WO2018079985A1 - 청소기 및 그 제어방법 - Google Patents

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김정환
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    • G05D2105/10—Specific applications of the controlled vehicles for cleaning, vacuuming or polishing

Definitions

  • the present invention relates to a cleaner and a control method thereof, and more particularly, to a cleaner capable of recognizing an obstacle and performing autonomous driving and a control method thereof.
  • robots have been developed for industrial use and have been a part of factory automation. Recently, the application of robots has been further expanded, medical robots, aerospace robots, and the like have been developed, and home robots that can be used in general homes have also been made.
  • a representative example of the home robot is a robot cleaner, which is a kind of home appliance that cleans by suctioning dust or foreign matter while driving around a certain area by itself.
  • a robot cleaner generally includes a rechargeable battery, and includes an obstacle sensor that can avoid obstacles while driving, so that the robot cleaner can run and clean itself.
  • the robot cleaner When the robot cleaner performs autonomous driving in the cleaning area, the robot cleaner may encounter various obstacles existing in the cleaning area. Therefore, in order to avoid such obstacles while performing autonomous driving and cleaning operations, the robot cleaner may detect information related to the obstacle. What is needed is a device or method that can.
  • the existing robot cleaner includes only an infrared sensor, an ultrasonic sensor, an RF sensor, an optical sensor, or a camera sensor for obtaining a 2D image to detect information related to an obstacle. Therefore, the conventional robot cleaner has a problem that it is difficult to obtain accurate obstacle information.
  • conventional robot cleaners generally detect obstacles by using two-dimensional image information obtained by a two-dimensional camera sensor, and only the two-dimensional image information accurately detects the distance between the obstacle and the robot body and the three-dimensional shape of the obstacle. Difficult to detect
  • the existing robot cleaner has a problem of modifying the driving path to avoid the obstacle even when an obstacle through which the robot cleaner can pass on the driving path exists.
  • the conventional robot cleaner extracts feature points from the 2D image information in order to detect the obstacle information.
  • the 2D image information is formed so that feature point extraction is disadvantageous, the accuracy of the detected obstacle information is significantly reduced.
  • an obstacle map is generated using a three-dimensional map of an RGB-D camera.
  • the 3D camera sensor acquires a larger amount of data than the 2D camera sensor, the computation amount of the robot cleaner using the 3D camera sensor may be excessively increased.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to recognize the position of the robot or to avoid obstacles using a three-dimensional camera sensor that obtains three-dimensional coordinate information associated with the terrain around the mobile robot or robot cleaner or the obstacle located around the robot.
  • the present invention provides a cleaner for performing autonomous driving and a control method thereof.
  • an object of the present invention is autonomous driving capable of immediately responding to obstacles by reducing the amount of calculation in the process of detecting information related to the obstacles existing on the driving path by using the three-dimensional coordinate information obtained from the three-dimensional camera sensor It is to provide a cleaner and a control method thereof.
  • Another object of the present invention is to provide a cleaner and a control method thereof, which perform autonomous driving capable of sampling coordinate information corresponding to a plurality of layers among three-dimensional coordinate information acquired by a three-dimensional camera sensor.
  • an object of the present invention is a cleaner and a control method for performing autonomous driving that can accurately detect the position of the main body by sampling coordinate information corresponding to a plurality of layers of the three-dimensional coordinate information obtained by the three-dimensional camera sensor To provide.
  • an object of the present invention is to provide a cleaner and a control method for performing autonomous driving that can accurately detect information associated with the obstacle even when the viewpoint of the three-dimensional camera sensor is changed.
  • the vacuum cleaner for performing the autonomous driving according to the present invention comprises a driving unit for moving the main body; A camera for detecting three-dimensional coordinate information; And it characterized in that it comprises a control unit for controlling the running or operation of the cleaner.
  • the controller may include a controller configured to sample a part corresponding to at least one preset height among the detected 3D coordinate information and to control the driving unit by using the sampled coordinate information.
  • the controller detects information related to a shape of an object located on a driving path of the main body based on the sampled coordinate information, and changes the driving path based on the detected shape. And controlling the drive unit.
  • the controller determines whether the main body can pass through the space, The driving unit is controlled based on the above.
  • the controller extracts coordinate information corresponding to a first height value and coordinate information corresponding to a second height value from among the detected 3D coordinate information, and coordinate information corresponding to the first height value. And comparing coordinate information corresponding to the second height value to determine whether a space is formed below the object.
  • the first height value is lower than the height of the main body, and the second height value is set higher than the height of the main body.
  • control unit forms a grid map corresponding to each of at least one height value by using the sampled 3D coordinate information.
  • the controller is characterized in that for setting the driving route using the formed at least one grid map.
  • the controller detects information related to the position of the main body based on the grid map.
  • the apparatus may further include an encoder configured to detect information related to the operation of the driving unit, wherein the controller detects whether the wheel of the driving unit is idling using the encoder, and samples the detected 3D coordinate information. It is characterized by increasing the number.
  • the controller detects whether the wheel of the driving unit is being restrained using the encoder, and if the wheel is being restrained, increases the number of samplings of the detected 3D coordinate information.
  • a proper driving path for the detected obstacle environment is detected by detecting the shape of the obstacle environment using the sampling result of the 3D coordinate information. Can be set.
  • the cleaner performing autonomous driving acquires a grid map formed of a plurality of layers, and thus the position of the main body can be detected more accurately.
  • the cleaner performing autonomous driving can quickly process the 3D coordinate information while maintaining the performance of the controller, it is possible to prevent an improvement in the manufacturing cost.
  • the cleaner performing autonomous driving sets an appropriate driving path for the obstacle environment, unnecessary power consumption can be prevented, thereby providing a cleaner having increased power efficiency.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a robot cleaner according to the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the robot cleaner shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a side view of the robot cleaner shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating components of a robot cleaner according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a driving method of a robot cleaner according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a cleaning map generated by a conventional robot cleaner.
  • FIG. 7A to 7C are conceptual views illustrating a cleaning map generated by the robot cleaner according to the present invention.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating a method of sampling three-dimensional coordinate information in the robot cleaner according to the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an embodiment related to a method of controlling a robot cleaner according to the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an embodiment related to a method of controlling a robot cleaner according to the present invention.
  • 11A and 11B are conceptual views illustrating a cleaning map generated by the robot cleaner according to the present invention.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an embodiment related to a method of controlling a robot cleaner according to the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a robot cleaner 100 according to the present invention
  • FIG. 2 is a plan view of the robot cleaner 100 shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a robot cleaner 100 shown in FIG. 1. Side view.
  • a mobile robot, a robot cleaner, and a cleaner performing autonomous driving may be used as the same meaning.
  • the robot cleaner 100 performs a function of cleaning a floor while driving a certain area by itself.
  • the cleaning of the floor here includes suctioning dust (including foreign matter) from the floor or mopping the floor.
  • the robot cleaner 100 includes a cleaner body 110, a suction unit 120, a sensing unit 130, and a dust bin 140.
  • the cleaner body 110 includes a controller (not shown) for controlling the robot cleaner 100 and a wheel unit 111 for driving the robot cleaner 100.
  • the robot cleaner 100 may be moved back, forth, left, and right by the wheel unit 111.
  • the wheel unit 111 includes a main wheel 111a and a sub wheel 111b.
  • the main wheels 111a are provided at both sides of the cleaner body 110, and are configured to be rotatable in one direction or the other direction according to a control signal of the controller.
  • Each main wheel 111a may be configured to be driven independently of each other.
  • each main wheel 111a may be driven by different motors.
  • the sub wheel 111b supports the cleaner body 110 together with the main wheel 111a and is configured to assist the robot cleaner 100 by the main wheel 111a.
  • the sub wheel 111b may also be provided in the suction unit 120 described later.
  • the robot cleaner 100 is made to autonomously run the floor.
  • the cleaner body 110 is equipped with a battery (not shown) for supplying power to the robot cleaner (100).
  • the battery may be configured to be chargeable, and may be detachably attached to the bottom of the cleaner body 110.
  • the suction unit 120 is disposed in a form protruding from one side of the cleaner body 110, and is configured to suck air containing dust.
  • the one side may be a side in which the cleaner body 110 travels in the forward direction F, that is, the front side of the cleaner body 110.
  • the suction unit 120 protrudes in both the front and left and right sides from one side of the cleaner body 110.
  • the front end portion of the suction unit 120 is disposed at a position spaced forward from one side of the cleaner body 110, the left and right both ends of the suction unit 120 are spaced apart from one side of the cleaner body 110 to both left and right sides, respectively. Is placed in a closed position.
  • the vacuum cleaner body 110 is formed in a circular shape, and both rear ends of the suction unit 120 protrude from the cleaner body 110 to left and right sides, respectively, the vacuum cleaner body 110 and the suction unit 120 may be empty. Spaces, ie gaps can be formed.
  • the empty space is a space between the left and right ends of the cleaner body 110 and the left and right ends of the suction unit 120, and has a shape recessed into the robot cleaner 100.
  • the cover member 129 may be disposed to cover at least a portion of the empty space.
  • the cover member 129 may be provided in the cleaner body 110 or the suction unit 120.
  • the cover member 129 is formed to protrude on both sides of the rear end portion of the suction unit 120 to cover the outer circumferential surface of the cleaner body 110.
  • the cover member 129 is disposed to fill at least a part of the empty space, that is, the empty space between the cleaner body 110 and the suction unit 120. Therefore, the obstacle may be prevented from being caught in the empty space, or a structure may be easily separated from the obstacle even if the obstacle is jammed in the empty space.
  • the cover member 129 protruding from the suction unit 120 may be supported on an outer circumferential surface of the cleaner body 110. If the cover member 129 protrudes from the cleaner body 110, the cover member 129 may be supported on the rear portion of the suction unit 120. According to the above structure, when the suction unit 120 receives an impact by hitting an obstacle, a part of the shock may be transmitted to the cleaner main body 110 to distribute the impact.
  • the suction unit 120 may be detachably coupled to the cleaner body 110.
  • the mop module (not shown) may be detachably coupled to the cleaner body 110 in place of the separated suction unit 120. Therefore, the user may mount the suction unit 120 on the cleaner main body 110 to remove dust from the floor, and may install a mop module on the cleaner main body 110 to clean the floor.
  • the mounting may be guided by the cover member 129 described above. That is, since the cover member 129 is disposed to cover the outer circumferential surface of the cleaner body 110, the relative position of the suction unit 120 with respect to the cleaner body 110 may be determined.
  • the sensing unit 130 is disposed on the cleaner body 110. As shown, the sensing unit 130 may be disposed on one side of the cleaner body 110 in which the suction unit 120 is located, that is, in front of the cleaner body 110.
  • the sensing unit 130 may be disposed to overlap the suction unit 120 in the vertical direction of the cleaner body 110.
  • the sensing unit 130 is disposed above the suction unit 120 to detect an obstacle or a feature in front of the suction unit 120 which is located in the front of the robot cleaner 100 so as not to hit the obstacle.
  • the sensing unit 130 is configured to additionally perform other sensing functions in addition to the sensing function. This will be described in detail later.
  • the vacuum cleaner body 110 is provided with a dust container accommodating part 113, and the dust container accommodating part 113 is detachably coupled to a dust container 140 which separates and collects dust in sucked air.
  • the dust container accommodating part 113 may be formed at the other side of the cleaner body 110, that is, at the rear of the cleaner body 110.
  • a part of the dust container 140 is accommodated in the dust container accommodating part 113, but the other part of the dust container 140 protrudes toward the rear of the cleaner body 110 (that is, the reverse direction R opposite to the forward direction F). Can be formed.
  • the dust container 140 has an inlet 140a through which air containing dust flows in and an outlet 140b through which air separated from dust is discharged, and when the dust container 140 is mounted in the dust container receiving portion 113, the inlet ( The 140a and the outlet 140b are configured to communicate with the first opening 110a and the second opening 110b respectively formed on the inner wall of the dust container accommodation portion 113.
