하거나 교반부(21)의 RPM을 상시 크게 유지하면, 청결유지 측면에서는 크게 문제가 되지 않으나, 배터리의 소모량이 크게 증가할 수 있다. 또한, 일반적인 바닥면을 청소하기에 충분한 흡입력을 유지하는 것이 족한 경우에도 과도하게 흡입력을 상승시키면 청소효율 측면에서 불리하다. 또한, 소음, 빠른 노후화 등의 다른 문제들을 야기할 수 있다.
청소불가영역 판단단계(S13)는 청소대상영역 중 로봇 청소기의 청소가 제한되는 청소불가영역을 판단하는 단계이다.
청소불가영역은 상기 로봇 청소기가 이동할 수 없는 이동불가영역 및 상기 사이드 브러쉬 모듈의 작동을 제한하는 장애물이 배치된 영역인 장애물 영역 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구체적으로 예를 들어 설명하면 청소불가영역은 로봇 청소기가 주행할 수 없을 만큼 큰 단차를 가진 영역을 포함할 수 있다. 로봇 청소기의 주행이 제한되면 해당 영역의 청소 후 다른 영역으로의 이동이 제한되기 때문이다.
카펫이 배치되어 있는 곳이라도 카펫의 모(毛)의 길이가 기 결정된 길이 이상으로 구비되는 경우 로봇 청소기가 등반할 수 없는 지역으로 결정될 수 있다.
또한 일례로, 전선 등과 같이 로봇 청소기의 주행을 방해하거나 사이드 브러쉬 모듈(50)의 작동을 방해하는 장애물들이 밀집된 영역이 청소불가영역으로 판단될 수 있다.
청소불가영역이 결정되면, 청소불가영역은 청소대상영역에서 제외될 수 있다. 상술한 바와 같이 로봇 청소기의 주행이 제한되거나 사이드 브러쉬 모듈(50)의 작동이 제한되는 영역도 청소가 수행될 영역으로 결정하게 되면 로봇 청소기가 계획대로 청소를 수행하기 어려워질 수 있다.
또한, 로봇 청소기의 청소가 정상적으로 수행되더라도 전선 등이 다수 배치된 영역에서는 전선들이 사이드 브러쉬 모듈(50)에 걸려 사이드 브러쉬 모듈(50)의 고장을 초래할 수 있다. 또한, 청소대상영역에 존재하는 전자제품들의 전원을 예기치 못하게 차단하는 경우도 발생할 수 있다.
물청소 불가영역 판단단계(S14)는 로봇 청소기의 물청소 모듈(70)을 통해 청소가 불가능한 영역을 판단하는 단계이다.
물청소 불가영역은 문자 그대로 청소대상영역 중 물청소가 불가능한 영역을 의미한다.
예를 들어 설명하면 전선이 배치된 영역이 물청소 불가영역이 될 수 있다. 또한, 카펫이 배치된 영역이 물청소 불가영역이 될 수 있다.
전선이 배치된 영역에서 물청소가 수행되면 합선, 누전 등의 안전사고가 발생할 수 있다. 또한, 카펫에서 물청소가 수행된다면 카펫의 오염 및 곰팡이 발생과 같은 위생적인 문제가 발생할 수 있다.
집중청소영역 판단단계(S12), 청소불가영역 판단단계(S13) 및 물청소 불가영역 판단단계(S13)는 반드시 도 4에 도시된 순서대로 수행되어야 하는 것은 아니다.
즉, 청소불가영역이 결정되면 청소불가영역에 대해서는 물청소 불가영역인지 여부 및 집중청소영역인지 여부를 판단할 필요가 없다. 따라서, 청소불가영역 판단단계(S13)가 먼저 수행되고 집중청소영역 판단단계(S12) 및 물청소 불가영역 판단단계(S14)가 수행될 수 있다.
바닥맵핑단계(S1)가 종료되면 청소대상영역에 대한 정보가 메모리(12)에 저장될 수 있다. 청소대상영역에 대한 정보는 바닥맵핑이 수행된 시간도 함께 저장될 수 있다.
바닥맵핑단계(S1)는 청소를 수행할때마다 수행될 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니고, 사용자의 입력 또는 기 입력된 설정에 따라 바닥맵핑단계(S1)를 건너뛰고 기존의 정보를 이용하여 청소를 수행할 수도 있다.
경우에 따라 청소대상영역은 밤시간에는 이불 등이 일시적으로 배치될 수 있고, 식사시간에는 일시적으로 테이블 등이 배치될 수 있기 때문이다.
따라서 로봇 청소기는 시간에 따라 바닥맵핑정보를 달리 저장하여 더욱 효율적인 청소경로를 결정할 수 있다.
도 6는 바닥면에서 카펫을 판단하는 일례를 도시한 도면이다.
