JP2013072878A - 障害物感知装置及びそれを備えたロボット掃除機 - Google Patents

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Abstract

【課題】円錐形ミラーを使用して均一なライン光を形成することによって、全方向に対する障害物の感知が可能な障害物感知装置及びそれを備えるロボット掃除機を提供すること。
【解決手段】障害物感知装置は、発光部、前記発光部を駆動させるための発光駆動部、及び前記発光部の光照射方向に、その頂点が前記発光部に向かうように配置され、前記発光部から発生された光を全方向に照射されるライン光に変換する第1円錐形ミラーを有するライン光発信部と;前記第1円錐形ミラーから照射された後、障害物に反射されて戻ってくる反射光を集光する第2円錐形ミラー、前記第2円錐形ミラーの頂点から所定の距離だけ離間するように配置され、前記反射光を通過させるレンズ、前記レンズを通過した反射光を撮像する撮像部、及び画像処理部を含む反射光受信部と;障害物感知制御部と;を含む。
【選択図】図1

Description

本発明は、全方向の障害物を感知できる障害物感知センサ及びそれを備えたロボット掃除機に関する。
一般に、障害物感知センサは、光又は超音波などを照射し、障害物に反射されて戻ってくる光又は超音波を感知して、感知された信号の時間差、位相差、強度差などに基づいて障害物の有無及び距離を判別したり、または反射される角度などを用いて距離を判別したりすることもある。
最近では、点光源、ライン光などの光を使用して、センサと障害物との間の距離を測定する方法が開発された。しかし、点光源を使用する場合には、点光源が放射される方向にある障害物のみ検出されるという問題があり、これを克服するために点光源センサを回転させる場合には、別途のサーボメカニズムが必要であり、ある程度のスキャニング時間が必要となり、効率が低下するという問題がある。
ライン光を使用する場合、一点ではなく多くの領域にわたって障害物を同時に検出できるが、既存の円筒形レンズを使用してライン光を形成する場合、検出範囲に制約があり、均一なライン光を形成しにくいという問題を有している。
本発明は、円錐形ミラーを使用して均一なライン光を形成することによって、全方向に対する障害物の感知が可能な障害物感知装置及びそれを備えるロボット掃除機を提供する。
本発明の一実施例に係る障害物感知装置は、発光部、及び前記発光部の光照射方向に、その頂点が前記発光部に向かうように配置され、前記発光部から発生された光を全方向に照射されるライン光に変換する第1円錐形ミラーを有するライン光発信部と、前記第1円錐形ミラーから照射された後、障害物に反射されて戻ってくる反射光を集光する第2円錐形ミラー、前記第2円錐形ミラーの頂点から所定の距離だけ離間するように配置され、前記反射光を通過させるレンズ、前記レンズを通過した反射光を撮像する撮像部、及び前記撮像部で撮像した画像を画像処理する画像処理部を含む反射光受信部と、を含む。
前記ライン光発信部は、前記発光部と前記第1円錐形ミラーとの間に配置され、前記発光部から照射される光をリング形状にするためのスリット又はアキシコンレンズをさらに含むことができる。
前記ライン光発信部は、前記発光部と前記第1円錐形ミラーとの間に配置され、少なくとも一つの溝が形成されたスリットをさらに含むことができる。
前記スリットには、リング形状、十字(+)形状、円形状、または一字(−)形状の溝が形成されている。
前記第1円錐形ミラーは、底面の直径が互いに異なる2個以上の円錐片が結合されてなることができる。
前記障害物感知装置は、前記第1円錐形ミラーを回転させる回転装置をさらに含むことができる。
前記第1円錐形ミラーの垂直断面上の頂点でなされる二辺の角度は、88度ないし90度であってもよい。
前記反射光受信部のレンズは、前記第2円錐形ミラーの頂点から前記レンズの焦点距離だけ離間するように配置されることができる。
前記反射光受信部のレンズまたは前記第2円錐形ミラーの表面には、前記反射光の波長のみを通過させるバンドパスフィルターが設置されることができる。
前記ライン光発信部の第1円錐形ミラーの頂点と前記反射光受信部の第2円錐形ミラーの頂点とが互いに反対方向に向かうように配置されることができる。
前記ライン光発信部の第1円錐形ミラーの頂点と前記反射光受信部の第2円錐形ミラーの頂点とが互いに同じ方向に向かうように配置されることができる。
前記ライン光発信部の第1円錐形ミラーの頂点と前記反射光受信部の第2円錐形ミラーの頂点とが互いに対向するように配置されることができる。
前記障害物感知装置には、発光部から照射される光の照射断面積よりも小さいホール(hole)が形成されており、前記発光部と前記第1円錐形ミラーとの間には、前記ホールが前記発光部の光照射経路に位置するように配置される構造物をさらに含むことができる。
前記ライン光発信部または前記発光部は、地面と垂直をなす垂直線から一定角度傾斜したものとすることができる。
前記撮像部に記録されたイメージを分析して、前記障害物との距離または前記障害物の形状を抽出する障害物感知制御部をさらに含むことができる。
前記ライン光発信部は、地面から互いに異なる高さに2個以上設けられ、前記障害物感知制御部は、前記撮像部に記録されたイメージを分析して障害物の高さを判断することができる。
前記反射光受信部のレンズは、広角レンズであってもよい。
障害物を感知する障害物感知装置、及び前記障害物感知装置の感知結果に基づいて駆動を制御する駆動制御部を含むロボット掃除機において、前記障害物感知装置は、発光部、前記発光部を駆動させるための発光駆動部、及び前記発光部の光照射方向に、その頂点が前記発光部に向かうように配置され、前記発光部から発生された光を全方向に照射されるライン光に変換する第1円錐形ミラーを有するライン光発信部と、前記第1円錐形ミラーから照射された後、障害物に反射されて戻ってくる反射光を集光する第2円錐形ミラー、前記第2円錐形ミラーの頂点から所定の距離だけ離間するように配置され、前記反射光を通過させるレンズ、及び前記レンズを通過した反射光を撮像する撮像部を含む反射光受信部と、前記撮像部に記録されたイメージを分析して、前記障害物との距離または障害物の形状を抽出する障害物感知制御部と、を含む。
前記ライン光発信部の第1円錐形ミラーの頂点と前記反射光受信部の第2円錐形ミラーの頂点とが互いに反対方向に向かうように配置されることができる。
前記ライン光発信部は、前記ロボット掃除機の前面部の下端に設置され、前記反射光受信部は、前記ロボット掃除機の前面部の上端に設置されることができる。
前記駆動制御部は、前記障害物感知装置から、障害物の形状または障害物までの距離の伝送を受け、これに基づいて走行経路を設定することができる。
前記ライン光発信部は、地面から互いに異なる高さに2個以上設けられ、前記障害物感知制御部は、前記撮像部に記録されたイメージを分析して障害物の高さを判断することができる。
前記障害物感知制御部は、前記ロボット掃除機が地面から持ち上げられた状態であると判断する場合、前記発光駆動部に制御信号を伝送して前記発光部をオフさせるようにすることができる。
前記障害物感知制御部は、前記ロボット掃除機のセンサ窓が離脱したと判断する場合、前記発光駆動部に制御信号を伝送して前記発光部をオフさせるようにすることができる。
前記センサ窓と隣接した位置に装着されるセンサ窓感知部をさらに含み、前記障害物感知制御部は、前記スイッチまたは前記フォトインタラプタから出力される信号を分析して、前記センサ窓が離脱したか否かを判断することができる。
前記発光駆動部は、前記ロボット掃除機が走行を始めると、前記発光部をオンさせ、前記ロボット掃除機が走行を完了すると、前記発光部をオフさせるようにすることができる。
