KR100645814B1 - 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템 및 그 복귀 방법 - Google Patents

이동로봇의 자동충전 복귀 시스템 및 그 복귀 방법 Download PDF

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임형득
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Abstract

본 발명은 이동로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 카메라 모듈로부터 입력되는 적외선 모듈의 적외선 영상 정보를 통해 정확하고 신속하게 충전대로 복귀하도록 하는 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템 및 그 복귀 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템은 충전대와 각종 데이터를 송수신하며 렌즈로부터 입력되는 영상을 촬영하는 카메라 모듈을 포함하는 이동로봇에 있어서, 무선 송수신부를 통해 수신되는 상기 이동로봇으로부터의 충전 요청 신호에 따라 적외선을 방사하며 적외선 방사에 따른 적외선 방사 신호를 출력하는 적외선 모듈이 구비되어 있는 충전대와; 상기 이동로봇의 배터리 전압이 기준 전압보다 작은 경우에 상기 충전대로 충전 요청 신호를 출력하고 상기 충전대로부터 수신되는 적외선 방사 신호에 따라 상기 카메라 모듈로부터 입력되는 영상 정보를 이용하여 복귀 주행하되, 상기 카메라 모듈로부터 입력되는 영상에서 적외선이 포착되는 경우 포착된 영상에서의 적외선 위치 정보를 이용하여 상기 이동로봇의 복귀 이동 주행을 제어하는 마이크로프로세서를 구비하는 이동로봇을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이동로봇, 적외선, 카메라 모듈, 자동충전

Description

이동로봇의 자동충전 복귀 시스템 및 그 복귀 방법{Automatic charging return system of moving robot and method for thereof}
도 1은 본 발명에 따른 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 이동로봇의 자동충전 복귀 방법을 설명하기 위한 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 충전대
110 : 무선 송수신부
120 : 적외선 모듈
300 : 이동로봇
310 : 카메라 모듈
320 : 메모리
330 : 배터리
340 : 배터리 측정부
350 : 무선 송수신부
360 : 마이크로프로세서
361 : 충전 제어부, 362 : 영상 처리부
363 : 위치 산출부, 364 : 주행 제어부
370 : 모터 구동부
본 발명은 이동로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 카메라 모듈로부터 입력되는 적외선 모듈의 적외선 영상 정보를 통해 정확하고 신속하게 충전대로 복귀하도록 하는 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템 및 그 복귀 방법에 관한 것이다.
로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일환으로 사용되거나, 인간이 견딜 수 없는 극한의 환경에서 인간을 대신하여 정보를 수집하거나 채집하는데 사용되어 왔다. 이러한 로봇공학 분야는 근래에 들어 최첨단 우주개발산업에 사용되면서 발전을 거듭하여 왔고, 최근에 들어서는 인간 친화적인 가정용 로봇이 개발되기에 까지 이르렀다. 이러한 인간 친화적인 가정용 로봇의 대표적인 예가 바로 청소용 이동로봇이다.
이 청소용 이동로봇은 주택 또는 사무실과 같은 일정한 청소구역을 스스로 이동하면서, 먼지 또는 이물질을 흡입하는 기기로서, 먼지 또는 이물질을 흡입하는 일반적인 진공 청소기의 구성 이외에 로봇을 주행시키는 주행 장치와, 청소구역 내에 있는 다양한 장애물과 충돌하지 않고 주행할 수 있도록 장애물을 감지하는 다수의 감지 센서와, 전원을 공급하는 배터리 및 장치 전반을 제어하는 마이크로프로세 서 등으로 구성되어 있다.
이러한 구성에 따라 청소용 로봇은 다수의 감지 센서를 통해 청소구역 내에 설치된 각종 장애물, 예를 들면 가구, 벽 등과 같은 장애물까지의 거리를 판별하고 판별된 정보를 이용하여 장애물과 충돌되지 않도록 주행하면서 청소구역을 청소한다.
