WO2017048046A1 - 청소 로봇 및 그 제어 방법 - Google Patents

청소 로봇 및 그 제어 방법 Download PDF

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WO2017048046A1
WO2017048046A1 PCT/KR2016/010327 KR2016010327W WO2017048046A1 WO 2017048046 A1 WO2017048046 A1 WO 2017048046A1 KR 2016010327 W KR2016010327 W KR 2016010327W WO 2017048046 A1 WO2017048046 A1 WO 2017048046A1
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WO
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floor
cleaning
soft
state
cleaning robot
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PCT/KR2016/010327
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English (en)
French (fr)
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소제윤
정연규
윤상식
김신
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삼성전자주식회사
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Priority to EP21192883.3A priority patent/EP3932279B1/en
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    • Y10S901/00—Robots
    • Y10S901/01—Mobile robot

Definitions

  • the disclosed invention relates to a cleaning robot for detecting a floor state and a control method thereof.
  • the cleaning robot is a device that automatically cleans the driving area by suctioning foreign substances such as dust accumulated on the floor while driving automatically without user's operation.
  • suction power is weaker than that of a general cleaner.
  • cleaning robots have been introduced to improve the maximum suction power, but as the suction power increases, the battery consumption increases, so in order to increase the use time of the cleaning robot, it is necessary to appropriately control the suction power of the cleaning robot according to the situation.
  • the present invention provides a cleaning robot capable of performing efficient cleaning and a control method thereof by controlling a suction force or a driving path of the cleaning robot according to a floor state.
  • the present invention provides a cleaning robot and a control method capable of determining the state of the floor by sensing a load applied to the driving wheel of the cleaning robot.
  • a cleaning robot includes: a driving unit including a driving wheel for moving a main body and a wheel motor for providing power to the driving wheel; A cleaning unit formed at a lower portion of the main body, the brush module including a brush module scattering foreign substances on the floor on which the main body travels, and a suction module suctioning the scattered foreign substances; And a controller configured to determine a state of the floor and to control a suction force of the suction module and a driving path of the main body according to the state of the floor.
  • the controller may control the suction force harder when the state of the floor is a soft floor than when the state of the floor is a hard floor.
  • the controller may control the driving unit to perform priority cleaning on the area corresponding to the soft floor.
  • the controller may control the driving unit to perform the repeated cleaning of the area corresponding to the soft floor after the cleaning driving of the entire cleaning area is completed.
  • the controller may control the driving unit to perform the cleaning except for the area corresponding to the soft floor among the entire cleaning areas.
  • the controller may control the suction force to be stronger than when the floor state is determined to be the soft floor and the vehicle is traveling by cleaning the wall.
  • the controller may control the driving unit to perform cleaning while driving along the light spot formed on the floor.
  • the controller If it is determined that the state of the floor is a soft floor while driving along the light spot, the controller performs the cleaning of the area corresponding to the soft floor first and then returns to the driving according to the light spot. Can be controlled.
  • It may further include a sensing unit for detecting a load applied to the driving wheel.
  • the controller may determine the state of the floor based on the load applied to the driving wheel.
  • the sensing unit may include a wheel sensor that detects a rotation speed of the wheel motor.
  • the controller may determine the state of the floor based on the rotational speed of the wheel motor and the duty ratio of the wheel motor.
  • the controller may determine the state of the floor by comparing ⁇ D calculated by Equation 2 below with a preset reference value.
  • E is the rotation speed of the wheel motor
  • g is the rotation speed of the wheel motor divided by the duty ratio of the wheel motor
  • ⁇ w is a weight according to the linear speed value.
  • the controller may control the duty ratio according to a decrease in the voltage of a battery that supplies power to the wheel motor, and determine the state of the floor by reflecting the controlled duty ratio according to the decrease in the voltage of the battery.
  • the controller may determine that the state of the floor is a soft floor when the load applied to the driving wheel is equal to or greater than a preset reference value.
  • the controller may determine that the floor state is a hard floor when the load applied to the driving wheel is less than a preset reference value.
  • the brush module may include a brush provided below the main body to scatter the foreign matter; And a brush motor for rotating the brush. Includes, the detection unit, may further detect the load applied to the brush.
  • the controller may determine the state of the floor based on a load applied to the brush and a load applied to the driving wheel.
  • the controller may determine that the floor is in a soft floor when the load applied to the brush is equal to or greater than a first reference value or the load applied to the driving wheel is equal to or greater than a second reference value.
  • the controller may determine the state of the floor based on the load applied to the brush, the load applied to the driving wheel, and the acceleration of the main body.
  • the controller may determine that the floor state is not a soft floor when the main body climbs or descends the obstacle.
  • a display unit provided in the main body, wherein the display unit may display that the floor state is a soft floor.
  • a light source provided in at least one of the lower part and the upper part of the main body to emit light.
  • the light source may emit light when the floor state is a soft floor.
  • the controller may control the driving unit so that the main body moves backward when the risk of falling in the front is detected, and when the state of the floor is a soft floor, the controller may control the backward distance longer than when the floor is a hard floor. have.
  • a storage unit configured to store a cleaning map including information about a position of an area corresponding to a soft floor and a position of an area corresponding to a hard floor among the cleaning areas.
  • the controller may include a minimum charge ratio of the battery based on information about a location of the area corresponding to the stored soft floor and a location corresponding to the hard floor, a suction force corresponding to the soft floor, and a suction force corresponding to the hard floor. Can be calculated.
  • the controller may control the driving unit to reclean the cleaning area when the battery is charged by the minimum charging rate.
  • the detection unit when re-cleaning the area corresponding to the soft floor, detects a floor state at the position of the area corresponding to the soft floor, and the control unit, if the detected floor state is not the soft floor,
  • the driving unit may be controlled to not perform recleaning or to perform the entire cleaning area.
  • the controller may maintain the suction force as the suction force before entering the boundary section when the length of the boundary section between the area corresponding to the soft floor and the area corresponding to the hard floor is less than a predetermined distance.
  • the controller may output a notification of emptying of the dust storage box when the ratio of the area corresponding to the soft floor among the cleaning areas is equal to or greater than a preset ratio after the cleaning of the cleaning area is completed.
  • a driving unit including a driving wheel for moving the main body and a wheel motor for providing power to the driving wheel;
  • a cleaning unit including a brush provided under the main body and a brush motor to rotate the brush;
  • a detector configured to detect a load applied to the driving wheel;
  • a controller configured to determine a state of a floor on which the main body moves based on a load applied to the driving wheel.
  • the controller may determine that the state of the floor is a soft floor when the load applied to the driving wheel is equal to or greater than a preset reference value.
  • the controller may determine that the floor is in a hard floor state when the load applied to the driving wheel is less than a predetermined reference value.
  • the sensing unit may include a wheel sensor that detects a rotation speed of the wheel motor.
  • the controller may determine the state of the floor based on the rotational speed of the wheel motor and the duty ratio of the wheel motor.
  • the controller may determine the state of the floor by comparing ⁇ D calculated by Equation 2 below with a preset reference value.
  • E is the rotation speed of the wheel motor
  • g is the rotation speed of the wheel motor divided by the duty ratio of the wheel motor
  • ⁇ w is a weight according to the linear speed value.
  • the controller may control the duty ratio according to a decrease in the voltage of a battery that supplies power to the wheel motor, and determine the state of the floor by reflecting the controlled duty ratio according to the decrease in the voltage of the battery.
  • the controller may further detect a load applied to the brush.
  • the controller may determine the state of the floor based on the load applied to the driving wheel and the load applied to the brush.
  • the controller may determine that the floor is in a soft floor when the load applied to the driving wheel is greater than or equal to a first reference value or the load applied to the brush is greater than or equal to a second reference value.
  • the sensing unit may include a wheel sensor measuring a rotation speed of the wheel motor and a current sensor measuring a current of the brush motor.
  • the sensing unit may further detect the acceleration of the main body.
  • the controller may determine the state of the floor based on the load applied to the driving wheel, the load applied to the brush, and the acceleration of the main body.
  • a cleaning robot that performs cleaning while driving on a floor, the cleaning robot comprising: determining whether the floor is in a soft floor or a hard floor; If the state of the floor is a soft floor, the suction force is controlled harder than that of the case of the floor; It may include performing one of first cleaning, repeated cleaning and abbreviated cleaning for the area corresponding to the soft floor.
  • the area corresponding to the soft floor is preferentially cleaned, and when the cleaning on the area corresponding to the soft floor is completed, the cleaning is performed on the soft floor among the entire cleaning areas. It may include cleaning the remaining area except the corresponding area.
  • Performing repeated cleaning of the area corresponding to the soft floor may include repeating cleaning of the area corresponding to the soft floor when the cleaning of the entire cleaning area including the area corresponding to the soft floor is completed. It may include.
  • Performing the abbreviated cleaning on the area corresponding to the soft floor may include performing cleaning on the remaining areas other than the area corresponding to the soft floor among the entire cleaning areas.
  • efficient cleaning can be performed by controlling the suction force or the traveling path of the cleaning robot according to the floor state.
  • the load on the traveling wheel of the cleaning robot may be sensed to determine the state of the floor.
  • the load on the driving wheel of the cleaning robot the load on the brush and the acceleration information of the cleaning robot complementary to determine the ground state can further improve the accuracy of the determination.
  • FIG. 1 is a control block diagram of a cleaning robot according to an exemplary embodiment.
  • FIG 2 is an external view of a cleaning robot according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 3 is a view illustrating a control block diagram of a cleaning robot according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a view showing the inside of the cleaning robot according to an embodiment.
  • FIG 5 is a view showing a bottom of the cleaning robot according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a view illustrating a suction force control according to the floor state of the cleaning robot according to an embodiment.
  • FIG. 7 to 9 are views illustrating various examples in which the cleaning robot according to an embodiment controls a driving route according to a floor state.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating control of a case where the cleaning robot detects a fall.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating control of a case where an environment stored in a cleaning map is changed.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an operation of moving a cleaning robot according to a point cleaning operation, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a driving route when a cleaning robot determines a soft floor during movement according to a point cleaning operation.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a case in which a cleaning robot performs a cleaning run while following a wall surface, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 15 is a view illustrating suction force control according to a floor state of a cleaning robot and whether a wall is followed, according to an exemplary embodiment.
  • 16 is a view showing the blade structure of the cleaning robot according to an embodiment.
  • 17 to 19 illustrate examples of informing a user that a cleaning floor is detected by a cleaning robot according to an exemplary embodiment.
  • 20 is a graph showing the relationship between the encoder output and the duty ratio according to the ground state.
  • 21 is a graph illustrating an encoder output and a calculated value of the controller when the floor state is a hard floor.
  • 22 is a graph showing the encoder output and the calculated values of the controller when the floor state is the soft floor.
  • 24 is a graph illustrating a variation in duty ratio for each battery voltage.
  • 25 is a diagram illustrating a case in which the cleaning robot is positioned at a boundary between an area corresponding to the soft floor and an area corresponding to the hard floor, according to an exemplary embodiment.
  • 26 is a control block diagram of a cleaning robot further including a current sensor.
  • 27 is a graph showing an example of the current measured by the current sensor.
  • 29 is a control block diagram of a cleaning robot further including an acceleration sensor.
  • 30 is a diagram illustrating control of the case where the boundary area between the soft floor area and the hard floor area is short.
  • 31 is a flowchart illustrating a method of controlling a cleaning robot, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 32 is a flowchart illustrating a case of performing priority cleaning on a soft floor in the method of controlling a cleaning robot, according to an exemplary embodiment.
  • 33 is a flowchart illustrating a case in which repeated cleaning of a soft floor is performed in the method of controlling a cleaning robot according to an embodiment.
  • 34 is a flowchart illustrating a case of performing abbreviated cleaning on a soft floor in the method of controlling a cleaning robot, according to an exemplary embodiment.
  • 35 is a flowchart illustrating a case where a cleaning run is performed while following a wall in the cleaning robot according to an embodiment.
  • 36 is a flowchart illustrating a process of determining a floor state in a control method of a cleaning robot according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a control block diagram of a cleaning robot according to an embodiment
  • FIG. 2 is an external view of the cleaning robot according to an embodiment.
  • the cleaning robot 100 according to an embodiment of the sensing unit 140, the main body 101 to obtain information used to determine the state of the floor on which the cleaning robot 100 travels; Regarding the traveling route of the traveling unit 120 for moving the cleaning unit 100, the cleaning unit 130 for cleaning by scattering dust on the floor while the cleaning robot 100 is running, and sucking the scattered dust,
  • the storage unit 150 for storing information, the user interface 160 which receives a control command from the user, and displays the state information of the cleaning robot 100 and the detection result of the detection unit 140 or the user interface 160.
  • the controller 110 controls an operation of the driving unit 120 and the cleaning unit 130 based on the input control command.
  • the driving unit 120 includes driving wheels 122a and 122b provided on the left and right sides of the main body 101, and the controller 110 moves the main body 101 by the rotation of the driving wheels 122a and 122b.
  • the cleaning unit 130 is controlled during the movement of the main body 101 to clean the floor.
  • the movement of the main body 101 means driving of the cleaning robot 100, and cleaning of the floor while the cleaning robot 100 runs will be referred to as cleaning driving.
  • the controller 110 may determine the floor state based on the detection result of the detector 140, and control the suction force and the driving path of the cleaning unit 130 based on the floor state.
  • the floor state determined by the controller 110 may include a hard floor and a soft floor.
  • the hard floor may indicate a smooth and hard surface of the floor, tiles, floorboards, and the like, and the soft floor may represent a floor state in which a fabric such as a carpet affects driving and suction of the cleaning robot 100.
  • Carpets are three-dimensional textures in which pile yarns are woven into one or both sides of a fabric. Only one end of the hair is planted in the fabric is called a cut pile (cut pile), the shape of the loop planted form is called a loop pile (loop pile).
  • cut pile Only one end of the hair is planted in the fabric
  • loop pile the shape of the loop planted form
  • the determination result of the controller 110 may vary according to the shape of the carpet.
  • control unit 110 may increase the cleaning efficiency by controlling the suction force of the cleaning unit 130 higher than the hard floor when the floor state is the soft floor.
  • the suction force is controlled to be relatively low, thereby reducing unnecessary power consumption, thereby increasing the use time of the cleaning robot 100.
  • FIG. 3 is a view illustrating a control block diagram of a cleaning robot according to an embodiment
  • FIG. 4 is a view illustrating an interior of a cleaning robot according to an embodiment
  • FIG. 5 is a bottom view of the cleaning robot according to an embodiment. The figure shown.
  • the driving unit 120 may include driving wheels 122: 122a and 122b provided at left and right ends of the main body 101, and caster wheels provided at the bottom of the main body 101. 123 and the wheel motor 121 that provides power to the travel wheel 122 and the caster wheel 123.
  • the traveling wheel 122 moves the main body 101 by rotation, and the left traveling wheel 122a and the main body 101 provided on the left side of the main body 101 with respect to the front (x-axis direction) of the main body 101. It includes a right driving wheel (122b) provided on the right side.
  • the body 101 may move forward, backward, or rotate by the rotation of the travel wheels 122. For example, when both the left and right traveling wheels 121a and 121b rotate forward, the main body 101 moves linearly forward, and when both the left and right traveling wheels 121a and 121b rotate backward, the main body 101 rotates backward. You can move straight backwards.
  • the main body 101 curves to the right or left.
  • the main body 101 may rotate left or right in place.
  • the wheel motor 121 generates a rotational force for rotating the driving wheel 122.
  • a DC motor or a BLDC motor may be employed, but the embodiment of the cleaning robot 100 does not limit the type of the wheel motor 121. The same applies to the wheel motor 121 as well as other motors included in the cleaning robot 100.
  • the left wheel motor 121a for rotating the left driving wheel 121a and the right wheel motor 121b for rotating the right driving wheel 122b may be included.
  • Each of the left and right wheel motors 121a and 121b may operate independently of each other according to a control signal of the controller 110, and the main body 101 may move forward, backward, or rotate according to the operation of the left and right wheel motors 121a and 121b. Can be.
  • the caster wheel 123 is installed on the bottom of the main body 101 and rotates according to the moving direction of the main body 101, so that the main body 101 can move while maintaining a stable posture.
  • the driving unit 120 may further include a caster wheel motor (not shown) that generates a rotational force provided to the caster wheel 123.
  • the cleaning unit 130 may include a brush module 131 for scattering foreign substances such as dust existing on the bottom of the cleaning area, and a suction module 132 for sucking scattered foreign substances.
  • the brush module 131 includes a brush 131b that rotates to scatter foreign matters at the bottom of the cleaning area, and a brush motor 131a that generates rotational force provided to the brush 131b.
  • the brush 131b is also called a drum brush.
  • the brush 131b is provided at the suction port 103 formed on the bottom surface of the main body 101, and rotates about the rotation axis (parallel to the y axis) perpendicular to the front (x-axis direction) of the main body 101, and the bottom of the cleaning area. To scatter the foreign matter into the inlet 103.
