KR100740009B1

KR100740009B1 - ＰＳＤ센서와 Ｏｎ／ＯｆｆＩＲ센서를 이용한충전스테이션 위치 인식 시스템

Info

Publication number: KR100740009B1
Application number: KR1020060132625A
Authority: KR
Inventors: 최영; 정우성; 서강일; 김형철
Original assignee: (주)다사테크
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2007-07-16

Abstract

본 발명은 PSD센서와 On/Off IR센서를 이용하여 이동로봇이 충전스테이션의 위치를 인식하는 시스템에 관한 것으로서, 이동로봇(100)에 설치되는 2개의 PSD센서(110): 이동로봇(100)에 설치되는 On/Off IR센서(120); 및, 충전스테이션(200)의 충전단자 위치를 표시하는 무광택 검은색의 흑점(210);을 포함하여 구성되되, 이동로봇(100)의 충전이 필요하면 이동로봇(100)은 충전스테이션(200)이 설치된 벽면과 나란하게 횡방향으로 이동하면서 상기 PSD센서(110)를 이용하여 벽면에서 돌출되도록 설치된 충전스테이션(200)의 위치를 확인하고, 상기 PSD센서(110) 각각에서 측정되는 충전스테이션(200) 전면부까지의 거리가 동일하도록 이동로봇(100)의 방향을 보정하고, 상기 On/Off IR센서(120)를 이용하여 상기 흑점(210)을 인식하는 것을 특징으로 하는 PSD센서와 On/Off IR센서를 이용한 충전스테이션 위치 인식 시스템에 관한 것이다.

PSD센서, On/Off IR센서, 충전스테이션, 흑점, 자기위치인식센서

Description

ＰＳＤ센서와 Ｏｎ／ＯｆｆＩＲ센서를 이용한 충전스테이션 위치 인식 시스템{Charging Station Position Detecting System using PSD Sensor and On/Off IR Sensor}

도1은 종래의 초음파센서를 이용한 충전스테이션 위치 인식 시스템이다.

도2는 종래의 초음파센서를 이용하여 충전스테이션의 위치를 확인하는 과정을 나타내는 순서도이다.

도3은 본 발명의 구체적 실시예에 따라 충전스테이션의 위치를 확인하는 과정을 도시하고 있다.

도4는 본 발명의 구체적 실시예에 따라 충전스테이션의 위치를 확인하고 방향을 보정하는 원리를 도시하고 있다.

도5는 본 발명의 구체적 실시예를 이용하여 충전스테이션의 위치를 확인하는 과정을 나타내는 순서도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:이동로봇

110:PSD센서

120:On/Off IR센서

130:자기위치인식센서

200:충전스테이션

210:흑점

기술분야

본 발명은 PSD센서와 On/Off IR센서를 이용한 충전스테이션 위치 인식 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세히는 이동로봇(100)의 충전이 필요하면 이동로봇(100)은 충전스테이션(200)이 설치된 벽면과 나란하게 횡방향으로 이동하면서 이동로봇(100)에 설치된 2개의 PSD센서(110)를 이용하여 벽면에서 돌출되도록 설치된 충전스테이션(200)의 위치를 확인하고, PSD센서(110) 각각에서 측정되는 충전스테이션(200) 전면부까지의 거리가 동일하도록 이동로봇(100)의 방향을 보정하고, On/Off IR센서(120)를 이용하여 충전단자의 위치를 표시하는 흑점(210)을 인식하는 것을 특징으로 한다.

종래기술

초음파를 이용하여 충전스테이션(120)의 위치를 확인하는 종래의 시스템의 경우 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 이동로봇(100)에 초음파 감지부(1)가 설치되 고, 충전스테이션(200)에 3개의 초음파 발생수단(2, 3, 및 4)이 설치된다.

이동로봇(100)이 특정 영역을 이동하면서 사용자에 의해 명령된 작업을 수행하면서 밧데리의 잔량을 확인하고, 밧데리의 잔량이 부족한 충전모드이면 충전스테이션(200)의 수용부 좌우측에 설치된 초음파 발생수단(2 및 3)에서 발생하는 초음파를 감지하여 충전스테이션(200)의 수용부 근처로 이동하고, 충전스테이션(200)의 수용부 좌우측에 설치된 초음파 발생수단(2 및 3)과 충전스테이션(200)의 수용부 중앙에 설치된 초음파 발생수단(4)를 포함한 3방향에서의 초음파를 감지하여 이동로봇(100)에 구비된 충전단자를 충전스테이션(200)에 구비된 충전단자와 접속되도록 한다.

