KR102376150B1 - 청소 로봇 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

다양한 주행 조건에서 발생하는 스턱 상태를 탈출할 수 있도록 개선된 휠 구조를 가지는 청소 로봇 및 그 제어 방법을 제안한다.
스턱 상태를 탈출할 때에 모터의 전류 제어로 바닥 면과의 최적의 마찰력을 제공하여 청소 로봇이 자연스러운 모션으로 문턱이나 장애물을 탈출할 수 있도록 함으로써 바닥 면의 상태에 관계없이 안정적인 주행이 가능하도록 한다. 또한, 스턱 상태를 탈출한 후에 구동 휠이 정상 모드로 돌아가기 전까지 모터에 흐르는 전류를 제어하여 덜컹거림 없이 안정적인 주행이 가능하며, 외부의 충격(애완 동물이나 물건 추락)이나 장애물을 넘으면서 자체의 진동으로 인한 충격에 의해 기어 등의 휠 메커니즘이 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.

Description

청소 로봇 및 그 제어 방법{ROBOT CLEANER AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 주행 성능을 개선하기 위한 청소 로봇 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 청소 로봇은 사용자의 조작 없이도 청소하고자 하는 영역을 스스로 주행하면서 바닥 면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입하여 청소 영역을 자동으로 청소하는 장치이다.
이러한 청소 로봇은 이동을 위한 한 쌍의 구동 휠을 본체의 하부 양측에 설치하고, 본체를 지지하기 위해 필요한 하나 이상의 캐스터를 구비하여 청소 로봇 본체가 청소 영역을 전진 또는 후진하거나 회전할 수 있도록 한다. 청소 로봇이 주행하는 청소 영역에는 단턱(문턱), 경사면을 가지는 물체, 가구 등과 같은 장애물들이 존재할 수 있다.
청소 로봇과 같이 본체의 높이가 낮은 로봇의 경우에는 장애물의 좁은 틈으로 진입하여(예를 들어, 침대나 소파 아래로 들어가) 청소 로봇의 상부가 끼이게 되거나(이하, '끼임'이라 한다), 장애물(바닥의 구조물이나 홈)에 올라타 청소 로봇의 구동 휠이 들리게 되어(이하, '들림'이라 한다) 주행이 불가능한 스턱 상태가 발생할 수 있다.
종래의 청소 로봇은 '들림' 현상으로 인해 한쪽 휠만 접지될 경우 스프링을 이용한 서스펜션을 적용하여 공중에 뜬 즉, 헛도는 휠을 돌출시키도록 하여 마찰력을 확보한다.
그러나, 종래의 청소 로봇은 스프링의 힘에 의존하므로 휠이 들렸을 경우 충분한 마찰력을 얻을 수 없으며, 장애물의 높이에 상관없이 휠을 높이 들어 올리므로외부의 충격(애완 동물이나 물건 추락)이나 장애물을 넘으면서 자체의 진동으로 인한 충격에 의해 기어 등의 휠 메커니즘이 파손될 수 있다. 또한, 휠을 높이 들어 올린 부적절한 모션으로 장애물을 넘기 때문에 덜컹거림이 발생할 수 있고 자연스러운 주행이 불가능하다.
상술한 문제를 해결하기 위하여 개시된 본 발명의 일 측면은 다양한 주행 조건에서 발생하는 스턱 상태를 탈출할 수 있도록 개선된 휠 구조를 가지는 청소 로봇 및 그 제어 방법을 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 측면은 스턱 상태를 탈출할 때에 모터의 전류 제어로 바닥 면과의 최적의 마찰력을 제공하여 청소 로봇이 자연스러운 모션으로 스턱 상태를 탈출할 수 있도록 하는 청소 로봇 및 그 제어 방법을 제안하고자 한다.
본 발명의 또 다른 측면은 스턱 상태를 탈출한 후에 구동 휠이 정상 모드로 돌아가기 전까지 모터에 흐르는 전류를 제어하여 덜컹거림 없이 안정적인 주행이 가능하도록 하는 청소 로봇 및 그 제어 방법을 제안하고자 한다.
이를 위해 본 발명의 일 측면에 의한 청소 로봇은, 본체; 본체를 이동시키는 구동유닛;을 포함하고, 구동유닛은, 구동력을 발생하는 복수의 모터; 복수의 모터 중 어느 하나의 모터로부터 구동력을 전달받아 회전하는 구동 휠; 구동 휠을 회전 가능하게 지지하고, 복수의 모터 중 다른 하나의 모터로부터 구동력을 전달받아 구동 휠의 위치를 변경하도록 회전하는 휠 프레임;을 더 포함한다.
복수의 모터는, 구동 휠을 회전시키는 제1구동모터; 휠 프레임을 회전시키는 제2구동모터;를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의한 청소 로봇은, 제2구동모터에 흐르는 전류를 측정하는 전류센서를 더 포함하고, 전류센서는, 휠 프레임의 회전 시에 구동 휠의 바닥 면과의 접지 여부를 검출한다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의한 청소 로봇은, 제1구동모터 및 제2구동모터를 고정하는 하우징; 하우징과 휠 프레임 사이에 배치되는 탄성부재;를 더 포함하고, 휠 프레임은, 제2구동모터로부터 구동력을 전달받지 않는 구간에서 탄성부재에 의해 가압되어 회전한다.
휠 프레임은, 제2구동모터로부터 구동력을 전달받아 제1구동모터의 모터축을 중심으로 제1위치와 제2위치 사이에서 회전한다.
또한, 휠 프레임은, 제1위치와, 제1위치와 제2위치 사이의 제3위치 사이에서 탄성부재에 의해 가압되어 회전하고, 제3위치와 제2위치 사이에서 제2구동모터로부터 구동력을 전달받아 회전한다.
구동유닛은, 휠 프레임의 내측에 수용되어 제1구동모터의 구동력을 구동 휠로 전달하는 적어도 하나의 제1동력전달기어; 제2구동모터와 휠 프레임 사이에 배치되어 제2구동모터의 구동력을 휠 프레임으로 전달하는 적어도 하나의 제2동력전달기어;를 더 포함한다.
그리고, 본 발명의 일 측면은 본체와, 본체를 이동시키는 구동유닛을 구비하는 청소 로봇에 있어서, 구동유닛은, 구동 휠과, 구동 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 프레임과, 구동 휠을 회전시키기 위한 구동력을 발생하는 제1구동모터와, 휠 프레임을 회전시키기 위한 구동력을 발생하는 제2구동모터를 포함하며, 청소 로봇의 명령을 입력하는 입력부; 입력된 명령에 따라 청소 로봇이 주행할 때에 제2구동모터에 흐르는 전류를 측정하는 전류센서; 전류센서에 의해 측정된 전류 값을 이용하여 청소 로봇의 스턱 상태를 판단하고, 청소 로봇이 스턱 상태라고 판단되면 스턱 상태를 탈출하도록 제2구동모터의 출력을 제어하는 제어부;를 포함한다.
구동유닛은, 휠 프레임을 가압하는 탄성부재;를 더 포함하고, 탄성부재와 제2구동모터는 휠 프레임을 독립적으로 회전시킨다.
제어부는, 휠 프레임의 회전 시에 전류센서에 의해 측정된 전류 값을 이용하여 구동 휠과 바닥 면 사이의 접지력을 검출한다.
또한, 제어부는, 전류센서에 의해 측정된 전류 값이 일정 전류 값보다 감소하면, 청소 로봇이 '들림' 스턱 상태라고 판단한다.
또한, 제어부는, 청소 로봇이 '들림' 스턱 상태라고 판단되면, 제2구동모터의 출력을 증가시켜 휠 프레임이 제3위치와 제2위치 사이에서 회전하도록 제어한다.
또한, 제어부는, 휠 프레임이 제3위치와 제2위치 사이에서 회전할 때, 구동 휠의 위치가 제1하강위치와 제2하강위치 사이에서 변경하도록 제어한다.
또한, 제어부는, 전류센서에 의해 측정된 전류 값이 일정 전류 값보다 증가하면, 구동 휠이 바닥 면과 접지하였다고 판단한다.
또한, 제어부는, 구동 휠이 바닥 면과 접지하였다고 판단되면 제2구동모터의 구동을 정지시킨다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의한 청소 로봇은, 입력된 명령에 따라 움직이는 구동유닛의 움직임을 측정하는 엔코더; 청소 로봇의 움직임을 측정하는 위치센서;를 더 포함하고, 제어부는, 입력된 명령에 의한 위치값과, 엔코더의 측정값에 따라 청소 로봇이 이동한 위치를 계산한 위치값과, 위치센서의 센서 정보에 따라 청소 로봇이 이동한 위치값을 이용하여 청소 로봇의 주행 상태를 판단한다.
엔코더는, 제1구동모터에 설치되어 청소 로봇의 명령에 의해 생성된 제1구동모터의 이동량을 측정한다.
위치센서는, 청소 로봇이 실제 움직인 거리를 측정하는 옵티컬 플로우 센서이다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의한 청소 로봇은, 청소 로봇의 기울기를 측정하는 기울기센서를 더 포함하고, 제어부는, 엔코더의 측정값에 따라 청소 로봇이 이동한 각도를 계산하고, 기울기센서의 센서 정보에 따라 청소 로봇이 이동한 각도를 측정하고, 계산된 청소 로봇의 각도와 측정된 청소 로봇의 각도를 이용하여 청소 로봇의 주행 상태를 판단한다.
