KR101555589B1 - 청소기의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 청소기의 제어방법은 이동 가능하게 구비되어 먼지를 흡입하는 이동체와, 상기 이동체에 의해 흡입된 먼지를 포집하고 주행 가능한 추종체를 포함하는 청소기의 제어방법에 있어서, (a) 상기 추종체의 전방의 영상을 획득하는 단계; (b) 상기 영상을 바탕으로 실제 공간 상에서의 상기 이동체의 위치 정보를 획득하는 단계; (c) 상기 영상을 바탕으로 실제 공간 상에서의 장애물의 위치 정보를 획득하는 단계; (d) 상기 이동체의 위치 정보와 상기 장애물의 위치 정보를 바탕으로, 상기 추종체가 상기 장애물을 회피하여 상기 이동체를 추종하도록 주행 방향을 설정하는 단계; 및 (e) 상기 설정된 주행 방향으로 상기 추종체를 주행시키는 단계를 포함한다.

Description

청소기의 제어방법{Method of controlling a cleaner}

본 발명은 청소기의 제어방법에 관한 것이다.

청소기는 바닥으로부터 먼지를 흡입하는 장치이다. 일반적으로 청소기는 흡기를 위한 흡입구가 형성된 흡입기구와, 흡기 유로를 형성하는 호스를 통해 상기 흡입기구와 연결된 본체를 포함한다. 상기 본체에는 상기 흡입구를 통해 공기가 흡입될 수 있도록 부압을 형성하는 흡기팬이 구비되며, 상기 흡입기구 또는 상기 본체에는 상기 호스를 통해 유입된 먼지가 모이는 집진부가 구비된다.

상기 흡입기구는 사용자에 의해 이동되고, 상기 본체는 상기 흡입기구를 추종하며 이동된다. 통상적으로, 상기 본체는 상기 호스로부터 작용하는 장력에 의해 끌려 이동되나, 최근에는 상기 본체에 모터가 설치되어, 상기 모터에 의해 바퀴가 회전됨으로써 자체 구동력으로 상기 본체의 이동이 이루어지기도 한다.

더 나아가, 상기 흡입기구에 초음파 발신장치가 구비되고, 상기 본체에는 상기 초음파 발신장치로부터 발신된 초음파를 수신하는 초음파 수신장치가 구비되어, 상기 초음파 수신장치를 통해 수신된 초음파를 바탕으로 상기 본체가 능동적으로 상기 흡입기구를 추종하는 청소기도 기 공지된 바 있다. 그런데, 종래의 청소기는 본체와 흡입기구 사이에 장애물이 존재하는 경우, 본체가 주행중에 장애물과 부닥치지 않도록 사용자가 직접 장애물을 치워야 하는 불편함이 있었다.

또한, 상기 초음파 수신장치에는 청소구역 내의 장애물이나 벽 등에 반사된 초음파가 수신되기도 하기 때문에, 상기 본체가 상기 흡입기구를 제대로 추종하지 못하는 경우가 발생하고, 따라서, 사용자의 동선과 상기 본체의 이동 간에 간섭이 생겨 불만이 고조되는 추세이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 추종체(또는, 본체)가 이동체(또는, 흡입기구)를 능동적으로 추종하되, 그 추종과정에서 청소구역 내의 장애물을 회피할 수 있는 청소기의 제어방법을 제공하는 것이다.

또한, 추종체의 추종 능력이 종래 초음파를 이용한 방식에 비해 개선된 청소기의 제어방법을 제공하는 것이다.

또한, 추종체가 장애물을 회피하면서도 이동체를 추종할 수 있는 최적의 경로를 따라 주행되는 청소기의 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 청소기의 제어방법은, 이동 가능하게 구비되어 먼지를 흡입하는 이동체와, 상기 이동체에 의해 흡입된 먼지를 포집하고 주행 가능한 추종체를 포함하는 청소기의 제어방법에 있어서, (a) 상기 추종체의 전방의 영상을 획득하는 단계; (b) 상기 영상을 바탕으로 실제 공간 상에서의 상기 이동체의 위치 정보를 획득하는 단계; (c) 상기 영상을 바탕으로 실제 공간 상에서의 장애물의 위치 정보를 획득하는 단계; (d) 상기 이동체의 위치 정보와 상기 장애물의 위치 정보를 바탕으로, 상기 추종체가 상기 장애물을 회피하여 상기 이동체를 추종하도록 주행 방향을 설정하는 단계; 및 (e) 상기 설정된 주행 방향으로 상기 추종체를 주행시키는 단계를 포함한다.

상기 (d)단계에서의 주행 방향은, 상기 이동체의 위치 정보를 바탕으로 구해진 상기 추종체로부터 상기 이동체를 향하는 방향의 제 1 벡터와, 상기 장애물의 위치 정보를 바탕으로 구해진 상기 장애물로부터 상기 추종체를 향하는 방향의 제 2 벡터를 선형 조합한 것을 바탕으로 정해질 수 있다. 상기 제 1 벡터의 크기는 상기 이동체의 위치 정보를 바탕으로 구해진 상기 추종체로부터 상기 이동체까지의 거리에 비례할 수 있다.

상기 제 2 벡터의 크기는, 상기 장애물의 위치 정보를 바탕으로 구해진 상기 추종체로부터 상기 장애물까지의 거리에 반비례할 수 있다.

상기 이동체에는 마커가 배치될 수 있고, 상기 이동체의 위치 정보는 상기 영상에서 나타난 상기 마커의 위치를 바탕으로 획득될 수 있다. 상기 이동체의 위치 정보는 상기 영상의 상부 영역에서 획득될 수 있고, 상기 영상의 상부 영역은 상기 추종체에 대한 상기 마커의 위치가 멀어질수록 상기 영상에서 상기 마커의 위치가 하측으로 이동되는 영역일 수 있다. 상기 장애물의 위치 정보는 상기 영상에서 상기 상부 영역의 하측에 해당하는 하부 영역에서 획득될 수 있다.

상기 추종체의 전방을 향하며, 수평과 소정의 각도를 이루는 하방으로 소정 패턴의 광을 조사하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 장애물의 위치 정보는 상기 영상에 나타난 상기 패턴의 위치를 바탕으로 획득될 수 있다.

상기 청소기는 상기 이동체와 상기 추종체를 연결하며, 상기 이동체에 의해 흡입된 먼지를 상기 추종체로 안내하는 유연한 호스를 더 포함할 수 있고, 상기 청소기의 제어방법은 상기 호스로부터 상기 추종체에 작용하는 장력의 방향을 구하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 (d)단계에서의 주행 방향은 상기 제 1 벡터와, 상기 제 2 벡터와 더불어 상기 장력의 방향의 제 3 벡터를 선형 조합한 것을 바탕으로 정해질 수 있다. 상기 호스에는 마커가 배치될 수 있고, 상기 제 3 벡터는 상기 영상에 나타난 상기 마커의 위치를 바탕으로 구해질 수 있다. 상기 제 3 벡터의 크기는 상기 호스의 유연성에 반비례할 수 있다.

상기 (d)단계는 상기 추종체가 주행되는 중에 반복적으로 실시될 수 있다.

상기 이동체에는 마커가 배치될 수 있고, 상기 이동체의 위치 정보는 상기 영상에서 나타난 상기 마커의 위치를 바탕으로 획득될 수 있고, 상기 (b)단계는 상기 추종체가 주행하는 중에 반복적으로 실시될 수 있고, 상기 (b)단계에서 상기 이동체의 위치 정보를 획득하는데 실패한 경우에는, 그 이전에 획득된 상기 이동체의 위치 정보를 바탕으로 상기 마커가 상기 영상에 나타나도록 상기 추종체의 방향을 전환하는 단계를 더 포함할 수 있다.

능동추종모드를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 (a), (b), (c), (d) 및 (e)단계는 상기 능동추종모드가 설정된 상태에서 실시될 수 있다. 상기 (b)단계에서 상기 이동체의 위치 정보를 획득하는데 실패한 경우 상기 능동추종모드의 설정을 해제하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 청소기의 제어방법은 청소구역 내에 장애물이 존재하더라도, 추종체(또는, 본체)가 장애물과 부닺치지 않고 이동체(또는, 흡입기구)를 추종할 수 있는 효과가 있다.

또한, 추종체의 전방을 촬영한 영상을 바탕으로 이동체의 위치와 장애물 상황을 직접적으로 파악하기 때문에, 초음파를 이용하여 간접적으로 추정하는 방식에 비해 그 정확도가 현저하게 향상되는 효과가 있다.

또한, 이동체와 장애물의 위치를 함께 고려함으로써, 장애물을 회피하면서도 이동체를 추종하며 추종체가 이동되는 최적의 방향(또는 경로)가 설정될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소기를 도시한 것이다.
도 2는 본체가 흡입기구를 추종하는 것을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소기가 촬영한 영상을 도시한 것이다.
도 4는 본체로부터 마커의 거리 변화에 따라, 영상에서 마커의 위치 변화를 설명하기 위해 참조되는 모식도이다.
도 5는 패턴 광 조사부의 조사 범위를 도시한 모식도이다.
도 6은 실제 공간에서의 마커의 자세 변화에 따라, 영상에서 마커의 형상 변화를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소기의 주요부의 구성을 도시한 블록도이다.
도 8은 마커의 위치를 도시한 일 실시예이다.
도 9는 흡입기구의 운동에 따라, 영상에서 도 7에 도시된 마커들의 위치변화를 도시한 것이다.
도 10은 마커의 위치를 도시한 다른 실시예이다.
도 11은 마커의 구성의 실시예들을 도시한 것이다.
도 12 내지 도 13는 도 11의(c)에 도시된 마커의 운동에 따라 영상에서 마커가 보여지는 형상 변화를 도시한 것이다.
도 14는 마커가 배치될 수 있는 곳들을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 15 내지 도 16은 마커 구성의 또 다른 실시예들을 도시한 것이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소기의 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 18은 도 17의 S30단계에서 본체의 주행 방향을 설정할 시 고려될 수 있는 성분들을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 19는 도 18를 참조하여 설명한 성분들을 고려하여 본체의 주행 방향을 설정하는 방법에 대한 일 실시예이다.
도 20은 도 19을 참조하여 설명한 성분들을 고려하여 본체의 주행 방향을 설정하는 방법에 대한 다른 실시예이다.
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 청소기의 제어방법을 도시한 순서도이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소기를 도시한 것이다. 도 2는 본체가 흡입기구를 추종하는 것을 도시한 것이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소기가 촬영한 영상을 도시한 것이다. 도 4는 본체로부터 마커의 거리 변화에 따라, 영상에서 마커의 위치 변화를 설명하기 위해 참조되는 모식도이다. 도 5는 패턴 광 조사부의 조사 범위를 도시한 모식도이다. 도 6은 실제 공간에서의 마커의 자세 변화에 따라, 영상에서 마커의 형상 변화를 도시한 것이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소기의 주요부의 구성을 도시한 블록도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 청소기는 이동 가능하게 구비되어 먼지를 흡입하는 이동체와, 상기 이동체에 의해 흡입된 먼지를 포집하고, 주행 가능한 추종체를 포함한다. 상기 추종체는 전방의 영상을 획득하는 영상 획득부(220)와, 상기 획득된 영상을 바탕으로 상기 추종체가 상기 이동체를 추종하며 주행하도록 제어하는 제어부(230)를 포함한다. 도 1을 참조하면, 상기 이동체는 흡입기구(100)일 수 있고, 상기 추종체는 본체(200)일 수 있다. 이하, 상기 이동체는 흡입기구(100)이고, 상기 추종체는 본체(200)인 것으로 예를들어 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 청소기는 흡입기구(100)와 본체(200)를 포함할 수 있다. 흡입기구(100)와 본체(200)는 호스(300)를 통해 연결되며, 흡입기구(100)에 의해 흡입된 공기가 호스(300)를 통해 본체(200)로 유입된다. 본체(200)에는 호스(300)를 통해 유입된 공기 중에 부유하는 먼지를 채집하는 집진통(미도시)이 구비될 수 있다. 흡입기구(100)는 외기가 흡입되는 흡기구(미도시)가 형성되고, 본체(200)는 상기 흡입구를 통해 외기가 흡입될 수 있도록, 호스(300)를 통해 흡입력을 제공할 수 있다. 사용자의 동작에 의해 흡입기구(100)가 바닥을 따라 이동된다.