  • the suction module 132 sucks the foreign matter scattered by the brush 131b into the dust storage box 105, and generates a suction fan 132b and a suction fan that generate suction power for suctioning the foreign matter into the dust storage box 105. And a suction motor 132a that generates power to rotate 132b.
  • the sensing unit 140 may include an obstacle sensor 141 for detecting an obstacle present in the cleaning area, an image sensor 142 for acquiring an image around the cleaning area, and a wheel sensor 143 for detecting the rotation speed of the wheel motor 121. ) May be included.
  • the obstacle sensor 141 detects an obstacle that hinders the driving of the cleaning robot 100.
  • the obstacle may mean any object that protrudes from the bottom of the cleaning area and interferes with the running of the cleaning robot 100.
  • a table or a sofa located in a cleaning area but also a wall partitioning a space may correspond to an obstacle, and an object to which the cleaning robot 100 may climb and descend, such as a threshold or a round bar, may also be an obstacle. This may be the case.
  • the obstacle sensor 141 may detect an obstacle in a non-contact manner by using electromagnetic waves such as infrared rays, visible rays, or ultrasonic waves.
  • the obstacle detecting unit 141 detects the infrared rays reflected from the obstacle after irradiating the infrared rays, and the time interval between the intensity of the detected infrared rays or the reflected infrared rays after the irradiated infrared rays is detected. ) May be output to the controller 110.
  • the controller 110 may calculate the distance between the obstacle or the obstacle and the cleaning robot 100 based on the output value of the obstacle sensor 141.
  • the obstacle sensor 141 may include a transmitter 141a for radiating electromagnetic waves and a receiver 141b for receiving electromagnetic waves reflected from an obstacle.
  • the transmitter 141a may be provided at the front of the main body 101 to transmit electromagnetic waves toward the front of the main body 101.
  • the transmitter 141a may include an LED for generating electromagnetic waves and a wide-angle lens for diffusing the electromagnetic waves in all directions by refracting the transmitted electromagnetic waves.
  • the user interface 160 includes an input unit 161 that receives a user's control command and a display unit 162 displaying a screen indicating a state of the cleaning robot 100 or a screen for guiding input of the control command.
  • the control command of the user input through the input unit 161 may include a selection of a cleaning mode including an automatic cleaning mode and a manual cleaning mode and a selection of a suction mode.
  • the suction mode may be configured in three steps of the first mode, the second mode, and the third mode, and the suction force may be increased from the first mode to the third mode.
  • the first mode may correspond to the silent mode, the second mode to the normal mode, and the third mode to correspond to the turbo mode.
  • the input unit 161 may include a push switch, a membrane switch, or a touch switch that generates an input signal through a touch of a user's body part. It may include.
  • the input unit 161 may further include a remote controller capable of remotely controlling the cleaning robot 100.
  • the display unit 162 may be implemented as a display panel such as a liquid crystal display (LCD), a light emitting diode (LED) display, or an organic light emitting diode (OLED) display.
  • LCD liquid crystal display
  • LED light emitting diode
  • OLED organic light emitting diode
  • the unit 162 and the input unit 161 can also function as a touch screen.
  • the controller 110 may control the driving unit 120 and the cleaning unit 130 based on the user's control command and the detection result or output value of the detection unit 140. A detailed control operation of the controller 110 will be described later.
  • the control unit 110 performs an input / output interface 114 for mediating data access between the various components included in the cleaning robot 100 and the control unit 110, a memory 113 for storing programs and data, and image processing.
  • the system bus 115 may be a path for data transmission and reception between the 111 and 111.
  • the input / output interface 114 receives a sensing result of the sensing unit 140, that is, an output value of the sensing unit 140, and the input / output interface 114 receives the main processor 111, the graphic processor 112, and the memory 113 through the system bus 115. To send).
  • the input / output interface 114 may transmit a control signal output from the main processor 111 to the driving unit 120 or the cleaning unit 130.
  • the memory 113 may load and store a control program and control data for controlling the operation of the cleaning robot 100 from the storage unit 150, or temporarily store a detection result of the detection unit 140, and the like.
  • the memory 113 may include a volatile memory such as an S-RAM or a D-RAM. However, the present invention is not limited thereto, and in some cases, the memory 113 may include a nonvolatile memory such as a flash memory and an erasable programmable read only memory (EPROM).
  • a volatile memory such as an S-RAM or a D-RAM.
  • the present invention is not limited thereto, and in some cases, the memory 113 may include a nonvolatile memory such as a flash memory and an erasable programmable read only memory (EPROM).
  • EPROM erasable programmable read only memory
  • the graphic processor 112 may convert an image acquired by the image sensor 142 into a format that can be stored in the memory 113 or the storage unit 150, or change the resolution or size of the image acquired by the image sensor 142. Can be.
  • the main processor 111 processes a sensing result of the sensing unit 140 according to a program and data stored in the memory 113, or performs a calculation operation for controlling the driving unit 120 and the cleaning unit 130.
  • the main processor 111 may determine the ground state based on the detection result of the sensing unit 140, and generate a control signal for controlling the suction force of the suction module 132 based on the ground state. Can be.
  • the main processor 111 calculates the position of the cleaning robot 100 based on the image acquired by the image sensor 142 or calculates the direction, distance or size of the obstacle based on the output value of the obstacle sensor 141. can do.
  • the main processor 111 may perform an operation for determining whether to avoid or contact the obstacle according to the direction, distance, or size of the obstacle.
  • the main processor 111 calculates a driving route for avoiding the obstacle, and when it is determined that the obstacle is in contact with the obstacle, the main processor 111 performs the driving path for aligning the obstacle with the cleaning robot 100. Can be calculated.
  • the main processor 111 may generate a control signal to be provided to the driving unit 120 to move the cleaning robot 100 along the calculated driving path.
  • the storage unit 150 may include a magnetic disc, a solid state disk, a read only memory, an erasable programmable read only memory (EPROM), and an electrically erasable programmable read only memory (EPROM).
  • Non-volatile memory such as EEPROM
  • EEPROM electrically erasable programmable read only memory
  • the storage unit 150 may permanently store a control program and control data for controlling the operation of the cleaning robot 100, and may also store a cleaning map generated based on an image acquired by the image sensor 142.
  • FIG. 6 is a view illustrating a suction force control according to the floor state of the cleaning robot according to an embodiment.
  • the controller 110 may differently control the suction force of the suction module 132 according to the floor state.
  • the suction force can be controlled higher than when the floor state is the hard floor.
  • the suction force is 70 when the floor state is the soft floor.
  • the percentage can be controlled, and if the floor is a hard floor, the suction force can be controlled to 20 percent.
  • the suction force can be controlled to 100%.
  • the reference indicating the suction force may be the maximum output of the suction motor 132a.
  • the maximum output of the suction motor 132a is 70 watts (W)
  • the suction module 132 controls to suck foreign matter at the output of 49W
  • the floor state is a hard floor.
  • the suction module 132 may be controlled to suck the foreign matter at the output of 14W.
  • it is determined that there is a lot of dust on the floor can be controlled to suck the foreign matter at the output of 70W.
  • suction force for each floor state shown in FIG. 6 is merely an example that can be applied to the cleaning robot 100, and embodiments of the cleaning robot 100 are not limited thereto.
  • the suction force corresponding to each floor state may be set in advance, or may be changed by the user after being set.
  • control unit 110 may control the driving path of the cleaning robot 100 as well as the suction force of the suction module 132 based on the floor state.
  • FIG. 7 to 9 are views illustrating various examples in which the cleaning robot according to an embodiment controls a driving route according to a floor state. Specifically, FIG. 7 is a view showing priority cleaning for the soft floor, FIG. 8 is a view showing repetitive cleaning for the soft floor, and FIG. 9 is a view showing omitted cleaning for the soft floor.
  • the control unit 110 first cleans the area corresponding to the soft floor.
  • the driving path of the cleaning robot 100 may be controlled to perform.
  • the controller 110 may determine the floor state according to a real time or a predetermined period.
  • the controller 110 may have a floor state. You can see that it has changed from hard floor to soft floor.
  • the controller 110 may control the suction force of the suction module 132 to a suction force corresponding to the soft floor. Specifically, the controller 110 may increase the output of the suction motor 132a to increase the suction force of the suction module 132.
  • the controller 110 may have a soft floor. You can see that it has changed to the hard floor at.
  • the controller 110 may rotate the driving direction of the cleaning robot 100 by 180 degrees to enter the area corresponding to the soft floor again.
  • the controller 110 may control the driving direction by transmitting a control signal to the driving unit 120.
  • the control unit 110 determines this and reenters the cleaning robot 100 into the area corresponding to the soft floor. By repeating, cleaning of the area corresponding to the soft floor can be performed first.
  • the controller 110 cleans the area corresponding to the remaining hard floor of the entire cleaning area R. After first cleaning the area corresponding to the soft floor and entering the area corresponding to the hard floor, the controller 110 may reduce the suction force of the suction module 132 again.
  • the image sensor 142 may acquire an image of the cleaning area R while the cleaning robot 100 performs a cleaning run, and the controller 110 generates a cleaning map based on the acquired image.
  • the generated cleaning map may be stored in the storage 150.
  • the controller 110 may complete the cleaning run according to the original driving path. Afterwards, repeated cleaning can be performed for the area corresponding to the soft floor.
  • the controller 110 may control the suction module 132 to generate a suction force corresponding to the hard floor with respect to the entire cleaning area R, and may correspond to the hard floor during the cleaning driving for the entire cleaning area R.
  • FIG. It is also possible to control the suction module 132 to generate a suction force corresponding to the hard floor when cleaning the area and to generate a suction force corresponding to the soft floor when cleaning the area corresponding to the soft floor.
  • the image sensor 142 may acquire the image of the entire cleaning area R while the cleaning robot 100 is driving the cleaning, and the controller 110 may be based on the acquired image. Create a cleaning map.
  • the generated cleaning map may be stored in the storage unit 150, and the cleaning map may include information on the floor state of the cleaning area R.
  • the controller 110 controls the driving part 120 to move the cleaning robot 100 back to the area corresponding to the soft floor.
  • the cleaning map stored in the storage unit 150 may be used.
  • the controller 110 may control the suction module 132 to generate a suction force corresponding to the soft floor.
  • the cleaning efficiency may be further improved by repeatedly performing the cleaning on the area corresponding to the soft floor, where suction of foreign matter such as dust is more difficult.
  • the control unit 110 cleans except the area corresponding to the soft floor. Omitted cleaning can be performed.
  • the control unit 110 When the cleaning robot 100 enters the area corresponding to the soft floor while crossing the boundary B between the area corresponding to the hard floor and the area corresponding to the soft floor during the cleaning operation for the area corresponding to the hard floor, the control unit 110. ) May determine that the floor state has changed from the hard floor to the soft floor.
  • the controller 110 may rotate the driving direction of the cleaning robot 100 by 180 degrees to enter the area corresponding to the hard floor again.
  • the controller 110 may control the driving direction by transmitting a control signal to the driving unit 120.
  • the control unit 110 determines this and reenters the cleaning robot 100 into the area corresponding to the hard floor. Repeatedly, the cleaning of the area corresponding to the soft floor can be omitted.
  • the suction force of the suction module 132 may be controlled by the suction force corresponding to the hard floor.
  • the cleaning robot 100 quickly performs cleaning with low suction input only for the area corresponding to the hard floor except for the area corresponding to the soft floor, and the user for the area corresponding to the soft floor. By manually cleaning, the battery of the cleaning robot 100 can be saved and efficient cleaning can be performed.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating control when a cleaning robot detects a fall
  • FIG. 11 is a diagram illustrating control of a case where an environment stored in a cleaning map is changed.
  • the sensing unit 140 may further include a fall detection sensor (not shown) for aligning a direction so as not to fall from a place where there is a step on the floor while driving.
  • a fall detection sensor for aligning a direction so as not to fall from a place where there is a step on the floor while driving.
  • an infrared sensor may be employed, and the fall detection sensor may detect a distance from the bottom surface by irradiating infrared rays toward the floor and receiving the infrared rays reflected from the bottom surface.
  • the fall risk detection signal may be transmitted to the control unit 110, and the control unit 110 may operate the main body 101. Falling back can be prevented.
  • the reverse movement distance may be controlled differently according to the state of the floor surface on which the cleaning robot 100 is driving.
  • the backward movement distance may be controlled longer than when the floor state is the hard floor.
  • the floor state is a hard floor, it may move back 3 cm when detecting a fall risk, and when the floor state is a soft floor, it may move back 5 cm.
  • the cleaning robot 100 when cleaning of the cleaning area R is completed, the cleaning robot 100 returns to the docking station 400 to perform charging. Subsequently, when re-cleaning the soft floor area based on the cleaning map, if the position stored as the soft floor area in the cleaning map is not the soft floor area, the control unit returns to the docking station 400 without performing cleaning or The cleaning can be performed on the entire cleaning area R.
  • FIG. 11 when cleaning of the cleaning area R is completed, the cleaning robot 100 returns to the docking station 400 to perform charging. Subsequently, when re-cleaning the soft floor area based on the cleaning map, if the position stored as the soft floor area in the cleaning map is not the soft floor area, the control unit returns to the docking station 400 without performing cleaning or The cleaning can be performed on the entire cleaning area R.
  • a user may move the carpet outside the cleaning area R after the cleaning of the cleaning area R is performed.
  • the sensing unit 140 detects a floor state, and again when the detected floor state is not the soft floor, the docking station 400 again. ) Or after cleaning the entire cleaning area R. If the detected floor condition is soft floor, clean the area.
  • the cleaning robot 100 when the cleaning of the entire cleaning area R is completed, the cleaning robot 100 returns to the docking station 400 to perform charging. In the past, re-cleaning was performed after the battery was fully charged. However, according to an example of the cleaning robot 100, when the battery is charged only as necessary, the cleaning robot 100 may move to the cleaning area R to perform re-cleaning.
  • the controller 110 may calculate a filling ratio required to clean the cleaning area R based on the cleaning map stored in the storage 150.
  • the cleaning map includes information on the ratio of the soft floor area to the hard floor area of the cleaning area R.
  • the cleaning map includes suction force corresponding to the soft floor area, suction force corresponding to the hard floor area, and the two areas.
  • the ratio may be used to calculate the filling ratio required to clean the cleaning area R. For example, when the calculation result indicates a filling rate of 70%, the controller 110 returns to the cleaning area R even when only about 70% to 75% of the cleaning robot 100 returned to the docking station 400 is charged. You can control it to move and perform a reclean.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an operation of moving a cleaning robot according to a point cleaning operation
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an operation of a cleaning robot according to an embodiment determining a soft floor during movement according to a point cleaning operation. A diagram showing a path.
  • the input unit 161 of the cleaning robot 100 may include a remote controller 200.
  • the remote controller 200 includes an input unit 210 for receiving a user's control command and a transmitter 220 for transmitting visible and infrared rays according to a user's control command.
  • the visible light emitted from the transmitter 220 forms a location light spot LS instructed by the user, thereby providing feedback to the user in the location indicated by the user.
  • the infrared rays irradiated from the transmitter 220 transmit the position information indicated by the user and the control command of the user to the cleaning robot 100.
  • the cleaning robot 100 may be provided with a light receiving unit (not shown) for receiving infrared light emitted from the transmitter 220 of the remote controller 200, and the controller 110 is based on the infrared light received by the light receiving unit.
  • the cleaning robot 100 may be controlled to travel along the movement path of the light spot LS.
  • the cleaning robot 100 enters an area corresponding to the soft floor while moving along the light spot LS to perform point cleaning, priority cleaning is performed on the area corresponding to the soft floor. Afterwards, it may return to the movement path of the light spot LS again.
  • the controller 110 may control the suction module 132 to generate a suction force corresponding to the soft floor.
  • the controller 110 may control the suction module 132 to generate a suction force corresponding to the hard floor.
  • FIG. 14 is a view illustrating a case where the cleaning robot performs a cleaning driving while following a wall surface
  • FIG. 15 is a view illustrating a suction force control according to a floor state of a cleaning robot and whether following a wall surface is performed according to an embodiment. to be.
  • the cleaning robot 100 may perform a cleaning driving while following the wall surface W.
  • FIG. In detail, when the cleaning robot 100 detects the wall surface W during the cleaning driving, the cleaning robot 100 may perform cleaning while traveling along the detected wall surface W.
  • the controller 110 detects this and the suction module 132 as shown in FIG. 15. Can be controlled by the suction force corresponding to the wall and the soft floor.
  • the suction force of the suction module 132 may be controlled by the suction force of the third level. If the suction force corresponding to the soft floor is a suction force of the second level and the suction force corresponding to the hard floor is the suction force of the first level, the magnitude of the suction force can be represented as the first level ⁇ second level ⁇ third level. As an example, the suction force of the third level may be set to 100 percent.