本発明に係る障害物感知装置を用いると、均一なライン光を形成できるので、障害物感知の精度を向上させることができ、前記ライン光を用いて全方向に存在する障害物を感知できるので、複数のセンサを装着したり、別途のサーボメカニズムを装着したりする必要がないので、経済的、構造的効率も向上する。
また、前記障害物感知装置を備えたロボット掃除機は、全方位の障害物を正確に感知することによって効率的に走行できるようになる。
また、前記障害物感知装置を含むロボット掃除機は、ロボット掃除機の状態によって障害物感知装置を効率的に制御することができる。
本発明の一実施例に係る障害物感知装置の制御ブロック図である。 本発明の一実施例に係る障害物感知装置のライン光発信部及び反射光受信部の構成を概略的に示す側面図である。 本発明の一実施例において、レーザダイオードと第1円錐形ミラーとの間にスリットをさらに含む障害物感知装置の概略的な構成に関する側面図である。 本発明の一実施例において、レーザダイオードと第1円錐形ミラーとの間にスリットをさらに含む障害物感知装置の概略的な構成に関する側面図である。 本発明の一実施例において、レーザダイオードと第1円錐形ミラーとの間にスリットをさらに含む障害物感知装置の概略的な構成に関する側面図である。 本発明の一実施例において、レーザダイオードと第1円錐形ミラーとの間にスリットをさらに含む障害物感知装置の概略的な構成に関する側面図である。 光の広がり角を減少させることで、ライン光の厚さを調節できるスリット及び構造物に関する図である。 光の広がり角を減少させることで、ライン光の厚さを調節できるスリット及び構造物に関する図である。 第1円錐形ミラー111の頂角を89度とし、第2円錐形ミラー121の頂角を150度とした場合の障害物感知範囲を示す模式図である。 第2円錐形ミラー121の頂角及びレンズ122のFOVを異なるようにして、測定距離を示したグラフである。 第2円錐形ミラー121の頂角及びレンズ122のFOVを異なるようにして、分解能を示したグラフである。 第2円錐形ミラー121の頂角及びレンズ122のFOVを異なるようにして、測定距離を示したグラフである。 第2円錐形ミラー121の頂角及びレンズ122のFOVを異なるようにして、測定距離を示したグラフである。 第2円錐形ミラー121の頂角及びレンズ122のFOVを異なるようにして、測定距離を示したグラフである。 ライン光が照射される照射角を調節できるライン光発信部の構造を示す図である。 ライン光が照射される照射角を調節できるライン光発信部の構造を示す図である。 一つのライン光発信部から複数の照射角で照射されるライン光を生成するライン光発信部の構造を示す図である。 一つのライン光発信部から複数の照射角で照射されるライン光を生成するライン光発信部の構造を示す図である。 複数のライン光発信部を備えて、互いに異なる高さの障害物を感知できる障害物感知装置の構造を示す図である。 画像処理部から障害物感知制御部130へ伝送された映像情報の一実施例を示す図である。 距離の計算のために、障害物感知装置の各構成要素と障害物間の関係を簡略に図式化した図である。 本発明の一実施例に係る障害物感知装置の光学モジュール(ライン光発信部、反射光受信部)の外観を示す側面図である。 本発明の一実施例に係るロボット掃除機400を上から見た平面図である。 本発明の一実施例に係るロボット掃除機が走行する姿を示す図である。 ライン光発信部と反射光受信部が互いに異なる位置に装着されたロボット掃除機400を上から見た平面図である。 本発明の一実施例に係るロボット掃除機400の制御ブロック図である。 センサ窓を備えたロボット掃除機の側断面図である。 本発明の一実施例に係るロボット掃除機400の前部に装着された障害物感知装置の構成を概略的に示す側断面図である。 本発明の一実施例に係るロボット掃除機400に装着される障害物感知装置のセンサモジュールの構成図である。
以下、図面を参照して本発明の実施例を具体的に説明する。
図1には、本発明の一実施例に係る障害物感知装置の制御ブロック図が示されている。
図1を参照すると、本発明の一実施例に係る障害物感知装置は、発光部112、前記発光部112を駆動させるための発光駆動部113、及び前記発光部112の光照射方向に、その頂点が前記発光部112に向かうように配置され、前記発光部112から発生された光を全方向に照射されるライン光に変換する第1円錐形ミラー111を有するライン光発信部110と、前記第1円錐形ミラー111から照射された後、障害物に反射されて戻ってくる反射光を集光する第2円錐形ミラー121、前記第2円錐形ミラー121の頂点から所定の距離だけ離間するように配置され、前記反射光を通過させるレンズ122、前記レンズ122を通過した反射光を撮像する撮像部123、及び前記撮像部123で撮像した画像を画像処理する画像処理部124を含む反射光受信部120と、前記撮像部に記録されたイメージを分析して、前記障害物との距離または障害物の形状を抽出する障害物感知制御部130と、を含む。
発光部112は、光を発生させて照射する光源に該当するもので、レーザダイオード(LD)、LEDなどを使用することができる。発光部112の種類に制限はないが、以下に説明する実施例では、説明の便宜上、レーザダイオードを使用するものとする。レーザダイオード112で発生させるレーザの波長及び光量などは発光駆動部により制御され、レーザの波長は、人の目に見えない赤外線領域を使用してもよく、可視光線領域を使用することも可能である。使用される波長の領域に制限はない。
発光駆動部113は、障害物感知制御部130の制御信号によって発光部112を駆動し、フォト検出器などを用いて、照射された光の強度を障害物感知制御部130にフィードバックすることができる。
第1円錐形ミラー111は、発光部112から照射される光が第1円錐形ミラー111の表面に反射されるようにすることで、360度全方向へのライン光を生成する。
第2円錐形ミラー121は、第1円錐形ミラー111で反射された後に障害物に当たって戻ってくる光を、その表面で反射させてレンズ122に集光する役割をし、第2円錐形ミラー121の頂点の前面に配置されるレンズ122は、反射された光が生成する画像を撮像部123に結像させる。
撮像部123は、撮像対象から反射された光がレンズ122を通過して撮像部123に当たって結像された画像を、光の強弱を電気信号の強弱に変え、デジタル信号に変換して記録する装置であって、本発明では、電荷結合素子(CCD)イメージセンサ、相補型金属酸化物半導体(CMOS)イメージセンサなどを使用できるが、以下に説明する実施例では、CMOSイメージセンサを使用するものとする。
ライン光発信部110から照射された後、障害物に当たって戻ってくる光が、第2円錐形ミラー121及びレンズ122を経てCMOSイメージセンサ123に結像され、CMOSイメージセンサ123により変換されたデジタル信号は、画像処理部124により画像処理された後、障害物感知制御部130に伝送される。
上述したライン光発信部110及び反射光受信部120は、障害物感知装置100の光学モジュールを構成する。
障害物感知制御部130は、画像処理されたイメージを分析して、障害物感知装置と障害物との間の距離、障害物の形状または障害物の位置を抽出する。
また、障害物感知制御部130は、フィードバックされたレーザの強度に基づいて周波数、デューティ比及び強度をモジュレーションし、発光駆動部に制御信号を伝送することによって、使用者が望む強度を有するレーザを照射できるようにする。
障害物感知制御部130は、ライン光発信部110及び反射光受信部120と物理的に結合された一つのモジュールでなければならないわけではなく、障害物感知装置100が装着される他の装置、例えば、移動ロボットやロボット掃除機などに備えられた中央処理装置(CPU)やマイクロコントローラ(MCU)などの制御部も障害物感知制御部130になることができる。障害物感知制御部130は、ライン光発信部110を制御し、反射光受信部120から取得した情報を分析できるものであればその構成に制限がない。
