KR20190117836A

KR20190117836A - 로봇 청소기 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR20190117836A
Application number: KR1020180034524A
Authority: KR
Inventors: 정우철; 김봉윤
Original assignee: 에브리봇 주식회사
Priority date: 2018-03-26
Filing date: 2018-03-26
Publication date: 2019-10-17
Also published as: KR102188798B1; US20210113048A1; CN111918592A; WO2019190160A1; CN111918592B

Abstract

로봇 청소기 및 그 제어 방법이 개시된다. 본 발명의 제1 회전축 및 제2 회전축을 중심으로 각각 회전 운동하는 제1 회전 부재 및 제2 회전 부재를 포함하는 로봇 청소기를 제어하는 방법은 상기 로봇 청소기의 주행 중, 상기 로봇 청소기의 가속도와, 상기 회전 부재 각각의 회전 부하 및 회전 속도 중 적어도 하나를 획득하는 단계, 상기 획득된 가속도가 비정상인지 여부 및 상기 획득된 회전 부하 중 어느 하나 이상 또는 상기 회전 속도 중 어느 하나 이상이 비정상인지 여부를 판단하는 단계 및 상기 가속도가 비정상이고, 상기 상기 회전 부하 중 어느 하나 이상 또는 상기 회전 속도 중 어느 하나 이상이 비정상으로 판단된 경우에 장애물이 검출된 것으로 결정하는 단계를 포함한다.

Description

로봇 청소기 및 그 제어 방법{ROBOT CLEANER AND METHOD FOR CONTROLING THE SAME}

본 발명은 로봇 청소기 및 그의 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자율적으로 이동하면서 걸레 청소 등을 수행할 수 있는 로봇 청소기 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.

산업 기술의 발달로 다양한 장치가 자동화되고 있다. 잘 알려진 바와 같이, 로봇 청소기는 사용자의 조작없이 청소하고자 하는 구역내를 스스로 주행하면서 피청소면으로부터 먼지 등의 이물을 흡입하거나, 피청소면의 이물질을 닦아냄으로써 청소하고자 하는 구역을 자동으로 청소하는 기기로 활용되고 있다.

일반적으로, 이러한 로봇 청소기는 전기 등과 같은 동력원을 이용하여 흡입력을 이용하여 청소를 수행하는 진공 청소기를 포함할 수 있다.

이와 같은 진공 청소기를 포함하는 로봇 청소기는 피청소면에 고착된 이물질이나 찌든때 등을 제거하지 못하는 한계가 있어, 최근에는 로봇 청소기에 걸레가 부착되어 물걸레질 또는 걸레 청소를 수행할 수 있는 로봇 청소기가 대두되고 있다.

그러나, 일반적인 로봇 청소기를 이용한 걸레 청소 방식은 기존의 진공 청소용 로봇 청소기의 하부에 걸레 등을 부착하는 단순한 방식에 불과하여 이물질 제거 효과가 낮고, 효율적인 걸레 청소가 수행되지 못하는 단점이 있다.

또한, 일반적인 로봇 청소기의 걸레 청소 방식의 경우 기존의 흡입식 진공 청소기용 이동 방식과 장애물에 대한 회피 방식 등을 그대로 이용하여 주행하므로 피청소면에 산재된 먼지 등은 제거하더라도 피청소면에 고착된 이물질 등을 쉽게 제거할 수 없는 문제점이 있다.

특히, 로봇 청소기의 주행 중에 장애물을 검출하여 회피하는 기능은 청소기의 내구성 및 청소 품질을 좌우하는 중요 기능이다. 기존 로봇 청소기의 경우, 장애물의 검출 또는 충돌감지를 위해 별도로 고가의 영상 촬영 장치 또는 범퍼를 구비해야 하며, 이는 원가 상승의 요인으로 작용할 수 있고, 또한 부품 수의 증가로 인한 고장률의 증가를 야기할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 일례로 피청소면에 고착된 이물질 등을 효과적으로 제거할 수 있도록 걸레가 부착 가능하고, 회전 부재의 회전력 자체를 이동력원으로 이용하는 구조를 지닌 로봇 청소기에 있어서, 영상 촬영 장치 또는 범퍼와 같은 별도의 장애물 검출 수단을 구비하지 않고도 장애물을 검출할 수 있는 로봇 청소기 및 그 제어 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 로봇 청소기가 장애물을 검출하는 데에 있어서, 로봇 청소기의 주행 중 가속도, 회전 부재의 회전 속도 및 회전 부하를 효과적으로 조합할 수 있는 방법을 제안하는 데에 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 청소 대상인 바닥 표면의 상태 변화 등, 로봇 청소기가 주행 중인 환경을 반영함으로써, 장애물의 검출의 정확도를 높일 수 있는 방법을 제공하는 데에 또 다른 목적이 있다.

더 나아가, 본 발명은 로봇 청소기가 장애물 검출 후에도 유리한 방향으로 장애물을 회피하여 청소를 위한 주행을 재개할 수 있는 장애물 회피 방법을 제공하는 데에 또 다른 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 회전축 및 제2 회전축을 중심으로 각각 회전 운동하는 제1 회전 부재 및 제2 회전 부재를 포함하는 로봇 청소기를 제어하는 방법은, 상기 로봇 청소기의 주행 중, 상기 로봇 청소기의 가속도와, 상기 회전 부재 각각의 회전 부하 및 회전 속도 중 적어도 하나를 획득하는 단계; 상기 획득된 가속도가 비정상인지 여부 및 상기 획득된 회전 부하 중 어느 하나 이상 또는 상기 회전 속도 중 어느 하나 이상이 비정상인지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 가속도가 비정상이고, 상기 상기 회전 부하 중 어느 하나 이상 또는 상기 회전 속도 중 어느 하나 이상이 비정상으로 판단된 경우에 장애물이 검출된 것으로 결정하는 단계를 포함한다.

그리고, 상기 장애물이 검출된 것으로 결정된 경우, 상기 로봇 청소기의 장애물 회피 주행을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 비정상 여부의 판단 단계는, 상기 로봇 청소기의 주행 환경을 반영하여 상기 가속도의 비정상 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 주행 환경을 반영하여 상기 가속도의 비정상 여부를 판단하는 단계는, 상기 로봇 청소기의 주행 중 상기 가속도의 변화에 기초하여 상기 주행 환경을 반영할 수 있다.

그리고, 상기 주행 환경을 반영하여 상기 가속도의 비정상 여부를 판단하는 단계는, 상기 로봇 청소기의 주행 중에 소정의 시간 간격의 경과 시마다 상기 가속도를 저장하고, 상기 로봇 청소기가 주행 중인 시점으로부터 소급하여 상기 소정의 시간 간격 이상의 소정의 시간 주기 내에 저장된 가속도들의 최대값과 최소값의 편차가 소정의 제1 기준값 이상인 경우, 상기 로봇 청소기의 주행 중 가속도가 비정상인 것으로 결정하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 가속도 및 상기 제1 기준값은, 각각 3방향 직교 x, y, z 성분으로 이루어지는 벡터로 구성되고, 같은 방향의 벡터 성분끼리 대응되며, 상기 최대값과 최소값의 편차가 상기 제1 기준값 이상인지의 여부는, 상기 가속도의 각 벡터 성분 중 어느 하나 이상이 대응되는 상기 제1 기준값의 벡터 성분 이상인지의 여부에 의해 결정될 수 있다.

