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KR102792072B1 - 이동공간 분할 방법 및 분할된 이동공간을 이동하는 이동로봇 - Google Patents

이동공간 분할 방법 및 분할된 이동공간을 이동하는 이동로봇 Download PDF

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KR102792072B1
KR102792072B1 KR1020190098222A KR20190098222A KR102792072B1 KR 102792072 B1 KR102792072 B1 KR 102792072B1 KR 1020190098222 A KR1020190098222 A KR 1020190098222A KR 20190098222 A KR20190098222 A KR 20190098222A KR 102792072 B1 KR102792072 B1 KR 102792072B1
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moving
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 주행 가능한 이동로봇이 주행하기 위해 이동로봇이 주행하는 이동공간을 분할할 수 있도록 한다. 또한, 이동로봇이 기계 학습한 이동 제한물의 학습 정보와 이동로봇이 감지한 이동로봇 주변의 대상물이 대응하는 경우 감지한 대상물을 제외하도록 할 수 있다. 즉, 이동로봇이 이동하는 맵을 복수의 이동 영역으로 분할하여, 여러 공간을 이동하며 주행하는 것이 아닌 하나의 공간 주행이 완료되면 다른 공간의 주행이 이루어지도록 함으로써 이동로봇의 주행 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이동로봇은 주행과 동시에 이동로봇 주변의 이물질을 흡입할 수 있는데, 이동로봇이 주행 중에 감지한 대상물이 일정 무게 이상의 물체, 일정 크기 이상의 물체 등인 경우, 이를 이동로봇이 이동하는 맵 상에서 제외하여 이동로봇 주행 중 이동 불가능한 물체와의 간섭이 발생하는 것을 방지하게 된다.

Description

이동공간 분할 방법 및 분할된 이동공간을 이동하는 이동로봇{METHOD FOR DIVIDING MOVING SPACE AND MOVING ROBOT FOR MOVING DIVIDED MOVING SPACE}
본 발명은 이동공간을 이동하는 이동로봇의 이동 효율성을 향상하기 위한 이동공간 분할 방법 및 분할된 이동공간을 이동하는 이동로봇에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 이동공간을 다각형으로 분할하여 이동로봇이 이동하는 공간 효율성을 향상시킨 기술에 관한 것이다.
이하에서 기술되는 내용은 본 발명의 실시예와 관련되는 배경 정보를 제공할 목적으로 기재된 것일 뿐이고, 기술되는 내용들이 당연하게 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일 부분을 담당했다. 최근에는 로봇을 응용한 분야가 더욱 확대되고 있으며, 예컨대 의료용 로봇, 우주항공 로봇 등이 있다. 또한, 일반 가정에서 사용할 수 있는 가정용 로봇도 개발되고 있다. 이러한 로봇 중에서 자력으로 주행 가능한 로봇을 이동로봇이라고 한다.
특히 가정에서 사용되는 이동로봇의 대표적인 예는 로봇 청소기가 될 수 있으며, 이러한 로봇 청소기는 일정 영역을 스스로 주행하면서 로봇 청소기 주변의 먼지 또는 이물질을 흡입하여 해당 영역을 청소하는 기기이다.
구체적으로 이동로봇은 자율 이동이 가능할 수 있다. 또한, 이동로봇이 이동하는 이동공간은 주행 중 장애물을 피하거나 이동로봇의 배터리 충전 효율성을 위해 임의로 분할되어 있다.
구체적으로 기존의 이동공간을 분할하는 방식은 이동공간의 가로 길이를 최소단위로부터 분할했다. 이렇게 분할된 이동공간은 이동공간의 형태에 무관하게 분할하게 된다. 따라서, 분할된 영역은 모양이 일률적이지 못하기 때문에 이동로봇이 이동공간을 이동하며 먼지 또는 이물질을 흡입하려면 같은 공간도 여러 번 이동하는 문제점이 발생할 수 있다.
특히 이동로봇이 이동공간을 이동하면 먼지 또는 이물질을 흡입하는 동안 이동공간 내에 위치한 이동 불가능한 물체와의 간섭이 발생할 수 있다. 이때, 이동 불가능한 물체를 제외하지 않고 이동공간을 분할하는 경우 이동로봇과 이동 불가능한 물체의 충돌이 발생하여 청소가 이루어지지 않는다는 문제점이 있다.
즉, 이동로봇의 이동공간에서 이동 효율성을 위해 이동공간을 분할해야 한다. 구체적 기술에 따르면, 국내등록특허 제10-1667708호의 '로봇 청소기 및 그의 제어 방법'에서는 위상 지도를 근거로 청소 동작을 수행하는 공간을 분할하고, 분할된 복수의 섹터별로 청소가 이루어질 수 있도록 하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 상기의 '로봇 청소기 및 그의 제어 방법'은 공간 및 공간 위상 지도를 통해 로봇 청소기가 청소하는 공간을 복수의 섹터로 분할하는 기술이 개시되어 있으나, 이동로봇이 이동하는 이동공간을 일률적으로 분할하거나 이동공간의 형태에 따라 분할하는 기술에 대해서는 개시되어 있지 않다.
특히, 이동로봇이 이동공간을 이동하면 먼지 또는 이물질을 흡입하는 동안 이동공간 내에 위치한 이동 불가능한 물체와의 간섭 발생 시, 이동 불가능한 물체를 제외하고 이동공간을 분할하는 기술에 대해서는 개시되어 있지 않다.
또한, 국내등록특허 제10-09472호 '이동로봇 및 그 동작방법'에서는 측정되는 거리에 대응하여 청소영역을 복수의 소영역으로 분할하거나 하나의 소영역으로 인식하여 각 영역에 대한 청소가 수행되도록 하여 청소 영역에 대한 효과적인 작업이 이루어지도록 하는 기술이 개시되어 있다.
그러나 상기 '이동로봇 및 그 동작방법'은 이동로봇이 주행 중에 측정되는 거리데이터에 따라 청소영역을 소영역으로 분할하거나 하나의 소영역으로 인식하여 청소가 이루어지도록 하는 기술을 통해 이동로봇이 이동하는 이동공간을 일률적으로 분할하거나 이동공간의 형태에 따라 분할하는 기술에 대해서는 구체적으로 개시되어 있지 않다.
더욱이, 상기 '이동로봇 및 그 동작방법'에는 이동로봇이 이동공간을 이동하면 먼지 또는 이물질을 흡입하는 동안 이동공간 내에 위치한 이동 불가능한 물체와의 간섭 발생 시, 이동 불가능한 물체를 제외하고 이동공간을 분할하는 기술에 대해서는 개시되어 있지 않다.
따라서, 효율적인 이동을 위해 이동공간의 일률적인 분할과 이동로봇이 이동공간을 이동하면 먼지 또는 이물질을 흡입하는 동안 이동공간 내에 위치한 이동 불가능한 물체와의 간섭 발생 시, 이동 불가능한 물체를 제외하고 이동공간을 분할할 수 있는 기술이 기술이 필요하다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
선행기술 1: 한국 등록특허 10-1667708 (2016.10.13. 등록)
선행기술 2: 한국 등록특허 10-0911472 (2009.08.03. 등록)
본 발명의 일 과제는, 이동로봇의 효율적인 이동이 가능해지도록 이동로봇이 이동 가능한 이동공간을 복수의 이동 영역으로 분할하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 과제는, 이동로봇이 이동하는 이동공간을 복수의 다각형으로 분할하여 이동로봇이 이동공간을 이동할 때 불필요한 움직임이 발생하는 것을 최소화할 수 있는데 있다.
