KR20220118649A - 로봇 및 그 제어 방법 - Google Patents

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KR20220118649A
KR20220118649A KR1020210022312A KR20210022312A KR20220118649A KR 20220118649 A KR20220118649 A KR 20220118649A KR 1020210022312 A KR1020210022312 A KR 1020210022312A KR 20210022312 A KR20210022312 A KR 20210022312A KR 20220118649 A KR20220118649 A KR 20220118649A
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Abstract

로봇이 개시된다. 본 개시에 따른 로봇은, 제1 통신 모듈 및 UWB(Ultra Wide-Band) 통신을 위한 복수의 안테나를 포함하는 제2 통신 모듈을 포함하는 통신 인터페이스; 실내의 맵 정보를 저장하는 메모리; 프로세서;를 포함하고, 프로세서는, 제1 통신 모듈을 이용하여 실내에 위치하는 외부 장치 중 제2 통신 모듈을 통해 통신 가능한 외부 장치를 검색하며, 제2 통신 모듈을 통해 통신 가능한 외부 장치가 검색되면, 제2 통신 모듈을 통해 검색된 외부 장치로 제1 UWB 신호를 전송하고, 외부 장치로부터 제1 UWB 신호에 응답하는 제2 UWB 신호를 수신하며, 제1 UWB 신호 및 제2 UWB 신호에 기초하여 로봇의 위치 정보를 획득하고, 맵 정보 및 위치 정보를 바탕으로 로봇의 주행을 제어한다.

Description

로봇 및 그 제어 방법{ROBOT AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF}
본 개시는 로봇 및 그 제어 방법으로, 보다 상세하게는, UWB(Ultra Wide-Band) 신호를 이용하여 로봇 및 주변 외부 장치에 대한 위치 정보를 획득하는 로봇 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
청소 로봇은 사용자의 조작 없이도 청소하고자 하는 영역을 스스로 주행하면서 바닥으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입하는 장치이다. 청소 로봇의 원활한 주행을 위해서는 청소 로봇 및 외부 장치에 대한 위치 정보를 획득하는 것이 중요하다. 청소 로봇 또는 외부 장치(예로, 충전 스테이션)의 정확한 위치가 획득되지 못하면, 청소 로봇은 충전을 진행하지 못하며 이로 인해 청소 로봇의 동작이 멈추는 현상이 발생될 수 있기 때문이다.
한편, 기존의 청소 로봇은 카메라를 이용하여 천장을 촬영한 이미지를 분석하거나 주행 경로를 저장하여 현재 자신의 위치를 추정한다. 그러나, 이러한 방식은 바닥의 굴곡으로 이동 경로에 오차가 발생하는 경우 위치 정보의 정확도가 떨어진다는 문제점을 갖는다.
이에 따라, 청소 로봇 및 주변 외부 장치들에 대한 정확한 위치 정보를 획득하기 위한 기술의 필요성이 대두된다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, UWB 신호를 이용하여 로봇 및 외부 장치에 대한 정확한 위치 정보를 획득하는 로봇을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서의 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 개시의 예시적인 일 실시 예에 따르면, 로봇에 있어서, 제1 통신 모듈 및 UWB(Ultra Wide-Band) 통신을 위한 복수의 안테나를 포함하는 제2 통신 모듈을 포함하는 통신 인터페이스; 실내의 맵 정보를 저장하는 메모리; 프로세서;를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 제1 통신 모듈을 이용하여 상기 실내에 위치하는 외부 장치 중 상기 제2 통신 모듈을 통해 통신 가능한 외부 장치를 검색하며, 상기 제2 통신 모듈을 통해 통신 가능한 외부 장치가 검색되면, 상기 제2 통신 모듈을 통해 상기 검색된 외부 장치로 제1 UWB 신호를 전송하고, 상기 외부 장치로부터 상기 제1 UWB 신호에 응답하는 제2 UWB 신호를 수신하며, 상기 제1 UWB 신호 및 상기 제2 UWB 신호에 기초하여 상기 로봇의 위치 정보를 획득하고, 상기 맵 정보 및 상기 위치 정보를 바탕으로 상기 로봇의 주행을 제어하는 로봇이 제공될 수 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 개시의 예시적인 다른 일 실시 예에 따르면, 로봇의 제어 방법에 있어서, 제1 통신 모듈을 이용하여 실내에 위치하는 외부 장치 중 제2 통신 모듈을 통해 통신 가능한 외부 장치를 검색하는 단계; 상기 제2 통신 모듈을 통해 통신 가능한 외부 장치가 검색되면, 상기 제2 통신 모듈을 통해 상기 검색된 외부 장치로 제1 UWB 신호를 전송하고, 상기 외부 장치로부터 상기 제1 UWB 신호에 응답하는 제2 UWB 신호를 수신하는 단계; 상기 제1 UWB 신호 및 상기 제2 UWB 신호에 기초하여 상기 로봇의 위치 정보를 획득하는 단계; 및 상기 실내의 맵 정보 및 상기 위치 정보를 바탕으로 상기 로봇의 주행을 제어하는 단계;를 포함하는 제어 방법이 제공될 수 있다.
본 개시의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이상과 같은 본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 로봇은 UWB 신호를 이용하여 로봇 및 외부 장치에 대한 정확한 위치 정보를 획득하고, 획득된 위치 정보를 바탕으로 주행할 수 있다. 이에 따라, 사용자 편의성 및 만족도가 향상될 수 있다.
그 외에 본 개시의 실시 예로 인하여 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 개시의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 예컨대, 본 개시의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 로봇의 컨셉을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 맵 정보를 도시한 도면이다.
도 4a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 로봇의 위치 정보를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 로봇과 외부 장치 사이의 거리를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4c는 본 개시의 일 실시 예에 따른 로봇과 외부 장치 사이의 각도를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 맵 정보를 도시한 도면이다.
도 5b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 외부 장치의 존재 여부와 영역의 유형이 매칭된 룩-업 테이블이다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 UWB 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 로봇이 UWB 신호를 제어하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a는 본 개시의 실시 예에 따른 사용자 단말과 관련된 로봇의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8b는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 사용자 단말과 관련된 로봇의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 로봇의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9b는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 로봇의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9c는 본 개시의 또 다른 일 실시 예에 따른 로봇의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9d는 본 개시의 또 다른 일 실시 예에 따른 로봇의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9e는 본 개시의 또 다른 일 실시 예에 따른 로봇의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른 로봇의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 개시에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.　
본 개시의 실시 예에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 개시의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 개시의 실시 예들은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 특정한 실시 형태에 대해 범위를 한정하려는 것이 아니며, 개시된 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 실시 예들을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.　그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 로봇의 컨셉을 설명하기 위한 도면이다. 로봇(100)은 제1 통신 방식(11)으로 실내에 위치하는 외부 장치(200)를 검색할 수 있다. 예로, 제1 통신 방식(11)은 BLE(Bluetooth Low Energy)일 수 있다. 즉, 로봇(100)은 애드버타이징 패킷을 브로드캐스팅하여 외부 장치(200)를 식별할 수 있다.
로봇(100)은 외부 장치(200) 중 제2 통신 방식(12)으로 통신이 가능한 외부 장치를 검색할 수 있다. 예로, 제2 통신 방식(12)은 UWB(Ultra-wideband, UWB) 통신 방식일 수 있다. 즉, 로봇(100)은 외부 장치(200) 중 UWB 통신 모듈을 포함하는 외부 장치(200)를 식별할 수 있다.
