(57)【要約】      （修正有）【課題】障害物センサとビジョンセンサの機能を持つセンサアセンブリ、及び円錐形のリフレクタを使用して、均一な光ビームを形成することにより、全方向に対する障害物の感知が可能なセンサアセンブリを備えるロボット掃除機を提供する。【解決手段】本体と本体に装着される少なくとも一つのセンサアセンブリとを含み、センサアセンブリは、ハウジング１１０と、ハウジングに装着され、光ビームを発生させることができるように構成される発光モジュール２００と、発光モジュールから発生された光ビームが障害物で反射される反射光を受信することができる受信モジュール３００とを含み、受信モジュールは、反射光を集光できるように構成され、その中心部がオープンされてビジョンホール３３０が形成された受信リフレクタ３２０と、光を感知できるように構成されるカメラユニット３１０とを含む。【選択図】図３
2013172961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、
前記本体に装着される少なくとも一つのセンサアセンブリと、を含み、
前記センサアセンブリは、
ハウジングと、
前記ハウジングに装着され、光を発生させることができるように構成される発光モジュールと、
前記ハウジングに装着され、前記発光モジュールから発生された光が障害物で反射されて形成される反射光を受信することができるように構成される受信モジュールと、を含み、
前記受信モジュールは、
前記反射光を集光できるように構成され、その中心部がオープンされてビジョンホールが形成された受信リフレクタと、
光を感知できるように構成されるカメラユニットと、を含み、
前記カメラユニットは、前記受信リフレクタによって集光された反射光を感知すると共に、前記ビジョンホールを貫通して前記本体の上方のイメージを撮像することを特徴とする、ロボット掃除機。
【請求項２】
前記発光モジュールは、
光を発生させるように構成される発光ユニットと、
前記発光ユニットから発生された光を３６０度全方向に反射するように円錐形に形成される発信リフレクタと、を含むことを特徴とする、請求項１に記載のロボット掃除機。
【請求項３】
前記発信リフレクタ及び前記発光ユニットは、それぞれの中心部が垂直方向に一列に配置されるように前記ハウジングに装着されることを特徴とする、請求項２に記載のロボット掃除機。
【請求項４】
前記受信リフレクタは、その断面が円形に形成されることを含むことを特徴とする、請求項１に記載のロボット掃除機。
【請求項５】
前記受信リフレクタは、前記ハウジングに装着可能なように、一部が平らに切断された円錐形に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のロボット掃除機。
【請求項６】
前記受信モジュールは、前記カメラユニットの画角の確保のために、前記受信リフレクタの上部に装着される広角レンズをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のロボット掃除機。
【請求項７】
前記本体は、前記センサアセンブリの前記カメラユニットが前記本体の上方のイメージを撮像できるように透明に形成されるビジョンホールをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のロボット掃除機。
【請求項８】
前記ビジョンホールは、前記カメラユニットの画角の確保のために広角レンズにより形成されることを特徴とする、請求項７に記載のロボット掃除機。
【請求項９】
前記センサアセンブリは、前記本体の前方と後方のうち少なくとも一つに配置されることを特徴とする、請求項１に記載のロボット掃除機。
【請求項１０】
前記センサアセンブリは、前記本体の前方に少なくとも一つが配置されることを特徴とする、請求項１に記載のロボット掃除機。
【請求項１１】
前記センサアセンブリは、前記本体の中心部に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のロボット掃除機。
【請求項１２】
前記本体は、前記センサアセンブリを配置することができるように、その中心部が上方に突出するように形成されることを特徴とする、請求項１１に記載のロボット掃除機。
【請求項１３】
前記本体は、前記センサアセンブリを配置することができるように、中心部が上方に緩やかに突出するように形成されることを特徴とする、請求項１１に記載のロボット掃除機。
【請求項１４】
本体と、
前記本体に装着される少なくとも一つのセンサアセンブリと、を含み、
前記センサアセンブリは、
ハウジングと、
前記ハウジングに装着され、障害物で反射された反射光を集光できるように構成され、その中心部がオープンされてビジョンホールが形成された受信リフレクタと、
前記受信リフレクタによって集光された反射光を感知すると共に、前記ビジョンホールを貫通して前記本体の上方のイメージを撮像できるように構成されるカメラユニットと、を含むことを特徴とする、ロボット掃除機。
【請求項１５】
ハウジングと、
前記ハウジングに装着され、光を発生させることができるように構成される発光モジュールと、
前記ハウジングに装着され、前記発光モジュールから発生された光が障害物で反射されて形成される反射光を受信することができるように構成される受信モジュールと、を含み、
前記受信モジュールは、