図2には、本発明の一実施例に係る障害物感知装置のライン光発信部及び反射光受信部の構成を概略的に示す側面図が示されている。
以下、図2を参照して、本発明の一実施例に係る障害物感知装置の動作について詳細に説明する。
図2に示されたように、当該実施例に係る障害物感知装置は、第1円錐形ミラー111の頂点と第2円錐形ミラー121の頂点とが互いに反対方向に向かう形態で構成される。ライン光発信部110及び反射光受信部120の位置は、切り替わる(反対にする)ことができる。
まず、ライン光発信部110の構成及び動作を説明すると、レーザダイオード112のレーザ照射方向に第1円錐形ミラー111が配置される。第1円錐形ミラー111の頂点がレーザダイオード112に向かうようにすれば、レーザダイオード112から照射されたレーザが第1円錐形ミラー111の表面に当たって反射されながら、360度全方向へ照射されるライン光が生成される。
このとき、レーザダイオード112と第1円錐形ミラー111との間にコリメータレンズ(図示せず)を配置して、レーザダイオード112から照射されるレーザを点光源(point light)に変換することができる。レーザダイオード112自体にコリメータレンズが備えられたものを使用してもよく、コリメータレンズを使用せずに、レーザが円錐形ミラーの表面に直接反射されるようにしてもよい。
次に、反射光受信部120の構成を説明すると、第2円錐形ミラー121は、その頂点が下方に向かうように配置され、レンズ122は、第2円錐形ミラー121の頂点の下部に位置し、CMOSイメージセンサ123は、レンズ122の下部に位置する。
ライン光発信部110から照射されて障害物に当たって戻ってくるレーザは、第2円錐形ミラー121の表面に当たってレンズ122に集められ、レンズ122を通過したレーザがCMOSイメージセンサ123に画像を結像すると、CMOSイメージセンサ123は、これをデジタル信号に変換して記録する。このとき、レンズ122の表面や第2円錐形ミラー121の表面に、照射されたレーザの波長のみを通過させるバンドパスフィルターを設置して、他の信号は除去されるようにすることができる。
画像が正確にCMOSイメージセンサ123に結像されるようにするためには、第2円錐形ミラー121の頂点にレンズ122が位置することが好ましいが、このような配置が物理的に困難な場合には、第2円錐形ミラー121の頂点からレンズ122の焦点距離だけ離れた位置にレンズ122が位置するようにする。
ここでレンズ122は光学レンズを意味し、その種類に制限はないが、一般のレンズよりも焦点距離が短い広角レンズを使用すると、第2円錐形ミラー121とレンズ122との間の距離が短縮されるので、障害物感知装置を小型化させることができる。
図3Aには、本発明の一実施例において、レーザダイオードと第1円錐形ミラーとの間にスリットをさらに含む障害物感知装置の概略的な構成に関する側面図が示されている。
図3Aを参照すると、本発明の一実施例に係る障害物感知装置100は、ライン光発信部110のレーザダイオード112と第1円錐形ミラー111との間に、一定形状の溝を有するスリット114をさらに含むことができる。レーザダイオード112と第1円錐形ミラー111との間に位置するスリット114は、レーザダイオード112から照射されるレーザビームを、溝の形状によって多様な形態に変形して第1円錐形ミラー111に入射させることができる。
図3Bに示されたように、スリット114にリング又はドーナツ形状の溝が形成されている場合、スリット114は、レーザダイオード112から照射されるレーザビームをドーナツ又はリング(ring)形状に変形させ、ドーナツ又はリング形状に変形したレーザビームは、第1円錐形ミラー111の表面に入射されて均一なライン光を生成する。レーザビームをドーナツ又はリング形状に変形させるために、当該実施例ではスリットを使用したが、スリットの代りにアキシコンレンズ(axicon lens)を使用してもよい。
一方、スリット114に互いに異なる大きさのリング形状を有する複数の溝を形成すれば、互いに異なる複数の高さにライン光を照射することができる。
図3Cに示されたように、スリット114に十字(+)形状の溝が形成されている場合、スリット114は、レーザダイオード112から照射されるレーザビームを十字(+)形状に変形させる。十字(+)形状に変形したレーザビームは、第1円錐形ミラー111に入射されて全方向へのライン光を生成し、特定方向に向かう光の強度が他の方向に比べて強くなる。具体的に、十字(+)形状のレーザビームが第1円錐形ミラー111の表面に反射されると、a、b、c、d方向に向かう光の強度が他の方向に向かう光の強度よりも相対的に強くなる。ここで、a、b、c、d方向は互いに直角をなす任意の方向である。
障害物を感知することにおいて、均一なライン光を生成することが有利な場合もあるが、方向によって光の強度を異なるようにすることが必要な場合もある。このような場合には、図3Cに示されたように、十字(+)形状の溝が形成されたスリット114を用いることができ、画数を必要によって調節して使用してもよい。
図3Dに示されたように、十字(+)形状から一つの画を除去して、一字(−)形状の溝が形成されたスリット114を用いる場合には、全方向へのライン光が生成され、d、b方向に向かう光の強度が他の方向に向かう光の強度よりも相対的に強くなる。
前記図3B乃至図3Dに示されたレーザビームの形態は例示に過ぎず、その他にもスリット114に形成される溝の形状を変更して、必要によって多様な形態のレーザビームを第1円錐形ミラー111に入射させることによって、均一なライン光を生成したり、または特定方向に強度が集中したライン光を生成したりすることができる。
一般的に、発光部112から照射された光が第1円錐形ミラー111に直接入射される場合には、生成されるライン光が一定の厚さを有することになる。障害物感知装置100の用途によっては、シャープ(sharp)なライン光又は薄いライン光が生成されなければならない場合があるので、このような場合には、下記の図4A及び図4Bの実施例を適用できる。
図4A及び図4Bには、光の広がり角を減少させてライン光の厚さを調節できるスリット及び構造物が示されている。
図4Aを参照すると、発光部112と第1円錐形ミラー111との間に、小さなホール(hole)が形成されているスリット114を位置させると、発光部112から照射された光が、スリット114を通過しながらその広がり角が減少し、広がり角が減少された光は、第1円錐形ミラー111に入射されて薄い厚さのライン光を生成する。
図4Bを参照すると、天井に小さなホール(hole)が形成されているキャップ(cap)形状の構造物115を発光部112にかぶせると、前記図4Aでのように、発光部112から照射された光が、構造物115に形成されたホールを通過しながらその広がり角が減少し、広がり角が減少された光は、第1円錐形ミラー111に入射されて薄い厚さのライン光を生成する。
図4A及び図4Bで言及した小さなホールの基準は、発光部112から放射される光の放射面積であり、光の広がり角を減少させるためには、放射された光が放射面積よりも小さいホールを通過しなければならない。スリット114及び構造物115に形成されたホールの大きさを調節することによって広がり角を調節でき、所望の厚さのライン光を生成することができる。
本発明に係る障害物感知装置は、第1円錐形ミラー111及び第2円錐形ミラー121の垂直断面において2辺がなす角度(以下、頂角という)によって障害物の感知範囲が決定される。
図5には、第1円錐形ミラー111の頂角を89度とし、第2円錐形ミラー121の頂角を150度とした場合の障害物感知範囲を示す模式図が示されている。
