KR102613442B1 - 청소로봇 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

게시된 발명은 RF(Radio Frequency) 신호에 기초해 스테이션에 도킹 가능하도록 마련된 청소 로봇 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일 실시 예에 따른 청소 로봇은 스테이션에서 송출된 RF 신호를 수신하는 청소 로봇 안테나부 및 청소 로봇 안테나부에서 수신한 RF 신호를 신호 처리하여 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 값을 추출하고, 추출된 RSSI 값을 기초로 스테이션에 청소 로봇이 도킹되도록 청소 로봇의 주행을 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

청소로봇 및 그 제어 방법{CLENSING ROBOT AND CONTROLLING METHOD OF THE SAME}
청소 로봇 및 그 제어 방법에 관한 발명으로, 보다 상세하게 RF(Radio Frequency) 신호에 기초해 스테이션에 도킹되도록 마련된 청소 로봇 및 그 제어 방법에 관한 발명이다.
청소 로봇은 사용자의 조작 없이도 청소하고자 하는 영역을 스스로 주행하면서 바닥으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입하는 장치이다.
청소 로봇의 충전을 하기 위해서는 충전을 위한 스테이션을 찾아 도킹을 실시해야 한다. 스테이션의 위치를 정확히 인식하지 못하면 충전을 진행하지 못하며 이로 인해 청소 로봇의 동작이 멈추는 현상이 발생될 수 있다. 따라서 청소 로봇이 스테이션의 위치를 정확하게 찾아 도킹하는 기술에 대한 연구가 진행되고 있다.
현재 청소 로봇에 적용된 도킹 방식으로는 IR 센서 기반 도킹 방식, LIDAR 패턴인식 기반 도킹 방식, 이미지 센서 기반 도킹 방식 등이 있다. 이러한 도킹 방식들은 청소로봇이 스테이션으로부터 원거리에 위치해 있어 스테이션의 유도 신호를 인식할 수 없는 경우 청소 로봇의 정상적인 도킹이 불가능하다는 문제가 있다.
일 측면은 스테이션으로부터 발생된 RF 신호를 인식 가능하도록 마련된 청소 로봇 및 그 제어 방법을 제공하고자 한다.
일 측면에 따른 청소 로봇은 스테이션에서 송출된 RF 신호를 수신하는 청소 로봇 안테나부; 및 청소 로봇 안테나부에서 수신한 RF 신호를 신호 처리하여 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 값을 추출하고, 추출된 RSSI 값을 기초로 스테이션에 청소 로봇이 도킹되도록 청소 로봇의 주행을 제어하는 제어부;를 포함한다.
또한, 제어부는, 추출된 RSSI 값을 기초로 스테이션의 방향을 추정하고, 추정된 방향으로 청소 로봇의 주행을 제어할 수 있다.
또한, 청소 로봇 안테나부는, RF 신호가 수신되는 방향에 따라 RF 신호의 수신 세기가 다르게 측정되도록 마련된 지향성 안테나를 포함할 수 있다.
또한, 청소 영역에 대한 RSSI 값의 세기 및 방향 정보를 포함하는 맵 데이터가 저장된 메모리;를 더 포함할 수 있다.
또한, 제어부는, 메모리에 저장된 맵 데이터에 청소 로봇의 현재 위치에 대한 맵 데이터가 존재하면, 맵 데이터에 기초하여 스테이션의 방향을 추정하고, 청소 로봇의 현재 위치에 대한 맵 데이터가 존재하지 않으면, 추출된 RSSI 값을 기초로 스테이션의 방향을 추정할 수 있다.
또한, 회전 가능하도록 마련된 지지판;을 더 포함하고, 청소 로봇 안테나부는, 지지판에 고정되어 지지판과 함께 회전 가능하도록 마련된 것을 포함할 수 있다.
또한, 제어부는, 지지판의 회전 각도에 따른 RSSI 값을 추출하고, 추출된 RSSI 값을 기초로 가장 큰 RSSI 값이 추출된 방향으로 청소로봇의 주행을 제어할 수 있다.
또한, 청소 로봇 안테나부는, 복수 개의 안테나로 마련된 것을 포함할 수 있다.
또한, 제어부는, 복수 개의 안테나에서 수신한 RF 신호를 신호 처리하여 RSSI 값을 추출하고, 추출된 RSSI 값을 통합하여 새로운 RSSI 값을 추출하고, 새롭게 추출된 RSSI 값을 기초로 스테이션에 청소 로봇이 도킹되도록 청소 로봇의 주행을 제어할 수 있다.
또한, 제어부는, 복수 개의 안테나의 온 오프 상태를 순차적으로 제어할 수 있다.
또한, 제어부는, 청소 로봇이 제자리에서 회전되도록 제어하고, 청소 로봇의 회전 각도에 따른 RSSI 값을 추출하고, 추출된 RSSI 값을 기초로 가장 큰 RSSI 값이 추출되는 방향으로 청소 로봇의 주행을 제어할 수 있다.
또한, 스테이션은, RF 신호를 송출하는 스테이션 안테나부; 및 스테이션 안테나부에서 송출되는 RF 신호를 생성하는 스테이션 제어부;를 포함할 수 있다.
또한, 스테이션 안테나부는, 복수 개의 안테나로 마련된 것을 포함할 수 있다.
또한, 스테이션 제어부는, 청소 로봇과 스테이션의 거리가 가까워질수록 스테이션 안테나부에서 약한 RF 신호가 송출되도록 제어할 수 있다.
다음으로, 일 측면에 따른 청소 로봇의 제어 방법은 청소 로봇 안테나부가 스테이션으로부터 송출된 RF 신호를 수신하는 단계; 수신된 RF 신호를 신호 처리 하여 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 값을 추출하는 단계; 및 추출된 RSSI 값을 기초로 스테이션에 청소 로봇이 도킹되도록 청소 로봇이 주행하는 단계;를 포함한다.
또한, 추출된 RSSI 값을 기초로 스테이션에 청소 로봇이 도킹되도록 청소 로봇이 주행하는 단계는, 추출된 RSSI 값을 기초로 스테이션의 방향을 추정하고, 추정된 방향으로 청소 로봇이 주행하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 청소 로봇은, 청소 영역에 대한 RSSI 값의 세기 및 방향 정보를 포함하는 맵 데이터가 저장된 메모리를 더 포함하고, 추출된 RSSI 값을 기초로 스테이션에 청소 로봇이 도킹되도록 청소 로봇이 주행하는 단계는, 메모리에 저장된 맵 데이터에 청소 로봇의 현재 위치에 대한 맵 데이터가 존재하면, 맵 데이터에 기초하여 스테이션의 방향을 추정하고, 청소 로봇의 현재 위치에 대한 맵 데이터가 존재하지 않으면, 추출된 RSSI 값을 기초로 스테이션의 방향을 추정하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 청소 로봇은, 청소 로봇 안테나부가 고정되며, 회전 가능하도록 마련된 지지판;을 포함하고, 청소 로봇 안테나부가 스테이션으로부터 송출된 RF 신호를 수신하는 단계는, 상시 청소 로봇 안테나부가 지지판과 함께 회전하며 스테이션으로부터 송출된 RF 신호를 수신하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 수신된 RF 신호를 신호 처리 하여 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 값을 추출하는 단계는, 수신된 RF 신호를 신호 처리 하여 지지판의 회전 각도에 따른 RSSI 값을 추출하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 추출된 RSSI 값을 기초로 스테이션에 청소 로봇이 도킹되도록 청소 로봇이 주행하는 단계는, 추출된 RSSI 값을 기초로 가장 큰 RSSI 값이 추출된 방향으로 청소로봇이 주행하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 청소 로봇 안테나부는 복수 개의 안테나를 포함하고, 수신된 RF 신호를 신호 처리 하여 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 값을 추출하고, 추출된 RSSI 값을 기초로 스테이션에 청소 로봇이 도킹되도록 청소 로봇이 주행하는 단계는, 복수 개의 안테나에서 수신한 RF 신호를 신호 처리하여 RSSI 값을 추출하고, 추출된 RSSI 값을 통합하여 새로운 RSSI 값을 추출하고, 새롭게 추출된 RSSI 값을 기초로 스테이션에 청소 로봇이 도킹되도록 청소 로봇이 주행하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 청소 로봇 안테나부가 스테이션으로부터 송출된 RF 신호를 수신하는 단계는, 청소 로봇이 제자리에서 회전하며 청소 로봇 안테나부를 통해 스테이션으로부터 송출된 RF 신호를 수신하는 것을 포함하고, 추출된 RSSI 값을 기초로 스테이션에 청소 로봇이 도킹되도록 청소 로봇이 주행하는 단계는, 추출된 RSSI 값을 기초로 가장 큰 RSSI 값이 추출되는 방향을 스테이션의 방향으로 추정하고, 추정된 방향으로 청소 로봇이 주행하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 청소 로봇의 주행 경로 상에 장애물이 감지되면, 장애물이 감지된 지점에서 차 순위 RSSI 값이 추출된 방향으로 청소 로봇이 주행하는 것을 포함할 수 있다.
게시된 발명에 따른 청소 로봇 및 그 제어 방법에 따르면 RF 신호의 특성으로 인해 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
먼저 스테이션과 청소 로봇 사이에 장애물이 있는 경우에도 청소 로봇이 스테이션의 방향을 추정할 수 있다.
또한, 스테이션과 청소 로봇이 원거리에 위치하는 경우에도 청소 로봇이 스테이션의 방향을 추정할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 청소 로봇 도킹 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 RF 신호의 특성을 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 외관을 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 내부를 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 저면을 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 제어 구성도 이다.
도 7은 청소 로봇에서 청소 로봇 안테나부가 배치된 방식의 일 예를 도시한 도면이다.