  • the intake flow path inside the cleaner body 110 corresponds to a flow path from the inlet port (not shown) communicating with the communicating portion 120b "to the first opening 110a, and the exhaust flow path is the second opening 110b to the exhaust port ( It corresponds to the flow path up to 112).
  • the air containing the dust introduced through the suction unit 120 is introduced into the dust container 140 through the intake passage in the cleaner body 110, the filter or cyclone of the dust container 140 As it passes, air and dust are separated from each other.
  • the dust is collected in the dust container 140, the air is discharged from the dust container 140 and finally discharged to the outside through the exhaust port 112 through the exhaust flow path inside the cleaner body (110).
  • FIG. 4 an embodiment related to the components of the robot cleaner 100 will be described.
  • Robot cleaner 100 or a mobile robot according to an embodiment of the present invention, the communication unit 1100, the input unit 1200, the driving unit 1300, the sensing unit 1400, the output unit 1500, the power supply unit 1600, At least one of the memory 1700 and the controller 1800 or a combination thereof may be included.
  • FIG. 4 the components shown in FIG. 4 are not essential, and thus, a robot cleaner having more or fewer components may be implemented. Hereinafter, each component will be described.
  • the power supply unit 1600 includes a battery that can be charged by an external commercial power supply and supplies power to the mobile robot.
  • the power supply unit 1600 may supply driving power to each of the components included in the mobile robot, thereby supplying operation power required for the mobile robot to travel or perform a specific function.
  • the controller 1800 may detect the remaining power of the battery, and if the remaining power is insufficient to control to move to the charging station connected to the external commercial power, the battery can be charged by receiving a charging current from the charging stand.
  • the battery may be connected to the battery detector so that the battery remaining amount and the charging state are transmitted to the controller 1800.
  • the output unit 1500 may display the remaining battery level on the screen by a controller.
  • the battery may be located at the bottom of the center of the robot cleaner, or may be located at either the left or the right. In the latter case, the mobile robot may further comprise a counterweight to eliminate the weight bias of the battery.
  • the driving unit 1300 is provided with a motor, by driving the motor, it is possible to rotate or move the main body by rotating the left and right main wheels in both directions.
  • the driving unit 1300 may advance the main body of the mobile robot in front, rear, left, and right directions, curve the vehicle, or rotate it in place.
  • the input unit 1200 receives various control commands for the robot cleaner from the user.
  • the input unit 1200 may include one or more buttons.
  • the input unit 1200 may include a confirmation button, a setting button, and the like.
  • the confirmation button is a button for receiving a command for confirming detection information, obstacle information, location information, map information from the user
  • the setting button is a button for receiving a command for setting the information from the user.
  • the input unit 1200 may cancel a previous user input and input a reset button for receiving user input again, a delete button for deleting a preset user input, a button for setting or changing an operation mode, and a command for returning to the charging station. It may include a button for receiving input.
  • the input unit 1200 may be installed on the upper part of the mobile robot using a hard key, a soft key, a touch pad, or the like.
  • the input unit 1200 may have a form of a touch screen together with the output unit 1500.
  • the output unit 1500 may be installed on the upper portion of the mobile robot.
  • the installation location or installation form may vary.
  • the output unit 1500 may display a battery state or a driving method on a screen.
  • the output unit 1500 may output state information inside the mobile robot detected by the sensing unit 1400, for example, current states of components included in the mobile robot.
  • the output unit 1500 may display external state information, obstacle information, location information, map information, etc. detected by the sensing unit 1400 on the screen.
  • the output unit 1500 may be any one of a light emitting diode (LED), a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel, and an organic light emitting diode (OLED). It can be formed as an element of.
  • the output unit 1500 may further include sound output means for audibly outputting an operation process or an operation result of the mobile robot performed by the controller 1800.
  • the output unit 1500 may output a warning sound to the outside according to the warning signal generated by the controller 1800.
  • the sound output means may be a means for outputting a sound such as a beeper and a speaker
  • the output unit 1500 uses sound or message data having a predetermined pattern stored in the memory 1700. It can be output to the outside through the output means.
  • the mobile robot may output the environmental information about the driving area on the screen or output the sound through the output unit 1500.
  • the mobile robot may transmit map information or environment information to the terminal device through the communication unit 1100 such that the terminal device outputs a screen or sound to be output through the output unit 1500.
  • the communication unit 1100 is connected to the terminal device and / or other devices located in a specific area (in the present specification, to be mixed with the term “home appliance”) in one of wired, wireless, and satellite communication methods. To transmit and receive signals and data.
  • the communication unit 1100 may transmit / receive data with other devices located in a specific area.
  • any other device may be any device that can transmit and receive data by connecting to a network.
  • the other device may be a device such as an air conditioner, a heating device, an air purifier, a lamp, a TV, a car, and the like.
  • the other device may be a device for controlling a door, a window, a water valve, a gas valve, or the like.
  • the other device may be a sensor that senses temperature, humidity, barometric pressure, gas, and the like.
  • the memory 1700 stores a control program for controlling or driving the robot cleaner and data corresponding thereto.
  • the memory 1700 may store audio information, image information, obstacle information, location information, map information, and the like.
  • the memory 1700 may store information related to a driving pattern.
  • the memory 1700 mainly uses a nonvolatile memory.
  • the non-volatile memory (NVM, NVRAM) is a storage device that can maintain the stored information even if power is not supplied.
  • NVM non-volatile memory
  • ROM read only memory
  • flash memory a storage device that can maintain the stored information even if power is not supplied.
  • Storage devices eg, hard disks, diskette drives, magnetic tapes), optical disk drives, magnetic RAMs, PRAMs, and the like.
  • the sensing unit 1400 may include at least one of an external signal sensor, a front sensor, a cliff sensor, a lower camera sensor, and an upper camera sensor.
  • the external signal detection sensor may detect an external signal of the mobile robot.
  • the external signal detection sensor may be, for example, an infrared ray sensor, an ultrasonic sensor, an RF sensor, or the like.
  • the mobile robot can check the position and direction of the charging station by receiving a guide signal generated by the charging station using an external signal detection sensor.
  • the charging station may transmit a guide signal indicating the direction and distance so that the mobile robot can return. That is, the mobile robot may receive a signal transmitted from the charging station to determine the current position and set the direction of movement to return to the charging station.
  • the front sensor may be installed at a predetermined interval in front of the mobile robot, specifically, along the side outer peripheral surface of the mobile robot.
  • the front sensor is located on at least one side of the mobile robot to detect an obstacle in front of the mobile robot, the front sensor detects an object in the moving direction of the mobile robot, in particular obstacles to detect the detection information to the controller 1800. I can deliver it. That is, the front sensor may detect protrusions, household appliances, furniture, walls, wall edges, and the like existing on the moving path of the mobile robot and transmit the information to the controller 1800.
  • the front sensing sensor may be, for example, an infrared sensor, an ultrasonic sensor, an RF sensor, a geomagnetic sensor, or the like, and the mobile robot may use one type of sensor as the front sensing sensor or two or more types of sensors together as needed. have.
  • the ultrasonic sensor may generally be mainly used to detect a long distance obstacle.
  • the ultrasonic sensor includes a transmitter and a receiver, and the controller 1800 determines whether the obstacle is present by whether the ultrasonic wave radiated through the transmitter is reflected by an obstacle or the like and received the receiver, and determines the ultrasonic radiation time and the ultrasonic reception time.
  • the distance to the obstacle can be calculated using the
  • the controller 1800 may detect the information related to the size of the obstacle by comparing the ultrasound emitted from the transmitter and the ultrasound received from the receiver. For example, the controller 1800 may determine that the larger the obstacle is, the more ultrasonic waves are received in the receiver.
  • a plurality (eg, five) ultrasonic sensors may be installed along the outer circumferential surface on the front side of the mobile robot. At this time, preferably, the ultrasonic sensor may be installed on the front of the mobile robot alternately the transmitter and the receiver.
  • the transmitter may be disposed to be spaced apart from the center of the front of the main body to the left and right, and one or more transmitters may be disposed between the receivers to form a reception area of the ultrasonic signal reflected from an obstacle or the like.
  • This arrangement allows the receiving area to be extended while reducing the number of sensors.
  • the transmission angle of the ultrasonic waves may maintain an angle within a range that does not affect the different signals so as to prevent crosstalk.
  • the reception sensitivity of the receivers may be set differently.
  • the ultrasonic sensor may be installed upward by a predetermined angle so that the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic sensor is output upward, and may further include a predetermined blocking member to prevent the ultrasonic wave from being radiated downward.
  • the front sensor may use two or more types of sensors together, and accordingly, the front sensor may use any one type of sensor, such as an infrared sensor, an ultrasonic sensor, or an RF sensor. .
  • the front sensing sensor may include an infrared sensor as another type of sensor in addition to the ultrasonic sensor.
  • the infrared sensor may be installed on the outer circumferential surface of the mobile robot together with the ultrasonic sensor.
  • the infrared sensor may also detect obstacles present in the front or side and transmit the obstacle information to the controller 1800. That is, the infrared sensor detects protrusions on the moving path of the mobile robot, household appliances, furniture, walls, wall edges, and the like, and transmits the information to the controller 1800. Therefore, the mobile robot can move the main body within a specific area without colliding with an obstacle.
  • the cliff detection sensor (or the cliff sensor) may mainly detect various obstacles on the floor supporting the main body of the mobile robot by using various types of optical sensors.
  • the cliff detection sensor is installed on the back of the mobile robot on the floor, of course, may be installed in a different position according to the type of mobile robot.
  • the cliff detection sensor is located on the back of the mobile robot and is used to detect obstacles on the floor.
  • the cliff detection sensor is an infrared sensor, an ultrasonic sensor, an RF sensor, and a PSD (Position) including a light emitting unit and a light receiving unit, as the obstacle detection sensor. Sensitive Detector) sensor or the like.
  • one of the cliff detection sensors may be installed at the front of the mobile robot, and the other two cliff detection sensors may be installed at the rear.
  • the cliff detection sensor may be a PSD sensor, but may be configured of a plurality of different types of sensors.
  • the PSD sensor uses a semiconductor surface resistance to detect the short and long distance positions of incident light with one p-n junction.
  • the PSD sensor includes a one-dimensional PSD sensor that detects light in only one axis direction and a two-dimensional PSD sensor that can detect a light position on a plane, and both may have a pin photodiode structure.
  • the PSD sensor is a type of infrared sensor, and uses infrared rays to measure distance by measuring the angle of the infrared rays reflected from the obstacle after transmitting the infrared rays. That is, the PSD sensor calculates the distance to the obstacle by using a triangulation method.
  • the PSD sensor includes a light emitting part for emitting infrared rays to an obstacle and a light receiving part for receiving infrared rays reflected from the obstacle, and is generally configured in a module form.
  • a stable measurement value can be obtained regardless of the difference in reflectance and color of the obstacle.
  • the controller 1800 may measure a cliff and analyze the depth of the cliff by measuring an infrared angle between the infrared light emitted by the cliff detection sensor and the reflected signal received by the obstacle.
  • the controller 1800 may determine whether or not the passage of the cliff according to the ground condition of the cliff detected using the cliff detection sensor, and may determine whether the cliff passes. For example, the controller 1800 determines whether the cliff exists and the depth of the cliff through the cliff detection sensor, and then passes the cliff only when the reflection signal is detected by the cliff detection sensor.
  • the controller 1800 may determine the lifting phenomenon of the mobile robot using the cliff detection sensor.
  • the lower camera sensor is provided on the rear surface of the mobile robot, and acquires image information on the lower side, that is, the bottom surface (or the surface to be cleaned) during the movement.
  • the lower camera sensor is also called an optical flow sensor in other words.
  • the lower camera sensor converts a lower image input from an image sensor provided in the sensor to generate image data of a predetermined format.
  • the generated image data may be stored in the memory 1700.
  • one or more light sources may be installed adjacent to the image sensor.