前記反射光を集光できるように構成され、その中心部がオープンされてビジョンホールが形成された受信リフレクタと、
光を感知できるように構成されるカメラユニットと、を含み、
前記カメラユニットは、前記受信リフレクタによって集光された反射光を感知すると共に、前記ビジョンホールを貫通して前記本体の上方のイメージを撮像できるように構成され、
前記発光モジュール及び前記受信モジュールは、前記ハウジングに装着されて一体に形成されることを特徴とする、センサアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、障害物を感知し、特異点を感知して自律走行を可能にするセンサアセンブリ及びそれを備えたロボット掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
自律走行ロボットは、使用者の操作なしに任意の領域を走行しながら所定の任務を行う装置である。ロボットは、かなりの部分において自律走行が可能であり、このような自律走行は様々な方式で具現可能である。例えば、ロボットは、マップを用いて定められた経路に沿って走行することができ、周辺環境を感知するセンサを用いて定められた経路なしに走行することもできる。
【０００３】
ロボット掃除機は、使用者の操作なしに掃除領域を走行しながら床を掃除する装置である。具体的に、家庭で塵埃を除去したり床を拭いたりするのに使用することができる。ここで、塵埃は、真空掃除機や自動または半自動掃除装置によって捕集可能なホコリ、ゴミ、細粉、破片及びその他の塵埃粒子などを意味することができる。
【０００４】
このようなロボット掃除機は、自律走行しながら障害物を避けるための障害物センサと、走行するロボット掃除機が滑る場合、走行方向の補正を可能にするビジョンセンサなどの各種センサを備えることができる。
【０００５】
最近には、点光源、光ビームなどの構造光を使用して、センサと障害物との間の距離を測定する方法などが適用されているが、点光源を使用する場合には、点光源が放射される光束方向にある障害物のみが検出されるという問題があり、これを克服するために点光源センサを回転させる場合には、別途のサーボメカニズムを必要とし、ある程度のスキャニング時間が必要になるため効率性が低下するという問題がある。
【０００６】
光ビームを使用する場合、一点ではなく、多数の領域に広がっている障害物を同時に検出できるが、既存の円筒形レンズを使用して光ビームを形成する場合、検出範囲に制約があり、均一な光ビームを形成しにくいという問題を有している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一側面は、障害物センサとビジョンセンサの機能を全て行うことができるセンサアセンブリ及びそれを備えたロボット掃除機を開示する。
【０００８】
他の側面は、円錐形のリフレクタを使用して均一な光ビームを形成することによって、全方向に対する障害物の感知が可能なセンサアセンブリ及びそれを備えるロボット掃除機を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一側面によるロボット掃除機は、本体と；前記本体に装着される少なくとも一つのセンサアセンブリと；を含み、前記センサアセンブリは、ハウジングと；前記ハウジングに装着され、光ビームを発生させることができるように構成される発光モジュールと；前記ハウジングに装着され、前記発光モジュールから発生された光ビームが障害物で反射されて形成される反射光を受信することができるように構成される受信モジュールと；を含み、前記受信モジュールは、前記反射光を集光できるように構成され、その中心部がオープンされてビジョンホールが形成された受信リフレクタと；光を感知できるように構成されるカメラユニットと；を含み、前記カメラユニットは、前記受信リフレクタによって集光された反射光を感知すると共に、前記ビジョンホールを貫通して前記本体の上方のイメージを撮像することを特徴とする。
【００１０】
前記発光モジュールは、光を発生させるように構成される発光ユニットと、前記発光ユニットから発生された光を３６０度全方向に反射するように円錐形に形成される発信リフレクタと、を含むことができる。
【００１１】
前記発信リフレクタ及び前記発光ユニットは、それぞれの中心部が垂直方向に一列に配置されるように前記ハウジングに装着することができる。
【００１２】
前記受信リフレクタは、その断面が円形に形成されることを含むことができる。
【００１３】
前記受信リフレクタは、前記ハウジングに装着可能なように、一部が平らに切断された円錐形に形成されてもよい。
【００１４】
前記受信モジュールは、前記カメラユニットの画角の確保のために、前記受信リフレクタの上部に装着される広角レンズをさらに含むことができる。
【００１５】
前記本体は、前記センサアセンブリの前記カメラユニットが前記本体の上方のイメージを撮像できるように透明に形成されるビジョンホールをさらに含むことができる。
【００１６】
前記ビジョンホールは、前記カメラユニットの画角の確保のために広角レンズにより形成することができる。
【００１７】
前記センサアセンブリは、前記本体の前方と後方のうち少なくとも一つに配置することができる。
【００１８】
前記センサアセンブリは、前記本体の前方に少なくとも一つが配置されてもよい。
【００１９】