도 8은 청소 로봇에서 청소 로봇 안테나부가 배치된 방식의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 9는 청소 로봇에서 청소 로봇 안테나부가 배치된 방식의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 10은 RSSI 방법의 개념도를 도시한 것이다.
도 11은 RSSI 핑거프린트 맵 방법의 개념도를 도시한 것이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 스테이션의 개념도 이다.
도 13은 다른 실시 예에 따른 청소 로봇의 스테이션의 개념도 이다.
도 14는 일 실시 예에 따른 스테이션의 제어 구성도 이다.
도 15는 RSSI 방법에 따른 청소 로봇의 제어 과정을 설명한 개념도 이다.
도 16은 RSSI 핑거프린트 맵을 사용한 경우 청소 로봇의 제어 과정을 설명한 개념도 이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시 예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시 예들 간에 중복되는 내용은 생략한다.
명세서에서 사용되는 "부, 모듈, 블록"이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시 예들에 따라 복수의 "부, 모듈, 블록"이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 "부, 모듈, 블록"이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시 예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 청소 로봇 도킹 시스템을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바를 참조하면 게시된 발명에 따른 청소 로봇 도킹 시스템은 청소 로봇(100)과, 스테이션(200)을 포함한다.
청소 로봇(100)은 스테이션(200)으로부터 RF 신호를 수신하고, 이를 신호 처리하여 스테이션(200)에 도킹 가능하도록 마련된다.
스테이션(200)은 RF 신호를 송출하여 청소 로봇(100)이 스테이션(200)에 도킹되도록 유도한다.
게시된 발명은 RF 신호의 특성을 활용하여 청소 로봇(100)과 스테이션(200) 사이에 장애물이 있는 경우에도 청소 로봇(100)이 스테이션(200)의 위치를 파악하도록 할 수 있으며, 기존 방식과 비교해 청소 로봇(100)이 스테이션(200)으로부터 원거리에 위치하는 경우에도 청소 로봇(100)에서 스테이션(200)의 위치 추정이 가능하도록 할 수 있다.
한편, RF 신호에 기반한 청소 로봇 도킹 시스템은 청소 로봇(100)이 스테이션(200)에 정확하게 정렬되도록 함과 동시에 장애물(O) 회피가 가능하도록 하기 위해 추가적인 유도 센서를 설치할 수 있다. 일 예로, 근거리 이동 로봇용 도킹 센서인 적외선 센서(IR 센서), 이미지 센서(image sensor), LiDAR 센서 등이 채용될 수 있다. 이러한 센서는 후술하는 장애물(O) 감지부의 구성요소로 채용될 수 있으며, 사용 가능한 센서들의 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 발명을 설명하기에 앞서 RF 신호의 특성에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 RF 신호의 특성을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바를 참조하면 RF 신호는 투과성과, 회절성과, 반사성을 가진다.
투과성은 물체를 통과할 수 있는 성질로, 청소 로봇(100)과 스테이션(200) 사이에 장애물(O)이 위치하는 경우라도 RF 신호의 투과성에 의해 장애물(O) 후면에서 RF 신호의 감지가 가능할 수 있다. 도 2의 S1은 RF 신호의 투과파를 나타낸 것이다.
회절성은 장애물(O)의 가장자리에서 RF 신호가 본래 진행하던 방향과 다르게 굴절되는 성질이다. RF 신호의 회절성에 의해 장애물(O)의 후면에서 RF 신호의 감지가 가능할 수 있으며 금속, 액체 등 전도성이 큰 물질과 같이 RF 신호의 투과가 불가능한 물질의 후면에서도 RF 신호의 감지가 가능할 수 있다. 도 2의 S2는 RF 신호의 회절파를 나타낸 것이다.
반사성은 물체의 표면에서 RF 신호가 반사되는 성질이다. RF 신호의 반사성에 의해 스테이션(200)을 기준으로 장애물(O)의 후면과 같은 신호 음영 지역에서도 RF 신호의 감지가 가능할 수 있다. 도 2의 S3는 RF 신호의 반사파를 나타낸 것이다.
이러한 RF 신호는 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wi-Fi), BLE(Bluetooth low energy), 지그비(Zigbee), UWB(초광대역통신)와 같은 ISM 밴드(Industrial science medical band) 주파수를 활용하는 통신 신호를 포함할 수 있다. 다만, RF 신호 종류의 예가 전술한 예들에 한정되는 것은 아니다.
게시된 발명에 따른 청소 로봇 도킹 시스템은 ISM(Industrial-Science-Medical) 밴드의 주파수를 활용하기 때문에 주위 환경에서의 간섭신호의 영향을 받을 수 있다. 이에, 주파수 호핑(Frequency Hopping) 또는 주파수 스캔 방식 등을 통해 간섭이 적은 주파수 대역으로의 스위칭 기술을 채용할 수 있으며, 청소 로봇(100)의 도킹 시 정확도를 향상시키도록 하기 위해 핑거 프린트(finger print) 방식, 다수의 안테나를 이용한 위치보정 방식 등의 적용이 가능할 수 있다.
한편, 게시된 발명에 따른 청소 로봇 도킹 시스템은 청소 로봇(100)의 도킹 유도 신호로 RF 신호를 사용하므로, RF 통신을 활용한 사용자 디바이스를 사용해 UX를 제공할 수 있다. 아울러, 기존의 리모컨 센서를 게시된 발명에 따른 RF 수신부로 대체할 수 있으며, BLE, Bluetooth, WiFi 등의 통신을 통해 스마트 디바이스와의 상호 연결할 수 있으며, 향후 사물인터넷 기기(IoT 기기)들과도 연동 가능할 수 있다.
이하, 도 1에 도시한 청소 로봇 시스템에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다. 먼저, 청소 로봇(100)에 대해 설명한 후 스테이션(200)에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 청소 로봇(100)의 구조 및 동작 원리에 대해 설명하도록 한다.
도 3은 일 실시 예에 따른 청소 로봇(100)의 외관을 도시한 도면이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 청소 로봇(100)의 내부를 도시한 도면이고, 도 5는 일 실시 예에 따른 청소 로봇(100)의 저면을 도시한 도면이고, 도 6은 일 실시 예에 따른 청소 로봇(100)의 제어 구성도 이다.
도 3 내지 도 6에 도시된 바를 참조하면, 일 실시 예에 따른 청소 로봇(100)은 메인 바디(101)와 서브 바디(103)를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 메인 바디(101)는 반원의 형태를 가질 수 있고, 서브 바디(103)는 직사각형의 형태를 가질 수 있다.
다만, 청소 로봇(100)의 형상이 메인 바디(101)와 서브 바디(103)를 포함하는 것에 한정되는 것은 아니며, 청소 로봇(100)은 단일 바디로 형성되거나 3 이상의 바디를 포함할 수 있다. 또한, 메인 바디(101)와 서브 바디(103)의 형상은 최적의 청소를 위한 것이며, 메인 바디(101)와 서브 바디(103)의 형상이 각각 반원의 형태 및 직사각형의 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 청소 로봇(100)의 바디 전체가 원형 형태로 또는 직사각형 형태로 마련될 수 있다.
메인 바디(101) 및 서브 바디(103)의 내부 및 외부에는 사용자와 상호 작용하는 유저 인터페이스(120), 스테이션(200)으로부터 송출되는 RF 신호를 수신하는 안테나부(125), 청소 로봇(100)의 움직임과 관련된 정보를 검출하는 움직임 감지부(130), 청소 공간의 장애물(O)을 감지하는 장애물 감지부(140), 청소 로봇(100)의 주변 영상을 획득하는 영상 획득부(150), 청소 로봇(100)을 이동시키는 주행부(160), 청소 공간을 청소하는 청소부(170), 청소 로봇(100)의 동작과 관련된 프로그램 및 데이터를 저장하는 메모리(180) 및 청소 로봇(100)의 동작을 제어하는 제어부(110)가 마련될 수 있다.
이하 후술하는 스테이션(200) 구성들과의 구별을 위해 안테나부(125)와, 메모리(180)와, 제어부(110)는 각각 청소 로봇 안테나부(125)와, 청소 로봇 메모리(180)와, 청소 로봇 제어부(110)로 지칭하도록 한다.
다만, 청소 로봇(100)에 포함된 구성들의 명칭이 유저 인터페이스(120), 움직임 감지부(130), 장애물 감지부(140), 영상 획득부(150), 주행부(160), 청소부(170), 청소 로봇 메모리(180) 및 청소 로봇 제어부(110)에 한정되는 것은 아니며, 청소 로봇(100)에 포함된 각각의 구성은 동일한 기능을 수행하는 다른 명칭으로 호칭될 수 있다.
유저 인터페이스(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 청소 로봇(100)의 메인 바디(101) 상면에 마련될 수 있으며, 사용자로부터 제어 명령을 입력 받는 복수의 입력 버튼(121)과 청소 로봇(100)의 동작 정보를 표시하는 디스플레이(123)를 포함할 수 있다.
복수의 입력 버튼(121)은 청소 로봇(100)을 온 또는 오프 시키는 전원 버튼(121a), 청소 로봇(100)을 동작시키거나 정지시키는 동작 버튼(121b), 청소 로봇(100)을 스테이션(200)으로 복귀시키는 복귀 버튼(121c) 등을 포함할 수 있다.
이와 같은 복수의 입력 버튼(121)에 포함된 각각의 버튼들은 사용자의 가압을 감지하는 수시 스위치(push switch)와 멤브레인 스위치(membrane switch) 또는 사용자의 신체 일부의 접촉을 감지하는 터치 스위치 등을 채용할 수 있다.
