KR100630892B1 - 일원화된 바닥감지 기능과 장애물감지 기능을 가지는이동로봇 - Google Patents

Abstract

바닥면에 적외선을 발광시키는 적외선송신기와 상기 바닥면으로부터 반사되는 적외선을 수신하는 적외선수신기를 포함하는 적외선센서; 장애물과 접촉되는 접촉판; 상기 접촉판에 장애물 접촉시 가해지는 물리적 힘을 전달하는 전달대; 및 상기 전달대의 물리적 힘에 의해 상기 적외선센서에 의해 발광되거나 수신되는 적외선의 경로를 변경/차단시키는 차단부재를 포함하는 일원화된 바닥감지 기능과 장애물감지 기능을 가지는 이동로봇이 제공된다.

이동로봇, 장애물, 바닥면, 적외선센서, 범퍼센서

Description

일원화된 바닥감지 기능과 장애물감지 기능을 가지는 이동로봇{Mobile robot for providing unified sensor to detect both floor and obstacle}

도 1a와 도 1b는 종래의 바닥감지센서와 장애물감지센서가 구비된 이동로봇에 있어서 바닥감지기능과 장애물을 수행하는 이동로봇의 측면을 나타낸 측면도;.

도 2a와 도 2b는 각각 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 일원화된 바닥감지 기능과 장애물감지 기능을 가지는 이동로봇의 작용을 나타낸 측면도;

도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예의 변형예에 따른 일원화된 바닥감지 기능과 장애물감지 기능을 가지는 이동로봇에 있어서 바닥감지 기능이 비활성화되기 위한 회로도;

도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 일원화된 바닥감지 기능과 장애물감지 기능을 가지는 이동로봇을 나타낸 측면도;

도 5a와 도 5b는 각각 도 4의 본 발명의 바람직한 제3 실시에에 따른 이동로봇의 작용을 나타낸 측면도; 및

도 6은 본 발명의 바람직한 제2 실시예의 변형예에 따른 일원화된 바닥감지 기능과 장애물감지 기능을 가지는 이동로봇을 나타낸 측면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 이동로봇 110 : 바닥감지부

111 : 적외선송신기 112 : 적외선수신기

113 : 적외선센서 120 : 장애물감지부

121 : 접촉판 122 : 전달대

123 : 슬릿 124 : 접촉스위치

125 : 전원공급수단 130 : 제어수단

본 발명은 이동로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 이동로봇의 장애물 감지시 바닥감지센서의 바닥 감지기능이 일원화되도록 하여 이동로봇이 정지되도록 하기 위한 일원화된 바닥감지 기능과 장애물감지 기능을 가지는 이동로봇에 관한 것이다.

일반적으로 이동로봇은 주위의 상황을 인지하기 위하여 장애물을 감지하는 장애물감지센서와 바닥면의 기울기를 감지하는 바닥감지센서를 사용하고 있다.

도 1a와 도 1b는 종래의 바닥감지센서와 장애물감지센서가 구비된 이동로봇에 있어서 바닥감지기능과 장애물을 수행하는 이동로봇의 측면을 나타낸 측면도이다.

종래의 이동로봇은, 도 1a와 도 1b에 도시된 바와 같이, 바퀴 달린 이동로봇의 장소이동이나 방향전환시 계단 등과 같이 바닥면이 갑자기 사라지는 경우를 감지하는 바닥감지센서(10)와 이동로봇의 진행방향에 위치된 장애물을 감지하는 장애 물감지센서(20)가 각각 독립적으로 작동되는 이원화된 센서들이 구비되고 상기 이원화된 바닥감지센서(10)와 장애물감지센서(20)에 의한 감지신호는 상기 이동로봇의 제어수단(미도시)에 의해 각각 개별적으로 처리되어 바닥면의 이상 감지나 장애물의 감지시 상기 이동로봇은 제자리에 정지하게 된다.

여기서, 바닥감지센서(10)로 적외선 또는 초음파를 주로 이용하고 있고 장애물감지센서(20)는 장애물과 직접 접촉되는 물리적 힘에 의해 전류를 발생시키는 접촉스위치를 주로 이용하고 있다.

그러나 종래의 이동로봇은, 이동로봇의 제어수단에 의해 처리되는 바닥감지센서(10)와 장애물감지센서(20)의 감지신호가 동등한 우선순위의 처리조건을 가짐에도 불구하고 상기 센서들에 의한 감지신호가 이원화 처리되고 있다.