前記センサアセンブリは、前記本体の中心部に配置されてもよい。
【００２０】
前記本体は、前記センサアセンブリを配置することができるように、その中心部が上方に突出するように形成することができる。
【００２１】
前記本体は、前記センサアセンブリを配置することができるように、中心部が上方に緩やかに突出するように形成することができる。
【００２２】
また、他の側面によるロボット掃除機は、本体と；前記本体に装着される少なくとも一つのセンサアセンブリと；を含み、前記センサアセンブリは、ハウジングと；前記ハウジングに装着され、障害物で反射された反射光を集光できるように構成され、その中心部がオープンされてビジョンホールが形成された受信リフレクタと；前記受信リフレクタによって集光された反射光を感知すると共に、前記ビジョンホールを貫通して前記本体の上方のイメージを撮像できるように構成されるカメラユニットと；を含むことを特徴とする。
【００２３】
前記センサアセンブリは、前記カメラユニットの画角の確保のために設けられる広角レンズをさらに含むことができる。
【００２４】
前記センサアセンブリは、前記ハウジングに装着され、光を発生させるように構成される発光ユニットをさらに含むことができる。
【００２５】
前記センサアセンブリは、前記ハウジングに装着され、前記発光ユニットから発生された光を３６０度全方向に反射するように円錐形に形成される発信リフレクタを含むことができる。
【００２６】
また、更に他の側面によるセンサアセンブリは、ハウジングと；前記ハウジングに装着され、光ビームを発生させることができるように構成される発光モジュールと；前記ハウジングに装着され、前記発光モジュールから発生された光ビームが障害物で反射されて形成される反射光を受信することができるように構成される受信モジュールと；を含み、前記受信モジュールは、前記反射光を集光できるように構成され、その中心部がオープンされてビジョンホールが形成された受信リフレクタと；光を感知できるように構成されるカメラユニットと；を含み、前記カメラユニットは、前記受信リフレクタによって集光された反射光を感知すると共に、前記ビジョンホールを貫通して前記本体の上方のイメージを撮像できるように構成され、前記発光モジュール及び前記受信モジュールは、前記ハウジングに装着されて一体に形成されることを特徴とする。
【００２７】
前記受信モジュールは、前記カメラユニットの画角の確保のために、前記受信リフレクタの上部に装着される広角レンズをさらに含むことができる。
【００２８】
前記発光モジュールは、光を発生させるように構成される発光ユニットと、円錐形に形成される発信リフレクタとを含むことができる。
【発明の効果】
【００２９】
障害物センサとビジョンセンサを一つのアセンブリとして設けて、ロボット掃除機の構造を簡単にすることができる。
【００３０】
センサアセンブリを設けて、センサが占めるロボット掃除機の空間を減らし、ロボット掃除機全体の大きさを減らすことができる。
【００３１】
光ビームを用いて、全方向に存在する障害物を感知することができるので、複数個のセンサを装着したり、別途のサーボメカニズムを装着する必要がないので、経済的及び構造的効率性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】一実施例に係るロボット掃除機を示す斜視図である。
【図２】一実施例に係るロボット掃除機の構成を示す図である。
【図３】一実施例に係るセンサアセンブリを示す斜視図である。
【図４】図３のセンサアセンブリの発光モジュールから発生される光ビームを示す図である。
【図５】一実施例に係るロボット掃除機から発散される光ビームの領域を示す図である。
【図６】図３のセンサアセンブリの受信リフレクタを上から見た図である。
【図７】一実施例に係るロボット掃除機のセンサアセンブリの構成及び動作を概略的に示す図である。
【図８】一実施例に係るセンサアセンブリのカメラユニットで認識する画像を示す図である。
【図９】一実施例に係るロボット掃除機の構成を示す図である。
【図１０】図９のロボット掃除機の側面図である。
【図１１】図９のロボット掃除機から発散される光ビームの領域を示す図である。
【図１２】一実施例を係るロボット掃除機の構成を示す図である。
【図１３】図１２のロボット掃除機から発散される光ビームの領域を示す図である。
【図１４】一実施例に係るロボット掃除機の構成を示す図である。
【図１５】図１４のロボット掃除機から発散される光ビームの領域を示す図である。
【図１６Ａ】本発明の実施例に係るセンサアセンブリを示す図である。
【図１６Ｂ】本発明の実施例に係るセンサアセンブリを示す図である。
【図１７】本発明の実施例に係るセンサアセンブリを示す図である。
【図１８Ａ】本発明の実施例に係るセンサアセンブリを示す図である。
【図１８Ｂ】本発明の実施例に係るセンサアセンブリを示す図である。
【図１９】本発明の実施例に係るセンサアセンブリを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、各実施例に係るセンサアセンブリ及びロボット掃除機について、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００３４】
