KR100364590B1

KR100364590B1 - Micro robot system

Info

Publication number: KR100364590B1
Application number: KR1019990049388A
Authority: KR
Inventors: 박용덕
Original assignee: 박용덕
Priority date: 1999-11-09
Filing date: 1999-11-09
Publication date: 2002-12-16
Also published as: KR20010045881A

Abstract

본 발명은 마이크로 로봇 시스템에 관한 것으로 특히, 액정 화면으로 이뤄진 스테이지 위에 위치하여, 로봇 저면의 센서를 통하여 정보를 수신하며 이에따라 다양한 동작모드로 작동하는 마이크로 로봇 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microrobot system, and more particularly, to a microrobot system positioned on a stage formed of a liquid crystal display, receiving information through a sensor on the bottom of the robot, and operating accordingly in various operation modes.

이를 위해 본 발명에 따른 마이크로 로봇 시스템은 적외선을 발광하여 반사광을 수광하는 전면센서부와, 흑색과 백색을 구별하여 검출하는 저면센서부와, 로봇을 물리적으로 이동시키는 구동부와, 전면센서부와 저면센서부로부터 감지된 결과에 따라 구동부를 제어하여 로봇을 동작시키는 마이크로 프로세서를 포함하여 이루어진 마이크로 로봇과; 액정화상 출력장치로 이루어진 스테이지로 구성되며,To this end, the micro-robot system according to the present invention includes a front sensor unit for emitting infrared light and receiving reflected light, a bottom sensor unit for discriminating black and white, a driving unit for physically moving the robot, a front sensor unit and a bottom surface A micro robot comprising a micro processor for operating the robot by controlling the driving unit according to a result detected by the sensor unit; It consists of a stage consisting of a liquid crystal image output device,

이에 따라, 다양한 주행을 위해서 컴퓨터에 의하여 임의의 화상을 출력하도록 액정 화상 출력장치인 스테이지의 변경이 용이하며, 또한 로봇 저면에 장착한 반사형 적외선 센서를 통하여 바닥의 색깔을 인식하여 모드를 설정 변경 토록 구성하므로써, 작동방법을 용이하게 단순화하는 효과가 있다.Accordingly, the stage which is a liquid crystal image output device can be easily changed to output an arbitrary image by a computer for various driving, and the mode is changed by recognizing the color of the floor through the reflective infrared sensor mounted on the bottom of the robot. By configuring it, it is effective to simplify the operation method easily.

Description

Micro Robot System {MICRO ROBOT SYSTEM}

종래의 마이크로 로봇 시스템은 전면 또는 측면 센서를 통해 물체를 감지하여 미로를 통과하거나 또는 로봇 저면에 반사형 적외선 센서를 구비하여 흑색 또는백색을 감지하여 바닥에 미리 그려진 검은색 라안을 따라 주행하는 라인트레이서 정도의 단순한 기능만을 갖고 있었으며 따라서, 로봇이 다양한 주행을 하기 위해서는 로봇이 주행할 검은색 라인이나 미로를 새로 교체해야만 하는 불편과 번거러움이 있었다. 또한, 다양한 동작 모드를 갖는 마이크로 로봇 시스템에 경우는 그 모드 설정과 변경이 불편하여 작동의 용이함을 저해하는 단점이 있었다.Conventional micro-robot systems have a line tracer that detects objects through the front or side sensor and passes through the maze or has a reflective infrared sensor on the bottom of the robot to detect black or white and travel along the black Raan drawn on the floor. It had only a simple function of degree, and therefore, in order for the robot to travel in various ways, it was inconvenient and troublesome to replace the black line or the maze to be moved by the robot. In addition, in the case of a micro-robot system having various operation modes, there is a disadvantage in that the setting and changing of the mode are inconvenient, which hinders the ease of operation.