로봇(100)은 UWB 통신 모듈을 포함하는 외부 장치(200)와 통신을 수행하여 로봇(100) 및 외부 장치(200)에 대한 위치 정보를 획득할 수 있다. 예로, 외부 장치(200)에 대한 위치 정보는 로봇(100)과 외부 장치(200) 사이의 거리 정보 및 각도(예: AOA(angle of arrival)) 정보를 포함할 수 있다.
그리고, 로봇(100)은 실내의 맵 정보와 획득된 위치 정보를 바탕으로 주행할 수 있다. 또한, 로봇(100)은 획득된 위치 정보를 사용자 단말로 전송할 수 있다. 예로, 사용자 단말은 로봇(100) 및 외부 장치(200)에 대한 위치 정보를 표시하기 위한 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다. 사용자 단말은 로봇(100) 및 외부 장치(200)의 위치가 표시된 지도를 디스플레이할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 로봇(100) 및 외부 장치(200)의 현재 위치를 확인할 수 있다.
한편, 본 개시에 따른 로봇(100)은 청소 로봇이며, 외부 장치(200)는 다양한 장치를 포함할 수 있다. 예로, 외부 장치(200)는 냉장고, 세탁기, 공기 청정기, 청소기, 스피커, TV, 이어폰 및 로봇(100)의 충전 스테이션 등 다양한 전자 장치를 포함할 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.
이하에서는, 로봇(100)의 구성에 대해 살펴본다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇의 구성을 도시한 블록도이다. 도 2를 참조하면, 로봇(100)은 센서부(110), 주행부(120), 청소부(130), 통신 인터페이스(140), 메모리(150) 및 프로세서(160)를 포함할 수 있다.
센서부(110)는 로봇(100)의 주행에 필요한 정보들을 수집하기 위한 구성으로, 카메라(111), 뎁스 센서(112), 움직임 감지 센서(113) 및 지자기 센서(114)를 포함할 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 센서부(110)는 초음파 센서 등 다양한 센서를 더 포함할 수 있다.
카메라(111)는 로봇(100) 주변을 촬영한 이미지를 획득하기 위한 구성이다. 카메라(111)는 로봇(100)의 전방 또는 상방을 촬영하도록 배치될 수 있다. 예로, 프로세서(160)는 카메라(111)가 실내의 벽면이나 천장을 촬영한 이미지를 분석하여 로봇(100)의 현재 위치를 획득할 수 있다. 프로세서(160)는 실내의 벽면이나 천장의 패턴을 분석하여 로봇(100)의 현재 위치를 획득할 수 있다. 또한, 프로세서(160)는 카메라(111)를 통해 획득된 이미지에 포함된 오브젝트를 인식할 수 있다.
한편, 카메라(110)는 다양한 이미지 센서를 포함할 수 있다. 예로, 카메라(111)는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서 및 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
뎁스 센서(112)는 로봇(100) 주변에 대한 뎁스 정보 또는 거리 정보를 획득하기 위한 구성이다. 예로, 프로세서(160)는 뎁스 센서(120)의 센싱값을 바탕으로 실내의 맵 정보를 획득할 수 있다. 또한, 프로세서(160)는 뎁스 센서(112)의 센싱값을 바탕으로 장애물을 감지할 수 있다. 한편, 뎁스 센서(112)는 적외선 센서 및 라이다(LiDAR) 센서를 포함할 수 있다.
움직임 감지 센서(113)는 로봇(100)의 움직임 정보를 획득하기 위한 구성으로, 가속도 센서 및 자이로 센서를 포함할 수 있다. 예로, 프로세서(160)는 가속도 센서의 센싱값을 바탕으로 로봇(100)의 주행 속도의 변화를 감지할 수 있다. 또한, 프로세서(160)는 가속도 센서를 통해 검출한 가속도를 이용하여 로봇(100)의 주행 속도를 연산하고, 로봇(100)의 위치를 확인하거나 보정할 수 있다. 프로세서(160)는 자이로 센서의 센싱값을 바탕으로 로봇(100)의 회전 방향 및 회전각을 산출할 수 있다.
지자기 센서(114)는 로봇(100)의 방향 정보를 획득하기 위한 구성이다. 프로세서(160)는 지자기 센서(114)의 센싱값을 바탕으로 로봇(100)의 방향 정보를 획득할 수 있다.
주행부(120)는 로봇(100)을 이동 시키는 바퀴 및 바퀴를 회전시키는 바퀴 구동 모터를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 주행부(120)는 바퀴 구동 모터에 구동 전류를 공급하는 모터 구동 회로, 바퀴 구동 모터의 회전력을 바퀴에 전달하는 동력 전달 모듈, 바퀴 구동 모터 또는 바퀴의 회전 변위 및 회전 속도를 검출하는 회전 감지 센서를 더 포함할 수 있다.
청소부(130)는 청소 영역의 바닥의 먼지를 비산시키는 브러시, 브러시를 회전시키는 브러시 구동 모터, 비산된 먼지를 흡입하는 먼지 흡입 팬, 먼지 흡입 팬을 회전시키는 먼지 흡입 모터 및 흡입된 먼지를 저장하는 먼지통을 포함할 수 있다. 또한, 청소부(130)는 프로세서(160)의 제어 신호에 따라 브러시 구동 모터에 구동 전류를 공급하는 모터 구동 회로, 브러시 구동 모터의 회전력을 브러시에 전달하는 동력 전달 모듈을 더 포함할 수 있다.
통신 인터페이스(140)는 적어도 하나의 회로를 포함하며 다양한 유형의 외부 기기와 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스(140)는 외부 장치 또는 사용자 단말과 통신을 수행할 수 있다. 한편, 프로세서(160)는 통신 인터페이스(140)를 통해 다양한 방식으로 외부 기기와 통신을 수행할 수 있다. 예로, 프로세서(160)는 제 1 통신 방식으로 외부 기기와 통신을 수행할 수 있다. 여기서, 제1 통신 방식은, 제 1 네트워크(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크)를 이용한 통신 방식 및 제 2 네트워크(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 이용한 통신 방식을 포함할 수 있다.
통신 인터페이스(140)는 무선 통신 모듈(141) 및 UWB 통신 모듈(142)을 포함할 수 있다. 무선 통신 모듈(141)은 BLE(Bluetooth Low Energy) 모듈, 와이파이 통신 모듈, 셀룰러 통신모듈, 3G(3세대) 이동통신 모듈, 4G(4세대) 이동통신 모듈, 4세대 LTE(Long Term Evolution) 통신 모듈, 5G(5세대) 이동통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
UWB 통신 모듈(142)은 초광대역(Ultra-wideband, UWB) 통신을 위한 통신 인터페이스로, 복수의 안테나를 포함할 수 있다. 복수의 안테나는 서로 다른 FOV(Field Of View)를 갖도록 배치될 수 있다. 예로, 제1 안테나는 로봇(100)의 진행 방향의 수평인 중심축을 기준으로 -20도 에서 20도의 FOV를 가지며, 제2 안테나는 중심축을 기준으로 -60도에서 -20도의 FOV를 가지며, 제3 안테나는 중심축을 기준으로 +20도에서 +60도의 FOV를 가질 수 있다.