최근에는 청소영역을 누락시키지 않고 청소하기 위해 청소영역에 대한 위치를 인식할 수 있도록 하기 위해 카메라 모듈이 탑재된 청소용 이동로봇이 등장하였다.
이 이동로봇의 경우 카메라 모듈로부터 촬영된 주변 영상 정보를 통해 자기 자신의 위치를 인식할 수 있을 뿐만 아니라 청소영역에 대한 정보를 정확하게 판별할 수 있으므로, 청소영역을 누락시키지 않고 보다 정확하게 청소구역을 청소한다.
한편 청소용 이동로봇은 전술한 바와 같이 배터리에 의해 작동됨으로써, 사용자의 편리를 위해 자동 충전 기능을 가지고 있다. 이러한 자동 충전 기능은 이동로봇 스스로 배터리의 잔량을 파악하여 기준 값에 못 미칠 경우 청소구역의 소정 위치에 설치된 충전대에 자동으로 복귀하여 부족한 배터리의 전원을 충전하고 다시 작업을 재개한다.
즉 종래 청소용 이동로봇의 충전대 자동 복귀 방법은 충전대에 소정의 신호를 출력하는 적외선 송신부를 장착하고 이동로봇에는 적외선 송신부에서 방사되는 적외선을 감지하는 적외선 센서를 장착하여, 적외선 송신부에서 방사되는 적외선의 감지를 통해 적외선 송신부의 위치를 판단하고 복귀시키는 방법이다.
그러나 상기와 같은 방법의 경우에는 이동로봇에 장착되는 적외선 센서의 수광 범위가 작을 뿐만 아니라 적외선 송신부로부터 이동로봇이 소정 거리 이격되어 있는 경우 적외선 신호를 감지하지 못하므로, 적외선 송신부에서 방사되는 적외선을 감지하는데 상당한 시간이 소요되어 시간이 길어질 경우 복귀 중에 배터리에 저장된 전원이 모두 감소하여 그 구동을 중지하는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 카메라 모듈로부터 입력되는 적외선 모듈의 적외선 영상 정보를 통해 충전대의 위치를 신속하게 감지하여 이동로봇이 보다 빠르고 정확하게 충전대로 복귀하도록 하는 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템 및 그 복귀 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템은 충전대와 각종 데이터를 송수신하며 렌즈로부터 입력되는 영상을 촬영하는 카메라 모듈을 포함하는 이동로봇에 있어서, 무선 송수신부를 통해 수신되는 상기 이동로봇으로부터의 충전 요청 신호에 따라 적외선을 방사하며 적외선 방사에 따른 적외선 방사 신호를 출력하는 적외선 모듈이 구비되어 있는 충전대와; 상기 이동로봇의 배터리 전압이 기준 전압보다 작은 경우에 상기 충전대로 충전 요청 신호를 출력하고 상기 충전대로부터 수신되는 적외선 방사 신호에 따라 상기 카메라 모듈로부터 입력되는 영상 정보를 이용하여 복귀 주행하되, 상기 카메라 모듈로부터 입력되는 영상에서 적외선이 포착되는 경우 포착된 영상에 서의 적외선 위치 정보를 이용하여 상기 이동로봇의 복귀 이동 주행을 제어하는 마이크로프로세서를 구비하는 이동로봇을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성에 따라 본 발명에 따른 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템은 종래 이동로봇의 복귀 주행을 위해 별도로 장착되는 적외선 혹은 초음파 송수신 센서를 사용하지 않고 이동로봇에 장착되어 있는 카메라 모듈로부터 입력되는 적외선의 영상 정보를 통해 충전대의 위치를 감지하여 이동로봇을 보다 빠르게 충전대로 복귀시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
본 발명을 설명하기에 앞서 본 명세서에서 후술되는 이동로봇은 청소용 로봇을 예시로 하여 설명하였다. 그러나 본 발명에 있어서 이동로봇은 본 명세서의 청소용 로봇에 한정되지 않는 것으로, 배터리 소진 시 자동 복귀하여 배터리를 충전한 후 작동되는 로봇을 포괄한다.
