JP2017536871A - ロボット掃除機及びその制御方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、外観を形成する本体と、前記本体の下部に設けられる少なくとも1つの駆動車輪と、駆動モータの動作により前記駆動車輪を駆動するように構成される駆動部と、前記本体の下部に配置されて床面の障害物を検知するように構成される第1障害物センサと、前記検知された床面の障害物が予め設定されたパターンを有する場合、前記少なくとも1つの駆動車輪の駆動により前記本体が前記予め設定されたパターン上で回転する際に、前記少なくとも1つの駆動車輪が前記予め設定されたパターンに拘束されないように前記少なくとも1つの駆動車輪の駆動を制限するように構成される制御部とを備えてなる、ロボット掃除機を提供する。

Description

本発明は、床面に形成された所定パターンの障害物に拘束されないように走行するロボット掃除機及びその制御方法に関する。
一般に、ロボットは、産業用に開発されて工場自動化の一部分を担ってきた。近年、ロボットの応用分野がさらに拡大し、医療用ロボットや宇宙航空ロボットなどが開発され、一般家庭で用いられる家庭用ロボットも製作されている。
家庭用ロボットの代表的な例としてはロボット掃除機が挙げられるが、ロボット掃除機は、所定領域を自律走行しながら周辺の塵埃や異物を吸入して掃除する電子機器の一種である。
このようなロボット掃除機は、掃除又は移動中に窓枠に形成された溝などの凹凸部を通る際に、ロボット掃除機の主車輪が溝に拘束されて回転できなくなり、正常に走行できなくなるという問題があった。
上記問題を解決するために、特許文献1においては、ロボット掃除機の主車輪の周囲に前記主車輪より幅が広い支持用車輪を配置していた。
すなわち、ロボット掃除機が窓枠の溝の上部を通る際に、前記溝の上部に前記支持用車輪が支持されるようにすることにより、ロボット掃除機の前記主車輪が前記溝に拘束されなくなる。
しかし、従来のロボット掃除機は、上記問題を解決するために別途の支持用車輪を備えなければならないという問題があり、よって、このような問題を解決するための技術が要求される。
韓国公開特許第10−2006−0063407号公報
本発明は、床面に形成された所定パターンの障害物に拘束されないように走行するロボット掃除機及びその制御方法を提供することを目的とする。
上記技術的課題を解決するための手段として、本発明は、外観を形成する本体と、前記本体の下部に設けられる少なくとも1つの駆動車輪と、駆動モータの動作により前記駆動車輪を駆動するように構成される駆動部と、前記本体の下部に配置されて床面の障害物を検知するように構成される第1障害物センサと、前記検知された床面の障害物が予め設定されたパターンを有する場合、前記少なくとも1つの駆動車輪の駆動により前記本体が前記予め設定されたパターン上で回転する際に、前記少なくとも1つの駆動車輪が前記予め設定されたパターンに拘束されないように前記少なくとも1つの駆動車輪の駆動を制限するように構成される制御部とを含む、ロボット掃除機を提供する。
一実施形態によれば、前記ロボット掃除機は、前記ロボット掃除機の背面の大きさに対応する大きさを有する床面地図を保存するように構成される保存部をさらに含み、前記制御部は、前記第1障害物センサにより検知された前記床面の障害物に基づいて前記床面地図を生成し、前記生成された床面地図を前記保存部に保存するようにしてもよい。
一実施形態によれば、前記予め設定されたパターンは、少なくとも1つの上昇エッジと少なくとも1つの下降エッジが交互になっているパターンであってもよい。
一実施形態によれば、前記予め設定されたパターンは、前記上昇エッジと前記下降エッジが予め設定された深さ以上であり、かつ前記上昇エッジと前記下降エッジ間の距離に基づいて計算された幅が予め設定された範囲内である溝の形態を含むか、又は前記上昇エッジと前記下降エッジのいずれか一方を含む段差の形態を含むようにしてもよい。
一実施形態によれば、前記予め設定されたパターンは、複数の溝が予め設定された距離内で繰り返された形態を含むか、又は複数の段差が任意の距離間隔で繰り返された形態を含むようにしてもよい。
一実施形態によれば、前記ロボット掃除機は、前記本体の少なくとも一側に配置されて前記本体の前方の障害物を検知するように構成される第2障害物センサをさらに含むようにしてもよい。
一実施形態によれば、前記制御部は、第1方向に走行中の前記本体が前記予め設定されたパターン上にあるとき、前記第2障害物センサにより前記本体の前方の障害物が検知されるか、又は前記第1障害物センサにより前記本体の前方の崖が検知された場合、前記ロボット掃除機が前記第1方向の逆方向である第2方向に走行するように前記少なくとも1つの駆動車輪を駆動してもよい。
一実施形態によれば、前記制御部は、前記ロボット掃除機が前記第2方向に走行して前記本体又は前記少なくとも1つの駆動車輪が前記予め設定されたパターン上から外れた後、前記予め設定されたパターンの外側に沿って走行するように前記少なくとも1つの駆動車輪を駆動してもよい。
また、本発明は、床面の障害物を検知する段階と、走行により、前記検知された床面の障害物が予め設定されたパターンを有するか否かを判断する段階と、ロボット掃除機の本体が前記パターン上にある場合、少なくとも1つの駆動車輪の駆動により前記ロボット掃除機の本体が回転することによって前記少なくとも1つの駆動車輪が前記パターンに拘束されないように前記少なくとも1つの駆動車輪の駆動を制限する段階とを含む、ロボット掃除機の制御方法を提供する。
一実施形態によれば、前記ロボット掃除機の制御方法は、前記検知された床面の障害物に基づいて床面地図を生成する段階をさらに含むようにしてもよい。
一実施形態によれば、前記床面地図は、前記ロボット掃除機の背面の大きさに対応する大きさを有するようにしてもよい。
一実施形態によれば、前記予め設定されたパターンは、少なくとも1つの上昇エッジと少なくとも1つの下降エッジが交互になっているパターンであってもよい。
一実施形態によれば、前記予め設定されたパターンは、前記上昇エッジと前記下降エッジが予め設定された深さ以上であり、かつ前記上昇エッジと前記下降エッジ間の距離に基づいて計算された幅が予め設定された範囲内である溝の形態を含むか、又は前記上昇エッジと前記下降エッジのいずれか一方を含む段差の形態を含むようにしてもよい。
一実施形態によれば、前記予め設定されたパターンは、複数の溝が予め設定された距離内で繰り返された形態を含むか、又は複数の段差が任意の距離間隔で繰り返された形態を含むようにしてもよい。
一実施形態によれば、前記ロボット掃除機の制御方法は、前記本体の前方の障害物又は崖を検知する段階と、前記障害物又は前記崖を検知した場合、前記障害物の外側又は前記崖の周辺に沿って回避走行するように前記少なくとも1つの駆動車輪を駆動する段階とをさらに含むようにしてもよい。
一実施形態によれば、前記ロボット掃除機の制御方法は、第1方向に走行中の前記本体が前記予め設定されたパターン上にあるとき、前記本体の前方の障害物又は崖を検知する段階と、前記障害物又は前記崖を検知した場合、前記第1方向の逆方向である第2方向に走行するように前記少なくとも1つの駆動車輪を駆動する段階とをさらに含むようにしてもよい。
一実施形態によれば、前記ロボット掃除機の制御方法は、前記ロボット掃除機が前記第2方向に走行して前記本体が前記予め設定されたパターン上から外れた後、前記パターンの外側に沿って走行するように前記少なくとも1つの駆動車輪を駆動する段階をさらに含むようにしてもよい。
さらに、本発明は、前記ロボット掃除機の制御方法を実行するためのコンピュータプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体を提供する。
このような本発明によるロボット掃除機及びその制御方法は、床面に形成された所定パターンの障害物にロボット掃除機が拘束されずに走行できるという効果がある。一例として、本発明によるロボット掃除機は、窓枠に形成された溝などの凹凸部に拘束されずに正常走行することができる。
本発明の一実施形態によるロボット掃除機の外観の斜視図である。 本発明の一実施形態によるロボット掃除機の外観の正面図である。 本発明の一実施形態によるロボット掃除機の外観の背面図である。 本発明の一実施形態によるロボット掃除機の内部を示す断面図である。 本発明の一実施形態によるロボット掃除機の内部を示す側断面図である。 本発明の一実施形態によるロボット掃除機の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるロボット掃除機の出力部を示す拡大図である。 本発明の一実施形態によるロボット掃除機により生成された床面地図の一例を示す図である。 掃除領域内の床面に形成されたパターンの一例を示す縦断面図である。 掃除領域内の床面に形成されたパターンの他の例を示す縦断面図である。 図9Aのパターンが掃除領域内に位置する一例を示す図である。 図9Aのパターンが掃除領域内に形成された場合における従来のロボット掃除機が前記パターンに拘束される過程の一例を示す図である。 図9Aのパターンが掃除領域内に形成された場合における本発明の一実施形態によるロボット掃除機が移動する過程を示す図である。 図9Aのパターンが掃除領域内の崖に隣接する位置に形成された場合における本発明の一実施形態によるロボット掃除機が移動する過程を示す図である。 図9Aのパターンが掃除領域内の障害物に隣接する位置に形成された場合における本発明の一実施形態によるロボット掃除機が移動する過程を示す図である。 本発明の一実施形態によるロボット掃除機の制御方法のフローチャートである。 一般的なロボット掃除機における前方の障害物又は崖を検知した場合の制御方法のフローチャートである。 本発明の他の実施形態によるロボット掃除機の制御方法のフローチャートである。