도 6(a)는 센싱부가 평평한 바닥면을 센싱한 것을 도시한 도면이고, 도 6(b)는 센싱부가 카펫 부분을 센싱한 도면이다.
이하에서는 도 6(a) 및 도 6(b)를 참조하여 로봇 청소기가 평평한 바닥면과 카펫을 구분하는 방법을 설명한다.
평평한 바닥면에서 법선벡터를 추출하면 어느 지점에서나 일정한 법선벡터가 추출된다. 구체적으로 설명하면 각각의 지점에서 추출된 법선벡터들은 서로 평행한 방향으로 추출될 수 있다.
이에 반해, 도 6(b)를 참조하여 로봇 청소기가 카펫이 배치된 영역의 법선벡터를 추출하면 법선벡터들은 도 6(a)와 달리 서로 일정하게 추출되지 않는다.
이는 카펫의 모(毛)가 지면에 대해 평행하게 배치되는 것이 아니기 때문이다. 즉, 모가 지면에 대해 비스듬하게 위치되는 것이 일반적이므로 카펫이 배치된 영역의 각 지점에서 법선벡터들은 서로 엇갈리거나 일정하지 않은 방향을 갖도록 추출된다.
따라서, 바닥면의 법선벡터를 추출하여 바닥면에 대한 정보를 획득할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 청소계획수립단계를 나타낸 도면이다.
청소계획수립단계(S2)는 청소경로 결정단계(S21), 등반지역 결정단계(S22) 및 물청소 여부 결정단계(S23)를 포함할 수 있다.
청소경로 결정단계(S21)는 바닥맵핑단계(S1)를 통해 수집된 정보를 토대로 어느 경로로 청소를 수행할지 결정하는 단계이다.
바닥맵핑단계(S1)가 끝나면 청소대상영역의 크기, 형태가 결정될 수 있다. 이뿐만 아니라 상술한 바와 같이 청소불가영역과 물청소 불가영역도 결정될 수 있다.
따라서 로봇 청소기는 수집된 정보를 고려하여 청소 경로를 결정할 수 있다.
구체적으로 설명하면 청소불가영역으로 결정된 영역은 청소경로에서 제외할 수 있다. 청소불가영역은 상술한 바와 같이 다양한 이유로 결정될 수 있다. 청소불가영역으로 판단되면 로봇 청소기가 해당 영역에서 청소를 원활히 수행할 수 없다는 것이 자명하므로 로봇 청소기는 청소불가영역을 회피하여 청소를 수행하는 것이 바람직하다.
따라서, 제어부(90)는 청소불가영역을 회피하여 청소경로를 계획할 수 있다.
또한 후술하는 등반영역의 위치에 기초하여 효율적인 청소경로를 설정할 수 있다. 예를 들어 등반을 최소로 수행할 수 있는 경로를 설정하여 빠른 시간 내에 청소가 수행되도록 결정될 수 있다.
또한 등반영역이 청소대상영역 중 특정 영역에 많이 분포되어 있는 경우 로봇 청소기 최후순위로 상기 특정 영역을 청소하도록 제어될 수 있다.
등반지역 결정단계(S22)는 두껍지 않은 카펫이나 로봇 청소기가 등반 가능한 단차를 갖는 영역에서 등반여부를 결정하는 단계이다. 즉, 로봇 청소기가 청소대상영역을 주행하며 등반이 수행되어야 할 영역인 등반영역을 결정하는 단계이다.
로봇 청소기의 구동부(30)의 RPM이 상승해야 등반이 원활히 수행될 수 있다. 물론 로봇 청소기의 주행에 필요한 정도의 RPM만으로도 등반이 수행될 수 있으나, 효율적인 청소를 위해 RPM을 일시적으로 상승시키는 것이 바람직하다.
등반영역이 기 수집된 정보를 토대로 결정되면 해당 영역에서만 일시적으로 구동부(30)의 RPM을 높여 부드럽게 주행하며 청소를 수행할 수 있다. 평평한 바닥에서 과도하게 RPM을 높이면 주행속도가 청소를 수행할 수 없을 만큼 상승될 수도 있고, 전력이 불필요하게 소요될 수 있다.
따라서 로봇 제어단계(S3)를 통해 기 수집된 정보를 기초로 등반이 필요한 영역에서만 구동부(30)의 RPM을 높이도록 제어될 수 있다.
물청소 여부 결정단계(S23)는 물청소 불가영역 판단단계(S14)를 통해 물청소가 불가능한 영역이 결정되면 청소대상영역 중 물청소 불가영역을 제외한 영역에서 물청소를 수행할 지 여부를 결정하는 단계이다.
물청소를 수행할지 여부는 사용자의 입력에 따라 주기적 또는 비주기적으로 수행될 수 있다. 또한 기 설정된 설정을 통해 자동으로 물청소 여부를 결정할 수 있다.
