KR100504861B1 - Supersnic senser handling method of moving robot - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이동로봇의 초음파 센서운용방법에 관한 것으로, 거리 및 방향을 탐지하는 다수의 초음파센서중에, 임의의 초음파센서가 송신용으로 동작하면, 그 임의의 초음파센서를 제외한 초음파센서는 수신용으로 동작시켜 거리 및 방향을 정확하게 검출하도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 거리 및 방향을 탐지하는 다수의 초음파 센서가 구비되는 이동로봇에 있어서, 이동로봇으로부터 매우 짧은 거리까지 측정하기 위하여, 임의의 초음파 센서를 초음파 송신용으로 동작시키면, 그 임의의 초음파센서를 제외한 모든 초음파센서를 수신용으로 동작시키는 것이다.The present invention relates to a method of operating an ultrasonic sensor of a mobile robot, and among a plurality of ultrasonic sensors detecting a distance and a direction, when an arbitrary ultrasonic sensor operates for transmission, an ultrasonic sensor except for the arbitrary ultrasonic sensor is used for reception. Operation to accurately detect distance and direction. To this end, the present invention is a mobile robot provided with a plurality of ultrasonic sensors for detecting the distance and direction, in order to measure a very short distance from the mobile robot, if any ultrasonic sensor is operated for ultrasonic transmission, the arbitrary ultrasonic wave All ultrasonic sensors except sensors are operated for reception.
Description
본 발명은 이동로봇에 관한 것으로, 특히 거리 및 방향을 탐지하는 다수의 초음파센서중에, 임의의 초음파센서가 송신용으로 동작하면, 그 임의의 초음파센서를 제외한 초음파센서는 수신용으로 동작시켜 거리 및 방향을 정확하게 검출하도록 한 이동로봇의 초음파 센서운용방법에 관한것이다..BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mobile robot. In particular, among a plurality of ultrasonic sensors detecting distance and direction, if any ultrasonic sensor operates for transmission, the ultrasonic sensor except for the arbitrary ultrasonic sensor is operated for reception and thus distance and The present invention relates to an ultrasonic sensor operation method of a mobile robot to detect a direction accurately.
일반적으로, 이동로봇은, 자체에 부착된 다수의 초음파센서에서 초음파를 발생하여, 반사되는 초음파를 탐지하여 거리를 탐지하거나 방향을 감지한다.In general, the mobile robot generates ultrasonic waves from a plurality of ultrasonic sensors attached thereto, and detects the reflected ultrasonic waves to detect a distance or a direction.
이동로봇의 대표적인 예인 로봇청소기는 사용자의 조작 없이도 청소하고자 하는 구역내를 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입함으로써, 청소하고자 하는 구역을 자동으로 청소한다.A robot cleaner, which is a representative example of a mobile robot, automatically cleans an area to be cleaned by inhaling foreign substances such as dust from the floor while driving itself in the area to be cleaned without a user's manipulation.
즉, 로봇 청소기는 거리 및 방향을 탐지하는 초음파센서를 통해 청소구역 내에 설치된 가구나 사무용품, 벽 등의 장애물까지의 거리를 판별하여, 로봇 청소기의 좌륜모터와 우륜모터를 선택적으로 구동시킴으로써, 스스로 방향을 전환해 가면서 청소구역을 청소한다.In other words, the robot cleaner determines the distance to obstacles such as furniture, office supplies, and walls installed in the cleaning area through ultrasonic sensors detecting the distance and direction, and selectively drives the left and right wheel motors of the robot cleaner. Clean the cleaning area as you switch.
도 1은 일반적인 로봇 청소기를 보인 종단면도이고, 도 2는 도 1의 저면도이다.1 is a longitudinal cross-sectional view showing a general robot cleaner, Figure 2 is a bottom view of FIG.
이에 도시된 바와 같이, 종래의 로봇 청소기는 청소기 본체(1)의 내측에 흡입력을 발생시키기 위한 팬 모터(2)가 장착되어 있고, 그 팬 모터(2)의 전방에는 팬 모터(2)에 의해 흡입되는 먼지나 오물을 집진하는 필터(3)가 내장된 필터 컨테이너(4)가 착,탈가능하게 설치되어 있다.As shown therein, the conventional robot cleaner is equipped with a fan motor 2 for generating a suction force inside the cleaner body 1, and in front of the fan motor 2 by the fan motor 2. A filter container 4 having a built-in filter 3 for collecting dust and dirt to be sucked in is detachably installed.
