KR102332241B1 - 청소 로봇 및 그 제어방법 - Google Patents

청소 로봇 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

개시된 발명은 청소 로봇 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 바닥면의 먼지를 비산시키는 드럼 브러시; 비산된 먼지가 먼지 흡입구를 통해 집진부에 모일 수 있도록 흡입력을 발생시키는 흡입 모터; 및 흡입 모터로부터 획득된 흡입 모터의 회전수가 기준 회전수를 초과한 상태로 일정시간 지속되는 경우, 먼지 흡입구로부터 집진부에 이르는 경로 중 적어도 일부에 부하가 발생하였다고 판단하여 유로 부하 알람을 발생시키는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

청소 로봇 및 그 제어방법{CLEANING ROBOT AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
청소 로봇 및 그 제어방법에 관한 것이다.
청소 로봇은 사용자의 조작 없이도 청소해야하는 영역을 스스로 주행하면서 바닥으로부터 먼지와 같은 이물질을 청소하는 장치로, 미리 설정된 주행 패턴에 따라 주행하면서 청소 작업을 수행한다. 또한, 청소 로봇은 센서를 통해 청소 구역 내에 설치된 가구, 벽, 가전제품 등의 장애물까지의 거리를 판별하고, 좌측 모터와 우측 모터를 선택적으로 구동시켜 스스로 방향을 전환할 수 있다.
이러한 청소 로봇은 흡입되는 먼지를 집진부에 모이게 하고, 집진부에 어느 정도의 먼지가 저장되면, 집진부의 먼지를 비우도록 알람을 발생시킨다. 그러나, 청소 로봇으로 흡입되는 먼지를 비롯한 각종 이물질로 인해 먼지 흡입구로부터 집진부에 이르는 유로가 막혀 부하가 발생하는 경우가 종종 발생하고 있다.
일 측면의 청소 로봇은 바닥면의 먼지를 비산시키는 드럼 브러시; 비산된 먼지가 먼지 흡입구를 통해 집진부에 모일 수 있도록 흡입력을 발생시키는 흡입 모터; 및 상기 흡입 모터로부터 획득된 흡입 모터의 회전수가 기준 회전수를 초과한 상태로 일정시간 지속되는 경우, 상기 먼지 흡입구로부터 상기 집진부에 이르는 경로 중 적어도 일부에 부하가 발생하였다고 판단하여 유로 부하 알람을 발생시키는 제어부;를 포함할 수 있다.
또한, 청소 로봇은 상기 먼지 흡입구를 통해 유입되는 먼지와 공기를 분리하기 위한 사이클론 분리기; 및
상기 사이클론 분리기를 통해 분리된 먼지와 공기 중 상기 먼지를 필터링하기 위한 필터;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 흡입 모터는 BLDC 모터(Brushless Direct Current Motor)일 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 흡입 모터의 회전수를 감지하는 흡입 모터 상태 감지부; 및
상기 흡입 모터의 회전수와 기준 회전수를 비교하여 초과하는지 여부를 확인하고, 확인 결과 흡입 모터의 회전수가 기준 회전수를 초과하는 경우, 이를 기준 지속시간 이상 유지하는지 여부를 확인하여, 확인 결과 기준 지속시간 이상 유지하는 경우, 상기 먼지 흡입구로부터 상기 집진부에 이르는 경로 중 적어도 일부에 부하가 발생하였다고 판단하는 유로 부하 판단부;를 포함할 수 있다.
또한, 청소 로봇은 상기 청소 로봇 상에서 이루어지는 동작 관련 정보를 문자 형태로 표시하는 디스플레이; 및
상기 청소 로봇 상에서 이루어지는 동작 관련 정보를 음성 형태로 출력하는 음성 출력부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는,
상기 디스플레이를 통해 유로 부하 알림을 문자 형태로 표시하거나, 또는 상기 음성 출력부를 통해 유로 부하 알림을 음성 형태로 출력하는 알람 제어부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 알람 제어부는, 상기 청소 로봇이 충전 스테이션에 복귀하는 경우, 기 설정된 시간동안 알람 발생을 유지할 수 있다.
또한, 상기 알람 제어부는, 상기 청소 로봇이 충전 스테이션에 복귀하는 경우, 알람 종료 요청 신호를 수신하기 전까지 알람 발생을 유지할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 청소 로봇의 주행을 제어하기 위한 구동 제어부;를 포함할 수 있다.
또한, 청소 로봇은 상기 드럼 브러시를 회전시키는 브러시 구동 모터;를 더 포함할 수 있다.
다른 측면의 청소 로봇의 제어방법은, 청소 로봇이 구동됨에 따라, 흡입 모터의 회전수를 측정하는 단계;
상기 흡입 모터의 회전수와 기준 회전수를 비교하는 단계;
비교 결과 상기 흡입 모터의 회전수가 상기 기준 회전수를 초과하는 경우, 이를 기준 지속시간 이상 유지하는지 여부를 확인하는 단계;
확인 결과 기준 지속시간 이상 상기 흡입 모터의 회전수가 상기 기준 회전수를 초과하는 상태를 유지하는 경우, 상기 먼지 흡입구로부터 상기 집진부에 이르는 경로 중 적어도 일부에 부하가 발생하였다고 판단하는 단계; 및
유로 부하 상태 알람을 발생시키는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 흡입 모터는 BLDC 모터(Brushless Direct Current Motor)일 수 있다.
