KR101151449B1 - Modular mobile robots with the lifting means, the systems and methods for freight carrying by cooperative control of robots - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 리프팅 기능이 구비된 모듈형 이동로봇에 관한 것으로 보다 상세하게는, 좁은 공간이나 위험한 도로 사고현장에서 이동로봇 상호간의 결합을 통해 자동차와 화물을 운반할 수 있고 공간의 효율적 이용이 가능한 리프팅 기능이 구비된 모듈형 이동로봇과 이들의 협력 제어를 통한 화물운송시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a modular mobile robot equipped with a lifting function, and more particularly, in the narrow space or dangerous road accident site, the lifting of the space and the efficient transport of the car and cargo can be carried out through the coupling between the mobile robot The present invention relates to a modular mobile robot having a function and a cargo transportation system and method through cooperative control thereof.
자동차 보유대수가 해마다 증가하고 있지만 이에 따른 주차공간 확충은 부족한 실정이다. 주차공간 부족은 불법주차로 이어지고 나아가 도심 교통 혼잡을 초래하며 화재 발생시 소방차 진입로를 막는 등 다양한 사회적 문제를 야기하고 있다. 비록 주차타워 시스템을 구축하여 부족한 주차공간을 해결하려는 노력을 하고 있으나, 주차타워 건설이 쉽지 않고 건설비용이 많이 소요된다는 한계가 있다. 따라서 체계적인 주차 유도 시스템을 통한 주차공간의 효율적 이용이 필요하다 할 것이다.Although the number of cars is increasing year by year, the expansion of parking spaces is insufficient. Insufficient parking spaces lead to illegal parking, causing traffic congestion in the city center, and causing various social problems such as blocking the entrance of fire trucks in the event of a fire. Although trying to solve the insufficient parking space by building a parking tower system, there is a limit that the construction of a parking tower is not easy and takes a lot of construction cost. Therefore, efficient use of parking spaces through systematic parking guidance system is needed.
또한, 자동차 보유대수의 증가로 교통사고 발생률이 높아지고 있다. 교통사고가 발생하면 견인차량을 통해 사고차량을 견인하는 것이 일반적인데, 견인장비 연결시 작업자가 도로에서 무방비 상태로 2차 사고위험에 노출되는 문제점이 있었다. 또한, 주행 차로에서 사고가 발생하였을 경우 사고처리로 인한 교통 혼잡이 불가피하다. 따라서 신속한 사고처리를 통한 2차 사고예방이 필요하다고 할 것이다.In addition, the incidence of traffic accidents is increasing due to the increase in the number of cars owned. When a traffic accident occurs, it is common to tow an accident vehicle through a towing vehicle, and there is a problem that a worker is exposed to a second accident risk without defense on the road when the towing equipment is connected. In addition, when an accident occurs in the driving lane, traffic congestion due to the accident treatment is inevitable. Therefore, it would be necessary to prevent secondary accidents through prompt accident handling.
최근에는 로봇을 이용하고자 하는 연구가 각 분야에서 활발히 이루어지고 있으며, 그에 따라 물건을 들어 운반할 수 있는 이동로봇에 대한 기술들도 대한민국 제10-0991194호 “이동 로봇의 물체 운반 시스템 및 방법”, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0251713호 “요동 방지부를 가지는 부품 운반용 로봇” 등을 통하여 게시되었다. 하지만, 이와 같은 이동로봇들을 화물 운반용으로 사용하게 되면 화물의 무게에 따라 이동로봇의 크기와 중량도 커져야 하므로, 이동로봇을 구동하는 힘도 커져야 하고 이동로봇의 보관 및 이동에 많은 공간이 요구되는 문제점이 있었다.Recently, researches on using robots have been actively conducted in each field, and accordingly, technologies for mobile robots that can carry and transport objects are also disclosed in Korean Patent No. 10-0991194, "Object Transfer System and Method of Mobile Robots", The Korean Utility Model Publication No. 20-0251713, "Robot for parts transporting with shaking prevention part" and the like. However, when the mobile robots are used for cargo transportation, the size and weight of the mobile robot should also increase according to the weight of the cargo. Therefore, the driving force of the mobile robot must be increased and a lot of space is required for the storage and movement of the mobile robot. There was this.
더욱이 아직 국내에서는 리프팅 기능이 구비된 모듈형 이동로봇의 협력 작업에 의해 화물을 운반하는 기술에 대한 연구가 진행된 적이 없다는 점에서 관련 분야의 로봇기술 발전의 토대가 될 것이다.Moreover, it will be the basis for the development of robot technology in related fields, since the research on cargo transportation technology has not been conducted in cooperation with the modular mobile robot equipped with lifting function.
본 발명은 좁은 공간이나 위험한 도로상의 사고현장에 적합한 리프팅 기능이 구비된 모듈형 이동로봇과 이들의 협력 제어를 통한 화물운송시스템 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a modular mobile robot equipped with a lifting function suitable for an accident scene on a narrow space or a dangerous road and a cargo transportation system and method through cooperative control thereof.
이하 본 발명을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described.