도 1은 본 발명에 따른 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템은 크게 이동로봇의 충전 시 이동로봇의 복귀를 유도하며 복귀된 이동로봇에 전원을 공급하는 충전대(100)와, 카메라 모듈로부터 입력되는 주위 영상 정보를 통해 이동로봇이 특정 영역을 이동하면서 사용자의 명령에 의한 청소 작업을 수행하는 이동로봇(300)으로 구성된다.
본 발명에 따른 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템의 충전대(100)는 이동로봇과 데이터를 송수신하며 이동로봇의 복귀를 유도하는 것으로, 도면에 도시된 바와 같이 무선 송수신부(110)와 적외선을 방사하는 적외선 모듈(120)을 포함한다. 그리고 도면에 도시되지 않았지만, 이동로봇이 도킹되는 경우 이동로봇으로 전원을 공급하는 전원 공급단이 구비되어 있다.
이 실시예에 있어서 이동로봇과 데이터를 송수신하는 무선 송수신부(110)는 근거리 무선 통신 모듈인 블루투스 모듈, 무선 랜 모듈, 지그비(zigbee) 모듈 중 어느 하나를 이용하여 무선 신호를 송수신한다. 또한 다른 실시예에 있어서 무선 송수신부(110)는 적외선 신호를 이용한 적외선 통신 방법을 통해서 구현 가능하다. 이 경우 충전대(100)는 적외선 모듈을 통해 이동로봇과 데이터 통신을 수행하되, 적외선 모듈(120)은 소정의 신호를 적외선으로 변조하여 방사하는 적외선 송신부와 수광된 적외선을 복조 처리하는 적외선 수신부를 포함한다.
한편 적외선 모듈(120)은 무선 송수신부(110)를 통해 수신되는 이동로봇(300)으로부터의 충전 요청 신호에 따라 적외선을 방사하도록 발광 소자를 구동한다. 또한 적외선 모듈은 발광소자를 통해 적외선이 방사되는 경우, 발광 소자의 작동 상태를 알리는 적외선 방사 신호를 무선 송수신부를 통해 이동로봇으로 전송한다.
즉 상기와 같은 구성에 따라 본 발명의 실시예에 있어서 충전대는 무선 송수신부를 통해 충전 요청 신호를 수신하는 경우, 적외선 모듈의 구동에 의해 이동로 봇의 복귀 경로를 유도하는 적외선이 방사되는 한편 적외선의 작동 상태를 알리는 적외선 방사 신호를 이동로봇으로 전송한다.
이하 상술한 구성을 가지는 충전대의 작동 상태에 따라 주행 제어되는 본 발명에 따른 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템을 구성하는 이동로봇의 구성에 대해 설명하면,
본 발명의 실시예에 따른 이동로봇(300)은 렌즈로부터 입력되는 영상을 촬영하는 카메라 모듈(310)과, 이동로봇의 구동을 위한 운영 프로그램 및 카메라 모듈로부터 입력되는 영상 정보가 저장되는 메모리(320)와, 장치 전반에 전원을 공급하는 배터리(330) 및 이 배터리 전압을 측정하는 배터리 측정부(340)와, 충전대와 데이터를 송수신하는 무선 송수신부(350)와, 이동로봇의 장치 전반을 제어하는 마이크로프로세서(360) 및 모터 구동부(370)를 포함한다.
