KR20090111693A - 로봇 청소기 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 충전을 위해 로봇 청소기를 제어하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 목적은, 로봇 청소기가 우선적으로 충전장치와 통신을 수행하도록 하는 한편, 통신이 불가능한 경우에는 벽면을 따라 이동해 가면서 충전장치를 찾아갈 수 있도록 하기 위한, 로봇 청소기 제어 방법을 제공하는 것이다. 이를 위해 본 발명은, 상기 로봇 청소기의 제어부가 청소 시작 요청 정보에 따라 청소 기능을 수행하는 한편, 상기 로봇 청소기의 충전부의 충전 상태를 모니터링하는 단계; 상기 모니터링 결과 충전이 필요하다고 판단된 경우, 상기 제어부가 상기 충전장치와의 통신을 연결하는 단계; 상기 충전장치와의 통신이 연결된 경우, 상기 제어부가 상기 통신장치와의 통신을 통해 상기 충전장치의 위치를 계산해 가면서 상기 로봇 청소기를 상기 충전장치로 이동해 가는 단계; 및 상기 충전장치와의 통신이 연결되지 않은 경우, 상기 제어부가 상기 로봇 청소기를 전후좌우 중 어느 한 방향으로 이동시켜 상기 충전장치와의 통신 연결을 재수행하며, 상기 재수행결과로도 통신이 연결되지 않은 경우에는, 상기 제어부가 상기 로봇 청소기를 구분공간의 벽면을 따라 이동해 가면서 상기 충전장치에 접근하도록 하는 단계를 포함한다.

로봇 청소기, 충전

Description

로봇 청소기 제어 방법{METHOD OF CONTROLLING A ROBOT CLEANER}

본 발명은 로봇 청소기를 제어하는 방법에 관한 것으로서, 특히, 충전을 위해 로봇 청소기를 제어하는 방법에 관한 것이다.

로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일환으로 사용되거나, 인간이 견딜 수 없는 극한의 환경에서 인간을 대신하여 정보를 수집하는데 사용되어 왔다. 이러한 로봇공학 분야는 근래에 들어 최첨단 우주개발산업에 사용되면서 발전을 거듭하여 왔고, 최근에 들어서는 인간 친화적인 가정용 로봇이 개발되기에 까지 이르렀다. 이러한 인간 친화적인 가정용 로봇의 대표적인 응용예로는 로봇 청소기를 들 수 있다.

일반적으로 로봇 청소기는 사용자의 조작 없이 일정 범위의 작업영역 내를 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지, 이물질을 흡입하는 청소작업을 수행하는 장치를 말한다. 로봇 청소기는 센서 및 카메라를 통해 집안이나 사무실과 같은 작업영역 내에 설치된 가구, 사무용품, 벽과 같은 장애물까지의 거리를 판별하고, 판 별된 정보를 이용하여 장애물과 충돌되지 않도록 주행하면서 지시된 작업을 수행한다.

이러한 로봇 청소기는 구동에 필요한 전원을 공급하는 배터리가 설치되어 있는데, 배터리는 전력이 소모된 경우 충전하여 다시 사용할 수 있는 충전부를 사용하는 것이 일반적이다. 따라서, 로봇 청소기는 필요시 충전부에 전원을 충전시킬 수 있도록 충전장치에 접근하여 접속한다.

한편, 충전 필요시 충전장치로 로봇 청소기가 자동으로 복귀할 수 있도록 하기 위해서는 로봇 청소기가 충전장치의 위치를 정확하게 파악할 수 있어야 한다. 로봇 청소기가 충전장치의 위치를 파악하고 충전장치에 접속할 수 있는 방법은 다양하게 적용되고 있다.