제어부는, 계산된 청소 로봇의 위치 또는 각도와 측정된 청소 로봇의 위치 또는 각도 차이를 일정 시간 동안 검출하여 청소 로봇의 주행이 불가능한 스턱 상태인지를 판단한다.
그리고, 본 발명의 일 측면은 본체와; 구동 휠과, 구동 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 프레임과, 구동 휠을 회전시키기 위한 구동력을 발생하는 제1구동모터와, 휠 프레임을 회전시키기 위한 구동력을 발생하는 제2구동모터를 포함하는 구동유닛;으로 이루어진 청소 로봇의 제어 방법에 있어서, 입력된 명령에 따라 청소 로봇이 주행할 때에 전류센서를 통해 제2구동모터에 흐르는 전류를 측정하고; 측정된 전류 값을 이용하여 청소 로봇이 스턱 상태인지를 판단하고; 청소 로봇이 스턱 상태라고 판단되면, 제2구동모터의 출력을 증가시켜 스턱 상태를 탈출하는 것;을 포함한다.
청소 로봇이 스턱 상태인지를 판단하는 것은, 제2구동모터에 흐르는 전류 값이 일정 전류 값보다 감소하면, 청소 로봇이 '들림' 스턱 상태라고 판단하는 것이다.
스턱 상태를 탈출하는 것은, 제2구동모터에 흐르는 전류 값이 일정 전류 값이 될 때까지 제2구동모터의 출력을 증가시켜 구동 휠이 바닥 면으로 하강하도록 제어하는 것이다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의한 청소 로봇의 제어 방법은, 제2구동모터에 흐르는 전류 값이 일정 전류 값보다 증가하면, 구동 휠이 바닥 면과 접지하였다고 판단하고, 제2구동모터의 구동을 정지시키는 것;을 더 포함한다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의한 청소 로봇의 제어 방법은, 입력된 명령에 따라 움직이는 구동유닛의 움직임을 엔코더를 통해 측정하여 청소 로봇이 이동한 위치 또는 각도를 계산하고; 청소 로봇의 움직임을 위치센서 및 기울기센서를 통해 측정하고; 계산된 청소 로봇의 각도 또는 위치와, 측정된 청소 로봇의 각도 또는 위치를 이용하여 청소 로봇의 주행 상태를 판단하는 것;을 더 포함한다.
청소 로봇의 주행 상태를 판단하는 것은, 계산된 청소 로봇의 위치 또는 각도와 측정된 청소 로봇의 위치 또는 각도 차이를 일정 시간 동안 검출하여 청소 로봇의 주행이 불가능한 스턱 상태인지를 판단하는 것이다.
그리고, 본 발명의 일 측면은 청소 로봇에 장착되어 청소 로봇의 구동 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 프레임에 있어서, 휠 프레임은, 그 내측에 마련되는 기어 수용부; 기어 수용부에 수용되어 구동 휠을 회전시키기 위한 제1구동모터의 구동력을 구동 휠로 전달하는 제1동력전달기어들;을 포함한다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의한 휠 프레임은, 휠 프레임을 회전시키기 위한 제2구동모터의 구동력을 휠 프레임으로 전달하는 제2동력전달기어들; 제2동력전달기어들을 회전 가능하게 지지하는 지지프레임;을 더 포함한다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의한 휠 프레임은, 제2동력전달기어들로부터 구동력을 전달받을 수 있도록 그 외면에 마련되는 구동기어;를 더 포함한다.
제2동력전달기어들은, 제2구동모터의 모터축과 맞물리는 모터축 기어와, 구동기어와 맞물릴 수 있도록 배치되는 틸트기어와, 모터축 기어와 틸트기어 사이에 배치되어 동력을 전달하는 적어도 하나의 연결기어;를 더 포함한다.
제안된 청소 로봇 및 그 제어 방법에 의하면, 모션 명령과 센서 정보를 이용하여 청소 로봇의 주행 시에 '끼임' 또는 '들림' 현상과 같은 스턱 상태를 검출하고, 스턱 상태가 검출되면 가변되는 휠 구조를 이용하여 다양한 주행 조건에서 발생하는 청소 로봇의 스턱 상태를 신속하게 탈출할 수 있도록 한다.
또한, 스턱 상태를 탈출할 때에 모터의 전류 제어로 바닥 면과의 최적의 마찰력을 제공하여 청소 로봇이 자연스러운 모션으로 문턱이나 장애물을 탈출할 수 있도록 함으로써 바닥 면의 상태에 관계없이 안정적인 주행이 가능하도록 한다.
또한, 스턱 상태를 탈출한 후에 구동 휠이 정상 모드로 돌아가기 전까지 모터에 흐르는 전류를 제어하여 덜컹거림 없이 안정적인 주행이 가능하며, 외부의 충격(애완 동물이나 물건 추락)이나 장애물을 넘으면서 자체의 진동으로 인한 충격에 의해 기어 등의 휠 메커니즘이 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇의 저면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 구동유닛을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 구동유닛의 분리 사시도이다.
도 5는 도 3에서 휠 구동부를 발췌하여 도시한 사시도이다.
도 6은 도 3에서 휠 프레임 구동부를 발췌하여 도시한 사시도이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇의 정상 주행 상태에서 구동 휠 및 휠 프레임의 이동 범위를 도시한 도면이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇의 스턱 상태에서 구동 휠 및 휠 프레임의 이동 범위를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇에서 스턱 상태를 판단하고 스턱 상태를 탈출하기 위한 제어 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇이 정상 주행하는 상태를 도시한 도면이다.
도 10은 도 9의 측면도이다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇이 '들림' 현상에 의한 스턱 상태(양쪽 구동 휠이 모두 들려 주행이 불가능한 상태)를 탈출하는 과정을 도시한 도면이다.
도 12a 내지 도 12c는 각각 도 11a 내지 도 11c의 측면도이다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇이 '들림' 현상에 의한 스턱 상태(한쪽 구동 휠이 들려 주행이 불가능한 상태)를 탈출하는 과정을 도시한 도면이다.
도 14a 내지 도 14c는 각각 도 13a 내지 도 13c의 측면도이다.
도 15a 내지 도 15c는 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇이 '끼임' 현상에 의한 스턱 상태(청소 로봇의 전면이 끼여 주행이 불가능한 상태)를 탈출하는 과정을 도시한 도면이다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇이 '끼임' 현상에 의한 스턱 상태(청소 로봇의 측면이 끼여 주행이 불가능한 상태)를 탈출하는 과정을 도시한 도면이다.
도 17a 및 도 17b는 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇의 주행 제어 방법을 도시한 동작 순서도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇이 스턱 상태를 탈출하는 주행 모션을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 의한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇의 저면도이다.
도 1 및 도 2에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇(1)은 외관을 형성하는 본체(10)와, 본체(10)의 상부를 덮는 커버(20)와, 청소 공간에 존재하는 먼지를 쓸거나 비산시키는 브러시부(30, 40)와, 본체(10)를 구동시키기 위한 구동 전원을 공급하는 전원부(50)와, 본체(10)를 구동시키는 구동유닛(100)을 포함하여 구성된다.
본체(10)는 청소 로봇(1)의 외관을 형성하는 한편, 그 내부에 설치되는 각종 부품들을 지지한다.
브러시부(30, 40)는 먼지의 흡입 효율을 향상시키기 위해 본체(10)의 하부에 형성된 흡입구(11)에 설치되어 바닥의 먼지를 쓸거나 비산시키는 메인 브러시부(30)와, 본체(10)의 전방 양측 하부에 설치되어 청소 로봇(1)이 주행하는 바닥의 먼지를 흡입구(11) 측으로 쓸어 주는 사이드 브러시부(40)로 구성된다.
메인 브러시부(30)는 흡입구(11)에 대응하는 길이로 흡입구(11)에 설치되어 바닥 면의 먼지를 쓸거나 비산시키도록 바닥 면에 대해 롤러식으로 회전하는 드럼 형상의 브러시유닛(31)과, 브러시유닛(31)을 회전시키기 위한 브러시모터(32)를 포함한다.
브러시유닛(31)은 롤러(33)와 브러시(34)를 포함한다. 롤러(33)는 강체로 형성되며 본체(10)에 회전 가능하게 결합하고 브러시모터(32)에 의해서 구동된다. 롤러(33)의 양측 단부에는 앤드캡(35)이 설치되어 이물질이 브러시모터(32)로 이동하는 것을 방지한다. 브러시(34)는 탄성 재질로 형성되며 롤러(33)에 심어져 있는 구조로, 청소 로봇(1)이 주행하는 동안 브러시(34)는 롤러(33)와 함께 구동하면서 바닥에 쌓인 먼지 또는 이물질을 휘젓게 된다.
사이드 브러시부(40)는 본체(10)의 전면부 양측에 일정 간격을 두고 설치되어 메인 브러시부(30)가 쓸지 못하는 바닥 면의 먼지를 흡입구(11)측으로 쓸어 주도록 바닥에 대해 수평면으로 회전하는 브러시(41)를 포함한다.
전원부(50)는 구동유닛(100)의 제1구동모터(150, 도 3 참조) 및 제2구동모터(160, 도 3 참조)와, 메인 브러시부(30)를 회전시키는 브러시 모터(32) 및 그 외 본체(10)를 구동시키기 위한 각 구동부와 전기적으로 연결되어 구동 전원을 공급하는 배터리를 포함한다. 배터리는 재충전이 가능한 2차 배터리로 마련되며, 본체(10)가 청소 작업을 완료하고 도킹스테이션(미도시)에 결합된 경우 도킹스테이션(미도시)으로부터 전력을 공급받아 충전된다.
