KR20090019479A - 로봇 청소기의 장애물 감지 방법 및 이에 적합한 로봇청소기 - Google Patents

로봇 청소기의 장애물 감지 방법 및 이에 적합한 로봇청소기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 로봇 청소기에 관한 것으로서, 특히, 장애물의 명도에 상관없이 로봇 청소기와 장애물과의 거리를 정확하게 파악할 수 있는 로봇 청소기의 장애물 감지 방법 및 이에 적합한 로봇 청소기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 로봇 청소기의 장애물 감지 방법은, 로봇 청소기의 내부에 구비된 적외선 센서를 이용하여 장애물과의 거리를 감지하는 방법에 있어서, 수신되는 적외선 신호의 세기가 최대치가 되는 시점을 감지하는 단계, 및 상기 감지된 시점을 기준으로 상기 장애물과의 거리를 판단하고, 그에 상응하게 상기 로봇 청소기의 동작을 제어하는 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.
이로 인해, 전방에 장애물이 존재하는지를 판단함에 있어서, 단지 수신되는 적외선 신호의 세기만을 기준으로 판단하지 않으므로 장애물과의 정확한 거리를 파악하기 어려운 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
적외선 센서, 로봇 청소기, 기울기, 최대치, 장애물

Description

로봇 청소기의 장애물 감지 방법 및 이에 적합한 로봇 청소기{Method for sensing an obstacle of robot cleaning apparatus and robot cleaning apparatus adapted to the same}
본 발명은 로봇 청소기에 관한 것으로서, 특히, 장애물의 명도에 상관없이 로봇 청소기와 장애물과의 거리를 정확하게 파악할 수 있는 로봇 청소기의 장애물 감지 방법 및 이에 적합한 로봇 청소기에 관한 것이다.
로봇 청소기는 사용자의 조작 없이도 자동으로 청소 구역을 스스로 주행하면서 바닥에 존재하는 먼지 등의 이물질을 제거하는 장치를 말한다. 이러한 로봇 청소기는 내장된 프로그램에 따라 미리 설정된 청소 경로 또는 최적의 청소 경로를 주행하면서 청소 동작을 수행하도록 설계된다.
한편, 로봇 청소기가 청소를 진행함에 있어서, 진행 경로에 가구 또는 벽면과 같은 장애물이 존재하거나, 평지보다 낮은 거실 바닥 또는 절벽과 같은 저지대가 존재하는 경우, 정상적인 진행이 어려우므로 장애물 또는 저지대를 회피하기 위해서는 진행 경로를 바꿔야한다. 이는 본체에 장착된 각종 센서와 그 센서에 수신된 신호에 따라 동작을 제어하는 컨트롤러에 의해 수행된다.
상기 센서는 사용하는 방식에 따라 그 종류가 나뉘는데, 크게 PSD 센서를 이용한 방식, 초음파 센서를 이용한 방식, 및 적외선 센서를 이용한 방식 등이 있다.
PSD 센서를 이용한 방식은, 반사되는 빛의 각도를 이용하여 장애물과의 거리를 측정하는 방식으로, 고가이며 응답 속도가 느리다는 문제점이 있다. 초음파 센서를 이용한 방식은, 초음파가 공기 중에 진행하는 속도를 이용하여 장애물과의 거리를 측정하는 방식으로, 고가이며 간섭 현상이 발생한다는 문제점이 있다. 따라서, 비용 및 응답 속도를 고려했을 때 적외선 센서를 이용한 방식이 바람직하다.
한편, 장애물의 감지는 로봇 청소기의 전단부에 설치된 장애물 감지 센서에 의해 이루어지고, 바닥의 감지는 로봇 청소기의 하단부에 설치된 바닥 감지 센서에 의해 이루어진다.
특히, 장애물 감지를 위한 적외선 센서는 특정 각도로 서로 마주보는 발광 소자와 수광 소자가 한 세트를 이루며, 컨트롤러는 발광 소자에서 발생한 적외선이 장애물로부터 반사되어 수광 소자에 수신되는 양에 따라 로봇 청소기와 장애물과의 거리를 감지하고, 그에 따라 동작을 제어한다. 이는 구성이 간단하고 사용 방법이 간편하다는 장점을 갖는다.