다시 말하면, 충전모드 시, 충전스테이션(200)의 좌우측에 설치된 두 개의 초음파 발생수단(2, 3)에서 발생하는 초음파를 감지하여 충전스테이션(200)의 수용부로 인도된 후, 충전스테이션(200)의 좌우측에 설치된 두 개의 초음파 발생수단(2, 3)과 충전스테이션(200)의 중앙에 설치된 초음파 발생수단(4)를 포함한 3개의 초음파 발생수단(2, 3, 및 4)에서 발생되는 초음파에 의해 이동로봇(100)과 충전스테이션(200)의 충전단자가 서로 정확한 위치에서 접속되어 충전이 이루어지게 된다.

이와 같은 종래 기술의 경우 충전스테이션(200)과 이동로봇(100)의 거리가 멀거나, 이동로봇(100)에 장착된 초음파 감지부(1)가 충전스테이션(200)의 초음파 발생수단(2, 3, 4)과 반대 방향에 있으면 충전스테이션(200)의 위치를 찾기가 힘든 문제점이 있다.

또한 충전스테이션(200)이 이동로봇(100)을 감싸고 있는 형태로서 충전스테이션(200)은 이동로봇(100)을 수용할 수 있을 정도로 커야하기 때문에 실내공간을 불필요하게 많이 차지하고 그에 따른 부가 비용도 수반되는 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명은 원거리에서도 신속하게 충전영역에 도달할 수 있고, 충전스테이션의 크기를 최소화할 수 있는 충전스테이션 위치 인식 시스템을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명의 구성은 다음과 같다.

본 발명은 이동로봇(100)에 설치되는 2개의 PSD센서(110): 이동로봇(100)에 설치되는 On/Off IR센서(120); 및, 충전스테이션(200)의 충전단자 위치를 표시하는 무광택 검은색의 흑점(210);을 포함하여 구성되되, 이동로봇(100)의 충전이 필요하면 이동로봇(100)은 충전스테이션(200)이 설치된 벽면과 나란하게 횡방향으로 이동하면서 상기 PSD센서(110)를 이용하여 벽면에서 돌출되도록 설치된 충전스테이션(200)의 위치를 확인하고, 상기 PSD센서(110) 각각에서 측정되는 충전스테이션(200) 전면부까지의 거리가 동일하도록 이동로봇(100)의 방향을 보정하고, 상기 On/Off IR센서(120)를 이용하여 상기 흑점(210)을 인식하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 이동로봇(100)에 자기위치인식센서(130):가 더 구비되어, 충전이 필 요한 시점이 되면 상기 자기위치인식센서(130)를 이용하여 이동로봇(100)을 충전스테이션(200)으로부터 소정의 거리 이내의 위치(충전영역)로 이동시킨다.

이하에서는 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도3은 본 발명의 구체적 실시예에 따라 충전스테이션의 위치를 확인하는 과정을 도시하고 있고, 도4는 본 발명의 구체적 실시예에 따라 충전스테이션의 위치를 확인하고 방향을 보정하는 원리를 도시하고 있다.

이동로봇(100)의 충전이 필요한 시점이 되면 자기위치인식센서(130)를 이용하여 이동로봇을 충전영역(Docking Zone)으로 이동시킨다.

자기위치인식센서(130)의 종류는 여러 가지가 있으며, 어떤 종류의 자기위치인식센서(130)를 사용하느냐에 따라 그 작동 원리가 달라진다.

예를 들어 초음파 위성을 이용한 자기위치인식센서(130)는 실내의 천장에 초음파 위성(초음파 발신기)을 설치하고 이동로봇(100)에 수신기를 설치하여 이동로봇의 절대 위치를 알아낸다.(한국LPS U-SAT)

또, 고유의 ID를 지닌 랜드마크에서 적외선이 반사되는 이미지를 해석함으로써 로봇의 위치와 회전방향의 각도를 알아내는 센서도 있다.(하기소닉 STARGAZER)

자기위치인식센서(130)를 이용하여 이동로봇(100)이 충전스테이션(200)에 근접한 위치로 이동한 후 PSD센서(110)를 이용하여 충전스테이션(200)이 설치된 벽면과 나란하게 횡방향으로 이동하면서 충전스테이션(200)을 찾아낸다.