図１は、一実施例に係るロボット掃除機を示す図で、図２は、一実施例に係るロボット掃除機の構成を示す図である。図１では、前進方向はＦと示し、後進方向はＲと示している。この方向を基準にして、前進方向は前方と定義し、後進方向は後方と定義する。
【００３５】
図１及び図２に示すように、ロボット掃除機１は、外観を形成する本体１０と、本体１０の上部を覆うカバー２０と、掃除空間に存在する塵埃を掃いたり、飛散させるメインブラシ３０と、を含んで構成することができる。
【００３６】
本体１０は、様々な形状を有することができる。一例として、本体１０は円形に形成することができる。円形の本体１０は、回転する場合には回転半径が一定なので、周辺の障害物との接触を避けることができ、方向を容易に転換することができる。なお、走行中に障害物にひっかかって本体１０が動かなくなることを防止することもできる。
【００３７】
本体１０の下部の中央領域の左右端部には、互いに対称的に二つの駆動輪９０を配置することができる。掃除を行う過程で、前進、後進及び回転走行などの移動動作が可能なようにする。例えば、駆動輪９０を同一に制御して、ロボット掃除機１が前方または後方に走行するようにすることがきる。または、左右駆動輪９０を別々に制御して、ロボット掃除機１が方向を転換するようにすることもできる。
【００３８】
本体１０の下部の前方端部にキャスター（図示せず）を設置することができる。キャスター（図示せず）は、ロボット掃除機１が安定した姿勢を維持できるようにする。左右駆動輪９０及びキャスター（図示せず）は、一つのアセンブリーとして構成され、本体１０の下部に着脱自在に取り付けられてもよい。
【００３９】
本体１０の内部には、本体１０及び本体１０に装着された各種部品を駆動させるための電源部８０を配置することができる。電源部８０は、各駆動装置と電気的に接続されて駆動電源を供給するバッテリーを含むことができる。バッテリーとして、再充電が可能な２次バッテリーを設け、本体１０が掃除過程を完了し、ドッキングステーション（図示せず）に結合される場合、ドッキングステーション（図示せず）から電力を供給されて充電される。
【００４０】
メインブラシ３０は、本体１０の下側の中央領域において後方に偏った部分に装着することができる。メインブラシ３０は、本体１０が置かれている床に積もった塵埃を掃除する。メインブラシ３０は、床に積もった塵埃をかきまわして塵埃流入口（図示せず）に誘導する。塵埃流入口（図示せず）の内部には送風装置（図示せず）が設けられ、塵埃流入口（図示せず）に流入した塵埃を集塵装置７０に移動させる。
【００４１】
本体１０の側面部分または隅部分を掃除するためのサイドブラシ４０を装着することができる。サイドブラシ４０は、本体１０の底面の縁部一側に回転可能に装着することができる。サイドブラシ４０は、本体１０の中央領域を外れて本体１０の前方斜め方向に偏って装着することができる。
【００４２】
サイドブラシ４０は、本体１０の周辺に積もった塵埃を、メインブラシ３０に移動させることができる。サイドブラシ４０は、ロボット掃除機１の掃除範囲を、本体１０の下の床を含んでその周辺にまで拡張させることができる。
【００４３】
カバー２０の中央領域には、ロボット掃除機１の動作状態、塵埃の量、バッテリー充電量、時間などの各種情報をディスプレイすることができるディスプレイ部２５を形成することができる。
【００４４】
本体１０の前方にはセンサアセンブリ１００を装着することができる。本体１０の前面には、センサアセンブリ１００から発生される光ビームが透過され、障害物ないし壁面で反射された反射光が投入されるようにセンサ窓５０を形成することができる。
【００４５】
センサ窓５０は、センサアセンブリ１００から発生される光を通過させることができる材質で形成することができる。センサ窓５０には、センサアセンブリ１００が感知することができる特定の領域の光のみが透過されるようにするフィルムを付着することができる。例えば、センサアセンブリ１００が赤外線を発散し、この赤外線が障害物または壁面で反射される反射光を感知する場合には、赤外線のみが通過できるように赤外線フィルターを付着することができる。
【００４６】
本体１０において、センサアセンブリ１００の上部には、センサアセンブリ１００が走行方向に対して垂直上方のイメージを撮像できるようにビジョン窓６０を形成することができる。センサアセンブリ１００が上方のイメージをそのまま撮像できるように、ビジョン窓６０は透明な材質で形成することができる。可視光線がイメージを透過しなければならないので、ビジョン窓６０は可視光線が透過できるように完全に透明に形成することができる。
【００４７】
ビジョン窓６０の中心部にはレンズを装着することができ、これについては後述する。
【００４８】
図３は、一実施例に係るセンサアセンブリを示す斜視図である。
【００４９】
図３に示すように、センサアセンブリ１００は、発光モジュール２００と受信モジュール３００を含んで構成することができる。
【００５０】
センサアセンブリ１００は、ハウジング１１０が外形を形成することができる。ハウジング１１０には、発光モジュール２００と受信モジュール３００を装着することができる。ハウジング１１０に発光モジュール２００と受信モジュール３００が装着されて、一つのセンサアセンブリ１００を形成することができる。
【００５１】
本実施例では、発光モジュール２００及び受信モジュール３００が一つのセンサアセンブリ１００として形成されているが、発光モジュール２００と受信モジュール３００とが分離されて装着される場合も含むことができる。