그리고, 상기 로봇 청소기의 주행 시작 후 소정 거리 주행 시까지의 상기 편차의 평균값을 저장하고, 상기 평균값보다 큰 값을 상기 제1 기준값으로 설정하는 단계를 더 포함하며, 상기 비정상 여부의 판단 단계에서, 상기 소정 거리 주행 이후에 상기 편차가 상기 제1 기준값 이상인 상태가 소정의 지속 시간 이상 유지된 경우에만 상기 가속도가 비정상인 것으로 결정할 수 있다.

상기 비정상 여부의 판단 단계에서, 상기 편차가 미리 정해진 제2 기준값 이상인 경우, 상기 로봇 청소기의 주행 중 가속도가 비정상인 것으로 결정할 수 있다.

또한, 상기 비정상 여부의 판단 단계에서, 상기 가속도가 소정의 제3 기준값 이상인 경우에도, 상기 로봇 청소기의 주행 중 가속도가 비정상인 것으로 결정할 수 있다.

한편, 상기 각 회전 부재의 회전 부하는, 상기 각 회전부재의 구동 전류를 기초로 획득되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 비정상 여부의 판단 단계에서, 제4 기준값 미만인 회전 속도는 비정상인 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 장애물 검출 결정 단계는, 상기 제1 회전부재의 회전 속도 및 제2 회전 부재의 회전 속도의 차이가 소정의 제5 기준값 이상인지를 판단하여, 이를 기초로 상기 장애물이 검출된 위치를 결정할 수 있다.

상기 장애물 검출 위치 결정 단계에서, 상기 회전 속도의 차이가 상기 제5 기준값 이상인 경우, 상기 각 회전부재 중 회전 속도가 더 작은 회전 부재가 있는 위치를 상기 장애물이 검출된 위치로 결정하고, 상기 장애물 회피 주행 수행 단계에서, 상기 로봇 청소기가 상기 장애물 검출 이전에 주행하던 방향을 기준으로, 상기 회전부재 중 상기 장애물이 검출된 위치에 있지 않은 회전부재가 위치한 방향으로 편향되어 주행을 재개할 수 있다.

한편, 상기 장애물 회피 주행 수행 단계에서, 상기 회전 속도의 차이가 상기 제5 기준값 미만인 경우, 상기 로봇 청소기가 상기 장애물 검출 이전에 주행하던 방향의 반대 방향으로 주행을 재개할 수 있다.

상기 로봇 청소기는, 상기 제1 회전 부재 및 상기 제2 회전 부재에 습식 청소를 위한 클리너가 각각 고정되어, 상기 고정된 클리너 각각의 회전 운동에 따라 발생하는 피청소면과 상기 고정된 클리너 각각의 마찰력을 이동력원으로 이용하여 주행할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기는, 제1 회전축 및 제2 회전축을 중심으로 각각 회전 운동하는 제1 회전 부재 및 제2 회전 부재; 상기 로봇 청소기의 주행 중 가속도를 획득하는 가속도 감지부; 상기 회전 부재 각각의 회전 부하를 획득하는 회전 부하 감지부와 상기 회전 부재 각각의 회전 속도를 획득하는 회전 속도 감지부 중 어느 하나 이상; 및 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 획득된 가속도가 비정상인지 여부 및 상기 획득된 회전 부하 중 어느 하나 이상 또는 상기 획득된 회전 속도 중 어느 하나 이상이 비정상인지 여부를 판단하고, 상기 가속도가 비정상이고, 상기 회전 부하 중 어느 하나 이상 또는 상기 회전 속도 중 어느 하나 이상이 비정상으로 판단된 경우에 장애물이 검출된 것으로 결정한다.

상기 장애물이 검출된 것으로 결정된 경우, 상기 제어부는 상기 로봇 청소기의 장애물 회피 주행을 수행하는 것이 바람직하다.

상기 제어부는, 상기 로봇 청소기의 주행 환경을 반영하여 상기 가속도의 비정상 여부를 판단할 수 있다.

또한 상기 제어부는, 상기 로봇 청소기의 주행 중 상기 가속도의 변화에 기초하여 상기 주행 환경을 반영할 수 있다.

그리고, 상기 제어부는, 상기 로봇 청소기의 주행 중에 소정의 시간 간격의 경과 시마다 상기 가속도를 저장하고, 상기 로봇 청소기가 주행 중인 시점으로부터 소급하여 상기 소정의 시간 간격 이상의 소정의 시간 주기 내에 저장된 가속도들의 최대값과 최소값의 편차가 소정의 제1 기준값 이상인 경우, 상기 로봇 청소기의 주행 중 가속도가 비정상인 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.

그리고 상기 로봇 청소기는 상기 회전 속도 감지부를 포함하는 경우, 상기 제어부는, 제4 기준값 미만에 해당하는 회전 속도를 비정상인 것으로 판단할 수 있다.

또한 상기 제어부는, 상기 제1 회전부재의 회전 속도 및 제2 회전 부재의 회전 속도의 차이가 소정의 회전 속도 차이 기준값 이상인지를 판단하여, 이를 기초로 상기 장애물이 검출된 위치를 결정할 수도 있다.

상술한 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 로봇 청소기가 영상 촬영 장치 또는 범퍼와 같은 별도의 장애물 검출 수단을 구비하지 않고도 장애물을 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 로봇 청소기의 주행 중 가속도, 회전 부재의 회전 속도 및 회전 부하를 효과적으로 조합하여 장애물을 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 청소 대상인 바닥 표면의 상태 변화 등, 로봇 청소기가 주행 중인 환경을 반영함으로써, 장애물의 검출의 정확도를 높일 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 로봇 청소기가 장애물 검출 후에도 유리한 방향으로 장애물을 회피하여 청소를 위한 정상 주행을 재개할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기를 나타내는 블록도 이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 분해 사시도 이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 정면도 이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 주행 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 제어 방법을 나타내는 흐름도 이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 장애물 회피 주행 방법을 나타내는 흐름도 이다.
도 7 내지 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 장애물 회피 주행을 나타내는 도면이다.

이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시 예들 뿐만 아니라 특정 실시 예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

따라서, 예를 들어, 본 명세서의 블럭도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도, 상태 변환도, 의사 코드 등은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.

프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블럭을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다.

또한 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 명확한 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비 휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.

본 명세서의 청구범위에서, 상세한 설명에 기재된 기능을 수행하기 위한 수단으로 표현된 구성요소는 예를 들어 상기 기능을 수행하는 회로 소자의 조합 또는 펌웨어/마이크로 코드 등을 포함하는 모든 형식의 소프트웨어를 포함하는 기능을 수행하는 모든 방법을 포함하는 것으로 의도되었으며, 상기 기능을 수행하도록 상기 소프트웨어를 실행하기 위한 적절한 회로와 결합된다. 이러한 청구범위에 의해 정의되는 본 발명은 다양하게 열거된 수단에 의해 제공되는 기능들이 결합되고 청구항이 요구하는 방식과 결합되기 때문에 상기 기능을 제공할 수 있는 어떠한 수단도 본 명세서로부터 파악되는 것과 균등한 것으로 이해되어야 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 구조를 설명하기 위한 도면들이다. 보다 구체적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기를 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 청소기의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 정면도 이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 로봇 청소기(100)는 제1 회전축(310) 및 제2 회전축(320)을 중심으로 각각 회전 운동하는 제1 회전 부재(110) 및 제2 회전 부재(120), 로봇 청소기(100)의 주행 중 가속도를 획득하는 가속도 감지부(130), 상기 각 회전 부재(110,120)의 회전 부하를 획득하는 회전 부하 감지부(150); 및 제어부(170)를 포함할 수 있다. 로봇 청소기(100)는 이외에도 각 회전 부재(110,120)의 회전 속도를 획득하는 회전 속도 감지부(155), 주행을 위한 동력을 공급하는 구동부(200), 외부 기기와의 통신부(140), 데이터의 저장부(160), 사용자로부터 동작 모드를 입력 받는 입력부(180), 사용자에게 로봇 청소기(100)의 상태를 표시하는 출력부(185), 구동을 위한 전원을 공급 받는 전원 공급부(190) 등의 구성을 추가로 더 포함할 수 있다.