디스플레이(123)는 사용자가 입력한 제어 명령에 대응하여 청소 로봇(100)의 정보를 표시한다. 예를 들어, 디스플레이는 청소 로봇(100)의 동작 상태, 전원의 상태, 사용자가 선택한 청소 모드, 스테이션(200)으로의 복귀 여부 등을 표시할 수 있다.
이와 같은 디스플레이(123)는 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)와 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 또는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display) 등을 채용할 수 있다.
또한, 디스플레이(123)는 사용자로부터 제어 명령을 입력 받고, 입력 받은 제어 명령에 대응하는 동작 정보를 표시하는 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel: TSP)을 채용할 수도 있다.
청소로봇 안테나부(125)는 스테이션(200)으로부터 송출되는 RF 신호를 수신할 수 있다. 스테이션(200)은 전(全) 방향 또는 미리 설정된 방향으로 RF 신호를 송출할 수 있다. 일반적으로 청소 로봇 안테나부(125)는 스테이션(200)으로부터 송출되는 RF 신호 중 일부 RF 수신하므로, 이하 설명의 편의상 스테이션(200)에서 송출한 RF 신호를 RF 유도 신호로 지칭하고 청소로봇 안테나부(125)에서 수신한 신호를 RF 신호로 지칭할 수 있다.
청소로봇 안테나부(125)는 스테이션(200)으로부터 송출된 RF 유도 신호를 수신하고 수신된 RF 신호 값을 청소 로봇 제어부(110)에서 스테이션(200)의 방향을 추정하는 과정에 제공할 수 있다.
청소로봇 안테나부(125)로는 고출력 안테나를 포함할 수 있으며, 이러한 고출력 안테나는 RF 신호가 수신되는 방향에 따라 RF 신호의 수신 세기가 다르게 측정되도록 마련된 지향성 안테나를 포함할 할 수 있다. 게시된 발명은 청소로봇(100)은 청소 로봇 안테나부(125)의 구성 요소로 지향성 안테나를 포함함으로써 각도에 따른 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 값을 수집하도록 할 수 있으며 이하 관련 부분에서 상술하도록 한다.
지향성 안테나의 종류로는 마이크로스트라이프(microstrip) 안테나, 다이폴 안테나, 모노폴 안테나, 패치 안테나, 칩 안테나, 야기 안테나 등이 사용될 수 있으며, 지향성 안테나는 지향각 외의 RF 신호를 차폐하는 금속 캔 또는 RF 차폐 천과 같은 차폐물을 포함할 수 있다. 한편, 안테나가 무지향성 안테나인 경우라도 외부 차폐물로 지향 각 외의 각도를 차폐하여 지향성을 확보하거나 지향 성능을 개선할 수 있다.
이러한 청소로봇 안테나부(125)는 청소 로봇(100)에 여러 가지 방식으로 배치 가능할 수 있다. 이하, 청소 로봇(100) 내에서 청소로봇 안테나부(125)가 배치되는 여러 방식에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
도 7은 청소 로봇(100)에서 청소로봇 안테나부(125)가 배치된 방식의 일 예를 도시한 도면이고, 도 8은 청소 로봇(100)에서 청소로봇 안테나부(125) 배치된 방식의 다른 예를 도시한 도면이고, 도 9는 청소 로봇(100)에서 청소로봇 안테나부(125)가 배치된 방식의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 7은 회전 가능하도록 마련된 지지판(126)에 단일 안테나(125-1)가 설치되어 RF 신호를 수신하는 방식이다.
도 7에 도시된 바를 참조하면, 청소 로봇(100)은 회전 가능하도록 마련된 지지판(126)을 더 포함하고, 청소로봇 안테나부(125)는 지지판(126)에 고정되어 지지판(126)과 함께 회전 가능하도록 마련될 수 있다.
지지판(126)은 360도 회전 가능하도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 지지판(126) 배면에는 지지판(126)을 회전시키기 위한 회전 모터와 정 속도 회전을 위한 센서(예를 들어, 홀센서, 포토 인터럽터 등)가 설치될 수 있다. 모터의 종류가 전술한 예에 한정되는 것은 아니며 엔코더 모터와 같은 다양한 종류의 모터가 채용될 수 있음은 물론이다.
청소로봇 안테나부(125)는 지지판(126)에 고정되어 지지판(126)과 함께 360도 회전하면서 주위를 스캔할 수 있다. 청소로봇 안테나부(125)는 주위를 스캔하며 RF 신호를 수신하고, 수신된 RF 신호 값을 청소 로봇 제어부(110)로 전달할 수 있다. 청소 로봇 제어부(110)는 청소로봇 안테나부(125)로부터 수신한 RF 신호를 신호 처리하여 스테이션(200)의 방향을 추정할 수 있으며 이하 관련 부분에서 상술하도록 한다.
게시된 방식에 의하면 하나의 지향성 안테나만으로 높은 분해 능을 가지고 전(全) 방위 센싱이 가능한 센서의 설계가 가능할 수 있다. 또한, 지지판(126)이 360도 회전하므로 청소로봇 안테나부(125)에 전력을 공급하고 통신을 수행하기 위해 슬립링 또는 무선전력 전송 방식을 채용할 수 있으며, 광통신, 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wi-Fi), BLE(Bluetooth low energy), 지그비(Zigbee), NFC(Near Field Communication), UWB(초광대역통신) 등과 같은 무선 통신 방식을 채용할 수도 있다.
도 8은 복수 개의 안테나(125-1, 125-2, 125-3)에서 RF 신호를 수신하는 방식이다.
도 8에 도시된 바를 참조하면, 다른 실시 예에 따른 청소 로봇 안테나부(125)는 복수 개의 안테나(125-1, 125-2, 125-3)를 채용할 수 있다. 도 8에서는 청소 로봇(100)의 전면에 하나의 안테나(125-1)를 설치하고, 후면 양쪽에 안테나(125-2. 125-3)를 설치한 경우를 예로 들어 도시하였으나, 안테나의 설치 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 청소 로봇 안테나는 청소 로봇(100)의 양쪽 또는 전후 방향으로 두 개가 설치될 수 있으며, 청소 로봇(100)의 가장자리를 따라 네 개 이상으로 설치될 수 있다. 청소 로봇 안테나부(125)는 복수의 안테나가 동일한 각도 차이를 가지도록 설치되는 것이 바람직하며, 안테나의 개수가 많을수록 스테이션(200)의 방향을 보다 정확하게 추정할 수 있다.
본 실시 예에 따른 청소 로봇(100)은 복수의 안테나(125-1, 125-2, 125-3)에서 동시에 RF 신호를 수신할 수 있으며, 실시 예에 따라 안테나 스위칭 방식을 채용하여 복수의 안테나가 주기적으로 RF 신호를 수신할 수도 있다. 안테나 스위칭 방식을 채용하는 경우 안테나를 순서대로 스위칭하여 각각의 안테나로부터 수신한 RF 신호 값을 청소 로봇 제어부(110)로 전달할 수 있다.
도 9는 단일 안테나(125-1)에서 RF 신호를 수신하는 방식이다.
도 9에 도시된 바를 참조하면, 청소 로봇 안테나부(125)는 단일 안테나(125-1)를 포함할 수 있다. 도 7에서 예시한 청소 로봇(100)은 지지판(126)의 회전을 통해 안테나를 회전시킨 반면, 본 실시 예에 따른 청소 로봇(100)은 청소 로봇(100)을 제자리에서 회전시키는 방식으로 안테나를 회전 시키는 방식으로 RF 신호를 수신하고, 수신한 RF 신호 값을 청소 로봇 제어부(110)로 전달할 수 있다.
이상으로 청소로봇 안테나부(125)의 다양한 설치 방식에 대해 설명하였다. 청소로봇 안테나부(125)의 설치 방식이 전술한 예들에 의해 한정되는 것은 아니며, 통상의 기술자가 쉽게 설계 가능한 범위 내의 변경을 포함할 수 있다.
움직임 감지부(130)는 청소 로봇(100)이 청소 공간을 주행하는 동안 청소 로봇(100)의 움직임을 감지한다.
움직임 감지부(130)는 청소 로봇(100)이 선형 이동하는 동안 청소 로봇(100)의 가속도, 이동 속도, 이동 변위 및 이동 방향 등을 측정할 수 있다. 또한 움직임 감지부(130)는 청소 로봇(100)이 회전 이동하는 동안 청소 로봇(100)의 회전 속도, 회전 변위 및 회전 반경 등을 측정할 수 있다.
이와 같은 움직임 감지부(130)는 자체적으로 청소 로봇(100)의 움직임을 감지하는 가속도 센서와 자이로 센서, 아래에서 설명되는 주행 바퀴의 회전을 감지하는 엔코더와 홀 센서 모듈을 포함할 수 있다.
가속도 센서는 선형 이동을 감지할 수 있다. 예를 들어, 가속도 센서는 뉴턴의 제 2 운동 법칙을 이용하여 청소 로봇(100)의 선형 가속도, 선형 속도 및 선형 변위 등을 측정할 수 있다.
이러한 가속도 센서는 마이크로 기계, 마이크로 전자 및 반도체 공정 기술을 융합하여 소형화된 MEMS(MiCo Electro Mechanical System)형 센서를 채용할 수 있다.
자이로 센서는 자이로 스코프 또는 각속도 센서라 불리며, 청소 로봇(100)의 회전 이동을 감지할 수 있다. 구체적으로 자이로 센서는 각운동량 보전 법칙, 사냑 효과, 코리올리 힘 등을 이용하여 검출 대상의 회전 각속도 및 회전 변위 등을 측정할 수 있다.
이러한 자이로 센서 역시 MEMS(MiCo Electro Mechanical System)형 센서를 채용할 수 있다. 예를 들어, MEMS형 자이로 센서 가운데 정전 용량 자이로 센서는 회전 속도에 비례하는 코리올리 힘에 의한 미세 기계 구조물의 변형을 정전 용량 변화로 검출하고, 정전 용량의 변화로부터 회전 속도를 산출한다.
