(57)【要約】  本発明は、掃除区域を走行し、掃除区域内の床の異物を吸入する本体と、前記本体に配置され、前記本体前方の所定の領域の映像を獲得する映像獲得部と、前記本体に配置され、前記領域内に第1パターンの光を下向きに照射する第１パターン照射部と、前記本体に配置され、前記第1パターン照射部の下側に配置され、前記領域内に第２パターンの光を上向きに照射する第２パターン照射部とを含むロボット掃除機に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掃除区域を走行し、掃除区域内の床の異物を吸入する本体と、
前記本体に配置され、前記本体前方の所定の領域の映像を獲得する映像獲得部と、
前記本体に配置され、前記領域内に第1パターンの光を下向きに照射する第１パターン照射部と、
前記本体に配置され、前記第1パターン照射部の下側に配置され、前記領域内に第２パターンの光を上向きに照射する第２パターン照射部とを含むロボット掃除機。
【請求項２】
前記本体の側面視で、前記第１パターンの光が照射される経路と、前記第２パターンの光が照射される経路とが、交差する、請求項１に記載のロボット掃除機。
【請求項３】
前記第１パターンの光が照射される経路と、前記第２パターンの光が照射される経路とが交差する地点（ｄ１）は、
前記映像獲得部により映像が獲得され始める前記床上の地点（ｄ２）よりも、前記本体からさらに近接した地点に位置する、請求項２に記載のロボット掃除機。
【請求項４】
前記映像獲得部は、
レンズの主軸が水平に整列され、１００°乃至１１０°の画角を有する、請求項３に記載のロボット掃除機。
【請求項５】
前記映像獲得部は、
前記床に対する映像を前記本体からの距離が１１０ｍｍ乃至１２０ｍｍ以上の位置から獲得する、請求項３に記載のロボット掃除機。
【請求項６】
前記第１パターンと前記第２パターンは、各々水平線を含む、請求項３に記載のロボット掃除機。
【請求項７】
前記第１パターンの光と前記第２パターンの光は、互いに異なるパターンで構成される、請求項１に記載のロボット掃除機。
【請求項８】
前記映像獲得部、
前記第１パターン照射部及び前記第２パターン照射部は、前記本体の前面に上下方向に一列に配置される、請求項１に記載のロボット掃除機。
【請求項９】
前記映像獲得部は、
前記第１パターン照射部及び前記第２パターン照射部よりも下側に配置される、請求項８に記載のロボット掃除機。
【請求項１０】
前記第１パターン照射部は、第１垂直照射角で前記第１パターンの光を照射し、
前記第２パターン照射部は、第２垂直照射角で前記第２パターンの光を照射する、請求項８に記載のロボット掃除機。
【請求項１１】
前記映像獲得部は、
前記第１パターン照射部と前記第２パターン照射部との間に配置される、請求項８に記載のロボット掃除機。
【請求項１２】
前記垂直照射角は、２０°乃至３０°である、請求項１１に記載のロボット掃除機。
【請求項１３】
外観を形成するケーシングと、
前記ケーシングに回転可能に備えられる左輪及び右輪と、
前記ケーシングに配置されて、掃除区域内の床の異物を吸入する吸入モジュールと、
前記ケーシングの前面に配置される障害物感知ユニットとを含み、
前記障害物感知ユニットは、
前記ケーシングの前面に結合されるモジュールフレームと、
前記モジュールフレームに配置され、前記ケーシング前方の所定の領域の映像を獲得する映像獲得部と、
前記モジュールフレームに配置され、前記領域内に第１パターンの光を下向きに照射する第１パターン照射部と、
前記モジュールフレームに配置され、前記第１パターン照射部の下側に配置され、前記領域内に第２パターンの光を上向きに照射する第２パターン照射部とを含むロボット掃除機。
【請求項１４】
前記ケーシングの側面視で、前記第１パターンの光が照射される経路と、前記第２パターンの光が照射される経路とが、交差する、請求項１３に記載のロボット掃除機。
【請求項１５】
前記第１パターンの光が照射される経路と前記第２パターンの光が照射される経路とが交差する地点は、
前記映像獲得部により映像が獲得され始める前記床上の地点よりも、前記ケーシングからさらに近接した地点に位置する、請求項１４に記載のロボット掃除機。
【請求項１６】
前記第１パターンと前記第２パターンは、各々水平線を含む、請求項１５に記載のロボット掃除機。
【請求項１７】
前記映像獲得部、前記第１パターン照射部及び前記第２パターン照射部は上下方向に一列に配置される、請求項１５に記載のロボット掃除機。
【請求項１８】
前記映像獲得部は、
前記第１パターン照射部及び前記第２パターン照射部よりも下側に位置する、請求項１７に記載のロボット掃除機。
【請求項１９】
前記映像獲得部は、
前記第１パターン照射部と前記第２パターン照射部との間に配置される、請求項１７に記載のロボット掃除機。
【請求項２０】
前記第１パターン照射部と前記第２パターン照射部は、前記映像獲得部に対して対称に配置される、請求項１９に記載のロボット掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ロボット掃除機は、ユーザの操作なくても、掃除しようとする区域内を自ら走行しつつ、床面から埃等の異物を吸入して自動で掃除する機器である。
【０００３】
通常、このようなロボット掃除機は、掃除区域内に設けられた家具や事務用品、壁等の障害物までの距離を感知し、それによって掃除区域をマッピング（Ｍａｐｐｉｎｇ）したり、左輪と右輪の駆動を制御して障害物の回避動作を行う。従来は、天井または床を注視するセンサを通じてロボット掃除機が移動した距離を計測し、これに基づいて障害物までの距離を算出する方式であったが、ロボット掃除機の移動距離に基づいて障害物までの距離を推定する間接的な方式であるため、床の屈曲等でロボット掃除機の移動距離が正確に計測できなくなる場合、障害物までの距離もまた誤差を有するしかなかった。特に、このようなロボット掃除機に主に使用される距離測定方式は、赤外線または超音波を用いたものであって、光または音が障害物により散乱する量が多いため、距離の計測に相当な誤差が発生するという問題があった。
【０００４】
近年は、ロボット掃除機の前方に特定パターンの光を照射してこれを撮影し、撮影された映像から前記パターンを抽出し、これに基づいて掃除区域内の障害物の状況を把握して走行を制御する技術が適用されている。例えば、韓国公開特許１０−２０１３−０１４１９７９号（以下、‘９７９発明という。）は、十字パターンの光を照射する光源モジュールと、掃除機前方の映像を獲得するカメラモジュールとを備えたロボット掃除機を開示している。このようなロボット掃除機は、カメラモジュールを通じて獲得された映像からパターンを抽出し、これに基づいて掃除区域内の障害物の状況を把握している。しかし、このようなロボット掃除機の場合、前記光源モジュールは一定の角度で光を照射するように構成され、一つのみ備えられるため、障害物を感知することができる範囲に制約があり、高さを有する障害物の立体的な形態を把握することにも困難があった。特に、‘９７９発明は、十字パターンが掃除区域の床に向かって照射される特性上、前記光源モジュールよりも高く位置した障害物または床からの高さが前記光源モジュールから高いところまで至る障害物を感知することはできない。
【０００５】
‘９７９発明は、前記カメラモジュールから出射された垂直線形態の光が障害物に入射される場合、前記障害物の高さをある程度測ることはできるが、これから分かる障害物の情報は、あくまでも垂直線パターンが照射された部分に限定されていた。
【０００６】