또한 본 발명의 또 다른 과제는, 이동로봇이 이동하는 이동공간을 분할하되, 이동공간에서 이동 불가능한 이동 제한물을 제외하고 이동공간을 분할하여 이동 제한물과 이동로봇의 충돌 및 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 한다.
또한 본 발명의 또 다른 과제는 이동로봇이 이동 제한물을 학습한 뒤, 이동로봇 주변의 대상물을 감지하여 감지된 대상물이 이동 제한물인 경우 학습한 데이터를 기초하여 이동공간을 분할할 수 있도록 하여 이동 제한물과 이동로봇의 간섭 및 충돌을 최소화하도록 하여 이동로봇이 이동공간을 효율적으로 이동할 수 있도록 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 과제에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
상기 과제들을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 이동공간 분할 방법 및 분할된 이동공간을 이동하는 이동로봇은 이동로봇의 효율적인 이동이 가능해지도록 이동로봇이 이동 가능한 이동공간을 복수의 이동 영역으로 분할할 수 있는 기술에 관한 것이다.
구체적으로 본 발명의 실시예에 따른 이동공간 분할 방법은, 이동공간의 맵(map) 정보를 수신 받고, 상기 이동공간 내를 이동하며, 상기 이동공간에 위치한 대상물을 감지한 후, 상기 대상물 중 이동 제한물임이 레이블된 데이터 세트에 기초하여 감지된 상기 대상물이 상기 이동 제한물인지 판단한 뒤에, 상기 맵에서 상기 이동 제한물을 제외하고 상기 이동공간을 분할할 수 있다.
이로써, 이동로봇이 이동하는 이동공간을 복수의 다각형으로 분할하여 이동로봇이 이동공간을 이동할 때 불필요한 움직임이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 상기 이동공간을 분할할 때, 복수로 분할된 상기 이동공간의 제1 이동 영역 및 상기 제1 이동 영역과 인접한 제2 이동 영역이 삼각형상 또는 사각형상이면 상기 제1 이동 영역과 상기 제2 이동 영역을 병합하고, 병합 영역을 하나의 영역으로 구분할 수 있다.
즉, 이동공간의 벽면을 기준으로 벽면이 곡선인 경우, 직선인 경우 이동로봇의 이동 횟수, 청소하는 시간 등이 달라질 수 있기 때문에 이동공간을 다각 형상으로 분할하여 이동로봇의 주행 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이동공간 분할 방법에서 상기 이동공간을 이동하며, 청소를 수행할 수 있으며, 청소 수행 시, 구분된 상기 하나의 영역을 청소한 후, 다른 영역으로 이동하여 다른 영역의 청소를 수행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇은 다수의 영역을 동시에 오가며 청소하는 것이 아닌 하나의 영역 청소를 종료하면 다른 하나의 영역을 청소하도록 설정되어 이동로봇의 동선 효율이 저하되는 것을 최소화하게 된다.
즉, 본 발명의 실시예에서 상기 청소를 수행 시, 구분된 영역들 중 면적이 가장 큰 영역에 대해 우선적으로 청소를 수행하게 된다.
이처럼 분할된 이동 영역 중에서 면적이 큰 하나의 이동 영역을 우선적으로 청소한 후, 이동로봇이 다른 이동영역으로 이동하여 청소를 수행함에 따라 이동로봇이 주행하고 있는(청소하고 있는) 현재의 이동 영역에서 벗어나 청소가 이루어지는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이동공간 분할 방법의 상기 이동 제한물인지를 판단할 때, 상기 대상물의 이미지 정보를 수집하고, 상기 대상물이 상기 이동 제한물임을 사용자로부터 확인 받은 후, 상기 이동 제한물로 확인된 상기 대상물의 이미지 정보에 대해 이동 제한물로 레이블된 데이터 세트로 신경망을 학습한 뒤, 상기 이동 제한물에 대한 판단모델을 생성할 수 있다.
즉 이동로봇이 주행할 때, 감지한 대상물이 이동 제한물인지를 판별할 수 있는 프로그램을 포함할 수 있는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 이동공간 분할 방법의 상기 이동 제한물인지를 판단할 때, 상기 대상물의 부피를 추측한 뒤, 수집된 상기 대상물의 이미지 정보에 기초하여 상기 대상물의 부피가 일정 범위 이상인지를 판단될 때, 상기 이동 제한물로 판단할 수 있다.
즉, 이동로봇의 주변을 감지할 때, 감지된 대상물이 기 저장된 정보에서 이동 불가능한 물체 정보와 대응되는 경우, 감지된 대상물이 이동 제한물이라 판단하는 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇은, 이동로봇의 본체와, 상기 본체를 이동시키는 구동부와, 상기 본체에 구비되고, 상기 이동공간이 이동하는 이동공간을 이동하며 상기 이동로봇 주변의 대상물을 감지할 수 있는 감지부와, 감지된 상기 대상물 중 이동 제한물임이 레이블된 데이터 세트에 기초하여 상기 이동 제한물을 제외한 상기 이동공간을 복수의 사각 형상 또는 삼각 형상 중 어느 하나의 형상으로 분할하는 이동 영역 설정부와, 상기 이동 제한물에 대한 상기 데이터 세트가 저장된 메모리 및 상기 메모리, 상기 구동부 및 상기 이동 영역 설정부와 통신하여 상기 구동부를 제어하는 제어부를를 포함할 수 있다.
즉, 이동로봇이 이동하는 이동공간을 복수의 다각형으로 분할하여 이동로봇이 이동공간을 이동할 때 불필요한 움직임이 발생하는 것을 최소화할 수 있는데 있다.
또한, 이동로봇이 이동하는 이동공간을 분할하되, 이동공간에서 이동 불가능한 이동 제한물을 제외하고 이동공간을 분할하여 이동 제한물과 이동로봇의 충돌 및 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이러한 본 발명의 이동로봇의 이동 영역 설정부는, 복수로 분할된 상기 이동공간의 제1 이동 영역 및 상기 제1 이동 영역과 인접한 제2 이동 영역이 삼각형상 또는 사각형상이면 상기 제1 이동 영역과 상기 제2 이동 영역을 병합하고, 병합 영역을 하나의 영역으로 구분할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 이동로봇은 상기 이동공간을 이동하며 청소를 수행하되, 상기 하나의 영역에 대해 청소를 완료한 이후에 다른 영역으로 이동하여 청소를 수행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇은 다수의 영역을 동시에 오가며 청소하는 것이 아닌 하나의 영역 청소를 종료하면 다른 하나의 영역을 청소하도록 설정되어 이동로봇의 동선 효율이 저하되는 것을 최소화하게 된다.
또한, 본 발명의 상기 이동로봇은, 구분된 영역들 중 면적이 가장 큰 영역에 대해 우선적으로 청소를 수행할 수 있다.