그리고, 상기 필터 컨테이너(4)의 전면에는 흡입되는 먼지나 오물이 흡입되는 흡입관(5)이 연통되도록 설치되어 있고, 그 흡입관(5)의 하단부에는 바닥(6)의 먼지나 오물을 쓸어 올리기 위한 브러쉬(7)가 회전가능하게 설치된 흡입헤드(8)가 구비되어 있다.In addition, the front of the filter container (4) is installed so that the suction pipe (5) is sucked in the dust or dirt sucked in, the lower end of the suction pipe (5) for sweeping up the dust or dirt of the bottom (6) The suction head 8 is provided with the brush 7 rotatably installed.
또한, 상기 팬 모터(2)의 하측에는 정,역회전이 가능한 한쌍의 구동바퀴(9)가 일정간격으로 두고 설치되어 있고, 상기 흡입헤드(8)의 후위에는 청소기 본체 (1)의 후위를 지지하도록 보조바퀴(10)가 설치되어 있다.In addition, a pair of drive wheels 9 capable of forward and reverse rotation are provided below the fan motor 2 at regular intervals, and behind the suction head 8 is a rear of the cleaner body 1. Auxiliary wheel 10 is installed to support.
그리고, 상기 청소기 본체(1)의 후면에는 충전단자(11)를 구비한 충전단자부 (12)가 설치되어 있고, 실내의 벽면(13)에 설치된 전원단자부(14)에는 충전단자부 (12)에 접속될 수 있도록 접속단자(15)가 구비되어 있어서, 충전단자(11)가 접속단자(15)에 접속된 상태에서 본체(1) 내측의 충전 밧데리(16)에 충전을 할 수 있도록 되어 있다.In addition, a charging terminal unit 12 having a charging terminal 11 is installed at a rear surface of the cleaner main body 1, and a charging terminal unit 12 is connected to a power terminal unit 14 installed at a wall surface 13 of the room. The connection terminal 15 is provided so that the charging battery 16 inside the main body 1 can be charged while the charging terminal 11 is connected to the connection terminal 15.
또한, 상기 청소기 본체(1)의 전면 중앙부에는 초음파를 송수신하는 초음파센서(17)가 설치되어 있고, 그 초음파센서(17)의 좌,우측에, 초음파를 송신한후 반사되는 초음파를 수신하여 장애물을 감지하거나 목표물과의 거리를 측정하기 위한 다수개의 초음파센서(18)가 일정간격으로 두고 설치되어 있다. In addition, an ultrasonic sensor 17 for transmitting and receiving ultrasonic waves is provided at the front center of the cleaner body 1, and the ultrasonic waves 17 are transmitted to the left and right sides of the ultrasonic sensor 17 to receive ultrasonic waves that are reflected and obstruct the obstacle. A plurality of ultrasonic sensors 18 for detecting or measuring the distance to the target are installed with a predetermined interval.
그리고, 상기 전원단자부(14)의 하측에는 충전단자부(12)를 전원단자부(14)쪽으로 유도하기 위한 광신호를 발광하는 발광부(19)가 설치되어 있고, 상기 충전단자부(12)의 하측에는 상기 발광부(19)에서 발광되는 광신호를 수광할 수 있도록 수광부(20)가 설치되어 있다.A light emitting unit 19 for emitting an optical signal for guiding the charging terminal unit 12 toward the power terminal unit 14 is provided below the power terminal unit 14, and below the charging terminal unit 12. The light receiving unit 20 is installed to receive the light signal emitted from the light emitting unit 19.
도면중 미설명 부호 21은 제어수단이고, 22는 배기구이다.In the figure, reference numeral 21 denotes a control means, and 22 denotes an exhaust port.
상기와 같은 구성되어 있는 종래의 로봇 청소기를 이용하여 청소를 할때는, 사용자가 동작버튼을 누르면 충전 밧데리(16)의 전원이 팬 모터(2)에 인가되어 팬 모터(2)가 구동이 되어 지는데, 그와 같이 구동되어지는 팬 모터(2)에 의해 필터 컨테이너(4)에 흡입력이 발생되고, 그 흡입력에 의해 바닥(6)의 먼지나 오물이 흡입헤드(8)로 흡입된 후, 흡입관(5)을 통하여 필터(3)에서 포집되어 진다.When cleaning using a conventional robot cleaner configured as described above, when the user presses the operation button, the power of the charging battery 16 is applied to the fan motor 2 to drive the fan motor 2, A suction force is generated in the filter container 4 by the fan motor 2 driven as described above, and dust or dirt on the bottom 6 is sucked into the suction head 8 by the suction force. Is collected by the filter (3).