프로세서(160)는 UWB 통신 모듈(142)을 통해 외부 장치와 통신을 수행하여, 로봇(100)과 외부 장치 사이의 거리 및 각도를 획득할 수 있다. 여기서, 로봇(100)과 외부 장치 사이의 각도란, 로봇(100)의 진행 방향을 수평인 제1 축과 로봇(100)과 외부 장치를 지나는 제2 축 사이의 각도를 의미할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(160)는 UWB 통신 모듈(142)을 통해 외부 장치로 제1 UWB 신호를 전송할 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는 외부 장치로부터 제1 UWB 신호에 응답하는 제2 UWB 신호를 수신할 수 있다. 이 때, 프로세서(160)는 제1 UWB 신호를 전송한 시간과 제2 UWB 신호를 수신한 시간을 바탕으로 로봇(100)과 외부 장치 사이의 거리를 산출할 수 있다. 또한, 프로세서(160)는 UWB 통신 모듈(142)에 포함된 복수의 안테나 각각에 의해 수신되는 제2 UWB 신호의 위상 차이를 바탕으로 로봇(100)과 외부 장치 사이의 각도를 획득할 수 있다. 이에 따라, 프로세서(160)는 로봇(100)과 외부 장치의 상대적 위치를 획득할 수 있다.
메모리(150)는 로봇(100)의 구성요소들의 전반적인 동작을 제어하기 위한 운영체제(OS: Operating System) 및 로봇(100)의 구성요소와 관련된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 예로, 메모리(150)는 로봇(100)이 위치한 실내의 맵 정보를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(150)는 외부 장치에 대한 위치 정보를 저장할 수 있다. 한편, 메모리(150)는 비휘발성 메모리(ex: 하드 디스크, SSD(Solid state drive), 플래시 메모리), 휘발성 메모리 등으로 구현될 수 있다.
프로세서(160)는 로봇(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(160)는 제1 통신 모듈을 이용하여 실내에 위치하는 외부 장치 중 제2 통신 모듈을 통해 통신 가능한 외부 장치를 검색할 수 있다. 제2 통신 모듈을 통해 통신 가능한 외부 장치가 검색되면, 프로세서(160)는 제2 통신 모듈을 통해 검색된 외부 장치로 제1 UWB 신호를 전송할 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는 검색된 외부 장치로부터 제1 UWB 신호에 응답하는 제2 UWB 신호를 수신할 수 있다.
프로세서(160)는 제1 UWB 신호 및 제2 UWB 신호에 기초하여 로봇(100)의 위치 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(160)는 로봇(100)이 검색된 외부 장치로 제1 UWB 신호를 전송한 제1 시간과 검색된 외부 장치로부터 제2 UWB 신호를 수신한 제2 시간을 바탕으로 로봇(100)과 검색된 외부 장치 사이의 거리를 획득할 수 있다. 또한, 프로세서(160)는 제1 안테나가 제2 UWB 신호를 수신하여 획득되는 제1 신호와 제2 안테나가 제2 UWB 신호를 수신하여 획득되는 제2 신호의 위상 차이를 바탕으로 로봇(100)과 검색된 외부 장치 사이의 각도를 획득할 수 있다. 프로세서(160)는 획득된 거리 및 각도를 바탕으로 로봇(100)과 검색된 외부 장치의 상대적 위치 정보를 획득할 수 있다. 예로, 검색된 외부 장치가 기설정된 위치에 위치하며 메모리(150)에 기설정된 위치에 대한 정보가 저장되어 있는 경우, 프로세서(160)는 기설정된 위치에 대한 정보 및 상대적 위치 정보를 바탕으로, 로봇(100)의 현재 위치 정보를 획득할 수 있다.
한편, 프로세서(160)는 외부 장치로부터 외부 장치에 대한 정보를 수신할 수 있다. 외부 장치에 대한 정보는, 외부 장치의 모델 정보, 유형 정보 및 식별 정보를 포함할 수 있다. 한편, 외부 장치는 고정된 위치에 위치하는 제1 유형 및 이동하는 제2 유형으로 구분될 수 있다. 예로, 세탁기, 냉장고 및 도어락은 제1 유형에 해당하며, 스마트 태그 및 스마트 워치는 제2 유형에 해당할 수 있다. 프로세서(160)는 외부 장치에 대한 위치 정보를 획득하고 외부 장치의 유형을 바탕으로 외부 장치에 대한 위치 정보를 맵 정보에 저장할 수 있다. 예를 들어, 외부 장치의 유형이 제1 유형에 해당한다고 식별되면, 프로세서(160)는 기설정된 위치에 대한 정보를 맵 정보와 매칭하여 메모리(150)에 저장할 수 있다.
한편, 획득된 거리가 기설정된 거리보다 작으면, 프로세서(160)는 검색된 외부 장치로 제1 간격으로 제1 UWB 신호를 전송할 수 있다. 반면에, 거리가 기설정된 거리보다 크면, 프로세서(160)는 검색된 외부 장치로 제1 간격보다 작은 제2 간격으로 제1 UWB 신호를 전송할 수 있다. 예로, 외부 장치가 이동하는 오브젝트에 의해 이동되는 경우(예로, 외부 장치가 반려동물에 부착된 스마트 태그인 경우), 프로세서(160)는 외부 장치와의 거리가 멀어질수록 제1 UWB 신호의 전송 주기를 감소시킬 수 있다. 즉, 프로세서(160)는 외부 장치와의 거리가 멀어질수록 빠른 주기로 전송할 수 있다. 이에 따라, 프로세서(160)는 원거리에서도 외부 장치에 대한 정확한 위치 정보를 획득할 수 있다.
또한, 로봇(100)이 움직이는 동안 제1 UWB 신호의 전송 주기는 로봇(100)이 정지 상태일 때 제1 UWB 신호의 전송 주기보다 작을 수 있다. 즉, 프로세서(160)는 로봇(100)이 움직이는 동안 로봇(100)이 정지 상태일 때보다 빠른 주기로 제1 UWB 신호를 전송할 수 있다.
한편, 제1 UWB 신호는 레인징 요청(RANGING REQUEST) 메시지(또는 poll 메시지)와 신호의 전송 주기에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 제2 UWB 신호는 레인징 응답(Ranging Response)메시지를 포함할 수 있다.
프로세서(160)는 맵 정보 및 획득된 위치 정보를 바탕으로 로봇의 주행을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(160)는 검색된 외부 장치로부터 외부 장치를 추종하는 제1 동작과 관련된 제1 제어 신호가 수신되면, 검색된 외부 장치와 기설정된 간격을 유지하며 검색된 외부 장치를 추종하도록 로봇(100)을 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(160)는 검색된 외부 장치에 대한 정보를 바탕으로 검색된 외부 장치가 위치한 공간의 유형을 획득할 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는 공간의 유형을 바탕으로 주행하도록 로봇을 제어할 수 있다. 예로, 검색된 외부 장치가 위치한 공간이 제1 유형(예로, 주방)인 경우, 프로세서(160)는 브러시 구동 모터를 제1 RPM으로 회전시킬 수 있다. 반면에, 검색된 외부 장치가 위치한 공간이 제2 유형(예로, 서재)인 경우, 프로세서(160)는 브러시 구동 모터를 제1 RPM보다 낮은 제2 RPM으로 회전시킬 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 맵 정보를 도시한 도면이다. 로봇(100)은 댁 내의 맵 정보(30)를 획득할 수 있다. 맵 정보(30)가 메모리(150)에 미리 저장되어 있는 경우, 로봇(100)은 메모리(150)에서 맵 정보(30)를 획득할 수 있다. 맵 정보(30)가 메모리(150)에 미리 저장되어 있지 않은 경우, 로봇(100)은 다양한 방법으로 맵 정보(30)를 생성할 수 있다. 예로, 로봇(100)은 실내를 임의의 경로로 주행하는 동안 뎁스 센서(112)의 센싱값을 수집하고, 수집된 센싱값을 바탕으로 맵 정보(30)를 생성할 수 있다. 이 때, 맵 정보(30)는 로봇이 주행한 경로(31)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 로봇(100)은 임의의 경로로 주행하는 동안 카메라(111)가 촬영한 이미지를 분석하여 맵 정보(30)를 생성할 수 있다.