과제 해결 수단과 관련하여,Regarding the means for solving the problem,
본 발명은, 이동로봇 상호간에 결합 가능한 모듈형 이동로봇에 있어서, 로봇본체, 상기 로봇본체의 아랫면에 배치되어 로봇본체를 이동시키는 바퀴와 상기 바퀴를 구동시키는 바퀴구동모터로 이루어지는 바퀴구동부, 상기 로봇본체의 일측에 형성되고 결합삽입체를 구비한 능동단면과 상기 로봇본체의 타측에 형성되고 다른 이동로봇의 결합삽입체를 수용하는 결합수용체와 상기 결합수용체에 결합되는 다른 이동로봇의 결합삽입체의 결합 진행 상태를 확인하는 결합감지센서를 구비한 수동단면으로 이루어지는 모듈형도킹부, 상기 로봇본체에 탑재되고 외부의 장애물을 감지하는 위치감지센서, 외부의 장애물을 촬영하는 카메라 및 이동로봇의 방위각 정보를 생성하는 방향감지센서로 이루어지는 센서부, 상기 로봇본체의 윗면에 설치되어 화물을 적재하고 상하로 움직이는 리프트장치 및 상기 리프트장치에 적재되는 화물의 중량을 감지하는 중량감지센서로 이루어지는 리프팅부, 상기 로봇본체에 탑재되고 호스트 단말기 또는 다른 이동로봇과 조작신호와 센서의 감지결과를 송수신하는 무선통신장치, 상기 로봇본체에 탑재되고 무선통신장치를 통해 수신한 조작신호와 결합감지센서, 위치감지센서 및 방향감지센서의 센서 감지결과 또는 카메라에서 입력받은 영상 정보의 이미지 프로세싱 결과에 따라 이동로봇의 작업계획을 수립하는 주제어부, 상기 주제어부의 작업계획에 따라 로봇 움직임을 제어하는 제어신호와 다른 이동로봇에 전송하는 조작신호를 생성하는 모션제어부 및 상기 로봇본체에 탑재되고 로봇 제어와 움직임 등에 필요한 전원을 공급하는 배터리를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention is a modular mobile robot that can be coupled to each other in the mobile robot, the robot body, a wheel drive unit consisting of a wheel that is disposed on the lower surface of the robot body to move the robot body and a wheel drive motor for driving the wheels, the robot An active end face formed on one side of the main body and having a coupling insert, and a coupling receptor formed on the other side of the robot body and receiving a coupling insert of another mobile robot, and a coupling insert of another mobile robot coupled to the coupling receptor. Modular docking unit consisting of a manual cross section having a coupling detection sensor for checking the progress of the coupling, a position sensor mounted on the robot body to detect external obstacles, cameras for photographing external obstacles and azimuth information of the mobile robot Sensor unit consisting of a direction sensor for generating a, installed on the upper surface of the robot body to load Lifting unit consisting of a lift device for loading and moving up and down and a weight sensor for sensing the weight of the cargo loaded on the lift device, mounted on the robot body and transmitting and receiving the detection result of the operation signal and sensor with the host terminal or other mobile robot Move according to the sensor detection result of the operation signal and the coupling detection sensor, the position detection sensor and the direction detection sensor, mounted on the robot body and received through the wireless communication device, or the image processing result of the image information input from the camera. A main control unit for establishing a work plan of the robot, a motion control unit for generating a control signal for controlling the movement of the robot and an operation signal for transmission to another mobile robot according to the work plan of the main control unit, and a robot control and movement mounted on the robot body That includes a battery that supplies the necessary power .
본 발명은 무거운 자동차나 화물이라도 이동로봇들의 협력 작업을 통해 운반하게 됨으로서 개별 이동로봇의 크기와 중량을 증가시킬 필요가 없고 운반 가능한 화물의 중량 제한을 없앨 수 있으며, 각각의 모듈형 이동로봇으로 독립적으로 나누어져 있기 때문에 장비가 차지하는 공간을 줄일 수 있는 효과가 있다.The present invention does not need to increase the size and weight of individual mobile robots by eliminating the weight and weight of the transportable cargo, even if a heavy vehicle or cargo is carried out through the cooperation of mobile robots, each modular mobile robot independently Because it is divided into, it is effective to reduce the space occupied by the equipment.
또한, 본 발명은 2자유도의 병진운동과 1자유도의 회전운동이 가능한 총 3자유도의 운동을 구현하여 주차 공간과 같이 복잡한 환경에서 이동이 자유로워지는 효과도 있다.In addition, the present invention implements the movement of a total of three degrees of freedom capable of a translational motion of two degrees of freedom and a rotational motion of one degree of freedom, there is also the effect of being free to move in a complex environment, such as parking spaces.
또한, 본 발명은 메인 이동로봇이 나머지 서브 이동로봇의 작업계획 수립에 필요한 조작신호를 전송함으로서 다수의 로봇이 사용자에 의해 하나로 원격 제어가 가능하여 조작이 편리한 효과도 있다.In addition, the present invention is a main mobile robot by transmitting the operation signal required for the work plan of the remaining sub-mobile robot, a plurality of robots can be remotely controlled by one by the user, there is also a convenient effect.
도 1은, 본 발명의 일실시예에 따른 모듈형 이동로봇의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도.
도 2는, 본 발명의 일실시예에 따른 모듈형 이동로봇을 도시한 사시도.
도 3은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈형 이동로봇의 결합 과정을 모듈형도킹부를 중심으로 개략적으로 도시한 도면.
도 4는, 본 발명의 일실시예에 따른 화물운송시스템 구성을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 5는, 본 발명의 일실시예에 따른 화물운송시스템을 이용한 자동차 리프팅 작업과정을 도시한 도면.
도 6은, 본 발명의 일실시예에 따른 화물운송방법을 개략적으로 나타낸 순서도.1 is a block diagram schematically showing the configuration of a modular mobile robot according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view of a modular mobile robot according to an embodiment of the present invention.