  • the one or more light sources irradiate light to a predetermined area of the bottom surface photographed by the image sensor. That is, when the mobile robot moves a specific area along the bottom surface, if the bottom surface is flat, a constant distance is maintained between the image sensor and the bottom surface. On the other hand, when the mobile robot moves the bottom surface of the non-uniform surface, the robot moves away by a certain distance due to irregularities and obstacles on the bottom surface.
  • the one or more light sources may be controlled by the controller 1800 to adjust the amount of light to be irradiated.
  • the light source may be a light emitting device capable of adjusting light quantity, for example, a light emitting diode (LED) or the like.
  • the controller 1800 may detect the position of the mobile robot regardless of the sliding of the mobile robot.
  • the controller 1800 may calculate the moving distance and the moving direction by comparing and analyzing the image data photographed by the lower camera sensor according to time, and may calculate the position of the mobile robot based on this.
  • the controller 1800 can correct the sliding against the position of the mobile robot calculated by other means.
  • the upper camera sensor is installed to face upward or forward of the mobile robot can take a picture around the mobile robot.
  • the camera sensors may be formed on the top or side surfaces of the mobile robot at a predetermined distance or at an angle.
  • FIG. 5 when an obstacle 500 exists on the driving path of the robot cleaner 100 illustrated in FIGS. 1 to 3, an embodiment showing a method of operating the robot cleaner 100 will be described.
  • the 3D camera (not shown) of the robot cleaner 100 may detect 3D coordinate information related to the obstacle 500 positioned on the driving path D1.
  • the 3D camera may detect 3D coordinate information corresponding to an object existing within a predetermined distance from the main body of the robot cleaner 100.
  • the controller 1800 of the robot cleaner 100 may determine whether the obstacle 500 can pass through the 3D coordinate information detected by the 3D camera.
  • the controller 1800 may determine whether the obstacle 500 may pass without changing the driving path D1 using the 3D coordinate information. That is, the controller 1800 may determine whether the main body of the robot cleaner 100 may pass through the space formed between the obstacle 500 and the floor by using the 3D coordinate information.
  • the controller 1800 may detect information related to the space by using 3D coordinate information, and determine whether the main body of the robot cleaner 100 can pass through the space.
  • the controller 1800 may sample some of the 3D coordinate information using a plurality of altitude values, and detect information related to the obstacle 500 based on the sampling result.
  • the existing robot cleaner does not detect the information corresponding to the plurality of altitudes with respect to the obstacle in front of the robot, so that the robot below the obstacle 500 of the type shown in FIG. It is not possible to detect whether there is a space for the cleaner to pass through.
  • the existing robot cleaner only detects the presence or absence of an obstacle for each single grid included in the grid map of the cleaning area, and does not determine the presence or absence of the obstacle for each altitude of the single grid. Therefore, when the existing robot cleaner faces the obstacle 500 of the type shown in FIG. 5, the robot cleaner changes the driving path to avoid the obstacle 500 even though it may pass through the obstacle 500. .
  • map information detected by the existing robot cleaner and the robot cleaner A driving embodiment is shown.
  • the existing robot cleaner detects the representative value 601 related to the obstacle for each single grating corresponding to the floor.
  • the robot cleaner may detect only the presence or absence of an obstacle on some grids of the entire cleaning map. Accordingly, the existing robot cleaner changes the driving path D1 to avoid the obstacle 500.
  • the controller 1800 may extract three-dimensional coordinate information corresponding to a preset height value among three-dimensional coordinate information acquired through the three-dimensional camera, and as many as the number of preset height values. You can create a cleaning map.
  • the controller 1800 may generate a first map 710 corresponding to the first height value by using coordinate information corresponding to the first height value among the detected 3D coordinate information. Can be.
  • the controller 1800 may generate a second map 720 corresponding to the second height value by using coordinate information corresponding to the second height value among the detected three-dimensional coordinate information. Can be generated.
  • the controller 1800 corresponds to three-dimensional coordinate information 802 corresponding to the first height h1 and second height h2 among three-dimensional coordinate information generated by the three-dimensional camera.
  • 3D coordinate information 801 may be extracted.
  • control unit 1800 samples a portion of the 3D coordinate information by using the first height h1 and the second height h2, thereby calculating the amount of calculation necessary to perform the driving method using the 3D coordinate information. Can be reduced.
  • the first height value and the second height value may be set differently.
  • the first height value may be set lower than the second height value.
  • the first height value may be lower than the height of the body of the robot cleaner 100, and the second height value may be set higher than the height of the body.
  • the controller 1800 may determine a driving method corresponding to the obstacle 500 by using the first map 710 and the second map 720.
  • the controller 1800 may determine whether the main body of the robot may pass through the obstacle 500 by using the first map 710. If it is determined that the main body can pass through the obstacle 500, the controller 1800 may maintain the driving path D1.
  • the controller 1800 may change the driving route D1. That is, the controller 1800 may perform an avoidance operation on the obstacle 500 based on the obstacle information included in the first map 710.
  • the controller 1800 may determine whether the main body of the robot can pass the obstacle 500 by using the second map 720, and the determination result using the second map 720.
  • the determination result using the first map 710 may be compared.
  • the controller 1800 may determine whether the main body can pass through the first obstacle displayed on the first map 710 and the second obstacle displayed on the second map 720, respectively.
  • the controller 1800 may maintain the driving path without changing it separately.
  • the controller 1800 may maintain the driving path without changing the path, if it is determined that the main body can pass through the first obstacle.
  • the controller 1800 may change the driving path to avoid the first and second obstacles.
  • the determination result using the second map 720 and the determination result using the first map 710 may be different from each other.
  • the controller 1800 may increase the number of sampling of the 3D coordinate information.
  • the controller 1800 may generate a third map (not shown) corresponding to the third height value.
  • the third height value may be greater than the first height value and smaller than the second height value.
  • the third height value may be set lower than the height of the body of the robot.
  • the controller 1800 may reduce the number of increased sampling. That is, when the main body is spaced apart from the obstacle by a predetermined distance or more, the controller 1800 may drive the main body based on the coordinate information corresponding to the first height value and the coordinate information corresponding to the second height value of the 3D coordinate information. Can be controlled.
  • the controller 1800 corresponds to the first height value. Based on the first map 710, it may be determined that the main body can pass through the obstacle 500.
  • the 3D camera of the robot cleaner 100 may detect 3D coordinate information related to the surrounding environment (S901).
  • the controller 1800 may sample some of the detected 3D coordinate information by using a plurality of preset height values (S902).
  • the controller 1800 may sample a part corresponding to a plurality of heights of the 3D coordinate information detected by the 3D camera.
  • the height is defined by the bottom surface on which the robot cleaner 100 is located.
  • the controller 1800 generates a first map by using coordinate information corresponding to a first height among the detected 3D coordinate information, and coordinates corresponding to a second height among the detected 3D coordinate information.
  • the second map may be generated using the information. That is, the controller 1800 may generate a 2D map formed for each altitude corresponding to the plurality of height values by sampling the 3D coordinate information detected using the plurality of height values.
  • the controller 1800 may set a plurality of height values in order to determine a criterion for sampling performed on the 3D coordinate information.
  • controller 1800 may increase or decrease the number of samples for sampling of the 3D coordinate information according to the operating state of the robot cleaner 100. That is, the controller 1800 may increase or decrease the number of height values according to the operating state of the robot cleaner 100.
  • controller 1800 may change the preset height value according to the operating state of the robot cleaner 100.
  • the controller 1800 may detect information related to an obstacle located in a moving direction of the robot cleaner based on the sampling result (S903).
  • the controller 1800 may generate a plurality of altitude maps based on a sampling result, compare the plurality of altitude maps with each other, and detect information related to an obstacle located in a moving direction of the robot cleaner. .
  • the controller 1800 may detect information related to the obstacle for each of a plurality of altitude maps.
  • the controller 1800 may detect information related to the shape of the object located on the driving path of the main body, based on the sampled coordinate information. The controller 1800 may determine whether a space is formed below the object based on the detected shape of the object, and when it is determined that a space is formed below the object, the main body may be It can be determined whether it can pass through the space. In addition, the controller 1800 may control the driving unit based on a determination result related to whether the controller 1800 passes.
  • the controller 1800 may determine whether the main body of the robot cleaner can pass the obstacle based on the information related to the obstacle (S904).
  • the controller 1800 may separately determine whether the main body may pass through the obstacle for each of a plurality of altitude maps.
  • the controller 1800 determines whether the main body can pass the obstacle based on the obstacle information included in the first map corresponding to the first height value, and separately separates the second corresponding to the second height value. It may be determined whether the main body can pass the obstacle based on the obstacle information included in the map. Accordingly, the obstacle determination result using the first map and the determination result using the second map may be different from each other.
  • the controller 1800 may control the driving unit to maintain the moving direction of the robot cleaner (S905).
  • the controller 1800 may change the moving direction of the robot cleaner to avoid the obstacle (S906).
  • the controller 1800 detects information related to the shape of the object located on the driving path of the main body of the robot cleaner based on the sampled coordinate information, and changes the driving path based on the detected shape.
  • the driving unit can be controlled.
  • the controller determines whether the main body can pass through the space, and controls the driving unit based on the determination result. can do.
  • the 3D camera of the robot cleaner 100 may detect 3D coordinate information related to the surrounding environment (S1001).
  • the controller 1800 may sample some of the detected 3D coordinate information using a plurality of preset height values (S1002).
  • the controller 1800 may determine whether the robot cleaner enters an obstacle environment (S1003).
  • the controller 1800 may determine whether the robot cleaner enters the obstacle environment based on the operation state of the driver 1300.
  • the controller 1800 may determine that the robot cleaner enters an obstacle environment when the wheel of the driving unit 1300 is idle or the wheel is restrained. That is, the controller 1800 may determine whether the wheel is in a restrained state or idle state by using an encoder that detects an operation state of the wheel.
  • the controller 1800 may determine that the robot cleaner enters the obstacle environment. That is, the controller 1800 may periodically determine the distance between the obstacle and the main body by using at least one of an ultrasonic sensor, an optical sensor, and a camera sensor, and when the distance between the obstacle and the main body decreases below a predetermined distance. It may be determined that the robot cleaner enters an obstacle environment.
  • the controller 1800 may increase the number of sampling for the 3D coordinate information, and may again perform sampling for the increased 3D coordinate information (S1004). .
  • the controller 1800 may determine whether the main body of the robot cleaner can pass the obstacle by using the finally performed sampling result (S1005).
  • the controller 1800 may control the driving unit to maintain the moving direction of the robot cleaner (S1006).
  • the controller 1800 may change the moving direction of the robot cleaner to avoid the obstacle (S1007).
  • the controller 1800 may control the driving unit 1300 to travel along a wall formed on the outside of the cleaning area to generate a map of the cleaning area.
  • the controller 1800 may use the second map using coordinate information corresponding to the second height value and the third height value among the three-dimensional coordinate information detected by the three-dimensional camera while the main body is traveling along the wall. And a third map.
  • the controller 1800 may sample coordinate information corresponding to the second height value and the third height value of the three-dimensional coordinate information while the robot cleaner performs the wall driving.
  • the third height value may be set differently from the first height value.
  • the third height value may be set to a value higher than the first height value and the second height value, respectively.
  • the controller 1800 may compare the second map 1101 and the third map 1102 with each other, and may recognize a difference 1110 of the cleaning area for each altitude as a result of the comparison. In addition, the controller 1800 may estimate the current position of the robot cleaner using the difference 1110 of the cleaning area for each altitude.
  • FIG. 12 a method of using the elevation map shown in FIGS. 11A and 11B by the robot cleaner will be described.
  • the 3D camera of the robot cleaner 100 may detect 3D coordinate information related to the surrounding environment (S1001).
  • the controller 1800 may sample some of the detected 3D coordinate information using a plurality of preset height values (S1002).
  • the controller 1800 may sample coordinate information corresponding to the second height value and the third height value among the detected three-dimensional coordinate information when driving along the outer side or the wall surface of the cleaning area.
  • the second height value may be set to 30 cm
  • the third height value may be set to 1 m.
  • the controller 1800 may form map information formed of a plurality of layers by using the sampled 3D coordinate information (S1203).