따라서 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 컴퓨터에 의하여 임의의 화상을 출력하는 액정표시장치로 이루어진 스테이지 위에서, 이 스테이지 상에 출력되는 화상 정보를 수신하여 이에 따라, 다양한 임의의 모드로 주행 및 동작하는 마이크로 로봇 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above-mentioned conventional problems, and receives image information output on this stage on a stage made of a liquid crystal display device that outputs an arbitrary image by a computer, and accordingly various arbitrary It is an object of the present invention to provide a micro-robot system that runs and operates in the mode of operation.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은 적외선을 발광하여 반사광을 수광하는 전면센서부와, 흑색과 백색을 구별하여 검출하는 저면센서부와, 로봇을 물리적으로 이동시키는 구동부와, 전면센서부와 저면센서부로부터 감지된 결과에 따라 구동부를 제어하여 로봇을 동작시키는 마이크로 프로세서를 포함하여 이루어진 마이크로 로봇과; 액정화상 출력장치로 이루어져, 이 마이크로 로봇이 주행하는 스테이지로 구성된다.The technical means of the present invention for achieving the above object is a front sensor unit for emitting infrared light to receive the reflected light, a bottom sensor unit for distinguishing and detecting black and white, a drive unit for physically moving the robot, the front sensor A micro robot comprising a micro processor for operating the robot by controlling the driving unit according to a result detected by the unit and the bottom sensor; It consists of a liquid-crystal image output device and consists of a stage which this micro robot runs.

도 1 은 본 발명에 따른 마아크로 로봇의 외관을 도시한 사시도.1 is a perspective view showing the appearance of a macro robot according to the present invention.

도 2 는 본 발명에 따른 마이크로 로봇의 내부 회로를 도시한 회로도.2 is a circuit diagram showing an internal circuit of the micro robot according to the present invention.

도 3 은 본 발명에 따른 마이크로 로봇의 바퀴 동작을 도시한 저면도.Figure 3 is a bottom view showing the wheel operation of the micro robot according to the present invention.

도 4 는 본 발명에 의한 마이크로 로봇의 기능별 동작순서를 도시한 순서도.Figure 4 is a flow chart showing the operation sequence for each function of the microrobot according to the present invention.

도 5a 내지 도 5e 는 본 발명의 모드 판별 동작을 나타낸 사시도.5a to 5e are perspective views showing the mode determination operation of the present invention.

도 6 은 본 발명에 따른 마아크로 로봇 시스템의 사용 상태도.6 is a state diagram of use of the macro robot system according to the present invention.

[도면의 주요부분에 대한 부호 설명][Description of symbols on the main parts of the drawings]

10 : 마이크로 로봇, 50 : 스테이지, 60 : 콘트롤 라인, 70 : 컴퓨터.10: micro robot, 50: stage, 60: control line, 70: computer.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로 로봇의 외관을 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing the appearance of a micro robot according to the present invention.

본 발명에 따른 마이크로 로봇(10)은 전면에 적외선을 발광하여 반사광을 수광하는 전면센서부(11)를 형성하고 로봇 저면에는 반사광에의해 흑/백색을 구별하여 검출하는 네 개의 반사형 적외선 센서(12a 내지 12d)가 각 모서리 마다 형성되어 있으며 또한, 회전에 의하여 로봇을 임의의 방향으로 이동시키는 두 개의 바퀴(13a 및 13b)를 저면 양측면에 구비하고 있다.The micro-robot 10 according to the present invention forms a front sensor part 11 for emitting infrared light on the front surface and receiving reflected light, and four reflective infrared sensors for detecting black / white color by the reflected light on the bottom of the robot ( 12a-12d are formed in each corner, and the two wheels 13a and 13b which move a robot in arbitrary directions by rotation are provided in the both sides of a bottom face.

도2는 본 발명에 따른 마이크로 로봇의 내부 회로를 도시한 회로도이다.2 is a circuit diagram showing an internal circuit of the micro robot according to the present invention.