또한, 제어수단(21)의 제어신호에 의해 구동바퀴(9)를 구동시켜서 청소기 본체(1)를 이동시킴에 따라 일정영역의 청소가 자동으로 이루어지게 된다.In addition, the cleaning of a predetermined area is automatically performed by moving the cleaner body 1 by driving the driving wheel 9 by the control signal of the control means 21.
한편, 자동청소를 수행하는 동안 충전 밧데리(16)의 전압레벨이 도시생략된 전압감지부를 통해 감지되고, 제어수단(21)에서 전압감지부를 통해 감지된 충전 밧데리 (16)의 전압레벨이 설정된 소정레벨 이하로 되면 제어수단에 의해 자동청소기의 청소가 정지되는 한편, 제어수단(21)은 현재위치를 내부 메모리에 기억시킨 다음, 메모리에 저장되어 있는 복귀조정에 의해 청소기를 복귀시키기 위한 제어신호를 발생한다.Meanwhile, while the automatic cleaning is performed, the voltage level of the charging battery 16 is detected through the voltage detecting unit, not shown, and the voltage level of the charging battery 16 detected by the voltage sensing unit in the control unit 21 is set. When the level is below the level, the cleaning of the automatic cleaner is stopped by the control means, while the control means 21 stores the current position in the internal memory, and then returns a control signal for returning the cleaner by the return adjustment stored in the memory. Occurs.
따라서, 제어수단(21)의 제어신호에 의해 청소기 본체(1)가 전원단자부(14)측으로 이동되고, 청소기 본체(1)가 전원단자부(14)의 근처에 이르면, 전원단자부 (14)의 하측에 설치된 발광부(19)에서 발광되는 광신호가 충전단자부(12)의 하측에 설치된 수광부(20)에서 수광되고, 그 수광부(20)에서 수광되는 광신호에 의해 제어수단이 구동바퀴(9)를 구동제어함으로써, 충전단자부(12)가 전원단자부(14)측으로 접근된다.Therefore, when the cleaner main body 1 moves to the power supply terminal part 14 by the control signal of the control means 21, and the cleaner main body 1 approaches the power supply terminal part 14, the lower side of the power supply terminal part 14 is carried out. The optical signal emitted from the light emitting unit 19 installed in the light receiving unit 20 is received by the light receiving unit 20 provided below the charging terminal unit 12, and the control means controls the driving wheel 9 by the optical signal received from the light receiving unit 20. By the drive control, the charging terminal portion 12 approaches the power supply terminal portion 14 side.
그 다음, 충전단자부(12)의 충전단자(11)가 전원단자부(14)의 접속단자(15)에 접촉이 되고, 전원단자부(14)에 의해 공급되어지는 전원에 의해 청소기 본체(1) 내의 충전 밧데리(16)의 충전이 이루어진다.Then, the charging terminal 11 of the charging terminal unit 12 is brought into contact with the connection terminal 15 of the power supply terminal unit 14, and the inside of the cleaner main body 1 by the power supplied by the power supply terminal unit 14. The charging battery 16 is charged.
즉, 로봇 청소기가 전원충전을 위하여, 로봇 청소기가 벽면을 따라 이동하다가 충전대 발견수단(마그네틱센서, 광센서등)을 사용하여 충전대를 발견하면 충전대에 접속하도록 유도된 경로를 따라 회전 및 후진을 통하여 충전대의 전원단자 (14)와 접속한다.That is, when the robot cleaner moves along the wall to find the charging station by using the charging station detecting means (magnetic sensor, light sensor, etc.) for charging the power, the robot cleaner is rotated and retracted along the path induced to connect to the charging station. It is connected to the power supply terminal 14 of the charging stand.
한편, 청소기 본체(1) 내의 충전 밧데리(16)가 충전되는 동안, 전압감지부를 통해 충전 밧데리(16)에 충전되는 전압레벨이 감지되어 제어수단으로 제공되고, 제어수단은 전압감지부를 통해 감지되는 충전 밧데리(16)의 전압레벨이 설정된 소정레벨 이상이 되면 구동바퀴(9)를 구동제어함으로써, 청소기 본체(1)가 전원단자부 (14)로부터 분리된 다음, 청소기 본체(1)의 내부 메모리에 저장된 위치로 이동되어 청소작업을 계속 수행하게 된다.On the other hand, while the charging battery 16 in the cleaner body 1 is being charged, the voltage level charged in the charging battery 16 through the voltage sensing unit is detected and provided to the control means, and the control means is sensed through the voltage sensing unit. When the voltage level of the charging battery 16 reaches or exceeds a predetermined level, the drive wheel 9 is driven to be controlled so that the cleaner main body 1 is separated from the power supply terminal unit 14 and then stored in the internal memory of the cleaner main body 1. It will be moved to the saved location to continue cleaning.