以下、添付図面を参照して本明細書に開示された実施形態を詳細に説明するが、図面の番号に関係なく同一又は類似の構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。本明細書で用いられる構成要素の接尾辞である「モジュール」及び「部」は、明細書の作成を容易にするために付与又は混用されるものであり、それ自体が有意性や有用性を有するものではない。また、本明細書に開示された実施形態を説明するにあたって、関連する公知技術についての具体的な説明が本明細書に開示された実施形態の要旨を不明にすると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。なお、添付図面は本明細書に開示された実施形態を容易に理解できるようにするためのものにすぎず、添付図面により本明細書に開示された技術的思想が制限されるものと解釈されてはならないことに留意すべきである。
〔ロボット掃除機〕
図1〜図3はそれぞれ本発明の一実施形態によるロボット掃除機の外観の斜視図、正面図、背面図であり、図4は本発明の一実施形態によるロボット掃除機の内部を示す断面図である。
ロボット掃除機100は、塵埃又は異物を吸入して掃除するために掃除ユニット190(図6参照)を含む。
掃除ユニット190は、ロボット掃除機の本体の下部に回転可能に取り付けられる回転ブラシ191と、ロボット掃除機の本体の垂直方向の回転軸を中心に回転して壁面などの掃除領域の角部や隅部などを掃除するサイドブラシ192とを含む。
回転ブラシ191は、ロボット掃除機の本体の横方向の軸を中心に回転して床面やカーペットなどの塵埃を空気中に浮遊させる。回転ブラシ191の外周面には螺旋方向に複数のブレードが備えられる。螺旋状のブレード間にはブラシが備えられてもよい。回転ブラシ191とサイドブラシ192とは回転する軸が異なるので、ロボット掃除機100は一般的に回転ブラシ191を駆動するモータとサイドブラシ192を駆動するモータをそれぞれ備えなければならない。
一例として、図2〜図3に示すように、回転ブラシ191の両側にサイドブラシ192を配置し、回転ブラシ191とサイドブラシ192間に回転ブラシ191の回転力をサイドブラシに伝達する伝動手段193を備えることにより、1つのブラシモータ194を用いて回転ブラシ191とサイドブラシ192の両方を駆動するようにしてもよい。後者の場合、伝動手段としては、ウォーム(Worm)とウォームギヤ(Worm Gear)を用いることもでき、ベルトを用いることもできる。
掃除ユニット190は、図4〜図5に示すように、集塵された塵埃が貯蔵されるダストボックス195と、掃除領域の塵埃を吸入する動力を供給する吸入ファン196と、吸入ファン196を回転させて空気を吸入する吸入モータ197とを含むことにより、周辺の塵埃又は異物を吸入する。
吸入ファン196は、空気を流動させる複数の羽根と、複数の羽根の上流側外郭にリング状に形成されて複数の羽根を連結し、吸入ファン196の中心軸方向に流入した空気が中心軸に垂直な方向に流動するようにガイドする部材とを含む。
ここで、掃除ユニット190は、略直方体形状からなり、空気中の汚物や塵埃を濾過するフィルタ198をさらに含んでもよい。
フィルタ198は、必要に応じて第1フィルタと第2フィルタに分けられて構成されてもよく、フィルタを形成する胴体にバイパスフィルタが形成されるようにしてもよい。第1フィルタ及び第2フィルタは、メッシュフィルタ(Mesh Filter)又はヘパフィルタ(HEPA Filter)であってもよく、また、不織布、ペーパーフィルタのいずれか1つで形成されてもよく2つ以上を複合的に用いてもよい。
制御部110は、ダストボックス195の状態、具体的には、ダストボックス195内に塵埃などがどの程度含まれているかの状態と、ダストボックス195がロボット掃除機に装着又は脱着されているかの状態を検知する。前者の場合は、ダストボックス内に圧電センサなどを挿入して検知することができる。後者の場合は、様々な形態でダストボックスの装着状態を検知することができる。例えば、ダストボックスが装着されているか否かを検知するセンサとしては、ダストボックスが装着される凹部の下面にオン/オフ可能に設けられるマイクロスイッチ、磁石の磁場を用いる磁気センサ、発光部と受光部とを備えて光を受光する光センサなどを用いることができる。磁気センサの場合は、磁石が接着される部分に合成ゴム製のシール部材をさらに含んでもよい。
また、掃除ユニット190は、ロボット掃除機の本体の下部に分離可能に装着されるモッププレート199をさらに含んでもよい。モッププレート199は、分離可能に装着されるモップを含んでもよく、使用者はモップのみを分離して洗濯又は交換することができる。モップは、様々な方式でモッププレートに装着できるが、ベルクロ(Velcro)(登録商標)という面ファスナーを用いてモッププレート199に付着してもよい。例えば、モッププレート199は、ロボット掃除機100の本体に磁力により装着される。モッププレート199には第1磁石が備えられ、掃除機本体には第1磁石に対応する金属部材又は第2磁石が備えられるようにしてもよい。モッププレート199がロボット掃除機100の本体の底面の定位置にくると、第1磁石及び金属部材又は第1磁石及び第2磁石によりモッププレート199がロボット掃除機100の本体に固定される。
ロボット掃除機100は、モッププレート199が装着されているか否かを検知するセンサをさらに含んでもよい。例えば、前記センサは、磁力により動作するリードスイッチや、ホールセンサなどであり得る。例えば、リードスイッチは、ロボット掃除機100の本体に備えられ、モッププレートがロボット掃除機100の本体に結合されることにより動作して装着信号を制御部110に出力する。
一方、ロボット掃除機100は、図2に示すように、ロボット掃除機100の本体の移動を可能にするために、下部両側に左右の主車輪131a、131bを備えてもよい。駆動部130は、左右の主車輪131a、131bに連結されるが、主車輪131a、131bを回転させるモータ(例えば、ホイールモータ(wheel motor))を含み、前記モータを駆動することによりロボット掃除機100の本体を回転又は移動させる。
ここで、ホイールモータは、主車輪131a、131bにそれぞれ連結されるように複数備えられることが好ましく、ここで、複数のホイールモータは、主車輪131a、131bの個別制御を可能にするために、独立して動作するようにしてもよい。
また、ロボット掃除機100は、背面に1つ以上の補助車輪132a、132b、132cをさらに含んでもよい。補助車輪132a、132b、132cは、ロボット掃除機100の本体を支持し、本体の底面と床面(被掃除面)との摩擦を最小限に抑え、ロボット掃除機100が円滑に移動できるように補助する。
また、ロボット掃除機100の本体の下部の縁部、例えば主車輪131a、131bの両側面には、使用者の把持を容易にするために、取ってが設けられてもよい。
また、図6は本発明の一実施形態によるロボット掃除機の構成を示すブロック図である。
図6に示すように、本発明の一実施形態によるロボット掃除機100は、制御部110、電源部120、駆動部130、入力部140、出力部150、通信部160、保存部170、検出部180及び掃除ユニット190の少なくとも1つ又はそれらの組み合わせを含んでもよい。
ここで、図6に示す構成要素が必須構成要素であるわけではなく、本発明によるロボット掃除機は、図示の構成要素よりも多い構成要素で実現してもよく、それより少ない構成要素で実現してもよいことは言うまでもない。以下、各構成要素について説明する。
まず、電源部120は、外部商用電源により充電可能なバッテリ121を備え、ロボット掃除機100内に電源を供給する。電源部120は、ロボット掃除機に含まれる各構成に駆動電源を供給することにより、ロボット掃除機100の走行や掃除に要求される動作電源を供給する。
ここで、制御部110は、バッテリ121の電源の残量を検知し、電源の残量が不足するとロボット掃除機100が外部商用電源に接続された充電台に移動するように制御し、充電台から供給される充電電流によりバッテリ121を充電する。バッテリ121は、バッテリ検知部に接続されており、バッテリの残量及び充電状態が制御部110に送られる。図8に示すように、出力部150は、制御部110により前記バッテリの残量を画面に表示する。
バッテリ121は、ロボット掃除機100の中央の下部に配置されてもよく、図4に示すように、ダストボックス195がロボット掃除機100の本体の最下端に配置されるように左側と右側のいずれか一方に配置されてもよい。後者の場合、ロボット掃除機100は、バッテリ121の重量の偏りを解消するために均衡錘をさらに備える。
一方、駆動部130は、モータを備え、前記モータを駆動することにより、左右の主車輪131a、131bを双方向に回転させてロボット掃除機100の本体を回転又は移動させる。これは前述した通りであるので具体的な説明を省略する。