본 발명에 따른 마이크로 로봇의 전면센서부(10)는 마이크로 프로세서(20)의 제어에의해 임의의 코드의 적외선을 발광하는 적외선 LED(PDT1, PDT2)와 이 적외선 LED(PDT1, PDT2)로부터 발광된 적외선의 반사광을 수광하여 이를 전기적 신호로 변환하여 마이크로 프로세서(20)로 출력하는 적외선 수광센서(PDR1, PDR2)로 이루어지며, 이 수광센서(PDR1, PDR2) 출력 신호가 마이크로 프로세서(20)로 입력되는 것을 제한할 수 있는 푸쉬 스위치(SW)도 구비되어 있다. 여기서, 적외선 수광 센서(PDR1, PDR2)에 간단한 미분 회로를 추가로 구비하면 외란광에 의한 시스템의 오동작을 방지할 수도 있다.The front sensor unit 10 of the microrobot according to the present invention emits infrared rays of any code under the control of the microprocessor 20 and emits from the infrared LEDs PDT1 and PDT2 and the infrared LEDs PDT1 and PDT2. It is composed of infrared light receiving sensors (PDR1, PDR2) for receiving the reflected light of the infrared light and converting it into an electrical signal and outputting it to the microprocessor (20). There is also a push switch (SW) that can be limited. Here, if the infrared light receiving sensors PDR1 and PDR2 are further provided with a simple differential circuit, malfunction of the system due to disturbance light may be prevented.

그리고, 로봇 저면에 위치한 저면 센서부(30)는 네 개의 반사형 적외선 센서(PR1 내지 PR4 )들로 이루어져 로봇 저면의 바닥이 백색 또는 흑색인지를 판별하여 이에 상응하는 신호를 발생시켜 마이크로 프로세서(20)로 출력한다.In addition, the bottom sensor unit 30 disposed on the bottom of the robot includes four reflective infrared sensors PR1 to PR4 to determine whether the bottom of the bottom of the robot is white or black, and generates a corresponding signal to generate a microprocessor 20. )

또, 로봇 저면 양측면에 평행하게 위치한 두 개의 바퀴(13a, 13b)는 두 개의 구동모터(MTR1, MTR2)에 의해 회전하며, 이 두 구동모터(MTR1, MTR2)는 인터페이스회로(도시 생략)를 통하여 마이크로 콘트롤러(20)에 의하여 각각 제어되어 회전하게된다. 예를 들어, 도3에 도시된 바와 같이 마이크로 프로세서(20)의 A2단자의 출력이 "High"이고 A3단자의 출력이 "Low"이면 좌측바퀴(13b)는 전방 진행방향으로 회전하고 A2, A3단자의 출력이 각각 "Low", "High"이면 후방 진행방향으로 회전한다. 또, 우측바퀴(13a)는 A0, A1단자의 출력이 각각 "High", "Low"이면 전방 진행방향으로 회전하고 A0, A1단자의 출력이 각각 "Low", "High"이면 후방 진행방향으로 회전한다. A0, A1, A2, A3 단자의 출력이 모두 "Low"일 경우는 회전하지 아니하여 정지한다.In addition, two wheels 13a and 13b positioned parallel to both sides of the bottom of the robot are rotated by two driving motors MTR1 and MTR2, and these two driving motors MTR1 and MTR2 are connected via an interface circuit (not shown). Each of the microcontroller 20 is controlled to rotate. For example, as shown in FIG. 3, when the output of the A2 terminal of the microprocessor 20 is "High" and the output of the A3 terminal is "Low", the left wheel 13b rotates in the forward direction and A2, A3. If the output of the terminal is "Low" or "High", the motor rotates backward. The right wheel 13a rotates in the forward direction when the outputs of terminals A0 and A1 are "High" and "Low", respectively, and in the rearward direction when the outputs of the terminals A0 and A1 are "Low" and "High", respectively. Rotate If the outputs of A0, A1, A2 and A3 terminals are all "Low", the motor does not rotate and stops.