【００５２】
ハウジング１１０の底部の前面には支持部１２０が設けられ、支持部１２０に発光モジュール２００が装着される。
【００５３】
発光モジュール２００の後方には、受信モジュール３００のカメラユニット３１０を配置することができる。
【００５４】
ハウジング１１０の底部から上方に折れ曲がって形成される柱部には、受信リフレクタ３２０を装着することができる。受信リフレクタ３２０は、カメラユニット３１０の垂直上方に配置されるようにハウジング１１０に装着される。
【００５５】
発光モジュール２００は、発光ユニット２１０及び発信リフレクタ２２０を含むことができる。発光ユニット２１０及び発信リフレクタ２２０は、発光モジュールケース２３０に装着されて一つの発光モジュール２００を形成することができる。
【００５６】
発光ユニット２１０は、光を発生させて照射する光源に該当するものであって、レーザダイオード（ＬＤ）、ＬＥＤなどを使用することができる。発光ユニット２１０の種類に制限はないが、以下で説明する実施例ではレーザダイオードを使用することを基準にして説明する。
【００５７】
発光ユニット２１０で発生させるレーザーは、赤外線領域または可視光線領域になり得る。以下では、発光ユニット２１０から照射されるレーザーは赤外線であることを例に挙げて説明する。
【００５８】
発信リフレクタ２２０は、円錐形に形成することができる。発信リフレクタ２２０は、その尖点（頂点）が発光ユニット２１０に向かうように発光モジュールケース２３０に装着される。発信リフレクタ２２０の尖点が発光ユニット２１０の中心部の垂直上方に位置するように発信リフレクタ２２０を配置することができる。
【００５９】
受信モジュール３００は、受信リフレクタ３２０及びカメラユニット３１０を含むことができる。発信モジュール２００から発生された光ビームは、障害物または壁面で反射されて反射光を形成し、その反射光は受信リフレクタ３２０に集光される。受信リフレクタ３２０は、反射光をカメラユニット３１０に向かって反射する。カメラユニット３１０は、受信リフレクタ３２０で反射された反射光を感知する。
【００６０】
受信リフレクタ３２０は、全体的に円錐形に形成されるが、尖点部分がオープンされてビジョンホール３３０が形成される。ビジョンホール３３０は、カメラユニット３１０がビジョン窓６０を介してロボット掃除機１の垂直上方のイメージを撮像できるようにする。
【００６１】
受信リフレクタ３２０は、ハウジング１１０に装着するために、ハウジング１１０に装着される部分は平らに形成することができる。受信リフレクタ３２０が、別途の装着手段を用いてハウジング１１０に装着できれば、受信リフレクタ３２０は完全な円錐形に形成してもよい。
【００６２】
図４は、図３のセンサアセンブリの発光モジュールから発生される光ビームを示す図である。
【００６３】
図３及び図４に示すように、発光ユニット２１０は、発信リフレクタ２２０に向かって赤外線を照射する。発信リフレクタ２２０に照射された赤外線は発信リフレクタ２２０で反射されて、光ビームが３６０度全方向に向かうようにする。
【００６４】
図面では、発信リフレクタ２２０の左右にのみ赤外線が反射されることを示しているが、円錐形の発信リフレクタ２２０の全周縁に沿って赤外線が３６０度全方向に反射される。
【００６５】
図５は、一実施例に係るロボット掃除機から発散される光ビームの領域を示す図である。
【００６６】
図５及び図３に示すように、ロボット掃除機１から発散される光ビームの領域Ａ１１は完全な円形ではなく、扇形に形成される。
【００６７】
発信リフレクタ２２０で３６０度全方向に赤外線を発散するが、発光モジュールケース２３０及び本体１０の内部の各種構成部品のため、光ビームの領域Ａ１１は円形ではなく扇形に形成される。
【００６８】
赤外線は、ロボット掃除機１のセンサ窓（図１参照）５０を介して発散される。
【００６９】
図６は、図３のセンサアセンブリの受信リフレクタを上から見た図である。
【００７０】
図６に示すように、受信リフレクタ３２０の中心部はオープンされてビジョンホール３３０を形成することができる。
【００７１】
ビジョンホール３３０の垂直上方にはビジョン窓（図１参照）６０が配置される。カメラユニット３１０は、ビジョンホール３３０及びビジョン窓６０を介してロボット掃除機１の垂直上方のイメージを撮像する。
【００７２】
ビジョンホール３３０の大きさによっては、ロボット掃除機１の上方のイメージを撮影するのにビジョンホール３３０の大きさが構造的に十分でないことがある。このように、ビジョンホール３３０の大きさが十分に大きくない場合、受信リフレクタ３２０の上部に広角レンズ３５０を装着することができる。
【００７３】
広角レンズ３５０は、焦点距離が短いレンズであって、標準レンズに比べて広い画角を提供する。したがって、ビジョンホール３３０の大きさが十分に大きくない場合でも、広い領域の上方をカメラユニット３１０が撮像できるようにする。
【００７４】
広角レンズ３５０は、受信リフレクタ３２０の上部に配置されるようにハウジング１１０に装着することができる。すなわち、広角レンズ３５０を含んでセンサアセンブリ１００が形成され得る。
【００７５】
