KR100757102B1 - Method and apparatus for mesuring distance in robot cleaner - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 은 종래의 초음파를 이용한 송수신 방법을 도시한다. 1 illustrates a transmission and reception method using a conventional ultrasonic wave.
도 2(a)~(b)는 도 1의 송수신 방법을 이용하여 구성한 거리 측정 방법을 도시한다. 2 (a) to 2 (b) show a distance measuring method constructed using the transmission / reception method of FIG.
도 3 은 본 발명의 거리 측정 장치의 구성도를 도시한다. 3 shows a configuration diagram of the distance measuring device of the present invention.
도 4(a)~(c)는 본 발명에서 제시하는 초음파를 이용한 송수신 방법을 도시한다. 4 (a) to (c) illustrate a transmission and reception method using ultrasonic waves according to the present invention.
도 5(a)~(c)는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 거리 측정 장치의 송신 및 수신 영역을 도시한다. 5 (a) to 5 (c) illustrate a transmission and reception area of a distance measuring device as a preferred embodiment of the present invention.
도 6(a)~(d)는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 거리 측정 장치에서 송신부 및 수신부의 배치 방법을 도시한다. 6 (a) to 6 (d) illustrate a method of arranging a transmitter and a receiver in a distance measuring apparatus as a preferred embodiment of the present invention.
도 7(a)~(b)는 거리 측정 장치에서 송신부 및 수신부에서 송수신한 초음파 신호를 이용하여 거리를 측정하고 위치를 파악하는 방법을 도시한다. 7 (a) to 7 (b) illustrate a method of measuring a distance and determining a location using ultrasonic signals transmitted and received by a transmitter and a receiver in a distance measuring apparatus.
도 8 은 거리 측정 방법의 흐름도를 도시한다. 8 shows a flowchart of a distance measuring method.
도 9 는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 로봇 청소기에서 거리 측정 방법의 흐름도를 도시한다.9 is a flowchart illustrating a distance measuring method in a robot cleaner according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 10 은 본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예로서, 로봇 청소기에서 거리 측정 방법의 흐름도를 도시한다.10 is a flowchart of a distance measuring method in a robot cleaner according to another preferred embodiment of the present invention.
본 발명은 로봇 청소기에서 사용할 수 있는 초음파를 이용한 거리 측정 장치의 위치 선정 및 그 방법에 관한 것이다. 보다 상세히, 초음파의 송신부 및 수신부를 분리하여 배치함으로써 보다 짧은 거리를 측정할 수 있는 거리 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to the positioning and method of the distance measuring device using ultrasonic waves that can be used in the robot cleaner. More particularly, the present invention relates to a distance measuring apparatus and method for measuring shorter distances by separating and disposing an ultrasonic transmitter and a receiver.
일반적으로 초음파를 이용한 거리 측정은 송신부에서 발신한 초음파를 수신부에서 수신하여 음파가 공기 중에 진행하는 속도에 의해 거리를 측정한다(도 1 참고). In general, the distance measurement using the ultrasonic wave receives the ultrasonic wave transmitted from the transmitter at the receiver and measures the distance by the speed at which the sound wave proceeds in the air (see FIG. 1).
그러나, 종래에는 하나의 송신부에서 송신한 초음파를 하나의 수신부에서만 수신함으로써 초음파를 이용하여 검출할 수 있는 영역이 제한되었다. 이러한 영역의 제한을 확장하기 위하여 송신부 및 수신부의 개수를 증가시킬 경우, 초음파 신호의 간섭현상 등으로 인한 문제점이 있었다. However, in the related art, an area that can be detected using ultrasonic waves has been limited by receiving only one ultrasonic wave transmitted by one transmitter. When the number of transmitters and receivers is increased to extend the limitation of the area, there is a problem due to interference of ultrasonic signals.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 송신부와 수신부를 분리하여 배치하고, 하나의 송신부에서 송신한 초음파 신호를 다수의 수신부에서 수신함으로써 초음파 신호를 이용하여 거리를 검출할 수 있는 영역을 확장하고자 한다. 특히, 종래에는 초음파 신호를 송수신하는 특징으로 인해 근거리 측정이 어려웠으나, 본 발명에서는 초음파 신호의 새로운 송신 및 수신 방법을 이용하여 가까운 거리를 초음파 신호를 이용하여 측정한다. In order to solve the above problems, in the present invention, the transmitter and the receiver are separated and disposed, and the ultrasonic signals transmitted from one transmitter are received by a plurality of receivers, thereby expanding the area in which the distance can be detected using the ultrasonic signals. I would like to. In particular, in the prior art, it is difficult to measure a short distance due to the feature of transmitting and receiving an ultrasonic signal, but in the present invention, a close distance is measured using an ultrasonic signal using a new transmission and reception method of the ultrasonic signal.