한편, 기존의 청소 로봇은 주행한 경로를 바탕으로 대략적인 맵 정보를 획득하였다. 기존의 청소 로봇은 정확한 자신의 위치를 바탕으로 주행하는 것이 아니라, 청소 로봇의 주행 경로를 바탕으로 대략적으로 추정된 위치에 기초하여 주행하였다. 이에 따라, 전원이 꺼진 후 사용자에 의해 위치가 변동된 후 다시 전원이 켜져서 동작하는 경우 자신의 위치를 정확히 찾지 못해 이미 청소한 구역을 다시 청소하는 등의 문제가 있었다.
이에 반해, 본 개시에 따른 로봇(100)은 댁 내에 위치하는 외부 장치와의 UWB 통신을 바탕으로 로봇(100)의 정확한 위치 정보를 획득할 수 있다. 도 4a 내지 도 4c는 로봇(100)의 위치 정보를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 4a를 참조하면, 로봇(100)은 외부 장치(40)로 제1 UWB 신호(41)를 전송할 수 있다. 이 때, 제1 UWB 신호(41)는 레인징 요청 메시지일 수 있다. 그리고, 로봇(100)은 외부 장치(40)로부터 제2 UWB 신호(42)를 수신할 수 있다. 이 때, 제2 UWB 신호(42)는 레인징 응답 메시지일 수 있다. 외부 장치(40)는 충전 스테이션일 수 있다.
도 4b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 로봇과 외부 장치 사이의 거리를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 로봇(100)은 양방향 레인징 방법(Two-Way Ranging)에 기초하여 로봇(100)과 외부 장치(40)의 사이의 거리를 획득할 수 있다. 구체적으로, 로봇(100)은 제1 UWB 신호(41)를 전송한 제1 시간(
Figure pat00001
)과 제2 UWB 신호(42)를 수신한 제2 시간(
Figure pat00002
)의 차이를 바탕으로 라운드 트립 시간(
Figure pat00003
)을 산출할 수 있다. 그리고, 외부 장치(40)는 제1 UWB 신호(41)가 수신된 제3 시간(
Figure pat00004
) 및 제2 UWB 신호(42)를 전송한 제4 시간(
Figure pat00005
)을 획득할 수 있다. 외부 장치(40)는 제3 시간(
Figure pat00006
) 및 제4 시간(
Figure pat00007
)을 바탕으로 응답 지연 시간(
Figure pat00008
)을 산출할 수 있다. 외부 장치(40)는 응답 지연 시간(
Figure pat00009
)을 로봇(100)으로 전송하고, 로봇(100)은 라운드 트립 시간(
Figure pat00010
)에서 응답 지연 시간(
Figure pat00011
)을 차감하여 신호 도달 시간(
Figure pat00012
)을 획득할 수 있다. 그리고, 로봇(100)은 신호 도달 시간(
Figure pat00013
)과 제1 UWB 신호(41)의 전송 속도를 바탕으로 로봇(100)과 외부 장치(40)의 사이의 거리를 획득할 수 있다.
한편, 도 4b에서는, Single-Sided Two-Way Ranging(SS-TWR)을 예로 들었으나, 로봇(100)은 Double-Sided Two-Way Ranging(DS-TWR)에 기초하여 로봇(100)과 외부 장치(40)의 사이의 거리를 획득할 수도 있다. 또한, 로봇(100)과 외부 장치(40)의 사이의 거리는 외부 장치(40)에 의해 산출되고 외부 장치(40)가 로봇(100)으로 전송할 수도 있다.
도 4c는 본 개시의 일 실시 예에 따른 로봇과 외부 장치 사이의 각도를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 로봇(100)은 제1 안테나(43)가 수신하는 제2 UWB 신호(42)의 위상과 제2 안테나(44)가 수신하는 제2 UWB 신호(42)의 위상 차이(△d)를 획득할 수 있다. 그리고, 로봇(100)은 [수학식 1]을 바탕으로 로봇(100)과 외부 장치(40) 사이의 각도(θ)를 획득할 수 있다. 즉 로봇(100)은 제2 UWB 신호(42)에 대한 Angle of Arrival(AoA) 정보를 획득할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00014
여기서, D는 제1 안테나(43) 및 제2 안테나(44) 사이의 거리를 의미한다.
이와 같이, 로봇(100)과 외부 장치(40) 사이의 거리 및 각도가 획득되면, 로봇(100)은 외부 장치(40)와의 상대적 위치 정보를 획득할 수 있다. 그리고, 로봇(100)은 외부 장치(40)에 대한 위치 정보와 획득된 상대적 위치 정보를 바탕으로 로봇(100)의 현재 위치 정보를 획득할 수 있다. 이 때, 외부 장치(40)에 대한 위치 정보는 로봇(100)에 미리 저장되어 있거나, 외부 장치(40)로부터 수신될 수 있다.
한편, 로봇(100)은 로봇(100)과 외부 장치(40)에 대한 위치 정보를 맵 정보에 반영할 수 있다. 도 5a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 맵 정보를 도시한 도면이다. 도 5a를 참조하면, 제1 맵(51)은 로봇(100)의 위치 정보 및 외부 장치들(200-1, 200-2, 200-3, 200-4, 200-5)의 위치 정보를 포함할 수 있다. 또한, 제1 맵(51)은 로봇(100)과 외부 장치들(200-1, 200-2, 200-3, 200-4, 200-5) 사이의 거리 정보(d1, d2, d3, d4, d5)를 포함할 수 있다. 한편, 제1 맵(51)은 로봇(100) 또는 사용자 단말에 의해 생성될 수 있다. 그리고, 사용자 단말은 제2 맵(51)을 디스플레이하여 사용자에게 제공할 수 있다.
기존의 청소 로봇의 맵 정보는 로봇의 대략적인 위치만을 포함할 뿐, 외부 장치 및 로봇에 대한 정확한 위치 정보는 포함하지 않았다. 이에 반해, 본 개시에 따른 제1 맵(51)은 로봇(100) 및 외부 장치(200-1, 200-2, 200-3, 200-4, 200-5)에 대한 정확한 위치 정보를 포함할 수 있다. 이에 따라, 로봇(100)의 오작동률이 감소할 수 있다. 예로, 기존의 청소 로봇은 충전 스테이션의 정확한 위치를 찾지 못해 충전에 실패하는 경우가 있었다. 특히, 청소 로봇과 충전 스테이션의 거리가 임계 거리(예로, 5m) 이상인 경우, 청소 로봇은 충전 스테이션의 위치를 찾지 못하였다. 그러나, 본 개시에 따른 로봇(100)은 충전 스테이션(200-3)에 대한 정확한 위치 정보에 기초하여 충전 스테이션(200-3)로 이동할 수 있으므로 이 같은 문제를 해결할 수 있다. 이에 따라, 사용자 편의성 및 만족감이 향상될 수 있다.