一方、入力部140は、使用者からロボット掃除機100に関する各種制御命令の入力を受ける。入力部140は、1つ以上のボタンを含んでもよい。例えば、入力部140は、確認ボタン、設定ボタンなどを含んでもよい。確認ボタンは、使用者から検知情報、障害物情報、位置情報、掃除領域や掃除地図を確認する命令の入力を受けるためのボタンであり、設定ボタンは、使用者から前記情報を設定する命令の入力を受けるためのボタンである。
また、入力部140は、以前の使用者入力を取り消して再び使用者入力を受けるための入力再設定ボタン、予め設定された使用者入力を削除するための削除ボタン、掃除開始ボタン、掃除停止ボタン、予約情報を設定又は削除するための予約ボタン、掃除モードを設定又は変更するボタン、充電台に復帰させる命令の入力を受けるためのボタンなどを含んでもよい。
また、入力部140は、図1及び図5に示すように、ハードキー、ソフトキー、タッチパッドなどであって、ロボット掃除機100の上部に設けられてもよい。また、入力部140は、出力部150と共にタッチスクリーンの形態を有するようにしてもよい。
一方、出力部150は、図1に示すように、ロボット掃除機100の上部に設けられてもよい。設置場所や設置形態を変えてもよいことは言うまでもない。例えば、出力部150は、図7に示すように、予約情報、バッテリの状態、集中掃除、空間拡張、ジグザグ運転などの掃除方式又は走行方式などを画面に表示する。
また、出力部150は、検出部180により検出されたロボット掃除機100内部の状態情報、例えばロボット掃除機に含まれる各構成の現在の状態や現在の掃除状態を出力するようにしてもよい。また、出力部150は、検出部180により検出された外部の状態情報、障害物情報、位置情報、掃除領域、掃除地図などを画面に表示するようにしてもよい。出力部150は、発光ダイオード(Light Emitting Diode; LED)、液晶表示装置(Liquid Crystal Display; LCD)、プラズマディスプレイパネル(Plasma Display Panel)、有機発光ダイオード(Organic Light Emitting Diode; OLED)のいずれかの素子で形成されてもよい。
出力部150は、制御部110により行われるロボット掃除機100の動作過程又は動作結果を聴覚的に出力する音出力手段をさらに含んでもよい。例えば、出力部150は、制御部110により生成された警告信号に基づいて外部に警告音を出力するようにしてもよい。
ここで、音出力手段は、ビーパー(beeper)、スピーカなどの音を出力する手段であってもよく、出力部150は、保存部170に保存された所定のパターンを有するオーディオデータ又はメッセージデータなどを用いて前記音出力手段により外部に出力するようにしてもよい。
一方、通信部160は、有線、無線、衛星通信方式のいずれか、すなわち現在利用できる通信方式のいずれかの通信方式で外部の端末装置と接続され、信号とデータを送受信する。通信部160は、前記端末装置から制御信号を受信することができる。よって、制御部110は、通信部160により受信した制御信号に基づいて、地図の作成、掃除領域内の走行、掃除の実行などの命令を実行することができる。例えば、制御部110は、通信部160により使用者から入力される制御命令を受信することができ、受信した制御命令を実行することができる。また、通信部160は、ロボット掃除機100の状態情報、障害物情報、位置情報、画像情報、掃除地図などを前記端末装置に送信することができる。一例として、出力部150から出力できる各種情報を通信部160により前記端末装置に送信することができる。ここで、通信部160は、無線周波数(RF)通信、ブルートゥース(Bluetooth)(登録商標)、赤外線通信(IrDA)、無線LAN、ジグビー(Zigbee)など、近距離無線通信方式のいずれかの通信方式で前記端末装置と通信を行うことができる。例えば、前記端末装置が移動端末機(例えば、スマートフォン)である場合、ロボット掃除機100は、移動端末機が利用できる通信方式に応じて通信部を備える。
一方、保存部170は、ロボット掃除機100を制御又は起動する制御プログラムを保存する。保存部170は、オーディオ情報、画像情報、障害物情報、位置情報、掃除領域、掃除地図などを保存するようにしてもよい。また、保存部170は、掃除方式、走行方式などを保存するようにしてもよい。
保存部170は、不揮発性メモリを主に使用する。ここで、前記不揮発性メモリ(Non-Volatile Memory, NVM, NVRAM)は、電源が供給されなくても保存された情報を維持し続ける記憶装置であり、その例として、ROM、フラッシュメモリ、磁気記憶装置(例えば、ハードディスク、ディスケットドライブ、磁気テープ)、光ディスクドライブ、磁気RAM、PRAMなどがある。
一方、検出部180は、図6に示すように、外部の物体を検出する物体検出部181、ロボット掃除機100の動作を検出する動作検出部182、及びロボット掃除機100を構成するユニットの状態を検出する状態検出部183の1つ以上を含んでもよい。
物体検出部181は、外部信号検知センサ、前方検知センサ、崖検知センサ、下部カメラセンサ、上部カメラセンサの1つ以上を含んでもよい。
外部信号検知センサは、ロボット掃除機100の外部信号を検知する。外部信号検知センサは、例えば赤外線センサ(Infrared Ray Sensor)、超音波センサ(Ultra Sonic Sensor)、RFセンサ(Radio Frequency Sensor)などであってもよい。
ロボット掃除機100は、外部信号検知センサを用いて充電台が発生する案内信号を受信し、充電台の位置及び方向を確認する。ここで、充電台は、ロボット掃除機100が復帰できるように、方向及び距離を示す案内信号を発信する。すなわち、ロボット掃除機100は、充電台から発信される信号を受信し、現在の位置を判断して移動方向を設定し、充電台に復帰する。
また、ロボット掃除機100は、外部信号検知センサを用いてリモコン、端末機などの遠隔制御装置が発生する信号を検知する。
外部信号検知センサは、ロボット掃除機100の内部又は外部の一側に備えられてもよい。一例として、赤外線センサ181fは、ロボット掃除機100の内部、出力部150の下部又は図7に示すように上部カメラセンサ181eの周辺に設けられてもよい。
一方、前方検知センサは、ロボット掃除機100の前方、具体的にはロボット掃除機100の外周側面に所定の間隔で設けられてもよい。前方検知センサは、ロボット掃除機100の少なくとも一側面に配置されてロボット掃除機100の本体の前方の障害物を検知するためのものであり、本明細書で用いられる用語のうち「第2障害物センサ」という用語と混用される。
前方検知センサは、ロボット掃除機100の移動方向に存在する物体、特に障害物を検知し、検出情報を制御部110に伝達する。すなわち、前方検知センサは、ロボット掃除機100の移動経路上に存在する突出物、家の中の什器、家具、壁面、壁の角などを検知し、その情報を制御部110に伝達する。
前方検知センサは、例えば赤外線センサ、超音波センサ、RFセンサ、地磁気センサなどであってもよい。ロボット掃除機100は、前方検知センサとして1種のセンサを用いてもよく、必要に応じて2種以上のセンサを共に用いてもよい。
一例として、超音波センサ181aは、一般的に遠距離の障害物を検知するのに主に用いられる。超音波センサ181aは、発信部1811aと受信部1812aとを備え、発信部1811aから放射された超音波が障害物などにより反射されて受信部1812aに受信されるか否かによって障害物の有無を判断し、超音波放射時間と超音波受信時間を用いて障害物との距離を算出する。
図1又は図2に示すように、複数(一例として、5つ)の超音波センサ181aがロボット掃除機100の前方側面に外周面に沿って設けられている。ここで、超音波センサ181aは、発信部1811aと受信部1812aとがロボット掃除機100の前面に交互に設けられることが好ましい。
すなわち、発信部1811aはロボット掃除機100の本体の前面中央から離隔して配置され、受信部1812aの間に1つ又は2つ以上の発信部1811aが配置されるようにし、障害物などから反射された超音波信号の受信領域を形成するようにしてもよい。このような配置により、センサの数を減らしながらも受信領域を拡張することができる。超音波の発信角度は、クロストーク現象を防止するように、それぞれ他の信号に影響を及ぼさない範囲の角度を維持する。また、受信部1812aは、異なる受信感度を有するように設定されてもよい。
また、超音波センサから発信される超音波が上向きに出力されるように、超音波センサは、所定角度上向きに設けられてもよく、この場合、超音波が下向きに放射されることを防止するために、所定の遮断部材をさらに含んでもよい。
一方、前方検知センサは、前述したように、2種以上のセンサを共に用いるようにしてもよく、よって、前方検知センサは、赤外線センサ、超音波センサ、RFセンサなどのうちいずれか1種のセンサを用いるようにしてもよい。
一例として、図1又は図2に示すように、前方検知センサは、超音波センサ181aに加え、他の種類のセンサとして赤外線センサ181bを含んでもよい。
赤外線センサ181bは、図2及び図4に示すように、超音波センサ181aと共にロボット掃除機100の外周面に設けられてもよい。赤外線センサ181bも、ロボット掃除機100の前方や側方に存在する障害物を検知し、障害物情報を制御部110に伝達する。すなわち、赤外線センサ181bは、ロボット掃除機100の移動経路上に存在する突出物、家の中の什器、家具、壁面、壁の角などを検知し、その情報を制御部110に伝達する。よって、ロボット掃除機100は、障害物に衝突することなく掃除領域内を移動することができる。