  • the controller 1800 may change the number of layers according to the performance of the robot cleaner. That is, the controller 1800 may increase the number of sampling of the 3D coordinate information as the information processing speed of the robot cleaner increases.
  • controller 1800 may detect the position of the robot cleaner main body based on the map information formed for each floor (S1204).
  • controller 1800 may set the driving route of the robot cleaner based on the map information formed for each floor.
  • a proper driving path for the detected obstacle environment is detected by detecting the shape of the obstacle environment using the sampling result of the 3D coordinate information. Can be set.
  • the cleaner performing autonomous driving acquires a grid map formed of a plurality of layers, and thus the position of the main body can be detected more accurately.
  • the cleaner performing autonomous driving can quickly process the 3D coordinate information while maintaining the performance of the controller, it is possible to prevent an improvement in the manufacturing cost.
  • the cleaner performing autonomous driving sets an appropriate driving path for the obstacle environment, unnecessary power consumption can be prevented, thereby providing a cleaner having increased power efficiency.

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Abstract

본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 자율주행을 수행하는 청소기는 본체, 상기 본체를 이동시키는 구동부, 3차원 좌표 정보를 검출하는 카메라, 검출된 3차원 좌표 정보 중 적어도 하나의 미리 설정된 높이에 대응되는 일부를 샘플링하고, 적어도 하나의 미리 설정된 높이 값에 근거하여, 검출된 3차원 좌표 정보 중 일부를 샘플링하고, 샘플링된 좌표 정보를 이용하여 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

청소기 및 그 제어방법
본 발명은 청소기 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 장애물을 인식할 수 있고, 자율 주행을 수행하는 청소기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일 부분을 담당하여 왔다. 최근에는 로봇을 응용한 분야가 더욱 확대되어, 의료용 로봇, 우주 항공 로봇 등이 개발되고, 일반 가정에서 사용할 수 있는 가정용 로봇도 만들어지고 있다.
상기 가정용 로봇의 대표적인 예는 로봇 청소기로서, 일정 영역을 스스로 주행하면서 주변의 먼지 또는 이물질을 흡입하여 청소하는 가전기기의 일종이다. 이러한 로봇 청소기는 일반적으로 충전 가능한 배터리를 구비하고, 주행 중 장애물을 피할 수 있는 장애물 센서를 구비하여 스스로 주행하며 청소할 수 있다.
최근에는, 로봇 청소기가 청소 영역을 단순히 자율적으로 주행하여 청소를 수행하는 것에서 벗어나 로봇 청소기를 헬스 케어, 스마트홈, 원격제어 등 다양한 분야에 활용하기 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
로봇 청소기가 청소 영역에서 자율 주행을 수행하는 경우, 로봇 청소기는 청소 영역에 존재하는 다양한 장애물을 만날 수 있으므로, 자율 주행 및 청소 작업을 수행하면서도 이러한 장애물을 회피하기 위해서는, 장애물과 관련된 정보를 감지할 수 있는 장치 또는 방법이 필요하다.
구체적으로, 기존의 로봇 청소기는 장애물과 관련된 정보를 검출하기 위해, 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서(Radio Frequency Sensor), 광 센서, 또는 2차원 영상을 획득하는 카메라 센서만을 구비한다. 따라서, 기존의 로봇 청소기에서는 정확한 장애물 정보를 얻기 어려운 문제점이 있다.
특히, 기존의 로봇 청소기는 일반적으로 2차원 카메라 센서에 의해 획득된 2차원 영상 정보를 이용하여 장애물을 검출하는데, 이러한 2차원 영상 정보만으로는 장애물과 로봇 본체 사이의 거리, 장애물의 입체적 형태 등을 정확하게 검출하기 어렵다.
따라서, 기존의 로봇 청소기는, 주행 경로 상에 로봇 청소기가 통과할 수 있는 장애물이 존재하는 경우에도, 장애물을 회피하기 위해 주행 경로를 수정하는 문제점이 있다.
또한, 기존의 로봇 청소기는 장애물 정보를 검출하기 위해 2차원 영상 정보로부터 특징점을 추출하는데, 2차원 영상 정보가 특징점 추출이 불리하도록 형성된 경우에는 검출된 장애물 정보의 정확도가 현저히 저하된다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 3차원 카메라 센서를 탑재한 로봇 청소기의 필요성이 대두되고 있다.
이와 관련된 기술로서, 한국특허출원 제10-2013-0130580호 (2015.02.06. 공개)에 따르면, RGB-D 카메라의 3차원 맵을 이용하여, 장애물 지도를 생성한다.
다만, 3차원 카메라 센서는 2차원 카메라 센서에 비해 더 많은 양의 데이터를 획득하므로, 3차원 카메라 센서를 이용하는 로봇 청소기의 연산량이 과도하게 증가할 수 있다.
로봇 청소기의 연산량이 과도하게 증가하게 되면, 장애물 정보를 검출하고 그에 대응되는 주행 알고리즘을 결정하기까지 소요되는 시간이 증가하기 때문에, 주변 장애물에 대해 즉각적으로 반응하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 이동 로봇 또는 로봇 청소기 주변의 지형 또는 그 주변에 위치하는 장애물과 관련된 3차원 좌표정보를 획득하는 3차원 카메라 센서를 이용하여, 로봇의 위치를 인식하거나 장애물 회피 주행을 수행하는 자율주행을 수행하는 청소기 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 3차원 카메라 센서에서 획득된 3차원 좌표정보를 이용하여 주행경로 상에 존재하는 장애물과 관련된 정보를 검출하는 과정에서, 연산량을 감소시켜 장애물에 즉각적으로 대응할 수 있는 자율주행을 수행하는 청소기 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 3차원 카메라 센서에서 획득된 3차원 좌표정보 중 복수의 층에 대응하는 좌표정보를 샘플링할 수 있는 자율주행을 수행하는 청소기 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 3차원 카메라 센서에서 획득된 3차원 좌표정보 중 복수의 층에 대응하는 좌표정보를 샘플링함으로써, 본체의 위치를 정확하게 감지할 수 있는 자율주행을 수행하는 청소기 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 3차원 카메라 센서의 시점이 변경되는 경우에도, 장애물과 관련된 정보를 정확하게 검출할 수 있는 자율주행을 수행하는 청소기 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
위와 같은 본 발명의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 자율주행을 수행하는 청소기는 본체; 상기 본체를 이동시키는 구동부; 3차원 좌표 정보를 검출하는 카메라; 및 청소기의 주행 또는 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히, 제어부는 검출된 3차원 좌표 정보 중 적어도 하나의 미리 설정된 높이에 대응되는 일부를 샘플링하고, 샘플링된 좌표 정보를 이용하여 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 샘플링된 좌표 정보에 근거하여, 상기 본체의 주행경로 상에 위치하는 물체의 형태와 관련된 정보를 검출하고, 검출된 형태에 근거하여, 상기 주행경로를 변경시키도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 검출된 형태와 관련된 정보를 이용하여 상기 물체의 하측에 공간이 형성되어있는 것으로 판단되는 경우, 상기 본체가 상기 공간을 통과할 수 있는지 여부를 판단하고, 판단결과에 근거하여 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 검출된 3차원 좌표 정보 중 제1 높이 값에 대응하는 좌표 정보와, 제2 높이 값에 대응하는 좌표 정보를 추출하고, 상기 제1 높이 값에 대응하는 좌표 정보와, 상기 제2 높이 값에 대응하는 좌표 정보를 비교하여, 상기 물체의 하측에 공간이 형성되어 있는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제1 높이 값은 상기 본체의 높이보다 낮고, 상기 제2 높이 값은 상기 본체의 높이보다 높게 설정되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 샘플링된 3차원 좌표 정보를 이용하여, 적어도 하나의 높이 값에 각각 대응되는 격자지도를 형성하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 형성된 적어도 하나의 격자지도를 이용하여, 주행경로를 설정하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 격자지도에 근거하여, 상기 본체의 위치와 관련된 정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 구동부의 작동과 관련된 정보를 감지하는 엔코더를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 엔코더를 이용하여 상기 구동부의 바퀴가 공회전 중인지 여부를 검출하며, 검출된 3차원 좌표 정보에 대한 샘플링 개수를 증가시키는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 엔코더를 이용하여 상기 구동부의 바퀴가 구속 중인지 여부를 검출하며, 상기 바퀴가 구속 중이면, 검출된 3차원 좌표 정보에 대한 샘플링 개수를 증가시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 자율 주행을 수행하는 청소기가 다양한 조건을 갖는 장애물 환경에 진입하더라도, 3차원 좌표 정보에 대한 샘플링 결과를 이용하여 장애물 환경의 형태를 검출함으로써, 검출된 장애물 환경에 대한 적절한 주행경로를 설정할 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 자율 주행을 수행하는 청소기가 복수의 층으로 형성된 격자지도를 획득함으로써, 본체의 위치를 보다 정확하게 검출할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 자율 주행을 수행하는 청소기가 제어부의 성능을 유지하면서도 3차원 좌표 정보를 빠르게 처리할 수 있으므로, 제작 비용의 향상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 자율 주행을 수행하는 청소기가 장애물 환경에 대한 적절한 주행경로를 설정함으로써, 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있으므로, 전력효율이 증가된 청소기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기의 일 예를 보인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 로봇 청소기의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 로봇 청소기의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 주행 방법을 나타내는 개념도이다.
도 6은 종래의 로봇 청소기에서 생성된 청소 맵을 나타내는 개념도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 로봇 청소기에서 생성된 청소 맵을 나타내는 개념도이다.
도 8은 본 발명에 따른 로봇 청소기에서 3차원 좌표정보를 샘플링하는 방법을 나타내는 개념도이다.
도 9는 본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어방법과 관련된 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어방법과 관련된 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명에 따른 로봇 청소기에서 생성된 청소 맵을 나타내는 개념도이다.
도 12는 본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어방법과 관련된 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기(100)의 일 예를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 로봇 청소기(100)의 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 로봇 청소기(100)의 측면도이다.
참고로, 본 명세서에서는 이동 로봇, 로봇 청소기 및 자율 주행을 수행하는 청소기가 동일한 의미로 사용될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 로봇 청소기(100)는 일정 영역을 스스로 주행하면서 바닥을 청소하는 기능을 수행한다. 여기서 말하는 바닥의 청소에는, 바닥의 먼지(이물질을 포함한다)를 흡입하거나 바닥을 걸레질하는 것이 포함된다.
로봇 청소기(100)는 청소기 본체(110), 흡입 유닛(120), 센싱 유닛(130) 및 먼지통(140)을 포함한다.
청소기 본체(110)에는 로봇 청소기(100)의 제어를 위한 제어부(미도시) 및 로봇 청소기(100)의 주행을 위한 휠 유닛(111)이 구비된다. 휠 유닛(111)에 의해 로봇 청소기(100)는 전후좌우로 이동되거나 회전될 수 있다.
휠 유닛(111)은 메인 휠(111a) 및 서브 휠(111b)을 포함한다.
메인 휠(111a)은 청소기 본체(110)의 양측에 각각 구비되어, 제어부의 제어 신호에 따라 일 방향 또는 타 방향으로 회전 가능하게 구성된다. 각각의 메인 휠(111a)은 서로 독립적으로 구동 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 메인 휠(111a)은 서로 다른 모터에 의해서 구동될 수 있다.
서브 휠(111b)은 메인 휠(111a)과 함께 청소기 본체(110)를 지지하며, 메인 휠(111a)에 의한 로봇 청소기(100)의 주행을 보조하도록 이루어진다. 이러한 서브 휠(111b)은 후술하는 흡입 유닛(120)에도 구비될 수 있다.
살펴본 바와 같이, 제어부가 휠 유닛(111)의 구동을 제어함으로써, 로봇 청소기(100)는 바닥을 자율 주행하도록 이루어진다.
한편, 청소기 본체(110)에는 로봇 청소기(100)에 전원을 공급하는 배터리(미도시)가 장착된다. 배터리는 충전 가능하게 구성되며, 청소기 본체(110)의 저면부에 착탈 가능하게 구성될 수 있다.