예를 들어, 로봇 청소기가 접속되는 충전단자를 구비하는 충전장치에는 충전장치 인식표지가 설치되어 있으며, 로봇 청소기는 상기 충전장치 인식표지를 인식할 수 있는 인식표지 검출센서를 구비한다. 상기 인식표지 검출센서는 충전장치 인식표지를 검출할 수 있는 센서로서 통상 반사형 광센서가 사용된다. 이 반사형 광센서는 빛을 발하는 발광부와 충전장치 인식표지에서 반사되어 되돌아 오는 빛을 수광하는 수광부를 구비한다. 따라서, 로봇 청소기가 청소작업이 끝나거나 충전량이 부족하여 충전장치로 복귀하고자 하는 경우, 로봇 청소기 또는 충전장치에 설치된 반사형 광센서의 발광부는 빛을 발하고, 반사형 광센서의 수광부는 충전장치 또는 로봇 청소기에 설치되어 있는 충전장치 인식표지에서 반사되어 되돌아온 빛을 수광함으로써, 로봇 청소기가 충전장치의 위치를 인식할 수 있게 되어 충전장치로 복귀할 수 있게 된다.

그러나, 상기한 바와 같은 방법은, 로봇 청소기가 충전장치가 있는 구분공간과 다른 구분공간에 있어서, 로봇 청소기와 충전장치 간에 통신이 이루어지지 않는 경우에는 로봇 청소기가 충전장치를 찾아가기가 어렵다는 문제점이 있다.

한편, 상기한 바와 같은 문제점을 회피하기 위한 방법으로서, 로봇 청소기가 벽면을 따라 이동하면서 충전장치를 찾아가는 방법이 이용되고 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 방법은, 충전장치가 근접한 직선거리에 있음 에도 불구하고 로봇 청소기가 벽면을 따라 가야 함으로, 불필요하게 로봇 청소기의 전력이 소모된다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 로봇 청소기가 우선적으로 충전장치와 통신을 수행하도록 하는 한편, 통신이 불가능한 경우에는 벽면을 따라 이동해 가면서 충전장치를 찾아갈 수 있도록 하기 위한, 로봇 청소기 제어 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 충전장치에 의해 전원을 공급받는 로봇 청소기에 적용되는 로봇 청소기 제어 방법에 있어서, 상기 로봇 청소기의 제어 부가 청소 시작 요청 정보에 따라 청소 기능을 수행하는 한편, 상기 로봇 청소기의 충전부의 충전 상태를 모니터링하는 단계; 상기 모니터링 결과 충전이 필요하다고 판단된 경우, 상기 제어부가 상기 충전장치와의 통신을 연결하는 단계; 상기 충전장치와의 통신이 연결된 경우, 상기 제어부가 상기 통신장치와의 통신을 통해 상기 충전장치의 위치를 계산해 가면서 상기 로봇 청소기를 상기 충전장치로 이동해 가는 단계; 및 상기 충전장치와의 통신이 연결되지 않은 경우, 상기 제어부가 상기 로봇 청소기를 전후좌우 중 어느 한 방향으로 이동시켜 상기 충전장치와의 통신 연결을 재수행하며, 상기 재수행결과로도 통신이 연결되지 않은 경우에는, 상기 제어부가 상기 로봇 청소기를 구분공간의 벽면을 따라 이동해 가면서 상기 충전장치에 접근하도록 하는 단계를 포함한다.

본 발명은 로봇 청소기가 개방된 공간에서 일차적으로 충전장치와 통신을 수행하여 충전장치의 위치를 파악하도록 하는 한편, 통신이 이루어지지 않은 경우에는, 이차적으로 로봇 청소기를 벽면을 따라 이동해 가면서 충전장치의 위치를 파악하도록 함으로써, 로봇 청소기가 보다 신속하고 정확하면서도, 최단거리로 충전장치를 찾아갈 수 있도록 한다는 우수한 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기 제어 방법이 적용되는 로봇 청소기와 충전장치의 사용 상태도이며, 도 2는 도 1에 도시된 로봇 청소기(100)와 충전장치(200)의 구성도이다.