이처럼 분할된 이동 영역 중에서 면적이 큰 하나의 이동 영역을 우선적으로 청소한 후, 이동로봇이 다른 이동영역으로 이동하여 청소를 수행함에 따라 이동로봇이 청소하고 있는 현재의 이동 영역에서 벗어나 청소가 이루어지는 것을 방지할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명에 의하면, 이동로봇은 청소가 이루어지는 이동공간을 이동할 때, 임의로 분할된 이동공간을 이동하여 청소가 용이하게 이루어지도록 하여 이동로봇의 이동 효율이 향상되게 한다.
즉, 청소를 위한 이동로봇은 분할된 이동공간을 이동하면서 이물질을 흡입하도록 구성될 수 있다. 이때, 이동공간을 다각 형상의 공간으로 분할하게 되면 이동로봇이 분할된 공간을 중심으로 주행하게 됨으로 다양한 영역을 이동하며 대상물을 흡입하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 이동공간에 식탁, 가전제품과 같이 일정 무게 이상인 대상물이 위치하는 경우, 감지부는 감지된 대상물이 이동 불가능한 물체라고 판단한다. 이렇게 판단된 이동 불가능한 물체는 청소 불가능한 영역이라고 판단하여 영역 설정부에서는 이동 불가능한 물체 주변의 영역을 제외하고 이동 영역을 분할할 수 있다. 구체적으로 이동로봇이 이동공간을 주행할 때마다 센서를 통해 물체를 회피하는 것은 물체를 인식하고 회피 대상체인지 여부를 판단해야 하는 시간 소요가 필요하다. 따라서, 움직이기 힘든 물체를 미리 맵 상에서 제외시켜 이동로봇이 청소해야 하는 루트를 미리 설정할 수 있게 된다.
또한 본 발명은 감지부에 의해 감지된 대상물이 이동 제한물인 경우 이동 제한물을 제외한 이동 영역을 복수의 다각 형상으로 분할할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에서는 맵 정보 획득 시, 이동 제한물의 위치 정보를 획득하고, 이동 제한물을 맵 상에서 제외하여 이동공간을 복수의 이동 영역으로 분할할 수 있다. 이때, 맵 상에서 제외되지 않은 이동 제한물이 이동 영역에 배치되고, 배치된 이동 제한물을 감지부를 통해 감지하는 경우, 본 발명의 실시예의 이동 영역에서 이동 제한물을 제외하고 이동 영역을 분할하는 것이다.
이로 인해, 실시간으로 이동 영역에서의 이동 제한물에 대한 정보를 획득하고, 획득한 이동 제한물의 정보를 기초로 이동공간을 분할할 수 있도록 하여 이동 제한물과 이동로봇의 간섭 및 충돌을 최소화하도록 하여 이동로봇이 이동공간을 효율적으로 이동할 수 있도록 한다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇이 구현된 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇의 개략적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇이 이동 가능한 이동공간을 분할한 실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇이 이동 가능한 이동공간에 이동 제한물이 위치한 경우, 이동 제한물을 제외한 예시를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇이 이동 가능한 이동공간의 분할 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇이 이동 가능한 이동공간에 이동 제한물이 위치한 경우, 이동로봇이 이동하는 이동 영역을 분할한 예시를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇이 이동 가능한 이동공간의 분할 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 도 7의 이동 제한물 판단 과정을 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 이하 실시예에서는 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 직접적인 관계가 없는 부분을 생략하지만, 본 발명의 사상이 적용된 장치 또는 시스템을 구현함에 있어서, 이와 같이 생략된 구성이 불필요함을 의미하는 것은 아니다. 아울러, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 사용한다.
이하의 설명에서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 되며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 이하의 설명에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 설명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 도면을 참고하여 본 발명의 효율적 이동을 위해 분할한 이동공간을 이동하는 이동로봇에 대해 자세히 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇이 구현된 실시예를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇의 개략적인 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 이동로봇은 자율 주행 가능한 예를 들어 자율 주행 가능한 청소 로봇인 경우를 설명하지만, 이동로봇은 자율 주행 이외에도 반자율 또는 수동 모드들로 작동될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 실시예의 기계학습 및 자율주행이 가능한 이동로봇은 청소 로봇 이외에 자율, 반자율 등의 모드로 작동될 수 있는 로봇 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이동로봇(100)은 이동공간을 따라 이동하면서 이동로봇(100)의 전면(全面)에 위치하는 대상물(예: 먼지, 쓰레기 등)을 흡입하는 자율주행 로봇인 예를 들어 설명하기로 한다.
이러한 이동로봇(100)의 청소가 수행되기 위해서, 이동로봇(100)이 이동하는 이동공간을 분할 수 있다. 구체적으로 이동공간의 분할이란, 다양한 형상의 이공공간(예: 사무실, 집안 등)을 여러 영역으로 구획하고, 구획한 영역 중에서 하나의 영역에 대한 청소를 수행한 뒤에 다음 영역에 대한 청소가 이루어지도록 하는 것을 의미한다.
이때, 이동공간을 여러 영역으로 구획하기 위해서는 이동공간의 형상(예; 사각형, 원형 등), 공간과 공간을 연결하는 연결통로 등을 기준으로 분할 할 수 있으며, 이동공간을 분할하는 기준은 조건에 따라 변경될 수 있다.
본 발명의 실시예의 이동로봇(100)은 분할된 이동공간을 이동하면서 이물질을 흡입하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 설명한 바와 같이 이동공간은 기 설정된 조건에 따라 자동으로 분할될 수 있다. 이때, 이동공간은 부피가 큰 물체, 무게가 일정 이상인 물체 등과 같은 이동 불가능한 물체를 제외하고 이동공간의 형상, 공간과 공간을 연결하는 연결통로 등을 기준으로 사각 형상 또는 삼각 형상으로 분할될 수 있다. 이로 인해, 이동로봇(100)의 동선을 최소화할 수 있으며, 최소의 이동으로 이물질을 흡입할 수 있게 된다.
이러한 이동로봇(100)에 대해 구체적으로 살펴보면, 이동로봇(100)은 본체(110), 구동부(140), 감지부(130), 이동 영역 설정부(160), 메모리(70) 및 제어부(180) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
본체(110)는 이동로봇(100)의 외형을 형성하고, 원형, 다각형 등 다양한 형상 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 이러한 본체(110)의 형상은 조건에 따라 변경될 수 있다.
또한, 본체(110)는 먼지, 이물질 등과 같은 이동공간 내 분포된 대상물을 흡입할 수 있는 흡입부(114)를 포함할 수 있다. 또한, 본체(110)는 흡입부(114)를 통해 대상물을 흡입할 수 있도록 흡입장치(미도시), 흡입된 먼지를 집진할 수 있는 먼지집진통 등을 포함하여 구성될 수 있다.
더불어 본체(110)는 전방을 감지할 수 있는 카메라(112)가 설치될 수 있다. 카메라(112)는 이동로봇(100) 주변을 촬영하며, 카메라(112)에 의해 촬영된 영상 또는 이미지 정보는 후술할 감지부(130)로 전송될 수 있다.
한편, 본체(110)는 배터리(미도시)를 더 포함할 수 있다. 배터리는 후술할 구동부(140) 이외에 이동로봇(100) 작동 전반에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 이러한 배터리가 방전되는 경우 배터리를 충전할 수 있다. 예컨대, 배터리가 방전되면 이동로봇(100)은 이동공간에 설치된 충전독(미도시)으로 이동하여 배터리의 충전을 수행할 수 있다. 특히 이동로봇(100)은 충전독으로 복귀하는 주행 중에 이동로봇(100) 스스로 충전독의 위치를 탐지할 수 있도록 구성될 수도 있다.