第1円錐形ミラー111の頂角によってライン光の高度角が決定され、上下方向の障害物感知範囲を知ることができる。第1円錐形ミラー111の頂角を90度とすると、ライン光が障害物感知装置から地面と略平行に照射され、第1円錐形ミラー111と同じ高さにある障害物を感知することができる。
ただし、障害物感知装置をロボット掃除機に装着する場合のように、ライン光が上方へ照射されると、使用者の目に直接当たる場合がある。このときには、図4に示されたように、第1円錐形ミラー111の頂角を90度より少し小さい87度〜89度程度とすることで、レーザビームが使用者の目に直接当たることを防止できる。
第2円錐形ミラー121の頂角は、障害物感知装置が感知できる最も近い障害物の位置、すなわち、感知できる障害物までの最小距離(以下、‘最小感知距離’という)を決定する。第2円錐形ミラー121の頂角が大きくなるほど最小感知距離が減少し、頂角が小さくなるほど最小感知距離が増加する。
本発明の一実施例に係る障害物感知装置が、図4に示されたような配置を有する場合、最小感知角度(θ_lower)は、下記の数学式1により得られる。
α=180−θ_lower
第2円錐形ミラー121の頂角(α)を150度とし、光源と第2円錐形ミラー121との間の距離(b)を50mmとする場合、数学式1に変数の値を代入して計算すると、図5の実施例において最小感知角度は30度である。そして、最小感知角度に基づいて下記の数学式2を用いると、最小感知距離を求めることができる。
tanθ_lower=d_min/b
θ_lowerは30度で、bは50mmであるので、d_minは、約30mmとなる。すなわち、図5による障害物感知装置が感知できる最も近い距離にある障害物の位置は、障害物感知装置から約30mm離れた地点である。
障害物感知装置が感知できる最も遠くにある障害物の位置、すなわち、感知できる障害物までの最大距離(以下、‘最大感知距離’という)は、光学レンズ122及びイメージセンサ123からなるカメラモジュールのFOV(Field of View)により決定される。図5の実施例で100度のFOVを有するカメラモジュールを使用する場合、θ_upperは、80度となり、最大感知距離(d_max)は270mmとなる。
本発明に係る障害物感知装置は、イメージセンサ123に記録された映像を用いて障害物までの距離を測定し、測定距離によって分解能が変わる。また、前述したように、カメラモジュールのFOVによって最大感知距離が変わり、第2円錐形ミラー121の頂角によって最小感知距離が変わる。図6A〜図6Eに、第2円錐形ミラー121の頂角及びレンズ122のFOVを異なるようにして、測定距離及び分解能を示したグラフが示されている。
図6Aは、第2円錐形ミラー121の頂角を135度とし、光学レンズ122の焦点距離は2.8mm、カメラモジュールのFOVは50度である障害物感知装置を使用する場合の障害物感知可能距離を示したグラフであり、図6Bは、同じケースにおいて分解能を測定した結果を示したグラフである。
図6Cは、第2円錐形ミラー121の頂角を150度とし、光学レンズ122の焦点距離は2.8mm、カメラモジュールのFOVは50度である障害物感知装置を使用する場合の障害物感知可能距離を示したグラフで、図6Dは、第2円錐形ミラー121の頂角を135度とし、光学レンズ122の焦点距離は2.8mm、カメラモジュールのFOVは100度である障害物感知装置を使用する場合の障害物感知可能距離を示したグラフで、図6Eは、同じケースにおいて分解能を示したグラフである。
図6D及び図6Eから見ると、第2円錐形ミラー121の頂角を135度とし、光学レンズ122の焦点距離は2.8mm、カメラモジュールのFOVは100度である障害物感知装置を使用する場合、3cm〜30cmの距離に平均4mm/pixel程度の分解能で障害物までの距離を測定できるということが分かり、図6A及び図6Cから見ると、同じ条件下で、第2円錐形ミラー121の頂角のみを大きくした場合、最小感知距離が減少することが分かる。
上述したように、障害物の感知範囲が、第1,第2円錐形ミラーの頂角及びカメラモジュールのFOVにより決定されるので、これらの値を適切に調節して、本発明の一実施例に係る障害物感知装置を用途に合わせて使用することができる。
前述したように、第1円錐形ミラー111の頂角によってライン光の高度角または照射角が変わるが、第1円錐形ミラー111の頂角は、第1円錐形ミラーの製造時に決定されるため、第1円錐形ミラー111の頂角を用いて高度角を調節することには、時間及びコスト面において限界が生じ得る。以下、図7A及び図7Bを参照して、第1円錐形ミラー111の頂角を変更しなくとも、ライン光が照射される高度角を異なるようにすることができる実施例を説明する。
図7A及び図7Bには、ライン光が照射される高度角を調節できるライン光発信部の構造が示されている。
図7Aの左側に示されたライン光発信部110を用いると、地面と平行なライン光が生成され、前記ライン光が、地面からh1だけ離れた高さに生成されると仮定する。図7Aの右側に示されたように、ライン光発信部110全体を、地面と平行な水平線から一定角度に傾けると、前記角度だけ傾斜したライン光が生成される。したがって、ライン光発信部110が傾斜した方向ではh1よりも低い障害物を感知でき、その反対方向ではh1よりも高い障害物を感知することができる。
または、図7Bの右側に示されたように、発光部112を、地面と平行な水平線から一定角度傾斜させると、該角度だけ傾斜したライン光が生成され、発光部112が傾斜した方向ではh1よりも高い障害物を感知でき、その反対方向ではh1よりも低い障害物を感知することができる。
ライン光発信部110又は発光部112が傾斜する角度を調節して、所望の高さの障害物を感知するようにすることができる。
図8A及び図8Bには、一つのライン光発信部から複数の照射角で照射されるライン光を生成するライン光発信部の構造が示されている。
図8Aを参照すると、第1円錐形ミラー111が、少なくても二つの互いに異なる直径を有する円錐形ミラーの断片を含む。具体的に、図8Aの実施例では、直径D1を有する円錐形ミラーを垂直方向に二等分した断片111a、及び直径D2を有する円錐形ミラーを垂直方向に二等分した断片111bの断面が互いに対向するようにして第1円錐形ミラー111を構成する。前記第1円錐形ミラー111を上から見た形状は、図8Aの右側に示した通りである。
図8Aに示された第1円錐形ミラー111は、それ自体のみでライン光発信部110に適用されることができ、図8Bに示されたように、第1円錐形ミラー111に回転装置を連結して前記第1円錐形ミラー111を回転させることも可能である。
回転装置は、障害物感知制御部130により制御され、障害物感知制御部130から回転装置へ送る制御信号は、反射光受信部120と同期化されるようにすることができる。
図9には、複数のライン光発信部を備えて、互いに異なる高さの障害物を感知できる障害物感知装置の構造が示されている。
図9を参照すると、本発明の一実施例に係る障害物感知装置100は、互いに異なる高さに光を照射する複数のライン光発信部を含むことができる。当該実施例では、3個のライン光発信部110a乃至110cを含むものとする。
図9に示されたように、ライン光発信部1乃至3(110a乃至110c)を互いに異なる高さに位置させると、ライン光発信部2(110b)を基準として、ライン光発信部1(110a)は、障害物の上部を感知し、ライン光発信部3(110c)は、障害物の下部を感知するようになる。