また、ベッドのような障害物の場合は、ベッドの脚にマットレスが置かれるため、前記マットレスの下に所定の空間が形成されることになるが、ベッドからロボット掃除機の位置に応じては、前記光源モジュールから照射された十字パターンの光のすべてが前記空間内の床に照射され、ロボット掃除機の制御ユニットは前記マットレスを識別することができず、よって、ロボット掃除機がベッド側に走行し続けるように制御することができる。この場合、前記空間の高さに応じては、ロボット掃除機が前記空間内に進入できず、マットレスを支持するフレーム等の構造物と衝突したり、床とフレームとの間に挟まることになり、これ以上走行できなくなるという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、第一に、上下に配置された二つのパターン照射部から照射されたパターンを用いて、障害物に対するより具体的な情報を獲得することができるロボット掃除機を提供することにある。
【０００８】
第二に、ベッドのように掃除区域の床との間に所定の高さの空間を形成する障害物が存在する場合、走行中に前記空間に挟まることを防止することができるロボット掃除機を提供することにある。
【０００９】
第三に、第1パターン照射部と第２パターン照射部のキャリブレーション過程をより容易に実施できるロボット掃除機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のロボット掃除機は、掃除区域を走行し、掃除区域内の床の異物を吸入する本体と、前記本体に配置され、前記本体前方の所定の領域の映像を獲得する映像獲得部と、前記本体に配置され、前記領域内に第1パターンの光を下向きに照射する第１パターン照射部と、前記本体に配置され、前記第1パターン照射部の下側に配置され、前記領域内に第２パターンの光を上向きに照射する第２パターン照射部とを含む。
【００１１】
前記本体の側面視で、前記第１パターンの光が照射される経路と、前記第２パターンの光が照射される経路とは、交差することができる。
【００１２】
前記第１パターンの光が照射される経路と、前記第２パターンの光が照射される経路とが交差する地点ｄ１は、前記映像獲得部により映像が獲得され始める前記床上の地点ｄ２よりも、前記本体からさらに近接した地点に位置することができる。
【００１３】
前記映像獲得部は、レンズの主軸が水平に整列され、１００°乃至１１０°の画角を有することができる。
【００１４】
前記映像獲得部は、前記床に対する映像を前記本体からの距離が１１０ｍｍ乃至１２０ｍｍ以上の位置から獲得することができる。
【００１５】
前記第１パターンと前記第２パターンとは、各々水平線を含むことができる。
【００１６】
前記第１パターンの光と前記第２パターンの光は、互いに異なるパターンで構成されることができる。
【００１７】
前記映像獲得部、前記第１パターン照射部及び前記第２パターン照射部は、前記本体の前面に上下方向に一列に配置されることができる。
【００１８】
前記映像獲得部は、前記第１パターン照射部及び前記第２パターン照射部よりも下側に配置されることができる。
【００１９】
前記第１パターン照射部は、第１垂直照射角で前記第１パターンの光を照射することができ、前記第２パターン照射部は、第２垂直照射角で前記第２パターンの光を照射することができる。
【００２０】
前記映像獲得部は、前記第１パターン照射部と前記第２パターン照射部との間に配置されることができる。
【００２１】
前記第１パターン照射部と前記第２パターン照射部は、同じ大きさの垂直照射角で光を照射することができる。前記垂直照射角は、２０°乃至３０°であり得る。
【００２２】
本発明の他の側面によると、ロボット掃除機は、外観を形成するケーシングと、前記ケーシングに回転可能に備えられる左輪及び右輪と、前記ケーシングに配置されて、掃除区域内の床の異物を吸入する吸入モジュールと、前記ケーシングの前面に配置される障害物感知ユニットとを含み、前記障害物感知ユニットは、前記ケーシングの前面に結合されるモジュールフレームと、前記モジュールフレームに配置され、前記ケーシング前方の所定の領域の映像を獲得する映像獲得部と、前記モジュールフレームに配置され、前記領域内に第１パターンの光を下向きに照射する第１パターン照射部と、前記モジュールフレームに配置され、前記第１パターン照射部の下側に配置され、前記領域内に第２パターンの光を上向きに照射する第２パターン照射部とを含む。
【００２３】
前記ケーシングの側面視で、前記第１パターンの光が照射される経路と、前記第２パターンの光が照射される経路とは、交差することができる。前記第１パターンの光が照射される経路と前記第２パターンの光が照射される経路とが交差する地点は、前記映像獲得部により映像が獲得され始める前記床上の地点よりも、前記ケーシングからさらに近接した地点に位置することができる。前記第１パターンと前記第２パターンは、各々水平線を含むことができる。
【００２４】
前記映像獲得部、前記第１パターン照射部及び前記第２パターン照射部は上下方向に一列に配置されることができる。
【００２５】
前記映像獲得部は、前記第１パターン照射部及び前記第２パターン照射部よりも下側に位置することができる。
【００２６】
前記映像獲得部は、前記第１パターン照射部と前記第２パターン照射部との間に配置されることができる。前記第１パターン照射部と前記第２パターン照射部は、前記映像獲得部に対して対称に配置されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施例に係るロボット掃除機の斜視図である。
【図２】図１のロボット掃除機の水平画角を示す。
【図３】図１のロボット掃除機の前面図である。
【図４】図１のロボット掃除機の底面を示す。
【図５】図１のロボット掃除機の主要部を示したブロック図である。
【図６】障害物感知ユニットの前面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図７】障害物感知ユニットの照射範囲と障害物探知範囲を示す。
【図８】第１パターン照射部をキャリブレーションする過程で獲得映像に表された第１パターン光を示したもの（ａ）と、第２パターン照射部をキャリブレーションする過程で獲得映像に表された第２パターン光を示したもの（ｂ）である。
【図９】ロボット掃除機が第１位置にあるとき、前方に障害物が位置した場合における獲得映像を示したもの（ａ）、ロボット掃除機の位置が変更され、第２位置にあるときの獲得映像を示したもの（ｂ）である。
【図１０】障害物に第１パターン光と第２パターン光が入射された場合における獲得映像を示す。
【図１１】一実施例に係る他の実施例に係るロボット掃除機の斜視図である。
【図１２】図１１に示した障害物感知ユニットの前面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図１３】図１２の障害物感知ユニットの照射範囲と障害物探知範囲を示す。
【図１４】図１２の障害物感知ユニットの第１パターン照射部により照射されるパターンの光を示す。
【図１５】本発明の実施例に係るロボット掃除機において、障害物に照射されるパターンの形態を示した例示図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の利点及び特徴、並びにそれらを達成する方法は、添付される図面と共に詳しく後述されている実施例を参照すると明確になる。しかし、本発明は、以下で開示される実施例に限定されるわけではなく、互いに異なる多様な形態で具現でき、単に本実施例は、本発明の開示が完全になり、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範疇により定義されるだけである。明細書全体にわたって、同一の参照符号は同一の構成要素を指称する。
