KR102046057B1 - Apparatus and method for docking mobile robot - Google Patents

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KR102046057B1
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장경석
이상엽
이상명
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(주)원익로보틱스
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Abstract

The present invention provides a device for docking a mobile robot. The device for docking a mobile robot comprises: a mounting block including an angle joint capable of being coupled with a rotation body; a rotation body rotating in a direction of facing a mobile robot based on the angle joint by a force of a contact plate provided at the mobile robot; a robot contact assembly linearly moving in a first direction which is an approach vector direction of the mobile robot based on the rotation body by the force of the contact plate; and a slide body linearly moving in a second direction vertical to the first direction by a force of a slope-shaped guide provided at the mobile robot.

Description

이동 로봇을 도킹시키는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DOCKING MOBILE ROBOT}Apparatus and method for docking a mobile robot {APPARATUS AND METHOD FOR DOCKING MOBILE ROBOT}

본 발명은 이동 로봇을 도킹시키는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이동 로봇의 각도 및 오프셋 오차를 보상하여 이동 로봇을 충전용 도킹 스테이션에 얼라인먼트 및 도킹시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for docking a mobile robot, and more particularly, to an apparatus and method for aligning and docking a mobile robot to a charging docking station by compensating an angle and offset error of the mobile robot.

자동화 로봇 및 로봇 장치는 오늘날 보다 널리 보급되고 있으며, 단순 반복적인 작업이나, 시간이 소모되는 작업, 또는 위험한 작업 등을 수행하는데 이용되고 있다. 일반적으로, 자율 로봇 장치는 베이스 스테이션 또는 덕킹 스테이션에서 재충전되는 온-보드(on-board) 전력 유닛(통상적으로 배터리)을 포함한다. 로봇들이 무선 신호, 추측 항법(dead reckoning), 초음파 빔, 무선 신호에 결합된 적외선 빔 등으로 덕킹 또는 탐색함에 있어 사용하는 방법과 충전 스테이션의 타입은 효율성과 응용에 따라 상당히 다양하다. 로봇이 동작하는 지면 아래에 와이어를 매립시키는 것이 일반적이나, 빌딩의 바닥 또는 도로면 아래에 안내 와이어를 설치하는 것은 비용이 많이 들기 때문에 적용하는데 한계가 있다. 안내 와이어가 지상에 설치되는 경우, 로봇 자체 또는 다른 통행 물체에 의해 손상을 입을 수 있으며, 베이스 스테이션이 이동하면 안내 와이어를 재배치하여야 하는 단점이 있다. Automated robots and robotic devices are becoming more prevalent today and are used to perform simple repetitive tasks, time-consuming tasks, or dangerous tasks. In general, autonomous robotic devices include on-board power units (typically batteries) that are recharged in a base station or ducking station. The methods and types of charging stations robots use in ducking or searching with radio signals, dead reckoning, ultrasonic beams, infrared beams coupled to radio signals, and so on, vary considerably depending on their efficiency and application. Although it is common to embed wires under the ground on which the robot operates, the installation of guide wires on the floor of a building or under the road surface is expensive, and there are limitations in application. When the guide wire is installed on the ground, it may be damaged by the robot itself or other traffic objects, and there is a disadvantage that the guide wire needs to be rearranged when the base station moves.

따라서, 최근에는 와이어를 이용하는 대신 베이스 스테이션이 로봇 장치를 유인하기 위한 빔 또는 비콘(beacon)을 방출하여 로봇 장치를 베이스 스테이션에 도킹시키는 장치들이 개발되고 있으나, 이러한 장치들은 여전히 많은 문제점과 한계가 있다. Therefore, in recent years, devices for docking the robotic device to the base station by emitting a beam or beacon for the base station to attract the robotic device instead of using a wire have been developed, but these devices still have many problems and limitations. .

특허문헌 1은 자율 로봇을 도킹시키는 방법을 개시한다. 상기 특허문헌 1은 로봇 장치를 베이스 스테이션에 도킹시키기 위하여 베이스 스테이션이 귀환 신호를 방출하며, 로봇 장치는 상기 귀환 신호가 탐지되면 베이스 스테이션으로 복귀하는 것을 특징으로 한다. Patent document 1 discloses the method of docking an autonomous robot. The patent document 1 is characterized in that the base station emits a feedback signal in order to dock the robot device to the base station, the robot device is characterized in that the return to the base station when the feedback signal is detected.

하지만, 상기 특허문헌 1과 같은 방출 신호를 이용하는 로봇 장치들은 베이스 스테이션의 위치에 기반하여 베이스 스테이션에 접근하더라도 로봇 장치의 부피나 크기에 따라 베이스 스테이션에 접근하는 각도와 위치 오프셋이 정확하지 않게 되면 충전을 위한 연결이 어려울 수 있다. 이 경우 관리자의 개입이 없으면 이동 로봇은 방전되어 작동이 중지될 수 있다. However, even if the robot apparatus using the emission signal, such as patent document 1 approaches the base station based on the position of the base station, if the angle and position offset approaching the base station is not accurate according to the volume or size of the robot apparatus, the charging is performed. This can be difficult to connect. In this case, without the administrator's intervention, the mobile robot may be discharged to stop operation.

따라서, 본 기술분야에서는 이동 로봇을 정확하게 도킹시키기 위한 장치가 요구되고 있는 실정이다.Therefore, there is a need in the art for an apparatus for accurately docking a mobile robot.

특허문헌 1: 한국등록특허 제10-1214667호Patent Document 1: Korean Patent Registration No. 10-1214667

본 발명의 기술적 과제는 이동 로봇을 충전용 도킹 스테이션에 얼라인먼트 및 도킹시키기 위한 장치를 제공하기 위함에 있다.An object of the present invention is to provide an apparatus for aligning and docking a mobile robot to a charging docking station.

본 발명의 다른 기술적 과제는 이동 로봇의 각도 및 오프셋 오차를 보상하기 위한 장치를 제공하기 위함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus for compensating the angle and offset error of the mobile robot.