흡입기구(100)는 먼지가 흡입되는 흡입구가 형성된 흡입부(120)와, 흡입부(120)로부터 연장되어, 흡입구를 통해 흡입된 먼지가 이동되는 통로를 형성하는 흡기관(130)과, 흡기관(130)의 상부에 배치되는 손잡이(140)를 포함할 수 있다. 사용자가 손잡이(140)를 파지한 상태에서 밀거나 당김으로써 흡입기구(100)의 이동이 이루어질 수 있다. 흡입부(120)는 상기 흡입구가 청소구역의 바닥을 대향한 상태에서 이동됨으로써, 상기 바닥 상의 먼지를 흡입한다.

흡기관(130)은 흡입부(120)를 통해 흡입된 공기가 이동되는 통로를 형성한다. 흡기관(130)은 흡입부(120)와 연결된 하부관(131)과, 하부관(131)에 대해 습동 가능하게 구비되는 상부관(132)을 포함할 수 있다. 하부관(131)을 따라 상부관(132)이 습동됨으로써 흡기관(130)의 전체 길이가 가변될 수 있다. 손잡이(140)는 청소시 사용자의 허리 보다 더 높은 곳에 위치되는 것이 바람직하며, 본 실시예에서는 상부관(132)에 구비되었다.

호스(300)는 흡기관(130)과 연결된 일단을 통해 공기의 유입이 이루어지고, 본체(200)와 연결된 타단을 통해서는 토출이 이루어진다. 호스(300)는 유연성을 가짐으로써 흡입기구(100)의 이동에 따라 휘어질 수 있다. 따라서, 사용자의 조작에 따라 본체(200)에 대한 흡입기구(100)의 위치가 가변될 수 있으나, 흡입기구(100)의 이동은 호스(300)의 길이 내에서 이루어지기 때문에, 흡입기구(100)가 본체(200)로부터 일정 거리 이상 멀어질 수는 없다.

호스(300)는 본체(200)와 연결되는 본체 연결부(320)를 포함한다. 본체 연결부(320)는 강체로써 본체(200)와 일체로 이동된다. 본체 연결부(320)는 본체(200)와 분리 가능하게 결합될 수 있다.

본체(200)는 외관을 형성하는 케이스(211)와, 케이스(211)에 회전 가능하게 설치되는 적어도 하나의 바퀴(212, 213)를 포함할 수 있다. 본체(200)는 바퀴(212, 213)에 의해 직진 뿐만 아니라 방향전환이 가능하다. 본 실시예에서는 케이스(211)의 좌, 우 양?에 각각 좌륜(212)과 우륜(213)이 구비되고, 좌륜(212)과 우륜(213)의 회전속도 차에 따라 방향 전환이 이루어진다.

도 7을 참조하면, 본체(200)는 좌륜(212)과 우륜(213)을 회전시키는 주행부(250)를 포함할 수 있고, 주행부(250)는 적어도 하나의 모터를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 좌륜(212)과 우륜(213)을 각각 구동시키는 한 쌍의 모터가 구비될 수도 있고, 다르게는, 하나의 모터와 상기 모터의 구동력을 좌륜(212)과 우륜(213)에 전달하는 동력전달수단을 포함할 수 있다. 본체(200)의 방향전환은, 전자의 경우는 각 모터의 회전속도 차에 따라 이루어지고, 후자의 경우는 상기 동력전달수단에 의한 좌륜(212)과 우륜(213)의 회전속도 차에 따라 이루어질 수 있다.

본체(200)는 흡입력 제공부(240)를 포함할 수 있다. 흡입력 제공부(240)는 흡입기구(100)가 외기를 흡입할 수 있도록 부압을 형성하며, 팬모터(미도시)와 상기 팬모터에 의해 회전되는 팬(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 팬모터는 제어부(200)의 흡입 제어모듈(234)의 제어에 의해 운전될 수 있다. 흡입력 제공부(240)는 케이스(211) 내에 구비될 수 있으며, 이 밖에도 케이스(211) 내에는 호스(300)를 통해 흡입된 먼지가 모이는 집진통(미도시)이 배치될 수 있다.

흡입기구(100)는 조작부(110)를 포함할 수 있다. 조작부(110)는 사용자로부터 각종 제어명령을 입력받는 것으로, 특히, 조작부(110)를 통해 흡입력 제공부(240)의 운전 제어가 가능하다. 조작부(110)는 손잡이(140)를 파지한 사용자의 엄지 손가락에 의해 조작될 수 있도록 그 배치위치가 정해지는 것이 바람직하고, 이러한 측면에서, 실시예에서는 손잡이(140)에 배치되나, 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니다. 조작부(110)를 통해 입력된 제어명령에 따라, 흡입 제어모듈(234)은 흡입력 제공부(240)의 운전을 제어할 수 있다.

본체(200)는 영상 획득부(220)와 제어부(230)를 포함할 수 있다. 영상 획득부(220)는 청소구역의 영상을 획득하며, 바람직하게는 본체(200) 전방의 영상을 획득한다. 영상 획득부(220)는 카메라를 포함할 수 있으며, 바람직하게는, 디지털 영상을 획득할 수 있는 디지털 카메라를 포함한다. 상기 디지털 카메라는 렌즈의 광학축(O, Optical axis)이 본체(200)의 전방을 향할 수 있다(도 4 내지 도 5 참조).

제어부(230)는 영상 획득부(220)에 의해 획득된 영상을 바탕으로, 본체(200)가 이동체(100)를 추종하며 주행하도록 제어한다. 제어부(230)는 마커 정보 획득모듈(231), 장애물 정보 획득모듈(236), 주행 동작 설정모듈(232), 패턴광 조사부 제어모듈(235), 주행 제어모듈(233) 및/또는 흡입 제어모듈(234)을 포함할 수 있다. 이들 모듈들에 대해서는 보다 상세하게 후술하기로 한다.

한편, 본체(200)의 이동은 사용자로부터 작용하는 장력에 의해 끌려가는 종동 이동과, 모터 구동에 의해 바퀴(212, 213)가 회전되는 능동 이동으로 구분될 수 있는데, 이하에서 언급하는 '추종' 또는 '능동 추종'은 본체(200)의 능동 이동에 의한 것으로 정의한다.

주행부(250)는 모터의 구동력을 바퀴(212, 213)에 전달하는 클러치를 포함할 수 있고, 상기 클러치의 동작에 따라, 본체(200)는 상기 모터의 구동력이 바퀴(212, 213)에 전달됨으로써 능동 이동되거나, 상기 모터의 구동력 전달이 해제됨으로써 종동 이동될 수 있다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 청소기는 흡입기구(100)가 이동됨에 따라 변위되는 마커(M)를 포함할 수 있다. 제어부(230)는 영상 획득부(220)에 의해 획득된 영상에 나타난 마커(M)의 위치를 바탕으로 본체(200)의 주행 동작을 제어할 수 있다. 영상 획득부(220)는 본체(200)가 주행하는 중에 반복적으로 영상을 획득할 수 있고, 이 경우, 제어부(230)는 본체(200)가 주행하는 중에도, 상기 획득된 각 영상들을 바탕으로 본체(200)의 주행 동작을 제어할 수 있다. 따라서, 본체(200)가 주행하는 중에 실제 공간 상에서의 마커(M)의 위치 또는 자세가 변화하더라도, 제어부(230)가 영상을 통해 이를 감지하고 본체(200)의 주행 동작을 재설정할 수 있으며, 재설정된 주행 동작에 따라 본체(200)가 동작함으로써 계속해서 마커(M)를 추종할 수 있다.

마커(M)는 흡입기구(100)에 배치될 수 있다. 도 14는 마커(M)가 배치될 수 있는 위치를 표시한 것으로, 마커(M)는 흡입부(120), 연장관(130) 및/또는 손잡이(140)에 배치될 수 있다. 또한, 이에 한하지 않고, 마커(M)는 호스(300)에 배치되는 것도 가능하다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 사용자가 흡입기구(100)를 이동시키며 바닥을 청소하는 중에, 흡입기구(100)의 운동에 따라 마커(M)도 함께 운동되기 때문에, 영상 획득부(220)에 의해 획득된 영상(이하, 획득 영상이라고 함.)에서의 마커(M)의 위치(도 4 참조) 또는 형상(또는, 자세)(도 6 참조)이 가변된다.

보다 상세하게, 획득 영상에 나타난 마커(M)의 위치는 실제 공간 상에서의 마커(M)의 위치정보를 반영한다. 상기 위치정보는 본체(200)부터 마커(M)까지의 거리 또는 본체(200)에 대해 마커(M)가 위치되는 방향에 대한 정보를 포함할 수 있다. 마커 정보 획득모듈(231)은 영상 획득부(220)를 통해 획득된 영상에 나타난 마커(M)의 위치를 바탕으로 실제 공간 상에서의 마커(M)의 위치정보를 획득할 수 있다.

