KR20070106864A - 청소로봇의 청소동작 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 청소로봇의 청소동작 제어방법에 관한 것으로, 그 목적은 벽면 스윙 청소와 동시에 맵을 획득하여 별도의 맵 작성 비용 및 소요시간을 절감하고, 이를 통해 신속한 청소작업을 진행할 수 있는 청소로봇의 청소동작 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 충전 스테이션 분리단계; 상기 충전 스테이션에서 분리된 청소로봇을 벽면방향으로 이동하여 정렬시키는 청소로봇 이동단계; 상기 청소영역의 벽면을 따라 이동하며 스윙동작에 의해 벽면라인을 청소함과 동시에, 스윙동작에 연동하여 작동되는 다수개의 초음파센서에 의해 장애물을 감지하여 청소영역 맵을 획득하는 벽면 스윙 청소단계; 상기 획득된 맵에 의해 청소영역과 외부영역을 구분하는 청소영역 구분단계; 상기 구분된 청소영역의 면적을 산출하여 설정 값과의 대비에 의해 청소영역에 대한 청소패턴이 선택 적용되는 청소패턴 설정단계; 상기 청소패턴에 따라 획득된 맵을 바탕으로 이동로봇이 청소영역으로 이동되어 단계적으로 청소를 수행하는 청소단계로 이루어져 있다.

청소로봇, 맵 빌딩, 청소패턴, 위치인식, 스윙

Description

청소로봇의 청소동작 제어방법{The control method of cleaning action for cleaning robot}

도 1 은 본 발명에 따른 청소경로 제어를 보인 블록 예시도

도 2 는 본 발명에 따른 장애물 인식을 보인 개념도

도 3 은 본 발명에 초음파 센서 배치를 보인 이동로봇 예시도

도 4 는 본 발명에 따른 맵 생성과정을 보인 예시도

도 5 는 본 발명에 따른 지그재그식 청소패턴을 보인 예시도

도 6 은 본 발명에 따른 스크류식 청소패턴을 보인 예시도

도 7 은 본 발명에 따른 2차 청소단계를 보인 예시도

도 8 은 본 발명의 지그재그식 청소패턴에 의해 청소과정을 보인 예시도

도 9 는 본 발명의 스크류식 청소패턴에 의한 청소과정을 보인 예시도

도 10은 종래의 청소로봇의 개략적인 구조를 보인 예시도

도 11은 종래의 청소로봇에 의한 청소 형태를 보인 예시도

도 12는 종래의 청소로봇을 이용한 청소과정을 보인 예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(10) : 이동로봇 (11) : 이동로봇 몸체부

(12) : 청소툴 (21) : 제 1 초음파센서

(22) : 제 2 초음파센서 (23) : 제 3 초음파센서

(24) : 제 4 초음파센서 (30) : 스캔영역

(100) : 조향축 (200) : 회전중심축

(310) : 외부영역 (320) : 장애물영역

(330) : 청소영역 (331) : 1차 청소 영역

(333) : 3차 청소 영역 (400) : 장애물

(410) : 벽면 (810) : 시작지점

(820) : 청소가 안된 영역 (830) : 청소가 된 영역

(840) : 경계선 (850,860): 이동좌표

(910) : 경계선 (920) : 경로좌표

본 발명은 청소로봇의 청소동작 제어방법에 관한 것으로, 일정 청소영역에 대하여 벽면 스윙청소와 동시에 맵을 획득하고, 청소영역과 외부영역 및 청소할 영역과 미 청소영역을 구분하여 효율적인 청소작업을 수행할 수 있는 청소로봇의 청소동작 제어방법에 관한 것이다.

기존에 출시된 국내외 청소로봇들은 기초적인 충돌감지 센서만을 사용하여, 청소방법이 단지 벽을 따라가거나 또는 랜덤(회전하는 공이 벽에 부딪히면 V자형으 로 튕겨 나오는 현상)하게 이동함으로서 하루 종일 청소를 해도 청소가 되지 않는 지역이 있을 수 있고, 또한 청소 툴이 로봇 내부에 장착되어 있어서 벽면에서 수㎝ 정도는 전혀 청소가 되지 않기 때문에 방의 모서리와 구석청소가 불가능하다.