  • the suction force is increased to a maximum value so that the wall W and the floor come into contact with the floor corresponding to the soft floor. Can improve the cleaning efficiency.
  • 16 is a view showing the blade structure of the cleaning robot according to an embodiment.
  • the suction port 103 may be provided with a blade 107 that guides the dust scattered by the brush 131b to the dust storage box 105.
  • the blade 107 may be installed at the rear of the brush 131b and may be formed of a flexible material such as rubber.
  • the blade 107 may be installed to be inclined downward toward the bottom so that the end thereof may be in close contact with the bottom when down, and when the blade 107 is up, the close contact with the bottom may be released.
  • a motor (not shown) may be provided to provide power for up / down of the blade 107, and the controller 110 may transfer the control signal to the motor to up / down the blade 107.
  • the controller 110 may lower the blade 107 to improve suction efficiency.
  • controller 110 may control the suction force of the suction module 132 to a suction force corresponding to the soft floor.
  • the control unit 110 may output the empty notification for the dust storage box 105 when the ratio of the soft floor area of the cleaning area R is equal to or greater than a predetermined standard. For example, it is possible to output a notification through the display unit 162.
  • 17 to 19 illustrate examples of informing a user that a cleaning floor is detected by a cleaning robot according to an exemplary embodiment.
  • the cleaning robot 100 may visually indicate that the soft floor is detected. Indicating that the soft floor is detected may indicate performing cleaning of the high absorption input. For example, as illustrated in FIG. 17, the soft floor may be sensed by darkly displaying a bar on the display unit 162. In another example, as shown in FIG. The irradiation may indicate the detection of the soft floor, and as illustrated in FIG. 19, the detection of the soft floor may be indicated by emitting light from the light source 172 mounted on the upper surface of the robot cleaner 100.
  • the electromagnetic wave transmitter 141a of the obstacle sensor 141 it is also possible to use the electromagnetic wave transmitter 141a of the obstacle sensor 141 to irradiate visible light to the floor, and as shown in FIG. 18, a separate light source 171 mounted to the lower part of the cleaning robot 100. It is also possible to employ.
  • the light sources 171 and 172 may be implemented as LEDs.
  • the user may grasp the current suction force of the cleaning robot 100 through the information provided visually or auditoryly, and may determine whether the cleaning robot 100 is operating properly. In this way, measures may be taken to perform efficient cleaning.
  • the cleaning robot 100 detects the soft floor even when the cleaning robot 100 enters the carpet, the user recognizes that the cleaning robot 100 has not detected the carpet and performs a separate manual cleaning of the carpet. Can be taken.
  • the sensing unit 140 may include a wheel sensor 143 for sensing a load applied to the driving wheel 122.
  • the wheel sensor 143 may be implemented as an encoder measuring the rotation speed of the motor.
  • the wheel sensor 143 may include the left wheel sensor and the right wheel motor 122b provided at the left wheel motor 122a to independently detect the rotation speeds of the left wheel motor 122a and the right wheel motor 122b. It may include a right wheel sensor provided in.
  • the controller 110 may determine the floor state based on the load applied to the driving wheel 122. For example, if the load applied to the driving wheel 122 is greater than or equal to the preset reference value, it may be determined that the floor state is a soft floor. If the load to the traveling wheel 122 is less than the preset reference value, the floor state is hard. It can be judged that it is a floor.
  • 20 is a graph showing the relationship between the encoder output and the duty ratio according to the ground state.
  • the rotation speed of the wheel motor 121 is reduced, and the duty ratio of the wheel motor 121 by PID (Proportional integral derivative) control to compensate for the reduced rotation speed (duty rate) can be increased. That is, when the floor state corresponds to the soft floor and the load on the driving wheel 122 increases, the encoder output is decreased and the duty ratio is increased.
  • PID Proportional integral derivative
  • the relationship between the encoder output and the duty ratio may be represented by the slope g of the graph illustrated in FIG. 20.
  • the slope g is greater than or equal to a preset reference value Th 1 , the floor state may be determined to be a hard floor. If it is less than the reference value Th 1 , it may be determined that the floor state is a soft floor.
  • the controller 110 may calculate the gradient change amount ⁇ g according to Equation 1 below to reflect the weight according to the linear velocity value, and calculate the difference between the measured value and the calculated value according to Equation 2 below. Can be calculated.
  • g encoder output / duty ratio
  • ⁇ w is a value given by the developer as a weight according to the linear velocity value.
  • FIG. 21 is a graph illustrating an encoder output and a calculated value of the controller when the floor state is a hard floor
  • FIG. 22 is a graph illustrating a calculated value of the encoder output and the controller when the floor state is a soft floor.
  • the controller 110 may determine the floor state by comparing the preset reference value Th 2 with ⁇ Diff. As shown in Fig. 21 and Fig. 22, if ⁇ Diff. Is equal to or greater than the preset reference value Th 2 , the floor state can be determined by the soft floor. If ⁇ Diff. Is less than the preset reference value Th 2 , the floor state is hard. Judging from the floor.
  • the reference value Th 2 may be set in advance through experiment or simulation.
  • controller 110 may further reflect the duty ratio change due to the decrease of the battery voltage.
  • a description with reference to FIGS. 23 and 24 is as follows.
  • FIG. 23 is a graph illustrating a duty ratio for each ground state and battery voltage
  • FIG. 24 is a graph illustrating a variation in duty ratio for each battery voltage.
  • the duty ratio d is increased to compensate for the reduced battery voltage.
  • the duty ratio d also increases as the load on the traveling wheel 122 increases according to the floor state.
  • a quadratic equation of the deviation ⁇ d of the duty ratio for each battery voltage may provide a result as shown in FIG. 24.
  • the controller 110 may calculate the deviation ⁇ d of the duty ratio according to the battery voltage v, and use d- ⁇ d as the duty ratio necessary to calculate Equations 1 and 2.
  • 25 is a diagram illustrating a case in which the cleaning robot is positioned at a boundary between an area corresponding to the soft floor and an area corresponding to the hard floor, according to an exemplary embodiment.
  • the controller 110 may perform the above calculation and determination on each of the left driving wheel 122a and the right driving wheel 122b.
  • the determination result on both sides shows the soft floor, it can be considered that both the driving wheels 122a and 122b of the cleaning robot 100 are located in the area corresponding to the soft floor, and when both indicate the hard floor, Both driving wheels 122a and 122b of the cleaning robot 100 may be viewed as being located in an area corresponding to the hard floor.
  • one of the two driving wheels 122a and 122b may be located in an area corresponding to the soft floor and the other 122b may be located in an area corresponding to the hard floor. Can be. As described above, since the controller 110 independently calculates and determines the two driving wheels 122a and 122b, the control unit 110 accurately determines the case where the two driving wheels 122a and 122b are located in different areas. Can be done.
  • the controller 110 may combine the determination result based on the load applied to the driving wheel 122 together with the determination result based on the load applied to the brush 131b to derive the final determination complementarily.
  • a description will be given with reference to FIGS. 26 to 29.
  • FIG. 26 is a control block diagram of a cleaning robot further including a current sensor
  • FIG. 27 is a graph illustrating an example of a current measured by the current sensor.
  • the cleaning robot 100 may further include a current sensor 144 that measures a current of the brush motor 131a.
  • the controller 110 may determine the ground state by comparing the current measured by the current sensor 144 with a preset reference value Th 3 , as shown in FIG. 27, where the current sensor 144 is If the measured current is greater than or equal to the preset reference value Th 3 , the floor state may be determined to be a soft floor. If the measured current is less than the preset reference value Th 3 , the floor state may be determined to be a hard floor.
  • the reference value Th3 may be set in advance by experiment or simulation.
  • the brush 131b mounted on the front lower portion of the cleaning robot 100 is in a floating state from the bottom. Therefore, an error may be included in the determination result of the floor state based on the load applied to the brush 131b.
  • the controller 110 may finally determine the floor state as the soft floor when at least one of the determination result based on the load applied to the driving wheel 122 and the determination result based on the load applied to the brush 131b indicates the soft floor. have.
  • the controller 110 may soften the floor state. Judging by
  • 29 is a control block diagram of a cleaning robot further including an acceleration sensor.
  • the sensing unit 140 of the cleaning robot 100 may further include an acceleration sensor 145 that measures the acceleration of the main body 101.
  • the acceleration sensor 145 may measure the acceleration dx about the x axis corresponding to the front of the main body 101 and the acceleration dz about the z axis corresponding to the height direction of the main body 101.
  • the controller 110 may monitor the output of the acceleration sensor 145 in real time, and may determine that the cleaning robot 100 suddenly starts or suddenly stops when dx and dz suddenly rise.
  • dx and dz suddenly jumped up and then descended again and then suddenly jumped up again at a certain time interval, it may be determined that the user climbed after passing an obstacle such as a threshold.
  • the controller 110 may filter the case where the cleaning robot 100 climbs the obstacle based on the output of the acceleration sensor 145.
  • the controller 110 determines that the cleaning robot 100 has climbed an obstacle, and turns off the wheel sensor 143, or the wheel. Although the determination result based on the output of the sensor 143 indicates the soft floor, the suction force control and the driving route control corresponding to the soft floor may not be performed.
  • the controller 110 may improve the reliability of the detection result or the suction force control by using the output of the wheel sensor 143 for the suction force control only when the running speed of the cleaning robot 100 is greater than or equal to a preset speed.
  • the preset speed may be 200 mm / s.
  • the load applied to the driving wheel 122 is sensed using the wheel sensor 143 only when the traveling speed of the cleaning robot 100 is equal to or greater than a preset reference speed, and used for the suction force control, and when it is less than the reference speed. It is also possible to sense the load applied to the brush 131b to use the suction force control or not to perform the suction force control.
  • the controller 110 may be configured not to change the suction force of the suction module 132 when the cleaning robot 100 rotates to change the driving direction in place or is stopped in place.
  • the wheel sensor 143 does not sense the load, or does not use the detection result of the wheel sensor 143 to suction force. Can be kept as it is. As a result, even if an error occurs in the load detection result of the traveling wheel 122 rotating in place, the error of the suction force control can be prevented.
  • 30 is a diagram illustrating control of the case where the boundary area between the soft floor area and the hard floor area is short.
  • the cleaning robot 100 passes through the boundary B between the soft floor SF area and the hard floor area HF, enters the hard floor area, and then moves to a wall or obstacle before moving a certain distance. If it meets (O) and can no longer drive forward, the suction force of the suction module 132 may be maintained at the suction force corresponding to the soft floor.
  • the boundary section when the section between the walls or obstacles existing in the driving direction from the boundary B of the two regions is called the boundary section, when the distance d of the boundary section is shorter than the preset distance, the suction force according to the change of the ground state It is possible to maintain the suction force corresponding to the previous region without performing control.
  • the cleaning robot 100 may determine the ground state by determining the ground state by complementarily combining the load applied to the driving wheel 122, the load applied to the brush 131b, and the acceleration of the main body 101.
  • the accuracy can be improved, and the suction power control according to the floor condition can be efficiently consumed to maximize the use time and the cleaning efficiency can be improved through the driving path control according to the floor condition.
  • the cleaning robot 100 according to the above-described embodiment may be used as a control method of the cleaning robot according to the embodiment. Therefore, the above description and drawings can be equally applied to the control method of the cleaning robot.
  • 31 is a flowchart illustrating a method of controlling a cleaning robot, according to an exemplary embodiment.
  • the floor state is determined based on the detection result of the detector 140 (312).
  • the floor condition may include a soft floor and a hard floor, and the soft floor may represent a state in which a rough fabric such as a carpet is laid, and the hard floor may represent a hard and smooth floor such as floors and tiles.
  • the determination of the floor state may be performed by the controller 110, and it is assumed that the cleaning operation is performed while driving on the bottom surface of the cleaning robot 100.
  • the suction force and the driving route are controlled based on the floor state (312).
  • the suction force corresponding thereto may be set in advance, and in the case of the hard floor, the suction force corresponding thereto may be preset.
  • the suction force corresponding to the soft floor may be set to a larger value than the suction force corresponding to the hard floor.
  • the control of the travel route is for performing efficient cleaning in accordance with the floor condition.
  • the determination of the floor state and the control according to the determination result is repeatedly performed according to a real time or a predetermined cycle during the cleaning driving.
  • a real time or a predetermined cycle during the cleaning driving.
  • one cycle including the determination of the ground state and the control according to the determination result will be described.
  • the specific operation of the control of the travel route will be described.
  • FIG. 32 is a flowchart illustrating a case of performing priority cleaning on the soft floor in the method of controlling the cleaning robot, according to an embodiment.
  • FIG. 33 is a flowchart illustrating a method of controlling the cleaning robot, according to an embodiment.
  • FIG. 34 is a flowchart illustrating a case in which the abbreviated cleaning of the soft floor is performed in the method of controlling the cleaning robot, according to an exemplary embodiment. In the examples of FIGS. 32 to 34, it is assumed that the cleaning robot 100 is cleaning the area corresponding to the hard floor.
  • the floor state is determined based on the detection result of the sensing unit 140 (321).
  • the suction force is increased (323). That is, it controls by the suction force corresponding to a soft floor.
  • priority cleaning is performed on the area corresponding to the soft floor (324). For example, when the cleaning robot 100 moves from the area corresponding to the soft floor to the area corresponding to the hard floor, the controller 110 determines this and reenters the cleaning robot 100 into the area corresponding to the soft floor. By repeating, cleaning of the area corresponding to the soft floor can be performed first.
  • the floor state is determined (331), and cleaning of the entire cleaning area (R) is performed once (332).
  • the controller 110 may control the suction module 132 to generate a suction force corresponding to the hard floor with respect to the entire cleaning area R, and may correspond to the hard floor during the cleaning driving for the entire cleaning area R.
  • FIG. It is also possible to control the suction module 132 to generate a suction force corresponding to the hard floor when cleaning the area and to generate a suction force corresponding to the soft floor when cleaning the area corresponding to the soft floor.
  • the image sensor 142 may acquire an image regarding the cleaning area while the cleaning robot 100 runs, and the cleaning map generated based on the acquired image may be stored in the storage 150 (333).
  • the cleaning map may include information regarding the floor state of the cleaning area R.
  • the controller 110 may control the driving unit 120 to move the cleaning robot 100 back to the area corresponding to the soft floor, and when the cleaning robot 100 enters the area corresponding to the soft floor.
  • the controller 110 may control the suction module 132 to generate a suction force corresponding to the soft floor.
  • the cleaning efficiency may be further improved by repeatedly performing the cleaning on the area corresponding to the soft floor where suction of foreign matter such as dust is more difficult.
  • the floor state is determined based on the detection result of the sensing unit 140 (341).
  • the skip cleaning is performed except for an area corresponding to the soft floor (343). That is, cleaning is performed only for the area corresponding to the hard floor.
  • the cleaning robot 100 when the cleaning robot 100 enters an area corresponding to the soft floor while crossing the boundary B between the area corresponding to the hard floor and the area corresponding to the soft floor, the cleaning robot 100 enters the area corresponding to the soft floor during the cleaning operation for the area corresponding to the hard floor.
  • the controller 110 may determine that the floor state is changed from the hard floor to the soft floor.
  • the controller 110 may rotate the driving direction of the cleaning robot 100 by 180 degrees to enter the area corresponding to the hard floor again.
  • the controller 110 may control the driving direction by transmitting a control signal to the driving unit 120.
  • the control unit 110 determines this and reenters the cleaning robot 100 into the area corresponding to the hard floor. Repeatedly, the cleaning of the area corresponding to the soft floor can be omitted.
  • 35 is a flowchart illustrating a case where a cleaning run is performed while following a wall in the cleaning robot according to an embodiment.
  • the floor state is determined based on the detection result of the sensing unit 140 (351).
  • the suction force of the suction module 132 is controlled to the suction force of the third level (354).
  • the suction force of the suction module 132 is controlled by the suction force of the second level (355).
  • the suction force of the third level may be set to a higher value than the suction force of the second level.
  • 36 is a flowchart illustrating a process of determining a floor state in a control method of a cleaning robot according to an embodiment.
  • the load applied to the driving wheel 122 is sensed 361a and the load applied to the brush 131b is sensed 361b.
  • the load applied to the traveling wheel 122 may be sensed by the wheel sensor 143 which detects the rotational speed of the wheel motor 121, and the load applied to the brush 131b may be applied to the current of the brush motor 131a. It can be detected by the current sensor 144 to measure.
  • the floor state is determined based on the load applied to the traveling wheel 122 (362a), and the floor state is determined based on the load applied to the brush 131b (362b).
  • Determining the ground state based on the load applied to the driving wheel 122 may include determining the ground state based on the rotational speed of the wheel motor and the duty ratio of the wheel motor, and more specifically, The content is the same as in the above-described embodiment of the cleaning robot 100, so the description thereof will be omitted here.
  • the determining of the floor state based on the load applied to the brush 131b may include determining whether the current of the brush motor 131a is equal to or greater than a preset reference value.