카메라 모듈(310)은 이동로봇의 주행 시 전방의 각종 영상을 촬영하는 것으로, 도면에 도시되지 않았지만 렌즈계와, 이 렌즈계로부터의 광 신호를 아날로그 전기 신호로 변환하는 촬상부와, 촬상부로부터 출력되는 신호를 처리하고 이를 디지털 신호로 변환하여 마이크로프로세서의 입력에 적합한 포맷으로 변환하는 변환부와 전체 모듈의 동작을 제어하는 카메라 모듈 제어부를 포함한다. 이러한 구성들을 가지는 카메라 모듈은 본 건 출원일 이전에 이미 공지된 기술이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이에 따라 본 발명에 따른 이동로봇은 주행 시 카메라 모듈을 통해 주변 영상을 촬상하면서 촬상된 영상정보를 이용하여 주행 시 장애물의 존재 유무를 보다 정확하게 인식할 수 있다. 이와 같이 주변 영상을 촬상하는 카메라 모듈은 이동로봇의 전방에 장착되어 있는 것으로, 전술한 충전대를 구성하는 적외선 모듈의 발광 소자의 높이와 동일하도록 하는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명에 따른 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템은 카메라 모듈을 통해 주변 영상을 촬상하면서 주행하며 촬상된 영상정보를 이용하여 주행 시 장애물의 존재 유무를 보다 정확하게 인식할 수 있을 뿐만 아니라 적외선이 방사되는 적외선 모듈의 방향을 감지하여 복귀하게 되는 것이다.
한편 메모리(320)는 EEPROM, 또는 플래시 메모리와 같은 비 휘발성 메모리 소자로 구성되며, 이동로봇의 구동을 위한 운영 프로그램이 저장되어 있다. 또한 메모리(320)에는 이동로봇이 청소 작업을 하는데 필요한 최소한의 배터리 정보, 즉 배터리에 대한 기준 전압 값이 저장되어 있다. 또한 메모리(320)에는 카메라 모듈(310)을 통해 촬상된 각종 영상 정보가 저장되어 있다. 이와 같이 메모리(320)에 저장되는 데이터들은 마이크로프로세서에 의해 액세스 제어된다.
그리고 배터리 측정부(340)는 이동로봇에 내장된 배터리(330)의 전압을 측정하는 것으로, 배터리(330)로부터 인가되는 전압을 소정의 저항 비를 통해 분압하고 분압된 전압을 측정하여 마이크로프로세서(360)로 출력한다.
이에 따라 마이크로프로세서(360)는 배터리 측정부(340)로부터 입력되는 측정 전압의 레벨에 따라 배터리 잔량 표시바를 통해 현재 배터리의 잔량을 디스플레이 한다.
그리고 무선 송수신부(350)는 충전대(100)의 무선 송수신부(110)와 데이터 통신을 수행하는 것으로, 본 발명의 일 실시예에 있어서 무선 송수신부(350)는 근거리 무선 통신 모듈인 블루투스 모듈, 무선 랜 모듈, 지그비(zigbee) 모듈 중 어느 하나를 이용한 무선 신호를 송수신한다.
또한 다른 실시예에 있어서 무선 송수신부(350)는 적외선 신호를 이용한 적외선 통신 방법을 통해서 구현 가능하다. 이 실시예에 있어서 충전대(100)는 전술한 바와 같이 적외선 모듈(120)을 통해 이동로봇과 데이터 통신을 수행하되, 적외선 모듈(120)은 소정의 신호를 적외선으로 변조하여 방사하는 적외선 송신부와 수광된 적외선을 복조 처리하는 적외선 수신부를 포함하며, 이동로봇(300)은 충전대의 적외선 모듈에 대응되는 적외선 통신 모듈을 통해 각종 데이터를 송수신한다. 즉 적외선 통신 모듈은 전술한 바와 같이 소정의 신호를 적외선으로 변조하여 방사하는 적외선 송신부와 수광된 적외선을 복조 처리하는 적외선 수신부를 포함하는 것으로, 이러한 적외선 통신의 경우 본 건의 출원 이전에 이미 공지된 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
그리고 모터 구동부(370)는 마이크로프로세서(360)로부터 인가되는 구동 제어 신호, 즉 주행 제어 신호에 따라 각 바퀴에 장착되어 있는 좌/우륜 모터를 각각 구동시킨다.
