KR100696133B1 - 청소 로봇 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 청소용 로봇 시스템에 관한 것으로, 특히 로봇 본체의 주행 제어가 용이한 청소용 로봇 시스템에 관한 것이다. 상기 청소용 로봇 시스템은 원격조정신호를 무선 송신하기 위한 리모컨과 그 리모컨에서 송신된 신호에 따라 구동 제어되는 로봇 본체를 포함하되,

상기 리모컨은 :

청소영역을 입력하기 위한 터치 스크린과; 상기 터치 스크린을 통해 입력되는 청소영역을 청소영역 지정 좌표 데이터로 변환하여 송신 제어하기 위한 좌표 데이터 송신 제어부;를 포함하고,

상기 로봇 본체는 :

리모컨 수신부를 통해 수신된 상기 청소영역 지정 좌표 데이터에 따라 로봇 본체의 주행을 제어하는 본체 제어부;를 포함함을 특징으로 한다.

로봇, 주행제어, 리모컨.

Description

청소 로봇 시스템{ROBOT SYSTEM FOR A CLEANING}

도 1은 이미 알려진 청소용 로봇의 외관 예시도.

도 2는 도 1에 도시된 일반 리모컨 구성도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 청소용 로봇 시스템의 블럭 구성도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 원격 조정기(100)의 터치 스크린(105)부를 통해 입력되는 청소영역(a)과 그 청소영역(a)에 따라 주행하는 경로(b)를 예시한 도면.

본 발명은 청소용 로봇 시스템에 관한 것으로, 특히 로봇 본체의 주행 제어가 용이한 청소용 로봇 시스템에 관한 것이다.

로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일환으로 사용되거나, 인간이 견딜 수 없는 극한의 환경에서 인간을 대신하여 정보를 수집하거나 채집하는데 사용되어 왔다. 이러한 로봇공학 분야는 근래에 들어 최첨단 우주개발산업에 사용되면서 발전을 거듭하여 왔고, 최근에 들어서는 인간 친화적인 가정용 로봇이 개발되기에까지 이르렀다. 이러한 인간 친화적인 가정용 로봇의 대표적인 예가 바로 청소용 로봇 시스템일 것이다.

도 1은 이미 알려진 청소용 로봇의 외관도를 도시한 것이며, 도 2는 도 1에 도시한 일반 리모컨(70)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이 일반 청소용 로봇의 본체 하우징(20) 전, 후방에는 초음파를 송신한 후 이중 반사되는 초음파를 수신함으로서 장애물을 감지하는 제1센서부(30)가 형성되어 있다. 그리고 상기 제1센서부(30) 하단 일측에는 접촉봉(31a)이 전방으로 2개 정도, 후방으로 2개 정도가 형성되어 있으며, 상기 접촉봉(31a)에는 전달대(31b)가 결합되어 하우징(20) 내측까지 이어져 있다. 상기 접촉봉(31a)은 원통 형상의 하우징(20) 외면을 따라 둥글게 휘어져 있으며, 이러한 접촉봉(31a)은 직접 장애물에 접촉되는 관계로 장애물을 감지하는 접촉센서로 불리우기도 한다.

한편 상술한 일반 청소용 로봇의 하우징(20) 좌,우측 하단에는 구동 휠(40)이 형성되어 있어 청소 로봇이 자유자재로 이동할 수 있는데, 청소 로봇의 이동은 리모컨(50)으로부터 송출되는 원격조정신호에 기인하며 그 원격조정신호는 리모컨 수신부(60)를 통해 수신되어 모터 구동을 제어하는 제어부로 전달된다.

기본적으로 사용자는 도 2에 도시한 바와 같은 리모컨(50)을 통해 청소용 로봇의 이동 및 동작을 제어할 수 있다. 특히 리모컨(50)의 방향키(74)를 통해 청소용 로봇의 주행 경로를 제어할 수 있는데, 일반 청소용 로봇은 리모컨(50)에 구비된 4개의 방향키(74)만을 이용하여 주행 경로가 제어되기 때문에 로봇을 단순하게 전진, 후진, 좌회전, 그리고 우회전시킬 수밖에 없다. 따라서 계단 구조 혹은 나선 형 구조로 청소 로봇을 주행시키고자 할 경우에는 보다 많은 키 조작이 요구되거나 주행경로의 지정 자체가 불가능하므로 이에 대한 해결방안이 요구되는 바이다.