본 발명의 일 양태에 따르면 이동 로봇을 도킹시키는 장치가 제공된다. 상기 장치는 회전 몸체와 결합 가능한 각도 조인트를 포함하는 마운팅 블록, 상기 이동 로봇에 구비된 접촉판의 힘에 의해 상기 각도 조인트를 중심으로 상기 이동 로봇을 마주보는 방향으로 회전하는 상기 회전 몸체, 상기 접촉판의 힘에 의해 상기 회전 몸체를 기준으로 상기 이동 로봇의 접근 벡터 방향인 제1 방향으로 직선 운동하는 로봇 접촉 어셈블리 및 상기 이동 로봇에 구비된 경사 형상 가이드의 힘에 의해 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 직선 운동하는 상기 미끄럼 몸체를 포함하여 구현된다.According to one aspect of the invention there is provided an apparatus for docking a mobile robot. The apparatus includes a mounting block including an angular joint that can be coupled to a rotating body, the rotating body rotating in a direction facing the mobile robot about the angular joint by the force of a contact plate provided in the mobile robot, and the contact. It is perpendicular to the first direction by the force of the robot contact assembly and the inclined shape guide provided in the mobile robot in a linear direction in the first direction of the approach vector of the mobile robot by the force of the plate. It is implemented including the sliding body linearly moving in a second direction.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 회전 몸체는 상기 각도 조인트와 결합 가능한 홀을 포함하도록 구현된다.According to another aspect of the invention, the rotating body is implemented to include a hole engageable with the angular joint.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 로봇 접촉 어셈블리는 상기 회전 몸체의 하부에 부착되도록 구현된다.According to another aspect of the invention, the robot contact assembly is implemented to be attached to the lower portion of the rotating body.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 미끄럼 몸체는 가이드 핀을 포함하고, 상기 이동 로봇이 상기 가이드 핀을 밀어내는 힘에 의하여 상기 미끄럼 몸체가 상기 제2 방향으로 직선 운동하도록 구현된다.According to another aspect of the invention, the sliding body includes a guide pin, the sliding body is implemented such that the sliding body linearly moves in the second direction by the force pushing the guide pin.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 로봇 접촉 어셈블리는 상기 한 쌍의 로봇 접촉바를 포함하고, 상기 이동 로봇이 상기 한 쌍의 로봇 접촉바 중 적어도 어느 하나를 밀어내는 힘에 의하여 상기 회전 몸체가 회전하도록 구현된다.According to another aspect of the present invention, the robot contact assembly includes the pair of robot contact bars, and the rotating body is rotated by a force by which the mobile robot pushes at least one of the pair of robot contact bars. Is implemented.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 한 쌍의 로봇 접촉바는 서로 동일한 크기와 모양을 갖도록 구현된다.According to another aspect of the invention, the pair of robot contact bar is implemented to have the same size and shape with each other.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 한 쌍의 로봇 접촉바는 하나의 중심선을 기준으로 서로 대칭되도록 구현된다.According to another aspect of the present invention, the pair of robot contact bars are implemented to be symmetrical with respect to one centerline.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 이동 로봇 도킹 장치는 프레임 몸체를 더 포함하고, 상기 프레임 몸체의 일부분에는 상기 마운팅 블록이 고정되도록 구현된다.According to another aspect of the invention, the mobile robot docking device further comprises a frame body, the mounting block is implemented to be fixed to a portion of the frame body.

본 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 각도 조인트는 원기둥 형상으로 구현된다.According to another aspect of the invention, the angular joint is implemented in a cylindrical shape.

발명의 또 다른 양태에 따르면, 이동 로봇이 제공된다. 상기 이동 로봇은 상기 도킹 스테이션의 일부분을 밀어내는 힘에 의하여 상기 이동 로봇과 상기 도킹 스테이션 사이의 각도 오차를 보상하도록 하는 접촉판 및 상기 도킹 스테이션의 가이드 핀을 밀어내는 힘에 의하여 상기 이동 로봇과 상기 도킹 스테이션 사이의 오프셋 오차를 보상하도록 하는 경사 형상 가이드를 포함하여 구현된다.According to another aspect of the invention, a mobile robot is provided. The mobile robot may be configured to compensate for an angular error between the mobile robot and the docking station by a force pushing a portion of the docking station, and the mobile robot and the guide pin by a force pushing the guide pin of the docking station. And an inclined shape guide to compensate for offset errors between docking stations.

발명의 또 다른 양태에 따르면, 이동 로봇의 도킹시키는 이동 로봇 도킹 장치의 도킹 방법이 제공된다. 상기 이동 로봇 도킹 방법은 상기 로봇 도킹 장치의 로봇 접촉바를 상기 이동 로봇을 마주보는 방향으로 회전시켜 상기 이동 로봇과 상기 도킹 스테이션 사이의 각도 오차를 보상하는 단계, 상기 로봇 도킹 장치의 가이드 핀을 상기 이동 로봇의 경사 형상 가이드의 중심 방향으로 이동시켜 상기 이동 로봇과 상기 도킹 스테이션 사이의 오프셋 오차를 보상하는 단계 및 상기 이동 로봇과 연결하는 단계를 포함하여 구현된다.According to another aspect of the invention, a docking method of a mobile robot docking apparatus for docking a mobile robot is provided. The method for docking the mobile robot may include rotating a robot contact bar of the robot docking device in a direction facing the mobile robot to compensate for an angular error between the mobile robot and the docking station, and moving the guide pin of the robot docking device to the moving pin. Compensating for the offset error between the mobile robot and the docking station by moving in the direction of the center of the inclined shape guide of the robot and connecting to the mobile robot.

발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 각도 오차를 보상하는 단계는 상기 이동 로봇에 구비된 접촉판이 상기 로봇 접촉바를 밀어내는 힘에 의해 각도 조인트를 중심으로 상기 이동 로봇을 마주보는 방향으로 회전 몸체를 회전시키도록 구현된다.According to another aspect of the invention, the step of compensating the angular error rotates the rotating body in a direction facing the mobile robot around the angular joint by the force of the contact plate provided on the mobile robot to push the robot contact bar. Is implemented.

발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 오프셋 오차를 보상하는 단계는 상기 경사 형상 가이드가 상기 가이드 핀을 밀어내는 힘에 의해 상기 가이드 핀을 상기 경사 형상 가이드의 중심 방향으로 직선 운동으로 이동시키도록 구현된다.According to another aspect of the invention, the step of compensating the offset error is implemented to move the guide pin in a linear motion in the direction of the center of the inclined guide by the force of the inclined guide to push the guide pin. .

본 발명에 따르면, 이동로봇의 각도 및 위치 오차를 보정하여, 이동 로봇을 정확하게 도킹시킬 수 있는 도킹 스테이션이 제공된다. According to the present invention, a docking station capable of accurately docking a mobile robot by correcting an angle and a position error of the mobile robot is provided.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇 도킹 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 도킹 오차의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 이동 로봇이 도킹 스테이션에 정상적으로 연결되는 예시들을 도시한다.
도 4는 이동 로봇이 도킹 스테이션에 정상적으로 연결되지 않는 예시들을 도시한다.
도 5는 본 발명에서 사용되는 자유도의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 로봇 도킹 시스템을 나타낸다.
도 7은 도 6에 따른 이동 로봇 도킹 시스템에서 경사 형상 가이드와 가이드 핀에 의해 움직임이 보상되는 과정을 도시한다.
도 8은 도 6에 따른 이동 로봇 도킹 시스템에서 경사 형상 가이드와 가이드 핀에 의해 움직임이 보상되는 과정을 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 도킹 스테이션의 분해 사시도이다.
도 10 및 도 11은 도 9의 실시예에 따른 도킹 스테이션이 각도 오차를 보상하는 원리를 도시한다.
도 12는 도 9의 실시예에 따른 도킹 스테이션이 오프셋 오차를 보상하는 원리를 도시한다.
1 illustrates a mobile robot docking system according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram illustrating a concept of a docking error according to the present invention.
3 shows examples in which a mobile robot is normally connected to a docking station.
4 shows examples where the mobile robot is not normally connected to the docking station.
5 is a conceptual diagram illustrating the concept of degrees of freedom used in the present invention.
6 illustrates a mobile robot docking system according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 illustrates a process in which movement is compensated by the inclined shape guide and the guide pin in the mobile robot docking system according to FIG. 6.
FIG. 8 illustrates a process in which movement is compensated by an inclined shape guide and a guide pin in the mobile robot docking system according to FIG. 6.
9 is an exploded perspective view of a docking station according to an embodiment of the present invention.
10 and 11 illustrate the principle that the docking station according to the embodiment of FIG. 9 compensates for the angle error.
FIG. 12 illustrates the principle that a docking station according to the embodiment of FIG. 9 compensates for offset errors.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한 도면에서 본 발명을 명확하게 개시하기 위해서 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In addition, in order to clearly disclose the present invention, parts not related to the present invention are omitted, and the same or similar reference numerals denote the same or similar elements in the drawings.