【００２９】
図１は、本発明の一実施例に係るロボット掃除機の斜視図である。図２は、図１のロボット掃除機の水平画角を示す。図３は、図１のロボット掃除機の前面図である。図４は、図１のロボット掃除機の底面を示す。図５は、図１のロボット掃除機の主要部を示したブロック図である。図６は、障害物感知ユニットの前面図（ａ）と側面図（ｂ）である。図７は、障害物感知ユニットの照射範囲と障害物探知範囲を示す。
【００３０】
図１乃至図７を参照すると、本発明の一実施例に係るロボット掃除機１は、掃除区域の床に沿って移動し、前記床上の埃等の異物を吸入する本体１０と、本体１０の前面に配置される障害物感知ユニット１００（ｏｂｓｔａｃｌｅ  ｓｅｎｓｏｒ）を含むことができる。
【００３１】
本体１０は、外観を形成して、内側に本体１０を構成する部品が収納される空間を形成するケーシング１１と、ケーシング１１に配置され、埃やごみ等の異物を吸入する吸入ユニット３４と、ケーシング１１に回転可能に備えられる左輪３６（Ｌ）と右輪３６（Ｒ）とを含むことができる。左輪３６（Ｌ）と右輪３６（Ｒ）とが回転することによって、本体１０が掃除区域の床に沿って移動され、この過程で吸入ユニット３４を通じて異物が吸入される。
【００３２】
吸入ユニット３４は、吸入力を発生させる吸入ファン（図示せず）と、前記吸入ファンの回転により生成された気流が吸入される吸入口１０ｈとを含むことができる。吸入ユニット３４は、吸入口１０ｈを通じて吸入された気流のうち異物を集めるフィルタ（図示せず）と、前記フィルタにより集まった異物が蓄積される異物の収集ケース（図示せず）を含むことができる。
【００３３】
また、本体１０は、左輪３６（Ｌ）と右輪３６（Ｒ）を駆動させる走行駆動部３００を含むことができる。走行駆動部３００は少なくとも一つの駆動モータを含むことができる。前記少なくとも一つの駆動モータは、左輪３６（Ｌ））を回転させる左輪駆動モータと、右輪３６（Ｒ）を回転させる右輪駆動モータとを含むことができる。
【００３４】
制御部２００（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）は、走行駆動部３００を制御する走行制御部２３０（ｔｒａｖｅｌ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を含むことができる。走行制御部２３０により前記左輪駆動モータと前記右輪駆動モータの作動が独立に制御されることによって、本体１０の直進、後進または旋回が行われることができる。例えば、本体１０が直進走行する場合には、前記左輪駆動モータと前記右輪駆動モータとが同じ方向に回転するが、前記左輪駆動モータと前記右輪駆動モータとが異なる速度で回転するか、または互いに反対方向に回転する場合には、本体１０の走行方向が切り換えられる。本体１０の安定的な支持のための少なくとも一つの補助輪３７がさらに備えられる。
【００３５】
データ部２４０には、障害物感知ユニット１００から入力される獲得映像が格納され、障害物情報獲得部２２０が障害物を判断するための基準データが格納され、感知された障害物に対する障害物情報が格納される。また、データ部２４０にはロボット掃除機１の動作を制御するための制御データ及びロボット掃除機１の掃除モードによるデータが格納され、生成される、または外部から受信されるマップが格納されることができる。
【００３６】
掃除部３１０は、ブラシを動作させて、ロボット掃除機１の周辺の埃または異物を吸入しやすい状態にして、吸入装置を動作させて、埃または異物を吸入する。掃除部３１０は、埃やごみ等の異物を吸入する吸入ユニット３４に備えられる吸入ファンの動作を制御し、埃が吸入口を通じて異物の収集ケースに投入されるようにする。
【００３７】
また、データ部２４０は、マイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）により読み取られるデータを格納するものであって、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｉｓｋ）、ＳＤＤ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピーディスク、光データ格納装置を含むことができる。
【００３８】
ケーシング１１の底面部の前方側に位置し、放射状に延びた多数個の羽根からなる毛を有するブラシ３５がさらに備えられる。ブラシ３５の回転により掃除区域の床から埃が除去され、このように床から分離された埃は、吸入口１０ｈを通じて吸入されて収集ケースに集まる。
【００３９】
ケーシング１１の上面にはユーザからロボット掃除機１の制御のための各種命令の入力を受けるコントロールパネル３９が備えられる。
【００４０】
本体１０には再充電が可能なバッテリー３８が備えられ、バッテリー３８の充電端子３３が商用電源（例えば、家庭内の電源コンセント）と連結されるか、または商用電源と連結された別途の充電台（図示せず）に本体１０がドッキングされ、充電端子３３が商用電源と電気的に連結され、バッテリー３８の充電が行われることができる。ロボット掃除機１を構成する電装部品は、バッテリー３８から電源の供給を受けることができ、よって、バッテリー３８が充電された状態で、ロボット掃除機１は商用電源と電気的に分離された状態で自力走行が可能である。
【００４１】
障害物感知ユニット１００は、本体１０の前面に配置されることができる。障害物感知ユニット１００は、第１パターン照射部１２０と、第２パターン照射部１３０と、映像獲得部１４０とを含む。映像獲得部１４０は、本体１０前方の所定の領域の映像を獲得する。第１パターン照射部１２０は、前記領域内に第１パターンの光を下向きに照射する。第２パターン照射部１３０は、第１パターン照射部１２０の下側に配置され、前記領域内に第２パターンの光を上向きに照射する。
【００４２】
より詳しく、図６を参照すると、障害物感知ユニット１００は、ケーシング１１の前面に固定され、上下に長く形成されたモジュールフレーム１１０をさらに含むことができ、第１パターン照射部１２０、第２パターン照射部１３０及び映像獲得部１４０は、モジュールフレーム１１０に固定されることができる。実施例によって、モジュールフレーム１１０なしに、第１パターン照射部１２０、第２パターン照射部１３０及び／又は映像獲得部１４０がケーシング１１に直接固定されることも可能である。
【００４３】
各々のパターン照射部１２０、１３０は、光源と、前記光源から照射された光が透過されることによって、所定のパターンを生成するパターン生成子（ＯＰＰＥ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｍｅｎｔ）とを含むことができる。前記光源は、レーザダイオード（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ、ＬＤ）、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）等であってもよい。レーザ光は、単色性、直進性及び接続特性において他の光源に比べて優れるため、精密な距離の測定が可能であり、特に、赤外線または可視光線は、対象体の色相と材質等の要因に応じて、距離測定の精度においてバラツキが大きく発生するという問題があるため、前記光源としてはレーザダイオードが好ましい。前記パターン生成子は、レンズ、ＤＯＥ（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）を含むことができる。各々のパターン照射部１２０、１３０に備えられたパターン生成子の構成によって多様なパターンの光が照射されることができる。