또한, 상기 유로 부하 상태 알람을 발생시키는 단계에서, 상기 유로 부하 상태 알람을 문자 형태 또는 음성 형태로 발생시킬 수 있다.
또한, 상기 유로 부하 상태 알람을 발생시키는 단계 이후에, 상기 청소 로봇이 충전 스테이션에 복귀하는 경우, 상기 청소 로봇이 기 설정된 시간 동안 알람 발생을 유지할 수 있다.
또한, 상기 유로 부하 상태 알람을 발생시키는 단계 이후에, 상기 청소 로봇이 충전 스테이션에 복귀하는 경우, 상기 청소 로봇이 알람 종료 요청 신호를 수신하기 전까지 알람 발생을 유지할 수 있다.
또한, 상기 유로 부하 상태 알람을 발생시키는 단계 이후에, 상기 흡입 모터의 회전수와 제2 기준 회전수를 비교하는 단계; 및 비교 결과 상기 흡입 모터의 회전수가 상기 제2 기준 회전수를 초과하는 경우, 상기 청소 로봇이 충전 스테이션으로 복귀하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
개시된 청소 로봇 및 그 제어방법은, 흡입 모터의 회전수를 측정하여 유로 부하를 감지하기 때문에 사용자가 육안을 통해 필터 청소를 비롯한 유로 내 청소의 필요성을 인지하는 것에 비해 유로 내 부하에 대한 정확한 감지를 수행할 수 있고, 이로 인해 청소 로봇의 먼지 흡입력을 양호한 상태로 유지할 수 있다는 것이다.
도 1은 청소 로봇의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 청소 로봇의 저면도이다.
도 3은 청소 로봇의 메인 바디 내부를 도시한 도면이다.
도 4는 청소 로봇의 메인 바디 내부와 서브 바디 내부의 일부를 도시하는 도면이다.
도 5는 청소 로봇의 제어 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 6은 도 5의 제어부의 구성을 상세하게 나타내는 블럭도이다.
도 7은 청소 로봇의 제어방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 청소 로봇의 제어방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 청소 로봇의 제어방법의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 청소 로봇의 외관을 도시한 도면이고, 도 2는 청소 로봇의 저면도이며, 도 3은 청소 로봇의 메인 바디 내부를 도시한 도면이고, 도 4는 청소 로봇의 메인 바디 내부와 서브 바디 내부의 일부를 도시하는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 청소 로봇(100)은 메인 바디(101), 서브 바디(103), 카메라 모듈(107), 단차 감지 모듈(109), 입력부(110), 디스플레이(120), 사이클론 분리기(151), 필터(153), 흡입 모터(155), 브러시 구동 모터(161), 드럼 브러시(163), 바퀴 구동 모터(171) 및 주행 바퀴(173)를 포함할 수 있다.
도 1에서 도시하는 바와 같이, 메인 바디(101)는 대략 반원기둥의 형태를 가질 수 있고, 서브 바디(103)는 직육면체의 형태를 가질 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
또한, 메인 바디(101) 및 서브 바디(103)의 내부 및 외부에는 청소 로봇(100)의 기능을 실현하기 위한 구성 부품이 마련될 수 있다.
카메라 모듈(107)은 청소 로봇(100)의 주변 영상을 획득하기 위한 구성으로, 서브 바디(103)의 상면에 배치되어 청소 로봇(100)의 상방의 영상을 획득할 수 있다.
또한, 카메라 모듈(107)은 청소 로봇(100)의 상방으로부터 발신된 광을 집중시키는 렌즈, 광을 전기적 신호로 변환하는 영상 센서(image sensor)를 포함할 수 있다. 이때, 영상 센서는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 센서 또는 CCD(charge coupled device) 센서를 채용할 수 있다.
또한, 카메라 모듈(107)은 청소 로봇(100) 상방의 영상을 제어부(190)가 처리할 수 있는 전기적 신호로 변환하고, 상방 영상에 대응하는 전기적 신호를 제어부(190)에 전달할 수 있다. 이때 전달된 상방 영상은 제어부(190)가 청소 로봇(100)의 위치를 검출하는데 이용될 수 있다.
단차 감지 모듈(109)은 서브 바디(103) 저면에 형성되어, 청소 영역의 바닥면을 향하여 적외선 또는 초음파를 발신하고, 청소 영역의 바닥면으로부터 반사되는 적외선 또는 초음파을 검출할 수 있다.
구체적으로, 단차 감지 모듈(109)은 청소 영역의 바닥면으로부터 반사되는 적외선(또는 초음파)의 세기, 또는 적외선(또는 초음파)을 발신한 이후 반사된 적외선(또는 초음파)이 검출되기까지의 시간간격을 제어부(190)로 전달할 수 있다.
제어부(190)는 청소 영역의 바닥면으로부터 반사되는 적외선(또는 초음파)의 세기, 또는 적외선(또는 초음파)을 발신한 이후 반사된 적외선(또는 초음파)이 검출되기까지의 시간 간격을 기초로 단차의 존부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 청소 영역의 바닥면로부터 반사되는 적외선(또는 초음파)의 세기가 미리 설정된 기준 세기 이하이면 단차가 존재하는 것으로 판단하거나, 적외선(또는 초음파)을 발신한 이후 반사된 적외선(또는 초음파)이 검출되기까지의 시간 간격이 미리 설정된 기준 시간 간격 이상이면 단차가 존재하는 것으로 판단하는 것이다.