본 발명이 적용되는 로봇 청소기(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 각종 정보를 입력받는 입력부(111), 로봇 청소기의 구동에 필요한 각종 정보를 저장하고 있는 저장부(112), 로봇 청소기의 이동 구간에 배치된 장애물이나 벽을 감지하기 위한 감지부(113), 모터를 구동하여 청소 기능을 수행하기 위한 구동부(114), 먼지를 집진하기 위한 흡진부(115), 충전장치(200)의 송수신부(210)와 통신을 수행하기 위한 통신부(117), 충전장치의 충전단자(220)와 접속하기 위한 연결단자(118), 연결단자를 통해 공급된 전원을 충전하기 위한 충전부(119) 및 상기 구성요소들의 기능을 제어하기 위한 제어부(116)를 포함하여 구성된다.

입력부(111)는 로봇 청소기의 동작에 필요한 각종 정보를 입력받기 위한 것으로서, 로봇 청소기 자체에 구비되어 있는 각종 버튼이 될 수도 있으며, 로봇 청소기와 무선을 통해 통신을 주고 받는 무선 리모컨(미도시)이 될 수도 있다. 즉, 사용자는 로봇 청소기의 본체 하우징에 구비되어 있는 버튼 또는 무선 리모컨과 같은 입력부를 이용하여 로봇 청소기를 제어할 수 있다.

저장부(112)는 로봇 청소기의 동작에 필요한 각종 프로그램 또는 사용자가 설정해 놓은 청소 동작 프로세스에 대한 정보 등을 저장하는 기능을 수행한다.

감지부(113)는 적외선 센서 또는 초음파 센서 등이 적용되어 전방 또는 주행방향의 장애물이나 벽 등을 감지하고, 그 거리를 감지함으로써, 로봇 청소기가 장 애물에 걸리지않고 이동될 수 있도록 하는 기능을 수행한다. 한편, 감지부의 각종 센서들로부터 감지된 감지신호는 제어부로 전송된다.

구동부(114)는 로봇 청소기의 기능을 구동시키기 위한 것으로서, 먼지를 빨아들이기 위한 흡입모터, 바퀴를 회전시켜 로봇 청소기를 이동시키기 위한 구동모터, 먼지 흡입이 용이하도록 하는 브러쉬를 구동시키기 위한 브러쉬모터 등으로 구성될 수 있다. 구동부는 제어부의 제어신호에 따라 각 모터를 독립적으로 정방향 또는 역방향으로 회전 구동시킨다. 주행방향은 각 모터의 회전수를 다르게 제어함으로써 정해진다.

흡진부(115)는 공기를 흡입하면서 바닥의 먼지를 집진하는 기능을 수행하는 것으로서, 흡입모터, 흡입모터의 구동에 의해 바닥과 대향되게 형성된 흡입구 및 상기 흡입구와 흡입관을 통해 연결되어 흡입된 먼지를 집진하는 집진실을 포함하여 구성될 수 있다.

통신부(117)는 로봇 청소기의 전방에 장착되어 충전장치의 송수신부(210)와 통신을 수행하기 위한 것으로서, 상기와 같은 통신에 의해 로봇 청소기는 충전장치를 찾아갈 수 있다. 또한, 통신부는 도1에 도시되어 있지는 않지만, 상기 충전장치가 구비된 제1구분공간과 상기 충전장치가 구비되지 않은 제2구분공간들을 구분하는 벽면들의 출입구, 및 서로 다른 제2부분공간을 구분하는 벽면들의 출입구 각각에 구비되어 있는 중계장치들과 통신을 수행할 수도 있다. 중계장치는 로봇 청소기의 통신부로부터 전송된 정보를 충전장치의 송수신부로 전송하는 기능을 수행한다. 즉, 로봇 청소기는 충전장치와 직접 통신을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 중계기를 통해 충전장치와 통신을 수행할 수도 있다.

연결단자(118)는 충전장치의 충전단자(220)와 접속되어 전원을 공급받기 위한 것으로서, 로봇 청소기의 전면 중 충전장치의 충전단자와 일치하는 높이에 설치되어 있다.