한편, 로봇(100)은 외부 장치에 대한 정보를 바탕으로 외부 장치가 위치한 영역의 유형을 식별하고, 식별된 유형을 바탕으로 동작할 수 있다. 예를 들어, 로봇(100)은 도어락 장치로부터 도어락 장치에 대한 식별 정보(또는 모델 정보)를 수신하고, 도어락 장치가 위치한 제1 영역의 유형을 제1 유형(예로, 현관)으로 판단할 수 있다. 또는, 로봇(100)은 냉장고로부터 냉장고의 모델 정보를 수신하고, 냉장고가 위치한 제2 영역의 유형을 제2 유형(예로, 주방)으로 판단할 수 있다. 그리고, 로봇(100)은 식별된 유형을 바탕으로 주행할 수 있다. 예를 들어, 로봇(100)은 제1 영역에서는 브러시 구동 모터를 제1 RPM으로 회전시킬 수 있다. 그리고, 로봇(100)은 제2 영역에서는 브러시 구동 모터를 제1 RPM보다 높은 제2 RPM으로 회전시킬 수 있다. 한편, 외부 장치에 대한 정보와 영역에 대한 정보는 메모리(150)에 미리 저장되어 있을 수 있다. 예로, 도 5b에 도시된 바와 같이, 외부 장치의 존재 여부와 영역의 유형이 매칭된 룩-업 테이블이 메모리(150)에 저장되어 있을 수 있다.
한편, 본 개시에 따른 UWB 신호는 블록 구조를 가질 수 있다. 도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 UWB 신호를 설명하기 위한 도면이다. 도 6을 참조하면, UWB 신호(60)는 로봇(100)이 외부 전자 장치(200)의 거리를 측정하기 위한 기간을 나타내는 레인징 라운드(61)를 포함할 수 있다. 레인징 라운드(61)는 복수의 레인징 슬롯(62)을 포함할 수 있다. 레인징 슬롯(62)은 하나의 데이터 프레임을 전송하는 기간을 의미할 수 있다. 레인징 슬롯(62)은 레인징 제어 메시지(Ranging Control Message, RCM)(63), 레인징 요청 메시지(POLL)(64), 레인징 응답 메시지(Ranging Response Message, RSP)(65) 및 레인징 간격 업데이트 (Ranging Interval Update, RIU) 메시지(66)를 포함할 수 있다.
레인징 요청 메시지(64)는 로봇(100)이 외부 전자 장치(200)로 거리 측정을 요청하는 메시지일 수 있다. 레인징 응답 메시지(65)는 레인징 요청 메시지(64)에 대한 응답으로 외부 전자 장치(200)가 로봇(100)로 전송하는 메시지일 수 있다. 레인징 간격 업데이트 메시지(66)는 레인징 블록의 업데이트 기간(또는 주기)을 나타내는 듀레이션 옥텟(67-1) 및/또는 레인징 블록의 호핑(hopping) 모드를 제어하기 위한 스트라이딩 옥텟(67-2)을 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 레인징 제어 메시지(63)를 수신하는 경우, 로봇(100)은 레인징 제어 메시지(63)에 포함되는 레인징 제어 IE(information element)의 필드 값들을 사용하여 레인징 블록의 구조 및 레인징을 위한 관련 시간 라인을 설정할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 다음 상위 계층에 의해 레인징 블록 구조가 설정될 수 있다.
로봇(100)은 레인징 제어 메시지(63)를 통해 반복적으로 레인징블록 구조를 전송할 수 있다. 레인징 블록 구조가 변경되거나 업데이트 될 필요가 있는 경우, 로봇(100)은 레인징 블록 업데이트와 관련된 필드가 포함된 레인징 블록 업데이트 정보 요소(RBU IE, ranging block update IE)를 전송할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 레인징 메시지를 전송하는 데 있어서, 두 가지 레인징 모드 예를 들어, 인터벌 기반 모드, 블록 기반 모드가 이용될 수 있다. 블록 기반 모드는 엄격한 시간 구조(Time structure)를 사용하지만 인터벌 기반 모드는 그렇지 않을 수 있다. 블록 기반 모드는 라운드 인덱스로 다음 레인징 라운드를 지시하고, 인터벌 기반 모드는 시간 인터벌로 다음 레인징 라운드를 지시할 수 있다. 로봇(100)은 모드들 중 하나를 선택하고 레인징 제어 IE(information element)의 시간 구조 식별자를 사용하여 해당 모드를 특정할 수 있다.
블록 기반 모드는 일정 주기로 설정된 타임 라인을 사용한 레인징 블록 구조를 사용할 수 있다. 블록 기반 모드에서 레인징 블록 구조는 레인징 제어에 대한 정보에 포함된 레인징 블록 길이(ranging block duration) 필드, 레인징 라운드 길이(ranging round duration) 필드 및/또는 레인징 슬롯 길이(ranging slot duration) 필드에 기초하여 결정될 수 있다. 일 실시 예에 따라 레인징 제어에 대한 정보는 어드밴스드 레인징 제어 정보 요소(advanced ranging control information element)일 수 있다.
한편, 로봇(100)은 로봇(100)과 외부 장치 사이의 거리나 로봇(100) 또는 외부 장치의 움직임에 따라 전송되는 UWB 신호의 전송 간격을 조절할 수 있다. 도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 로봇이 UWB 신호를 제어하는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 로봇(100)은 외부 장치(70)와의 거리에 기초하여 전송 간격을 제어할 수 있다. 예를 들어, 로봇(100)과 외부 장치(70) 사이의 거리가 기설정된 거리(Dr)보다 작으면, 로봇(100)은 제1 간격(T1)으로 제1 UWB 신호(71)를 전송할 수 있다. 로봇(100)과 외부 장치(70) 사이의 거리가 기설정된 거리(Dr)보다 크면, 로봇(100)은 제1 간격(T1)보다 작은 제2 간격(T2)로 제1 UWB 신호(71)를 전송할 수 있다.
또한, 로봇(100)은 로봇(100) 또는 외부 장치(70)의 움직임에 기초하여 제1 UWB 신호(71)의 전송 간격을 제어할 수 있다. 예를 들어, 로봇(100)은 정지된 상태에서는 제1 간격(T1)으로 제1 UWB 신호(71)를 전송할 수 있다. 그리고, 로봇(100)은 이동중일 때는 제1 간격(T1)보다 작은 제2 간격(T2)로 제1 UWB 신호(71)를 전송할 수 있다. 또한, 로봇(100)의 이동 속도가 빠를수록 제1 신호(71)의 전송 간격이 감소할 수 있다.
한편, 로봇(100)은 사용자 명령에 기초하여 제1 UWB 신호(71)의 전송 간격을 제어할 수도 있다. 이 때, 사용자 명령은 다양한 방식으로 획득될 수 있다. 예를 들어, 외부 장치(70)에 포함된 터치 패널을 통해 사용자의 터치 입력이 획득되거나 마이크를 통해 사용자의 음성 입력이 획득될 수 있다. 터치 입력은 탭 입력, 드래그 입력, 슬라이드 입력, 멀티 터치 입력 및 줌 인/아웃 입력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.한편, 로봇(100)은 레인징 메시지의 레인징 블록에 대한 전송 간격을 제어할 수 있다. 로봇은(100) 제1 레인징 블록을 포함하는 제1 레인징 메시지를 생성해 외부 전자 장치(200)로 전송할 수 있다. 제1 레인징 블록에는 로봇(100)의 이동과 관련된 정보를 나타내는 레인징 제어 메시지 또는 레인징 블록의 전송 간격에 대한 정보(예: 제1 전송 간격, 제2 전송 간격)를 포함하는 레인징 간격 업데이트 메시지(예: 도 6의 레인징 간격 업데이트 메시지(66))가 포함될 수 있다. 레인징 블록의 전송 간격에 대한 정보는 레인징 간격 업데이트 메시지(66)의 듀레이션 옥텟(67-1)에 포함될 수 있으며 제1 전송 간격으로 설정될 수 있다. 레인징 블록의 전송 간격에 대한 정보는 레인징 간격 업데이트 메시지(66)의 듀레이션 옥텟에 포함될 수 있으며 제1 전송 간격으로 설정될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 로봇(100)은 이동하면서 제1 레인징 블록을 전송 외부 장치(70)로 전송할 수 있다. 이 때, 로봇(100)은 제1 전송 간격으로 제2 레인징 블록을 이용해 로봇의 이동과 관련한 정보를 외부 장치(70)로 전송할 수 있다.