영상 획득부(220)는 시야가 고정되어 있기 때문에, 영상에 나타난 마커(M)의 상하 방향으로의 위치는 실제 공간 상에서 본체(200)와 마커(M) 사이의 거리를 반영한다. 예를들어, 획득 영상에서 광학축(O)보다 상측의 영역에서는 마커(M)의 위치가 더 아래쪽에 있을수록, 실제 공간 상에서 마커(M)는 본체(200)로부터 멀리 떨어져 있다(도 4 참조). 획득 영상에서의 좌표에 따라 본체(200)로부터 그 좌표에 대응하는 실제 공간 상의 지점까까지의 거리가 미리 데이터 베이스화되어 저장될 수 있고, 마커 정보 획득모듈(231)은 상기 데이터 베이스를 바탕으로 마커(M)까지의 거리 정보를 획득할 수 있다.

또한, 영상에서의 마커(M)의 좌우 방향으로의 위치는 실제 공간 상에서 본체(200)에 대해 마커(M)가 위치되는 방향을 반영한다. 예를들어, 영상에서 마커(M)가 광학축(O)을 통과하는 수직선을 기준으로 좌측에 위치하는 경우는 실제 공간 상에서 마커(M)가 본체(200)에 대해 좌측에 위치하고, 반대로 우측에 위치하는 경우는 실제 공간 상에서 마커(M)가 본체(200)의 우측에 위치한다. 영상에서의 좌표에 따라, 본체(200)로부터 상기 좌표에 대응하는 실제 공간 상의 지점으로의 방향이 미리 데이터 베이스화되어 저장될 수 있고, 마커 정보 획득모듈(231)은 상기 데이터 베이스를 바탕으로 본체(200)에 대한 마커(M)의 방향 정보를 획득할 수 있다.

본체(200)는 패턴 광 조사부(260)를 더 포함할 수 있다. 패턴 광 조사부(260)는 광원과, 패턴생성자(OPPE: Optical Pattern Projection Element)를 포함할 수 있다. 상기 광원으로부터 입사된 광이 상기 패턴생성자를 투과함으로써 패턴 광이 생성된다. 상기 광원은 레이저 다이오드(Laser Diode, LD), 발광 다이오드(Light Emitteing Diode, LED) 등 일 수 있다. 그런데, 레이저 광은 단색성, 직진성 및 접속 특성에 있어 다른 광원에 비해 월등해, 정밀한 거리 측정이 가능하며, 특히, 적외선 또는 가시광선은 대상체의 색상과 재질 등의 요인에 따라 거리 측정의 정밀도에 있어서 편차가 큰 문제가 있기 때문에, 상기 광원으로는 레이저 다이오드가 바람직하다. 상기 패턴생성자는 렌즈, 마스크(Mask) 또는 DOE(Diffractive optical element)를 포함할 수 있다. 상기 패턴 생성자에 의해 생성된 패턴은 점, 선, 면 등의 패턴 구성자로 구성될 수 있다.

패턴 광 조사부 제어모듈(235)는 패턴 광 조사부(260)를 제어하는 것이다. 패턴 광 조사부 제어모듈(235)은 본체(200)가 주행을 시작하기 전 뿐만 아니라, 본체(200)가 주행하는 중에도 패턴 광 조사부(260)가 패턴 광을 조사하도록 제어할 수 있다.

도 5를 참조하면, 패턴 광 조사부(260)는 본체(200)의 전방을 향해 소정 패턴의 광을 조사할 수 있다. 특히, 패턴 광이 청소구역의 바닥에 조사될 수 있도록, 조사 방향이 조금은 하방을 향하는 것이 바람직하다. 장애물까지의 거리 파악을 위한 시각 형성을 위해, 패턴 광의 조사방향과 영상 획득부(220)의 광학축(O)은 서로 나란하지 않고 소정의 각(θ)을 이룰 수 있다. 도 5에서 장애물 탐지역역은 조사된 패턴 광에 의해 장애물 탐지가 가능한 영역을 표시한 것으로, 장애물 탐지가 가능한 최대 거리는 호스(300)의 길이보다는 짧은 것이 바람직하며, 더 나아가 사용자가 통상적으로 서있게 되는 위치에는 미치지 않는 것이 바람직하다.

도 3을 참조하면, 장애물 정보 획득모듈(236)은 획득 영상에서 수평 방향으로 차례로 점들의 밝기를 비교하여, 점들 중에서 주변보다 일정한 수준 이상으로 밝은 점들로 이루어진 패턴(P)을 추출할 수 있다. 획득 영상의 하부 영역(LA)은 패턴 광이 조사되는 영역으로, 장애물 정보 획득모듈(236)은 하부 영역(LA)에서 패턴(P)을 추출하고, 추출된 패턴(P)을 바탕으로 청소구역 내의 장애물 정보를 획득한다. 상기 장애물 정보는 장애물의 위치, 본체(200)로부터 장애물까지의 거리, 장애물의 폭이나 높이 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 하부 영역(LA)은 후술하는 상부 영역(UA)의 하측이며, 특히, 영상 획득부(210)의 광학축(O)보다는 하측의 영역일 수 있다. 그리고, 획득 영상의 상부 영역(UA)은 마커(M)가 추출되는 영역으로, 바람직하게는, 영상 획득부(210)의 광학축(O) 보다는 상측의 영역이다.

제어부(230), 특히, 장애물 정보 획득모듈(236)은 획득 영상에서의 상기 패턴의 기하(geometry) 변화(예를들어, 형태나 패턴 구성자들 간의 상대 위치 등의 변화)를 바탕으로 실제 공간 상의 장애물 정보를 획득할 수 있다. 본 실시예에서 패턴 광 조사부(260)는 수평한 선분(P)의 패턴 광을 조사하는데, 패턴 광이 조사된 청소구역의 상황 또는 장애물 상황에 따라서는 선분(P)의 형태가 변형될 수 있다. 도 3에 도시된 획득 영상에서 보여지는 바와 같이, 변형된 수평 선분(P)은 벽과 바닥의 경계에서 선분이 꺽이는 점(F1)과, 벽을 따라 연장되는 사선(F3), 장애물의 경계에서 선분이 꺽이는 점(F2), 장애물의 표면의 형상에 따라 선분이 변형된 부분(F4) 등의 특징을 갖는다. 장애물 정보 획득모듈(236)은 획득 영상에서 추출된 패턴이 갖는 상기 다양한 특징들을 바탕으로 장애물 정보를 획득할 수 있다.

패턴 광 조사부(260)의 조사 방향은 고정이기 때문에, 장애물이 없는 영역으로 패턴 광을 조사하였을 시, 획득 영상에서의 패턴의 위치는 항시 일정하다. 이하, 이때의 획득 영상을 기준 획득 영상이라고 한다. 기준 획득 영상에서 패턴의 위치 정보는 삼각 측량법을 기반으로 미리 구해질 수 있다. 기준 획득 영상에서 패턴을 구성하는 임의의 패턴 구성자 Q의 좌표를 Q(Yi, Zi)라고 하면, 본체(200)로부터 Q에 해당하는 지점까지의 거리값, Li(Q)는 삼각 측량법에 의해 미리 알 수 있다. 그리고, 장애물이 존재하는 영역 내로 패턴 광을 조사하여 얻어진 획득 영상에서의 패턴 구성자 Q의 좌표, Q'(Yi', Zi')는 상기 기준 획득 영상에서의 Q의 좌표 Q(Yi, Zi)가 이동 된 것이다. 장애물 정보 획득모듈(236)은 Q, Q'의 좌표들을 비교하여 장애물의 폭, 높이 또는 장애물까지의 거리 등의 장애물 정보를 획득할 수 있다. 특히, 패턴을 구성하는 수평선이 구부러진 시각이나 정도에 따라 장애물의 폭, 형상 또는 장애물까지의 거리를 알 수 있으며, 수평선의 상하 이동 변위, 또는 수직선의 길이를 통해 장애물의 높이도 알 수 있다.

주행 동작 설정모듈(232)은 마커 정보 획득모듈(231)에 의해 획득된 마커의 위치, 이동, 자세 변화 등의 마커 정보와, 장애물 정보 획득모듈(236)에 의해 획득된 장애물 정보를 바탕으로, 본체(200)가 장애물을 회피하여 마커(M)를 추종할 수 있는 주행 방향(또는 주행 경로)를 설정한다.

주행 제어모듈(233)은 주행 동작 설정모듈(232)에 의해 설정된 주행 방향으로 본체(200)가 주행하도록 주행부(250)를 제어하며, 따라서, 본체(200)가 장애물과 부딪치지 않고 흡기기구(100)를 추종할 수 있다.

주행 제어모듈(233)은 주행 동작 설정모듈(232)에 의해 설정된 주행 방향에 따라 본체(200)의 주행을 제어할 수 있다. 주행 제어모듈(233)에 의해 주행부(250)가 제어됨으로써, 본체(200)가 상기 설정된 주행 방향으로 주행하며 흡입기구(100)를 추종하게된다. 여기서, 본체(200)의 이동은 흡입기구(100)에 이를때까지 이루어져야 하는 것은 아니다. 본체(200)와 흡입기구(100) 사이에는 통상적으로 사용자가 위치되기 때문에, 본체(200)는 흡입기구(100)로부터 일정 거리 이격된 위치까지만 이동하면 족하다. 예를들어, 호스(300)의 길이가 1미터(m)인 경우, 본체(200)는 흡입기구(100)로부터 40 내지 60 센티미터(cm) 정도 떨어진 위치까지 이동된 후 정지될 수 있다. 본체(200)와 흡입기구(100)까지의 거리는 바닥 상에서 측정한 것을 기준으로 하며, 이 거리는 영상에 나타난 마커(M)의 위치를 바탕으로 구해질 수 있다.

도 4를 참조하면, 획득 영상에 나타난 마커(M)의 위치변화는 실제 공간 상에서의 마커(M)의 이동을 반영한다. 예를들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 실제 공간 상에서 마커(M)가 본체(200)로부터 멀어질수록, 영상에서 광학축(O)의 상측 영역에서는, 마커(M)의 위치가 하측으로 이동된다. 마커 정보 획득모듈(231)은 영상에 나타난 마커(M)의 위치변화를 바탕으로 실제 공간 상에서의 마커(M)의 이동정보를 획득할 수 있다. 상기 이동정보는 본체(200)로부터 마커(M)까지의 거리변화 및 마커(M)의 이동 방향의 변화 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

영상 획득부(220)의 시야(S) 내에서 마커(M)의 위치가 본체(200)로부터 멀어질수록, 획득 영상에서 마커(M)의 위치는 점점 하강한다. 다만, 이 경우는 마커(M)가 영상 획득부(220)의 광학축(O) 보다 상측에 위치하는 경우이며, 반대로 마커(M)가 영상 획득부(220)의 광학축(O)보다 하측에 위치하는 경우(예를들어, 바닥을 따라 마커(M)가 이동되는 경우)는, 실제 공간 상에서 마커(M)가 본체(200)로부터 멀어질수록 획득 영상에서는 상측으로 이동된다.