또한, 랜덤 방식으로 청소를 하기 때문에 청소시간도 매우 길어 40평대 아파트의 경우 몇 번씩 재충전을 하여야 청소가 가능한 실정이다. 즉 기존 청소로봇은 로봇이라기보다는 단순 이동형 청소기(1세대 청소로봇)정도의 수준이라 할 수 있다.

도 10 은 이러한 기존의 청소로봇의 구조를 보여주고 있는데, 그 개략적인 구성을 보면 청소로봇은 바퀴 뒤쪽에 흡입구가 있거나 앞쪽에 있음을 알 수 있다. 그리고 흡입구의 양측단 까지의 폭이 바퀴의 폭보다 작아 먼지가 바퀴에 묻는 단점이 있음을 알 수 있다. 또한 청소로봇의 외곽 크기보다 흡입구의 크기가 작아 구석청소가 어렵다는 것을 알 수 있다. 물론 그 흡입구 폭을 늘려 청소면적을 늘릴 수 있을 것 같아 보이지만 실제로는 배터리로 구동되는 청소로봇의 경우 흡입력이 약하여 흡입구의 크기를 크게 할 수 없다는 구조적인 문제점이 있다.

따라서, 도 11 과 같이 청소로봇의 크기보다 작은 영역이 청소되므로 벽면이나 구석이 청소될 수 없으며 또한 청소로봇의 바퀴가 진행방향의 청소되지 않은 지역을 통과하고 있음을 알 수 있다. 이로 인해 바퀴에 먼지가 묻게 되는데 이 상태로 청소된 지역을 주행하게 되면 청소가 된 부분을 다시 더럽히게 되는 문제가 발생한다.

도 12 는 기존의 청소로봇이 랜덤 방식에 의해 청소하는 방식을 도시하고 있 는데, 이 랜덤 방식은 청소 전 영역을 완전히 청소할 수 없고 중복청소 영역도 많으므로 시간도 많이 걸린다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 벽면 스윙청소와 동시에 맵을 획득하여 별도의 맵 작성 비용 및 소요시간을 절감하고, 이를 통해 신속한 청소작업을 진행할 수 있는 청소로봇의 청소동작 제어방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또다른 목적은 청소영역을 효율적으로 구분하고, 청소영역의 면적에 따라 지그재그 또는 스크류식 청소패턴을 선택 적용하여, 미 청소구역의 발생을 억제하고, 중복 청소지역을 최소화하여, 최적의 청소작업을 수행할 수 있는 청소로봇의 청소동작 제어방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 청소 시 주행 바퀴에 먼지가 묻어 청소지역을 더럽히는 문제가 발생치 않도록 한 청소로봇의 청소동작 제어방법을 제공하는 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 청소경로 제어를 보인 블록 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 충전 스테이션을 빠져나올 때 360°회전 가능한 터릿(Turret)을 이용하여 스윙(swing) 동작을 취함으로써 최소 진행방향의 먼지를 제거하는 충전 스테이션 분리단계(S100)와, 상기 충전 스테이션에서 분리된 청소로봇(10)을 청소 영 역내 벽면과 소정거리를 유지하도록 벽면방향으로 이동하여 정렬시키는 청소로봇 이동단계(S200)와, 상기 청소영역의 벽면을 따라 이동하며 스윙동작에 의해 벽면라인을 청소함과 동시에, 스윙동작에 연동하여 작동되는 다수개의 초음파센서에 의해 장애물을 감지하여 청소영역 맵을 획득하는 벽면 스윙 청소단계(S300)와, 상기 획득된 맵에 의해 청소영역과 외부영역을 구분하는 청소영역 구분단계(S400)와, 상기 구분된 청소영역의 면적을 산출하여 설정값과의 대비에 의해 청소영역에 대한 청소패턴이 선택 적용되는 청소패턴 설정단계(S500)와, 상기 청소패턴에 따라 획득된 맵을 바탕으로 이동로봇이 청소영역으로 이동되어 단계적으로 청소를 수행하는 청소단계(S600)를 포함하도록 되어 있다.

상기 충전 스테이션 분리단계(S100)는 충전 스테이션에서 청소로봇이 분리될 때, 바퀴에 먼지가 묻지 않도록 스윙동작에 의해 청소툴을 작동시켜 최초 진행방향에 위치한 먼지를 제거한다.