엔코더는 광을 발신하는 발광 소자, 광을 수신하는 수광 소자, 발광 소자와 수광 소자 아이에 마련되는 회전 슬릿과 고정 슬릿을 포함할 수 있다. 여기서, 회전 슬릿은 주행 바퀴와 함께 회전하도록 마련되고, 고정 슬릿은 메인 바디(101)에 고정되어 마련될 수 있다.
회전 슬릿의 회전에 따라 발광 소자가 발신한 광이 회전 슬릿을 통과하여 수광 소자에 도달하거나, 회전 슬릿에 의하여 차단될 수 있다. 그 결과, 수광 소자는 회전 슬릿의 회전에 따라 수신된 광에 따른 전기적 신호를 출력할 수 있다.
또한, 아래에서 설명되는 청소 로봇 제어부(110)는 수광 소자가 출력한 전기적 신호를 기초로 주행 바퀴의 회전 속도 및 회전 변위를 산출하고, 주행 바퀴의 회전 속도 및 회전 변위를 기초로 청소 로봇(100)의 선형 이동 속도, 선형 이동 변위, 회전 이동 속도 및 회전 이동 변위 등을 산출할 수 있다.
홀 센서 모듈은 자기장을 생성하는 영구 자석, 자기장을 검출하는 홀 센서를 포함할 수 있다. 여기서, 영구 자석은 주행 바퀴와 함께 회전하도록 마련되고, 홀 센서는 메인 바디(101)에 고정되어 마련될 수 있다.
영구 자석의 회전에 따라 홀 센서는 영구 자석이 생성하는 자기장을 검출하거나 검출하지 못할 수 있다. 그 결과, 홀 센서는 영구 자석의 회전에 따라 검출된 자기장에 대응하는 전기적 신호를 출력할 수 있다.
또한, 아래에서 설명되는 청소 로봇 제어부(110)는 홀 센서가 출력한 전기적 신호를 기초로 주행 바퀴의 회전 속도 및 회전 변위를 산출하고, 주행 바퀴의 회전 속도 및 회전 변위를 기초로 청소 로봇(100)의 선형 이동 속도, 선형 이동 변위, 회전 이동 속도 및 회전 이동 변위 등을 산출할 수 있다.
장애물 감지부(140)는 청소 로봇(100)의 이동을 방해하는 장애물(O)에 대한 정보를 수집하고, 이를 청소 로봇 제어부(110)에 전달할 수 있다.
여기서, 장애물(O)이란 청소 공간의 바닥으로부터 돌출되어 청소 로봇(100)의 이동을 방해하거나 청소 공간의 바닥으로부터 움푹 패여 청소 로봇(100)의 이동을 방해할 수 있는 모든 것을 의미한다. 이러한 장애물(O)은 테이블, 쇼파 등의 가구, 청소 공간을 구획하는 벽면 또는 청소 공간의 바닥보다 낮은 현관 등을 포함할 수 있다.
장애물 감지부(140)는 광을 발신하는 발광부와, 발광부에서 발신된 광이 장애물(O)로부터 반사되면 반사된 광 중 미리 설정된 방향의 광을 수신하도록 마련된 수광부를 포함할 수 있다. 발광부는 광을 발신하는 구성으로 실시 예에 따라 단일 또는 복수개로 마련될 수 있으며, 수광부는 광을 수신하는 구성으로 실시 예에 따라 단일 또는 복수개로 마련될 수 있다.
이러한 장애물 감지부(140)는 경우에 따라 생략될 수 있다. 다만, 게시된 발명에 따른 도킹 시스템은 RF 신호에 기초하므로 근거리에서 청소 로봇(100)과 스테이션(200)의 정확한 정렬 및 장애물(O) 회피를 위해 장애물 감지부(140)를 채용하는 것이 바람직 할 것이다.
영상 획득부(150)는 청소 로봇(100)의 상방 즉, 천장의 영상을 획득하는 상방 카메라 모듈과 청소 로봇(100) 주행 방향의 영상을 획득하는 전방 카메라 모듈을 포함할 수 있다.
상방 카메라 모듈은 청소 로봇(100)의 상면에 마련되어 청소 로봇(100)의 상방 영상 즉 청소 공간의 천장 영역을 획득하는 영상 센서(미도시)를 포함할 수 이?.
전방 카메라 모듈은 청소 로봇(100)의 전방에 마련되어 청소 로봇(100)의 주행 방향의 영상을 획득하는 영상 센서를 포함할 수 있다.
이러한 상방 카메라 모듈 및 전방 카메라 모듈 각각에 포함된 영상 센서는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서 또는 CCD(Charge coupled device) 센서를 채용할 수 있다.
영상 획득부(150)는 상방 카메라 모듈 및 전방 카메라 모듈이 획득한 영상을 청소 로봇 제어부(110)로 출력할 수 있으며, 청소 로봇 제어부(110)는 상방 카메라 모듈 및 전방 카메라 모듈로부터 획득된 영상을 기초로 청소 로봇(100)의 위치를 파악할 수 있다. 구체적으로 청소 로봇 제어부(110)는 상방 카메라 모듈 및 전방 카메라 모듈로부터 획득된 영상으로부터 특징점을 추출하고, 추출된 특징점의 위치 변화를 기초로 청소 로봇(100)의 이동 거리, 이동 방향 및 이동 속도 등을 기초로 청소 로봇(100)의 위치를 판단할 수 있다.
주행부(160)는 청소 로봇(100)을 이동시키며, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 바퀴 구동 모터(161a, 161b), 주행 바퀴(163a, 163b) 및 캐스터 바퀴(165)를 포함할 수 있다.
주행 바퀴(163a, 163b)는 메인 바디(101) 저면의 양단에 마련될 수 있으며 청소 로봇(100)의 전방을 기준으로 청소 로봇(100)의 좌측에 마련되는 좌측 주행 바퀴(163a)와 청소 로봇(100)의 우측에 마련되는 우측 주행 바퀴(163b)를 포함할 수 있다.
또한, 주행 바퀴(163a, 163b)는 바퀴 구동 모터(161a, 161b)로부터 회전력을 제공받아 청소 로봇(100)을 이동시킬 수 있다.
바퀴 구동 모터(161a, 161b)는 주행 바퀴를 회전시키는 회전력을 생성하며, 좌측 주행 바퀴(163a)를 주행시키는 좌측 주행 모터(161a)와 우측 주행 바퀴(163b)를 회전시키는 우측 주행 모터(161b)를 포함할 수 있다.
좌측 구동 모터(161a)와 우측 구동모터(161b)는 각각 청소 로봇 제어부(110)로부터 구동 제어 신호를 수신하여 독립적으로 동작할 수 있다.
이와 같이 독립적으로 동작하는 좌측 구동 모터(161a)와 우측 구동 모터(161b)에 의하여 좌측 주행 바퀴(163a)와 우측 주행 바퀴(163b)는 서로 독립적으로 회전할 수 있다.
또한, 좌측 주행 바퀴(163a)와 우측 주행 바퀴(163b)가 독립적으로 회전할 수 있으므로 청소 로봇(100)은 전진 주행, 후진 주행, 회전 주행 및 제자리 회전 등 다양한 주행이 가능할 수 있다.
예를 들어, 좌우측 주행 바퀴(163a, 163b) 모두가 제 1 방향으로 회전하면 청소 로봇(100)은 전방으로 직선 주행하고, 좌우측 주행 바퀴(163a, 163b) 모두가 제 2 방향으로 회전하면 청소 로봇(100)은 후방으로 직선 주행할 수 있다.
또한, 좌우측 주행 바퀴(163a, 163b)가 같은 방향으로 회전하되 서로 다른 속도로 회전하면 청소 로봇(100)은 제자리에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.
캐스터 바퀴(165)는 메인 바디(101)의 저면에 설치되어 청소 로봇(100)의 주행을 방해하지 않으며, 청소 로봇(100)이 안정된 자세를 유지한 채 주행할 수 있도록 한다.
또한, 이외에도 주행부(160)는 청소 로봇 제어부(110)의 제어 신호에 따라 바퀴 구동 모터에 구동 전류를 공급하는 모터 구동 회로, 바퀴 구동 모터의 회전력을 주행 바퀴에 전달하는 동력 전단 모듈, 바퀴 구동 모터 또는 주행 바퀴의 회전 변위 및 회전 속도를 검출하는 회전 감지 센서 등을 더 포함할 수 있다.
청소부(170)는 청소 영역의 바닥의 먼지를 비산시키는 드럼 브러시(173), 드럼 브러시를 회전시키는 브러시 구동 모터(171), 비산된 먼지를 흡입하는 먼지 흡입 팬(177), 먼지 흡입 팬을 회전시키는 먼지 흡입 모터(175) 및 흡입된 먼지를 저장하는 먼지함(179)을 포함할 수 있다.
청소 로봇 메모리(180)는 청소 로봇(100)을 제어하기 위한 제어 프로그램, 제어 데이터, 사용자 입력에 따라 다양한 기능을 수행하는 다양한 어플리케이션 프로그램 및 어플리케이션 데이터를 저장할 수 있다.