또한, 초음파 신호를 이용하여 검출할 수 있는 영역을 확장함으로써 이용되는 초음파 생성 장치의 개수를 줄인다.In addition, the number of ultrasonic wave generating apparatuses used is reduced by expanding an area that can be detected using the ultrasonic signal.
이에 더하여, 다수의 수신부에서 수신한 초음파 신호를 기초로 물체의 거리뿐만 아니라 위치까지 파악하고자 한다. In addition, based on the ultrasonic signals received by the plurality of receivers, the position as well as the distance of the object will be determined.
본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 거리 측정 장치는 초음파 신호를 발신하는 송신부; 상기 송신부에서 발신되어 임의의 물체로부터 반사되어 되돌아오는 초음파 신호를 각각 상이한 위치에서 수신하는 적어도 하나 이상의 수신부; 및 상기 송신부에서 발신된 초음파 신호가 상기 각각의 수신부에 수신되기까지 소요 시간 을 기초로 상기 임의의 물체의 위치를 측정하는 측정부;를 포함한다. As a preferred embodiment of the present invention, the distance measuring device includes a transmitter for transmitting an ultrasonic signal; At least one receiver configured to receive ultrasonic signals transmitted from the transmitter and reflected from an object and returned at different positions, respectively; And a measuring unit measuring the position of the arbitrary object based on the time required for the ultrasonic signal transmitted from the transmitting unit to be received in each of the receiving units.
바람직하게, 거리측정 장치의 상기 송신부 및 상기 적어도 하나 이상의 수신부는 구(sphere)의 표면에서 일정 간격으로 배치되고, 상기 송신부에서 상기 각각의 수신부까지의 거리가 일정하다. Preferably, the transmitter and the at least one receiver of the ranging device are arranged at regular intervals on the surface of a sphere, and the distance from the transmitter to each receiver is constant.
또한, 구의 사분의 일에 해당하는(quarter sphere) 표면에 상기 송신부 및 상기 적어도 하나 이상의 수신부가 배치된다. The transmitter and the at least one receiver are also disposed on a surface corresponding to a quarter of a sphere.
본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예로서, 로봇 청소기는 전방, 좌측방 및 우측방 각각에서 초음파 신호를 발신하는 송신부;상기 전방을 기준으로 대칭되도록 좌측 및 우측에 배치되어 상기 송신부에서 발신되어 임의의 물체로부터 반사되어 되돌아오는 초음파 신호를 수신하는 적어도 하나 이상의 수신부; 및 상기 송신부에서 발신된 초음파 신호가 상기 각각의 수신부에 수신되기까지 소요 시간을 기초로 상기 임의의 물체의 위치를 측정하는 측정부;를 포함한다. In another preferred embodiment of the present invention, the robot cleaner is a transmitter for transmitting an ultrasonic signal in each of the front, left and right rooms; disposed on the left and right to be symmetrical with respect to the front is transmitted from the transmitter to any At least one receiver configured to receive an ultrasonic signal reflected from an object and returned; And a measuring unit measuring the position of the arbitrary object based on the time required for the ultrasonic signals transmitted from the transmitter to be received by the respective receivers.
바람직하게, 로봇 청소기에서 상기 송신부는 각각 상기 전방과 상기 좌측방 사이 및 상기 전방과 상기 우측방 사이에 배치된다. Preferably, in the robot cleaner, the transmitting unit is disposed between the front and the left side and between the front and the right side, respectively.