이처럼, 마이크로 프로세서는 두 개의 구동모터(MTR1, MTR2)를 각각 독립적으로 제어하여 좌/우측 바퀴를 구동함으로써, 마이크로 로봇(10)을 진행시키며 진행방향을 임의로 제어할 수 있게된다. 또한, 구동모터를 구동시킴에 있어서 펄스 폭 변조방식을 이용하면 바퀴(13a, 13b)의 회전속도도 제어할 수 있다.As such, the microprocessor controls the two driving motors MTR1 and MTR2 independently to drive the left / right wheels, thereby advancing the micro robot 10 and arbitrarily controlling the traveling direction. In addition, when the driving motor is driven, the pulse width modulation method may be used to control the rotation speed of the wheels 13a and 13b.

이하, 도4 및 도5를 참조하여 본 발명에 따른 마이크로 로봇의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the micro robot according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

도4는 본 발명에 의한 마이크로 로봇의 기능별 동작순서를 도시한 플로우차트이다.4 is a flowchart showing the operation procedure for each function of the microrobot according to the present invention.

먼저, 로봇의 내부 시스템이 리셋되는 초기화를 거친다. 이 때, 로봇의 저면에 위치한 반사형 적외선 센서들이 동작하여 로봇이 놓인 바닥면의 색이 흑색인지 백색인지를 인지한다.First, the robot's internal system is reset. At this time, the reflective infrared sensors located on the bottom of the robot operate to recognize whether the color of the floor on which the robot is placed is black or white.

본 발명에 따른 마이크로 로봇은 상기 과정을 통하여 네 가지 동작모드중 한가지 동작모드로 동작하게된다. 모드선택의 구체적인 예는 첨부된 도5a 내지 도5e를 참조하여 설명한다.The microrobot according to the present invention operates in one of four operation modes through the above process. Specific examples of mode selection will be described with reference to FIGS. 5A to 5E.

초기화가 진행된 상태에서 마이크로 로봇(10)은 저면에 위치한 네 개의 반사형 적외선 센서들이 수초동안 동작하게된다. 이 때, 로봇을 도5a에 도시한 바와 같은 흑색과 백색으로 섹션이 나누어진 섹션판(40)위에 올려 놓아 네 개의 반사형 적외선 센서들로부터 입력되는 색깔을 조합하여 마이크로프로세서는 동작모드를 결정하게 된다.In the initializing state, the micro robot 10 operates four reflective infrared sensors located at the bottom for several seconds. At this time, the robot is placed on the section plate 40 divided into black and white sections as shown in FIG. do.

즉, 반사형 적외선 센서는 백색을 검출하면 "Low"신호를 흑색에서는 "High"신호를 출력한다.That is, the reflective infrared sensor outputs a "Low" signal and a "High" signal in black when white is detected.

본 발명의 실시예는 씨름1 모드, 씨름2 모드, 라인 트레이서 모드, 추적 모드 등의 네 가지 서로다른 모드로 동작한다.Embodiments of the present invention operate in four different modes: wrestling 1 mode, wrestling 2 mode, line tracer mode, tracking mode.

도5a와 같이 섹션판(40)의 좌상,우상,우하,좌하(이하 동순)의 색깔이 각각 흑,백,흑,백인 경우는 라인 트레이서 모드로 동작하고, 도5b의 섹션판과 같이 색깔이 백,백,흑,흑이면 반사형 적외선 센서는 "L","L","H","H"의 신호를 출력하게 되며 이에 따라, 마이크로 프로세서는 로봇을 추적모드로 동작시킨다.When the color of the upper left, upper right, lower right and lower left (hereinafter, the same order) of the section plate 40 is black, white, black, and white, respectively, as shown in FIG. 5A, the color is operated in the line tracer mode. If it is white, white, black, or black, the reflective infrared sensor outputs signals of "L", "L", "H", and "H". Accordingly, the microprocessor operates the robot in tracking mode.

섹션판의 색깔이 모두 백색인 도5c와 같은 경우는 로봇은 씨름1 모드로 동작한다.In the case of FIG. 5C in which the color of the section plate is all white, the robot operates in the wrestling 1 mode.