본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의하여 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다.The objects and effects of the present invention may be naturally understood or more apparent from the following description, and the objects and effects of the present invention are not limited only by the following description.

본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.The objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇 도킹 시스템(100)을 도시한다. 1 illustrates a mobile robot docking system 100 according to one embodiment of the invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이동 로봇 도킹 시스템(100)은 이동 로봇(110) 및 도킹 스테이션(130)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, the mobile robot docking system 100 according to the present invention includes a mobile robot 110 and a docking station 130.

이동 로봇(110)은 이동이 불필요하거나 충전이 필요한 경우 자율적으로 또는 사용자의 지시에 따라 도킹 스테이션(130)까지 이동한 뒤 도킹 스테이션(130)에 도킹될 수 있다. 이동 로봇(110)은 로봇측 커넥터(115)를 포함하고, 로봇측 커넥터(115)는 도킹 스테이션(130)의 도킹 커넥터(135)에 맞물려 접촉함으로써 이동 로봇(110)이 도킹 스테이션(130)에 도킹된다. 이 때, 상기 로봇측 커넥터(115)와 도킹 커넥터(135)가 전기적으로 연결됨으로써 도킹 스테이션(130)으로부터 이동 로봇(110)에 전원이 공급될 수 있다. The mobile robot 110 may be docked in the docking station 130 after moving to the docking station 130 autonomously or in accordance with a user's instruction, when movement is unnecessary or charging is necessary. The mobile robot 110 includes a robot side connector 115, and the robot side connector 115 engages and contacts the docking connector 135 of the docking station 130 so that the mobile robot 110 contacts the docking station 130. Docked. In this case, the robot side connector 115 and the docking connector 135 may be electrically connected to the mobile robot 110 from the docking station 130.

도킹 스테이션(130)은 도킹 메커니즘(133) 및 도킹 커넥터(135)를 포함한다. 도킹 메커니즘(133)은 이동 로봇(110)과 도킹 스테이션(130)이 일렬로 위치하지 않은 상태에서도 로봇측 커넥터(115)가 도킹 커넥터(135)에 정확하게 맞물려 도킹될 수 있도록 도킹 커넥터(135)의 각도 오차와 오프셋 오차를 보정하도록 구성된다. 도킹 커넥터(135)는 상기 도킹 메커니즘(133)의 도킹 오차(docking error) 보정에 의해 로봇측 커넥터(115)가 접근 시 로봇측 커넥터에 정확히 연결될 수 있다. 이하에서는 본 발명에서 사용된 도킹 오차의 개념을 설명한다.Docking station 130 includes a docking mechanism 133 and a docking connector 135. The docking mechanism 133 of the docking connector 135 allows the robot side connector 115 to be accurately engaged with the docking connector 135 so that the docking mechanism 135 can be docked even when the mobile robot 110 and the docking station 130 are not in line. And to correct for angular and offset errors. The docking connector 135 may be accurately connected to the robot side connector when the robot side connector 115 approaches by the docking error correction of the docking mechanism 133. Hereinafter, the concept of the docking error used in the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 도킹 오차의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating a concept of a docking error according to the present invention.

도 2를 참조하면, 이동 로봇(110)이 도킹 스테이션(130)에 접근 시 로봇측 커넥터(115)가 도킹 커넥터(135) 방향으로 정확하게 정면에서 중심을 향해 접근하여 도킹될 경우, 이동 로봇(110)과 도킹 스테이션(130)이 상호간에 정렬 또는 일직선으로 위치하게 되는데 이렇게 도킹된 상태를 오차없는 도킹이라고 할 수 있다. 반면, 이동 로봇(110)이 도킹 스테이션(130)에 접근 시 로봇측 커넥터(115)가 도킹 커넥터(135) 방향으로 정확하게 정면에서 중심을 향해 접근하지 않는 경우, 이동 로봇(110)과 도킹 스테이션(130)이 상호간에 정렬 또는 일직선으로 위치하지 않은 상태가 될 수 있는데, 이 경우 도킹 오차가 발생한다. Referring to FIG. 2, when the mobile robot 110 approaches the docking station 130 and the robot-side connector 115 approaches and docks precisely from the front toward the center in the direction of the docking connector 135, the mobile robot 110 is docked. ) And the docking station 130 are aligned or aligned with each other. The docked state may be referred to as an error-free docking. On the other hand, when the mobile robot 110 approaches the docking station 130, when the robot side connector 115 does not approach the center from the front in the docking connector 135, the mobile robot 110 and the docking station ( 130 may not be aligned or aligned with each other, in which case a docking error occurs.

도킹 오차는 로봇측 커넥터(115)와 도킹 커넥터(135)의 정면 방향과의 각도 차이와, 로봇측 커넥터(115)와 도킹 커넥터(135)의 좌우 방향의 거리 차이를 포함할 수 있다. The docking error may include an angle difference between the robot side connector 115 and the docking connector 135 in the front direction, and a distance difference between the robot side connector 115 and the docking connector 135 in the left and right directions.

본 명세서에서는 로봇측 커넥터(115)와 도킹 커넥터(135)의 정면 방향과의 각도 차이를 각도 오차(angular error)로 정의하고, 로봇측 커넥터(115)와 도킹 커넥터(135)의 좌우 방향의 거리 차이를 오프셋 오차(offset error)로 정의한다. 즉, 상기 각도 오차와 오프셋 오차는 도킹 오차에 해당한다.In the present specification, the angle difference between the robot side connector 115 and the front direction of the docking connector 135 is defined as an angular error, and the distance between the robot side connector 115 and the docking connector 135 in the left and right directions. The difference is defined as an offset error. That is, the angle error and the offset error correspond to the docking error.

도 3 및 도 4는 이동 로봇이 도킹 스테이션에 연결되는 예시들을 나타낸다.3 and 4 show examples in which a mobile robot is connected to a docking station.

도 3은 이동 로봇이 도킹 스테이션에 정상적으로 연결되는 예시들을 도시한다. 도 3(a)를 참조하면, 이동 로봇이 도킹 스테이션을 향하여 각도 오차 또는 오프셋 오차 없이 정확하게 정렬된 상태로 접근하는 경우, 이동 로봇은 도 3(b)와 같이 도킹 스테이션에 정상적으로 연결됨을 확인할 수 있다. 3 shows examples in which a mobile robot is normally connected to a docking station. Referring to FIG. 3 (a), when the mobile robot approaches the docking station in a precisely aligned state without an angular error or an offset error, it may be confirmed that the mobile robot is normally connected to the docking station as shown in FIG. 3 (b). .