입력부(110)는 청소 로봇(100)의 외부에 형성되어 사용자로부터 각종 제어 명령을 입력받을 수 있다.
입력부(110)는 청소 로봇(100)을 턴온 또는 턴오프시키기 위한 전원 버튼(110a), 청소 로봇(100)을 동작시키거나 정지시키기 위한 동작/정지 버튼(110b), 청소 로봇(100)을 충전 스테이션(미도시)으로 복귀시키기 위한 복귀 버튼(110c)을 포함할 수 있다. 이때, 각 입력 버튼(110a, 110b, 110c)은 사용자의 가압을 통해 입력신호를 발생시키는 방식의 푸시 스위치(push switch)와 멤브레인 스위치(membrane) 또는 사용자의 신체 일부의 터치를 통해 입력신호를 발생시키는 터치 스위치(touch switch)를 채용할 수 있다.
디스플레이(120)는 청소 로봇(100)의 각종 동작 관련 정보를 표시할 수 있다.
또한, 디스플레이(120)는 사용자가 입력한 제어 명령에 대응하여 청소 로봇(100)의 정보를 표시할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(120)는 청소 로봇(100)의 동작 상태, 전원의 상태, 사용자가 선택한 청소 모드, 충전 스테이션으로의 복귀 여부 등을 표시할 수 있다.
또한, 디스플레이(120)는 자체 발광이 가능한 발광 다이오드(light emitting diode: LED)와 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode: OLED) 또는 별도의 발원을 구비하는 액정 디스플레이(liquid crystal display) 등을 적용할 수 있다.
사이클론 분리기(151)는 메인 바디(101) 내부에 형성되어, 먼지 흡입구(105)를 통해 유입되는 먼지와 공기를 각각 분리하여 필터(153)로 전달할 수 있다. 보다 구체적으로, 사이클론 분리기(151)는 메인 바디(101) 내 집진부(157) 내부에 구비될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상술한 사이클론 분리기(151)는 먼지 흡입구(105)를 통해 유입되어 먼지 안내관(165)을 경유한 후 전달되는 먼지와 공기를 각각 분리하여 필터(153)측으로는 공기만 전달되도록 하는 것이다. 이때, 필터(153)측으로 전달된 공기는 외부로 배출될 수 있다.
필터(153)는 사이클론 분리기(151)를 통해 분리된 먼지와 공기 중 먼지를 필터링하여 공기만이 외부로 유출될 수 있도록 한다.
흡입 모터(155)는 먼지 흡입구(105)를 통해 유입되는 먼지를 집진부(157)에 모을 수 있도록 흡입력을 발생시킨다. 도시하지 않았지만, 청소 로봇(100)은 먼지를 집진부(157)로 흡입하기 위해 흡입 모터(155)를 통해 회전하여 흡입력을 생성하는 먼지 흡입 팬(미도시)을 더 포함할 수 있다.
브러시 구동 모터(161)는 드럼 브러시(163)에 인접하게 마련되어 제어부(190)의 청소 제어 신호에 따라 드럼 브러시(163)를 회전시킨다.
도 2에 도시된 바와 같이, 드럼 브러시(163)는 서브 바디(103)의 저면에 형성된 먼지 흡입구(105)에 마련되며, 서브 바디(103)의 청소 바닥과 수평하게 마련된 회전축을 중심으로 회전하면서 청소 바닥의 먼지를 먼지 흡입구(105) 내부로 비산시킨다.
주행 바퀴(173)는 메인 바디(101) 저면의 양단에 마련될 수 있으며, 청소 로봇(100)의 전방을 기준으로 청소 로봇(100)의 좌측에 마련되는 좌측 주행 바퀴와 청소 로봇(100)의 우측에 마련되는 우측 주행 바퀴를 포함할 수 있다.
또한, 주행 바퀴(173)는 바퀴 구동 모터(171)로부터 회전력을 제공받아 청소 로봇(100)을 이동시킬 수 있다.
바퀴 구동 모터(171)는 주행 바퀴(173)를 회전시키는 회전력을 생성하며, 좌측 주행 바퀴(173)를 회전시키는 좌측 구동 모터(171)와 우측 주행 바퀴(173)를 회전시키는 우측 구동 모터(171)를 포함할 수 있다.
좌측 구동 모터(171)와 우측 구동 모터(171)는 각각 제어부(190)로부터 구동 제어 신호를 수신하여 독립적으로 동작할 수 있다.
이와 같이 독립적으로 동작하는 좌측 구동 모터(171)와 우측 구동 모터(171)에 의하여 좌측 주행 바퀴(173)와 우측 주행 바퀴(173)는 서로 독립적으로 회전할 수 있다.
또한, 좌측 주행 바퀴(173)와 우측 주행 바퀴(173)가 독립적으로 회전할 수 있으므로 청소 로봇(100)는 전진 주행, 후진 주행, 회전 주행 및 제자리 회전 등 다양한 주행이 가능하다.
예를 들어, 좌우측 주행 바퀴(173) 모두가 제1 방향으로 회전하면 청소 로봇(100)은 전방으로 직선 주행(전진)하고, 좌우측 주행 바퀴(173) 모두가 제2 방향으로 회전하면 메인 바디와 서브 바디(101, 103)는 후방으로 직선 주행(후진)할 수 있다.