또한 청소기 주변의 소정 영역, 예를 들면 청소용 로봇 주변의 직사각형 영역을 청소하고자 할 때 기존 로봇 시스템에서는 청소 영역의 설정이 불가능한 관계로, 사용자가 일일이 방향키를 조작하여 원하는 영역을 청소해야 하는 불편함이 있다. 따라서 이를 해결하기 위한 새로운 방안이 함께 모색되어져야 할 것이며, 더 나아가서는 서로 다른 통신규약을 따르는 무선신호 송출수단, 예를 들면 이동 통신 단말기(휴대폰, PDA등), 근거리 무선 통신모듈을 탑재한 가전/통신 기기 등을 통해 주행 제어가 이루어질 수 있는 청소용 로봇 시스템의 개발도 함께 이루어져야 할 것이다.

이에 본 발명의 목적은 주행 경로의 형상에 제약됨이 없이 주행 경로를 편리하게 지정함은 물론, 지정된 주행 경로를 정확하게 추종할 수 있는 청소용 로봇 시스템을 제공함에 있으며,

더 나아가 본 발명의 또 다른 목적은 청소영역을 지정하고 그 지정된 영역을 청소할 수 있는 청소용 로봇 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 무선 통신이 가능한 주변 기기의 통제하에 주행 및 구동이 제어될 수 있는 청소용 로봇 시스템을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 청소용 로봇 시스템은,

서로 다른 통신규약을 따르는 무선신호 송출수단으로부터 송출되는 청소영역 지정 좌표 데이터를 무선 수신하기 위한 하나 이상의 무선신호 수신부와;

상기 무선신호 수신부를 통해 수신되는 청소영역 지정 좌표 데이터에 따라 로봇 본체의 주행을 제어하는 본체 제어부;를 포함함을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 청소용 로봇 시스템의 본체 제어부는 무선신호 송출수단을 가지는 가전 혹은 통신기기로부터 청소영역 지정 좌표 데이터를 수신함으로서, 그 좌표 데이터에 기초하여 로봇 본체의 주행을 제어할 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 청소 로봇 시스템은 원격조정신호를 무선 송신하기 위한 리모컨과 그 리모컨에서 송신된 신호에 따라 구동 제어되는 로봇 본체를 포함하되,

상기 리모컨은 :

청소영역을 입력하기 위한 터치 스크린과;

상기 터치 스크린을 통해 입력되는 청소영역을 청소영역 지정 좌표 데 이터로 변환하여 송신 제어하기 위한 좌표 데이터 송신 제어부;를 포함하고,

상기 로봇 본체는 :

리모컨 수신부를 통해 수신된 상기 청소영역 지정 좌표 데이터에 따라 로봇 본체의 주행을 제어하는 본체 제어부;를 포함함을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 사용자는 리모컨에 구비된 터치 스크린을 통해 주행 경로 혹은 청소영역을 자유롭게 지정할 수 있으며, 로봇 본체의 제어부는 터치 스크린을 통해 자유롭게 지정된 주행 경로 혹은 청소영역에 대응하는 좌표 데이터를 수신함으로서, 그 좌표 데이터에 기초하여 로봇 본체의 주행을 정상적으로 제어할 수 있게 되는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 청소용 로봇 시스템의 블럭 구성도를 도시한 것으로, 도시한 바와 같이 청소용 로봇 시스템은 크게 피조정물을 원격 조정하기 위한 원격조정기(100)와 피조정물로서 상기 원격조정기(200)에 의해 원격 조정 가능한 청소 로봇 본체(200)를 포함한다.

도 3을 참조하여 원격조정기(100)와 청소 로봇 본체(200)의 기본 구성을 설명하면, 우선 본 발명의 실시예에 따른 원격조정기(100)는 일반 청소 로봇의 리모컨과 같이 다수의 숫자키와 전원키 등을 포함하는 키 입력부(125)와, 청소로봇 본체(200)를 원격조정하기 위한 신호(원격조정신호)를 발생하여 무선 송신하는 무선 송(수)신부(120)를 포함한다. 참고적으로 상기 무선 송(수)신부(120)는 적외선 송신부, 근거리 무선통신모듈인 블루투스 모듈 및 무선 랜 모듈, 지그비(zigbee) 모듈 등으로 구현 가능하다.