一方、崖検知センサ(又は、クリフセンサ(Cliff Sensor))は、様々なタイプの光センサを主に用いてロボット掃除機100の本体を支持する床面の障害物を検知する。
すなわち、崖検知センサは、ロボット掃除機100の背面に設けられるが、ロボット掃除機の種類によって他の位置に設けることができることは言うまでもない。崖検知センサは、ロボット掃除機100の背面に配置されて床面の障害物を検知するためのものであり、本明細書で用いられる用語のうち「第1障害物センサ」という用語と混用される。
崖検知センサは、前記障害物検知センサと同様に、発光部と受光部とを備えた赤外線センサ、超音波センサ、RFセンサ、PSD(Position Sensitive Detector)センサなどであってもよい。
図3に示すように、一例として、崖検知センサ181cのいずれか1つはロボット掃除機100の前方に設けられ、他の2つの崖検知センサは相対的に後方に設けられるようにしてもよい。
図3に示す崖検知センサ181cは、例えば次のように配置されてもよい。便宜上、ロボット掃除機100の前方に設けられた崖検知センサを第1センサ1811cといい、相対的に後方に設けられたセンサを第2センサ1812cという。第1センサ1811cと第2センサ1812cとは、一般的に同じ種類のセンサ、例えばPSDセンサであるが、異なる種類のセンサで構成されてもよい。
以下、本発明の実施形態においては、前記崖検知センサがPSDセンサであると仮定して説明するが、これは本発明の理解を助けるためのものにすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
各PSDセンサは、半導体の表面抵抗を用いて1つのp−n接合により入射光の距離を検出する。PSDセンサには、一軸方向の光のみを検出する1次元PSDセンサと、平面上の光の位置を検出する2次元PSDセンサがあり、どちらもpinフォトダイオード構造を有する。PSDセンサは、赤外線センサの一種であり、赤外線を用い、赤外線を送信した後に障害物から反射されて戻ってくる赤外線の角度を測定して距離を測定する。すなわち、PSDセンサは、三角測量方式を用いて、障害物との距離を算出する。
PSDセンサは、障害物に対して赤外線を発光する発光部と、障害物から反射されて戻ってくる赤外線を受光する受光部とを備え、一般的にモジュール形態で構成される。PSDセンサを用いて障害物を検知する場合、障害物の反射率、色の違いに関係なく安定した測定値を得ることができる。
制御部110は、第1センサ1811cが床面に向けて発光した赤外線の発光信号と障害物により反射されて受信される反射信号間の赤外線角度を測定し、崖を検知してその深さを分析することができる。
一方、制御部110は、第1センサ1811c及び第2センサ1812cを用いて検知した崖の状態(高さ/深さ)によってロボット掃除機100が通過できるか否かを判断することができる。例えば、制御部110は、第1センサ1811cにより崖の有無及び崖の深さを判断し、その後第2センサ1812cにより反射信号が検知された場合にのみロボット掃除機100が崖を通過するようにする。
他の例として、制御部110は、第1センサ1811c及び第2センサ1812cの検知結果の組み合わせによりロボット掃除機100が浮き上がる現象を判断することもできる。
一方、下部カメラセンサ181dは、図3に示すように、ロボット掃除機100の背面に備えられ、移動中に下方、すなわち床面(又は、被掃除面)の画像情報を取得する。下部カメラセンサ181dは、別名をオプティカルフローセンサ(Optical Flow Sensor)ともいう。下部カメラセンサ181dは、センサ内に備えられたイメージセンサから入力される下方画像を変換して所定形式の画像データを生成する。生成された画像データは保存部170に保存されるようにしてもよい。
下部カメラセンサ181dは、レンズ(図示せず)と、前記レンズを調節するレンズ調節部(図示せず)とをさらに備えてもよい。前記レンズとしては、焦点距離が短く、かつ深度が深いパンフォーカスレンズを用いることが好ましい。前記レンズ調節部は、前後移動のための所定のモータ及び移動手段を備え、前記レンズを調節する。
また、イメージセンサに隣接して1つ以上の光源が設けられてもよい。1つ以上の光源は、イメージセンサにより撮影される床面の所定の領域に光を照射する。すなわち、ロボット掃除機100が床面に沿って掃除領域を移動する場合、床面が平坦であれば、イメージセンサと床面との間の距離が一定に維持される。それに対して、ロボット掃除機100が不均一な表面の床面を移動する場合は、床面の凹凸及び障害物により所定距離以上遠ざかる。ここで、1つ以上の光源は、照射する光の量を調節できるように、制御部110により制御されるようにしてもよい。前記光源は、光量の調節が可能な発光素子、例えばLED(Light Emitting Diode)などであってもよい。
制御部110は、下部カメラセンサ181dを用いて、ロボット掃除機100に様々な原因で滑りが発生してもロボット掃除機100の位置を検出することができる。制御部110は、下部カメラセンサ181dにより撮影された画像データを時間毎に比較分析して移動距離及び移動方向を算出し、それに基づいてロボット掃除機100の位置を算出することができる。下部カメラセンサ181dを用いてロボット掃除機100の下方のイメージ情報を用いることにより、制御部110は、他の手段で算出したロボット掃除機100の位置に関して滑りに強い補正を行うことができる。
一方、上部カメラセンサ181eは、図1及び図5に示すように、ロボット掃除機100の上方又は前方を向くように設けられてロボット掃除機100の周辺を撮影する。ロボット掃除機100が複数の上部カメラセンサを備える場合、カメラセンサは、所定距離又は所定角度でロボット掃除機100の上部や側面に形成されるようにしてもよい。
上部カメラセンサ181eは、被写体に焦点を合わせるレンズと、カメラセンサを調節する調節部と、前記レンズを調節するレンズ調節部とをさらに含んでもよい。前記レンズは、所定の位置でも周辺の全ての領域、例えば天井の全ての領域を撮影できるように、画角の広いレンズを用いる。例えば、画角が所定角度、例えば160度以上であるレンズを用いる。
制御部110は、上部カメラセンサ181eにより撮影された画像データを用いて、ロボット掃除機100の位置を認識し、掃除領域の掃除地図を作成することができる。制御部110は、加速度センサ(Acceleration Sensor)、ジャイロセンサ(Gyro Sensor)、ホイールセンサ(Wheel Sensor)、下部カメラセンサによる画像データと上部カメラセンサにより取得された画像データを用いて位置を精密に検出することができる。
また、制御部110は、前方検知センサや障害物検知センサなどにより検出された障害物情報と上部カメラセンサ181eにより検出された位置を用いて掃除地図を精密に生成することができる。
一方、動作検出部182は、加速度センサ、ジャイロセンサ、ホイールセンサの1つ以上のセンサを含み、ロボット掃除機100の動作を検出する。
加速度センサは、ロボット掃除機100の速度変化、例えば出発、停止、方向転換、物体との衝突などによる移動速度の変化を検知する。加速度センサは、主車輪又は補助車輪に隣接した位置に取り付けられ、車輪の滑りや空転を検出するようにしてもよい。ここで、加速度センサにより検出された加速度を用いて速度を演算し、指令速度との比較によりロボット掃除機100の位置を確認又は補正するようにしてもよい。しかし、本発明の実施形態において、加速度センサは、制御部110に内蔵されて掃除モードや走行モードで発生するロボット掃除機100自体の速度変化を検知する。すなわち、加速度センサは、速度変化に応じた衝撃量を検出し、それに対応する電圧値を出力する。よって、加速度センサは、電子バンパーの機能を果たす。
また、ジャイロセンサは、ロボット掃除機100が運転モードで動く際に回転方向を検知して回転角を検出する。ジャイロセンサは、ロボット掃除機100の角速度を検出し、角速度に比例する電圧値を出力する。制御部110は、ジャイロセンサから出力される電圧値を用いて回転方向及び回転角を算出することができる。
さらに、ホイールセンサは、左右の主車輪に連結されて主車輪の回転数を検知する。ホイールセンサは、ロータリエンコーダ(Rotary Encoder)であってもよい。ロータリエンコーダは、ロボット掃除機100が走行モードや掃除モードで動く際に、左右の主車輪の回転数を検知して出力する。制御部110は、回転数を用いて左右の車輪の回転速度を演算することができる。また、制御部110は、ホイールセンサにより検知された左右の車輪の回転数の差を用いてロボット掃除機100の回転角を演算することができる。
一方、状態検出部183は、各ユニットの状態を検出するセンサであって、主車輪の状態、ホイールドロップスイッチ(Wheel Drop Switch)の状態、吸入モータの状態、回転ブラシ(Agitator)の状態などを検出するセンサを含む。さらに、状態検出部183は、ダストボックスの状態、バッテリの状態、モッププレートの状態などを検出するセンサを含む。制御部110は、掃除命令を実行する前又は充電中に、ダストボックスの装着状態、モッププレートの装着状態、及びバッテリの状態のいずれか又はそれらの状態の組み合わせを判断し、その判断の結果を出力部150により出力することができる。