충전스테이션(200)을 찾는 원리는 PSD센서(110)와 벽면 사이의 거리와 PSD센 서(110)와 충전스테이션(200) 사이의 거리는 충전스테이션(200) 돌출 거리만큼 차이가 날 수밖에 없는 바, 이러한 거리차이를 인식하여 충전스테이션(200)을 찾아낼 수 있다.

PSD센서(110)가 충전스테이션(200)을 찾아내더라도 충전단자의 정확한 위치를 확인할 때까지 벽면과 나란하게 횡방향 이동을 계속하는데, 이러한 과정에서 도4에 도시된 바와 같이 각각의 PSD센서(110)가 측정한 충전스테이션(200)까지의 거리(d1, d2) 차이가 해소되는 방향으로 이동로봇(100)을 정렬시켜 이동로봇(100)의 충전단자와 충전스테이션(200)의 충전단자가 서로 정확하게 마주볼 수 있도록 한다.(오리엔테이션 에러 보정)

충전단자의 위치는 On/Off IR센서(120)를 이용하여 찾아 내는데, 충전스테이션(200)에 표시된 흑점(210)을 이용한다.

On/Off IR센서(120)는 0.1 내지 5M 이내의 물체를 감지하는 센서이다.

감지범위 내에서 물체를 감지하게 되면 On 이 되고, 물체를 감지하지 못하면 Off 가 된다.

이러한 On/Off IR센서(120)는 무광택의 검은색 물체는 감지하지 못하는 특징이 있는데, 충전단자의 정확한 위치를 표시하는 흑점(210)을 충전스테이션(200)에 구비해 놓으면, On/Off IR센서(120)가 Off 되는 지점을 이동로봇(100)은 충전단자의 위치로 인식하게 되고, 이동로봇(100)을 흑점(210) 방향으로 접근시켜 충전을 할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명의 구체적 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 내 용을 설명하였으나, 본 발명의 보호범위가 반드시 이러한 구체적 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양한 설계변경이나 주지관용 기술의 부가나 삭제의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.

상기한 기술적 구성에 따른 본 발명은 자기위치인식센서를 이용하여 원거리에서도 신속하게 충전영역에 도달할 수 있고, 종래의 경우와는 달리 이동로봇을 충전스테이션의 방향으로 유도하기 위하여 별도의 장치를 구비할 필요가 없고 단지 흑점을 표시하는 것으로 충분한 바, 충전스테이션의 크기를 최소화함과 동시에 관련 비용을 절감할 수 있다.

Claims

PSD센서와 On/Off IR센서를 이용하여 이동로봇이 충전스테이션의 위치를 인식하는 시스템에 관한 것으로서,

이동로봇(100)에 설치되는 2개의 PSD센서(110):

이동로봇(100)에 설치되는 On/Off IR센서(120); 및,

충전스테이션(200)의 충전단자 위치를 표시하는 무광택 검은색의 흑점(210);

을 포함하여 구성되되,

이동로봇(100)의 충전이 필요하면 이동로봇(100)은 충전스테이션(200)이 설치된 벽면과 나란하게 횡방향으로 이동하면서 상기 PSD센서(110)를 이용하여 벽면에서 돌출되도록 설치된 충전스테이션(200)의 위치를 확인하고, 상기 PSD센서(110) 각각에서 측정되는 충전스테이션(200) 전면부까지의 거리가 동일하도록 이동로봇(100)의 방향을 보정하고, 상기 On/Off IR센서(120)를 이용하여 상기 흑점(210)을 인식하는 것을 특징으로 하는 PSD센서와 On/Off IR센서를 이용한 충전스테이션 위치 인식 시스템.
제1항에서,

이동로봇(100)에 자기위치인식센서(130):가 더 구비되어, 충전이 필요한 시점이 되면 상기 자기위치인식센서(130)를 이용하여 이동로봇(100)을 충전스테이션(200)으로부터 소정의 거리 이내의 위치로 이동시키는 것을 특징으로 하는 PSD센 서와 On/Off IR센서를 이용한 충전스테이션 위치 인식 시스템.
제2항에서, 상기 On/Off IR센서(120)는,

물체를 감지하면 On 되고, 물체를 감지하지 못하면 Off 되는 성질을 이용하여 상기 흑점(210)을 감지하지 못하여 Off 되는 지점을 충전스테이션(200)의 충전단자 위치로 인식하는 것을 특징으로 하는 PSD센서와 On/Off IR센서를 이용한 충전스테이션 위치 인식 시스템.