JP5073950B2 - 自律走行ロボットの位置認識システム - Google Patents

Description

本発明は、自律走行ロボットの位置認識システムに関し、特に、床の所定位置に予め内蔵された標識部を、ロボットに備えられた感知部により感知することで、ロボットの現在位置を正確に把握し得る自律走行ロボットの位置認識システムに関する。

一般に、自律走行ロボットは、その用途に応じて多様な研究・開発が行われている。以下、本明細書においては、説明の便宜上、このような自律走行ロボットのうち、最も広く使用されているロボット掃除機を例に挙げて説明する。

ロボット掃除機は、制御部からの指令によりセンサを利用して掃除領域及び障害物を感知し、その掃除領域を走行して自動で掃除し、機器の内部に備えられているバッテリの充電レベルが低くなると、所定位置に別途に備えられている充電台に移動して充電を行い、充電完了後には再び掃除をしていた本来の位置に戻って掃除をする機器である。

一方、このような従来のロボット掃除機は、主に超音波センサ又はビジョンシステムを利用して自分の位置及び掃除領域を感知した。

一例として、特許文献１には、真空掃除機の前面及び左、右側面に設置された超音波センサによって前面及び左、右側面との距離を検出して直進-１８０度-右折-直進-１８０度-左折などを反復しジグザグ走行しながら掃除すべき部分があるか否か検出するロボット掃除機が開示されている。

また別の例として、特許文献２には、超音波センサによりロボット掃除機の壁面からの離隔距離及び走行角度を測定するロボット掃除機が開示されている。

さらに別の例として、特許文献３には、ビジョンシステムにより掃除する空間の内部を撮影しながら障害物を避けて掃除するロボット掃除機が開示されている。

韓国公開特許(１０-１９９１-０００２４０７) 韓国公開特許(１０-１９９５-００２６４７７) 韓国公開特許(１０-２００４-００４７３７１)

しかし、このように超音波センサ又はビジョンシステムを利用してロボット掃除機の位置を制御する場合には、超音波が反射される反射面又は撮影面の状態によってロボット掃除機の位置測定に誤差が発生し得るという問題があった。また、正確な位置測定が行われても、床面の状態によってはロボット掃除機が移動時に滑ることがあり、障害物との衝突により目標地点に到達し得ない場合があるという問題があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、ロボットの位置を正確に制御し得る自律走行ロボットの位置認識システムを提供することを目的とする。

目的を達成するために、本発明に係る自律走行ロボットの位置認識システムにおいては、磁石が挿入された床と、該床上を自律走行しながら磁石を感知し得るマグネットセンサが備えられた自律走行ロボットと、を含むことを特徴とする。

本発明の第１実施形態に係る自律走行ロボットの位置認識システムにおいては、マグネットセンサによって床に内蔵された磁石を感知することで、自律走行ロボットの現在位置を正確に把握し、自律走行ロボットを正確に制御し得るという効果がある。

以下、本発明の第１実施形態に係る自律走行ロボットの位置認識システムについて図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係るロボット掃除機を示す概略図で、図２は、図１の断面II-IIを示す図面で、図３は、図１のロボット掃除機の底面図である。

図１及び図２に示すように、本発明に係るロボット掃除機は、本体ケース１０の内側に設置され、吸入力を発生させるファンモーター２０と、該ファンモーター２０の前方に設置され、該ファンモーター２０の吸入力により吸入されるホコリや汚物をダストバッグ３０が設置されたダストケース４０と、本体ケース１０の下側に備えられ、ダストケース４０と吸入管５０に連結されて床のホコリや異物を吸入するための吸入口６０と、各構成部品の動作を制御するための制御部７０と、吸入口６０の内部に回転可能に設置され、床のホコリや汚物をかき集めるメインブラシ８０と、が備えられる。

また、本体ケース１０の内部には、充電及び放電が行われるバッテリ２１が設置され、後面には、充電端子２２が備えられた充電端子部２３が備えられる。

室内の壁面７４に設置された電源端子部２５には、接続端子２６が設置されていて、充電端子２２が接続端子２６に接続された状態で本体ケース１０の内部に設置されたバッテリ２１が充電されるようになっている。