一方、本発明の一実施形態によるロボット掃除機100においては、制御部が第1障害物センサ181cを用いて、第1障害物センサ181cにより検知された障害物により床面(又は、被掃除面)の形態を検知することができる。
一実施形態によれば、本発明の一実施形態によるロボット掃除機100においては、制御部110が第1障害物センサ181cにより検知された障害物に基づいて床面地図を生成することができる。
床面地図は、第1障害物センサ181(例えば、PSDセンサ)から床面の障害物までの距離情報を含むものであり、制御部110により生成されるようにしてもよい。
図8は本発明の一実施形態によるロボット掃除機により生成された床面地図の一例を示す図である。床面地図は、床面(又は、被掃除面)の形態を含むが、一実施形態によれば、床面地図は、図8に示すように、所定の値を有する項がn列、m行に配列された行列であってもよい。
PSDセンサがロボット掃除機100の本体の背面の左右側にそれぞれ配置された2つの第2センサ1812cと2つの第2センサ1812c間に配置された第1センサ1811cとを含む場合、床面地図は、PSDセンサの数に対応する3列であってもよい。
また、PSDセンサは、ロボット掃除機100の走行に従って床面の障害物に関する情報を所定の間隔で取得し、PSDセンサ別に障害物に関する情報を保存部170に保存し、制御部110は、保存部170のサイズ、ロボット掃除機100の走行速度などに基づいてm行の床面地図を生成するが、ロボット掃除機100の背面の大きさに対応する大きさの床面地図を保存することが好ましい。
前述したように、床面地図を示す配列の各項は、PSDセンサから床面の障害物までの距離情報を示すものであり、一例として、床面地図を示す配列の各項は、ロボット掃除機100から床面の障害物までの距離に対応する値を有するようにしてもよい。すなわち、ロボット掃除機100から床面の障害物までの距離が第1〜第n範囲のいずれかに対応する値を有するようにしてもよい。例えば、第1範囲は0以上、5mm未満であり、第2範囲は5mm以上、10mm未満であり、第3範囲は10mm以上、15mm未満であり、各範囲にアルファベット文字がそれぞれ昇順で対応するようにしてもよい。例えば、ロボット掃除機100から床面の障害物までの距離が10mmである場合は、第3範囲に対応する「C」となり、ロボット掃除機100から床面の障害物までの距離が15mmである場合は、第4範囲に対応する「D」となるようにしてもよい(図8参照)。ここで、上記範囲は、PSDセンサの分解能(resolution)によって変更されるようにしてもよい。
他の例として、床面地図の各項は、ロボット掃除機100の走行に従って床面の障害物が上昇エッジであるか下降エッジであるかによって該当値を有するようにしてもよい。例えば、ロボット掃除機100の走行に従って床面の障害物が上昇エッジである場合、「1」の値を有し、下降エッジの場合、「2」の値を有し、エッジがない場合、「0」の値を有するようにしてもよい。
ここで、ロボット掃除機100の走行方向において第2センサ1812cは第1センサ1811cより後方に位置するので、図8に示すように、制御部110が最初に床面地図を生成する際には、床面地図における第2センサ1812cから取得される情報のうち第1及び第2行に関する情報は取得されない。
一方、本発明の一実施形態によるロボット掃除機100は、床面の形態を検知するために、前述したように第1障害物センサ181cを用いてもよいが、他の態様においては、下部カメラセンサ181dを用いて、取得された画像情報に基づいて床面の形態を検知し、前記画像情報に基づいて床面地図を生成するようにしてもよい。すなわち、画像情報を用いて、算出された障害物までの距離情報に基づいて床面地図を生成するようにしてもよい。これについては、前述した第1障害物センサ181cを用いて床面の障害物を検知する内容に類似するので詳細な説明を省略する。
制御部110は、第1障害物センサ181cにより検知された障害物により床面(又は、被掃除面)が予め設定されたパターンである場合、前記予め設定されたパターン上にあるロボット掃除機100の本体が駆動車輪の駆動により回転する際に、前記駆動車輪が前記パターンに拘束されないように前記駆動車輪の駆動を制限するようにしてもよい。
ここで、前記予め設定されたパターンは、図9Aに示すように、床面(又は、被掃除面)に形成され、少なくとも1つの上昇エッジと少なくとも1つの下降エッジが交互になっているパターンであってもよく、ここで、いずれか1つの下降エッジといずれか1つの上昇エッジとの間は、所定の間隔で離隔した溝の形態であってもよい。
これとは異なり、前記予め設定されたパターンは、図9Bに示すように、少なくとも1つの上昇エッジ又は少なくとも1つの下降エッジを含む段差の形態であってもよい。
以下、前記予め設定されたパターンが溝の形態を含む場合を中心に説明する。
具体的には、図9Aに示すように、予め設定されたパターンPは、少なくとも1つの上昇エッジEuと少なくとも1つの下降エッジEdとが交互になっているパターンであってもよい。
ここで、上昇エッジEuにより形成されたいずれか1つの突起部B1と隣接する他の1つの突起部B2とは、離隔して掃除領域内の床面に形成されるようにしてもよい。すなわち、いずれか1つの下降エッジEdといずれか1つの上昇エッジEuとにより形成された溝Fは、所定の幅(W1)を有するようにしてもよい。ここで、溝Fの幅(W1)は、10mm〜50mmであることが好ましい。
また、溝Fは、所定の高さ(H)を有し、溝の形態の前記予め設定されたパターンは、前記上昇エッジ及び/又は前記下降エッジが予め設定された深さ以上であってもよい。ここで、制御部110が判断する前記予め設定されたパターンの高さ(H)は、15mm以上であることが好ましい。
すなわち、所定の幅(W1)及び所定の高さ(H)を有する溝Fは、前記予め設定されたパターンに1つ以上形成されるようにしてもよい。
図9Aに示すように、ロボット掃除機100の駆動中に少なくとも1つの駆動車輪(例えば、主車輪131a、131b)が所定の幅(W1)及び所定の高さ(H)以上に形成された溝Fにはまった場合、ロボット掃除機100は回転が制限されたり移動が制限されることがある。
すなわち、溝Fの所定の幅(W1)は、主車輪131a、131bの幅(Wr)(言い換えれば、主車輪131a、131bの厚さ)よりは広いが、主車輪131a、131bが回転する幅よりは狭いことがあり、それにより、ロボット掃除機100の主車輪の左右方向の回転が制限されることがある。
また、溝Fの所定の高さ(H)は、主車輪131a、131bがロボット掃除機100の本体から突出した高さより高いことがあり、それにより、ロボット掃除機100の主車輪は駆動軸を中心とする回転が制限され、ロボット掃除機100の移動が制限されることがある。
一方、このような溝Fは、予め設定された距離(W2)内で繰り返し形成されるようにしてもよい。すなわち、ロボット掃除機100の主車輪131a、131bの幅(Wr)より狭い距離(W2)に複数の溝Fが形成されるようにしてもよい。
ロボット掃除機100の主車輪131a、131bが溝F間の床面上に位置し、複数の溝F間の距離(W2)が主車輪131a、131bの幅(Wr)より狭い場合、ロボット掃除機100の回転及び/又は移動によりロボット掃除機100の主車輪131a、131bが滑ることがある。ここで、制御部110が判断する前記予め設定されたパターンにおける複数の溝F間の距離(W2)は、50mm以下であってもよい。
前述したように、前記予め設定されたパターンは、図9Bに示す段差も同様に、複数の前記段差が任意の距離間隔で繰り返された形態を含んでもよい。
このような溝Fは、図9Cに示すように、窓Wが結合される窓枠に形成された凹凸部に形成されたものであり得る。
図10Aは図9Aのパターンが掃除領域内に形成された場合における従来のロボット掃除機が前記パターンに拘束される過程の一例を示す図である。
一実施形態によれば、ロボット掃除機100は、図10Aに示すように、壁に沿って1の方向に移動しながら掃除領域の掃除を行うことができる。すなわち、ロボット掃除機100は、第2障害物センサ181a、181bにより検知された壁と所定の距離を維持し、壁に沿って移動することができる。
壁に沿って移動するロボット掃除機100は、少なくとも一側面に配置されて前方の障害物を検知する第2障害物センサ181a、181bにより、本体の前方の第1窓WIN1を検知することができ、本体の前方の第1窓WIN1を検知したロボット掃除機100は、本体の前方の第1窓WIN1と所定の距離を維持し、第1窓WIN1に沿って2の方向に移動しながら掃除を行うことができる。
2の方向に移動するロボット掃除機100は、第1窓WIN1の最後まで移動したとき、第2障害物センサ181a、181bにより、第1窓WIN1の外郭に沿って走行するように3の方向に回転することができる。
一実施形態によれば、ロボット掃除機100が障害物の外郭に沿って回避走行する場合、障害物の角部に位置するロボット掃除機100は、45゜回転して4の方向に走行することができる。このとき、一般的にロボット掃除機100の駆動車輪(例えば、主車輪131a、131b)の直径が溝Fの幅(W1)より広いので、ロボット掃除機100の駆動車輪が溝Fに拘束されない。
