KR101448248B1 - 잔디 깎기용 이동로봇 및 이의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 잔디 깎기용 이동로봇은 이동장치가 구비된 본체와, 본체에 구비되어 녹색을 감지하는 감지장치와, 감지장치에서 최초 잔디존재영역이 나타나는 경계지역의 녹색을 감지하면 최초위치를 저장하고 경계지역을 따라 주행하여 최초위치에 도착하면 잔디존재영역에 대하여 저장하는 제어부 및, 본체의 하측에 구비되고 잔디존재영역에 대향하여 배치되며 잔디를 절삭하는 절삭장치를 포함한다.

Description

잔디 깎기용 이동로봇 및 이의 제어방법{Lawn mower robot and control method for the same}

본 발명은 잔디 깎기용 이동로봇 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동으로 잔디가 존재하는 영역을 감지하여 잔디를 절삭하는 잔디 깎기용 이동로봇 및 이의 제어방법에 관한 것이다.

잔디 깎기 장치(lawn mower)는 가정의 마당이나 운동장 등에 심어진 잔디를 다듬기 위한 장치이다. 이러한 잔디 깎기 장치는 가정에서 사용된 가정용과, 넓은 운동장이나 넓은 농장에서 사용되는 트랙터용 등으로 구분되기도 한다.

가정용 잔디 깎기 장치에는 사람이 직접 잔디 깎기를 뒤에서 끌고 다니며 잔디를 깍는 워크 비하인드(walk behind)타입과, 사람이 직접 손으로 들고 다니는 핸드 타입이 존재한다.

그러나, 두 타입의 잔디 깎기 장치 모두 사람이 직접 잔디 깎기 장치를 작동시켜야 하는 번거로움이 있다. 특히, 현대의 바쁜 일상 속에서 잔디 깎기 장치를 사용자가 직접 작동하여 마당의 잔디를 깍기 어려우므로, 잔디를 깍을 외부의 사람을 고용하는 것이 대부분이고, 이에 따른 고용 비용이 발생된다.

따라서, 이러한 추가적인 비용의 발생을 방지하고 사용자의 수고로움을 덜기 위한 자동로봇타입의 잔디 깎기 장치가 개발되고 있다.

자동로봇타입의 잔디 깎기 장치는 US 6,885,912 등에 개시되어 있다. 이러한 자동로봇타입의 잔디 깎기 장치는 잔디가 존재하는 영역을 인지해야 하며, 잔디가 존재하는 영역 내에서 장애물 등을 회피해서 잔디 깎기(mowing)을 수행하여야 한다. 또한, 잔디 깎기 수행 중 사람이나 동물의 접근의 접근 시 안전사고 방지를 위해 사람이나 동물의 인지하여 잔디 깎기를 정지하는 기능을 수행할 필요가 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는 자동으로 잔디가 존재하는 영역을 감지하여 잔디를 절삭하는 잔디 깎기용 이동로봇 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 잔디 깎기용 이동로봇은 잔디를 깎는 절삭장치를 구비한 본체; 상기 본체에 구비되고 색상을 통해 잔디를 인식하는 감지장치; 상기 감지장치가 인식한 감지값에 따라 구동되는 절삭장치; 상기 본체에 구비되고, 상기 감지장치가 인식한 감지값에 따라 상기 본체를 이동시키는 이동장치; 상기 이동장치가 스스로 이동하여 충전될 수 있도록 상기 본체와 쌍방향 통신을 하는 충전대; 상기 감지값을 통해 잔디가 존재하는 잔디존재영역(G), 잔디가 존재하지 않는 나머지영역(O)을 인식하고, 상기 이동장치를 제어하여 상기 잔디존재영역(G) 및 나머지영역(O)의 사이인 경계지역(B)을 따라 상기 본체를 이동시킴으로서, 상기 잔디존재영역(G)에 대한 맵핑(mapping)을 완료하고, 상기 맵핑된 잔디존재영역(G)을 메모리에 저장하는 제어부;를 포함한다.
상기 제어부는 상기 본체를 일방향으로 주행시켜 최초 잔디존재영역(G)을 인식하고, 상기 최초 잔디존재영역(G)으로 복귀할 때 까지 상기 경계지역(B)을 따라 주행시켜 상기 맵핑을 완성시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 맵핑이 완료된 후, 상기 절삭장치를 구동시킬 수 있다.