【００４４】
第１パターン照射部１２０は、第１パターンの光Ｐ１（以下、第１パターン光という。）を本体１０の前方下側に向かって照射することができる。従って、第１パターン光Ｐ１は、掃除区域の床に向かって入射されることができる。第１パターン光Ｐ１は、水平線Ｐｈと垂直線Ｐｖとが交差する十字パターンの形態で構成されることができる。
【００４５】
第１パターン照射部１２０、映像獲得部１４０および第２パターン照射部１３０は、一列に配置されることができる。好ましくは、映像獲得部１４０は、第１パターン照射部１２０と第２パターン照射部１３０との間に配置されるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００４６】
実施例において、第１パターン照射部１２０は、映像獲得部１４０の上側に位置し、前方に向かって下方に第１パターン光Ｐ１を照射し、第１パターン照射部１２０よりも下側に位置する障害物を感知して、第２パターン照射部１３０は、映像獲得部１４０の下側に位置し、前方に向かって上方に第２パターンの光Ｐ２（以下、第２パターン光という。）を照射することができる。従って、第２パターン光Ｐ２は、壁面や掃除区域の床から少なくとも第２パターン照射部１３０よりも高く位置する障害物または障害物の一定部分に入射されることができる。
【００４７】
第２パターン光Ｐ２は、第１パターン光Ｐ１と異なるパターンからなることができ 、好ましくは水平線を含んで構成される。ここで、前記水平線は、必ずしも連続した線分でなければならないのではなく、図に示すような点線からなることもある。
【００４８】
一方、図２に示すθｈは、第１パターン照射部１２０から照射されたパターン光Ｐ１の水平照射角を表したものであって、水平線Ｐｈの両端が第１パターン照射部１２０となす角度を示し、１３０°乃至１４０°の範囲で定められることが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。図２に示す点線は、ロボット掃除機１の前方に向かうものであり、第１パターン光Ｐ１は、前記点線に対して対称の形態で構成されることができる。
【００４９】
第２パターン照射部１３０もやはり、第１パターン照射部１２０と同様に、水平照射角が、好ましくは１３０°乃至１４０°の範囲で定められ、実施例に応じては、第１パターン照射部１２０と同一の水平照射角でパターン光Ｐ２を照射することができ、この場合、第２パターン光Ｐ１もやはり、図２に表された点線に対して対称の形態で構成される。
【００５０】
映像獲得部１４０は、本体１０前方の映像を獲得することができる。特に、映像獲得部１４０により獲得された映像（以下、獲得映像という。）には、パターン光Ｐ１、Ｐ２が示され、以下、獲得映像に示されたパターン光Ｐ１、Ｐ２の像を光パターンといい、これは、実質的に実際の空間上に入射されたパターン光Ｐ１、Ｐ２がイメージセンサに結ばれた像であるため、パターン光Ｐ１、Ｐ２と同じ図面符号を付与し、第１パターン光Ｐ１及び第２パターン光Ｐ２と各々対応する像を第１光パターンＰ１及び第２光パターンＰ２ということとする。
【００５１】
映像獲得部１４０は、被写体の像を電気的信号に変換させた後、再度デジタル信号に変えてメモリ素子に記憶させるデジタルカメラを含むことができ、前記デジタルカメラは、イメージセンサ（図示せず）と映像処理モジュール（図示せず）を含むことができる。
【００５２】
前記イメージセンサは、光学映像（ｉｍａｇｅ）を電気的信号に変換する装置であって、多数個の光ダイオード（ｐｈｏｔｏ  ｄｉｏｄｅ）が集積されたチップで構成され、前記光ダイオードとしては、ピクセル（ｐｉｘｅｌ）を例に挙げられる。レンズを通過した光によりチップに結ばれた映像により、各々のピクセルに電荷が蓄積され、ピクセルに蓄積された電荷は、電気的信号（例えば、電圧）に変換される。前記イメージセンサとしては、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等がよく知られている。
【００５３】
前記映像処理モジュールは、前記イメージセンサから出力されたアナログ信号に基づいてデジタル映像を生成する。前記映像処理モジュールは、前記アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータと、前記ＡＤコンバータから出力されたデジタル信号によって一時的にデジタル情報（ｄｉｇｉｔａｌ  ｄａｔａ）を記録するバッファーメモリ（ｂｕｆｆｅｒ  ｍｅｍｏｒｙ）と、前記バッファーメモリに記録された情報を処理してデジタル映像を構成するデジタル信号処理機（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を含むことができる。
【００５４】
また、ロボット掃除機１は、マイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）により読み取られるデータを格納するものであって、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｉｓｋ）、ＳＤＤ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピーディスク、光データ格納装置等のデータ格納部（図示せず）を含むことができる。
【００５５】
制御部２００は、映像獲得部１４０により獲得された映像（獲得映像）から光パターンＰ１、Ｐ２を検出するパターン検出部（ｐａｔｔｅｒｎ ｅｘｔｒａｃｔｏｒ）を含むことができる。パターン検出部２１０は、獲得映像を構成する所定のピクセルに対して、点、線、面等の特徴を検出（ｆｅａｔｕｒｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）し、このように検出された特徴に基づいて、光パターンＰ１、Ｐ２または光パターンＰ１、Ｐ２を構成する点、線、面等を検出することができる。
【００５６】
例えば、パターン検出部２１０は、周辺よりも明るいピクセルが連続されることによって構成される線分を抽出し、第１光パターンＰ１を構成する水平線Ｐｈと垂直線Ｐｖ、第２光パターンＰ２を構成する水平線Ｐ２を抽出することができる。
【００５７】
しかし、これに限定されず、デジタル映像から所望の形態のパターンを抽出する多様な技法が既に知られているが、パターン検出部２１０は、これらの公知となった技術を用いて、第１光パターンＰ１と第２光パターンＰ２とを抽出することができる。
【００５８】
以下、第１パターン照射部１２０または第２パターン照射部１３０の照射方向が水平となす角度を垂直照射角であると定義する。具体的に、垂直照射角は、各々のパターン照射部１２０、１３０を構成するレンズの主軸（Ｏｐｔｉｃａｌ  ａｘｉｓ）が向く方向が水平となす角度であると定義されることができる。
【００５９】
第１パターン照射部１２０と第２パターン照射部１３０は、上下対称に配置されることができる。好ましくは、第１パターン照射部１２０と第２パターン照射部１３０は所定の垂直線上に配列され、 第１パターン照射部１２０は第１垂直照射角で下向きに第１パターン光Ｐ１を照射し、第２パターン照射部１３０は第２垂直照射角で上向きに第２パターン光Ｐ２を照射する。前記第１垂直照射角と前記第２垂直照射角のうち少なくとも一つは、２０°乃至３０°の範囲で定められるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００６０】