한편 본 발명의 실시예에 따른 원격조정기(100)는 일반 청소용 로봇 시스템의 원격조종기와는 다르게 청소영역을 사용자의 손 또는 문자입력펜을 이용하여 입 력하기 위한 터치 스크린(105)을 더 포함하며, 상기 터치 스크린(105)을 통해 입력되는 청소영역(입력위치)를 감지하기 위한 입력위치 감지부(110)와, 그 입력위치 감지부(110)를 통해 감지된 청소영역(입력위치)을 청소영역 지정 좌표 데이터로 변환하여 송신 제어하는 제어부(115)를 더 포함한다. 상기 입력위치 감지부(110)와 제어부(115)는 하나의 컨트롤러로 원칩화할 수 있기 때문에 이들을 좌표 데이터 송신 제어부로 명할 수 있으며, 그 좌표 데이터 송신 제어부는 상기 "터치 스크린(105)을 통해 입력되는 청소영역을 청소영역 지정 좌표 데이터로 변환하여 송신 제어하는 것"으로 정의할 수 있다. 또한 상기 좌표 데이터 송신 제어부는 터치 스크린을 통해 입력 지정된 이동경로를 이동경로 지정 좌표 데이터로 변환하여 송신 제어하는 역할도 수행한다.

이하 상술한 구성을 가지는 원격조정기(100)에 의해 주행 제어되는 청소로봇 본체(200)의 구성에 대해 부연 설명하면,

우선 본 발명의 실시예에 따른 청소 로봇 본체(200) 역시 일반 청소 로봇 본체와 같이 유저 인터페이스부(210)를 포함한다. 상기 유저 인터페이스부(210)는 다수의 조작버튼들과 조작상태를 표시하기 위한 표시부를 포함한다. 이러한 유저 인터페이스부(210)를 통해 사용자는 청소 로봇 본체(200)를 수동 제어할 수 있음은 물론 그의 현재 동작상태를 시각적으로 확인할 수 있다.

아울러 본 발명의 실시예에 따른 청소 로봇 본체(200)는 일반 청소 로봇 본체와 같이 좌/우륜 모터 구동부(220)와 회전량 감지부들(225)을 포함한다. 상기 좌/우륜 모터 구동부(220)는 후술하는 본체 제어부(215)로부터 인가되는 구동제어신 호 따라 좌/우륜 모터를 각각 구동시킨다. 그리고 상기 회전량 감지부(225) 각각은 좌륜과 우륜 휠 각각에 연결되어 좌륜 및 우륜 휠 각각의 회전량을 감지하여 그에 상응하는 회전수 데이터를 상기 본체 제어부(215)로 피드백하여 준다. 이러한 회전수 데이터에 기초하여 상기 본체 제어부(215)는 공간상에서 x, y축으로의 이동량을 산출할 수 있다.

한편 본 발명의 실시예에 따른 청소 로봇 본체(200)의 본체 제어부(215)는 메모리(230)에 저장된 제어 프로그램 데이터에 기초하여 본체(200)의 동작을 전반적으로 제어하되 일반 청소 로봇과는 다르게, 리모컨 수신부, 즉 무선(송)수신부(205)를 통해 수신되는 상기 청소영역 지정 좌표 데이터에 따라 로봇 본체(200)의 주행을 제어한다. 예를 들어, 상기 본체 제어부(215)는 상기 청소영역 지정 좌표 데이터중 어느 하나의 좌표 데이터를 x,y 좌표축상의 주행개시 시작 좌표(0,0)로 설정하여 주행 개시함으로서, 지정된 청소영역내를 이동하면서 청소할 수 있게 되는 것이다. 또한 상기 본체 제어부(215)는 수신되는 이동경로 지정 좌표 데이터중 어느 하나의 좌표 데이터를 x,y 좌표축상의 주행개시 시작 좌표(0,0)로 설정하여 주행 개시함으로서, 사용자에 의해 지정된 이동경로를 주행할 수 있게 되는 것이다.

참고적으로 도 3에서 미설명된 참조부호 205는 무선 (송)수신부를 도시한 것으로, 원격조정기(100)에서 이미 설명한 바와 같이 적외선 송신부, 근거리 무선통신모듈인 블루투스 모듈 및 무선 랜 모듈, 지그비(zigbee) 모듈 등으로 구현 가능하다. 아울러 미설명된 참조부호 230은 메모리를 도시한 것으로 상기 메모리(230) 에는 청소 로봇 본체(200)를 제어하기 위한 제어 프로그램 데이터가 저장되는 한편, 제어동작시 발생하는 데이터들을 일시 저장하는 역할도 담당한다. 더 나아가 상기 메모리(230)에는 수신된 좌표 데이터에 따라 실제 청소기를 주행시켜야 하는 거리를 계산하기 위해 필요한 정보, 즉 x,y축 각각의 단위 길이에 대하여 실제 주행해야 하는 거리 데이터가 저장되어 있다.