또한, 좌우측 주행 바퀴(173)가 같은 방향으로 회전하되, 서로 다른 속도로 회전하면 청소 로봇(100)은 우측 또는 좌측으로 회전 주행하며. 좌우측 주행 바퀴(173)가 서로 다른 방향으로 회전하면 청소 로봇(100)은 제자리에서 시계 방향 또는 반시계방향으로 회전할 수 있다.
캐스터 바퀴(175)는 메인 바디(101)의 저면에 설치되어 청소 로봇(100)의 이동 방향에 따라 캐스터 바퀴(175)의 회전축이 회전할 수 있다. 이와 같이 청소 로봇(100)의 이동 방향에 따라 바퀴의 회전축이 회전하는 캐스터 바퀴(175)는 청소 로봇(100)의 주행을 방해하지 않으며, 청소 로봇(100)이 안정된 자세를 유지한 채 주행할 수 있도록 한다.
또한, 이외에도 후술하는 주행부(170)는 바퀴 구동 모터(171)의 회전력을 감속하여 주행 바퀴(173)에 전달하는 기어 모듈(미도시), 바퀴 구동 모터(171) 또는 주행 바퀴(173)의 회전 변위 및 회전 속도를 검출하는 회전 감지 센서(미도시) 등을 더 포함할 수 있다.
도 5는 청소 로봇의 제어 구성을 나타내는 블럭도이고, 도 6은 도 5의 제어부의 구성을 상세하게 나타내는 블럭도이다.
도 5에서 도시하는 바와 같이, 청소 로봇(100)은 입력부(110), 디스플레이(120), 음성 출력부(130), 저장부(140), 흡입부(150), 브러시 유닛부(160), 주행부(170) 및 제어부(190)를 포함할 수 있다.
입력부(110)는 사용자로부터 각종 제어 명령을 입력받기 위한 구성으로서, 도 1에 도시된 전원 버튼(110a), 동작/정지 버튼(110b) 및 복귀 버튼(110c)이 사용자에 의해서 선택됨에 따라 해당 제어 명령 신호를 수신할 수 있다. 이때, 각 입력 버튼(110a, 110b, 110c)은 사용자의 가압을 통해 입력신호를 발생시키는 방식의 푸시 스위치(push switch)와 멤브레인 스위치(membrane) 또는 사용자의 신체 일부의 터치를 통해 입력신호를 발생시키는 터치 스위치(touch switch)를 적용할 수 있다.
한편, 입력부(110)는 청소 로봇(100)에 구비된 각종 입력 버튼(110a, 110b, 110c) 이외에도 리모트 콘트롤러와 같은 원격 제어기(미도시)로부터 발신되는 제어 명령 신호를 수신하는 것도 가능하다 할 것이다. 이를 위해, 청소 로봇(100)은 무선 근거리 신호 수신이 가능한 센서(미도시)를 구비할 수 있다.
디스플레이(120)는 사용자가 입력한 제어 명령에 대응하여 청소 로봇(100)의 정보를 표시한다. 또한, 디스플레이(120)는 청소 로봇(100) 상에서 이루어지는 동작 관련 정보를 문자 형태로 표시할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(120)는 청소 로봇(100)의 동작 상태, 전원의 상태, 사용자가 선택한 청소 모드, 충전 스테이션으로의 복귀 여부 등을 표시할 수 있다.
이때, 디스플레이(120)는 자체 발광이 가능한 발광 다이오드(light emitting diode: LED)와 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode: OLED) 또는 별도의 발원을 구비하는 액정 디스플레이(liquid crystal display) 등이 채용될 수 있다.
음성 출력부(130)는 청소 로봇(100) 상에서 이루어지는 동작 관련 정보를 음성 형태로 출력할 수 있는 구성으로, 제어부(190)의 제어에 따라 청소 로봇(100)의 유로 부하 상태 알림을 음성 형태로 출력할 수 있다.
저장부(140)는 청소 로봇(100)의 구동과 관련된 각종 정보를 비롯하여 청소 로봇(100)과 관련된 모든 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장부(140)는 청소기(100)의 유로 부하를 감지하기 위한 제어 프로그램을 저장할 수 있다.
이때, 저장부(140)는 정보를 영구적으로 저장하는 자기 디스크(magnetic disc), 반도체 디스크(solid state disk), 롬(read only memory), 이피롬(erasable programmable read only memory: EPROM), 이이피롬(electrically erasable programmable read only memory: EEPROM) 등의 비휘발성 메모리, 청소 로봇(100)의 동작을 제어하는 과정에서 생성되는 임시 데이터를 임시적으로 저장하는 D-램, S-램 등의 휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
흡입부(150)는 먼지 흡입구(105)를 통해 유입되는 먼지와 공기를 분리하기 위한 사이클론 분리기(151), 사이클론 분리기(151)를 통해 분리된 먼지와 공기 중 상기 먼지를 필터링하기 위한 필터(153) 및 비산된 먼지가 먼지 흡입구(105)를 통해 집진부(157)에 모일 수 있도록 흡입력을 발생시키는 흡입 모터(155)를 포함할 수 있다. 상기 흡입 모터는 BLDC 모터(Brushless Direct Current Motor)일 수 있으며, 이에 한정되지 않고, DC 모터(Direct Current Motor) 등을 채용하는 것도 가능하다 할 것이다.
도 4에서 도시하는 바와 같이, 드럼 브러시(163)의 회전에 의하여 비산된 먼지를 집진부(157)로 흡입하는 흡입부(150)는 메인 바디(101)에 형성될 수 있다.