図9には、障害物がライン光発信部1(110a)よりも高い場合が示されているが、障害物がライン光発信部1(110a)よりも低く、ライン光発信部2(110b)よりも高い場合には、ライン光発信部2(110b)及び3(110c)から発信された光が反射光受信部120で受信され、障害物がライン光発信部2(110b)よりも低く、ライン光発信部3(110c)よりも高い場合には、ライン光発信部3(110c)から発信された光のみが反射光受信部120で受信される。
反射光受信部120によって受信される光が、どのライン光発信部から発信されたのかを判断するために、各ライン光発信部の光照射の時点を異なるようにすることができ、同時に光を照射する場合には、各ライン光発信部から照射される光の色を異なるようにすることができる。
図9の実施例では、ライン光発信部が垂直線上に一列に整列された場合が示されているが、ライン光発信部は、互いに独立的に分離されてもよい。したがって、ライン光発信部1乃至3が互いに異なる水平的位置に設置されることができ、この場合には、光学モジュールの高さを減少できるようになる。
また、図9の実施例では、ライン光発信部から発信される全ての光が地面と平行に照射されるものとしたが、一部のライン光発信部の第1円錐形ミラーの頂角を90度よりも大きくしたり小さくしたりして、水平線から一定角度傾いた方向に光が照射されるものとしてもよい。
または、上記図7A及び7Bで説明したように、ライン光発信部自体を傾けたり、発光部を傾けたりして水平線から一定角度傾いた方向に光を照射してもよい。
したがって、複数のライン光発信部が互いに異なる垂直的位置を有さなくても、すなわち、互いに異なる高さに装着しなくても、第1円錐形ミラーの頂角を調節したり、ライン光発信部または発光部を傾けたりすることによって、多様な高さに存在する障害物を感知するようにすることができる。
図10には、画像処理部から障害物感知制御部130へ伝送された映像情報の一実施例が示されている。
映像情報は、2次元の映像平面で示すことができ、図10を参照すると、映像平面での任意の点をp(u、v)とし、水平軸をU軸、垂直軸をV軸とすると、映像平面でのp点とU軸との角度xは、実際の3次元空間上において障害物感知装置とp点に該当する特定位置との間の方位角となり、映像平面において原点とp点との間の距離yは、実際の3次元空間上において障害物感知装置と特定位置との間の距離となる。
仮に、障害物感知装置が感知できる範囲内に障害物がない場合、ライン光発信部から照射されたライン光は、無限に進行し、障害物に反射されて戻ってくるライン光がないため、映像平面上に、受信されたライン光のラインは示されない。しかし、障害物感知装置の全方位角に対して同じ距離上に障害物が存在すれば、その距離に相当する半径を有する円形のイメージzが形成される。角度を変化させながら、その角度に該当する照射されたライン光の反射地点までの距離を計算し、これに対応する値を計算すれば、方位角全体に対する距離情報を得ることができる。
実際の障害物感知装置と障害物との間の距離の計算は、図11及び数学式3、数学式4を用いて説明する。
図11には、距離の計算のために、障害物感知装置の各構成要素と障害物との間の関係を簡略に図式化した図が示されている。
まず、第1円錐形ミラー111に反射されたレーザが障害物に当たって戻ってくる時、入射光と反射光とがなす角度θiを、下記の数学式3を用いて整理すると、次の通りである。
そして、θi及び下記の数学式4を用いて、障害物感知装置と障害物との間の距離diを求めることができる。
図12には、本発明の一実施例に係る障害物感知装置の光学モジュール(ライン光発信部、反射光受信部)の外観を側面から示した側面図が示されている。
本発明の実施例に係る障害物感知装置は、障害物の感知及び障害物との距離の測定を必要とする多様な装置に備えられることができ、特に、自律歩行又は走行が可能な移動ロボットに装着できる。このとき、障害物感知装置の光学モジュールを、図12に示された外観の形態とし、それをロボットに装着することができ、ロボットの大きさ及び用途に応じて光学モジュールの大きさを小型化させることができ、ライン光発信部110と反射光受信部120との位置が切り替わって(反対となって)もよく、図12とは異なり、第2円錐形ミラー121の頂点と第1円錐形ミラー111の頂点とが対向するようにしたり、これらが同じ方向に向かうようにしたりすることも可能である。
本発明の一実施例に係る障害物感知装置は、光学モジュールの小型化又は障害物感知の効率のために、ライン光発信部及び反射光受信部が、前述したように垂直線上に一列に配置されるのではなく、互いに独立的に異なる位置に配置されることも可能である。これに関する説明は後述する。
また、本発明の実施例に係る障害物感知装置は、自律走行をしながら掃除動作を行うロボット掃除機に装着され、ロボット掃除機が障害物と衝突せずに走行できるようにするのに利用可能である。
以下、本発明の一側面に係る障害物感知装置を備えるロボット掃除機の実施例を、図面を参照して説明する。
図13Aには、本発明の一実施例に係るロボット掃除機400を上から見た平面図が示されており、図13Bには、本発明の一実施例に係るロボット掃除機が走行する姿が示されている。
図13Aの左側に示されたように、従来ではロボット掃除機の周囲の様々な方向に位置する障害物を感知するために、ロボット掃除機の前面に多数のセンサを装着しなければならなかった。しかし、図13Aの右側に示されたように、本発明の一実施例に係るロボット掃除機400は、前面に障害物感知装置100を装着して全方向にライン光を照射することによって、多数のセンサまたは別途のサーボモータがなくても、全方向に存在する障害物を感知できる。
図13Bを参照すると、本発明の一実施例に係るロボット掃除機400は、部屋の中を走行しながらライン光を照射し、そのライン光が照射される位置に存在する障害物が感知される。このとき、ライン光が照射される位置よりも低い所に又はさらに高い所に位置する障害物は感知できない。具体的に、ライン光の高度角によって感知できない区間が存在するため、低い障害物を感知できなかったり、上部が挟まる現象が生じたりするという問題がある。このような問題は、前述したように、レーザダイオード112と第1円錐形ミラー111との間に互いに異なる大きさのリング状の複数の溝を有するスリットを配置して解決できる。
図14には、ライン光発信部及び反射光受信部が互いに異なる位置に装着されたロボット掃除機400を上から見た平面図が示されている。
上記の図12で言及したように、ライン光発信部110と反射光受信部120とが互いに独立的に異なる位置に配置されることも可能である。図14を参照すると、ライン光発信部110及び反射光受信部120をロボット掃除機内の互いに異なる位置に配置でき、複数のライン光発信部110a及び110bを含むことができる。このとき、各ライン光発信部110a及び110bの高さを異なるようにして配置したり、ライン光発信部110自体を傾けたり、発光部を傾けたり、第1円錐形ミラーの頂角を調節したりすることによって、多様な高さの障害物を感知するようにすることができる。
前記図14に示されたように、ライン光発信部110及び反射光受信部120を同じ垂直線上に一列に配置せずに、互いに異なる位置に配置すれば、光学モジュールの高さを高くすることなく、多様な高さの障害物を感知できるようになる。
図15には、本発明の一実施例に係るロボット掃除機400の制御ブロック図が示されている。
図15を参照すると、障害物感知制御部130は、障害物の位置、障害物までの距離を計算して駆動制御部200へ伝送し、駆動制御部200は、障害物の位置及び距離に基づいてロボット掃除機400を、旋回するか、どの方向に旋回するか、走行を停止するかを決定し、これに関する駆動信号を駆動部300へ伝送する。そして、駆動部300は、駆動信号によってロボット掃除機400を駆動する。
また、レーザダイオード112と第1円錐形ミラー111との間に配置されるスリットが多数のリング形状の溝を備えるようにしたり、図13に示されたように複数のライン光発信部110を備えるようにしたりすることによって、ロボット掃除機から障害物までの距離だけでなく、障害物の高さ及び障害物のおおよその形状も抽出できる。