前記第１垂直照射角と前記第２垂直照射角は、同じ値θｒを有することができる。しかし、これに限定されず、実施例に応じて、互いに異なる値を有することもある。θｒは、好ましくは２０°乃至３０°の範囲で定められるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００６１】
第１パターン照射部１２０と第２パターン照射部１３０は、映像獲得部１４０に対して対称に配置されることができる。図７を参照すると、第１パターン照射部１２０は、映像獲得部１４０から距離Ｄｈだけに離れた上側に位置してもよく、第２パターン照射部１３０は、映像獲得部１４０から下側に同じ距離Ｄｈだけに離れた地点に位置してもよい。以下、第１パターン照射部１２０または第２パターン照射部１３０の照射方向が水平となす角度を垂直照射角であると定義する。具体的に、垂直照射角は、各々のパターン照射部１２０、１３０を構成するレンズの主軸（Ｏｐｔｉｃａｌ  ａｘｉｓ）が向く方向が水平となす角度であると定義されることができる。
【００６２】
このように、第１パターン照射部１２０と第２パターン照射部１３０が映像獲得部１４０を基準に対称に配置され、第１パターン照射部１２０と第２パターン照射部１３０が、方向は反対であるが、同じ垂直照射角θｒで光を照射する構造は、キャリブレーション（Ｃａｒｉｂｒａｔｉｏｎ）または製品の初期化を容易にすることができるようにする。
【００６３】
第１パターン照射部１２０及び／又は第２パターン照射部１３０から照射されたパターン光が障害物に入射されたとき、前記障害物が第１パターン照射部１２０から離れた位置に応じて、獲得映像で光パターンＰ１、Ｐ２の位置が変わる。例えば、第１パターンＰ１と第２パターンとＰ２が所定の障害物に入射されたとき、前記障害物がロボット掃除機１から近く位置しているほど、獲得映像で第１光パターンＰ１−特に、水平パターンＰｈ−が高い位置に表され、逆に、第２光パターンＰ２は低い位置に表される。即ち、映像獲得部１４０により生成される映像を構成する行（横方向に配列されたピクセルからなる線）に対応する障害物までの距離データを予め格納し、映像獲得部１４０を通じて獲得された映像から検出された光パターンＰ１、Ｐ２が所定の行で検出されると、その行に対応する障害物までの距離データから障害物の位置が推定され得る。
【００６４】
しかし、このような過程が正確に行われるためには、第１パターン照射部１２０と第２パターン照射部１３０の各々が既に設定された垂直照射角θｒで正確に光を照射するように整列されることが前提とならなければならない。このような前提がなされているか否かは、キャリブレーション過程で検査できるが、例えば、次のような過程を通じて検査できる。
【００６５】
障害物感知ユニット１００を固定させ、障害物感知ユニット１００から一定距離の前方に障害物感知ユニット１００に向かう平面を有する垂直な入射板Ｔ（図７参照）を設ける。入射板Ｔの位置は、好ましくは第１パターン光Ｐ１が結ばれる位置である。
【００６６】
この状態で、第１パターン照射部１２０を通じて光を照射し、映像獲得部１４０を通じて映像を獲得する。このように獲得された映像には、入射板Ｔに入射された第１光パターンＰが示される。ここで、障害物感知ユニット１００から入射板Ｔまでの距離は既に分かっているため、障害物感知ユニット１００が不良なく正常に製造された場合であれば、獲得映像上で定められた位置ｒｅｆ１（以下、基準位置という。）に、第１光パターンＰ１の水平線Ｐｈが表されなければならない。
【００６７】
図７を参照すると、基準位置ｒｅｆ１は、ロボット掃除機の前方に障害物が存在せず、ロボット掃除機の置かれた床面が平らな状態、即ち、正常状態であるかを判断するための基準である。基準位置ｒｅｆ１は、本体１０が平らな床に位置したとき、第１光パターンＰ１が表される位置である。ｄ３に第１光パターンＰ１が照射されたとき、映像獲得部１４０が第１光パターンＰ１を撮影することができる位置にあるといえる。
【００６８】
図８の（ａ）は、上記のような過程で獲得映像に表された第１光パターンＰ１を示したもので、水平線Ｐｈが基準位置ｒｅｆ１で検出された場合を示している。
【００６９】
これから第２パターン照射部１３０の照射方向を検査しなければならないが、このような過程は、障害物感知ユニット１００を上下が変わるように覆した後、前記で説明したキャリブレーションの過程を繰り返すことによって実施できる。即ち、障害物感知ユニット１００を上下が変わるように覆し、第２パターン照射部１３０が映像獲得部１４０の上側に位置するようにした後に、今度は第２パターン照射部１３０が光を照射するようにして、映像獲得部１４０を通じて、入射板Ｔに結ばれた第２光パターンＰ２が示された映像を獲得する。この場合、第２パターン照射部１３０が正常であれば、基準位置ｒｅｆ１で第２光パターンＰ２が検出されなければならない。しかし、そうでない場合、例えば、図８の（ｂ）のように、獲得映像で第２光パターンＰ２が基準位置ｒｅｆ１から距離Δｇだけに上側に示された場合は、第２パターン照射部１３０の垂直照射角が既に設定された値θｒより小さい場合であって、第２パターン照射部１３０の垂直照射角を調整することが好ましい。
【００７０】
但し、Δｇが既に設定された誤差範囲内の場合には、Δｇをデータ格納部に格納し、その後の獲得映像に示された第２光パターンＰ２の位置から障害物までの距離を求めるとき、Δｇを用いて第２光パターンＰ２の位置を補償することによって、より正確に障害物までの距離を求めることができる。
【００７１】
一方、映像獲得部１４０は、レンズの主軸が水平な方向に向かうように整列され、図７に表されたθｒは、映像獲得部１４０の画角を表したものであって、１００°以上の値に設定され、好ましくは１００°乃至１１０°であるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００７２】
また、掃除区域の床から映像獲得部１４０までの略１４５ｍｍ乃至１５５ｍｍの間で定められ、この場合、映像獲得部１４０が獲得した映像で掃除区域の床はｄ２で表された地点以降から示され、Ｓ２は獲得映像に示された床のうち、第１光パターンＰ１の中心（水平線Ｐｈと垂直線Ｐｖとの交点）の位置ｄ３に至る領域を表したものである。特に、領域Ｓ２の障害物が位置する場合、映像獲得部１４０により前記障害物に第１パターン光Ｐ１が入射された映像が獲得されることができる。ここで、本体１０からｄ２までの距離は、好ましくは１００ｍｍ乃至１２０ｍｍに設定され、ｄ３は、ロボット掃除機１から略距離４００ｍｍに位置されるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００７３】
また、図７に示したＳ１（ロボット掃除機１からｄ１地点に至る領域）の第１光パターンＰ１と第２光パターンＰ２の位置が逆転される領域を表したものであって、領域Ｓ１内に障害物が位置する場合、獲得映像で１パターン光Ｐ１が第２パターン光Ｐ２よりも上側に位置される。このとき、ｄ１はロボット掃除機１から、好ましくは７０ｍｍ乃至８０ｍｍ離れた位置であるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００７４】
図９は、ロボット掃除機が第１位置にあるとき、前方に第１障害物が位置した場合における獲得映像を示したもの（ａ）、ロボット掃除機の位置が変更され、第２位置にあるときの獲得映像を示したもの（ｂ）である。
【００７５】
掃除区域内にベッドのように床との間に所定の空間Ａが形成される障害物ＯＢ１が位置する場合、空間Ａを認知することができ、好ましくは空間Ａの高さを把握して、障害物ＯＢ１を通過するか、回避するかを判断することができる。
【００７６】