또한, 본체(10)의 전방에는 청소 로봇(1)이 이동하는 바닥 면의 상태에 따라 회전하는 각도가 변화하는 캐스터 휠(60)이 설치된다. 캐스터 휠(60)은 청소 로봇(1)의 자세 안정 및 추락 방지 등에 활용되어 청소 로봇(1)을 지지하며, 롤러나 캐스터 형상의 휠로 구성된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 캐스터 휠(60)을 본체(10)의 전방에 설치한 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본체(10)의 후방에 설치하거나 또는 본체(10)의 전방과 후방에 모두 설치하여도 본 발명과 동일한 목적 및 효과를 달성할 수 있다.
구동유닛(100)은 본체(10)의 중앙부 양측에 각각 마련되어 본체(10)가 청소를 수행하는 과정에서 전진, 후진 및 회전주행 등의 이동 동작이 가능하도록 한다.
양 구동유닛(100)은 후술하는 제어부(220, 도 8 참조)의 명령에 따라 전진 또는 후진 방향으로 각각 회전하여 청소 로봇(1)이 전진 또는 후진하거나 회전할 수 있도록 한다. 예를 들면 양 구동유닛(100)을 전진 또는 후진 방향으로 회전시켜 청소 로봇(1)이 전진 또는 후진 주행하도록 한다. 또한 좌측 구동유닛(100)를 후진 방향으로 회전시키는 동안 우측 구동유닛(100)를 전진 방향으로 회전시켜 청소 로봇(1)이 전방을 기준으로 좌측 방향으로 회전하도록 하고, 우측 구동유닛(100)를 후진 방향으로 회전시키는 동안 좌측 구동유닛(100)를 전진 방향으로 회전시켜 청소 로봇(1)이 전방을 기준으로 우측 방향으로 회전하도록 한다.
이하에서는 본체(10)가 전진하는 방향을 기준으로 우측에 위치한 구동유닛(100)을 예로 들어 설명하며, 이하에서 설명되는 내용은 특별한 언급이 없는 한 본체(10)가 전진하는 방향을 기준으로 좌측에 위치한 구동유닛(100)에도 동일하게 적용된다. 구동유닛(100)에 대해서는 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
또한, 본체(10)에는 사용자의 모션 명령에 따라 구동하는 구동유닛(100)의 움직임량을 측정하는 엔코더(211)와, 청소 로봇(1)의 실제 움직임량을 측정하는 위치센서(212) 및 기울기센서(213)가 설치된다. 엔코더(211)와 위치센서(212) 및 기울기센서(213)에 대해서는 도 8을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
이외에도, 본체(10)에는 장애물을 검출할 수 있는 접촉센서와 근접센서 등이 설치될 수 있다. 예를 들면 본체(10)의 전방에 설치되는 범퍼(미도시)는 벽 등의 장애물을 검출하는데 사용될 수 있고, 본체(10)의 바닥에 설치되는 적외선 센서(또는 초음파 센서)는 계단 등의 장애물을 검출하는데 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 구동유닛을 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 구동유닛의 분리 사시도이며, 도 5는 도 3에서 휠 구동부를 발췌하여 도시한 사시도이고, 도 6은 도 3에서 휠 프레임 구동부를 발췌하여 도시한 사시도이다.
도 3 내지 도 6에서, 구동유닛(100)은 하우징(110)과, 본체(10)를 구동하는 구동 휠(120)과, 구동 휠(120)을 회전 가능하게 지지하는 휠 프레임(130)과, 휠 프레임(130)을 가압하는 탄성부재(140)와, 구동 휠(120)을 회전시키기 위한 구동력을 생성하는 제1구동모터(150)와, 휠 프레임(130)을 회전시키기 위한 구동력을 생성하는 제2구동모터(160)를 포함한다.
하우징(110)은 하우징 몸체(111)와, 하우징 몸체(111)의 일측에 결합되는 하우징 커버(112)와, 하우징 몸체(111)와 하우징 커버(112)에 의해 형성되는 수용부(113)와, 휠 프레임(130)을 회전 가능하게 지지하는 지지돌기(114)와, 탄성부재(140)의 일단을 지지하는 제1지지리브(116)와, 홀더(138)의 회전을 제한하는 스토퍼(118, 도 7a 참조)를 포함하여 구성된다.
하우징(110)의 하부는 구동 휠(120) 및 휠 프레임(130)이 청소 공간 상의 바닥면의 종류 및 상태에 따라 상,하 방향으로 이동할 수 있도록 그 하부가 개방된다.
수용부(113)에는 구동 휠(120), 휠 프레임(130), 탄성부재(140), 제1구동모터(150)와 제2구동모터(160) 등이 수용된다.
지지돌기(114)는 하우징 커버(112)의 내면으로부터 수용부(113) 측으로 돌출된다. 휠 프레임(130)이 지지돌기(114)를 중심으로 회전할 수 있도록, 지지돌기(114)의 중심에는 휠 프레임(130)의 제1회전축(132a)을 수용하는 수용홀(114a)이 마련된다.
제1지지리브(116)는 하우징 몸체(111)의 내면으로부터 수용부(112) 측으로 돌출되어 탄성부재(140)의 일단을 지지한다.
스토퍼(118)는 하우징 몸체(111)의 내면에 형성되어 홀더(138)의 회전을 제한한다.
구동 휠(120)은 본체(10)의 주행이 가능하도록 청소 공간 상의 바닥 면과 직접 접촉하는 휠(122)과, 휠(122)을 구동하여 회전시킬 수 있도록 휠(122)에 고정된 구동축(124)을 포함한다. 구동축(124)은 휠 프레임(130)을 관통하여 휠 프레임(130)에 회전 가능하게 결합된다. 구동축(124)에는 제1동력전달기어들(136) 중 구동축 기어(136b)가 고정된다. 구동축(124)은 구동 휠(120)의 회전 중심(C2, 도 7a 참조)을 형성한다.
휠 프레임(130)은 서로 결합하여 기어 수용부(131)를 형성하는 제1프레임(130a) 및 제2프레임(130b)과, 제1프레임(130a) 및 제2프레임(130b)의 외면으로부터 각각 돌출되는 프레임 회전축(132)과, 기어 수용부(131)에 수용되어 제1구동모터(150)의 구동력을 구동 휠(120)로 전달하는 제1동력전달기어들(136)을 포함한다.
제1프레임(130a)에는 구동축(124)이 관통하여 기어 수용부(131)에 수용될 수 있도록 제1관통홀(133)이 마련되고, 제2프레임(130b)의 내면에는 기어 수용부(131)에 수용된 구동축(124)의 단부에 결합되어 구동축(124)을 회전 가능하게 지지하는 베어링(137a)을 수용하기 위한 지지홀(134)이 마련된다. 제1관통홀(133) 및 지지홀(134)에는 구동축(124)을 회전 가능하게 지지하는 베어링들(137a)이 삽입될 수 있다. 제2프레임(130b)에는 제1구동모터(150)의 모터축(152)이 관통하여 기어 수용부(131)에 수용될 수 있도록 제2관통홀(135)이 마련된다.
프레임 회전축(132)은 제1프레임(130a)의 외면으로부터 돌출되는 제1회전축(132a)과, 제2프레임(130b)의 외면으로부터 제1회전축(132a)과 반대되는 방향으로 돌출되는 제2회전축(132b)을 포함한다. 제1회전축(132a)과 제2회전축(132b)은 서로 동축 상에 배치된다. 제1회전축(132a)은 지지돌기(114)의 수용홀(114a)에 회전 가능하게 수용된다. 제2회전축(132b)은 제1구동모터(150)의 모터 하우징(151)으로부터 돌출되는 지지축(151a)을 수용하며, 제2회전축(132b)과 지지축(151a) 사이에는 제2회전축(132b)을 회전 가능하게 지지하는 베어링들(137b)이 삽입될 수 있다.
제1동력전달기어들(136)은 제1구동모터(150)의 모터축(152)과 맞물리는 모터축 기어(136a)와, 구동 휠(120)의 구동축(124)에 고정되는 구동축 기어(136b)와, 모터축 기어(136a)와 구동축 기어(136b)를 연결하는 복수의 연결기어들(136c)을 포함한다. 모터축(152)의 회전 속도는 제1동력전달기어들(136)을 거치면서 감속된다.
또한, 휠 프레임(130)은 제1지지리브(116)와 함께 탄성부재(140)를 지지하는 홀더(138)와, 제1프레임(130a) 및 제2프레임(130b)의 외면으로부터 돌출되어 홀더(138)를 지지하는 제2지지리브(139a)와, 홀더(138)의 회전을 가이드하는 가이드홀(139b)을 포함한다.
홀더(138)는 가이드홀(139b)에 회전 가능하게 결합되는 회전부(138a)와, 회전부(138a)에서 회전부(138a)의 반경 방향으로 돌출되어 탄성부재(140)를 지지하는 지지부(138b)와, 휠 프레임(130)의 내측에 수용되어 회전부(138a)의 이탈을 방지하는 이탈방지부(138c)를 포함한다.