그러나, 종래의 로봇 청소기는 장애물 자체가 갖는 명도를 고려하지 않고 장애물로부터 반사되는 적외선 신호의 세기만을 기준으로 장애물과의 거리를 판단함으로써, 부정확한 제어를 수행하는 문제점이 있었다. 즉, 종래의 방법은 동일한 거리라 할지라도 장애물의 명도가 다른 경우, 수신되는 적외선 신호의 양이 달라지는 사실을 고려하지 않은 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 거리에 따라 반사되는 적외선 신호의 양을 각각의 명도에 대해 데이터베이스화하고, 이를 프로파일로 생성하는 방법을 모색해볼 수도 있지만, 이러한 방법은 하드웨어의 면적을 증가시키고, 연산 시간이 많이 소요되어 적합하지 않다는 문제점이 있다. 따라서, 장애물의 명도에 관계없이 장애물과의 거리를 정확하게 파악할 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 장애물이 갖는 명도에 상관없이 장애물과 로봇 청소기와의 거리를 정확하게 파악할 수 있는 로봇 청소기의 장애물 감지 방법 및 이에 적합한 로봇 청소기를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 장애물 감지 방법은,
로봇 청소기의 내부에 구비된 적외선 센서를 이용하여 장애물과의 거리를 감지하는 방법에 있어서, 수신되는 적외선 신호의 세기가 최대치가 되는 시점을 감지하는 단계, 및 상기 감지된 시점을 기준으로 상기 장애물과의 거리를 판단하고, 그에 상응하게 상기 로봇 청소기의 동작을 제어하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 최대치가 되는 시점을 감지하는 단계는, 상기 적외선 신호의 세기의 기울기의 변화량을 통해 감지한다.
바람직하게는, 상기 최대치가 되는 시점을 감지하는 단계는, 상기 기울기의 변화량이 0이 되는 시점을 기준으로 한다.
바람직하게는, 상기 로봇 청소기의 동작을 제어하는 단계는, 상기 최대치가 되는 시점에 도달하면, 상기 로봇 청소기를 소정 거리 더 이동시킨 후, 그 이동 방향을 변경하여 이동시킨다.
바람직하게는, 상기 로봇 청소기의 동작을 제어하는 단계는, 사용자에 의해 설정된 장애물과의 근접 거리에 상응하게 상기 로봇 청소기를 이동시킨다.
바람직하게는, 상기 로봇 청소기의 동작을 제어하는 단계는, 상기 적외선 신호의 세기를 설정하는 단계, 및 상기 수신된 적외선 신호의 세기가, 상기 최대치로부터 상기 설정된 적외선 신호의 세기만큼 감소하면, 상기 로봇 청소기의 동작을 제어한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기는,
내부에 구비된 적외선 센서를 이용하여 장애물과의 거리를 감지하는 로봇 청소기에 있어서, 상기 장애물을 감지하기 위한 적외선 신호를 출력하는 방사부, 상기 장애물로부터 반사되는 적외선 신호를 수신하는 감지부, 상기 수신된 적외선 신호의 세기가 최대치가 되는 시점을 감지하고, 상기 감지된 시점을 기준으로 상기 장애물과의 거리를 판단하며, 그에 상응하게 상기 로봇 청소기의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 제어부 및 상기 제어 신호를 입력받아 로봇 청소기를 동작시키기 위한 구동부를 구비한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 감지부는, 상기 수신된 적외선 신호의 크기에 상응하는 전압을 상기 제어부로 출력한다.
바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 최대치를 상기 적외선 신호의 세기의 기울기의 변화량이 0이 되는 시점을 기준으로 감지한다.
바람직하게는, 상기 제어부는, 사용자에 의해 설정된 장애물 근접 거리와 상 기 최대치가 되는 시점에서의 거리의 차이를 산출하고, 그 거리에 상응하는 전압을 내부에 구비된 메모리에 저장한다.
바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 감지부로부터 수신되는 전압의 크기가 상기 최대치에 상응하는 전압의 크기와 상기 메모리에 저장된 전압의 크기의 차이에 해당하는 경우, 상기 로봇 청소기의 이동 방향을 변경한다.
바람직하게는, 상기 제어부는, 사용자에 의해 설정된 장애물 근접 거리와 상기 최대치가 되는 시점에서의 거리의 차이를 산출하고, 그 거리를 내부에 구비된 메모리에 저장한다.
바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 최대치에 도달한 시점 이후의 이동 거리가 상기 메모리에 저장된 이동 거리에 해당하는 경우, 상기 로봇 청소기의 이동 방향을 변경한다.