예를 들어, 청소 로봇 메모리(180)는 청소 로봇(100)에 포함된 구성 및 자원(소프트웨어 및 하드웨어)을 관리하는 OS(Operation System) 프로그램, 청소로봇 안테나부(125)로부터 수신한 RF 신호 정보를 신호 처리하는 프로그램, RF 신호로부터 RSSI 값을 추출하고 이로부터 스테이션(200)의 방향을 추정하는 프로그램을 저장할 수 있으며, 이와 관련하여 청소 로봇 안테나부(125)로부터 수신한 RF 신호 정보, RF 신호를 신호 처리하여 획득된 RSSI 값 정보, RSSI 값 정보로부터 획득된 스테이션(200)의 방향 정보 등을 저장할 수 있다. 또한, 청소 영역에 따른 RSSI 세기 및 방향이 미리 저장된 RSSI 핑거프린트 맵을 저장할 수 있으며, 실시 예에 따라 슬램 맵(SLAM Map)을 저장할 수도 있다.
한편, 청소로봇 안테나부(125)의 안테나(125-1)가 지지판(126)에 고정된 도 7에 도시된 청소 로봇(100)의 경우, 청소 로봇 메모리(180)는 지지판(126)의 회전 모터를 제어하는 모터 제어 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 청소로봇 안테나부(125)가 복수 개의 안테나들(125-1, 125-2, 125-3)로 마련된 도 8에 따른 청소 로봇(100)의 경우 복수 개의 안테나들(125-1, 125-2, 125-3)에서 수신한 RF 신호 값을 신호처리하기 위한 프로그램과, 복수 개의 안테나들(125-1, 125-2, 125-3)을 순차적으로 구동시키기 위한 제어 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 청소 로봇 안테나부(125)가 단일 안테나(125-1)를 포함하고 청소 로봇(100)의 제자리 회전을 통해 RF 신호를 수신하도록 마련된 도 9에 따른 청소 로봇(100)의 경우 청소 로봇(100)을 회전 제어하기 위한 제어 프로그램을 저장할 수도 있다.
청소 로봇 메모리(180)의 종류로는 S램(S-RAM), D램(D-RAM) 등의 휘발성 메모리뿐만 아니라 플래시 메모리, 롬(Read Only Memory), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM), 이이피롬(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory: EEPROM) 등의 비활성 메모리가 사용될 수 있다. 다만, 청소 로봇 메모리(180)의 종류가 전술한 예들에 의해 한정되는 것은 아니다.
청소 로봇 제어부(110)는 청소 로봇(100)의 전반적인 동작 및 청소 로봇(100)의 내부 구성요소들 사이의 신호 흐름을 제어하고 데이터를 처리하는 기능을 수행한다.
청소 로봇 제어부(110)는 사용자로부터 명령이 입력되거나 미리 설정된 조건을 만족하는 경우 청소 로봇 메모리(180)에 저장된 프로그램 또는 어플리케이션을 실행할 수 있다.
청소 로봇 제어부(110)는 프로세서, 청소 로봇(100)의 제어를 위한 제어 프로그램 또는 어플리케이션이 저장된 롬(ROM), 청소 로봇(100)의 외부에서 입력되는 신호 또는 데이터를 저장하거나 청소 로봇(100)에서 수행되는 다양한 작업에 대응되는 저장 영역으로 사용되는 램(RAM)을 포함할 수 있다. 이하, 청소 로봇 제어부(110)의 롬과 램은 청소 로봇 메모리(180)의 롬과 램을 포함하는 개념일 수 있다.
청소 로봇 제어부(110)는 사용자로부터 도킹 명령이 입력되면 청소 로봇(100)을 스테이션(200)에 도킹시키도록 스테이션(200)의 방향을 추정하는 과정을 수행할 수 있다. 청소 로봇 제어부(110)가 스테이션(200)의 방향을 추정하는 과정은 청소로봇 안테나부(125)에서 수신된 RF 신호 및 청소 로봇 메모리(180)에 저장된 정보를 기초로 스테이션(200)의 방향을 추정하는 것을 포함할 수 있다.
보다 상세하게, 청소 로봇 제어부(110)는 청소로봇 안테나부(125)에서 수신된 RF 신호가 전달되는 연결 포트와, 전달된 RF 신호에서 주 통신 주파수 만을 필터링 하는 주파수 필터 부와, 청소로봇 안테나부(125)에서 수신된 RF 신호를 증폭하는 증폭기와, 필터링된 RF 신호에서 RSSI 값을 추출하는 RSSI 값 추출부와, 추출된 RSSI 값을 센싱하고 RF 신호에 포함된 데이터를 추출하여 스테이션(200)의 방향을 추정하는 신호 처리부와, 추출된 데이터를 통신 신호로 변환하여 청소 로봇(100)의 제어 기기로 송출하는 통신부를 포함할 수 있다. 이러한 청소 로봇 제어부(110)는 회로로 구성할 수 있으며 RF 통신 전용 IC를 포함하는 구조로 마련되는 것 또한 가능하다.
청소 로봇 제어부(110)가 스테이션(200)의 방향을 추정하는 방법으로는 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 방법과 RSSI 핑거 프린트 맵을 사용하는 방법을 예로 들 수 있다.
RSSI 방법은 RSSI 핑거프린트 맵을 사용하지 않고 여러 방향의 RSSI 값 특성에 기초해 스테이션(200)의 방향을 추정하는 방법이고, RSSI 핑거프린트 맵 방법은 미리 저장된 RSSI 핑거프린트 맵을 사용하여 스테이션(200)의 방향을 추정하는 방법이다.
도 10은 RSSI 방법의 개념도를 도시한 것이고, 도 11은 RSSI 핑거프린트 맵 방법의 개념도를 도시한 것이다.
도 10에 도시된 바를 참조하면, RSSI 방법은 청소 로봇(100)을 기준으로 여러 방향에서 수신된 RF 신호로부터 RSSI 값을 추출하고 추출된 RSSI 값을 기초로 스테이션(200)의 방향을 추정하는 방법이다.
도 7 및 도 9에 도시한 청소 로봇(100)의 경우, 청소 로봇 제어부(110)는 추출된 RSSI 값 중 가장 강한 RSSI 값을 가지는 방향을 스테이션(200)의 방향으로 추정하고 청소 로봇(100)의 이동을 제어할 수 있으며, 청소 로봇(100)의 주행 중 주행 방향에 장애물(O)이 존재하는 경우 해당 위치에서 두 번째로 강한 RSSI 값을 가지는 방향을 스테이션(200)의 방향으로 추정하고 청소 로봇(100)의 이동을 제어할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 RF 신호는 RF 신호 자체의 특성에 따라 투과성, 회절성 및 반사성을 가질 수 있다. 이러한 RF 신호의 특성으로 인해 청소 로봇(100)은 청소 로봇(100)의 시야에 스테이션(200)이 존재하지 않는 경우에도 가장 큰 RF 신호가 수신되는 방향, 다시 말해 가장 큰 RSSI 값이 추출된 방향을 스테이션(200)의 방향으로 추정하게 된다.
한편, 도 8에 도시한 청소 로봇(100)의 경우, 청소 로봇 제어부(110)는 복수 개의 안테나들(125-1, 125-2, 125-3)로부터 수신한 RF 신호를 신호 처리하여 RSSI 값을 추출하고, 추출된 RSSI 값을 통합하여 새로운 RSSI 값을 추출하고, 새롭게 추출된 RSSI 값을 기초로 스테이션(200)에 청소 로봇(100)이 도킹되도록 청소 로봇(100)의 이동을 제어할 수 있다.
다음으로, 도 11에 도시된 바를 참조하면, RSSI 핑거 프린트 맵을 사용하는 방법은 앞서 설명한 RSSI 방법에 미리 저장된 RSSI 핑거 프린트 맵을 추가적으로 사용하는 방법이다.
즉, RSSI 핑거 프린트 맵 방식은 기존 위치별 특성을 저장하는 핑거프린트(finger print) 방식의 셀 맵(cell map)에 RSSI 세기 값뿐만 아니라 RSSI 방향 값을 추가적으로 저장하여 스테이션(200)의 방향 추정 과정의 정확도를 개선한 방식이다. RSSI 핑거 프린트 맵에는 RSSI의 방향 값이 확률 개념으로 저장되어 있다. 일 예로 특정 셀을 기준으로 제 1 방향이 우선 순위 방향으로 저장될 수 있으며, 이어서 제 2 방향, 제 3 방향 순서로 차 순위 방향이 저장될 수 있다. 도 11에서는 설명의 편의상 각 셀에 대한 우선 순위 방향을 화살표로 나타내었으나, 각 셀에 저장된 RSSI 방향 값이 도시된 방향 값에 한정되는 것은 아니다.
최근 사물인터넷 환경이 확대됨에 따라 청소 로봇(100)이 스테이션(200)의 방향을 추출하는 과정에서 여러 간섭 신호들에 의한 오류가 발생될 수 있다. 게시된 발명에 따른 청소 로봇(100)은 미리 RSSI 핑거 프린트 맵을 작성하고, 청소 로봇(100)의 도킹 프로세스 중 스테이션(200)의 방향을 추정하는 과정에 미리 작성된 RSSI 핑거 프린트 맵을 제공함으로써 앞서 설명한 오류들에 대비할 수 있다. RSSI 핑거 프린트 맵은 스테이션(200)의 방향을 저장하고 있기 때문에 다른 간섭 신호들에 의해 실시간으로 추출되는 RSSI 값에 기초한 불필요한 주행을 최소화할 수 있다.
한편, 게시된 발명에 따른 청소 로봇(100)은 RSSI 핑거프린트 맵과 함께 슬램 맵(SLAM map)을 연동하여 스테이션(200)의 방향을 추정할 수 있다. 구체적으로, 청소 로봇(100)이 RSSI 핑거프린트 맵 방법과 함께 슬램 맵 방법과 연동할 경우 특정 위치에 장애물(O)이 존재하는지 여부를 미리 판단 가능하므로 수신되는 RF 신호의 특성이 투과파인지, 회절파인지, 반사파인지 여부를 구분하여 효율적인 경로 설정이 가능할 수 있다.