지지부(138b)는 탄성부재(140)가 인장되는 범위 내에서 탄성부재(140)에 의해 가압되고, 탄성부재(140)에 의해 가압된 지지부(138b)는 제2지지리브(139a)와 접촉한 상태로 제2지지리브(139a)를 가압함으로써 휠 프레임(130)을 회전시킨다. 즉, 탄성부재(140)의 인장력은 홀더(138)의 지지부(138b), 휠 프레임(130)의 제2지지리브(139a)를 통해 휠 프레임(130)에 전달되어 휠 프레임(130)을 회전시킨다. 이와 반대로 본체(10)가 주행하는 과정에서 구동 휠(120)을 통해 전달되는 충격은 휠 프레임(130), 휠 프레임(130)의 제2지지리브(139a), 홀더(138)의 지지부(138b)를 통해 탄성부재(140)에 전달되어 완충된다.
제2프레임(130b)의 외면에는 구동기어(182)가 마련된다. 구동기어(182)는 제2프레임(130b)의 외면으로부터 돌출되며, 제2프레임(130b)과 일체로 형성될 수 있다. 제2구동모터(160)에서 생성된 구동력은 제2동력전달기어들(184) 및 구동기어(182)를 통해 휠 프레임(130)을 회전시킨다.
탄성부재(140)는 압축코일스프링으로 구성되고, 하우징(110)의 제1지지리브(116)와 홀더(138)의 지지부(138b) 사이에 배치되어, 휠 프레임(130)을 일 방향으로 가압한다.
탄성부재(140)는 제1지지리브(116)에 지지, 고정되는 고정단(142)과, 지지부(138b)에 지지, 고정되어 홀더(138)를 가압하는 가압단(144)을 포함한다.
탄성부재(140)는 휠 프레임(130)의 회전 중심(C1)을 지나는 수직선(L)을 기준으로 구동 휠(120)과 서로 반대되는 위치에 배치되고, 구동 휠(120) 보다 휠 프레임(130)의 회전 중심(C1)에 더 가깝게 배치된다(도 7a 내지 7b 참조).
탄성부재(140)는 원래의 길이보다 압축된 상태로 배치되어 지지부(138b)의 일단이 형성하는 궤적(T)의 접선 방향으로 홀더(138)를 가압하며, 탄성부재(140)에 의해 홀더(138)에 가해지는 가압력은 제2지지리브(139a) 및 휠 프레임(130)을 통해 바닥면과 접촉하는 구동 휠(120)로 전달된다.
제1구동모터(150)는 하우징(110)의 내측에 수용 고정되는 모터 하우징(151)과, 모터 하우징(151)으로부터 돌출되는 지지축(151a)을 포함한다. 지지축(151a)은 제2회전축(132b)에 수용된다.
제1구동모터(150)의 모터축(152)은 제2프레임(130b)에 형성된 제2관통홀(135)을 통해 기어 수용부(131)에 수용되고, 모터축(152)에는 모터축 기어(136a)가 맞물린다. 제1구동모터(150)의 구동력은 모터축(152), 모터축 기어(136a), 복수의 연결기어들(136c), 구동축 기어(136b)를 통해 구동축(124)에 전달되어 휠(122)을 회전시킨다.
제2구동모터(160)는 하우징(110)의 내측에 수용 고정되는 모터 하우징(161)과, 모터축(162)을 포함한다. 제2구동모터(160)의 모터축(162)은 제1구동모터(150)의 모터축(152)와 나란하게 배치된다.
모터축(162)에는 모터축 기어(184a)가 맞물린다. 제2구동모터(160)의 구동력은 모터축(162), 모터축 기어(184a), 복수의 연결기어들(184c), 틸트기어(184b)를 통해 구동기어(182)에 전달되어 휠 프레임(130)을 회전시킨다.
도 5에서, 휠 구동부(170)는 제1구동모터(150)와 제1동력전달기어들(136)로 구성된다. 제1구동모터(150)의 구동력은 제1동력전달기어들(136)을 통해 구동 휠(120)을 구동한다.
도 6에서, 휠 프레임 구동부(180)는 제2구동모터(160)와 구동기어(182)와 제2구동모터(160) 및 구동기어(182) 사이에 배치되는 제2동력전달기어들(184)로 구성된다. 제2동력전달기어들(184)은 제2구동모터(160)의 모터축(162)에 고정되는 모터축 기어(184a)와, 구동기어(182)와 맞물리는 틸트기어(184b)와, 모터축 기어(184a)와 틸트기어(184b)를 연결하는 복수의 연결기어들(184c)을 포함한다. 제2동력전달기어들(184)은 하우징 몸체(111)에 고정되는 지지프레임(188)에 회전 가능하게 지지된다. 모터축(162)의 회전 속도는 제2동력전달기어들(184)을 거치면서 감속된다.
이상에서는 제1구동모터(150)와 구동 휠(120) 및 제2구동모터(160)와 휠 프레임(130) 사이의 동력 전달이 제1동력전달기어들(136) 및 제2동력전달기어들(184)에 의해 구현되는 실시예를 설명하였으나, 동력전달벨트를 이용하여 동력 전달을 구현하는 것도 가능하다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇의 정상 주행 상태에서 구동 휠 및 휠 프레임의 이동 범위를 도시한 도면이고, 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇의 스턱 상태에서 구동 휠 및 휠 프레임의 이동 범위를 도시한 도면이다.
도 7a에서, 청소 로봇(1)이 정상 주행하는 상태에서, 휠 프레임(130)은 제1위치(P1)와 제3위치(P3) 사이에서 회전하고, 구동 휠(120)은 기준 위치(R)와 제1하강위치(D1) 사이에서 움직인다. 탄성부재(140)의 인장력에 의한 휠 프레임(130)의 최대 회전위치는 제3위치(P3)가 되고, 이때 구동 휠(120)의 최대 하강위치는 제1하강위치(D1)가 된다.
도 7b에서, 청소 로봇(1)이 스턱 상태에 있는 경우, 휠 프레임(130)은 제3위치(P3)와 제2위치(P2) 사이에서 회전하고, 구동 휠(120)은 제1하강위치(D1)와 제2하강위치(D2) 사이에서 움직인다. 제2구동모터(160)의 구동력에 의한 휠 프레임(130)의 최대 회전위치는 제2위치(P2)가 되고, 이 때 구동 휠(120)의 최대 하강위치는 제2하강위치(D2)가 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇에서 스턱 상태를 판단하고 스턱 상태를 탈출하기 위한 제어 블록도이다.
도 8에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇(1)은 사용자로부터 모션 명령을 입력받는 입력부(200)와, 청소 로봇(1)이 주행하는 청소 영역에 대한 각종 정보를 검출하는 센서부(210)와, 입력부(200)의 모션 명령 및 센서부(210)의 센서 정보에 따라 청소 로봇(1)의 주행 상태(스턱 상태)를 판단하여 제1구동모터(150) 및 제2구동모터(160)를 제어하는 제어부(220)를 포함한다.
입력부(200)는 사용자로부터 청소 로봇(1)의 모션 명령 또는 청소 명령을 입력받고, 입력된 정보를 제어부(220)에 전달하도록 본체(10)의 상부 또는 리모컨(미도시)에 다수의 버튼을 포함한다.
센서부(210)는 사용자의 모션 명령에 따라 회전하는 제1구동모터(150)의 이동량을 측정하는 엔코더(211)와, 청소 로봇(1)이 실제 움직인 거리를 측정하는 위치센서(212)와, 청소 로봇(1)이 실제 움직인 각도(방향)를 측정하는 기울기센서(213)와, 제2구동모터(160)에 흐르는 전류를 측정하는 전류센서(214)를 포함한다.
엔코더(211)는 제1구동모터(150)에 부착되어 청소 로봇(1)의 모션 명령에 의해 생성된 이동량을 측정하기 위한 것으로, 청소 로봇(1)의 모션 명령으로부터 역산한 이동량을 사용하는 경우 대체 가능하다.
또한, 엔코더(211)는 청소 로봇(1)의 의도된 움직임으로 인한 위치 변화량을 생성하기 위한 것으로, 청소 로봇(1)의 의도된 움직임을 계산한다. 이 과정에서 청소 로봇(1)의 모션 명령에 의한 청소 로봇(1)의 거리 변화량 및 각도 변화량은 시스템 지연 보상을 위해 로우 패스 필터(Low-pass filtering;이하, 'LPF'라 한다)을 거치게 되며, 엔코더(211)로부터 얻어진 거리 변화량 및 각도 변화량은 노이즈 제거를 위한 LPF을 거친다. 이렇게 얻어진 청소 로봇(1)의 거리 변화량 및 각도 변화량에서 엔코더(211) 정보로부터 얻은 값을 우선하되, 모션 명령으로부터 얻어진 청소 로봇(1)의 거리 변화량 및 각도 변화량이 엔코더(211)로부터 얻은 경우와 크게 달라질 경우 모션 명령으로부터 얻어진 청소 로봇(1)의 거리 변화량, 각도 변화량을 사용하는 방법으로 청소 로봇(1)의 상위 모션 명령으로부터 발생되어야 할 청소 로봇(1)의 거리 변화량 및 각도 변화량을 생성해 낸다.