また、電源端子部２５の下側には、掃除機の本体ケース１０を電源端子部２５に誘導するための光信号を発光する発光部４１が設置されていて、ロボット掃除機の後側には、発光部４１から発光される光信号を受光する受光部４２が設置されている。

また、本体ケース１０の前面内側には、超音波を送信する超音波送信部３１が設置されていて、これと対応するように本体ケース１０の下側には、障害物から反射される超音波を感知するための超音波受信部３２が設置されている。一方、超音波送信部３１から送信される超音波がロボット掃除機の外部に抜け出るための通路１０aが超音波送信部３１に対応する本体ケース１０に貫通形成されている。

図３に示すように、本体ケース１０の下側には、モータにより駆動されてメインブラシ８０の両端部側に配置される一対の駆動輪１３が所定間隔をおいて設置される。

駆動輪１３の前、後側には、本体ケース１０を支持すると共に、水平を維持する複数個の補助輪１４が設置される。

また、本体ケース１０の底面１１には、感知部の役割をするマグネットセンサ１００が設置される。また、該マグネットセンサ１００は、床に予め特定の形態で設置された標識部の役割をする磁石を感知し、ロボット掃除機の現在位置に関する情報を信号として制御部７０に提供する。

また、マグネットセンサ１００は、底面１１の端部に一定間隔を置いて扇状に複数個配置される。なお、これらは必要に応じて不規則に配置することもでき、底面１１の中央部に設置することもできる。

また、制御部７０は、マグネットセンサ１００から信号を伝達されてロボット掃除機がプログラムされた位置に移動しているかを判断し、誤差がある場合には、これを補正して正確な位置にロボット掃除機を移動させる。

以下、マグネットセンサ１００と相互作用してロボット掃除機に位置情報を提供する磁石を床に配列する方法について図４及び図５を用いて説明する。

図４は、図１のロボット掃除機の位置制御のために、床に設置された磁石の配置を示す図面であり、図５は、図１のロボット掃除機の位置制御のために、床に設置された磁石の他の配置例を示す図面である。

図４に示すように、磁石の配置構造は、床２００の中央に設置され、中央であることを通知するようにクロス状に磁石を配列して形成された中央識別部３００と、床２００の外郭に設置され、ロボット掃除機が壁に衝突しないように移動限界を通知するために連続してライン状に形成された外郭識別部３１０と、を含んで構成される。

このような磁石は、マグネットセンサ１００が認識し得る磁力を有していれば充分であり、部屋の中の鉄類が吸着する程の磁力を有している必要はない。一方、このように磁石が床２００に適切に配置されていると、磁場が形成されるため人の健康にも有益である。

図５を参照して、複数の部屋と居間などを有する一般的な構造の住宅に適用された磁石の配置構造について説明する。

部屋１から部屋４に配置された磁石の構造は、床２００の中央に設置され、中央であることを通知するようにクロス状に磁石を配列して形成された中央識別部３００と、床２００の外郭に設置され、ロボット掃除機が壁に衝突しないように移動限界を通知するために連続してライン状に形成された外郭識別部３１０と、を含んで構成される。

居間に配置された磁石の構造は、接続端子２６を識別し得るように該接続端子２６の前に設置され、一つのユニットの磁石に形成された充電識別部３５０から構成される。

部屋１から部屋４の出入口側に配置された磁石の構造は、第１部屋の入口に設置され、一つのユニットの磁石に形成された第１識別部３３１と、第２部屋の入口に設置され、離隔された二つのユニットの磁石に形成された第２部屋の識別部３３２と、第３部屋の入口に設置され、ライン状に離隔配置された三つのユニットの磁石に形成された第３部屋の識別部３３３と、第４部屋の入口に設置され、Ｔ字状に離隔されて配列される四つのユニットの磁石に形成された第４部屋の識別部３３４と、を含んだ入口識別部(３３１〜３３４)から構成される。