본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예로서, 거리 측정 방법은 (a) 초음파 신호를 발신하는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서 발신되어 임의의 물체로부터 반사되어 되돌아오는 초음파 신호를 각각 상이한 위치에서 수신하는 단계; 및 (c) 상기 (a) 단계에서 발신된 초음파 신호가 상기 (b) 단계의 각각 상이한 위치에서 수신되기까지 소요 시간을 기초로 상기 임의의 물체의 위치를 측정하는 단계;를 포함한다.In another preferred embodiment of the present invention, the distance measuring method comprises the steps of: (a) transmitting an ultrasonic signal; (b) receiving ultrasonic signals, which are transmitted in step (a) and reflected from an arbitrary object, at different positions; And (c) measuring the position of the arbitrary object based on the time required for the ultrasonic signal transmitted in the step (a) to be received at each different position of the step (b).
본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예로서, 로봇 청소기에서 거리 측정 방법은 (a) 전방, 좌측방 및 우측방 각각에서 초음파 신호를 발신하는 단계; (b) 상기 전방을 기준으로 대칭되도록 좌측 및 우측에 배치되어 상기 (a) 단계에서 발신되어 임의의 물체로부터 반사되어 되돌아오는 초음파 신호를 각각 상이한 위치에서 수신하는 단계; 및 (c) 상기 (a) 단계에서 발신된 초음파 신호가 상기 각각의 상이한 위치에서 수신되기까지 소요 시간을 기초로 상기 임의의 물체의 위치를 측정하는 단계;를 포함한다. In another preferred embodiment of the present invention, the distance measuring method in the robot cleaner comprises the steps of: (a) transmitting an ultrasonic signal in each of the front, left and right rooms; (b) receiving ultrasonic signals, which are disposed at left and right sides so as to be symmetric with respect to the front, and transmitted at step (a) and reflected from an object and returned at different positions, respectively; And (c) measuring the position of the arbitrary object based on the time required for the ultrasonic signal transmitted in the step (a) to be received at each of the different positions.
이하 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이 다. 도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the same elements among the drawings are denoted by the same reference numerals and symbols as much as possible even though they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 1 은 종래의 초음파를 이용한 송수신 방법을 도시한다. 1 illustrates a transmission and reception method using a conventional ultrasonic wave.
기존의 초음파를 이용한 물체 감지 및 거리 측정은 송신부와 수신부가 분리되지 않은 소자를 이용하거나 또는 도 1 에 도시된 바와 같이 송신부와 수신부가 분리되어 있으나 이를 한 쌍으로 구현하여 거리 및 물체에 대한 거리 감지를 하는 것이 일반적이다. Conventional object detection and distance measurement using ultrasonic waves may be performed by using a device in which a transmitter and a receiver are not separated, or as shown in FIG. 1, but a transmitter and a receiver are separated, but implemented in a pair to detect distance and distance to an object. It is common to do
이 경우 송신부(110)에서 물체(130)까지의 거리 및 물체(130)에서 수신부(120)까지의 거리가 각각 최소 약 200mm 이상이 되어야만 신뢰성 있는 측정값을 획득할 수 있다. In this case, a reliable measurement value may be obtained only when the distance from the transmitter 110 to the object 130 and the distance from the object 130 to the receiver 120 are at least about 200 mm.
도 2(a)~(b)는 도 1의 송수신 방법을 이용하여 로봇 청소기 표면에 구성한 거리 측정 방법을 도시한다. 2 (a) to 2 (b) illustrate a distance measuring method configured on a surface of a robot cleaner using the transmission / reception method of FIG. 1.
도 2(a)에 도시된 바와 같이 도 1의 송신부(210) 및 수신부(220)가 한 쌍으로 구현된 방법을 통하여 거리를 파악한다. 즉,A에서 송신용 초음파가 발신하게 되면 다른 초음파의 수신부는 OFF 상태를 만들고 A 송신부 초음파센서가 지정해 놓은 A 수신부 초음파 센서에서만 값을 인식했을때 유효한 데이터가 된다. 그러나 이러한 송수신부의 배치에 따라 초음파를 이용하여 측정하고자 하는 범위가 제한적인 부분에 한정되는 문제점이 발생한다. As illustrated in FIG. 2A, the distance is determined through a method in which the
이러한 영역의 제한을 극복하기 위하여 도 2(b)와 같이 송신부와 수신부를 세밀하게 배치하여 초음파에 의한 물체 감지 영역을 확장할 수 있다. 그러나, 이 경우 송신한 초음파를 다른 수신부에서 감지되어 에러가 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 간섭이 발생되지 않는 거리에 있는 초음파의 송수신 센서를 이용하여 거리를 감지하는 방법이 제시되었으나, 물체의 감지가 실시간으로 부합되지 않는다는 문제가 발생한다.In order to overcome the limitation of such an area, as illustrated in FIG. 2B, the transmitter and the receiver may be disposed in detail to extend the object detection area by ultrasonic waves. However, in this case, the ultrasonic wave transmitted may be detected by another receiver and an error may occur. In order to solve this problem, a method of sensing a distance by using a transmission / reception sensor of ultrasonic waves at a distance where interference does not occur has been proposed, but a problem arises in that the detection of an object does not match in real time.