이러한 방식을 취하는 이유는 청소 로봇(1)의 상위 모션 명령에 의해 의도된 운동 변화량으로는 실제 움직임으로 나타난 정확한 정보를 얻기 위해 엔코더(211) 정보로부터 얻은 것을 신뢰하되, 휠 끼임 등으로 움직임이 제한된 경우에도 모션 명령으로부터 계산된 청소 로봇(1)의 거리 변화량 및 각도 변화량을 사용하여 의도되었던 움직임에 의한 값을 보상해주기 위한 것이다.
위치센서(212)는 청소 로봇(1)의 실제 움직임량을 측정하기 위한 것으로, 옵티컬 플로우 센서의 경우에는 빛이 없는 상황이나 천장에 특징점이 거의 없는 경우에도 사용할 수 있다. 센서의 장착 위치로부터 옵티컬 플로우 센서로부터 읽어낸 위치 변화량을 청소 로봇(1)의 중심 좌표로 변환하여 사용한다. 이는 절대 위치를 알 수 있는 Localization 기법이나 SLAM(Simultaneous Localization and Mapping) 기법 등이 동작하는 경우에는 이들로부터 추정된 위치를 사용하는 경우도 포함할 수 있다. 이는 청소 로봇(1)의 실제 위치를 측정할 수 있는 기법으로부터 추정한 청소 로봇(1)의 실제 위치 계산값을 사용하기 위함이다. 이렇게 얻어진 값의 경우도 노이즈를 제거하기 위한 LPF을 거친다.
또한, 위치센서(212)는 청소 로봇(1)의 실제 움직임량을 측정할 수 있는 어떠한 위치에도 설치 가능하며, 하나 이상 설치할 수 있다.
기울기센서(213)는 청소 로봇(1)의 기울기를 측정할 수 있는 센서 모듈을 의미하는 것으로, 중력 방향을 이용해 직접적으로 기울기를 측정하는 자이로 센서뿐만 아니라 3축 가속도와 3축 각속도 센서를 센서 퓨전을 통해 청소 로봇(1)의 기울기를 얻는 경우 등까지 포함한다.
또한, 기울기센서(213)는 청소 로봇(1)의 기울기 값 및 기울기 변화량을 측정하여 스턱(Stuck) 가능성 검출 및 스턱(Stuck) 조건 생성. 롤(roll)/피치(pitch) 값을 측정할 수 있는 2축 기울기 센서를 사용할 수도 있다.
전류센서(214)는 전원 회로에 설치되어 제1구동모터(150) 및 제2구동모터(160)에 흐르는 부하(구체적으로, 전류 값)를 측정하여 제어부(220)에 전달한다.
제1구동모터(150) 및 제2구동모터(160)에는 청소 로봇(1)의 본체(10) 무게로 인하여 일정한 부하(전류)가 흐르고 있다.
그러나, 청소 로봇(1)의 배면이 문턱이나 장애물에 걸리게 되면, 청소 로봇(1)의 본체(10)가 들리면서 구동 휠(120)이 바닥 면에서 떨어지므로 제2구동모터(160)에 걸리는 본체(10)의 무게가 감소하여 제2구동모터(160)에 흐르는 전류가 감소한다.
따라서, 제어부(220)는 전류센서(214)에 의해 측정된 전류 값에 따라 청소 로봇(1)의 스턱 상태 즉, 청소 로봇(1)의 배면이 들린 상태를 검출할 수 있게 된다.
그리고, 제어부(220)는 청소 로봇(1)의 배면이 들린 스턱 상태를 탈출하기 위해 구동 휠(120)을 바닥 면으로 하강시키는데, 구동 휠(120)을 하강시킬 때에 구동 휠(120)과 바닥 면 사이의 접지력 즉, 바닥 면과의 마찰력이 확보될 때까지 제2구동모터(160)의 출력을 증가시켜 제2구동모터(160)에 흐르는 전류를 제어한다.
또한, 제어부(220)는 청소 로봇(1)의 제반 동작을 제어하는 것으로, 입력부(200)의 모션 명령에 따라 청소 로봇(1)이 주행하도록 제1구동모터(150) 를 제어한다.
또한, 제어부(220)는 입력부(200)의 모션 명령 및 센서부(210)의 센서 정보에 따라 청소 로봇(1)의 주행 불가능 상태(스턱 상태)를 판단하고, 청소 로봇(1)이 스턱 상태를 탈출할 수 있도록 제2구동모터(160)를 제어한다.
이를 위해 제어부(220)는 입력부(200)의 모션 명령에 따라 청소 로봇(1)이 이동할 거리의 변화량(H1)을 추정하는 제1거리 계산부(221)와, 엔코더(211)의 측정값에 따라 청소 로봇(1)이 이동한 거리의 변화량(H2)을 계산하는 제2거리 계산부(222)와, 위치센서(212)의 센서 정보에 따라 청소 로봇(1)이 이동한 거리의 변화량(H3)을 계산하는 제3거리 계산부(223)와, 엔코더(211)의 측정값에 따라 청소 로봇(1)이 이동한 각도의 변화량(G1)을 계산하는 제1각도 계산부(224)와, 기울기센서(213)의 센서 정보에 따라 청소 로봇(1)이 이동한 각도의 변화량(G2)을 계산하는 제2각도 계산부(225)와, 제1 내지 제3거리 계산부(221, 222, 223)에 의해 계산된 거리 변화량(H1, H2, H3)에 따라 청소 로봇(1)의 주행 불가능 상태를 검출하는 제1스턱 후보 검출부(226)와, 제1 및 제2각도 계산부(224, 225)에 의해 계산된 각도 변화량(G1, G2)에 따라 청소 로봇(1)의 주행 불가능 상태를 검출하는 제2스턱 후보 검출부(227)와, 제1 및 제2스턱 후보 검출부(226, 227)에 의해 검출된 스턱 후보를 이용하여 청소 로봇(1)의 스턱 상태를 판단하는 스턱 판단부(228)와, 청소 로봇(1)의 스턱 상태를 탈출하기 위해 전류센서(214)에 의해 측정된 전류 값을 이용하여 제2구동모터(160)에 공급되는 전류를 제어하는 전류 제어부(229)를 포함하여 구성된다.
스턱 판단부(228)는 청소 로봇(1)의 스턱 상태를 판단한 후에 전류센서(214)를 통해 휠 프레임(130)을 구동시키는 제2구동모터(160)에 흐르는 전류를 측정하여 구동 휠(120)의 구속 상태를 검출한다.
청소부(230)는 제어부(220)의 구동 명령에 따라 청소 로봇(1)이 주행하는 청소 영역의 바닥으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입하여 청소 작업을 수행하도록 메인 및 사이드 브러시를 구동시킨다.
저장부(240)는 청소 로봇(1)의 청소 명령에 따라 미리 설정된 주행 패턴 및 주행 경로와, 청소 로봇(1)의 주행 과정에서 검출된 센서 정보 등을 저장한다.
또한, 저장부(240)는 청소 영역의 맵 정보를 저장하는 것도 가능하다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇이 정상 주행하는 상태를 도시한 도면이고, 도 10은 도 9의 측면도이다.
도 9 및 도 10에서, 청소 로봇(1)이 정상 주행할 때, 휠 프레임(130)은 탄성부재(140)에 의해 가압되거나 탄성부재(140)를 가압하면서 제1위치(P1)와 제3위치(P3) 사이에서 회전하고, 휠 프레임(130)의 회전에 따라 구동 휠(120)은 기준 위치(R)와 제1하강위치(D1) 사이에서 움직인다.
청소 로봇(1)이 정상 주행하기 위해 필요한 구동 휠(120)과 바닥 면 사이의 접지력은 탄성부재(140)의 가압력에 의한 휠 프레임(130)의 회전에 의해 확보되므로, 제어부(220)는 제2구동모터(160)를 동작시키지 않는다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇이 '들림' 현상에 의한 스턱 상태(양쪽 구동 휠이 모두 들려 주행이 불가능한 상태)를 탈출하는 과정을 도시한 도면이고, 도 12a 내지 도 12c는 각각 도 11a 내지 도 11c의 측면도이다.
도 11a 내지 도 11c과, 도 12a 내지 도 12c에서, 청소 로봇(1)이 장애물(W1)을 올라타는 과정에서 청소 로봇(1)의 배면과 장애물(W1) 사이의 거리(d1)가 탄성부재(140)의 가압력에 의해 구동 휠(120)이 하강할 수 있는 최대 하강길이(l1, 청소 로봇(1)의 배면과 제1하강위치(D1) 사이의 길이)보다 크면, 양쪽 구동 휠(120)이 모두 들려('들림') 주행이 불가능한 스턱 상태가 된다. 양쪽 구동 휠(120)의 홀더(138)는 스토퍼(118)와 접촉하여 회전이 제한되고, 탄성부재(140)는 추가적으로 휠 프레임(130)을 가압할 수 없는 상태이다.
청소 로봇(1)이 스턱 상태라고 판단되는 경우, 제어부(220)는 양쪽 구동유닛(100)의 제2구동모터(160)의 출력을 증가시킨다. 출력이 증가된 제2구동모터(160)의 구동력은 제2동력전달기어들(184) 및 구동기어(182)를 통해 휠 프레임(130)으로 전달되어 휠 프레임(130)을 회전시킨다. 휠 프레임(130)의 회전에 따라 구동 휠(120)은 장애물(W1)의 바닥 면을 향하여 하강하게 된다. 이때, 휠 프레임(130)은 제3위치(P3)에서 제2위치(P2)까지 회전할 수 있고, 구동 휠(120)은 제1하강위치(D1)에서 제2하강위치(D2)까지 하강할 수 있다.