예를 들어, 제2 레인징 블록에 포함된 레인징 제어 메시지에는 로봇이 이동 되었음을 알리는 정보를 포함될 수 있다. 그리고, 레인징 간격 업데이트 메시지의 듀레이션 옥텟에는 레인징 블록의 전송 간격에 대한 정보(예: 제2 전송 간격)가 포함될 수 있다.
예를 들어, 로봇 이동 동작이 감지되면, 로봇(100)은 레인징 블록의 전송 간격을 제1 전송 간격에서 제1 전송 간격보다 짧은 제2 전송 간격으로 변경할 수 있다. 제2 레인징 블록에 포함된 레인징 간격 업데이트 메시지의 스트라이딩 옥텟에는 제2 레인징 블록의 마지막 레인징 라운드로 이동하라는 정보가 포함될 수 있다. 스트라이딩 옥텟에 마지막 레인징 라운드로 이동하라는 정보가 포함되면, 제2 레인징 블록을 수신한 외부 전자는 제1 레인징 메시지의 나머지 레인징 라운드의 수행은 생략하고 제2 전송 간격을 갖는 제3 레인징 블록을 포함하는 제2 레인징 메시지를 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 레인징 메시지에는 제1 레인징 블록과 제2 레인징 블록이 포함될 수 있고, 제2 레인징 메시지에는 제3 레인징 블록이 포함될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따라, 로봇(100)의 이동 동작에서 제3 레인징 블록을 포함하는 제2 레인징 메시지를 제2 전송 간격으로 외부 장치(70)로 전송할 수 있다. 제3 레인징 블록에는 로봇이 이동 중임을 알리는 정보를 포함하는 레인징 제어 메시지와 레인징 블록의 전송 간격에 대한 정보를 나타내는 듀레이션 옥텟이 포함될 수 있다. 예를 들어, 듀레이션 옥텟에는 제2 전송 간격에 대한 정보가 포함될 수 있다. 로봇(100)은 이동 상태가 유지되는 동안 제3 레인징 블록과 동일한 제4 레인징 블록, 제5 레인징 블록, 및 제6 레인징 블록을 제2 전송 간격으로 전송할 수 있다.
이하에서는, 로봇(100)의 여러 사용 시나리오에 대해 설명하도록 한다.
도 8a 및 도 8b는 사용자 단말을 통해 획득되는 사용자 명령에 기초한 로봇(100)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 8a를 참조하면, 사용자 단말(80)은 로봇(100)으로부터 수신되는 사용자 단말(80)에 대한 위치 정보에 기초하여 실내의 맵 정보(81)를 디스플레이할 수 있다. 이 때, 사용자 단말(80)은 사용자 단말(80)에 대응되는 오브젝트(ob)를 사용자 단말(80)의 위치 정보에 대응되는 위치에 표시할 수 있다. 한편, 오브젝트(ob)는 사용자 단말(80)의 사용자(1)에 대응되는 아이콘일 수 있다. 한편, 이상에서는 사용자 단말(80)이 사용자 단말(80)에 대응되는 오브젝트(ob)를 표시하는 것을 예로 들었으나, 이는 일 실시 예에 불과하며 사용자 단말(80)은 실내에 위치한 다른 외부 장치들에 대응되는 오브젝트를 표시할 수 있음은 물론이다.
도 8b를 참조하면, 사용자 단말(80)은 오브젝트(ob)를 선택하는 사용자(1)의 터치 입력을 획득할 수 있다. 사용자 단말(80)은 획득된 터치 입력에 대한 정보를 로봇(100)으로 전송할 수 있다. 로봇(100)은 터치 입력에 대한 정보에 기초하여 동작할 수 있다. 예로, 로봇(100)은 오브젝트(ob)를 추종하거나 회피하면서 주행할 수 있다.
도 9a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 로봇의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 외부 장치(91)는 다양한 동작 모드에 대응되는 UI 엘리먼트를 디스플레이할 수 있다. 특히, 외부 장치(91)는 로봇(100)과 관련된 제1 모드에 대응되는 제1 UI 엘리먼트(92)를 디스플레이할 수 있다. 외부 장치(91)는 제1 UI 엘리먼트(92)를 선택하는 사용자(1)의 터치 입력을 획득할 수 있다. 외부 장치(91)는 획득된 터치 입력에 대한 정보를 로봇(100)으로 전송할 수 있다. 로봇(100)은 터치 입력에 대한 정보에 기초하여 동작할 수 있다. 예를 들어, 로봇(100)은 외부 장치(91)를 추종하면서 청소 동작을 수행할 수 있다. 이 때, 로봇(100)은 외부 장치(91)와 기설정된 거리를 유지하며 청소 동작을 수행할 수 있다.
도 9b는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 로봇의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 외부 장치(93)는 사용자(1)의 생체 정보를 획득하고, 생체 정보를 바탕으로 사용자(1)의 상태를 판단할 수 있다. 예로, 외부 장치(93)는 사용자(1)의 심박수 정보를 바탕으로 사용자(1)가 수면 중인 상태라고 판단할 수 있다. 로봇(100)은 외부 장치(93)로부터 사용자(1)의 상태에 관한 정보를 수신할 수 있다. 그리고, 로봇(100)은 사용자(1)의 상태에 관한 정보 및 로봇(100)과 외부 장치(93)사이의 거리를 바탕으로 동작할 수 있다. 예를 들어, 사용자(1)가 수면중인 경우, 로봇(100)은 외부 장치(93)로부터 기설정된 거리 이내의 영역에서는 정숙 모드로 동작할 수 있다. 동작 모드가 정숙 모드로 전환되면, 로봇(100)은 일반 모드일 때보다 브러시 구동 모터나 바퀴 구동 모터의 속도를 감속할 수 있다. 또한, 로봇(100)은 외부 장치(93)에 대한 위치 정보를 바탕으로 사용자(1)를 회피하여 주행할 수 있다.
도 9c는 본 개시의 또 다른 일 실시 예에 따른 로봇의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 로봇(100)은 외부 장치(94)에 대한 위치 정보를 바탕으로 외부 장치(94)와 군집 주행을 수행할 수 있다. 여기서, 외부 장치(94)는 청소 로봇일 수 있다. 예를 들어, 로봇(100)은 외부 장치(94)에 대한 위치 정보를 바탕으로 외부 장치(94)와 기설정된 거리를 유지하면서 주행할 수 있다. 또한, 로봇(100)은 외부 장치(94)와 서로 다른 모드로 동작할 수 있다. 예로, 로봇(100)은 실내 모든 영역을 청소하는 자동 청소 모드로 동작하고, 외부 장치(94)는 실내 특정 영역을 청소하는 부분 청소 모드로 동작할 수 있다.
한편, 기존의 청소 로봇은 외부 장치에 대한 정확한 위치 정보를 알 수 없으므로, 군집 주행을 수행하기 어렵다는 문제가 있었다. 그러나, 본 개시에 따른 로봇(100)은 로봇(100) 및 외부 장치(94)에 대한 정확한 위치 정보를 획득하므로, 외부 장치(94)와의 군집 주행을 수행할 수 있다.
