WO2023043049A1 - Uwb 통신을 이용하는 로봇 청소기 및 그 제어 방법 - Google Patents

Uwb 통신을 이용하는 로봇 청소기 및 그 제어 방법 Download PDF

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WO2023043049A1
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robot cleaner
uwb
signal
charger
reliability
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정재영
오흥룡
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삼성전자 주식회사
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Definitions

  • Embodiments of the present disclosure relate to a robot cleaner using UWB communication, a robot cleaner control method, and a recording medium on which a program for executing the robot cleaner control method in a computer is recorded.
  • the robot cleaner has an autonomous driving function, and is equipped with an object recognition function through a camera and a communication function through Wi-Fi. Therefore, robot cleaners can play various roles in the smart home implementation process. While the robot cleaner performs various roles, when the battery drops below a predetermined value, it moves to a charger and performs charging.
  • the robot cleaner Since the robot cleaner creates a cleaning map using various sensors (eg, a lidar sensor) while moving around the room starting from the charger, the robot cleaner can recognize the location of the charger on the generated map. Based on the map generated in this way, when the battery of the robot cleaner drops below a predetermined value or when cleaning is completed, the robot cleaner moves near the charger. In this way, an operation in which the robot cleaner moves to the charger is referred to as a homing operation. Thereafter, the robot cleaner performs a docking operation to act as a charger so that the charging terminal of the robot cleaner and the charging terminal of the charger come into contact near the charger.
  • a docking operation to act as a charger so that the charging terminal of the robot cleaner and the charging terminal of the charger come into contact near the charger.
  • the robot cleaner has to search for a charger while moving around the room.
  • a control method of a robot cleaner includes starting a homing operation for moving the robot cleaner to a charger. Further, the control method of the robot cleaner includes detecting a plurality of UWB signals output from a plurality of UWB antennas included in a charger by a UWB antenna of the robot cleaner. Also, the control method of the robot cleaner includes identifying location information of the charger and location information of the robot cleaner based on a plurality of UWB signals. Further, the control method of the robot cleaner includes controlling the robot cleaner to move to the charger based on the identified location information of the charger and the identified location information of the robot cleaner.
  • a robot cleaner includes a UWB antenna.
  • the robot cleaner includes a UWB communication module that detects a UWB signal.
  • the robot cleaner includes a moving assembly.
  • the robot cleaner includes a memory for storing at least one instruction.
  • the robot cleaner includes at least one processor. The at least one processor initiates a homing operation for moving the robot cleaner to the charger by executing at least one instruction.
  • the at least one processor detects a plurality of UWB signals output from a plurality of UWB antennas included in the charger by the UWB antenna of the robot cleaner by executing at least one instruction.
  • the at least one processor identifies the location information of the charger and the location information of the robot cleaner based on the plurality of UWB signals by executing at least one instruction. Also, the at least one processor controls the moving assembly to move the robot cleaner to the charger based on the identified location information of the charger and the identified location information of the robot cleaner by executing at least one instruction.
  • a computer-readable recording medium having a program for executing a method for controlling a robot cleaner in a computer is recorded.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a robot cleaner and a charger according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a block diagram showing structures of a robot cleaner and a charger according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a UWB communication module of a robot cleaner and a charger according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for controlling a robot cleaner according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a process of identifying location information of a robot cleaner and location information of a charger according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating antenna arrangements of a robot cleaner and a charger according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating types of UWB parameters obtained from a UWB signal according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a process of calculating an AoA azimuth result value and an AoA elevation result value according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating antenna arrangements of a robot cleaner and a charger according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a block diagram showing the structure of a robot cleaner according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a process of identifying a location of a robot cleaner when two UWB antennas are disposed in a charger according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a process of identifying a location of a robot cleaner when two UWB antennas are disposed in a charger according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration for determining LoS using an IR signal according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a process of identifying a location of a robot cleaner based on an IR signal and a UWB signal according to an embodiment of the present disclosure.
  • 15 is a diagram illustrating processing when location determination is suspended according to an embodiment of the present disclosure.
  • 16 is a diagram illustrating a configuration in which a robot cleaner communicates with a reference UWB device according to an embodiment of the present disclosure.
  • 17 is a diagram illustrating a process of determining a final location using a reference UWB device when location determination is suspended according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating a docking operation according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a plurality of IR signals output from a charger according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a process of determining a movement direction based on a UWB measurement result and an IR signal measurement result according to an embodiment of the present disclosure.
  • 21 is a diagram showing how the robot cleaner 100 performs a docking operation according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating criteria for determining reliability of a UWB signal according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 23 is a flowchart illustrating a process of controlling a robot cleaner based on reliability of a UWB signal according to an embodiment of the present disclosure.
  • 24 is a block diagram showing the structure of a robot cleaner according to an embodiment of the present disclosure.
  • 25 is a flowchart illustrating a process of determining a movement path by a robot cleaner according to an embodiment of the present disclosure.
  • 26 is a diagram showing the structure of a robot cleaner according to an embodiment of the present disclosure.
  • module or “unit” used in the specification may be implemented as one or a combination of two or more of software, hardware, or firmware, and according to embodiments, a plurality of “modules” or “units” may be one It is also possible that it is implemented as an element of, or that one “module” or “unit” includes a plurality of elements.
  • one component when one component is referred to as “connected” or “connected” to another component, the one component may be directly connected or directly connected to the other component, but in particular Unless otherwise described, it should be understood that they may be connected or connected via another component in the middle.
  • Embodiments of the present disclosure are aimed at performing a reliable homing operation and docking operation by utilizing a robot cleaner equipped with a UWB communication function. Through this, embodiments of the present disclosure are intended to increase the value and utilization of smart appliances by providing users with a high level of convenience.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a robot cleaner and a charger according to an embodiment of the present disclosure.
  • the robot cleaner 100 has a battery and operates using power stored in the battery. Since the battery stores a certain amount of power, the robot cleaner 100 moves to the charger 110 when the battery capacity falls below a reference value, and docks with the charger 110 to perform charging. In addition, the robot cleaner 100 stands by while docked in the charger 110 for an idle time after the cleaning operation is finished.
  • An operation in which the robot cleaner 100 ends the cleaning operation and moves toward the charger 110 is referred to as a homing operation.
  • an operation in which the robot cleaner 100 reaches the vicinity of the charger 110 and moves so that the charging terminal of the robot cleaner 100 contacts the charging terminal of the charger 110 is referred to as a docking operation.
  • the robot cleaner 100 starts a homing operation moving in the direction where the charger 110 is located.
  • both the robot cleaner 100 and the charger 110 perform UWB communication.
  • UWB communication is activated.
  • the robot cleaner 100 includes at least one UWB antenna.
  • the charger 110 includes two or more UWB antennas.
  • the robot cleaner 100 detects a plurality of UWB signals output from two or more UWB antennas of the charger 110 .
  • the robot cleaner 100 obtains location information of the charger 110 and location information of the robot cleaner 100 based on a plurality of UWB signals.
  • the robot cleaner 100 may calculate coordinate values of the charger 110 and coordinate values of the robot cleaner 100 in a predetermined 3D coordinate system centered on the position of the charger 110 .
  • the foundation of UWB technology is the IEEE 802.15.4/4z standard, which defines key characteristics for low-speed wireless connectivity and enhanced ranging capabilities.
  • the robot cleaner 100 may obtain distance information and direction information between the robot cleaner 100 and the charger 110 by using payload IE contents provided by the UWB standard.
  • the robot cleaner 100 defines location information of the charger 110 and the robot cleaner 100, respectively, using distance information and direction information to the charger 110.
  • the robot cleaner 100 performs a homing operation to move to the charger 110 based on the location information of the charger 110 and the location information of the robot cleaner 100 .
  • the robot cleaner 100 When the robot cleaner 100 reaches the area 120 around the charger 110 by the homing operation, it performs a docking operation.
  • the robot cleaner 100 measures a distance to the charger 110 based on a plurality of UWB signals output from the charger 110 .
  • the robot cleaner 100 determines that the robot cleaner 100 is within the peripheral area 120 when the distance to the charger 110 is within the reference value.
  • the charger 110 outputs an IR signal.
  • the robot cleaner 100 detects the IR signal output from the charger 110.
  • the robot cleaner 100 determines whether or not the robot cleaner 100 is within a line of sight (LoS) of the charger 110 based on the detected IR signal. When it is determined that the robot cleaner 100 is within the LoS of the charger 110, it is determined that the robot cleaner 100 is within the peripheral area 120.
  • LoS line of sight
  • location information of the robot cleaner 100 and the charger 110 is acquired on a three-dimensional coordinate system based on the UWB signal, and a homing operation is controlled based on the location information, thereby enabling the robot during operation. Even if the location of the cleaner 100 or the location of the charger 110 is changed, the homing operation can be performed.
  • FIG. 2 is a block diagram showing structures of a robot cleaner and a charger according to an embodiment of the present disclosure.
  • the robot cleaner 100 is a cleaner having a driving function and a cleaning function.
  • the robot cleaner 100 performs wireless cleaning while traveling in a space to be cleaned.
  • the robot cleaner 100 includes a battery.
  • the robot cleaner 100 connects to the charger 110 and performs charging.
  • the robot cleaner 100 includes a processor 210, a UWB communication module 212, a moving assembly 214, and a memory 216.
  • the processor 210 controls overall operations of the robot cleaner 100 .
  • Processor 210 may be implemented as one or more processors.
  • the processor 210 may perform a predetermined operation by executing instructions or commands stored in the memory 216 .
  • the UWB communication module 212 generates a UWB signal and detects the UWB signal.
  • the UWB communication module 212 includes at least one UWB antenna. According to one embodiment, the UWB communication module 212 may include one UWB antenna.
  • the UWB communication module 212 analog-to-digital converts the UWB signal detected by the UWB antenna. In addition, the digitally converted UWB signal is transferred to the processor 210 or the memory 216.
  • the UWB communication module 212 receives a plurality of UWB signals output from the charger 110 .
  • the charger 110 may include two or three UWB antennas and output two or three UWB signals.
  • the UWB communication module 212 of the robot cleaner 100 respectively detects two or three UWB signals output from the charger 110 .
  • UWB is a near-field wireless communication (RF) technology that uses a broadband frequency of 500 MHz or higher and uses pulses with a length of about 2 nanoseconds (nano: one billionth of a second) to measure distances with accuracy in the range of several centimeters. am. Because it transmits and receives with low power over a wide frequency band, it hardly interferes with other wireless technologies, so it can be used in parallel with other wireless technologies such as NFC, Bluetooth, or Wi-Fi. UWB technology is known for its excellent performance in accuracy, power consumption, wireless connection stability and security in crowded and complex environments such as parking lots, hospitals, and airports.
  • RF near-field wireless communication
  • the moving assembly 214 moves the robot cleaner 100.
  • the moving assembly 214 is disposed on the lower surface of the robot cleaner 100 to move the robot cleaner 100 forward, backward, and rotated.
  • the moving assembly 214 may include a pair of wheels respectively disposed on the left and right edges of the robot cleaner 100 based on the center area of the main body.
  • the moving assembly 214 includes a wheel motor for applying a moving force to each wheel, and a caster wheel installed in front of the main body to rotate and change an angle according to the state of the floor on which the robot cleaner 100 moves. can do.
  • a pair of wheels may be symmetrically disposed on the main body of the robot cleaner 100.
  • the processor 210 controls the movement of the robot cleaner 100 by controlling the moving assembly 214 .
  • the processor 210 sets a driving path of the robot cleaner 100 based on the cleaning map information.
  • the processor 210 drives the moving assembly 214 to move the robot cleaner 100 along the travel path.
  • the processor 210 generates a driving signal for controlling the moving assembly 214 and outputs it to the moving assembly 214 .
  • the moving assembly 214 drives each component of the moving assembly 214 based on the driving signal output from the processor 210 .
  • the processor 210 controls the moving assembly 214 to control the homing operation and docking operation of the robot cleaner 100 .
  • the processor 210 determines the moving direction of the robot cleaner 100 based on the location information of the charger 110 and the location information of the robot cleaner 100 determined based on the plurality of UWB signals output from the charger 110. do.
  • the processor 210 controls the movement assembly 214 to move the robot cleaner 100 in the determined movement direction.
  • the processor 210 determines the moving speed of the robot cleaner 100 during the homing operation and the docking operation.
  • the processor 210 controls the movement assembly 214 to move the robot cleaner 100 according to the determined movement speed.
  • the memory 216 stores various information, data, commands, programs, etc. necessary for the operation of the robot cleaner 100.
  • the memory 216 may store map information.
  • Memory 216 may include at least one of volatile memory or non-volatile memory, or a combination thereof.
  • the memory 216 is a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory (eg SD or XD memory, etc.), RAM (RAM, Random Access Memory) SRAM (Static Random Access Memory), ROM (Read-Only Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), magnetic memory, magnetic disk , an optical disk, and at least one type of storage medium.
  • the memory 216 may correspond to a web storage or cloud server that performs a storage function on the Internet.
  • the charger 110 is connected to a power source and supplies power to the robot cleaner 100 .
  • the charger 110 and the robot cleaner 100 communicate wirelessly, and are connected through a charging terminal (not shown) of the robot cleaner 100 and a charging terminal 234 of the charger 110 .
  • the charger 110 is disposed at a predetermined location in the cleaning area.
  • the charger 110 includes a power module 230 , a UWB communication module 236 , and an IR communication module 238 .
  • the power module 230 is connected to an external power source and supplies power to the robot cleaner 100 .
  • the power module 230 may include a power source 232 and a charging terminal 234 .
  • the power source 232 is connected to an external power source to supply power.
  • the charging terminal 234 is a terminal that outputs power supplied from the power supply 232 . When the charging terminal of the robot cleaner 100 is connected to the charging terminal 234 of the charger 110, the charger 110 supplies power to the robot cleaner 100.
  • the UWB communication module 236 generates and outputs a UWB signal.
  • the UWB communication module 236 includes a plurality of UWB antennas.
  • the UWB communication module 236 generates a plurality of UWB signals corresponding to each of a plurality of UWB antennas.
  • Each of the plurality of UWB antennas generates and outputs a UWB signal.
  • UWB signals output from a plurality of UWB antennas include time stamp information.
  • the IR communication module 238 generates and outputs an IR signal.
  • IR communication is a communication method using infrared signals in the wavelength range of 780 nm to 1 mm. IR communication is used for short-distance communication, and may correspond to, for example, an IrDA method.
  • the IR communication module 238 is a communication module using IR communication.
  • the IR communication module 238 may generate and output a plurality of types of IR signals.
  • the IR communication module 238 may include an infrared ray emitting diode (IRED), a phototransistor, an infrared light receiving module, an infrared transmitting circuit, an infrared receiving circuit, and the like.
  • IRED infrared ray emitting diode
  • phototransistor an infrared light receiving module
  • an infrared transmitting circuit an infrared receiving circuit, and the like.
  • the charger 110 outputs an IR signal from the IR communication module 238 to inform the robot cleaner 100 that the charger 110 is present at the corresponding location.
  • the robot cleaner 100 detects the IR signal and recognizes that the charger 110 is nearby.
  • the robot cleaner 100 may perform a docking operation in the area 120 around the charger 110 based on the IR signal.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a UWB communication module of a robot cleaner and a charger according to an embodiment of the present disclosure.
  • the robot cleaner 100 includes a UWB communication module 212
  • the charger 110 includes a UWB communication module 236 .
  • the charger 110 includes a plurality of sub-modules 320, 330, and 340.
  • charger 110 includes two sub-modules 320 and 330 .
  • the charger 110 includes three sub-modules 320, 330 and 340.
  • FIG. 3 an embodiment in which the UWB communication module 236 of the charger 110 includes three sub-modules 320 , 330 , and 340 is mainly described, but the embodiment of the present disclosure is not limited thereto.
  • the UWB communication module 212 of the robot cleaner 100 includes a fourth UWB antenna 310 .
  • the UWB communication module 212 may include a signal modulation circuit, a signal detection circuit, an analog-to-digital conversion circuit, a digital-to-analog conversion circuit, an amplifier circuit, and the like.
  • the fourth antenna 310 receives UWB signals from the first UWB antenna 322, the second UWB antenna 332, and the third UWB antenna 342 of the UWB communication module 236 of the charger 110.
  • the UWB communication module 236 of the charger 110 includes a first sub-module 320, a second sub-module 330, and a third sub-module 340.
  • the first sub-module 320 includes a first UWB antenna 322 .
  • the second sub-module 330 includes a second UWB antenna 332 .
  • the third sub-module 340 includes a third UWB antenna 342 .
  • Each of the first submodule 320, the second submodule 330, and the third submodule 340 includes a signal modulation circuit, a signal detection circuit, an analog-to-digital conversion circuit, a digital-to-analog conversion circuit, an amplifier circuit, and the like. can include
  • the first sub-module 320 of the charger 110 generates a first UWB signal and outputs it through the first UWB antenna 322 .
  • the second sub-module 330 of the charger 110 generates a second UWB signal and outputs it through the second UWB antenna 332 .
  • the third sub-module 340 of the charger 110 generates a third UWB signal and outputs it through the third UWB antenna 342 .
  • the first UWB signal, the second UWB signal, and the third UWB signal may have different identification information.
  • the robot cleaner 100 may detect each signal using identification information respectively included in the first UWB signal, the second UWB signal, and the third UWB signal.
  • the first UWB signal, the second UWB signal, and the third UWB signal include time stamp information.
  • Time stamp information is information about the time each signal was transmitted.
  • the first UWB antenna 322 , the second UWB antenna 332 , and the third UWB antenna 342 are disposed at the same height from the bottom of the charger 110 .
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for controlling a robot cleaner according to an embodiment of the present disclosure.
  • the robot cleaner control method according to an embodiment of the present disclosure may be performed by the robot cleaner 100 .
  • the robot cleaner control method may be performed by the charger 110 .
  • the robot cleaner 100 performs a robot cleaner control method is mainly described, but the embodiment of the present disclosure is not limited thereto.
  • the robot cleaner control method according to an embodiment of the present disclosure may be performed by various types of robot cleaners having a UWB communication function and connected to a charger having a plurality of UWB antennas. Therefore, the embodiment described for the robot cleaner control method is applicable to the robot cleaner 100, and the embodiment described for the robot cleaner 100 is applicable to the robot cleaner control method.
  • the robot cleaner 100 starts homing.
  • the robot cleaner 100 may start a homing operation when the cleaning operation is completed or when the remaining battery charge falls below a reference value.
  • the robot cleaner 100 may set a path of the cleaning operation based on map information during the cleaning operation.
  • the robot cleaner 100 may include a sensor (eg, an image sensor, a lidar sensor, an ultrasonic sensor, etc.) for recognizing an obstacle, and may set a cleaning operation path based on the recognized obstacle.
  • UWB communication is activated.
  • the processor 210 of the robot cleaner 100 supplies power to the UWB communication module 212 and outputs a driving signal.
  • step S404 the robot cleaner 100 detects a plurality of UWB signals output from the charger 110.
  • the robot cleaner 100 detects the first UWB signal and the second UWB signal output from the charger 110 .
  • the robot cleaner 100 detects the first UWB signal, the second UWB signal, and the third UWB signal output from the charger 110 .
  • the robot cleaner 100 identifies location information of the charger 110 and location information of the robot cleaner 100 based on the detected plurality of UWB signals.
  • the robot cleaner 100 may calculate the distance between the UWB antenna of the robot cleaner 100 and the UWB antenna of the charger 110 based on the plurality of UWB signals.
  • the robot cleaner 100 identifies an arrival time at which the first UWB signal arrives at the fourth UWB antenna 310 of the robot cleaner 100 .
  • the robot cleaner 100 calculates a Time of Flight (ToF) value based on the time stamp information and arrival time of the first UWB signal.
  • ToF Time of Flight
  • the robot cleaner 100 calculates a first distance between the fourth UWB antenna 310 and the first UWB antenna 322 based on the ToF value of the first UWB signal.
  • the robot cleaner 100 calculates a second distance between the fourth UWB antenna 310 and the second UWB antenna 332 based on the second UWB signal in a similar manner.
  • the robot cleaner 100 calculates a third distance between the fourth UWB antenna 310 and the third UWB antenna 342 based on the third UWB signal in a similar manner.
  • the robot cleaner 100 identifies location information of the robot cleaner 100 and location information of the charger 110 based on the first distance, the second distance, and the third distance. Referring to FIG. 5 , a process of identifying location information of the robot cleaner 100 and location information of the charger 110 will be described.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a process of identifying location information of a robot cleaner and location information of a charger according to an embodiment of the present disclosure.
  • the robot cleaner 100 calculates a first distance D1, a second distance D2, and a third distance D3 using a plurality of UWB signals.
  • the robot cleaner 100 has coordinates of the robot cleaner 100 in a coordinate system in which the positions of the first UWB antenna 322, the second UWB antenna 332, and the third UWB antenna 342 of the charger 110 are defined. yields
  • the robot cleaner 100 defines a first circle 512 having the coordinates of the first UWB antenna 322 as a center and having a first distance D1 as a radius.
  • the robot cleaner 100 defines a second circle 522 having the coordinates of the second UWB antenna 332 as a center and having a second distance D2 as a radius.
  • the robot cleaner 100 defines a third circle 532 having the coordinates of the third UWB antenna 342 as a center and the third distance D3 as a radius.
  • the robot cleaner 100 defines contact points 540 of the first circle 512 , the second circle 522 , and the third circle 532 as coordinates of the robot cleaner 100 .
  • step S408 the robot cleaner 100 controls the robot cleaner 100 to move to the charger 110 based on the location information of the charger 110 and the location information of the robot cleaner 100.
  • the robot cleaner 100 sets a direction for moving to the charger 110 based on the location information of the robot cleaner 100 and the location information of the charger 110 .
  • information on obstacles such as walls and furniture cannot be known only with location information. Accordingly, the robot cleaner 100 detects an obstacle using the detection value of the sensor and sets a movement path by avoiding the obstacle.
  • the processor 210 of the robot cleaner 100 controls the movement assembly 214 to move the robot cleaner 100 according to a movement path determined in the homing operation.
  • the robot cleaner 100 moves to the charger 110 by a homing operation.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating antenna arrangements of a robot cleaner and a charger according to an embodiment of the present disclosure.
  • the robot cleaner 100 includes one UWB antenna, and the charger 110 includes three UWB antennas.
  • the three UWB antennas of the charger 110 are arranged at the same height from the bottom of the charger 110 .
  • the lower surface of the charger 110 is a surface that touches the floor of a place where the charger 110 is installed (eg, a bedroom, a living room, etc.).
  • the plane formed by the three UWB antennas of the charger 110 is parallel or substantially parallel to the bottom of the charger 110 .
  • the charger 110 includes a first UWB antenna 322 , a second UWB antenna 332 , and a third UWB antenna 342 .
  • the first UWB antenna 322 is disposed at a first height H1 from the bottom of the charger 110 .
  • the second UWB antenna 332 is disposed at a second height H2 from the bottom of the charger 110 .
  • the third UWB antenna 342 is disposed at a third height H3 from the bottom of the charger 110 .
  • the first height H1, the second height H2, and the third height H3 are the same.
  • the first UWB antenna 322 and the second UWB antenna 332 are disposed on both sides of the front of the charger 110 .
  • the first UWB antenna 322 and the second UWB antenna 332 may be disposed inside the front of the charger 110 .
  • the front of the charger 110 is a surface on which the charging terminal 234 is disposed.
  • the first UWB antenna 322 and the second UWB antenna 332 are spaced apart from the central plane 640 of the front side of the charger 110 in the vertical direction by the same distance. That is, the first UWB antenna 322 and the second UWB antenna 332 are disposed symmetrically with respect to the longitudinal central plane 640 of the front side of the charger 110 .
  • the third UWB antenna 342 is disposed on the longitudinal center plane 640 .
  • the third UWB antenna 342 is arranged to form a triangle with the first UWB antenna 322 and the second UWB antenna 332 on the central plane 640 in the vertical direction. That is, the third UWB antenna 342 is not disposed on the first straight line connecting the first UWB antenna 322 and the second UWB antenna 332, but is disposed away from the first straight line.
  • the robot cleaner 100 includes a fourth UWB antenna 310 .
  • the fourth UWB antenna 310 is disposed in front of the robot cleaner 100.
  • the fourth UWB antenna 310 is disposed inside the front of the robot cleaner 100.
  • the fourth UWB antenna 310 may be disposed on the central surface 650 of the robot cleaner 100 in the vertical direction.
  • the fourth UWB antenna 310 is disposed at a fourth height H4 from the lower surface of the robot cleaner 100 .
  • the lower surface of the robot cleaner 100 is the surface on which the robot cleaner 100 touches the floor.