다시 말해서, 바닥감지센서(10)와 장애물감지센서(20)가 이원화되어 작동되기 때문에 장애물감지센서(20)에 의해 장애물이 감지된 경우에도 바닥감지센서(10)의 감지신호(적외선 또는 초음파의 송수신)가 이동로봇의 제어수단에 의해 동시에 처리되고 있다.

따라서 상기 감지신호에 대한 이동로봇의 제어수단의 처리가 지연되는 문제점이 있으며 상기 감지신호의 처리 지연시 이동로봇이 즉시 정지하지 못하여 제동거리가 길어지는 문제가 발생되고 이동로봇이 위험한 상황에 놓이게 되는 결과를 가져오게 된다.

또한, 장애물과 바닥이상 감지는 로봇에게 이동이 제한되는 동일한 환경특성을 가지고 있음에도 이원화된 센서회로 체계를 가짐으로써 불필요한 비용을 소모하 게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 상기 장애물 감지시 바닥감지센서의 바닥면 감지기능이 일원화되도록 하여 이동로봇의 제어수단으로 하여금 한 종류 감지신호를 통해 두 가지 상황을 통합 처리하도록 할 수 있는 일원화된 바닥감지 기능과 장애물감지 기능을 가지는 이동로봇을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 통합된 감지회로 구조를 이용하여 바닥감지 기능과 장애물감지 기능이 수행되도록 하여 상기 감지신호에 신속한 처리가 가능하도록 할 수 있는 일원화된 바닥감지 기능과 장애물감지 기능을 가지는 이동로봇을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 이원화된 센서회로 체계를 일원화 시켜 소요되는 부품과 제작공정을 감소시켜 비용을 절감하는 효과를 얻는 것이다.

본 발명에 의하면, 바닥면에 적외선을 발광시키는 적외선송신기와 상기 바닥면으로부터 반사되는 적외선을 수신하는 적외선수신기를 포함하는 적외선센서; 장애물과 접촉되는 접촉판; 상기 접촉판에 장애물 접촉시 가해지는 물리적 힘을 전달하는 전달대; 및 상기 전달대의 물리적 힘에 의해 상기 적외선센서에 의해 발광되거나 수신되는 적외선의 경로를 변경/차단시키는 차단부재를 포함하는 일원화된 바닥감지 기능과 장애물감지 기능을 가지는 이동로봇이 제공된다.

또한, 상기 차단부재는 상기 전달대에 가해지는 물리적 힘의 전달시 상기 적 외선센서에 의해 발광되거나 수신되는 적외선의 경로가 차단되도록 상기 전달대의 일단에 연결된 슬릿인 것이 바람직하다.

또한, 상기 차단부재는 상기 전달대에 가해지는 물리적 힘의 전달시 전류를 발생시키는 접촉스위치인 것이 바람직하다.

또한, 상기 장애물 접촉시 상기 적외선센서의 작동 전류를 차단하도록 구성된 스위칭 회로를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 이동로봇 본체의 측면에 설치된 상기 적외선송신기에 의해 상기 접촉판에 일정각도로 발광된 적외선이 다시 상기 바닥면에 의해 일정각도 반사되어 상기 이동로봇 본체의 하면에 설치된 적외선수신기에 입사되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 접촉판의 하면에 설치된 적외선송신기에 의해 일정각도로 발광된 적외선이 상기 바닥면에 의해 일정각도로 반사되어 상기 이동로봇 본체의 하면에 설치된 적외선수신기에 입사되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 2a와 도 2b는 각각 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 일원화된 바닥감지 기능과 장애물감지 기능을 가지는 이동로봇의 작용을 나타낸 측면도이다.

도 2a와 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 일원화된 바닥감지 기능과 장애물감지 기능을 가지는 이동로봇은, 바퀴 달린 이동 로봇(100)의 하부 일측면에 구비되어 이동로봇(100)의 장소이동이나 방향전환시 바닥의 존재여부를 감지하는 바닥감지부(110), 이동로봇(100)의 일측면에 구비되어 이동로봇(100)의 진행방향에 위치된 장애물을 직접적인 접촉으로 감지하는 장애물감지부(120) 및 바닥감지부(110)의 감지신호를 처리하여 이에 대응되도록 이동로봇을 제어하기 위한 제어수단(130:도 3 참조)을 포함한다.

바닥감지부(110)는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 바닥에 적외선을 발광시키는 적외선송신기(111)와 바닥면으로부터 반사되어 입사되는 적외선을 수신하는 적외선수신기(112)로 이루어진 적외선센서(113)이다.