예를 들어 3회의 청소때마다 물청소를 수행하도록 설정해놓으면 로봇 청소기가 3번째로 청소를 수행할 때마다 물청소를 수행하고, 오후 1시에서 오후 3시 사이에 수행되는 청소때마다 물청소를 수행하도록 설정되어 있으면 기 설정된 시간에 로봇 청소기가 작동되면 로봇 청소기가 물청소를 수행할 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 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1: 로봇 청소기
10: 본체
11: 입력부
12: 메모리
20: 흡입부
21: 교반부
30: 구동부
31: 메인 휠
32: 보조 휠
40: 집진부
50: 사이드 브러쉬 모듈
60: 센싱부
61: 광원
62: 센서
63: 카메라
70: 물청소 모듈
90: 제어부

Claims (15)

  1. 로봇 청소기가 청소대상영역을 주행하며 바닥면에 대한 정보를 수집하는 바닥맵핑단계;
    수집된 바닥면에 대한 정보에 기초하여 로봇 청소기의 청소계획이 결정되는 청소계획수립단계; 및
    상기 청소계획이 결정되면 상기 청소계획에 따라 로봇 청소기가 주행하며 청소를 수행하도록 제어되는 로봇 제어단계;를 포함하는 로봇 청소기의 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바닥맵핑단계에서 바닥면에 대한 정보는 빛을 조사하는 광원 및 상기 광원에서 조사된 빛이 반사되는 것을 감지하는 센서를 포함하는 센싱부에 의해 수집되는 로봇 청소기의 제어방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바닥맵핑단계는 청소에 요구되는 상기 로봇 청소기의 흡입력이 큰 영역인 집중청소영역을 판단하는 집중청소영역판단단계를 포함하는 로봇 청소기의 제어방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 집중청소영역은 청소대상영역의 구석, 틈새 및 카펫 중 적어도 하나를 포함하는 로봇 청소기의 제어방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 로봇 제어단계에서 상기 로봇 청소기는 상기 집중청소영역에서 흡입력이 커지도록 제어되는 로봇 청소기의 제어방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 바닥맵핑단계는 청소대상영역 중 상기 로봇 청소기의 청소가 제한되는 청소불가영역을 판단하는 청소불가영역판단단계를 포함하는 로봇 청소기의 제어방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 로봇 청소기는 바닥면에 있는 먼지를 흡입하는 흡입부 및 바닥면에 있는 먼지를 비산시키는 사이드 브러쉬 모듈을 포함하고,
    상기 청소불가영역은 상기 로봇 청소기가 이동할 수 없는 이동불가영역 및 상기 사이드 브러쉬 모듈의 작동을 제한하는 장애물이 배치된 영역인 장애물 영역 중 적어도 하나를 포함하는 로봇 청소기의 제어방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 청소계획수립단계는 상기 로봇 청소기의 청소 경로를 생성하는 청소경로 결정단계를 포함하고,
    상기 청소불가영역이 판단되면 상기 청소계획수립단계에서 상기 로봇 청소기의 청소경로를 생성할 때 상기 청소불가영역을 제외하도록 제어되는 로봇 청소기의 제어방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 로봇 청소기는 물청소를 수행할 수 있는 물청소 모듈을 포함하고,
    상기 바닥맵핑단계는 물청소가 불가능한 영역인 물청소 불가영역을 판단하는 물청소 불가영역판단단계를 포함하는 로봇 청소기의 제어방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 물청소 불가영역은 전선이 있는 영역 및 카펫이 있는 영역 중 적어도 하나를 포함하는 로봇 청소기의 제어방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 청소계획수립단계를 상기 로봇 청소기의 청소 경로를 생성하는 청소경로 결정단계를 포함하고,
    상기 청소경로는 청소수행 시마다 새로 결정되는 로봇 청소기의 제어방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 청소경로는 청소가 수행되는 시간대에 따라 다르게 결정되는 로봇 청소기의 제어방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 청소계획수립단계는 상기 로봇 청소기가 청소대상영역을 주행하며 등반이 수행되어야 할 영역인 등반영역을 결정하는 등반지역 결정단계를 포함하는 로봇 청소기의 제어방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 청소경로결정단계는 상기 등반영역의 위치에 기초하여 청소경로를 결정하는 로봇 청소기의 제어방법.
  15. 외관을 형성하는 본체;
    상기 본체에 결합되며 바닥면을 청소하는 흡입부;
    상기 본체에 결합되며 상기 본체가 이동될 수 있도록 구비되는 구동부;
    피촬영 대상체의 원근거리를 산출하는 3차원 뎁스 카메라(3D Depth Camera)를 포함하며 상기 본체에 배치되는 센싱부; 및
    상기 흡입부 및 상기 구동부의 작동방식을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는 바닥면에 대한 정보를 기초로 상기 흡입부의 흡입력이 조절되고, 상기 구동부의 회전수가 조절되는 로봇 청소기.
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