상기 구동부(200)는 본체(10)의 내부에 설치되어 제1 회전 부재(110)와 결합하는 제1 구동부(201), 본체(10)의 내부에 설치되어 제2 회전 부재(120)와 결합하는 제2 구동부(202)를 포함할 수 있다. 여기서, 구동부(200)는 모터, 기어 어셈블리 등을 포함하여 구현될 수 있다.

제1 회전 부재(110)는 제1 구동부(201)에 결합되어 제1 구동부(201)에 의한 동력을 전달하고, 상기 동력에 의한 제1 회전 축을 중심으로 회전 운동하는 제1 전달 부재(111)를 포함할 수 있다. 또한, 습식 청소를 위한 제1 클리너(210)가 고정 가능한 제1 고정 부재(112)를 포함할 수 있다.

그리고, 제2 회전 부재(120)는 제2 구동부(202)에 결합되어 제2 구동부(202)에 의한 동력을 전달하고, 상기 동력에 의한 제2 회전 축(320)을 중심으로 회전 운동하는 제2 전달 부재(121)를 포함할 수 있다. 또한, 습식 청소를 위한 제2 클리너(220)가 고정 가능한 제2 고정 부재(122)를 포함할 수 있다. 이러한, 로봇 청소기(100)의 일 실시 예는 습식 청소를 위한 클리너(210,220)를 이용하여 습식 청소를 수행하며 주행할 수 있다. 여기서, 습식 청소는 클리너(210,220)를 이용하여 피청소면을 닦는 청소를 의미할 수 있고, 예를 들어, 마른 걸레 등을 이용한 청소, 액체에 젖은 걸레 등을 이용한 청소를 모두 포함할 수 있다. 즉, 제1 클리너(210) 및 제2 클리너(220)는 회전 운동을 통해 바닥면의 고착된 이물질을 제거할 수 있도록, 극세사 천, 걸레, 부직포, 브러시 등과 같이, 다양한 피청소면을 닦을 수 있는 천과 같은 섬유재료로 구성될 수 있다.

일반적으로 로봇 청소기의 주행 중 장애물 검출을 위해서는 로봇 청소기의 본체에 외부 충격으로부터 본체를 보호하는 범퍼 및 범퍼에 가해지는 외부 충격을 감지하는 센서 등으로 이루어진 외부충격 감지부를 추가로 구비하는 경우가 대부분이다. 또한 범퍼를 구비하지 않는 경우에는 카메라 등의 별도의 영상 촬영부를 구비하여, 영상 분석을 통해 장애물을 검출하는 경우가 있다. 그러나, 본 발명에서는 이러한 범퍼, 외부 충격 감지부 및 영상 촬영부가 별도로 구비되지 않은 경우에도 장애물을 효과적으로 검출할 수 있는 수단을 제공한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 주행 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기(100)는 제1 회전 부재(110) 및 제2 회전 부재(120)의 회전 운동에 의해 제1 클리너(210)와 제2 클리너(220)가 회전함에 따라 피청소면과의 마찰을 통해 바닥에 고착된 이물질 등을 제거할 수 있다. 또한, 피청소면과의 마찰력이 생성되면 그 마찰력은 로봇 청소기(100)의 이동력원으로 이용될 수 있다.

보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기(100)는 제1 회전 부재(110) 및 제2 회전 부재(120)가 회전함에 따라 피청소면과의 마찰력이 각각 발생하고, 그 합력이 작용하는 크기 및 방향에 따라, 로봇 청소기(100)의 이동 속도 및 방향이 조정될 수 있다.

특히, 도면 3 내지 4를 참조하면, 상기 한 쌍의 구동부(151,152)의 동력에 의한 제1, 제2 회전 부재(110,120) 각각의 제1 회전축(310), 제2 회전축(320)은 로봇 청소기(100)의 수직 방향 축에 대응되는 중심축(300)에 대하여 소정 각도를 갖도록 기울어질 수 있다. 이 경우, 제1, 제2 회전 부재(110,120)는 중심축을 기준으로 외측으로 하향 경사질 수 있다. 즉, 제1, 제2 회전 부재(110,120)의 영역 중 중심축(300)으로부터 멀리 위치한 영역은 중심축(300)으로부터 가까이 위치한 영역 보다 피청소면에 강하게 밀착할 수 있다.

여기서, 중심축(300)은 로봇 청소기(100)의 피청소면에 대한 수직 방향축을 의미할 수 있다. 예를 들어, 로봇 청소기(100)가 청소 작업 중에 X, Y 축에 의하여 형성되는 X-Y 평면을 주행하여 청소한다고 가정할 때, 중심축(300)은 로봇 청소기(100)의 피청소면에 대한 수직 방향 축인 Z축을 의미할 수 있다.

한편, 상기 소정 각도는, 중심축(300)에 대하여 제1 회전축(310)이 기울어진 각도에 대응되는 제1 각도(a 도) 및 상기 중심축(300)에 대하여 상기 제2 회전축(320)이 기울어진 각도에 대응되는 제2 각도(b 도)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 각도 및 제2 각도는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.

또한, 제1 각도 및 제2 각도 각각은, 바람직하게는, 1도 이상 3도 이하의 각도 범위 내의 각도일 수 있다. 여기서, 상술한 각도 범위는, 로봇 청소기(100)의 습식 청소 능력, 주행 속도, 주행 성능을 최적으로 유지할 수 있는 범위일 수 있다. 다만, 본 발명의 다양한 실시 예는 상술한 각도 범위에 한정되는 것은 아닐 수 있다.

한편, 소정 각도에 따라 한 쌍의 회전 부재(110, 120)가 회전하는 경우 피청소면과의 사이에서 발생되는 상대 마찰력은 본체(10) 중심보다 외곽에서 크게 발생할 수 있다. 따라서, 한 쌍의 회전 부재(110, 120)의 회전을 각각 제어함에 따라 발생되는 상대 마찰력에 의해 로봇 청소기(100)의 이동 속도 및 방향 제어가 이루어 질 수 있다.