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기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 잔디 깎기용 이동로봇이 자동으로 잔디가 존재하는 영역을 감지하고 잔디가 존재하는 영역내에서 자동으로 잔디를 절삭함에 따라, 사용자가 수동으로 잔디를 깍을 필요가 없게된다.

둘째, 잔디를 감지장치가 구비됨에 따라, 잔디 깍이용 이동로봇이 스스로 잔디가 존재하는 영역을 설정하고 저장할 수 있게 된다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잔디 깎기용 이동로봇의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잔디 깎기용 이동로봇의 블록도(block diagram)이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잔디 깎기용 이동로봇과 잔디존재영역에 대한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 잔디 깎기용 이동로봇의 제어방법에 대한 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명과 관련된 잔디 깎기용 이동로봇 및 이의 제어방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잔디 깎기용 이동로봇(1)의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잔디 깎기용 이동로봇(1)의 블록도(block diagram)이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 잔디 깎기용 이동로봇(1)은, 이동장치(20)가 구비되고 외관을 형성하는 본체(10), 본체(10)의 하측에 구비되어 잔디를 절삭하는 절삭장치(40), 본체(10)에 구비되어 외부에 대한 정보를 감지하는 감지장치(50), 잔디 깎기용 이동로봇(1)에 전원을 공급하는 전원공급장치(30) 및, 본체(10)에 구비되고 각종전자부품을 제어하는 제어부(60)를 포함한다.

본체(10)는 잔디 깎기용 이동로봇(1)의 외관을 형성하며, 내부에 각종 전기적/기계적 부품이 수용된다. 본체(10)에는 잔디 깎기용 이동로봇(1)에 전원을 공급하는 전원공급장치(30)가 구비될 수 있다.

전원공급장치(30)는 충전 및 방전가능한 2차전지로 실시될 수 있다. 전원공급장치(30)는 외부의 전원에 의해 충전될 수 있다. 전원공급장치(30)는 교체가능한 1차전지로 실시될 수도 있으며, 외부와 전선에 의해 연결되어 사용되는 파워서플라이 장치로 실시될 수도 있다. 이하에서 전원공급장치(30)는 2차전지로 실시되는 것으로 설명하나, 이에 전원공급장치(30)의 실시예가 한정되는 것은 아니다.

전원공급장치(30)는 외부의 전류가 공급되는 충전대(미도시)와 탈착가능하게 연결될 수 있다. 이 경우 충전대는 외부의 전원과 연결되어 전류가 공급되며, 충전대와 잔디 깎기용 이동로봇 사이에 쌍방향 통신을 하여, 잔디 깎기용 이동로봇이 스스로 충전대로 복귀하여 전원공급장치(30)를 충전시킬 수 있다.

이동장치(20)는 잔디 깎기용 이동로봇(1)을 이동시킨다. 이동장치(20)는 제어부(60)로부터 제어를 받아 방향과 속도 등이 제어된다.

감지장치(50)는 본체(10)에 구비된다. 감지장치(50)는 잔디 깎기용 이동로봇(1)의 외부에 대한 정보를 감지한다. 일 실시예로, 감지장치(50)는 잔디 깎기용 이동로봇(1)의 주변에 존재하는 사물을 감지할 수 있으며, 그 밖에 사람이나 동물, 정지되어 있는 물체 또는 움직이는 물체 등을 감지할 수 있다.