이하 상술한 구성을 가지는 청소용 로봇 시스템의 동작을 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 부연 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 원격 조정기(100)의 터치 스크린(105)부를 통해 입력되는 청소영역(a)과 그 청소영역(a)에 따라 주행하는 경로(b)를 구체적으로 예시한 것이다.

도 4를 참조하면, 우선 소정 영역을 청소하도록 지시하고자 하는 청소기 사용자는 원격 조정기(100)를 통해 청소영역을 지정한다. 청소영역의 지정방법으로는 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 손 또는 문자입력펜을 사용하여 터치 스크린(105)상에 A→B→C→D와 같이 소정 영역을 입력한다. 이와 같이 입력되는 청소영역 위치정보는 입력위치 감지부(110)에 의해 제어부(115)로 인가된다. 그러면 제어부(115)는 입력된 청소영역 위치정보를 청소영역 지정 좌표 데이터로 변환하여 무선 송(수)신부(120)를 통해 청소 로봇 본체(200)로 송신 제어한다. 보다 구체적인 예를 들면, 입력 위치 감지부(110)에 의해 감지된 청소영역 위치정보 A→B→C→D가 x,y축 좌표계상에서 (2.3)→(2.7)→(5.7)→(5.3)이라고 가정하면, 제어부(115)는 이를 (0,0)→(0,4)→(3,4)→(3,0)과 같은 청소영역 지정 좌표 데이터로 변환하여 청소 로봇 본체(200)로 전송하게 되는 것이다. 참고적으로 각 좌표, 예를 들면 A와 B 사이에는 수 많은 좌표 데이터가 존재한다. 이러한 좌표 데이터 역시 상술한 바와 같은 방법으로 변환되어 함께 전송될 것이다.

한편 원격 조정기(100)에서 상술한 바와 같은 일련의 청소영역 지정 좌표 데이터가 송신되면 청소 로봇 본체(200)측의 무선 (송)수신부(205)는 이를 수신하여 본체 제어부(215)로 인가한다. 따라서 본체 제어부(215)는 무선신호 수신부(205)를 통해 수신되는 청소영역 지정 좌표 데이터에 따라 청소 로봇 본체(200)의 주행을 제어할 수 있게 되는 것이다. 상기 예시한 청소영역 지정 좌표 데이터 (0,0)→(0,4)→(3,4)→(3,0)에 기초하여 청소 로봇 본체(200)의 주행이 제어되는 과정을 설명하면,

우선 x,y축 상에서의 단위 길이 1에 대하여 실제 주행해야 하는 거리 데이터가 x축으로 20cm, y축으로 10cm로 설정되어 상기 메모리(230)에 저장되어 있다면, 본체 제어부(215)는 상기 수신된 청소영역 지정 좌표 데이터 (0,0)을 주행개시 시작 좌표로 설정한후 상기 청소영역 지정 좌표 데이터에 기초하여 청소영역을 계산한다. x,y축 상에서의 단위 길이 1에 대하여 실제 주행해야 하는 거리 데이터가 x, y축으로 각각 20cm와 10cm인 것으로 가정하였기에, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이 현재 청소 로봇 본체(200)를 기준(A지점)으로 하여 y축으로 40cm, x축으로 60cm인 직사각형 영역이 청소영역으로 설정되는 것이다.

이후 본체 제어부(215)는 청소영역으로 설정된 영역내에서 이미 알려진 주행패턴, 예를 들면 격자 주행방식으로 주행해 가면서 청소모드를 실행시킴으로서, 사 용자가 의도한 청소영역에 대해 정상적으로 청소가 이루어질 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같은 방법과 유사하게 사용자는 청소 로봇 본체(200)의 주행경로를 지정할 수도 있다. 즉, 터치 스크린(105)상에 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 E→F→G→H→I→J→K→L과 같은 주행경로를 지정하게 되면 그에 따른 이동경로 지정 좌표 데이터가 원격조정기(100) 제어부(115)에 의해 발생되어 청소 로봇 본체(200)로 송신된다.