도 3 및 도 4에서 도시하는 바와 같이, 집진부(157)는 메인 바디(101)에 마련되며, 흡입부(150)에 의하여 흡입된 먼지를 저장한다.
브러시 유닛부(160)는 청소 영역의 바닥면의 먼지를 비산시키는 드럼 브러시(163) 및 드럼 브러시(163)를 회전시키는 브러시 구동 모터(161)를 포함할 수 있다.
브러시 유닛부(160)와 흡입부(150)는 서비 바디(103)의 먼지 흡입구(105)를 통하여 흡입된 먼지를 메인 바디(101)에 마련된 집진부(157)까지 안내하는 먼지 안내관(165)을 포함할 수 있다.
주행부(170)는 바퀴 구동 모터(171) 및 주행 바퀴(173)를 포함할 수 있다.
주행 바퀴(173)는 메인 바디(101) 저면의 양단에 마련될 수 있으며, 청소 로봇(100)의 전방을 기준으로 청소 로봇(100)의 좌측과 우측에 형성될 수 있다.
바퀴 구동 모터(171)는 주행 바퀴(173)를 회전시키는 회전력을 생성하여 청소 로봇(100)을 이동시킬 수 있으며, 좌측과 우측에 형성된 주행 바퀴(173) 각각에 대응하도록 좌측 구동 모터와 우측 구동 모터를 구비할 수 있다. 이때, 좌측 구동 모터와 우측 구동 모터는 각각 제어부(190)로부터 구동 제어 신호를 수신하여 독립적으로 동작할 수 있다.
제어부(190)는 흡입 모터(155)로부터 획득된 흡입 모터(155)의 회전수가 기준 회전수를 초과한 상태로 일정시간 지속되는 경우, 먼지 흡입구(105)로부터 집진부(157)에 이르는 경로 중 적어도 일부에 부하가 발생하였다고 판단하여 유로 부하 알람을 발생시킬 수 있다. 이때, 유로는 먼지가 유입되는 먼지 흡입구(105)로부터 먼지 안내관(165)을 경유하여 집진부(157)에 이르기까지 청소 로봇(100)내 유입되는 먼지가 전달되는 경로를 의미하는 것이다. 즉, 유로 부하는 먼지 흡입구(105)로부터 집진부(157)에 이르는 경로 중 적어도 일부에 막힘이 발행하였다는 것을 의미한다. 도 4에서 도시하는 바와 같이, 집진부(157) 내부 일 측면에는 필터(153)가 연결되게 구성될 수 있다. 청소 로봇(100)은 고흡입력를 발생시켜 다량의 먼지를 청소하는 구성으로, 필터(153)가 먼지로 인해 막히는 것을 최소화하기 위해 필터(153) 전단에 사이클론 분리기(151)를 배치하여 먼지와 공기를 분리하는 것이다. 이때, 사이클론 분리기(151)가 미처 분리하지 못한 먼지가 필터(153)에 누적되어 흡입력 감소를 일으키는 것이고, 이로 인해 유로 내 저항이 증가되는 동시에 흡입 모터(155)의 회전수가 증가하게 되는 것이다. 이러한 원리를 통해 제어부(190)는 흡입 모터(155)의 회전수를 통해 유로 부하 여부를 감지하여 필터(153) 청소, 유로 청소 등이 요구됨을 알리는 알람을 발생하는 것이다.
도 6에서 도시하는 바와 같이, 제어부(190)는 흡입 모터 상태 감지부(191), 유로 부하 판단부(193), 알람 제어부(195) 및 구동 제어부(197)를 포함할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 흡입 모터 상태 감지부(191)는 흡입 모터(155)의 회전수를 감지할 수 있다. 이때, 흡입 모터의 회전수는 흡입 모터의 RPM(revolution per minute)을 의미하는 것으로, 예를 들어, 흡입 모터 상태 감지부(191)는 흡입 모터(155)의 RPM(revolution per minute)의 측정 정보를 획득하는 것이다. 흡입 모터(155)가 BLDC 모터(brushless direct vurrent motor)인 경우, 흡입 모터(155)는 자신의 RPM 정보를 흡입 모터 상태 감지부(191)로 피드백할 수 있다. 흡입 모터(155)가 BLDC 모터(brushless direct vurrent motor)인 경우, 자체적으로 회전수를 피드백하기 때문에, 흡입 모터의 회전수를 측정하기 위한 별도의 장치(예를 들어, 유로 내 진공압을 감지하는 압력 스위치 등) 구비를 생략할 수 있다. 이때, 압력 스위치는 스프링에 의해 온오프(on/off) 되는 원리로 스프링 제작에 따른 오차로 인해 흡입 모터의 회전수를 측정하는데 영향을 미칠 수 있는데, 개시된 발명은 해당 장치의 생략으로 이러한 문제점을 미연에 예방할 수 있다.
만약, 흡입 모터(155)가 BLDC 모터가 아닌 경우, 모터 RPM을 측정하기 위한 별도의 센서를 구비하는 것은 당연하다 할 것이다.
유로 부하 판단부(193)는 흡입 모터(155)의 회전수와 기준 회전수를 비교하여 초과하는지 여부를 확인하고, 확인 결과 흡입 모터(155)의 회전수가 기준 회전수를 초과하는 경우, 이를 기준 지속시간 이상 유지하는지 여부를 확인하여, 확인 결과 기준 지속시간 이상 유지하는 경우, 먼지 흡입구(105)로부터 집진부(157)에 이르는 경로 중 적어도 일부에 부하가 발생하였다고 판단할 수 있다.