도5d 및 도5e 에 도시된 바와 같이 섹션판의 색깔이 흑,백,백,백 또는 백,흑,백,백이면 로봇은 씨름2 모드로 동작하며, 이 때 전면센서부의 적외선 LED를 통하여 서로 다른 코드의 적외선을 발광하게된다.As shown in FIGS. 5D and 5E, when the color of the section plate is black, white, white, white or white, black, white, white, the robot operates in the wrestling 2 mode, and at this time, the infrared LEDs of the front sensor unit are connected to each other. The other code will emit infrared light.

이하, 로봇의 각 모드별 구체적 동작을 설명한다.Hereinafter, the specific operation of each mode of the robot will be described.

도4의 플로우차트에서, 초기화를 거친 후 상술한 과정을 통하여 각 모드를 식별한 후 각 모드별로 다음과 같이 동작한다.In the flowchart of FIG. 4, after initializing, each mode is identified through the above-described process, and each mode operates as follows.

씨름1 모드의 경우, 전면센서부(11)를 통하여 로봇 전방의 물체를 감지하고 물체가 감지되면, 물체 방향으로 로봇의 진행방향을 수정하며 고속으로 전진하도록 동작하여 충돌하도록 작동한다. 이와 같은 동작으로 둘 이상의 로봇을 동작시켜 서로 부딪치며 밀어내는 등의 게임을 진행할 수 있다.In the case of wrestling 1 mode, the front sensor unit 11 detects an object in front of the robot, and when an object is detected, the robot moves in a direction to collide by modifying the moving direction of the robot in a high speed direction. In this way, it is possible to play a game such as pushing two or more robots together and pushing each other.

씨름2 모드의 경우, 전면센서부(11)를 통하여 로봇 전방의 물체를 감지한다. 이 때, 상대 물체(로봇)에서 발광하는 임의의 코드의 적외선을 수광센서(PDR1, PDR2)를 통하여 감지하여 자신의 코드와 일치하는지를 비교한다. 코드가 일치하지 않으면, 상대(로봇)를 적으로 인식하여 상술한 씨름1 모드의 이 후 동작과 동일하게 동작한다.In the case of wrestling 2 mode, the front sensor 11 detects an object in front of the robot. At this time, the infrared rays of any code emitted from the counterpart object (robot) are sensed through the light receiving sensors PDR1 and PDR2 and compared to match their codes. If the codes do not match, the opponent (robot) is recognized as an enemy and operates in the same manner as the subsequent operation of the wrestling mode 1 described above.

코드가 일치할 경우는 상대(로봇)를 한 팀으로 인식하여 또다른 물체(로봇)를 탐색하여 상기 과정을 반복 진행한다. 이와 같은 동작으로 셋 이상의 로봇을 동시에 동작시켜 팀을 이루어 게임을 진행할 수 있다.If the codes match, the opponent (robot) is recognized as a team and another object (robot) is searched and the process is repeated. In this way, more than three robots can be operated simultaneously to form a team to play the game.

라인 트레이서 모드의 경우, 로봇 저면에 위치한 반사형 적외선 센서(PR1 내지 PR4)를 동작시켜 로봇 바닥면의 색깔을 감지한다. 바닥면의 색깔이 흑 또는 백인지에 따라 로봇 좌우바퀴의 회전 속도를 제어하여 바닥에 그려진 검은색 라인을 따라 저속으로 진행하도록 동작한다.In the line tracer mode, the color of the bottom surface of the robot is detected by operating the reflective infrared sensors PR1 to PR4 located on the bottom of the robot. It controls the rotational speed of the robot's left and right wheels according to the color of the floor black or white so that it moves at a slow speed along the black line drawn on the floor.

추적 모드인 경우, 전면센서부(11)가 동작하여 전방의 물체를 감지한 후, 그 물체 방향으로 저속으로 진행하도록 작동하여 그 물체를 계속 따라다니도록 동작한다.즉 마이크로 프로세서(20)에서는 내무메모리(도시생략됨)에 미리 저장된 특정 프로그램 데이터와 전방 물체 감지 데이터가 일치하게되면 로봇(10)이 저속으로 전진하도록 제어한다.In the tracking mode, the front sensor unit 11 operates to detect an object in front of the vehicle, and then operates to progress at a low speed in the direction of the object, thereby continuing to follow the object. When the specific program data previously stored in the memory (not shown) and the front object detection data coincide with each other, the robot 10 controls to move forward at a low speed.

