KR0161044B1 - 로보트의 주행제어장치 및 그 주행제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇의 주행제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 로봇의 주행제어장치가 제어수단과, 주위벽면과 로봇의 간격을 감지하는 간격감지 센서와, 로봇의 진행방향을 감지하는 방향감지센서와, 로봇이 주행한 거리를 감지하는 거리감지센서와, 상기 간격감지센서와 방향감지센서 및 거리감지센서에서 감지한 간격과 방향 및 거리에 기초해서 상기 제어수단으로부터 출력된 구동신호를 받아서 로봇을 목표장소로 이동시키도록 회전하는 주행모터로 이루어져서 로봇과 주위벽면과의 간격에 따라 로봇의 현재위치와 방향각을 정확하게 파악하여 로봇을 목표장소로 정확히 이동시킬 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있다.

Description

로봇의 주행제어장치 및 그 주행제어방법

제1도는 본 발명의 일실시예에 의한 로봇의 주행제어장치의 제어회로 블록도.

제2도는 본 발명의 일실시예에 의한 로봇의 주행제어방법의 플로우챠트.

제3도는 본 발명의 일실시예에 의한 로봇의 주행제어방법에 있어서, 벽면 까지의 거리데이터와 미리 입력된 벽면 정보를 이용하여 현재위치를 보정하는 예를 도시한 직교좌표.

제4도는 본 발명의 일실시예에 의한 로봇의 주행제어방법에 있어서, 방향각 오차의 보정을 설명하는 평면좌표.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 제어수단 4, 6 : 주행모터

8 : 벽면 10 : 로봇

12, 14, 16 : 간격감지센서 18, 20, 22 : 간격감지센서 구동회로

24 : 방향감지센서 26, 28 : 거리감지센서

본 발명은 로봇의 주행제어장치 및 그 주행제어방법에 관한 것으로, 특히 로봇과 주위 벽면과의 간격에 따라 로봇의 현재위치를 정확하게 파악하여 로봇을 목표장소로 정확히 이동시킬 수 있는 로봇의 주행제어장치 및 그 주행제어방법에 관한 것이다.

종래 로봇의 주행제어장치는 단순하게 로봇의 주행거리를 감지하는 주행거리 감지센서와, 좌, 우측 주행모터의 방향각 센서만으로 로봇의 현재위치를 감지하였으므로 바닥과 바퀴의 미끄럼으로 인한 현재위치의 오차가 발생하였었다. 이로 인해 로봇이 정확히 목표장소에 도달하지 못하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 로봇을 목표장소에 정확히 도달시킬 수 있는 로봇의 주행 제어장치 및 그 주행제어방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 로봇의 주행장치는 제어수단과, 주위벽면과 로봇의 간격을 감지하는 간격감지 센서와, 로봇의 진행방향을 감지하는 방향감지센서와, 로봇이 주행한 거리를 감지하는 거리감지센서와, 상기 간격감지센서와 방향감지센서 및 거리감지센서에서 감지한 간격과 방향 및 거리에 기초해서 상기 제어수단으로부터 출력된 구동신호를 받아서 로봇을 목표장소로 이동시키도록 회전하는 주행모터로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 로봇의 주행제어방법은 전방과 좌, 우측의 벽면과의 거리를 측정하여 현재의 로봇의 위치를 측정하는 현재 위치 측정스텝과, 상기 현재위치 측정스텝에서 측정한 현재의 로봇의 위치에 기초해서 위치오차를 연산한 다음, 제어수단에 기억된 로봇의 현재위치를 보정하는 현재위치 보정스텝과, 상기 현재위치 보정스텝에서 연산된 위치오차에 연관하여 경로오차를 연산하는 경로오차 연산스텝과, 상기 경로오차 연산스텝에서 연산된 경로오차에 기초해서 로봇의 경로를 보정하도록 좌측 주행 모터와 우측 주행 모터를 구동하는 모터구동스텝으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도에 도시된 바와 같이, 제어수단(2)은 후술하는 각 센서로부터 얻어진 정보를 이용하여 현재의 위치를 연산하고 정확한 경로를 주행하기 위한 주행모터(4, 6)의 출력량을 결정하여 출력하는 마이크로컴퓨터이다.