예를 들어, 흡입 모터(155)가 BLDC 모터인 경우, 유로 부하 판단부(193)는 흡입 모터의 RPM이 18200 rpm(진공압력이 -2300 Pa)인 경우 유로 내 막힘이 발생하지 않는 것이고, 흡입 모터의 RPM이 19200 rpm(진공압력이 -2700 Pa)인 경우 유로 내 60% 막힘이 발생한 것이고, 흡입 모터의 RPM이 19400 rpm(진공압력이 -3200 Pa)인 경우 유로 내 100% 막힘이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 이때, 흡입 모터(155)가 BLDC 모터인 경우, 18200rpm(진공압력이 -2300 Pa)은 먼지 흡입구(105)로부터 집진부(157)에 이르는 경로인 유로 내 먼지로 인한 막힘이 발생하지 않은 경우의 스펙이며, 19200rpm(진공압력이 -2700 Pa)은 유로 내 먼지로 인해 60%의 막힘이 발생한 경우의 스펙이며, 19400rpm(진공압력이 -3200 Pa)은 유로 내 먼지로 인해 100%의 막힘이 발생한 경우의 스펙을 의미하는 것이다.
알람 제어부(195)는 디스플레이(120)를 통해 유로 부하 알림을 문자 형태로 표시하거나, 또는 음성 출력부(130)를 통해 유로 부하 알림을 음성 형태로 출력할 수 있다.
또한, 청소 로봇(100)이 충전 스테이션(미도시)에 복귀하는 경우, 알람 제어부(195)는 기 설정된 시간동안 알람 발생을 유지할 수 있다.
또한, 청소 로봇(100)이 충전 스테이션에 복귀하는 경우, 알람 종료 요청 신호를 수신하기 전까지 알람 발생을 유지할 수 있다.
구동 제어부(197)는 청소 로봇(100)의 주행을 제어하기 위한 구성일 수 있다.
도 7은 청소 로봇의 제어방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 청소 로봇(100)이 구동됨에 따라, 청소 로봇(100)은 흡입 모터(155)의 회전수를 측정할 수 있다(S101, S103). 이때, 흡입 모터(155)는 BLDC 모터(Brushless Direct Current Motor)일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
다음, 청소 로봇(100)은 흡입 모터(155)의 회전수와 기준 회전수를 비교할 수 있다(S105).
비교 결과, 흡입 모터(155)의 회전수가 기준 회전수를 초과하는 경우, 이를 기준 지속시간 이상 유지하는지 여부를 확인할 수 있다(S107).
예를 들어, 청소 로봇(100)은 단계 S105에서 흡입 모터(155)의 RPM이 19200rpm을 초과하는지 여부를 확인하고, 확인 결과 모터의 RPM이 19200rpm을 초과하는 경우, 이러한 상태가 1분 이상 유지하는지 여부를 확인할 수 있다. 이때, 1분은 흡입 모터의 회전수가 일정 시간 유지되는지 여부를 확인하기 위해 운용자에 의해서 임의로 설정된 시간으로, 변경 가능할 수 있다.
이때, 흡입 모터의 RPM이 기준 회전수를 초과하는 상태로 기준 지속시간을 유지한다는 것은 단계 S103을 반복 수행하여 획득한 흡입 모터(155)의 RPM 측정값이 기준 RPM을 초과하는 상태가 기준 지속시간 이상 계속된다는 것을 의미하는 것이다.
단계 S107은 청소 로봇(100)의 유로 부하 알림에 대한 신뢰성을 향상시키기 위한 것으로, 흡입 모터(155)의 회전수가 일시적으로 기준 회전수를 초과함에 따라 유로 부하 알림을 일시적으로 발생하다 중단하는 상황이 발생하거나, 또는 흡입 모터(155)의 회전수가 기준 회전수를 초과하는 상태와 미초과하는 상태를 반복함에 따라 유로 부하 알림이 발생 및 중단을 반복적으로 수행되는 상황을 미연에 방지할 수 있다.
확인 결과, 기준 지속시간 이상 흡입 모터(155)의 회전수가 기준 회전수를 초과하는 상태를 유지하는 경우, 청소 로봇(100)은 먼지 흡입구(105)로부터 집진부(157)에 이르는 경로 중 적어도 일부에 부하가 발생하였다고 판단하여, 유로 부하 상태 알람을 발생시킬 수 있다(S109).
이때, 청소 로봇(100)은 유로 부하 상태 알람을 문자 형태 또는 음성 형태로 발생시킬 수 있다.
도 8은 청소 로봇의 제어방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는, 청소 로봇(100)이 유로 부하 알람을 발생하던 중에 충전 스테이션에 복귀하는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
먼저, 청소 로봇(100)이 구동됨에 따라, 청소 로봇(100)은 흡입 모터(155)의 회전수를 측정할 수 있다(S201, S203).
다음, 청소 로봇(100)은 흡입 모터(155)의 회전수와 기준 회전수를 비교할 수 있다(S205).
비교 결과, 흡입 모터(155)의 회전수가 기준 회전수를 초과하는 경우, 이를 기준 지속시간 이상 유지하는지 여부를 확인할 수 있다(S207).