または、ビジョン窓（図１参照）６０の中心部に広角レンズ３５０を装着してもよい。ビジョン窓６０は、受信リフレクタ３２０の垂直上方に配置されるので、これに広角レンズ３５０が装着されても、カメラユニット３１０が十分に広い領域の上部イメージを撮像することができる。
【００７６】
カメラユニット３１０は、上方のイメージを撮影して、天井部分に設けられている特異点を感知する。特異点は、天井に配置された蛍光灯、柱、角部などのように天井に固定されているもの等を総称することと定義する。
【００７７】
カメラユニット３１０は、特異点を感知してロボット掃除機１が正しい方向に走向しているか否かを判断することができる。例えば、天井の蛍光灯とロボット掃除機１が平行に走行している場合に、床面が傾斜していたり、外力によって、ロボット掃除機１が滑ったり、移動して走行方向が変わることがある。このような場合に走行を続けると、元に認識していた蛍光灯の方向と異なる方向にロボット掃除機１が走行するようになり、相対的に、カメラユニット３１０で感知する蛍光灯の相対的な動きも変わるようになる。このように、特異点である蛍光灯の相対的な動きが変更されると、ロボット掃除機１が所望の方向と異なるように走行するものと判断し、ロボット掃除機１の走行方向を所望の方向に調整することができる。
【００７８】
このように、上方の特異点を感知して、ロボット掃除機１の走行方向を正確に維持できるようにする。
【００７９】
また、他の例として、ロボット掃除機１が定められた経路に沿って走行する場合、すなわち、マップを必要とする掃除システムでは、ロボット掃除機１の位置情報の入力を受けてマップを生成するために、カメラモジュールを使用することができる。
【００８０】
その他にも、カメラユニット３１０が上方のイメージを撮像して、様々な方式で使用することができる。
【００８１】
図７は、一実施例に係るロボット掃除機のセンサアセンブリの構成及び動作を概略的に示す図である。
【００８２】
図７では、ロボット掃除機１の前面に装着されたセンサアセンブリ１００の構成のうち、発光ユニット２１０、発信リフレクタ２２０、受信リフレクタ３２０、及びカメラユニット３１０を示している。
【００８３】
ロボット掃除機１の動作を示すために、前方には２つの障害物Ｌ１、Ｌ２が配置されたことを例に挙げて説明する。第１障害物Ｌ１と第２障害物Ｌ２は、同一線上に配置されたものではなく、単純にロボット掃除機１において異なる線上に配置されたことと仮定する。
【００８４】
発光ユニット２１０で発信リフレクタ２２０に向かって赤外線を照射する。発信リフレクタ２２０に照射された赤外線は発信リフレクタ２２０で３６０度全方向に反射されて、光ビームが全方向に向かうようにする。
【００８５】
光ビームは、第１障害物Ｌ１と第２障害物Ｌ２で反射されて受信リフレクタ３２０に集光される。
【００８６】
このように、受信リフレクタ３２０に集光された反射光を、カメラユニット３１０が撮像するようになる。
【００８７】
図８は、一実施例に係るセンサアセンブリのカメラユニットで認識する画像を示す図である。
【００８８】
図８及び図７に示すように、カメラユニット３１０で認識する画像は、障害物で反射された赤外線が受信リフレクタ３２０に集光されたことを示す障害物感知部分ＳＡと、ビジョンホール３３０を介して撮像されたイメージを示すビジョン映像部分ＶＡとに区分される。
【００８９】
ビジョンホール３３０が受信リフレクタ３２０の中心部に形成されるので、ビジョン映像部分ＶＡは画像の中心部に形成される。
【００９０】
ビジョン映像部分ＶＡは、センサアセンブリ１００からロボット掃除機１の前面までの距離Ｌ０に該当する部分であるから、赤外線が反射されて集光されても障害物を示す部分ではない。したがって、この部分には、カメラユニット３１０で撮像されたイメージを示しても障害物ないし壁面を感知するのには影響がない。
【００９１】
ビジョン映像部分ＶＡには、ロボット掃除機１の上方のイメージが直接ディスプレイされる。
【００９２】
光ビームのうち、障害物Ｌ１、Ｌ２で反射された赤外線を示すものであるので、カメラユニット３１０で認識する画像はラインにより示すことができる。
【００９３】
画像には、障害物Ｌ１、Ｌ２で反射された赤外線を示す２つのラインが形成されている。第１障害物Ｌ１と第２障害物Ｌ２は、同一線上に配置されたものではないので、２つのラインは互いに異なる方向に形成される。
【００９４】
２つのラインのうち、左側に形成されたものが第１障害物Ｌ１で反射された赤外線を示し、右側に形成されたものが第２障害物Ｌ２で反射された赤外線を示したものである。
【００９５】
第１障害物Ｌ１の距離Ｌ１１が第２障害物Ｌ２の距離Ｌ２１よりも短く形成されるので、左側のラインが右側のラインよりも中心部にさらに近接して形成される。
【００９６】
このように、障害物感知部分ＳＡに形成された赤外線は、ｘ、ｙ座標などを用いて特定することができ、これは、障害物の正確な絶対位置に対応することができる。
【００９７】
距離を基準にして説明すると、ロボット掃除機１から第１障害物Ｌ１までの実際の距離Ｌ１１と、画像の中心部から左側の赤外線ラインまでの距離Ｌ１２は、互いに対応する値を有するこよになる。制御部（図示せず）で距離Ｌ１２を分析すると、相対的に第１障害物Ｌ１までの実際の距離Ｌ１１を計算することができる。
【００９８】
このような方式により障害物Ｌ１、Ｌ２が位置する方向も計算することができる。
【００９９】
図９は、一実施例に係るロボット掃除機の構成を示す図である。