例えば、図９の（ａ）のように、第１パターン光Ｐ１は空間Ａ内に位置する床上に入射され、第２パターン光Ｐ２は、空間Ａの上側に位置する構造物（例えば、ベッドのマットレスを支持するフレーム）に入射された場合、制御部２００を構成する障害物情報獲得部２２０（ｏｂｓｔａｃｌｅ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｂｔａｉｎｅｒ）は、第１パターン光Ｐ１が入射された部分の上側に障害物が位置するということを認知することができ、特に、獲得映像に示された第２光パターンＰ２の位置から、ロボット掃除機１から障害物ＯＢ１までの距離が分かり、さらに、第２パターン照射部１３０の垂直照射角が一定であるため、障害物ＯＢ１までの距離に基づいて、第２パターン光Ｐ２が入射された部分が掃除区域の床からどの高さに位置するかも分かる。従って、このような情報に基づき、障害物情報獲得部２２０は、空間Ａの高さを判断することができ、好ましくは、空間Ａの高さが本体１０の高さよりも低いと判断された場合、走行制御部２３０は、本体１０が障害物ＯＢ１を回避して走行するように走行駆動部３００を制御することができる。逆に、空間Ａの高さが本体１０の高さよりも高いと判断された場合、走行制御部２３０は、本体１０が空間Ａ内に進入または空間Ａを通過するように、走行駆動部３００を制御することも可能である。
【００７７】
一方、図９の（ｂ）のように、第１パターン光Ｐ１の垂直線Ｐｖは壁にまで至り、水平線Ｐｖは床に入射され、第２パターン光Ｐ２が部分的に障害物ＯＢ１に入射され、第２パターン光Ｐ２の一部分は障害物ＯＢ１に入射され、他の一部分が壁に入射された場合、もし第２パターン照射部１３０がなければ、獲得映像に示された第１光パターンＰ１のみに基づいて障害物の情報が求められるため、この場合、ロボット掃除機の前方に壁が存在するという事実しか把握できないが、実施例のように、第２パターン照射部１３０が備えられる場合には、ロボット掃除機１と壁との間に障害物ＯＢ１が存在するということをさらに把握することができ、特に、水平線Ｐｈを含んで構成される第２パターン光Ｐ２は、水平方向にさらに広い領域で障害物ＯＢ１の探知が可能であるため、第１パターン光Ｐ１の垂直線Ｐｖが及ばない領域に位置する障害物ＯＢ１まで探知が可能である。
【００７８】
図１０は、障害物に第１パターン光と第２パターン光とが入射された場合における獲得映像を示す。図１０を参照すると、本発明の一実施例に係るロボット掃除機１は、第１パターン光Ｐ１を通じて把握することができる障害物の情報に加えて、第２パターン光Ｐ２を通じて障害物の立体的な形状を具体的に把握することができる。例えば、障害物ＯＢ２の実際の高さは、ロボット掃除機１が走行を通じて克服することができない高さであるが、ロボット掃除機１の現位置では、第１光パターンＰ１が障害物の下部領域に入射されるため、もし第２パターン照射部１３０がない場合であれば、走行制御部２３０は、本体１０が障害物ＯＢ２を越えられると判断し、一旦本体１０が障害物ＯＢ２に向かって走行するように制御した後、本体１０が次第に障害物ＯＢ２側に接近されることによって、獲得映像上で第２光パターンＰ２の位置が次第に上昇され、障害物ＯＢ２の高さが、本体１０が克服可能な高さ以上であると判断されると、そのとき回避走行を実施するように走行駆動部３００を制御する。
【００７９】
これに対して、実施例のように、第２パターン照射部１３０が備えられる場合は、現位置で第２パターン光Ｐ２が障害物ＯＢ２に入射されるため、予め障害物ＯＢ２の高さを把握することができ、さらにそれだけ予め走行経路を最適化することができる。
【００８０】
一方、障害物情報獲得部２２０は、獲得映像に示された垂直線Ｐｖの長さに基づいて、ロボット掃除機１の前方に位置する崖を認識することができる。ロボット掃除機１の前方に崖（例えば、階段）が位置する場合、垂直線Ｐｖの前端部が崖の下にまで至ることができ、このように崖の下に照射された部分は、獲得映像では示されないため、獲得映像に示された垂直線Ｐｖの長さが短くなる。従って、障害物情報獲得部２２０は、このように垂直線Ｐｖの長さが短くなった場合、ロボット掃除機１の前方に崖が位置するということを認識することができ、このように把握された崖の情報に基づき、走行制御部２３０は、ロボット掃除機１が崖に落ちない経路に沿って走行できるように、走行駆動部３００を制御することができる。
【００８１】
図１１は、本発明の他の実施例に係るロボット掃除機の斜視図である。図１２は、図１１に示した障害物感知ユニットの前面図（ａ）と側面図（ｂ）である。図１３は、図１２の障害物感知ユニットの照射範囲と障害物探知範囲を示す。図１４は、図１２の障害物感知ユニットの第１パターン照射部により照射されるパターンの光を示す。図１５は、本発明の実施例に係るロボット掃除機において、障害物に照射されるパターンの形態を示した例示図である。
【００８２】
図１１乃至図１２を参照すると、障害物感知ユニット（１００’）は、第１パターン照射部１２０、第２パターン照射部１３０、及び映像獲得部１４０を含む。映像獲得部１４０は、本体１０前方の所定の領域の映像を獲得する。第１パターン照射部１２０は、前記領域内に第１ターンの光を下向きに照射する。第２パターン照射部１３０は、第１パターン照射部１２０の下側に配置され、前記領域内に第２パターンの光を上向きに照射する。
【００８３】
第１パターン照射部１２０は、第１パターンの光Ｐ１（以下、第１パターン光という。）を本体１０の前方下側に向かって照射することができる。従って、第１パターン光Ｐ１は、掃除区域の床に入射されることができる。第１パターン光Ｐ１は、水平線の形態で構成されることができる。また、第１パターン光Ｐ１は、水平線と垂直線とが交差する十字パターンの形態で構成されることも可能である（図１参照）。
【００８４】
第１パターン照射部１２０、第２パターン照射部１３０、及び映像獲得部１４０は、垂直に一列に配置されることができる。映像獲得部１４０は、第１パターン照射部１２０と第２パターン照射部１３０の下部に配置されるが、必ずしもこれに限定されるわけではなく、第１パターン照射部と第２パターン照射部の上部に配置されることもある。
【００８５】
実施例で、第１パターン照射部１２０は上側に位置して前方に向かって下方に第１パターン光Ｐ１を照射し、第１パターン照射部１２０よりも下側に位置する障害物を感知し、第２パターン照射部１３０は第１パターン照射部１２０の下側に位置して前方に向かって上方に第２パターンの光Ｐ２（以下、第２パターン光という。）を照射することができる。従って、第２パターン光Ｐ２は壁面や、掃除区域の床から少なくとも第２パターン照射部１３０よりも高く位置する障害物または障害物の一定部分に入射されることができる。
【００８６】
第２パターン光Ｐ２は、第１パターン光Ｐ１と異なるパターンからなることができ、好ましくは水平線を含んで構成される。ここで、水平線は、必ずしも連続した線分でなければならないのではなく、点線からなることもある。
【００８７】
前述した実施例と同様に、第１パターン照射部１２０の水平照射角θｈ（図２参照）は、好ましくは１３０°乃至１４０°の範囲で定められるが、必ずしもこれに限定されるものではない。また、第２パターン照射部１３０もまた、第１パターン照射部１２０と同様に水平照射角が、好ましくは１３０°乃至１４０°の範囲で定められ、実施例に応じては第１パターン照射部１２０と同一の水平照射角でパターン光Ｐ２を照射することができる。
【００８８】
映像獲得部１４０は、本体１０前方の映像を獲得することができる。特に、映像獲得部１４０によって獲得された図１３を参照すると、第１パターン照射部１２０と第２パターン照射部１３０は、対称に配置されることができる。第１パターン照射部１２０と第２パターン照射部１３０は、距離ｈ３だけに離れて上下に配置され、第１パターン照射部は下部に第１パターン光を照射し、第２パターン照射部は上部に第２パターン光を照射して相互にパターン光が交差する。