3 is a view schematically illustrating a coupling process of a modular mobile robot according to another embodiment of the present invention with a focus on the modular docking unit.
Figure 4 is a schematic diagram showing the configuration of a freight transport system according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a vehicle lifting operation process using a cargo transportation system according to an embodiment of the present invention.
6 is a flow chart schematically showing a freight transport method according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 리프팅 기능이 구비된 모듈형 이동로봇의 구체적인 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying Figures 1 to 3 will be described a specific embodiment of a modular mobile robot equipped with a lifting function according to the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모듈형 이동로봇의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 모듈형 이동로봇을 도시한 사시도, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈형 이동로봇의 결합 과정을 모듈형도킹부를 중심으로 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a block diagram schematically showing the configuration of a modular mobile robot according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing a modular mobile robot according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a view of the present invention The coupling process of the modular mobile robot according to another embodiment is a view schematically showing a modular docking unit.
본 발명에 따른 모듈형 이동로봇(10)은 로봇본체(100), 바퀴구동부(400), 모듈형도킹부(500), 센서부(600), 리프팅부(700), 무선통신장치(800), 주제어부(200), 모션제어부(300) 및 배터리(900)를 포함하여 구성된다.The modular
상기 로봇본체(100)는 이동로봇의 다른 구성이 배치 또는 탑재되는 베이스 프레임을 이룬다.The
상기 바퀴구동부(400)는 로봇본체의 아랫면에 배치되어 로봇본체를 이동시키는 바퀴와 상기 바퀴를 구동시키는 바퀴구동모터를 포함한다. 상기 바퀴구동부는 로봇본체가 평면상에서 병진운동과 회전운동이 가능한 3자유도 구성으로 설계되고, 바람직하게는 바퀴구동모터의 방향전환 없는 전후 구동만으로 로봇본체의 3자유도 운동이 구현되는 옴니휠 또는 메카넘휠 구조를 이루게 된다.The
상기 바퀴구동모터는 모션제어부의 제어신호에 따라 바퀴를 구동하게 된다.The wheel driving motor drives the wheel according to the control signal of the motion controller.
상기 모듈형도킹부(500)는 로봇본체의 일 측면에 형성된 능동단면과 로봇본체의 다른 측면에 형성된 수동단면을 포함한다.The
상기 능동단면은 이동로봇 상호간의 결합이 이루어질 때의 결합 매개체로 기능하는 결합삽입체, 카메라, 위치감지센서 및 방향감지센서로 이루어진다.The active section includes a coupling insert, a camera, a position sensor, and a direction sensor, which serve as a coupling medium when the mobile robots are coupled to each other.
상기 결합삽입체는 능동단면, 즉 이동로봇의 측면에서 돌출된 형상으로서 다른 이동로봇에 삽입 고정된다. 상기 결합삽입체의 형상은 도 2에 도시된 것과 같은 막대 형상 또는 도 3에 도시된 것과 같은 갈고리 형상일 수도 있고 이에 한정되지 않으며, 상기 결합삽입체가 삽입되는 다른 이동로봇의 대응하는 구성은 아래에서 설명한다.The coupling insert is inserted into and fixed to another mobile robot as an active section, ie, a shape protruding from the side of the mobile robot. The coupling insert may have a rod shape as shown in FIG. 2 or a hook shape as shown in FIG. 3, but is not limited thereto. The corresponding configuration of another mobile robot into which the coupling insert is inserted may be described below. Explain.
상기 수동단면은 다른 이동로봇의 결합삽입체를 수용하는 결합수용체 및 결합감지센서로 이루어진다.The passive cross section is composed of a coupling receptor and a coupling sensor for receiving a coupling insert of another mobile robot.
상기 결합수용체는 수동단면, 즉 이동로봇의 측면에서 내부로 함몰된 형상으로서 다른 이동로봇의 결합삽입체가 삽입 고정된다. 상기 결합수용체는 도 2 또는 도 3에 도시된 것처럼 대응하는 결합삽입체가 삽입될 수 있는 형상을 가진다.The coupling receptor has a passive cross section, i.e., a shape recessed inward from the side of the mobile robot, in which a coupling insert of another mobile robot is inserted and fixed. The coupling receptor has a shape in which a corresponding coupling insert can be inserted as shown in FIG. 2 or FIG. 3.
또한, 상기 결합수용체는 도 2에 도시된 것처럼 다른 이동로봇의 결합삽입체가 결합수용구에 용이하게 결합될 수 있도록 깔때기 형상의 가이드를 구비하는 것이 바람직하다.In addition, the coupling receptor is preferably provided with a funnel-shaped guide so that the coupling insert of the other mobile robot can be easily coupled to the coupling receiver as shown in FIG.
상기 결합감지센서는 결합수용체에 결합되는 다른 이동로봇의 결합삽입체의 결합 진행 상태를 확인하여 결합삽입체가 결합수용체에 결합된 시점부터 완료될 시점까지의 진행 상태 확인결과를 무선통신장치를 통해 결합되는 다른 이동로봇으로 전송하고, 결합 진행 상태 확인결과를 전송받은 이동로봇에서는 전송받은 확인결과를 기초로 이동로봇 상호간 결합작업이 완료될 때까지 결합삽입체의 움직임을 제어한다. 한편, 본 발명에서는 결합감지센서로 마이크로 스위치를 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The coupling detection sensor checks the coupling progress state of the coupling insert of the other mobile robot coupled to the coupling receptor and combines the result of checking the progress state from the time when the coupling insert is coupled to the coupling receptor to the completion point through the wireless communication device. The mobile robot is transmitted to another mobile robot, and the mobile robot receives the coupling progress check result and controls the movement of the coupling insert until the mobile robot completes the coupling operation based on the received confirmation result. Meanwhile, in the present invention, a micro switch may be used as the coupling detection sensor, but is not limited thereto.