  • the fourth height H4 may be different from the first height H1, the second height H2, and the third height H3. According to an embodiment of the present disclosure, the fourth height H4 may be the same height as the first height H1 , the second height H2 , and the third height H3 . Depending on whether the fourth height H4 is equal to the first height H1 , the second height H2 , and the third height H3 , a calculation method of reliability information of UWB measurement may be changed. Reliability measurement of UWB measurement will be described in detail below.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating types of UWB parameters obtained from a UWB signal according to an embodiment of the present disclosure.
  • the robot cleaner 100 calculates a plurality of parameters based on the UWB signal received from the charger 110 .
  • the processor 210 of the robot cleaner 100 uses a plurality of UWB signals received by the UWB communication module 212 to calculate values of parameters of the Payload IE Content field of the Ranging Result Report Message defined in the UWB standard.
  • the processor 210 may execute instructions related to the UWB service to calculate parameters defined in the UWB standard.
  • the processor 210 calculates a ToF value for each of a plurality of UWB signals.
  • the processor 210 may calculate distance information corresponding to each UWB signal using the ToF value. For example, the processor 210 uses the ToF value of each UWB signal to determine the first distance corresponding to the first UWB signal, the second distance corresponding to the second UWB signal, and the third distance corresponding to the third UWB signal. 3 Calculate the distance.
  • the processor 210 calculates an angle of arrival (AoA) azimuth result value and an AoA elevation result value based on the first distance, the second distance, and the third distance. Referring to FIG. 8 , a process of calculating an AoA azimuth result value and an AoA elevation result value will be described.
  • AoA angle of arrival
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a process of calculating an AoA azimuth result value and an AoA elevation result value according to an embodiment of the present disclosure.
  • the robot cleaner 100 defines a coordinate system having one of a plurality of UWB antennas of the charger 110 as an origin.
  • the position of one of the first UWB antenna 322 and the second UWB antenna 332 disposed on the front of the charger 110 may be defined as the origin of the coordinate system.
  • an example of using a coordinate system having the location of the first UWB antenna 322 as an origin will be described.
  • the robot cleaner 100 sets the position of the first UWB antenna 322 as an origin.
  • the robot cleaner 100 defines an axis passing through the first UWB antenna 322 and the second UWB antenna 332 as an x-axis.
  • the robot cleaner 100 defines a plane formed by the first UWB antenna 322 , the second UWB antenna 332 , and the third UWB antenna 342 as an xy plane.
  • the position of the fourth UWB antenna 310 of the robot cleaner 100 is defined as one coordinate on the coordinate system.
  • the robot cleaner 100 defines a z axis perpendicular to the xy plane.
  • the AoA azimuth result value ⁇ is defined as an angle formed with the x-axis when the path 810 of the UWB signal of the fourth UWB antenna 310 is projected onto the xy plane, and is referred to as an azimuth angle.
  • the AoA elevation result value ⁇ is defined as an angle formed by the path 810 of the UWB signal of the fourth UWB antenna 310 with the z-axis, and is referred to as a polar angle.
  • the robot cleaner 100 calculates the first distance, the second distance, and the third distance, defines the first circle, the second circle, and the third circle, and in the coordinate system of FIG. 8 Coordinates of the fourth UWB antenna 310 may be calculated.
  • AoA azimuth FOM (Figure of Merit) is an AoA azimuth figure of merit, and represents the figure of merit of the expected accuracy of the AoA azimuth result value.
  • AoA azimuth FOM may be calculated based on the received Scrambled Timestamp Sequence (STS).
  • STS Scrambled Timestamp Sequence
  • AoA azimuth FOM value can be expressed as unsigned integer. A higher AoA azimuth FOM value indicates higher reliability, and when the AoA azimuth FOM value is zero, it indicates that the AoA azimuth FOM value is invalid.
  • the AoA elevation FOM is an AoA polar angle figure of merit, and represents a figure of merit of expected accuracy of the AoA elevation result.
  • AoA elevation FOM may be calculated based on the received Scrambled Timestamp Sequence (STS).
  • STS Scrambled Timestamp Sequence
  • the AoA elevation FOM value can be expressed as an unsigned integer. A higher AoA elevation FOM value indicates higher reliability, and if the AoA elevation FOM value is zero, it indicates that the AoA elevation FOM value is invalid.
  • the AoA capability of the measurement device including details of the antenna array configuration must be known.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating antenna arrangements of a robot cleaner and a charger according to an embodiment of the present disclosure.
  • the robot cleaner 100 includes one UWB antenna, and the charger 110 includes two UWB antennas.
  • Two UWB antennas of the charger 110 are arranged at the same height from the bottom of the charger 110 .
  • the lower surface of the charger 110 is a surface that touches the floor of a place where the charger 110 is installed (eg, a bedroom, a living room, etc.).
  • the plane formed by the two UWB antennas of the charger 110 is parallel or substantially parallel to the bottom of the charger 110 .
  • the charger 110 includes a first UWB antenna 322 and a second UWB antenna 332 .
  • the first UWB antenna 322 is disposed at a first height H1 from the bottom of the charger 110 .
  • the second UWB antenna 332 is disposed at a second height H2 from the bottom of the charger 110 .
  • the first height H1 and the second height H2 are the same.
  • the first UWB antenna 322 and the second UWB antenna 332 are disposed on both sides of the front of the charger 110 .
  • the first UWB antenna 322 and the second UWB antenna 332 may be disposed inside the front of the charger 110 .
  • the front of the charger 110 is a surface on which the charging terminal 234 is disposed.
  • the first UWB antenna 322 and the second UWB antenna 332 are spaced apart from the central plane 640 of the front side of the charger 110 in the vertical direction by the same distance. That is, the first UWB antenna 322 and the second UWB antenna 332 are disposed symmetrically with respect to the longitudinal central plane 640 of the front side of the charger 110 .
  • the robot cleaner 100 includes a fourth UWB antenna 310 .
  • the fourth UWB antenna 310 is disposed in front of the robot cleaner 100.
  • the fourth UWB antenna 310 is disposed inside the front of the robot cleaner 100.
  • the fourth UWB antenna 310 may be disposed on the central surface 650 of the robot cleaner 100 in the vertical direction.
  • the fourth UWB antenna 310 is disposed at a fourth height H4 from the lower surface of the robot cleaner 100 .
  • the lower surface of the robot cleaner 100 is the surface on which the robot cleaner 100 touches the floor.
  • the fourth height H4 may be different from the first height H1 and the second height H2. According to one embodiment of the present disclosure, the fourth height H4 may be the same height as the first height H1 and the second height H2. Depending on whether the fourth height H4 is equal to the first height H1 and the second height H2, a calculation method of reliability information of UWB measurement may be changed. Reliability measurement of UWB measurement will be described in detail below.
  • FIG. 10 is a block diagram showing the structure of a robot cleaner according to an embodiment of the present disclosure.
  • the robot cleaner 100 includes a processor 210, a UWB communication module 212, a moving assembly 214, a memory 216, and an IR communication module 1010.
  • the processor 210, UWB communication module 212, mobile assembly 214, and memory 216 of FIG. 10 are similar to those described in FIG. Therefore, in FIG. 10 , the configuration of the robot cleaner 100 will be described with a focus on the difference from the embodiment of FIG. 2 and the IR communication module 1010 .
  • the IR communication module 1010 generates and outputs an IR signal.
  • the IR communication module 1010 is a communication module using IR communication.
  • the IR communication module 1010 detects the IR signal output from the IR communication module 238 of the charger 110 .
  • the IR communication module 1010 includes an IR sensor and detects an IR signal output from the IR communication module 238 of the charger 110 using the IR sensor.
  • the IR sensor of the IR communication module 1010 may include a phototransistor, an infrared light receiving module, an infrared receiving circuit, and the like. Additionally, the IR communication module 1010 may include an IRED, an infrared light receiving module, or an infrared receiving circuit.
  • the processor 210 identifies location information of the robot cleaner 100 based on the IR signal detected by the IR communication module 1010 .
  • the processor 210 may identify two candidate positions of the robot cleaner 100 based on two UWB signals output from the first UWB antenna 322 and the second UWB antenna 332 of the charger 110. .
  • the processor 210 can only identify two candidate locations based on the two UWB signals, and cannot know where the robot cleaner 100 is located among the two candidate locations.
  • FIGS. 11 and 12 are diagram illustrating a process of identifying a location of a robot cleaner when two UWB antennas are disposed in a charger according to an embodiment of the present disclosure.
  • 12 is a diagram illustrating a process of identifying a location of a robot cleaner when two UWB antennas are disposed in a charger according to an embodiment of the present disclosure. Referring to FIGS. 11 and 12 , a process for the robot cleaner 100 to identify the location of the robot cleaner will be described.
  • step S1101 the robot cleaner 100 transmits the first UWB signal output from the first UWB antenna 322 of the charger 110 and the second UWB signal output from the second UWB antenna 332 of the charger 110. Perform a first UWB measurement.
  • the robot cleaner 100 acquires a parameter value indicating whether the UWB measurement is LoS or not.
  • the UWB service performs Two Way ranging measurement and generates and outputs an NLos value.
  • the processor 210 may determine whether the first UWB signal and the second UWB signal are LoS based on the NLoS value.
  • step S1102 the robot cleaner 100 determines a first candidate position 1210 and a second candidate position 1220 of the robot cleaner 100 based on the first UWB signal and the second UWB signal of the first UWB measurement. Decide.
  • the position of the robot cleaner 100 is identified as one of two candidate positions.
  • the robot cleaner 100 can determine that the robot cleaner 100 is located in one of the first candidate position 1210 and the second candidate position 1220 using two UWB signals.
  • the first candidate position 1210 and the second candidate position 1220 are centered on a straight line 1230 connecting the first UWB antenna 322 of the charger 110 and the second UWB antenna 332 of the charger 110. are symmetrical to each other
  • step S1104 the robot cleaner 100 moves toward the charger 110 based on one of the first candidate position and the second candidate position.
  • the robot cleaner 100 may determine the direction of the charger 110 based on one of the first candidate position 1210 and the second candidate position 1220 .
  • the robot cleaner 100 determines the first candidate location 1210 and the second candidate location 1220 based on the first UWB measurement, and the charger 110 based on the second candidate location 1220. move in the direction
  • the distance that the robot cleaner 100 moves may be a predetermined distance. According to one embodiment, the robot cleaner 100 may move by a predetermined distance of about tens of centimeters in step S1104.
  • step S1106 the robot cleaner 100 moves in the direction of the charger 110 (1240), and then performs second UWB measurement to measure the first UWB signal and the second UWB signal.
  • the robot cleaner 100 acquires a parameter value indicating whether the UWB measurement is LoS or not.
  • the processor 210 may determine whether the first UWB signal and the second UWB signal are LoS based on the NLoS value of the second UWB measurement.
  • the robot cleaner 100 identifies one of the first candidate location and the second candidate location as the location of the robot cleaner 100.
  • the charger 110 of the robot cleaner 100 is generally disposed facing a wall. Accordingly, the robot cleaner 100 may identify one of the first candidate position 1210 and the second candidate position 1220 as the position of the robot cleaner 100, assuming that the rear surface of the charger 110 is in contact with the wall. can A process of identifying one of the first candidate location 1210 and the second candidate location 1220 as the location of the robot cleaner 100 will be described with reference to FIGS. 13 and 14 .
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration for determining LoS using an IR signal according to an embodiment of the present disclosure.
  • the charger 110 is positioned adjacent to a given wall 1320 .
  • the wall 1320 may correspond to various shapes such as concrete walls, furniture walls, and partitions.
  • the charger 110 includes an IR communication module 238 and outputs an IR signal.
  • the IR communication module 238 outputs an IR signal from the front side where the charging terminal 234 of the charger 110 is disposed.
  • the IR signal has an IR signal reaching range 1310 having a predetermined radius Rir.
  • the robot cleaner 100 may detect an IR signal within the IR signal reach 1310 and may not detect an IR signal outside the IR signal reach 1310 .
  • the IR signal rarely pass through obstacles. Accordingly, the IR signal is detected by the robot cleaner 100 only within the LoS of the charger 110. The robot cleaner 100 cannot detect the IR signal when it is outside the LoS of the charger 110. Accordingly, the robot cleaner 100 may determine whether the charger 110 is within LoS by detecting the IR signal.
  • the robot cleaner 100 If the robot cleaner 100 is located at the first candidate position 1210, the robot cleaner 100 is within the LoS of the charger 110, so it can detect the IR signal. If the robot cleaner 100 is located at the second candidate position 1210, a wall 1320 exists between the robot cleaner 100 and the charger 110. Accordingly, the IR signal output from the charger 110 is blocked by the wall 1320. The robot cleaner 100 cannot detect the IR signal and determines that it is outside the LoS of the charger 110.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a process of identifying a location of a robot cleaner based on an IR signal and a UWB signal according to an embodiment of the present disclosure.
  • the robot cleaner 100 assigns one of a first candidate position and a second candidate position to the robot cleaner 100 based on a detection result of an IR signal and whether two UWB signals are LoS. can be identified by its location.
  • the robot cleaner 100 determines whether the IR signal of the charger 110 is detected (1410). In addition, the robot cleaner 100 acquires the LoS value of the UWB signal in the first UWB measurement, and acquires the LoS value of the UWB signal in the second UWB measurement. The robot cleaner 100 determines whether the LoS of the first UWB measurement is 1420 based on the LoS value of the first UWB measurement. The robot cleaner 100 determines whether the LoS of the second UWB measurement is 1430 based on the LoS value of the second UWB measurement.
  • the robot cleaner 100 identifies the location of the robot cleaner 100 based on whether an IR signal has been detected (1410), whether the first UWB measurement has LoS (1420), and whether the second UWB measurement has LoS (1430). .
  • the robot cleaner 100 sets the position within the LoS of the charger 110 as the first candidate position 1210 and sets the position outside the LoS of the charger 110 as the second candidate position 1220 .
  • the robot cleaner 100 When the IR signal of the charger 110 is detected (1412) and it is determined to be within the LoS in at least one of the first UWB measurement and the second UWB measurement, it is determined that the robot cleaner 100 is in the first candidate position 1210. . In this case, since the LoS determination result based on the IR signal and the LoS determination result based on the UWB signal match, it is determined that the robot cleaner 100 is at the first candidate position 1210, which is a position within the LoS.
  • the robot cleaner 100 When the IR signal of the charger 110 is not detected (1414) and it is determined that the robot cleaner 100 is outside the LoS in at least one of the first UWB measurement and the second UWB measurement, it is determined that the robot cleaner 100 is in the second candidate position 1220 do. In this case, since the LoS determination result based on the IR signal matches the LoS determination result based on the UWB signal, it is determined that the robot cleaner 100 is at the second candidate position 1220 that is outside the LoS position.
  • 15 is a diagram illustrating processing when location determination is suspended according to an embodiment of the present disclosure.
  • step S1502 the robot cleaner 100 determines to defer the process of determining the final position from the first candidate position and the second candidate position. Suspension of judgment corresponds to the case of suspension of judgment in FIG. 14 .
  • the robot cleaner 100 determines whether measurement values of the first UWB measurement and the second UWB measurement are consecutive.
  • the robot cleaner 100 may determine whether the measured values of the first UWB measurement and the second UWB measurement instantaneously jump, and determine whether the measured values are continuous.
  • the robot cleaner 100 may determine whether the UWB measurement value instantaneously jumps by detecting a UWB measurement value in the form of a pulse, a UWB measurement value having a slope greater than or equal to a predetermined value, and the like. Even if only one of the first UWB measurement and the second UWB measurement is not continuous, the robot cleaner 100 may determine that the UWB measurement value is not continuous.
  • the robot cleaner 100 determines the final location based on the UWB signal in step S1506. That is, when it is determined that the robot cleaner 100 is within the LoS in at least one of the first UWB measurement and the second UWB measurement, the robot cleaner 100 determines the first candidate location 1210 as the final location, and the first UWB measurement and the second UWB measurement If it is determined that all are outside the LoS, the second candidate position 1220 is determined as the final position.
  • the robot cleaner 100 determines the final location based on the IR signal in step S1508. That is, the robot cleaner 100 determines the first candidate position 1210 as the final position when the IR signal is detected, and determines the second candidate position 1220 as the final position when the IR signal is not detected.
  • the robot cleaner 100 determines the reliability of the UWB signal in the case of pending judgment.
  • the operation of the robot cleaner 100 determining the reliability of the UWB signal may be performed instead of step S1504 of FIG. 15 .
  • the robot cleaner 100 determines the final location based on the UWB signal in step S1506.
  • the robot cleaner 100 determines the final position based on the IR signal in step S1508.
  • the robot cleaner 100 slows down the moving speed of the robot cleaner 100 and reduces the UWB measurement interval to perform more compact measurements.
  • the robot cleaner 100 may reduce the UWB measurement interval and perform the first UWB measurement and the second UWB measurement again.
  • the robot cleaner 100 may re-determine the final position based on the table of FIG. 14 based on the UWB re-measurement result after deferring the determination in step S1502. If it is determined to hold judgment again based on the UWB remeasurement result, the robot cleaner 100 may perform operations after step S1504.
  • 16 is a diagram illustrating a configuration in which a robot cleaner communicates with a reference UWB device according to an embodiment of the present disclosure.
  • 17 is a diagram illustrating a process of determining a final location using a reference UWB device when location determination is suspended according to an embodiment of the present disclosure.
  • the robot cleaner 100 may determine the final position using the reference UWB signal output from the reference UWB device 1610 .
  • the reference UWB device 1610 is a device that performs UWB communication.
  • the reference UWB device 1610 includes a UWB communication module 1612 .
  • the reference UWB device 1610 receives and outputs UWB signals.
  • the reference UWB device 1610 is a UWB device 1610 capable of AoA measurement.
  • the reference UWB device 1610 performs AoA measurement using a plurality of UWB signals received from the charger 110 .
  • the reference UWB device 1610 outputs the FOM value together with the AoA result report.
  • the reference UWB device 1610 may be implemented in the form of, for example, an AI speaker, TV, refrigerator, smart phone, tablet PC, air purifier, air conditioner, smart tag, or smart key for a vehicle.
  • step S1702 the robot cleaner 100 determines to defer the process of determining the final position from the first candidate position and the second candidate position. Suspension of judgment corresponds to the case of suspension of judgment in FIG. 14 .
  • the robot cleaner 100 transmits a UWB signal measurement request to the reference UWB device 1610.
  • the UWB signal measurement request is a signal requesting AoA measurement to the reference UWB device 1610 .
  • the AoA measurement is to measure the AoA azimuth result, the AoA elevation result, the AoA azimuth FOM, and the AoA elevation FOM shown in FIG. 7 based on the UWB signal.
  • the reference UWB device 1610 may perform AoA measurement based on the UWB signal output from the robot cleaner 100 or the UWB signal output from the charger 110 .
  • the reference UWB device 1610 measures the UWB signal in response to the UWB signal measurement request.
  • the reference UWB device 1610 detects the UWB signal output from the charger 110 or the robot cleaner 100 based on the UWB signal measurement request. Also, the reference UWB device 1610 performs AoA measurement using the detected UWB signal. According to an embodiment, the reference UWB device 1610 detects the first UWB signal and the second UWB signal output from the charger 110 and performs AoA measurement using the first UWB signal and the second UWB signal. . According to an embodiment, the reference UWB device 1610 detects the UWB signal output from the robot cleaner 100 and performs AoA measurement using the detected UWB signal.
  • the reference UWB device 1610 transmits the UWB signal measurement result to the robot cleaner 100.
  • the reference UWB device 1610 performs AoA measurement and transmits the AoA measurement result to the robot cleaner 100 as a UWB signal measurement result.
  • the AoA measurement result includes at least one of an AoA azimuth FOM value or an AoA elevation FOM value.
  • step S1710 it is determined whether the reliability of the UWB signal is less than a reference value.
  • the robot cleaner 100 compares the AoA azimuth FOM value and the AoA elevation FOM value with a reference value.
  • the robot cleaner 100 may compare the AoA azimuth FOM value with a first reference value T1 and the AoA elevation FOM value with a second reference value T2.
  • T2 may be greater than T1. If the AoA azimuth FOM value is greater than T1 and the AoA elevation FOM value is greater than T2, the robot cleaner 100 determines that the reliability of the UWB signal is greater than or equal to the reference value. If the AoA azimuth FOM value is less than T1 or the AoA elevation FOM value is less than T2, the robot cleaner 100 determines that the reliability of the UWB signal is less than the reference value.
  • step S1712 if it is determined that the reliability of the UWB signal is less than the reference value, the robot cleaner 100 may determine the final location based on the IR signal. That is, the robot cleaner 100 determines the first candidate position 1210 as the final position when the IR signal is detected, and determines the second candidate position 1220 as the final position when the IR signal is not detected.
  • step S1714 the robot cleaner 100 determines the final position based on the UWB signal when it is determined that the reliability of the UWB signal is greater than or equal to the reference value. That is, when it is determined that the robot cleaner 100 is within the LoS in at least one of the first UWB measurement and the second UWB measurement, the robot cleaner 100 determines the first candidate location 1210 as the final location, and the first UWB measurement and the second UWB measurement If it is determined that all are outside the LoS, the second candidate position 1220 is determined as the final position.
  • 18 is a flowchart illustrating a docking operation according to an embodiment of the present disclosure.
  • 19 is a diagram illustrating a plurality of IR signals output from a charger according to an embodiment of the present disclosure.
  • the robot cleaner 100 performs a docking operation after completing a homing operation to move around the charger 110 .
  • the robot cleaner 100 performs a docking operation to bring the charging terminal of the robot cleaner 100 into contact with the charging terminal of the charger 110 .
  • the robot cleaner 100 receives power from the charger 110 and performs charging.
  • the robot cleaner 100 receives the first UWB signal 610 and the second UWB signal 620 from the charger 110 while performing a docking operation. If the charger 110 has three UWB antennas, the robot cleaner 100 receives a first UWB signal 610, a second UWB signal 620, and a third UWB signal 630 during a docking operation. can do. In addition, the robot cleaner 100 receives IR signals 1910, 1920, 1930, and 1940 output from the charger 110 while performing a docking operation. The robot cleaner 100 receives the UWB signals 610 and 620 of the charger 110 and the IR signals 1910, 1920, 1930 and 1940 of the charger 110 at the current location 1950 to determine the current location. and determine the direction of movement.
  • Charger 110 outputs wide IR signal 1910, right IR signal 1920, left IR signal 1940, and center aligned IR signal 1930.
  • Right IR signal 1920, left IR signal 1940, and center aligned IR signal 1930 are narrower signals than wide IR signal 1910.
  • the right IR signal 1920 is output from the charger 110 in the right direction.
  • the left IR signal 1940 is output from the charger 110 in the left direction.
  • the center-aligned IR signal 1930 is output from the center of the charger 110 in the front direction.
  • the right IR signal 1920 and the left IR signal 1940 may be detected by IR signal receivers disposed on the left and right sides of the robot cleaner 100 .
  • the center aligned IR signal 1930 may be detected by an IR signal receiver disposed on the front or rear side of the robot cleaner 100.
  • the center alignment IR signal 1930 is used to finely align the robot cleaner 100 in left and right directions.
  • the wide IR signal 1910, the right IR signal 1920, the left IR signal 1940, and the center aligned IR signal 1930 may have different signal patterns.
  • the robot cleaner 100 recognizes different signal patterns of the wide IR signal 1910, the right IR signal 1920, the left IR signal 1940, and the center aligned IR signal 1930 to identify each IR signal. can
  • the robot cleaner 100 detects an IR signal using an IR sensor included in the IR communication module 1010 . Also, the robot cleaner 100 recognizes a signal pattern of the detected IR signal. Based on the recognized signal pattern, the robot cleaner 100 determines whether the detected IR signal is a wide IR signal 1910, a right IR signal 1920, a left IR signal 1940, or a center aligned IR signal 1930. identify whether it corresponds to a signal.
  • step S1802 the robot cleaner 100 performs a homing operation.
  • Step S1802 corresponds to step S408 in FIG. 4 .
  • the robot cleaner 100 determines whether the wide IR signal 1910 output from the charger 110 is detected in step S1803.
  • the charger 110 outputs a wide IR signal 1910 reaching a predetermined range.
  • the robot cleaner 100 may detect the wide IR signal 1910 when located within a predetermined range within which the wide IR signal 1910 reaches.
  • the robot cleaner 100 continues the homing operation.
  • step S1804 the robot cleaner 100 starts a docking operation.
  • the robot cleaner 100 may lower the moving speed and reduce the UWB signal measurement interval compared to the homing operation.
  • 20 is a diagram illustrating a process of determining a movement direction based on a UWB measurement result and an IR signal measurement result according to an embodiment of the present disclosure.
  • 21 is a diagram showing how the robot cleaner 100 performs a docking operation according to an embodiment of the present disclosure.
  • step S1806 the robot cleaner 100 compares the UWB measurement result 2010 and the IR signal measurement result.
  • step S1808 the robot cleaner 100 determines whether the predicted directions according to the two measurement results coincide, based on the result of comparing the UWB measurement result and the IR signal measurement result. Operations of steps S1806 and S1808 will be described with reference to FIGS. 20 and 21 .