そして、駆動制御部200は、障害物感知制御部130から伝送された障害物までの距離及び障害物の形状など、ロボット掃除機400の周辺環境に関する情報に基づいて走行経路を設定し、設定された走行経路によってロボット掃除機400の走行または掃除動作を制御するようにすることができる。
また、障害物感知制御部130は、反射光受信部120から取得した情報に基づいてロボット掃除機の状態を判断し、ロボット掃除機の状態によって障害物感知装置をオン/オフ(on/off)することができる。
具体的に、障害物感知制御部130は、反射光受信部120から取得した情報、すなわち、ロボット掃除機の周辺に関する映像情報を分析して、ロボット掃除機のセンサ窓が離脱したか否かを判断できる。ロボット掃除機には、発光部から生成される光が外部へ直接放出されないようにするセンサ窓が備えられており、ライン光発信部110から発信される光は、センサ窓を通じて外部へ放出される。
図16には、センサ窓を備えたロボット掃除機の側断面図が示されている。
図16を参照すると、ライン光発信部110から発信される光の一部は、センサ窓410に反射されて反射光受信部120へ入る。障害物感知制御部130は、反射光受信部120から伝送された映像情報を分析して、センサ窓410の存在を認識できる。映像情報の分析結果、センサ窓410が離脱したと判断されると、障害物感知制御部130は、発光駆動部113に制御信号を送信し、発光部112の動作をオフさせることができる。
センサ窓410が離脱したか否かを確認する他の実施例として、センサ窓410がロボット掃除機に装着されるとき、センサ窓410と接触したり、隣接する部分にスイッチまたはフォトインタラプタなどのセンサ窓感知部を設置したりし、障害物感知制御部130でセンサ窓感知部から出力される信号を分析して、センサ窓が離脱したか否かを確認することができる。
再び図15を参照すると、障害物感知制御部130は、ロボット掃除機400が地面から持ち上げられた状態を認識し、発光部の動作をオフさせることも可能である。ロボット掃除機400には、加速度センサ、ジャイロセンサ、ビジョンセンサ(またはカメラ)などのロボット掃除機400の状態を感知する各種装置が装着される。障害物感知制御部130は、これらの装置から出力される信号を分析して、現在、ロボット掃除機が地面から持ち上げられたか否かを判断できる。
例えば、ビジョンセンサからロボット掃除機の上部の映像情報を取得し、取得した映像情報を分析して、ロボット掃除機が地面から持ち上げられたか否かを判断できる。具体的に、ロボット掃除機が床に置かれている時の天井との距離を基準値に設定し、ビジョンセンサから取得された映像情報を分析して、算出された天井との距離が基準値未満である場合、ロボット掃除機が地面から持ち上げられたと判断できる。
または、ロボット掃除機の上部に、天井に向かう方向の物体を感知する超音波センサなどを装着して、天井との距離の変化を感知したり、縦加速度センサを装着して縦方向の加速度を感知したりすることによって、ロボット掃除機が地面から持ち上げられる状態を判断できる。
または、反射光受信部120から取得した映像情報を分析して、ロボット掃除機が地面から持ち上げられる状態を判断することも可能である。
また、障害物感知制御部130は、ロボット掃除機の走行が始まった後に、発光駆動部113に制御信号を伝送して発光部112をオンさせ、ロボット掃除機の走行が完了した後には、発光部112をオフさせることによって電力消耗を低減し、光が不要に放出されることを防止できる。
図17には、本発明の一実施例に係るロボット掃除機400の前部に装着された障害物感知装置の構成を概略的に示した側断面図が示されている。
図17を参照すると、障害物感知装置100は、ロボット掃除機400の走行方向、すなわち、前面に装着される。ライン光発信部110及び反射光受信部120の位置は、上、下が切り替わっても(反対となっても)よいが、当該実施例でのように、ライン光発信部110をロボット掃除機400の下端に配置すると、ロボット掃除機400の走行に邪魔になる障害物を容易に感知できる。
また、第1円錐形ミラー111を底面から一定距離以上離間するように配置することによって、ロボット掃除機400が走行中に越えられる高さの障害物は認識しないようにすることができる。一実施例として、第1円錐形ミラー111に反射されるレーザが、底面から20mmの高さ上で照射されるように第1円錐形ミラー111の位置を調節すれば、ロボット掃除機400は、高さが20mmにならない障害物は感知せずに越えることができる。
しかし、図17は、障害物感知装置100がロボット掃除機に装着される構造の一実施例に過ぎず、必要によっては、障害物感知装置を90度傾けて、地面と垂直方向に光を照射するようにする実施例も可能である。
図18には、本発明の一実施例に係るロボット掃除機400に装着される障害物感知装置の光学モジュールの構成図が示されている。
前述したように、ライン光発信部110及び反射光受信部120の位置には制限がない。図18に示されたように、ライン光発信部110の第1円錐形ミラー111の頂点は下方に向かうように、反射光受信部120の第2円錐形ミラー121の頂点は上方に向かうように配置することも可能である。図18に示されたようにライン光発信部110及び反射光受信部を配置する場合、イメージセンサ123が上から下を見下ろす形態で配置され、イメージセンサ123に対する外部光の直接照射を防止することができる。
障害物感知装置がロボット掃除機400に装着されるときには、その大きさを極力小さくすることが重要である。従って、本発明の他の実施例では、図18の右側に示されたように、ライン光発信部110及び反射光受信部を上下方向に整列して配置するのではなく、これらを別々に分離してライン光発信部110を前方に配置させることによって、障害物感知装置の高さを低くすることができる。
また、上記図14に示されたように、ライン光発信部110及び反射光受信部を互いに独立的な位置に配置することによって、障害物感知装置の大きさを小型化させることも可能である。
上述したように、本発明の一側面に係る障害物感知装置によれば、ライン光を均一に照射させることによって全方向にある障害物を感知することができ、高度角による障害物を感知できない区間を減らし、障害物の形状を抽出することも可能である。
また、前記障害物感知装置を備えた本発明のロボット掃除機400は、全方向の障害物を感知し、それを駆動制御に用いることによって、効率的な掃除及び走行が可能になる。
以上、本発明を具体的な実施形態を参照して図示及び説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、添付の特許請求の範囲とそれと均等なものにより規定されるような本発明の精神及び範囲を逸脱しない範囲内で、多様に修正及び変更可能であることを理解できるだろう。
100 障害物感知装置
110 ライン光発信部
111 第1円錐形ミラー
112 発光部
113 発光駆動部
120 反射光受信部
121 第2円錐形ミラー
122 レンズ
123 撮像部
130 障害物感知制御部

Claims (15)

  1. 発光部、及び前記発光部の光照射方向に、その頂点が前記発光部に向かうように配置され、前記発光部から発生された光を全方向に照射されるライン光に変換する第1円錐形ミラーを有するライン光発信部と、
    前記第1円錐形ミラーから照射された後、障害物に反射されて戻ってくる反射光を集光する第2円錐形ミラー、前記第2円錐形ミラーの頂点から所定の距離だけ離間するように配置され、前記反射光を通過させるレンズ、及び前記レンズを通過した反射光を撮像する撮像部を含む反射光受信部と、を含む、障害物感知装置。