이에 본체 제어부(215)는 수신된 이동경로 지정 좌표 데이터중 어느 하나, 예를 들면 E 지점을 주행개시 시작좌표로 설정하여 주행 개시함으로서, 청소 로봇 본체(200)는 도 4의 (a)에 도시한 바와 같은 E→F→G→H→I→J→K→L 궤적을 그리면서 주행하게 되는것이다.

따라서 사용자는 터치 스크린(105)을 통해 보다 편리하게 청소 로봇 본체(200)의 이동경로를 지정하여 줄 수 있게 되는 것이다.

이상에서는 원격조정기(100)와 청소 로봇 본체(200)가 하나의 청소용 로봇 시스템을 구성하는 것으로 가정하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 청소용 로봇 본체(200) 그 자체가 하나의 청소용 로봇 시스템을 구성하는 것으로 간주할 수도 있다. 그 이유는 서로 다른 통신규약을 따르는 무선신호 송출수단, 예를 들면 터치 스크린이 구비된 이동 통신 단말기(휴대폰, PDA등), 터치 스크린을 가지며 근거리 무선 통신모듈이 탑재된 가전/통신 기기, 터치 스크린을 가지며 지그비(zigbee) 모듈을 탑재한 가전/통신 기기라면 앞서 설명한 바와 같은 동작 절차에 따라 청소 로봇 본체(200)를 제어할 수 있기 때문이다.

이에 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌자라면 상술한 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 터치 스크린을 구비하는 원격조정기를 통해 주행 경로의 지정이 가능하기 때문에, 주행 경로의 형상에 제약됨이 없이 편리하게 주행 경로를 지정하여 청소 로봇 본체를 제어할 수 있는 이점이 있다.

더 나아가 본 발명은 터치 스크린을 통해 청소영역의 지정이 가능하기 때문에 원하는 영역만을 지정하여 청소가 이루어지도록 청소 로봇을 제어할 수 있는 편리함이 있으며,

터치 스크린을 구비하고 무선 통신 수행 능력이 있는 가전/통신기기를 통해 청소 로봇 본체의 주행경로와 청소영역을 원격 지정하여 줄 수 있는 장점이 있다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 서로 다른 통신규약을 따르는 무선신호 송출수단으로부터 송출되는 청소영역 지정 좌표 데이터를 무선 수신하기 위한 하나 이상의 무선신호 수신부와;

   상기 무선신호 수신부를 통해 수신되는 청소영역 지정 좌표 데이터에 따라 로봇 본체의 주행을 제어하는 본체 제어부;를 구비하되,

   상기 본체 제어부는,

   상기 청소영역 지정 좌표 데이터중 어느 하나의 좌표 데이터를 주행개시 시작 좌표로 설정하여 주행 개시함을 특징으로 하는 청소 로봇 시스템.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 본체 제어부는,

   상기 무선신호 수신부를 통해 수신되는 이동경로 지정 좌표 데이터중 어느 하나의 좌표 데이터를 주행개시 시작좌표로 설정하여 주행 개시함을 특징으로 하는 청소 로봇 시스템.
5. 삭제
6. 원격조정신호를 무선 송신하기 위한 리모컨과 그 리모컨에서 송신된 신호에 따라 구동 제어되는 로봇 본체를 포함하는 청소 로봇 시스템에 있어서,

   상기 리모컨은 :

   청소영역을 입력하기 위한 터치 스크린과;

   상기 터치 스크린을 통해 입력되는 청소영역을 청소영역 지정 좌표 데 이터로 변환하여 송신 제어하기 위한 좌표 데이터 송신 제어부;를 포함하고,

   상기 로봇 본체는 :

   리모컨 수신부를 통해 수신된 상기 청소영역 지정 좌표 데이터에 따라 로봇 본체의 주행을 제어하는 본체 제어부;를 포함하며,

   상기 본체 제어부는,

   상기 청소영역 지정 좌표 데이터 중 어느 하나의 좌표 데이터를 주행개시 시작 좌표로 설정하여 주행 개시함을 특징으로 하는 청소 로봇 시스템.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 좌표 데이터 송신 제어부는 상기 터치 스크린을 통해 지정되는 이동경로를 이동경로 지정 좌표 데이터로 변환하여 송신 제어하고, 상기 본체 제어부는 그 이동경로 지정 좌표 데이터중 어느 하나의 좌표 데이터를 주행개시 시작좌표로 설정하여 주행 개시함을 특징으로 하는 청소 로봇 시스템.

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