흡입 유닛(120)은 청소기 본체(110)의 일측으로부터 돌출된 형태로 배치되어, 먼지가 포함된 공기를 흡입하도록 이루어진다. 상기 일측은 상기 청소기 본체(110)가 정방향(F)으로 주행하는 측, 즉 청소기 본체(110)의 앞쪽이 될 수 있다.
본 도면에서는, 흡입 유닛(120)이 청소기 본체(110)의 일측에서 전방 및 좌우 양측방으로 모두 돌출된 형태를 가지는 것을 보이고 있다. 구체적으로, 흡입 유닛(120)의 전단부는 청소기 본체(110)의 일측으로부터 전방으로 이격된 위치에 배치되고, 흡입 유닛(120)의 좌우 양단부는 청소기 본체(110)의 일측으로부터 좌우 양측으로 각각 이격된 위치에 배치된다.
청소기 본체(110)가 원형으로 형성되고, 흡입 유닛(120)의 후단부 양측이 청소기 본체(110)로부터 좌우 양측으로 각각 돌출 형성됨에 따라, 청소기 본체(110)와 흡입 유닛(120) 사이에는 빈 공간, 즉 틈이 형성될 수 있다. 상기 빈 공간은 청소기 본체(110)의 좌우 양단부와 흡입 유닛(120)의 좌우 양단부 사이의 공간으로서, 로봇 청소기(100)의 내측으로 리세스된 형태를 가진다.
상기 빈 공간에 장애물이 끼이는 경우, 로봇 청소기(100)가 장애물에 걸려 움직이지 못하는 문제가 초래될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 커버부재(129)가 상기 빈 공간의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수 있다. 커버부재(129)는 청소기 본체(110) 또는 흡입 유닛(120)에 구비될 수 있다. 본 실시예에서는, 흡입 유닛(120)의 후단부 양측에 각각 커버부재(129)가 돌출 형성되어, 청소기 본체(110)의 외주면을 덮도록 배치된 것을 보이고 있다.
커버부재(129)는 상기 빈 공간, 즉 청소기 본체(110)와 흡입 유닛(120) 간의 빈 공간의 적어도 일부를 메우도록 배치된다. 따라서, 상기 빈 공간에 장애물이 끼이는 것이 방지되거나, 상기 빈 공간에 장애물이 끼이더라도 장애물로부터 용이하게 이탈 가능한 구조가 구현될 수 있다.
흡입 유닛(120)에서 돌출 형성된 커버부재(129)는 청소기 본체(110)의 외주면에 지지될 수 있다. 만일, 커버부재(129)가 청소기 본체(110)에서 돌출 형성되는 경우라면, 커버부재(129)는 흡입 유닛(120)의 후면부에 지지될 수 있다. 상기 구조에 따르면, 흡입 유닛(120)이 장애물과 부딪혀 충격을 받았을 때, 그 충격의 일부가 청소기 본체(110)로 전달되어 충격이 분산될 수 있다.
흡입 유닛(120)은 청소기 본체(110)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 흡입 유닛(120)이 청소기 본체(110)로 분리되면, 분리된 흡입 유닛(120)을 대체하여 걸레 모듈(미도시)이 청소기 본체(110)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 사용자는 바닥의 먼지를 제거하고자 하는 경우에는 청소기 본체(110)에 흡입 유닛(120)을 장착하고, 바닥을 닦고자 하는 경우에는 청소기 본체(110)에 걸레 모듈을 장착할 수 있다.
흡입 유닛(120)이 청소기 본체(110)에 장착시, 상술한 커버부재(129)에 의해 상기 장착이 가이드될 수 있다. 즉, 커버부재(129)가 청소기 본체(110)의 외주면을 덮도록 배치됨으로써, 청소기 본체(110)에 대한 흡입 유닛(120)의 상대적 위치가 결정될 수 있다.
청소기 본체(110)에는 센싱 유닛(130)이 배치된다. 도시된 바와 같이, 센싱 유닛(130)은 흡입 유닛(120)이 위치하는 청소기 본체(110)의 일측, 즉 청소기 본체(110)의 앞쪽에 배치될 수 있다.
센싱 유닛(130)은 청소기 본체(110)의 상하 방향으로 흡입 유닛(120)과 오버랩되도록 배치될 수 있다. 센싱 유닛(130)은 흡입 유닛(120)의 상부에 배치되어, 로봇 청소기(100)의 가장 앞쪽에 위치하는 흡입 유닛(120)이 장애물과 부딪히지 않도록 전방의 장애물이나 지형지물 등을 감지하도록 이루어진다.
센싱 유닛(130)은 이러한 감지 기능 외의 다른 센싱 기능을 추가로 수행하도록 구성된다. 이에 대하여는 뒤에서 자세히 설명하기로 한다.
청소기 본체(110)에는 먼지통 수용부(113)가 구비되며, 먼지통 수용부(113)에는 흡입된 공기 중의 먼지를 분리하여 집진하는 먼지통(140)이 착탈 가능하게 결합된다. 도시된 바와 같이, 먼지통 수용부(113)는 청소기 본체(110)의 타측, 즉 청소기 본체(110)의 뒤쪽에 형성될 수 있다.
먼지통(140)의 일부는 먼지통 수용부(113)에 수용되되, 먼지통(140)의 다른 일부는 청소기 본체(110)의 후방[즉, 정방향(F)에 반대되는 역방향(R)]을 향하여 돌출되게 형성될 수 있다.
먼지통(140)에는 먼지가 포함된 공기가 유입되는 입구(140a)와 먼지가 분리된 공기가 배출되는 출구(140b)가 형성되며, 먼지통 수용부(113)에 먼지통(140)이 장착시 입구(140a)와 출구(140b)는 먼지통 수용부(113)의 내측벽에 형성된 제1개구(110a) 및 제2개구(110b)와 각각 연통되도록 구성된다.
청소기 본체(110) 내부의 흡기유로는 연통부(120b")와 연통되는 유입구(미도시)부터 제1개구(110a)까지의 유로에 해당하며, 배기유로는 제2개구(110b)부터 배기구(112)까지의 유로에 해당한다.
이러한 연결관계에 따라, 흡입 유닛(120)을 통하여 유입된 먼지가 포함된 공기는 청소기 본체(110) 내부의 흡기유로를 거쳐, 먼지통(140)으로 유입되고, 먼지통(140)의 필터 내지는 사이클론을 거치면서 공기와 먼지가 상호 분리된다. 먼지는 먼지통(140)에 집진되며, 공기는 먼지통(140)에서 배출된 후 청소기 본체(110) 내부의 배기유로를 거쳐 최종적으로 배기구(112)를 통하여 외부로 배출된다.
이하의 도 4에서는 로봇 청소기(100)의 구성요소와 관련된 일 실시예가 설명된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 청소기(100) 또는 이동 로봇은, 통신부(1100), 입력부(1200), 구동부(1300), 센싱부(1400), 출력부(1500), 전원부(1600), 메모리(1700) 및 제어부(1800) 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
이때, 도 4에 도시한 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 로봇 청소기가 구현될 수 있음은 물론이다. 이하, 각 구성요소들에 대해 살펴보기로 한다.
우선, 전원부(1600)는 외부 상용 전원에 의해 충전 가능한 배터리를 구비하여 이동 로봇 내로 전원을 공급한다. 전원부(1600)는 이동 로봇에 포함된 각 구성들에 구동 전원을 공급하여, 이동 로봇이 주행하거나 특정 기능을 수행하는데 요구되는 동작 전원을 공급할 수 있다.
이때, 제어부(1800)는 배터리의 전원 잔량을 감지하고, 전원 잔량이 부족하면 외부 상용 전원과 연결된 충전대로 이동하도록 제어하여, 충전대로부터 충전 전류를 공급받아 배터리를 충전할 수 있다. 배터리는 배터리 감지부와 연결되어 배터리 잔량 및 충전 상태가 제어부(1800)에 전달될 수 있다. 출력부(1500)은 제어부에 의해 상기 배터리 잔량을 화면에 표시할 수 있다.
배터리는 로봇 청소기 중앙의 하부에 위치할 수도 있고, 좌, 우측 중 어느 한쪽에 위치할 수도 있다. 후자의 경우, 이동 로봇은 배터리의 무게 편중을 해소하기 위해 균형추를 더 구비할 수 있다.
한편, 구동부(1300)는 모터를 구비하여, 상기 모터를 구동함으로써, 좌, 우측 주바퀴를 양 방향으로 회전시켜 본체를 회전 또는 이동시킬 수 있다. 구동부(1300)는 이동 로봇의 본체를 전후좌우로 진행시키거나, 곡선주행시키거나, 제자리 회전시킬 수 있다.
한편, 입력부(1200)는 사용자로부터 로봇 청소기에 대한 각종 제어 명령을 입력받는다. 입력부(1200)는 하나 이상의 버튼을 포함할 수 있고, 예를 들어, 입력부(1200)는 확인버튼, 설정버튼 등을 포함할 수 있다. 확인버튼은 감지 정보, 장애물 정보, 위치 정보, 맵 정보를 확인하는 명령을 사용자로부터 입력받기 위한 버튼이고, 설정버튼은 상기 정보들을 설정하는 명령을 사용자로부터 입력받기 위한 버튼이다.
또한, 입력부(1200)는 이전 사용자 입력을 취소하고 다시 사용자 입력을 받기 위한 입력재설정버튼, 기 설정된 사용자 입력을 삭제하기 위한 삭제버튼, 작동 모드를 설정하거나 변경하는 버튼, 충전대로 복귀하도록 하는 명령을 입력받는 버튼 등을 포함할 수 있다.
또한, 입력부(1200)는 하드 키나 소프트 키, 터치패드 등으로 이동 로봇의 상부에 설치될 수 있다. 또, 입력부(1200)는 출력부(1500)와 함께 터치 스크린의 형태를 가질 수 있다.
한편, 출력부(1500)는, 이동 로봇의 상부에 설치될 수 있다. 물론 설치 위치나 설치 형태는 달라질 수 있다. 예를 들어, 출력부(1500)는 배터리 상태 또는 주행 방식 등을 화면에 표시할 수 있다.
또한, 출력부(1500)는, 센싱부(1400)가 검출한 이동 로봇 내부의 상태 정보, 예를 들어 이동 로봇에 포함된 각 구성들의 현재 상태를 출력할 수 있다. 또, 출력부(1500)는 센싱부(1400)가 검출한 외부의 상태 정보, 장애물 정보, 위치 정보, 지도 정보 등을 화면에 디스플레이할 수 있다. 출력부(1500)는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 중 어느 하나의 소자로 형성될 수 있다.
출력부(1500)는, 제어부(1800)에 의해 수행되는 이동 로봇의 동작 과정 또는 동작 결과를 청각적으로 출력하는 음향 출력 수단을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 출력부(1500)는 제어부(1800)에 의해 생성된 경고 신호에 따라 외부에 경고음을 출력할 수 있다.
이때, 음향 출력 수단은 비퍼(beeper), 스피커 등의 음향을 출력하는 수단일 수 있고, 출력부(1500)는 메모리(1700)에 저장된 소정의 패턴을 가진 오디오 데이터 또는 메시지 데이터 등을 이용하여 음향 출력 수단을 통해 외부로 출력할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇은, 출력부(1500)를 통해 주행 영역에 대한 환경 정보를 화면에 출력하거나 음향으로 출력할 수 있다. 또 다른 실시예에 따라, 이동 로봇은 출력부(1500)를 통해 출력할 화면이나 음향을 단말 장치가 출력하도록, 지도 정보 또는 환경 정보를 통신부(1100)릍 통해 단말 장치에 전송할 수 있다.
한편, 통신부(1100)는 단말 장치 및/또는 특정 영역 내 위치한 타 기기(본 명세서에서는 "가전 기기"라는 용어와 혼용하기로 한다)와 유선, 무선, 위성 통신 방식들 중 하나의 통신 방식으로 연결되어 신호와 데이터를 송수신한다.