즉, 초음파 신호를 이용하여 도시된 바와 같이 시계방향으로 A -> B -> C -> D -> E -> F 의 형태를 이루면서 주위의 영역을 감지하는 경우 A->B로 초음파 신호의 수신을 시도할 때, A에서 송신된 초음파가 B의 수신부에서 감지되지 않는 시간이 발생한다. 뿐만 아니라 B의 수신부는 잔류 초음파를 감지한 경우 물체를 감지한 것으로 잘못 인식할 수도 있다. 마찬가지로 A -> B -> C -> D -> E -> F까지 초음파 신호를 감지 동안 시간적인 오차 발생이 커질 수 있는 문제가 있다. 이러한 문제점을 결하기 위하여 본 발명에서 초음파 신호의 송수신 방법 및 송신부와 수신부의 배치를 보면 다음과 같다.That is, when the surrounding area is detected in the form of A-> B-> C-> D-> E-> F in the clockwise direction as shown by using the ultrasonic signal, the reception of the ultrasonic signal by A-> B At the time of attempting, a time occurs when the ultrasonic wave transmitted from A is not detected by the receiving unit of B. In addition, the receiving unit of B may incorrectly recognize that an object is detected when the residual ultrasound is detected. Similarly, there is a problem that a temporal error may occur while detecting an ultrasonic signal from A-> B-> C-> D-> E-> F. In order to solve this problem, in the present invention, a method for transmitting and receiving an ultrasonic signal and a layout of a transmitter and a receiver are as follows.
도 3 은 본 발명의 거리 측정 장치의 구성도를 도시한다. 3 shows a configuration diagram of the distance measuring device of the present invention.
거리 측정 장치(300)는 송신부(310), 수신부(320) 및 측정부(330)를 포함한다. 송신부(310)에서는 초음파 신호를 발신하고, 수신부(320)는 송신부(310)에서 발신되어 임의의 물체로부터 반사되어 되돌아오는 초음파 신호를 수신한다. 이 경우, 하나의 송신부(310)에서 송신한 초음파 신호를 각각 상이한 위치에서 적어도 하나 이상의 수신부(320)가 수신할 수 있다(도 4 참고).The distance measuring
송신부(310) 및 적어도 하나 이상의 수신부(320)는 원(circle)의 호를 따라 또는 구(sphere)의 표면에서 일정 간격으로 배치되고, 상기 송신부에서 상기 각각의 수신부까지의 거리가 일정하다.
측정부(330)는 송신부(310)에서 발신된 초음파 신호가 서로 상이한 위치에 배치된 각각의 수신부(320)에 수신되기까지 소요 시간을 기초로 임의의 물체의 위치를 측정한다. The
도 4(a)~(c)는 본 발명에서 제시하는 초음파를 이용한 송수신 방법을 도시한다. 4 (a) to (c) illustrate a transmission and reception method using ultrasonic waves according to the present invention.
도 4(a)는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 하나의 송신부(410)에서 발신한 초음파 신호(411)를 두 개의 수신부(420, 430)에서 수신하는 것을 도시한다. 송신부(410)와 수신부(420, 430)의 전방에 벽 또는 물체가 존재하는 경우 송신용 초음파의 발신이후 벽에 반사되어 수신되는 초음파의 궤적이 좌측의 수신부(420)와 우측의 수신부(430)간에 상이하다. 따라서, 송신부(410)에서 초음파 신호를 발신후 좌,우측 초음파 수신부(420, 430)의 값을 비교함으로써 벽의 거리가 측정될 뿐만 아니라 위치가 명확히 구별된다. 4 (a) illustrates an example of receiving two
도 4(b)와 도 4(c)는 송신부와 수신부의 배치에 따라 초음파 신호를 이용하여 감지되는 영역을 도시한다.4 (b) and 4 (c) show regions detected using ultrasonic signals according to the arrangement of the transmitter and receiver.