충전부(119)는 연결단자에 의해 공급되는 전원을 충전하는 한편, 충전된 전원을 로봇 청소기의 각 구성요소로 전송하는 기능을 수행한다.

제어부(115)는 로봇 청소기가 충전장치로부터 이탈된 경우 상기한 바와 같은 구성을 갖는 로봇 청소기의 각 구성요소들을 제어함으로써 지시된 청소작업을 수행하는 한편, 충전장치로의 복귀시 충전장치의 송수신부에서 발신하는 신호를 이용하여 로봇 청소기가 충전장치로 진입하여 전원을 공급받을 수 있도록 상기 각 구성요소들을 제어하는 기능을 수행한다.

본 발명이 적용되는 충전장치(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 송수신부(210) 및 충전단자(220)를 포함하여 구성된다.

송수신부(210)는 상기한 바와 같이 로봇 청소기의 통신부와 직접 통신을 수행하거나 또는 중계장치를 통해 로봇 청소기의 통신부와 통신을 수행할 수도 있다.

충전단자(220)는 로봇 청소기의 연결단자와 연결되어 로봇 청소기로 전원을 공급하는 기능을 수행한다.

이하에서는 상기한 바와 같은 구성을 갖는 로봇 청소기가 충전장치로부터 전원을 공급받기 위해 충전장치를 찾아가도록 하는, 로봇 청소기 제어 방법이 도 3을 참조하여 상세히 설명된다.

도 3은 본 발명에 따른 로봇 청소기 제어 방법의 일실시예 흐름도이다.

먼저, 사용자는 입력부를 통해 로봇 청소기로 청소 시작 정보를 전송한다. 즉, 사용자는 로봇 청소기 자체에 구비되어 있는 버튼 또는 무선 리모컨에 구비된 버튼을 이용하여 청소 시작 메뉴를 선택하게 되며, 제어부는 상기 청소 시작 정보의 수신을 확인한다(302).

상기 청소 시작 정보를 수신한 제어부가 구동부, 흡진부 및 감지부 등을 구동시킴으로써, 로봇 청소기의 청소 기능이 수행된다(304). 즉, 구동부 및 흡진부는 각종 모터로 구성되어 있어서, 로봇 청소기의 이동 및 먼지 흡입 기능을 수행하게 된다. 한편, 감지부는 로봇 청소기의 이동 경로 상에 있는 장애물 등에 대한 감지신호를 감지하여 제어부로 전송하며, 제어부는 상기 감지신호에 따라 상기 구동부를 제어함으로써, 로봇 청소기가 정상적인 청소 기능을 수행하도록 한다.

한편, 상기와 같은 정상적인 청소 기능이 수행되는 동안, 제어부는 충전부의 충전상태를 모니터링하여(306), 충전이 필요한지의 여부를 판단한다(308).

상기 충전여부 판단결과, 충전이 필요하지 않은 경우, 제어부는 모니터링 단계(306)를 지속적으로 수행한다.

상기 충전여부 판단결과, 충전이 필요한 경우, 제어부는 통신부를 구동하여 충전장치의 송수신부 또는 상기한 바와 같이 각 구분공간을 형성하는 벽면의 출입구에 구비된 중계장치와 통신을 시도함으로써, 충전장치 또는 중계장치와의 통신이 가능한지의 여부를 판단한다(310).

상기 통신가능여부 판단결과, 통신이 가능한 경우, 제어부는 충전장치 또는 중계장치와의 통신을 통해 충전장치의 위치를 계산해 가면서 로봇 청소기를 최단거리를 통해 충전장치로 이동해 간다(318).