통신부(1100)는 특정 영역 내에 위치한 타 기기와 데이터를 송수신할 수 있다. 이때, 타 기기는 네트워크에 연결하여 데이터를 송수신할 수 있는 장치이면 어느 것이어도 무방하며, 일 예로, 공기 조화 장치, 난방 장치, 공기 정화 장치, 전등, TV, 자동차 등과 같은 장치일 수 있다. 또한, 상기 타 기기는, 문, 창문, 수도 밸브, 가스 밸브 등을 제어하는 장치 등일 수 있다. 또한, 상기 타 기기는, 온도, 습도, 기압, 가스 등을 감지하는 센서 등일 수 있다.
한편, 메모리(1700)는 로봇 청소기를 제어 또는 구동하는 제어 프로그램 및 그에 따른 데이터를 저장한다. 메모리(1700)는 오디오 정보, 영상 정보, 장애물 정보, 위치 정보, 지도 정보 등을 저장할 수 있다. 또, 메모리(1700)는 주행 패턴과 관련된 정보를 저장할 수 있다.
상기 메모리(1700)는 비휘발성 메모리를 주로 사용한다. 여기서, 상기 비휘발성 메모리(Non-Volatile Memory, NVM, NVRAM)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지할 수 있는 저장 장치로서, 일 예로, 롬(ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 마그네틱 컴퓨터 기억 장치(예를 들어, 하드 디스크, 디스켓 드라이브, 마그네틱 테이프), 광디스크 드라이브, 마그네틱 RAM, PRAM 등일 수 있다.
한편, 센싱부(1400)는, 외부 신호 감지 센서, 전방 감지 센서, 낭떠러지 감지 센서, 하부 카메라 센서, 상부 카메라 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
외부 신호 감지 센서는 이동 로봇의 외부 신호를 감지할 수 있다. 외부 신호 감지 센서는, 일 예로, 적외선 센서(Infrared Ray Sensor), 초음파 센서(Ultra Sonic Sensor), RF 센서(Radio Frequency Sensor) 등일 수 있다.
이동 로봇은 외부 신호 감지 센서를 이용하여 충전대가 발생하는 안내 신호를 수신하여 충전대의 위치 및 방향을 확인할 수 있다. 이때, 충전대는 이동 로봇이 복귀 가능하도록 방향 및 거리를 지시하는 안내 신호를 발신할 수 있다. 즉, 이동 로봇은 충전대로부터 발신되는 신호를 수신하여 현재의 위치를 판단하고 이동 방향을 설정하여 충전대로 복귀할 수 있다.
한편, 전방 감지 센서는, 이동 로봇의 전방, 구체적으로 이동 로봇의 측면 외주면을 따라 일정 간격으로 설치될 수 있다. 전방 감지 센서는 이동 로봇의 적어도 일 측면에 위치하여, 전방의 장애물을 감지하기 위한 것으로서, 전방 감지 센서는 이동 로봇의 이동 방향에 존재하는 물체, 특히 장애물을 감지하여 검출 정보를 제어부(1800)에 전달할 수 있다. 즉, 전방 감지 센서는, 이동 로봇의 이동 경로 상에 존재하는 돌출물, 집안의 집기, 가구, 벽면, 벽 모서리 등을 감지하여 그 정보를 제어부(1800)에 전달할 수 있다.
전방 감지 센서는, 일 예로, 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서, 지자기 센서 등일 수 있고, 이동 로봇은 전방 감지 센서로 한 가지 종류의 센서를 사용하거나 필요에 따라 두 가지 종류 이상의 센서를 함께 사용할 수 있다.
일 예로, 초음파 센서는 일반적으로 원거리의 장애물을 감지하는 데에 주로 사용될 수 있다. 초음파 센서는 발신부와 수신부를 구비하여, 제어부(1800)는 발신부를 통해 방사된 초음파가 장애물 등에 의해 반사되어 수신부에 수신되는 지의 여부로 장애물의 존부를 판단하고, 초음파 방사 시간과 초음파 수신 시간을 이용하여 장애물과의 거리를 산출할 수 있다.
또한, 제어부(1800)는 발신부에서 방사된 초음파와, 수신부에 수신되는 초음파를 비교하여, 장애물의 크기와 관련된 정보를 검출할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1800)는 수신부에 더 많은 초음파가 수신될수록, 장애물의 크기가 큰 것으로 판단할 수 있다.
일 실시 예에서, 복수(일 예로, 5개)의 초음파 센서가 이동 로봇의 전방 측면에 외주면을 따라 설치될 수 있다. 이때, 바람직하게 초음파 센서는 발신부와 수신부가 교대로 이동 로봇의 전면에 설치될 수 있다.
즉, 발신부는 본체의 전면 중앙으로부터 좌, 우측에 이격되도록 배치될 수 있고, 수신부의 사이에 하나 또는 둘 이상의 발신부가 배치되어 장애물 등으로부터 반사된 초음파 신호의 수신 영역을 형성할 수 있다. 이와 같은 배치로 센서의 수를 줄이면서 수신 영역을 확장할 수 있다. 초음파의 발신 각도는 크로스토크(crosstalk) 현상을 방지하도록 서로 다른 신호에 영향을 미치지 아니하는 범위의 각을 유지할 수 있다. 또한, 수신부들의 수신 감도는 서로 다르게 설정될 수 있다.
또한, 초음파 센서에서 발신되는 초음파가 상향으로 출력되도록 초음파 센서는 일정 각도만큼 상향으로 설치될 수 있고, 이때, 초음파가 하향으로 방사되는 것을 방지하기 위해 소정의 차단 부재를 더 포함할 수 있다.
한편, 전방 감지 센서는, 전술한 바와 같이, 두 가지 종류 이상의 센서를 함께 사용할 수 있고, 이에 따라, 전방 감지 센서는 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서 등 중 어느 한 가지 종류의 센서를 사용할 수 있다.
일 예로, 전방 감지 센서는 초음파 센서 이외에 다른 종류의 센서로 적외선 센서를 포함할 수 있다.
적외선 센서는 초음파 센서와 함께 이동 로봇의 외주면에 설치될 수 있다. 적외선 센서 역시, 전방이나 측면에 존재하는 장애물을 감지하여 장애물 정보를 제어부(1800)에 전달할 수 있다. 즉, 적외선 센서는, 이동 로봇의 이동 경로 상에 존재하는 돌출물, 집안의 집기, 가구, 벽면, 벽 모서리 등을 감지하여 그 정보를 제어부(1800)에 전달한다. 따라서, 이동 로봇은 본체가 장애물과의 충돌없이 특정 영역 내에서 이동할 수 있다.
한편, 낭떠러지 감지 센서(또는 클리프 센서(Cliff Sensor))는, 다양한 형태의 광 센서를 주로 이용하여, 이동 로봇의 본체를 지지하는 바닥의 장애물을 감지할 수 있다.
즉, 낭떠러지 감지 센서는, 바닥의 이동 로봇의 배면에 설치되되, 이동 로봇의 종류에 따라 다른 위치에 설치될 수 있음은 물론이다. 낭떠러지 감지 센서는 이동 로봇의 배면에 위치하여, 바닥의 장애물을 감지하기 위한 것으로서, 낭떠러지 감지 센서는 상기 장애물 감지 센서와 같이 발광부와 수광부를 구비한 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서, PSD(Position Sensitive Detector) 센서 등일 수 있다.
일 예로, 낭떠러지 감지 센서 중 어느 하나는 이동 로봇의 전방에 설치되고, 다른 두 개의 낭떠러지 감지 센서는 상대적으로 뒤쪽에 설치될 수 있다.
예를 들어, 낭떠러지 감지 센서는 PSD 센서일 수 있으나, 복수의 서로 다른 종류의 센서로 구성될 수도 있다.
PSD 센서는 반도체 표면저항을 이용해서 1개의 p-n접합으로 입사광의 단장거리 위치를 검출한다. PSD 센서에는 일축 방향만의 광을 검출하는 1차원 PSD 센서와, 평면상의 광위치를 검출할 수 있는 2차원 PSD 센서가 있으며, 모두 pin 포토 다이오드 구조를 가질 수 있다. PSD 센서는 적외선 센서의 일종으로서, 적외선을 이용하여, 적외선을 송신한 후 장애물에서 반사되어 돌아오는 적외선의 각도를 측정하여 거리를 측정한다. 즉, PSD 센서는 삼각측량방식을 이용하여, 장애물과의 거리를 산출한다.
PSD 센서는 장애물에 적외선을 발광하는 발광부와, 장애물로부터 반사되어 돌아오는 적외선을 수광하는 수광부를 구비하되, 일반적으로 모듈 형태로 구성된다. PSD 센서를 이용하여, 장애물을 감지하는 경우, 장애물의 반사율, 색의 차이에 상관없이 안정적인 측정값을 얻을 수 있다.
제어부(1800)는 낭떠러지 감지 센서가 지면을 향해 발광한 적외선의 발광신호와 장애물에 의해 반사되어 수신되는 반사신호 간의 적외선 각도를 측정하여, 낭떠러지를 감지하고 그 깊이를 분석할 수 있다.
한편, 제어부(1800)는 낭떠러지 감지 센서를 이용하여 감지한 낭떠러지의 지면 상태에 따라 통과 여부를 판단할 수 있고, 판단 결과에 따라 낭떠러지의 통과 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1800)은 낭떠러지 감지 센서를 통해 낭떠러지의 존재 여부 및 낭떠러지 깊이를 판단한 다음, 낭떠러지 감지 센서를 통해 반사 신호를 감지한 경우에만 낭떠러지를 통과하도록 한다.
다른 예로, 제어부(1800)은 낭떠러지 감지 센서를 이용하여 이동 로봇의 들림 현상을 판단할 수도 있다.
한편, 하부 카메라 센서는, 이동 로봇의 배면에 구비되어, 이동 중 하방, 즉, 바닥면(또는 피청소면)에 대한 이미지 정보를 획득한다. 하부 카메라 센서는, 다른 말로 옵티컬 플로우 센서(Optical Flow Sensor)라 칭하기도 한다. 하부 카메라 센서는, 센서 내에 구비된 이미지 센서로부터 입력되는 하방 영상을 변환하여 소정 형식의 영상 데이터를 생성한다. 생성된 영상 데이터는 메모리(1700)에 저장될 수 있다.
또한, 하나 이상의 광원이 이미지 센서에 인접하여 설치될 수 있다. 하나 이상의 광원은, 이미지 센서에 의해 촬영되는 바닥면의 소정 영역에 빛을 조사한다. 즉, 이동 로봇이 바닥면을 따라 특정 영역을 이동하는 경우에, 바닥면이 평탄하면 이미지 센서와 바닥면 사이에는 일정한 거리가 유지된다. 반면, 이동 로봇이 불균일한 표면의 바닥면을 이동하는 경우에는 바닥면의 요철 및 장애물에 의해 일정 거리 이상 멀어지게 된다. 이때 하나 이상의 광원은 조사되는 빛의 양을 조절하도록 제어부(1800)에 의해 제어될 수 있다. 상기 광원은 광량 조절이 가능한 발광 소자, 예를 들어 LED(Light Emitting Diode) 등일 수 있다.
하부 카메라 센서를 이용하여, 제어부(1800)는 이동 로봇의 미끄러짐과 무관하게 이동 로봇의 위치를 검출할 수 있다. 제어부(1800)은 하부 카메라 센서에 의해 촬영된 영상 데이터를 시간에 따라 비교 분석하여 이동 거리 및 이동 방향을 산출하고, 이를 근거로 이동 로봇의 위치를 산출할 수 있다. 하부 카메라 센서를 이용하여 이동 로봇의 하방에 대한 이미지 정보를 이용함으로써, 제어부(1800)는 다른 수단에 의해 산출한 이동 로봇의 위치에 대하여 미끄러짐에 강인한 보정을 할 수 있다.
한편, 상부 카메라 센서는 이동 로봇의 상방이나 전방을 향하도록 설치되어 이동 로봇 주변을 촬영할 수 있다. 이동 로봇이 복수의 상부 카메라 센서들을 구비하는 경우, 카메라 센서들은 일정 거리 또는 일정 각도로 이동 로봇의 상부나 옆면에 형성될 수 있다.