주위 벽면(8)과 로봇(10)의 간격을 감지하는 간격감지 센서(12, 14, 16)는 상기 제어수단(2)으로부터의 구동신호에 따라 상기 간격감지센서(12, 14, 16)를 구동하는 간격감지센서 구동회로(18, 20, 22)에 접속되어 있다. 상기 간격감지센서(18, 20, 22)는 각각 로봇의 전면과 좌측 및 우측에 설치되어 초음파를 발생하고 반사파를 수신하여 벽면이나 장애물까지의 간격을 감지하는 초음파센서이다.

로봇의 진행방향으로 감지하는 방향감지센서(24)는 로봇의 좌우회전각을 감지하는 자이로센서 등으로 이루어져 있다.

로봇(10)이 주행한 거리를 감지하는 거리감지 센서(26, 28)는 로봇(10)의 주행거리에 따라 각각 좌, 우측 주행바퀴의 회전수에 비례하여 펄스신호를 발생하는 엔코더이다.

상기 간격감지센서(12, 14, 16)와 방향감지센서(24) 및 거리감지센서(26, 28)에서 감지한 간격과 방향 및 거리에 기초해서 상기 제어수단(2)으로부터 출력된 구동신호를 받아서 로봇(10)을 목표장소로 이동시키도록 회전하는 주행모터(4, 6)는 각각 모터 구동회로(30, 32)에 접속되어 있다.

이하 상기와 같이 구성된 발명의 일실시예에 의한 로봇의 주행제어장치와 연관하여 로봇의 주행제어방법을 설명한다.

제2도에 있어서, S는 스텝(STEP)을 표시한다.

먼저 초기위치에서 로봇(10)에 전원이 공급되고 상기 제어수단(2)에 동작명령이 입력된다.

그러면 스텝S1에서 상기 제어수단(2)으로부터 상기 모터구동회로(30, 32)로 구동신호가 출력되어 좌측 주행모터(4)와 우측 주행모터(6)가 회전함으로써 로봇(10)이 주행한다.

다음에 스텝 S4에서 상기 거리감지센서(26, 28)로부터 상기 제어수단(2)으로 주행거리 신호가 출력된다. 그러면 상기 제어수단(2)은 로봇(10)이 주행한 거리를 인지한다.

동시에 스텝S3에서 상기 방행감지센서(24)로부터 상기 제어수단(2)으로 로봇의 방향신호가 출력된다. 그러면 상기 제어수단은 상기 로봇(10)의 회전각을 인지함으로써 로봇(10)의 진행방향으로 인지한다.

다음에 스텝S4에서 상기 제어수단(2)은 제3도에 도시된 평면 상에서의 로봇의 현재위치를 연산한다.

다음에 스텝S5에서 상기 간격감지센서(12, 14, 16)로부터 상기 제어수단(2)으로 로봇(10)과 벽면(8)과의 간격신호가 출력된다. 그러면 상기 제어수단(2)은 로봇(10)과 벽면(8)의 간격을 인지한다.

다음에 스텝S6에서 상기 제어수단은 제3도에서 │x-(X-a)│t1이고 │y-(Y-b)│t1 인가를 판별한다. 여기서 (x, y)는 로봇(10)이 A점에서 B점으로 이동할 때 상기 제어수단(2)에서 연산된 C지점의 위치이고, (X, Y)는 작업 중인 방의 크기이며, a는 우측 간격감지센서(16)로부터 얻어진 간격이고, b는 전면 간격감지센서(12)로부터 얻어진 간격이다. 상기 스텝S6에서의 판별결과, 미리 연산된 위치 좌표(C(x, y))와 상기 간격센서(12, 14, 16)로부터 얻어진 위치좌표(C'(x', y'))의 차가 일정 허용범위(t1) 이내라고 판별하였을 경우에는(YES일 경우에는) C'(x', y')와 a 및 b가 유효하여 측정거리가 유효한 것이므로 스텝S7으로 진행한다.

스텝S7에서는 상기 C(x, y)와 C'(x', y')의 차가 일정 허용범위(t2) 이상인가를 판별함으로써 위치 오차가 설정범위 이상인가를 판별한다. 이 판별결과, 위치 오차가 설정범위 이상일 경우에는 (YES일 경우에는) 상기 제어수단(2)에 기억되어 있는 위치좌표(C(x, y))가 정확하지 않은 것이므로 스텝S8로 진행한다.

스텝S8에서 상기 제어수단(2)은 위치좌표(C(x, y))를 C'(x', y')로 대체하여 현재위치를 보정한다.

다음에 스텝S9에서는 제4도에 도시된 바와 같이 로봇(10)의 진행방향에 직교하는 방향으로 보정된 값(c1, c2, c3)을 누적한다.