이상으로, 청소 로봇 시스템의 청소 로봇(100)에 대해 설명하였다. 다음으로, 청소 로봇 시스템의 스테이션(200)에 대해 설명하도록 한다.
도 12는 일 실시 예에 따른 스테이션(200)의 개념도 이고, 도 13은 다른 실시 예에 따른 스테이션(200)의 개념도 이고, 도 14는 일 실시 예에 따른 스테이션(200)의 제어 구성도 이다.
스테이션(200)은 청소 로봇에 내장된 배터리를 충전하기 위한 충전 장치가 구비된 장치이다. 도 12 내지 도 14에 도시된 바를 참조하면, 일 실시 예에 따른 스테이션(200)은 청소 로봇(100)을 도킹 위치로 인도하도록 RF 유도 신호를 송출하는 스테이션 안테나부(220), 스테이션(200)의 동작과 관련된 프로그램 및 데이터를 저장하는 스테이션 메모리(230) 및 스테이션 안테나부(220)에서 송출되는 RF 유도 신호를 생성하는 스테이션 제어부(210)를 포함할 수 있다.
스테이션 안테나부(220)와 스테이션 제어부(210)는 전술한 청소 로봇 안테나부(125)와 청소 로봇 제어부(110)의 기능과 유사하다. 즉, 스테이션 제어부(210)는 RF 신호를 생성할 수 있으며, 스테이션 안테나부(220)는 스테이션 제어부(210)에서 생성된 RF 신호를 송출할 수 있다.
스테이션 안테나부(220)는 앞서 설명한 청소 로봇 안테나부(125)와 같이 고출력 안테나를 포함할 수 있으며, 이러한 고출력 안테나는 RF 신호가 수신되는 방향에 따라 RF 신호의 수신 세기가 다르게 측정되도록 마련된 지향성 안테나를 포함할 수 있다.
지향성 안테나의 종류로는 마이크로스트라이프(microstrip) 안테나, 다이폴 안테나, 모노폴 안테나, 패치 안테나, 칩 안테나, 야기 안테나 등이 사용될 수 있으며, 지향성 안테나는 지향각 외의 RF 신호를 차폐하는 금속캔 또는 RF 차폐 천과 같은 차폐물을 포함할 수 있다. 한편, 안테나가 무지향성 안테나인 경우라도 외부 차폐물로 지향 각 외의 각도를 차폐하여 지향성을 확보하거나 지향 성능을 개선할 수 있다.
이러한 스테이션 안테나부(220)는 스테이션 전면에 여러 가지 방식으로 배치 가능할 수 있다. 예를 들어, 스테이션 안테나부(220)는 도 12와 같이 단일 안테나(220-1) 형태로 마련될 수 있으며, 도 13과 같이 복수 개의 안테나(220-1, 220-2, 220-3, 220-4, 220-5, 220-6)가 배치된 형태로 마련될 수 있다.
보다 상세하게, 스테이션 안테나부(220)가 단일 안테나(220-1)로 구성될 경우 단일 안테나(220-1)는 전방 180도의 지향 각을 가지도록 배치될 수 있다. 한편, 스테이션 안테나부(220)가 복수 개의 안테나들(220-1, 220-2, 220-3, 220-4, 220-5, 220-6)로 구성될 경우 복수 개의 안테나들(220-1, 220-2, 220-3, 220-4, 220-5, 220-6)는 전방 지향 각의 합이 180도의 지향 각을 가지도록 배치될 수 잇다.
복수 개의 안테나들(220-1, 220-2, 220-3, 220-4, 220-5, 220-6)은 동시에 동일한 RF 유도 신호를 송출할 수 있으며, 서로 다른 RF 유도 신호를 순차적으로 송출할 수도 있다. 이는 청소 로봇(100)의 제어 과정에 따라 다르게 조절될 수 있으며, 이하 스테이션 제어부(210)에 대한 설명에서 상술하도록 한다.
스테이션 메모리(230)는 스테이션(200)을 제어하기 위한 제어 프로그램, 제어 데이터, 사용자 입력에 따라 다양한 기능을 수행하는 다양한 어플리케이션 프로그램 및 어플리케이션 데이터를 저장할 수 있다.
예를 들어, 스테이션 메모리(230)는 스테이션(200)에서 RF 유도 신호를 생성하는 프로그램, 생성된 RF 유도 신호를 송출하거나 RF 유도 신호를 송출하는 스테이션 안테나를 결정하는 프로그램 등을 저장할 수 있다. 아울러, 스테이션 메모리(230)는 스테이션 안테나의 특징점 정보와 함께 청소 로봇(100)으로부터 수신한 RSSI 값 정보를 저장할 수도 있다.
스테이션 메모리(230)의 종류로는 S램(S-RAM), D램(D-RAM) 등의 휘발성 메모리뿐만 아니라 플래시 메모리, 롬(Read Only Memory), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM), 이이피롬(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory: EEPROM) 등의 비활성 메모리가 사용될 수 있다. 다만, 스테이션 메모리(230)의 종류가 전술한 예들에 의해 한정되는 것은 아니다.
스테이션 제어부(210)는 스테이션(200)의 전반적인 동작 및 스테이션(200)의 내부 구성요소들 사이의 신호 흐름을 제어하고 데이터를 처리하는 기능을 수행한다.
스테이션 제어부(210)는 사용자로부터 명령이 입력되거나 미리 설정된 조건을 만족하는 경우 스테이션 메모리(230)에 저장된 프로그램 또는 어플리케이션을 실행할 수 있다.
스테이션 제어부(210)는 프로세서, 스테이션(200)의 제어를 위한 제어 프로그램 또는 어플리케이션이 저장된 롬(ROM), 스테이션(200)의 외부에서 입력되는 신호 또는 데이터를 저장하거나 청소 로봇(100)에서 수행되는 다양한 작업에 대응되는 저장 영역으로 사용되는 램(RAM)을 포함할 수 있다. 이하, 스테이션 제어부(210)의 롬과 램은 스테이션 메모리(230)의 롬과 램을 포함하는 게념일 수 있다.
스테이션 제어부(210)는 RF 유도 신호를 생성할 수 있으며, RF 유도 신호를 송출하도록 스테이션 안테나부(220)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 스테이션 제어부(210)는 RF 유도 신호에 안테나의 특징 점 정보를 결합하여 RF 유도 신호를 송출하고, 가장 큰 RSSI 값이 발생된 안테나의 특징 점 정보에 기초해 스테이션(200)과 청소 로봇(100)의 각도를 유추할 수 있다.
실시 예에 따라 스테이션 안테나부(220)가 복수 개의 안테나들로 마련될 경우 스테이션 제어부(210)는 다음과 같은 제어 동작을 수행함으로써 각각의 스테이션 안테나들에서 송출되는 RF 유도 신호의 간섭을 최소화하도록 할 수 있다.
스테이션 제어부(210)는 스테이션 안테나의 스위칭 동작을 한 차례 수행하여 복수 개의 스테이션 안테나들 중 가장 큰 RSSI 값이 산출된 스테이션 안테나를 선택하고, 해당 스테이션 안테나를 통해 RF 유도신호를 송출하도록 제어할 수 있다. 여기서, RSSI 값은 청소 로봇(100)으로부터 수신한 RSSI 값을 의미한다.
구체적으로, 스테이션 제어부(210)는 청소 로봇(100)으로부터 안테나 선택 루프 요청 프로토콜을 전송 받으면 제 1 스테이션 안테나(220-1)를 온 상태로 전환하고, 제 1 스테이션 안테나(220-1)의 특징점과 함께 RF 유도 신호를 송출한다.
청소 로봇(100)은 제 1 스테이션 안테나(220-1)로부터 송출된 RF 유도 신호를 수신하고, 청소 로봇 제어부(110)는 수신한 RF 신호를 신호처리 하여 RSSI 값을 추출한다. 이 때, 청소 로봇(100)이 수신한 RF 유도 신호에는 제 1 스테이션 안테나(220-1)의 특징점 정보가 함께 포함되어 있다. 이어서, 청소 로봇(100)은 추출된 RSSI 값을 제 1 스테이션 안테나(220-1)의 특징점 정보와 함께 스테이션(200)에 송출한다.
스테이션 제어부(210)는 청소 로봇(100)으로부터 제 1 스테이션 안테나(220-1)의 특징점 정보와 함께 RSSI 값이 포함된 신호를 수신하면 제 1 스테이션 안테나(220-1)를 오프 상태로 전환하고 제 2 스테이션 안테나(220-2)를 온 상태로 전환하여 제 1 스테이션 안테나(220-1)와 같은 프로세스를 수행한다. 스테이션 제어부(210)는 제 3 내지 6 스테이션 안테나(220-3, 220-4, 220-5, 220-6)에 대하여도 앞의 과정을 반복하고, 가장 큰 RSSI 값을 가지는 스테이션 안테나를 결정하고, 안테나 선택 루프 완료를 알리는 신호를 청소 로봇(100)에 전송한다.
스테이션 제어부(210)는 청소 로봇(100)과 스테이션(200)의 거리에 기초하여 스테이션 안테나부(220)에서 출력되는 RF 유도 신호의 세기를 다르게 조절할 수 있다.
일반적으로, 스테이션 안테나부(220)의 출력이 강해질수록 스테이션 안테나부(220)에서 송출되는 RF 유도 신호의 송출 거리가 길어지게 되는데, 이러한 특성으로 인하여 청소 로봇(100)이 스테이션(200)에 근접함에 따라 스테이션(200) 주위에서 RSSI 값이 포화되는 현상이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 청소 로봇(100)과 스테이션(200)의 거리에 따른 스테이션 안테나의 출력 가변 기술이 적용될 수 있다.