마커 정보 획득모듈(231)은 획득 영상에서 마커(M)를 추출하여, 마커(M)의 이동 정보를 획득할 수 있다. 주행 동작 설정모듈(232)은 상기 이동 정보를 바탕으로 본체(200)가 마커(M)를 향해 접근할 수 있는 주행 방향 또는 주행 경로를 설정할 수 있다.

앞서 설명한 영상에 나타난 마커(M)의 위치를 바탕으로 본체(200)의 주행을 제어하는 경우와 마찬가지로, 주행 동작 설정모듈(232)은 상기 이동정보를 바탕으로 본체(200)의 주행 동작을 설정할 수 있고, 상기 설정된 주행 방향 또는 주행 경로에 따라 주행 제어모듈(233)이 주행부(250)를 제어함으로써, 본체(200)가 흡입기구(100)를 추종할 수 있다.

도 6을 참조하면, 획득 영상에서의 마커(M)의 형상은 실제 공간 상에서의 마커(M)의 자세에 따라 변하며, 이때, 마커(M)의 자세는 마커(M)가 배치된 부분의 운동 양상에 따라 변화된다. 상기 운동 양상으로 피칭(pitching) 운동, 요잉(yawing) 운동, 롤링(rolling) 운동을 생각해 볼 수 있다. 마커(M)를 적절하게 구성한 경우, 획득 영상에서 보여지는 마커(M)의 형상 변화를 통해, 마커(M)가 배치된 부분의 운동 양상을 추정할 수 있다.

예를들어, 도 6과 같이, 마커(M)를 기준으로 X'Y'Z' 3차원 이동 직교좌표계(오른손 기준임.)를 정의하고, -X방향으로 마커(M)를 바라본다고 가정한다. 피칭 운동은 Y'축 회전이며, 피칭 운동에 의해서는 도시된 바와 같이, 마커(M)의 Z'방향 길이가 변화되어 보인다. 요잉 운동은 Z'축 회전이며, 도시된 바와 같이, 마커(M)의 Y'방향 길이가 변화되어 보인다. 롤링 운동은 X'축 회전이며, 도시된 바와 같이 마커(M)가 회전되어 보인다.

마커 정보 획득모듈(231)은 획득 영상에 나타난 마커(M)의 형상변화를 바탕으로, 실제 공간 상에서의 마커(M)의 자세변화정보를 더 획득할 수 있다. 이 경우, 주행 동작 설정모듈(232)은 상기 자세변화정보를 바탕으로 주행 동작을 설정할 수 있고, 주행 제어모듈(233)은 설정된 주행 동작에 따라 본체(200)가 주행되도록 주행부(250)를 제어할 수 있다. 상기 자세변화정보에 대해서는 도 12 내지 도 13을 참조하여 보다 상세하게 후술하기로 한다.

도 8은 마커의 위치를 도시한 일 실시예이다. 도 9는 흡입기구의 운동에 따라, 영상에서 도 8에 도시된 마커들의 위치변화를 도시한 것이다. 도 8 내지 도 9를 참조하면, 청소기는 흡입기구(100)에 배치된 이동 마커(Ma)와, 본체(200) 또는 본체(200)에 대한 위치가 고정된 부분에 배치된 고정 마커(Mb)를 포함할 수 있다. 고정 마커(Mb)는 흡입기구(100)의 이동 또는 호스(300)의 변형과 무관하게 항시 영상 획득부(220)의 시야에 속할 수 있는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 실시예에서, 이동 마커(Ma)는 흡기관(130)의 상부관(132)에 배치되고, 고정 마커(Mb)는 호스(300)의 본체 연결부(320)에 배치되었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 9의 (a)에서와 같이 획득 영상 상에 고정 마커(Ma)와 이동 마커(Mb)가 위치한 상태에서, 흡입기구(100)가 본체(200)로부터 멀어지면 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 획득 영상에서 고정 마커(Mb)의 위치는 그대로이나, 이동 마커(Ma)의 위치가 하강하여 (h2<h1), 이동 마커(Ma)와 고정 마커(Mb) 간의 거리가 감소한다.

도 9의 (c)는 실제 공간 상에서 흡입기구(100)가 도 9의 (a)에 도시된 위치로부터 우측으로 이동된 경우를 도시한 것이다. 마커 정보 획득모듈(231)은 위와 같은 획득 영상에서 이동 마커(Ma)의 변위 또는, 이동 마커(Ma)와 고정 마커(Mb) 간의 위치관계 변화를 바탕으로, 실제 공간 상에서의 흡입기구(100)와 본체(200) 간의 거리변화 및/또는 본체(200)에 대해 흡입기구(100)가 이동된 방향에 대한 정보를 획득할 수 있다.

특히, 획득 영상에서의 이동 마커(Ma)의 위치는 실제 공간 상에서 본체(200)에 대한 이동 마커(Ma)의 거리를 반영하기 때문에, 마커 정보 획득모듈(231)은 획득 영상에서의 이동 마커(Ma)의 위치 정보를 획득하고, 이를 바탕으로 본체(200)로부터 흡입기구(100)까지의 거리를 추정할 수 있다.

한편, 청소시 흡입기구(100)는 항시 바닥 상에 놓여지나, 바닥을 기준으로 흡기관(130)이 피봇(pivot)될 수 있기 때문에, 실제로는 흡입기구(100)가 이동되지 않은 경우에도, 획득 영상에서 이동 마커(Ma)가 상하방향으로 이동될 수 있다. 따라서, 이 경우, 마커 정보 획득모듈(231)에 의해 구해지는 본체(200)로부터 흡입기구(100)까지의 거리는 실제 거리와 오차를 가질 수 있으나, 통상적인 상황에서 사용자는 흡기구가 청소구역의 바닥을 대면한 상태에서, 흡입부(120)의 후방에서 손잡이(140)를 파지하기 때문에, 바닥으로부터 이동 마커(Ma)까지의 높이가 거의 일정하며, 설령, 흡기관(130)의 피봇 동작에 의해 이동 마커(Ma)의 높이가 가변된다고 하더라도, 그 변위 범위가 제한적이어서, 충분한 정확도로 본체(200)의 능동 추종 동작 제어가 가능하다.

마커 정보 획득모듈(231)은 획득 영상에서 이동 마커(Ma)와 고정 마커(Mb) 간의 거리 변화를 바탕으로, 실제 공간 상에서 본체(200)에 대한 흡입기구(100)의 거리 변화 정보를 획득할 수 있고, 상기 거리 변화 정보가 본체(200)로부터 흡입기구(100)가 멀어지는 것을 반영한 것인 경우(도 9의 (b) 참조), 주행 동작 설정모듈(232)은 본체(200)가 흡입기구(100)를 향해 전진되도록 주행 동작을 설정하고, 주행 제어모듈(233)은 상기 설정된 주행 동작(전진)에 따라 주행부(250)를 제어할 수 있다.

마커 정보 획득모듈(231)은 획득 영상에서 고정 마커(Mb)에 대한 이동 마커(Ma)의 수평방향 변위를 바탕으로, 실제 공간 상에서 흡입기구(100)의 방향 전환 정보를 획득할 수 있고, 이 경우, 주행 동작 설정모듈(232)는 흡입기구(100)가 전환된 방향으로 본체(200)의 주행 방향이 전환되도록 설정되며, 주행 제어모듈(233)은 상기 설정된 주행 동작(방향 전환)에 따라 주행부(250)를 제어할 수 있다.

도 9를 참조한 이상의 설명에서는 2 개의 마커(Ma, Mb)들의 상대 위치 또는 위치 변화를 바탕으로 실제 공간 상에서의 흡입기구(100)의 위치, 이동, 방향에 대한 정보가 획득되나, 반드시 이에 한정될 필요는 없다. 획득 영상에서의 각 지점의 좌표는 실제 공간 상에서 그 지점이 갖는 기하적 특성을 반영하는 바, 하나의 마커(예를들어, 이동 마커(Ma))만 있는 경우에도, 획득 영상에서의 소정의 고정된 지점에 대한 이동 마커(Ma)의 상대 위치 또는 변위를 바탕으로 실제 공간 상에서의 이동 마커(Ma)에 대한 상기 여러 정보들이 획득될 수 있기 때문이다.

도 10은 마커의 위치를 도시한 다른 실시예이다. 도 10을 참조하면, 마커(M)는 흡입기구(100)에 배치될 수 있으며, 특히, 흡입기구(100)의 상단부에 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 손잡이(140)에 배치되었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 청소시의 통상적인 사용자의 동선을 고려하여, 가능하면 빈번하게 영상 획득부(220)의 시야에 노출될 수 있는 곳(즉, 사용자에 의해 잘 가려지지 않는 영역)에 마커(M)가 위치하는 것이 좋고, 이러한 측면에서 손잡이(140)는, 이를 파지한 사용자의 손이 자연스럽게 사용자의 몸통 옆으로 위치되는 과정에서 영상 획득부(220)의 시야에 노출되기 때문에, 마커(M)가 배치되는 위치로 적합하다.

도 11은 마커의 구성의 실시예들을 도시한 것이다. 도 11을 참조하면, 마커(M)는 다양한 식별 패턴으로 형성될 수 있으며, 이하, 상기 패턴을 구성하는 점, 선, 면 등의 인자를 마커 구성자라고 정의한다. 마커는 배경과 분명하게 대비되는 식별성을 갖아야 하며, 이러한 식별성은 주변 조명에 의해 영향을 받지 않을수록 좋다. 마커는 점, 선, 윤곽(countour), 면적 또는 이들이 조합과 같은 특징을 마커 구성자로써 가질 수 있다.

배경과의 식별성을 고려하면, 마커(M)는 배경 보다 밝은 것이 바람직하고, 이러한 측면에서 마커(M)는 주변의 광을 반사함으로써 배경에 비해 고휘도의 식별성을 갖는 반사형과 스스로 발광되는 자체 발광형으로 구분될 수 있다.

반사형 마커(M)는 취부되는 대상체의 표면에 고반사 도료를 인쇄함으로써 형성되거나, 고반사 재질로 이루어져 상기 대상체의 표면에 부착될 수 있다. 반사형 마커는 부착되는 위치에 제약을 받지 않는 이점이 있다. 그러나, 반사형 마커(M)는 저조도 환경에서는 식별성이 떨어지기 때문에, 마커(M)를 조명하는 조명기구가 더 구비되는 것이 바람직하고, 상기 조명기구는 본체(200)에 구비되어 전방을 조명할 수 있다.