  • the robot cleaner 100 may determine a moving direction of the robot cleaner based on a combination of a UWB measurement result 2010 and an IR signal measurement result 2020 .
  • the UWB measurement result 2010 uses a first distance D1 measured based on the first UWB signal 610 and a second distance D2 measured based on the second UWB signal 620 .
  • the first UWB signal 610 is output from the right UWB antenna of the charger 110
  • the second UWB signal 620 is output from the left UWB antenna of the charger 110.
  • the first distance D1 represents the distance from the right UWB antenna of the charger 110 to the UWB antenna of the robot cleaner 100 .
  • the second distance D2 represents the distance from the left UWB antenna of the charger 110 to the UWB antenna of the robot cleaner 100 .
  • the robot cleaner 100 determines a first predicted direction of the robot cleaner 100 based on the UWB measurement result 2010 .
  • the UWB measurement result 2010 is based on the UWB signals 610 and 620 output from the charger 110, when looking at the robot cleaner 100 from the charger 110, whether the robot cleaner 100 is on the right side or on the left side. indicates whether there is
  • the UWB measurement result 2010 may be obtained by comparing values of D1-D2 with a reference value T1.
  • the robot cleaner 100 determines that the robot cleaner 100 is on the right side when viewed from the charger 110. That is, when the value of D1-D2 is less than -T1 (2012), the first predicted direction is defined as right. For example, position 2126 in FIG. 21 may correspond to a case where the robot cleaner 100 is on the right side.
  • the robot cleaner 100 determines that the robot cleaner 100 is in front of the charger 110. That is, when the value of D1-D2 is greater than -T1 and less than T1 (2014), the first expected direction is defined as the front. For example, position 2124 in FIG. 21 may correspond to a case where the robot cleaner 100 is in front.
  • the robot cleaner 100 determines that the robot cleaner 100 is on the left side of the charger 110. That is, when the value of D1-D2 is greater than T1 (2016), the first expected direction is defined as the left. For example, positions 2120, 2122, and 2128 in FIG. 21 may correspond to a case where the robot cleaner 100 is on the left side.
  • the robot cleaner 100 determines the second predicted direction based on the IR signal measurement result 2020 based on whether the right IR signal 1920 and the left IR signal 1940 are detected. The robot cleaner 100 does not determine the second predicted direction when neither the right IR signal 1920 nor the left IR signal 1940 is detected. When one of the right IR signal 1920 and the left IR signal 1940 is detected, the robot cleaner 100 determines the second predicted direction based on the detected IR signal.
  • the robot cleaner 100 compares the first expected direction and the second expected direction. When the second expected direction is not determined because neither the right IR signal 1920 nor the left IR signal 1940 is detected, the robot cleaner 100 may determine that the first expected direction coincides with the second expected direction. .
  • the robot cleaner 100 determines the first expected direction and the second expected direction, but the robot cleaner 100 may not define the first expected direction and the second expected direction as separate output values. do. That is, as shown in FIG. 20, the robot cleaner 100 may control the movement direction based on a combination of D1, D2, right IR signal detection (2022), and left IR signal detection (2024), The first expected direction and the second expected direction may not be separately calculated.
  • the present disclosure includes both an embodiment in which the first expected direction and the second expected direction are separately calculated and an embodiment in which the first expected direction and the second expected direction are not separately calculated.
  • the robot cleaner 100 determines the moving direction of the robot cleaner 100 based on the expected direction in step S1810.
  • the expected direction is a direction corresponding to the first expected direction and the second expected direction.
  • the robot cleaner 100 defines the first expected direction as the right direction.
  • the IR signal measurement result 2020 detects the right IR signal 1920 and does not detect the left IR signal 1940
  • the robot cleaner 100 makes a second prediction based on the IR signal measurement result 2020.
  • the direction is judged as the right direction.
  • the robot cleaner 100 determines that it is on the right side when viewed from the charger 110 . Accordingly, the robot cleaner 100 moves to the right.
  • the robot cleaner 100 determines the first prediction The moving direction of the robot cleaner 100 is determined according to the direction. Therefore, the robot cleaner 100 determines that it is on the right side when viewed from the charger 110 and moves to the right side.
  • the robot cleaner 100 defines the first expected direction as the front direction. Also, the robot cleaner 100 cannot determine the second predicted direction when the IR signal measurement result 2020 fails to detect both the right IR signal 1920 and the left IR signal 1940. Therefore, the robot cleaner 100 determines the movement direction based on the first predicted direction. The robot cleaner 100 determines that it is in the front direction when viewed from the charger 110 and moves to the front.
  • the robot cleaner 100 includes whether or not the center aligned IR signal 1930 is detected in the IR signal measurement result 2020.
  • the robot cleaner 100 may define the second predicted direction as the front direction. Accordingly, when the UWB measurement result 2010 r corresponds to 2014, the robot cleaner 100 fails to detect both the right IR signal 1920 and the left IR signal 1940, and detects the center aligned IR signal 1930. , It is determined that the first expected direction and the second expected direction coincide. In this case, the robot cleaner 100 determines that it is in the front direction when viewed from the charger 110 and moves to the front.
  • the robot cleaner 100 defines the first predicted direction as the left direction.
  • the IR signal measurement result 2020 does not detect the right IR signal 1920 and detects the left IR signal 1940
  • the robot cleaner 100 makes a second prediction based on the IR signal measurement result 2020.
  • the direction is judged as the left direction.
  • the robot cleaner 100 determines that it is on the left side when viewed from the charger 110 . Accordingly, the robot cleaner 100 moves to the left.
  • the robot cleaner 100 determines the first prediction The moving direction of the robot cleaner 100 is determined according to the direction. Therefore, the robot cleaner 100 determines that it is on the left when viewed from the charger 110 and moves to the left.
  • the robot cleaner 100 determines the moving direction based on the reliability of the UWB signal in step S1812.
  • the robot cleaner 100 defines the first expected direction as the right direction.
  • the IR signal measurement result 2020 does not detect the right IR signal 1920 and detects the left IR signal 1940
  • the robot cleaner 100 makes a second prediction based on the IR signal measurement result 2020. The direction is judged as the left direction. In this way, when the first expected direction and the second expected direction are different, the UWB measurement result 2010 and the IR signal measurement result 2020 contradict each other. Therefore, the robot cleaner 100 suspends the determination of the moving direction.
  • the robot cleaner 100 defines the first expected direction as the front direction.
  • the second expected direction is defined as the left direction.
  • the robot cleaner 100 detects the right IR signal 1920 and fails to detect the left IR signal 1940 from the IR signal measurement result 2020, the second expected direction is defined as the right direction. In this way, when the first expected direction and the second expected direction are different, the UWB measurement result 2010 and the IR signal measurement result 2020 contradict each other. Therefore, the robot cleaner 100 suspends the determination of the moving direction.
  • the robot cleaner 100 defines the first predicted direction as the left direction.
  • the IR signal measurement result 2020 detects the right IR signal 1920 and does not detect the left IR signal 1940
  • the robot cleaner 100 makes a second prediction based on the IR signal measurement result 2020.
  • the direction is judged as the right direction. In this way, when the first expected direction and the second expected direction are different, the UWB measurement result 2010 and the IR signal measurement result 2020 contradict each other. Therefore, the robot cleaner 100 suspends the determination of the moving direction.
  • the robot cleaner 100 determines the moving direction based on the reliability of the UWB signal. Similar to the operation described above with reference to FIG. 17 , the robot cleaner 100 determines the moving direction based on the IR signal when the reliability of the UWB signal is less than the reference value even in the docking operation, and the UWB signal when the reliability of the UWB signal is greater than or equal to the reference value. Based on the direction of movement can be determined.
  • the robot cleaner 100 determines the reliability of the UWB signal received from the charger 110 when the determination of the moving direction is withheld. As described above, reliability may be determined based on the AoA azimuth FOM value and the AoA elevation FOM value calculated according to the AoA measurement.
  • the robot cleaner 100 may determine the moving direction of the robot cleaner 100 based on the second predicted direction determined according to the IR signal measurement result 2020. That is, when the reliability of the UWB signal is less than the reference value, the robot cleaner 100 moves to the right when the right IR signal 1620 is detected, and moves to the left when the left IR signal 1640 is detected. Also, the robot cleaner 100 moves in the front direction when neither the right IR signal 1620 nor the left IR signal 1640 is detected.
  • the robot cleaner 100 may determine the moving direction of the robot cleaner 100 based on the first expected direction determined based on the UWB measurement result 2010 .
  • the charger 110 outputs an anti-collision IR signal 2110.
  • the anti-collision IR signal 2110 has a shorter signal coverage than the wide IR signal 1910, the right IR signal 1920, the left IR signal 1940, and the center aligned IR signal 1930.
  • the robot cleaner 100 detects the collision avoidance IR signal 2110, it reduces its movement speed. Also, when the robot cleaner 100 detects the anti-collision IR signal 2110, it reduces the UWB signal detection interval and the IR signal detection interval.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating criteria for determining reliability of a UWB signal according to an embodiment of the present disclosure.
  • the robot cleaner 100 may determine the reliability of the UWB signal based on the AoA measurement result of the UWB signal. As described above with reference to FIG. 15 , when the robot cleaner 100 performs the homing operation, when the result of determining whether the charger IR signal is detected 1410 and the result of measuring the UWB signal contradict each other and fall under judgment hold, UWB It can operate based on the reliability of the signal. Also, as described above with reference to FIG. 18 , when performing a docking operation, the robot cleaner 100 may operate based on the reliability of the UWB signal. When the robot cleaner 100 performs the docking operation in step S1812, when the UWB measurement result and the IR signal measurement result contradict each other, the robot cleaner 100 may determine the movement direction based on the reliability of the UWB signal.
  • the reliability of the UWB signal may be determined based on the antenna configuration of the charger 110 and the robot cleaner 100 .
  • the reliability determination condition of FIG. 22 may be applied both to the case where the charger 110 includes two UWB antennas and to the case where the charger 110 includes three UWB antennas.
  • the reliability of the UWB signal can be determined using three conditions.
  • the three conditions include condition 1, condition 2, and condition 3.
  • Condition 1 is a condition where the AoA azimuth FOM value is less than the T1 value.
  • Condition 2 is a condition in which the AoA elevation FOM value is less than the T2 value.
  • Condition 3 is a condition in which the AoA elevation result value is greater than 90+ ⁇ or less than 90- ⁇ .
  • T1 and T2 are predetermined reference values. ⁇ may correspond to the polar angle reference value.
  • T2 is a value greater than T1.
  • the robot cleaner 100 determines that the reliability is greater than or equal to the reference value. If the AoA measurement result of the UWB signal does not satisfy at least one of condition 1, condition 2, and condition 3, the robot cleaner 100 determines that the reliability is less than the reference value.
  • the reliability of the UWB signal may be determined using two conditions.
  • the two conditions include condition 1 and condition 2.
  • Condition 1 is a condition where the AoA azimuth FOM value is less than the T1 value.
  • Condition 2 is a condition in which the AoA elevation FOM value is less than the T2 value.
  • T1 and T2 are predetermined reference values.
  • T2 is a value greater than T1.
  • the robot cleaner 100 determines that the reliability is greater than or equal to the reference value. If the AoA measurement result of the UWB signal does not satisfy at least one of condition 1 and condition 2, the robot cleaner 100 determines that the reliability is less than the reference value.
  • FIG. 23 is a flowchart illustrating a process of controlling a robot cleaner based on reliability of a UWB signal according to an embodiment of the present disclosure.
  • the robot cleaner 100 may adjust the UWB communication interval and moving speed of the robot cleaner 100 based on the reliability of the UWB signal output from the charger 110 .
  • the robot cleaner 100 obtains reliability information of the UWB signal output from the charger 110.
  • Reliability information of the UWB signal may correspond to the FOM value of the AoA measurement as described above with reference to FIG. 7 .
  • Reliability information may include an AoA azimuth FOM value and an AoA elevation FOM value.
  • step S2604 the robot cleaner 100 determines whether the reliability of the UWB signal is greater than or equal to a reference value. Whether the reliability of the UWB signal is greater than or equal to the reference value may be determined as described above with reference to FIG. 22 .
  • step S2606 the robot cleaner 100 determines whether the moving speed of the robot cleaner 100 is less than the reference value S1. If the moving speed of the robot cleaner 100 is less than the reference value S1, the robot cleaner 100 increases the moving speed of the robot cleaner 100 to S1 or higher in step S2608.
  • the processor 210 of the robot cleaner 100 may control the movement assembly 214 to adjust the movement speed of the robot cleaner 100 . Also, if the reliability of the UWB signal is greater than or equal to the reference value, the robot cleaner 100 determines whether the UWB communication interval is less than T3 in step S2610.
  • step S2606 and S2610 are not limited to the example shown in FIG. 23 . It is also possible to perform step S2610 first and then perform S2606. Also, steps S2606 and S2608 for controlling the speed of the robot cleaner 100 and steps S2610 and S2612 for controlling the UWB communication interval of the robot cleaner 100 may be performed in parallel.
  • the robot cleaner 100 reduces the UWB communication interval to T3 or less in step S2614. Also, if the reliability of the UWB signal is less than the reference value, the robot cleaner 100 reduces the moving speed to S1 or less in step S2616.
  • the order of steps S2614 and S2616 is not limited to the example shown in FIG. 23 . It is also possible to perform step S2616 first and then perform S2614. In addition, it is also possible to perform steps S2614 and S2616 of the robot cleaner 100 in parallel.
  • 24 is a block diagram showing the structure of a robot cleaner according to an embodiment of the present disclosure.
  • the robot cleaner 100 includes a processor 210, a UWB communication module 212, a moving assembly 214, a memory 216, and a LIDAR sensor 2710.
  • the robot cleaner 100 includes a processor 210, a UWB communication module 212, a moving assembly 214, a memory 216, an IR communication module 1010, and a lidar sensor 2710. can do.
  • the processor 210, UWB communication module 212, mobile assembly 214, and memory 216 of FIG. 24 are similar to those described in FIG. Therefore, in FIG. 24 , the configuration of the robot cleaner 100 will be described focusing on differences from the embodiment of FIG. 2 and the lidar sensor 2710 .
  • the lidar sensor 2710 is a sensor using a light detection and ranging (LiDAR) sensing method.
  • the lidar sensor 2710 outputs laser and detects the laser reflected from an obstacle in front.
  • the lidar sensor 2710 outputs light in a specific pattern and extracts information based on reflected light from an obstacle.
  • the lidar sensor 2710 may extract parameter values such as pulse power, round trip time, phase shift, and pulse width.
  • the processor 210 uses a detection value of the lidar sensor 2710 to detect an obstacle in front.
  • the processor 210 may use a detection value of the lidar sensor 2710 to detect obstacles such as walls, furniture, entrances, and floors.
  • the processor 210 may use a detection value of the lidar sensor 2710 to identify the type of obstacle and determine a movement path according to the type of obstacle.
  • 25 is a flowchart illustrating a process of determining a movement path by a robot cleaner according to an embodiment of the present disclosure.
  • the process shown in FIG. 25 may correspond to step S408 of FIG. 4 .
  • the robot cleaner 100 identifies the moving direction of the robot cleaner 100 by using the location information of the charger 110 and the location information of the robot cleaner 100.
  • the moving direction of the robot cleaner 100 may be set to move in the direction where the charger 110 is located.
  • the robot cleaner 100 identifies a front object by using the detection value of the lidar sensor 2710.
  • the robot cleaner 100 may detect obstacles such as walls, furniture, entrances, and floors using detection values of the lidar sensor 2710 .
  • the robot cleaner 100 moves to avoid walls, furniture, obstacles, and the like.
  • the robot cleaner 100 recognizes the structure of the cleaning area by recognizing walls and furniture. Information about walls and furniture may be stored in map information.
  • the robot cleaner 100 may generate and store map information using a detection value of the lidar sensor 2710 . After the map information is generated, the robot cleaner 100 may set a movement path using the stored map information. In addition, the robot cleaner 100 recognizes an obstacle ahead by using a detection value of the lidar sensor 2710.
  • step S2806 the robot cleaner 100 determines a movement path based on the identified object information.
  • the robot cleaner 100 sets a movement path to clean an empty space of the cleaning space based on the identified object information. Also, the robot cleaner 100 sets a movement path so as not to collide with walls and furniture. Also, the robot cleaner 100 sets a movement path to avoid obstacles.
  • 26 is a diagram showing the structure of a robot cleaner according to an embodiment of the present disclosure.
  • the robot cleaner 2900 includes a sensor 2910, an output interface 2920, an input interface 2930, a memory 2940, a communication interface 2950, a cleaning assembly 2960, and a moving assembly. 2970, a battery 2980, and a processor 2990.
  • the robot cleaner 2900 may be composed of various combinations of components shown in FIG. 26, and not all of the components shown in FIG. 26 are essential components.
  • the robot cleaner 2900 of FIG. 26 corresponds to the robot cleaner 100 described in FIGS. 2, 10, and 24 .
  • the lidar sensor 2915 corresponds to the lidar sensor 2710 described in FIG. 24 .
  • the memory 2940 corresponds to the memory 216 described in FIG. 2 .
  • the communication interface 2950 corresponds to the UWB communication module 212 described in FIG. 2 and the IR communication module 1010 described in FIG. 10 .
  • the processor 2990 corresponds to the processor 210 described in FIG. 2 .
  • the moving assembly 2970 corresponds to the moving assembly 214 described in FIG. 2 .
  • the sensor 2910 may include various types of sensors, for example, a fall prevention sensor 2911, an image sensor 2912, an infrared sensor 2913, an ultrasonic sensor 2914, and a lidar sensor 2915. , an obstacle sensor 2916, or a mileage detection sensor (not shown), or a combination thereof.
  • the mileage detection sensor may include a rotation detection sensor that calculates the number of revolutions of the wheel.
  • the rotation detection sensor may have an encoder installed to detect the rotation number of the motor.
  • Several image sensors 2912 may be disposed in the robot cleaner 2900 according to implementation examples. Since a person skilled in the art can intuitively infer the function of each sensor from its name, a detailed description thereof will be omitted.
  • the output interface 2920 may include at least one of a display 2921 or a speaker 2922 or a combination thereof.
  • the output interface 2920 outputs various notifications, messages, and information generated by the processor 2990 .
  • the input interface 2930 may include a key 2931, a touch screen 2932, a touch pad, and the like. Input interface 2930 receives user input and passes it to processor 2990 .
  • the memory 2940 stores various information, data, commands, programs, etc. necessary for the operation of the robot cleaner 2900.
  • the memory 2940 may include at least one of volatile memory and non-volatile memory, or a combination thereof.
  • the memory 2940 may be a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory (eg, SD or XD memory, etc.), RAM, and the like.
  • RAM Random Access Memory
  • SRAM Static Random Access Memory
  • ROM Read-Only Memory
  • EEPROM Electrical Erasable Programmable Read-Only Memory
  • PROM Programmable Read-Only Memory
  • magnetic memory magnetic disk , an optical disk, and at least one type of storage medium.
  • the robot cleaner 2900 may operate a web storage or cloud server that performs a storage function on the Internet.
  • the communication interface 2950 may include at least one of a short-range communication unit 2952 and a mobile communication unit 2954, or a combination thereof.
  • the communication unit 2950 may include at least one antenna for wirelessly communicating with other devices.
  • the short-range wireless communication unit 2952 includes a Bluetooth communication unit, a Bluetooth Low Energy (BLE) communication unit, a Near Field Communication unit, a WLAN (Wi-Fi) communication unit, a Zigbee communication unit, and an infrared ( It may include an infrared data association (IrDA) communication unit, a Wi-Fi Direct (WFD) communication unit, an ultra wideband (UWB) communication unit, an Ant+ communication unit, a microwave (uWave) communication unit, etc., but is not limited thereto.
  • BLE Bluetooth Low Energy
  • Wi-Fi Wireless Fidelity
  • the mobile communication unit 2954 transmits and receives a radio signal with at least one of a base station, an external terminal, and a server on a mobile communication network.
  • the radio signal may include a voice call signal, a video call signal, or various types of data according to text/multimedia message transmission/reception.
  • the cleaning assembly 2960 includes a main brush assembly installed at the lower part of the main body to sweep or scatter dust on the floor and sucking in the dust that has been swept or scattered, and a main brush assembly installed at the lower part of the main body but protruding outwardly and protruding outward. It may include a side brush assembly that sweeps dust in an area different from the area to be cleaned by and transfers it to the main brush assembly. Also, the cleaning assembly 2960 may include a vacuum cleaning module that performs vacuum suction or a wet-mop cleaning module that performs wet-mop cleaning.
  • the moving assembly 2970 moves the body of the robot cleaner 2900.
  • the moving assembly includes a pair of wheels for moving the robot cleaner 2900 forward, backward, and rotating, a wheel motor for applying a moving force to each wheel, and a state of the floor on which the robot cleaner 2900 moves by being installed in front of the main body. It may include a caster wheel or the like whose angle is changed by rotating according to.
  • the moving assembly 2970 moves the robot cleaner 2900 according to the control of the processor 2990 .
  • the processor 2990 determines a travel path and controls the moving assembly 2970 to move the robot cleaner 2900 along the determined travel path.
  • the power module 2980 supplies power to the robot cleaner 2900 .
  • the power module 2980 includes a battery, a power driving circuit, a converter, a transformer circuit, and the like.
  • the power module 2980 connects to the charging station to charge the battery, and supplies the electric power charged in the battery to components of the robot cleaner 2900.
  • the processor 2990 controls overall operations of the robot cleaner 2900.
  • the processor 2900 may control components of the robot cleaner 2900 by executing a program stored in the memory 2940 .
  • the processor 2990 may include a separate NPU that performs an operation of a machine learning model. Also, the processor 2990 may include a central processing unit (CPU), a graphic processing unit (GPU), and the like.
  • CPU central processing unit
  • GPU graphic processing unit
  • the processor 2990 may perform operations such as controlling the operation mode of the robot cleaner 2900, determining and controlling driving paths, recognizing obstacles, controlling cleaning operations, recognizing locations, communicating with external servers, monitoring remaining battery capacity, and controlling battery charging operations.
  • the device-readable storage medium may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • 'non-temporary storage medium' only means that it is a tangible device and does not contain signals (e.g., electromagnetic waves), and this term refers to the case where data is stored semi-permanently in the storage medium and temporary It does not discriminate if it is saved as .
  • a 'non-temporary storage medium' may include a buffer in which data is temporarily stored.
  • the method according to various embodiments disclosed in this document may be provided by being included in a computer program product.
  • Computer program products may be traded between sellers and buyers as commodities.
  • a computer program product is distributed in the form of a device-readable storage medium (eg compact disc read only memory (CD-ROM)), or through an application store or between two user devices (eg smartphones). It can be distributed (e.g., downloaded or uploaded) directly or online.
  • a computer program product eg, a downloadable app
  • a device-readable storage medium such as a memory of a manufacturer's server, an application store server, or a relay server. It can be temporarily stored or created temporarily.
  • a control method of a robot cleaner includes starting a homing operation for moving the robot cleaner to a charger. Further, the control method of the robot cleaner includes detecting a plurality of UWB signals output from a plurality of UWB antennas included in a charger by a UWB antenna of the robot cleaner. Also, the control method of the robot cleaner includes identifying location information of the charger and location information of the robot cleaner based on a plurality of UWB signals. In addition, the control method of the robot cleaner includes controlling the robot cleaner to move to the charger based on the identified location information of the charger and the identified location information of the robot cleaner. In addition, in one embodiment of the present disclosure, According to the charger, the charger includes three antennas disposed at the same height, and the identifying of the location information includes the coordinates of the charger and the A step of identifying coordinates of the robot cleaner may be included.
  • the controlling to move to the charger may include determining a moving direction of the robot cleaner to move to the charger using location information of the charger and location information of the robot cleaner. identifying; Identifying a front object by using a detection value of a lidar sensor of the robot cleaner; and determining a movement path of the robot cleaner based on the identified forward object information.
  • the robot cleaner control method may include obtaining reliability information of the plurality of UWB signals; and controlling a moving speed of the robot cleaner based on the reliability information of the plurality of UWB signals.
  • the controlling of the moving speed may include controlling the moving speed of the robot cleaner to be less than the reference speed when the reliability of the plurality of UWB signals is less than a reference value; and controlling a moving speed of the robot cleaner to be greater than or equal to the reference speed when the reliability of the plurality of UWB signals is greater than or equal to the reference value.
  • the robot cleaner control method may include controlling a detection interval of the plurality of UWB signals to be less than or equal to the reference interval when the reliability of the plurality of UWB signals is less than a reference value; and controlling a detection interval of the plurality of UWB signals to be equal to or greater than the reference interval when the reliability of the plurality of UWB signals is greater than or equal to the reference value.