도6은 본 발명에 따른 마이크로 로봇 시스템의 사용 상태도이다.6 is a state diagram of use of the micro robot system according to the present invention.

본 발명에 따른 마이크로 로봇 시스템은 로봇(10)의 주행할 수 있는 스테이지(50)로서 컴퓨터에의해 임의의 화상을 출력하는 액정화상 출력장치를 이용한다.The microrobot system according to the present invention uses a liquid crystal image output device that outputs an arbitrary image by a computer as the stage 50 on which the robot 10 can run.

따라서, 하나 이상의 로봇(10)이 액정화상 출력장치로 이루어진 스테이지(50) 위에서 주행을 하게된다.Therefore, one or more robots 10 are driven on the stage 50 formed of the liquid crystal image output device.

컴퓨터(70)를 이용하여 콘트롤 라인(60)을 통해 스테이지(50)위에 임의의 화상을 출력할 수 있으므로, 라인 트레이서 모드로 동작할 경우 검은색 라인을 사용자가 임의대로 얼마든지 변경이 가능하며, 또한, 모드 식별을 위한 섹션판도 액정화상 출력장치로 이루어진 스테이지(50)를 이용하면 대체가 가능하다.Since the computer 70 can output an arbitrary image on the stage 50 through the control line 60, the black line can be arbitrarily changed by the user when operating in the line tracer mode. In addition, it is possible to replace the section plate for mode identification by using the stage 50 made of the liquid crystal image output device.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 컴퓨터에 의하여 임의의 화상을 출력하는 액정표시장치를 로봇이 주행하는 스테이지로 이용하고, 컴퓨터를 이용하여 사용자가 임의로 스테이지를 통하여 출력되는 화상정보를 변경할 수 있도록 구성하므로써 종래와 같이, 다양한 주행을 하기 위해서 로봇이 주행할 검은색 라인이나 미로를 새로 교체해야만 하는 불편을 해소할 수 있으며, 또한 로봇 저면에 장착한 반사형 적외선 센서를 통하여 바닥의 색깔을 인식하여 모드를 셀정 변경 토록 구성하므로써, 작동방법을 용이하게 단순화하는 효과가 있다.As described above, the present invention uses a liquid crystal display device that outputs an arbitrary image by a computer as a stage on which a robot runs, and by using a computer so that a user can arbitrarily change image information output through the stage. As in the related art, it is possible to solve the inconvenience of having to replace a new black line or a labyrinth to move the robot in order to perform various driving, and recognize the color of the floor through the reflective infrared sensor mounted on the bottom of the robot. By configuring the cell to change, there is an effect of simplifying the operation easily.

Claims

In a micro robotic system controlled by a microprocessor,

Located in front of the robot, the front sensor for emitting infrared light to receive the reflected light;

Located on the bottom of the robot, the bottom sensor unit for distinguishing and detecting black and white;

A drive unit for physically moving the robot;

A micro-robot comprising a microprocessor for operating the robot by controlling the driving unit according to a result detected by the front sensor unit and the bottom sensor unit;

And a stage in which the micro robot travels, comprising a liquid crystal image output device for outputting an arbitrary image by a computer.

delete

The method according to claim 1,

The drive unit includes two wheels located parallel to both sides of the bottom surface of the robot;

A first motor and a second motor for rotating the two wheels, respectively;

And an interface circuit for driving the first and second motors, respectively, under control of the microprocessor.

The method according to claim 1,

The front sensor unit and the infrared LED for emitting infrared light;

And an infrared light receiving sensor for receiving an reflected light of infrared light emitted from the infrared LED to recognize an object.

The method according to claim 1,

The bottom sensor unit comprises four reflective infrared sensors that distinguish black and white by reflected light, and each of the four reflective infrared sensors is formed on the bottom surface of the robot.