발광형 마커(M)는 전기적으로 발광되는 광원 가지며, 상기 광원으로는 LED(Light Emitting Diode)나 적외선 광원을 들 수 있다. 발광형 마커는 저조도 환경에서도 식별이 가능한 이점이 있다.

도 11은 윤곽을 갖는 점으로 된 마커 구성자들을 도시하고 있는데, 도 11의 (a)는 1개의 마커 구성자로 마커가 구성된 경우이고, 도 11의 (b)는 2개의 마커 구성자로 마커가 구성된 경우이고, 도 11의 (c)는 삼각 구도로 배치된 3개의 마커 구성자로 마커가 구성된 경우이다. 이하, 설명의 편의를 위해 상기 마커 구성자들은 점인 것으로 가정한다.

획득 영상에서 보여지는 마커의 위치 또는 형상 변화는 마커가 배치된 부분의 자유도(dof, degree of freedom)가 클수록 복잡하게 이루어지고, 따라서, 마커의 패턴을 설계할 때는 상기 마커가 배치된 부분이 갖는 자유도를 고려하여야 한다.

이러한 측면에서, 도 11의 (a)는 마커가 1개의 점으로 이루어졌기 때문에, 획득 영상을 통해 파악할 수 있는 마커의 운동은 점의 좌표를 바탕으로 한 이동(translation)에 국한된다.

도 11의 (b)는 마커가 2개의 점으로 이루어졌기 때문에, 두 점 사이의 거리 변화를 바탕으로 마커의 회전(rotation) 운동을 더 파악할 수 있다. 예를들어, 도 4를 참조하여 전술한 바 있는 피칭 운동과 요잉 운동을 파악할 수 있다.

도 11의 (c)는 마커가 3개의 점으로 이루어졌기 때문에, 롤링 운동을 더 파악할 수 있고, 3점이 구성하는 삼각형의 면적 면화를 통해 상사성(similarity)까지 파악할 수 있어, 주밍(zooming) 등에 의한 면적 변화를 추정하는 것도 가능하다.

이러한 방식으로 마커를 구성하는 마커 구성자의 수가 많을수록, 마커 또는 마커가 배치된 부분에 의해 구현되는 더 높은 자유도의 운동을 파악할 수 있으며, 마커는 파악하고자 하는 운동에 따라, 적절한 수의 마커 구성자들로 구성될 수 있다.

도 12 내지 도 13은 도 11의(c)에 도시된 마커의 운동에 따라, 촬영된 영상에서 마커가 보여지는 형태 변화를 도시한 것이다. 도 12의 (a)는 획득 영상에서 도 1`의 (c)와 같은 M1, M2, M3, 3개의 마커 구성자(이하, 점인 것으로 예를 듦)로 구성된 마커가 표시된 것을 도시하고 있다. 표시된 X,Y,Z는 3차원 직교좌표계(오른속 기준)로써, 획득 영상은 YZ평면에 해당한다. 이하, 마커(M)는 손잡이(140)에 배치된 것을 예로든다.

도 12의 (b)는 획득 영상에서 손잡이(140) 피칭 운동(Y축 회전)에 의해 변화된 마커(M)의 위상을 도시한 것으로, 마커 구성자 M1과 M2를 연결한 직선으로부터 마커 구성자 M3까지의 거리가 L2에서 L2'로 변화되었음을 알 수 있다. 마커 정보 획득모듈(231)은 이러한 거리변화를 바탕으로 손잡이(140)의 Y축 회전 각도에 대한 정보를 획득할 수 있다.

도 12의 (c)는 획득 영상에서 손잡이(140)의 요잉 운동(Z축 회전)에 의해 변화된 마커(M)의 위상을 도시한 것으로, 마커 구성자 M1과 M2 사이의 거리가 L1에서 L1'로 변화되었음을 알 수 있다. 마커 정보 획득모듈(231)는 양 마커 구성자(M1, M2) 사이의 거리변화를 통해 손잡이(140)의 Z축 회전 각도에 대한 정보를 획득할 수 있다.

도 12의 (d)는 획득 영상에서 손잡이(140)의 롤링 운동(X축 회전)에 의해 변화된 마커(M)의 위상을 도시한 것으로, 마커 구성자들(M1, M2, M3)이 서로간의 상대위치를 그대로 유지한 상태로 전체적으로 회전되었음을 알 수 있다. 마커 정보 획득모듈(231)은 마커 구성자의 회전 각도로부터 손잡이(140)의 X축 회전 각도에 대한 정보를 획득할 수 있다.

도 13은 3개의 마커 구성자로 구성된 마커(M)를 통해서 파악되는 패턴의 상사성을 보여주는 것으로, 도 13의 (a)는 획득 영상에서 3개의 마커 구성자가 구성하는 삼각형을 도시한 것이고, 도 13의 (b)는 마커(M)가 본체(200)로부터 멀어지면서 롤링되어 변화된 상태를 도시한 것으로, 획득 영상에서의 3개의 마커 구성자에 의해 규정되는 영역, 즉 삼각형의 면적이 A에서 A'로 줄어들었음을 알 수 있다.

3개의 마커 구성자로 구성된 마커(M)는 도 12 내지 도 13을 참조하여 전술한 여러 운동들 뿐만 아니라, 획득 영상 에서의 마커(M)의 위치로부터 본체(200)로부터 손잡이(140)까지의 거리를 알 수 있고, 마커(M)가 전체적으로 이동된 변위에 따라 손잡이(140)가 본체(200)에 대해 이동한 방향도 알 수 있다.

도 14를 참조하면, 마커(M)는 손잡이(140), 흡기관(130), 흡입부(120) 또는 호스(300)에 배치될 수 있다. 여기서 더 나아가, 마커(M)는 사용자의 신체에 부착될 수도 있으며, 예를들어 암밴드의 형태로 제공될 수 있다(도 14의 암밴드 형).

도 15 내지 도 16은 마커 구성의 또 다른 실시예들을 도시한 것이다. 도 15를 참조하면, 마커(M)는 서로 다른 색상의 마커 구성자를 포함할 수 있다. 이러한 방식의 마커는 마커 정보 획득모듈(231)이 마커의 위상 변화에 대한 보다 정확한 정보를 획득할 수 있도록 한다. 도 15의 (a)에 도시된 마커는 회색인 1개의 마커 구성자(M1)와 흑색인 2개 마커 구성자(M2, M3)로 구성되되, 회색인 마커 구성자(M1)와 흑색인 마커 구성자 사이의 거리(M1과 M2 사이 거리 또는 M1과 M3 사이 거리)가, 흑색인 마커 구성자들(M2, M3) 사이의 거리와 다른 이등변 삼감형 구조로 이루어져 있다. 상기 마커의 피칭 운동에 의해 회색인 마커 구성자(M1)의 위치가 변화되어 마커 구성자들(M1, M2, M3)이 정삼각형의 각 꼭지점에 배치되는 형태가 된 후, 마커를 다시 다시 +X축으로 45도 회전(+X, 45도 Rolling)한 경우와, -X축으로 45도 회전(-X, 45도 Rolling)한 경우를 비교하여 도시하고 있다. 도면에서 보이는 바와 같이, 마커가 +X축으로 45도 회전된 경우와 -X축으로 45도 회전한 경우 모두 마커 구성자들은 정삼각형 구조로 배치되나, M1이 M2 또는 M3와 다른 색상이기 때문에, 양 경우에 있어서의 마커의 회전 방향이 파악될 수 있다. 이에 반해, 도 15의 (b)와 같이 마커 구성자들의 색상이 모두 동일한 경우에는 피칭과 롤링이 이루어진 최종적인 상태에서의 마커의 형상이 양 경우에 있어서, 동일하거나 매우 유사하기 때문에, 마커 정보 획득모듈(231)은 마커가 롤링된 방향을 정확하게 파악하기 어렵다. 따라서, 마커 구성자들에 색상들을 부여함으로써, 마커 구성자들의 배치 구조만으로는 구분하기 어려운 마커의 자세변화도 파악될 수 있다.

마커는 서로 다른 형태를 갖는 마커 구성자들을 포함할 수 있으며, 이 경우도 색상을 부여한 경우와, 마찬가지로 마커 구성자들의 배치 관계에 더하여 형태적 특성이 부가되기 때문에, 마커 정보 획득모듈(231)을 통해 획득될 수 있는 자세변화 정보가 더 많아진다.

마커(M)는 다수개가 구비될 수 있다. 이 경우, 마커들은 서로 다른 특징들을 가질 수 있다. 이러한 특징은 전술한 바와 같은 구조적 특징(예를들어, 마커 구성자들의 배치구조), 마커 또는 마커 구성자의 형태적 차이, 마커 구성자들에 부여된 색상들의 차이 등, 다양하며, 마커 정보 획득모듈(231)은 획득 영상을 통해 획득된 마커들의 위치, 이동, 형상변화 등의 정보들을 바탕으로, 마커가 표시된 청소기의 각부의 운동을 추정할 수 있다. 도 16은 이러한 예로써, 마커 구성자의 형태와 색상에 있어서 차이가 나는 2개의 마커 중 하나는 손잡이(140)에 배치되고, 다른 하나는 호스(300)에 배치된 경우의 획득 영상들을 보여주고 있다(도 16의 (a)참조.). 청소과정에서 흡입기구(100)의 이동에 따라, 손잡이(140)와 호스(300)가 움직여, 마커들 사이의 위치관계가 획득 영상(b)로부터 획득 영상(c)에서와 같이 변화되었다. 이 경우, 마커 정보 획득모듈(231)은 마커들이 갖는 구분되는 특징을 바탕으로 마커들을 식별하고, 획득 영상에서의 각 마커들의 위치, 이동, 형상 변화를 바탕으로 손잡이(140)와 호스(300)의 운동 양상을 추정할 수 있다.

이상에서 설명한 실시예들에서는, 흡입기구(100)의 운동이 획득 영상에 나타난 마커의 위치, 변위 및/또는 자세 변화를 바탕으로 파악되었다. 그런데, 이와는 다르게 마커 정보 획득모듈(231)은 획득 영상에서 사용자를 검출하도록 구성될 수 있다. 마커 정보 획득모듈(231)은 인체가 갖는 특성(예를들어, 하나의 몸통으로부터 뻗은 두 다리)을 바탕으로 한 소정의 템플릿이 구성되고, 마커 정보 획득모듈(231)은 획득 영상 상에서 상기 템플릿의 형태에 부합하는 형상을 추출함으로써 사용자의 위치 정보를 획득할 수 있다. 이 경우, 주행 동작 설정모듈(232)은 상기 사용자의 위치 정보를 바탕으로 본체(200)가 사용자를 추종하도록 주행 동작을 설정하고, 주행 제어모듈(233)은 상기 설정된 주행 동작을 바탕으로 주행부(250)를 제어할 수 있다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소기의 제어방법을 도시한 순서도이다. 도 18은 도 17의 S30단계에서 본체의 주행 방향을 설정할 시 고려될 수 있는 성분들을 설명하는데 참조되는 도면이다. 도 19는 도 18를 참조하여 설명한 성분들을 고려하여 본체의 주행 방향을 설정하는 방법에 대한 일 실시예이다.