상기 통신가능여부 판단결과, 통신이 불가능한 경우, 우선, 제어부는 구동부를 구동하여 로봇 청소기를 전후좌우 중 어느 방향으로 이동시킨 후(312), 충전장치 또는 중계장치와 통신이 가능한지의 여부를 다시 판단한다(314). 예를 들어, 로봇 청소기가 충전장치 EH는 중계장치와 충분히 통신 가능한 위치에 있음에도 불구하고 통신을 방해하는 장애물 등에 가려져 있어서 일시적으로 충전장치 또는 중계장치와 통신이 불가능한 경우도 있을 수 있기 때문에, 본 발명은 우선적으로 로봇 청소기를 전후좌우 중 적어도 어느 한 방향으로 이동시킨 후 충전장치 또는 중계장치와의 통신을 재수행하도록 하고 있다. 이때, 로봇 청소기를 전후좌우 방향으로 이동시키는 거리는 사용자에 의해 설정되거나, 제품 판매시에 셋팅되어져 있을 수도 있으므로, 다양하게 설정될 수 있으나 예를 들어, 2~3m로 설정되는 것이 바람직하다. 또한, 로봇 청소기가 이동되는 방향은 기 설정되어 있는 방향으로 결정될 수도 있으나, 제어부에 의해 결정되는 것이 바람직하다. 즉, 제어부는 로봇 청소기를 전후좌우 방향 중 어느 한 방향으로 이동해야 할 경우에, 일단 감지부를 통해 주변의 장애물을 파악한 후, 장애물이 없거나 또는 장애물과 가장 멀리 떨어질 수 있는 장소를 선택하여 로봇 청소기를 이동시킬 수 있다. 이처럼 로봇 청소기를 장애물과 최대한 이격시킴으로써, 로봇 청소기의 통신부와 충전장치 또는 중계장치 간에 보다 원활한 통신이 이루어질 수 있다.

제어부는 로봇 청소기를 상기한 바와 같이 전후좌우로 이동시킨 후 다시 충 전장치 또는 중계장치와 통신을 수행하여, 통신이 이루어진 경우에는 충전장치 또는 중계장치와의 통신을 통해 충전장치의 위치를 계산해 가면서 로봇 청소기를 충전장치로 이동해 간다(318).

제어부는 충전장치 또는 중계장치와의 통신을 다시 수행한 다음에도 충전장치 또는 중계장치와의 통신이 이루어지지 않으면, 로봇 청소기가 벽면을 따라 이동해 갈 수 있도록 구동부를 제어한다(316). 즉, 제어부는 로봇 청소기가 충전이 필요하다고 판단된 경우, 우선, 로봇 청소기를 전후좌우로 이동시켜 충전장치의 송수신부 또는 중계장치와 통신이 원활해질 수 있도록 한다(312). 상기 과정에 의해 충전장치 또는 중계장치와의 통신이 이루어지면(314), 제어부는 로봇 청소기를 충전장치와의 직선로를 통해 이동시킨다(318). 그러나, 상기 과정에 의해 충전장치 또는 중계장치와의 통신이 이루어지지 않으면(314), 제어부는 2차적으로 로봇 청소기를 벽면에 밀착시킨 상태에서 벽면을 따라 이동시킨다(316). 즉, 하나의 실내 공간은 다수의 구분공간으로 구분되어 있으며, 각 구분공간은 출입구를 통해 서로 연결되어 있다. 따라서, 구분공간 내에 있는 로봇 청소기가 구분공간을 구획하고 있는 내부 벽면을 따라 이동해가면, 결국 출입구에 닿을 수 있으며, 출입구를 벗어남으로써 또 다른 구분공간으로 이동해 갈 수 있다. 즉, 본 발명은 하나의 실내 공간에서, 충전장치가 구비되어 있는 제1구분공간과 다른 제2구분공간에 로봇 청소기가 놓여져 있어서 로봇 청소기가 충전장치와 통신을 수행할 수 없거나 또는 중계장치와도 통신이 불가능한 경우에, 상기한 바와 같이 로봇 청소기를 전후좌우로 이동시켜 통신을 재수행하도록 하는 한편, 후속 방법으로 로봇 청소기를 벽면을 따라 이 동시키는 방법을 적용하고 있다.