また、居間の中央付近における磁石の配置構造は、ロボット掃除機の基準位置を通知するために、ダイヤモンド状に離隔されて配列される四つのユニットの磁石に形成された居間識別部３２０から構成され、台所における磁石の配置構造は、五つの離隔された磁石ユニットに形成された台所識別部３４０から構成される。

以上のように、各部屋(部屋１〜部屋４)と居間及び台所の磁石の配置構造が変化すると、これを感知して各部屋の特性に応じてロボット掃除機の動作を変更することができる。

例えば、部屋１は、内部に特別な障害物がないので、高速で掃除し、部屋２は、家具、特に、椅子などがあるので、低速でそれらを十分に把握しながら掃除するようにする。また、居間は、カーペットが敷かれていると、それに合わせて吸入強度を強化する掃除モードに変更することができる。

一方、磁石を設置する床は、設置の便宜上、木質床材であることが好ましい。また、このような磁石の設置場所は、アパートなどの規格化された住居空間が設置の便利上、より好ましい。

また、本発明の磁石の配置構造は、目的及び場所に応じて変更することができ、本発明は、ロボット掃除機のみに制限されるものではなく、他の用途の自律走行ロボットにも適用され得ることは、当業者ならば十分に理解し得るものである。

本発明の第１実施形態に係るロボット掃除機を示す概略図である。 図１の断面II-IIを示す図である。 図１のロボット掃除機の底面図である。 図１のロボット掃除機の位置制御のために、床に設置された磁石の配置を示す図である。 図１のロボット掃除機の位置制御のために、床に設置された磁石の他の配置例を示す図である。

符号の説明

１０ 本体ケース
２０ ファンモーター
３０ ダストバッグ
４０ ダストケース
５０ 吸入管
６０ 吸入口
７０ 制御部
８０ メインブラシ

Claims (8)

1. 磁石が挿入された床と、
   該床上を自律走行しながら前記磁石を感知し得るマグネットセンサが備えられた自律走行ロボットと、を含み、
   前記磁石の配置構造は、
   前記ロボットの限界移動領域を表示するために前記床の外郭に形成された外郭識別部と、
   前記床の中央を表示するために中央付近に形成された中央識別部と、
   を含んで構成された、
   ことを特徴とする自律走行ロボットの位置認識システム。
2. 前記床は、
   木質床材で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の自律走行ロボットの位置認識システム。
3. 前記磁石の配置構造は、
   前記ロボットを所定空間内に誘導するために前記空間の入口側に形成された入口識別部を含んで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の自律走行ロボットの位置認識システム。
4. 前記磁石の配置構造は、
   前記ロボットを充電するための接続端子を識別し得るように前記接続端子の前に形成された充電識別部を含んで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の自律走行ロボットの位置認識システム。
5. 前記自律走行ロボットは、掃除用ロボットであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の自律走行ロボットの位置認識システム。
6. 木質床材で形成されて、磁石が挿入された床と、
   本体ケースと、該本体ケースの内側に設置された超音波送信部及び受信部と、前記本体ケースの底面に設置され、前記磁石を感知するためのマグネットセンサが備えられた自律走行ロボットと、を含み、
   前記磁石の配置構造は、
   前記ロボットの限界移動領域を表示するために前記床の外郭に形成された外郭識別部と、
   前記床の中央を表示するために中央付近に形成された中央識別部と、
   前記ロボットを所定空間内に誘導するために前記空間の入口側に形成された入口識別部と、
   前記ロボットを充電するための接続端子を識別し得るように前記接続端子の前に形成された充電識別部と、を含んで構成された、
   ことを特徴とする自律走行ロボットの位置認識システム。
7. 前記中央識別部は、
   クロス状、ダイヤモンド状のうち、いずれか一つであることを特徴とする請求項６に記載の自律走行ロボットの位置認識システム。
8. 前記入口識別部は、
   一つのユニットの磁石に形成された形態、離隔された二つのユニットの磁石に形成された形態、ライン状に離隔配置された三つのユニットの磁石に形成された形態、Ｔ字状に離隔されて配列される四つのユニットの磁石に形成された形態のうち、いずれか一つであることを特徴とする請求項６に記載の自律走行ロボットの位置認識システム。

Images