  • the floor state is the soft floor (364), and control according to it may be performed.
  • the suction force may be differently controlled according to the floor state, the driving route may be controlled, and the determination result of the floor state may be visually or audibly provided to the user.
  • the floor state is a soft floor, it is also possible to lower the blade 107 to improve the suction efficiency of the foreign matter.

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Abstract

바닥 상태에 따라 청소 로봇의 흡입력 또는 주행 경로를 제어함으로써, 효율적인 청소를 수행할 수 있는 청소 로봇 및 그 제어 방법을 제공한다. 또한, 바닥 상태 판단의 신뢰도 및 정확도를 향상시키기 위해 청소 로봇의 주행 휠에 걸리는 부하를 감지하여 바닥의 상태를 판단할 수 있는 청소 로봇 및 그 제어 방법을 제공한다. 또한, 청소 로봇의 주행 휠에 걸리는 부하, 브러시에 걸리는 부하 및 청소 로봇의 가속도 정보를 상호 보완적으로 결합하여 바닥 상태를 판단함으로써 판단의 정확도를 더 향상시킬 수 있는 청소 로봇 및 그 제어 방법을 제공한다. 일 실시예에 따른 청소 로봇은, 본체를 이동시키는 주행 휠(wheel) 및 상기 주행 휠에 동력을 제공하는 휠 모터를 포함하는 주행부; 상기 본체의 하부에 형성되어 상기 본체가 주행하는 바닥의 이물질을 비산시키는 브러시 모듈 및 상기 비산된 이물질을 흡입하는 흡입 모듈을 포함하는 클리닝부; 상기 바닥의 상태를 판단하고, 상기 바닥의 상태에 따라 상기 흡입 모듈의 흡입력 및 상기 본체의 주행 경로를 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

청소 로봇 및 그 제어 방법
개시된 발명은 바닥 상태를 감지하는 청소 로봇 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
청소 로봇은 사용자의 조작 없이도 자동으로 주행하면서 바닥에 쌓인 먼지 등의 이물질을 흡입함으로써 주행 영역을 자동으로 청소하는 장치이다.
청소 로봇은 도킹 스테이션에서 배터리가 충전된 뒤에 무선으로 주행하면서 청소를 수행하기 때문에, 일반 청소기에 비해 흡입력이 약하다. 최근에는 최대 흡입력을 향상시킨 청소 로봇들이 출시되고 있으나, 흡입력이 높아질수록 배터리 소모량도 커지기 때문에 청소 로봇의 사용 시간을 늘리기 위해서는 청소 로봇의 흡입력을 상황에 따라 적절하게 제어하는 것이 필요하다.
바닥 상태에 따라 청소 로봇의 흡입력 또는 주행 경로를 제어함으로써, 효율적인 청소를 수행할 수 있는 청소 로봇 및 그 제어 방법을 제공한다.
또한, 바닥 상태 판단의 신뢰도 및 정확도를 향상시키기 위해 청소 로봇의 주행 휠에 걸리는 부하를 감지하여 바닥의 상태를 판단할 수 있는 청소 로봇 및 그 제어 방법을 제공한다.
또한, 청소 로봇의 주행 휠에 걸리는 부하, 브러시에 걸리는 부하 및 청소 로봇의 가속도 정보를 상호 보완적으로 결합하여 바닥 상태를 판단함으로써 판단의 정확도를 더 향상시킬 수 있는 청소 로봇 및 그 제어 방법을 제공한다.
일 실시예에 따른 청소 로봇은, 본체를 이동시키는 주행 휠(wheel) 및 상기 주행 휠에 동력을 제공하는 휠 모터를 포함하는 주행부; 상기 본체의 하부에 형성되어 상기 본체가 주행하는 바닥의 이물질을 비산시키는 브러시 모듈 및 상기 비산된 이물질을 흡입하는 흡입 모듈을 포함하는 클리닝부; 상기 바닥의 상태를 판단하고, 상기 바닥의 상태에 따라 상기 흡입 모듈의 흡입력 및 상기 본체의 주행 경로를 제어하는 제어부;를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 바닥의 상태가 소프트 플로어인 경우에 상기 바닥의 상태가 하드 플로어인 경우보다 상기 흡입력을 더 세게 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 청소 주행 중 상기 바닥 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단되면, 상기 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대한 우선 청소를 수행하도록 상기 주행부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 청소 주행 중 상기 바닥 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단되면, 전체 청소 영역에 대한 청소 주행 완료 후 상기 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대한 반복 청소를 수행하도록 상기 주행부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 청소 주행 중 상기 바닥 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단되면, 전체 청소 영역 중 상기 소프트 플로어에 해당하는 영역을 제외하고 청소를 수행하도록 상기 주행부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 바닥 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단되고 벽면 추종을 통한 청소 주행 중인 경우에, 벽면 추종이 아닌 경우보다 상기 흡입력을 더 세게 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 바닥에 형성된 광 스팟을 따라 주행하면서 청소를 수행하도록 상기 주행부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 광 스팟에 따른 주행 중에 상기 바닥의 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단되면, 상기 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대한 우선 청소를 수행한 뒤에 다시 광 스팟에 따른 주행으로 복귀하도록 상기 주행부를 제어할 수 있다.
상기 주행 휠에 가해지는 부하를 감지하는 감지부;를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 주행 휠에 가해지는 부하에 기초하여 상기 바닥의 상태를 판단할 수 있다.
상기 감지부는, 상기 휠 모터의 회전수를 감지하는 휠 센서를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 휠 모터의 회전수 및 상기 휠 모터의 듀티비(duty ratio)에 기초하여 상기 바닥의 상태를 판단할 수 있다.
상기 제어부는, 아래 [수학식 2]에 의해 계산되는 ΔD와 미리 설정된 기준값을 비교하여 상기 바닥의 상태를 판단할 수 있다.
Figure PCTKR2016010327-appb-M000001
E는 상기 휠 모터의 회전수이고, g는 상기 휠 모터의 회전수를 상기 휠 모터의 듀티비로 나눈 값이며, Δw는 선속도 값에 따른 가중치이다.
상기 제어부는, 상기 휠 모터에 전원을 공급하는 배터리의 전압 감소에 따라 상기 듀티비를 제어하고, 상기 배터리의 전압 감소에 따라 제어된 듀티비를 반영하여 상기 바닥의 상태를 판단할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 주행 휠에 가해지는 부하가 미리 설정된 기준값 이상이면, 상기 바닥의 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 주행 휠에 가해지는 부하가 미리 설정된 기준값 미만이면, 상기 바닥의상태가 하드 플로어인 것으로 판단할 수 있다.
상기 브러시 모듈은, 상기 본체의 하부에 마련되어 상기 이물질을 비산시키는 브러시; 및 상기 브러시를 회전시키는 브러시 모터; 를 포함하고, 상기 감지부는, 상기 브러시에 가해지는 부하를 더 감지할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 브러시에 가해지는 부하 및 상기 주행 휠에 가해지는 부하에 기초하여 상기 바닥의 상태를 판단할 수 있다.
상기 브러시 모터의 전류를 측정하는 전류 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 브러시에 가해지는 부하가 제1기준값 이상이거나, 상기 주행 휠에 가해지는 부하가 제2기준값 이상이면 상기 바닥의 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단할 수 있다.
상기 본체의 가속도를 감지하는 가속도 센서;를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 브러시에 가해지는 부하, 상기 주행 휠에 가해지는 부하 및 상기 본체의 가속도에 기초하여 상기 바닥의 상태를 판단할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 본체가 상기 장애물을 승월 또는 하강하는 경우에는 상기 바닥 상태가 소프트 플로어가 아닌 것으로 판단할 수 있다.
상기 본체에 마련되는 디스플레이부;를 더 포함하고, 상기 디스플레이부는, 상기 바닥 상태가 소프트 플로어임을 표시할 수 있다.
상기 상기 본체의 하부 및 상부 중 적어도 하나에 마련되어 발광하는 광원;을 더 포함하고, 상기 광원은, 상기 바닥 상태가 소프트 플로어인 경우에 발광할 수 있다.
상기 브러시 모듈에 의해 비산된 이물질을 상기 본체 내부에 형성된 먼지 저장함으로 가이드하는 블레이드;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 바닥 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단되면, 상기 블레이드를 다운시킬 수 있다.
상기 제어부는, 전방에 추락 위험이 감지되면, 상기 본체가 후진하도록 상기 주행부를 제어하되, 상기 바닥의 상태가 소프트 플로어인 경우에는 상기 바닥의 상태가 하드 플로어인 경우보다 후진 거리를 길게 제어할 수 있다.
청소 영역 중 소프트 플로어에 해당하는 영역의 위치와 하드 플로어에 해당하는 영역의 위치에 관한 정보를 포함하는 청소맵을 저장하는 저장부;를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 저장된 소프트 플로어에 해당하는 영역의 위치와 하드 플로어에 해당하는 영역의 위치에 관한 정보, 상기 소프트 플로어에 대응되는 흡입력 및 상기 하드 플로어에 대응되는 흡입력에 기초하여 배터리의 최소 충전 비율을 계산할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 배터리가 상기 최소 충전 비율만큼 충전되면, 상기 청소 영역에 대해 재청소를 수행하도록 상기 주행부를 제어할 수 있다.
상기 감지부는, 상기 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대한 재청소 시에 상기 소프트 플로어에 해당하는 영역의 위치에서 바닥 상태를 감지하고, 상기 제어부는, 상기 감지된 바닥 상태가 소프트 플로어가 아닌 경우, 상기 재청소를 수행하지 않거나 또는 상기 청소 영역 전체에 대한 재청소를 수행하도록 상기 주행부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 소프트 플로어에 해당하는 영역과 상기 하드 플로어에 해당하는 영역의 경계 구간의 길이가 미리 설정된 거리 미만이면 상기 흡입력을 상기 경계 구간 진입 전의 흡입력으로 유지할 수 있다.
상기 제어부는, 청소 영역에 대한 청소 완료 후, 상기 청소 영역 중 상기 소프트 플로어에 해당하는 영역의 비율이 미리 설정된 비율 이상이면, 먼지 저장함의 비움 알림을 출력할 수 있다.
본체를 이동시키는 주행 휠(wheel) 및 상기 주행 휠에 동력을 제공하는 휠 모터를 포함하는 주행부; 상기 본체의 하부에 마련되는 브러시 및 상기 브러시를 회전시키는 브러시 모터를 포함하는 클리닝부; 상기 주행 휠에 가해지는 부하를 감지하는 감지부; 및 상기 주행 휠에 가해지는 부하에 기초하여 상기 본체가 이동하는 바닥의 상태를 판단하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 주행 휠에 가해지는 부하가 미리 설정된 기준값 이상이면, 상기 바닥의 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 주행 휠에 가해지는 부하가 미리 설정된 기준값 미만이면, 상기 바닥의 상태가 하드 플로어인 것으로 판단할 수 있다.
상기 감지부는, 상기 휠 모터의 회전수를 감지하는 휠 센서를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 휠 모터의 회전수 및 상기 휠 모터의 듀티비(duty ratio)에 기초하여 상기 바닥의 상태를 판단할 수 있다.
상기 제어부는, 아래 [수학식 2]에 의해 계산되는 ΔD와 미리 설정된 기준값을 비교하여 상기 바닥의 상태를 판단할 수 있다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2016010327-appb-I000001
E는 상기 휠 모터의 회전수이고, g는 상기 휠 모터의 회전수를 상기 휠 모터의 듀티비로 나눈 값이며, Δw는 선속도 값에 따른 가중치이다.
상기 제어부는, 상기 휠 모터에 전원을 공급하는 배터리의 전압 감소에 따라 상기 듀티비를 제어하고, 상기 배터리의 전압 감소에 따라 제어된 듀티비를 반영하여 상기 바닥의 상태를 판단할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 브러시에 가해지는 부하를 더 감지할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 주행 휠에 가해지는 부하 및 상기 브러시에 가해지는 부하에 기초하여상기 바닥의 상태를 판단할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 주행 휠에 가해지는 부하가 제1기준값 이상이거나 또는 상기 브러시에 가해지는 부하가 제2기준값 이상인 경우에, 상기 바닥의 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단할 수 있다.
상기 감지부는, 상기 휠 모터의 회전수를 측정하는 휠 센서 및 상기 브러시 모터의 전류를 측정하는 전류 센서를 포함할 수 있다.
상기 감지부는, 상기 본체의 가속도를 더 감지할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 주행 휠에 가해지는 부하, 상기 브러시에 가해지는 부하 및 상기 본체의 가속도에 기초하여 상기 바닥의 상태를 판단할 수 있다.
바닥을 주행하면서 청소를 수행하는 청소 로봇에 있어서, 상기 바닥의 상태가 소프트 플로어인지 또는 하드 플로어인지 여부를 판단하고; 상기 바닥의 상태가 소프트 플로어이면 상기 바닥의 상태가 하드 플로어인 경우보다 흡입력을 세게 제어하고; 상기 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대해 우선 청소, 반복 청소 및 생략 청소 중 하나를 수행하는 것을 포함할 수 있다.
상기 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대해 우선 청소를 수행하는 것은, 상기 소프트 플로어에 해당하는 영역을 우선적으로 청소하고, 상기 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대한 청소가 완료되면 전체 청소 영역 중 상기 소프트 플로어에 해당하는 영역을 제외한 나머지 영역을 청소하는 것을 포함할 수 있다.
상기 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대해 반복 청소를 수행하는 것은, 상기 소프트 플로어에 해당하는 영역을 포함하는 전체 청소 영역에 대한 청소가 완료되면, 상기 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대한 청소를 반복 수행하는 것을 포함할 수 있다.
상기 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대해 생략 청소를 수행하는 것은, 전체 청소 영역 중 상기 소프트 플로어에 해당하는 영역을 제외한 나머지 영역에 대해서 청소를 수행하는 것을 포함할 수 있다.
청소 로봇 및 그 제어 방법의 실시예에 따르면, 바닥 상태에 따라 청소 로봇의 흡입력 또는 주행 경로를 제어함으로써, 효율적인 청소를 수행할 수 있다.
또한, 바닥 상태 판단의 신뢰도 및 정확도를 향상시키기 위해 청소 로봇의 주행 휠에 걸리는 부하를 감지하여 바닥의 상태를 판단할 수 있다.
또한, 청소 로봇의 주행 휠에 걸리는 부하, 브러시에 걸리는 부하 및 청소 로봇의 가속도 정보를 상호 보완적으로 결합하여 바닥 상태를 판단함으로써 판단의 정확도를 더 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 청소 로봇의 외관도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 블록도를 구체화한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 청소 로봇의 내부를 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 청소 로봇의 저면을 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 청소 로봇의 바닥 상태에 따른 흡입력 제어를 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 9는 일 실시예에 따른 청소 로봇이 바닥 상태에 따라 주행 경로를 제어하는 다양한 예시를 나타낸 도면이다.
도 10은 청소 로봇이 추락을 감지한 경우에 대한 제어를 나타낸 도면이다.
도 11은 청소맵에 저장된 환경이 변경된 경우에 대한 제어를 나타낸 도면이다
도 12는 일 실시예에 따른 청소 로봇이 포인트 클리닝 동작에 따라 이동하는 동작을 나타낸 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 청소 로봇이 포인트 클리닝 동작에 따라 이동 중 소프트 플로어를 판단하는 경우의 주행 경로를 나타낸 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 청소 로봇이 벽면을 추종하면서 청소 주행을 수행하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 청소 로봇의 바닥 상태 및 벽면 추종 여부에 따른 흡입력 제어를 나타낸 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 청소 로봇의 블레이드 구조를 나타낸 도면이다.
도 17 내지 도 19는 일 실시예에 따른 청소 로봇이 소프트 플로어가 감지되었음을 사용자에게 알려주는 예시를 나타낸 도면이다.
도 20은 바닥 상태에 따른 엔코더 출력과 듀티비의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 21은 바닥 상태가 하드 플로어인 경우에 엔코더 출력과 제어부의 계산값을 나타낸 그래프이다.
도 22는 바닥 상태가 소프트 플로어인 경우에 인코더 출력과 제어부의 계산값을 나타낸 그래프이다.
도 23은 바닥 상태 및 배터리 전압 별 듀티비를 나타낸 그래프이다.
도 24는 배터리 전압 별 듀티비의 편차를 나타낸 그래프이다.
도 25는 일 실시예에 따른 청소 로봇이 소프트 플로어에 해당하는 영역과 하드 플로어에 해당하는 영역의 경계에 위치하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 26은 전류 센서를 더 포함하는 청소 로봇의 제어 블록도이다.
도 27은 전류 센서가 측정한 전류의 예시를 나타낸 그래프이다.
도 28은 바닥 상태 별로 측정된 전류를 나타내는 그래프이다.
도 29는 가속도 센서를 더 포함하는 청소 로봇의 제어 블록도이다.
도 30은 소프트 플로어 영역과 하드 플로어 영역의 경계 영역이 짧은 경우에 대한 제어를 나타낸 도면이다.