구동부(140)는 본체(110)가 이동공간에서 회전, 이동하도록 적어도 하나의 구동바퀴를 포함할 수 있다. 이러한 구동바퀴는 본체(110)의 일 면에 설치될 수 있지만, 구동바퀴가 설치되는 구조는 조건에 따라 변경될 수 있다. 한편, 본체(110) 또는 구동부(140)는 구동바퀴를 구동시킬 수 있는 별도의 구동 모터를 포함할 수도 잇다.
감지부(130)는 본체(110)에 설치되고, 이동로봇(100)이 이동공간 내에서 이동할 때, 이동로봇(100) 주변의 대상물을 감지할 수 있다. 이때, 이동로봇(100)에는 감지부(130)가 감지한 물체가 이동 가능한 물체 또는 이동이 불가능한 물체 중 어느 하나인지를 판단할 수 있다. 또한, 감지부(130)는 감지한 물체가 흡입 불가능한 물체인지 여부를 판단할 수 있다. 이렇게 감지된 물체 중에서 흡입 불감지한 물체가 감지되는 경우, 이동로봇(100)이 감지된 물체를 흡입하지 않도록 프로그램이 기 설정될 수도 있다.
구체적으로 감지부(130)는 전자파 중 예를 들어 레이저 센서를 방사할 수 있다. 대상물을 향해 방사된 레이저가 대상물에 의해 반사되어 감지부(130)로 되돌아오는 복귀 전자파를 통해 대상물의 부피 또는 대상물의 종류(예: 액체, 고체 등)를 측정하고, 측정된 대상물의 부피가 기 입력된 이동 제한물의 정보와 비교하여 일정 크기 이상인 경우 이동 불가능한 물체라고 판단할 수 있다.
한편, 이동로봇(100)이 이동하는 이동공간(S_도 4 참고)은 일정 크기 이상의 복수의 이동 영역(S1 내지 S4_도 3 참고)으로 분할될 수 있다. 즉, 이동공간을 여러 개의 영역으로 구획하는 것이다. 이렇게 이동공간을 여러 개의 영역으로 구획함에 따라 이동로봇(100)은 어느 하나의 이동 영역을 청소한 뒤, 다른 영역으로 이동하여 청소가 수행되게 할 수 있다. 이와 같이 하나의 이동 영역을 청소한 뒤 다른 영역의 청소가 수행됨에 따라 이동로봇(100)이 서로 다른 영역을 이동하며 청소하게 되어 불필요한 동선이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이러한 이동공간(S_도 3 참고)을 분할하기 위해서는 감지부(130)를 통해 감지된 대상물 중 이동 제한물임이 레이블된 데이터 세트에 기초하여 이동 제한물을 제외한 이동공간을 이동 영역 설정부(160)를 통해 복수의 이동 영역으로 분할할 수 있다.
이동 영역 설정부(160)에 대해 구체적으로 살펴보면, 이동 영역 설정부(160)는 메모리(70)에 저장된 실내 맵 정보를 기초로 이동공간을 복수의 영역으로 분할할 수 있다. 이때, 분할되는 복수의 영역은 삼각 형상이나, 사각 형상 등의 형상으로 분할할 수 있다. 이하 본 발명의 실시예에서는 사각 형상을 기초로 이동 영역을 분할하는 예를 들어 설명하지만, 이동 영역을 분할할 때에는 이동공간의 전체 면적, 벽면의 구조(예: 곡선, 직선 중 어느 하나) 등의 조건 등을 고려하여 원형, 삼각 형상, 사각 형상 등의 다양한 형상으로 분할될 수 있음은 물론이다.
앞서 설명한 바와 같이, 이동 영역 설정부(160)를 통해 이동공간을 복수의 이동 영역으로 분할 할 때, 이동공간 내에 간섭 가능한 대상물이 이동 불가능한 물체(예: 부피가 일정 크기 이상의 물체 또는/및 일정 무게 이상의 물체 등)가 거치된 경우에는 이동공간에서 이동 불가능한 물체의 영역을 제외하고 복수의 이동 영역으로 분할하게 된다.
즉, 이동공간에서 이동이 불가능한 물체는 맵 상에서 제외하는 것이다. 맵 상에서 이동 불가능한 이동 제한물을 제외할 때, 이동 불가능한 물체 주변에 임의의 기준선을 형성하여 기준선을 기초로 물체를 맵에서 제외할 수 있다. 형성되는 기준선은 발명의 조건에 따라 변경될 수 있지만, 예시적으로는 물체의 경계선을 따라 형성하는 것이 바람직할 것이다.
일반적으로, 이동로봇(100)이 이동공간을 주행할 때마다 센서를 통해 물체를 회피하는 것은 물체를 인식하고 회피 대상체인지 여부를 판단해야 하는 시간 소요가 필요하다. 따라서, 움직이기 힘든 물체를 미리 맵 상에서 제외시켜 이동로봇(100)이 청소해야 하는 루트를 미리 설정할 수 있는 것이다.
이를 위해 메모리(170)에는 이동로봇(100)이 이동할 때 이동 불가능한 이동 제한물로 레이블이 된 데이터 세트가 기 저장될 수 있다. 데이터 세트는 예를 들어 가전제품, 소파, 냉장고 등의 이미지가 될 수 있다.
이와 같이 저장된 데이터 세트를 기초로 이동로봇(100)이 이동공간을 청소하기에 앞서 이동공간을 주행하며 카메라(112)를 통해 대상물을 감지할 수 있다. 감지된 대상물이 저장된 데이터 세트와 매칭하는 경우 이동 제한물이라고 판단하고, 판단된 이동 제한물의 위치를 저장하는 맵에서 제외한 뒤, 이동 영역 설정부(160)를 통해 이동공간을 복수의 이동 영역으로 분할하는 것이다.
이와 다르게, 메모리(70)는 이동 불가능한 이동 제한물로 레이블이 된 데이터 세트로 트레이닝 된 기계학습 모델을 저장 및 학습하는 판단모델 생성부(150)를 더 포함할 수 있다. 즉 메모리(170)는 감지부(130)에서 감지한 대상물이 이동 제한물인지를 판별할 수 있는 컴퓨터 판독 가능 프로그램이 저장되는 것이다.
이를 위해서, 이동로봇(100)이 이동공간을 주행하며 카메라(112), 감지부(130) 등을 통해 이동공간에 배치한 대상물을 감지할 수 있다. 이렇게 감지된 대상물 중 이동 제한물이라고 판단되는 대상물은 메모리(70)에 저장되어 트레이닝된 후, 맵에서 제외한 뒤 복수의 이동 영역으로 분할된 이동공간 청소가 이루어지게 되는 것이다.
이와 같이, 메모리(170)는 이동 제한물의 정보 등을 기록, 저장하는 것으로 휘발성 또는 비휘발성 기록 매체를 포함할 수 있다. 기록 매체는 제어부(190)에 의해 읽힐 수 있는 데이터를 저장한 것으로, HDD(hard disk drive), SSD(solid state disk), SDD(silicon disk drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등을 포함할 수 있다. 본 실시 예에서 메모리(170)에 저장되는 정보는 문맥에 맞게 상황 별로 기재하기로 한다.