따라서 이동로봇(100)의 제어수단(130)은 적외선센서(113)로부터 전송되는 감지신호 즉, 적외선송신기(111)에 의해 바닥면에 발광된 적외선 양(또는 발광시간)과 적외선수신기(112)에 의해 수신된 적외선의 양(또는 수신시간)이 동일할 경우 바닥면이 평평하다고 판단하고 상기 적외선의 양이 동일하지 않을 경우 바닥면이 불연속적(계단 또는 경사)이라고 판단하여 이동로봇(100)의 이동을 정지시키거나 이에 대응된 프로그램을 처리하게 된다.

장애물감지부(120)는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 장애물과 직접 접촉되는 접촉판(121), 접촉판(121)의 중앙에 고정되어 장애물 접촉시 가해지는 물리적인 힘에 의해 변형되며 복원력을 가지는 전달대(122) 및 전달대(122)의 일단에 연결되어 장애물 접촉시 가해지는 물리적인 힘에 의해 적외선센서(113)의 기능을 일원화시키는 슬릿(123)을 포함한다.

여기서, 장애물감지부(120)는 전달대(122)의 일단에 연결되어 장애물 접촉 시 전류를 발생시키는 접촉스위치(124:도 3 참조)를 더 포함하는 것이 좋다.

따라서 장애물감지부(120)의 접촉판(121)에 장애물 접촉시 전달대(122)에 연결된 슬릿(123)에 의해 적외선센서(113)의 적외선 송수신기(111,112)에 각각 발광 또는 수신되는 적외선이 차단된다.

이에 따라 이동로봇(100)의 제어수단(130)에 의해 상기 장애물 접촉에 대하여 바닥면이 불연속적(계단 또는 경사)인 것으로 판단되어 이동로봇(100)의 이동을 정지시키거나 이에 대응된 프로그램을 처리하게 된다.

도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예의 변형예에 따른 일원화된 바닥감지 기능과 장애물감지 기능을 가지는 이동로봇에 있어서 바닥감지 기능이 비활성화되기 위한 회로도이다.

본 발명의 제1 실시예는 장애물 감지시 장애물감지부(120)의 슬릿(123)에 의해 기계적으로 적외선센서(113)의 바닥감지 기능이 일원화되는 것에 대해 설명하고 있으나, 본 발명의 제1 실시예의 변형예는, 도 3에 도시된 바와 같이, 장애물감지부(120)의 접촉판(121)에 장애물 접촉시 접촉스위치(124)에만 전류가 흐르도록 하는 스위칭 회로를 구성하여 전원공급수단(125)으로부터 적외선센서(113)에 흐르는 전류를 차단시켜 바닥 감지기능이 비활성화 되게 할 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 일원화된 바닥감지 기능과 장애물감지 기능을 가지는 이동로봇을 나타낸 측면도이고, 도 5a와 도 5b는 각각 도 4의 본 발명의 바람직한 제3 실시에에 따른 이동로봇의 작용을 나타낸 측면도이다.

본 발명의 바람직한 제1 실시예는 이동로봇(100)의 일측면에 구비된 장애물 감지부(120)의 슬릿(123)에 의해 적외선센서(113)가 일원화되는 것에 설명하고 있으나, 본 발명의 제2 실시예는 장애물감지부(120)의 슬릿(123)을 구비하지 않고 적외선센서(113)만으로 바닥감지 기능과 장애물감지 기능이 일원화되도록 하고 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 일원화된 바닥감지 기능과 장애물감지 기능을 가지는 이동로봇은, 도 4에 도시된 바와 같이, 이동로봇(100)의 측면에 장애물과 직접 접촉되는 접촉판(121)에 적외선을 발광시키는 적외선송신기(111)가 설치되고 이동로봇(100)의 하면에 적외선송신기(111)로부터 발광되어 접촉판(121)에 의해 일정각도로 반사되고 다시 바닥면에 의해 일정각도로 반사되는 적외선을 수신하는 적외선수신기(112)가 설치되는 적외선센서(113)를 포함한다.

따라서 이동로봇(100)의 제어수단(130)은, 도 5a와 도 5b에 도시된 바와 같이, 적외선센서(113)로부터 전송되는 감지신호 즉, 적외선송신기(111)에 의해 접촉판(121)에 발광된 적외선 양과 적외선수신기(112)에 의해 수신된 적외선의 양이 동일할 경우(적외선의 반사각이 일정할 경우) 바닥면이 평평하거나 장애물 비접촉이라고 판단하고 상기 적외선의 양이 동일하지 않거나 수신되지 않을 경우(적외선의 반사각이 일정하지 않을 경우) 바닥면이 불연속적(계단 또는 경사)이거나 장애물 접촉이라고 판단하여 이동로봇(100)의 이동을 정지시키거나 이에 대응된 프로그램을 처리하게 된다.