한편 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇의 마이크로프로세서(360)는 메모리에 저장된 운영 프로그램 데이터에 기초하여 이동로봇의 동작을 전반적으로 제어하되, 본 발명의 특징적인 양상에 따라 카메라 모듈(310)을 통해 입력되는 영상 정보로부터 획득되는 적외선의 위치 정보를 참조하여 충전대로의 이동로봇의 복귀 주행 을 제어한다.
즉 본 발명에 따른 마이크로프로세서(360)는 도면에 도시된 바와 같이 충전 제어부(361)와 영상 처리부(362)와, 위치 산출부(363) 및 주행 제어부(364)를 포함한다.
충전 제어부(361)는 전술한 배터리 측정부(340)로부터 입력되는 이동로봇의 배터리 전압이 기준 전압보다 작은 경우에 충전대로 충전을 요청하는 충전 요청 신호를 무선 송수신부(350)로 출력한다. 그리고 이 충전 요청 신호에 따라 무선 송수신부(350)를 통해 적외선 방사 신호가 수신되면, 충전대에서 방사되는 적외선을 찾기 위해 기 설정된 주행 알고리즘에 기초하여 주변 영역을 탐색 주행하도록 모터 구동부(370)를 제어한다.
이에 따라 이동로봇은 충전 제어부의 제어 신호에 따라 주변 영역을 탐색 주행하면서 카메라 모듈을 통해 주변 영상을 촬상하게 된다.
그리고 영상 처리부(362)는 카메라 모듈(310)로부터 입력되는 영상을 메모리(320)에 저장하되 메모리에 저장된 이전 영상과 카메라 모듈(310)로부터 입력되는 현재 영상의 영상 정보를 상호 비교하여 충전대의 적외선 모듈에서 방사되는 적외선을 감지한다.
즉 본 발명의 실시예에 있어서 영상 처리부(362)는 이동로봇의 운영 프로그램 데이터에 기초하여 카메라 모듈로부터 입력되는 촬상 영상의 영상 정보, 예를 들면 촬상되는 영상의 색상 정보 또는 휘도의 차이를 통해 충전대에 장착되어 있는 적외선 모듈에서 방사되는 적외선을 감지한다. 즉 본 발명의 실시예에 있어서 카메 라 모듈의 경우 전술한 바와 같이 적외선이 촬상됨으로써, 적외선이 촬상되는 경우 촬상되는 적외선에 의해 영상의 색상 정보 혹은 휘도가 가변되며 가변되는 색상 정보 또는 휘도는 상술한 영상 처리부를 통해 감지된다.
그리고 위치 산출부(363)는 영상 처리부(362)로부터의 적외선 감지 시 해당 영상에서의 적외선 위치 정보를 산출한다. 예를 들어 해당 영상의 정 중앙을 기준으로 하여 적외선이 캡쳐된 적외선 영상의 중앙까지의 방향을 산출한다.
이에 따라 이동로봇의 마이크로프로세서(360)는 위치 산출부(363)에서 출력되는 위치 정보를 이용하여 이동로봇이 주행되도록 주행 제어부(364)를 통해 좌/우륜 모터 구동부(370)로 제어 신호를 출력한다.
즉 본 발명의 실시예에 있어서 주행 제어부(364)는 위치 산출부로부터 입력되는 적외선 위치 정보를 이용하여 촬상된 영상에서의 적외선 위치가 영상의 중앙, 즉 렌즈의 중앙에 위치되도록 주행 제어 신호를 출력한다.
따라서 본 발명에 따른 이동로봇의 경우 소정 거리 이동시마다 메모리에 저장된 이전 영상과 카메라 모듈로부터 입력되는 현재 영상의 영상 정보를 상호 비교하고 그 결과에 의해 산출되는 위치 정보를 이용하여 영상에서의 적외선 위치가 영상의 중앙에 위치하도록 주행 제어부를 통해 모터 구동부로 이동로봇에 대한 주행 제어 신호를 출력한다.