【０１００】
図９に示すように、ロボット掃除機２は、本体１０と、本体１０の上部を覆うカバー２１とを含んで構成することができる。
【０１０１】
本体１０の下部の中央領域の左右端部には、互いに対称的に２つの駆動輪９０を配置することができる。
【０１０２】
本体１０の中心部にはセンサアセンブリ１００を装着することができる。センサアセンブリ１００が本体１０の中心部に装着される場合には、本体１０の内部に配置される各種部品によって赤外線を全方向に発散できなくなる。したがって、他の部品よりも高い位置にセンサアセンブリ１００を装着することができる。
【０１０３】
図１０は、図９のロボット掃除機の側面図である。
【０１０４】
図９及び図１０に示すように、センサアセンブリ１００が、本体１０の側面の高さよりもさらに高い位置に位置するので、本体１０の上部に設置されるカバー２１は、センサアセンブリ１００を収容できるように、中心部が緩やかに突出するように傾斜面を形成することができる。
【０１０５】
センサアセンブリ１００の大きさによってカバー２１の中心部がセンサアセンブリ１００の大きさだけ突出する突出部が形成されてもよい。
【０１０６】
カバー２１の中心部には、センサアセンブリ１００のカメラユニット（図３参考）３１０がロボット掃除機２の上方のイメージを撮像できるように、ビジョン窓６１を形成することができる。
【０１０７】
図１１は、図９のロボット掃除機から発散される光ビームの領域を示す図である。
【０１０８】
図１１に示すように、センサアセンブリ１００が本体１０よりも高い位置に位置するので、センサアセンブリ１００から照射される赤外線は他の部品によって遮られない。
【０１０９】
したがって、ロボット掃除機２から発散される光ビームの領域Ａ２１は、完全な円形に形成されることができる。
【０１１０】
図１２は、一実施例を係るロボット掃除機の構成を示す図で、図１３は、図１２のロボット掃除機から発散される光ビームの領域を示す図である。
【０１１１】
図１２及び図１３に示すように、ロボット掃除機３は、本体１０の前方において斜め方向に偏って一対のビジョン窓６２ａ，６２ｂを含んで構成することができる。
【０１１２】
ビジョン窓６２ａ，６２ｂの下部には、それぞれ一つずつ計２つのセンサアセンブリ（図３参照）１００を設置することができる。
【０１１３】
一対のビジョン窓６２ａ，６２ｂ及びセンサアセンブリ１００が設置される場合、ロボット掃除機３から発生される光ビームの領域は増加することができる。
【０１１４】
実際にロボット掃除機３が走行する時に、ロボット掃除機３の前面よりは前方から斜め方向に偏った部分が障害物ないし壁面と衝突しやすい。したがって、ビジョン窓６２ａ，６２ｂ及びセンサアセンブリ１００を図１２及び図１３でのように配置して、衝突が発生しやすい部分に障害物ないし壁面が接近するかをもれなく感知することができる。
【０１１５】
図１４は、一実施例に係るロボット掃除機の構成を示す図で、図１５は、図１４のロボット掃除機から発散される光ビームの領域を示す図である。
【０１１６】
図１４及び図１５に示すように、ロボット掃除機４は、本体１０の前方及び後方に形成された２つのビジョン窓６３ａ，６３ｂを含んで構成することができる。
【０１１７】
ビジョン窓６３ａ，６３ｂの下部には、それぞれ一つずつ計２つのセンサアセンブリ（図３参照）１００が設置される。
【０１１８】
前方及び後方の２つのビジョン窓６３ａ，６３ｂ及びセンサアセンブリ１００が設けられる場合、ロボット掃除機４は、前方領域Ａ４１だけでなく後方領域にまで光ビームの領域Ａ４２を拡大させることができる。
【０１１９】
このように、後方にまで光ビーム領域Ａ４１、Ａ４２、Ａ４３、Ａ４４が拡大されると、走行時にロボット掃除機４が後進しても、後方に配置された障害物ないし壁面と衝突することを防止することができる。
【０１２０】
センサアセンブリ１００の装着例について様々な実施例を検討したが、図面に示された装着例の他にも、センサアセンブリ１００はロボット掃除機の様々な部分に装着することができる。例えば、前方、後方、側方の全てに設置してもよい。
【０１２１】
さらに、一個乃至２個のセンサアセンブリ１００が形成された場合のみを示しているが、それより多くの数のセンサアセンブリ１００を設置してもよい。
【０１２２】
図１６Ａ及び図１６Ｂは、一実施例に係るセンサアセンブリにおいて一部の構成を示す図である。
【０１２３】
図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、レーザダイオード１１２と円錐形の発信リフレクタ１１１との間には、一定形状の溝を有するスリット１１４を配置することができる。スリット１１４は、レーザダイオード１１２から照射されるレーザビームを、溝の形状によって多様な形状に変形して発信リフレクタ１１１に入射させることができる。
【０１２４】
図１６Ａでのように、スリット１１４に十字（＋）形状の溝が形成されている場合、スリット１１４は、レーザダイオード１１２から照射されるレーザビームを十字（＋）形状に変形させる。十字（＋）形状に変わったレーザビームは、発信リフレクタ１１１に入射されて全方向光ビームを生成し、特定方向に向かう光の強度が他の方向に比べて強くなる。具体的に、十字（＋）形状のレーザビームが発信リフレクタ１１１の表面に反射されると、ａ、ｂ、ｃ、ｄ方向に向かう光の強度が他の方向に向かう光の強度よりも相対的に強くなる。ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｄ方向は互いに直角をなす任意の方向である。