즉, 본 발명은 주행방향 쪽으로 돌출된 흡입용 청소툴이 장치된 360도 회전하는 터릿과 상기 터릿의 주향방향 쪽에 다수 개 설치된 거리측정센서와 상기 터릿에 설치되어 천장영역의 영상을 획득하는 카메라 및 어안렌즈를 구비한 청소로봇이 그 기억장치에 입력되어 저장된 청소지도 및 천정 지도를 참조하여 청소영역을 청소하기 위해 초기에 충전 스테이션에서 빠져나올 때, 터릿의 하부에 장치된 바퀴에 먼지를 묻히지 않도록 터릿을 적어도 주행 바퀴의 폭보다 큰 폭으로 스윙시켜 먼지를 흡입 제거하여 청소로봇이 움직일 최초 진행방향의 공간을 청소하여 확보하도록 되어 있다.

상기 청소로봇 이동단계(S200)는 청소로봇을 최초 청소시작위치로 이동시키는 것으로, 충전 스테이션을 빠져나온 청소로봇이 설정값에 의해 우측 또는 좌측으로 터닝하는 터닝단계(S210)와, 상기 청소로봇의 터닝에 따라 초음파 센서가 장애물 및 벽면을 감지하는 인식단계(S220)와, 상기 벽면으로부터 최대로 스윙동작된 청소로봇의 청소툴까지의 거리(L)가 8∼12㎝의 간격을 유지하도록 청소로봇을 벽면방향으로 이동시키는 청소로봇 셋팅단계(S230)와, 상기 벽면과 소정간격으로 유지하도록 이동된 청소로봇을 벽면을 따라 이동되도록 청소로봇의 조향각을 조절하는 조향각 조절단계(S240)를 포함하도록 되어 있다.

즉, 상기 청소로봇(10)은 도 7 에 도시된 바와 같이, 주행방향으로 돌출된 회전식 청소툴(12)을 구비하고 있으며, 상기 청소툴은 360도 회전하는 터릿에 장착되어 청소로봇의 이동시 터릿의 회전에 의해 주행 바퀴의 폭보다 적어도 큰 폭으로 회전하면서 이동하게 된다.

또한, 상기 터릿은 청소로봇의 몸체부(11)와 일체형으로 연결되어 있으며, 바퀴를 포함한 이동수단의 상부에 설치되어 바퀴와 독립적으로 회전하도록 장치된다. 또한 상기 터릿의 회전수단은 하부의 바퀴를 포함한 이동수단과 그 위에 장치된 터릿을 회전시키는 회전축(도시없음)과 이를 회전시키는 모터(도시없음)와 같은 통상의 회전 수단을 사용하여 회전하기만 하면 족하다.

상기에서 청소대상을 흡입하는 청소툴(12)의 흡입 구성원리는 통상적인 흡입식 청소기의 흡입원리와 동일하고, 이와 같은 통상의 흡입 원리나 구성 그 자체는 본 발명에서 청구하고자 하는 권리대상이 아니다.

또한, 상기 청소툴(12)은 도면에 사각형 구조를 가지는 흡입식 구조로 도시되어 있으나, 흡입구가 있는 흡입식이면 족하고, 이러한 청소툴 자체의 외형형상 자체를 본 발명에서 한정하지는 않는다.

또한, 청소툴은 터릿과 일체형으로 회전하여도 되고, 터릿과 일체로 회전하지 않고 자체적으로 회전하여도 무방하다. 통상의 공지된 청소기의 흡입식 청소툴들은 이와 같은 고정식 또는 회전식으로 여러 종류가 공지되어 있다. 본 발명에서는 단지 본 발명의 목적을 이룰 수 있도록 터릿이 스윙시 청소툴도 그에 따라 스윙하기만 하면 되므로, 이러한 청소툴 자체의 회전여부를 한정하지는 않는다.

또한, 상기 벽면까지의 거리(L)는 청소로봇의 스윙동작에 따른 벽면과 청소로봇의 충돌을 방지 및 초음파센서의 스캔 영역을 고려한 것으로, 맵 형성, 청소효율 및 충돌을 방지하기 위한 최적의 거리조건이다.