한편, 도 4는 이동 로봇이 도킹 스테이션에 도킹 오차를 가진 상태에서 비정렬적으로 연결되는 예시들을 도시한다. 도 4(a)는 이동 로봇과 도킹 스테이션 사이에 오프셋 오차(offset error)가 존재하여 이동 로봇이 도킹 스테이션에 정렬 연결되지 않는 예시를 도시하고, 도 4(b)는 이동 로봇과 도킹 스테이션 사이에 각도 오차(angular error)가 존재하여 이동 로봇이 도킹 스테이션에 정렬 연결되지 않는 예시를 도시한다. 한편, 도 4(c)는 이동 로봇과 도킹 스테이션 사이에 각도 오차와 오프셋 오차가 모두 존재하여 이동 로봇이 도킹 스테이션에 정렬 연결되지 않는 예시를 도시한다. 상기 도4(a) 내지 도 4(c)를 참조하면, 이동 로봇을 도킹 스테이션에 올바르게 연결하기 위해서는 이동 로봇과 도킹 스테이션 사이의 커넥터들의 연결 쌍이 정확히 정렬되어야 함을 확인할 수 있다.On the other hand, Figure 4 shows an example in which the mobile robot is connected unaligned with a docking error in the docking station. 4 (a) shows an example in which an offset error exists between the mobile robot and the docking station so that the mobile robot is not aligned to the docking station, and FIG. 4 (b) shows the gap between the mobile robot and the docking station. The example shows that there is an angular error such that the mobile robot is not aligned to the docking station. Meanwhile, FIG. 4 (c) shows an example in which both the angular error and the offset error exist between the mobile robot and the docking station so that the mobile robot is not aligned to the docking station. 4 (a) to 4 (c), it can be seen that in order to correctly connect the mobile robot to the docking station, the connection pairs of connectors between the mobile robot and the docking station must be aligned correctly.

도 5는 본 발명에서 사용되는 도킹 자유도의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.5 is a conceptual diagram illustrating the concept of docking degree of freedom used in the present invention.

도 5를 참조하면, 이동 로봇과 도킹 스테이션 사이에는 각도 오차(Ea)와 오프셋 오차(Eo)가 존재할 수 있으며, 이들의 보상을 통해서 이동 로봇과 도킹 스테이션 사이의 커넥터들의 연결 쌍을 정렬시킬 수 있다. 본 발명에서는 상기 각도 오차와 오프셋 오차를 보상할 수 있는 해결 방안을 제시한다. 이에 대한 해결 방안으로써, 이동 로봇 및/또는 도킹 스테이션이 적어도 능동적 자유도(Active DOFs) 및/또는 수동적 자유도(Passive DOFs)를 갖도록 할 수 있다. 능동적 자유도는 이동 로봇의 접근 벡터에 의해 이동 로봇측 커넥터 및/또는 도킹 스테이션이 능동적으로 이동하는 것을 의미한다. 즉, 능동적 자유도는 오차보상 움직임을 위한 액츄에이터를 별도로 설치하여 액츄에이터의 구동력으로 오차를 보상하는 움직임을 만들어 내는 방식이며, 또한 접근 오차를 정확히 측정하는 일이 선행되어야 한다. 수동적 자유도는 별도의 액츄에이터를 설치하는 등의 별도 동력원이 없이 모바일 로봇이 도킹을 하기 위해 접근하는 구동력을 활용하여 오차 보상 모션을 구현해 내는 방식이다.Referring to FIG. 5, an angle error Ea and an offset error Eo may exist between the mobile robot and the docking station, and a compensation pair thereof may align connection pairs of connectors between the mobile robot and the docking station. . The present invention proposes a solution capable of compensating the angular error and offset error. As a solution to this, the mobile robot and / or the docking station may have at least Active DOFs and / or Passive DOFs. Active degrees of freedom means that the mobile robot side connector and / or docking station is actively moved by the access vector of the mobile robot. In other words, the active degree of freedom is a method of generating a motion compensating error by the actuator's driving force by separately installing an actuator for error compensating motion, and accurate measurement of the approach error must be preceded. Passive degrees of freedom is a method that implements error-compensated motion by using the driving force approached by the mobile robot to dock without the need for a separate power source, such as installing a separate actuator.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 로봇 도킹 시스템(600)을 나타낸다.6 illustrates a mobile robot docking system 600 according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 이동 로봇 도킹 시스템(600)은 이동 로봇(610) 및 도킹 스테이션(630)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 6, the mobile robot docking system 600 according to the present invention includes a mobile robot 610 and a docking station 630.

이동 로봇(610)은 이동이 불필요하거나 충전이 필요한 경우 도킹 스테이션(630)에 도킹될 수 있다. 이동 로봇(610)은 로봇측 커넥터(615) 및 경사 형상 가이드(617)를 포함하고, 도킹 스테이션(630)은 가이드 핀(635)을 포함한다. The mobile robot 610 may be docked in the docking station 630 when movement is not necessary or charging is necessary. The mobile robot 610 includes a robot side connector 615 and an inclined guide 617, and the docking station 630 includes a guide pin 635.

상기 로봇측 커넥터(615)는 도킹 스테이션(630)의 가이드 핀(635)에 맞물려 접촉함으로써 이동 로봇(610)이 도킹 스테이션(630)에 도킹된다. 이 때, 상기 로봇측 커넥터(615)와 가이드 핀(635)이 전기적으로 연결됨으로써 도킹 스테이션(630)으로부터 이동 로봇(610)에 전원이 공급될 수 있다. The robot side connector 615 engages and contacts the guide pin 635 of the docking station 630 to dock the mobile robot 610 to the docking station 630. At this time, the robot side connector 615 and the guide pin 635 is electrically connected to the mobile robot 610 from the docking station 630 may be supplied.

한편, 경사 형상 가이드(617)는 도킹 스테이션(630)의 가이드 핀(635)이 이동 로봇(610)의 로봇측 커넥터(615)로 향할 수 있도록 경사면을 제공한다. 이동 로봇(610)이 도킹 스테이션(630)에 접근함에 따라 도킹 스테이션(630)의 가이드 핀(635)이 이동 로봇(610)의 경사 형상 가이드(617)에 접촉하는 경우, 도킹 스테이션(630)은 경사 형상 가이드(617)가 가이드 핀(635)을 밀어내는 힘에 의해 가이드 핀(635)이 로봇측 커넥터(615)에 접촉될 수 있는 방향으로 회전한다.The inclined guide 617, on the other hand, provides an inclined surface such that the guide pin 635 of the docking station 630 can be directed to the robot side connector 615 of the mobile robot 610. When the guide pin 635 of the docking station 630 contacts the inclined shape guide 617 of the mobile robot 610 as the mobile robot 610 approaches the docking station 630, the docking station 630 The guide pin 635 rotates in a direction in which the inclined guide 617 can contact the robot side connector 615 by the force pushing the guide pin 635.

본 실시예에서는 경사 형상 가이드(617)가 이동 로봇(610)에 구비되고, 가이드 핀(635)이 도킹 스테이션(630)에 구비되는 것으로 설명하나, 다른 실시예에 따르면 경사 형상 가이드(617)가 도킹 스테이션(630)에 구비되고 가이드 핀(635)이 이동 로봇(610)에 구비될 수도 있다. 이러한 다른 실시예에 따른 경사 형상 가이드(617)와 가이드 핀(635)의 구조, 기능, 동작은 본 실시예에 따른 경사 형상 가이드(617)와 가이드 핀(635)의 구조, 기능, 동작과 동일하다. In the present exemplary embodiment, the inclined guide 617 is provided in the mobile robot 610 and the guide pin 635 is provided in the docking station 630. According to another embodiment, the inclined guide 617 is provided. The docking station 630 may be provided and a guide pin 635 may be provided to the mobile robot 610. The structure, function, and operation of the inclined shape guide 617 and the guide pin 635 according to another exemplary embodiment are the same as those of the inclined shape guide 617 and the guide pin 635 according to the present embodiment. Do.