  • the plurality of UWB antennas of the charger are disposed at the same height
  • the method for controlling the robot cleaner obtains an angle of arrival (AoA) azimuth angle and an AoA polar angle of the plurality of UWB signals. doing; and obtaining an AoA azimuth figure of merit (FOM) and an AoA polar angle figure of merit of the plurality of UWB signals, wherein the obtaining the reliability information;
  • the method may further include obtaining the reliability information based on at least one of the AoA azimuth figure of merit and the AoA polar angle figure of merit.
  • the plurality of UWB antennas of the charger and the UWB antenna of the robot cleaner are disposed at the same height, and the obtaining of the reliability information includes the AoA polar angle from 90 degrees to the polar angle.
  • the method may further include obtaining the reliability information based on whether the reliability information exceeds a reference value.
  • the charger includes two UWB antennas and an IR communication module, and the identifying of the location information is based on a plurality of UWB signals output from the two UWB antennas. , determining a first candidate position and a second candidate position of the robot cleaner; The method may include identifying one of the first candidate location and the second candidate location as the location of the robot cleaner based on the IR signal output from the IR signal module.
  • the charger includes an IR communication module
  • the robot cleaner control method includes detecting an IR signal output from the IR communication module; Initiating a docking operation of docking the robot cleaner to the charger based on the IR signal; and docking the robot cleaner to the charger so that a charging terminal of the charger and a charging terminal of the robot cleaner contact each other based on the IR signal.
  • the IR communication module outputs a wide IR signal, a right IR signal, a left IR signal, and a center aligned IR signal
  • the initiating the docking operation includes the wide IR signal.
  • Initiating the docking operation and docking the robot cleaner based on the detection of the signal may include docking the robot cleaner based on the right IR signal, the left IR signal, and the center aligned IR signal.
  • the plurality of UWB antennas included in the charger include a second UWB antenna disposed on the right side and a third UWB antenna disposed on the left side
  • the robot cleaner control method includes: determining a first expected direction of the robot cleaner based on the second UWB signal output from the second UWB antenna and the third UWB signal output from the third UWB antenna; determining a second expected direction of the robot cleaner based on a combination of the right IR signal and the left IR signal; and determining a moving direction of the robot cleaner based on the first expected direction and the second expected direction when it is determined that the first expected direction and the second expected direction match.
  • the robot cleaner control method may include reliability of the second UWB signal and the third UWB signal based on a determination that the first expected direction and the second expected direction are different. Determining the reliability of; determining a moving direction of the robot cleaner based on the second predicted direction when the reliability of the second UWB signal or the reliability of the third UWB signal is less than a reference value; and determining a moving direction of the robot cleaner based on the first expected direction when the reliability of the second UWB signal is greater than or equal to the reference value and the reliability of the third UWB signal is greater than or equal to the reference value.
  • the robot cleaner control method may include determining whether a reference UWB device exists based on a determination that the first expected direction and the second expected direction are different; requesting UWB signal measurement to the reference UWB device if the reference UWB device exists; receiving a measurement result of the UWB signal from the reference UWB device; determining a moving direction of the robot cleaner based on the second expected direction when the reliability of the UWB signal is less than a reference value in the measurement result of the UWB signal received from the reference UWB device; and determining a moving direction of the robot cleaner based on the first predicted direction when the reliability of the UWB signal is greater than or equal to a reference value in the measurement result of the UWB signal received from the reference UWB device.
  • a robot cleaner includes a UWB antenna. Also, the robot cleaner includes a UWB communication module that detects a UWB signal. Also, the robot cleaner includes a moving assembly. Also, the robot cleaner includes a memory for storing at least one instruction. Also, the robot cleaner includes at least one processor. The at least one processor initiates a homing operation for moving the robot cleaner to the charger by executing at least one instruction. Also, the at least one processor detects a plurality of UWB signals output from a plurality of UWB antennas included in the charger by the UWB antenna of the robot cleaner by executing at least one instruction.
  • the at least one processor identifies the location information of the charger and the location information of the robot cleaner based on the plurality of UWB signals by executing at least one instruction. Also, the at least one processor controls the moving assembly to move the robot cleaner to the charger based on the identified location information of the charger and the identified location information of the robot cleaner by executing at least one instruction.
  • a computer-readable recording medium having a program for executing a method for controlling a robot cleaner in a computer is recorded.

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Abstract

로봇 청소기의 제어 방법이 제공된다. 로봇 청소기의 제어 방법은, 로봇 청소기를 충전기로 이동시키는 호밍(homing) 동작을 개시하는 단계, 로봇 청소기의 UWB 안테나에 의해, 충전기에 포함된 복수의 UWB 안테나로부터 출력된 복수의 UWB 신호를 검출하는 단계, 복수의 UWB 신호에 기초하여, 충전기의 위치 정보 및 로봇 청소기의 위치 정보를 식별하는 단계, 및식별된 충전기의 위치 정보 및 식별된 로봇 청소기의 위치 정보에 기초하여, 로봇 청소기가 충전기로 이동하도록 제어하는 단계를 포함한다.

Description

UWB 통신을 이용하는 로봇 청소기 및 그 제어 방법
본 개시의 실시예들은 UWB 통신을 이용하는 로봇 청소기, 로봇 청소기 제어 방법, 및 로봇 청소기 제어 방법을 컴퓨터에서 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체에 관한 것이다.
로봇 청소기는 자율 주행 기능을 가지고 있으며, 카메라 등을 통한 사물 인식 및 Wifi를 통한 통신 기능 등을 구비하고 있다. 따라서 로봇 청소기는 스마트 홈 구현 과정에서 다양한 역할을 수행할 수 있다. 로봇 청소기는 다양한 역할을 수행하는 중, 배터리가 미리 정해진 값 이하로 떨어지는 경우, 충전기로 이동하여 충전을 수행한다.
로봇 청소기는 충전기로부터 시작하여, 실내를 돌아다니면서 다양한 센서(예를 들며, 라이다(Lidar) 센서)를 이용하여 청소 지도를 생성하므로, 생성된 지도 상에서 충전기의 위치를 인식할 수 있다. 이렇게 생성된 지도를 바탕으로, 로봇 청소기의 배터리가 미리 정해진 값 이하로 떨어지는 경우 또는 청소를 완료하였을 때, 로봇 청소기는 충전기 근처로 이동한다. 이와 같이, 로봇 청소기가 충전기로 이동하는 동작을 호밍(homing) 동작이라고 한다. 이후, 로봇 청소기는 충전기 근처에서 로봇 청소기의 충전 단자와 충전기의 충전 단자가 접촉하도록 충전기로 동하는 도킹(docking) 동작을 수행한다.
그런데 호밍 동작과 관련하여, 로봇 청소기가 동작하는 과정에서 사용자가 임의로 로봇 청소기의 위치를 옮기거나 충전기의 위치를 옮기는 경우, 로봇 청소기는 생성된 청소 지도를 바탕으로 충전기 근처로 이동하기 어렵다. 이에 따라, 로봇 청소기는 실내를 돌아다니면서, 충전기를 찾아야 한다.
또한, 도킹 동작과 관련하여, 충전기 주변에 장애물이 배치되는 경우, 충전기로부터 출력되는 신호가 로봇 청소기에 도달하는데 방해를 받을 수 있어, 로봇 청소기가 도킹하는데 실패할 수 있다.
본 개시의 일 실시예의 일 측면에 따르면, 로봇 청소기의 제어 방법이 제공된다. 로봇 청소기의 제어 방법은, 로봇 청소기를 충전기로 이동시키는 호밍(homing) 동작을 개시하는 단계를 포함한다. 또한, 로봇 청소기의 제어 방법은, 로봇 청소기의 UWB 안테나에 의해, 충전기에 포함된 복수의 UWB 안테나로부터 출력된 복수의 UWB 신호를 검출하는 단계를 포함한다. 또한, 로봇 청소기의 제어 방법은, 복수의 UWB 신호에 기초하여, 충전기의 위치 정보 및 로봇 청소기의 위치 정보를 식별하는 단계를 포함한다. 또한, 로봇 청소기의 제어 방법은, 식별된 충전기의 위치 정보 및 식별된 로봇 청소기의 위치 정보에 기초하여, 로봇 청소기가 충전기로 이동하도록 제어하는 단계를 포함한다.
또한, 본 개시의 일 실시예의 일 측면에 따르면 로봇 청소기가 제공된다. 로봇 청소기는 UWB 안테나를 포함한다. 또한, 로봇 청소기는, UWB 신호를 검출하는 UWB 통신 모듈을 포함한다. 또한, 로봇 청소기는, 이동 어셈블리를 포함한다. 또한, 로봇 청소기는 적어도 하나의 인스트럭션을 저장하는 메모리를 포함한다. 또한, 로봇 청소기는, 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 적어도 하나의 프로세서는, 적어도 하나의 인스트럭션을 실행함에 의해, 로봇 청소기를 충전기로 이동시키는 호밍(homing) 동작을 개시한다. 또한, 적어도 하나의 프로세서는, 적어도 하나의 인스트럭션을 실행함에 의해, 로봇 청소기의 UWB 안테나에 의해, 충전기에 포함된 복수의 UWB 안테나로부터 출력된 복수의 UWB 신호를 검출한다. 또한, 적어도 하나의 프로세서는, 적어도 하나의 인스트럭션을 실행함에 의해, 복수의 UWB 신호에 기초하여, 충전기의 위치 정보 및 로봇 청소기의 위치 정보를 식별한다. 또한, 적어도 하나의 프로세서는, 적어도 하나의 인스트럭션을 실행함에 의해, 식별된 충전기의 위치 정보 및 식별된 로봇 청소기의 위치 정보에 기초하여, 로봇 청소기가 충전기로 이동하도록 이동 어셈블리를 제어한다.
또한, 본 개시의 일 실시예의 일 측면에 따르면, 로봇 청소기 제어 방법을 컴퓨터에서 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공된다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 청소기 및 충전기를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 청소기 및 충전기의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 청소기와 충전기의 UWB 통신 모듈을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 청소기 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라, 로봇 청소기의 위치 정보와 충전기의 위치 정보를 식별하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 청소기 및 충전기의 안테나 배치를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따라, UWB 신호로부터 획득되는 UWB 파라미터의 종류를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따라 AoA azimuth result 값 및 AoA elevation result 값을 산출하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 청소기 및 충전기의 안테나 배치를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따라 충전기에 2개의 UWB 안테나가 배치되는 경우, 로봇 청소기의 위치를 식별하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 12은 본 개시의 일 실시예에 따라, 충전기에 2개의 UWB 안테나가 배치되는 경우, 로봇 청소기의 위치를 식별하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따라 IR 신호를 이용하여 LoS를 판단하는 구성을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따라 IR 신호와 UWB 신호에 기초하여 로봇 청소기의 위치를 식별하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따라, 위치 판단을 보류한 경우의 처리를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 개시의 일 실시예에 따라, 로봇 청소기가 참조 UWB 장치와 통신하는 구성을 나타낸 도면이다.
도 17은 본 개시의 일 실시예에 따라, 위치 판단을 보류한 경우에 참조 UWB 장치를 이용하여 최종 위치를 판단하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 18은 본 개시의 일 실시예에 따른 도킹 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 19는 본 개시의 일 실시예에 따라 충전기로부터 출력되는 복수의 IR 신호를 나타낸 도면이다.
도 20은 본 개시의 일 실시예에 따라, UWB 측정 결과와 IR 신호 측정 결과에 기초하여 이동 방향을 결정하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 21은 본 개시의 일 실시예에 따라, 로봇 청소기(100)가 도킹 동작을 수행하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 22는 본 개시의 일 실시예에 따라 UWB 신호의 신뢰도를 판단하는 기준을 나타낸 도면이다.
도 23은 본 개시의 일 실시예에 따라, UWB 신호의 신뢰도에 기초하여, 로봇 청소기를 제어하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 24은 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 25은 본 개시의 일 실시예에 따라, 로봇 청소기가 이동 경로를 결정하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 26는 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 구조를 나타낸 도면이다.
본 개시는 청구항의 권리범위를 명확히 하고, 본 개시의 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구항에 기재된 실시예를 실시할 수 있도록, 실시예들의 원리를 설명하고 개시한다. 개시된 실시예들은 다양한 형태로 구현될 수 있다.
본 개시의 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 개시가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 개시의 실시예들이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 “모듈” 또는 “부”(unit)라는 용어는 소프트웨어, 하드웨어 또는 펌웨어 중 하나 또는 둘 이상의 조합으로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 “모듈” 또는 “부”가 하나의 요소(element)로 구현되거나, 하나의 “모듈” 또는 “부”가 복수의 요소들을 포함하는 것도 가능하다.
실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 개시의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 개시에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 개시의 실시예들의 작용 원리 및 다양한 실시예들에 대해 설명한다.
본 개시의 실시예들은, UWB 통신 기능을 구비한 로봇 청소기를 활용하여, 신뢰성 있는 호밍 동작 및 도킹 동작을 수행하는 것을 목적으로 한다. 이를 통해, 본 개시의 실시예들은 사용자에게 높은 수준의 편리함을 제공함으로써 스마트 가전의 가치와 활용도를 높이기 위한 것이다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 청소기 및 충전기를 나타낸 도면이다.
로봇 청소기(100)는 배터리를 구비하고, 배터리에 저장된 전력을 이용하여 동작한다. 배터리는 일정 용량의 전력을 저장하기 때문에, 로봇 청소기(100)는 배터리 용량이 기준 값 이하로 떨어지면 충전기(110)로 이동하고, 충전기(110)에 도킹하여 충전을 수행한다. 또한, 로봇 청소기(100)는 청소 동작이 종료된 후 유휴 시간 동안, 충전기(110)에 도킹된 상태로 대기한다.
로봇 청소기(100)가 청소 동작을 종료하고, 충전기(110)로 향하여 이동하는 동작을 호밍 동작이라고 한다. 또한, 로봇 청소기가(100)가 충전기(110) 주변에 도달하여, 충전기(110)의 충전 단자에 로봇 청소기(100)의 충전 단자가 접촉하도록 이동하는 동작을 도킹 동작이라고 한다.
로봇 청소기(100)는 청소 동작을 종료하면, 충전기(110)가 있는 방향으로 이동하는 호밍 동작을 개시한다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 로봇 청소기(100)와 충전기(110)는 모두 UWB 통신을 수행한다. 로봇 청소기(100)는 호밍 동작을 개시하면, UWB 통신을 활성화한다. 로봇 청소기(100)는 적어도 하나의 UWB 안테나를 구비한다. 충전기(110)는 두 개 이상의 UWB 안테나를 구비한다. 로봇 청소기(100)는 충전기(110)의 두 개 이상의 UWB 안테나로부터 출력된 복수의 UWB 신호를 검출한다. 로봇 청소기(100)는 복수의 UWB 신호에 기초하여, 충전기(110)의 위치 정보 및 로봇 청소기(100)의 위치 정보를 획득한다. 로봇 청소기(100)는 충전기(110)의 위치를 중심으로 한 소정의 3차원 좌표계에서, 충전기(110)의 좌표 값과 로봇 청소기(100)의 좌표 값을 산출할 수 있다.
UWB 기술의 기본은 저속 무선 연결과 향상된 거리측정 기능을 위한 핵심 특성들을 정의한 IEEE 802.15.4/4z 표준이다. 로봇 청소기(100)는 UWB 표준에서 제공하는 페이로드 IE 컨텐츠를 이용하여, 충전기(110)로부터 로봇 청소기(100) 사이의 거리 정보와, 방향 정보를 획득할 수 있다. 로봇 청소기(100)는 충전기(110)기까지의 거리 정보와 방향 정보를 이용하여, 충전기(110)와 로봇 청소기(100) 각각의 위치 정보를 정의한다. 로봇 청소기(100)는 충전기(110)의 위치 정보와 로봇 청소기(100)의 위치 정보에 기초하여, 충전기(110)로 이동하는 호밍 동작을 수행한다.
로봇 청소기(100)는 호밍 동작에 의해 충전기(110)의 주변 영역(120)에 도달하면 도킹 동작을 수행한다.
일 실시예에 따르면, 로봇 청소기(100)는 충전기(110)로부터 출력된 복수의 UWB 신호에 기초하여, 충전기(110)와의 거리를 측정한다. 로봇 청소기(100)는 충전기(110)와의 거리가 기준 값 이내인 경우, 로봇 청소기(100)가 주변 영역(120) 내에 있다고 판단한다.
일 실시예에 따르면, 충전기(110)는 IR 신호를 출력한다. 로봇 청소기(100)는 충전기(110)로부터 출력된 IR 신호를 검출한다. 로봇 청소기(100)는 검출된 IR 신호에 기초하여, 로봇 청소기(100)가 충전기(110)의 LoS(Line of sight) 내에 있는지 여부를 판단한다. 로봇 청소기(100)는 충전기(110)의 LoS 내에 있다고 판단되면, 로봇 청소기(100)가 주변 영역(120) 내에 있다고 판단한다.
본 개시의 실시예들에 따르면, UWB 신호에 기초하여 3차원 좌표계 상에서 로봇 청소기(100)와 충전기(110)의 위치 정보를 획득하고, 위치 정보에 기초하여 호밍 동작을 제어함에 의해, 동작 도중에 로봇 청소기(100)의 위치가 변경되거나 충전기(110)의 위치가 변경되더라도 호밍 동작을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 청소기 및 충전기의 구조를 나타낸 블록도이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 청소기(100)는 주행 기능과 청소 기능을 구비한 청소기이다. 로봇 청소기(100)는 청소할 공간을 주행하면서 무선으로 청소를 수행한다. 로봇 청소기(100)는 배터리를 구비한다. 로봇 청소기(100)는 충전기(110)에 접속하여 충전을 수행한다.
로봇 청소기(100)는 프로세서(210), UWB 통신 모듈(212), 이동 어셈블리(214), 및 메모리(216)를 포함한다.
프로세서(210)는 로봇 청소기(100)의 전반의 동작을 제어한다. 프로세서(210)는 하나 또는 그 이상의 프로세서로 구현될 수 있다. 프로세서(210)는 메모리(216)에 저장된 인스트럭션 또는 커맨드를 실행하여 소정의 동작을 수행할 수 있다.
UWB 통신 모듈(212)은 UWB 신호를 생성하고, UWB 신호를 검출한다. UWB 통신 모듈(212)은 적어도 하나의 UWB 안테나를 구비한다. 일 실시예에 따르면, UWB 통신 모듈(212)은 하나의 UWB 안테나를 구비할 수 있다. UWB 통신 모듈(212)은 UWB 안테나에서 검출된 UWB 신호를 아날로그-디지털 변환한다. 또한, 디지털 변환된 UWB 신호를 프로세서(210) 또는 메모리(216)로 전달한다.
UWB 통신 모듈(212)은 충전기(110)로부터 출력된 복수의 UWB 신호를 수신한다. 충전기(110)는 2개 또는 3개의 UWB 안테나를 구비하고, 2개 또는 3개의 UWB 신호를 출력할 수 있다. 로봇 청소기(100)의 UWB 통신 모듈(212)은 충전기(110)로부터 출력된 2개 또는 3개의 UWB 신호를 각각 검출한다.
UWB는 500MHz 이상 광대역 주파수를 사용, 약 2나노(nano:10억분의 1)초 길이의 펄스(pulse)를 이용해 수 cm 범위 수준의 정확도로 거리를 측정할 수 있게 한 근거리무선통신(RF) 기술이다. 넓은 주파수 대역에 걸쳐 낮은 전력으로 송수신을 하기 때문에 다른 무선 기술에 거의 간섭을 일으키지 않으므로, NFC, Bluetooth나 Wi-Fi와 같은 다른 무선 기술과 병행해 사용하는 것도 가능하다. UWB 기술은 주차장이나 병원, 공항처럼 사람이 붐비는 복잡한 환경에서 정확도와 전력 소비, 무선 연결 안정성 및 보안 등의 성능이 우수한 것으로 알려져 있다.
이동 어셈블리(214)는 로봇 청소기(100)를 이동시킨다. 이동 어셈블리(214)는 로봇 청소기(100)의 하면에 배치되어, 로봇 청소기(100)를 전진, 후진, 및 회전시킬 수 있다. 이동 어셈블리(214)는 로봇 청소기(100)의 본체 중앙 영역을 기준으로 좌우 가장자리에 각각 배치된 한 쌍의 휠을 포함할 수 있다. 또한, 이동 어셈블리(214)는 각 휠에 이동력을 인가하는 휠 모터와, 본체의 전방에 설치되어 로봇 청소기(100)가 이동하는 바닥 면의 상태에 따라 회전하여 각도가 변화하는 캐스터 휠을 포함할 수 있다. 한 쌍의 휠은 로봇 청소기(100)의 본체에 서로 대칭적으로 배치될 수 있다.
프로세서(210)는 이동 어셈블리(214)를 제어하여 로봇 청소기(100)의 주행을 제어한다. 프로세서(210)는 청소 지도 정보에 기초하여 로봇 청소기(100)의 주행 경로를 설정한다. 또한, 프로세서(210)는 주행 경로를 따라 로봇 청소기(100)가 이동하도록 이동 어셈블리(214)를 구동한다. 이를 위해, 프로세서(210)는 이동 어셈블리(214)를 제어하는 구동 신호를 생성하고, 이동 어셈블리(214)로 출력한다. 이동 어셈블리(214)는 프로세서(210)로부터 출력된 구동 신호에 기초하여, 이동 어셈블리(214)의 각 구성을 구동한다.
또한, 프로세서(210)는 이동 어셈블리(214)를 제어하여, 로봇 청소기(100)의 호밍 동작 및 도킹 동작을 제어한다. 프로세서(210)는 충전기(110)로부터 출력된 복수의 UWB 신호에 기초하여 결정된 충전기(110)의 위치 정보 및 로봇 청소기(100)의 위치 정보에 기초하여, 로봇 청소기(100)의 이동 방향을 결정한다. 또한, 프로세서(210)는 결정된 이동 방향으로 로봇 청소기(100)를 이동시키도록 이동 어셈블리(214)를 제어한다. 또한, 프로세서(210)는 호밍 동작 및 도킹 동작 중, 로봇 청소기(100)의 이동 속도를 결정한다. 프로세서(210)는 결정된 이동 속도에 따라 로봇 청소기(100)를 이동시키도록 이동 어셈블리(214)를 제어한다.
메모리(216)는 로봇 청소기(100)의 동작에 필요한 다양한 정보, 데이터, 명령어, 프로그램 등을 저장한다. 메모리(216)는 지도 정보를 저장할 수 있다.
메모리(216)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 메모리(216)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(216)는 인터넷(internet)상에서 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 또는 클라우드 서버에 대응될 수 있다.
충전기(110)는 전원에 연결되어, 로봇 청소기(100)로 전력을 공급한다. 충전기(110)와 로봇 청소기(100)는 무선으로 통신하며, 로봇 청소기(100)의 충전 단자(미도시)와 충전기(110)의 충전 단자(234)를 통해 접속된다. 충전기(110)는 청소 영역의 소정의 위치에 배치된다.
충전기(110)는 전력 모듈(230), UWB 통신 모듈(236), 및 IR 통신 모듈(238)을 포함한다.
전력 모듈(230)은 외부 전원에 연결되어, 로봇 청소기(100)로 전력을 공급한다. 전력 모듈(230)은 전원(232) 및 충전 단자(234)를 포함할 수 있다. 전원(232)은 외부 전원에 연결되어 전력을 공급한다. 충전 단자(234)는 전원(232)으로부터 공급된 전력을 출력하는 단자이다. 로봇 청소기(100)의 충전 단자가 충전기(110)의 충전 단자(234)에 접속되면, 충전기(110)는 로봇 청소기(100)로 전력을 공급한다.
UWB 통신 모듈(236)은 UWB 신호를 생성하여 출력한다. UWB 통신 모듈(236)은 복수의 UWB 안테나를 포함한다. UWB 통신 모듈(236)은 복수의 UWB 안테나 각각에 대응하는 복수의 UWB 신호를 생성한다. 복수의 UWB 안테나는 각각 UWB 신호를 생성하여 출력한다. 복수의 UWB 안테나로부터 출력되는 UWB 신호는 타임 스탬프(time stamp) 정보를 포함한다.
IR 통신 모듈(238)은 IR 신호를 생성하여 출력한다. IR 통신은 파장 780nm~1mm 범위의 적외선 신호를 이용한 통신 방식이다. IR 통신은 근거리 통신에 이용되며, 예를 들면 IrDA 방식에 대응될 수 있다. IR 통신 모듈(238)은 IR 통신을 이용하는 통신 모듈이다. IR 통신 모듈(238)은 복수의 종류의 IR 신호를 생성하여 출력할 수 있다. IR 통신 모듈(238)은 IRED(Infrared Rays Emitting Diode), 포토 트랜지스터(Phototransistor), 적외선 수광 모듈, 적외선 송신 회로, 또는 적외선 수신 회로 등을 포함할 수 있다.