ただし、他の第2窓WIN2を検知したロボット掃除機100は、第2窓WIN2に沿って走行するために5の方向に回転する際に、ロボット掃除機100と平行に形成された溝Fを形成する予め設定されたパターンPにロボット掃除機100の駆動車輪が落ちて拘束されることがある。
第2窓WIN2がないと仮定すると、ロボット掃除機100は、本体の前方の障害物が検知されず、長手方向に形成された溝Fを横切って渡ることができるが、第2障害物センサ181a、181bにより本体の前方の第2窓WIN2が検知された場合、ロボット掃除機100は、前述したように、駆動車輪が予め設定されたパターンPに拘束される。ここで、ロボット掃除機100が溝Fを横切って渡る際には、ロボット掃除機100の駆動車輪(例えば、主車輪131a、131b)の直径が溝Fの幅(W1)より広いので、ロボット掃除機100の駆動車輪が溝Fに拘束されない。
このような問題を解決するために、本発明の一実施形態によるロボット掃除機100においては、第1障害物センサ181cにより検知された床面(又は、被掃除面)の形状が予め設定されたパターンであり、第2障害物センサ181a、181bにより本体の前方の障害物が検知された場合、制御部110は、前記予め設定されたパターンに入った第1方向の逆方向である第2方向に後退走行し、駆動車輪又は本体が前記予め設定されたパターン上から外れるように駆動車輪を駆動することが好ましい。
すなわち、ロボット掃除機100の本体が前記予め設定されたパターン上に位置し、制御部110がロボット掃除機100の本体の前方の障害物を検知した場合、駆動車輪が前記予め設定されたパターンに拘束されないようにロボット掃除機100の駆動車輪の駆動を制限することができる。
一例として、図10Aに示すように、ロボット掃除機100が障害物である第1窓WIN1の外郭に沿って2の方向に移動し、3の方向に回転し、4の方向に走行する際に、第1障害物センサ181cにより検知された床面(又は、被掃除面)の形状が予め設定されたパターンPであると判断し、第2障害物センサ181a、181bによりロボット掃除機100の本体の前方の障害物である第2窓WIN2が検知された場合、本発明の一実施形態によるロボット掃除機100は、図10Bに示すように、予め設定されたパターンPに入った4の方向の逆方向である4’の方向に予め設定された距離だけ移動し、駆動車輪又は本体が前記予め設定されたパターン上から外れると、5の方向の逆方向である5’の方向に予め設定されたパターンPに入る角度である45゜回転し、その後、6の方向に走行しながら予め設定された掃除アルゴリズムに従って掃除領域の掃除を行うようにしてもよい。
ここで、ロボット掃除機100が予め設定されたパターンPに入る角度は、ロボット掃除機100の走行方向と予め設定されたパターンPの任意の基準方向(例えば、溝Fの長手方向)がなす角度であってもよい。
一方、これとは異なり、ロボット掃除機100が障害物である第1窓WIN1の外郭に沿って2の方向に移動し、3の方向に回転し、4の方向に走行し、再び3の方向と同じ方向に所定角度(例えば、45゜)回転し、その後第1窓WIN1の側面に沿って長手方向に形成された溝Fを横切って移動する際に、第1障害物センサ181cにより検知された床面(又は、被掃除面)の形状が予め設定されたパターンPであると判断し、第2障害物センサ181a、181bによりロボット掃除機100の本体の前方の障害物である第2窓WIN2が検知された場合、本発明の一実施形態によるロボット掃除機100は、予め設定されたパターンPに入った方向の逆方向に予め設定された距離だけ移動し、駆動車輪又は本体が前記予め設定されたパターン上から外れると、5の方向の逆方向である5’の方向に前記予め設定されたパターンに入る角度である90゜回転し、予め設定された掃除アルゴリズムに従って掃除領域の掃除を行うようにしてもよい。
具体的な一実施形態によれば、ロボット掃除機100の本体又は駆動車輪が前記予め設定されたパターンから外れた後、ロボット掃除機100は、予め設定されたパターンPと共に第2障害物センサ181a、181bにより検知された障害物である第2窓WIN2と所定距離を維持したまま、前記障害物に沿って6の方向に移動しながら掃除を行うようにしてもよい。
一方、図10Cは図9Aのパターンが掃除領域内の崖に隣接する位置に形成された場合における本発明の一実施形態によるロボット掃除機が移動する過程の一例を示す図である。
一実施形態によれば、ロボット掃除機100は、図10Cに示すように、掃除領域の掃除を行う途中で、第1障害物センサ181cにより本体の前方の崖を検知することができる。このとき、ロボット掃除機100は、第1障害物センサ181cにより検知された崖の周辺に沿って回避走行することができる。
予め設定されたパターンPは、崖の角部から所定距離(d)だけ離隔した位置に形成されてもよい。
一実施形態によれば、ロボット掃除機100は、1の方向に移動しながら掃除領域の掃除を行う途中で、第1障害物センサ181cにより崖が検知された場合、崖の下に落ちることを防止するために、2の方向又はその逆方向に回転するようにしてもよい。
崖から所定距離に位置するロボット掃除機100が2の方向又はその逆方向に回転する際に、ロボット掃除機100は、前記崖に隣接する位置にある予め設定されたパターンPに形成された溝Fにロボット掃除機100の駆動車輪が落ちて拘束されることがある。
このような問題を解決するために、本発明の一実施形態によるロボット掃除機100は、第1障害物センサ181cにより検知された床面(又は、被掃除面)の形状が予め設定されたパターンであり、第1障害物センサ181cにより本体の前方の崖が検知された場合、前記予め設定されたパターンに入った第1方向の逆方向である第2方向に後退走行し、駆動車輪又は本体が前記予め設定されたパターン上から外れるように駆動車輪を駆動することが好ましい。
すなわち、ロボット掃除機100の本体が前記予め設定されたパターン上に位置し、ロボット掃除機100の本体の前方の崖が検知された場合、駆動車輪が前記予め設定されたパターンに拘束されないように駆動車輪の駆動を制限することができる。
一例として、図10Cに示すように、ロボット掃除機100が掃除領域の掃除を行いながら1の方向に走行する際に、第1障害物センサ181cにより検知された床面(又は、被掃除面)の形状が予め設定されたパターンPであると判断し、また、第1障害物センサ181cによりロボット掃除機100の本体の前方の崖が検知された場合、本発明の一実施形態によるロボット掃除機100は、図10Cに示すように、予め設定されたパターンPに入った1の方向の逆方向である3の方向に予め設定された距離だけ移動し、駆動車輪又は本体が前記予め設定されたパターン上から外れると、予め設定された掃除アルゴリズムに従って掃除領域の掃除を行うようにしてもよい。
具体的な一実施形態によれば、ロボット掃除機100の本体又は駆動車輪が前記予め設定されたパターンから外れた後、ロボット掃除機100は、予め設定されたパターンPと共に第1障害物センサ181cにより検知された崖と所定距離を維持したまま、前記崖の周辺(又は、外郭)に沿って移動しながら掃除を行うか、又は前記予め設定されたパターンの外郭に沿って移動しながら掃除を行うようにしてもよい。
一方、図10Dは図9Aのパターンが掃除領域内の障害物に隣接する位置に形成された場合における本発明の一実施形態によるロボット掃除機100が移動する過程の一例を示す図である。
一実施形態によれば、ロボット掃除機100は、図10Dに示すように、掃除領域の掃除を行う途中で、第1障害物センサ181cにより本体の前方の障害物Oを検知することができる。このとき、ロボット掃除機100は、第1障害物センサ181cにより検知された障害物Oの外郭に沿って回避走行することができる。
予め設定されたパターンPは、障害物Oの外郭から所定距離(d)だけ離隔した位置に形成されてもよい。
一実施形態によれば、ロボット掃除機100は、1の方向に移動しながら掃除領域の掃除を行う途中で、第1障害物センサ181cにより障害物Oが検知された場合、障害物Oを回避して掃除領域の掃除を行うために、障害物Oの外郭に沿って障害物Oの周辺を掃除するようにしてもよい。
ただし、障害物Oから所定距離に位置するロボット掃除機100が2の方向又はその逆方向に回転する際に、ロボット掃除機100は、障害物Oに隣接する位置にある予め設定されたパターンPに形成された溝Fにロボット掃除機100の駆動車輪が落ちて拘束されることがある。
このような問題を解決するために、本発明の一実施形態によるロボット掃除機100は、第1障害物センサ181cにより検知された床面(又は、被掃除面)の形状が予め設定されたパターンであり、第1障害物センサ181cにより本体の前方の崖が検知された場合、前記予め設定されたパターンに入った第1方向の逆方向である第2方向に後退走行し、駆動車輪又は本体が前記予め設定されたパターン上から外れるように駆動車輪を駆動することが好ましい。
すなわち、ロボット掃除機100の本体が前記予め設定されたパターン上に位置し、ロボット掃除機100の本体の前方の障害物Oが検知された場合、駆動車輪が前記予め設定されたパターンに拘束されないように駆動車輪の駆動を制限することができる。
一例として、図10Dに示すように、ロボット掃除機100が掃除領域の掃除を行いながら1の方向に走行する際に、第1障害物センサ181cにより検知された床面(又は、被掃除面)の形状が予め設定されたパターンPであると判断し、また、第1障害物センサ181cによりロボット掃除機100の本体の前方の障害物Oが検知された場合、本発明の一実施形態によるロボット掃除機100は、図10Dに示すように、予め設定されたパターンPに入った1の方向の逆方向である3の方向に予め設定された距離だけ移動し、駆動車輪又は本体が前記予め設定されたパターン上から外れると、予め設定された掃除アルゴリズムに従って掃除領域の掃除を行うようにしてもよい。