한편, 상술한 동작에 의하여 로봇 청소기(100)가 주행하는 경우, 로봇 청소기(100)는 피청소면에 존재하는 다양한 장애물과 충돌할 수 있다. 여기서, 장애물은 문턱, 카페트 등과 같은 낮은 장애물, 소파나 침대 등과 같이 일정 높이 위에 떠있는 장애물, 벽 등과 같이 높은 장애물 등과 같이 로봇 청소기(100)의 청소 주행을 방해하는 다양한 장애물을 포함할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 제어 방법을 나타내는 흐름도 이다. 위에 언급한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기(100)는 범퍼, 외부 충격 감지부 및 영상 촬영부가 별도로 구비되지 않은 경우에도 장애물을 효과적으로 검출할 수 있는 수단을 제공한다. 이는 도 5에 도시된 바와 같이, 로봇 청소기(100)의 주행 중, 제1 회전 부재(110)와 제2 회전 부재(120)각각의 회전 부하 및 제1 회전 부재(110)와 제2 회전 부재(120) 각각의 회전 속도중 어느 한 가지 이상, 그리고 로봇 청소기(100)의 주행 중 가속도를 획득하는 단계(S100), 상기 획득된 가속도가 비정상인지 여부 및 상기 획득된 회전 부재들(110, 120)의 회전 부하들 중 어느 하나 이상 또는 상기 획득된 회전 부재들(110, 120)의 회전 속도들 중 어느 하나 이상이 비정상인지 여부를 판단하는 단계(S110) 및 상기 가속도가 비정상이고, 상기 회전 부하들 중 어느 하나 이상 또는 상기 회전 속도들 중 어느 하나 이상이 비정상으로 판단된 경우에 장애물이 검출된 것으로 결정하는 단계(S120)를 포함하는 제어 방법에 의해 달성될 수 있다. 여기서 "비정상"이라 함은, 값이 소정의 기준값 이상이어서, 정상적인 주행 상태로 판단할 수 있는 범위를 이탈한 경우를 의미한다.

회전 부재(110, 120)의 회전 부하는 회전 부재의 회전 시에 인가되는 물리적인 힘의 부하를 의미하며, 일 실시예로, 앞서 언급한 구동부(200)에 인가되는 구동 전류에 기초하여 획득될 수 있다. 보다 상세하게는 상기 구동부(200)에 포함된 모터의 구동 전력 회로에서 획득되는 전류값을 이용할 수 있다. 로봇 청소기(100)의 주행 경로 상에 장애물 등이 있어 회전 부재(110, 120)의 회전에 제약이 있는 경우, 구동부는 로봇 청소기(100)의 주행에 필요한 회전 속도를 얻기 위해 구동 전류를 높이게 되므로, 구동 전류는 장애물 감지를 위해 필요한 회전 부하를 획득하는 데 좋은 정보가 될 수 있다. 다만, 본 발명에서의 회전 부하의 획득은 구동 전류에 의한 것으로 한정되지 않으며, 회전 축에 걸리는 토크를 측정하는 다른 수단, 일 예로 strain 센서 등의 다양한 수단에 의해서도 이루어질 수 있다.

로봇 청소기(100)의 주행 중 가속도는 일 실시예로, 가속도 센서를 통해 획득될 수 있다. 가속도 센서는, 관성력, 전기변형, 자이로의 원리를 이용하여 기계적 충격이나 진동을 받았을 때 전기적 출력을 발생시키는 전기기계 변환기를 의미한다. 가속도값은 기계 또는 기구의 작동 환경 또는 작동 상태를 대표하는 인자가 될 수 있기 때문에, 로봇이나 모바일, 웨어러블 기기 등에 활용이 늘어나는 추세이다.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 획득된 가속도와 회전 부하를 동시에 고려함으로써, 장애물의 검출 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 즉, 가속도만을 고려하는 경우에는 청소 바닥면의 요철 등에 의한 일시적인 가속도의 상승인지, 실제 주행을 중지하고 회피 주행을 하여야 하는 장애물을 만난 것인지를 구분하기 어렵다. 특히 가속도는 물체의 운동의 과도(transient)적인 변화를 반영하는 인자이므로, 운동 상태가 변화한 이후 정상 상태(steady state)에서는 '0'으로 복귀하게 되어, 장애물에 의해 로봇 청소기가 더 이상 주행하지 못하는 상태를 단독으로 신뢰도 있게 검출하기는 어렵다. 반면에 회전 부하는 회전 부재의 회전에 지속적인 문제가 발생하고 있다는 신호를 줄 수는 있으나, 이러한 문제가 회피하여야 할 장애물인지, 극복하고 주행을 지속해야할 주행 환경의 한 요소일 뿐인지에 대한 명확한 답을 주기가 어려울 수 있다. 따라서 가속도와 회전 부하를 동시에 고려하여, 비정상으로 판단되는 경우에만, 장애물이 검출된 것으로 결정하는 본 발명의 일 실시예에 의한 제어 방법에 의해, 효과적이고도 신뢰도 높은 장애물 검출 성능을 확보할 수 있다. 또한 별도의 범퍼나 영상 촬영부를 구비하지 않고도 장애물 검출이 가능하여, 제품의 원가 절감 면에서도 탁월한 효과가 있다.

또한, 상기 가속도 감지부(130)는 가속도의 세기를 감지할 수 있는 종류일 수 있으며, 가속도의 세기와 회전 부하의 세기를 조합하여 상기 회전 부하 중 어느 하나 이상과 상기 획득된 가속도가 비정상인 경우를 판별하고, 장애물 검출을 결정할 수도 있다. 일례로, 가속도의 세기와 회전 부하의 세기가 각각 강-약, 중-중, 약-강에 해당하는 경우에는 모두 비정상으로 검출하여 장애물 검출로 판단하는 것이 가능하다. 이를 통해, 순간적인 외부 타격에 의해 순간적인 가속도가 크게 검출 된 것으로 주행에 지장이 없는 경우와. 고정된 장애물이 푹신한 완충 재질로 구성된 것이어서 가속도 세기가 낮게 검출되었음에도 불구하고 회피 주행을 해야 하는 경우를 좀더 정밀하게 구분하는 것도 가능해 진다.

본 발명의 로봇 청소기의 제어 방법의 일 실시 예에 의하면, 상기 장애물이 검출된 것으로 결정된 경우, 상기 로봇 청소기(100)의 장애물 회피 주행을 수행(S130)할 수 있다. 이러한 장애물 회피 주행은 장애물이 있는 지역을 벗어난 후, 장애물이 없는 지역으로 주행을 재개하는 것으로 이루어 질 수 있다. 장애물 회피 주행에 대해서는 뒷 부분에 상세히 설명한다.

앞서 말한 상기 비정상 여부의 판단 단계, 즉 상기 획득된 상기 회전 부하 중 어느 하나 이상과 상기 획득된 가속도가 비정상인지 여부를 판단하는 단계는, 상기 로봇 청소기의 주행 환경을 반영하여 상기 가속도의 비정상 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 로봇 청소기(100)의 청소 대상 바닥면의 마찰력을 비롯한 주행 환경은 항상 고정되어 있는 것은 아니다. 즉 주택에 따라, 또는 실내공간에 따라 주행 환경은 다를 수 있으며, 또한 하나의 실내공간 내에서도 위치에 따라 주행 환경이 상이할 수 있다. 따라서 가속도를 고려하는 경우에는 현재의 주행 환경을 반영하여 비정상 여부를 판단하는 것이 바람직하다.

이러한 상기 주행 환경을 반영하여 상기 가속도의 비정상 여부를 판단하는 단계는, 상기 로봇 청소기(100)의 주행 중 상기 가속도의 변화에 기초하여 상기 주행 환경을 반영하는 것을 통해 달성할 수 있다. 일 실시예로, 상기 로봇 청소기(100)의 주행 중에 소정의 시간 간격의 경과 시마다 상기 가속도를 저장하고, 상기 로봇 청소기(100)가 주행 중인 시점으로부터 소급하여 상기 소정의 시간 간격 이상의 소정의 시간 주기 내에 저장된 가속도들의 최대값과 최소값의 편차가 소정의 제1 기준값 이상인 경우, 상기 로봇 청소기의 주행 중 가속도가 비정상인 것으로 결정하는 것이 가능하다. 즉 일정 시간 내의 가속도의 최대값과 최소값의 차이, 즉 편차를 이용하여 가속도의 비정상 여부를 판단함으로써, 로봇 청소기(100)의 주행 중에 가속도에 영향을 미치는 주행 환경의 변화에도 불구하고, 가속도의 비정상 여부를 신뢰도있게 판단하는 것이 가능하다.