이에 따라 본 발명에 따른 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템은 카메라 모듈을 통해 촬상되는 영상에서의 적외선의 위치 정보를 이용하여 충전대의 위치를 용이하게 인식함으로써, 보다 빠르게 충전대로 복귀할 수 있게 되는 것이다.
즉 본 발명에 따른 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템은 이동로봇에 장착된 통상의 카메라 모듈이 적외선을 감지하는 것을 이용한 시스템으로 카메라 모듈의 경우 기존에 사용된 적외선 센서 혹은 초음파 센서에 비하여 수광 범위, 즉 렌즈를 통해 카메라 모듈로 입력되는 영상의 촬영 범위가 상대적으로 큼으로써, 원거리에서도 충전대에서 방사되는 적외선을 용이하게 감지할 수 있다.
이에 따라 카메라 모듈로부터 입력되는 영상에서 적외선이 감지되는 경우 적외선이 포착된 영상에서의 적외선 위치 정보를 산출하며 산출된 적외선 위치 정보를 바탕으로 이동로봇의 주행을 제어함으로써, 이동로봇을 보다 신속하게 충전대로 복귀시킬 수 있다.
이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 이동로봇의 자동충전을 위한 복귀 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 이동로봇의 자동충전 복귀 방법을 설명하기 위한 흐름도서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 이동로봇은 특정 영역에서 사용자의 명령에 의해 청소 작업을 수행한다(S100). 이러한 청소 작업을 진행하면서 이동로봇은 배터리 측정부(340)를 통해 소정의 주기 간격으로 배터리 잔량을 측정한다(S110).
이와 같은 과정을 통해 작업을 수행하면서 배터리 측정부(340)로부터 입력되는 배터리 잔량이 메모리(320)에 설정된 기준 전압보다 작게 되면(S120), 충전모드로 전환하여 충전대로 복귀하기 위한 복귀 모드로 전환한다. 그러나 배터리 측정부(340)로부터 입력되는 배터리 잔량이 메모리(320)에 설정된 기준 전압보다 큰 경 우에는 S100단계로 진입하여 사용자의 명령에 의해 청소 작업을 수행한다.
한편 배터리 측정부(340)로부터 입력되는 배터리 잔량이 메모리에 설정된 기준 전압보다 작은 경우, 이동로봇의 마이크로프로세서(360)는 충전 제어부(361)를 통해 충전대로 충전 요청 신호를 출력한다(S130). 그리고 무선 송수신부(350)를 통해 수신되는 충전대의 적외선 방사 신호에 따라 충전대를 탐색하기 위해 메모리에 저장된 주행 알고리즘에 따라 일정 영역을 탐색 주행한다(S140,S150). 이와 같이 충전대와 이동로봇간의 데이터 송수신은 블루투스 모듈, 무선 랜 모듈, 지그비 모듈 중 어느 하나를 이용하여 데이터를 송수신할 수도 있으며, 나아가 충전대와 이동로봇과의 데이터 통신은 적외선을 이용하여 데이터를 송수신할 수도 있다.
한편 이동로봇(300)은 충전대에서 전송되는 적외선 방사 신호에 따른 탐색 주행 시 카메라 모듈(310)을 통해 입력되는 주변 영역의 영상을 획득하여 메모리(320)에 저장한다(S160).
그리고 이동로봇의 마이크로프로세서(360)는 카메라 모듈(310)로부터 입력되는 영상에서 충전대의 적외선 모듈에서 방사되는 적외선을 감지한다(S170). 즉 본 발명의 실시예에 있어서 이동로봇의 마이크로프로세서(360)는 영상 처리부(362)를 통해 메모리에 저장된 이전 영상과 카메라 모듈로부터 입력되는 현재 영상의 영상 정보를 상호 비교하여 충전대의 적외선 모듈에서 방사되는 적외선을 감지한다.