具体的な一実施形態によれば、ロボット掃除機100の本体又は駆動車輪が前記予め設定されたパターンから外れた後、ロボット掃除機100は、予め設定されたパターンPと共に第1障害物センサ181cにより検知された障害物Oの外郭と所定距離を維持したまま、障害物Oの周辺(又は、外郭)に沿って移動しながら掃除を行うか、又は前記予め設定されたパターンの外郭に沿って移動しながら掃除を行うようにしてもよい。ここで、前述したように、第1障害物センサ181cにより予め設定されたパターンPは検知されたが、ロボット掃除機100の本体の前方の障害物Oは検知されなかった場合、ロボット掃除機100は、長手方向に形成された溝Fを横切って走行することができるので、予め設定されたパターンPが形成されていない障害物Oの一側面に対して、障害物Oに近づいて障害物Oの外郭を掃除することができる。
前述したように、本発明によるロボット掃除機100は、予め設定されたパターンPに拘束されないように移動することができるが、予め設定されたパターンPに対しては掃除が行われなくなることがある。そこで、本発明によるロボット掃除機100は、回避走行して掃除が行われていない領域である、予め設定されたパターンPの位置を認識し、前記認識された予め設定されたパターンPの位置を掃除地図上に表示し、出力部150により、当該位置を掃除地図と共に出力するか、又は通信部160により、外部の端末装置が予め設定されたパターンPの位置を掃除地図と共に出力するように、予め設定されたパターンPの位置情報を前記外部の端末装置に送信する。
ここで、掃除地図は、掃除領域に関連する地図を示すものであり、掃除領域内の各種障害物の位置情報を含んでもよく、このような掃除地図は、保存部170に予め保存されるようにしてもよく、掃除領域の走行により制御部110が掃除地図を生成して保存部170に保存されるようにしてもよい。制御部110が掃除地図を生成する方法としては従来の公知の方法を用いてもよく、これについての詳細な説明は省略する。
以上の本発明によるロボット掃除機100においては、床面に溝などの凹凸部が形成されていても、ロボット掃除機100が前記所定パターンの障害物に拘束されずに走行して掃除を行うことができる。
〔ロボット掃除機の制御方法〕
図11は本発明の一実施形態によるロボット掃除機の制御方法のフローチャートである。
本発明の一実施形態によるロボット掃除機の制御方法は、図11に示すように、床面の障害物を検知するステップ(S10)と、前記検知された障害物により前記床面が予め設定されたパターンであるか否かを判断するステップ(S20)と、本体が前記パターン上にある場合、駆動車輪の駆動による前記本体の回転により前記駆動車輪が前記パターンに拘束されないように前記駆動車輪の駆動を制限するステップ(S30)とを含む。
以下、図1〜図10Dを参照して各構成について詳細に説明するが、上記説明と重複する部分については詳細な説明を省略する。
床面の障害物を検知するステップ(S10)に関連して、本発明の一実施形態によるロボット掃除機100においては、制御部110が第1障害物センサ181cにより検知された障害物により床面(又は、被掃除面)の形態を検知することができる。
一実施形態によれば、床面の形態を検知するために、前述したように第1障害物センサ181cを用いてもよいが、他の態様においては、下部カメラセンサ181dを用いて、取得された画像情報に基づいて床面の形態を検知し、前記画像情報に基づいて後述するように床面地図を生成するようにしてもよい。
一方、本発明の一実施形態によるロボット掃除機の制御方法は、図11に示すように、制御部110により前記検知された床面の障害物に基づいて床面地図を生成するステップ(S15)をさらに含んでもよい。
床面地図は、例えばPSDセンサから床面の障害物までの距離情報に基づいて生成され、その生成された床面地図は、所定の値を有する項がn列、m行に配列された行列であってもよい。
PSDセンサがロボット掃除機100の本体の背面の左右側にそれぞれ配置された2つの第2センサ1812cと2つの第2センサ1812c間に配置された第1センサ1811cとを含む場合、床面地図は、PSDセンサの数に対応する3列であってもよい。
また、PSDセンサは、床面の障害物に関する情報を所定の間隔で取得し、PSDセンサ別に障害物に関する情報を保存部170に保存し、制御部110は、m行の床面地図を生成するが、ロボット掃除機100の背面の大きさに対応する大きさの床面地図を保存する。
その後、制御部110は、前記検知された障害物により前記床面が予め設定されたパターンであるか否かを判断することができる(S20)。
ここで、前記予め設定されたパターンは、図9Aに示すように、床面(又は、被掃除面)に形成され、少なくとも1つの上昇エッジと少なくとも1つの下降エッジが交互になっているパターンであってもよく、ここで、いずれか1つの下降エッジといずれか1つの上昇エッジとの間は、所定の間隔で離隔した溝の形態であってもよい。
前述したように、前記予め設定されたパターンは、図9Bに示すように、少なくとも1つの上昇エッジ又は少なくとも1つの下降エッジを含む段差の形態であってもよい。
具体的には、図9Aに示すように、予め設定されたパターンPは、少なくとも1つの上昇エッジEuと少なくとも1つの下降エッジEdとが交互になっているパターンであってもよい。
ここで、上昇エッジEuにより形成されたいずれか1つの突起部B1と隣接する他の1つの突起部B2とは、所定の間隔(W1)で離隔して掃除領域内の床面に形成されるようにしてもよい。すなわち、いずれか1つの下降エッジEdといずれか1つの上昇エッジEuとにより形成された溝Fは、所定の幅(W1)を有するようにしてもよい。ここで、溝Fの幅(W1)は、10mm〜50mmであることが好ましい。
また、溝Fは、所定の高さ(H)を有し、溝の形態の前記予め設定されたパターンは、前記上昇エッジ及び/又は前記下降エッジが予め設定された深さ以上であってもよい。ここで、制御部110が判断する前記予め設定されたパターンの高さ(H)は、15mm以上であることが好ましい。
すなわち、所定の幅(W1)及び所定の高さ(H)を有する溝Fは、前記予め設定されたパターンに1つ以上形成されるようにしてもよい。
図9Aに示すように、ロボット掃除機100の駆動中に少なくとも1つの駆動車輪(例えば、主車輪131a、131b)が所定の幅(W1)及び所定の高さ(H)以上に形成された溝Fにはまった場合、ロボット掃除機100は回転が制限されたり移動が制限されることがある。
すなわち、溝Fの所定の幅(W1)は、主車輪131a、131bの幅(Wr)(言い換えれば、主車輪131a、131bの厚さ)よりは広いが、主車輪131a、131bが回転する幅よりは狭いことがあり、それにより、ロボット掃除機100の主車輪の左右方向の回転が制限されることがある。
また、溝Fの所定の高さ(H)は、主車輪131a、131bがロボット掃除機100の本体から突出した高さより高いことがあり、それにより、ロボット掃除機100の主車輪は駆動軸を中心とする回転が制限され、ロボット掃除機100の移動が制限されることがある。
一方、このような溝Fは、予め設定された距離(W2)内で繰り返し形成されるようにしてもよい。すなわち、ロボット掃除機100の主車輪131a、131bの幅(Wr)より狭い距離(W2)に複数の溝Fが形成されるようにしてもよい。
ロボット掃除機100の主車輪131a、131bが溝F間の床面上に位置し、複数の溝F間の距離(W2)が主車輪131a、131bの幅(Wr)より狭い場合、ロボット掃除機100の回転及び/又は移動によりロボット掃除機100の主車輪131a、131bが溝Fに拘束される可能性が大きい。ここで、制御部110が判断する前記予め設定されたパターンにおける複数の溝F間の距離(W2)は、50mm以下であってもよい。
前述したように、前記予め設定されたパターンは、図9Bに示す段差も同様に、複数の前記段差が任意の距離間隔で繰り返された形態を含んでもよい。
よって、本発明によるロボット掃除機の制御方法は、ロボット掃除機100の本体が前記パターン上にある場合、前記駆動車輪の駆動による前記本体の回転により前記駆動車輪が前記パターンに拘束されないように前記駆動車輪の駆動を制限するステップ(S30)を含む。
一般的なロボット掃除機は、図12に示すように、制御部110を用いて、第2障害物センサ181a、181bによりロボット掃除機100の本体の前方の障害物を検知したり、第1障害物センサ181cによりロボット掃除機100の本体の前方の崖を検知することができる(S21)。その後、ステップS21において、ロボット掃除機100が本体の前方の障害物又は崖を検知した場合、制御部110は、ロボット掃除機100が前記障害物の外郭又は前記崖の周辺に沿って回避走行するように前記駆動車輪(例えば、主車輪131a、131b)を制御することができる(S31)。
図13は本発明の他の実施形態によるロボット掃除機の制御方法のフローチャートである。
図13に示すように、本発明の一態様によれば、ロボット掃除機100が第1方向に走行中に前記本体が前記予め設定されたパターン上にあるとき、制御部110は、第1障害物センサ181cを用いて、ロボット掃除機100の本体の前方の障害物又は崖を検知することができる(S21)。