감지장치(50)는 외부의 온도나 습도 등을 감지할 수도 있다. 또한, 일조량의 세기, 풍량 등을 감지할 수도 있다.

감지장치(50)는 잔디의 존재여부를 감지할 수 있다. 감지장치(50)는 잔디가 가지고 있는 색깔(color), 향(perfume), 스펙트럼(spectrum)들 중 적어도 어느 하나 이상 감지하는 센서로 실시될 수 있다.

감지장치(50)는 실시예에 따라 기계적인 센서(mechanical sensor), 옵티컬 센서(opitical sensor), 크로매틱 센서(chromatic sensor), 라디오 주파수 센서(radio frequence sensor), 정전용랑감지 센서(capacitive sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 적외선 센서(infrared ray sensor), 알지비 센서(RGB sensor), 스펙트럼 감지 센서(spectrum sensor)등으로 실시될 수 있으며, 하나 또는 이들의 조합으로 실시될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 감지장치(50)는 잔디의 녹색을 감지하는 알지비(RGB) 센서로 실시되는 것으로 설명하나, 이에 감지장치(50)의 실시예가 한정되는 것은 아니며, 상술한 실시예 및 잘 알려진 다른 센서들로 실시될 수도 있다.

또한, 감지장치(50)는 잔디의 녹색의 스펙트럼을 감지하는 스펙트럼센서로 실시될 수도 있다. 이 경우, 스펙트럼센서는 잔디의 스펙트럼을 판별하기 위해 특정 빛을 조사하고, 반사되는 빛으로부터 잔디의 녹색부분에 대한 스펙트럼을 인지하도록 구성될 수 있다.

감지장치(50)는 본체(10)의 하측에 구비될 수 있다. 이 경우, 감지장치(50)는 잔디가 존재하는 영역인 지면을 향하여 배치될 수 있다.

절삭장치(40)는 본체(10)에 구비되어, 잔디를 절삭한다(mowing). 절삭장치(40)는 본체(10)의 하측에 구비되어, 잔디가 존재하는 영역(이하, '잔디존재영역(G)')을 향하여 배치될 수 있다. 절삭장치(40)가 제어부(60)에 의해 구동되면, 잔디존재영역(G)의 잔디를 절삭한다.

절삭장치(40)는 실시예에 따라 블레이드 타입(blade), 릴 타입(reel), 커터가 끈으로 형성된 스트랜드(strand) 타입, 그 밖에 잘 알려진 커터 등으로 실시될 수 있다.

본체(10)에는 제어부(60)가 구비된다. 제어부(60)는 잔디 깎기용 이동로봇(1)에 구비되는 전자적/기계적 장치들을 모두 제어한다. 제어부(60)는 상술한 이동장치(20), 절삭장치(40)를 제어하며, 감지장치(50) 등에서 감지된 데이터를 입력 받아 메모리(61)에 저장할 수 있으며, 저장된 데이터를 바탕으로 잔디 깎기용 이동로봇(1)에 구비된 전자적/기계적 장치를 제어할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잔디 깎기용 이동로봇(1)과 잔디존재영역(G)에 대한 도면이다.

도 3을 참조하면, 잔디존재영역(G)은 상술한 것과 같이 잔디가 존재하는 영역으로 정의된다. 잔디가 존재하는 영역은 일반적으로 가정 또는 산업환경에서 다른구역과 차별화 되도록 일정한 구역에 잔디를 심은 영역으로 구획되어 존재한다. 이 경우, 경계지역(B)은 잔디가 존재하는 잔디존재영역(G)과 그 밖의 나머지 지역(O)을 구분하는 경계가 된다.

잔디가 존재하지 않은 그 밖의 나머지 영역(O)에도 잔디의 일부가 존재할 수 있으나, 이하에서는 경계지역(B)을 기준으로 잔디존재영역(G)에 잔디가 대량으로 존재하며, 그 밖의 나머지 영역(O)은 잔디 또는 식물이 소량 존재하는 토양, 콘크리트, 블럭, 도로 등을 포함하는 것으로 설명한다.