또한, 상기 수동단면은 결합감지센서를 통해 결합수용체에 결합삽입체가 결합 완료된 것이 확인되면 결합삽입체가 결합수용체로부터 분리되지 않도록 잡아주는 잠금장치를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the passive section is preferably configured to further include a locking device to hold the coupling insert is not separated from the coupling receptor when it is confirmed that the coupling insert is completed to the coupling receptor through the coupling sensor.
또한, 상기 결합삽입체와 결합수용체로 이루어지는 결합장치는 상술한 것처럼 물리적 결합에 한정되지 않고, 전자기력을 이용한 결합을 이용할 수도 있다.In addition, the coupling device comprising the coupling insert and the coupling receptor is not limited to physical coupling as described above, it is also possible to use a coupling using electromagnetic force.
상기 센서부(600)는 외부의 장애물을 감지하는 위치감지센서, 외부의 장애물을 촬영하는 카메라 및 이동로봇의 방위각 정보를 생성하는 방향감지센서를 포함하고, 상기 센서부를 구성하는 카메라, 위치감지센서 및 방향감지센서는 모듈형도킹부에 포함한다.The
상기 위치감지센서는 장애물을 감지하고 그 장애물의 위치정보를 생성하여 모션제어부의 센서 인터페이스를 통해 주제어부로 입력하게 된다. 상기 위치감지센서는 이동로봇의 외부로 쏘아 반사되어 되돌아온 빛을 통해 이를 반사시킨 장애물의 위치정보를 생성하는 PSD(Position Sensitive Detector) 센서인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.The position sensor detects an obstacle and generates position information of the obstacle and inputs it to the main controller through the sensor interface of the motion controller. Preferably, the position detection sensor is a PSD (Position Sensitive Detector) sensor that generates position information of an obstacle reflected by light reflected and returned to the outside of the mobile robot, but is not limited thereto.
상기 카메라는 위치감지센서가 장애물을 감지하면 이동로봇 주변의 영상을 촬영하여 그 영상정보를 주제어부에 입력하게 된다.When the position sensor detects an obstacle, the camera captures an image around the mobile robot and inputs the image information to the main control unit.
상기 방향감지센서는 이동로봇의 방위각 정보를 생성하여 모션제어부의 센서 인터페이스를 통해 주제어부로 입력하게 된다. 상기 방향감지센서는 지구의 자기를 감지하여 이동로봇의 방위각 정보를 생성하는 지자기 센서인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.The direction sensor generates azimuth information of the mobile robot and inputs it to the main controller through the sensor interface of the motion controller. Preferably, the direction sensor is a geomagnetic sensor that detects magnetism of the earth and generates azimuth information of the mobile robot, but is not limited thereto.
상기 리프팅부(700)는 로봇본체의 윗면에 설치되어 화물을 적재하고 상하로 움직이는 리프트장치 및 상기 리프트장치에 적재되는 화물의 중량을 감지하는 중량감지센서로 이루어진다.The
상기 리프트장치는 본 발명에서 로봇본체의 윗면에 연결되어 상하로 움직이는 X자형 승강프레임과 상기 X자형 승강프레임의 상단에 연결되어 상하로 움직이고 윗면에 화물을 적재하는 평면의 받침대로 구성되어 있지만, 이에 한정되지 않고 화물을 들어 올릴 수 있는 다양한 구성이 적용 가능하다. 한편, 상기 X자형 승강프레임은 모션제어부의 제어신호에 따라 평면의 받침대를 위아래로 움직이게 되고, X자형 승강프레임은 공지된 구성으로서 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.The lift device is connected to the upper surface of the robot body in the present invention is connected to the upper and lower X-shaped lifting frame is connected to the upper end of the X-shaped lifting frame is composed of a flat pedestal that moves up and down and loads cargo on the top, Various configurations that can lift the cargo are not limited and applicable. On the other hand, the X-shaped lifting frame is moved up and down the pedestal of the plane according to the control signal of the motion control unit, the X-shaped lifting frame is a known configuration and a detailed description thereof will be omitted.