도 7은 도 6에 따른 이동 로봇 도킹 시스템에서 도킹 오차가 보상되어 이동 로봇이 도킹 스테이션에 연결되는 과정을 도시한다.FIG. 7 illustrates a process in which a docking error is compensated for in the mobile robot docking system according to FIG. 6 so that the mobile robot is connected to the docking station.

도 7(a) 내지 도 7(e)를 참조하면, (a) 이동 로봇(610)의 경사 형상 가이드(617)가 도킹 스테이션(630)의 가이드 핀(635)에 접근하여, (b) 경사 형상 가이드(617)와 가이드 핀(635)이 접촉한다. 이 상태에서 이동 로봇(610)이 도킹 스테이션(630)의 방향으로 더 이동하는 경우, (c) 경사 형상 가이드(617)가 가이드 핀(635)을 밀어내는 힘에 의해 도킹 스테이션(630)이 회전하여, 가이드 핀(635)이 로봇측 커넥터(615)에 접촉한다. (d) 가이드 핀(635)이 로봇측 커넥터(615)에 접촉된 상태에서 이동 로봇(610)이 도킹 스테이션(630) 방향으로 계속 이동하면, 가이드 핀(635)은 로봇측 커넥터(615)에 삽입되고, (e) 이동 로봇(610)이 도킹 스테이션(330)에 도킹되어, 로봇측 커넥터(615)와 가이드 핀(635)이 전기적으로 연결됨으로써 도킹 스테이션(630)으로부터 이동 로봇(610)에 전원이 공급될 수 있다.7 (a) to 7 (e), (a) the inclined guide 617 of the mobile robot 610 approaches the guide pin 635 of the docking station 630, and (b) inclines The shape guide 617 and the guide pin 635 contact each other. When the mobile robot 610 further moves in the direction of the docking station 630 in this state, (c) the docking station 630 is rotated by the force of the inclined guide 617 pushing the guide pin 635. The guide pin 635 contacts the robot side connector 615. (d) When the mobile robot 610 continues to move toward the docking station 630 while the guide pin 635 is in contact with the robot side connector 615, the guide pin 635 is connected to the robot side connector 615. (E) the mobile robot 610 is docked to the docking station 330, and the robot side connector 615 and the guide pin 635 are electrically connected to the mobile robot 610 from the docking station 630. Power can be supplied.

도 8은 도 6에 따른 이동 로봇 도킹 시스템에서 도킹 오차가 완전히 보상되지 못하고 이동 로봇이 도킹 스테이션에 비정렬적으로 연결되는 과정을 도시한다.FIG. 8 illustrates a process in which a docking error is not completely compensated in the mobile robot docking system according to FIG. 6, and the mobile robot is unaligned to the docking station.

도 8(a) 내지 도 8(c)를 참조하면, (a) 이동 로봇(610)의 경사 형상 가이드(617)가 도킹 스테이션(630)의 가이드 핀(635)에 접근하여, 경사 형상 가이드(617)와 가이드 핀(635)이 접촉한다. 이 상태에서 이동 로봇(610)이 도킹 스테이션(630)의 방향으로 더 이동하는 경우, (b) 경사 형상 가이드(617)가 가이드 핀(635)을 밀어내는 힘에 의해 도킹 스테이션(630)이 회전하여, 가이드 핀(635)이 로봇측 커넥터(615)에 접촉한다. (c) 하지만, 일부의 경우에는 가이드 핀(635)이 로봇측 커넥터(615)에 끼임이 발생하여 이동 로봇(610)이 도킹 스테이션(330)에 도킹되지 않는 경우가 발생한다.8 (a) to 8 (c), (a) the inclined guide 617 of the mobile robot 610 approaches the guide pin 635 of the docking station 630, and the inclined guide ( 617 and the guide pin 635 is in contact. When the mobile robot 610 further moves in the direction of the docking station 630 in this state, (b) the docking station 630 is rotated by the force of the inclined guide 617 pushing the guide pin 635. The guide pin 635 contacts the robot side connector 615. (c) However, in some cases, the guide pin 635 may be pinched by the robot side connector 615 so that the mobile robot 610 may not be docked to the docking station 330.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 도킹 스테이션의 분해 사시도이다. 도 9를 참조하면, 도킹 스테이션(900)은 프레임 몸체(910), 마운팅 블럭(930), 로봇 접촉 어셈블리(950), 회전 몸체(970), 미끄럼 몸체(990)를 포함하여 구성된다. 9 is an exploded perspective view of a docking station according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9, the docking station 900 includes a frame body 910, a mounting block 930, a robot contact assembly 950, a rotating body 970, and a sliding body 990.

프레임 몸체(910)는 도킹 스테이션(900)을 지지하기 위한 몸체이며, 지면 상에 고정될 수도 있고, 지면 상에서 평면을 이동할 수 있도록 이루어질 수도 있다. 상기 프레임 몸체(910)의 일부분에는 마운팅 블럭(930), 로봇 접촉 어셈블리(950), 회전 몸체(970), 미끄럼 몸체(990)가 부착될 수 있다.The frame body 910 is a body for supporting the docking station 900, may be fixed on the ground, or may be made to move the plane on the ground. A mounting block 930, a robot contact assembly 950, a rotating body 970, and a sliding body 990 may be attached to a portion of the frame body 910.

마운팅 블럭(930)은 프레임 몸체(910)의 일면에 고정된다. 상기 마운팅 블럭(930)은 적어도 하나의 나사 등의 고정 수단을 통하여 프레임 몸체(910)에 고정된다. 상기 마운팅 블럭(930)은 회전이 가능하도록 구비된 각도 조인트(935)를 포함한다. 도 9에서 각도 조인트(935)는 원기둥 모양을 이루는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않고 다양한 형상을 이룰 수 있다. The mounting block 930 is fixed to one surface of the frame body 910. The mounting block 930 is fixed to the frame body 910 through fixing means such as at least one screw. The mounting block 930 includes an angular joint 935 provided to be rotatable. In FIG. 9, the angular joint 935 is illustrated to form a cylindrical shape, but is not limited thereto and may have various shapes.

상기 각도 조인트(935)는 회전 몸체(970)와 연결되어, 마운팅 블록(930)과 회전 몸체(970) 사이에 회전운동을 가능하게 한다. The angular joint 935 is connected to the rotating body 970 to enable a rotational movement between the mounting block 930 and the rotating body 970.

상기 마운팅 블럭(930) 상에는 회전 몸체(970) 및 미끄럼 몸체(990)가 순차적으로 적층된다.The rotating body 970 and the sliding body 990 are sequentially stacked on the mounting block 930.