본 발명의 청소기의 제어방법은 본체(200)의 전방의 영상을 획득하는 단계(S10)와, 상기 영상을 바탕으로 실제 공간 상에서의 흡입기구(200)의 위치 정보를 획득하는 단계(S20)와, 상기 영상을 바탕으로 실제 공간 상에서의 장애물의 위치 정보를 획득하는 단계(S20)와, 상기 흡입기구(100)의 위치 정보와 상기 장애물의 위치 정보를 바탕으로, 본체(200)가 상기 장애물을 회피하여 흡입기구(100)를 추종하도록 주행 방향을 설정하는 단계(S30)와, 상기 설정된 주행 방향으로 본체(200)를 주행시키는 단계(S40)를 포함한다. 이하, 흡입기구(200)의 위치 정보는 흡입기구(200)에 배치된 마커(M)를 바탕으로 구해지는 것을 예로드나, 반드시 이에 한정될 필요는 없다. 예를들어, 획득 영상을 통해 확인되는 흡입기구(200)의 특징(실루엣이나 색상 등)을 바탕으로 흡입기구(200)의 위치 정보를 구하는 것도 가능하다.

보다 상세하게, 도 17을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 청소기의 제어방법은 영상 획득단계(S10), 마커 정보 및 장애물 정보 획득단계(S20), 주행 방향 설정단계(S30) 및 주행 단계(S40)을 포함할 수 있다.

영상 획득단계(S10)는 영상 획득부(220)에 의해 본체(200) 전방의 영상이 획득되는 단계이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 영상 획득부(220)에 의해 획득된 획득 영상에서 마커(M)와, 장애물에 의해 변형된 패턴(P)을 확인 할 수 있으며, 전술한 바와 같이, 획득 영상의 상부 영역(UA)은 마커(M)가 추출되는 영역으로 활용될 수 있고, 하부 영역(LA)은 장애물에 의해 변형 또는 변위된 패턴(P)이 추출되는 영역으로 활용될 수 있다.

보다 상세하게, 마커 정보 획득모듈(231)은 상부 영역(UA)에서 마커(M)를 검출하고, 검출된 마커(M)로부터 마커 정보를 획득할 수 있다. 상기 마커 정보는 실제 공간에서, 마커(M)의 위치정보(본체(200)로부터 마커(M)까지의 거리, 도 4 참조), 본체(200)에 대해 마커(M)가 위치되는 방향에 대한 정보(도 9 참조), 마커(M)의 이동에 대한 정보(도 4 참조), 마커(M)의 자세변화정보(도 12 내지 도 13 참조) 등을 포함할 수 있다.

또한, S20단계에서 장애물 정보 획득모듈(236)은 획득 영상, 바람직하게는 하부 영역(LA)에서 패턴(P)을 검출하고, 검출된 패턴(P)을 바탕으로 장애물 정보를 획득할 수 있다. 상기 장애물 정보는 실제 공간 상에서의 장애물의 위치 또는 본체(200)로부터 장애물까지의 거리, 본체(200)에 대해 장애물이 위치되는 방향, 장애물의 형상, 장애물의 개수 등에 대한 정보를 포함할 수 있으며, 특히, 실제 공간상에서 본체(200)로부터 장애물까지의 거리에 대한 정보, 본체(200)에 대해 장애물이 위치된 방향에 대한 정보는 후술하는 S30단계에서 본체(200)가 장애물을 회피하여 주행 할 수 있도록 주행 방향을 설정하는데 있어 중요하게 고려될 수 있는 요소이다.

주행 방향 설정단계(S30)는 S20단계에서 획득된 마커 정보와 장애물 정보를 바탕으로, 본체(200)가 장애물을 회피하여 흡입기구(100)를 추종할 수 있는 주행 방향을 설정하는 단계이다. 주행 동작 설정모듈(232)은 마커 정보 획득모듈(231)에 의해 획득된 마커 정보와 장애물 정보 획득모듈(236)에 의해 획득된 장애물 정보를 바탕으로 본체(200)가 장애물을 회피하여 흡입기구(100)를 추종하는 주행 방향 또는 주행 경로를 설정할 수 있다.

주행단계(S40)는 S30단계에서 설정된 주행 방향으로 본체(200)가 주행되는 단계로, 주행 제어모듈(233)은 설정된 주행 방향을 따라 본체(200)가 동작(예를들어, 방향의 전환 또는 주행)되도록 주행부(250)를 제어할 수 있다.

이하, 도 18 내지 도 19를 참조하여, S30단계에서 본체(200)가 장애물을 회피하여 흡입기구(100)를 추종하는 주행 방향(이하, 회피 추종 방향이라고 함.)을 설정하는 일 실시예를 설명한다.

회피 추종 방향은 흡입기구(100) 또는 흡입기구(100)에 배치된 제 1 마커(M1)의 본체(200) 대한 위치 벡터(V1, 이하, 제 1 벡터라고 함.)와, 장애물에 대한 본체(200)의 위치 벡터(V2, 이하, 제 2 벡터라고 함.)를 바탕으로 설정될 수 있다. 이하, 제 1 마커(M1)는 손잡이(140)에 배치된 것을 예로드나, 이에 한정되지 않고 제 1 마커(M1)는 흡입기구(100)를 구성하는 다른 부분(예를들어, 흡기관(130))에 배치될 수도 있다. 또한, 제 1 마커(M1)는 도 11 내지 도 13을 참조하여 설명한 여러가지 형태의 마커로 구현될 수 있다.

본체(200)에 대한 제 1 마커(M1)의 위치 벡터(V1)가 회피 추종 방향을 설정하는데 미치는 영향도는 본체(200)로부터 제 1 마커(M1)까지의 거리가 클수록 더 크다. 즉, 제 1 벡터(V1)의 크기가 더 클수록 본체(200)의 주행 방향은 제 1 마커(M1)를 향한다.

제 1 벡터(V1)는 획득 영상에서 제 1 마커(M1)의 위치를 바탕으로 구해질 수 있다. 전술한 바와 같이, 마커 정보 획득모듈(231)은 획득 영상의 상부 영역(UA)에서 제 1 마커(M1)를 검출하고, 검출된 제 1 마커(M1)가 획득 영상에서 자리하는 위치를 바탕으로 실제 공간 상에서의 본체(200)에 대한 제 1 마커(M1)의 위치 벡터(V1)를 구할 수 있다. 이때, 제 1 벡터(V1)의 방향은 본체(200)로부터 제 1 마커(M1)를 향하며, 그 크기는 본체(200)로부터 제 1 마커(M1)까지의 거리(Rt)에 비례한다.

장애물에 대한 본체(200)의 위치 벡터(V2)는 획득 영상에 나타난 장애물의 위치를 바탕으로 구해질 수 있다. 전술한 바와 같이, 장애물 정보 획득모듈(236)은 획득 영상의 하부 영역(LA)에서 장애물을 검출하고, 검출된 장애물이 획득 영사에서 자리하는 위치를 바탕으로 실제 공간 상에서의 장애물에 대한 본체(200)의 위치 벡터(V2)를 구할 수 있다. 이때, 제 2 벡터(V2)의 방향은 장애물로부터 본체(200)를 향하며, 그 크기는 본체(200)로부터 장애물까지의 거리(Ro)에 비례한다.

주행 동작 설정모듈(232)은 제 1 벡터(V1)와 제 2 벡터(V2)를 바탕으로 회피 추종 방향을 설정할 수 있다. 본체(200)와 제 1 마커(M1)를 연결하는 직선 경로 상에 장애물이 존재하지 않는다면, 본체(200)는 제 1 마커(M1)를 향해 직진 주행하는 것이 가장 바람직할 것이나, 본체(200)의 주행 경로 상에 장애물이 위치하는 경우는 이를 회피하여야 할 것인 바, 청소구역 내의 장애물 상황에 따라서는 본체(200)의 주행 방향이 전환되어야 한다. 여기서, 장애물을 회피하기 위해 본체(200)가 어느 정도로 방향을 전환할 것인지는 본체(200)로부터 장애물까지의 거리를 고려하여 설정되는 것이 바람직하다. 예를들어, 장애물이 본체(200)로부터 가까이 있을수록, 본체(200)가 조금만 주행하더라도 장애물과 부딪칠 수 있는 바, 본체(200)의 방향 전환이 신속하게 이루어져야 하며, 따라서, 이 경우는 본체(200)의 주행 방향이 더 큰 각도로 전환되어야 한다. 반대로 장애물이 본체(200)로부터 상당한 거리 떨어져 있는 경우에는 본체(200)의 방향 전환이 작게 이루어지더라도, 전환된 방향을 따라 본체(200)의 주행이 계속되면 장애물과 부닥칠 가능성이 점점 낮아지는 바, 이 경우는 본체(200)의 방향 전환이 상대적으로 작게 이루어져도 장애물과 부딪치지 않는다. 즉, 본체(200)의 방향 전환은 장애물에 의한 영향도(장애물이 본체(200)와 가까울수록 영향도가 큼)를 고려하여 설정되어야 하며, 장애물에 의한 영향도가 클수록 본체(200)가 더 많이 방향을 전환하여야 한다.

이상의 설명에 따라 설정되는 회피 추종 방향(Vf)은 다음과 같은 식으로 표현될 수 있다.

[식 1]

식 1을 통해 알 수 있듯이, 회피 추종 방향(Vf)은 제 1 벡터(V1)와 제 2 벡터(V2)의 선형 조합(linear combination)에 의해 구해질 수 있다. 여기서, k1과 k2는 각각 흡입기구(100)와 장애물이 회피 추종 방향(Vf)을 설정하는데 미치는 영향도로, k1은 본체(100)로부터 제 1 마커(M1)까지의 거리(Rt)에 비례하고, k2는 본체(100)로부터 장애물까지의 거리(Ro)에 반비례한다.