  2. 前記ライン光発信部は、
    前記発光部と前記第1円錐形ミラーとの間に配置され、前記発光部から照射される光をリング形状にするためのスリット又はアキシコンレンズをさらに含む、請求項1に記載の障害物感知装置。
  3. 前記ライン光発信部は、
    前記発光部と前記第1円錐形ミラーとの間に配置され、少なくとも一つの溝が形成されたスリットをさらに含む、請求項1に記載の障害物感知装置。
  4. 前記スリットには、
    リング形状、十字(+)形状、円形状、または一字(−)形状の溝が形成されている、請求項3に記載の障害物感知装置。
  5. 前記第1円錐形ミラーは、
    底面の直径が互いに異なる2個以上の円錐片が結合されてなる、請求項1に記載の障害物感知装置。
  6. 前記第1円錐形ミラーを回転させる回転装置をさらに含む、請求項5に記載の障害物感知装置。
  7. 前記第1円錐形ミラーの垂直断面上の頂点でなされる二辺の角度は、88度ないし90度であるものとする、請求項1に記載の障害物感知装置。
  8. 前記反射光受信部のレンズは、前記第2円錐形ミラーの頂点から前記レンズの焦点距離だけ離間するように配置される、請求項1に記載の障害物感知装置。
  9. 前記反射光受信部のレンズまたは前記第2円錐形ミラーの表面には、前記反射光の波長のみを通過させるバンドパスフィルターが設置される、請求項1に記載の障害物感知装置。
  10. 前記ライン光発信部の第1円錐形ミラーの頂点と前記反射光受信部の第2円錐形ミラーの頂点とが互いに反対方向に向かうように配置される、請求項1に記載の障害物感知装置。
  11. 前記ライン光発信部の第1円錐形ミラーの頂点と前記反射光受信部の第2円錐形ミラーの頂点とが互いに同じ方向に向かうように配置される、請求項1に記載の障害物感知装置。
  12. 前記ライン光発信部の第1円錐形ミラーの頂点と前記反射光受信部の第2円錐形ミラーの頂点とが互いに対向するように配置される、請求項10に記載の障害物感知装置。
  13. 前記反射光受信部のレンズは、広角レンズであるものとする、請求項1に記載の障害物感知装置。
  14. 前記発光部から照射される光の照射断面積よりも小さいホールが形成されており、前記発光部と前記第1円錐形ミラーとの間には、前記ホールが前記発光部の光照射経路に位置するように配置される構造物をさらに含む、請求項1に記載の障害物感知装置。
  15. 前記ライン光発信部または前記発光部は、
    地面と垂直をなす垂直線から一定角度傾斜したものとする、請求項1に記載の障害物感知装置。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017096792A (ja) * 2015-11-25 2017-06-01 株式会社デンソーウェーブ 交通量計測装置
KR20180014974A (ko) * 2016-08-02 2018-02-12 연용현 라이다 장치
WO2018193609A1 (ja) * 2017-04-21 2018-10-25 パナソニックIpマネジメント株式会社 距離計測装置及び移動体
JP2021517237A (ja) * 2018-03-22 2021-07-15 ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション 可動部分を用いずに、動眼視野の周りに光学ビームを走査すること
JP2021120674A (ja) * 2020-01-30 2021-08-19 ジック アーゲー 光電センサ及び物体検出方法
CN113740863A (zh) * 2021-09-26 2021-12-03 海南师范大学 一种高亮度单管实现多线光发射/接收的激光雷达系统
JP2022511832A (ja) * 2018-12-03 2022-02-01 シャークニンジャ オペレーティング エルエルシー 情報を自律型装置へ伝達するための光学標示
JP2022534024A (ja) * 2019-05-21 2022-07-27 ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション 360°の視野を有する周波数変調スキャンlidar
JP2022534218A (ja) * 2019-05-21 2022-07-28 ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション 可動部品のない360°の視野スキャンlidar
JP2022534217A (ja) * 2019-05-21 2022-07-28 ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション 可動部品のない広角視野のスキャンlidarのための方法
JP2023052460A (ja) * 2016-09-30 2023-04-11 パイオニア株式会社 検出装置、制御方法及びプログラム

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102020210B1 (ko) 2013-04-11 2019-11-05 삼성전자주식회사 센서 모듈 및 이를 구비하는 로봇 청소기
KR101578861B1 (ko) * 2014-04-25 2015-12-21 에브리봇 주식회사 거리 센서, 로봇 청소기 및 이의 제어 방법
KR102326479B1 (ko) * 2015-04-16 2021-11-16 삼성전자주식회사 청소 로봇 및 그 제어 방법
US11076751B2 (en) 2015-06-19 2021-08-03 Koninklijke Philips N.V. Imaging system, optical element, and a catheter or endoscope using the same
WO2017025390A1 (en) * 2015-08-13 2017-02-16 Koninklijke Philips N.V. Catheter with optical sensing
WO2017126848A1 (ko) * 2016-01-19 2017-07-27 (주)유진로봇 전방향 장애물 감지 장치, 이를 이용한 자율 이동 로봇 및 자율 이동 로봇의 장애물 감지 방법
KR101878827B1 (ko) 2016-11-30 2018-07-17 주식회사 유진로봇 다채널 라이더 기반 이동로봇의 장애물 검출 장치 및 방법, 및 이를 구비한 이동로봇
US10962647B2 (en) 2016-11-30 2021-03-30 Yujin Robot Co., Ltd. Lidar apparatus based on time of flight and moving object
US11579298B2 (en) 2017-09-20 2023-02-14 Yujin Robot Co., Ltd. Hybrid sensor and compact Lidar sensor
US11874399B2 (en) 2018-05-16 2024-01-16 Yujin Robot Co., Ltd. 3D scanning LIDAR sensor
WO2019225965A1 (en) * 2018-05-24 2019-11-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Lidar device
KR102515485B1 (ko) 2018-06-14 2023-03-29 삼성전자주식회사 로봇청소기의 충전 스테이션
KR102288635B1 (ko) 2019-11-11 2021-08-12 (주)미래컴퍼니 자율 이동 로봇의 장애물 감지 장치