상기 무선통신장치(800)는 로봇본체에 탑재되어 호스트 단말기 또는 다른 이동로봇과 조작신호와 센서의 감지결과를 무선으로 송수신할 수 있는 장비로서, 무선통신이 가능한 다양한 공지기술이 있는바 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.The
상기 주제어부(200)는 로봇본체에 탑재되고 무선통신장치를 통해 수신한 조작신호와 결합감지센서, 위치감지센서 및 방향감지센서의 센서 감지결과 또는 카메라에서 입력받은 영상 정보의 이미지 프로세싱 결과에 따라 이동로봇의 작업계획을 수립한다. 본 발명에서는 주제어부를 임베디드 보드로 구성하였으나 이에 한정되지 않는다.The
상기 모션제어부(300)는 주제어부에서 수립한 작업계획에 따라 로봇 움직임을 제어하는 제어신호와 다른 이동로봇에 전송하는 조작신호를 생성한다. 본 발명에서는 모션제어부를 마이크로 컨트롤러 보드로 구성하였으나 이에 한정되지 않는다. 한편, 상기 모션제어부는 센서 인터페이스를 구비하여 센서에서 감지한 결과를 주제어부에 송신한다.The
상기 배터리(900)는 로봇본체에 탑재되고 로봇 제어와 움직임 등에 필요한 전원을 공급한다.The
이하에서는 첨부된 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 리프팅 기능이 구비된 모듈형 이동로봇들의 협력 제어를 통한 화물운송시스템의 구체적인 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying Figures 4 and 5 will be described a specific embodiment of the cargo transport system through the cooperative control of the modular mobile robot with a lifting function according to the present invention.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 화물운송시스템 구성을 개략적으로 나타낸 구성도, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 화물운송시스템을 이용한 자동차 리프팅 작업과정을 도시한 도면이다.Figure 4 is a schematic view showing the configuration of the cargo transportation system according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a view showing a vehicle lifting operation process using the cargo transportation system according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 화물운송시스템은 하나의 메인 이동로봇(20), 적어도 하나 이상의 서브 이동로봇(30) 및 호스트 단말기(40)를 포함한다.The freight transportation system according to the present invention includes one main
상기 메인 이동로봇(20)은 상술한 리프팅 기능이 구비된 모듈형 이동로봇으로서, 호스트 단말기로부터 전송받은 조작신호에 따라 작업계획을 수립하고, 화물의 중량에 따라 다른 이동로봇과의 협력 작업 여부를 판단하며, 협력 작업이 필요하다고 판단되면 무선통신장치를 통해 주변의 서브 이동로봇을 검색하여 검색된 서브 이동로봇에 협력 작업에 필요한 조작신호를 전송한다.The main
또한, 상기 메인 이동로봇(20)은 리프팅부에 설치된 중량감지센서를 통하여 화물의 중량을 파악할 수 있고, 이에 한정되지 않고 카메라를 통해 입력받은 화물의 영상 정보의 이미지 프로세싱한 결과를 통해 미리 구축된 화물 종류별 화물 중량에 대한 데이터베이스를 통해 화물의 중량을 파악할 수도 있다.In addition, the main
상기 서브 이동로봇(30)은 상술한 리프팅 기능이 구비된 모듈형 이동로봇으로서, 메인 이동로봇으로부터 수신한 조작신호에 의해서 메인 이동로봇에 결합하여 메인 이동로봇과 함께 협력 작업을 수행한다.The sub
상기 호스트 단말기(40)는 사용자가 화물 운송지시를 화물 운송을 지시하는 조작신호를 메인 이동로봇에 전송한다.The
이하에서는 첨부된 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 리프팅 기능이 구비된 모듈형 이동로봇들의 협력 제어를 통한 화물운송방법의 구체적인 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying Figure 6 will be described a specific embodiment of the cargo transport method through the cooperative control of the modular mobile robot with a lifting function according to the present invention.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 화물운송방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.6 is a flowchart schematically showing a freight transportation method according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 화물운송방법은 사용자가 호스트 단말기를 통해 화물 운송지시를 입력하면 호스트 단말기에서 메인 이동로봇으로 화물 운송을 지시하는 조작신호를 전송하는 단계, 메인 이동로봇은 위치감지센서의 감지결과 또는 카메라를 통해 입력받은 영상 정보의 이미지 프로세싱 결과를 통해 화물을 감지하는 단계, 메인 이동로봇은 화물의 중량을 파악하여 화물의 중량이 이동로봇의 적재 중량 한계를 초과하는지 여부에 따라 다른 이동로봇과의 협력 여부를 판단하는 단계, 메인 이동로봇은 다른 이동로봇과의 협력이 필요하다고 판단되면 무선통신장치를 통해 주변의 서브 이동로봇을 탐색하는 단계, 메인 이동로봇은 검색된 서브 이동로봇에 조작신호를 전송하여 위치감지센서, 결합감지센서 및 방향감지센서의 센서 감지결과와 카메라에서 입력받은 영상 정보의 이미지 프로세싱 결과에 따라 조작신호를 전송하여 서브 이동로봇과 결합하는 단계, 메인 이동로봇은 결합된 서브 이동로봇에 조작신호를 전송하여 서브 이동로봇과의 협력 작업을 통해 화물 운송작업을 수행하는 단계 및 메인 이동로봇은 화물 운송이 완료되면 서브 이동로봇과의 결합을 해제하고 원위치로 복귀하는 단계를 포함하여 구성된다.In the freight transportation method according to the present invention, when a user inputs a freight transport instruction through a host terminal, transmitting a manipulation signal instructing freight transport from the host terminal to the main mobile robot, the main mobile robot detects the result of the position detection sensor or Detecting the cargo through the image processing result of the image information received through the camera, the main mobile robot grasps the weight of the cargo and compares it with other mobile robots depending on whether the weight of the cargo exceeds the loading weight limit of the mobile robot. Determining whether to cooperate, if the main mobile robot determines that cooperation with other mobile robots is required, searching for nearby sub mobile robots through a wireless communication device, and the main mobile robot transmits an operation signal to the found sub mobile robots The sensor detection result of position sensor, combined sensor and direction sensor In accordance with the result of the image processing of the received image information, the operation signal is transmitted to combine with the sub-mobile robot, the main mobile robot transmits the operation signal to the combined sub-mobile robot to cooperate with the sub-mobile robot cargo transport operation Performing the step and the main mobile robot is configured to include the step of releasing the coupling with the sub-mobile robot and returned to its original position when the cargo transportation is completed.