이하의 도 5에서는 상기 도 1 내지 도 3에 도시된 로봇 청소기(100)의 주행경로 상에 장애물(500)이 존재하는 경우, 상기 로봇 청소기(100)의 동작 방법을 나타내는 실시예가 설명된다.
로봇 청소기(100)의 3차원 카메라(미도시)는 주행경로(D1) 상에 위치하는 장애물(500)과 관련된 3차원 좌표정보를 검출할 수 있다.
예를 들어, 3차원 카메라는 로봇 청소기(100)의 본체로부터 소정의 거리 내에 존재하는 물체에 대응되는 3차원 좌표정보를 검출할 수 있다.
로봇 청소기(100)의 제어부(1800)는 3차원 카메라로부터 검출된 3차원 좌표정보를 이용하여, 장애물(500)을 통과할 수 있는지 여부를 판단할 수 있다.
구체적으로, 제어부(1800)는 상기 3차원 좌표정보를 이용하여, 주행경로(D1)를 변경하지 않고, 장애물(500)을 통과할 수 있는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 제어부(1800)는 3차원 좌표정보를 이용하여, 로봇 청소기(100)의 본체가 장애물(500)과 바닥 사이에 형성된 공간을 통과할 수 있는지 여부를 판단할 수 있다.
도 5에 도시된 것과 같이, 주행경로(D1) 상에 위치하는 장애물(500)이 침대인 경우, 침대와 바닥 사이에 임의의 공간이 형성될 수 있다. 제어부(1800)는 3차원 좌표정보를 이용하여 상기 공간과 관련된 정보를 검출할 수 있고, 로봇 청소기(100)의 본체가 상기 공간을 통과할 수 있는지 여부를 판단할 수 있다.
특히, 제어부(1800)는 복수의 고도 값을 이용하여, 3차원 좌표정보 중 일부를 샘플링하고, 샘플링 결과에 근거하여, 장애물(500)과 관련된 정보를 검출할 수 있다.
한편, 초음파 센서를 이용하여 본체의 전방의 장애물과 관련된 정보를 검출하는 기존의 로봇 청소기는, 도 5에 도시된 형태의 장애물(500)의 하측에, 로봇 청소기가 통과할 수 있는 공간이 존재하는지 여부를 검출할 수 없다.
또한, 초음파 센서 외에 복수의 센서를 이용하더라도, 기존의 로봇 청소기는 전방의 장애물에 대해 복수의 고도에 대응되는 정보를 검출하지 않으므로, 도 5에 도시된 형태의 장애물(500)의 하측에, 로봇 청소기가 통과할 수 있는 공간이 존재하는지 여부를 검출할 수 없다.
즉, 기존의 로봇 청소기는 청소영역의 격자지도에 포함된 단일 격자마다의 장애물의 유무를 검출할 뿐이고, 상기 단일 격자의 고도별로 장애물의 유무를 판단하지 않는다. 따라서, 기존의 로봇 청소기는 도 5에 도시된 형태의 장애물(500)을 마주하는 경우, 상기 장애물(500)을 통과할 수 있음에도 불구하고, 상기 장애물(500)을 회피하기 위해 주행경로를 변경한다.
도 6을 참조하면, 기존의 로봇 청소기의 주행경로(D1) 상에, 도 5에 도시된 형태의 장애물(500)이 존재하는 경우, 기존의 로봇 청소기가 검출하는 맵 정보 및, 상기 로봇 청소기의 주행 실시예가 도시된다.
도 6에 도시된 것과 같이, 기존의 로봇 청소기는 바닥에 대응되는 단일 격자마다 장애물과 관련된 대표 값(601)을 검출한다. 이로써, 기존의 로봇 청소기는 도 5에 도시된 형태의 장애물(500)을 마주하는 경우, 전체 청소 맵 중 일부 격자에 장애물의 유무만을 검출할 수 있다. 이에 따라, 기존의 로봇 청소기는 장애물(500)을 회피하기 위해, 주행경로(D1)를 변경하게 된다.
도 7a 내지 도 7c에서는 본 발명의 로봇 청소기(100)의 주행경로(D1) 상에, 5에 도시된 형태의 장애물(500)이 존재하는 경우, 본 발명의 로봇 청소기(100)가 검출하는 고도별 맵 정보 및, 본 발명의 로봇 청소기(100)의 주행 실시예가 도시된다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제어부(1800)는 3차원 카메라를 통해 획득한 3차원 좌표정보 중 미리 설정된 높이 값에 대응하는 3차원 좌표정보를 추출할 수 있으며, 미리 설정된 높이 값의 개수만큼 청소 맵을 생성할 수 있다.
도 7a에 도시된 것과 같이, 제어부(1800)는 검출된 3차원 좌표정보 중 제1 높이 값에 대응하는 좌표정보를 이용하여, 상기 제1 높이 값에 대응하는 제1 맵(710)을 생성할 수 있다.
또한, 도 7b에 도시된 것과 같이, 제어부(1800)는 검출된 3차원 좌표정보 중 제2 높이 값에 대응하는 좌표정보를 이용하여, 상기 제2 높이 값에 대응하는 제2 맵(720)을 생성할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제어부(1800)는 3차원 카메라에 의해 생성되는 3차원 좌표정보 중, 제1 높이(h1)에 대응되는 3차원 좌표정보(802)와, 제2 높이(h2)에 대응되는 3차원 좌표정보(801)를 추출할 수 있다.
즉, 제어부(1800)는 제1 높이(h1) 및 제2 높이(h2) 값을 이용하여, 상기 3차원 좌표정보 중 일부를 샘플링함으로써, 3차원 좌표정보를 이용하는 주행 방법을 수행하기 위해 필요한 계산량을 감소시킬 수 있다.
상기 제1 높이 값과 제2 높이 값은 서로 다르게 설정될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 높이 값은 제2 높이 값보다 낮게 설정될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 제1 높이 값은 로봇 청소기(100)의 본체의 높이보다 낮고, 상기 제2 높이 값은 상기 본체의 높이보다 높게 설정될 수 있다.
도 7c에 도시된 것과 같이, 제어부(1800)는 제1 맵(710)과 제2 맵(720)을 이용하여, 장애물(500)에 대응하는 주행 방법을 결정할 수 있다.
구체적으로, 제어부(1800)는 제1 맵(710)을 이용하여 로봇의 본체가 장애물(500)을 통과할 수 있는지 여부를 판단할 수 있다. 제어부(1800)는 본체가 장애물(500)을 통과할 수 있다고 판단되면, 주행경로(D1)를 유지시킬 수 있다.
반면, 제어부(1800)는 본체가 장애물(500)을 통과할 수 없다고 판단되면, 주행경로(D1)를 변경시킬 수 있다. 즉, 제어부(1800)는 제1 맵(710)에 포함된 장애물 정보에 근거하여, 장애물(500)에 대한 회피 운전을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(1800)는 제2 맵(720)을 이용하여 로봇의 본체가 장애물(500)을 통과할 수 있는지 여부를 판단할 수 있으며, 제2 맵(720)을 이용한 판단결과와, 제1 맵(710)을 이용한 판단결과를 비교할 수 있다.
예를 들어, 제어부(1800)는 제1 맵(710)에 표시된 제1 장애물과, 제2 맵(720)에 표시된 제2 장애물에 대해 각각 본체가 통과할 수 있는지 여부를 판단할 수 있다.
이 경우, 제어부(1800)는 본체가 제1 장애물 및 제2 장애물에 대해 모두 통과 가능한 것으로 판단되면, 주행경로를 별도로 변경하지 않고 유지시킬 수 있다.
또한, 제어부(1800)는 본체가 제2 장애물에 대해 통과 불가한 것으로 판단되더라도, 제1 장애물에 대해 통과 가능한 것으로 판단되면, 주행경로를 별도로 변경하지 않고 유지시킬 수 있다.
제어부(1800)는 본체가 제1 장애물 및 제2 장애물에 대해 모두 통과 불가한 것으로 판단되면, 제1 및 제2 장애물을 회피하도록 주행 경로를 변경시킬 수 있다.
도 7a 및 도 7b와 같이, 제2 맵(720)을 이용한 판단결과와, 제1 맵(710)을 이용한 판단결과는 서로 다를 수 있다. 이 경우, 제어부(1800)는 3차원 좌표정보에 대한 샘플링 개수를 증가시킬 수 있다.
제2 맵(720)을 이용한 판단결과와, 제1 맵(710)을 이용한 판단결과가 다를 경우, 제어부(1800)는 제3 높이 값에 대응되는 제3 맵(미도시)을 생성할 수 있다. 상기 제3 높이 값은 제1 높이 값보다 크고, 제2 높이 값보다 작을 수 있다. 바람직하게는, 상기 제3 높이 값은 로봇의 본체의 높이보다 낮게 설정될 수 있다.
아울러, 제어부(1800)는 본체가 장애물로부터 소정 거리 이상 이격되면, 증가되었던 샘플링의 개수를 다시 감소시킬 수 있다. 즉, 제어부(1800)는 본체가 장애물로부터 소정 거리 이상 이격되면, 3차원 좌표정보 중 제1 높이 값에 대응되는 좌표정보와, 제2 높이 값에 대응되는 좌표정보에 근거하여 상기 본체의 주행을 제어할 수 있다.
도 7c에 도시된 것과 같이, 본 발명의 로봇 청소기(100)의 주행경로(D1) 상에 5에 도시된 형태의 장애물(500)이 존재하는 경우, 제어부(1800)는 제1 높이 값에 대응되는 제1 맵(710)에 근거하여, 본체가 상기 장애물(500)을 통과할 수 있는 것으로 판단할 수 있다.
이하의 도 9에서는 본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어방법과 관련된 일 실시예가 설명된다.
로봇 청소기(100)의 3차원 카메라는 주위환경과 관련된 3차원 좌표정보를 검출할 수 있다(S901).
제어부(1800)는 기 설정된 복수의 높이 값을 이용하여, 검출된 3차원 좌표정보 중 일부를 샘플링할 수 있다(S902).
구체적으로, 제어부(1800)는 3차원 카메라에 의해 검출된 3차원 좌표정보 중 복수의 높이에 대응되는 일부를 샘플링할 수 있다. 상기 높이는 로봇 청소기(100)가 위치하는 바닥면에 의해 정의된다.
일 실시예에서, 제어부(1800)는 검출된 3차원 좌표정보 중 제1 높이에 대응되는 좌표정보를 이용하여 제1 맵을 생성하고, 상기 검출된 3차원 좌표정보 중 제2 높이에 대응되는 좌표정보를 이용하여 제2 맵을 생성할 수 있다. 즉, 제어부(1800)는 복수의 높이 값을 이용하여 검출된 3차원 좌표정보에 대해 샘플링을 수행함으로써, 상기 복수의 높이 값에 대응되는 고도별로 형성되는 2차원 맵을 생성할 수 있다.
다른 실시예에서, 제어부(1800)는 3차원 좌표정보에 대해 수행되는 샘플링의 기준을 결정하기 위해, 복수의 높이 값을 설정할 수 있다.
또한, 제어부(1800)는 로봇 청소기(100)의 동작 상태에 따라, 3차원 좌표정보에 대한 샘플링의 표본 개수를 증가 또는 감소시킬 수 있다. 즉, 제어부(1800)는 로봇 청소기(100)의 동작 상태에 따라, 높이 값의 개수를 증가 또는 감소시킬 수 있다.
또한, 제어부(1800)는 로봇 청소기(100)의 동작 상태에 따라, 기 설정된 높이 값을 변경시킬 수 있다.
제어부(1800)는 샘플링 결과에 근거하여, 로봇 청소기의 진행방향에 위치하는 장애물과 관련된 정보를 검출할 수 있다(S903).