도 31은 일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 방법에 관한 순서도이다.
도 32는 일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 방법에 있어서, 소프트 플로어에 대한 우선 청소를 수행하는 경우에 관한 순서도이다.
도 33은 일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 방법에 있어서, 소프트 플로어에 대한 반복 청소를 수행하는 경우에 관한 순서도이다.
도 34는 일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 방법에 있어서, 소프트 플로어에 대한 생략 청소를 수행하는 경우에 관한 순서도이다.
도 35는 일 실시예에 따른 청소 로봇에 있어서, 벽면을 추종하면서 청소 주행을 수행하는 경우에 관한 순서도이다.
도 36은 일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 방법에 있어서, 바닥 상태를 판단하는 과정을 나타낸 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 개시된 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 블록도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 청소 로봇의 외관도이다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 일 실시예에 따른 청소 로봇(100)은 청소 로봇(100)이 주행하는 바닥의 상태를 판단하는데 사용되는 정보를 획득하는 감지부(140), 본체(101)를 이동시키는 주행부(120), 청소 로봇(100)의 주행 중 바닥의 먼지를 비산시키고 비산된 먼지를 흡입함으로써 청소를 수행하는 클리닝부(130), 청소 로봇(100)의 주행 경로에 관한 정보를 저장하는 저장부(150), 사용자로부터 제어 명령을 입력 받고, 청소 로봇(100)의 상태 정보를 표시하는 사용자 인터페이스(160) 및 감지부(140)의 감지 결과 또는 사용자 인터페이스(160)에 입력된 제어 명령에 기초하여 주행부(120) 및 클리닝부(130)의 동작을 제어하는 제어부(110)를 포함한다.
주행부(120)는 본체(101)의 좌우에 각각 마련되는 주행 휠(122a,122b)을 포함하며, 제어부(110)는 주행 휠(122a,122b)의 회전에 의해 본체(101)를 이동시키고 본체(101)의 이동 중 클리닝부(130)를 제어하여 바닥에 대한 청소를 수행한다.
후술할 실시예에서, 본체(101)의 이동은 곧 청소 로봇(100)의 주행을 의미하며, 청소 로봇(100)이 주행하면서 바닥에 대한 청소를 수행하는 것을 청소 주행이라 하기로 한다.
제어부(110)는 감지부(140)의 감지 결과에 기초하여 바닥 상태를 판단하고, 바닥 상태에 기초하여 클리닝부(130)의 흡입력과 주행 경로를 제어할 수 있다.
제어부(110)가 판단하는 바닥 상태는 하드 플로어(hard floor) 및 소프트 플로어(soft floor)를 포함할 수 있다. 하드 플로어는 마루, 타일, 장판 등 표면이 매끈하고 딱딱한 바닥 상태를 나타내며, 소프트 플로어는 청소 로봇(100)의 주행 및 흡입에 영향을 미치는 카펫 등의 직물이 존재하는 바닥 상태를 나타낼 수 있다.
카펫은 파일(pile) 실을 직물의 편면 또는 양면으로 짜 넣은 입체적인 조직을의미한다. 모(毛)의 일 단부만 직물에 심은 형태를 커트 파일(cut pile)이라 하며, 고리 형태로 심은 형태를 루프 파일(loop pile)이라 한다. 바닥 상태가 소프트 플로어에 해당하는 경우에, 카펫의 형태에 따라 제어부(110)의 판단 결과가 달라질 수도 있다.
바닥에 카펫이 존재하는 경우 카펫의 모(毛) 사이에 먼지 등의 이물질이 끼어 있어 바닥에 카펫이 존재하지 않는 경우에 비하여 더 높은 흡입력이 요구된다. 따라서, 제어부(110)는 바닥 상태가 소프트 플로어인 경우에 클리닝부(130)의 흡입력을, 하드 플로어인 경우에 비하여 더 높게 제어함으로써 청소 효율을 증가시킬 수 있다. 반대로, 바닥 상태가 하드 플로어인 경우에는 상대적으로 흡입력을 낮게 제어하여 불필요한 전력 소비를 줄여 청소 로봇(100)의 사용시간을 증가시킬 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 블록도를 구체화한 도면이고, 도 4는 일 실시예에 따른 청소 로봇의 내부를 나타낸 도면이며, 도 5는 일 실시예에 따른 청소 로봇의 저면을 나타낸 도면이다.
도 3, 도 4 및 도 5를 함께 참조하면, 주행부(120)는 본체(101)의 좌우 양단에 마련되는 주행 휠(122:122a,122b), 본체(101)의 저면에 마련되는 캐스터 휠(123) 및 주행 휠(122) 및 캐스터 휠(123)에 동력을 제공하는 휠 모터(121)를 포함할 수 있다.
주행 휠(122)은 회전에 의하여 본체(101)를 이동시키며, 본체(101)의 전방(x축 방향)을 기준으로 본체(101)의 좌측에 마련되는 좌측 주행 휠(122a)와 본체(101)의 우측에 마련되는 우측 주행 휠(122b)를 포함한다.
주행 휠(122)의 회전에 의해 본체(101)가 전진, 후진 또는 회전할 수 있다. 예를 들어, 좌우측 주행 휠(121a,121b) 모두가 전방을 향하여 회전하면 본체(101)는 전방으로 직선 이동하고, 좌우측 주행 휠(121a, 121b) 모두가 후방을 향하여 회전하면 본체(101)는 후방으로 직선 이동할 수 있다.
또한, 좌우측 주행 휠(121a, 121b)이 같은 방향으로 회전하되, 서로 다른 속도로 회전하면 본체(101)는 우측 또는 좌측으로 곡선 이동하며. 좌우측 주행 휠(121a, 121b)이 서로 다른 방향으로 회전하면 본체(101)는 제자리에서 좌측 또는 우측으로 회전할 수 있다.
휠 모터(121)는 주행 휠(122)을 회전시키기 위한 회전력을 생성한다. 휠 모터(121)로는 DC 모터 또는 BLDC 모터가 채용될 수 있으나, 청소 로봇(100)의 실시예는 휠 모터(121)의 종류에 제한을 두지 않는다. 휠 모터(121) 뿐만 아니라 청소 로봇(100)에 포함되는 다른 모터들도 마찬가지이다.
좌측 주행 휠(121a)을 회전시키는 좌측 휠 모터(121a)와 우측 주행 휠(122b)을 회전시키는 우측 휠 모터(121b)를 포함할 수 있다.
좌우측 휠 모터(121a, 121b) 각각은 제어부(110)의 제어 신호에 따라 서로 독립적으로 동작할 수 있으며, 좌우측 휠 모터(121a, 121b)의 동작에 따라 본체(101)가 전진, 후진 또는 회전할 수 있다.
캐스터 휠(123)은 본체(101)의 저면에 설치되어 본체(101)의 이동 방향에 따라 회전하며, 본체(101)가 안정된 자세를 유지하며 이동할 수 있도록 한다.
주행부(120)는 캐스터 휠(123)에 제공되는 회전력을 생성하는 캐스터 휠 모터(미도시)를 더 포함할 수 있다.
클리닝부(130)는 청소 영역 바닥에 존재하는 먼지 등의 이물질을 비산시키는 브러시 모듈(131) 및 비산된 이물질을 흡입하는 흡입 모듈(132)을 포함할 수 있다.
브러시 모듈(131)은 청소 영역 바닥의 이물질을 비산시키기 위해 회전하는 브러시(131b) 및 브러시(131b)에 제공되는 회전력을 생성하는 브러시 모터(131a)를 포함한다. 여기서, 브러시(131b)는 드럼 브러시(drum brush)라고도 한다.
브러시(131b)는 본체(101)의 저면에 형성된 흡입구(103)에 마련되며, 본체(101)의 전방(x축 방향)과 수직인 회전축(y축과 평행)을 중심으로 회전하면서 청소 영역 바닥의 이물질을 흡입구(103) 내부로 비산시킨다.
흡입 모듈(132)은 브러시(131b)에 의하여 비산된 이물질을 먼지 저장함(105) 내부로 흡입하며, 이물질을 먼지 저장함(105)으로 흡입하기 위한 흡입력을 발생시키는 흡입 팬(132b)과 흡입 팬(132b)을 회전시키는 동력을 생성하는 흡입 모터(132a)를 포함할 수 있다.
감지부(140)는 청소 영역에 존재하는 장애물을 감지하는 장애물 센서(141), 청소 영역 주변의 영상을 획득하는 영상 센서(142) 및 휠 모터(121)의 회전수를 감지하는 휠 센서(143)를 포함할 수 있다.
장애물 센서(141)는 청소 로봇(100)의 주행을 방해하는 장애물을 감지한다. 장애물은 청소 영역의 바닥으로부터 돌출되어 청소 로봇(100)의 주행을 방해하는 모든 물체를 의미할 수 있다. 예를 들어, 청소 영역에 위치하는 테이블, 소파 등의 가부 뿐만 아니라 공간을 구획하는 벽도 장애물에 해당할 수 있고, 문턱이나 환봉과 같이 청소 로봇(100)이 승월 및 하강할 수 있는 물체도 장애물에 해당할 수 있다.
구체적으로, 장애물 센서(141)는 적외선, 가시광선 또는 초음파 등의 전자기파를 이용하여 비접촉식으로 장애물을 감지할 수 있다. 예를 들어, 장애물 감지부(141)는 적외선을 조사한 뒤 장애물로부터 반사되는 적외선을 검출하고, 검출된 적외선의 세기, 또는 적외선을 조사한 이후 반사된 적외선이 검출되기까지 시간 간격(Time Of Flight: TOF)을 제어부(110)에 출력할 수 있다.
제어부(110)는 장애물 센서(141)의 출력값에 기초하여 장애물의 존부 또는 장애물과 청소 로봇(100) 사이의 거리를 산출할 수 있다.
장애물 센서(141)는 전자기파를 조사하는 발신부(141a) 및 장애물로부터 반사된 전자기파를 수신하는 수신부(141b)를 포함할 수 있다.
발신부(141a)는 본체(101)의 전방에 마련되어 본체(101)의 전방을 향하여 전자기파를 발신할 수 있다. 또한, 실시 형태에 따라 발신부(141a)는 전자기파를 생성하는 LED와 발신된 전자기파를 굴절시킴으로써 전자기파를 사방으로 확산시키는 광각 렌즈를 포함할 수도 있다.
사용자 인터페이스(160)는 사용자의 제어 명령을 입력 받는 입력부(161) 및 청소 로봇(100)의 상태를 나타내는 화면 또는 제어 명령의 입력을 가이드하기 위한 화면을 표시하는 디스플레이부(162)를 포함한다.
입력부(161)를 통해 입력되는 사용자의 제어 명령은 자동 청소 모드와 수동 청소 모드를 포함하는 청소 모드의 선택과 흡입 모드의 선택을 포함할 수 있다. 일 예로, 흡입 모드는 제1모드, 제2모드 및 제3모드의 3단계로 이루어질 수 있고, 제1모드에서 제3모드로 갈수록 흡입력이 높아질 수 있다. 구체적으로, 제1모드는 정음 모드, 제2모드는 일반 모드, 제3모드는 터보 모드에 대응될 수 있다.
입력부(161)는 사용자의 가압을 통해 입력신호를 발생시키는 방식의 푸시 스위치(push switch), 멤브레인 스위치(membrane) 또는 사용자의 신체 일부의 터치를 통해 입력신호를 발생시키는 터치 스위치(touch switch)를 포함할 수 있다.
또한, 도면에 도시되지는 않았으나, 입력부(161)는 청소 로봇(100)을 원격으로 제어할 수 있는 리모트 컨트롤러를 더 포함하는 것도 가능하다.
디스플레이부(162)는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD), 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 디스플레이 또는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 디스플레이 등의 디스플레이 패널로 구현될 수 있고, 디스플레이부(162)와 입력부(161)가 터치 스크린으로서 기능하는 것도 가능하다.
제어부(110)는 사용자의 제어 명령 및 감지부(140)의 감지 결과 또는 출력값에 기초하여 주행부(120) 및 클리닝부(130)를 제어할 수 있다. 제어부(110)의 구체적인 제어 동작에 대해서는 후술하도록 한다.
제어부(110)는 청소 로봇(100)에 포함된 각종 구성 요소와 제어부(110) 사이에서의 데이터 출입을 매개하는 입출력 인터페이스(114), 프로그램 및 데이터를 기억하는 메모리(113), 영상 처리를 수행하는 그래픽 프로세서(112) 및 메모리(113)에 기억된 프로그램 및 데이터에 따라 연산 동작을 수행하는 메인 프로세서(111), 입출력 인터페이스(114), 메모리(113), 그래픽 프로세서(112) 및 메인 프로세서(111) 사이의 데이터 송수신의 통로가 되는 시스템 버스(115)를 포함할 수 있다.
입출력 인터페이스(114)는 감지부(140)의 감지 결과 즉, 감지부(140)의 출력값을 수신하고, 이를 시스템 버스(115)를 통하여 메인 프로세서(111), 그래픽 프로세서(112) 및 메모리(113)로 전송한다.
또한, 입출력 인터페이스(114)는 메인 프로세서(111)가 출력하는 제어 신호를 주행부(120) 또는 클리닝부(130)에 전달할 수 있다.
메모리(113)는 청소 로봇(100)의 동작을 제어하기 위한 제어 프로그램 및 제어 데이터를 저장부(150)로부터 불러와 기억하거나, 감지부(140)의 감지 결과 등을 임시로 기억할 수 있다.
메모리(113)는 S램(S-RAM), D램(D-RAM) 등의 휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서 메모리(113)는 플래시 메모리, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) 등의 비휘발성 메모리를 포함할 수도 있다.
그래픽 프로세서(112)는 영상 센서(142)가 획득한 영상을 메모리(113) 또는 저장부(150)에 저장할 수 있는 포맷으로 변환하거나, 영상 센서(142)가 획득한 영상의 해상도 또는 크기를 변경할 수 있다.
메인 프로세서(111)는 메모리(113)에 저장된 프로그램 및 데이터에 따라 감지부(140)의 감지 결과를 처리하거나, 주행부(120) 및 클리닝부(130)를 제어하기 위한 연산 동작을 수행한다.
예를 들어, 메인 프로세서(111)는 감지부(140)의 감지 결과에 기초하여 바닥상태를 판단할 수 있고, 바닥 상태에 기초하여 흡입 모듈(132)의 흡입력을 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.
또한, 메인 프로세서(111)는 영상 센서(142)가 획득한 영상에 기초하여 청소 로봇(100)의 위치를 산출하거나, 장애물 센서(141)의 출력값에 기초하여 장애물의 방향, 거리 또는 크기를 산출할 수 있다.
또한, 메인 프로세서(111)는 장애물의 방향, 거리 또는 크기에 따라 장애물을 회피할지 또는 장애물과 접촉할지를 판단하기 위한 연산을 수행할 수 있다. 장애물을 회피할 것으로 판단되면 메인 프로세서(111)는 장애물을 회피하기 위한 주행 경로를 산출하고, 장애물과 접촉할 것으로 판단되면 메인 프로세서(111)는 장애물과 청소 로봇(100)을 정렬시키기 위한 주행 경로를 산출할 수 있다.
또한, 메인 프로세서(111)는 산출된 주행 경로를 따라 청소 로봇(100)이 이동하도록 주행부(120)에 제공할 제어 신호를 생성할 수 있다.
저장부(150)는 자기 디스크(magnetic disc), 반도체 디스크(solid state disk), 롬(Read Only Memory), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM), 이이피롬(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory: EEPROM) 등의 비휘발성 메모리를 포함할 수 있고, 경우에 따라 전술한 휘발성 메모리를 더 포함하는 것도 가능하다.
저장부(150)는 청소 로봇(100)의 동작을 제어하기 위한 제어 프로그램 및 제어 데이터를 영구적으로 저장할 수 있고, 영상 센서(142)가 획득한 영상에 기초하여 생성된 청소맵도 저장할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 청소 로봇의 바닥 상태에 따른 흡입력 제어를 나타낸 도면이다.
전술한 바와 같이, 제어부(110)는 바닥 상태에 따라 흡입 모듈(132)의 흡입력을 다르게 제어할 수 있다. 예를 들어, 바닥 상태가 소프트 플로어인 경우에 바닥 상태가 하드 플로어인 경우보다 흡입력을 더 높게 제어할 수 있는바, 구체적으로 도 6에 도시된 바와 같이 바닥 상태가 소프트 플로어인 경우에는 흡입력을 70퍼센트로 제어하고, 바닥 상태가 하드 플로어인 경우에는 흡입력을 20퍼센트로 제어할 수 있다. 아울러, 바닥에 먼지가 많은 것으로 판단된 경우에는 흡입력을 100퍼센트로 제어할 수 있다.