다음에 스텝S10에서는 상기 보정된 값에 상응하는 경로 오차를 연산한다.

다음에 스텝S11에서는 상기 경로오차에 대응하는 모터출력량이 상기 제어수단(2)으로부터 상기 모터구동회로(30, 32)로 출력된다. 그러면 상기 모터구동회로(30, 32)로부터 상기 주행모터(4, 6)로 전압이 인가되어 주행모터(4, 6)가 회전하여 주행경로가 보정된다.

다음에 스텝S12에서는 단위주행경로를 주행하였나를 판별한다. 이 판별결과, 단위 주행 경로를 주행하였다고 판별하였을 경우에는(YES일 경우에는) 주행 방향각오차를 보정하기 위해 스텝S13으로 진행한다.

스텝S13에서는 식(1)에 의해 방향각을 보정한다.

실제주행방향각 = 현재방향각 - 방향각오차(θ) ------(1)

여기서 방향각오차(θ)(rad)=(C1 + C2 + C3)(m)/d(m)이고, d는 로봇(10)의 총진행거리이다.

한편, 상술한 스텝S6에서 미리 연산된 위치 좌표(C(x, y))와 상기 간격센서(12, 14, 16)로부터 얻어진 위치좌표(C'(x', y'))의 차가 일정 허용 범위(t1) 이내가 아니라고 판별하였을 경우에는(No일 경우에는) a와 b가 유효하지 않은 것이므로 상기 스텝S10으로 진행하여 로봇의 현재위치좌표(C(x, y))를 보정하지 않고 현재의 위치 좌표(C(x, y))에 의거하여 경로오차를 연산한다.

한편, 상술한 스텝S7에서 위치오차가 설정범위 이상이 아닐 경우에는(No일 경우에는) 로봇(10)의 현재위치좌표(C(x, y))를 보정하지 않고 상기 스텝S10으로 진행하여 현재의 위치 좌표(C(x, y))에 의거하여 경로오차를 연산한다.

한편, 상기 스텝S12에서 로봇(10)이 단위주행경로를 주행하지 않았다고 판별하였을 경우에는 (No일 경우에는) 방향각오차를 보정할 만큼 충분한 시간이 경과되지 않은 것이므로 상기 스텝S1으로 진행하여 상술한 바와 같이 로봇(10)의 현재위치를 보정한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서 상기 간격감지 센서의 설치위치와 개수는 필요에 따라 증감할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 로봇의 주행제어장치 및 그 주행제어방법에 의하면, 로봇과 주위벽면과의 간격에 따라 로봇의 현재 위치와 방향각을 정확하게 파악하여 로봇을 목표장소에 정확히 이동시킬 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있다.

Claims (3)

1. 로봇의 주행제어장치에 있어서, 제어수단과, 주위벽면과 로봇의 간격을 감지하는 간격감지센서와, 로봇의 진행방향을 감지하는 방향감지센서와, 로봇이 주행한 거리를 감지하는 거리감지센서와, 상기 간격감지센서와 방향감지센서 및 거리감지센서에서 감지한 간격과 방향 및 거리에 기초해서 상기 제어수단으로부터 출력된 구동신호를 받아서 로봇을 목표장소로 이동시키도록 회전하는 주행모터로 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇의 주행제어장치.
2. 로봇의 주행제어방법에 있어서, 전방과 좌, 우측의 벽면과의 거리를 측정하여 현재의 로봇의 위치를 측정하는 현재 위치 측정스텝과, 상기 현재위치 측정스텝에서 측정한 현재의 로봇의 위치에 기초해서 위치오차를 연산한 다음, 제어수단에 기억된 로봇의 현재위치를 보정하는 현재위치 보정스텝과, 상기 현재 위치 보정스텝에서 연산된 위치오차에 연관하여 경로오차를 연산하는 경로오차 연산스텝과, 상기 경로오차 연산스텝에서 연산된 경로오차에 기초해서 로봇의 경로를 보정하도록 좌측 주행 모터와 우측 주행 모터를 구동하는 모터구동스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇의 주행제어방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 모터구동스텝 다음에는 단위 주행경로를 주행한 후 상기 현재위치 보정 스텝에서 보정한 위치오차에 근거해서 로봇의 방향각을 보정하는 방향각 보정스텝이 실행되는 것을 특징으로 하는 로봇의 주행제어방법.