상기 벽면스윙 청소단계(S300)는 청소영역에 대한 1차 청소와 동시에, 청소영역에 대한 맵 데이터를 획득하는 것으로, 정지상태에서 회전식 청소툴을 소정각도로 스윙하여 청소를 수행함과 동시에 스윙시 청소로봇에 설치된 다수개의 초음파센서에 의해 장애물을 감지하는 스윙단계(S310)와, 상기 스윙단계에 의해 감지된 장애물을 인식하고 청소로봇과 벽면의 간격을 유지하여 벽면을 따라 청소로봇이 이동될 수 있도록 청소로봇의 조향각을 계산하는 조향각 계산단계(S320)와, 상기 계산된 조향각에 따라 청소로봇의 조향각이 조절되고 벽면을 따라 소정거리만큼 청소로봇을 이동시킨 후 정지시키는 이동단계(S330)와, 상기 스윙단계, 계산단계, 이동단계를 다수 번 반복하는 반복단계(S340)를 통해, 벽면까지의 거리(L)를 유지하면 서, 벽면 부위에 대한 청소를 수행함과 동시에 청소영역에 대한 맵 데이터를 획득하게 된다.

또한, 상기 청소로봇은 도 2 에 도시된 바와 같이, 360° 회전되는 터릿과 연결된 청소로봇의 몸체부(11)에 다수개의 초음파 센서(21,22,23)가 설치되고, 상기 초음파센서(21,22,23)가 설치된 몸체부(11)를 제자리에서 스윙동작하면서 초음파센서(21,22,23)를 작동하여 초음파 센서의 분해능을 향상시키도록 되어 있다.

즉, 도 2 는 본 발명에 따른 장애물 인식을 보인 개념도를 도시한 것으로, 본 발명은 청소로봇의 스윙동작에 의해 벽면청소를 수행함과 동시에, 스윙되는 청소로봇의 몸체부(11)에 설치된 다수개 초음파 센서(21,22,23)의 측정에 의해 청소로봇 진행방향에 대한 정면 및 양측면의 장애물을 동시에 감지하고 이를 통해 맵 데이터를 획득하도록 되어 있다.

상기 초음파센서(21,22,23)는 청소로봇 몸체부(11)에 설치되어 몸체부의 스윙동작시 일체형으로 회전 이동되는 것으로, 청소로봇의 조향축(100)과 동일한 방향 및 조향축을 중심으로 양측이 대칭되도록 다수개의 초음파센서가 설치되어 있다.

즉, 도 3 에 도시된 바와 같이, 청소로봇의 진행방향에 대하여 선단 정면에 위치하도록 조향축(100)을 따라 설치되는 제 1 초음파센서(21)와, 상기 조향축에 대하여 직각되는 방향을 감지하도록 청소로봇의 몸체부(11)에 각각 설치되는 제 3 초음파센서(23)와, 상기 제 1,3 초음파센서(21,23) 사이에 위치하고 조향축에 대하여 45°되는 방향을 감지하도록 청소로봇의 몸체부(11)에 각각 설치되는 제 2 초음 파센서(22)가 각각 설치되어 있다.

또한, 상기 제 1,2,3 초음파센서(21,22,23)는 모두 동일 높이를 구비하도록 청소로봇의 몸체부(11)에 설치되어 있다.

또한, 상기 청소로봇의 몸체부(11)는 360° 무한 회전되는 터릿과 연결되어 있으며, 회전중심축(200)을 기준으로 조향축(100)에 대하여 좌우로 45°∼60°범위내에서 바람직하게는 45°로 스윙 동작하도록 되어 있다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 청소로봇은 회전중심축(200)을 중심으로 한 청소로봇 몸체부(11)의 스윙동작시, 회전식 청소툴(12)이 작동하여 청소로봇의 진행방향에 대한 청소를 수행함과 동시에, 상기 스윙동작과 연동하여 제 1,2,3 초음파센서(21,22,23)의 설치방향에 따라 각각의 초음파센서가 장애물을 감지하게 되므로, 청소작업과 맵 획득을 동시에 수행할 수 있다.

상기 청소영역 구분단계(S400)는 1차 청소에 의해 얻어진 맵 데이터를 외부영역(310)과 장애물 영역(320) 및 청소영역(330)으로 도 4 에 도시된 바와 같이, 세분화되며, 상기 청소영역(330)은 청소로봇의 청소수행에 따라 다시 1차 청소 영역(331)과 3차 청소 영역(333)으로 분리된다.