한편, 메모리(170)에 저장된 이동 제한물의 정보 등은 서버(미도시)로부터 제공받을 수 있다. 이러한 서버는 이동로봇(100)에 설치된 애플리케이션 또는 웹 브라우저와 통신하는 통신부(120)를 통해 원격으로 이동로봇(100)을 제어할 수 있는 웹 서버 또는 애플리케이션을 포함할 수도 있다.
여기서 인공 지능(artificial intelligence, AI)은, 인간의 지능으로 할 수 있는 사고, 학습, 자기계발 등을 컴퓨터가 할 수 있도록 하는 방법을 연구하는 컴퓨터 공학 및 정보기술의 한 분야로, 컴퓨터가 인간의 지능적인 행동을 모방할 수 있도록 하는 것을 의미할 수 있다.
또한, 인공지능은 그 자체로 존재하는 것이 아니라, 컴퓨터 과학의 다른 분야와 직간접으로 많은 관련을 맺고 있다. 특히 현대에는 정보기술의 여러 분야에서 인공지능적 요소를 도입하여, 그 분야의 문제 풀이에 활용하려는 시도가 매우 활발하게 이루어지고 있다.
머신 러닝(machine learning)은 인공지능의 한 분야로, 컴퓨터에 명시적인 프로그램 없이 배울 수 있는 능력을 부여하는 연구 분야를 포함할 수 있다. 구체적으로 머신 러닝은, 경험적 데이터를 기반으로 학습을 하고 예측을 수행하고 스스로의 성능을 향상시키는 시스템과 이를 위한 알고리즘을 연구하고 구축하는 기술이라 할 수 있다. 머신 러닝의 알고리즘들은 엄격하게 정해진 정적인 프로그램 명령들을 수행하는 것이라기보다, 입력 데이터를 기반으로 예측이나 결정을 이끌어내기 위해 특정한 모델을 구축하는 방식을 취할 수 있다.
이러한 인공신경망의 머신 러닝 방법으로는 자율학습(unsupervised learning)과 지도학습(supervised learning)이 모두 사용될 수 있다.
또한, 머신 러닝의 일종인 딥러닝(deep learning) 기술은 데이터를 기반으로 다단계로 깊은 수준까지 내려가 학습할 수 있다. 딥러닝은 단계를 높여갈수록 복수의 데이터들로부터 핵심적인 데이터를 추출하는 머신 러닝 알고리즘의 집합을 나타낼 수 있다.
딥러닝 구조는 인공신경망(ANN)을 포함할 수 있으며, 예를 들어 딥러닝 구조는 CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), DBN(deep belief network) 등 심층신경망(DNN)으로 구성될 수 있다. 본 실시 예에 따른 딥러닝 구조는 공지된 다양한 구조를 이용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 딥러닝 구조는 CNN, RNN, DBN 등을 포함할 수 있다. RNN은, 자연어 처리 등에 많이 이용되고 있으며, 시간의 흐름에 따라 변하는 시계열 데이터(time-series data) 처리에 효과적인 구조로 매 순간마다 레이어를 쌓아 올려 인공신경망 구조를 구성할 수 있다. DBN은 딥러닝 기법인 RBM(restricted boltzman machine)을 다층으로 쌓아 구성되는 딥러닝 구조를 포함할 수 있다. RBM 학습을 반복하여, 일정 수의 레이어가 되면 해당 개수의 레이어를 가지는 DBN을 구성할 수 있다. CNN은 사람이 물체를 인식할 때 물체의 기본적인 특징들을 추출한 다음 뇌 속에서 복잡한 계산을 거쳐 그 결과를 기반으로 물체를 인식한다는 가정을 기반으로 만들어진 사람의 뇌 기능을 모사한 모델을 포함할 수 있다.
한편, 인공신경망의 학습은 주어진 입력에 대하여 원하는 출력이 나오도록 노드간 연결선의 웨이트(weight)를 조정(필요한 경우 바이어스(bias) 값도 조정)함으로써 이루어질 수 있다. 또한, 인공신경망은 학습에 의해 웨이트(weight) 값을 지속적으로 업데이트시킬 수 있다. 또한, 인공신경망의 학습에는 역전파(back propagation) 등의 방법이 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에서 용어 '머신 러닝'은 용어 '기계 학습'과 혼용되어 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예의 이동로봇(100)에는 인공신경망(artificial neural network)이 탑재될 수 있고, 입력된 이동 제한물의 정보를 입력 데이터로 하는 머신 러닝 기반 이동로봇의 청소가 수행될 수 있도록 한다.
다시 도면을 참고하면, 이동 영역 설정부(160)에 의해 이동공간을 여러 개의 이동 영역으로 분할할 때, 복수로 분할된 이동 영역 중 제1 이동 영역 및 제1 이동 영역과 인접한 제2 이동 영역이 삼각 형상 또는 사각 형상이면, 이동 영역 설정부(160)는 제1 이동 영역과 제2 이동 영역을 병합하고, 병합된 영역을 하나의 영역으로 구분할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 이동 영역은 이동로봇(100)이 주행하며 청소하는 영역이다. 이러한 이동 영역을 사무실이나 집 내부 구조와 유사한 사각 형상으로 분할할 때, 상대적으로 크게 분할하도록 할 수 있다. 즉, 하나의 이동 영역을 설정할 때, 설정하는 하나의 이동 영역은 최대 크기의 사각 형상으로 형성되도록 한다. 이처럼 최대 크기의 사각 형상으로 형성되도록 인접한 서로 다른 제1 이동 영역과 제2 이동 영역을 병합하는 것이다.
이처럼 최대 크기의 사각 형상으로 하나의 이동 영역을 설정함으로써, 이동로봇(100)이 다른 공간을 여러 번 이동하지 않고 청소할 수 있다. 구체적으로 이동로봇(100)은 이동공간을 이동하며 청소를 수행하되, 하나의 영역에 대해 청소를 완료한 이후에 다른 영역으로 이동하여 청소를 수행할 수 있도록 한다. 즉, 이동로봇(100)이 한번에 청소해야 하는 하나의 이동 영역의 면적을 최대한 크게 형성함으로써, 이동로봇(100)이 서로 다른 이동 영역을 이동하는 이동횟수를 최소화하는 것이다.
또한, 이동로봇(100)이 이동공간을 이동하며 청소하되, 구분된 영역들 중 면적이 가장 큰 영역에 대해 우선적으로 청소를 수행할 수 있다. 예컨대, 분할한 제1 이동 영역이 제2 이동 영역보다 큰 면적으로 분할되는 경우, 제1 이동 영역을 우선적으로 청소하는 것이다.
제어부(190)는 구동부(140), 메모리(170) 및 이동 영역 설정부(160)와 통신하며 구동부(140)를 제어할 수 있다.
즉, 메모리(70)에 저장된 데이터 세트를 기초로 이동로봇(100)이 이동공간을 청소하기에 앞서 이동공간을 주행하며 카메라(112)를 통해 대상물을 감지할 수 있다. 감지된 대상물이 저장된 데이터 세트와 매칭하는 경우 이동 제한물이라고 판단하고, 판단된 이동 제한물의 위치를 저장하는 맵에서 제외한 뒤, 이동 영역 설정부(160)를 통해 이동공간을 복수의 이동 영역으로 분할할 수 있다.