제어부(220)는 구동 휠(120)이 장애물(W1)의 바닥 면과 접지하여 스턱 상태를 탈출할 수 있을 정도로 제2구동모터(160)에 흐르는 전류가 증가하면, 제2구동모터(160)를 정지시킨다.
이후, 청소 로봇(1)은 스턱 상태를 탈출하여 장애물(W1)을 벗어난 뒤, 정상 주행 상태로 다시 돌아가 청소 성능을 회복하도록 제어된다.
제2구동모터(160)가 항상 탄성부재(140)의 가압력이 휠 프레임(130)에 작용하지 않는 상태에서 탄성부재(140)와 독립적으로 작동하는 것은 아니다. 예를 들어 바닥 면의 재질에 따라 탄성부재(140)의 가압력만으로는 구동 휠(120)과 바닥면 사이의 충분한 접지력을 얻을 수 없는 경우가 있을 수 있다. 이 경우 제어부(220)는 제2구동모터(160)의 출력을 증가시켜 구동 휠(120)과 바닥 면 사이의 접지력이 커지도록 함으로써 청소 로봇(1)의 주행 성능을 회복하도록 제어한다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇이 '들림' 현상에 의한 스턱 상태(한쪽 구동 휠이 들려 주행이 불가능한 상태)를 탈출하는 과정을 도시한 도면이고, 도 14a 내지 도 14c는 각각 도 13a 내지 도 13c의 측면도이다.
도 13a 내지 도 13c과, 도 14a 내지 도 14c에서, 청소 로봇(1)이 굴곡이 심한 바닥 면(W2)을 주행하는 과정에서 청소 로봇(1)의 밑면과 바닥 면(W2) 사이의 거리(d2)가 탄성부재(140)의 가압력에 의해 구동 휠(120)이 하강할 수 있는 최대 하강길이(l1, 청소 로봇(1)의 배면과 제1하강위치(D1) 사이의 길이)보다 큰 경우, 한쪽 구동 휠(120)이 들려('들림') 주행이 불가능한 스턱 상태가 된다. 한쪽 구동 휠(120)의 홀더(138)는 스토퍼(118)와 접촉하여 회전이 제한되고, 탄성부재(140)는 추가적으로 휠 프레임(130)을 가압할 수 없는 상태이다.
청소 로봇(1)이 스턱 상태라고 판단되는 경우, 제어부(220)는 구동 휠(120)이 들려 있는 쪽의 구동유닛(100)의 제2구동모터(160)의 출력을 증가시킨다. 출력이 증가된 제2구동모터(160)의 구동력은 제2동력전달기어들(184) 및 구동기어(182)를 통해 휠 프레임(130)으로 전달되어 휠 프레임(130)을 회전시킨다. 휠 프레임(130)의 회전에 따라 구동 휠(120)은 바닥 면(W2)을 향하여 하강하게 된다. 이때, 휠 프레임(130)은 제3위치(P3)에서 제2위치(P2) 까지 회전할 수 있고, 구동 휠(120)은 제1하강위치(D1)에서 제2하강위치(D2)까지 하강할 수 있다.
제어부(220)는 구동 휠(120)이 바닥 면(22)과 접지하여 스턱 상태를 탈출할 수 있을 정도로 제2구동모터(160)에 흐르는 전류가 증가하면 제2구동모터(160)를 정지시킨다.
이후, 청소 로봇(1)은 스턱 상태를 탈출하여 바닥 면(W2)을 벗어난 뒤, 정상 주행 상태로 다시 돌아가 청소 성능을 회복하도록 제어된다.
도 15a 내지 도 15c는 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇이 '끼임' 현상에 의한 스턱 상태(청소 로봇의 전면이 끼여 주행이 불가능한 상태)를 탈출하는 과정을 도시한 도면이다.
도 15a 내지 도 15c에서, 청소 로봇(1)이 장애물(W3)의 좁은 틈으로 진입하면, 청소 로봇(1)의 전면 상부가 끼이게 되어('상부 끼임') 주행이 불가능한 스턱 상태가 된다. '상부 끼임'에 의한 스턱 상태에서 양쪽의 구동 휠(120) 및 제1구동모터(150)는 구속 상태가 된다. 즉, '상부 끼임' 상태는 탄성부재(140)의 의한 탄성력 만으로는 양쪽의 구동유닛(100)의 구동 휠(120)이 구동력을 회복할 수 없는 상태이다.
양쪽의 구동유닛(100)의 구동 휠(120)이 모두 회전하지 못하기 때문에 양쪽의 구동유닛(100)의 제1구동모터(150)에 모두 과전류가 흐르게 되고, 제어부(220)는 이를 전류센서(214)에 의해 감지하게 되어 '상부 끼임'에 의한 스턱 상태로 판단하게 된다.
청소 로봇(1)이 '상부 끼임'에 의한 스턱 상태라고 판단되는 경우, 제어부(220)는 양쪽 구동유닛(100)의 제2구동모터(160)를 구동시킨다. 제2구동모터(160)의 구동력은 제2동력전달기어들(184) 및 구동기어(182)를 통해 휠 프레임(130)으로 전달되어 휠 프레임(130)을 회전시킨다. 휠 프레임(130)의 회전에 따라 구동 휠(120)은 하강하게 되고, 상대적으로 청소 로봇(1)의 전고(H1)는 낮아지게 된다.
제어부(220)는 구동 휠(120)이 스턱 상태를 탈출할 수 있을 정도로 구동력을 회복하면 제2구동모터(160)를 정지시킨다.
이후, 청소 로봇(1)은 장애물(W3)로 진입한 방향과 반대되는 방향으로 주행하여 스턱 상태를 탈출하고 장애물(W3)을 벗어난 뒤, 정상 주행 상태로 다시 돌아가 청소 성능을 회복하도록 제어된다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇이 '끼임' 현상에 의한 스턱 상태(청소 로봇의 측면이 끼여 주행이 불가능한 상태)를 탈출하는 과정을 도시한 도면이다.
도 16a 및 도 16b에서, 청소 로봇(1)이 장애물(A4)의 좁은 틈으로 진입하면, 청소 로봇(1)의 측면이 끼이게 되어('측면 끼임') 주행이 불가능한 스턱 상태가 된다. '측면 끼임'에 의한 스턱 상태에서 끼인 쪽의 구동유닛(100)의 구동 휠(120) 및 제1구동모터(150)는 구속 상태가 된다. 즉, '측면 끼임' 상태는 탄성부재(140)의 의한 탄성력 만으로는 끼인 쪽의 구동유닛(100)의 구동 휠(120)이 구동력을 회복할 수 없는 상태이다.
끼인 쪽의 구동유닛(100)의 구동 휠(120)이 회전하지 못하기 때문에 끼인 쪽의 구동유닛(100)의 제1구동모터(150)에 과전류가 흐르게 되고, 제어부(220)는 이를 전류센서(214)에 의해 감지하게 되어 '측면 끼임'에 의한 스턱 상태로 판단하게 된다.
청소 로봇(1)이 '측면 끼임'에 의한 스턱 상태라고 판단되는 경우, 제어부(220)는 끼이지 않은 쪽의 구동유닛(100)의 제2구동모터(160)를 동작시킨다. 제2구동모터(160)의 구동력은 제2동력전달기어들(184) 및 구동기어(182)를 통해 휠 프레임(130)으로 전달되어 휠 프레임(130)을 회전시킨다. 휠 프레임(130)의 회전에 따라 구동 휠(120)은 하강하게 되고, 상대적으로 청소 로봇(1) 측면의 전고(H2)는 낮아지게 된다.
제어부(220)는 구동 휠(120)이 스턱 상태를 탈출할 수 있을 정도로 구동력을 회복하면 제2구동모터(160)를 정지시킨다.
이후, 청소 로봇(1)은 장애물(W4)로 진입한 방향과 반대되는 방향으로 주행하여 스턱 상태를 탈출하고 장애물(W4)을 벗어난 뒤, 정상 주행 상태로 다시 돌아가 청소 성능을 회복하도록 제어된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇 및 그 제어 방법의 동작과정 및 작용효과를 설명한다.
도 17a 및 도 17b는 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇의 주행 제어 방법을 도시한 동작 순서도이다.
도 17a 및 도 17b에서, 사용자가 입력부(200)를 통해 청소 로봇(1)의 모션 명령을 입력하면(300), 제어부(220)는 입력부(200)를 통해 입력되는 모션 명령을 수신하여 청소 로봇(1)이 이동할 거리의 변화량(S1)을 제1거리 계산부(221)를 통해 추정한다(302).
그리고, 제어부(220)는 모션 명령에 따라 청소 로봇(1)의 양쪽 구동유닛(100)의 제1구동모터(150)를 회전시켜 구동 휠(120)이 전진 또는 후진 방향(정방향 또는 역방향)으로 회전되도록 함으로써 청소 로봇(1)이 미리 설정된 주행 패턴(직각 주행 또는 랜덤 주행)으로 이동하면서 바닥 면을 주행할 수 있도록 한다.
이와 같이, 모션 명령에 따라 회전하는 제1구동모터(150)의 이동량(제1구동모터의 이동 거리 및 이동 각도)을 엔코더(211)에서 측정하여 제어부(220)에 전달한다(304).