도 9d는 본 개시의 또 다른 일 실시 예에 따른 로봇의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 9d를 참조하면, 로봇(100)은 주행 경로상에 외부 장치(95)가 위치할 수 있다. 이 같은 상황에서, 기존의 청소 로봇은 기설정된 크기보다 작은 외부 장치(95)를 감지하지 못하고 외부 장치(95)를 흡입하기도 하였다. 이에 따라, 외부 장치(95)가 손상되는 문제가 있었다.
이에 반해, 본 개시에 따른 로봇(100)은 외부 장치(95)의 크기가 기설정된 크기보다 작더라도, UWB 통신을 통해 외부 장치(95)에 대한 위치 정보를 획득할 수 있다. 이에 따라, 로봇(100)은 외부 장치(95)를 회피하여 주행할 수 있다. 한편, 로봇(100)은 충전 스테이션(96)으로부터 외부 장치(95)에 대한 위치 정보를 수신할 수도 있다.
도 9e는 본 개시의 또 다른 일 실시 예에 따른 로봇의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 9e를 참조하면, 실내에 반려 동물(2)이 존재할 수 있다. 이 같은 상황에서 기존의 청소 로봇은 반려 동물(2)을 장애물로 인식하고 반려 동물(2)을 회피하여 주행하였다. 이에 반해, 본 개시에 따른 로봇(100)은 반려 동물(2)에 부착된 외부 장치(97)에 대한 위치 정보를 바탕으로, 반려 동물(2)을 추종하면서 청소 동작을 수행할 수 있다. 이에 따라, 사용자의 만족감이 향상될 수 있다.
도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른 로봇의 제어 방법을 도시한 순서도이다. 로봇(100)은 실내의 맵 정보를 획득할 수 있다(S1010). 이 때, 로봇(100)은 실내를 주행하는 동안 획득되는 뎁스 센서(112)의 센싱값을 바탕으로 실내의 맵 정보를 획득할 수 있다. 또는, 맵 정보는 메모리(150)에 미리 저장되어 있을 수 있다.
로봇(100)은 제1 통신 모듈을 이용하여 실내에 위치하는 외부 장치 중 제2 통신 모듈을 통해 통신 가능한 외부 장치를 검색할 수 있다(S1020). 여기서, 제1 통신 모듈은 BLE 통신 모듈을 의미하며, 제2 통신 모듈은 UWB 통신 모듈을 의미할 수 있다. 제2 통신 모듈을 통해 통신 가능한 외부 장치가 검색되면, 로봇(100)은 제2 통신 모듈을 통해 외부 장치로 제1 UWB 신호를 전송하고, 외부 장치로부터 제1 UWB 신호에 응답하는 제2 UWB 신호를 수신할 수 있다(S1040).
그리고, 로봇(100)은 제1 UWB 신호 및 제2 UWB 신호에 기초하여 로봇의 위치 정보를 획득할 수 있다(S1050). 예를 들어, 로봇(100)은 로봇(100)이 검색된 외부 장치로 제1 UWB 신호를 전송한 제1 시간과 로봇이 검색된 외부 장치로부터 제2 UWB 신호를 수신한 제2 시간을 바탕으로 로봇(100)과 검색된 외부 장치 사이의 거리를 획득할 수 있다. 한편, 획득된 거리가 기설정된 거리보다 작으면, 로봇(100)은 검색된 외부 장치로 제1 간격으로 제1 UWB 신호를 전송할 수 있다. 반면에, 획득된 거리가 기설정된 거리보다 크면, 로봇(100)은 검색된 외부 장치로 제1 간격보다 작은 제2 간격으로 제1 UWB 신호를 전송할 수 있다.
또한, 로봇(100)은 제2 통신 모듈의 제1 안테나가 수신하는 제2 UWB 신호의 위상과 제2 통신 모듈의 제2 안테나가 수신하는 제2 UWB 신호의 위상 차이를 바탕으로 로봇(100)과 검색된 외부 장치 사이의 각도를 획득할 수 있다. 한편, 검색된 외부 장치가 기설정된 위치에 위치하는 경우, 로봇(100)은 기설정된 위치에 대한 정보, 로봇(100)과 검색된 외부 장치 사이의 거리 및 로봇(100)과 검색된 외부 장치 사이의 각도를 바탕으로 로봇(100)의 위치 정보를 획득할 수 있다.
한편, 로봇(100)은 검색된 외부 장치로부터 검색된 외부 장치에 대한 정보를 수신하여 검색된 외부 장치가 기설정된 위치에 위치하는 외부 장치인지 여부를 식별할 수 있다. 예를 들어, 로봇(100)은 검색된 외부 장치의 모델 정보를 수신하고, 수신된 모델 정보를 바탕으로 외부 장치가 기설정된 위치에 위치하는 외부 장치인지 여부를 식별할 수 있다. 그리고, 검색된 외부 장치가 기설정된 위치에 위치하는 외부 장치로 식별되면, 로봇(100)은 기설정된 위치에 대한 정보를 맵 정보와 매칭하여 메모리에 저장할 수 있다.
로봇(100)은 맵 정보 및 위치 정보를 바탕으로 주행할 수 있다(S1060). 예로, 검색된 외부 장치로부터 외부 장치를 추종하는 제1 동작과 관련된 제1 제어 신호가 수신되면, 로봇(100)은 검색된 외부 장치와 기설정된 간격을 유지하며 검색된 외부 장치를 추종할 수 있다. 또한, 로봇(100)은 실내의 공간의 유형을 바탕으로 주행할 수 있다. 예로, 검색된 외부 장치가 위치한 공간이 제1 유형(예로, 주방)인 경우, 로봇(100)은 브러시 구동 모터를 제1 RPM으로 회전시킬 수 있다. 반면에, 검색된 외부 장치가 위치한 공간이 제2 유형(예로, 서재)인 경우, 로봇(100)은 브러시 구동 모터를 제1 RPM보다 낮은 제2 RPM으로 회전시킬 수 있다. 한편, 로봇(100)은 검색된 외부 장치로부터 검색된 외부 장치의 식별 정보를 수신하고, 수신된 식별 정보를 바탕으로 검색된 외부 장치가 위치한 공간의 유형을 획득할 수 있다.
제2 통신 모듈을 통해 통신 가능한 외부 장치가 검색되지 않으면, 로봇(100)은 맵 정보 및 센서 정보를 바탕으로 로봇의 주행할 수 있다(S1070). 로봇(100)은 맵 정보 및 센서부(110)의 센싱값을 바탕으로 주행할 수 있다. 예를 들어, 로봇(100)은 뎁스 센서(112)의 센싱값에 기초하여 주변 장애물을 식별하고, 식별된 장애물을 우회하여 주행할 수 있다.
한편, 이상에서 설명된 다양한 실시 예들은 소프트웨어(software), 하드웨어(hardware) 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터(computer) 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록 매체 내에서 구현될 수 있다. 일부 경우에 있어 본 명세서에서 설명되는 실시 예들이 프로세서 자체로 구현될 수 있다. 소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시 예들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다.
한편, 상술한 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 처리 동작을 수행하기 위한 컴퓨터 명령어(computer instructions)는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer-readable medium) 에 저장될 수 있다. 이러한 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 명령어는 프로세서에 의해 실행되었을 때 상술한 다양한 실시 예에 따른 처리 동작을 특정 기기가 수행하도록 할 수 있다.
비일시적 컴퓨터 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. 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체의 구체적인 예로는, CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등이 있을 수 있다.