사용자가 호스트 단말기를 통해 화물 운송지시를 입력하면 호스트 단말기에서는 무선통신을 이용하여 메인 이동로봇으로 화물 운송을 지시하는 조작신호를 전송한다.When a user inputs a freight transport instruction through the host terminal, the host terminal transmits an operation signal for instructing freight transportation to the main mobile robot using wireless communication.
호스트 단말기로부터 조작신호를 전송받은 메인 이동로봇은 화물이 놓인 자리로 이동하고, 이동 중에 위치감지센서에 장애물이 감지되면 카메라를 통해 입력받은 영상 정보의 이미지 프로세싱을 통해 단순 장애물로 판명되면 회피 이동하고 목적 화물로 판명되면 화물 적재 위치로 접근 이동하게 된다. 이 때 위치감지센서는 회피 또는 접근에 필요한 장애물의 위치 정보를 생성하는 기능도 하게 된다. 카메라를 통해 입력받은 영상 정보의 이미지 프로세싱 방법은 아래에서 설명하겠지만 공지된 기술로서 이에 대한 설명은 생략한다.The main mobile robot receives the operation signal from the host terminal and moves to the place where the cargo is placed.When an obstacle is detected by the position sensor during the movement, it moves to avoid when it is found to be a simple obstacle through image processing of the image information input through the camera. If it is identified as the destination cargo, it is approached to the cargo loading position. At this time, the position sensor also functions to generate position information of obstacles required for avoidance or approach. The image processing method of the image information received through the camera will be described below, but the description thereof is well known.
메인 이동로봇은 중량감지센서 또는 이미지 프로세싱된 영상 정보를 기초로 데이터베이스에서 검색한 화물 정보를 통해 화물의 중량을 파악하고, 화물의 중량이 이동로봇의 적재 중량 한계를 초과하는 경우에는 몇 대의 서브 이동로봇이 추가로 필요한지 계산하게 된다.The main mobile robot determines the weight of the cargo through the cargo information retrieved from the database based on the weight sensor or image-processed image information.If the weight of the cargo exceeds the loading weight limit of the mobile robot, several sub-movements It will calculate if additional robots are needed.
메인 이동로봇은 협력 작업에 필요한 서브 이동로봇의 숫자가 결정되면 무선통신장치를 통해 주변의 서브 이동로봇을 탐색한다.When the number of sub mobile robots required for cooperative work is determined, the main mobile robot searches for the surrounding sub mobile robots through the wireless communication device.
메인 이동로봇은 무선통신장치를 통해 검색된 서브 이동로봇에 메인 이동로봇의 위치정보, 방위각정보 등을 포함한 조작신호를 전송하고, 메인 이동로봇으로부터 조작신호를 전송받은 서브 이동로봇은 메인 이동로봇의 위치정보를 토대로 화물 적재 위치로 이동하며, 카메라를 통해 입력받은 영상 정보를 이미지 프로세싱한 결과와 메인 이동로봇의 위치정보, 방위각 정보를 토대로 능동단면의 결합삽입체를 메인 이동로봇의 수동단면의 결합수용체에 결합시킨다. 메인 이동로봇이 위치감지센서 및 방향감지센서의 감지결과 또는 카메라를 통해 입력받은 영상 정보의 이미지 프로세싱 결과를 통해 화물을 감지하고 서브 이동로봇과 결합하는 방법은 등록특허 제10-0915801호 “이동 로봇들의 결합을 위한 도킹 시스템 및 방법”에 관련 기술이 공지되어 있는바 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 한편, 서브 이동로봇의 수동단면이 메인 이동로봇의 능동단면에 결합할 수도 있다.The main mobile robot transmits an operation signal including the location information and azimuth information of the main mobile robot to the sub mobile robot searched through the wireless communication device, and the sub mobile robot receives the operation signal from the main mobile robot. Based on the information, it moves to the cargo loading position. Based on the result of image processing the image information input through the camera, the position information and the azimuth information of the main mobile robot, the combined insert of the active section is the combined receptor of the passive section of the main mobile robot. To The method of combining the main mobile robot with the sub mobile robot through the detection result of the position sensor and the direction sensor or the image processing result of the image information input through the camera is described in Korean Patent No. 10-0915801 Docking system and method for the combination of the related technologies are known in the bar, detailed description thereof will be omitted. On the other hand, the passive section of the sub-mobile robot may be coupled to the active section of the main mobile robot.
메인 이동로봇에 적어도 하나 이상의 서브 이동로봇의 결합이 완료되면 메인 이동로봇은 메인 이동로봇과 결합된 서브 이동로봇에 메인 이동로봇과 동일한 제어신호를 생성되도록 결합된 서브 이동로봇에 조작신호를 전송함으로서, 메인 이동로봇과 서브 이동로봇의 리프팅부가 협력하여 화물을 들어 올리고 협력 주행하여 화물 보관 장소로 이동하게 된다.When the at least one sub-mobile robot is coupled to the main mobile robot, the main mobile robot transmits an operation signal to the sub-mobile robot coupled to generate the same control signal as the main mobile robot to the sub-mobile robot combined with the main mobile robot. In addition, the lifting parts of the main mobile robot and the sub mobile robot cooperate to lift and lift the cargo and move to the cargo storage place.
메인 이동로봇은 화물 운송이 완료되면 서브 이동로봇과의 결합을 해제하고 다음 화물 운송을 위해 원위치로 복귀하게 된다.The main mobile robot will disengage from the sub mobile robot when the cargo is completed and return to its original position for the next cargo transportation.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.