즉, 움직이기 힘든 물체를 미리 맵 상에서 제외시켜 이동로봇(100)이 청소해야 하는 루트를 미리 설정할 수 있다. 이후, 설정된 루트를 따라 구동부(140)를 구동시켜 이동로봇(100)의 청소가 수행될 수 있다.
여기서 제어부(190)는 프로세서(processor)와 같이 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 여기서, '프로세서(processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙처리장치(central processing unit: CPU), 프로세서 코어(processor core), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇이 이동 가능한 이동공간을 분할한 실시예를 도시한 도면이다. 이하의 설명에서 도 1 및 도 2에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
도 3을 참고하면, 이동로봇(100)은 이동공간(S)을 주행하며 이동공간 전체의 면적, 이동공간 벽면의 구조 등에 대한 정보를 획득하고 메모리(70)에 저장할 수 있다. 구체적으로 이동공간의 정보란 집안, 사무실 등 실내의 맵(map) 정보가 될 수 있다. 특히, 실내 벽면의 형상(예: 곡선, 직면 등의 같은 형상), 공간의 전체 면적 등의 정보가 될 수 있다.
이렇게 저장된 이동공간 정보를 기초로 이동공간을 복수의 이동 영역(S₁ 내지 S5)으로 분할할 수 있다. 분할된 각각의 이동 영역은 이동로봇이 주행하며 청소하는 공간이 될 수 있다.
구체적으로 이동 영역 S₁이 전체의 이동공간에서 가장 넓은 영역이 될 경우, 이동로봇(100)은 이동 영역 S₁을 우선적으로 청소할 수 있다. 이후 이동 영역 S₁보다 작은 이동 영역 ₂을 순차적으로 청소할 수 있다. 이때, 이동 영역 S₁과 이동 영역 S₂사이의 이동통로(도 3의 S5 참고)가 형성된 경우 이동로봇(100)이 이동 영역 S₁에서 이동 영역 S₂으로 이동하면서 이동통로(S5 )의 청소가 이루어질 수 있다.
한편 본 발명의 실시예는 이동 영역의 면적의 순서대로 이동로봇(100)이 주행하는 실시예를 예를 들어 설명하지만 다르게는 이동공간의 출입문(미도시)와 인접한 영역에서부터 멀어진 영역까지 순차적으로 이동 영역을 설정하고, 설정된 이동 영역을 따라 청소가 이루어질 수도 있다.
이처럼 이동공간을 따라 이동로봇(100)이 주행하며 청소가 이루어짐에 따라 이동로봇(100)이 주행하고 있는(청소하고 있는) 현재의 이동 영역에서 벗어나 청소가 이루어지는 것을 방지할 수 있다. 예건대, 이동로봇(100)이 이동 영역 S₃와 이동 영역 S₂ 사이에서 불규칙적으로 이동하는 것과 같이 이동로봇(100)의 불필요한 동선이 발생하는 것을 최소화하여 최소의 동선으로 이동공간의 청소가 이루어질 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇이 이동 가능한 이동공간에 이동 제한물이 위치한 경우, 이동 제한물을 제외한 예시를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇이 이동 가능한 이동공간의 분할 과정을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하의 설명에서 도 1 내지 도 4에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
도면을 참고하면, 이동로봇(100)은, 이동로봇(100)은 이동공간(S_도 3 참고)을 주행하며 이동동간 전체의 면적, 이동공간 벽면의 구조 등에 대한 정보를 획득할 수 있다.
이때, 이동공간에는 이동 불가능한 물체인 이동 제한물(220a, 220b)이 배치될 수 있다. 이러한 이동 불가능한 물체인 이동 제한물에 대한 정보는 이동로봇(100)에 기 저장되어 있거나, 이동로봇(100)이 이동공간을 주행하며 맵 정보를 획득할 때 함께 획득할 수 있다. 이러한 이동 제한물은 예를 들어 실내에 배치된 식탁, 가전제품 등 일정 크기 이상의 부피를 가지거나, 일정 무게 이상의 물체를 의미할 수 있다.
맵 정보와 함께 이동 제한물의 정보를 획득한 뒤, 이동 제한물이 배치된 영역을 맵 상에서 제외할 수 있다. 즉, 이동 제한물이 배치된 영역은 이동로봇(100)이 주행할 수 없는 공간으로 배제하는 것이다. 일반적으로 이동로봇(100)이 이동공간을 주행할 때마다 센서를 통해 물체를 회피하는 것은 물체를 인식하고 회피 대상체인지 여부를 판단해야 하는 시간 소요가 필요하다. 따라서, 움직이기 힘든 물체를 미리 맵 상에서 제외시켜 이동로봇(100)이 청소해야 하는 루트를 미리 설정하도록 하여 청소의 효율을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 이동 제한물이 배치된 영역을 이동공간에서 제외하면, 이동 제한물이 제외된 이동공간을 복수의 이동 영역으로 분할할 수 있다. 구체적으로 도 5를 참고하면, 이동 영역 S2(도 4 참고)에 이동 제한물(220b)가 배치되어 있는 경우, 이동로봇(100)은 이동 제한물(220b)이 배치된 영역을 제외하고 이동 영역을 분할하게 된다. 이때, 맵 상에서 제외된 이동 제한물(220b)이 배치된 영역을 제외하고 나머지 공간을 분할하게 된다.
이렇게 분할된 각각의 이동 영역은 이동로봇이 주행하며 청소하는 영역이 될 수 있다. 다시 도 4를 참고하면, 이동 제한물(220b)에 의해 이동 영역 S1이 분할되면서 이동 영역 S2가 이 전체의 이동공간에서 가장 넓은 영역이 될 수 있다. 이로 인해. 이동로봇(100)은 이동 영역 S2를 우선적으로 청소할 수 있다. 이후 이동 영역 S2보다 작은 이동 영역을 순차적으로 청소하게 된다.
이때, 도 4의 이동 제한물(220b)에 의해 이동 영역 S1 이 분할되면서 이동 영역 S4와 이동 영역 Sa, Sb 및 Sc로 구획될 수 있다. 이때, 이동 영역 Sc가 이동 영역 S4와 병합되어도 사각 형상이나 삼각 형상으로 이루어지지 않으므로 이동 영역 Sc와 이동 영역 S4는 서로 다른 이동영역으로 구분될 수 있다.
특히 이동 영역 S4의 영역 면적이 이동 영역 Sc의 영역 면적보다 크므로 이동로봇(100)은 이동 영역 S4를 우선적으로 청소하도록 설정될 수 있다.
이처럼 분할된 이동 영역 중에서 하나의 이동 영역을 우선적으로 청소한 후, 이동로봇이 다른 이동영역으로 이동하여 청소를 수행함에 따라 이동로봇(100)이 주행하고 있는(청소하고 있는) 현재의 이동 영역에서 벗어나 청소가 이루어지는 것을 방지할 수 있다. 예컨대, 이동로봇(100)이 이동 영역 S₃와 이동 영역 S₂ 사이에서 불규칙적으로 이동하는 것과 같이 이동로봇(100)의 불필요한 동선이 발생하는 것을 최소화하여 최소의 동선으로 이동공간의 청소가 이루어질 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇이 이동 가능한 이동공간에 이동 제한물이 위치한 경우, 이동로봇이 이동하는 이동 영역을 분할한 예시를 도시한 도면이다. 이하의 설명에서 도 1 내지 도 5에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
도면을 참고하면, 이동로봇(100)이 이동공간(S_도 3 참고)을 주행하여 이동공간의 맵 정보를 획득하고, 이와 동시에 이동 불가능한 물체인 이동 제한물(220a, 220b)에 대한 정보도 획득할 수 있다.