로봇 접촉 어셈블리(950)는 회전 몸체(970)의 하부면에 부착되며, 접촉 롤러(951) 및 제1 선형 조인트(955)를 포함한다. 접촉 롤러(951)에는 동일한 길이와 크기를 갖는 한 쌍의 로봇 접촉바가 프레임 몸체(910)로부터 동일한 길이로 돌출되도록 구성된다. 상기 한 쌍의 로봇 접촉바는 하나의 중심선을 기준으로 서로 대칭되도록 구성될 수 있다. 제1 선형 조인트(955)는 접촉 롤러(951)와 연결되며, 일정한 범위 내에서 회전 몸체(970)에 대하여 제1 방향, 즉, 프레임 몸체(910)에 대하여 이동 로봇의 접근 벡터 방향으로 직선 운동 가능하도록 유연성(flexibility)을 제공한다. 한편, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 로봇 접촉 어셈블리(950)는 회전 몸체(970)와 연결된 스프링을 더 포함할 수 있다. 상기 스프링은 상기 접촉 롤러(951)가 전면으로부터 힘을 받아 뒤로 밀려났다가, 힘이 소멸되는 경우에는 원점으로 복귀할 수 있는 복원력을 제공한다. The robot contact assembly 950 is attached to the bottom surface of the rotating body 970 and includes a contact roller 951 and a first linear joint 955. The contact roller 951 is configured such that a pair of robot contact bars having the same length and size protrude from the frame body 910 to the same length. The pair of robot contact bars may be configured to be symmetrical with respect to one center line. The first linear joint 955 is connected to the contact roller 951 and linearly moves in a first direction with respect to the rotating body 970 in the predetermined range, that is, in the approach vector direction of the mobile robot with respect to the frame body 910. Provide flexibility where possible. Meanwhile, although not shown in the drawings, the robot contact assembly 950 may further include a spring connected to the rotating body 970. The spring provides a restoring force that allows the contact roller 951 to be pushed back by the force from the front surface and then returned to the origin when the force is dissipated.

회전 몸체(970)는 각도 조인트(935)와 결합할 수 있는 홀이 형성되어 있으며, 이동 로봇이 접근할 때, 로봇 접촉 어셈블리(950)의 접촉 롤러(951)로부터 회전력을 전달 받아 각도 조인트(935)를 중심으로 이동 로봇을 마주보는 방향으로 회전한다. 회전 몸체(970)는 미끄럼 몸체(990)가 회전 몸체(970)에 대하여 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 일정한 범위 내에서 직선 운동 가능하도록 유연성(flexibility)을 제공하는 제2 선형 조인트(975)를 포함한다. 한편, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 상기 회전 몸체(970)는 상기 프레임 몸체(910)와 연결되는 스프링을 더 포함하고, 회전 몸체(970)가 회전력을 받지 않을 때 원점으로 복귀할 수 있는 복원력을 제공할 수 있다.The rotating body 970 is formed with a hole that can be combined with the angular joint 935, when the mobile robot approaches, receives the rotational force from the contact roller 951 of the robot contact assembly 950, the angular joint 935 Rotate the robot to face the robot. The rotary body 970 has a second linear joint 975 that provides flexibility so that the sliding body 990 can linearly move within a predetermined range in a second direction perpendicular to the first direction with respect to the rotary body 970. ). Although not shown in the drawing, the rotating body 970 further includes a spring connected to the frame body 910 and has a restoring force that can return to the origin when the rotating body 970 is not subjected to rotational force. Can provide.

미끄럼 몸체(990)는 회전 몸체(970)상에 고정되어 있으며, 회전 몸체(970)가 회전할 때, 회전 몸체(970)가 회전하는 방향으로 같이 회전한다. 미끄럼 몸체(990)는 가이드 핀(991), 충전 커넥터(993)를 포함한다. 가이드 핀(991)은 이동 로봇 측의 경사 형상 가이드와 접촉하는 경우, 이동 로봇 측의 경사 형상 가이드가 가이드 핀(991)을 밀어내는 힘에 의해 제2 선형 조인트(975)가 허용하는 범위 내에서 제2 방향으로 움직이고, 이에 의해 오프셋 오차가 보상된다. 충전 커넥터(993)는 각도 오차와 오프셋 오차가 모두 보상되어 도킹 스테이션이 이동 로봇에 정렬된 경우, 이동 로봇 측의 커넥터와 맞물려 접촉함으로써 이동 로봇에 전기적으로 연결된다. 따라서, 도킹 스테이션(900)으로부터 이동 로봇에 전원이 공급될 수 있다.The sliding body 990 is fixed on the rotating body 970, and when the rotating body 970 rotates, the sliding body 970 rotates together in the direction in which the rotating body 970 rotates. The sliding body 990 includes a guide pin 991, a charging connector 993. When the guide pin 991 is in contact with the inclined guide on the mobile robot side, the inclined guide on the mobile robot side is within a range allowed by the second linear joint 975 by the force pushing the guide pin 991. Moving in the second direction, whereby the offset error is compensated. The charging connector 993 is electrically connected to the mobile robot by engaging with the connector on the mobile robot side when the docking station is aligned with the mobile robot when both the angular error and the offset error are compensated for. Thus, power may be supplied to the mobile robot from the docking station 900.

도 10 및 도 11은 도 9의 실시예에 따른 도킹 스테이션이 각도 오차를 보상하는 원리를 도시한다. 도 10은 이동 로봇과 도킹 스테이션이 서로 떨어져 있는 상태를 도시하고, 도 11은 이동 로봇과 도킹 스테이션이 서로 밀착되어 도킹 스테이션의 접촉 롤러가 이동 로봇의 방향으로 회전된 상태를 도시한다.10 and 11 illustrate the principle that the docking station according to the embodiment of FIG. 9 compensates for the angle error. 10 illustrates a state in which the mobile robot and the docking station are separated from each other, and FIG. 11 illustrates a state in which the mobile robot and the docking station are in close contact with each other so that the contact roller of the docking station is rotated in the direction of the mobile robot.