충전기(110)는 IR 통신 모듈(238)로부터 IR 신호를 출력하여, 해당 위치에 충전기(110)가 있음을 로봇 청소기(100)에게 알린다. 로봇 청소기(100)는 IR 신호를 검출하여, 충전기(110)가 주변에 있음을 인지한다. 로봇 청소기(100)는 IR 신호에 기초하여, 충전기(110)의 주변 영역(120)에서 도킹 동작을 수행할 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 청소기와 충전기의 UWB 통신 모듈을 나타낸 도면이다.
로봇 청소기(100)는 UWB 통신 모듈(212)을 포함하고, 충전기(110)는 UWB 통신 모듈(236)을 포함한다. 충전기(110)는 복수의 서브 모듈(320, 330, 340)을 포함한다. 일 실시예에 따르면, 충전기(110)는 2개의 서브 모듈(320, 330)을 포함한다. 일 실시예에 따르면, 충전기(110)는 3개의 서브 모듈(320, 330, 340)을 포함한다. 도 3에서는 충전기(110)의 UWB 통신 모듈(236)이 3개의 서브 모듈(320, 330, 340)을 포함하는 실시예를 중심으로 설명하지만, 본 개시의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
로봇 청소기(100)의 UWB 통신 모듈(212)은 제4 UWB 안테나(310)를 포함한다. 또한, UWB 통신 모듈(212)은 신호 변조 회로, 신호 검출 회로, 아날로그-디지털 변환 회로, 디지털-아날로그 변환 회로, 증폭 회로 등을 포함할 수 있다. 제4 안테나(310)는 충전기(110)의 UWB 통신 모듈(236)의 제1 UWB 안테나(322), 제2 UWB 안테나(332), 및 제3 UWB 안테나(342)로부터 UWB 신호를 수신한다.
충전기(110)의 UWB 통신 모듈(236)은 제1 서브 모듈(320), 제2 서브 모듈(330), 및 제3 서브 모듈(340)을 포함한다. 제1 서브 모듈(320)은 제1 UWB 안테나(322)를 포함한다. 제2 서브 모듈(330)은 제2 UWB 안테나(332)를 포함한다. 제3 서브 모듈(340)은 제3 UWB 안테나(342)를 포함한다. 제1 서브 모듈(320), 제2 서브 모듈(330), 및 제3 서브 모듈(340) 각각은 신호 변조 회로, 신호 검출 회로, 아날로그-디지털 변환 회로, 디지털-아날로그 변환 회로, 증폭 회로 등을 포함할 수 있다.
충전기(110)의 제1 서브 모듈(320)은 제1 UWB 신호를 생성하여 제1 UWB 안테나(322)를 통해 출력한다. 충전기(110)의 제2 서브 모듈(330)은 제2 UWB 신호를 생성하여 제2 UWB 안테나(332)를 통해 출력한다. 충전기(110)의 제3 서브 모듈(340)은 제3 UWB 신호를 생성하여 제3 UWB 안테나(342)를 통해 출력한다. 제1 UWB 신호, 제2 UWB 신호, 및 제3 UWB 신호는 서로 다른 식별 정보를 가질 수 있다. 로봇 청소기(100)는 제1 UWB 신호, 제2 UWB 신호 및 제3 UWB 신호에 각각 포함된 식별 정보를 이용하여 각 신호를 검출할 수 있다.
제1 UWB 신호, 제2 UWB 신호 및 제3 UWB 신호는 타임 스탬프 정보를 포함한다. 타임 스탬프 정보는 각 신호가 송신된 시간에 대한 정보이다.
일 실시예에 따르면, 제1 UWB 안테나(322), 제2 UWB 안테나(332), 및 제3 UWB 안테나(342)는 충전기(110)의 바닥으로부터 동일한 높이에 배치된다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 청소기 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 청소기 제어 방법은 로봇 청소기(100)에 의해 수행될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 로봇 청소기 제어 방법은 충전기(110)에 의해 수행될 수 있다. 본 개시에서는 로봇 청소기(100)가 로봇 청소기 제어 방법을 수행하는 실시예를 중심으로 설명하지만, 본 개시의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 청소기 제어 방법은 UWB 통신 기능을 구비하고, 복수의 UWB 안테나를 갖는 충전기와 접속되는 다양한 형태의 로봇 청소기에 의해 수행될 수 있다. 따라서 로봇 청소기 제어 방법에 대해 설명된 실시예는 로봇 청소기(100)에 적용 가능하고, 로봇 청소기(100)에 대해 설명된 실시예는 로봇 청소기 제어 방법에 적용 가능하다.
단계 S402에서, 로봇 청소기(100)는 호밍 도작을 개시한다. 로봇 청소기(100)는 청소 동작을 완료한 경우 또는 배터리 충전 잔량이 기준 값 이하로 떨어진 경우에 호밍 동작을 개시할 수 있다. 로봇 청소기(100)는 청소 동작 중에, 지도 정보에 기초하여, 청소 동작의 경로를 설정할 수 있다. 또한, 로봇 청소기(100)는 장애물을 인식하는 센서(예: 이미지 센서, 라이다 센서, 초음파 센서 등)를 구비하고, 인식된 장애물에 기초하여 청소 동작의 경로를 설정할 수 있다. 로봇 청소기(100)는 청소 동작을 종료하고 호밍 동작을 개시하면, UWB 통신을 활성화시킨다. UWB 통신을 활성화시키기 위해, 로봇 청소기(100)의 프로세서(210)는 UWB 통신 모듈(212)에 전력을 공급하고, 구동 신호를 출력한다.
다음으로, 단계 S404에서, 로봇 청소기(100)는 충전기(110)로부터 출력된 복수의 UWB 신호를 검출한다. 예를 들면, 로봇 청소기(100)는 충전기(110)로부터 출력된 제1 UWB 신호 및 제2 UWB 신호를 검출한다. 일 예로서, 로봇 청소기(100)는 충전기(110)로부터 출력된 제1 UWB 신호, 제2 UWB 신호, 및 제3 UWB 신호를 검출한다.
다음으로, 단계 S406에서, 로봇 청소기(100)는 검출된 복수의 UWB 신호에 기초하여, 충전기(110)의 위치 정보 및 로봇 청소기(100)의 위치 정보를 식별한다. 로봇 청소기(100)는 복수의 UWB 신호에 기초하여, 로봇 청소기(100)의 UWB 안테나와, 충전기(110)의 UWB 안테나 사이의 거리를 산출할 수 있다. 로봇 청소기(100)는 로봇 청소기(100)의 제4 UWB 안테나(310)에 제1 UWB 신호가 도달한 도착 시간을 식별한다. 로봇 청소기(100)는 제1 UWB 신호의 타임 스탬프 정보와 도착 시간에 기초하여, ToF(Time of Flight) 값을 산출한다. 로봇 청소기(100)는 제1 UWB 신호의 ToF 값에 기초하여 제4 UWB 안테나(310)와 제1 UWB 안테나(322) 사이의 제1 거리를 산출한다. 로봇 청소기(100)는 유사한 방식으로, 제2 UWB 신호에 기초하여, 제4 UWB 안테나(310)와 제2 UWB 안테나(332) 사이의 제2 거리를 산출한다. 또한, 로봇 청소기(100)는 유사한 방식으로, 제3 UWB 신호에 기초하여, 제4 UWB 안테나(310)와 제3 UWB 안테나(342) 사이의 제3 거리를 산출한다.
로봇 청소기(100)는 제1 거리, 제2 거리, 및 제3 거리에 기초하여, 로봇 청소기(100)의 위치 정보와 충전기(110)의 위치 정보를 식별한다. 도 5를 참조하여, 로봇 청소기(100)의 위치 정보와 충전기(110)의 위치 정보를 식별하는 과정을 설명한다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라, 로봇 청소기의 위치 정보와 충전기의 위치 정보를 식별하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
로봇 청소기(100)는 앞서 설명한 바와 같이, 복수의 UWB 신호를 이용하여, 제1 거리(D1), 제2 거리(D2), 및 제3 거리(D3)를 산출한다. 로봇 청소기(100)는 충전기(110)의 제1 UWB 안테나(322), 제2 UWB 안테나(332), 및 제3 UWB 안테나(342) 의 위치가 정의된 좌표계에서, 로봇 청소기(100)의 좌표를 산출한다. 로봇 청소기(100)는 제1 UWB 안테나(322)의 좌표를 중심으로 하고 제1 거리(D1)를 반지름으로 갖는 제1 원(512)을 정의한다. 또한, 로봇 청소기(100)는 제2 UWB 안테나(332)의 좌표를 중심으로 하고 제2 거리(D2)를 반지름으로 갖는 제2 원(522)을 정의한다. 또한, 로봇 청소기(100)는 제3 UWB 안테나(342)의 좌표를 중심으로 하고 제3 거리(D3)를 반지름으로 갖는 제3 원(532)을 정의한다. 로봇 청소기(100)는 제1 원(512), 제2 원(522), 및 제3 원(532)의 접점(540)을 로봇 청소기(100)의 좌표로 정의한다.
다시 도 4를 참조하여, 다음 단계를 설명한다.
단계 S408에서, 로봇 청소기(100)는 충전기(110)의 위치 정보와 로봇 청소기(100)의 위치 정보에 기초하여, 로봇 청소기(100)가 충전기(110)로 이동하도록 제어한다. 로봇 청소기(100)는 로봇 청소기(100)의 위치 정보 및 충전기(110)의 위치 정보에 기초하여, 충전기(110)로 이동하기 위한 방향을 설정한다. 다만, 위치 정보 만으로는 벽, 가구 등과 같은 장애물 정보는 알 수 없다. 따라서 로봇 청소기(100)는 센서의 검출 값을 이용하여 장애물을 검출하고, 장애물을 회피하여 이동 경로를 설정한다.
로봇 청소기(100)의 프로세서(210)는 호밍 동작에서 정해진 이동 경로에 따라 로봇 청소기(100)를 이동시키기 위해, 이동 어셈블리(214)를 제어한다. 로봇 청소기(100)는 호밍 동작에 의해 충전기(110)로 이동한다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 청소기 및 충전기의 안테나 배치를 나타낸 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 로봇 청소기(100)는 1개의 UWB 안테나를 포함하고, 충전기(110)는 3개의 UWB 안테나를 포함한다. 충전기(110)의 3개의 UWB 안테나는 충전기(110)의 하면으로부터 동일 높이에 배치된다. 충전기(110)의 하면은 충전기(110)가 설치되는 장소(예: 침실, 거실 등)의 바닥에 닿는 면이다. 충전기(110)의 3개의 UWB 안테나가 이루는 면은 충전기(110)의 하면과 평행하거나 실질적으로 평행하다.
충전기(110)는 제1 UWB 안테나(322), 제2 UWB 안테나(332), 및 제3 UWB 안테나(342)를 포함한다. 제1 UWB 안테나(322)는 충전기(110)의 하면으로부터 제1 높이(H1)에 배치된다. 제2 UWB 안테나(332)는 충전기(110)의 하면으로부터 제2 높이(H2)에 배치된다. 제3 UWB 안테나(342)는 충전기(110)의 하면으로부터 제3 높이(H3)에 배치된다. 제1 높이(H1), 제2 높이(H2), 및 제3 높이(H3)는 동일하다.
일 실시예에 따르면, 제1 UWB 안테나(322)와 제2 UWB 안테나(332)는 충전기(110)의 정면의 양측에 배치된다. 일 예로서, 제1 UWB 안테나(322)와 제2 UWB 안테나(332)는 충전기(110)의 정면의 안쪽에 배치될 수 있다. 여기서 충전기(110)의 정면은 충전 단자(234)가 배치되는 면이다. 제1 UWB 안테나(322)와 제2 UWB 안테나(332)는 충전기(110)의 정면의 세로 방향 중심 면(640)으로부터 동일 거리만큼 이격되어 배치된다. 즉, 제1 UWB 안테나(322)와 제2 UWB 안테나(332)는 충전기(110)의 정면의 세로 방향 중심 면(640)에 대해 서로 대칭적으로 배치된다.
제3 UWB 안테나(342)는 세로 방향 중심 면(640) 상에 배치된다. 또한, 제3 UWB 안테나(342)는 세로 방향 중심 면(640) 상에서, 제1 UWB 안테나(322) 및 제2 UWB 안테나(332)와 삼각형을 이루도록 배치된다. 즉, 제3 UWB 안테나(342)는 제1 UWB 안테나(322)와 제2 UWB 안테나(332)를 잇는 제1 직선 상에 배치되지 않고, 제1 직선으로부터 벗어나도록 배치된다.
로봇 청소기(100)는 제4 UWB 안테나(310)를 포함한다. 제4 UWB 안테나(310)는 로봇 청소기(100)의 정면에 배치된다. 일 예로서, 제4 UWB 안테나(310)는 로봇 청소기(100)의 정면의 안쪽에 배치된다. 제4 UWB 안테나(310)는 로봇 청소기(100)의 세로 방향 중심 면(650) 상에 배치될 수 있다.
제4 UWB 안테나(310)는 로봇 청소기(100)의 하면으로부터 제4 높이(H4)에 배치된다. 로봇 청소기(100)의 하면은 로봇 청소기(100)가 바닥에 닿는 면이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 제4 높이(H4)는, 제1 높이(H1), 제2 높이(H2), 및 제3 높이(H3)와 다른 높이일 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 제4 높이(H4)는, 제1 높이(H1), 제2 높이(H2), 및 제3 높이(H3)와 같은 높이일 수 있다. 제4 높이(H4)가 제1 높이(H1), 제2 높이(H2), 및 제3 높이(H3)와 동일한지 여부에 따라, UWB 측정의 신뢰도 정보의 산출 방식이 달라질 수 있다. UWB 측정의 신뢰도 측정에 대해서는 아래에서 상세히 설명한다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따라, UWB 신호로부터 획득되는 UWB 파라미터의 종류를 나타낸 도면이다.
로봇 청소기(100)는 충전기(110)로부터 수신한 UWB 신호에 기초하여, 복수의 파라미터를 산출한다. 로봇 청소기(100)의 프로세서(210)는 UWB 통신 모듈(212)에서 수신한 복수의 UWB 신호를 이용하여 UWB 규격에 정의된 Ranging Result Report Message의 Payload IE Content field의 파라미터들의 값을 산출한다. 프로세서(210)는 UWB 서비스에 관련된 인스트럭션을 실행하여, UWB 규격에 정의된 파라미터들을 산출할 수 있다.
프로세서(210)는 복수의 UWB 신호 각각에 대해 ToF 값을 산출한다. 프로세서(210)는 ToF 값을 이용하여, 각 UWB 신호에 대응하는 거리 정보를 산출할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(210)는 각 UWB 신호의 ToF 값을 이용하여, 제1 UWB 신호에 대응하는 제1 거리, 제2 UWB 신호에 대응하는 제2 거리, 및 제3 UWB 신호에 대응하는 제3 거리를 산출한다.
프로세서(210)는 제1 거리, 제2 거리, 및 제3 거리에 기초하여, AoA(Angle of Arrival) azimuth result 값, 및 AoA elevation result 값을 산출한다. 도 8을 참조하여, AoA azimuth result 값, 및 AoA elevation result 값을 산출하는 과정에 대해 설명한다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따라 AoA azimuth result 값 및 AoA elevation result 값을 산출하는 과정을 나타낸 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 로봇 청소기(100)는 충전기(110)의 복수의 UWB 안테나 중 하나를 원점으로 하는 좌표계를 정의한다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 충전기(110)의 전면에 배치된 제1 UWB 안테나(322)와 제2 UWB 안테나(332) 중 하나의 위치를 좌표계의 원점으로 정의할 수 있다. 본 개시에서는 제1 UWB 안테나(322)의 위치를 원점으로 하는 좌표계를 이용하는 예를 중심으로 설명한다.
로봇 청소기(100)는 제1 UWB 안테나(322)의 위치를 원점으로 한다. 또한, 로봇 청소기(100)는 제1 UWB 안테나(322)와 제2 UWB 안테나(332)를 통과하는 축을 x축으로 정의한다. 또한, 로봇 청소기(100)는 제1 UWB 안테나(322), 제2 UWB 안테나(332), 및 제3 UWB 안테나(342)가 이루는 평면을 xy 평면으로 정의한다. 로봇 청소기(100)의 제4 UWB 안테나(310)의 위치는 좌표계 상의 하나의 좌표로 정의된다. 또한, 로봇 청소기(100)는 xy 평면에 수직인 z축을 정의한다.
AoA azimuth result 값(φ)은 제4 UWB 안테나(310)의 UWB 신호의 경로(810)를 xy 평면으로 프로젝션하였을 때, x축과 이루는 각도로 정의되며, 방위각으로 지칭한다. AoA elevation result 값(θ)은 제4 UWB 안테나(310)의 UWB 신호의 경로(810)가 z축과 이루는 각도로 정의되며, 극각으로 지칭한다.
로봇 청소기(100)는 도 5에 설명한 바와 같이, 제1 거리, 제2 거리, 및 제3 거리를 산출하고, 제1 원, 제2 원, 및 제3 원을 정의하여, 도 8의 좌표계에서 제4 UWB 안테나(310)의 좌표를 산출할 수 있다.
다시 도 7을 참조하여 다른 파라미터들을 설명한다.
AoA azimuth FOM(Figure of Merit)은 AoA 방위각 성능 지수로서, AoA azimuth result 값의 기대되는 정확도의 성능 지수를 나타낸다. AoA azimuth FOM은 수신된 STS(Scrambled Timestamp Sequence)에 기초하여 산출될 수 있다. AoA azimuth FOM 값은 unsigned integer로 표현될 수 있다. AoA azimuth FOM 값이 높을수록 더 높은 신뢰도를 나타내고, AoA azimuth FOM 값이 영(zero)이면, AoA azimuth FOM 값이 유효하지 않음을 나타낸다.
AoA elevation FOM은 AoA 극각 성능 지수로서, AoA elevation result의 기대되는 정확도의 성능 지수를 나타낸다. AoA elevation FOM은 수신된 STS(Scrambled Timestamp Sequence)에 기초하여 산출될 수 있다. AoA elevation FOM 값은 unsigned integer로 표현될 수 있다. AoA elevation FOM 값이 높을수록 더 높은 신뢰도를 나타내고, AoA elevation FOM 값이 영(zero)이면, AoA elevation FOM 값이 유효하지 않음을 나타낸다. AoA azimuth FOM 값 및 AoA elevation FOM 값이 의미가 있기 위해서는 안테나 어레이 구성의 디테일을 포함하는 측정 장치의 AoA capability가 알려져 있어야 한다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 청소기 및 충전기의 안테나 배치를 나타낸 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 로봇 청소기(100)는 1개의 UWB 안테나를 포함하고, 충전기(110)는 2개의 UWB 안테나를 포함한다. 충전기(110)의 2개의 UWB 안테나는 충전기(110)의 하면으로부터 동일 높이에 배치된다. 충전기(110)의 하면은 충전기(110)가 설치되는 장소(예: 침실, 거실 등)의 바닥에 닿는 면이다. 충전기(110)의 2개의 UWB 안테나가 이루는 면은 충전기(110)의 하면과 평행하거나 실질적으로 평행하다.
충전기(110)는 제1 UWB 안테나(322) 및 제2 UWB 안테나(332)를 포함한다. 제1 UWB 안테나(322)는 충전기(110)의 하면으로부터 제1 높이(H1)에 배치된다. 제2 UWB 안테나(332)는 충전기(110)의 하면으로부터 제2 높이(H2)에 배치된다. 제1 높이(H1) 및 제2 높이(H2)는 동일하다.
일 실시예에 따르면, 제1 UWB 안테나(322)와 제2 UWB 안테나(332)는 충전기(110)의 정면의 양측에 배치된다. 일 예로서, 제1 UWB 안테나(322)와 제2 UWB 안테나(332)는 충전기(110)의 정면의 안쪽에 배치될 수 있다. 여기서 충전기(110)의 정면은 충전 단자(234)가 배치되는 면이다. 제1 UWB 안테나(322)와 제2 UWB 안테나(332)는 충전기(110)의 정면의 세로 방향 중심 면(640)으로부터 동일 거리만큼 이격되어 배치된다. 즉, 제1 UWB 안테나(322)와 제2 UWB 안테나(332)는 충전기(110)의 정면의 세로 방향 중심 면(640)에 대해 서로 대칭적으로 배치된다.
로봇 청소기(100)는 제4 UWB 안테나(310)를 포함한다. 제4 UWB 안테나(310)는 로봇 청소기(100)의 정면에 배치된다. 일 예로서, 제4 UWB 안테나(310)는 로봇 청소기(100)의 정면의 안쪽에 배치된다. 제4 UWB 안테나(310)는 로봇 청소기(100)의 세로 방향 중심 면(650) 상에 배치될 수 있다.
제4 UWB 안테나(310)는 로봇 청소기(100)의 하면으로부터 제4 높이(H4)에 배치된다. 로봇 청소기(100)의 하면은 로봇 청소기(100)가 바닥에 닿는 면이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 제4 높이(H4)는, 제1 높이(H1) 및 제2 높이(H2)와 다른 높이일 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 제4 높이(H4)는, 제1 높이(H1) 및 제2 높이(H2)와 같은 높이일 수 있다. 제4 높이(H4)가 제1 높이(H1) 및 제2 높이(H2)와 동일한지 여부에 따라, UWB 측정의 신뢰도 정보의 산출 방식이 달라질 수 있다. UWB 측정의 신뢰도 측정에 대해서는 아래에서 상세히 설명한다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 구조를 나타낸 블록도이다.
본 개시의 일 실시예예 따르면, 로봇 청소기(100)는 프로세서(210), UWB 통신 모듈(212), 이동 어셈블리(214), 메모리(216), 및 IR 통신 모듈(1010)을 포함한다. 도 10의 프로세서(210), UWB 통신 모듈(212), 이동 어셈블리(214), 및 메모리(216)는 도 2에서 설명한 것과 유사하다. 따라서 도 10에서는 로봇 청소기(100)의 구성에 대해 도 2의 실시예와의 차이점 및 IR 통신 모듈(1010)을 중심으로 설명한다.
IR 통신 모듈(1010)은 IR 신호를 생성하여 출력한다. IR 통신 모듈(1010)은 IR 통신을 이용하는 통신 모듈이다. IR 통신 모듈(1010)은 충전기(110)의 IR 통신 모듈(238)로부터 출력된 IR 신호를 검출한다. IR 통신 모듈(1010)은 IR 센서를 구비하고, IR 센서를 이용하여 충전기(110)의 IR 통신 모듈(238)로부터 출력된 IR 신호를 검출한다. IR 통신 모듈(1010)의 IR 센서는, 포토 트랜지스터(Phototransistor), 적외선 수광 모듈, 적외선 수신 회로 등을 포함할 수 있다. 추가적으로 IR 통신 모듈(1010)은 IRED, 적외선 수광 모듈, 또는 적외선 수신 회로 등을 포함할 수 있다.
프로세서(210)는 IR 통신 모듈(1010)에서 검출된 IR 신호에 기초하여 로봇 청소기(100)의 위치 정보를 식별한다. 프로세서(210)는 충전기(110)의 제1 UWB 안테나(322)와 제2 UWB 안테나(332)로부터 출력된 2개의 UWB 신호에 기초하여 로봇 청소기(100)의 후보 위치를 2개 식별할 수 있다. 그러나 프로세서(210)는 2개의 UWB 신호에 기초하여, 2개의 후보 위치를 식별할 수 있을 뿐이고, 로봇 청소기(100)가 2개의 후보 위치 중 어디에 위치하는지는 알 수 없다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따라 충전기에 2개의 UWB 안테나가 배치되는 경우, 로봇 청소기의 위치를 식별하는 과정을 나타낸 도면이다. 도 12은 본 개시의 일 실시예에 따라, 충전기에 2개의 UWB 안테나가 배치되는 경우, 로봇 청소기의 위치를 식별하는 과정을 나타낸 도면이다. 도 11 및 도 12를 참조하여, 로봇 청소기(100)가 로봇 청소기의 위치를 식별하는 과정을 설명한다.
단계 S1101에서, 로봇 청소기(100)는 충전기(110)의 제1 UWB 안테나(322)로부터 출력된 제1 UWB 신호와 충전기(110)의 제2 UWB 안테나(332)로부터 출력된 제2 UWB 신호의 제1 UWB 측정을 수행한다. 제1 UWB 측정에서 로봇 청소기(100)는 UWB 측정의 LoS 여부를 나타내는 파라미터 값을 획득한다. Fira UWB UCI의 'Two Way ranging Measurement result'의 Payload field의 NLoS 값을 참조하면, UWB 측정의 LoS 여부를 알 수 있다. 즉, UWB 서비스는 Two Way ranging measurement를 수행하고, NLos 값을 생성하여 출력한다. 프로세서(210)는 NLoS 값에 기초하여 제1 UWB 신호 및 제2 UWB 신호가 LoS인지 아닌지 여부를 판단할 수 있다.
단계 S1102에서, 로봇 청소기(100)는 제1 UWB 측정의 제1 UWB 신호 및 제2 UWB 신호에 기초하여, 로봇 청소기(100)의 제1 후보 위치(1210) 및 제2 후보 위치(1220)를 결정한다.