このとき、制御部110は、前記障害物又は前記崖を検知した場合、前記第1方向の逆方向である第2方向に走行するように前記駆動車輪を駆動してロボット掃除機100を後退走行させることができる(S31)。
その後、ロボット掃除機100は、前記第2方向に走行して前記予め設定されたパターンから後退走行し、前記本体が前記予め設定されたパターン上から外れた後、前記障害物又は前記崖、あるいは前記予め設定されたパターンの外郭に沿って回避走行するように前記駆動車輪を駆動することができる(S31)。
これについての詳細は図10A〜図10Dを参照して説明した通りであるので、重複する説明は省略する。
前述したように、本発明によるロボット掃除機100は、予め設定されたパターンPに拘束されないように移動することができるが、予め設定されたパターンPに対しては掃除が行われなくなることがある。そこで、一実施形態によれば、本発明によるロボット掃除機100は、回避走行して掃除が行われていない領域である、予め設定されたパターンPの位置を認識するステップ(図示せず)と、予め設定されたパターンPの位置を掃除地図上に表示し、出力部150により、当該位置を掃除地図と共に出力するステップ(図示せず)とをさらに含んでもよい。
他の実施形態によれば、本発明によるロボット掃除機100は、予め設定されたパターンPの位置を認識するステップ以降に、通信部160により、予め設定されたパターンPの位置情報を前記外部の端末装置に送信するステップ(図示せず)と、前記外部の端末装置が予め設定されたパターンPの位置を掃除地図と共に出力するステップ(図示せず)とをさらに含んでもよい。
以上の本発明によるロボット掃除機の制御方法においては、床面に溝などの凹凸部が形成されていても、ロボット掃除機が前記所定パターンの障害物に拘束されずに走行して掃除を行うことができる。
〔コンピュータ可読記録媒体〕
前述した本発明の一実施形態によるロボット掃除機の制御方法は、様々なコンピュータ構成要素により実行されるプログラムコマンドの形態で実現され、コンピュータ可読記録媒体に記録されるようにしてもよい。前記コンピュータ可読記録媒体は、プログラムコマンド、データファイル、データ構造などを単独で又は組み合わせて含んでもよい。前記コンピュータ可読記録媒体に記録されるプログラムコマンドは、本発明のために特別に設計されて構成されたものであってもよく、コンピュータソフトウェア分野の当業者に公知の使用可能なものであってもよい。前記コンピュータ可読記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピーディスク、磁気テープなどの磁気媒体、CD−ROM、DVDなどの光記録媒体、フロプティカルディスク(floptical disk)などの光磁気媒体(magneto-optical media)、及びROM、RAM、フラッシュメモリなどのプログラムコマンドを保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置が挙げられる。前記プログラムコマンドの例としては、コンパイラにより作成されるものなどの機械語コードのみならず、インタプリタなどを用いてコンピュータにより実行される高級言語コードも挙げられる。前記ハードウェア装置は、本発明による処理を行うために少なくとも1つのソフトウェアモジュールとして動作するように構成されてもよく、その逆も同様である。
前述した本発明の好ましい実施形態は、技術的課題を解決するために開示されたものであり、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の思想及び範囲内で様々な修正、変更、付加などが可能であり、その修正、変更などは添付の請求の範囲に含まれるものとみなされるべきである。

Claims (16)

  1. ロボット掃除機であって、
    外観を形成する本体と、
    前記本体の下部に設けられる少なくとも1つの駆動車輪と、
    駆動モータの動作により前記駆動車輪を駆動するように構成される駆動部と、
    前記本体の下部に配置されて床面の障害物を検知するように構成される第1障害物センサと、
    前記検知された床面の障害物が予め設定されたパターンを有する場合、前記少なくとも1つの駆動車輪の駆動により前記本体が前記予め設定されたパターン上で回転する際に、前記少なくとも1つの駆動車輪が前記予め設定されたパターンに拘束されないように前記少なくとも1つの駆動車輪の駆動を制限するように構成される制御部とを備えてなる、ロボット掃除機。
  2. 前記ロボット掃除機の背面の大きさに対応する大きさを有する床面地図を保存するように構成される保存部をさらに備えてなり、
    前記制御部は、前記第1障害物センサにより検知された前記床面の障害物に基づいて前記床面地図を生成し、前記生成された床面地図を前記保存部に保存することを特徴とする、請求項1に記載のロボット掃除機。
  3. 前記予め設定されたパターンが、少なくとも1つの上昇エッジと少なくとも1つの下降エッジが交互になっているパターンであることを特徴とする、請求項1に記載のロボット掃除機。
  4. 前記予め設定されたパターンは、前記上昇エッジと前記下降エッジが予め設定された深さ以上であり、かつ、前記上昇エッジと前記下降エッジ間の距離に基づいて計算された幅が予め設定された範囲内である溝の形態を備えてなるか、又は、前記上昇エッジと前記下降エッジのいずれか一方を備えた段差の形態を備えてなることを特徴とする、請求項3に記載のロボット掃除機。
  5. 前記予め設定されたパターンは、複数の溝が予め設定された距離内で繰り返された形態を備えてなるか、又は、複数の段差が任意の距離間隔で繰り返された形態を備えてなることを特徴とする、請求項4に記載のロボット掃除機。
  6. 前記本体の少なくとも一側に配置されて前記本体の前方の障害物を検知するように構成される第2障害物センサをさらに備えてなることを特徴とする、請求項1に記載のロボット掃除機。
  7. 前記制御部は、第1方向に走行中の前記本体が前記予め設定されたパターン上にあるとき、前記第2障害物センサにより前記本体の前方の障害物が検知されるか、又は前記第1障害物センサにより前記本体の前方の崖が検知された場合、前記ロボット掃除機が前記第1方向の逆方向である第2方向に走行するように前記少なくとも1つの駆動車輪を駆動することを特徴とする、請求項6に記載のロボット掃除機。
  8. 前記制御部は、前記ロボット掃除機が前記第2方向に走行して前記本体又は前記少なくとも1つの駆動車輪が前記予め設定されたパターン上から外れた後、前記予め設定されたパターンの外側に沿って走行するように前記少なくとも1つの駆動車輪を駆動することを特徴とする、請求項7に記載のロボット掃除機。
  9. ロボット掃除機の制御方法であって、
    床面の障害物を検知する段階と、
    走行により、前記検知された床面の障害物が予め設定されたパターンを有するか否かを判断する段階と、
    ロボット掃除機の本体が前記パターン上にある場合、少なくとも1つの駆動車輪の駆動により前記ロボット掃除機の本体が回転することによって前記少なくとも1つの駆動車輪が前記パターンに拘束されないように前記少なくとも1つの駆動車輪の駆動を制限する段階とを含んでなる、ロボット掃除機の制御方法。
  10. 前記検知された床面の障害物に基づいて床面地図を生成する段階をさらに含んでなることを特徴とする、請求項9に記載のロボット掃除機の制御方法。
  11. 前記床面地図が、前記ロボット掃除機の背面の大きさに対応する大きさを有することを特徴とする、請求項10に記載のロボット掃除機の制御方法。
  12. 前記予め設定されたパターンは、前記上昇エッジと前記下降エッジが予め設定された深さ以上であり、かつ、前記上昇エッジと前記下降エッジ間の距離に基づいて計算された幅が予め設定された範囲内である溝の形態を備えてなるか、又は、前記上昇エッジと前記下降エッジのいずれか一方を備えた段差の形態を備えてなることを特徴とする、請求項11に記載のロボット掃除機の制御方法。
  13. 前記予め設定されたパターンは、複数の溝が予め設定された距離内で繰り返された形態を備えてなるか、又は、複数の段差が任意の距離間隔で繰り返された形態を備えてなることを特徴とする、請求項12に記載のロボット掃除機の制御方法。
  14. 前記本体の前方の障害物又は崖を検知する段階と、
    前記障害物又は前記崖を検知した場合、前記障害物の外側又は前記崖の周辺に沿って回避走行するように前記少なくとも1つの駆動車輪を駆動する段階とをさらに備えてなることを特徴とする、請求項9に記載のロボット掃除機の制御方法。
  15. 第1方向に走行中の前記本体が前記予め設定されたパターン上にあるとき、前記本体の前方の障害物又は崖を検知する段階と、
    前記障害物又は前記崖を検知した場合、前記第1方向の逆方向である第2方向に走行するように前記少なくとも1つの駆動車輪を駆動する段階とをさらに含んでなることを特徴とする、請求項9に記載のロボット掃除機の制御方法。
  16. 前記ロボット掃除機が前記第2方向に走行して前記本体が前記予め設定されたパターン上から外れた後、前記パターンの外側に沿って走行するように前記少なくとも1つの駆動車輪を駆動する段階をさらに含んでなることを特徴とする、請求項15に記載のロボット掃除機の制御方法。

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