도 10 및 도 11을 참조하면, 도킹 스테이션(900)은 도 9의 도킹 스테이션(900) 및 구성 요소들을 모두 포함하며, 이동 로봇(1010)은 접촉판(1015)을 포함하여 구성된다. 한편, 이동 로봇(1010)이 도킹 스테이션(900)에 접근하는 방향은 접근 벡터로 정의될 수 있다. 이 때, 접근 벡터의 방향이 정확하게 도킹 스테이션(900)이 마주하는 방향과 일치하는 경우, 각도 오차가 발생하지 않으며 한 쌍의 접촉 롤러(951)는 동시에 접촉판(1015)과 접촉하게 된다. 따라서, 로봇 접촉 어셈블리(950)는 회전하지 않고 접근 벡터의 방향, 즉, 제1 방향으로 일정한 거리만큼 뒤로 밀려난다. 반면에, 접근 벡터의 방향이 도킹 스테이션(900)이 마주하는 방향과 일치하지 않는 경우, 각도 오차가 발생하며 한 쌍의 접촉 롤러(951) 중 이동 로봇이 접근하는 방향과 가까운 접촉 롤러(951)가 먼저 로봇 접촉 어셈블리(950)에 접촉하게 된다. 이 때, 접촉판(1015)이 접촉 롤러(951)를 밀어내는 힘에 의해 로봇 접촉 어셈블리(950), 회전 몸체(970), 미끄럼 몸체(990)가 각도 조인트(935)를 중심으로 회전한다. 따라서, 이동 로봇(1010)과 도킹 스테이션(900) 사이의 각도 오차가 보상된다. 상기 보상된 각도는 2개의 접촉 롤러(951)에 의해 고정된다. 10 and 11, the docking station 900 includes all of the docking station 900 and components of FIG. 9, and the mobile robot 1010 includes a contact plate 1015. Meanwhile, the direction in which the mobile robot 1010 approaches the docking station 900 may be defined as an access vector. At this time, when the direction of the approach vector exactly matches the direction in which the docking station 900 faces, no angular error occurs and the pair of contact rollers 951 are in contact with the contact plate 1015 at the same time. Thus, the robot contact assembly 950 is pushed back a certain distance in the direction of the approach vector, ie in the first direction, without rotating. On the other hand, when the direction of the approach vector does not coincide with the direction in which the docking station 900 faces, an angle error occurs and the contact roller 951 close to the direction in which the mobile robot approaches one of the pair of contact rollers 951. First comes into contact with the robot contact assembly 950. At this time, the robot contact assembly 950, the rotating body 970, and the sliding body 990 rotate about the angular joint 935 by the force of the contact plate 1015 pushing the contact roller 951. Thus, the angle error between the mobile robot 1010 and the docking station 900 is compensated for. The compensated angle is fixed by two contact rollers 951.

한편, 도 11과 같이 접촉판(1015)과 접촉 롤러(951)가 접촉된 상태에서, 이동 로봇(1010)이 접촉 롤러(951)를 도킹 스테이션(900)의 방향으로 더 밀어내는 경우, 접촉 롤러(951)는 접근 벡터를 유지하기 위하여 제1 선형 조인트(955)가 제공하는 앞뒤 방향의 유연성에 의해 뒤로 이동한다. 이 때, 접촉 롤러(951)는 보상된 각도를 유지한 상태로 2개의 롤러가 동시에 함께 이동한다. 한편, 상기 접촉 롤러(951)에 의한 각도 오차 보상이 수행되고 나면, 가이드 핀(991)에 의하여 오프셋 오차가 보상된다. 이에 따라, 이동 로봇(1010)이 도킹 스테이션(900)에 도킹 오차를 가지는 비정렬 상태에서도 서로 도킹이 가능해진다. On the other hand, in the state where the contact plate 1015 and the contact roller 951 are in contact with each other as shown in FIG. 11, when the mobile robot 1010 further pushes the contact roller 951 in the direction of the docking station 900, the contact roller 951 is moved back by the forward and backward flexibility provided by the first linear joint 955 to maintain the access vector. At this time, the two rollers move together at the same time while the contact roller 951 maintains the compensated angle. Meanwhile, after the angle error compensation by the contact roller 951 is performed, the offset error is compensated by the guide pin 991. Accordingly, the mobile robots 1010 can be docked with each other even in an unaligned state in which the docking station 900 has a docking error.

도 12는 도 9의 실시예에 따른 도킹 스테이션이 오프셋 오차를 보상하는 원리를 도시한다. 상기 오프셋 오차의 보상은 상기의 도 10 내지 도 11 및 관련 설명에서 설명된 각도 오차의 보상이 수행된 후에 수행될 수 있다. 도 12를 참조하면, 이동 로봇(1210)은 경사 형상 가이드(1215)를 포함하고, 도킹 스테이션(900)은 도 9의 도킹 스테이션(900) 및 구성 요소들을 모두 포함하여 구성된다.FIG. 12 illustrates the principle that a docking station according to the embodiment of FIG. 9 compensates for offset errors. The compensation of the offset error may be performed after the compensation of the angular error described in FIGS. 10 to 11 and the related description above. Referring to FIG. 12, the mobile robot 1210 includes an inclined guide 1215, and the docking station 900 includes all of the docking station 900 and components of FIG. 9.

이동 로봇(1210)과 도킹 스테이션(900) 사이의 각도 오차가 모두 보상된 상태에서 도 12와 같이 오프셋 오차가 존재하는 경우, 경사 형상 가이드(1215)는 접근 벡터의 방향으로 가이드 핀(991)에 힘을 작용시킨다. 이 때, 가이드 핀(991)과 연결된 미끄럼 몸체(990)는 앞뒤 방향으로는 회전 몸체(970)에 의해 고정되어 있으나, 좌우 방향으로는 이동 가능하도록 유연성을 갖고 있다. 따라서, 도 12와 같이 이동 로봇(1210)이 도킹 스테이션(900)의 좌측으로 오프셋 오차를 갖는 경우, 이동 로봇의 경사 형상 가이드(1215)는 가이드 핀(991)을 우측 방향으로 밀어내어, 상기 미끄럼 몸체는 우측으로 이동한다. 반대로 이동 로봇(1210)이 도킹 스테이션(900)의 우측으로 오프셋 오차를 갖는 경우, 이동 로봇의 경사 형상 가이드(1215)는 가이드 핀(991)을 좌측 방향으로 밀어내어, 상기 미끄럼 몸체는 좌측으로 이동한다. 따라서, 오프셋 오차가 보상되어 이동 로봇이 도킹 스테이션에 정상적으로 연결된다.When there is an offset error as shown in FIG. 12 while the angular error between the mobile robot 1210 and the docking station 900 is compensated for, the inclined shape guide 1215 moves to the guide pin 991 in the direction of the approach vector. Exert force. At this time, the sliding body 990 connected to the guide pin 991 is fixed by the rotating body 970 in the front and rear direction, but has flexibility to be movable in the left and right directions. Therefore, when the mobile robot 1210 has an offset error toward the left side of the docking station 900 as shown in FIG. 12, the inclined guide 1215 of the mobile robot pushes the guide pin 991 to the right direction, thereby sliding the slide. The body moves to the right. On the contrary, when the mobile robot 1210 has an offset error to the right of the docking station 900, the inclined guide 1215 of the mobile robot pushes the guide pin 991 to the left, and the sliding body moves to the left. do. Thus, the offset error is compensated so that the mobile robot is normally connected to the docking station.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 도킹 스테이션(900)의 이동 로봇 도킹 방법을 나타낸다.13 illustrates a mobile robot docking method of the docking station 900 according to an embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 도킹 스테이션(900)는 이동 로봇과의 각도 오차를 보상한다(S1310). 이동 로봇이 도킹 스테이션에 접근하는 경우, 도킹 스테이션의 접촉 롤러(951)가 이동 로봇의 접촉판에 가장 먼저 접촉한다. 이 때, 이동 로봇과 도킹 스테이션(900) 사이에 각도 오차가 존재하는 경우에는 한 쌍의 접촉 롤러 중에서 한 쪽의 접촉 롤러가 먼저 접촉판에 접촉하고, 상기 접촉판의 밀어내는 힘에 의해 접촉 롤러는 이동 로봇을 마주보는 방향으로 회전하여, 각도 오차를 보상한다. Referring to FIG. 13, the docking station 900 compensates for an angle error with the mobile robot (S1310). When the mobile robot approaches the docking station, the contact roller 951 of the docking station first contacts the contact plate of the mobile robot. At this time, when there is an angular error between the mobile robot and the docking station 900, one of the contact rollers of the pair of contact rollers first contacts the contact plate, and the contact roller is driven by the pushing force of the contact plate. Rotates in a direction facing the mobile robot, to compensate for the angle error.