감지장치(50)에서 입력된 녹색에 대한 데이터가 제어부(60)에서 잔디존재영역(G)으로 판별될 수 있는 녹색의 포함정도는 잔디의 품종, 잔디가 서식하는 지역, 계절의 상태 등을 기준으로 수치적으로 환산하여 제어부(60)에 초기값으로 설정될 수 있다.

제어부(60)는 감지장치(50)에서 최초 잔디존재영역(G)이 나타나는 경계지역(B)의 녹색을 감지한다. 제어부(60)는 감지장치(50)에 의해 감지된 데이터에 기초로 잔디존재영역(G)을 판별하여 저장하고(mapping), 잔디존재영역(G) 내에서 절삭장치(40)를 구동하여 잔디를 절삭한다(mowing). 제어부(60)가 잔디존재영역(G)을 판별하여 메모리(61)에 저장하는 제어방법에 대하여는 후술한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 잔디 깎기용 이동로봇(1)의 제어방법에 대한 순서도이다.

도 4 및 도 3을 참조하여 잔디 깎기용 이동로봇(1)이 잔디존재영역(G)을 판별하고, 잔디존재영역(G) 내에서 잔디를 절삭하는(mowing) 것에 대하여 설명한다.

우선, 잔디 깎기용 이동로봇(1)이 임의의 일 영역에 배치된다. 이 상태에서 제어부(60)가 잔디의 녹색을 감지하는 감지장치(50)를 온(on) 작동시킨다(S10). 감지장치(50)를 온 작동시키는 것과 잔디 깎기용 이동로봇(1)이 임의의 일 영역에 배치되는 것은 그 순서가 뒤바뀌어도 무방하며, 본 발명의 사상에 포함된다.

이후에, 제어부(60)는 이동장치(20)를 구동하여 잔디 깎기용 이동로봇(1)을 이동시키고, 이동 중에 감지장치(50)에서 잔디의 존재여부를 감지한다(S20). 이 경우, 감지장치(50)는 알지비 센서 또는 스펙트럼센서로 실시됨에 따라 잔디의 녹색을 감지하게 된다. 감지장치(50)에서 녹색이 감지되면, 제어부(60)에 설정된 초기값에 따라 잔디존재영역(G)에 대한 여부가 판별된다.

경계지역(B)을 기준으로 잔디가 존재하지 않는 영역의 경우에는 알지비 센서에서 녹색 이외의 색이 감지되며, 일부 녹색이 포함되어 있다 하더라도 잔디존재영역(G)만큼의 녹색이 포함되어 있지 않으므로, 제어부(60)에서는 감지장치(50)에서 감지된 녹색의 결과를 가지고 잔디존재영역(G)의 해당여부에 대하여 판별할 수 있다.

이 경우, 잔디존재영역(G)으로 판별될 수 있는 녹색의 포함정도는 잔디의 품종, 잔디가 서식하는 지역, 계절의 상태 등을 기준으로 제어부(60)에 초기값으로 설정될 수 있다.

감지장치(50)에서 경계지역(B)으로 진입하는 경계지역(B)의 녹색을 감지하면, 제어부(60)는 잔디존재영역(G)으로 판별될 수 있는 초기값과 비교하여, 잔디존재영역(G)으로 진입되는 경계지역(B)인지 판별한다.

제어부(60)에서 경계지역(B)으로 판별되면, 경계지역(B)의 일측은 잔디존재영역(G)으로 경계지역(B)의 타측은 잔디가 존재하지 않은 영역으로 판별하고, 경계지역(B)의 녹색을 감지한 최초위치를 저장한다.

제어부(60)에서 상술한 판단결과, 경계지역(B)에 해당하지 않으면, 현재위치에서 다른 위치로 이동한다(S30).