이때, 상술한 종래 로봇 청소기는, 상기 청소기 본체에 초음파를 발생하여 목표물에 의해 반사되는 초음파를 수신함으로서, 장애물을 감지하거나 거리를 측정하기 위한 다수개의 초음파센서가 일정간격으로 두고 설치되는데, 이와같이 초음파를 송신한후 자신이 반사되는 초음파를 수신하게 되면 송신시의 버스트 링잉(Burst Ringing)이 사라지는 시간이 오래 걸리게 되므로, 초음파 센서가 측정할 수 있는 최소거리가 매우 크게 되고, 이로 인해 로봇 청소기가 근거리를 측정하지 못하는 문제점이 있다.In this case, the above-described conventional robot cleaner, by generating an ultrasonic wave to the cleaner body to receive the ultrasonic wave reflected by the target, a plurality of ultrasonic sensors for detecting an obstacle or measuring the distance is installed with a predetermined interval, as described above After receiving the ultrasonic wave reflected by itself, it takes a long time for the burst ringing to disappear. Therefore, the minimum distance that the ultrasonic sensor can measure becomes very large, which causes the robot cleaner to be near. There is a problem that can not measure.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 거리 및 방향을 탐지하는 다수의 초음파센서중에, 임의의 초음파센서가 송신용으로 동작하면, 그 임의의 초음파센서를 제외한 초음파센서는 수신용으로 동작시켜 거리 및 방향을 정확하게 검출하도록 한 이동로봇의 초음파 센서운용방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, Among the plurality of ultrasonic sensors for detecting the distance and direction, if any ultrasonic sensor operates for transmission, the ultrasonic sensor except for the arbitrary ultrasonic sensor is for receiving It is an object of the present invention to provide a method for operating an ultrasonic sensor of a mobile robot to accurately detect a distance and a direction.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 거리 및 방향을 탐지하는 다수의 초음파 센서가 구비되는 이동로봇에 있어서,이동로봇으로부터 매우 짧은 거리까지 측정하기 위하여, 임의의 초음파 센서를 초음파 송신용으로 동작시키면, 그 임의의 초음파센서를 제외한 모든 초음파센서를 수신용으로 동작시키는 것을 특징으로 한다.이하, 본 발명에 의한 이동로봇의 초음파센서 운용방법에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.The present invention for achieving the above object, in the mobile robot is provided with a plurality of ultrasonic sensors for detecting the distance and direction, to measure any ultrasonic sensor for ultrasonic transmission to a very short distance from the mobile robot. When operated, it is characterized in that all the ultrasonic sensors except for the arbitrary ultrasonic sensors for operation for reception. Hereinafter, the operation and effect of the ultrasonic sensor operating method of the mobile robot according to the present invention in detail with reference to the accompanying drawings. Explain.
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도3은 본 발명 이동로봇의 초음파센서 운용방법을 보인 개략도로서, 이에 도시한 바와같이 이동로봇으로부터 매우 짧은 거리까지 측정하기 위하여, 상기 거리 및 방향을 탐지하는 다수의 초음파센서중에, 임의의 초음파센서를 송신용으로 동작시키고, 그 임의의 초음파센서에 인접한 다수의 초음파센서는 수신용으로 동작되도록 운용한다.3 is a schematic view showing an ultrasonic sensor operating method of a mobile robot of the present invention, in order to measure a very short distance from the mobile robot, as shown therein, among a plurality of ultrasonic sensors detecting the distance and direction, an arbitrary ultrasonic sensor Is operated for transmission, and a plurality of ultrasonic sensors adjacent to the arbitrary ultrasonic sensors are operated for reception.
즉, 다수의 초음파센서중, 임의의 초음파 센서에서 거리를 측정하기 위한 초음파신호를 송신하면, 그 송신 초음파센서를 제외한 인접한 초음파센서는 물체에 의해 반사되는 상기 초음파신호를 수신하여 마이크로컴퓨터(미도시)에 인가하고, 이에 따라 마이크로컴퓨터는 상기 초음파신호의 송신과 수신에 걸리는 시간을 검출하여 거리를 계산한다.That is, when an ultrasonic signal of a plurality of ultrasonic sensors transmits an ultrasonic signal for measuring a distance, an adjacent ultrasonic sensor except for the transmitting ultrasonic sensor receives the ultrasonic signal reflected by an object and receives a microcomputer (not shown). The microcomputer detects the time taken to transmit and receive the ultrasonic signal and calculates a distance accordingly.