예를 들어, 청소 로봇(100)은 단계 S105에서 흡입 모터(155)의 RPM이 19200rpm을 초과하는지 여부를 확인하고, 확인 결과 모터의 RPM이 19200rpm을 초과하는 경우, 이러한 상태가 1분 이상 유지하는지 여부를 확인할 수 있다.
이때, 흡입 모터의 RPM이 기준 회전수를 초과하는 상태로 기준 지속시간을 유지한다는 것은 단계 S103을 반복 수행하여 획득한 흡입 모터(155)의 RPM 측정값이 기준 RPM을 초과하는 상태가 기준 지속시간 이상 계속된다는 것을 의미하는 것이다.
확인 결과, 기준 지속시간 이상 흡입 모터(155)의 회전수가 기준 회전수를 초과하는 상태를 유지하는 경우, 청소 로봇(100)은 유로 부하 상태라고 판단하여, 유로 부하 상태 알람을 발생시킬 수 있다(S209).
다음, 청소 로봇(100)이 충전 스테이션에 복귀하는 경우, 청소 로봇(100)은 기 설정된 시간 동안 알람 발생을 유지할 수 있다(S213).
한편, 청소 로봇(100)이 충전 스테이션에 복귀하는 경우, 청소 로봇(100)이 알람 종료 요청 신호를 수신하기 전까지 알람 발생을 유지할 수 있다(S213).
즉, 청소 로봇(100)은 유로 부하 알람을 발생하던 중에 충전 스테이션에 복귀하는 경우에도 알람 발생을 유지하되, 일정 시간 동안 유지하거나, 또는 특정 알람 종료 요청 신호가 수신되기 전까지 계속 알람 발생을 유지할 수 있는 것이다.
도 9는 청소 로봇의 제어방법의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는, 청소 로봇(100)의 흡입 모터(155) 회전수의 단계별 동작을 예로 들어 설명하기로 한다.
먼저, 청소 로봇(100)이 구동됨에 따라, 청소 로봇(100)은 흡입 모터(155)의 회전수를 측정할 수 있다(S301, S303). 이때, 흡입 모터(155)는 BLDC 모터(Brushless Direct Current Motor)일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
다음, 청소 로봇(100)은 흡입 모터(155)의 회전수와 제1 기준 회전수를 비교할 수 있다(S305).
비교 결과, 흡입 모터(155)의 회전수가 제1 기준 회전수를 초과하는 경우, 이를 기준 지속시간 이상 유지하는지 여부를 확인할 수 있다(S307).
예를 들어, 청소 로봇(100)은 단계 S305에서 흡입 모터(155)의 RPM이 19200rpm을 초과하는지 여부를 확인하고, 확인 결과 모터의 RPM이 19200rpm을 초과하는 경우, 이러한 상태가 1분 이상 유지하는지 여부를 확인할 수 있다.
확인 결과, 기준 지속시간 이상 흡입 모터(155)의 회전수가 제1 기준 회전수를 초과하는 상태를 유지하는 경우, 청소 로봇(100)은 먼지 흡입구(105)로부터 집진부(157)에 이르는 경로 중 적어도 일부에 부하가 발생하였다고 판단하여, 유로 부하 상태 알람을 발생시킬 수 있다(S309). 이때, 청소 로봇(100)은 유로 부하 상태 알람을 문자 형태 또는 음성 형태로 발생시킬 수 있다.
다음, 청소 로봇(100)은 흡입 모터(155)의 회전수와 제2 기준 회전수를 비교할 수 있다(S311).
예를 들어, 청소 로봇(100)은 단계 S311에서 흡입 모터(155)의 RPM이 19400rpm을 초과하는지 여부를 확인할 수 있다.
비교 결과, 흡입 모터(155)의 회전수가 제2 기준 회전수를 초과하는 경우, 청소 로봇(100)은 충전 스테이션으로 복귀할 수 있다(S313). 이는, 흡입 모터(155)의 회전수가 제2 기준 회전수를 초과함에 따라 청소 로봇(100)의 성능에 영향을 줄 수 있다고 판단하여, 충전 스테이션으로 복귀하여 동작을 정지하는 것이다.
개시된 발명에 의한 청소 로봇은 사용자가 육안을 통해 필터 청소를 비롯한 유로 내 청소의 필요성을 인지하기 이전에 유로 부하를 감지하여 알람을 발생하기 때문에, 청소 로봇의 먼지 흡입력을 양호한 상태로 유지할 수 있다는 것이다.