KR102320678B1 (ko) 2020-02-28 2021-11-02 엘지전자 주식회사 이동 로봇 및 그 제어방법
KR102368693B1 (ko) * 2020-07-29 2022-02-28 모터싱스 주식회사 스마트 이동장치 및 이를 포함하는 이동시스템

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3780295A (en) * 1972-03-30 1973-12-18 Corning Glass Works Light source coupler for optical waveguide
JP3607956B2 (ja) * 1994-09-07 2005-01-05 株式会社ニコン 自動露出カメラ
US20040244138A1 (en) * 2003-03-14 2004-12-09 Taylor Charles E. Robot vacuum
US7345825B2 (en) * 2005-06-30 2008-03-18 Kla-Tencor Technologies Corporation Beam delivery system for laser dark-field illumination in a catadioptric optical system
AU2006284577B2 (en) * 2005-09-02 2012-09-13 Neato Robotics, Inc. Multi-function robotic device
KR101543490B1 (ko) * 2008-04-24 2015-08-10 아이로보트 코퍼레이션 로봇 가능화 모바일 제품을 위한 위치 측정 시스템, 위치 결정 시스템 및 운전 시스템의 적용

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017096792A (ja) * 2015-11-25 2017-06-01 株式会社デンソーウェーブ 交通量計測装置
KR20180014974A (ko) * 2016-08-02 2018-02-12 연용현 라이다 장치
KR102209500B1 (ko) * 2016-08-02 2021-02-01 연용현 라이다 장치
JP2023052460A (ja) * 2016-09-30 2023-04-11 パイオニア株式会社 検出装置、制御方法及びプログラム
US11467261B2 (en) 2017-04-21 2022-10-11 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Distance measuring device and moving object
WO2018193609A1 (ja) * 2017-04-21 2018-10-25 パナソニックIpマネジメント株式会社 距離計測装置及び移動体
CN110462423A (zh) * 2017-04-21 2019-11-15 松下知识产权经营株式会社 距离计测装置以及移动体
JPWO2018193609A1 (ja) * 2017-04-21 2020-02-27 パナソニックIpマネジメント株式会社 距離計測装置及び移動体
EP3614169A4 (en) * 2017-04-21 2020-03-25 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. DISTANCE MEASURING DEVICE AND MOVABLE BODY
JP7264907B2 (ja) 2018-03-22 2023-04-25 ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション 可動部分を用いずに、動眼視野の周りに光学ビームを走査すること
JP2021517237A (ja) * 2018-03-22 2021-07-15 ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション 可動部分を用いずに、動眼視野の周りに光学ビームを走査すること
JP7529347B2 (ja) 2018-03-22 2024-08-06 ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション 可動部分を用いずに、動眼視野の周りに光学ビームを走査すること
JP2023089144A (ja) * 2018-03-22 2023-06-27 ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション 可動部分を用いずに、動眼視野の周りに光学ビームを走査すること
JP7101893B2 (ja) 2018-12-03 2022-07-15 シャークニンジャ オペレーティング エルエルシー 情報を自律型装置へ伝達するための光学標示
JP2022511832A (ja) * 2018-12-03 2022-02-01 シャークニンジャ オペレーティング エルエルシー 情報を自律型装置へ伝達するための光学標示
JP2022534024A (ja) * 2019-05-21 2022-07-27 ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション 360°の視野を有する周波数変調スキャンlidar
JP2022534217A (ja) * 2019-05-21 2022-07-28 ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション 可動部品のない広角視野のスキャンlidarのための方法
JP2022534218A (ja) * 2019-05-21 2022-07-28 ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション 可動部品のない360°の視野スキャンlidar
JP7466574B2 (ja) 2019-05-21 2024-04-12 ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション 360°の視野を有する周波数変調スキャンlidar
JP7470715B2 (ja) 2019-05-21 2024-04-18 ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション 可動部品のない広角視野のスキャンlidarのための方法
JP7470716B2 (ja) 2019-05-21 2024-04-18 ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション 可動部品のない360°の視野スキャンlidar
JP2021120674A (ja) * 2020-01-30 2021-08-19 ジック アーゲー 光電センサ及び物体検出方法
JP7102561B2 (ja) 2020-01-30 2022-07-19 ジック アーゲー 光電センサ及び物体検出方法
CN113740863A (zh) * 2021-09-26 2021-12-03 海南师范大学 一种高亮度单管实现多线光发射/接收的激光雷达系统

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Publication number Publication date
KR20130034573A (ko) 2013-04-05

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