앞서 설명한 바와 같이, 충전기(110)에 2개의 UWB 안테나가 배치되는 경우, 로봇 청소기(100)의 위치는 2개의 후보 위치 중 하나로 식별된다. 로봇 청소기(100)는 2개의 UWB 신호를 이용하여 로봇 청소기(100)가 제1 후보 위치(1210) 또는 제2 후보 위치(1220) 중 하나에 위치함을 알 수 있다. 제1 후보 위치(1210)와 제2 후보 위치(1220)는 충전기(110)의 제1 UWB 안테나(322)와 충전기(110)의 제2 UWB 안테나(332)를 잇는 직선(1230)을 중심으로 서로 대칭이다.
다음으로, 단계 S1104에서, 로봇 청소기(100)는 제1 후보 위치 및 제2 후보 위치 중 하나를 기준으로 충전기(110) 방향으로 이동한다. 여기서 로봇 청소기(100)는 충전기(110)의 방향을 제1 후보 위치(1210) 및 제2 후보 위치(1220) 중 하나를 기준으로 결정할 수 있다. 예를 들면, 로봇 청소기(100)는 제1 UWB 측정에 기초하여 제1 후보 위치(1210) 및 제2 후보 위치(1220)를 결정하고, 제2 후보 위치(1220)를 기준으로 충전기(110) 방향으로 이동한다.
로봇 청소기(100)가 이동하는 거리는 미리 결정된 거리일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 로봇 청소기(100)는 단계 S1104에서, 약 수십 센티미터로 미리 결정된 거리만큼 이동할 수 있다.
다음으로 단계 S1106에서, 로봇 청소기(100)는 충전기(110) 방향으로 이동(1240)한 후, 제1 UWB 신호 및 제2 UWB 신호를 측정하는 제2 UWB 측정을 수행한다. 로봇 청소기(100)는 제2 UWB 측정에서, UWB 측정의 LoS 여부를 나타내는 파라미터 값을 획득한다. 프로세서(210)는 제2 UWB 측정의 NLoS 값에 기초하여 제1 UWB 신호 및 제2 UWB 신호가 LoS인지 아닌지 여부를 판단할 수 있다.
다음으로, 단계 S1108에서, 로봇 청소기(100)는 제1 후보 위치 및 제2 후보 위치 중 하나를 로봇 청소기(100)의 위치로 식별한다. 로봇 청소기(100)의 충전기(110)는 일반적으로 벽을 등지고 배치된다. 따라서 로봇 청소기(100)는, 충전기(110)의 후면이 벽에 접해 있다고 가정하고, 제1 후보 위치(1210)와 제2 후보 위치(1220) 중 하나를 로봇 청소기(100)의 위치로 식별할 수 있다. 도 13 및 도 14를 참조하여, 제1 후보 위치(1210)와 제2 후보 위치(1220) 중 하나를 로봇 청소기(100)의 위치로 식별하는 과정을 설명한다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따라 IR 신호를 이용하여 LoS를 판단하는 구성을 나타낸 도면이다.
충전기(110)는 소정의 벽(1320)에 인접하여 배치된다. 벽(1320)은 콘크리트 벽, 가구 벽, 파티션 등 다양한 형태에 대응될 수 있다.
충전기(110)는 IR 통신 모듈(238)을 포함하고, IR 신호를 출력한다. IR 통신 모듈(238)은 충전기(110)의 충전 단자(234)가 배치된 정면으로부터 IR 신호를 출력한다. IR 신호는 소정의 반경(Rir)을 갖는 IR 신호 도달 범위(1310)를 갖는다. 로봇 청소기(100)는 IR 신호 도달 범위(1310) 내에서는 IR 신호를 검출하고, IR 신호 도달 범위(1310) 밖에서는 IR 신호를 검출하지 못할 수 있다.
IR 신호는 장애물을 거의 통과하지 못한다. 따라서 IR 신호는 충전기(110)의 LoS 내에서만 로봇 청소기(100)에 의해 검출된다. 로봇 청소기(100)는 충전기(110)의 LoS를 벗어나면 IR 신호를 검출하지 못한다. 따라서 로봇 청소기(100)는 IR 신호를 검출함에 의해, 충전기(110)가 LoS 내에 있는지 여부를 판단할 수 있다.
만약, 로봇 청소기(100)가 제1 후보 위치(1210)에 위치하는 경우, 로봇 청소기(100)는 충전기(110)의 LoS 내에 있기 때문에, IR 신호를 검출할 수 있다. 만약, 로봇 청소기(100)가 제2 후보 위치(1210)에 위치하는 경우, 로봇 청소기(100)와 충전기(110) 사이에 벽(1320)이 존재한다. 따라서 충전기(110)로부터 출력된 IR 신호는 벽(1320)에 의해 차단된다. 로봇 청소기(100)는 IR 신호를 검출할 수 없고, 충전기(110)의 LoS 밖에 있다고 판단한다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따라 IR 신호와 UWB 신호에 기초하여 로봇 청소기의 위치를 식별하는 과정을 나타낸 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 로봇 청소기(100)는 IR 신호의 검출 결과와, 2개의 UWB 신호의 LoS 여부에 기초하여, 제1 후보 위치와 제2 후보 위치 중 하나를 로봇 청소기(100)의 위치로 식별할 수 있다.
로봇 청소기(100)는 충전기(110)의 IR 신호가 검출되었는지 여부(1410)를 판단한다. 또한, 로봇 청소기(100)는 제1 UWB 측정에서 UWB 신호의 LoS 값을 획득하고, 제2 UWB 측정에서 UWB 신호의 LoS 값을 획득한다. 로봇 청소기(100)는 제1 UWB 측정의 LoS 값에 기초하여 제1 UWB 측정의 LoS 여부(1420)를 판단한다. 로봇 청소기(100)는 제2 UWB 측정의 LoS 값에 기초하여 제2 UWB 측정의 LoS 여부(1430)를 판단한다.
로봇 청소기(100)는 IR 신호 검출 여부(1410), 제1 UWB 측정의 LoS 여부(1420), 및 제2 UWB 측정의 LoS 여부(1430)에 기초하여, 로봇 청소기(100)의 위치를 식별한다. 로봇 청소기(100)는 충전기(110)의 LoS 내의 위치를 제1 후보 위치(1210)로 설정하고, 충전기(110)의 LoS 밖의 위치를 제2 후보 위치(1220)로 설정한다.
충전기(110)의 IR 신호가 검출된 경우(1412), 제1 UWB 측정 및 제2 UWB 측정 중 적어도 하나에서 LoS 내라고 판단되면, 로봇 청소기(100)가 제1 후보 위치(1210)에 있다고 판단한다. 이러한 경우, IR 신호에 기초한 LoS 여부 판단 결과와 UWB 신호에 기초한 LoS 여부 판단 결과가 일치하기 때문에, 로봇 청소기(100)가 LoS 내의 위치인 제1 후보 위치(1210)에 있다고 판단한다.
충전기(110)의 IR 신호가 검출된 경우(1412), 제1 UWB 측정 및 제2 UWB 측정 모두에서 LoS 밖이라고 판단되면, 로봇 청소기(100)의 위치 판단을 보류한다. 이러한 경우, IR 신호에 기초한 LoS 여부 판단 결과와, UWB 신호에 기초한 LoS 여부 판단 결과가 서로 모순되기 때문에, 측정이 유효하지 않다고 판단한다. 판단 보류의 경우의 처리에 대해서는 아래에서 도 15를 참조하여 상세하게 설명한다.
충전기(110)의 IR 신호가 검출되지 않은 경우(1414), 제1 UWB 측정 및 제2 UWB 측정 중 적어도 하나에서 LoS 밖이라고 판단되면 로봇 청소기(100)가 제2 후보 위치(1220)에 있다고 판단한다. 이러한 경우, IR 신호에 기초한 LoS 여부 판단 결과와 UWB 신호에 기초한 LoS 여부 판단 결과가 일치하기 때문에, 로봇 청소기(100)가 LoS 밖의 위치인 제2 후보 위치(1220)에 있다고 판단한다.
충전기(110)의 IR 신호가 검출되지 않은 경우(1414), 제1 UWB 측정 및 제2 UWB 측정 모두에서 LoS 내에 있다고 판단되면, 로봇 청소기(100)의 위치 판단을 보류한다. 이러한 경우, IR 신호에 기초한 LoS 여부 판단 결과와, UWB 신호에 기초한 LoS 여부 판단 결과가 서로 모순되기 때문에, 측정이 유효하지 않다고 판단한다. 판단 보류의 경우의 처리에 대해서는 아래에서 도 15를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따라, 위치 판단을 보류한 경우의 처리를 나타낸 도면이다.
단계 S1502에서, 로봇 청소기(100)는 제1 후보 위치와 제2 후보 위치로부터 최종 위치를 결정하는 처리에 대해 판단 보류로 결정한다. 판단 보류는 도 14에서 판단 보류된 경우에 대응된다.
단계 S1504에서, 로봇 청소기(100)는 제1 UWB 측정과 제2 UWB 측정의 측정 값이 연속적인지 여부를 판단한다. 로봇 청소기(100)는 제1 UWB 측정과 제2 UWB 측정의 측정 값이 순간적으로 튀는지 여부를 판단하여, 측정 값이 연속적인지 여부를 판단할 수 있다. 로봇 청소기(100)는 펄스 형태의 UWB 측정 값, 소정 값 이상의 기울기를 갖는 UWB 측정 값 등을 검출하여, UWB 측정 값이 순간적으로 튀는지 여부를 판단할 수 있다. 로봇 청소기(100)는 제1 UWB 측정과 제2 UWB 측정 중 하나만 연속적이지 않더라도, UWB 측정 값이 연속적이지 않다고 판단할 수 있다.
로봇 청소기(100)는 제1 UWB 측정과 제2 UWB 측정의 측정 값이 연속적인 경우, 단계 S1506에서, UWB 신호에 기초하여 최종 위치를 결정한다. 즉, 로봇 청소기(100)는 제1 UWB 측정과 제2 UWB 측정 중 적어도 하나에서 LoS 내에 있다고 판단되면, 제1 후보 위치(1210)를 최종 위치로 결정하고, 제1 UWB 측정과 제2 UWB 측정에서 모두 LoS 밖에 있다고 판단되면, 제2 후보 위치(1220)를 최종 위치로 결정한다.
로봇 청소기(100)는 제1 UWB 측정과 제2 UWB 측정 중 적어도 하나가 연속적이지 않은 경우, 단계 S1508에서, IR 신호에 기초하여 최종 위치를 결정한다. 즉, 로봇 청소기(100)는 IR 신호가 검출되면, 제1 후보 위치(1210)를 최종 위치로 결정하고, IR 신호가 검출되지 않으면, 제2 후보 위치(1220)를 최종 위치로 결정한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 로봇 청소기(100)는 판단 보류의 경우, UWB 신호의 신뢰도를 판단한다. 로봇 청소기(100)가 UWB 신호의 신뢰도를 판단하는 동작은 도 15의 단계 S1504 대신 수행될 수 있다. 로봇 청소기(100)는 신뢰도가 기준 값 이상이라고 판단되는 경우, 단계 S1506에서 UWB 신호에 기초하여 최종 위치를 결정한다. 로봇 청소기(100)는 신뢰도가 기준 값 미만이라고 판단되는 경우, 단계 S1508에서 IR 신호에 기초하여 최종 위치를 결정한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 로봇 청소기(100)는 판단 보류의 경우, 로봇 청소기(100)의 이동 속도를 늦추고, UWB 측정의 인터벌을 감소시켜서, 보다 촘촘하게 측정을 수행한다. 로봇 청소기(100)는 UWB 측정의 인터벌을 감소시켜, 제1 UWB 측정 및 제2 UWB 측정을 다시 수행할 수 있다. 로봇 청소기(100)는 UWB 측정을 다시 수행하는 경우, 단계 S1502에서 판단 보류한 이후에, UWB 재측정 결과에 기초하여, 도 14의 표에 기초하여 최종 위치 판단을 다시 수행할 수 있다. 만약, UWB 재측정 결과에 기초하여 다시 판단 보류로 결정된 경우, 로봇 청소기(100)는 단계 S1504 이후의 동작을 수행할 수 있다.
도 16은 본 개시의 일 실시예에 따라, 로봇 청소기가 참조 UWB 장치와 통신하는 구성을 나타낸 도면이다. 도 17은 본 개시의 일 실시예에 따라, 위치 판단을 보류한 경우에 참조 UWB 장치를 이용하여 최종 위치를 판단하는 과정을 나타낸 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 로봇 청소기(100)는 도 14에서 최종 위치 판단을 보류한 경우, 참조 UWB 장치(1610)로부터 출력된 참조 UWB 신호를 이용하여, 최종 위치를 판단할 수 있다.
참조 UWB 장치(1610)는 UWB 통신을 수행하는 장치이다. 참조 UWB 장치(1610)는 UWB 통신 모듈(1612)을 포함한다. 참조 UWB 장치(1610)는 UWB 신호를 수신하고 출력한다. 참조 UWB 장치(1610)는 AoA 측정이 가능한 UWB 장치(1610)이다. 일 실시예에 따르면, 참조 UWB 장치(1610)는 충전기(110)로부터 수신한 복수의 UWB 신호를 이용하여 AoA 측정을 수행한다. 참조 UWB 장치(1610)는 UWB 신호를 이용한 AoA 측정을 수행할 때, AoA 결과 리포트에 FOM 값을 함께 출력한다.
참조 UWB 장치(1610)는 예를 들면, AI 스피커, TV, 냉장고, 스마트폰, 태블릿 PC, 공기청정기, 에어컨, 스마트 태그, 차량용 스마트 키 등의 형태로 구현될 수 있다.
단계 S1702에서, 로봇 청소기(100)는 제1 후보 위치와 제2 후보 위치로부터 최종 위치를 결정하는 처리에 대해 판단 보류로 결정한다. 판단 보류는 도 14에서 판단 보류된 경우에 대응된다.
다음으로, S1704에서, 로봇 청소기(100)는 참조 UWB 장치(1610)로 UWB 신호 측정 요청을 전송한다. UWB 신호 측정 요청은 참조 UWB 장치(1610)에 AoA 측정을 요청하는 신호이다. AoA 측정은, UWB 신호에 기초하여 도 7에 도시된 AoA azimuth result, AoA elevation result, AoA azimuth FOM, 및 AoA elevation FOM을 측정하는 것이다. 참조 UWB 장치(1610)는 로봇 청소기(100)로부터 출력된 UWB 신호 또는 충전기(110)로부터 출력된 UWB 신호에 기초하여 AoA 측정을 수행할 수 있다.
다음으로, 단계 S1706에서, 참조 UWB 장치(1610)는 UWB 신호 측정 요청에 응답하여, UWB 신호를 측정한다. 참조 UWB 장치(1610)는 UWB 신호 측정 요청에 기초하여, 충전기(110) 또는 로봇 청소기(100)로부터 출력된 UWB 신호를 검출한다. 또한, 참조 UWB 장치(1610)는 검출된 UWB 신호를 이용하여, AoA 측정을 수행한다. 일 실시예에 따르면, 참조 UWB 장치(1610)는 충전기(110)로부터 출력된 제1 UWB 신호 및 제2 UWB 신호를 검출하고, 제1 UWB 신호 및 제2 UWB 신호를 이용하여 AoA 측정을 수행한다. 일 실시예에 다르면, 참조 UWB 장치(1610)는 로봇 청소기(100)로부터 출력된 UWB 신호를 검출하고, 검출된 UWB 신호를 이용하여 AoA 측정을 수행한다.
다음으로, 단계 S1708에서, 참조 UWB 장치(1610)는 UWB 신호 측정 결과를 로봇 청소기(100)로 전송한다. 참조 UWB 장치(1610)는 AoA 측정을 수행하고, AoA 측정 결과를 UWB 신호 측정 결과로서 로봇 청소기(100)로 전송한다. AoA 측정 결과는 AoA azimuth FOM 값 또는 AoA elevation FOM 값 중 적어도 하나를 포함한다.
다음으로, 단계 S1710에서, UWB 신호의 신뢰도가 기준 값 미만인지 여부를 판단한다. 로봇 청소기(100)는 AoA azimuth FOM 값 및 AoA elevation FOM 값을 기준 값과 비교한다. 로봇 청소기(100)는 AoA azimuth FOM 값은 제1 기준 값 T1과 비교하고, AoA elevation FOM 값은 제2 기준 값 T2와 비교할 수 있다. 여기서 T2는 T1보다 클 수 있다. 로봇 청소기(100)는 AoA azimuth FOM 값이 T1보다 크고, AoA elevation FOM 값이 T2보다 크면, UWB 신호의 신뢰도가 기준 값 이상이라고 판단한다. 로봇 청소기(100)는 AoA azimuth FOM 값이 T1 이하이거나, AoA elevation FOM 값이 T2 이하이면, UWB 신호의 신뢰도가 기준 값 미만이라고 판단한다.
단계 S1712에서, 로봇 청소기(100)는 UWB 신호의 신뢰도가 기준 값 미만이라고 판단되면, IR 신호에 기초하여 최종 위치를 결정할 수 있다. 즉, 로봇 청소기(100)는 IR 신호가 검출되면, 제1 후보 위치(1210)를 최종 위치로 결정하고, IR 신호가 검출되지 않으면, 제2 후보 위치(1220)를 최종 위치로 결정한다
단계 S1714에서, 로봇 청소기(100)는 UWB 신호의 신뢰도가 기준 값 이상이라고 판단되면, UWB 신호에 기초하여 최종 위치를 결정한다. 즉, 로봇 청소기(100)는 제1 UWB 측정과 제2 UWB 측정 중 적어도 하나에서 LoS 내에 있다고 판단되면, 제1 후보 위치(1210)를 최종 위치로 결정하고, 제1 UWB 측정과 제2 UWB 측정에서 모두 LoS 밖에 있다고 판단되면, 제2 후보 위치(1220)를 최종 위치로 결정한다.
도 18은 본 개시의 일 실시예에 따른 도킹 동작을 설명하는 흐름도이다. 도 19는 본 개시의 일 실시예에 따라 충전기로부터 출력되는 복수의 IR 신호를 나타낸 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 로봇 청소기(100)는 충전기(110) 주변으로 이동하는 호밍 동작을 완료한 후에, 도킹 동작을 수행한다. 로봇 청소기(100)는 호밍 동작이 완료되면, 로봇 청소기(100)의 충전 단자와 충전기(110)의 충전 단자를 접촉시키는 도킹 동작을 수행한다. 로봇 청소기(100)는 도킹 동작이 완료되면, 충전기(110)로부터 전력을 공급받아, 충전을 수행한다.
로봇 청소기(100)는 도킹 동작을 수행하는 동안, 충전기(110)로부터 제1 UWB 신호(610) 및 제2 UWB 신호(620)를 수신한다. 만약 충전기(110)가 3개의 UWB 안테나를 구비하는 경우, 도킹 동작 동안에 로봇 청소기(100)는 제1 UWB 신호(610), 제2 UWB 신호(620), 및 제3 UWB 신호(630)를 수신할 수 있다. 또한, 로봇 청소기(100)는 도킹 동작을 수행하는 동안, 충전기(110)로부터 출력된 IR 신호(1910, 1920, 1930, 1940)를 수신한다. 로봇 청소기(100)는 현재 위치(1950)에서 충전기(110)의 UWB 신호(610, 620)와 충전기(110)의 IR 신호(1910, 1920, 1930, 1940)를 수신하여, 현재의 위치를 결정하고, 이동 방향을 결정한다.
충전기(110)는 와이드 IR 신호(1910), 우측 IR 신호(1920), 좌측 IR 신호(1940), 및 중앙 정렬 IR 신호(1930)를 출력한다. 우측 IR 신호(1920), 좌측 IR 신호(1940), 및 중앙 정렬 IR 신호(1930)는 와이드 IR 신호(1910)에 비해 폭이 좁은 신호이다. 우측 IR 신호(1920)는 충전기(110)로부터 우측 방향으로 출력된다. 좌측 IR 신호(1940)는 충전기(110)로부터 좌측 방향으로 출력된다. 중앙 정렬 IR 신호(1930)는 충전기(110)의 중앙으로부터 정면 방향으로 출력된다.
우측 IR 신호(1920) 및 좌측 IR 신호(1940)는 로봇 청소기(100)의 좌측 및 우측에 배치되는 IR 신호 수신기에 의해 감지될 수 있다. 중앙 정렬 IR 신호(1930)는 로봇 청소기(100)의 정면 또는 후면에 배치되는 IR 신호 수신기에 의해 감지될 수 있다. 중앙 정렬 IR 신호(1930)는 로봇 청소기(100)를 좌, 우 방향으로 미세하게 정렬하기 위한 용도로 이용된다.
와이드 IR 신호(1910), 우측 IR 신호(1920), 좌측 IR 신호(1940), 및 중앙 정렬 IR 신호(1930)는 서로 다른 신호 패턴을 가질 수 있다. 로봇 청소기(100)는 와이드 IR 신호(1910), 우측 IR 신호(1920), 좌측 IR 신호(1940), 및 중앙 정렬 IR 신호(1930)의 서로 다른 신호 패턴을 인식하여, 각 IR 신호를 식별할 수 있다. 로봇 청소기(100)는 IR 통신 모듈(1010)에 포함된 IR 센서를 이용하여 IR 신호를 검출한다. 또한, 로봇 청소기(100)는 검출된 IR 신호의 신호 패턴을 인식한다. 로봇 청소기(100)는 인식된 신호 패턴에 기초하여, 검출된 IR 신호가 와이드 IR 신호(1910), 우측 IR 신호(1920), 좌측 IR 신호(1940), 및 중앙 정렬 IR 신호(1930) 중 어느 신호에 해당하는지를 식별한다.
다음으로, 도 18의 흐름도를 참조하여, 로봇 청소기(100)에서 IR 신호를 이용하여 도킹을 수행하는 과정을 설명한다.
우선 단계 S1802에서, 로봇 청소기(100)는 호밍 동작을 수행한다. 단계 S1802는 도 4의 단계 S408에 대응된다.
로봇 청소기(100)는 호밍 동작이 완료되면, 단계 S1803에서, 충전기(110)로부터 출력된 와이드 IR 신호(1910)가 검출되는지 여부를 판단한다. 충전기(110)는 소정의 범위에 도달하는 와이드 IR 신호(1910)를 출력한다. 로봇 청소기(100)는 와이드 IR 신호(1910)가 도달하는 소정 범위 내에 위치하면, 와이드 IR 신호(1910)를 검출할 수 있다.
와이드 IR 신호가 검출되지 않으면, 로봇 청소기(100)는 호밍 동작을 계속한다.
와이드 IR 신호가 검출되면, 단계 S1804에서, 로봇 청소기(100)는 도킹 동작을 개시한다. 도킹 동작에서, 로봇 청소기(100)는 호밍 동작에 비해, 이동 속도를 낮추고, UWB 신호 측정의 인터벌을 감소시킬 수 있다.
다음으로, 도 18, 도 20 및 도 21을 참조하여, 단계 S1806, S1808, S1810, 및 S1812를 설명한다.
도 20은 본 개시의 일 실시예에 따라, UWB 측정 결과와 IR 신호 측정 결과에 기초하여 이동 방향을 결정하는 과정을 나타낸 도면이다. 도 21은 본 개시의 일 실시예에 따라, 로봇 청소기(100)가 도킹 동작을 수행하는 모습을 나타낸 도면이다.
단계 S1806에서, 로봇 청소기(100)는 UWB 측정 결과(2010)와 IR 신호 측정 결과를 비교한다.
단계 S1808에서, 로봇 청소기(100)는 UWB 측정 결과와 IR 신호 측정 결과를 비교한 결과에 기초하여, 두 측정 결과에 의한 예상 방향이 일치하는지 여부를 판단한다. 도 20 및 도 21을 참조하여 단계 S1806 및 단계 S1808의 동작을 설명한다.
로봇 청소기(100)는 도 20에 도시된 바와 같이, UWB 측정 결과(2010)와 IR 신호 측정 결과(2020)의 조합에 기초하여 로봇 청소기의 이동 방향을 결정할 수 있다.
UWB 측정 결과(2010)는 제1 UWB 신호(610)에 기초하여 측정된 제1 거리(D1)와 제2 UWB 신호(620)에 기초하여 측정된 제2 거리(D2)를 이용한다. 제1 UWB 신호(610)는 충전기(110)의 우측 UWB 안테나로부터 출력되고, 제2 UWB 신호(620)는 충전기(110)의 좌측 UWB 안테나로부터 출력된다. 제1 거리(D1)는 충전기(110)의 우측 UWB 안테나로부터 로봇 청소기(100)의 UWB 안테나까지의 거리를 나타낸다. 제2 거리(D2)는 충전기(110)의 좌측 UWB 안테나로부터 로봇 청소기(100)의 UWB 안테나까지의 거리를 나타낸다.