주행 동작 설정모듈(232)은 본체(200)가 주행되는 중에 회피 추종 방향을 재 설정할 수 있다. 주행으로 인해 본체(200)가 변위되면 제 1 벡터(V1)와 제 2 벡터(V2) 역시 변화되기 때문에, 주행 동작 설정모듈(232)은 본체(200)의 주행 중에도 반복하여 회피 추종 방향(Vf)을 재설정함으로써 보다 정교하게 본체(200)의 주행이 제어될 수 있다. 도 19에 표시된 주행 궤적(PT)은 본체(200)가 주행되는 중에 반복적으로 회피 추종 방향(Vf)이 재설정됨으로써, 본체(200)가 이동된 궤적을 표시한 것이다.

한편, 순간 주행 방향 성분(V3)은 임의의 시점에 호스(300)로부터 본체(200)에 작용하는 장력의 방향에 따라 가변되는 본체(200)의 주행 방향 성분이다. 앞서 본체(200)의 운동을 능동 이동과 종동 운동으로 구분한 정의에 따르면, 순간 주행 방향 성분(V3)은 본체(200)의 주행 방향을 결정하는 방향 성분들 중 종동 이동의 영향으로 인해 발생되는 방향 성분이다.

청소기는 순간 주행 방향 성분(V3)을 감지하기 위한 감지수단(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 감지수단은 실제 공간 상에서 호스(300)가 연장된 방향을 감지할 수 있는 센서로 구성될 수 있다. 이러한 센서로는 호스(300)로부터 작용하는 장력의 크기 뿐만 아니라 방향을 감지할 수 있는 스트레인 게이지(strain gauge), 호스(300)의 변형에 따른 자세 변화를 감지하는 자이로스코프(gyroscope) 등을 예로 들 수 있다.

또한, 순간 주행 방향 성분(V3)은 획득 영상 상에 나타난 호스(300)의 자세변화를 통해서도 감지될 수 있다. 호스(300)가 본체(200)의 전방부에 연결되는 구조를 가정하면, 영상 획득부(220)는 본체(200)와 근접한 호스(300)의 일부분이 촬영된 획득 영상을 획득한다. 흡입기구(100)가 직진하고 본체(200)가 흡입기구(100)를 향해 직진함으로써, 호스(300)가 흡입기구(100)와 본체(200) 사이에서 자연스럽게 늘어진 상태를 가정하면, 이때의 획득 영상에서 나타나는 호스(300)의 위치, 자세, 형태 등의 기하적 특성은 실질적으로 일정한 양상을 보이나, 흡입기구(100)의 진행 방향이 전환됨에 따라, 실제 공간 뿐만 아니라 획득 영상을 통해서도 호스(300)의 변형이 관찰된다. 따라서, 제어부(230)는 획득 영상을 통해 관찰된 호스(300)의 변형을 바탕으로 순간 주행 방향 성분(V3)을 감지할 수 있다.

호스(300)에는 제 2 마커(M2)가 배치될 수 있다. 또한, 제 2 마커(M2)는 도 11 내지 도 13을 참조하여 설명한 여러가지 형태의 마커로 구현될 수 있다. 마커 정보 획득 모듈(231)은 획득 영상에 나타난 제 2 마커(M2)의 위치를 바탕으로 순간 주행 방향 성분(V3)을 구할 수 있다(이하, 벡터 V3을 제 3 벡터라고 함.). 호스(300)로부터 본체(200)에 작용하는 장력의 방향이 상당한 정확도로 추정될 수 있도록, 제 2 마커(M2)는 본체(200)와 근접한 부분에 배치되는 것이 바람직하다. 제 3 벡터(V3)의 방향은 호스(300)로부터 본체(200)에 작용하는 장력의 방향이며, 그 크기는 본체(200)의 운동에 미치는 호스(300)의 영향도에 비례한다. 여기서, 호스(300)의 영향도는 호스(300)의 유연성, 길이 등을 고려하여 정해질 수 있으며, 예를들어, 흡입기구(100)가 일정한 운동을 할 시, 호스(300)로부터 본체(200)에 작용하는 장력이 클수록 호스의 영향도는 큰 값을 가질 수 있다. 다르게는, 호스(300)의 영향도는 호스(300)의 유연성에 반비례한 값을 가질 수 있다.

도 20은 도 19을 참조하여 설명한 성분들을 고려하여 본체의 주행 방향을 설정하는 방법에 대한 다른 실시예이다. 도 20을 참조하면, 회피 추종 방향(Vf')은 제 1 벡터(V1), 제 2 벡터(V2) 및 제 3 벡터(V3)를 바탕으로 설정될 수 있다. 본 실시예에 따른 회피 추종 방향(Vf')은 다음과 같은 식으로 표현될 수 있다.

[식 2]

식 2를 통해 알 수 있듯이, 회피 추종 방향(Vf')은 제 1 벡터(V1), 제 2 벡터(V2) 및 제 3 벡터(V3)의 선형 조합(linear combination)에 의해 구해질 수 있다. 특히, 본 실시예에서는, 식 1과 비교하여 제 3 벡터(V3)가 회피 추종 방향(Vf')을 설정하는데 더 고려되었다. 식 2에서 k3는 호스(300)의 영향도이다.

도 20에 표시된 주행 궤적(PT')은 본체(200)가 주행되는 중에 반복적으로 회피 추종 방향(Vf')이 재설정됨으로써, 본체(200)가 이동된 궤적을 표시한 것이다.

도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 청소기의 제어방법을 도시한 순서도이다. 도 21을 참조하면, 청소기는 능동추종모드와 수동추종모드가 선택적으로 설정될 수 있다. 본체(200)는, 능동추종모드 설정시 흡입기구(100)를 능동 추종하며, 수동추종모드 설정시에는 종동 추종한다. 능동추종모드 또는 수동추종모드의 설정 및/또는 해제는 사용자에 의한 조작부(110) 조작을 통해 이루어질 수도 있으나, 이에 한정되지 않고, 획득 영상을 통해 획득된 마커 정보 또는 장애물 정보를 바탕으로 자동으로 이루어질 수도 있다.

능동추종모드가 설정된 상태에서는 모터로부터 바퀴(212, 213)로 구동력이 전달되도록 클러치가 동작될 수 있다. 능동추종모드가 설정된 상태(S110)에서 마커 정보 추출단계(S120)가 실시된다. 제어부(230)는 획득 영상을 바탕으로 마커(M1)의 위치 정보를 획득한다. 마커 정보 획득모듈(231)에 의해 획득 영상에서 마커(M1))가 검출되고, 이를 바탕으로 실제 공간 상에서의 마커(M1)의 위치 정보가 획득될 수 있다. 검출된 마커(M1)의 위치 정보는 RAM 등의 기록매체(미도시)에 저장될 수 있다.

특히, 마커 정보 추출단계(S120)에서는 도 18을 참조하여 전술한 바 있는 제 1 벡터(V1)가 구해질 수 있다. 더 나아가, 실시예에 따라 마커 정보 추출단계(S120)에서는 호스(300)에 배치된 마커(M2)의 위치 정보가 더 획득될 수 있다.

마커 정보 추출단계(S120)에서 마커가 검출된 경우(S130의 '예'), 제어부(230)에 의해 획득 영상을 바탕으로 장애물의 위치 정보가 추출되는 초기 장애물 위치 정보 추출단계(S140)가 실시될 수 있다. 장애물 정보 획득모듈(236)에 의해 획득 영상에서 장애물이 검출되고, 이를 바탕으로 실제 공간 상에서의 장애물의 위치 정보가 획득될 수 있다. 특히, 초기 장애물 위치 정보 추출단계(S140)에서는 도 18을 참조하여 전술한 바 있는 제 2 벡터(V2)가 구해질 수 있다.

마커 정보 추출단계(S120)에서 마커(M1)의 검출이 실패한 경우(S130의 '아니오'), 능동추종모드가 해제되고(S230), 수동추종모드로 전환될 수 있다(S240).

주행방향 설정단계(S150)는 마커 정보 추출단계(S120)에서 추출된 마커의 위치 정보와 초기 장애물 위치 정보 추출단계(S140)에서 추출된 장애물의 위치 정보를 바탕으로 본체(200)가 장애물을 회피하여 흡입기구(100)를 추종하는 회피 추종 방향이 설정될 수 있다. 실시예에 따라, 주행 동작 설정모듈(232)은 식 1 또는 식 2에 따른 회피 추종 방향(Vf, Vf')을 설정할 수 있다.

주행단계(S160)는 주행방향 설정단계(S150)에서 설정된 회피 추종 방향(Vf, Vf')을 바탕으로 본체(200)의 주행이 제어되는 단계이다. 주행 제어모듈(233)은 회피 추종 방향(Vf, Vf')으로 본체(200)가 동작(방향의 전환 및/또는 주행)되도록 주행부(250)를 제어한다.

설정된 회피 추종 방향(Vf, Vf')을 바탕으로 본체(200)가 주행되는 중에 획득 영상을 통해 장애물의 검출이 재실시될 수 있다(S170, 장애물 재검출 단계). 장애물 재검출 단계(S170)에서 장애물이 검출된 경우(S170의 '예'), 장애물 정보 획득모듈(236)은 상기 장애물에 대한 본체(200)의 위치 벡터(V2')를 다시 구하고, 이를 바탕으로 회피 추종 방향을 재설정한다(S220). 식 1 또는 식 2에서 제 2 벡터(V2)는 새로 구해진 벡터(V2')로 치환된다. 장애물 재검출 단계(S170)에서는 S140단계에서 검출된 장애물 뿐만 아니라 새로운 장애물이 추가적으로 검출될 수도 있음은 물론이다. 또한, S170단계에서는 본체(200)에 대한 제 1 마커(M1)의 위치 벡터(V1') 및/또는 본체(200)에 대한 제 2 마커(M2)의 위치 벡터(V3')가 다시 구해질 수 있으며, 이 경우, 식 1 또는 식 2에서 제 1 벡터(V1)와 제 3 벡터(V3)는 새롭게 구해진 벡터(V1, V3)들로 치환되고, 실시예에 따라 V1'와 V2'를 바탕으로(식 1 참조), 또는 V1', V2' 및 V3'를 바탕으로 회피 추종 방향이 재설정될 수 있다.

재설정된 회피 추종 방향을 바탕으로 본체(200)의 동작이 이루어지고(S220 -> S160), 본체(200)의 주행중에 다시 S170단계가 반복된다(S160->S170). 본체(200)가 주행되는 중에 마커(M1, M2)의 위치 정보가 반복적으로 검출 및 저장될 수 있으며, S170, S220 및 S160 단계에 이르는 일련의 과정은, 바람직하게는 본체(200)의 주행 중에 획득 영상에서 마커(M1)가 검출되는 경우에 실시되며, 획득 영상에서 마커(M1)가 검출되지 못한 경우(S180의 '예')에는 기록매체에 최종적으로 저장된 마커(M1)의 위치 정보를 바탕으로 마커(M1)의 재검출이 실시될 수 있다(S190, 마커 재검출 단계).