여기서, 흡입력을 나타내는 기준은 흡입 모터(132a)의 최대 출력일 수 있다. 예를 들어, 흡입 모터(132a)의 최대 출력이 70와트(W)인 경우, 바닥 상태가 소프트 플로어일 때에는 흡입 모듈(132)이 49W의 출력으로 이물질을 흡입하도록 제어하고, 바닥 상태가 하드 플로어일 때에는 흡입 모듈(132)이 14W의 출력으로 이물질을 흡입하도록 제어할 수 있다. 또한, 바닥에 먼지가 많은 것으로 판단된 경우에는 70W의 출력으로 이물질을 흡입하도록 제어할 수 있다.
다만, 도 6에 나타낸 바닥 상태 별 흡입력은 청소 로봇(100)에 적용될 수 있는 예시에 불과할 뿐, 청소 로봇(100)의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
각각의 바닥 상태에 대응되는 흡입력은 미리 설정될 수 있고, 설정된 이후 사용자에 의해 변경되는 것도 가능하다.
한편, 제어부(110)는 바닥 상태에 기초하여 흡입 모듈(132)의 흡입력 뿐만 아니라 청소 로봇(100)의 주행 경로를 제어하는 것도 가능하다. 이하, 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 7 내지 도 9는 일 실시예에 따른 청소 로봇이 바닥 상태에 따라 주행 경로를 제어하는 다양한 예시를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 7은 소프트 플로어에 대한 우선 청소를 나타낸 도면이고, 도 8은 소프트 플로어에 대한 반복 청소를 나타낸 도면이며, 도 9는 소프트 플로어에 대한 생략 청소를 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 9의 예시에서는 청소 로봇(100)이 자동 청소 모드에 따라 청소 주행을 수행하는 것으로 가정한다.
도 7의 예시를 참조하면, 제어부(110)는 청소 영역(R)에 대한 청소 주행을 수행하던 중 바닥 상태가 소프트 플로어(SF)인 것으로 판단되면, 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대해 우선 청소를 수행하도록 청소 로봇(100)의 주행 경로를 제어할 수 있다.
이를 위해, 제어부(110)는 실시간 또는 일정 주기에 따라 바닥 상태를 판단할 수 있다.
구체적으로, 청소 로봇(100)이 하드 플로어에 해당하는 영역에 대한 청소 주행 중 하드 플로어에 해당하는 영역과 소프트 플로어에 해당하는 영역의 경계(B)를 넘어가면, 제어부(110)는 바닥 상태가 하드 플로어에서 소프트 플로어로 바뀌었음을 판단할 수 있다.
제어부(110)는 흡입 모듈(132)의 흡입력을 소프트 플로어에 대응되는 흡입력으로 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(110)는 흡입 모터(132a)의 출력을 높여 흡입 모듈(132)의 흡입력을 증가시킬 수 있다.
청소 로봇(100)이 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대한 청소 주행 중 다시 하드 플로어에 해당하는 영역과 소프트 플로어에 해당하는 영역의 경계(B)를 넘어가면, 제어부(110)는 바닥 상태가 소프트 플로어에서 하드 플로어로 바뀌었음을 판단할 수 있다.
이 때, 제어부(110)는 청소 로봇(100)의 주행 방향을 180도 회전하여 다시 소프트 플로어에 해당하는 영역으로 진입할 수 있다. 구체적으로, 제어부(110)는 주행부(120)에 제어 신호를 전송함으로써 주행 방향을 제어할 수 있다.
이와 같이, 청소 로봇(100)이 소프트 플로어에 해당하는 영역에서 하드 플로어에 해당하는 영역으로 넘어가면 제어부(110)가 이를 판단하고 청소 로봇(100)을 소프트 플로어에 해당하는 영역으로 재진입시키는 과정을 반복하여 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대한 청소를 우선적으로 수행할 수 있다.
제어부(110)는 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대한 우선 청소가 완료되면, 전체 청소 영역(R) 중 나머지 하드 플로어에 해당하는 영역에 대한 청소를 수행한다. 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대한 우선 청소 완료 후, 다시 하드 플로어에 해당하는 영역으로 진입하면, 제어부(110)는 흡입 모듈(132)의 흡입력을 다시 감소시킬 수 있다.
청소 로봇(100)이 청소 주행을 하는 동안 영상 센서(142)가 청소 영역(R)에 대한 영상을 획득할 수 있고, 제어부(110)는 획득된 영상에 기초하여 청소맵을 생성한다. 생성된 청소맵은 저장부(150)에 저장될 수 있다.
또는, 도 8의 예시에 도시된 바와 같이, 제어부(110)는 청소 영역(R)에 대한 청소 주행을 수행하던 중 바닥 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단되면, 원래 주행 경로에 따라 청소 주행을 완료한 뒤에 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대해 반복 청소를 수행할 수 있다.
제어부(110)는 전체 청소 영역(R)에 대해 하드 플로어에 대응되는 흡입력을 발생시키도록 흡입 모듈(132)을 제어할 수도 있고, 전체 청소 영역(R)에 대한 청소 주행 중 하드 플로어에 해당하는 영역을 청소할 때에는 하드 플로어에 대응되는 흡입력을 발생시키고 소프트 플로어에 해당하는 영역을 청소할 때에는 소프트 플로어에 대응되는 흡입력을 발생시키도록 흡입 모듈(132)을 제어하는 것도 가능하다.
전술한 예시에서와 같이, 청소 로봇(100)이 청소 주행을 하는 동안 영상 센서(142)가 전체 청소 영역(R)에 대한 영상을 획득할 수 있고, 제어부(110)는 획득된 영상에 기초하여 청소맵을 생성한다. 생성된 청소맵은 저장부(150)에 저장될 수 있고, 청소맵에는 청소 영역(R)의 바닥 상태에 관한 정보가 포함될 수 있다.
전체 청소 영역(R)에 대한 청소 주행이 완료되면, 제어부(110)는 주행부(120)를 제어하여 청소 로봇(100)을 소프트 플로어에 해당하는 영역으로 재이동시킨다. 이 때, 저장부(150)에 저장된 청소맵을 사용할 수 있다.
청소 로봇(100)이 소프트 플로어에 해당하는 영역에 진입하면, 제어부(110)는 소프트 플로어에 대응되는 흡입력을 발생시키도록 흡입 모듈(132)을 제어할 수 있다.
도 8의 예시에 따르면, 먼지 등의 이물질의 흡입이 더 어려운 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대해 청소를 반복적으로 수행함으로써, 청소 효율을 더 높일 수 있다.
또는, 도 9의 예시에 도시된 바와 같이, 제어부(110)는 청소 영역(R)에 대한 청소 주행을 수행하던 중 바닥 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단되면, 소프트 플로어에 해당하는 영역을 제외하고 청소하는 생략 청소를 수행할 수 있다.
청소 로봇(100)이 하드 플로어에 해당하는 영역에 대한 청소 주행 중 하드 플로어에 해당하는 영역과 소프트 플로어에 해당하는 영역의 경계(B)를 넘어 소프트 플로어에 해당하는 영역으로 진입하면, 제어부(110)는 바닥 상태가 하드 플로어에서 소프트 플로어로 바뀌었음을 판단할 수 있다.
이 때, 제어부(110)는 청소 로봇(100)의 주행 방향을 180도 회전하여 다시 하드 플로어에 해당하는 영역으로 진입할 수 있다. 구체적으로, 제어부(110)는 주행부(120)에 제어 신호를 전송함으로써 주행 방향을 제어할 수 있다.
이와 같이, 청소 로봇(100)이 하드 플로어에 해당하는 영역에서 소프트 플로어에 해당하는 영역으로 진입하면 제어부(110)가 이를 판단하고 청소 로봇(100)을 하드 플로어에 해당하는 영역으로 재진입시키는 과정을 반복하여 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대한 청소를 생략할 수 있다.
소프트 플로어에 해당하는 영역에 대해서는 청소를 수행하지 않으므로, 흡입 모듈(132)의 흡입력은 하드 플로어에 대응되는 흡입력으로 제어될 수 있다.
도 9의 예시에 따르면, 청소 로봇(100)이 소프트 플로어에 해당하는 영역을 제외하고 하드 플로어에 해당하는 영역에 대해서만 저흡입력으로 신속하게 청소를 수행하고, 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대해서는 사용자가 수동으로 청소를 수행하게 함으로써 청소 로봇(100)의 배터리를 절약하고 효율적인 청소를 수행할 수 있다.
도 10은 청소 로봇이 추락을 감지한 경우에 대한 제어를 나타낸 도면이고, 도 11은 청소맵에 저장된 환경이 변경된 경우에 대한 제어를 나타낸 도면이다.
감지부(140)는 주행 중 바닥에 단차가 있는 곳에서 추락하지 않도록 방향을 잡아주기 위한 추락 감지 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 추락 감지 센서의 일 예시로 적외선 센서가 채용될 수 있으며, 추락 감지 센서가 바닥면을 향하여 적외선을 조사하고, 바닥면에 반사되어 돌아오는 적외선을 수신함으로써 바닥면과의 거리를 감지할 수 있다.
감지된 거리가 미리 설정된 거리 이상이 되면, 도 10에 도시된 바와 같이 추락 위험이 감지된 것으로 판단하여 제어부(110)에 추락 위험 감지 신호를 전달할 수 있고, 제어부(110)는 본체(101)를 후진시켜 추락을 방지할 수 있다.
이 경우, 청소 로봇(100)이 주행 중인 바닥면의 상태에 따라 후진 이동 거리를 다르게 제어할 수 있다. 구체적으로, 바닥 상태가 소프트 플로어인 경우에, 바닥 상태가 하드 플로어인 경우보다 후진 이동 거리를 더 길게 제어할 수 있다. 예를 들어, 바닥 상태가 하드 플로어인 경우에는 추락 위험 감지 시에 3cm 후진 이동시키고, 바닥 상태가 소프트 플로어인 경우에는 5cm 후진 이동시킬 수 있다.
이로써, 소프트 플로어 환경에서 주행 휠(122)의 슬립이 발생하더라도 안전하게 후진할 수 있게 된다.
도 11을 참조하면, 청소 로봇(100)은 청소 영역(R)에 대한 청소가 완료되면, 도킹 스테이션(400)으로 복귀하여 충전을 수행한다. 이후, 청소맵에 기초하여 소프트 플로어 영역에 대한 재청소를 수행할 때, 청소맵에 소프트 플로어 영역으로 저장된 위치가 소프트 플로어 영역이 아닌 경우에는 청소를 수행하지 않고 다시 도킹 스테이션(400)으로 복귀하거나, 청소 영역(R) 전체에 대해 청소를 수행할 수 있다.
구체적으로, 청소 영역(R)에 대한 청소 수행 후에 사용자가 카펫을 청소 영역(R) 외부로 옮기는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, 청소 로봇(100)이 청소맵에 소프트 플로어 영역으로 저장된 위치에 도달하면, 감지부(140)가 바닥 상태를 감지하고, 감지된 바닥 상태가 소프트 플로어가 아닌 경우에는 다시 도킹 스테이션(400)으로 복귀하거나 전체 청소 영역(R)에 대한 청소를 수행한 후에 복귀할 수 있다. 감지된 바닥 상태가 소프트 플로어이면 해당 영역에 대한 청소를 수행한다.
전술한 바와 같이, 전체 청소 영역(R)에 대한 청소가 완료되면 청소 로봇(100)은 도킹 스테이션(400)으로 복귀하여 충전을 수행한다. 기존에는 배터리가 완전 충전된 이후에 재청소를 수행하였으나, 청소 로봇(100)의 일 예시에 따르면, 배터리가 필요한 만큼만 충전되면 청소 영역(R)으로 이동하여 재청소를 수행할 수 있다.
이를 위해, 제어부(110)는 저장부(150)에 저장된 청소맵에 기초하여 청소 영역(R)을 청소하는데 필요한 충전 비율을 계산할 수 있다. 구체적으로, 청소맵에는 청소 영역(R)의 소프트 플로어 영역의 비율과 하드 플로어 영역의 비율에 관한 정보가 포함되는바, 소프트 플로어 영역에 대응되는 흡입력, 하드 플로어 영역에 대응되는 흡입력 및 두 영역의 비율을 이용하여 청소 영역(R)을 청소하는데 필요한 충전 비율을 계산할 수 있다. 일 예로, 계산 결과가 70%의 충전 비율을 나타내는 경우에는, 제어부(110)는 도킹 스테이션(400)에 복귀한 청소 로봇(100)이 70% 내지 75% 정도만 충전되어도 다시 청소 영역(R)으로 이동하여 재청소를 수행하도록 제어할 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 청소 로봇이 포인트 클리닝 동작에 따라 이동하는 동작을 나타낸 도면이고, 도 13은 일 실시예에 따른 청소 로봇이 포인트 클리닝 동작에 따라 이동 중 소프트 플로어를 판단하는 경우의 주행 경로를 나타낸 도면이다.
전술한 바와 같이, 청소 로봇(100)의 입력부(161)는 리모트 컨트롤러(200)를 포함할 수 있다.
도 12를 참조하면, 리모트 컨트롤러(200)는 사용자의 제어 명령을 입력 받는 입력부(210) 및 사용자의 제어 명령에 따라 가시광선 및 적외선을 발신하는 발신부(220)를 포함한다.
발신부(220)에서 조사된 가시광선은 사용자가 지시하는 위치 광 스팟(LS)을 형성함으로써, 사용자에게 자신이 지시한 위치에 대한 피드백을 제공한다.
발신부(220)에서 조사된 적외선은 청소 로봇(100)에게 사용자가 지시하는 위치 정보 및 사용자의 제어 명령을 전달한다.
청소 로봇(100)에는 리모트 컨트롤러(200)의 발신부(220)로부터 조사된 적외선을 수신하는 광 수신부(미도시)가 마련될 수 있고, 제어부(110)는 광 수신부가 수신한 적외선에 기초하여 청소 로봇(100)이 광 스팟(LS)의 이동 경로를 따라 주행하도록 제어할 수 있다.
도 13을 참조하면, 청소 로봇(100)이 포인트 클리닝을 수행하기 위해 광 스팟(LS)을 따라 이동하는 중에 소프트 플로어에 해당하는 영역에 진입하면, 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대한 우선 청소를 수행한 후에 다시 광 스팟(LS)의 이동 경로에 복귀할 수 있다.
청소 로봇(100)이 소프트 플로어에 해당하는 영역에 진입하면, 제어부(110)는 소프트 플로어에 대응되는 흡입력을 발생시키도록 흡입 모듈(132)을 제어할 수 있다. 또한, 청소 로봇(100)이 다시 하드 플로어에 해당하는 영역에 진압하면, 제어부(110)는 하드 플로어에 대응되는 흡입력을 발생시키도록 흡입 모듈(132)을 제어할 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 청소 로봇이 벽면을 추종하면서 청소 주행을 수행하는 경우를 나타낸 도면이고, 도 15는 일 실시예에 따른 청소 로봇의 바닥 상태 및 벽면 추종 여부에 따른 흡입력 제어를 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 청소 로봇(100)은 벽면(W)을 추종하면서 청소 주행을 수행할 수 있다. 구체적으로, 청소 로봇(100)이 청소 주행 중 벽면(W)을 감지하면 감지된 벽면(W)을 따라 주행하면서 청소를 수행할 수 있다.
청소 로봇(100)이 벽면 추종에 따른 청소 주행 중 하드 플로어에 해당하는 영역에서 소프트 플로어에 해당하는 영역으로 진입하면, 제어부(110)는 이를 감지하고 도 15에 도시된 바와 같이 흡입 모듈(132)의 흡입력을 벽면 및 소프트 플로어에 대응되는 흡입력으로 제어할 수 있다. 다시 말해, 청소 로봇(100)이 벽면을 추종하면서 소프트 플로어에 해당하는 영역을 청소 주행하는 경우에는 흡입 모듈(132)의 흡입력을 제3레벨의 흡입력으로 제어할 수 있다. 소프트 플로어에 대응되는 흡입력을 제2레벨의 흡입력이라 하고, 하드 플로어에 대응되는 흡입력을 제1레벨의 흡입력이라 하면, 제1레벨 < 제2레벨 < 제3레벨로 흡입력의 크기를 나타낼 수 있다. 일 예로, 제3레벨의 흡입력은 100 퍼센트로 설정될 수 있다.
도 14 및 도 15의 예시와 같이 청소 로봇(100)이 벽면 추종 중 소프트 플로어에 해당하는 영역에 진입하면 흡입력을 최대치로 증가시킴으로써 벽면(W)과 바닥이 접하면서 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대한 청소 효율을 향상시킬 수 있다.
도 16은 일 실시예에 따른 청소 로봇의 블레이드 구조를 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, 흡입구(103)에는 브러시(131b)가 비산시킨 먼지를 먼지 저장함(105)으로 유도하는 블레이드(107)가 마련될 수 있다. 블레이드(107)는 브러시(131b)의 후방에 설치될 수 있고, 고무 등의 플렉서블한 재질로 형성될 수 있다.