일 예로, 청소 로봇(100)과 스테이션(200)의 거리가 가까워질수록 스테이션 제어부(210)는 스테이션 안테나에서 송출하는 RF 유도 신호의 세기를 약하게 조절할 수 있다. 청소 로봇(100)과 스테이션(200)의 거리는 청소 로봇(100)의 장애물 감지부(140)에서 수집된 정보에 기초하여 산출될 수 있으며, 이하 일반적인 내용에 대한 설명은 생략하도록 한다.
이상으로, 청소 로봇(100)과 스테이션(200)에 대해 상세하게 설명하였다. 다음으로 청소 로봇(100)의 제어 방법에 대해 구체적으로 설명하도록 한다. 이해를 돕기 위해 앞서 설명한 RSSI 방법과 RSSI 핑거프린트 맵을 사용한 방법을 구분하여 청소 로봇(100)의 제어 과정을 설명하도록 할 것이다.
도 15는 RSSI 방법에 따른 청소 로봇(100)의 제어 과정을 설명하는 개념도 이고, 도 16은 RSSI 핑거프린트 맵을 사용한 경우 청소 로봇(100)의 제어 과정을 설명하는 개념도 이다.
먼저 도 15를 참조해 RSSI 방법에 따른 청소 로봇(100)의 도킹 방법을 설명한다. 도 15에 도시된 바를 참조하면, 일 실시 예에 따른 청소 로봇(100)의 제어 과정은 청소로봇 안테나부(125)가 스테이션(200)으로부터 송출된 RF 신호를 수신하는 단계와(300), 수신된 RF 신호를 신호 처리하여 RSSI 값을 추출하는 단계와(310), 추출된 RSSI 값을 기초로 청소 로봇(100)이 이동하는 단계(320)를 포함한다.
먼저, 사용자로부터 도킹 명령이 입력되거나 미리 설정된 기준에 따라 청소 로봇(100)이 스테이션(200)에 도킹되어야 할 경우 아래와 같은 청소 로봇(100)의 도킹 과정이 수행될 수 있다.
도킹 과정이 개시되면, 청소 로봇 안테나부(125)가 스테이션(200)으로부터 송출된 RF 신호를 수신하는 단계가 수행된다(300). 스테이션(200)은 스테이션 안테나를 통해 RF 유도 신호를 송출할 수 있으며, 청소 로봇의 안테나는 스테이션(200)으로부터 송출된 RF 신호를 수신하고 이를 청소 로봇 제어부(110)로 전달할 수 있다.
다음으로, 수신된 RF 신호를 신호 처리하여 RSSI 값을 추출하는 단계가 수행된다. 청소 로봇 제어부(110)는 청소 로봇 안테나부(125)로부터 전달 받은 RF 신호를 신호 처리하여 RSSI 값을 추출할 수 있다. 앞서 설명한 것과 같이 청소 로봇 안테나는 지지판(126)에 고정되어 회전 가능하도록 마련되며, 청소로봇 제어부(110)는 청소 로봇 안테나의 회전 각도에 따른 RF 신호의 RSSI 값을 추출할 수 있다(310).
다음으로, 추출된 RSSI 값을 기초로 청소 로봇(100)이 이동하는 단계가 수행된다(320).
도 7 및 도 9에 도시된 청소 로봇(100)의 경우, 청소 로봇(100)은 추출된 RSSI 값 중 가장 큰 RSSI 값이 추출된 방향을 스테이션(200)의 방향으로 추정하고 해당 방향으로 이동할 수 있다(322). 일 예로, 제 1 방향의 RSSI 값이 최대 RSSI 값으로 결정되면, 청소 로봇(100)은 제 1 방향으로 이동할 수 있다(322).
청소 로봇(100)의 제 1 방향 주행 경로 상에 장애물(O)이 존재하는 경우, 청소 로봇 제어부(110)는 장애물(O)이 검출된 지점에서 차 순위 RSSI 값이 추출된 방향을 스테이션(200)의 방향으로 추정하고 해당 방향으로 청소 로봇(100)이 이동하도록 청소 로봇 주행부(160)를 제어할 수 있다. 일 예로, 장애물(O)이 검출된 지점을 기준으로 제 2 방향의 RSSI 값이 두 번째로 큰 값을 가지는 것으로 결정되면, 청소 로봇(100)은 제 2 방향으로 이동할 수 있다(324, 326).
청소 로봇(100)의 제 1 방향 주행 경로 상에 장애물(O)이 존재하지 않을 경우, 청소 로봇 제어부(110)는 청소 로봇(100)이 계속해서 제 1 방향으로 이동하도록 청소 로봇 주행부(160)를 제어할 수 있다.
한편, 도 8에 도시된 청소 로봇(100)의 경우, 청소 로봇(100)은 복수 개의 안테나들(125-1, 125-2, 125-3)로부터 수신한 RF 신호를 신호 처리하여 RSSI 값을 추출하고, 추출된 RSSI 값을 통합하여 새로운 RSSI 값을 추출하고, 새롭게 추출된 RSSI 값을 기초로 스테이션(200)에 청소 로봇(100)이 도킹되도록 청소 로봇(100)의 이동을 제어할 수 있다.
여기서, 새로운 RSSI 값은 여러 방향의 RSSI 벡터 값이 통합된 벡터 값을 의미한다. 다시 말해, 청소 로봇 안테나 125-1, 125-2 및 125-3에서 추출된 RSSI 값의 방향이 각각 제 1 방향, 제 2 방향 및 제 3 방향인 경우, 통합된 RSSI 값의 방향은 제 1 내지 제 3 방향 벡터들의 합인 제 4 방향을 의미한다.
청소 로봇(100)의 제 4 방향 주행 경로 상에 장애물(O)이 존재하는 경우, 청소 로봇 제어부(110)는 장애물(O)이 검출된 지점에서 차 순위 RSSI 값이 추출된 방향을 스테이션(200)의 방향으로 추정하고 해당 방향으로 청소 로봇(100)이 이동하도록 청소 로봇 주행부(160)를 제어할 수 있다. 일 예로, 장애물(O)이 검출된 지점을 기준으로 청소 로봇 안테나 125-1, 125-2 및 125-3에서 추출된 RSSI 값의 방향이 각각 제 1 방향, 제 2 방향 및 제 3 방향인 경우, 차 순위 RSSI 값이 추출된 방향은 제 1 내지 제 3 방향 벡터 값 중 가장 큰 벡터 값인 제 1 방향 벡터 값을 제외한 벡터 값들의 합인 제 5 방향을 의미할 수 잇다.
청소 로봇(100)의 제 4 방향 주행 경로 상에 장애물(O)이 존재하지 않을 경우, 청소 로봇 제어부(110)는 청소 로봇(100)이 계속해서 제 4 방향으로 이동하도록 청소 로봇 주행부(160)를 제어할 수 있다.
청소 로봇(100)이 제 1 방향 또는 제 4 방향으로 주행 중 청소 로봇 제어부(110)는 스테이션(200)으로부터 송출되는 RF 유도 신호 또는 장애물 감지부(140)에서 감지된 신호에 기초해 청소 로봇(100)이 스테이션(200)에 도킹 가능한지 여부를 판단한다.
청소 로봇(100)이 스테이션(200)에 도킹 가능한 경우, 청소 로봇(100)은 스테이션(200)에 도킹될 수 있다(330).
한편, 청소 로봇(100)이 스테이션(200)에 도킹하기 어려운 경우, 청소 로봇 제어부(110)는 스테이션(200)의 방향을 추정하는 300, 310, 322, 324 및 326 프로세스로 되돌아가 스테이션(200)의 위치 추정 과정을 수행할 수 있다.
다음으로, 도 16을 참조해 RSSI 방법에 따른 청소 로봇(100)의 제어 과정을 설명한다.
본 실시 예에 따른 청소 로봇(100)의 도킹 과정은 청소 로봇 메모리(180)에 RSSI 핑거프린트 맵이 저장된 경우로, 도 16에 도시된 바를 참조하면 청소 로봇(100)의 현재 위치에 대한 RSSI 핑거 프린트 맵 데이터가 있는 경우 해당 맵 데이터에 따라 청소 로봇(100)의 도킹 과정이 수행되며, RSSI 핑거 프린트 맵 데이터가 없는 경우 앞서 예시한 도 15의 과정에 따라 청소 로봇(100)의 도킹 과정이 수행될 수 있다.
보다 상세하게, 사용자로부터 도킹 명령이 입력되거나 미리 설정된 기준에 따라 청소 로봇(100)이 스테이션(200)에 도킹되어야 할 경우 아래와 같은 청소 로봇(100)의 도킹 과정이 수행될 수 있다.
도킹 과정이 개시되면, 청소 로봇(100)의 위치를 판단하는 단계가 수행될 수 있다. 청소 로봇 제어부(110)는 청소 로봇 메모리(180)에 미리 저장된 RSSI 핑거 프린트 맵 데이터 또는 SLAM 맵 정보에 기초해 청소 로봇(100)의 현재 위치를 판단할 수 있다.
청소 로봇(100)의 현재 위치가 결정되면, 청소 로봇 제어부(110)는 청소 로봇의 현재 위치에 대한 RSSI 핑거프린트 맵 정보의 존재 여부를 판단한다.
청소 로봇 제어부(110)는 청소 로봇 메모리(180)로부터 전달 받은 RSSI 핑거프린트 맵 정보에 기초해 해당 지점에 RSSI 핑거프린트 맵 데이터가 존재하지 않을 경우, 앞서 설명한 도 15의 과정에 따라(도 16의 a과정) 도킹 프로세스를 진행할 수 있다.
청소 로봇 제어부(110)는 해당 지점에 RSSI 핑거프린트 맵 데이터가 존재할 경우, RSSI 핑거프린트 맵 정보에 기초해 스테이션(200)의 방향을 추정할 수 있다.