【００８９】
映像獲得部１４０は、第２パターン照射部から距離ｈ２だけに離れた下部に位置し、上下方向に対して画角θｓで本体１０の前方の映像を撮影する。映像獲得部１４０は、床面から距離ｈ１の位置に設けられる。映像獲得部１４０は、ロボット掃除機１の本体１０の前面部下端を構成するバンパー（図示せず）、または走行若しくは掃除のための構造物の形態を考慮し、前方の撮影において邪魔にならない位置に設けられることが好ましい。
【００９０】
第１パターン照射部１２０または第２パターン照射部１３０は、各々のパターン照射部１２０、１３０を構成するレンズの主軸（Ｏｐｔｉｃａｌ  ａｘｉｓ）が向く方向が一定の照射角を形成するように設けられる。
【００９１】
第１パターン照射部１２０は、第１垂直照射角θｒ１で第１パターン光Ｐ１を下部に照射し、第２パターン照射部１３０は、第２垂直照射角θｒ２で第２パターン光Ｐ２を上部に照射する。この時、第１垂直照射角と第２垂直照射角は異なることを基本とするが、場合によって同一に設定され得る。第１垂直照射角と第２垂直照射角は、好ましくは５０°乃至７５°の範囲で定められるが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、第１垂直照射角は、６０°乃至７０°、第２垂直照射角は５０°乃至５５°に設定されることができる。ロボット掃除機１の下部バンパーの構造または下部物体感知の距離、かつ感知しようとする上部の高さに応じて変更されることができる。
【００９２】
第１パターン照射部１２０及び／又は第２パターン照射部１３０から照射されたパターン光が障害物に入射されたとき、障害物が第１パターン照射部１２０から離れた位置に応じて、獲得映像で光パターンＰ１、Ｐ２の位置が変わる。例えば、第１パターン光Ｐ１と第２パターン光Ｐ２が所定の障害物に入射されたとき、障害物がロボット掃除機１から近く位置しているほど、獲得映像で第１光パターンＰ１が高い位置に表され、逆に、第２光パターンＰ２は低い位置に表される。即ち、映像獲得部１４０により生成される映像を構成する行（横方向に配列されたピクセルからなる線）に対応する障害物までの距離データを予め格納し、映像獲得部１４０を通じて獲得された映像から検出された光パターンＰ１、Ｐ２が所定の行で検出されると、その行に対応する障害物までの距離データから障害物の位置が推定され得る。
【００９３】
映像獲得部１４０は、レンズの主軸が水平な方向に向かうように整列され、図１３に表されたθｓは、映像獲得部１４０の画角を表したものであって、１００°以上の値に設定され、好ましくは１００°乃至１１０°であるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００９４】
また、掃除区域の床から映像獲得部１４０までの距離は略６０ｍｍ乃至７０ｍｍの間で定められ、この場合、映像獲得部１４０が獲得した映像で掃除区域の床は映像獲得部からＤ１以降から示され、Ｄ２は獲得映像に示された床のうち、第１光パターンＰ１が表される位置である。このとき、Ｄ２に障害物が位置する場合、映像獲得部１４０により障害物に第１パターン光Ｐ１が入射された映像が獲得されることができる。障害物がＤ２よりもロボット掃除機１に近接している場合、入射された第１パターン光Ｐ１に対応し、第１光パターンは、基準位置ｒｅｆ１よりも上側に表される。
【００９５】
図７を参照すると、基準位置ｒｅｆ１は、ロボット掃除機の前方に障害物が存在せず、ロボット掃除機が置かれた床面が平らな状態、即ち、正常状態であるかを判断するための基準である。基準位置ｒｅｆ１は、本体１０が平らな床に位置したとき、第１光パターンＰ１が表される位置である。Ｄ２に第１光パターンＰ１が照射されたとき、映像獲得部１４０が第１光パターンＰ１を撮影することができる位置にあるといえる。
【００９６】
ここで、本体１０からＤ１までの距離は、好ましくは１００ｍｍ乃至１５０ｍｍであり、Ｄ２までの距離は、好ましくは１８０ｍｍ乃至２８０ｍｍであるが、必ずしもこれに限定されるものではない。一方、Ｄ３は、本体の前面部のうち、最も突出した部分から第２パターン光が入射される位置までの距離を示したものであって、本体は移動中に障害物を感知するので、障害物に衝突せずに前方（上部）の障害物を感知することができる最小限の距離である。Ｄ３は、略２３ｍｍ乃至３０ｍｍに設定されることができない。
【００９７】
一方、障害物情報獲得部２２０は、本体１０が走行する中、獲得映像に示された第１光パターンＰ１が正常状態でなくなる場合、または第１光パターンの一部のみ表される場合、ロボット掃除機１の周辺に崖が存在すると判断する。
【００９８】
障害物情報獲得部２２０は、獲得映像に第１光パターンが表されない場合、ロボット掃除機１の前方に位置する崖を認識することができる。ロボット掃除機１の前方に崖（例えば、階段）が存在する場合、第１パターン光が床に入射されないので、獲得映像で第１光パターンＰ１がなくなる。
【００９９】
障害物情報獲得部２２０は、Ｄ２の長さに基づき、本体１０からＤ２だけに離れた前方に崖があると判断することができる。この時、第１パターン光Ｐ１が十字状の場合には、水平線はなくなり、垂直線のみ表されることによって、崖を判断することができる。
【０１００】
また、障害物情報獲得部２２０は、第１光パターンの一部が表されない場合、ロボット掃除機１の左側または右側に崖が存在すると判断することができる。第１光パターンの右側一部が表されない場合、崖が右側に存在すると判断することができる。
【０１０１】
従って、障害物情報獲得部２２０は、把握された崖の情報に基づき、走行制御部２３０は、ロボット掃除機１が崖に落ちない経路に沿って走行できるように、走行駆動部３００を制御することができる。
【０１０２】
また、走行制御部２３０は、前方に崖が存在する場合、一定距離、例えば、Ｄ２またはそれ以下に前進し、本体の下部に設けられた崖センサを用いて、崖であるか否かを再度確認することができる。ロボット掃除機１は、獲得映像を通じて崖を一次に確認し、一定距離を走行して崖センサを通じて二次に確認することができる。
【０１０３】
パターン検出部２１０は、映像獲得部１４０から入力される獲得映像から第１光パターンまたは第２光パターンを検出して、障害物情報獲得部２２０に印加する。
【０１０４】
障害物情報獲得部２２０は、獲得映像から検出された第１光パターンまたは第２光パターンを分析し、第１光パターンの位置を定められた基準位置ｒｅｆ１と比較して障害物を判断する。
【０１０５】
図１４の（ａ）に示すように、第１光パターンＰ１の水平線が基準位置ｒｅｆ１に位置する場合、正常状態と判断する。このときの正常状態とは、床の高低がなく、ならした平らな状態であり、前方に障害物が存在しないため、走行し続ける状態である。
【０１０６】
第２光パターンＰ２は、前方の上部に障害物が存在する場合、障害物に入射されて獲得映像に示されるので、正常状態では、第２光パターンＰ２は示されないのが一般的である。
【０１０７】
図１４の（ｂ）に示すように、第１光パターンＰ１の水平線が基準位置ｒｅｆ１よりも上部に位置する場合、障害物情報獲得部２２０は前方に障害物が存在すると判断する。
【０１０８】
走行制御部２３０は、図に示すように、障害物情報獲得部２２０を通じて障害物が感知されると、障害物を回避して走行するように走行駆動部３００を制御する。一方、障害物情報獲得部２２０は、第１光パターンＰ１及び第２光パターンの位置と第２光パターンの表示可否に対応して感知された障害物の位置と大きさを判断することができる。また、障害物情報獲得部２２０は、走行中に獲得映像に表される第１光パターンと第２光パターンの変化に対応し、障害物の位置と大きさを判断することができる。