상기 소정의 시간 간격은, 가속도 등의 데이터를 저장하여 시간에 따른 변화를 나타내기에 충분한 시간 간격으로 설정할 수 있으며, 하나의 예로 20msec로 설정하는 것이 가능하다. 또한 로우-패스 필터(Low-pass filter)를 사용하여, 고주파 노이즈 성분을 제거함으로써, 보다 신뢰성있는 데이터를 저장하는 것이 바람직하다. 이러한 소정의 시간 간격 및 로우-패스 필터의 구성은 가속도 이외에도 본 발명에 포함되는 회전 부재의 회전 속도 및 회전 부하의 데이터 저장 시에도 적용될 수 있다.

또한 상기 소정의 시간 주기는 상기 소정의 시간 간격 이상으로 설정하여 최소한 두 개 이상의 데이터를 확보하여, 최대값과 최소값을 구할 수 있도록 하여야 한다.

또한 데이터의 저장 방법의 일례로, 원형 큐(Circular queue)를 활용한 링-버퍼(Ring-buffer) 방식으로 데이터를 저장하는 것도 가능하다. 원형 큐란, 자료 구조, 즉 데이터의 저장 공간 배열 구조의 하나로서, 한쪽 끝으로 자료를 넣고 반대쪽에서는 자료를 뺄 수 있는 자료 구조인 Queue에서 진일보하여, 데이터 저장 공간의 처음과 끝을 연결함으로써, 마지막 공간이 다음 큐의 시작점이 되는 구조이다. 링 버퍼는, 이러한 원형 큐를 이용하여, 데이터의 이동 없이 선두부터 데이터를 보내고 꺼냄으로써, 효율적인 자료의 저장, 출력이 가능한 데이터 기억 수단이다. 이러한 링-버퍼를 활용함으로써, 하나의 링 버퍼 전체 또는 일부 구간 내에 저장된 데이터의 최대값 및 최저값을 읽어 내는 방식으로, 로봇 청소기(100)가 주행 중인 시점으로부터 소급하여 소정의 시간 간격 이상의 소정의 시간 주기 내에 저장된 가속도들의 최대값과 최소값의 편차를 구하는 것이 용이할 수 있다. 이러한 경우에 소정의 시간 주기는 상기 하나의 링 버퍼 전체 또는 일부 구간 내에 데이터가 저장되는 시간일 수 있다.

상기 제1 기준값은 제품의 사양에 맞추어, 공장 출고 시에 지정할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어 방법의 일 실시 예는, 상기 로봇 청소기(100)의 주행 시작 후 소정 거리 주행 시까지의 상기 가속도 최대값과 최소값의 편차의 평균값을 저장하고, 상기 평균값보다 큰 값을 상기 제1 기준값으로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 경우, 상기 비정상 여부의 판단 단계에서, 상기 소정 거리 주행 이후에 상기 편차가 상기 제1 기준값 이상인 상태가 소정의 지속 시간 이상 유지된 경우에만 상기 가속도가 비정상인 것으로 결정하도록 할 수 있다.

이를테면, 주행 시작 후 100mm 주행 시까지의 가속도 센서에서 획득되는 가속도의 최대값과 최소값의 편차의 평균값을 저장하고, 이 평균값보다 큰 값, 이를테면 평균값의 2배를 상기 제1 기준값으로 설정하는 것도 가능하다. 또한 상기 소정의 지속시간이상 유지되었는지 여부는, 상기 소정의 시간 간격마다 가속도가 상기 제1 기준값 이상인 상태로 데이터가 저장되는 회수를 세는(count) 방식으로도 구현 가능하다. 이와 같이 가속도의 최대값과 최소값의 편차가 제1 기준값 이상으로 일정 시간 유지된 경우에 비정상으로 판단함으로써, 노이즈와 같은 일시적인 원인에 의해 가속도가 높게 나타나는 경우를 비정상의 범주에서 제외할 수 있다.

또한, 가속도가 제1 기준값 이상으로 일정 시간 유지된 경우에 비정상으로 판단하는 상기의 방법과 병행하거나, 또는 독립적으로, 미리 정해진 제2 기준값이상인 경우 즉시 로봇 청소기(100)의 가속도가 비정상인 것으로 판단하는 것도 가능하다. 이러한 실시 예는 편차의 데이터값이 지나치게 상승(peak)하는 경우에 대응하기 위한 것으로, 이 두 가지 판단 방법이 병행되는 경우에는 제2 기준값은 제1 기준값보다 높게 설정된다. 이를테면, 제2 기준값은 제1 기준값의 1.5배로 설정될 수 있다.

한편, 가속도 그 자체를 가속도의 비정상 여부 판단에 가속도 그 자체를 이용할 수 있다. 즉, 로봇 청소기(100)의 주행 중 가속도가 소정의 제3 기준값 이상인 경우에도, 비정상인 것으로 결정할 수 있다. 상기 제3 기준값은 제2 기준값과 같은 방법으로, 주행 시작 후 일정 거리까지, 이를테면 100mm 주행 시까지의 가속도의 평균값보다 큰 값으로 설정할 수 있고, 일례로 상기 평균값의 2배로 설정할 수도 있다. 또한 가속도가 제3 기준값 이상으로 일정 시간 유지된 경우에 비정상으로 판단함으로써, 노이즈와 같은 일시적인 원인에 의해 가속도가 높게 나타나는 경우를 비정상의 범주에서 제외하도록 제어 방법을 구성할 수 있으며, 이러한 경우에는 가속도의 데이터값이 지나치게 상승(peak)하는 경우에 대응하기 위해 별도의 피크 기준값 이상인 경우에는 로봇 청소기(100)의 가속도가 비정상인 것으로 판단하도록 하는 것도 가능하다. 이 두 가지 판단 방법이 병행되는 경우에는 피크 기준값은 제3 기준값보다 높게 설정된다. 이를테면, 피크 기준값은 제3 기준값의 1.5배로 설정될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 상기 가속도는 공간적으로 3 방향 직교 x, y, z 성분을 가지는 벡터로 구성될 수 있다. 이는 3축 가속도 센서에 의해 획득될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 기준값, 제2 기준값, 제3 기준 값, 피크 기준값 및 상기 가속도의 최대값과 최소값의 편차도 벡터로 구성되며, 각각의 벡터 성분들은 상기 가속도의 같은 방향의 벡터 성분들과 대응된다. 즉 x 성분끼리, y 성분끼리, z 성분 끼리 대응될 수 있다. 이와 같이 가속도가 벡터로 구성되는 경우에는, 상기 가속도의 최대값과 최소값의 편차가 상기 제1 기준값 이상인지의 여부는, 상기 가속도의 각 벡터 성분 중 어느 하나 이상이 대응되는 상기 제1 기준값의 벡터 성분 이상인지의 여부에 의해 결정되는 것으로 한다. 이러한 결정 방식은 상기 편차와 제2 기준값과의 비교 또는 상기 가속도와 제3 기준값 또는 상기 가속도와 피크 기준값의 비교 시에도 적용할 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 상기 각 회전 부재의 회전 부하는, 상기 각 회전부재의 구동 전류를 기초로 획득하게 구성할 수 있다. 이 경우, 상기 회전 부하의 비정상 여부는 상기 회전 부하가 소정의 회전부하 기준값 이상인 경우에 비정상인 것으로 판단할 수 있으며, 상기 회전부하 기준값은 공장 출고 시와 같이 미리 특정한 값으로 설정하거나, 로봇 청소기(100)의 주행 시작 후 일정 거리까지, 이를테면 100mm 주행 시까지의 회전 부하의 평균값보다 큰 값으로 설정할 수 있고, 일례로 상기 평균값의 1.3배로 설정할 수도 있다.