상기와 같은 구성으로 인해, 전방에 장애물이 존재하는지를 판단함에 있어서, 단지 수신되는 적외선 신호의 세기만을 기준으로 판단하지 않으므로 장애물과의 정확한 거리를 파악하기 어려운 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 적외선 신호의 세기가 최대치가 되는 시점을 기준으로 로봇 청소기 동작의 제어 여부를 결정하므로, 다른 요인에 의해 영향을 받을 가능성이 작고, 비교적 안정적인 제어를 수행할 수 있는 효과가 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는, 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 일반적인 로봇 청소기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 로봇 청소기는 장애물 감지를 위한 발광 소자들과 수광 소자들을 포함한다. 발광 소자는 적외선 신호를 전방으로 출력하고, 수광 소자는 장애물로부터 반사되는 적외선 신호를 수신한다. 효율적인 측면을 고려할 때, 로봇 청소기는 4개의 발광 소자들과 5개의 수광 소자들을 구비하는 것이 바람직하다.
로봇 청소기와 장애물과의 거리가 소정 범위 안에 드는 경우, 발광 소자로부터 방사된 적외선 신호들이 효율적으로 수광 소자에 수신될 수 있다. 로봇 청소기는 컨트롤러에 의해 그 주행 및 동작이 제어되며, 컨트롤러는 수신된 적외선 신호의 세기를 바탕으로 장애물과의 거리를 판단한다.
컨트롤러는, 수신된 적외선 신호의 세기가 소정 값 이상인 경우, 장애물과의 거리가 가까워졌다고 판단하고, 로봇 청소기의 주행 방향을 변경한다. 이로 인해 로봇 청소기는 가구 또는 벽면과 같은 장애물에 충돌하지 않고 이동할 수 있다. 상기 적외선 수신 프로세스는 로봇 청소기가 이동하는 동안 반복적으로 수행된다.
도 2는 종래의 장애물 감지 및 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
발광 소자를 이용하여 장애물 감지를 위한 적외선 신호를 출력한다(310). 상기 발광 소자는 로봇 청소기의 전단부에 위치하며, 주행 방향을 기준으로 전방에 위치하는 장애물을 감지하기 위한 센서의 일종이다. 복수 개의 발광 소자들이 존재하는 경우, 상기 단계 310은 각각의 발광 소자마다 독립적으로 그리고 반복적으로 이루어진다.
장애물로부터 반사된 적외선 신호를 수광 소자를 이용하여 수신한다(320). 상기 수광 소자는 상기 발광 소자에 인접하게 위치하며, 소정 각도로 편향된 복수 개의 단위 발광 소자들로 구성될 수 있다. 복수 개의 수광 소자들이 존재하는 경우, 상기 단계 320은 각각의 수광 소자마다 독립적으로 그리고 반복적으로 이루어진다.
수광 소자를 통해 수신된 적외선 신호의 세기가 소정 값 이상인지를 판단한다(230). 상기 소정 값은 로봇 청소기 제작 공정에서 설정될 수 있으며, 일반적으로 장애물에 로봇 청소기가 충돌하여 손상되는 것을 방지하기 위한 기준이 되는 값이다. 다만 상기 소정 값을 너무 작게 설정하면, 가구 또는 벽면 등의 바닥에는 효과적인 청소가 이루어질 수 없으므로, 이를 고려하여 설정하는 것이 바람직하다.
수광 소자를 통해 수신된 적외선 신호의 세기가 소정 값 이상인 경우, 로봇 청소기의 진행을 중지시킨 후, 이전 이동 방향과 다른 방향으로 이동시킨다(240). 일반적으로, 물체에 반사되어 입사되는 적외선 신호는 물체가 가까워질수록 그 세기가 커지기 때문에, 적외선 신호의 세기가 소정 값 이상인 경우, 충돌을 방지하기 위해서 로봇 청소기의 이동 방향을 변경한다.
이와 같이, 종래의 로봇 청소기의 장애물 감지 및 제어 방법은, 물체에 반사되어 수신된 적외선 신호의 세기가 소정 값 이상인지를 판단하여, 그에 따른 제어를 수행한다. 그러나, 종래 기술은 특정 물체가 동일한 거리에 있다고 할지라도, 상기 물체의 명도에 따라 수신되는 적외선 신호의 세기가 달라질 수 있음을 전혀 고려하지 않고 제어를 수행하는 문제점이 있다.