즉, 상기 청소영역 구분단계(S400)는 벽면스윙 청소에 의해 1차적인 맵 데이터를 획득하는 1차 맵 획득단계(S410)와, 상기 획득된 1차 맵 데이터에 대하여 초음파 격자가 차지하는 점유율에 따라 0∼100 범위내에서 임계값을 부여하는 임계값 부여단계(S420)와, 상기 초음파 격자의 임계값이 80 이상이면 1차 맵 데이터의 초음파 격자의 빈틈을 채워 장애물임을 표시하여 획득된 1차 맵 데이터가 완전한 폐 곡을 이루도록 하는 장애물 표시단계(S430)와, 상기 폐곡된 1차 맵 데이터의 내측부분을 청소영역으로 설정하고, 바깥 부분을 외부영역으로 설정 구분하여 메모리에 저장하는 영역 설정단계(S440)와, 상기 청소 영역중 벽면스윙단계에 의해 청소된 영역을 1차 청소영역으로, 그 외의 부분을 3차 청소영역으로 구분되어 메모리에 저장되는 청소영역 세분단계(S450)를 포함하도록 되어 있다.

상기 청소패턴 설정단계(S500)는 3차 청소영역(333)에 대한 청소패턴을 설정하는 것으로, 3차 청소영역의 면적 및 조건에 따라 지그재그식 청소패턴 및 스크류식 청소패턴을 선택적으로 수행하게 된다. 즉, 측정된 3차 청소영역의 면적과 청소로봇에 미리 설정된 면적 설정값을 대비하여, 면적 설정값 보다 측정된 면적값이 작을 경우, 소형면적 청소에 효율적인 스크류식 청소패턴을 수행하고, 면적설정값 보다 측정된 면적값이 클 경우, 대형면적 청소에 효율적인 지그재그식 청소패턴을 수행하도록 되어 있다.

상기 청소단계(S600)는 설정된 청소패턴에 의해 청소영역(330)으로 이동하여 청소를 수행하는 것으로, 선택된 청소패턴에 따라 3차 청소영역(333)을 청소하는 3차 청소단계(S610)와, 상기 3차 청소영역의 청소완료 후, 벽면 가장자리를 따라 이동하여 벽면과 1차 청소된 사이의 공간에 대한 청소를 수행하는 2차 청소단계(S620)로 이루어져 있다. 또한, 상기 청소단계는 필요시 지속적으로 터릿의 스윙 동작을 계속하면서 청소한다.

상기 3차 청소단계(S610)는 지그재그식 청소패턴 또는 스크류식 청소패턴에 의해 수행되는 것으로, 상기 지그재그식 청소패턴은 비교적 넓은 청소영역의 청소 에 적합한 것으로, 도 5 에 도시된 바와 같이, 청소로봇이 스윙동작을 하면서 지그재그로 이동하여 청소를 수행하게 된다.

상기 스크류식 청소패턴은 비교적 소형 청소면적의 청소에 적합한 것으로, 도 6 에 도시된 바와 같이, 청소로봇이 외곽에서 중심방향으로 회전하여 이동하면서 청소를 수행하게 된다.

이때, 상기 청소를 진행하는 청소로봇(10)은 이동시, 자기위치를 측정 및 자세를 보정하도록 되어 있다. 즉, 주행하는 청소로봇의 카메라 및 어안렌즈를 통해 천정 영역의 영상을 획득하여 특정요소를 표현하는 영상획득단계와; 상기 획득된 천정 영상과 미리 입력/설정된 천정 지도의 특정요소를 대비하는 영상대비단계와; 상기 영상대비에 의해 실제위치를 파악하여 설정된 값과 다를시 이를 설정값에 맞도록 보정하는 자세 보정단계를 통해 주행에 따른 자기위치를 측정하고, 자세를 보정하게 된다.

상기 청소지도의 특정요소를 구체적 예로 들자면 로봇의 이동을 막는 물체 즉, 벽면, 가구, 기타 주행에 방해되는 장애물과 같은 것이다.

상기 천정 지도의 특정요소를 구체적 예로 들자면 천정 영상에서 추출되어 획득된 직선들, 직선간의 거리, 직선의 각도, 직선의 길이, 원, 원의 지름과 같은 것이다.

상기 2차 청소단계(S620)는 구석청소에 해당되는 것으로, 도 7 에 도시된 바와 같이, 1차 청소나 3차 청소에 의해 청소가 실시되지 못한 벽면과 가장 근접한 영역(벽면에서 8∼12㎝ 떨어진 사이공간)을 청소하며, 벽면과 최대한 근접하면서도 충돌이 발생치 않도록 PID 혹은 퍼지제어 방식으로 접근하여 청소를 수행한다.