이때에, 청소 로봇(1)이 실제 움직인 거리를 위치센서(212)에서 측정하여 제어부(220)에 전달하고(306), 청소 로봇(1)이 실제 움직인 각도(방향)을 기울기센서(213)에서 측정하여 제어부(220)에 전달한다(308).
따라서, 제어부(220)는 엔코더(211)의 측정값에 따라 청소 로봇(1)이 이동한 거리의 변화량(S2)을 제2거리 계산부(222)를 통해 계산하고(310), 위치센서(212)의 센서 정보에 따라 청소 로봇(1)이 이동한 거리의 변화량(S3)을 제3거리 계산부(223)를 통해 계산한다(312).
이에 따라, 제어부(220)는 제1 내지 제3거리 계산부(221, 222, 223)에 의해 계산된 거리 변화량(S1, S2, S3)에 따라 청소 로봇(1)의 주행 불가능 상태를 검출하는 제1스턱 후보를 제1스턱 후보 검출부(226)를 통해 검출한다(314).
제1스턱 후보는 청소 로봇(1)의 순간 이동량을 기반으로 하여 스턱 후보를 검출한다. 위치센서(212)의 센서 정보를 통해 계산된 거리 변화량(S3)과 엔코더(211) 측정값에 따라 계산된 거리 변화량(S2) 및 모션 명령에 따라 추정된 거리 변화량(S1)을 비교 분석하여 청소 로봇(1)이 주행 불가능한 상태인지를 검출한다.
이어서, 제어부(220)는 엔코더(211)의 측정값에 따라 청소 로봇(1)이 이동한 각도의 변화량(G1)을 제1각도 계산부(224)를 통해 계산하고(316), 기울기센서(213)의 센서 정보에 따라 청소 로봇(1)이 이동한 각도의 변화량(G2)을 제2각도 계산부(225)를 통해 계산한다(318).
이에 따라, 제어부(220)는 제1 및 제2각도 계산부(224, 225)에 의해 계산된 각도 변화량(G1, G2)에 따라 청소 로봇(1)의 주행 불가능 상태를 검출하는 제2스턱 후보를 제2스턱 후보 검출부(227)를 통해 검출한다(320).
제2스턱 후보는 청소 로봇(1)의 순간 각도차를 기반으로 하여 스턱 후보를 검출한다. 기울기센서(213)의 센서 정보를 통해 계산된 각도 변화량(G2)과 엔코더(211) 측정값에 따라 계산된 각도 변화량(G1)의 각도차가 임계값(Threshold)보다 큰가를 비교하여 청소 로봇(1)이 주행 불가능한 상태인지를 검출한다.
제1스턱 후보와 제2스턱 후보가 검출되면, 제어부(220)는 검출된 제1스턱 후보와 제2스턱 후보를 이용하여 청소 로봇(1)이 주행 불가능한 스턱 상태인지를 판단한다(322).
단계 322의 판단 결과, 청소 로봇(1)이 스턱 상태이면 제어부(220)는 제2구동모터(160)에 흐르는 전류를 전류센서(214)를 통해 측정하고(324), 전류센서(214)를 통해 측정된 전류 값에 따라 청소 로봇(1)이 '들림' 스턱 상태인지를 판단한다(326).
구동 휠(120)을 회전시키기 위해 구동력을 생성하는 제1구동모터(150)와, 휠 프레임(130)을 회전시키기 위해 구동력을 생성하는 제2구동모터(160)에는 청소 로봇(1)의 본체(10) 무게로 인하여 일정한 부하(전류)가 흐르고 있다.
청소 로봇(1)이 평평한 바닥 면을 정상 주행하는 경우에는 청소 로봇(1)의 본체(10) 무게로 인하여 구동 휠(120)이 내려오지 않고 주행한다. 정상 주행 시에 바닥 면과의 마찰력(F)은 아래의 [식 1]에 나타낸 바와 같이, 제2구동모터(160)에 흐르는 전류(A)와 비례한다.
[식 1]
F ∝ k *A
[식 1]에서, F는 구동 휠(120)이 바닥 면을 누르는 힘(마찰력)이고, k는 고정 상수이고, A는 제2구동모터(160)에 흐르는 전류 값이다.
그러나, 청소 로봇(1)의 배면이 문턱이나 장애물에 걸리게 되면, 청소 로봇(1)의 본체(10)가 들리면서 구동 휠(120)이 바닥 면에서 떨어지므로 제2구동모터(160)에 걸리는 본체(10)의 무게가 감소하여 제2구동모터(160)에 흐르는 전류가 감소한다.
따라서, 제어부(220)는 전류센서(214)에 의해 측정된 전류 값을 이용하여 청소 로봇(1)의 스턱 상태 즉, 청소 로봇(1)의 '들림' 스턱 상태를 검출할 수 있게 된다.
단계 326의 판단 결과, 청소 로봇(1)이 '들림' 스턱 상태이면 제어부(220)는 제2구동모터(160)에 흐르는 전류를 일정하게 유지하기 위해 제2구동모터(160)의 출력을 증가시킨다(328). 제2구동모터(160)의 출력을 증가시키면 제2구동모터(160)에 공급되는 전류를 제어하여 구동 휠(120)이 바닥 면으로 하강하도록 제어할 수 있게 된다.
구동 휠(120)이 하강하여 바닥 면과 닿기 시작하면, 제2구동모터(160)에 흐르는 전류가 증가하여 구동 휠(120)과 바닥 면 사이의 접지력을 확보할 수 있게 된다.
이와 같이, 제어부(220)는 청소 로봇(1)의 배면이 들린 스턱 상태에서 구동 휠(120)을 하강시킬 때에 구동 휠(120)과 바닥 면 사이의 접지력 즉, 바닥 면과의 마찰력이 확보될 때까지 제2구동모터(160)의 출력을 증가시켜 제2구동모터(160)에 흐르는 전류를 제어한다.
제2구동모터(160)의 출력 증가로 구동 휠(120)이 바닥 면과 접지하여 바닥 면과의 마찰력이 확보되면, 제어부(220)는 스턱 상태를 탈출할 수 있을 정도로 구동력이 회복되었다고 판단하여 스턱 탈출인가를 판단한다(330).
단계 330의 판단 결과, 청소 로봇(1)이 스턱 상태를 탈출하지 않으면 제어부(220)는 단계 328로 피드백하여 청소 로봇(1) 스턱 상태를 탈출할 때까지 제2구동모터(160)의 출력을 증가시킨다.
한편, 단계 330의 판단 결과, 청소 로봇(1)이 스턱 상태를 탈출하면 제어부(220)는 제2구동모터(160)를 정지시키고(332), 제1구동모터(150)를 구동하여 구동 휠(120)을 회전시키는 청소 로봇(1)의 정상 주행으로 복귀한다(334).
한편, 단계 326의 판단 결과, 청소 로봇(1)이 '들림' 스턱 상태가 아니면 제어부(220)는 제2구동모터(160)를 구동하여 청소 로봇(1)의 전고를 낮추어 스턱 상태를 탈출할 수 있도록 청소 로봇(1)이 진입한 반대 반향으로 주행한 후(340), 단계 330으로 진행하여 이후의 동작을 진행한다.
한편, 단계 322의 판단 결과, 청소 로봇(1)이 스턱 상태가 아니면 제어부(220)는 단계 334로 진행하여 제1구동모터(150)를 구동하여 구동 휠(120)을 회전시키는 청소 로봇(1)의 정상 주행을 계속한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 의한 청소 로봇이 스턱 상태를 탈출하는 주행 모션을 도시한 도면이다.
도 18에서 보듯이, 제2구동모터(160)의 전류 제어로 구동 휠(120)이 바닥 면과의 최적의 마찰력을 확보함으로써 청소 로봇(1)이 자연스러운 모션으로 장애물(W)을 탈출하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 장애물(W)을 탈출한 후에 구동 휠(120)이 정상 모드로 돌아가기 전까지 제2구동모터(160)에 흐르는 전류를 제어하여 덜컹거림 없이 안정적인 주행이 가능함을 알 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당 업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 청소 로봇 10 : 본체
20 : 커버 30, 40 : 브러시부
50 : 전원부 100 : 구동유닛
110 : 하우징 120 : 구동 휠
130 : 휠 프레임 140 : 탄성부재
150 : 제1구동모터 160 : 제2구동모터
200 : 입력부 210 : 센서부
214 : 전류센서 220 : 제어부
228 : 스턱 판단부 229 : 전류 제어부
230 : 청소부 240 : 저장부

Claims (30)

  1. 본체;
    상기 본체를 이동시키는 구동유닛;을 포함하고,
    상기 구동유닛은,
    구동휠;
    상기 구동 휠을 지지하고, 회전하여 상기 구동 휠의 위치를 변경시키는 휠 프레임;
    상기 구동 휠을 회전시키는 제1구동모터;
    상기 휠 프레임을 회전시키는 제2구동모터;
    상기 휠 프레임을 가압하는 탄성부재;를 포함하고,
    상기 탄성부재와 상기 제2구동모터는 상기 휠 프레임을 독립적으로 회전시키는 청소 로봇.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2구동모터에 흐르는 전류를 측정하는 전류센서를 더 포함하고,
    상기 전류센서;
    상기 휠 프레임의 회전 시에 상기 전류센서에 의해 측정된 전류 값을 이용하여 제2구동모터의 출력을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 청소 로봇.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1구동모터 및 상기 제2구동모터를 고정하는 하우징;
    상기 하우징과 상기 휠 프레임 사이에 배치되는 상기 탄성부재;를 더 포함하고,
    상기 휠 프레임은,
    상기 제2구동모터로부터 구동력을 전달받지 않는 구간에서 상기 탄성부재에 의해 가압되어 회전하는 청소 로봇.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 휠 프레임은,
    상기 제2구동모터로부터 구동력을 전달받아 상기 제1구동모터의 모터축을 중심으로 제1위치와 제2위치 사이에서 회전하는 청소 로봇.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 휠 프레임은,
    상기 제1위치와, 상기 제1위치와 상기 제2위치 사이의 제3위치 사이에서 상기 탄성부재에 의해 가압되어 회전하고,
    상기 제3위치와 상기 제2위치 사이에서 상기 제2구동모터로부터 구동력을 전달받아 회전하는 청소 로봇.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 구동유닛은,
    상기 휠 프레임의 내측에 수용되어 상기 제1구동모터의 구동력을 상기 구동 휠로 전달하는 적어도 하나의 제1동력전달기어;
    상기 제2구동모터와 상기 휠 프레임 사이에 배치되어 상기 제2구동모터의 구동력을 상기 휠 프레임으로 전달하는 적어도 하나의 제2동력전달기어;를 더 포함하는 청소 로봇.