상기 장애물 검출 결정 단계에서, 제4 기준값 미만인 회전 속도는 비정상인 것으로 판단할 수 있다. 즉 가속도와 회전 부재(110, 120)의 비정상 여부의 판단 이외에, 회전 속도를 장애물이 검출되었는지를 결정하는 데에 인자로 포함함으로써, 좀더 정확한 장애물 검출이 이뤄질 수 있다. 이러한 경우, 회전 부재(110, 120)의 회전 속도는 다양한 방식의 회전 속도 센서를 구비하여 센서의 출력값에 기초하여 획득할 수 있으며, 일례로 엔코더(encorder)를 구비함으로써 획득할 수 있다. 상기 제4 기준 값은 공장 출고 시와 같이 미리 특정한 값으로 설정하거나, 로봇 청소기(100)의 주행 시작 후 일정 거리까지, 이를테면 100mm 주행 시까지의 회전 부하의 평균값보다 큰 값으로 설정할 수 있고, 이를테면, 상기 평균값의 1.5배로 설정할 수 있다.

한편, 회전부재(110, 120)의 회전 속도와 회전 부하를 모두 비정상 여부의 판단에 이용 할 수 있다. 즉 회전부재(110, 120)의 회전 속도들 중 어느 하나 이상과 회전부재(110, 120)의 회전 부하들 중 어느 하나 이상이 모두 비정상이고, 로봇 청소기의 가속도가 비정상인지를 판단하여, 이를 만족하는 경우에 장애물이 검출된 것으로 결정할 수 있다.

이 경우, 상기 회전 부하 기준값 및 제4 기준값은 지정된 정상 주행 환경에서의 회전속도 대비 회전 부하를 매칭한 표(Table)를 통해 제공될 수 있다. 또한 상기 회전 속도를 대신하여, 상기 회전 속도(speed)에 대응되는 엔코더 값(E)을 판단에 이용할 수도 있으며, 상기 회전 부하로는 회전 부재(110, 120)의 구동 전류값(O)을 이용할 수도 있다. 이러한 경우 상기 표(Table)는 정상 주행 환경에서의 엔코더 값(Et[speed]) 및 구동 전류값(Ot[Speed])을 매칭한 표가 될 수 있다.

또한 상기 회전 부하 기준값 및 제4 기준값은 지정된 정상 주행 환경에서의 회전 부하 및 회전 속도와, 상기의 주행 시작 후 일정 거리까지 평균값을 통해 설정하는 값을 혼용하여 구할 수도 있다. 이러한 경우, 일례로 아래와 같이 회전 부하 및 회전 속도의 비정상 여부를 판단하는 것이 가능하다.

- 비정상으로 판단되는 경우:

E ₁ < E _t [speed] and (O ₁ ≥ O _t [speed] or O ₁ ≥ O _avg × 1.3) 또는

E ₂ < E _t [speed] and (O ₂ ≥ O _t [speed] or O ₁ ≥ O _avg × 1.3)

여기서, E _i : 제i 회전부재의 엔코더 값

O _i : 제i 회전부재의 구동 전류값

E _t [speed] : 정상 주행 환경에서의 엔코더 값

O _t [speed] : 정상 주행 환경에서의 구동 전류값

O _avg : 주행 시작 후 일정 거리까지 구동 전류의 평균값

또한, 상기 장애물 검출 결정 단계는 상기 제1 회전부재(110)의 회전 속도 및 제2 회전 부재(120)의 회전 속도의 차이가 소정의 제5 기준값 이상인지를 판단하여, 이를 기초로 상기 장애물이 검출된 위치를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제5 기준값은 회전 부재(110, 120)의 속도 차이가 유의미한 경우를 반영하는 값으로 사전에 설정될 수 있으며, 예를 들면, 엔코더 값 기준으로 5에 대응되는 값으로 설정할 수 있다.

특히, 상기 회전 속도의 차이가 상기 제5 기준값 이상인 경우, 상기 각 회전부재 중 회전 속도가 더 작은 회전 부재가 있는 위치를 상기 장애물이 검출된 위치로 결정하게 할 수 있다. 즉 로봇 청소기(100)의 주행 중에 주행 방향을 기준으로 왼쪽의 회전 부재에 장애물이 충돌하였다면, 왼쪽의 회전 부재의 회전 속도는 줄어들게 되고, 장애물이 충돌하지 않은 오른쪽의 회전 부재의 회전 속도는 유지되거나 소폭만 줄어들 수 있다. 이러한 경우 장애물의 검출 위치는 주행 방향을 기준으로 "왼쪽"이 될 수 있다.

이와 같이 장애물 검출 위치가 특정된 경우에, 상기 장애물 회피 주행 수행 단계에서, 상기 로봇 청소기가 상기 장애물 검출 이전에 주행하던 방향을 기준으로, 상기 회전부재 중 상기 장애물이 검출된 위치에 있지 않은 회전부재가 위치한 방향으로 편향되어 주행을 재개할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 장애물 회피 주행 방법을 나타내는 흐름도 이다. 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 장애물 회피 주행을 나타내는 도면이다. 도 6 및 도 7에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 장애물 회피 주행은 소정의 시간(T1) 동안 기존 주행 방향의 반대 방향으로 후진(S200)하고, 이어서 소정의 시간(T2) 동안 장애물 검출된 위치의 회전 부재는 회전 및 장애물 비검출된 위치의 회전 부재는 고정(S210)하고, 이어서 소정의 시간(T3) 동안 장애물 검출된 위치의 회전 부재는 다시 고정 및 장애물 비검출된 위치의 회전 부재는 회전(S220)하는 방식에 의해, 장애물(900)을 회피하여 로봇 청소기(100)를 회전할 공간을 확보한 후, 최종적으로 장애물 검출 이전 주행 방향을 기준으로, 장애물 비검출 위치의 회전 부재가 위치한 방향으로 편향되어 주행을 재개(S230)할 수 있다.

한편, 상기 회전 속도의 차이가 상기 제5 기준값 미만인 경우, 상기 장애물 회피 주행 수행 단계에서, 최종적으로 상기 로봇 청소기가 상기 장애물 검출 이전에 주행하던 방향의 반대 방향으로 주행을 재개하도록 할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기의 장애물 회피 주행을 나타내는 도면이다. 도 8에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 장애물 회피 주행은 소정의 시간 동안 기존 주행 방향의 반대 방향으로 후진(S300)하고, 이어서 소정의 시간 동안 회전 부재(110,120) 중 어느 하나의 회전 부재는 고정 및 다른 하나의 회전 부재는 회전 지속(S310)하고, 이어서 소정의 시간 동안 상기 어느 하나의 회전 부재는 다시 회전 및 상기 다른 하나의 회전 부재는 고정(S320)하는 방식에 의해, 장애물(900)을 회피하여 로봇 청소기(100)를 회전할 공간을 확보한 후, 최종적으로 장애물 검출 이전에 주행하던 방향의 반대 방향으로 주행을 재개(S330)할 수 있다.