제어부(60)는 최초위치에서 이동장치(20)를 계속 구동하여, 잔디 깎기용 이동로봇(1)이 경계지역(B)을 따라 주행되도록 제어한다(S40). 감지장치(50)는 계속적으로 경계지역(B)을 감지하고, 제어부(60)는 감지장치(50)에서 입력되는 데이터를 기준으로 경계지역(B)인지를 계속적으로 판별하여, 잔디 깎기용 이동로봇(1)이 경계지역(B)을 따라 주행하도록 제어한다.

잔디 깎기용 이동로봇(1)이 경계지역(B)을 따라 주행할 때, 제어부(60)는 절삭장치(40)를 구동하여, 경계지역(B)의 잔디를 절삭할 수도 있다. 이 경우 잔디존재영역(G)의 경계지역(B)이 다듬어 질 수 있게 된다(edge triming).

경계지역(B)을 따라 주행하는 도중에, 최초 녹색이 감지되어 최초 잔디존재영역(G)으로 판별하여 메모리(61)에 저장한 최초위치에 도착되는지 판별한다(S50). 최초위치에 도착하면 하나의 닫힌영역(enclosed region)을 완성하여 메모리(61)에 저장하고, 이 닫힌영역이 상술한 잔디존재영역(G)으로 확정되어, 잔디존재영역(G)에 대한 맵핑(mapping)을 완료한다(S60).

경계지역(B)을 따라 주행하였으나, 최초 잔디존재영역(G)으로 판별하여 메모리(61)에 저장된 최초위치에 도착하지 못하면, 제어부(60)는 이동장치(20)를 제어하여, 잔디 깎기용 이동로봇(1)이 경계지역(B)을 따라 주행되도록 한다. 이 경우, 맵핑은 완료되지 않으며, 최초 잔디존재영역(G)에 도착할 때까지 경계지역(B)을 따라 계속 주행한다.

맵핑이 완료되면, 제어부(60)는 잔디존재영역(G) 내에서 절삭장치(40)를 구동시켜 절삭장치(40)가 잔디를 절삭(mowing)한다(S70).

이상에서 설명한 실시예들의 구성과 방법은 한정되어 적용될 수 있는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

1 : 잔디 깎기용 이동로봇 10 : 본체
20 : 이동장치 30 : 전원공급장치
40 : 절삭장치 50 : 감지장치
60 : 제어부

Claims (7)

1. 잔디를 깎는 절삭장치를 구비한 본체;
   상기 본체에 구비되고 색상을 통해 잔디를 인식하는 감지장치;
   상기 감지장치가 인식한 감지값에 따라 구동되는 절삭장치;
   상기 본체에 구비되고, 상기 감지장치가 인식한 감지값에 따라 상기 본체를 이동시키는 이동장치;
   상기 이동장치가 스스로 이동하여 충전될 수 있도록 상기 본체와 쌍방향 통신을 하는 충전대;
   상기 감지값을 통해 잔디가 존재하는 잔디존재영역(G), 잔디가 존재하지 않는 나머지영역(O)을 인식하고, 상기 이동장치를 제어하여 상기 잔디존재영역(G) 및 나머지영역(O)의 사이인 경계지역(B)을 따라 상기 본체를 이동시킴으로서, 상기 잔디존재영역(G)에 대한 맵핑(mapping)을 완료하고, 상기 맵핑된 잔디존재영역(G)을 메모리에 저장하는 제어부;를 포함하는 잔디 깎기용 이동로봇 시스템.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 본체를 일방향으로 주행시켜 최초 잔디존재영역(G)을 인식하고, 상기 최초 잔디존재영역(G)으로 복귀할 때 까지 상기 경계지역(B)을 따라 주행시켜 상기 맵핑을 완성시키는 잔디 깎기용 이동로봇 시스템.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 맵핑이 완료된 후, 상기 절삭장치를 구동시키는 잔디 깎기용 이동로봇 시스템.
7. 삭제

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