마커 재검출 단계(S190)에서, 주행 제어모듈(233)은 기록매체에 최종 저장된 마커(M1)의 위치 정보를 바탕으로, 상기 기록된 위치 정보에 해당하는 실제 공간상의 지점이 획득 영상에서 보여지도록(즉, 영상 획득부(220)의 시야에 들어오도록) 본체(200)의 방향을 전환할 수 있다. 이렇게 본체(200)의 방향이 전환된 상태에서 마커 정보 획득모듈(231)은 획득 영상에서 다시 마커(M1)의 재검출을 시도한다.

마커 재검출 단계(S190)에서 획득 영상을 통해 다시 마커(M1)가 검출된 경우(S200의 '예'), 다시 장애물 정보 획득모듈(236)을 통해 장애물의 검출과 장애물의 위치정보(예를들어, V2)가 획득되고(S210), S190단계에서 획득된 마커(M1)의 위치 정보(예를들어, V1)와 S200단계에서 획득된 장애물 정보(예를들어, V2)를 바탕으로 회피 추종 방향이 재설정되고(S150), 그에 따라 본체(200)의 주행이 실시된다(S160). 실시예에 따라 S200단계에서는 호스(300)에 배치된 마커(M2)의 위치 정보(예를들어, V3)가 더 획득될 수 있으며, 이 경우 S200단계 이후에 실시되는 회피 추종 방향의 재설정(S150)은 식 2에 따라 이루어지되, 식 2에서 V1, V2 및 V3는 S200단계 또는 S210단계에서 구해진 것으로 치환된다.

한편, S190단계에서 획득 영상을 통한 마커(M1)의 검출이 실패한 경우(S200의 '아니오')에는 능동추종모드가 해제되고(S230), 수동추종모드가 설정(S240)될 수 있다. S240단계에서는 모터로부터 바퀴(212, 213)로의 구동력 전달이 해제되도록 클러치가 동작될 수 있다.

한편, 본체(200)의 주행이 2차원 평면상에서 이루어지는 점을 고려할 시, 제 1 벡터(V1), 제 2 벡터(V2) 및/또는 제 3 벡터(V3)는 각각 2차원 평면상의 벡터이면 족하다. 다만, 마커 정보 획득모듈(231)과 장애물 정보 획득모듈(236)은 획득 영상을 통해 마커(M1, M2) 또는 장애물에 대한 3차원 위치 정보를 획득할 수 있기 때문에, 상기 3차원 위치 정보를 바탕으로 구해지는 제 1 벡터(V1), 제 2 벡터(V2) 및/또는 제 3 벡터(V3)는 3차원 공간 상의 벡터일 수도 있으며, 이 경우, 회피 추종 방향은 각 벡터를 구성하는 3차원 직교 좌표의 각 성분들(예를들어, 도 13의 X, Y, Z축) 중 본체(200)의 주행이 이루어지는 평면(예를들어, 도 13의 XY평면) 상에서의 마커(M1, M2) 또는 장애물의 좌표를 바탕으로 구해질 수 있다.

Claims (16)

1. 삭제
2. 삭제
3. 이동 가능하게 구비되어 먼지를 흡입하는 이동체와, 상기 이동체에 의해 흡입된 먼지를 포집하고 주행 가능한 추종체를 포함하는 청소기의 제어방법에 있어서,
   (a) 상기 추종체의 전방의 영상을 획득하는 단계;
   (b) 상기 영상을 바탕으로 실제 공간 상에서의 상기 이동체의 위치 정보를 획득하는 단계;
   (c) 상기 영상을 바탕으로 실제 공간 상에서의 장애물의 위치 정보를 획득하는 단계;
   (d) 상기 이동체의 위치 정보와 상기 장애물의 위치 정보를 바탕으로, 상기 추종체가 상기 장애물을 회피하여 상기 이동체를 추종하도록 주행 방향을 설정하는 단계; 및
   (e) 상기 설정된 주행 방향으로 상기 추종체를 주행시키는 단계를 포함하고,
   상기 (d)단계에서의 주행 방향은,
   상기 이동체의 위치 정보를 바탕으로 구해진 상기 추종체로부터 상기 이동체를 향하는 방향의 제 1 벡터와, 상기 장애물의 위치 정보를 바탕으로 구해진 상기 장애물로부터 상기 추종체를 향하는 방향의 제 2 벡터를 선형 조합한 것을 바탕으로 정해지고,
   상기 제 1 벡터의 크기는,
   상기 이동체의 위치 정보를 바탕으로 구해진 상기 추종체로부터 상기 이동체까지의 거리에 비례하는 청소기의 제어방법.
4. 이동 가능하게 구비되어 먼지를 흡입하는 이동체와, 상기 이동체에 의해 흡입된 먼지를 포집하고 주행 가능한 추종체를 포함하는 청소기의 제어방법에 있어서,
   (a) 상기 추종체의 전방의 영상을 획득하는 단계;
   (b) 상기 영상을 바탕으로 실제 공간 상에서의 상기 이동체의 위치 정보를 획득하는 단계;
   (c) 상기 영상을 바탕으로 실제 공간 상에서의 장애물의 위치 정보를 획득하는 단계;
   (d) 상기 이동체의 위치 정보와 상기 장애물의 위치 정보를 바탕으로, 상기 추종체가 상기 장애물을 회피하여 상기 이동체를 추종하도록 주행 방향을 설정하는 단계; 및
   (e) 상기 설정된 주행 방향으로 상기 추종체를 주행시키는 단계를 포함하고,
   상기 (d)단계에서의 주행 방향은,
   상기 이동체의 위치 정보를 바탕으로 구해진 상기 추종체로부터 상기 이동체를 향하는 방향의 제 1 벡터와, 상기 장애물의 위치 정보를 바탕으로 구해진 상기 장애물로부터 상기 추종체를 향하는 방향의 제 2 벡터를 선형 조합한 것을 바탕으로 정해지고,
   상기 제 2 벡터의 크기는,
   상기 장애물의 위치 정보를 바탕으로 구해진 상기 추종체로부터 상기 장애물까지의 거리에 반비례하는 청소기의 제어방법.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 이동체에는 마커가 배치되고,
   상기 이동체의 위치 정보는,
   상기 영상에서 나타난 상기 마커의 위치를 바탕으로 획득되는 청소기의 제어방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 이동체의 위치 정보는,
   상기 영상의 상부 영역에서 획득되고,
   상기 영상의 상부 영역은,
   상기 추종체에 대한 상기 마커의 위치가 멀어질수록 상기 영상에서 상기 마커의 위치가 하측으로 이동되는 영역인 청소기의 제어방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 장애물의 위치 정보는,
   상기 영상에서 상기 상부 영역의 하측에 해당하는 하부 영역에서 획득되는 청소기의 제어방법.
8. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 추종체의 전방을 향하며, 수평과 소정의 각도를 이루는 하방으로 소정 패턴의 광을 조사하는 단계를 더 포함하고,
   상기 장애물의 위치 정보는,
   상기 영상에 나타난 상기 패턴의 위치를 바탕으로 획득되는 청소기의 제어방법.
9. 이동 가능하게 구비되어 먼지를 흡입하는 이동체와, 상기 이동체에 의해 흡입된 먼지를 포집하고 주행 가능한 추종체를 포함하는 청소기의 제어방법에 있어서,
   (a) 상기 추종체의 전방의 영상을 획득하는 단계;
   (b) 상기 영상을 바탕으로 실제 공간 상에서의 상기 이동체의 위치 정보를 획득하는 단계;
   (c) 상기 영상을 바탕으로 실제 공간 상에서의 장애물의 위치 정보를 획득하는 단계;
   (d) 상기 이동체의 위치 정보와 상기 장애물의 위치 정보를 바탕으로, 상기 추종체가 상기 장애물을 회피하여 상기 이동체를 추종하도록 주행 방향을 설정하는 단계; 및
   (e) 상기 설정된 주행 방향으로 상기 추종체를 주행시키는 단계를 포함하고,
   상기 (d)단계에서의 주행 방향은,
   상기 이동체의 위치 정보를 바탕으로 구해진 상기 추종체로부터 상기 이동체를 향하는 방향의 제 1 벡터와, 상기 장애물의 위치 정보를 바탕으로 구해진 상기 장애물로부터 상기 추종체를 향하는 방향의 제 2 벡터를 선형 조합한 것을 바탕으로 정해지고,
   상기 청소기는,
   상기 이동체와 상기 추종체를 연결하며, 상기 이동체에 의해 흡입된 먼지를 상기 추종체로 안내하는 유연한 호스를 더 포함하고,
   상기 호스로부터 상기 추종체에 작용하는 장력의 방향을 구하는 단계를 더 포함하고,
   상기 (d)단계에서의 주행 방향은,
   상기 제 1 벡터와, 상기 제 2 벡터와 더불어 상기 장력의 방향의 제 3 벡터를 선형 조합한 것을 바탕으로 정해지는 청소기의 제어방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 호스에는 마커가 배치되고,
    상기 제 3 벡터는,
    상기 영상에 나타난 상기 마커의 위치를 바탕으로 구해지는 청소기의 제어방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 3 벡터의 크기는,
    상기 호스의 유연성에 반비례하는 청소기의 제어방법.
12. 제 3 항, 제 4 항 및 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 (d)단계는,
    상기 추종체가 주행되는 중에 반복적으로 실시되는 청소기의 제어방법.
13. 제 3 항, 제 4 항 및 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동체에는 마커가 배치되고,
    상기 이동체의 위치 정보는,
    상기 영상에서 나타난 상기 마커의 위치를 바탕으로 획득되고,
    상기 (b)단계는 상기 추종체가 주행하는 중에 반복적으로 실시되고,
    상기 (b)단계에서 상기 이동체의 위치 정보를 획득하는데 실패한 경우에는, 그 이전에 획득된 상기 이동체의 위치 정보를 바탕으로 상기 마커가 상기 영상에 나타나도록 상기 추종체의 방향을 전환하는 단계를 더 포함하는 청소기의 제어방법.
14. 제 3 항, 제 4 항 및 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    능동추종모드를 설정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 (a), (b), (c), (d) 및 (e)단계는 상기 능동추종모드가 설정된 상태에서 실시되는 청소기의 제어방법.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 (b)단계에서 상기 이동체의 위치 정보를 획득하는데 실패한 경우, 상기 능동추종모드의 설정을 해제하는 단계를 더 포함하는 청소기의 제어방법.
16. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 벡터의 크기는,
    상기 장애물의 위치 정보를 바탕으로 구해진 상기 추종체로부터 상기 장애물까지의 거리에 반비례하는 청소기의 제어방법.

Images