다기능 로봇 장치 document_id A220623107372

청소와 같이 가정 및 상업적 적용에 사용될 수 있는 자동 또는 자율 장치(즉 로봇 장치 또는 로봇)는 종종 보충을 필요로 하는 소모품을 이용한다; 이러한 관점에 있어서 이러한 소모품은 일반적으로 신선한 물 또는 유체 청소 용액, 바닥 왁스, 완충액 또는 청소 패드 등을 포함하나 이에 한정적인 것은 아니다. 이러한 특성의 통상적인 장치는 소유자 또는 조작자가 액체 저장기를 보충하거나 수동으로 소모품을 보충할 필요가 있다. 소비자의 시각에서 이러한 소모품의 조작 및 설치는 일반적으로 어렵고 힘들고 지저분할 수 있는 것으로 인식된다. 제조사의 시각에서 단일 장치로 사용하기 위한 다수의 소모품의 배급은 비능률적이고 어려울 수 있다(예를 들어 배급 경로 압박으로 인한). 통상의 기술은 로봇 장치의 소유자 또는 조작자가 장치에 필요한 소모품을 보충하기에 간단하고 능률적인 방법을 제공하지 못하였다. 로봇 장치는 기능성 특성 또는 조작 상의 가동에 영향을 미치기 위해 특정한 정도의 사용자 방향 또는 조절을 가능하게 한다; 완전하게 또는 단지 부분적 자율적으로 작동 가능한지 여부에 관계없이, 그러나 기능성 로봇 장치는 일반적으로 사용자 또는 조작자의 입력이 없거나 최소화되어 환경 주의를 조종하도록 작동되어야 한다. 많은 가정 또는 상업적 적용시 비용-효과적이기 위해서는 로봇 네비게이션을 가능하게 하거나 촉진시키는 통상의 센서 시스템은 매우 단순한 경향이 있다. 이러한 점에 있어서 원시적인 네비게이션 시스템은 통상의 장치가 작동 환경 주변을 비능률적으로 튀며 날게 하고; 이들 장치는 장애물에 반응적으로 충돌하고 이미 처리한 영역을 반복적으로 재방문하고, 값비싼 소모품 및 배터리 용량을 소모시킨다. 대안으로 비용-유효성을 유지시키기 위해 과잉을 최소화하거나 제거하면서 많은 기능을 공급하는 방식으로 정교한 센서 시스템을 실행하는 것이 유용하다. 로봇이 작동하지 않는 경우 종종 그의 작업이 완료된 후 로봇을 그의 작동 환경에서 제거하는 것이 바람직하다. 예를 들어 주방 바닥을 청소하는 작업을 한 로봇 장치는 청소 사이클을 완료한 후에도 통행 영역 내에 유지되는 경우 주방의 점유자의 위험을 제공한다. 로봇 보관을 용이하게 하고자 하는 통상의 메커니즘("도킹" 또는 충전 스테이션과 같이)은 불완전하다; 부적당한 네비게이션 능력뿐만 아니라 비능률적인 기계적 및 전기적 교합 구조의 결과로서 많은 로봇은 통상의 도킹 또는 충전 스테이션에 확실하고 일관되게 교합될 수 없다. 확실한 로봇 보관 및 충전 해결을 제공하지 않음과 동시에 통상의 실행은 일반적으로 그의 기지 또는 충전 스테이션 내에 교합시 로봇이 유리한 견지에서 그의 작동 환경을 조망하는 것을 불가능하게 한다. 또한 통상의 로봇 장치는 일반적으로 적용 또는 작업-특이적이다 즉, 그들은 다른 기능의 배제시키고 특정한 기능을 수행하도록 형성되고 작동된다. 예를 들어 바닥 걸레질 로봇은 걸레질 기능성을 가능하게 하도록 특이적으로 디자인되고 작동되는 구조적 요소를 포함하고; 또한 로봇의 작동을 제어하거나 영향을 미치는 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어, 어떠한 센서 시스템 등은 모두 로봇이 바닥을 걸레질하게 하는 특정 적용-특이적 구조 배열에 대해 독점적으로 제공된다. 이러한 바닥 걸레질 로봇은 유의적인 구조적 변형 없이 다른 작동(예를 들어 바닥을 진공 청소하거나 바닥에 왁스칠을 하는)을 수행하도록 재구성될 수 없고; 더욱이 전형적인 로봇 플랫폼의 전체적인 기능성을 변경시키기 위해 센서 재구성, 소프트웨어 리프로그래밍 또는 그의 결합도 요구된다. 통상의 기술은 소유자 또는 조작자가 로봇 장치를 원하는 기능을 수행하도록 선택적으로 재구성하는 단순하고 효과적인 방법을 제공하지 못하였다. 