10, 20, 30 : 리프팅 기능이 구비된 모듈형 이동로봇
40 : 호스트 단말기
100 : 로봇본체
200 : 주제어부
300 : 모션제어부
400 : 바퀴구동부
500 : 모듈형도킹부
600 : 센서부
700 : 리프팅부
800 : 무선통신장치
900 : 배터리10, 20, 30: modular mobile robot with lifting function
40: host terminal
100: robot body
200: subject fisherman
300: motion control unit
400: wheel drive unit
500: modular docking unit
600: sensor
700: lifting part
800: wireless communication device
900: battery
Claims (7)
로봇본체;
상기 로봇본체의 아랫면에 배치되어 로봇본체를 이동시키는 바퀴와, 상기 바퀴를 구동시키는 바퀴구동모터로 이루어지는 바퀴구동부;
상기 로봇본체의 일측에 형성되고 결합삽입체와 카메라 또는 위치감지센서를 구비한 능동단면과 상기 로봇본체의 타측에 형성되고 다른 이동로봇의 결합삽입체를 수용하는 결합수용체와 상기 결합수용체에 결합되는 다른 이동로봇의 결합삽입체의 결합 진행 상태를 확인하는 결합감지센서를 구비한 수동단면으로 이루어지는 모듈형도킹부;
상기 로봇본체에 탑재되고 외부의 장애물을 감지하는 위치감지센서, 외부의 장애물을 촬영하는 카메라 및 이동로봇의 방위각 정보를 생성하는 방향감지센서로 이루어지는 센서부;
상기 로봇본체의 윗면에 설치되어 화물을 적재하고 상하로 움직이는 리프트장치 및 상기 리프트장치에 적재되는 화물의 중량을 감지하는 중량감지센서로 이루어지는 리프팅부;
상기 로봇본체에 탑재되고 호스트 단말기 또는 다른 이동로봇과 조작신호와 센서의 감지결과를 송수신하는 무선통신장치;
상기 로봇본체에 탑재되고 무선통신장치를 통해 수신한 조작신호와 결합감지센서, 위치감지센서 및 방향감지센서의 센서 감지결과 또는 카메라에서 입력받은 영상 정보의 이미지 프로세싱 결과에 따라 이동로봇의 작업계획을 수립하는 주제어부;
상기 주제어부의 작업계획에 따라 로봇 움직임을 제어하는 제어신호와 다른 이동로봇에 전송하는 조작신호를 생성하는 모션제어부; 및
상기 로봇본체에 탑재되고 로봇 제어와 움직임 등에 필요한 전원을 공급하는 배터리를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 리프팅 기능이 구비된 모듈형 이동로봇.In the modular mobile robot that can be coupled to each other,
Robot body;
A wheel driving unit which is disposed on a lower surface of the robot body and comprises a wheel for moving the robot body and a wheel driving motor for driving the wheels;
Is formed on one side of the robot body and is coupled to the coupling receptor and the coupling receptor to form an active section having a coupling insert and a camera or a position sensor and the other side of the robot body to accommodate the coupling insert of the other mobile robot A modular docking unit comprising a passive section having a coupling detecting sensor for checking a coupling progress state of a coupling insert of another mobile robot;
A sensor unit mounted on the robot body and comprising a position sensor for sensing an external obstacle, a camera for photographing an external obstacle, and a direction sensor for generating azimuth information of the mobile robot;
A lifting unit which is installed on an upper surface of the robot body and includes a lift device which loads cargo and moves up and down, and a weight sensor for sensing the weight of the cargo loaded on the lift apparatus;
A wireless communication device mounted on the robot body and transmitting and receiving a detection result of an operation signal and a sensor with a host terminal or another mobile robot;
The operation plan of the mobile robot is based on the operation signal received through the wireless communication device and the sensor detection result of the combined detection sensor, the position detection sensor and the direction detection sensor or the image processing result of the image information received from the camera. Establishing a topic fisherman;
A motion control unit for generating a control signal for controlling robot movement and an operation signal for transmitting to another mobile robot according to a work plan of the main controller; And
A modular mobile robot equipped with a lifting function, characterized in that it comprises a battery mounted to the robot body for supplying power necessary for robot control and movement.
상기 바퀴는 바퀴구동모터의 방향전환 없는 전후 구동만으로 로봇본체가 평면상에서 병진운동과 회전운동이 가능하게 하는 옴니휠 또는 메카넘휠 구조인 것을 특징으로 하는 리프팅 기능이 구비된 모듈형 이동로봇.The method of claim 1,
The wheel is a modular mobile robot with a lifting function, characterized in that the omni wheel or mecanum wheel structure that allows the robot body to translate and rotate on the plane only by the front and rear drive without changing the direction of the wheel drive motor.
상기 리프트장치는,
상기 로봇본체의 윗면에 연결되어 상하로 움직이는 X자형 승강프레임; 및
상기 X자형 승강프레임의 상단에 연결되어 상하로 움직이고 윗면에 화물을 적재하는 평면의 받침대를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 리프팅 기능이 구비된 모듈형 이동로봇.The method of claim 1,
The lift device,
An X-shaped elevating frame connected to an upper surface of the robot body and moving up and down; And
Connected to the top of the X-shaped elevating frame is a modular mobile robot with a lifting function characterized in that it comprises a pedestal of the plane to move up and down and to load the cargo on the top.