구체적으로, 제어부(1800)는 샘플링 결과에 근거하여 복수의 고도별 맵을 생성하고, 상기 복수의 고도별 맵을 서로 비교하여, 로봇 청소기의 진행방향에 위치하는 장애물과 관련된 정보를 검출할 수 있다. 제어부(1800)는 복수의 고도별 맵마다 상기 장애물과 관련된 정보를 검출할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(1800)는 샘플링된 좌표 정보에 근거하여, 상기 본체의 주행경로 상에 위치하는 물체의 형태와 관련된 정보를 검출할 수 있다. 제어부(1800)는 검출된 물체의 형태에 근거하여, 상기 물체의 하측에 공간이 형성되어있는지 여부를 판단할 수 있으며, 상기 물체의 하측에 공간이 형성되어있는 것으로 판단되는 경우, 상기 본체가 상기 공간을 통과할 수 있는지 여부를 판단할 수 있다. 아울러, 제어부(1800)는 통과 여부와 관련된 판단결과에 근거하여 구동부를 제어할 수 있다.
제어부(1800)는 장애물과 관련된 정보에 근거하여, 로봇 청소기의 본체가 상기 장애물을 통과할 수 있는지 여부를 판단할 수 있다(S904).
특히, 제어부(1800)는 상기 본체가 장애물을 통과할 수 있는지 여부를 복수의 고도별 맵마다 별도로 판단할 수 있다.
예를 들어, 제어부(1800)는 제1 높이 값에 대응되는 제1 맵에 포함된 장애물 정보에 근거하여 상기 본체가 장애물을 통과할 수 있는지 판단하고, 이와 별도로 제2 높이 값에 대응되는 제2 맵에 포함된 장애물 정보에 근거하여 상기 본체가 장애물을 통과할 수 있는지 판단할 수 있다. 따라서, 제1 맵을 이용한 장애물 판단결과와, 제2 맵을 이용한 판단결과는 서로 상이할 수 있다.
제어부(1800)는 본체가 장애물을 통과할 수 있는 것으로 판단되는 경우, 로봇 청소기의 진행방향을 유지하도록 구동부를 제어할 수 있다(S905).
한편, 제어부(1800)는 본체가 장애물을 통과할 수 없는 것으로 판단되는 경우, 상기 장애물을 회피하도록 로봇 청소기의 진행방향을 변경시킬 수 있다(S906).
일 실시예에서, 제어부(1800)는 샘플링된 좌표 정보에 근거하여, 로봇 청소기의 본체의 주행경로 상에 위치하는 물체의 형태와 관련된 정보를 검출하고, 검출된 형태에 근거하여 주행경로를 변경시키도록 구동부를 제어할 수 있다.
제어부는 검출된 형태와 관련된 정보를 이용하여 상기 물체의 하측에 공간이 형성되어있는 것으로 판단되는 경우, 상기 본체가 상기 공간을 통과할 수 있는지 여부를 판단하고, 판단결과에 근거하여 상기 구동부를 제어할 수 있다.
이하의 도 10에서는 본 발명에 따른 로봇 청소기의 제어방법과 관련된 일 실시예가 설명된다.
로봇 청소기(100)의 3차원 카메라는 주위환경과 관련된 3차원 좌표정보를 검출할 수 있다(S1001).
제어부(1800)는 기 설정된 복수의 높이 값을 이용하여, 검출된 3차원 좌표정보 중 일부를 샘플링할 수 있다(S1002).
제어부(1800)는 로봇 청소기가 장애물 환경에 진입했는지 여부를 판단할 수 있다(S1003).
구체적으로, 제어부(1800)는 구동부(1300)의 동작 상태에 근거하여, 로봇 청소기가 장애물 환경에 진입했는지 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 제어부(1800)는 구동부(1300)의 바퀴가 공회전하거나, 상기 바퀴가 구속된 경우, 로봇 청소기가 장애물 환경에 진입한 것으로 판단할 수 있다. 즉, 제어부(1800)는 바퀴의 동작 상태를 감지하는 엔코더를 이용하여, 바퀴가 구속상태인지 여부 또는 공회전상태인지 여부를 판단할 수 있다.
또 다른 예를 들어, 제어부(1800)는 장애물과 본체 사이의 거리가 소정의 거리 이하로 감소하면, 로봇 청소기가 장애물 환경에 진입한 것으로 판단할 수 있다. 즉, 제어부(1800)는 초음파 센서, 광 센서 및 카메라 센서 중 적어도 하나를 이용하여, 장애물과 본체 사이의 거리를 주기적으로 판단할 수 있으며, 장애물과 본체 사이의 거리가 소정의 거리 이하로 감소하면 로봇 청소기가 장애물 환경에 진입한 것으로 판단할 수 있다.
제어부(1800)는 로봇 청소기가 장애물 환경에 진입한 것으로 판단되는 경우, 3차원 좌표정보에 대한 샘플링 개수를 증가시킬 수 있으며, 증가된 3차원 좌표정보에 대해 샘플링을 다시 수행할 수 있다(S1004).
제어부(1800)는 최종적으로 수행된 샘플링 결과를 이용하여, 로봇 청소기의 본체가 장애물을 통과할 수 있는지 여부를 판단할 수 있다(S1005).
제어부(1800)는 본체가 장애물을 통과할 수 있는 것으로 판단되는 경우, 로봇 청소기의 진행방향을 유지하도록 구동부를 제어할 수 있다(S1006).
제어부(1800)는 본체가 장애물을 통과할 수 없는 것으로 판단되는 경우, 상기 장애물을 회피하도록 로봇 청소기의 진행방향을 변경시킬 수 있다(S1007).
이하의 도 11a 및 도 11b에서는 본 발명에 따른 로봇 청소기에서 생성된 청소 맵이 도시된다.
제어부(1800)는 청소영역의 맵을 생성하기 위해, 청소영역의 외곽에 형성된 벽을 따라 주행하도록 구동부(1300)를 제어할 수 있다. 아울러, 제어부(1800)는 본체가 벽을 따라 주행하는 동안에, 3차원 카메라에 의해 검출되는 3차원 좌표정보 중 제2 높이 값 및 제3 높이 값에 대응되는 좌표정보를 이용하여, 각각 제2 맵 및 제3 맵을 생성할 수 있다.
즉, 제어부(1800)는 로봇 청소기가 벽면 주행을 수행하는 동안, 3차원 좌표정보 중 제2 높이 값 및 제3 높이 값에 대응되는 좌표정보를 샘플링할 수 있다.
예를 들어, 상기 제3 높이 값은, 상기 제1 높이 값과 다르게 설정될 수 있다. 특히, 상기 제3 높이 값은 각각 제1 높이 값 및 제2 높이 값보다 높은 값으로 설정될 수 있다.
도 11a 및 도 11b에는 제2 맵(1101)과, 제3 맵(1102)이 각각 도시된다.
도 11a와 도 11b를 참조하면, 제어부(1800)는 제2 맵(1101)과 제3 맵(1102)을 서로 비교할 수 있으며, 비교결과 고도별 청소영역의 차이(1110)를 인식할 수 있다. 아울러, 제어부(1800)는 상기 고도별 청소영역의 차이(1110)를 이용하여, 로봇 청소기의 현재 위치를 추정할 수 있다.
도 12에서는 로봇 청소기가 상기 도 11a 및 도 11b에 도시된 고도별 맵을 이용하는 방법에 대해 설명된다.
로봇 청소기(100)의 3차원 카메라는 주위환경과 관련된 3차원 좌표정보를 검출할 수 있다(S1001).
제어부(1800)는 기 설정된 복수의 높이 값을 이용하여, 검출된 3차원 좌표정보 중 일부를 샘플링할 수 있다(S1002).
특히, 제어부(1800)는 청소영역의 외곽 또는 벽면을 따라 주행하는 경우에, 검출된 3차원 좌표정보 중 제2 높이 값과 제3 높이 값에 대응되는 좌표 정보를 샘플링할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 높이 값은 30cm로 설정될 수 있고, 상기 제3 높이 값은 1m로 설정될 수 있다.
제어부(1800)는 샘플링된 3차원 좌표정보를 이용하여 복수의 층으로 형성된 맵 정보를 형성할 수 있다(S1203).
제어부(1800)는 로봇 청소기의 성능에 따라, 층의 개수를 변경할 수 있다. 즉, 제어부(1800)는 로봇 청소기의 정보 처리 속도가 높을수록, 3차원 좌표정보의 샘플링 개수를 증가시킬 수 있다.
아울러, 제어부(1800)는 층별로 형성된 맵 정보에 근거하여, 로봇 청소기 본체의 위치를 검출할 수 있다(S1204).
또한, 제어부(1800)는 층별로 형성된 맵 정보에 근거하여, 로봇 청소기의 주행 경로를 설정할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 자율 주행을 수행하는 청소기가 다양한 조건을 갖는 장애물 환경에 진입하더라도, 3차원 좌표 정보에 대한 샘플링 결과를 이용하여 장애물 환경의 형태를 검출함으로써, 검출된 장애물 환경에 대한 적절한 주행경로를 설정할 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 자율 주행을 수행하는 청소기가 복수의 층으로 형성된 격자지도를 획득함으로써, 본체의 위치를 보다 정확하게 검출할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 자율 주행을 수행하는 청소기가 제어부의 성능을 유지하면서도 3차원 좌표 정보를 빠르게 처리할 수 있으므로, 제작 비용의 향상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 자율 주행을 수행하는 청소기가 장애물 환경에 대한 적절한 주행경로를 설정함으로써, 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있으므로, 전력효율이 증가된 청소기를 제공할 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (10)

  1. 본체;
    상기 본체를 이동시키는 구동부;
    3차원 좌표 정보를 검출하는 카메라;
    검출된 3차원 좌표 정보 중 적어도 하나의 미리 설정된 높이에 대응되는 일부를 샘플링하고,
    적어도 하나의 미리 설정된 높이 값에 근거하여, 검출된 3차원 좌표 정보 중 일부를 샘플링하고,
    샘플링된 좌표 정보를 이용하여 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행을 수행하는 청소기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 샘플링된 좌표 정보에 근거하여, 상기 본체의 주행경로 상에 위치하는 물체의 형태와 관련된 정보를 검출하고,
    검출된 형태에 근거하여, 상기 주행경로를 변경시키도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 자율주행을 수행하는 청소기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    검출된 형태와 관련된 정보를 이용하여 상기 물체의 하측에 공간이 형성되어있는 것으로 판단되는 경우, 상기 본체가 상기 공간을 통과할 수 있는지 여부를 판단하고, 판단결과에 근거하여 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 자율주행을 수행하는 청소기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    검출된 3차원 좌표 정보 중 제1 높이 값에 대응하는 좌표 정보와, 제2 높이 값에 대응하는 좌표 정보를 추출하고,
    상기 제1 높이 값에 대응하는 좌표 정보와, 상기 제2 높이 값에 대응하는 좌표 정보를 비교하여, 상기 물체의 하측에 공간이 형성되어 있는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 자율주행을 수행하는 청소기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 높이 값은 상기 본체의 높이보다 낮고,
    상기 제2 높이 값은 상기 본체의 높이보다 높게 설정되는 것을 특징으로 하는 자율주행을 수행하는 청소기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    샘플링된 3차원 좌표 정보를 이용하여, 적어도 하나의 높이 값에 각각 대응되는 격자지도를 형성하는 것을 특징으로 하는 자율주행을 수행하는 청소기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 형성된 적어도 하나의 격자지도를 이용하여, 주행경로를 설정하는 것을 특징으로 하는 자율주행을 수행하는 청소기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 격자지도에 근거하여, 상기 본체의 위치와 관련된 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 자율주행을 수행하는 청소기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 구동부의 작동과 관련된 정보를 감지하는 엔코더를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 엔코더를 이용하여 상기 구동부의 바퀴가 공회전 중인지 여부를 검출하며, 검출된 3차원 좌표 정보에 대한 샘플링 개수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 자율주행을 수행하는 청소기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 구동부의 바퀴가 구속 중인지 여부를 검출하며, 상기 바퀴가 구속 중이면, 검출된 3차원 좌표 정보에 대한 샘플링 개수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 자율주행을 수행하는 청소기.
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