발명의 요약 본 발명의 실시태양은 통상의 기술의 상기-논의되거나 다른 여러 결점을 극복하고, 다양한 적용시 유용성을 지닌 다기능 로봇 장치를 제공한다. 본 발명의 하나의 관점에 따라 다기능 로봇 장치는 원하는 기능을 수행하도록 선택적으로 형성 가능하다. 하기 상세하게 기술된 바와 같이 다기능 로봇의 하나의 실시태양은 추진 메커니즘을 지닌 몸체; 및 몸체에 결합된 기능성 카트리지를 포함하고, 상기 로봇은 기능성 카트리지의 특성에 따라 기능을 수행하도록 선택적으로 형성됨을 특징으로 한다. 몸체는 작동 환경 내에 로봇을 위치시키기 위해 추진 메커니즘에 명령을 제공하는 전자 모듈 및 전자 모듈에 데이터를 제공하는 감지 장치를 더욱 포함한다. 데이터는 작동 환경 내 목표물에 대한 로봇의 위치에 관한 것이다. 일부 실시태양에서 감지 장치는 광 어셈블리를 포함하고, 데이터는 광 데이터이다; 더욱이 또는 대안으로 감지 장치는 근접 센서를 포함하고 데이터는 근접 데이터이다. 추지 메커니즘에 제공되는 명령은 광 데이터, 근접 데이터 또는 이 둘 모두에 의해 영향 받는다. 기능성 카트리지가 몸체에 결합시 기능성 카트리지의 특성은 로봇이 걸레질 기능, 진공 청소 기능 도는 쓸기 기능을 수행하도록 하는 실시태양이 개시된다. 일부의 경우 기능성 카트리지가 몸체에 결합시 기능성 카트리지의 작동을 가능하게 하는 기계적 연결이 자동으로 이루어진다. 일부 실시태양에서 몸체는 기능성 카트리지를 식별하는 탐지기 구성요소를 더욱 포함한다. 본 발명의 또다른 관점에 따라 로봇 장치의 일부 실시태양은 추진 메커니즘; 로봇 장치를 작동 환경 내에 위치시키 위해 장치에 명령을 제공하는 전자 모듈; 전자 모듈에 작동 환경 내 목표물에 대한 로봇 장치의 위치에 관한 것이며 추진 메커니즘에 제거된 명령에 영향을 미치는 광 데이터를 제공하는 광 어셈블리; 및 로봇 장치의 기능성을 수립하는 선택적으로 부착 가능한 기능성 카트리지를 포함하고, 상기 로봇 장치는 기능성 카트리지의 특성에 따라 기능을 수행하도록 선택적으로 형성된다. 이러한 로봇 장치는 기능성 카트리지의 특성을 식별하는 탐지기 구성요소를 더욱 포함한다; 상기에 나타난 바와 같이 기능성 카트리지가 부착시 기능성 카트리지의 작동을 가능하게 하는 기계적 연결은 자동으로 이루어진다. 일부 실시태양에서 기계적 연결은 추진 메커니즘에 결합된다; 대안으로 기계적 연결은 다른 메커니즘으로부터의 작동 출력을 수신한다. 부가적으로 또는 대안으로 기능성 카트리지가 부착시 기능성 카트리지의 작동을 가능하게 하는 전기적 연결은 자동으로 이루어진다. 전기적 연결은 로봇 장치에 의해 수행되는 전원에 결합된다. 전기적 연결이 기능성 카트리지와 전자 모듈 사이의 양지향성 데이터 커뮤니케이션을 가능하게 하는 실시태양이 개시된다; 특정한 경우 전자 모듈은 전기적 연결을 통해 수신된 데이터에 따라 기능성 카트리지의 특성을 식별한다. 일부 실시태양에 따라 다기능 로봇 장치는 몸체 및 몸체 상에 부착 메커니즘을 교합시키는 선택적으로 부착 가능한 기능성 카트리지를 포함하고, 상기 로봇은 기능성 카트리지의 특성에 따라 기능을 수행하도록 선택적으로 재구성 가능함을 특징으로 한다. 이러한 점에 있어서, 몸체는 추진 메커니즘; 로봇을 작동 환경 내에 위치시키기 위해 추진 메커니즘에 명령을 제공하는 전자 모듈; 전자 모듈에 작동 환경 내 목표물에 대한 로봇 장치의 위치에 관한 데이터를 제공하는 감지 장치; 전자 모듈에 작동 환경 내 장애물에 대한 로봇 장치의 위치에 관한 근접 데이터를 제공하는 센서 어레이; 및 기능성 카트리지를 수용하는 부착 메커니즘을 포함한다. 상기 주지된 바와 같이 몸체는 기능성 카트리지의 특성을 식별하는 탐지기 구성요소를 더욱 포함한다. 