  8. 본체와, 상기 본체를 이동시키는 구동유닛을 구비하는 청소 로봇에 있어서,
    상기 구동유닛은,
    구동 휠과, 상기 구동 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 프레임과, 상기 구동 휠을 회전시키기 위한 구동력을 발생하는 제1구동모터와, 상기 휠 프레임을 회전시키기 위한 구동력을 발생하는 제2구동모터와, 상기 휠 프레임을 가압하는 탄성부재를 포함하고, 상기 탄성부재와 상기 제2구동모터는 상기 휠 프레임을 독립적으로 회전시키며,
    상기 청소 로봇의 명령을 입력하는입력부;
    상기 입력된 명령에 따라 상기 청소 로봇이 주행할 때에 상기 제2구동모터에 흐르는 전류를 측정하는 전류센서;
    상기 전류센서에 의해 측정된 전류 값을 이용하여 상기 청소 로봇의 스턱 상태를 판단하고, 상기 청소 로봇이 스턱 상태라고 판단되면 상기 스턱 상태를 탈출하도록 상기 제2구동모터의 출력을 제어하는 제어부;를 포함하는 청소 로봇.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 휠 프레임의 회전 시에 상기 전류센서에 의해 측정된 전류 값을 이용하여 상기 제2구동모터의 출력을 제어하는 청소 로봇.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전류센서에 의해 측정된 전류 값이 일정 전류 값보다 감소하면, 상기 청소 로봇이 '들림' 스턱 상태라고 판단하는 청소 로봇.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 청소 로봇이 '들림' 스턱 상태라고 판단되면, 상기 제2구동모터의 출력을 증가시켜 상기 휠 프레임이 제3위치와 제2위치 사이에서 회전하도록 제어하는 청소 로봇.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 휠 프레임이 제3위치와 제2위치 사이에서 회전할 때, 상기 구동 휠의 위치가 제1하강위치와 제2하강위치 사이에서 변경하도록 제어하는 청소 로봇.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전류센서에 의해 측정된 전류 값이 일정 전류 값보다 증가하면, 상기 구동 휠이 상기 청소 로봇이 이동하는 공간의 바닥 면과 접지하였다고 판단하는 청소 로봇.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 구동 휠이 상기 청소 로봇이 이동하는 공간의 바닥 면과 접지하였다고 판단되면 상기 제2구동모터의 구동을 정지시키는 청소 로봇.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 입력된 명령에 따라 움직이는 상기 구동유닛의 움직임을 측정하는 엔코더;
    상기 청소 로봇의 움직임을 측정하는 위치센서;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 입력된 명령에 의한 위치값과, 상기 엔코더의 측정값에 따라 상기 청소 로봇이 이동한 위치를 계산한 위치값과, 상기 위치센서의 센서 정보에 따라 상기 청소 로봇이 이동한 위치값을 이용하여 상기 청소 로봇의 주행 상태를 판단하는 청소 로봇.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 엔코더는,
    상기 제1구동모터에 설치되어 상기 청소 로봇의 명령에 의해 생성된 상기 제1구동모터의 이동량을 측정하는 청소 로봇.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 위치센서는,
    상기 청소 로봇이 실제 움직인 거리를 측정하는 옵티컬 플로우 센서인 청소 로봇.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 청소 로봇의 기울기를 측정하는 기울기센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 엔코더의 측정값에 따라 상기 청소 로봇이 이동한 각도를 계산하고, 상기 기울기센서의 센서 정보에 따라 상기 청소 로봇이 이동한 각도를 측정하고, 상기 계산된 상기 청소 로봇의 각도와 상기 측정된 상기 청소 로봇의 각도를 이용하여 상기 청소 로봇의 주행 상태를 판단하는 청소 로봇.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 계산된 상기 청소 로봇의 위치 또는 각도와 상기 측정된 상기 청소 로봇의 위치 또는 각도 차이를 일정 시간 동안 검출하여 상기 청소 로봇의 주행이 불가능한 스턱 상태인지를 판단하는 청소 로봇.
  21. 본체와; 구동 휠과, 상기 구동 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 프레임과, 상기 구동 휠을 회전시키기 위한 구동력을 발생하는 제1구동모터와, 상기 휠 프레임을 회전시키기 위한 구동력을 발생하는 제2구동모터와, 상기 휠 프레임을 가압하는 탄성부재를 포함하고, 상기 탄성부재와 상기 제2구동모터는 상기 휠 프레임을 독립적으로 회전시키는 구동유닛;으로 이루어진 청소 로봇의 제어 방법에 있어서,
    입력된 명령에 따라 상기 청소 로봇이 주행할 때에 전류센서를 통해 상기 제2구동모터에 흐르는 전류를 측정하고;
    상기 측정된 전류 값을 이용하여 상기 청소 로봇이 스턱 상태인지를 판단하고;
    상기 청소 로봇이 스턱 상태라고 판단되면, 상기 제2구동모터의 출력을 증가시켜 상기 스턱 상태를 탈출하는 것;을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  22. ◈청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제21항에 있어서,
    상기 청소 로봇이 스턱 상태인지를 판단하는 것은,
    상기 제2구동모터에 흐르는 전류 값이 일정 전류 값보다 감소하면, 상기 청소 로봇이 '들림' 스턱 상태라고 판단하는 청소 로봇의 제어 방법.
  23. ◈청구항 23은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제22항에 있어서,
    상기 스턱 상태를 탈출하는 것은,
    상기 제2구동모터에 흐르는 전류 값이 상기 일정 전류 값이 될 때까지 상기 제2구동모터의 출력을 증가시켜 상기 구동 휠이 바닥 면으로 하강하도록 제어하는 청소 로봇의 제어 방법.
  24. ◈청구항 24은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제23항에 있어서,
    상기 제2구동모터에 흐르는 전류 값이 상기 일정 전류 값보다 증가하면, 상기 구동 휠이 상기 바닥 면과 접지하였다고 판단하고, 상기 제2구동모터의 구동을 정지시키는 것;을 더 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  25. ◈청구항 25은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제21항에 있어서,
    상기 입력된 명령에 따라 움직이는 상기 구동유닛의 움직임을 엔코더를 통해 측정하여 상기 청소 로봇이 이동한 위치 또는 각도를 계산하고;
    상기 청소 로봇의 움직임을 위치센서 및 기울기센서를 통해 측정하고;
    상기 계산된 상기 청소 로봇의 각도 또는 위치와, 상기 측정된 상기 청소 로봇의 각도 또는 위치를 이용하여 상기 청소 로봇의 주행 상태를 판단하는 것;을 더 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  26. ◈청구항 26은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제25항에 있어서,
    상기 청소 로봇의 주행 상태를 판단하는 것은,
    상기 계산된 상기 청소 로봇의 위치 또는 각도와 상기 측정된 상기 청소 로봇의 위치 또는 각도 차이를 일정 시간 동안 검출하여 상기 청소 로봇의 주행이 불가능한 스턱 상태인지를 판단하는 청소 로봇의 제어 방법.
  27. 청소 로봇에 장착되어 상기 청소 로봇의 구동 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 프레임에 있어서,
    상기 휠 프레임은,
    그 내측에 마련되는 기어 수용부;
    상기 기어 수용부에 수용되어 상기 구동 휠을 회전시키기 위한 제1구동모터의 구동력을 상기 구동 휠로 전달하는 제1동력전달기어들;
    상기 휠 프레임을 회전시키기 위한 제2구동모터의 구동력을 상기 휠 프레임으로 전달하는 제2동력전달기어들;
    상기 제2동력전달기어들을 회전 가능하게 지지하는 지지프레임;
    상기 제2동력전달기어들로부터 구동력을 전달받을 수 있도록 상기 휠 프레임의 외면에 마련되는 구동기어;를 포함하는 휠 프레임.
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. ◈청구항 30은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제27항에 있어서,
    상기 제2동력전달기어들은,
    상기 제2구동모터의 모터축과 맞물리는 모터축 기어와, 상기 구동기어와 맞물릴 수 있도록 배치되는 틸트기어와, 상기 모터축 기어와 상기 틸트기어 사이에 배치되어 동력을 전달하는 적어도 하나의 연결기어;를 더 포함하는 휠 프레임.
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