도 3은 물체의 명도에 따른 적외선 신호의 차이를 나타내는 프로파일이다.
도 3을 참조하면, 서로 다른 명도를 갖는 3개의 색상에 대한 프로파일이 도시되어 있다. 여기서, 횡축은 장애물과의 거리를 나타내며, 종축은 자외선 신호의 세기를 나타낸다. 일반적으로, 백색은 명도가 10이고, 흑색은 명도가 0이며, 회색은 명도가 0과 10 사이에 존재한다. 특히, 명도가 클수록 적외선 신호의 반사율이 커지고, 이로 인해 수신되는 적외선 신호의 세기가 커진다.
구체적으로, ⅰ)물체가 백색인 경우 물체와의 거리 Lmax에서 수신된 적외선 신호의 세기가 IRmax1이고, ⅱ)물체가 회색인 경우 물체와의 거리 Lmax에서 수신된 적외선 신호의 세기가 IRmax2이고, ⅲ)물체가 흑색인 경우 물체와의 거리 Lmax에서 수신된 적외선 신호의 세기가 IRmax3이다. 여기서 IRmax1 > IRmax2 > IRmax3의 관계를 만족한다.
본 발명은 종래 방법과 같이 적외선 신호의 세기를 기준으로 로봇 청소기와 물체와의 거리를 감지하는 방식이 아니라, 적외선 신호의 세기가 최대가 되는 시점을 기준으로 물체와의 거리를 감지하는 방식을 이용한다. 즉, 수신된 적외선 신호 의 세기가 최대가 되는 거리는 물체의 명암에 상관없이 항상 일정하다는 점에 착안하여 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 장애물 감지 및 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
발광 소자를 이용하여 장애물 감지를 위한 적외선 신호를 출력한다(410). 상기 발광 소자는 로봇 청소기의 전단부에 위치하며, 소정 각도로 편향된 복수 개의 단위 발광 소자들로 구성될 수 있다. 복수 개의 발광 소자들이 존재하는 경우, 상기 단계 410은 각각의 발광 소자마다 독립적으로 그리고 반복적으로 이루어진다.
장애물로부터 반사된 적외선 신호를 수광 소자를 이용하여 수신한다(420). 상기 수광 소자는 상기 발광 소자에 인접하게 위치하며, 주행 방향을 기준으로 전방에 위치하는 장애물을 감지하기 위한 센서의 일종이다. 복수 개의 수광 소자들이 존재하는 경우, 상기 단계 420은 각각의 발광 소자마다 독립적으로 그리고 반복적으로 이루어진다.
수광 소자를 통해 수신된 적외선 신호의 세기가 최대치에 도달했는지를 판단한다(430). 도 3을 다시 참조하면, 비록 거리가 동일하다고 할지라도, 물체의 명도에 따라 수신되는 적외선 신호의 세기는 달라지지만, 적외선 신호의 세기가 최대치에 도달했을 때의 거리는 물체의 명도에 상관없이 일정함을 알 수 있다.
따라서, 적외선 신호의 세기가 최대치에 도달했는지 여부를 판단하고, 이를 통해 로봇 청소기를 제어하면, 물체의 명도에 상관없이 정확한 제어를 수행할 수 있는 장점이 있다. 즉, 적외선 신호의 최대치는 이하에서 기술하는 바와 같이 적외 선 기울기 값의 변화량을 통해 산출할 수 있다.
최대치에 도달하고 난 후 소정 거리를 더 이동한다(440). 이는 사용자의 설정에 따라 달라질 수 있으며, 필요에 따라 최대치에 도달하는 시점을 기준으로 이동 방향을 변경할 수 있다. 최대치에 도달하는 경우, 이전 진행 방향 또는 그 반대 방향으로 일정 거리만큼 이동한 후, 이동 방향을 변경한다(450). 상기 이동 방향은 좌측 또는 우측 방향일 수 있다.
도 5는 도 4의 단계 430을 구체적으로 나타내는 흐름도이다.
수신되는 적외선 신호의 세기를 산출한다(510). 이는, 수광 소자로 입력되는 적외선 신호의 세기를 그에 상응하는 전압으로 변환한 후, 변환된 전압의 크기를 통해 산출할 수 있다. 로봇 청소기와 장애물과의 거리에 따라 적외선 신호의 세기는 변화하며, 이로 인해 전압의 크기는 변화한다. 상기 단계 510은 로봇 청소기가 주행하는 동안 지속적으로 수행되며, 특히 로봇 청소기의 내부에 구비된 컨트롤러에 의해 수행된다.