본 발명의 또다른 관점에 따라 로봇의 네비게이션을 촉진시키기 위한 작동 환경 지도화 방법의 일부 실시태양은 작동 환경 일부를 표시하는 부분적 지도와 관련된 스캔 포인트에서 광 데이터를 획득하는 단계; 작동 환경 일부의 특징을 확인하고 확인된 특징을 부분적 지도와 결합시키는 단계; 부분적 지도에 의해 표시되는 작동 환경 일부를 통과하는 단계; 추가 광 데이터를 획득하는 단계; 및 통과 및 추가 데이터 획득에 반응하여 부분적 지도를 갱신하는 단계를 포함한다. 이러한 방법은 통과 및 추가 데이터 획득 및 갱신 단계를 선택적으로 반복하는 것을 더욱 포함한다. 부분적 지도로부터 퇴출하여 작동 환경의 다른 부분을 표시하는 다른 부분적 지도의 스캔 포인트로 진행하는 실시태양이 개시된다. 광 데이터 획득 및 추가 광 데이터 획득은 조준된 광원을 이용하거나 발산된 광원을 이용하거나 이 둘 모두를 이용하는 것을 포함한다. 일부 실시태양에서 확인 및 갱신은 광 데이터 및 추가 광 데이터에 반응하는 확인된 특징에 대한 거리를 계산하는 단계를 포함한다. 로봇의 네비게이션을 촉진시키기 위한 작동 환경의 지도화 방법 일부는 일반적으로 작동 환경을 각각이 작동 환경의 개별적 부분을 표시하는 다수의 부분적 지도로 분할하는 단계; 작동 환경의 개별적 부분과 관련된 특징을 확인하기 위해 광 데이터를 수득함으로서 다수의 부분적 지도 중 별개의 하나를 지도화하는 단계; 상기 획들 단계에 반응하여 확인된 특징을 다수의 부분적 지도 중 별개의 하나와 결합시키는 단계; 획득 및 결합 단계를 선택적으로 반복하는 단계; 및 다수의 부분적 지도 중 별개의 하나로부터 퇴출하여 작동 환경의 다른 부분을 표시하는 다수의 부분적 지도 중 다른 하나를 진행하는 단계를 포함한다. 이러한 실시태양 일부는 작동 환경의 개별적 부분이 지도화될 때까지 지도화를 선택적으로 반복하는 것을 포함한다. 상기 논의되고 하기 상세히 기술된 바와 같이 광 데이터 획득은 조준된 광원을 이용하거나 발산된 광원을 이용하거나 이 둘 모두를 이용하는 것을 포함한다. 여기에 나타난 일부의 경우 결합 단계는 다수의 부분적 지도 중 별개의 하나의 대표 지도를 유지하는 데이터 구조를 압축하는 단계를 포함한다. 일부 개시된 작동 환경 내에 로봇의 위치를 측정하는 방법은 작동 환경을 다수의 부분적 지도로 분할하는 단계; 로봇과 로봇에 의해 현재 점유된 다수의 부분적 지도 중 하나에 대응하는 작동 환경 부분 내 특징 사이의 거리에 관한 데이터를 획득하는 단계; 및 획득 단계에 따라 로봇의 위치를 계산하는 단계를 포함한다. 이러한 방법 일부는 획득 및 계산 단계를 선택적으로 반복하는 것을 더욱 포함한다. 데이터 획득은 조준된 광원을 이용하거나 발산된 광원을 이용하거나 이 둘 모두를 이용하는 것을 포함한다. 본 발명의 또다른 관점에 따라 로봇은 작동 환경 내 로봇의 위치를 측정하기 위한 데이터 및 명령으로 암호화된 컴퓨터-판독 가능 매체를 포함하고; 상기 데이터 및 명령은 로봇이 로봇의 위치 및 경도에 관한 가정을 표시하는 결합된 가정 데이터를 지닌 다수의 입자를 생성하게 하고; 로봇의 현재 위치로부터 작동 환경의 원근에 관한 데이터를 획득하게 하고; 상기 데이터를 다수의 입자의 적어도 일부와 결합된 가정 데이터로 계산하게 하고; 상기 데이터와 가정 데이터의 비교에 따라 다수의 입자의 적어도 일부에 중량을 적용하게 하고; 다수의 입자 각각에 대한 가정 데이터의 위치 구성요소는 작동 환경 내 위치 서브세트에 한정된다. 또한 추가 데이터 및 명령은 로봇이 결합된 가정 데이터가 로봇에 의해 획득된 데이터와 유사한 경우 다수의 입자 중 하나에 대한 중량을 증가시키게 하고; 결합된 가정 데이터가 로봇에 의해 획득된 데이터와 유사하지 않은 경우 다수의 입자 중 하나에 대한 중량을 감소시키게 한다. 또한 일부 실시태양에서 데이터 및 명령은 로봇이 폐기 역치 이하의 중량을 지닌 다수의 입자를 폐기하게 하고, 클론 역치 이상의 중량을 지닌 다수의 입자를 클론하게 한다. 본 발명의 다양한 실시태양의 전술되거나 다른 관점은 동반된 도면과 함께 하기 상세한 설명의 고찰을 통해 명백해질 것이다.