블레이드(107)는 다운 시에 그 단부가 바닥에 밀착될 수 있도록 바닥 측으로 하향 경사지게 설치될 수 있고, 업 되면 바닥과의 밀착이 해제된다.
블레이드(107)가 업/다운할 수 있는 동력을 제공하는 모터(미도시)가 마련될 수 있고, 제어부(110)는 모터에 제어 신호를 전달하여 블레이드(107)를 업/다운시킬 수 있다.
청소 로봇(100)의 청소 주행 중 바닥 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단되면, 제어부(110)는 블레이드(107)를 다운시켜 흡입 효율을 향상시킬 수 있다.
이와 함께, 제어부(110)는 흡입 모듈(132)의 흡입력을 소프트 플로어에 대응되는 흡입력으로 제어할 수 있다.
한편, 소프트 플로어 영역은 보풀이 발생하고 카펫 모의 사이사이에 먼지가 끼기 쉽기 때문에, 청소 로봇(100)의 청소 수행 시에 하드 플로어 영역에 비해 상대적으로 많은 양의 먼지가 발생하는 것이 일반적이다. 따라서, 제어부(110)는 청소 영역(R)에 대한 청소 완료 후, 청소 영역(R)의 소프트 플로어 영역의 비율이 일정 기준 이상이면 먼지 저장함(105)에 대한 비움 알림을 출력할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이부(162)를 통해 알림을 출력하는 것이 가능하다.
도 17 내지 도 19는 일 실시예에 따른 청소 로봇이 소프트 플로어가 감지되었음을 사용자에게 알려주는 예시를 나타낸 도면이다.
청소 로봇(100)은 소프트 플로어가 감지되었음을 시각적으로 나타낼 수 있다. 소프트 플로어가 감지되었음을 나타내는 것은 고흡입력의 청소 수행을 나타내는 것일 수 있다. 일 예로, 도 17에 도시된 바와 같이 디스플레이부(162)에 바(bar)를 진하게 표시하는 방식으로 소프트 플로어의 감지를 나타낼 수도 있고, 다른 예로, 도 18에 도시된 바와 같이 바닥에 가시광선을 조사함으로써 소프트 플로어의 감지를 나타낼 수도 있으며, 도 19에 도시된 바와 같이 로봇 청소기(100)의 상면에 장착된 광원(172)을 발광시킴으로써 소프트 플로어의 감지를 나타낼 수도 있다.
바닥에 가시광선을 조사하기 위해 장애물 센서(141)의 전자기파 발신부(141a)를 사용하는 것도 가능하고, 도 18에 도시된 바와 같이 청소 로봇(100)의 하부에 장착되는 별도의 광원(171)을 채용하는 것도 가능하다. 일 예로, 광원(171,172)은 LED로 구현될 수 있다.
또한, 소프트 플로어가 감지되었음을 청소 로봇(100)에 마련된 스피커(미도시)를 통해 청각적으로 나타내는 것도 가능하다.
사용자는 시각적 또는 청각적으로 제공되는 정보를 통해 청소 로봇(100)의 현재 흡입력을 파악할 수 있고, 이와 더불어 청소 로봇(100)이제대로 동작하고 있는지 여부를 판단할 수 있다. 이를 통해, 효율적인 청소를 수행하기 위한 조치를 취할 수도 있다.
예를 들어, 청소 로봇(100)이 카펫에 진입했음에도 소프트 플로어를 감지했다는 정보가 제공되지 않으면, 사용자는 청소 로봇(100)이 카펫을 감지하지 못했음을 인지하고 카펫에 대해서는 별도의 수동 청소를 수행하는 등의 조치를 취할 수 있다.
지금까지 청소 로봇(100)이 청소하는 바닥 상태에 따라 흡입력과 주행 경로를 제어하는 실시예를 설명하였다. 이하, 청소 로봇(100)이 바닥 상태를 판단하는 동작에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
다시 도 3을 참조하면, 감지부(140)는 주행 휠(122)에 가해지는 부하를 감지하기 위한 휠 센서(143)를 포함할 수 있다.
주행 휠(122)에 부하가 가해지면 휠 모터(121)의 회전수가 증가하는바, 휠 센서(143)는 모터의 회전수를 측정하는 엔코더(encoder)로 구현될 수 있다.
또한, 휠 센서(143)는 좌측 휠 모터(122a)와 우측 휠 모터(122b)의 회전수를 독립적으로 감지할 수 있도록 좌측 휠 모터(122a)에 마련되는 좌측 휠 센서와 우측 휠 모터(122b)에 마련되는 우측 휠 센서를 포함할 수 있다.
제어부(110)는 주행 휠(122)에 가해지는 부하에 기초하여 바닥 상태를 판단할 수 있다. 예를 들어, 주행 휠(122)에 가해지는 부하가 미리 설정된 기준값 이상이면 바닥 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단할 수 있고, 주행 휠(122)에 가해지는 부하가 미리 설정된 기준값 미만이면 바닥 상태가 하드 플로어인 것으로 판단할 수 있다.
도 20은 바닥 상태에 따른 엔코더 출력과 듀티비의 관계를 나타낸 그래프이다.
바닥 상태에 따라 주행 휠(122)에 부하가 가해지면 휠 모터(121)의 회전수가 감소되고, 감소된 회전수를 보상하기 위해 PID(Proportional integral derivative) 제어에 의해 휠 모터(121)의 듀티비(duty rate)를 증가시킬 수 있다. 즉, 바닥 상태가 소프트 플로어에 해당하여 주행 휠(122)에 가해지는 부하가 커지면 엔코더 출력은 감소되고 듀티비는 증가된다.
엔코더 출력과 듀티비의 관계는 도 20에 도시된 그래프의 기울기(g)로 나타낼 수 있으며, 기울기(g)가 미리 설정된 기준값(Th1) 이상이면 바닥 상태가 하드 플로어인 것으로 판단할 수 있고, 기준값(Th1) 미만이면 바닥 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단할 수 있다.
한편, 제어부(110)는 선속도 값에 따른 가중치를 반영하기 위해 아래 [수학식 1]에 따라 기울기 변화량(Δg)을 계산할 수 있고, [수학식 2]에 따라 측정값과 계산값의 차이를 나타내는 ΔDiff.를 계산할 수 있다.
Figure PCTKR2016010327-appb-M000002
여기서, g=엔코더 출력/듀티비 이고, Δw는 선속도 값에 따른 가중치로서 개발자에 의해 부여되는 값이다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2016010327-appb-I000002
여기서, E는 엔코더 출력을 나타낸다.
도 21은 바닥 상태가 하드 플로어인 경우에 엔코더 출력과 제어부의 계산값을 나타낸 그래프이고, 도 22는 바닥 상태가 소프트 플로어인 경우에 인코더 출력과 제어부의 계산값을 나타낸 그래프이다.
바닥 상태가 타일이나 마루와 같이 매끈한 하드 플로어인 경우에, 엔코더의 출력과 제어부(110)가 계산한 기울기 변화량(Δg) 및 엔코더 출력과 기울기 변화량의 차이(ΔDiff.)는 도 21에 도시된 그래프와 같다.
바닥 상태가 카펫과 같은 소프트 플로어인 경우에, 엔코더의 출력과 제어부(110)가 계산한 기울기 변화량(Δg) 및 엔코더 출력과 기울기 변화량의 차이(ΔDiff.)는 도 22에 도시된 그래프와 같다.
제어부(110)는 미리 설정된 기준값(Th2)과 ΔDiff.를 비교하여 바닥 상태를 판단할 수 있다. 도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이, ΔDiff.가 미리 설정된 기준값(Th2) 이상이면 바닥 상태를 소프트 플로어로 판단할 수 있고, ΔDiff.가 미리 설정된 기준값(Th2) 미만이면 바닥 상태를 하드 플로어로 판단할 수 있다.
여기서, 기준값(Th2)은 실험이나 시뮬레이션 등을 통해 미리 설정될 수 있다.
한편, 제어부(110)는 배터리 전압의 감소에 따른 듀티비 변화를 더 반영할 수 있다. 이하, 도 23 및 도 24를 참조하여 설명한다.
도 23은 바닥 상태 및 배터리 전압 별 듀티비를 나타낸 그래프이고, 도 24는 배터리 전압 별 듀티비의 편차를 나타낸 그래프이다.
도 23에 도시된 바와 같이, 청소 로봇(100)에 전원을 공급하는 배터리 전압(v)이 감소하면, 감소된 배터리 전압을 보상하기 위해 듀티비(d)를 증가시킨다. 또한, 전술한 바와 같이 바닥 상태에 따라 주행 휠(122)에 가해지는 부하가 증가할수록 듀티비(d)도 커진다.
배터리 전압 별 듀티비의 편차(Δd)를 2차 방정식화하면 도 24에 도시된 바와 같은 결과를 얻을 수 있다. 제어부(110)는 배터리 전압(v)에 따른 듀티비의 편차(Δd)를 계산하고, 상기 [수학식 1] 및 [수학식 2]를 계산하기 위해 필요한 듀티비로 d-Δd를 사용할 수 있다.
도 25는 일 실시예에 따른 청소 로봇이 소프트 플로어에 해당하는 영역과 하드 플로어에 해당하는 영역의 경계에 위치하는 경우를 나타낸 도면이다.
한편, 제어부(110)는 전술한 계산 및 판단을 좌측 주행 휠(122a) 및 우측 주행 휠(122b) 각각에 대해 수행할 수 있다. 양측에 대한 판단 결과가 모두 소프트 플로어를 나타내는 경우에는 청소 로봇(100)의 두 주행 휠(122a,122b)이 모두 소프트 플로어에 해당하는 영역에 위치하는 것으로 볼 수 있고, 모두 하드 플로어를 나타내는 경우에는 청소 로봇(100)의 두 주행 휠(122a,122b)이 모두 하드 플로어에 해당하는 영역에 위치하는 것으로 볼 수 있다.
그러나, 도 25에 도시된 바와 같이 두 주행 휠(122a,122b) 중 어느 하나(122a)는 소프트 플로어에 해당하는 영역에 위치하고 다른 하나(122b)는 하드 플로어에 해당하는 영역에 위치하는 경우도 발생할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제어부(110)는 두 주행 휠(122a,122b)에 대해 독립적으로 계산 및 판단을 수행하기 때문에 두 주행 휠(122a,122b)이 서로 다른 영역에 위치하는 경우에 대해서도 정확한 판단을 수행할 수 있다.
제어부(110)는 주행 휠(122)에 가해지는 부하에 기초한 판단 결과와 함께 브러시(131b)에 가해지는 부하에 기초한 판단 결과를 결합하여 상호 보완적으로 최종 판단을 도출해내는 것도 가능하다. 이하 도 26내지 도 29를을 참조하여 설명한다.
도 26은 전류 센서를 더 포함하는 청소 로봇의 제어 블록도이고, 도 27은 전류 센서가 측정한 전류의 예시를 나타낸 그래프이다.
도 26을 참조하면, 일 실시예에 따른 청소 로봇(100)은 브러시 모터(131a)의 전류를 측정하는 전류 센서(144)를 더 포함할 수 있다.
바닥 상태가 소프트 플로어인 경우에는 주행 휠(122) 뿐만 아니라 브러시(131b)에도 부하가 가해지는바, 브러시(131b)에 부하가 가해지면 브러시 모터(131a)에 흐르는 전류가 증가한다.
따라서, 제어부(110)는 전류 센서(144)가 측정한 전류와 미리 설정된 기준값(Th3)을 비교하여 바닥 상태를 판단할 수 있는바, 도 27에 도시된 바와 같이, 전류 센서(144)가 측정한 전류가 미리 설정된 기준값(Th3) 이상이면 바닥 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단하고, 미리 설정된 기준값(Th3) 미만이면 바닥 상태가 하드 플로어인 것으로 판단할 수 있다.
여기서, 기준값(Th3)은 실험 또는 시뮬레이션 등에 의해 미리 설정될 수 있다.
도 28은 바닥 상태 별로 측정된 전류를 나타내는 그래프이다.
도 28에 도시된 바와 같이, 서로 다른 바닥 상태임에도 불구하고 측정된 전류값이 오버랩되어 구별이 되지 않는 경우가 발생할 수 있다. 예를 들어, 청소 로봇(100)에 피칭(pitching)이 발생하여 브러시(131b)가 바닥으로부터 이격되어 있으면 바닥 상태가 반영된 전류가 측정될 수 없다.
구체적으로, 청소 로봇(100)이 문턱과 같은 장애물(5)을 승월하는 경우에, 청소 로봇(100)의 전방 하부에 장착된 브러시(131b)는 바닥으로부터 떠있는 상태가 된다. 따라서, 브러시(131b)에 가해지는 부하에 기초한 바닥 상태의 판단 결과에는 오류가 포함될 수 있다.
다른 예로서, 바닥에 깔린 카펫이 커트 파일 형태이고, 모의 길이가 3mm에서 7mm의 범위인 경우, 양쪽 주행 휠(122a,122b)이 카펫 모의 영향을 받아 바닥면으로부터의 높이가 서로 달라지는 경우 또는 청소 로봇(100)의 주행 방향으로 카펫 모가 눕혀져 있고 브러시(131b)가 주행 방향과 같은 방향으로 회전하는 경우에는 브러시(131b)에 가해지는 부하에 기초한 바닥 상태의 판단 결과에는 오류가 포함될 수 있으나, 주행 휠(122)에 가해지는 부하에 기초한 판단 결과는 신뢰할 수 있다.
반대로, 주행 휠(122)에 가해지는 부하에 기초한 판단 결과에 오류가 포함되고 브러시(131b)에 가해지는 부하에 기초한 판단 결과는 신뢰할 수 있는 경우가 있다.
예를 들어, 바닥에 깔린 카펫이 루프 파일 형태인 경우에는 주행 휠(122)에 가해지는 부하에 기초한 판단 결과에 오류가 포함될 가능성이 있다.
제어부(110)는 주행 휠(122)에 가해지는 부하에 기초한 판단 결과와 브러시(131b)에 가해지는 부하에 기초한 판단 결과 중 적어도 하나가 소프트 플로어를 나타내면 최종적으로 바닥 상태를 소프트 플로어로 판단할 수 있다.
다시 말해, 제어부(110)는 주행 휠(122)에 가해지는 부하 및 브러시(131b)에 가해지는 부하 중 적어도 하나가 그에 대응되는 기준값(제1기준값 및 제2기준값) 이상이면 바닥 상태를 소프트 플로어로 판단할 수 있다.
도 29는 가속도 센서를 더 포함하는 청소 로봇의 제어 블록도이다.
도 29를 참조하면, 청소 로봇(100)의 감지부(140)는 본체(101)의 가속도를 측정하는 가속도 센서(145)를 더 포함할 수 있다. 가속도 센서(145)는 본체(101)의 전방에 대응되는 x축에 대한 가속도 dx 및 본체(101)의 높이 방향에 대응되는 z축에 대한 가속도 dz를 측정할 수 있다.
제어부(110)는 가속도 센서(145)의 출력을 실시간으로 모니터링할 수 있고, dx 및 dz 가 순간적으로 급상승하면 청소 로봇(100)이 급출발 또는 급정지한 것으로 판단할 수 있다.
또한, dx 및 dz 가 순간적으로 급상승했다가 다시 하강한 뒤에 일정 시간 간격을 두고 다시 순간적으로 급상승하면 문턱 등의 장애물을 승월한 뒤 하강한 것으로 판단할 수 있다.
예를 들어, 청소 로봇(100)이 장애물을 승월하는 경우, 하드 플로어에 해당하는 영역에서 소프트 플로어에 해당하는 영역으로 진입하는 경우와 비슷한 부하가 주행 휠(122)에 가해질 수 있다. 따라서, 주행 휠(122)에 가해지는 부하에 기초한 판단 결과는 이 두 경우를 구분하지 못할 가능성이 있다.
그러나, 이 두 경우에 가속도 센서의 출력은 다른 결과를 나타내기 때문에, 제어부(110)는 가속도 센서(145)의 출력에 기초하여 청소 로봇(100)이 장애물을 승월하는 경우를 필터링할 수 있다.
구체적으로, 제어부(110)는 x 축 방향과 z축 방향으로의 가속도가 순간적으로 급상승하는 경우에는 청소 로봇(100)이 장애물을 승월하고 있는 것으로 판단하여 휠 센서(143)를 오프시키거나, 휠 센서(143)의 출력에 기초한 판단 결과가 소프트 플로어를 나타내더라도 소프트 플로어에 대응되는 흡입력 제어 및 주행 경로 제어를 수행하지 않을 수 있다.