이상에서는 본 개시의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 개시에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100: 로봇 110: 센서부
120: 주행부 130: 청소부
140: 통신 인터페이스 150: 메모리
160: 프로세서

Claims (16)

  1. 로봇에 있어서,
    제1 통신 모듈 및 UWB(Ultra Wide-Band) 통신을 위한 복수의 안테나를 포함하는 제2 통신 모듈을 포함하는 통신 인터페이스;
    실내의 맵 정보를 저장하는 메모리;
    프로세서;를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 통신 모듈을 이용하여 상기 실내에 위치하는 외부 장치 중 상기 제2 통신 모듈을 통해 통신 가능한 외부 장치를 검색하며,
    상기 제2 통신 모듈을 통해 통신 가능한 외부 장치가 검색되면, 상기 제2 통신 모듈을 통해 상기 검색된 외부 장치로 제1 UWB 신호를 전송하고, 상기 외부 장치로부터 상기 제1 UWB 신호에 응답하는 제2 UWB 신호를 수신하며,
    상기 제1 UWB 신호 및 상기 제2 UWB 신호에 기초하여 상기 로봇의 위치 정보를 획득하고,
    상기 맵 정보 및 상기 위치 정보를 바탕으로 상기 로봇의 주행을 제어하는
    로봇.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 로봇이 상기 검색된 외부 장치로 상기 제1 UWB 신호를 전송한 제1 시간과 상기 로봇이 상기 검색된 외부 장치로부터 상기 제2 UWB 신호를 수신한 제2 시간을 바탕으로 상기 로봇과 상기 검색된 외부 장치 사이의 거리를 획득하는
    로봇.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 통신 모듈은,
    제1 안테나 및 제2 안테나를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 안테나가 수신하는 상기 제2 UWB 신호의 위상과 상기 제2 안테나가 수신하는 상기 제2 UWB 신호의 위상 차이를 바탕으로 상기 로봇과 상기 검색된 외부 장치 사이의 각도를 획득하는
    로봇.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 검색된 외부 장치는 기설정된 위치에 위치하며,
    상기 메모리는,
    상기 기설정된 위치에 대한 정보를 저장하고,
    상기 프로세서는,
    상기 기설정된 위치에 대한 정보, 상기 로봇과 상기 검색된 외부 장치 사이의 거리 및 상기 로봇과 상기 검색된 외부 장치 사이의 각도를 바탕으로 상기 로봇의 위치 정보를 획득하는
    로봇.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 검색된 외부 장치로부터 상기 검색된 외부 장치에 대한 정보를 수신하여 상기 검색된 외부 장치가 기설정된 위치에 위치하는 외부 장치인지 여부를 식별하고,
    상기 검색된 외부 장치가 기설정된 위치에 위치하는 외부 장치로 식별되면, 상기 기설정된 위치에 대한 정보를 상기 맵 정보와 매칭하여 상기 메모리에 저장하는
    로봇.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 거리가 기설정된 거리보다 작으면, 상기 검색된 외부 장치로 제1 간격으로 상기 제1 UWB 신호를 전송하도록 상기 통신 인터페이스를 제어하고,
    상기 거리가 기설정된 거리보다 크면, 상기 검색된 외부 장치로 상기 제1 간격보다 작은 제2 간격으로 상기 제1 UWB 신호를 전송하도록 상기 통신 인터페이스를 제어하는
    로봇.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 검색된 외부 장치로부터 상기 외부 장치를 추종하는 제1 동작과 관련된 제1 제어 신호가 수신되면, 상기 검색된 외부 장치와 기설정된 간격을 유지하며 상기 검색된 외부 장치를 추종하도록 상기 로봇을 제어하는
    로봇.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 검색된 외부 장치로부터 상기 검색된 외부 장치의 식별 정보를 수신하고,
    상기 식별 정보를 바탕으로 상기 검색된 외부 장치가 위치한 공간의 유형을 획득하고,
    상기 공간의 유형을 바탕으로 주행하도록 상기 로봇을 제어하는
    로봇.
  9. 로봇의 제어 방법에 있어서,
    제1 통신 모듈을 이용하여 실내에 위치하는 외부 장치 중 제2 통신 모듈을 통해 통신 가능한 외부 장치를 검색하는 단계;
    상기 제2 통신 모듈을 통해 통신 가능한 외부 장치가 검색되면, 상기 제2 통신 모듈을 통해 상기 검색된 외부 장치로 제1 UWB 신호를 전송하고, 상기 외부 장치로부터 상기 제1 UWB 신호에 응답하는 제2 UWB 신호를 수신하는 단계;
    상기 제1 UWB 신호 및 상기 제2 UWB 신호에 기초하여 상기 로봇의 위치 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 실내의 맵 정보 및 상기 위치 정보를 바탕으로 상기 로봇의 주행을 제어하는 단계;를 포함하는
    제어 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 로봇의 위치 정보를 획득하는 단계는,
    상기 로봇이 상기 검색된 외부 장치로 상기 제1 UWB 신호를 전송한 제1 시간과 상기 로봇이 상기 검색된 외부 장치로부터 상기 제2 UWB 신호를 수신한 제2 시간을 바탕으로 상기 로봇과 상기 검색된 외부 장치 사이의 거리를 획득하는 단계를 포함하는
    제어 방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 통신 모듈은,
    제1 안테나 및 제2 안테나를 포함하고,
    상기 로봇의 위치 정보를 획득하는 단계는,
    상기 제1 안테나가 수신하는 상기 제2 UWB 신호의 위상과 상기 제2 안테나가 수신하는 상기 제2 UWB 신호의 위상 차이를 바탕으로 상기 로봇과 상기 검색된 외부 장치 사이의 각도를 획득하는 단계를 포함하는
    제어 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 검색된 외부 장치는 기설정된 위치에 위치하며,
    상기 로봇의 위치 정보를 획득하는 단계는,
    상기 기설정된 위치에 대한 정보, 상기 로봇과 상기 검색된 외부 장치 사이의 거리 및 상기 로봇과 상기 검색된 외부 장치 사이의 각도를 바탕으로 상기 로봇의 위치 정보를 획득하는
    제어 방법.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 검색된 외부 장치로부터 상기 검색된 외부 장치에 대한 정보를 수신하여 상기 검색된 외부 장치가 기설정된 위치에 위치하는 외부 장치인지 여부를 식별하는 단계; 및
    상기 검색된 외부 장치가 기설정된 위치에 위치하는 외부 장치로 식별되면, 상기 기설정된 위치에 대한 정보를 상기 맵 정보와 매칭하여 상기 메모리에 저장하는 단계;를 더 포함하는
    제어 방법.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 UWB 신호를 전송하는 단계는,
    상기 거리가 기설정된 거리보다 작으면, 상기 검색된 외부 장치로 제1 간격으로 상기 제1 UWB 신호를 전송하고,
    상기 거리가 기설정된 거리보다 크면, 상기 검색된 외부 장치로 상기 제1 간격보다 작은 제2 간격으로 상기 제1 UWB 신호를 전송하는
    제어 방법.
  15. 제9 항에 있어서,
    상기 로봇의 주행을 제어하는 단계는,
    상기 검색된 외부 장치로부터 상기 외부 장치를 추종하는 제1 동작과 관련된 제1 제어 신호가 수신되면, 상기 검색된 외부 장치와 기설정된 간격을 유지하며 상기 검색된 외부 장치를 추종하도록 상기 로봇을 제어하는 단계를 포함하는
    제어 방법.
  16. 제9 항에 있어서,
    상기 검색된 외부 장치로부터 상기 검색된 외부 장치의 식별 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 식별 정보를 바탕으로 상기 검색된 외부 장치가 위치한 공간의 유형을 획득하는 단계;를 포함하고,
    상기 로봇의 주행을 제어하는 단계는,
    상기 공간의 유형을 바탕으로 주행하도록 상기 로봇을 제어하는
    제어 방법.
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