【０１０９】
走行制御部２３０は、障害物情報獲得部２２０から入力される障害物の情報に基づき、障害物に対して走行し続けるか、または回避して走行するか否かを判断して走行駆動部３００を制御する。例えば、走行制御部２３０は、障害物の高さが一定の高さ以下に低い場合、または障害物と床との間に空間に進入可能な場合には走行が可能であると判断する。
【０１１０】
図１４の（ｃ）に示すように、第１光パターンＰ１が基準位置ｒｅｆ１よりも低い位置に表されることができる。障害物情報獲得部２２０は、第１光パターンＰ１が基準位置よりも低い位置に示される場合、下り坂の傾斜路が存在すると判断する。崖の場合、第１光パターンＰ１がなくなるので、崖とは区分できる。
【０１１１】
図１４の（ｄ）に示すように、障害物情報獲得部２２０は、第１光パターンが表されない場合、走行方向に崖が存在すると判断する。
【０１１２】
また、図１４の（ｅ）のように、第１光パターンの一部が表されない場合、障害物情報獲得部２２０は、左側または左側に崖が存在すると判断することができる。この場合、障害物情報獲得部２２０は本体１０の左側に崖が存在すると判断する。
【０１１３】
一方、第１光パターンＰ１が十字状の場合には、水平線の位置と、垂直線の長さを全て考慮して障害物を判断することができる。
【０１１４】
図１５を参照すると、障害物感知ユニット１００’から照射されるパターン光が障害物に入射され、撮影された獲得映像に光パターンが示されることによって、障害物情報獲得部２２０は障害物の位置、大きさ、形態を判断することができる。
【０１１５】
図１５の（ａ）に示すように、走行中の前方に壁面が存在する場合、第１パターン光は床に入射され、第２パターン光は壁面に入射される。それによって、獲得映像には第１光パターンＰ１と第２光パターンＰ２が二つの水平線で表される。この時、壁面との距離がＤ２よりも遠い場合、第１光パターンＰ１は基準位置ｒｅｆ１に表されるが、第２光パターンが表されることによって、障害物情報獲得部２２０は障害物が存在すると判断することができる。
【０１１６】
一方、本体１０と壁面との距離がＤ２未満に近接する場合、第１パターン光が床ではない壁面に入射されるので、獲得映像には第１光パターンが基準位置ｒｅｆ１よりも上側に表され、その上側に第２光パターンが表される。第２光パターンは障害物に近接するほどその位置が下側に表されるので、壁面と本体１０の距離がＤ２よりも遠い場合よりは下側に表される。但し、第２パターン光は基準位置及び第１光パターンよりは上側に表される。
【０１１７】
それによって、障害物情報獲得部２２０は第１光パターンと第２光パターンを通じて障害物である壁面までの距離を算出することができる。
【０１１８】
図１５の（ｂ）に示すように、ベッド、たんす等の障害物が前方に存在する場合、第１パターン光Ｐ１と第２パターン光Ｐ２が二つの水平線に床と障害物に各々入射される。
【０１１９】
障害物情報獲得部２２０は、第１光パターンと第２光パターンに基づいて障害物を判断する。第２光パターンの位置及び障害物に接近する中に示される第２光パターンの変化に基づいて障害物の高さを判断することができる。それによって、走行制御部２３０は障害物の下部空間に進入可能か否かを判断して走行駆動部３００を制御する。
【０１２０】
例えば、掃除区域内にベッドのように床との間に所定の空間が形成される障害物が位置する場合、空間を認知することができ、好ましくは空間の高さを把握して障害物を通過するか、回避するかを判断することができる。空間の高さが本体１０の高さよりも低いと判断された場合、走行制御部２３０は本体１０が障害物を回避して走行するように走行駆動部３００を制御することができる。逆に、空間の高さが本体１０の高さよりも高いと判断された場合、走行制御部２３０は本体１０が空間内に進入または空間を通過するように走行駆動部３００を制御することも可能である。
【０１２１】
この時、前述した図１５の（ａ）にも第１光パターンと第２光パターンが二つの水平線で表されるものの、障害物情報獲得部２２０は、第１光パターンと第２光パターンとの間の距離が異なるので、これを区分することができる。また、図１５の（ａ）の場合、障害物に近接するほど第１光パターンの位置が基準位置よりも上に表されるが、図１５の（ｂ）のように、上部に位置した障害物の場合には、一定距離近接しても、第１光パターンＰ１は基準位置ｒｅｆ１に表され、第２光パターンＰ２の位置が変更されるので、障害物情報獲得部２２０は、障害物の種類を区分することができる。
【０１２２】
図１５の（ｃ）のように、ベッド又はたんすの角の場合、第１パターン光Ｐ１は床に水平線で照射され、第２パターン光Ｐ２は障害物の角に照射されることによって、その一部は水平線で示され、残りの一部は斜線で障害物に入射されて示される。第２光パターンは、本体１０から遠いほど上昇するため、障害物の側面の場合、前面に照射される水平線よりも上側に折れる斜線になる。
【０１２３】
図１５の（ｄ）に示すように、本体１０が壁面の角に一定距離以上近接した場合、第１パターン光Ｐ１は一部が基準位置よりも上側に水平線で表され、角の側面に一部が照射されて下部に折れる斜線で表され、床面に対しては基準位置において水平線で表される。
【０１２４】
一方、第２パターン光は、前述した図１５の（ｃ）のように一部は水平線で表され、角の側面に照射される一部は上部に折れる斜線で入射されて示される。
【０１２５】
また、図１５の（ｅ）のように、壁面から突出した障害物に対して、第１光パターンは基準位置ｒｅｆ１に水平線で表され、第２光パターンＰ２は突出面に一部が水平線で表され、一部は突出面の側面に照射されて上部に折れる斜線で表され、残りの一部は壁面に照射されて水平線で表される。
【０１２６】
それによって、障害物情報獲得部２２０は、第１パターン光と第２パターン光の位置及び形態に基づいて、障害物の位置、形態、大きさ（高さ）を判断する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４（ａ）】
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【図１４（ｂ）】
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【図１４（ｃ）】
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【図１４（ｄ）】
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【図１４（ｅ）】
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【図１５（ａ）】
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【図１５（ｂ）】
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【図１５（ｃ）】
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【図１５（ｄ）】
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【図１５（ｅ）】
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【国際調査報告】
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