적외선 신호의 세기의 기울기를 산출한다(520). 상기 기울기는 적외선 신호의 세기가 증가하는 경우 (+)의 값을 갖으며, 적외선 신호의 세기가 감소하는 경우 (-)의 값을 갖는다. 일반적으로, 기울기가 (+)인 경우 물체와의 거리가 가까워지고 있음을 나타내며, 기울기가 (-)인 경우 물체와의 거리가 멀어지고 있음을 나타낸다. 그러나, 물체와의 거리가 임계치를 넘어서서 가까워지면, 기울기는 (-)가 될 수 있다. 상기 임계치는 도 3에서 거리가 Lmax인 지점을 나타낸다.
적외선 신호의 세기의 기울기가 0 이하인지를 판단한다(530). 상술한 바와 같이, 원칙적으로 기울기가 (+)인 경우에, 로봇 청소기와 물체와의 거리가 가까워지는 것이 일반적이지만, 임계치를 넘어서 가까워지면, 오히려 물체로부터 반사되어 입사되는 양이 줄어들게 되어 기울기가 (-)가 된다. 기울기가 0인 경우, 적외선 신호의 세기가 최대치에 도달했음을 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 로봇 청소기 제어 방법을 설명하기 위한 프로파일이다.
도 6을 참조하면, 서로 다른 명도를 갖는 3개의 색상에 대한 프로파일이 도시되어 있다. 여기서, 횡축은 장애물과의 거리를 나타내며, 종축은 자외선 신호의 세기를 나타낸다. 다만, 도 6이 도 3과 다른 점은, 자외선 신호의 세기가 최대가 되는 거리(Lmax)를 기준으로 제1 거리(△L1) 및 제2 거리(△L2)만큼 벗어난 거리에서의 자외선 신호의 세기가 도시되어 있다는 점이다.
상술한 바와 같이, 본원발명은, 물체의 명도에 상관없이 자외선 신호의 세기가 최대치가 되는 시점을 기준으로 로봇 청소기의 동작을 제어하는데 그 특징이 있다. 또한, 컨트롤러는 자외선 신호의 세기가 최대치에 도달한 경우, 이를 기준으로 소정의 마진을 두고 그 마진 범위를 벗어나면 로봇 청소기의 동작을 제어한다. 상기 마진은 도 6에서 △L1와 △L2로 도시된다.
예를 들어, 자외선 신호의 세기가 최대치가 되는 거리(Lmax)가 30mm이라고 가정하자. 만일, 회전을 위한 물체와의 설정 거리가 25mm인 경우 상기 △L1은 5mm가 될 수 있다. 또한, 회전을 위한 물체와의 설정 거리가 35mm인 경우 상기 △L2는 6mm가 될 수 있다. 이는 사용자의 설정에 따라 달라질 수 있으며, 특히 상기 △L1와 △L2의 크기가 작은 경우, △IR≒△IR1≒△IR2≒△IR3의 관계가 성립한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 장애물 감지 및 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
로봇 청소기와 장애물과의 근접 거리(L_set)를 설정한다(710). 즉, 상기 근접 거리(L_set)는 장애물과 충돌하지 않기 위해서 이동 방향을 변경하는 시점에 관한 것이다. 상기 단계 710은 사용자에 의해 직접 설정되거나 특정 모드에 세팅되어 있을 수 있다. 근접 거리(L_set)는 적외선 신호의 세기가 최대치가 되는 거리(Lmax) 보다 크거나 작을 수 있다.
△IR을 산출한다(720). △IR은 적외선 신호의 최대치에서 대한 변화치를 나타낸다. 상술한 바와 같이, 물체의 명도에 상관없이 △L1와 △L2의 크기가 작은 경우, △IR≒△IR1≒△IR2≒△IR3의 관계가 성립한다. 따라서, 적외선 신호가 최대치(IRmax)가 되는 시점에서의 로봇 청소기와 장애물과의 거리(Lmax)를 미리 산출하고, 상기 거리(Lmax)와 근접 거리(L_set)의 차이를 나타내는 △IR을 산출한 후 저장한다. 상기 거리 Lmax는 통계적 방법에 의해 미리 산출된 거리이다.