이때, 상기 청소로봇은 터릿을 좌우 스윙시키지 않고 흡입구를 가진 청소툴을 벽면에 밀착시켜 벽면과의 각도를 유지하면서 이동하여 청소를 하도록 되어 있다.

이하 본 발명을 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 8 은 지그재그식 청소패턴에 따른 3차 영역의 청소과정을 도시한 것으로, 벽면스윙 청소단계에 의해 획득한 맵 데이터에 따라 지그재그 청소를 시작할 최초 지점을 찾아 시작 지점(810)으로 이동한 후, 청소를 수행한다. 이때, 시작 지점에서부터 다음 청소로봇이 이동할 지점은 생성된 맵 데이터의 정보(청소가 된 영역, 외부영역, 청소가 안된 영역, 장애물 영역)에 의한 데이터를 이용하여 계산되며, 지그재그식 청소패턴에 의한 청소영역은 1차 청소영역과 중복되는 부분이 미 청소영역이 발생되지 않는 범위내에서 최소화되도록 되어 있다.

상기 지그재그식 청소 패턴에 의한 청소 시, 코너 부분이 있는 맵의 경우에는 도 8 의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 청소가 되지 않은 영역(820)이 발생하게 되며, 이때, 상기 3차 청소영역은 청소가 수행된 영역과 수행되지 않은 영역은 서로 다른 색상으로 세분화되어 표시되게 된다.

상기와 같이 청소가 되지 않은 영역(820)의 발생시에는 청소로봇이 맵의 상단까지 청소한 후, 청소로봇의 전체 맵을 업데이트하여 청소가 된 영역(830)과 청소가 되지 않은 영역(820)을 검사한 후, 청소가 되지 않은 영역(820)으로 청소로봇 을 이동하여 다시 지그재그식 청소패턴에 따라 청소를 수행하면 된다.

즉, 전체 맵의 업데이트에 의해 청소가 되지 않은 영역이 검사될 경우, 1차 청소영역(벽면스윙청소)과 3차 청소영역(3차 청소영역)간의 경계선(840)을 찾고, 상기 경계선(840)이 끝나는 지점을 청소가 안된 영역의 이동좌표로 하여 청소로봇을 이동시킨 후, 청소를 수행하면 된다. 이때, 상기 경계선이 끝나는 지점은 도 8의 (d)에 도시된 바와 같이 2개의 이동좌표(850,860)가 생성되며, 청소로봇은 이중 가까운 이동좌표 이동되어 도 8 의 (e)와 같이 지그재그식 청소패턴으로 작업을 수행하면 된다.

이때, 청소를 하면서 청소로봇의 자기 위치 인식 및 자세보정은 각종 센서와, 설정된 천정 영상정보와 획득한 청정 영상정보의 대비에 의해 진행된다.

도 9 는 스크류식 청소패턴에 따른 3차 영역의 청소과정을 도시한 것으로, 벽면스윙 청소단계에 의해 획득한 맵 데이터에 따라 청소가 된 영역과 청소가 되지 않은 영역의 경계선(910)을 찾고, 상기 경계선(910)상에 15∼20㎝ 간격으로 청소로봇이 청소를 하면서 이동할 다수개의 경로좌표(920)를 생성하며, 상기 생성된 경로좌표(920)를 따라 청소로봇이 이동되어 스윙동작에 따른 청소를 수행한다. 이와 같은 경계선, 좌표생성 및 청소수행을 다수번 반복하게 되면, 스크류 형태와 같이 점점 더 내부로 청소영역이 좁혀지게 되어 최종적으로 청소를 완료할 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

이와 같이, 본 발명은 1차 청소와 동시에 맵을 획득하고, 스윙동작에 따른 다수개의 초음파 센서의 감지에 의해 장애물에 대한 정보를 얻을 수 있으므로, 정확한 맵 데이터 정보를 얻을 수 있고, 전체적인 청소시간을 단축할 수 있다.

또한, 1차 청소에 의해 청소를 해야 할 영역과 하지 않아야 할 영역을 구분하고, 3차 청소에 의해 내부공간을 청소하며, 2차 청소에 의해 구석의 미세한 먼지를 제거하여 청소영역에 대한 청소를 마무리하도록 되어 있어, 청소영역을 효율적으로 세분화하여 신속하게 청소작업을 진행할 수 있다.