상기한 바와 같이, 벽면을 따라 이동하는 로봇 청소기는 지속적으로 충전장치 또는 중계장치와 통신을 수행하게 된다(314). 즉, 로봇 청소기는 벽면을 따라 이동해 가던 중 특정 위치에서 충전장치 또는 중계장치와 통신을 수행할 수 있으며, 벽면을 따라 이동하여 결국 하나의 구분공간의 출입구를 빠져나와 충전장치가 구비되어 있는 구분공간에 도달함으로써 충전장치와 통신을 수행할 수도 있다. 따라서, 로봇 청소기는 상기 과정(314, 316)을 되풀이하면서 충전장치 또는 중계장치와의 통신을 시도하게 되며, 통신이 연결된 경우에는 통신을 통해 충전장치의 위치를 계산해 가면서 로봇 청소기를 충전장치로 이동해 갈 수 있다(318).

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기 제어 방법이 적용되는 로봇 청소기와 충전장치의 사용 상태도.

도 2는 도 1에 도시된 로봇 청소기와 충전장치의 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 로봇 청소기 제어 방법의 일실시예 흐름도.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

100 : 로봇 청소기 200 : 충전장치

Claims (4)

1. 충전장치에 의해 전원을 공급받는 로봇 청소기에 적용되는 로봇 청소기 제어 방법에 있어서,

   상기 로봇 청소기의 제어부가 청소 시작 요청 정보에 따라 청소 기능을 수행하는 한편, 상기 로봇 청소기의 충전부의 충전 상태를 모니터링하는 단계;

   상기 모니터링 결과 충전이 필요하다고 판단된 경우, 상기 제어부가 상기 충전장치와의 통신을 연결하는 단계;

   상기 충전장치와의 통신이 연결된 경우, 상기 제어부가 상기 통신장치와의 통신을 통해 상기 충전장치의 위치를 계산해 가면서 상기 로봇 청소기를 상기 충전장치로 이동해 가는 단계; 및

   상기 충전장치와의 통신이 연결되지 않은 경우, 상기 제어부가 상기 로봇 청소기를 전후좌우 중 어느 한 방향으로 이동시켜 상기 충전장치와의 통신 연결을 재수행하며, 상기 재수행결과로도 통신이 연결되지 않은 경우에는, 상기 제어부가 상기 로봇 청소기를 구분공간의 벽면을 따라 이동해 가면서 상기 충전장치에 접근하도록 하는 단계를 포함하는 로봇 청소기 제어 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부가 상기 로봇 청소기와 통신 연결을 재수행하는 단계는,

   상기 충전장치와의 통신이 연결되지 않은 경우, 상기 제어부가 상기 로봇 청 소기를 전후좌우 중 어느 한 방향으로 이동시키는 단계;

   상기 로봇 청소기가 이동된 상태에서, 상기 제어부가 상기 통신장치와의 통신 연결을 재수행하는 단계;

   상기 재수행 결과, 상기 충전장치와의 통신이 연결된 경우, 상기 제어부가 상기 통신장치와의 통신을 통해 상기 충전장치의 위치를 계산해 가면서 상기 로봇 청소기를 상기 충전장치로 이동해 가는 단계;

   상기 재수행 결과, 상기 충전장치와의 통신이 연결되지 않은 경우, 상기 제어부가 상기 로봇 청소기를 상기 구분공간의 벽면을 따라 이동시키는 단계; 및

   상기 제어부가 상기 로봇 청소기를 상기 벽면을 따라 이동시키는 과정에서 상기 충전장치와의 통신이 연결되면, 상기 통신장치와의 통신을 통해 상기 충전장치의 위치를 계산해 가면서 상기 로봇 청소기를 상기 충전장치로 이동해 가는 단계를 포함하는 로봇 청소기 제어 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제어부가,

   전후좌우 방향 중 장애물이 없는 방향으로 상기 로봇 청소기를 이동시키는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기 제어 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제어부는,

   상기 충전장치와 통신 연결을 수행하는 경우에, 상기 충전장치와의 통신 중계를 위해 구비된 중계장치와도 통신 연결을 수행함으로써, 상기 충전장치와의 통신 연결을 수행하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기 제어 방법.

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