이후, 이동 제한물(220a, 220b)를 제외한 이동공간에서 복수의 이동 영역으로 분할할 수 있다. 이때, 이동로봇(100)이 수집한 물체 중에서 이동 가능한 물체(240)의 정보를 획득할 수 있다. 이동 가능한 물체는 예를 들어, 박스, 하측에 바퀴가 달려 이동 가능한 물체, 일정 무게 이하로 측정되는 물체 중 어느 하나가 될 수 있다. 이러한 이동 가능한 물체는 이동로봇(100)이 주행하는 동안 이동로봇(100)을 회피하거나 위치를 변경할 수 있는 물체가 될 수 있다.
따라서, 이동로봇(100)은 이동 가능한 물체 영역을 맵 상에서 제외하지 않도록 설정할 수 있다. 즉, 메모리(170)에 저장된 이동 가능한 물체의 정보와 감지부(130)에서 감지한 물체가 이동 가능한 물체의 정보와 대응하는 경우 감지부(130)에서 감지한 물체는 이동로봇(100)이 이동공간을 주행하는 과정에서 필요에 따라 위치 변경이 가능하므로 맵에서 제외 대상체가 아닌 것이다.
이때, 이동 가능한 물체(220c)에 대한 정보는 메모리(70)에 저장한 뒤, 이동 가능한 물체(220c)가 위치한 자리는 청소 가능한 영역으로 판단될 수 있다. 따라서, 이동로봇(100)이 청소하는 과정에서 이동 가능한 물체(220c)가 위치한 자리로 되돌아 오도록 설정할 수 있다. 이와 다르게 이동 가능한 물체(220c) 주변에서 알람을 발생시켜 사용자가 이동 가능한 물체(220c)를 이동시키도록 유도할 수도 있다.
이와 같이, 이동로봇(100)이 청소를 수행하기 위해 이동 제한물과 이동 가능한 물체를 구분함으로써, 이동 가능한 물체와 이동로봇(100)의 간섭(예: 충돌)이 발생하여도 이동로봇(100)의 주행을 멈추지 않고 대상물(예: 먼지, 이물질)을 흡입할 수 있도록 하여 이동로봇(100)의 청소 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇이 이동 가능한 이동공간의 분할 과정을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 8은 도 7의 이동 제한물 판단 과정을 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다. 이하의 설명에서 도 1 내지 도 6에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 이동로봇(100)은 이동공간에서 주행하며 이동로봇(100)의 주변에 위치한 먼지나 이물질 등의 대상물을 자동으로 흡입하는 장치이다.
이러한 이동로봇(100)이 이동공간을 주행하기 위해서는 이동공간을 복수의 이동 영역으로 분할하고, 분할된 이동 영역 중 하나의 이동 영역을 주행하여 청소하면, 인접한 다른 하나의 이동 영역으로 이동하여 청소하도록 구성될 수 있다.
구체적으로 도 7을 참고하면, 우선 이동로봇(100)이 주행 가능한 이동공간에 대한 이동공간을 맵핑하여 이동공간에 맵(map) 정보를 획득한다(단계 S100, S110).
이동로봇(100) 주행 시, 이동로봇(100) 주변의 대상물을 감지할 수 있다. 예를 들어, 이동로봇(100)에서 감지한 물체가 이동 가능한 물체 또는 이동이 불가능한 물체 중 어느 하나인지를 판단할 수 있다(단계 S120).
이렇게 감지된 대상물이 이동 제한물인 경우, 메모리(70)에 저장된 이동 제한물임이 레이블된 데이터 세트에 기초하여 이동 제한물을 제외한 이동공간을 복수의 이동 영역으로 분할할 수 있다(단계 S130).
구체적으로, 분할되는 복수의 영역은 삼각 형상이나, 사각 형상 등의 형상으로 분할할 수 있다. 이하 본 발명의 실시예에서는 사각 형상을 기초로 이동 영역을 분할하는 예를 들어 설명하지만, 이동 영역을 분할할 때에는 이동공간의 전체 면적, 벽면의 구조(예: 곡선, 직선 중 어느 하나) 등의 조건 등을 고려하여 원형, 삼각 형상, 사각 형상 등의 다양한 형상으로 분할될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 이동공간을 복수의 이동 영역으로 분할할 때, 이동공간 내에 배치된 이동 제한물을 이동공간에서 제외하고 복수의 이동영역으로 분할하게 된다.
즉, 이동이 불가능한 물체는 맵 상에서 제외하는 것이다. 일반적으로, 이동로봇(100)이 이동공간을 주행할 때마다 센서를 통해 물체를 회피하는 것은 물체를 인식하고 회피 대상체인지 여부를 판단해야 하는 시간 소요가 필요하다. 따라서, 움직이기 힘든 물체를 미리 맵 상에서 제외시켜 이동로봇(100)이 청소해야 하는 루트를 미리 설정할 수 있도록 한다.
이를 위해 메모리(170)에는 이동로봇(100)이 이동할 때 이동 불가능한 이동 제한물로 레이블이 된 데이터 세트가 기 저장되고, 저장된 데이터 세트와 감지된 이동 제한물이 매칭이되는지 판단할 수 있다.
이와 다르게, 메모리(70)는 이동 불가능한 이동 제한물로 레이블이 된 데이터 세트로 트레이닝 된 기계학습 모델을 저장 및 학습할 수 있다.
구체적으로 도 8을 참고하면, 이동 제한물인지를 판단할 때, 대상물의 이미지 정보를 수집하고(단계 S122), 수집된 대상물이 이동 제한물임을 사용자로부터 확인받을 수 있다(단계 S124). 이때, 사용자는 사용자의 휴대 단말기, 웨어러블 기기 등을 이용하여 수집된 대상물이 이동 제한물임은 확인할 수 있다.
이후, 이동 제한물로 확인된 대상물의 이미지 정보에 대해 이동 제한물로 레이블된 데이터 세트로 신경망을 학습할 수 있다(단계 S126). 즉, 메모리(70)에는 감지한 대상물이 이동 제한물인지를 판별할 수 있는 컴퓨터 판독 가능 프로그램이 저장되는 것이다.
이렇게 학습한 이동 제한물에 대한 판단모델을 생성할 수 있으며, 생성된 판단모델을 기초로 이동로봇(100)이 감지한 대상물이 이동 제한물인지 여부를 판단할 수 있는 것이다(단계 S128).
한편, 이동공간을 여러 개의 이동 영역으로 분할할 때, 복수로 분할된 이동 영역 중 제1 이동 영역 및 제1 이동 영역과 인접한 제2 이동 영역이 삼각 형상 또는 사각 형상이면, 이동 영역 설정부(160)는 제1 이동 영역과 제2 이동 영역을 병합하고, 병합된 영역을 하나의 영역으로 구분할 수 있다(단계 S132).