또한, 청소한 공간의 크기에 따라 청소패턴을 선택하여 진행할 수 있으므로, 미 청소 영역의 발생을 제거하였으며, 각 공간에 따른 최적의 청소작업을 진행할 수 있다.

또한, 본 발명의 청소로봇은 청소툴이 외부로 돌출되어 있어서 집안에서 먼지가 제일 많이 쌓이는 벽면 및 모서리 청소가 가능하고, 특히 장애물 주변도 깔끔하게 청소가 가능하다.

또한, 본 발명은 1차 청소에 의해 획득된 맵 데이터와, 기타 정보를 동시에 병행하여 이용하도록 되어 있어, 위치 오차가 작고 어느 방향으로나 이동이 가능한 동기식 이동기술과 초음파 어레이 센서기술 및 비전처리기술 등을 사용하여 가정 내에서 청소로봇이 자기위치를 인식하면서 효율적으로 청소할 수 있는 등 많은 효과가 있다.

Claims (11)

1. 충전 스테이션을 빠져나올 때 360°회전 가능한 터릿(Turret)을 이용하여 스윙(swing) 동작을 취함으로써 최소 진행방향의 먼지를 제거하는 충전 스테이션 분리단계;

   상기 충전 스테이션에서 분리된 청소로봇을 청소 영역내 벽면과 소정거리를 유지하도록 벽면방향으로 이동하여 정렬시키는 청소로봇 이동단계;

   상기 청소영역의 벽면을 따라 이동하며 스윙동작에 의해 벽면라인을 청소함과 동시에, 스윙동작에 연동하여 작동되는 다수개의 초음파센서에 의해 장애물을 감지하여 청소영역 맵을 획득하는 벽면 스윙청소단계;

   상기 획득된 맵에 의해 청소영역과 외부영역을 구분하는 청소영역구분단계;

   상기 구분된 청소영역의 면적을 산출하여 설정값과의 대비에 의해 청소영역에 대한 청소패턴이 선택 적용되는 청소패턴 설정단계;

   상기 청소패턴에 따라 획득된 맵을 바탕으로 이동로봇이 청소영역으로 이동되어 단계적으로 청소를 수행하는 청소단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 청소로봇의 청소동작 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 청소로봇 이동단계는 충전 스테이션을 빠져나온 청소로봇이 설정값에 의해 우측 또는 좌측으로 터닝하는 터닝단계와,

   상기 청소로봇의 터닝에 따라 초음파 센서가 청소영역내 장애물 및 벽면을 감지하는 인식단계와,

   상기 벽면으로부터 최대로 스윙 동작된 청소로봇의 청소툴 회전중심까지의 거리(L)가 8∼12㎝의 간격을 유지하도록 청소로봇을 벽면방향으로 이동시키는 청소로봇 셋팅단계와,

   상기 벽면과 소정간격으로 유지하도록 이동된 청소로봇을 벽면을 따라 이동되도록 청소로봇의 조향각을 조절하는 조향각 조절단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 청소로봇의 청소동작 제어방법.
3. 제 1 항에 있어서;

   상기 벽면스윙 청소단계는 정지상태에서 회전식 청소툴을 소정각도로 스윙하여 청소를 수행함과 동시에 스윙시 청소로봇에 설치된 다수개의 초음파센서에 의해 장애물을 감지하는 스윙단계와,

   상기 스윙단계에 의해 감지된 장애물을 인식하고 청소로봇과 벽면의 간격을 유지하여 벽면을 따라 청소로봇이 이동될 수 있도록 청소로봇의 조향각을 계산하는 조향각 계산단계와,

   상기 계산된 조향각에 따라 청소로봇의 조향각이 조절되고 벽면을 따라 소정거리만큼 청소로봇을 이동시킨 후 정지시키는 이동단계와,

   상기 스윙단계, 계산단계, 이동단계를 다수 번 반복하는 반복단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 청소로봇의 청소동작 제어방법.
4. 제 1 항에 있어서;