다른 실시예로, 임의의 초음파 센서를 초음파 송신용으로 동작시키면, 그 임의의 초음파센서를 제외한 모든 초음파센서를 수신용으로 동작시켜 보다 정밀하게 거리를 측정하는데, 즉 마이크로컴퓨터는 송신용 초음파센서와 그 송신용 초음파센서를 제외한 모든 초음파센서의 초음파 송수신 동작으로, 초음파의 송신과 수신에 걸리는 시간을 검출하여 거리를 계산한다.예를 들어, 종래 초음파센서의 경우에, 1개의 초음파센서가 송신하고,그 초음파센서에 인접한 초음파센서에서 수신하는데, 이런 경우 수신 초음파센서의 수신각이 제한되어 있으므로 장애물이 수신각을 벗어나면 장애물 감지가 불가능하지만, 본원발명을 실시예로 5개의 초음파센서가 부착된 경우라고 가정하면, 중앙에 위치한 초음파센서가 송신하는 경우, 그 중앙에 위치한 초음파센서를 제외한 나머지 초음파센서가 수신을 담당하므로 종래에 비해 수신각이 넓어져서 장애물 감지성능이 향상된다.다시 말해서, 본 발명은, 다수의 초음파센서중, 임의의 초음파 센서에서 거리를 측정하기 위한 초음파신호를 송신하면, 그 송신된 초음파신호가 물체에 반사되고, 그러면 수신용으로 사용되는 초음파센서에서 상기 반사되는 초음파센서를 수신함으로써, 초음파신호의 송신과 수신에 걸리는 시간을 검출하여 거리를 정밀하게 계산한다.In another embodiment, when any ultrasonic sensor is operated for ultrasonic transmission, all ultrasonic sensors except for the arbitrary ultrasonic sensor are operated for reception, so that the distance is measured more precisely, that is, the microcomputer is connected with the transmitting ultrasonic sensor. Ultrasonic transceiving operation of all ultrasonic sensors except the transmitting ultrasonic sensor detects the time taken for transmitting and receiving ultrasonic waves and calculates the distance. For example, in the case of a conventional ultrasonic sensor, one ultrasonic sensor transmits In this case, the ultrasonic sensor adjacent to the ultrasonic sensor is received, but in this case, since the receiving angle of the receiving ultrasonic sensor is limited, the obstacle cannot be detected when the obstacle is out of the receiving angle, but according to the present invention, five ultrasonic sensors are attached. Suppose that the case, if the ultrasonic sensor located in the center transmits, the ultrasonic sensor located in the center The rest of the ultrasonic sensors except for the sensor are responsible for the reception, so that the reception angle is wider than in the prior art, so that the obstacle detection performance is improved. In other words, among the ultrasonic sensors, an ultrasonic signal for measuring a distance from an arbitrary ultrasonic sensor is provided. Transmits the transmitted ultrasonic signal to the object, and then receives the reflected ultrasonic sensor from the ultrasonic sensor used for reception, thereby detecting the time taken for transmitting and receiving the ultrasonic signal and calculating the distance precisely. do.
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상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능한 것이다.The specific embodiments or examples made in the detailed description of the present invention are intended to clarify the technical contents of the present invention to the extent that they should not be construed as limited to these specific embodiments and should not be construed in consultation. Various changes can be made within the scope of.
이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 거리 및 방향을 탐지하는 다수의 초음파센서중에, 임의의 초음파센서가 송신용으로 동작하면, 그 임의의 초음파센서를 제외한 초음파센서는 수신용으로 동작시켜 거리 및 방향을 정확하게 검출하는 효과가 있다.As described in detail above, in the present invention, if any ultrasonic sensor operates for transmission among a plurality of ultrasonic sensors detecting distance and direction, the ultrasonic sensor except for the arbitrary ultrasonic sensor is operated for reception so that the distance and There is an effect of accurately detecting the direction.
도 1은 종래 로봇 청소기의 구조를 보인 종단면도.1 is a longitudinal sectional view showing a structure of a conventional robot cleaner.
도 2는 도 1의 저면도.2 is a bottom view of FIG. 1.
도 3은 본 발명 이동로봇의 초음파 센서운용방법을 보인 개략도.Figure 3 is a schematic diagram showing the ultrasonic sensor operating method of the present invention mobile robot.
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