발광 소자를 이용하여 장애물 감지를 위한 적외선 신호를 출력한다(730). 그 후 장애물로부터 반사된 적외선 신호를 수광 소자를 이용하여 수신한다(740). 복수 개의 발광 소자들 또는 수광 소자들이 존재하는 경우, 상기 단계 730 및 740은 각각의 발광 소자 및 수광 소자마다 독립적으로 그리고 반복적으로 이루어진다.
수광 소자를 통해 수신된 적외선 신호의 세기가 최대치에 도달했는지를 판단한다(750). 물체의 명도에 따라 최대치(IRmax)는 달라질 수 있지만, 명도에 상관없이 자외선 세기에 관한 프로파일들은 기울기가 0이 되는 변곡점들을 모두 갖는다. 따라서, 최대치(IRmax)에 도달했는지를 판단하는 단계는 변곡점에 도달했는지를 판단하는 단계이다.
최대치에 도달한 경우, 소정 거리를 더 이동한다(760). 상기 소정 거리는 적외선 세기의 최대치(IRmax)가 되는 거리(Lmax)에서 전진 방향 또는 후진 방향으로 이동한 거리를 나타낸다. 따라서, 소정 거리는 로봇 청소기의 이전 진행 방향을 기준으로 (+) 또는 (-) 방향일 수 있다. 상기 단계 760은 컨트롤러의 미세한 조정에 의해 mm 단위로 이동하도록 수행될 수 있다.
△IR에 도달했는지 판단한다(770). 즉, 적외선 신호의 세기가 최대치(IRmax)에서 △IR만큼 줄어들었는지를 판단한다. 이는 설정된 근접 거리(L_set)에 도달했는지를 판단하는 것과 동일하다. 도 6을 기준을 설명하면, 물체의 색상이 백색인 경우, 자외선 신호의 세기가 (IRmax1-△IR1)에 도달했는지를 판단한다. 도달한 경우, 로봇 청소기의 이동 방향을 변경하여 장애물에 충돌되지 않게 한다(780).
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 로봇 청소기는 방사부(810), 감지부(820), 제어부(830), 및 구동부(840)를 구비한다. 방사부(810)는 발광 소자를 포함하며, 적외선 신호를 생성하여 로봇 청소기의 이동 방향과 같은 방향으로 적외선 신호를 방사한다. 감지부(820)는 수광 소자를 포함하며, 장애물로부터 반사된 적외선 신호를 수신한 후, 전기적 신호로 변환하여 제어부(840)로 전달한다.
제어부(830)는 방사부(810)의 동작을 제어하며, 감지부(820)로부터 수신된 적외선 신호의 세기에 상응하는 전압을 입력받는다. 제어부(830)는 매순간 입력되는 전압의 시간에 따른 변화량, 즉 기울기를 산출하고, 상기 기울기가 0이 되는 시점에서의 적외선 세기를 추출한다. 추출된 최대치는 제어부(830) 내부의 제1 메모리에 저장될 수 있다. 제어부(830)는 상기 추출된 최대치를 기준으로 구동부(840)의 동작을 제어하여 이동 방향을 변경한다.
또한, 제어부(830)는 사용자에 의해 근접 거리가 설정되면, 상기 설정된 근접 거리와 적외선 세기가 최대가 되는 시점에서의 거리의 차이를 산출하고, 그 거리에 상응하는 전압을 제어부(830) 내부에 구비된 제2 메모리에 저장한다. 제어부(830)는 수신되는 전압의 크기가 상기 제2 메모리에 저장된 크기만큼 감소한 경우, 구동부(840)의 동작을 제어하여 이동 방향을 변경한다. 상기 메모리에 저장된 전압의 크기는 근접 거리에서의 적외선 신호의 세기와 최대치에서의 적외선 신호의 세기의 차이를 나타낸다.
또한, 제어부(830)는 사용자에 의해 근접 거리가 설정되면, 상기 설정된 근 접 거리와 적외선 세기가 최대가 되는 시점에서의 거리의 차이를 산출하고, 그 거리를 제어부(830) 내부에 구비된 제3 메모리에 저장할 수 있다. 제어부(830)는 로봇 청소기가 상기 제3 메모리에 저장된 거리만큼 더 이동하면, 구동부(840)의 동작을 제어하여 이동 방향을 변경한다. 상기 거리의 이동량은 메인 바퀴의 회전수를 검출하여 주행 거리를 산출하는 주행 거리 산출 장치에 의해 계산될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 동작을 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 로봇 청소기와 장애물과의 거리에 따른 이동 방향의 변화를 나타내는 도면이 도시되어 있다. 로봇 청소기는 적외선 신호가 최대치가 되는 거리(Lmax)만큼 계속 진행한 후, 설정된 근접 거리(Lmax-△L)에 도달한 경우, 그 이동 방향을 바꾸어 진행한다. 즉, 물체의 명도와 상관없이 항상 물체와의 일정한 거리차이에 있을 때 나타나는 적외선 세기의 최대치(Lmax)를 기준으로 회전 여부를 결정한다.