본 발명에 따른 로봇 청소기(100)는 제1 회전축(310) 및 제2 회전축(320)을 중심으로 각각 회전 운동하는 제1 회전 부재(110) 및 제2 회전 부재(120), 로봇 청소기(100)의 주행 중 가속도를 획득하는 가속도 감지부(130), 상기 각 회전 부재(110,120)의 회전 부하를 획득하는 회전 부하 감지부(150); 및 제어부(170)를 포함할 수 있다. 로봇 청소기(100)는 이외에도 각 회전 부재(110,120)의 회전 속도를 획득하는 회전 속도 감지부(155), 주행을 위한 동력을 공급하는 구동부(200), 외부 기기와의 통신부(140), 데이터의 저장부(160), 사용자로부터 동작 모드를 입력 받는 입력부(180), 사용자에게 로봇 청소기(100)의 상태를 표시하는 출력부(185), 구동을 위한 전원을 공급 받는 전원 공급부(190) 등의 구성을 추가로 더 포함할 수 있다.

상기 제어부(170)는 상기 획득된 가속도가 비정상인지 여부 및 상기 획득된 회전 부재들(110, 120)의 회전 부하들 중 어느 하나 이상 또는 상기 획득된 회전 부재들(110, 120)의 회전 속도들 중 어느 하나 이상이 비정상인지 여부를 판단하는 단계(S110) 및 상기 가속도가 비정상이고, 상기 회전 부하들 중 어느 하나 이상 또는 상기 회전 속도들 중 어느 하나 이상이 비정상으로 판단된 경우에 장애물이 검출된 것으로 결정할 수 있다. 여기서 "비정상"이라 함은, 값이 소정의 기준값 이상이어서, 정상적인 주행 상태로 인지할 수 있는 범위를 이탈한 경우를 의미한다.

회전 부재(110, 120)의 회전 부하는 회전 부재의 회전 시에 인가되는 물리적인 힘의 부하를 의미하며, 일 실시예로, 회전 부재(110, 120)의 회전을 위한 구동 전류에 기초하여 획득될 수 있다. 보다 상세하게는 로봇 청소기(100)에 회전 부재(110, 120)의 구동부를 구비하고, 상기 구동부에 포함된 모터의 구동 전력 회로에서 획득되는 전류값을 이용할 수 있다. 로봇 청소기(100)의 주행 경로 상에 장애물 등이 있어 회전 부재(110, 120)의 회전에 제약이 있는 경우, 구동부는 로봇 청소기(100)의 주행에 필요한 회전 속도를 얻기 위해 구동 전류를 높이게 되므로, 구동 전류는 장애물 감지를 위해 필요한 회전 부하를 획득하는 데 좋은 정보가 될 수 있다.

로봇 청소기(100)의 주행 중 가속도는 일 실시예로, 가속도 센서를 통해 획득될 수 있다. 가속도 센서는, 관성력, 전기변형, 자이로의 원리를 이용하여 기계적 충격이나 진동을 받았을 때 전기적 출력을 발생시키는 전기기계 변환기를 의미한다.

상기 장애물이 검출된 것으로 결정된 경우에, 로봇 청소기(100)의 제어부(170)는 상기 로봇 청소기의 장애물 회피 주행을 수행할 수 있다. 이러한 장애물 회피 주행은 장애물이 있는 지역을 벗어난 후, 장애물이 없는 지역으로 주행을 재개하는 것으로 이루어 질 수 있다.

상기 제어부(100)의 상기 가속도의 비정상 여부를 판단은 상기 로봇 청소기(100)의 주행 환경을 반영하여 이루어 질 수 있다. 로봇 청소기(100)의 청소 대상 바닥면의 마찰력을 비롯한 주행 환경은 항상 고정되어 있는 것은 아니므로, 가속도를 고려하는 경우에는 주행 환경을 반영하여 비정상 여부를 판단하는 것이 바람직하다.

특히 상기 제어부(100)는, 상기 로봇 청소기의 주행 중 상기 가속도의 변화에 기초하여 상기 주행 환경을 반영할 수 있다. 일 실시예로, 상기 로봇 청소기(100)의 주행 중에 소정의 시간 간격의 경과 시마다 상기 가속도를 저장하고, 상기 로봇 청소기(100)가 주행 중인 시점으로부터 소급하여 상기 소정의 시간 간격 이상의 소정의 시간 주기 내에 저장된 가속도들의 최대값과 최소값의 편차가 소정의 제1 기준값 이상인 경우, 상기 로봇 청소기의 주행 중 가속도가 비정상인 것으로 결정하는 것이 가능하다. 즉 일정 시간 내의 가속도의 최대값과 최소값의 차이, 즉 편차를 이용하여 가속도의 비정상 여부를 판단함으로써, 로봇 청소기(100)의 주행 중에 가속도에 영향을 미치는 주행 환경의 변화에도 불구하고, 가속도의 비정상 여부를 신뢰도 있게 판단하는 것이 가능하다.

로봇 청소기(100)는 각 회전 부재(110, 120)의 회전 속도를 획득하는 제1 회전 속도 감지부(156) 및 제2 회전 속도 감지부(157)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 획득된 회전 속도 중 제4 기준값 미만인 것은 비정상인 것으로 판단될 수 있다. 즉 가속도와 회전 부재(110, 120)의 비정상 여부의 판단 이외에, 회전 속도를 장애물이 검출되었는지를 결정하는 데에 인자로 포함함으로써, 좀더 정확한 장애물 검출이 이뤄질 수 있다. 이러한 경우, 회전 부재(110, 120)의 회전 속도는 다양한 방식의 회전 속도 센서를 구비하여 센서의 출력값에 기초하여 획득할 수 있으며, 일례로 엔코더(encorder)를 구비함으로써 획득할 수 있다. 상기 제4 기준 값은 공장 출고 시와 같이 미리 특정한 값으로 설정하거나, 로봇 청소기(100)의 주행 시작 후 일정 거리까지, 이를테면 100mm 주행 시까지의 회전 부하의 평균값보다 큰 값으로 설정할 수 있고, 이를테면, 상기 평균값의 1.5배로 설정할 수 있다.

또한, 상기 제어부(170)는 상기 제1 회전부재(110)의 회전 속도 및 제2 회전 부재(120)의 회전 속도의 차이가 소정의 제5 기준값 이상인지를 판단하여, 이를 기초로 상기 장애물이 검출된 위치를 결정할 수도 있다. 상기 제5 기준값은 회전 부재(110, 120)의 속도 차이가 유의미한 경우를 반영하는 값으로 사전에 설정될 수 있으며, 예를 들면, 엔코더 값 기준으로 5에 대응되는 값으로 설정할 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 제어 방법은 프로그램 코드로 구현되어 다양한 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)에 저장된 상태로 각 서버 또는 기기들에 제공될 수 있다.