   상기 청소영역 구분단계는 벽면스윙 청소에 의해 1차적인 맵 데이터를 획득하는 1차 맵 획득단계와,

   상기 획득된 1차 맵 데이터에 대하여 초음파 격자가 차지하는 점유율에 따라 0∼100 범위내에서 임계값을 부여하는 임계값 부여단계와,

   상기 초음파 격자의 임계값이 80 이상이면 1차 맵 데이터의 초음파 격자의 빈틈을 채워 장애물임을 표시하여 획득된 1차 맵 데이터가 완전한 폐곡을 이루도록 하는 장애물 표시단계와,

   상기 폐곡된 1차 맵 데이터의 내측부분을 청소영역으로 설정하고, 바깥 부분을 외부영역으로 설정 구분하여 메모리에 저장하는 영역 설정단계와,

   상기 청소영역중 벽면스윙단계에 의해 청소된 영역을 1차 청소영역으로, 그 외의 부분을 3차 청소영역으로 구분되어 메모리에 저장되는 청소영역 세분단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 청소로봇의 청소동작 제어방법.
5. 제 1 항에 있어서;

   상기 청소패턴 설정단계는 측정된 3차 청소영역의 면적과 청소로봇에 미리 설정된 면적설정값을 대비하여, 면적설정값 보다 측정된 면적값이 작을 경우, 소형면적 청소에 효율적인 스크류식 청소패턴을 수행하고, 면적설정값 보다 측정된 면적값이 클 경우, 대형면적 청소에 효율적인 지그재그식 청소패턴을 수행하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 청소로봇의 청소동작 제어방법.
6. 제 5 항에 있어서;

   상기 지그재그식 청소 패턴은 청소완료 후, 청소로봇의 전체 맵을 업데이트하여 청소가 된 영역과 청소가 되지 않은 영역을 검사한 후, 청소가 되지 않은 영역이 검사될 경우, 1차 청소영역(벽면스윙청소)과 3차 청소영역(3차 청소영역)간의 경계선을 찾고, 상기 경계선이 끝나는 지점을 청소가 안된 영역의 이동좌표로 하여 청소로봇을 이동시킨 후, 다시 지그재그식 청소패턴으로 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 청소로봇의 청소동작 제어방법.
7. 제 5 항에 있어서;

   상기 스크류식 청소패턴은 벽면스윙 청소단계에 의해 획득한 맵 데이터에 따라 청소가 된 영역과 청소가 되지 않은 영역의 경계선을 찾고, 상기 경계선상에 15∼20㎝ 간격으로 청소로봇이 청소를 하면서 이동할 다수개의 경로좌표를 생성하며, 상기 생성된 경로좌표를 따라 청소로봇이 이동되어 스윙동작에 따른 청소를 수행하는 것을 특징으로 하는 청소로봇의 청소동작 제어방법.
8. 제 1,2,3,5,6,7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 청소로봇에는 청소로봇의 진행방향에 대하여 선단 정면에 위치하도록 조향축을 따라 설치되는 제 1 초음파센서와, 상기 조향축에 대하여 직각되는 방향을 감지하도록 이동로봇의 몸체에 각각 설치되는 제 3 초음파센서와, 상기 제 1,3 초음파센서 사이에 위치하고 조향축에 대하여 45°되는 방향을 감지하도록 이동로봇의 몸체에 각각 설치되는 제 2 초음파센서가 각각 동일 높이를 구비하도록 몸체부에 설치된 것을 특징으로 하는 청소로봇의 청소동작 제어방법.
9. 제 8 항에 있어서;

   상기 청소로봇은 360°무한 회전되는 터릿과 연결되어 있으며, 회전중심축을 기준으로 조향축에 대하여 좌우로 45°∼60°범위내에서 스윙동작하는 것을 특징으로 하는 청소로봇의 청소동작 제어방법.
10. 제 1 항에 있어서;

    상기 청소단계는 선택된 청소패턴에 따라 3차 청소영역을 청소하는 3차 청소단계와, 상기 3차 청소영역의 청소완료 후, 벽면 가장자리를 따라 이동하여 벽면과 1차 청소된 사이의 공간에 대한 청소를 수행하는 2차 청소단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 청소로봇의 청소동작 제어방법.
11. 제 10 항에 있어서;

    상기 2차 청소단계는 흡입구를 가진 청소로봇의 청소툴을 벽면에 밀착시켜 벽면과의 각도를 유지하면서 터릿을 좌우 스윙시키지 않고 이동하여 청소를 하는 것을 특징으로 하는 청소로봇의 청소동작 제어방법.

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