청소 로봇(100)의 주행 경로 상에 장애물(O)이 존재할 경우, 청소 로봇 제어부(110)는 장애물(O)이 검출된 지점에 대한 RSSI 핑거프린트 맵 정보에 기초해 해당 지점의 차 순위 방향을 스테이션(200)의 방향으로 추정하고 해당 방향으로 청소 로봇(100)이 이동하도록 청소 로봇 주행부(160)를 제어할 수 있다(420, 430).
한편, 청소 로봇(100)의 주행 경로상에 장애물(O)이 존재하지 않는 경우, 청소 로봇 제어부(110)는 청소 로봇(100)이 계속해서 해당 경로로 이동하도록 청소 로봇 주행부(160)를 제어할 수 있다(420).
청소 로봇(100)의 주행 중 청소 로봇(100)이 도킹 가능한 경우, 청소 로봇(100)은 스테이션에 도킹될 수 있다(440, 450).
한편, 청소 로봇(100)이 스테이션(200)에 도킹하기 어려운 경우, 청소 로봇 제어부(110)는 스테이션(200)의 방향을 추정하는 400 내지 430 프로세스로 되돌아갈 수 있다.
이상으로 게시된 발명에 따른 청소 로봇 및 그 제어 방법의 실시 예에 대해 상세하게 설명하였다. 발명의 기술적 사상이 전술한 실시 예들에 의해 한정되는 것은 아니며 당해 업계에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 생각할 수 있는 범위 내의 변경을 포함하는 개념으로 넓게 이해되어야 할 것이다.
100: 청소 로봇
110: 청소 로봇 제어부
120: 유저 인터페이스
125: 청소 로봇 안테나부
130: 움직임 감지부
140: 장애물 감지부
150: 영상 획득부
160: 주행부
170: 청소부
180: 메모리
200: 스테이션

Claims (23)

  1. 스테이션에서 송출된 RF 신호를 수신하는 청소 로봇 안테나부;
    상기 청소 로봇 안테나부에서 수신한 RF 신호를 신호 처리하여 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 값을 추출하고, 상기 추출된 RSSI 값을 기초로 상기 스테이션에 청소 로봇이 도킹되도록 상기 청소 로봇의 주행을 제어하는 제어부; 및
    청소 영역에 대한 RSSI 값의 세기 및 방향 정보를 포함하는 맵 데이터가 저장된 메모리;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 메모리에 저장된 맵 데이터에 상기 청소 로봇의 현재 위치에 대한 맵 데이터가 존재하는 경우, 상기 맵 데이터에 기초하여 상기 스테이션의 방향을 추정하고,
    상기 청소 로봇의 현재 위치에 대한 맵 데이터가 존재하지 않는 경우, 상기 추출된 RSSI 값을 기초로 상기 스테이션의 방향을 추정하는 청소 로봇.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 추정된 스테이션의 방향으로 상기 청소 로봇의 주행을 제어하는 청소 로봇.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 청소 로봇 안테나부는,
    상기 RF 신호가 수신되는 방향에 따라 RF 신호의 수신 세기가 다르게 측정되도록 마련된 지향성 안테나를 포함하는 청소 로봇.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    회전 가능하도록 마련된 지지판;을 더 포함하고,
    상기 청소 로봇 안테나부는,
    상기 지지판에 고정되어 상기 지지판과 함께 회전 가능하도록 마련된 것을 포함하는 청소 로봇.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 지지판의 회전 각도에 따른 RSSI 값을 추출하고, 상기 추출된 RSSI 값을 기초로 가장 큰 RSSI 값이 추출된 방향으로 상기 청소로봇의 주행을 제어하는 청소 로봇.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 청소 로봇 안테나부는,
    복수 개의 안테나로 마련된 것을 포함하는 청소 로봇.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수 개의 안테나에서 수신한 RF 신호를 신호 처리하여 RSSI 값을 추출하고, 상기 추출된 RSSI 값을 통합하여 새로운 RSSI 값을 추출하고, 상기 새롭게 추출된 RSSI 값을 기초로 상기 스테이션에 상기 청소 로봇이 도킹되도록 상기 청소 로봇의 주행을 제어하는 청소 로봇.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수 개의 안테나의 온 오프 상태를 순차적으로 제어하는 청소 로봇.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 청소 로봇이 제자리에서 회전되도록 제어하고,
    상기 청소 로봇의 회전 각도에 따른 RSSI 값을 추출하고,
    상기 추출된 RSSI 값을 기초로 가장 큰 RSSI 값이 추출되는 방향으로 상기 청소 로봇의 주행을 제어하는 청소 로봇.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 스테이션은,
    RF 신호를 송출하는 스테이션 안테나부; 및
    상기 스테이션 안테나부에서 송출되는 상기 RF 신호를 생성하는 스테이션 제어부;를 포함하는 청소 로봇.
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제12항에 있어서,
    상기 스테이션 안테나부는,
    복수 개의 안테나로 마련된 것을 포함하는 청소 로봇.
  14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제12항에 있어서,
    상기 스테이션 제어부는,
    상기 청소 로봇과 상기 스테이션의 거리가 가까워질수록 상기 스테이션 안테나부에서 약한 RF 신호가 송출되도록 제어하는 청소 로봇.
  15. ◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청소 청소 로봇의 제어 방법에 있어서,
    청소 로봇 안테나부가 스테이션으로부터 송출된 RF 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 RF 신호를 신호 처리 하여 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 값을 추출하는 단계; 및
    상기 추출된 RSSI 값을 기초로 상기 스테이션에 상기 청소 로봇이 도킹되도록 상기 청소 로봇이 주행하는 단계;를 포함하고,
    상기 청소 로봇은,
    청소 영역에 대한 RSSI 값의 세기 및 방향 정보를 포함하는 맵 데이터가 저장된 메모리를 더 포함하고,
    상기 추출된 RSSI 값을 기초로 상기 스테이션에 상기 청소 로봇이 도킹되도록 상기 청소 로봇이 주행하는 단계는,
    상기 메모리에 저장된 맵 데이터에 상기 청소 로봇의 현재 위치에 대한 맵 데이터가 존재하면, 상기 맵 데이터에 기초하여 상기 스테이션의 방향을 추정하고,
    상기 청소 로봇의 현재 위치에 대한 맵 데이터가 존재하지 않으면,
    상기 추출된 RSSI 값을 기초로 상기 스테이션의 방향을 추정하는 것을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  16. ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 15항에 있어서,
    상기 추출된 RSSI 값을 기초로 상기 스테이션에 상기 청소 로봇이 도킹되도록 상기 청소 로봇이 주행하는 단계는,
    상기 추정된 스테이션의 방향으로 상기 청소 로봇이 주행하는 것을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  17. 삭제
  18. ◈청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 15항에 있어서,
    상기 청소 로봇은,
    상기 청소 로봇 안테나부가 고정되며, 회전 가능하도록 마련된 지지판;을 포함하고,
    상기 청소 로봇 안테나부가 상기 스테이션으로부터 송출된 상기 RF 신호를 수신하는 단계는,
    상시 청소 로봇 안테나부가 상기 지지판과 함께 회전하며 상기 스테이션으로부터 송출된 RF 신호를 수신하는 것을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  19. ◈청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 18항에 있어서,
    상기 수신된 RF 신호를 신호 처리 하여 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 값을 추출하는 단계는,
    상기 수신된 RF 신호를 신호 처리 하여 상기 지지판의 회전 각도에 따른 RSSI 값을 추출하는 것을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 19항에 있어서
    상기 추출된 RSSI 값을 기초로 상기 스테이션에 상기 청소 로봇이 도킹되도록 상기 청소 로봇이 주행하는 단계는,
    상기 추출된 RSSI 값을 기초로 가장 큰 RSSI 값이 추출된 방향으로 상기 청소로봇이 주행하는 것을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  21. ◈청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 15항에 있어서,
    상기 청소 로봇 안테나부는 복수 개의 안테나를 포함하고,
    상기 수신된 RF 신호를 신호 처리 하여 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 값을 추출하고, 상기 추출된 RSSI 값을 기초로 상기 스테이션에 상기 청소 로봇이 도킹되도록 상기 청소 로봇이 주행하는 단계는,
    상기 복수 개의 안테나에서 수신한 RF 신호를 신호 처리하여 RSSI 값을 추출하고,
    상기 추출된 RSSI 값을 통합하여 새로운 RSSI 값을 추출하고,
    상기 새롭게 추출된 RSSI 값을 기초로 상기 스테이션에 상기 청소 로봇이 도킹되도록 상기 청소 로봇이 주행하는 것을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  22. ◈청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 15항에 있어서,
    상기 청소 로봇 안테나부가 상기 스테이션으로부터 송출된 RF 신호를 수신하는 단계는,
    상기 청소 로봇이 제자리에서 회전하며 상기 청소 로봇 안테나부를 통해 상기 스테이션으로부터 송출된 RF 신호를 수신하는 것을 포함하고,
    상기 추출된 RSSI 값을 기초로 상기 스테이션에 상기 청소 로봇이 도킹되도록 상기 청소 로봇이 주행하는 단계는,
    상기 추출된 RSSI 값을 기초로 가장 큰 RSSI 값이 추출되는 방향을 상기 스테이션의 방향으로 추정하고,
    상기 추정된 방향으로 상기 청소 로봇이 주행하는 것을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  23. ◈청구항 23은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 15항에 있어서,
    상기 청소 로봇의 주행 경로 상에 장애물이 감지되면,
    상기 장애물이 감지된 지점에서 차 순위 RSSI 값이 추출된 방향으로 상기 청소 로봇이 주행하는 것을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
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