로봇 청소기(100)는 UWB 측정 결과(2010)에 기초하여, 로봇 청소기(100)의 제1 예상 방향을 결정한다. UWB 측정 결과(2010)는 충전기(110)로부터 출력된 UWB 신호(610, 620)에 기초하여 충전기(110)에서 로봇 청소기(100)를 바라봤을 때, 로봇 청소기(100)가 우측에 있는지 좌측에 있는지를 나타낸다. UWB 측정 결과(2010)는 D1-D2 값을 기준 값 T1과 비교하여 획득될 수 있다.
로봇 청소기(100)는 D1-D2 값이 -T1보다 작은 경우(2012), 로봇 청소기(100)가 충전기(110)에서 바라봤을 때, 우측에 있다고 판단한다. 즉, D1-D2 값이 -T1보다 작은 경우(2012), 제1 예상 방향은 우측으로 정의된다. 예를 들면, 도 21에서 2126 위치가 로봇 청소기(100)가 우측에 있는 경우에 대응될 수 있다.
로봇 청소기(100)는 D1-D2 값이 -T1보다 크고, T1보다 작은 경우(2014), 로봇 청소기(100)가 충전기(110)의 정면에 있다고 판단한다. 즉, D1-D2 값이 -T1보다 크고, T1보다 작은 경우(2014), 제1 예상 방향은 정면으로 정의된다. 예를 들면, 도 21에서 2124 위치가 로봇 청소기(100)가 정면에 있는 경우에 대응될 수 있다.
로봇 청소기(100)는 D1-D2 값이 T1보다 큰 경우(2016), 로봇 청소기(100)가 충전기(110)의 좌측에 있다고 판단한다. 즉, D1-D2 값이 T1보다 큰 경우(2016), 제1 예상 방향은 좌측으로 정의된다. 예를 들면, 도 21에서 2120 위치, 2122 위치 및 2128 위치가 로봇 청소기(100)가 좌측에 있는 경우에 대응될 수 있다.
다음으로 IR 신호 측정 결과(2020)에 대해 설명한다.
로봇 청소기(100)는 우측 IR 신호(1920) 및 좌측 IR 신호(1940)를 검출하였는지 여부에 기초하여, IR 신호 측정 결과(2020)에 기초한 제2 예상 방향을 결정한다. 로봇 청소기(100)는 우측 IR 신호(1920)와 좌측 IR 신호(1940)가 모두 검출되지 않은 경우, 제2 예상 방향을 결정하지 않는다. 로봇 청소기(100)는 우측 IR 신호(1920)와 좌측 IR 신호(1940) 중 하나가 검출되면, 검출된 IR 신호에 기초하여 제2 예상 방향을 결정한다.
로봇 청소기(100)는 제1 예상 방향 및 제2 예상 방향을 비교한다. 로봇 청소기(100)는 우측 IR 신호(1920)와 좌측 IR 신호(1940)가 모두 검출되지 않아 제2 예상 방향이 결정되지 않은 경우, 제1 예상 방향과 제2 예상 방향이 일치한다고 판단할 수 있다.
본 개시에서는 로봇 청소기(100)가 제1 예상 방향과 제2 예상 방향을 결정한다고 설명하였지만, 로봇 청소기(100)가 제1 예상 방향과 제2 예상 방향을 별도의 출력 값으로 정의하지 않는 것도 가능하다. 즉, 로봇 청소기(100)는 도 20에 도시된 바와 같이, D1, D2, 우측 IR 신호 감지 여부(2022), 좌측 IR 신호 감지 여부(2024)의 조합에 기초하여 이동 방향을 제어할 수 있으며, 제1 예상 방향 및 제2 예상 방향을 별도로 산출하지 않을 수 있다. 본 개시는 제1 예상 방향 및 제2 예상 방향을 별도로 산출하는 실시예와, 별도로 산출하지 않는 실시예를 모두 포함한다.
다음으로, 로봇 청소기(100)는 제1 예상 방향과 제2 예상 방향이 일치하는 경우, 단계 S1810에서, 예상 방향에 기초하여 로봇 청소기(100)의 이동 방향을 결정한다. 예상 방향은 제1 예상 방향 및 제2 예상 방향에 대응하는 방향이다.
도 20을 참조하면, 로봇 청소기(100)는 UWB 측정 결과(2010)가 2012에 대응하는 경우, 제1 예상 방향을 우측 방향으로 정의한다. 또한, 로봇 청소기(100)는 IR 신호 측정 결과(2020)가 우측 IR 신호(1920)를 감지하고, 좌측 IR 신호(1940)를 감지하지 못한 경우, IR 신호 측정 결과(2020)에 기초한 제2 예상 방향을 우측 방향으로 판단한다. 이러한 경우, 제1 예상 방향과 제2 예상 방향이 일치하기 때문에, 로봇 청소기(100)는 자신이 충전기(110)에서 바라보았을 때 우측에 있다고 판단한다. 따라서 로봇 청소기(100)는 오른쪽으로 이동한다. 또한, 로봇 청소기(100)는 UWB 측정 결과(210)가 2012에 대응하는 경우, 로봇 청소기(100)가 우측 IR 신호(1920)와 좌측 IR 신호(1940)를 모두 감지하지 못한 경우, 제1 예상 방향에 따라 로봇 청소기(100)의 이동 방향을 결정한다. 따라서 로봇 청소기(100)는 자신이 충전기(110)에서 바라보았을 때 우측에 있다고 판단하고, 오른쪽으로 이동한다.
로봇 청소기(100)는 UWB 측정 결과(2010)가 2014에 대응하는 경우, 제1 예상 방향을 정면 방향으로 정의한다. 또한, 로봇 청소기(100)는 IR 신호 측정 결과(2020)가 우측 IR 신호(1920)와 좌측 IR 신호(1940)를 모두 감지하지 못한 경우, 제2 예상 방향을 결정하지 못한다. 따라서 로봇 청소기(100)는 제1 예상 방향에 기초하여 이동 방향을 결정한다. 로봇 청소기(100)는 자신이 충전기(110)에서 바라보았을 때 정면 방향에 있다고 판단하고, 정면으로 이동한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 로봇 청소기(100)는 IR 신호 측정 결과(2020)에서 중앙 정렬 IR 신호(1930) 검출 여부를 포함한다. 로봇 청소기(100)는 우측 IR 신호(1920)와 좌측 IR 신호(1940)를 모두 감지하지 못하고, 중앙 정렬 IR 신호(1930)를 감지한 경우, 제2 예상 방향을 정면 방향으로 정의할 수 있다. 따라서 로봇 청소기(100)는 UWB 측정 결과(2010)r가 2014에 대응하고, 우측 IR 신호(1920)와 좌측 IR 신호(1940)를 모두 감지하지 못하고, 중앙 정렬 IR 신호(1930)를 감지한 경우, 제1 예상 방향과 제2 예상 방향이 일치한다고 판단한다. 이러한 경우, 로봇 청소기(100)는 자신이 충전기(110)에서 바라보았을 때 정면 방향에 있다고 판단하고, 정면으로 이동한다.
로봇 청소기(100)는 UWB 측정 결과(2010)가 2016에 대응하는 경우, 제1 예상 방향을 좌측 방향으로 정의한다. 또한, 로봇 청소기(100)는 IR 신호 측정 결과(2020)가 우측 IR 신호(1920)를 감지하지 못하고, 좌측 IR 신호(1940)를 감지한 경우, IR 신호 측정 결과(2020)에 기초한 제2 예상 방향을 좌측 방향으로 판단한다. 이러한 경우, 제1 예상 방향과 제2 예상 방향이 일치하기 때문에, 로봇 청소기(100)는 자신이 충전기(110)에서 바라보았을 때 좌측에 있다고 판단한다. 따라서 로봇 청소기(100)는 왼쪽으로 이동한다. 또한, 로봇 청소기(100)는 UWB 측정 결과(210)가 2012에 대응하는 경우, 로봇 청소기(100)가 우측 IR 신호(1920)와 좌측 IR 신호(1940)를 모두 감지하지 못한 경우, 제1 예상 방향에 따라 로봇 청소기(100)의 이동 방향을 결정한다. 따라서 로봇 청소기(100)는 자신이 충전기(110)에서 바라보았을 때 좌측에 있다고 판단하고, 왼쪽으로 이동한다.
로봇 청소기(100)는 제1 예상 방향과 제2 예상 방향이 일치하지 않는 경우, 단계 S1812에서, UWB 신호의 신뢰도에 기초하여 이동 방향을 결정한다.
로봇 청소기(100)는 UWB 측정 결과(2010)가 2012에 대응하는 경우, 제1 예상 방향을 우측 방향으로 정의한다. 또한, 로봇 청소기(100)는 IR 신호 측정 결과(2020)가 우측 IR 신호(1920)를 감지하지 못하고, 좌측 IR 신호(1940)를 감지한 경우, IR 신호 측정 결과(2020)에 기초한 제2 예상 방향을 좌측 방향으로 판단한다. 이와 같이 제1 예상 방향과 제2 예상 방향이 상이한 경우, UWB 측정 결과(2010)와 IR 신호 측정 결과(2020)가 서로 모순된다. 따라서 로봇 청소기(100)는 이동 방향의 판단을 보류한다.
로봇 청소기(100)는 UWB 측정 결과(2010)가 2014에 대응하는 경우, 제1 예상 방향을 정면 방향으로 정의한다. 또한, 로봇 청소기(100)는 IR 신호 측정 결과(2020)에서 우측 IR 신호(1920)를 감지하지 못하고 좌측 IR 신호(1940)를 감지한 경우, 제2 예상 방향을 좌측 방향으로 정의한다. 반대로, 로봇 청소기(100)는 IR 신호 측정 결과(2020)에서 우측 IR 신호(1920)를 감지하고 좌측 IR 신호(1940)를 감지하지 못한 경우, 제2 예상 방향을 우측 방향으로 정의한다. 이와 같이 제1 예상 방향과 제2 예상 방향이 상이한 경우, UWB 측정 결과(2010)와 IR 신호 측정 결과(2020)가 서로 모순된다. 따라서 로봇 청소기(100)는 이동 방향의 판단을 보류한다.
로봇 청소기(100)는 UWB 측정 결과(2010)가 2016에 대응하는 경우, 제1 예상 방향을 좌측 방향으로 정의한다. 또한, 로봇 청소기(100)는 IR 신호 측정 결과(2020)가 우측 IR 신호(1920)를 감지하고, 좌측 IR 신호(1940)를 감지하지 못한 경우, IR 신호 측정 결과(2020)에 기초한 제2 예상 방향을 우측 방향으로 판단한다. 이와 같이 제1 예상 방향과 제2 예상 방향이 상이한 경우, UWB 측정 결과(2010)와 IR 신호 측정 결과(2020)가 서로 모순된다. 따라서 로봇 청소기(100)는 이동 방향의 판단을 보류한다.
이와 같이, 이동 방향의 판단을 보류한 경우, 로봇 청소기(100)는 UWB 신호의 신뢰도에 기초하여, 이동 방향을 결정한다. 앞서 도 17에서 설명한 동작과 유사하게, 로봇 청소기(100)는 도킹 동작에서도 UWB 신호의 신뢰도가 기준 값 미만인 경우 IR 신호에 기초하여 이동 방향을 결정하고, UWB 신호의 신뢰도가 기준 값 이상인 경우 UWB 신호에 기초하여 이동 방향을 결정할 수 있다.
로봇 청소기(100)는 이동 방향의 판단을 보류한 경우, 충전기(110)로부터 수신한 UWB 신호의 신뢰도를 판단한다. 신뢰도는 앞서 설명한 바와 같이, AoA 측정에 따라 산출되는 AoA azimuth FOM 값과 AoA elevation FOM 값에 기초하여 판단될 수 있다.
로봇 청소기(100)는 UWB 신호의 신뢰도가 기준 값 미만인 경우, IR 신호 측정 결과(2020)에 따라 결정된 제2 예상 방향에 기초하여 로봇 청소기(100)의 이동 방향을 결정할 수 있다. 즉, 로봇 청소기(100)는 UWB 신호의 신뢰도가 기준 값 미만인 경우, 우측 IR 신호(1620)가 감지되면 오른쪽으로 이동하고, 좌측 IR 신호(1640)가 감지되면 왼쪽으로 이동한다. 또한, 로봇 청소기(100)는 우측 IR 신호(1620)와 좌측 IR 신호(1640)가 모두 감지되지 않으면, 정면 방향으로 이동한다.
로봇 청소기(100)는 UWB 신호의 신뢰도가 기준 값 이상인 경우, UWB 측정 결과(2010)에 기초하여 결정된 제1 예상 방향에 기초하여 로봇 청소기(100)의 이동 방향을 결정할 수 있다.
도 21을 참조하면, 충전기(110)는 충돌 방지 IR 신호(2110)를 출력한다. 충돌 방지 IR 신호(2110)는 신호 도달 범위가 와이드 IR 신호(1910), 우측 IR 신호(1920), 좌측 IR 신호(1940), 및 중앙 정렬 IR 신호(1930)에 비해 짧다. 로봇 청소기(100)는 충돌 방지 IR 신호(2110)를 감지하면, 이동 속도를 감소시킨다. 또한, 로봇 청소기(100)는 충돌 방지 IR 신호(2110)를 감지하면, UWB 신호의 검출 인터벌 및 IR 신호의 검출 인터벌을 감소시킨다.
도 22는 본 개시의 일 실시예에 따라 UWB 신호의 신뢰도를 판단하는 기준을 나타낸 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 로봇 청소기(100)는 UWB 신호의 AoA 측정 결과에 기초하여, UWB 신호의 신뢰도를 판단할 수 있다. 앞서 도 15에서 설명한 바와 같이, 로봇 청소기(100)는 호밍 동작을 수행할 때, 충전기 IR 신호 검출 여부(1410)의 판단 결과와 UWB 신호 측정 판단 결과가 서로 모순되어 판단 보류에 해당하는 경우, UWB 신호의 신뢰도에 기초하여 동작할 수 있다. 또한, 앞서 도 18에서 설명한 바와 같이, 로봇 청소기(100)는 도킹 동작을 수행할 때, UWB 신호의 신뢰도에 기초하여 동작할 수 있다. 로봇 청소기(100)는 단계 S1812에서, 도킹 동작을 수행할 때, UWB 측정 결과와 IR 신호 측정 결과가 서로 모순되는 경우, UWB 신호의 신뢰도에 기초하여 이동 방향을 결정할 수 있다.
UWB 신호의 신뢰도는 충전기(110)와 로봇 청소기(100)의 안테나 구성에 기초하여, 그 조건이 결정될 수 있다. 도 22의 신뢰도 판단 조건은 충전기(110)가 2개의 UWB 안테나를 포함하는 경우와, 3개의 UWB 안테나를 포함하는 경우에 모두 적용될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 충전기(110)의 안테나 높이와 로봇 청소기(100)의 안테나 높이가 동일한 경우, 3가지 조건을 이용하여, UWB 신호의 신뢰도를 판단할 수 있다. 3가지 조건은 조건 1, 조건 2, 및 조건 3을 포함한다. 조건 1은 AoA azimuth FOM 값이 T1 값 미만인 조건이다. 조건 2는 AoA elevation FOM 값이 T2 값 미만인 조건이다. 조건 3은 AoA elevation result 값이 90+α보다 크거나 90-α보다 작은 조건이다. 여기서 T1 및 T2는 미리 결정된 기준 값이다. α는 극각 기준 값에 대응될 수 있다. 일 실시예에 따르면, T2는 T1보다 큰 값이다. 로봇 청소기(100)는 UWB 신호의 AoA 측정 결과가 조건 1, 조건 2, 및 조건 3을 모두 만족하는 경우, 신뢰도가 기준 값 이상이라고 판단한다. 만약 로봇 청소기(100)는 UWB 신호의 AoA 측정 결과가 조건 1, 조건 2, 및 조건 3 중 적어도 하나를 만족하지 않는 경우, 신뢰도가 기준 값 미만이라고 판단한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 충전기(110)의 안테나 높이와 로봇 청소기(100)의 안테나 높이가 다른 경우, 2가지 조건을 이용하여, UWB 신호의 신뢰도를 판단할 수 있다. 2가지 조건은 조건 1 및 조건 2를 포함한다. 조건 1은 AoA azimuth FOM 값이 T1 값 미만인 조건이다. 조건 2는 AoA elevation FOM 값이 T2 값 미만인 조건이다. 여기서 T1 및 T2는 미리 결정된 기준 값이다. 충전기(110)의 안테나 높이와 로봇 청소기(100)의 안테나 높이가 다른 경우, AoA elevation result에 대한 조건은 이용할 수 없다. 일 실시예에 따르면, T2는 T1보다 큰 값이다. 로봇 청소기(100)는 UWB 신호의 AoA 측정 결과가 조건 1 및 조건 2를 모두 만족하는 경우, 신뢰도가 기준 값 이상이라고 판단한다. 만약 로봇 청소기(100)는 UWB 신호의 AoA 측정 결과가 조건 1 및 조건 2 중 적어도 하나를 만족하지 않는 경우, 신뢰도가 기준 값 미만이라고 판단한다.
도 23은 본 개시의 일 실시예에 따라, UWB 신호의 신뢰도에 기초하여, 로봇 청소기를 제어하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 로봇 청소기(100)는 충전기(110)로부터 출력된 UWB 신호의 신뢰도에 기초하여 로봇 청소기(100)의 UWB 통신 인터벌 및 이동 속도를 조절할 수 있다.
우선 단계 S2602에서, 로봇 청소기(100)는 충전기(110)로부터 출력된 UWB 신호의 신뢰도 정보를 획득한다. UWB 신호의 신뢰도 정보는 앞서 도 7에서 설명한 바와 같이, AoA 측정의 FOM 값에 대응될 수 있다. 신뢰도 정보는 AoA azimuth FOM 값 및 AoA elevation FOM 값을 포함할 수 있다.
다음으로, 단계 S2604에서, 로봇 청소기(100)는 UWB 신호의 신뢰도가 기준 값 이상인지 여부를 판단한다. UWB 신호의 신뢰도가 기준 값 이상인지 여부는 앞서 도 22에서 설명한 바와 같이 판단될 수 있다.
만약, UWB 신호의 신뢰도가 기준 값 이상이면, 단계 S2606에서 로봇 청소기(100)는 로봇 청소기(100)의 이동 속도가 기준 값 S1 미만인지 여부를 판단한다. 만약 로봇 청소기(100)의 이동 속도가 기준 값 S1 미만인 경우, 로봇 청소기(100)는 단계 S2608에서, 로봇 청소기(100)의 이동 속도를 S1 이상으로 높인다. 로봇 청소기(100)의 프로세서(210)는 이동 어셈블리(214)를 제어하여 로봇 청소기(100)의 이동 속도를 조절할 수 있다. 또한, UWB 신호의 신뢰도가 기준 값 이상이면, 단계 S2610에서 로봇 청소기(100)는 UWB 통신 인터벌이 T3 미만인지 여부를 판단한다. 만약 로봇 청소기(100)의 UWB 통신 인터벌이 T3 미만이면, 단계 S2612에서 로봇 청소기(100)는 UWB 통신 인터벌을 T3 이상으로 높인다. 단계 S2606과 단계 S2610의 순서는 도 23에 도시된 예로 한정되지 않는다. 단계 S2610을 먼저 수행하고, S2606을 수행하는 것도 가능하다. 또한, 로봇 청소기(100)의 속도를 제어하는 S2606 및 S2608 단계와, 로봇 청소기(100)의 UWB 통신 인터벌을 제어하는 S2610 및 S2612 단계를 병렬적으로 수행하는 것도 가능하다.
만약, UWB 신호의 신뢰도가 기준 값 미만이면, 단계 S2614에서 로봇 청소기(100)는 UWB 통신 인터벌을 T3 이하로 감소시킨다. 또한, UWB 신호의 신뢰도가 기준 값 미만이면, 단계 S2616에서 로봇 청소기(100)는 이동 속도를 S1 이하로 감소시킨다. 단계 S2614과 단계 S2616의 순서는 도 23에 도시된 예로 한정되지 않는다. 단계 S2616을 먼저 수행하고, S2614을 수행하는 것도 가능하다. 또한, 로봇 청소기(100)의 단계 S2614과 단계 S2616을 병렬적으로 수행하는 것도 가능하다.
도 24은 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 구조를 나타낸 블록도이다.
본 개시의 일 실시예예 따르면, 로봇 청소기(100)는 프로세서(210), UWB 통신 모듈(212), 이동 어셈블리(214), 메모리(216), 및 라이다 센서(2710)를 포함한다. 일 실시예로서, 로봇 청소기(100)는 프로세서(210), UWB 통신 모듈(212), 이동 어셈블리(214), 메모리(216), IR 통신 모듈(1010), 및 라이다 센서(2710)를 포함할 수 있다. 도 24의 프로세서(210), UWB 통신 모듈(212), 이동 어셈블리(214), 및 메모리(216)는 도 2에서 설명한 것과 유사하다. 따라서 도 24에서는 로봇 청소기(100)의 구성에 대해 도 2의 실시예와의 차이점 및 라이다 센서(2710)를 중심으로 설명한다.
라이다 센서(2710)는 라이다(Light Detection And Ranging, LiDAR) 센싱 방식을 이용하는 센서이다. 라이다 센서(2710)는 레이저를 출력하고, 전방의 장애물로부터 반사되어 오는 레이저를 검출한다. 라이다 센서(2710)는 특정 패턴으로 빛을 출력하여, 장애물로부터의 반사광을 바탕으로 정보를 추출한다. 라이다 센서(2710)는 펄스 전력, 왕복 시간, 위상 변이, 펄스 폭 등의 파라미터 값을 추출할 수 있다.
프로세서(210)는 라이다 센서(2710)의 검출 값을 이용하여, 전방의 장애물을 검출한다. 프로세서(210)는 라이다 센서(2710)의 검출 값을 이용하여, 벽, 가구, 출입구, 바닥의 장애물 등을 검출할 수 있다. 또한, 프로세서(210)는 라이다 센서(2710)의 검출 값을 이용하여, 장애물의 종류를 식별하고, 장애물의 종류에 따라 이동 경로를 결정할 수 있다.
도 25은 본 개시의 일 실시예에 따라, 로봇 청소기가 이동 경로를 결정하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 25에 도시된 과정은 도 4의 단계 S408에 대응될 수 있다.
단계 S2802에서, 로봇 청소기(100)는 충전기(110)의 위치 정보와 로봇 청소기(100)의 위치 정보를 이용하여 로봇 청소기(100)의 이동 방향을 식별한다. 로봇 청소기(100)는 충전기(110)가 있는 방향으로 이동하도록 이동 방향을 설정할 수 있다.
다음으로, 단계 S2804에서, 로봇 청소기(100)는 라이다 센서(2710)의 검출 값을 이용하여, 전방의 객체를 식별한다. 로봇 청소기(100)는 라이다 센서(2710)의 검출 값을 이용하여, 벽, 가구, 출입구, 바닥의 장애물 등을 검출할 수 있다. 로봇 청소기(100)는 벽, 가구, 장애물 등을 회피하도록 이동한다. 로봇 청소기(100)는 벽 및 가구를 인지하여, 청소 영역의 구조를 인식한다. 벽 및 가구에 대한 정보는 지도 정보에 저장될 수 있다. 로봇 청소기(100)는 라이다 센서(2710)의 검출 값을 이용하여 지도 정보를 생성하고 저장할 수 있다. 지도 정보가 생성된 이후에, 로봇 청소기(100)는 저장된 지도 정보를 이용하여, 이동 경로를 설정할 수 있다. 또한, 로봇 청소기(100)는 라이다 센서(2710)의 검출 값을 이용하여 전방의 장애물을 인식한다.
다음으로, 단계 S2806에서, 로봇 청소기(100)는 식별된 객체 정보에 기초하여, 이동 경로를 결정한다. 로봇 청소기(100)는 식별된 객체 정보에 기초하여, 청소 공간의 빈 공간을 청소하도록 이동 경로를 설정한다. 또한, 로봇 청소기(100)는 벽 및 가구와 충돌하지 않도록 이동 경로를 설정한다. 또한, 로봇 청소기(100)는 장애물을 회피하도록 이동 경로를 설정한다.
도 26는 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 구조를 나타낸 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 청소기(2900)은 센서(2910), 출력 인터페이스(2920), 입력 인터페이스(2930), 메모리(2940), 통신 인터페이스(2950), 청소 어셈블리(2960), 이동 어셈블리(2970), 배터리(2980), 및 프로세서(2990)를 포함한다. 로봇 청소기(2900)은 도 26에 도시된 구성요소들의 다양한 조합으로 구성될 수 있으며, 도 26에 도시된 구성요소가 모두 필수적인 구성은 아니다.