다음으로, 도킹 스테이션(900)은 이동 로봇과의 오프셋 오차를 보상한다(S1350). 도킹 스테이션(900)과 이동 로봇 사이의 각도 오차가 보상되고, 이동 로봇과 도킹 스테이션 사이에 오프셋 오차가 존재하는 경우, 도킹 스테이션의 가이드 핀(991)이 이동 로봇의 경사 형상 가이드(1215)에 접촉한다. 이 때, 이동 로봇(1210)이 도킹 스테이션(900)의 좌측으로 오프셋 오차를 갖는 경우, 이동 로봇의 경사 형상 가이드(1215)는 가이드 핀(991)을 우측 방향으로 밀어내어, 가이드 핀(991)을 경사 형상 가이드(1215)의 중심으로 이동시킨다. 따라서, 이동 로봇과 도킹 스테이션 사이의 오프셋 오차가 보상된다. 이동 로봇(1210)이 도킹 스테이션(900)의 우측으로 오프셋 오차를 갖는 경우에도 마찬가지로 이동 로봇의 경사 형상 가이드(1215)는 가이드 핀(991)을 좌측 방향으로 밀어내어, 가이드 핀(991)을 경사 형상 가이드(1215)의 중심으로 이동시켜, 이동 로봇과 도킹 스테이션 사이의 오프셋 오차가 보상된다.Next, the docking station 900 compensates for the offset error with the mobile robot (S1350). When the angular error between the docking station 900 and the mobile robot is compensated and there is an offset error between the mobile robot and the docking station, the guide pin 991 of the docking station contacts the inclined shape guide 1215 of the mobile robot. do. At this time, when the mobile robot 1210 has an offset error to the left of the docking station 900, the inclined guide 1215 of the mobile robot pushes the guide pin 991 to the right direction, thereby guiding the guide pin 991. Is moved to the center of the inclined shape guide 1215. Thus, the offset error between the mobile robot and the docking station is compensated. Similarly, when the mobile robot 1210 has an offset error to the right of the docking station 900, the inclined guide 1215 of the mobile robot pushes the guide pin 991 to the left to incline the guide pin 991. By moving to the center of the shape guide 1215, the offset error between the mobile robot and the docking station is compensated.

상기와 같이, 도킹 스테이션(900)은 이동 로봇과의 각도 오차와 오프셋 오차가 보상되면, 이동 로봇과 연결된다(S1350). 이 때, 이동 로봇의 로봇측 커넥터와 도킹 스테이션(900)의 도킹 커넥터(135)가 전기적으로 연결됨으로써 도킹 스테이션(130)으로부터 이동 로봇(110)에 전원이 공급될 수 있다.본 발명에 따르면, 이동로봇의 각도 및 위치 오차를 보정하여, 이동 로봇을 정확하게 도킹시킬 수 있는 도킹 스테이션이 제공된다. As described above, when the angular error and the offset error with the mobile robot are compensated for, the docking station 900 is connected with the mobile robot (S1350). At this time, the robot-side connector of the mobile robot and the docking connector 135 of the docking station 900 are electrically connected to each other so that power may be supplied from the docking station 130 to the mobile robot 110. According to the present invention, A docking station is provided which can accurately dock the mobile robot by correcting the angle and position error of the mobile robot.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예들은 서로 별개로 또는 조합되어 구현되는 것도 가능하다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments of the present invention described above may be implemented separately or in combination with each other.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

Claims (13)

이동 로봇을 도킹시키는 장치에 있어서,
회전 몸체와 결합 가능한 각도 조인트를 포함하는 마운팅 블록;
상기 이동 로봇에 구비된 접촉판의 힘에 의해 상기 각도 조인트를 중심으로 상기 이동 로봇을 마주보는 방향으로 회전하는 상기 회전 몸체;
상기 접촉판의 힘에 의해 상기 회전 몸체를 기준으로 상기 이동 로봇의 접근 벡터 방향인 제1 방향으로 직선 운동하는 로봇 접촉 어셈블리; 및
상기 이동 로봇에 구비된 경사 형상 가이드의 힘에 의해 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 직선 운동하는 미끄럼 몸체
를 포함하되,
상기 로봇 접촉 어셈블리는 한 쌍의 로봇 접촉바를 포함하고, 상기 이동 로봇이 상기 한 쌍의 로봇 접촉바 중 적어도 어느 하나를 밀어내는 힘에 의하여 상기 회전 몸체가 회전하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 도킹 장치.
An apparatus for docking a mobile robot,
A mounting block comprising an angular joint engageable with the rotating body;
The rotating body to rotate in the direction facing the mobile robot around the angular joint by the force of the contact plate provided in the mobile robot;
A robot contact assembly which linearly moves in a first direction, which is a direction of approach of the mobile robot, with respect to the rotating body by the force of the contact plate; And
A sliding body linearly moving in a second direction perpendicular to the first direction by the force of the inclined guide provided in the mobile robot
Including,
And the robot contact assembly includes a pair of robot contact bars, wherein the rotating body is rotated by a force by which the mobile robot pushes at least one of the pair of robot contact bars.
제1항에 있어서, 상기 회전 몸체는 상기 각도 조인트와 결합 가능한 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 도킹 장치.
The mobile robot docking apparatus of claim 1, wherein the rotating body includes a hole that is engageable with the angular joint.
제1항에 있어서, 상기 로봇 접촉 어셈블리는 상기 회전 몸체의 하부에 부착된 것을 특징으로 하는 이동 로봇 도킹 장치.
The mobile robot docking apparatus of claim 1, wherein the robot contact assembly is attached to a lower portion of the rotating body.
제1항에 있어서, 상기 미끄럼 몸체는 가이드 핀을 포함하고, 상기 이동 로봇이 상기 가이드 핀을 밀어내는 힘에 의하여 상기 미끄럼 몸체가 상기 제2 방향으로 직선 운동하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 도킹 장치.
The mobile robot docking apparatus of claim 1, wherein the sliding body includes a guide pin, and the sliding body linearly moves in the second direction by a force for the mobile robot to push the guide pin.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 로봇 접촉바는 서로 동일한 크기와 모양을 갖는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 도킹 장치.
The mobile robot docking apparatus of claim 1, wherein the pair of robot contact bars have the same size and shape.
제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 로봇 접촉바는 하나의 중심선을 기준으로 서로 대칭인 것을 특징으로 하는 이동 로봇 도킹 장치.
The mobile robot docking apparatus of claim 1, wherein the pair of robot contact bars are symmetrical with respect to one center line.
제1항에 있어서, 상기 이동 로봇 도킹 장치는 프레임 몸체를 더 포함하고, 상기 프레임 몸체의 일부분에는 상기 마운팅 블록이 고정되는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 도킹 장치.
The mobile robot docking apparatus of claim 1, further comprising a frame body, wherein the mounting block is fixed to a portion of the frame body.
제1항에 있어서, 상기 각도 조인트는 원기둥 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동 로봇 도킹 장치.
The mobile robot docking apparatus of claim 1, wherein the angular joint has a cylindrical shape.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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