상기 주제어부는 카메라에서 입력받은 영상 정보의 이미지 프로세싱이 가능한 임베디드보드로 구성된 것을 특징으로 하는 리프팅 기능이 구비된 모듈형 이동로봇.The method of claim 1,
The main controller is a modular mobile robot with a lifting function, characterized in that consisting of an embedded board capable of processing the image information received from the camera.
상기 리프팅 기능이 구비된 모듈형 이동로봇인 하나의 메인 이동로봇;
상기 리프팅 기능이 구비된 모듈형 이동로봇으로서 메인 이동로봇으로부터 수신한 조작신호에 의해서 메인 이동로봇에 결합하고, 메인 이동로봇의 조작신호에 따라 협력 작업을 수행하는 적어도 하나 이상의 서브 이동로봇; 및
상기 메인 이동로봇에 조작신호를 전송하여 사용자의 화물 운송지시를 전달하는 호스트 단말기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 리프팅 기능이 구비된 모듈형 이동로봇들의 협력 제어를 통한 화물운송시스템.In the freight transportation system using a modular mobile robot equipped with a lifting function of claim 1,
A main mobile robot which is a modular mobile robot equipped with the lifting function;
At least one sub-mobile robot coupled to the main mobile robot by an operation signal received from the main mobile robot as a modular mobile robot equipped with the lifting function, and performing cooperative work according to the operation signal of the main mobile robot; And
And a host terminal for transmitting an operation signal to the main mobile robot to transmit a user's freight transport instruction. The freight transportation system through cooperative control of modular mobile robots having a lifting function.
상기 메인 이동로봇은 무선통신장치를 통해 수신한 호스트 단말기의 조작신호에 따라 작업계획을 수립하고, 화물의 중량에 따라 다른 이동로봇과의 협력 작업 여부를 판단하며, 협력 작업이 필요하다고 판단되면 무선통신장치를 통해 주변의 서브 이동로봇을 검색하여 검색된 서브 이동로봇에 협력 작업에 필요한 조작신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 리프팅 기능이 구비된 모듈형 이동로봇들의 협력 제어를 통한 화물운송시스템.The method of claim 5,
The main mobile robot establishes a work plan according to the operation signal of the host terminal received through the wireless communication device, determines whether to work with other mobile robots according to the weight of the cargo, and if it is determined that the cooperative work is necessary, A freight transportation system through cooperative control of modular mobile robots with a lifting function, characterized in that for searching for a sub-mobile robot around the communication device and transmitting the operation signal required for the cooperative work to the searched sub-mobile robot.
사용자가 호스트 단말기를 통해 화물 운송지시를 입력하면 호스트 단말기에서 메인 이동로봇으로 화물 운송을 지시하는 조작신호를 전송하는 단계;
메인 이동로봇은 위치감지센서의 감지결과와 카메라를 통해 입력받은 영상 정보의 이미지 프로세싱 결과를 통해 화물을 감지하는 단계;
메인 이동로봇은 화물의 중량을 파악하여 화물의 중량이 이동로봇의 적재 중량 한계를 초과하는지 여부에 따라 다른 이동로봇과의 협력 여부를 판단하는 단계;
메인 이동로봇은 다른 이동로봇과의 협력이 필요하다고 판단되면 무선통신장치를 통해 주변의 서브 이동로봇을 탐색하는 단계;
메인 이동로봇은 검색된 서브 이동로봇에 조작신호를 전송하여 결합감지센서, 위치감지센서 및 방향감지센서의 센서 감지결과와 카메라에서 입력받은 영상 정보의 이미지 프로세싱 결과에 따라 조작신호를 전송하여 서브 이동로봇과 결합하는 단계;
메인 이동로봇은 결합된 서브 이동로봇에 조작신호를 전송하여 서브 이동로봇에 메인 이동로봇에 생성되는 제어신호와 동일한 제어신호를 생성하게 함으로서 서브 이동로봇과의 협력 작업을 통해 화물 리프팅 및 운송 작업을 수행하는 단계; 및
메인 이동로봇은 화물 운송이 완료되면 서브 이동로봇과의 결합을 해제하고 원위치로 복귀하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 리프팅 기능이 구비된 모듈형 이동로봇들의 협력 제어를 통한 화물운송방법.In the freight transportation method using the system of claim 5 or 6,
When the user inputs a freight transport instruction through the host terminal, transmitting an operation signal instructing freight transport from the host terminal to the main mobile robot;
The main mobile robot detects the cargo through the detection result of the position sensor and the image processing result of the image information received through the camera;
The main mobile robot determines the weight of the cargo and determines whether to cooperate with another mobile robot according to whether the weight of the cargo exceeds the load weight limit of the mobile robot;
If the main mobile robot determines that cooperation with other mobile robots is required, searching for a sub-mobile robot around the wireless communication device;
The main mobile robot transmits the operation signal to the searched sub mobile robot and transmits the operation signal according to the sensor detection result of the combined detection sensor, the position detection sensor and the direction detection sensor, and the image processing result of the image information input from the camera. Combining with;
The main mobile robot transmits the operation signal to the combined sub mobile robot to generate the same control signal as the control signal generated on the main mobile robot to perform the cargo lifting and transportation work through cooperation with the sub mobile robot. Performing; And
The main mobile robot is a freight transport method through the cooperative control of the modular mobile robot with a lifting function, characterized in that configured to include the step of releasing the coupling with the sub-mobile robot to return to its original position when the freight is completed.
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