도 26의 로봇 청소기(2900)은 도 2, 도 10, 및 도 24에서 설명한 로봇 청소기(100)에 대응된다. 라이다 센서(2915)는 도 24에서 설명한 라이다 센서(2710)에 대응된다. 메모리(2940)는 도 2에서 설명한 메모리(216)에 대응된다. 통신 인터페이스(2950)는 도 2에서 설명한 UWB 통신 모듈(212) 및 도 10에서 설명한 IR 통신 모듈(1010)에 대응된다. 프로세서(2990)는 도 2에서 설명한 프로세서(210)에 대응된다. 이동 어셈블리(2970)는 도 2에서 설명한 이동 어셈블리(214)에 대응된다.
센서(2910)는 다양한 종류의 센서를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 추락 방지 센서(2911), 이미지 센서(2912), 적외선 센서(2913), 초음파 센서(2914), 라이다 센서(2915), 장애물 센서(2916), 또는 주행거리 검출 센서(미도시) 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 주행거리 검출 센서는 바퀴의 회전 수를 계산하는 회전 검출 센서를 포함할 수 있다. 예를 들면, 회전 검출 센서는 모터의 회전 수를 검출하도록 설치된 엔코더가 있을 수 있다. 이미지 센서(2912)는 구현 예에 따라서 로봇 청소기(2900)에 여러 개가 배치될 수도 있다. 각 센서들의 기능은 그 명칭으로부터 당업자가 직관적으로 추론할 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
출력 인터페이스(2920)는 디스플레이(2921) 또는 스피커(2922) 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 출력 인터페이스(2920)는 프로세서(2990)에서 생성된 다양한 알림, 메시지, 정보 등을 출력한다.
입력 인터페이스(2930)는 키(2931), 터치스크린(2932), 터치패드 등을 포함할 수 있다. 입력 인터페이스(2930)는 사용자 입력을 수신하여 프로세서(2990)로 전달한다.
메모리(2940)는 로봇 청소기(2900)의 동작에 필요한 다양한 정보, 데이터, 명령어, 프로그램 등을 저장한다. 메모리(2940)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 메모리(2940)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 로봇 청소기(2900)은 인터넷(internet)상에서 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 또는 클라우드 서버를 운영할 수도 있다.
통신 인터페이스(2950)는 근거리 통신부(2952) 또는 이동 통신부(2954) 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 통신부(2950)는 다른 장치와 무선으로 통신하기 위한 적어도 하나의 안테나를 포함할 수 있다.
근거리 통신부(short-range wireless communication unit)(2952)는, 블루투스 통신부, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신부, 근거리 무선 통신부(Near Field Communication unit), WLAN(와이파이) 통신부, 지그비(Zigbee) 통신부, 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신부, WFD(Wi-Fi Direct) 통신부, UWB(ultra wideband) 통신부, Ant+ 통신부, 마이크로 웨이브(uWave) 통신부 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이동 통신부(2954)는, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 여기에서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.
청소 어셈블리(2960)는 본체의 하부에 설치되어 바닥의 먼지를 쓸거나 비산시키고, 쓸거나 비산된 먼지를 흡입하는 메인 브러시 어셈블리와, 본체의 하부에 설치되되 외부로 돌출 가능하게 설치되고 메인 브러시 어셈블리에 의해 청소되는 영역과 다른 영역의 먼지를 쓸어 메인 브러시 어셈블리로 전달하는 사이드 브러시 어셈블리를 포함할 수 있다. 또한, 청소 어셈블리(2960)는 진공 흡입을 수행하는 진공 청소 모듈 또는 물걸레 청소를 수행하는 물걸레 청소 모듈을 포함할 수 있다.
이동 어셈블리(2970)는 로봇 청소기(2900) 본체를 이동시킨다. 이동 어셈블리는 로봇 청소기(2900)을 전진, 후진, 및 회전시키는 한 쌍의 휠, 각 휠에 이동력을 인가하는 휠 모터, 본체의 전방에 설치되어 로봇 청소기(2900)이 이동하는 바닥 면의 상태에 따라 회전하여 각도가 변화하는 캐스터 휠 등을 포함할 수 있다. 이동 어셈블리(2970)는 프로세서(2990)의 제어에 따라 로봇 청소기(2900)을 이동시킨다. 프로세서(2990)는 주행 경로를 결정하고, 결정된 주행 경로로 로봇 청소기(2900)을 이동시키도록 이동 어셈블리(2970)를 제어한다.
전력 모듈(2980)은 로봇 청소기(2900)에 전력을 공급한다. 전력 모듈(2980)은 배터리, 전력 구동 회로, 컨버터, 변압 회로 등을 포함한다. 전력 모듈(2980)은 충전 스테이션에 접속하여 배터리를 충전하고, 배터리에 충전된 전력을 로봇 청소기(2900)의 구성 요소들에 공급한다.
프로세서(2990)는 로봇 청소기(2900) 전반의 동작을 제어한다. 프로세서(2900)는 메모리(2940)에 저장된 프로그램을 실행하여, 로봇 청소기(2900)의 구성 요소들을 제어할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(2990)는 기계학습 모델의 동작을 수행하는 별도의 NPU를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(2990)는 중앙 처리부(CPU), 그래픽 전용 프로세서(GPU; Graphic Processing Unit) 등을 포함할 수 있다.
프로세서(2990)는 로봇 청소기(2900)의 동작 모드 제어, 주행 경로 결정 및 제어, 장애물 인식, 청소 동작 제어, 위치 인식, 외부 서버와 통신, 배터리 잔량 모니터링, 배터리 충전 동작 제어 등의 동작을 수행할 수 있다.
기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적 저장매체'는 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다. 예로, '비일시적 저장매체'는 데이터가 임시적으로 저장되는 버퍼를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품(예: 다운로더블 앱(downloadable app))의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
본 개시의 일 실시예의 일 측면에 따르면, 로봇 청소기의 제어 방법이 제공된다. 로봇 청소기의 제어 방법은, 로봇 청소기를 충전기로 이동시키는 호밍(homing) 동작을 개시하는 단계를 포함한다. 또한, 로봇 청소기의 제어 방법은, 로봇 청소기의 UWB 안테나에 의해, 충전기에 포함된 복수의 UWB 안테나로부터 출력된 복수의 UWB 신호를 검출하는 단계를 포함한다. 또한, 로봇 청소기의 제어 방법은, 복수의 UWB 신호에 기초하여, 충전기의 위치 정보 및 로봇 청소기의 위치 정보를 식별하는 단계를 포함한다. 또한, 로봇 청소기의 제어 방법은, 식별된 충전기의 위치 정보 및 식별된 로봇 청소기의 위치 정보에 기초하여, 로봇 청소기가 충전기로 이동하도록 제어하는 단계를 포함한다.또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 충전기는 동일 높이에 배치된 3개의 안테나를 포함하고, 상기 위치 정보를 식별하는 단계는, 상기 충전기에 포함된 상기 3개의 안테나 중 하나를 원점으로 하는 좌표계에서, 상기 충전기의 좌표 및 상기 로봇 청소기의 좌표를 식별하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 충전기로 이동하도록 제어하는 단계는, 상기 충전기의 위치 정보 및 상기 로봇 청소기의 위치 정보를 이용하여, 상기 충전기로 이동하기 위한 상기 로봇 청소기의 이동 방향을 식별하는 단계; 상기 로봇 청소기의 라이다(Lidar) 센서의 검출 값을 이용하여, 전방의 객체를 식별하는 단계; 및 상기 식별된 전방의 객체 정보에 기초하여, 상기 로봇 청소기의 이동 경로를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 로봇 청소기 제어 방법은, 상기 복수의 UWB 신호의 신뢰도 정보를 획득하는 단계; 및 상기 복수의 UWB 신호의 신뢰도 정보에 기초하여, 상기 로봇 청소기의 이동 속도를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 이동 속도를 제어하는 단계는, 상기 복수의 UWB 신호의 신뢰도가 기준 값 미만이면, 상기 로봇 청소기의 이동 속도를 기준 속도 미만으로 제어하는 단계; 및 상기 복수의 UWB 신호의 신뢰도가 상기 기준 값 이상이면, 상기 로봇 청소기의 이동 속도를 기준 속도 이상으로 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 로봇 청소기 제어 방법은, 상기 복수의 UWB 신호의 신뢰도가 기준 값 미만이면, 상기 복수의 UWB 신호의 검출 인터벌을 기준 인터벌 이하로 제어하는 단계; 및 상기 복수의 UWB 신호의 신뢰도가 상기 기준 값 이상이면, 상기 복수의 UWB 신호의 검출 인터벌을 기준 인터벌 이상으로 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 충전기의 복수의 UWB 안테나는 동일 높이에 배치되고, 상기 로봇 청소기 제어 방법은, 상기 복수의 UWB 신호의 AoA(Angle of Arrival) 방위각 및 AoA 극각을 획득하는 단계; 및 상기 복수의 UWB 신호의 AoA 방위각 성능 지수(FOM, Figure of Merit) 및 AoA 극각 성능 지수를 획득하는 단계를 포함하고, 상기 신뢰도 정보를 획득하는 단계는; 상기 AoA 방위각 성능 지수 또는 상기 AoA 극각 성능 지수 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 신뢰도 정보를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 충전기의 복수의 UWB 안테나와, 상기 로봇 청소기의 UWB 안테나는 동일 높이에 배치되고, 상기 신뢰도 정보를 획득하는 단계는, 상기 AoA 극각이 90도로부터 극각 기준 값을 초과하여 벗어나는지 여부에 기초하여 상기 신뢰도 정보를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 충전기는 2개의 UWB 안테나 및 IR 통신 모듈을 포함하고, 상기 위치 정보를 식별하는 단계는, 상기 2개의 UWB 안테나로부터 출력된 복수의 UWB 신호에 기초하여, 상기 로봇 청소기의 제1 후보 위치 및 제2 후보 위치를 결정하는 단계; 상기 IR 신호 모듈로부터 출력된 IR 신호에 기초하여, 상기 제1 후보 위치 및 상기 제2 후보 위치 중 하나를 상기 로봇 청소기의 위치로 식별하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 충전기는 IR 통신 모듈을 포함하고, 상기 로봇 청소기 제어 방법은, 상기 IR 통신 모듈로부터 출력된 IR 신호를 검출하는 단계; 상기 IR 신호에 기초하여, 상기 충전기에 상기 로봇 청소기를 도킹(docking)시키는 도킹 동작을 개시하는 단계; 및 상기 IR 신호에 기초하여, 상기 충전기의 충전 단자와 상기 로봇 청소기의 충전 단자가 접촉하도록 상기 로봇 청소기를 상기 충전기에 도킹시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 IR 통신 모듈은, 와이드 IR 신호, 우측 IR 신호, 좌측 IR 신호, 및 중앙 정렬 IR 신호를 출력하고, 상기 도킹 동작을 개시하는 단계는, 상기 와이드 IR 신호를 검출한 것에 기초하여, 상기 도킹 동작을 개시하고, 상기 로봇 청소기를 도킹시키는 단계는, 상기 우측 IR 신호, 좌측 IR 신호, 및 중앙 정렬 IR 신호에 기초하여 상기 로봇 청소기를 도킹시킬 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 충전기에 포함된 복수의 UWB 안테나는, 우측에 배치된 제2 UWB 안테나 및 좌측에 배치된 제3 UWB 안테나를 포함하고, 상기 로봇 청소기 제어 방법은, 상기 제2 UWB 안테나로부터 출력된 제2 UWB 신호 및 상기 제3 UWB 안테나로부터 출력된 제3 UWB 신호에 기초하여 상기 로봇 청소기의 제1 예상 방향을 결정하는 단계; 상기 우측 IR 신호와 상기 좌측 IR 신호의 조합에 기초하여 상기 로봇 청소기의 제2 예상 방향을 결정하는 단계; 및 상기 제1 예상 방향과 상기 제2 예상 방향이 일치한다고 판단된 것에 기초하여, 상기 제1 예상 방향 및 상기 제2 예상 방향에 기초하여, 상기 로봇 청소기의 이동 방향을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 로봇 청소기 제어 방법은, 상기 제1 예상 방향과 상기 제2 예상 방향이 상이하다고 판단된 것에 기초하여, 상기 제2 UWB 신호의 신뢰도 및 상기 제3 UWB 신호의 신뢰도를 판단하는 단계; 상기 제2 UWB 신호의 신뢰도 또는 상기 제3 UWB 신호의 신뢰도가 기준 값 미만인 경우, 상기 제2 예상 방향에 기초하여, 상기 로봇 청소기의 이동 방향을 결정하는 단계; 및 상기 제2 UWB 신호의 신뢰도가 상기 기준 값 이상이고, 상기 제3 UWB 신호의 신뢰도가 상기 기준 값 이상인 경우, 상기 제1 예상 방향에 기초하여, 상기 로봇 청소기의 이동 방향을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 로봇 청소기 제어 방법은, 상기 제1 예상 방향과 상기 제2 예상 방향이 상이하다고 판단된 것에 기초하여, 참조 UWB 장치가 존재하는지 여부를 판단하는 단계; 상기 참조 UWB 장치가 존재하는 경우, 상기 참조 UWB 장치에 UWB 신호 측정을 요청하는 단계; 상기 참조 UWB 장치로부터 상기 UWB 신호의 측정 결과를 수신하는 단계; 상기 참조 UWB 장치로부터 수신된 상기 UWB 신호의 측정 결과에서 UWB 신호의 신뢰도가 기준 값 미만인 경우, 상기 제2 예상 방향에 기초하여, 상기 로봇 청소기의 이동 방향을 결정하는 단계; 및 상기 참조 UWB 장치로부터 수신된 상기 UWB 신호의 측정 결과에서 UWB 신호의 신뢰도가 기준 값 이상인 경우, 상기 제1 예상 방향에 기초하여, 상기 로봇 청소기의 이동 방향을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예의 일 측면에 따르면 로봇 청소기가 제공된다. 로봇 청소기는 UWB 안테나를 포함한다. 또한, 로봇 청소기는, UWB 신호를 검출하는 UWB 통신 모듈을 포함한다. 또한, 로봇 청소기는, 이동 어셈블리를 포함한다. 또한, 로봇 청소기는 적어도 하나의 인스트럭션을 저장하는 메모리를 포함한다. 또한, 로봇 청소기는, 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 적어도 하나의 프로세서는, 적어도 하나의 인스트럭션을 실행함에 의해, 로봇 청소기를 충전기로 이동시키는 호밍(homing) 동작을 개시한다. 또한, 적어도 하나의 프로세서는, 적어도 하나의 인스트럭션을 실행함에 의해, 로봇 청소기의 UWB 안테나에 의해, 충전기에 포함된 복수의 UWB 안테나로부터 출력된 복수의 UWB 신호를 검출한다. 또한, 적어도 하나의 프로세서는, 적어도 하나의 인스트럭션을 실행함에 의해, 복수의 UWB 신호에 기초하여, 충전기의 위치 정보 및 로봇 청소기의 위치 정보를 식별한다. 또한, 적어도 하나의 프로세서는, 적어도 하나의 인스트럭션을 실행함에 의해, 식별된 충전기의 위치 정보 및 식별된 로봇 청소기의 위치 정보에 기초하여, 로봇 청소기가 충전기로 이동하도록 이동 어셈블리를 제어한다.
또한, 본 개시의 일 실시예의 일 측면에 따르면, 로봇 청소기 제어 방법을 컴퓨터에서 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공된다.

Claims (15)

  1. 로봇 청소기(100)의 제어 방법에 있어서,
    상기 로봇 청소기(100)를 충전기(110)로 이동시키는 호밍(homing) 동작을 개시하는 단계;
    상기 로봇 청소기(100)의 UWB 안테나(310)에 의해, 상기 충전기(110)에 포함된 복수의 UWB 안테나(322, 332, 또는 342)로부터 출력된 복수의 UWB 신호를 검출하는 단계;
    상기 복수의 UWB 신호에 기초하여, 상기 충전기(110)의 위치 정보 및 상기 로봇 청소기(100)의 위치 정보를 식별하는 단계; 및
    상기 식별된 상기 충전기(110)의 위치 정보 및 상기 식별된 로봇 청소기(100)의 위치 정보에 기초하여, 상기 로봇 청소기(100)가 상기 충전기(110)로 이동하도록 제어하는 단계를 포함하는 로봇 청소기 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전기(110)는 동일 높이에 배치된 3개의 UWB 안테나(322, 332, 및 342)를 포함하고,
    상기 위치 정보를 식별하는 단계는, 상기 충전기(110)에 포함된 상기 3개의 UWB 안테나(322, 332, 및 342) 중 하나를 원점으로 하는 좌표계에서, 상기 충전기(110)의 좌표 및 상기 로봇 청소기(100)의 좌표를 식별하는 단계를 포함하는, 로봇 청소기 제어 방법.
  3. 제1항 내지 제2항 중 한 항에 있어서,
    상기 충전기(110)로 이동하도록 제어하는 단계는,
    상기 충전기(110)의 위치 정보 및 상기 로봇 청소기(100)의 위치 정보를 이용하여, 상기 충전기(110)로 이동하기 위한 상기 로봇 청소기(100)의 이동 방향을 식별하는 단계;
    상기 로봇 청소기(100)의 라이다(Lidar) 센서(2710)의 검출 값을 이용하여, 전방의 객체를 식별하는 단계; 및
    상기 식별된 전방의 객체 정보에 기초하여, 상기 로봇 청소기(100)의 이동 경로를 결정하는 단계를 포함하는, 로봇 청소기 제어 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 한 항에 있어서,
    상기 복수의 UWB 신호의 신뢰도 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 복수의 UWB 신호의 신뢰도 정보에 기초하여, 상기 로봇 청소기(100)의 이동 속도를 제어하는 단계를 더 포함하는, 로봇 청소기 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이동 속도를 제어하는 단계는,
    상기 복수의 UWB 신호의 신뢰도가 기준 값 미만이면, 상기 로봇 청소기(100)의 이동 속도를 기준 속도 미만으로 제어하는 단계; 및
    상기 복수의 UWB 신호의 신뢰도가 상기 기준 값 이상이면, 상기 로봇 청소기(100)의 이동 속도를 기준 속도 이상으로 제어하는 단계를 포함하는, 로봇 청소기 제어 방법.
  6. 제4항 내지 제5항 중 한 항에 있어서,
    상기 복수의 UWB 신호의 신뢰도가 기준 값 미만이면, 상기 복수의 UWB 신호의 검출 인터벌을 기준 인터벌 이하로 제어하는 단계; 및
    상기 복수의 UWB 신호의 신뢰도가 상기 기준 값 이상이면, 상기 복수의 UWB 신호의 검출 인터벌을 기준 인터벌 이상으로 제어하는 단계를 더 포함하는, 로봇 청소기 제어 방법.
  7. 제4항 내지 제6항 중 한 항에 있어서,
    상기 충전기(110)의 복수의 UWB 안테나(322, 332, 또는 342)는 동일 높이에 배치되고,
    상기 로봇 청소기 제어 방법은,
    상기 복수의 UWB 신호의 AoA(Angle of Arrival) 방위각 및 AoA 극각을 획득하는 단계; 및
    상기 복수의 UWB 신호의 AoA 방위각 성능 지수(FOM, Figure of Merit) 및 AoA 극각 성능 지수를 획득하는 단계를 포함하고,
    상기 신뢰도 정보를 획득하는 단계는;
    상기 AoA 방위각 성능 지수 또는 상기 AoA 극각 성능 지수 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 신뢰도 정보를 획득하는 단계를 더 포함하는, 로봇 청소기 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 충전기(110)의 복수의 UWB 안테나(322, 332, 또는 342)와, 상기 로봇 청소기(100)의 UWB 안테나(310)는 동일 높이에 배치되고,
    상기 신뢰도 정보를 획득하는 단계는,
    상기 AoA 극각이 90도로부터 극각 기준 값을 초과하여 벗어나는지 여부에 기초하여 상기 신뢰도 정보를 획득하는 단계를 더 포함하는, 로봇 청소기 제어 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전기(110)는 2개의 UWB 안테나(322, 332, 또는 342) 및 IR 통신 모듈을 포함하고,
    상기 위치 정보를 식별하는 단계는,
    상기 2개의 UWB 안테나(322, 332, 또는 342)로부터 출력된 복수의 UWB 신호에 기초하여, 상기 로봇 청소기(100)의 제1 후보 위치 및 제2 후보 위치를 결정하는 단계;
    상기 IR 신호 모듈로부터 출력된 IR 신호에 기초하여, 상기 제1 후보 위치 및 상기 제2 후보 위치 중 하나를 상기 로봇 청소기(100)의 위치로 식별하는 단계를 포함하는, 로봇 청소기 제어 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전기(110)는 IR 통신 모듈(238)을 포함하고,
    상기 로봇 청소기 제어 방법은,
    상기 IR 통신 모듈(238)로부터 출력된 IR 신호를 검출하는 단계;
    상기 IR 신호에 기초하여, 상기 충전기(110)에 상기 로봇 청소기(100)를 도킹(docking)시키는 도킹 동작을 개시하는 단계; 및
    상기 IR 신호에 기초하여, 상기 충전기(110)의 충전 단자(234)와 상기 로봇 청소기(100)의 충전 단자가 접촉하도록 상기 로봇 청소기(100)를 상기 충전기(110)에 도킹시키는 단계를 더 포함하는, 로봇 청소기 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 IR 통신 모듈은, 와이드 IR 신호, 우측 IR 신호, 좌측 IR 신호, 및 중앙 정렬 IR 신호를 출력하고,
    상기 도킹 동작을 개시하는 단계는,
    상기 와이드 IR 신호를 검출한 것에 기초하여, 상기 도킹 동작을 개시하고,
    상기 로봇 청소기(100)를 도킹시키는 단계는, 상기 우측 IR 신호, 좌측 IR 신호, 및 중앙 정렬 IR 신호에 기초하여 상기 로봇 청소기(100)를 도킹시키는, 로봇 청소기 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 충전기(110)에 포함된 복수의 UWB 안테나(322, 332, 또는 342)는, 우측에 배치된 제2 UWB 안테나(332) 및 좌측에 배치된 제3 UWB 안테나(342)를 포함하고,
    상기 로봇 청소기 제어 방법은,
    상기 제2 UWB 안테나(332)로부터 출력된 제2 UWB 신호 및 상기 제3 UWB 안테나(342)로부터 출력된 제3 UWB 신호에 기초하여 상기 로봇 청소기(100)의 제1 예상 방향을 결정하는 단계;
    상기 우측 IR 신호와 상기 좌측 IR 신호의 조합에 기초하여 상기 로봇 청소기(100)의 제2 예상 방향을 결정하는 단계; 및
    상기 제1 예상 방향과 상기 제2 예상 방향이 일치한다고 판단된 것에 기초하여, 상기 제1 예상 방향 및 상기 제2 예상 방향에 기초하여, 상기 로봇 청소기(100)의 이동 방향을 결정하는 단계를 더 포함하는, 로봇 청소기 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 예상 방향과 상기 제2 예상 방향이 상이하다고 판단된 것에 기초하여, 상기 제2 UWB 신호의 신뢰도 및 상기 제3 UWB 신호의 신뢰도를 판단하는 단계;
    상기 제2 UWB 신호의 신뢰도 또는 상기 제3 UWB 신호의 신뢰도가 기준 값 미만인 경우, 상기 제2 예상 방향에 기초하여, 상기 로봇 청소기(100)의 이동 방향을 결정하는 단계; 및
    상기 제2 UWB 신호의 신뢰도가 상기 기준 값 이상이고, 상기 제3 UWB 신호의 신뢰도가 상기 기준 값 이상인 경우, 상기 제1 예상 방향에 기초하여, 상기 로봇 청소기(100)의 이동 방향을 결정하는 단계를 더 포함하는, 로봇 청소기 제어 방법.
  14. UWB 안테나(310)를 포함하고, UWB 신호를 검출하는 UWB 통신 모듈(212);
    이동 어셈블리(214 또는 2970);
    적어도 하나의 인스트럭션을 저장하는 메모리(216 또는 2940); 및
    적어도 하나의 프로세서(210 또는 2990)를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서(210 또는 2990)는, 상기 적어도 하나의 인스트럭션을 실행함에 의해,
    상기 로봇 청소기(100)를 충전기(110)로 이동시키는 호밍(homing) 동작을 개시하고,
    상기 로봇 청소기(100)의 UWB 안테나(310)에 의해, 상기 충전기(110)에 포함된 복수의 UWB 안테나(322, 332, 또는 342)로부터 출력된 복수의 UWB 신호를 검출하고,
    상기 복수의 UWB 신호에 기초하여, 상기 충전기(110)의 위치 정보 및 상기 로봇 청소기(100)의 위치 정보를 식별하고,
    상기 식별된 상기 충전기(110)의 위치 정보 및 상기 식별된 로봇 청소기(100)의 위치 정보에 기초하여, 상기 로봇 청소기(100)가 상기 충전기(110)로 이동하도록 상기 이동 어셈블리(214 또는 2970)를 제어하는, 로봇 청소기(100).
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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