【０１２５】
障害物を感知するにおいて、均一な光ビームを生成することが有利な場合もあるが、方向によって光の強度を異なるようにすることが必要な場合もある。このような場合には、十字（＋）形状の溝が形成されたスリット１１４を用いることができ、画数を必要によって調節して使用することもできる。
【０１２６】
図１６Ｂに示すように、十字（＋）形状から１画を除去して、一字（−）形状の溝が形成されたスリット１１４を用いる場合には、全方向光ビームが生成され、ｄ、ｂ方向に向かう光の強度が他の方向に向かう光の強度よりも相対的に強くなる。
【０１２７】
図１７は、一実施例に係るセンサアセンブリにおいて一部の構成を示す図である。
【０１２８】
もし、光源から照射された光がリフレクタに直接入射される場合には、生成される光ビームが所定の厚さを有することになる。センサアセンブリの用途に応じてシャープ（ｓｈａｒｐ）な光ビームを生成しなければならない場合がある。
【０１２９】
図１７に示すように、上部に小さなホール（ｈｏｌｅ）が形成されているキャップ（ｃａｐ）形状の構造物１１５を発光部１１２にかぶせると、発光部１１２から照射された光が、構造物１１５に形成されたホールを通過しながらその拡散角が減少し、拡散角が減少された光は、発信リフレクタ１１１に入射されて薄い厚さの光ビームを生成する。
【０１３０】
図１８Ａ及び図１８Ｂは、一実施例に係るセンサアセンブリにおいて一部の構成を示す図である。
【０１３１】
図１８Ａを参照すると、発信リフレクタ１１１は、少なくとも二つの互いに異なる直径を有する円錐形ミラーの断片を含む。具体的に、図１８Ａの実施例では、直径Ｄ１を持つ円錐形ミラーを垂直方向に二等分した断片１１１ａ及び直径Ｄ２を持つ円錐形ミラーを垂直方向に二等分した断片１１１ｂの断面が互いに対向するようにして発信リフレクタ１１１を構成する。前記発信リフレクタ１１１を上から見た形状は、図１８Ａの右側に示された通りである。
【０１３２】
図１８Ａ及び１８Ｂに示された発信リフレクタ１１１は、それ自体のみでセンサアセンブリに適用することができ、発信リフレクタ１１１に回転装置（図示せず）を連結して前記発信リフレクタ１１１を回転させることも可能である。
【０１３３】
図１９は、一実施例に係るセンサアセンブリの構成を示す図である。
【０１３４】
図１９を参照すると、センサアセンブリは、互いに異なる高さに光を照射する複数の光ビーム発信部を含むことができる。当該実施例では、一例として、３個の光ビーム発信部１１０ａ〜１１０ｃを含むものとする。しかし、所望の範囲(ｃｏｖｅｒａｇｅ）を発生させるために、必要に応じて、それより多い又は少ない光ビーム発信部を提供することができる。
【０１３５】
図１９に示すように、第１〜第３光ビーム発信部１１０ａ〜１１０ｃを互いに異なる高さに位置させると、第２光ビーム発信部１１０ｂを基準にして、第１光ビーム発信部１１０ａは、障害物の上部を感知し、第３光ビーム発信部１１０ｃは、障害物の下部を感知するようになる。
【０１３６】
図１９には、障害物が第１光ビーム発信部１１０ａよりも高い場合が示されているが、障害物が第１光ビーム発信部１１０ａよりも低く、第２光ビーム発信部１１０ｂよりも高い場合には、第２光ビーム発信部１１０ｂ及び第３光ビーム発信部１１０ｃから発信された光が反射光受信部１２０に受信され、障害物が第２光ビーム発信部１１０ｂよりも低く、第３光ビーム発信部１１０ｃよりも高い場合には、第３光ビーム発信部１１０ｃから発信された光のみが反射光受信部１２０に受信される。
【０１３７】
反射光受信部１２０に受信される光が、どの光ビーム発信部から発信されたのか判断するために、各光ビーム発信部の光照射の時点を異なるようにすることができ、同時に光を照射する場合には、各光ビーム発信部から照射される光の色を異なるようにすることができる。
【０１３８】
図１９の実施例では、光ビーム発信部が垂直線上に一列に整列された場合が示されているが、光ビーム発信部は、互いに独立して分離されてもよい。
【符号の説明】
【０１３９】
１，２，３，４    ロボット掃除機
１０    本体
１００    センサアセンブリ
２００    発光モジュール
２１０    発光ユニット
２２０    発信リフレクタ
３００    受信モジュール
３１０    カメラユニット
３２０    受信リフレクタ
【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】
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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】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
2013172961.tif 000021
【図１８Ｂ】
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【図１９】
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