또한, 제어부(110)는 청소 로봇(100)의 주행 속도가 미리 설정된 속도 이상인 경우에만 휠 센서(143)의 출력을 흡입력 제어에 이용함으로써, 감지 결과 또는 흡입력 제어의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 일 에로, 미리 설정된 속도는 200mm/s일 수 있다. 구체적으로, 청소 로봇(100)의 주행 속도가 미리 설정된 기준 속도 이상인 경우에만 휠 센서(143)를 이용하여 주행 휠(122)에 가해지는 부하를 감지하여 흡입력 제어에 이용하고, 기준 속도 미만인 경우에는 브러시(131b)에 가해지는 부하를 감지하여 흡입력 제어에 이용하거나, 흡입력 제어를 수행하지 않는 것도 가능하다.
또한, 제어부(110)는 청소 로봇(100)이 제자리에서 주행 방향을 변경하기 위해 회전하거나, 제자리에 멈추어 있는 경우에는 흡입 모듈(132)의 흡입력을 변경하지 않는 것으로 할 수도 있다. 구체적으로, 주행 휠(122)이 회전하더라도 청소 로봇(100)의 위치가 변경되지 않는 경우에는 휠 센서(143)가 부하를 감지하지 않거나, 휠 센서(143)의 감지 결과를 이용하지 않음으로써 흡입력을 그대로 유지할 수 있다. 이로써, 제자리에서 회전하는 주행 휠(122)의 부하 감지 결과에 오류가 발생하더라도, 그로 인한 흡입력 제어의 오류는 방지할 수 있다.
도 30은 소프트 플로어 영역과 하드 플로어 영역의 경계 영역이 짧은 경우에 대한 제어를 나타낸 도면이다.
도 30에 도시된 바와 같이, 청소 로봇(100)이 소프트 플로어(SF) 영역과 하드 플로어(HF) 영역의 경계(B)를 지나 하드 플로어 영역에 진입한 후 일정 거리를 이동하기 전에 벽이나 장애물(O)을 만나 더 이상 앞으로 주행할 수 없는 경우에는 흡입 모듈(132)의 흡입력을 소프트 플로어에 대응되는 흡입력으로 유지할 수 있다.
구체적으로, 두 영역의 경계(B)로부터 주행 방향에 존재하는 벽이나 장애물 사이의 구간을 경계 구간이라 하면, 경계 구간의 거리(d)가 미리 설정된 거리 미만으로 짧은 경우에는 바닥 상태 변화에 따른 흡입력 제어를 수행하지 않고 이전 영역에 대응되는 흡입력으로 유지할 수 있다.
도 30의 예시에서는 소프트 플로어 영역에서 하드 플로어 영역으로 전환되는 경우를 예로 들었으나, 그 반대의 경우에도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.
이로써, 일정 거리 이상 주행한 이후에 감지된 결과에 대해서만 흡입력 제어를 수행함으로써, 감지 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 청소 로봇(100)은 주행 휠(122)에 가해지는 부하, 브러시(131b)에 가해지는 부하 및 본체(101)의 가속도를 상호 보완적으로 결합하여 바닥 상태를 판단함으로써 판단의 정확도를 향상시킬 수 있고, 나아가 바닥 상태에 따른 흡입력 제어를 통해 배터리를 효율적으로 소비하여 사용 시간을 극대화하고 바닥 상태에 따른 주행 경로 제어를 통해 청소 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 방법을 설명한다. 후술하는 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 방법에는 전술한 실시예에 따른 청소 로봇(100)이 사용될 수 있다. 따라서, 전술한 설명 및 도면은 청소 로봇의 제어 방법에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
도 31은 일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 방법에 관한 순서도이다.
도 31을 참조하면, 일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 방법은, 감지부(140)의 감지 결과에 기초하여 바닥 상태를 판단한다(312). 바닥 상태는 소프트 플로어와 하드 플로어를 포함할 수 있으며, 소프트 플로어는 카펫과 같이 거칠기가 있는 직물이 깔린 상태를 나타낼 수 있고 하드 플로어는 마루, 타일 등의 단단하고 매끈한 바닥을 나타낼 수 있다. 바닥 상태의 판단은 제어부(110)에 의해 수행될 수 있고, 청소 로봇(100)의 바닥면 위를 주행하면서 청소를 수행하는 청소 주행 중인 것으로 가정한다.
바닥 상태에 기초하여 흡입력 및 주행 경로를 제어한다(312). 예를 들어, 바닥 상태가 소프트 플로어인 경우에는 그에 대응되는 흡입력이 미리 설정되고 하드 플로어인 경우에는 그에 대응되는 흡입력이 미리 설정될 수 있다. 소프트 플로어에 대응되는 흡입력은 하드 플로어에 대응되는 흡입력보다 더 큰 값으로 설정될 수 있다. 주행 경로의 제어는 바닥 상태에 따라 효율적인 청소를 수행하기 위한 것이다.
한편, 바닥 상태의 판단 및 판단 결과에 따른 제어는 청소 주행 중 실시간 또는 일정 주기에 따라 반복적으로 이루어진다. 다만, 도 27의 순서도 및 후술할 순서도에서는 바닥 상태의 판단 및 판단 결과에 따른 제어로 이루어지는 한 주기에 대해서 설명하는 것으로 한다. 이하, 구체적인 주행 경로의 제어 동작에 관해 설명한다.
도 32는 일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 방법에 있어서, 소프트 플로어에 대한 우선 청소를 수행하는 경우에 관한 순서도이고, 도 33은 일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 방법에 있어서, 소프트 플로어에 대한 반복 청소를 수행하는 경우에 관한 순서도이며, 도 34는 일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 방법에 있어서, 소프트 플로어에 대한 생략 청소를 수행하는 경우에 관한 순서도이다. 도 32 내지 도 34의 예시에서는 청소 로봇(100)이 하드 플로어에 해당하는 영역을 청소 주행하고 있는 것을 기본 상태로 가정한다.
도 32를 참조하면, 감지부(140)의 감지 결과에 기초하여 바닥 상태를 판단한다(321).
바닥 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단되면(322의 예), 흡입력을 증가시킨다(323). 즉, 소프트 플로어에 대응되는 흡입력으로 제어한다.
이와 함께, 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대한 우선 청소를 수행한다(324). 일 예로, 청소 로봇(100)이 소프트 플로어에 해당하는 영역에서 하드 플로어에 해당하는 영역으로 넘어가면 제어부(110)가 이를 판단하고 청소 로봇(100)을 소프트 플로어에 해당하는 영역으로 재진입시키는 과정을 반복하여 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대한 청소를 우선적으로 수행할 수 있다.
소프트 플로어에 해당하는 영역에 대한 우선 청소가 완료되면(325의 예), 다시 흡입력을 감소시키고(326), 전체 청소 영역(R) 중 나머지 하드 플로어에 해당하는 영역에 대한 청소를 수행한다(327).
도 33을 참조하면, 바닥 상태를 판단하고(331), 일단 전체 청소 영역(R)에 대한 청소를 수행힌다(332). 제어부(110)는 전체 청소 영역(R)에 대해 하드 플로어에 대응되는 흡입력을 발생시키도록 흡입 모듈(132)을 제어할 수도 있고, 전체 청소 영역(R)에 대한 청소 주행 중 하드 플로어에 해당하는 영역을 청소할 때에는 하드 플로어에 대응되는 흡입력을 발생시키고 소프트 플로어에 해당하는 영역을 청소할 때에는 소프트 플로어에 대응되는 흡입력을 발생시키도록 흡입 모듈(132)을 제어하는 것도 가능하다.
청소 로봇(100)의 청소 주행 중 영상 센서(142)는 청소 영역에 관한 영상을 획득하고, 획득된 영상에 기초하여 생성된 청소 맵은 저장부(150)에 저장될 수 있다(333). 청소맵에는 청소 영역(R)의 바닥 상태에 관한 정보가 포함될 수 있다.
전체 청소 영역(R)에 대한 청소 주행이 완료되면, 소프트 플로어에 해당하는 해당하는 영역에 대한 반복 청소를 수행할 수 있다(334). 구체적으로, 제어부(110)는 주행부(120)를 제어하여 청소 로봇(100)을 소프트 플로어에 해당하는 영역으로 재이동시킬 수 있고, 청소 로봇(100)이 소프트 플로어에 해당하는 영역에 진입하면, 제어부(110)는 소프트 플로어에 대응되는 흡입력을 발생시키도록 흡입 모듈(132)을 제어할 수 있다.
도 33의 예시에 따르면, 먼지 등의 이물질의 흡입이 더 어려운 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대해 청소를 반복적으로 수행함으로써, 청소 효율을 더 높일 수 있다.
도 34를 참조하면, 감지부(140)의 감지 결과에 기초하여 바닥 상태를 판단한다(341).
바닥 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단되면(342의 예), 소프트 플로어에 해당하는 영역을 제외하고 생략 청소를 수행한다(343). 즉, 하드 플로어에 해당하는 영역에 대해서만 청소를 수행한다.
예를 들어, 청소 로봇(100)이 하드 플로어에 해당하는 영역에 대한 청소 주행 중 하드 플로어에 해당하는 영역과 소프트 플로어에 해당하는 영역의 경계(B)를 넘어 소프트 플로어에 해당하는 영역으로 진입하면, 제어부(110)는 바닥 상태가 하드 플로어에서 소프트 플로어로 바뀌었음을 판단할 수 있다.
이 때, 제어부(110)는 청소 로봇(100)의 주행 방향을 180도 회전하여 다시 하드 플로어에 해당하는 영역으로 진입할 수 있다. 구체적으로, 제어부(110)는 주행부(120)에 제어 신호를 전송함으로써 주행 방향을 제어할 수 있다.
이와 같이, 청소 로봇(100)이 하드 플로어에 해당하는 영역에서 소프트 플로어에 해당하는 영역으로 진입하면 제어부(110)가 이를 판단하고 청소 로봇(100)을 하드 플로어에 해당하는 영역으로 재진입시키는 과정을 반복하여 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대한 청소를 생략할 수 있다.
도 34의 예시에 따르면, 소프트 플로어에 해당하는 영역을 제외하고 하드 플로어에 해당하는 영역에 대해서만 저흡입력으로 신속하게 청소를 수행하고, 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대해서는 사용자가 수동으로 청소를 수행하게 함으로써 청소 로봇(100)의 배터리를 절약하고 효율적인 청소를 수행할 수 있다.
도 35는 일 실시예에 따른 청소 로봇에 있어서, 벽면을 추종하면서 청소 주행을 수행하는 경우에 관한 순서도이다.
도 35를 참조하면, 감지부(140)의 감지 결과에 기초하여 바닥 상태를 판단한다(351).
바닥 상태가 소프트 플로어에 해당하고(352의 예), 청소 로봇이 벽면을 추종 중인 경우에는(353의 예), 흡입 모듈(132)의 흡입력을 제3레벨의 흡입력으로 제어한다(354).
또는, 바닥 상태가 소프트 플로어에 해당하고(352의 예), 청소 로봇이 벽면을 추종 중이 아닌 경우에는(353의 아니오), 흡입 모듈(132)의 흡입력을 제2레벨의 흡입력으로 제어한다(355). 제3레벨의 흡입력이 제2레벨의 흡입력보다 높은 값으로 설정될 수 있다.
도 36은 일 실시예에 따른 청소 로봇의 제어 방법에 있어서, 바닥 상태를 판단하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 36을 참조하면, 주행 휠(122)에 가해지는 부하를 감지하고(361a), 브러시(131b)에 가해지는 부하를 감지한다(361b). 주행 휠(122)에 가해지는 부하는 휠 모터(121)의 회전수를 감지하는 휠 센서(143)에 의해 감지될 수 있고, 브러시(131b)에 가해지는 부하는 브러시 모터(131a)의 전류를 측정하는 전류센서(144)에 의해 감지될 수 있다.
주행 휠(122)에 가해지는 부하에 기초하여 바닥 상태를 판단하고(362a), 브러시(131b)에 가해지는 부하에 기초하여 바닥 상태를 판단한다(362b).
주행 휠(122)에 가해지는 부하에 기초하여 바닥 상태를 판단하는 것은, 상기 휠 모터의 회전수 및 상기 휠 모터의 듀티비에 기초하여 상기 바닥의 상태를 판단하는 것을 포함할 수 있고, 더 구체적인 내용은 전술한 청소 로봇(100)의 실시예에서와 동일하므로 여기서는 설명을 생략하도록 한다.
브러시(131b)에 가해지는 부하에 기초하여 바닥 상태를 판단하는 것은 브러시 모터(131a)의 전류가 미리 설정된 기준값 이상인 여부를 판단하는 것을 포함할 수 있다.
두 판단 결과 중 적어도 하나가 소프트 플로어를 나타내면(363의 예), 최종적으로 바닥 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단하고(364), 그에 맞는 제어를 수행할 수 있다. 바닥 상태에 따라 흡입력을 다르게 제어할 수도 있고, 주행 경로를 제어할 수도 있으며, 바닥 상태의 판단 결과를 시각적 또는 청각적으로 사용자에게 제공할 수도 있다. 또한, 바닥 상태가 소프트 플로어인 경우에는 블레이드(107)를 다운시켜 이물질의 흡입 효율을 향상시키는 것도 가능하다.

Claims (15)

  1. 본체를 이동시키는 주행 휠(wheel) 및 상기 주행 휠에 동력을 제공하는 휠 모터를 포함하는 주행부;
    상기 본체의 하부에 형성되어 상기 본체가 주행하는 바닥의 이물질을 비산시키는 브러시 모듈 및 상기 비산된 이물질을 흡입하는 흡입 모듈을 포함하는 클리닝부;
    상기 바닥의 상태를 판단하고, 상기 바닥의 상태에 따라 상기 흡입 모듈의 흡입력 및 상기 본체의 주행 경로를 제어하는 제어부;를 포함하는 청소 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 바닥의 상태가 소프트 플로어인 경우에 상기 바닥의 상태가 하드 플로어인 경우보다 상기 흡입력을 더 세게 제어하는 청소 로봇.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    청소 주행 중 상기 바닥 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단되면, 상기 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대한 우선 청소를 수행하도록 상기 주행부를 제어하는 청소 로봇.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    청소 주행 중 상기 바닥 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단되면, 전체 청소 영역에 대한 청소 주행 완료 후 상기 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대한 반복 청소를 수행하도록 상기 주행부를 제어하는 청소 로봇.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    청소 주행 중 상기 바닥 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단되면, 전체 청소 영역 중 상기 소프트 플로어에 해당하는 영역을 제외하고 청소를 수행하도록 상기 주행부를 제어하는 청소 로봇.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 바닥 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단되고 벽면 추종을 통한 청소 주행 중인 경우에, 벽면 추종이 아닌 경우보다 상기 흡입력을 더 세게 제어하는 청소 로봇.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 바닥에 형성된 광 스팟을 따라 주행하면서 청소를 수행하도록 상기 주행부를 제어하는 청소 로봇.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 광 스팟에 따른 주행 중에 상기 바닥의 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단되면, 상기 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대한 우선 청소를 수행한 뒤에 다시 광 스팟에 따른 주행으로 복귀하도록 상기 주행부를 제어하는 청소 로봇.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 주행 휠에 가해지는 부하를 감지하는 감지부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 주행 휠에 가해지는 부하가 미리 설정된 기준값 이상이면, 상기 바닥의 상태가 소프트 플로어인 것으로 판단하고, 상기 주행 휠에 가해지는 부하가 미리 설정된 기준값 미만이면, 상기 바닥의 상태가 하드 플로어인 것으로 판단하는 청소 로봇.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 브러시 모듈에 가해지는 부하, 상기 주행 휠에 가해지는 부하 및 상기 본체의 가속도에 기초하여 상기 바닥의 상태를 판단하는 청소 로봇.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 본체의 하부 및 상부 중 적어도 하나에 마련되어 발광하는 광원;을 더 포함하고,
    상기 광원은,
    상기 바닥 상태가 소프트 플로어인 경우에 발광하는 청소 로봇.
  12. 바닥을 주행하면서 청소를 수행하는 청소 로봇의 제어 방법에 있어서,
    상기 바닥의 상태가 소프트 플로어인지 또는 하드 플로어인지 여부를 판단하고;
    상기 바닥의 상태가 소프트 플로어이면 상기 바닥의 상태가 하드 플로어인 경우보다 흡입력을 세게 제어하고;
    상기 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대해 우선 청소, 반복 청소 및 생략 청소 중 하나를 수행하는 것을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대해 우선 청소를 수행하는 것은,
    상기 소프트 플로어에 해당하는 영역을 우선적으로 청소하고, 상기 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대한 청소가 완료되면 전체 청소 영역 중 상기 소프트 플로어에 해당하는 영역을 제외한 나머지 영역을 청소하는 것을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대해 반복 청소를 수행하는 것은,
    상기 소프트 플로어에 해당하는 영역을 포함하는 전체 청소 영역에 대한 청소가 완료되면, 상기 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대한 청소를 반복 수행하는 것을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 소프트 플로어에 해당하는 영역에 대해 생략 청소를 수행하는 것은,
    전체 청소 영역 중 상기 소프트 플로어에 해당하는 영역을 제외한 나머지 영역에 대해서 청소를 수행하는 것을 포함하는 청소 로봇의 제어 방법.
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