다시 말해 충전대의 적외선 모듈에서는 적외선이 방사되고 있는 상태이므로, 카메라 모듈을 통해 방사되는 적외선의 일부분이라도 촬상되는 경우 이동로봇은 촬상된 적외선 영상에 의해 메모리에 저장된 이전 영상과 카메라 모듈로부터 입력되 는 적외선 영상의 색상 정보 또는 휘도 값의 차이가 발생되므로 이를 통해 적외선을 감지하게 되는 것이다.
이와 같이 영상 처리부를 통해 이전 영상과 입력되는 영상간의 비교를 통해 적외선이 감지되지 않으면, 이동로봇은 다시 S150단계인 충전대의 탐색을 위한 주행을 하게 된다. 그러나 S170단계에서 적외선을 감지하게 되면, 이동로봇의 마이크로프로세서(360)는 위치 산출부(363)를 통해 적외선이 촬상된 영상에서 적외선의 위치 정보를 산출한다(S180). 예를 들어 위치 산출부(363)는 적외선이 촬상된 영상의 중앙을 기준으로 하여 적외선이 촬상된 적외선 영상의 중앙까지의 방향을 산출한다.
이후 이동로봇의 마이크로프로세서(360)는 산출된 적외선 영상이 렌즈를 통해 입력되는 영상의 중앙에 위치하도록 주행 제어부(364)를 통해 모터 구동부(370)로 주행 제어 신호를 출력한다(S190).
즉 본 발명에 따른 이동로봇은 소정 거리 이동시마다 메모리에 저장된 이전 영상과 카메라 모듈로부터 입력되는 현재 영상의 영상 정보를 상호 비교하고 그 결과에 의해 산출되는 위치 정보를 이용하여 영상에서의 적외선 위치가 영상의 중앙에 위치하도록 주행 제어부를 통해 모터 구동부로 이동로봇의 주행 제어 신호를 출력한다.
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템 및 그 복귀 방법은 종래 이동로봇의 복귀 주행을 위해 별도로 장착되 는 적외선 혹은 초음파 송수신 센서를 사용하지 않고 이동로봇에 장착되어 있는 카메라 모듈로부터 입력되는 적외선의 영상 정보를 통해 충전대의 위치를 감지하여 이동로봇을 보다 빠르게 충전대로 복귀시킬 수 있는 장점이 있다.
즉 본 발명에 따른 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템 및 그 복귀 방법은 이동로봇에 장착된 통상의 카메라 모듈이 적외선을 감지하는 것을 이용한 시스템으로 카메라 모듈의 경우 기존에 사용된 적외선 센서 혹은 초음파 센서에 비하여 수광 범위, 즉 렌즈를 통해 카메라 모듈로 입력되는 영상의 촬영 범위가 상대적으로 넓음으로써, 원거리에서도 충전대에서 방사되는 적외선을 용이하게 감지하여 할 수 있다.