이상 도면과 명세서에서 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지 의미 한정이나 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
그러므로 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 일반적인 로봇 청소기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 장애물 감지 및 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 물체의 명도에 따른 적외선 신호의 차이를 나타내는 프로파일이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 장애물 감지 및 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 도 4의 단계 430을 구체적으로 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른 로봇 청소기 제어 방법을 설명하기 위한 프로파일이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 장애물 감지 및 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 동작을 나타내는 도면이다.

Claims (13)

  1. 로봇 청소기의 내부에 구비된 적외선 센서를 이용하여 장애물과의 거리를 감지하는 방법에 있어서,
    수신되는 적외선 신호의 세기가 최대치가 되는 시점을 감지하는 단계; 및
    상기 감지된 시점을 기준으로 상기 장애물과의 거리를 판단하고, 그에 상응하게 상기 로봇 청소기의 동작을 제어하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 장애물 감지 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 최대치가 되는 시점을 감지하는 단계는,
    상기 적외선 신호의 세기의 기울기의 변화량을 통해 감지하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 장애물 감지 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 최대치가 되는 시점을 감지하는 단계는,
    상기 기울기의 변화량이 0이 되는 시점을 기준으로 하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 장애물 감지 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 로봇 청소기의 동작을 제어하는 단계는,
    상기 최대치가 되는 시점에 도달하면, 상기 로봇 청소기를 소정 거리 더 이동시킨 후, 그 이동 방향을 변경하여 이동시키는 단계인 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 장애물 감지 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 로봇 청소기의 동작을 제어하는 단계는,
    사용자에 의해 설정된 장애물과의 근접 거리에 상응하게 상기 로봇 청소기를 이동시키는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 장애물 감지 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 로봇 청소기의 동작을 제어하는 단계는,
    상기 적외선 신호의 세기를 설정하는 단계; 및
    상기 수신된 적외선 신호의 세기가, 상기 최대치로부터 상기 설정된 적외선 신호의 세기만큼 감소하면, 상기 로봇 청소기의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 장애물 감지 방법.
  7. 내부에 구비된 적외선 센서를 이용하여 장애물과의 거리를 감지하는 로봇 청소기에 있어서,
    상기 장애물을 감지하기 위한 적외선 신호를 출력하는 방사부;
    상기 장애물로부터 반사되는 적외선 신호를 수신하는 감지부;
    상기 수신된 적외선 신호의 세기가 최대치가 되는 시점을 감지하고, 상기 감지된 시점을 기준으로 상기 장애물과의 거리를 판단하며, 그에 상응하게 상기 로봇 청소기의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 제어부; 및
    상기 제어 신호를 입력받아 로봇 청소기를 동작시키기 위한 구동부를 구비한 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 감지부는,
    상기 수신된 적외선 신호의 크기에 상응하는 전압을 상기 제어부로 출력하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 최대치를 상기 적외선 신호의 세기의 기울기의 변화량이 0이 되는 시점을 기준으로 감지하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
    사용자에 의해 설정된 장애물 근접 거리와 상기 최대치가 되는 시점에서의 거리의 차이를 산출하고, 그 거리에 상응하는 전압을 내부에 구비된 메모리에 저장하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 감지부로부터 수신되는 전압의 크기가, 상기 최대치에 상응하는 전압의 크기와 상기 메모리에 저장된 전압의 크기의 차이에 해당하는 경우, 상기 로봇 청소기의 이동 방향을 변경하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  12. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
    사용자에 의해 설정된 장애물 근접 거리와 상기 최대치가 되는 시점에서의 거리의 차이를 산출하고, 그 거리를 내부에 구비된 메모리에 저장하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  13. 제10항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 최대치에 도달한 시점 이후의 이동 거리가 상기 메모리에 저장된 이동 거리에 해당하는 경우, 상기 로봇 청소기의 이동 방향을 변경하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
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