도 6은 본 발명의 바람직한 제2 실시예의 변형예에 따른 일원화된 바닥감지 기능과 장애물감지 기능을 가지는 이동로봇을 나타낸 측면도이다.

본 발명의 제2 실시예는 적외선송신기(111)가 이동로봇(100)의 일측에 구비 되어 있어 적외선송신기(111)로부터 발광된 접촉판(121)과 바닥면에 일정각도로 반사되어 적외선수신기(112)에 수신되도록 하고 있으나, 본 발명의 제2 실시예의 변형예에 의하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 적외선송신기(111)가 장애물과 접촉하는 접촉판(121)의 하단부에 설치되어 접촉판(121)에 의한 반사 없이 바닥면에 의해서만 반사되어 적외선수신기(112)에 수신되도록 하여 보다 간편하게 구성할 수 있다.

따라서 상술한 본 발명에 따른 이동로봇에 의하면, 상기 장애물 감지시 바닥감지센서의 바닥감지 기능이 일원화되어 이동로봇이 체크해야 할 감지신호의 개수가 감소하게 되고 이로 인하여 감지신호에 대한 처리속도를 향상시킬 수 있으며, 또한 부품과 소요비용을 절감할 수 있다.

상술한 본 발명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구 범위와 청구 범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다.

전술한 바와 같이, 하나의 감지센서로 바닥감지 기능과 장애물감지 기능을 일원화함으로써, 이동로봇의 감지센서 구성을 간단히 할 수 있으며 비용을 절감 할 수 있다.

또한, 장애물 감지시 바닥감지 기능이 일원화되어 하나의 감지신호에 대한 처리가 이루어짐으로써, 상기 감지신호의 처리 속도가 향상되고 보다 신속한 이동로봇의 제어가 이루어질 수 있다.

Claims (6)

1. 바닥면에 적외선을 발광시키는 적외선송신기와 상기 바닥면으로부터 반사되는 적외선을 수신하는 적외선수신기를 포함하는 적외선센서(110);

   장애물과 접촉되는 접촉판(121);

   상기 접촉판(121)에 결합되어 상기 접촉판(121)에 장애물 접촉시 가해지는 물리적 힘을 전달받는 전달대(122); 및

   상기 전달대(122)에 결합되어 상기 전달대(122)에 가해지는 물리적 힘에 의해 상기 적외선센서에 의해 발광되거나 수신되는 적외선의 경로를 변경/차단시키는 차단부재(123)를 포함하는 것을 특징으로 하는 일원화된 바닥감지 기능과 장애물감지 기능을 가지는 이동로봇.
2. 제1항에 있어서, 상기 차단부재(123)는 상기 전달대(122)에 가해지는 물리적 힘의 전달시 상기 적외선센서(110)에 의해 발광되거나 수신되는 적외선의 경로가 차단되도록 상기 전달대(122)의 일단에 연결된 슬릿(123)인 것을 특징으로 하는 일원화된 바닥감지 기능과 장애물감지 기능을 가지는 이동로봇.
3. 제1항에 있어서, 상기 차단부재(123)는 상기 전달대(122)에 가해지는 물리적 힘의 전달시 전류를 발생시키는 접촉스위치(124)인 것을 특징으로 하는 일원화된 바닥감지 기능과 장애물감지 기능을 가지는 이동로봇.
4. 제3항에 있어서, 상기 장애물 접촉시 상기 적외선센서(110)의 작동 전류를 차단하고 상기 접촉스위치(124)에만 전류가 흐르도록 구성된 스위칭 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 일원화된 바닥감지 기능과 장애물감지 기능을 가지는 이동로봇.
5. 제1항에 있어서, 상기 이동로봇 본체의 측면에 설치된 상기 적외선송신기(111)에 의해 상기 접촉판(121)에 일정각도로 발광된 적외선이 다시 상기 바닥면에 의해 일정각도 반사되어 상기 이동로봇 본체의 하면에 설치된 적외선수신기(112)에 입사되는 것을 특징으로 하는 일원화된 바닥감지 기능과 장애물감지 기능을 가지는 이동로봇.
6. 제1항에 있어서, 상기 접촉판(121)의 하면에 설치된 적외선송신기(111)에 의해 일정각도로 발광된 적외선이 상기 바닥면에 의해 일정각도로 반사되어 상기 이동로봇 본체의 하면에 설치된 적외선수신기(112)에 입사되는 것을 특징으로 하는 일원화된 바닥감지 기능과 장애물감지 기능을 가지는 이동로봇.

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