이에 따라 카메라 모듈로부터 입력되는 영상에서 적외선의 일부라도 포착되는 경우 적외선이 포착된 영상에서의 적외선 위치 정보를 바탕으로 이동로봇의 주행을 제어함으로써, 이동로봇을 보다 신속하게 충전대로 복귀시킬 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (11)

  1. 충전대와 각종 데이터를 송수신하며 렌즈로부터 입력되는 영상을 촬영하는 카메라 모듈을 포함하는 이동로봇에 있어서,
    무선 송수신부를 통해 수신되는 상기 이동로봇으로부터의 충전 요청 신호에 따라 적외선을 방사하며 적외선 방사에 따른 적외선 방사 신호를 출력하는 적외선 모듈이 구비되어 있는 충전대와;
    상기 이동로봇의 배터리 전압이 기준 전압보다 작은 경우에 무선 송수신부를 통해 상기 충전대로 충전 요청 신호를 출력하고 상기 충전대로부터 수신되는 적외선 방사 신호에 따라 상기 카메라 모듈로부터 입력되는 영상 정보를 이용하여 복귀 주행하되, 상기 카메라 모듈로부터 입력되는 영상에서 적외선이 포착되는 경우 포착된 영상에서의 적외선 위치 정보를 이용하여 상기 이동로봇의 복귀 이동 주행을 제어하는 마이크로프로세서를 구비하는 이동로봇;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는 :
    상기 이동로봇의 배터리 전압이 기준 값보다 작은 경우 무선 송수신부를 통해 상기 충전대로 충전 요청 신호를 출력하고 상기 충전대로부터 수신되는 적외선 방사 신호에 따라 이동로봇의 탐색 주행을 제어하는 충전 제어부와,
    상기 카메라 모듈로부터 입력되는 영상을 메모리에 저장하되 메모리에 저장 된 이전 영상과 상기 카메라 모듈로부터 입력되는 영상의 영상 정보를 상호 비교하여 충전대의 적외선 모듈에서 방사되는 적외선을 감지하는 영상 처리부와,
    상기 영상 처리부로부터의 적외선 감지 시 해당 영상에서의 적외선 위치 정보를 산출하는 위치 산출부와,
    상기 위치 산출부로부터 입력되는 적외선 위치 정보를 이용하여 상기 적외선 위치가 영상의 중앙에 위치되도록 주행 제어 신호를 출력하는 주행 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 영상 정보는 상기 메모리에 저장된 이전 영상과 상기 카메라 모듈에서 출력되는 영상간의 색 정보 또는 휘도 정보 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전대와 이동로봇간의 데이터 통신은 블루투스 모듈, 무선 랜 모듈, 지그비 모듈 중 어느 하나를 이용한 무선 통신인 것을 특징으로 하는 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전대와 이동로봇간의 데이터 통신은 적외선을 이용하여 데이터를 송 수신하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동로봇은 청소용 로봇임을 특징으로 하는 이동로봇의 자동충전 복귀 시스템.
  7. 렌즈로부터 입력되는 영상을 촬영하는 카메라 모듈이 구비되어 있는 이동로봇의 자동충전 복귀 방법에 있어서,
    상기 카메라 모듈로부터 입력되는 주위 영상 정보를 통해 이동로봇이 특정 영역을 이동하면서 사용자의 명령에 의한 청소 작업 시 이동로봇의 배터리 잔량을 측정하는 단계와;
    측정된 배터리 잔량이 기준 전압값보다 작은 경우 충전대로 충전 요청 신호를 전송하는 단계와;
    상기 충전대로부터의 적외선 구동 신호에 따라 탐색 주행하면서 카메라 모듈로부터 입력되는 영상 정보를 저장하는 단계와;
    상기 카메라 모듈로부터 입력되는 영상과 기 입력된 이전 영상간의 색 정보 또는 휘도 차이를 이용하여 상기 충전대의 적외선 모듈에서 방사되는 적외선을 감지하는 단계와;
    카메라 모듈로부터 입력되는 영상에서 적외선이 포착되는 경우 포착된 영상에서의 적외선 위치 정보를 산출하고, 이를 이용하여 상기 이동로봇이 상기 충전대로 복귀하도록 주행 제어 신호를 출력하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 자동충전 복귀 방법.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 충전대와 이동로봇간의 데이터 송수신은 블루투스 모듈, 무선 랜 모듈, 지그비 모듈 중 어느 하나를 이용하여 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 자동충전 복귀 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 충전대와 이동로봇과의 데이터 통신은 적외선을 이용하여 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 자동충전 복귀 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 이동로봇은 청소용 로봇인 것을 특징으로 하는 이동로봇의 자동충전 복귀 방법.
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