비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100: 로봇 청소기 10: 본체
110: 제1 회전 부재 111: 제1 전달 부재
112: 제1 고정 부재
120: 제2 회전 부재 121: 제2 전달 부재
122: 제2 고정 부재
130: 가속도 감지부 140: 통신부
150: 회전부하 감지부 151: 제1 회전 부하 감지부
152: 제2 회전부하 감지부
155: 회전속도 감지부 156: 제1 회전속도 감지부
157: 제2 회전 속도 감지부
160: 저장부 170: 제어부
180: 입력부 185: 출력부
190: 전원 공급부 200: 구동부
210: 제1 클리너 220: 제2 클리너
300: 중심 축 310: 제1 회전축
320: 제2 회전축
900: 장애물

Claims

제1 회전축 및 제2 회전축을 중심으로 각각 회전 운동하는 제1 회전 부재 및 제2 회전 부재를 포함하는 로봇 청소기를 제어하는 방법에 있어서,
상기 로봇 청소기의 주행 중, 상기 로봇 청소기의 가속도와, 상기 회전 부재 각각의 회전 부하 및 회전 속도 중 적어도 하나를 획득하는 단계;
상기 획득된 가속도와, 상기 획득된 회전 부하 중 어느 하나 이상 또는 상기 획득된 회전 속도 중 어느 하나 이상이 비정상인지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 가속도가 비정상이고, 상기 상기 회전 부하 중 어느 하나 이상 또는 상기 회전 속도 중 어느 하나 이상이 비정상으로 판단된 경우에 장애물이 검출된 것으로 결정하는 단계를 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 장애물이 검출된 것으로 결정된 경우, 상기 로봇 청소기의 장애물 회피 주행을 수행하는 단계를 더 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 비정상 여부의 판단 단계는,
상기 로봇 청소기의 주행 환경을 반영하여 상기 가속도의 비정상 여부를 판단하는 단계를 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 주행 환경을 반영하여 상기 가속도의 비정상 여부를 판단하는 단계는,
상기 로봇 청소기의 주행 중 상기 가속도의 변화에 기초하여 상기 주행 환경을 반영하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 제어 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 주행 환경을 반영하여 상기 가속도의 비정상 여부를 판단하는 단계는,
상기 로봇 청소기의 주행 중에 소정의 시간 간격의 경과 시마다 상기 가속도를 저장하고,
상기 로봇 청소기가 주행 중인 시점으로부터 소급하여 상기 소정의 시간 간격 이상의 소정의 시간 주기 내에 저장된 가속도들의 최대값과 최소값의 편차가 소정의 제1 기준값 이상인 경우, 상기 로봇 청소기의 주행 중 가속도가 비정상인 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 제어 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 가속도 및 상기 제1 기준값은, 각각 3방향 직교 x, y, z 성분으로 이루어지는 벡터로 구성되고, 같은 방향의 벡터 성분끼리 대응되며,
상기 최대값과 최소값의 편차가 상기 제1 기준값 이상인지의 여부는, 상기 가속도의 각 벡터 성분 중 어느 하나 이상이 대응되는 상기 제1 기준값의 벡터 성분 이상인지의 여부에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 제어 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 로봇 청소기의 주행 시작 후 소정 거리 주행 시까지의 상기 편차의 평균값을 저장하고, 상기 평균값보다 큰 값을 상기 제1 기준값으로 설정하는 단계를 더 포함하며,
상기 비정상 여부의 판단 단계에서,
상기 소정 거리 주행 이후에 상기 편차가 상기 제1 기준값 이상인 상태가 소정의 지속 시간 이상 유지된 경우에만 상기 가속도가 비정상인 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 제어 방법.
제 5 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 비정상 여부의 판단 단계에서,
상기 편차가 미리 정해진 제2 기준값 이상인 경우, 상기 로봇 청소기의 주행 중 가속도가 비정상인 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 제어 방법.
제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 비정상 여부의 판단 단계에서,
상기 가속도가 소정의 제3 기준값 이상인 경우에도, 상기 로봇 청소기의 주행 중 가속도가 비정상인 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 제어 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 각 회전 부재의 회전 부하는, 상기 각 회전부재의 구동 전류를 기초로 획득되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 제어 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 비정상 여부의 판단 단계에서,
상기 회전 속도 중 제4 기준값 미만인 것은 비정상인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 제어 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 장애물 검출 결정 단계는,
상기 제1 회전부재의 회전 속도 및 제2 회전 부재의 회전 속도의 차이가 소정의 제5 기준값 이상인지를 판단하여, 이를 기초로 상기 장애물이 검출된 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는 로봇 청소기의 제어 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 장애물 검출 위치 결정 단계에서,
상기 회전 속도의 차이가 상기 제5 기준값 이상인 경우,
상기 각 회전부재 중 회전 속도가 더 작은 회전 부재가 있는 위치를 상기 장애물이 검출된 위치로 결정하고,
상기 장애물 회피 주행 수행 단계에서,
상기 로봇 청소기가 상기 장애물 검출 이전에 주행하던 방향을 기준으로, 상기 회전부재 중 상기 장애물이 검출된 위치에 있지 않은 회전부재가 위치한 방향으로 편향되어 주행을 재개하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 제어 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 장애물 회피 주행 수행 단계에서,
상기 회전 속도의 차이가 상기 제5 기준값 미만인 경우,
상기 로봇 청소기가 상기 장애물 검출 이전에 주행하던 방향의 반대 방향으로 주행을 재개하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 제어 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 로봇 청소기는,
상기 제1 회전 부재 및 상기 제2 회전 부재에 습식 청소를 위한 클리너가 각각 고정되어, 상기 고정된 클리너 각각의 회전 운동에 따라 발생하는 피청소면과 상기 고정된 클리너 각각의 마찰력을 이동력원으로 이용하여 주행하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 제어 방법.
로봇 청소기에 있어서,
제1 회전축 및 제2 회전축을 중심으로 각각 회전 운동하는 제1 회전 부재 및 제2 회전 부재;
상기 로봇 청소기의 주행 중 가속도를 획득하는 가속도 감지부;
상기 회전 부재 각각의 회전 부하를 획득하는 회전 부하 감지부와 상기 회전 부재 각각의 회전 속도를 획득하는 회전 속도 감지부 중 어느 하나 이상; 및
제어부를 포함하되,
상기 제어부는
상기 획득된 가속도와, 상기 획득된 회전 부하 중 어느 하나 이상 또는 상기 획득된 회전 속도 중 어느 하나 이상이 비정상인지 여부를 판단하고,
상기 가속도가 비정상이고, 상기 회전 부하 중 어느 하나 이상 또는 상기 회전 속도 중 어느 하나 이상이 비정상으로 판단된 경우에 장애물이 검출된 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
제 16 항에 있어서,
상기 장애물이 검출된 것으로 결정된 경우,
상기 제어부는 상기 로봇 청소기의 장애물 회피 주행을 수행하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
제 17 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 로봇 청소기의 주행 환경을 반영하여 상기 가속도의 비정상 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
제 18 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 로봇 청소기의 주행 중 상기 가속도의 변화에 기초하여 상기 주행 환경을 반영하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
제 19 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 로봇 청소기의 주행 중에 소정의 시간 간격의 경과 시마다 상기 가속도를 저장하고,
상기 로봇 청소기가 주행 중인 시점으로부터 소급하여 상기 소정의 시간 간격 이상의 소정의 시간 주기 내에 저장된 가속도들의 최대값과 최소값의 편차가 소정의 제1 기준값 이상인 경우, 상기 로봇 청소기의 주행 중 가속도가 비정상인 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
제 19 항에 있어서,
상기 회전 속도 감지부를 포함하는 경우,
상기 제어부는,
상기 회전 속도 중 제4 기준값 미만인 것은 비정상인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
제 21 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 회전부재의 회전 속도 및 제2 회전 부재의 회전 속도의 차이가 소정의 회전 속도 차이 기준값 이상인지를 판단하여, 이를 기초로 상기 장애물이 검출된 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.