즉, 하나의 이동 영역을 설정할 때, 설정하는 하나의 이동 영역은 최대 크기의 사각 형상으로 형성되도록 한다. 이처럼 최대 크기의 사각 형상으로 형성되도록 인접한 서로 다른 제1 이동 영역과 제2 이동 영역을 병합하는 것이다.
이처럼 최대 크기의 사각 형상으로 하나의 이동 영역을 설정함으로써, 이동로봇(100)이 다른 공간을 여러 번 이동하지 않고 청소할 수 있다(단계 S140, S142). 구체적으로 이동로봇(100)은 이동공간을 이동하며 청소를 수행하되, 하나의 영역에 대해 청소를 완료한 이후에 다른 영역으로 이동하여 청소를 수행할 수 있도록 한다. 즉, 이동로봇(100)이 한번에 청소해야 하는 하나의 이동 영역의 면적을 최대한 크게 형성함으로써, 이동로봇(100)이 서로 다른 이동 영역을 이동하는 이동횟수를 최소화하는 것이다.
또한, 이동로봇(100)이 이동공간을 이동하며 청소하되, 구분된 영역들 중 면적이 가장 큰 영역에 대해 우선적으로 청소를 수행할 수 있다. 예컨대, 분할한 제1 이동 영역이 제2 이동 영역보다 큰 면적으로 분할되는 경우, 제1 이동 영역을 우선적으로 청소하는 것이다.
한편, 이동 제한물인지를 판단할 때, 이동로봇(100)에서 전자파를 방사시켜 이동 제한물인지를 판단할 수도 있다.
구체적으로 이동로봇(100)에 구비된 레이저 센서가 대상물을 향해 방사되고, 방사된 레이저가 대상물에 의해 반사되는 복귀 전자파를 통해 대상물의 부피를 추측할 수 있다. 이렇게 추측된 대상물의 부피가 기 입력된 이동 제한물의 정보와 비교하여 일정 크기 이상인 경우 이동 불가능한 물체라고 판단할 수 있다.
이와 같이 이동공간을 복수의 이동 영역으로 분할함으로써, 이동로봇(100)이 여러 공간을 움직이며 청소가 이루어지지 않게 될 수 있다. 즉, 분할된 하나의 영역을 우선 주행하여 청소가 이루어질 수 있도록 하며, 하나의 영역의 청소가 이루어지면 다른 영역으로 이동로봇(100)이 이동하여 청소가 이루어질 수 있도록 한다.
구체적으로 이동로봇(100)은 다수의 영역을 동시에 오가며 청소하는 것이 아닌 하나의 영역 청소를 종료하면 다른 하나의 영역을 청소하도록 설정되어 이동로봇(100)의 동선 효율이 저하되는 것을 최소화할 수 있다.
이렇게 이동공간을 복수의 이동 영역으로 분할하여 주행함으로써, 이동로봇(100)의 이동모드가 종료될 수 있다(S150).
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.
한편, 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.
본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다.
본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 따른 방법들에 포함된 단계들은 프로세서 또는 해당 단계의 기능을 수행하기 위한 모듈들을 통해서 수행될 수 있다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 프로세서에 의해 수행되는 이동로봇이 이동하는 이동공간 분할 방법으로서,
    이동공간의 맵(map) 정보를 수신 받는 단계;
    상기 이동공간 내를 이동하며, 상기 이동공간에 위치한 대상물을 감지하는 단계;
    상기 대상물 중 이동 제한물임이 레이블된 데이터 세트에 기초하여 감지된 상기 대상물이 상기 이동 제한물인지 판단하는 단계;
    상기 맵에서 상기 이동 제한물을 제외하고 상기 이동공간을 분할하는 단계를 포함하며,
    상기 이동공간을 분할하는 단계는,
    복수로 분할된 상기 이동공간의 제1 이동 영역 및 상기 제1 이동 영역과 인접한 제2 이동 영역을 병합한 형상이 삼각형상 또는 사각형상이면 상기 제1 이동 영역과 상기 제2 이동 영역을 병합하고, 병합 영역을 최대 크기의 사각 형상의 하나의 영역으로 구분하는,
    이동공간 분할 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이동공간을 이동하며, 청소를 수행하는 단계를 더 포함하고,
    상기 청소를 수행하는 단계는,
    구분된 상기 하나의 영역을 청소하는 단계; 및
    상기 하나의 영역에 대한 청소를 완료한 이후에, 다른 영역으로 이동하는 단계를 포함하는,
    이동공간 분할 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 청소를 수행하는 단계는,
    구분된 영역들 중 면적이 가장 큰 영역에 대해 우선적으로 청소를 수행하는 단계를 포함하는,
    이동공간 분할 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이동 제한물인지를 판단하는 단계는,
    상기 대상물의 이미지 정보를 수집하는 단계;
    상기 대상물이 상기 이동 제한물임을 사용자로부터 확인 받는 단계;
    상기 이동 제한물로 확인된 상기 대상물의 이미지 정보에 대해 이동 제한물임이 레이블된 데이터 세트로 신경망을 학습시키는 단계; 및
    상기 이동 제한물에 대한 판단모델을 생성하는 단계를 포함하는,
    이동공간 분할 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이동 제한물인지를 판단하는 단계는,
    상기 대상물의 부피를 추측하는 단계를 더 포함하고,
    상기 대상물의 부피를 추측하는 단계는,
    수집된 상기 대상물의 이미지 정보에 기초하여 상기 대상물의 부피가 일정 범위 이상인지를 판단하는 단계; 및
    상기 대상물의 부피가 일정 범위 이상으로 판단되는 경우 상기 이동 제한물로 판단하는 단계를 포함하는,
    이동공간 분할 방법.
  7. 분할된 이동공간을 이동하는 이동로봇으로서,
    이동로봇의 본체;
    상기 본체를 이동시키는 구동부;
    상기 본체에 구비되고, 상기 이동공간이 이동하는 이동공간을 이동하며 상기 이동로봇 주변의 대상물을 감지할 수 있는 감지부;
    감지된 상기 대상물 중 이동 제한물임이 레이블된 데이터 세트에 기초하여 상기 이동 제한물을 제외한 상기 이동공간을 복수의 사각 형상 또는 삼각 형상 중 어느 하나의 형상으로 분할하는 이동 영역 설정부;
    상기 이동 제한물에 대한 상기 데이터 세트가 저장된 메모리; 및
    상기 메모리, 상기 구동부 및 상기 이동 영역 설정부와 통신하여 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 이동 영역 설정부는,
    복수로 분할된 상기 이동공간의 제1 이동 영역 및 상기 제1 이동 영역과 인접한 제2 이동 영역을 병합한 형상이 삼각형상 또는 사각형상이면 상기 제1 이동 영역과 상기 제2 이동 영역을 병합하고, 병합 영역을 최대 크기의 사각 형상의 하나의 영역으로 구분하는,
    이동로봇.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 이동로봇은 상기 이동공간을 이동하며 청소를 수행하되, 상기 하나의 영역에 대해 청소를 완료한 이후에 다른 영역으로 이동하여 청소를 수행하는,
    이동로봇.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 이동로봇은, 구분된 영역들 중 면적이 가장 큰 영역에 대해 우선적으로 청소를 수행하는,
    이동로봇.

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