또한, 청소 로봇은 흡입 모터의 회전수의 기준치 초과가 특정 시간 동안 유지되는 경우 유로 부하 알람을 발생시키기 때문에, 유로 부하 알람에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 유로 부하 알람의 잦은 오작동을 미연에 방지할 수 있다는 것이다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100 : 청소 로봇 101 : 메인 바디
103 : 서브 바디 107 : 카메라 모듈
109 : 단차 감지 모듈 110 : 입력부
120 : 디스플레이 130 : 음성 출력부
140 : 저장부 150 : 흡입부
151 : 사이클론 분리기 153 : 필터
155 : 흡입 모터 160 : 브러시 유닛부
161 : 브러시 구동 모터 163 : 드럼 브러시
170 : 주행부 171 : 바퀴 구동 모터
173 : 주행 바퀴 175 : 캐스터 바퀴
190 : 제어부 191 : 흡입 모터 상태 감지부
193 : 유로 부하 판단부 195 : 알람 제어부
197 : 구동 제어부

Claims (16)

  1. 청소 로봇에 있어서,
    바닥면의 먼지를 비산시키는 드럼 브러시;
    상기 드럼 브러시를 회전시키는 브러시 구동 모터;
    주행 바퀴에 연결되고 상기 주행 바퀴를 회전시키기 위해 상기 주행 바퀴에 회전력을 전달하는 바퀴 구동 모터;
    비산된 먼지가 먼지 흡입구를 통해 집진부에 모일 수 있도록 흡입력을 발생시키는 흡입 모터; 및
    청소 및 주행을 제어하기 위해 상기 브러시 구동 모터와 바퀴 구동 모터를 제어하고, 상기 흡입 모터로부터 획득된 흡입 모터의 회전수가 제1 기준 회전수를 초과한 상태로 일정시간 지속되는 경우, 상기 먼지 흡입구로부터 상기 집진부에 이르는 경로 중 적어도 일부에 부하가 발생하였다고 판단하여 유로 부하 알람을 발생시키고, 상기 유로 부하 알람을 발생시킨 후 상기 흡입 모터의 회전수가 제2 기준 회전수를 초과하면 상기 청소 로봇이 충전 스테이션으로 복귀하도록 상기 바퀴 구동 모터를 제어하는 제어부;를 포함하는 청소 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 먼지 흡입구를 통해 유입되는 먼지와 공기를 분리하기 위한 사이클론 분리기; 및
    상기 사이클론 분리기를 통해 분리된 먼지와 공기 중 상기 먼지를 필터링하기 위한 필터;
    를 포함하는 청소 로봇.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 흡입 모터는 BLDC 모터(Brushless Direct Current Motor)인 청소 로봇.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 흡입 모터의 회전수를 감지하는 흡입 모터 상태 감지부; 및
    상기 흡입 모터의 회전수와 상기 제1 기준 회전수를 비교하여 초과하는지 여부를 확인하고, 확인 결과 흡입 모터의 회전수가 상기 제1 기준 회전수를 초과하는 경우, 이를 기준 지속시간 이상 유지하는지 여부를 확인하여, 확인 결과 기준 지속시간 이상 유지하는 경우, 상기 먼지 흡입구로부터 상기 집진부에 이르는 경로 중 적어도 일부에 부하가 발생하였다고 판단하는 유로 부하 판단부;
    를 포함하는 청소 로봇.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 청소 로봇 상에서 이루어지는 동작 관련 정보를 문자 형태로 표시하는 디스플레이; 및
    상기 청소 로봇 상에서 이루어지는 동작 관련 정보를 음성 형태로 출력하는 음성 출력부;
    를 더 포함하는 청소 로봇.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 디스플레이를 통해 유로 부하 알림을 문자 형태로 표시하거나, 또는 상기 음성 출력부를 통해 유로 부하 알림을 음성 형태로 출력하는 알람 제어부;
    를 포함하는 청소 로봇.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 알람 제어부는,
    상기 청소 로봇이 상기 충전 스테이션에 복귀하는 경우, 기 설정된 시간동안 알람 발생을 유지하는 청소 로봇.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 알람 제어부는,
    상기 청소 로봇이 상기 충전 스테이션에 복귀하는 경우, 알람 종료 요청 신호를 수신하기 전까지 알람 발생을 유지하는 청소 로봇.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 청소 로봇이 구동됨에 따라, 흡입 모터의 회전수를 측정하는 단계;
    상기 흡입 모터의 회전수와 제1 기준 회전수를 비교하는 단계;
    비교 결과 상기 흡입 모터의 회전수가 상기 제1 기준 회전수를 초과하는 경우, 이를 기준 지속시간 이상 유지하는지 여부를 확인하는 단계;
    확인 결과 기준 지속시간 이상 상기 흡입 모터의 회전수가 상기 제1 기준 회전수를 초과하는 상태를 유지하는 경우, 먼지 흡입구로부터 집진부에 이르는 경로 중 적어도 일부에 부하가 발생하였다고 판단하는 단계; 및
    유로 부하 상태 알람을 발생시키는 단계;
    상기 유로 부하 상태 알람을 발생시킨 후 상기 흡입 모터의 회전수와 제2 기준 회전수를 비교하는 단계; 및
    비교 결과 상기 흡입 모터의 회전수가 상기 제2 기준 회전수를 초과하는 경우, 상기 청소 로봇이 충전 스테이션으로 복귀하는 단계;
    를 포함하는 청소 로봇의 제어방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 흡입 모터는 BLDC 모터(Brushless Direct Current Motor)인 청소 로봇의 제어방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 유로 부하 상태 알람을 발생시키는 단계에서,
    상기 유로 부하 상태 알람을 문자 형태 또는 음성 형태로 발생시키는 청소 로봇의 제어방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 유로 부하 상태 알람을 발생시키는 단계 이후에,
    상기 청소 로봇이 충전 스테이션에 복귀하는 경우, 상기 청소 로봇이 기 설정된 시간 동안 알람 발생을 유지하는 청소 로봇의 제어방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 유로 부하 상태 알람을 발생시키는 단계 이후에,
    상기 청소 로봇이 충전 스테이션에 복귀하는 경우, 상기 청소 로봇이 알람 종료 요청 신호를 수신하기 전까지 알람 발생을 유지하는 청소 로봇의 제어방법.
  16. 삭제
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