도 4(b)에서는 본 발명의 송신부 및 수신부의 배치에 따라 초음파 신호를 이용하여 감지될 수 있는 영역을 도시한다. 도 2(a)와 비교할 때, 송신부와 수신부를 분리하여 배치하고, 하나의 송신부에서 송신한 초음파 신호를 다수의 수신부에서 수신하는 배치구조를 통해 초음파 신호의 감지 영역이 확장되었음을 볼 수 있다. 4 (b) shows an area that can be detected using an ultrasonic signal according to the arrangement of the transmitter and the receiver of the present invention. Compared with FIG. 2A, it can be seen that the sensing region of the ultrasonic signal is extended through an arrangement structure in which the transmitter and the receiver are separated and the ultrasonic signals transmitted from one transmitter are received by the plurality of receivers.
도 4(c)는 송신부에서 발신하는 초음파 신호의 세기를 세게 한 경우 송신부 및 수신부의 추가 없이도 초음파 신호의 감지 영역이 도 4(b)에 비하여 더 확장되었음을 도시한다. FIG. 4 (c) shows that when the intensity of the ultrasonic signal transmitted from the transmitter is increased, the detection area of the ultrasonic signal is further extended compared to FIG. 4 (b) without the addition of the transmitter and the receiver.
도 5(a)~(c)는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 거리 측정 장치의 송신 및 수신 영역을 도시한다. 5 (a) to 5 (c) illustrate a transmission and reception area of a distance measuring device as a preferred embodiment of the present invention.
도 5(a) 및 도 5(b)는 거리측정 방법을 로봇 청소기에 구현한 일 실시예로서, 로봇 청소기에서 거리 측정 영역을 도시하고 있다. 5 (a) and 5 (b) are examples of implementing the distance measuring method in the robot cleaner, and illustrate a distance measuring area in the robot cleaner.
로봇 청소기에서는 도 2(a) 및 도 2(b)와 같이 원형을 이루는 전 범위를 감지하는 것은 전방으로 이동하는 것을 기본 작동으로 수행하는 로봇 청소기에서는 효율성이 감소되므로, 범퍼 구조 형태의 전방부에만 초음파를 이용한 거리 측정 방법을 적용한다. In the robot cleaner, sensing the full range in a circular shape as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b) reduces efficiency in the robot cleaner which performs the basic operation of moving forward, so that only the front part of the bumper structure type is reduced. The ultrasonic measuring method is applied.
로봇 청소기는 전방, 좌측방 및 우측방 각각에서 초음파 신호를 발신하는 송신부(510, 520, 530), 전방(510)을 기준으로 대칭되도록 좌측 및 우측에 배치되어 송신부(510, 520, 530)에서 발신되어 임의의 물체로부터 반사되어 되돌아오는 초음파 신호를 수신하는 적어도 하나 이상의 수신부(520, 530) 및 송신부(510, 520, 530)에서 발신된 초음파 신호가 상기 각각의 수신부에 수신되기까지 소요 시간을 기초로 상기 임의의 물체의 위치를 측정하는 측정부를 포함한다. The robot cleaner is disposed on the left and right sides so as to be symmetric with respect to the
로봇 청소기의 진행방향의 전방에 배치된 송신부(510)에서 초음파 신호를 발 신한 경우 1시 30분 방향의 수신부(540)와 10시 30분 방향의 수신부(550)가 초음파 신호를 수신한다(도 5(b)). When an ultrasonic signal is transmitted from the transmitting
9시 방향의 우측방에 배치된 송신부(530) 및 3시 방향의 좌측방에 배치된 송신부(520)에서 초음파 신호를 발신하는 경우에도 마찬가지로 1시 30분 방향의 수신부(540)와 10시 30분 방향의 수신부(550)가 초음파 신호를 수신한다(도 5(b)). Similarly, when the transmitting unit 530 disposed at the right side of the 9 o'clock direction and the transmitting unit 520 disposed at the left side of the 3 o'clock direction transmits an ultrasonic signal, the receiving
도 5(c)는 로봇 청소기의 전방의 원형 범퍼 형태에 장착된 초음파 송신부 및 수신부의 일 형태를 도시한다. FIG. 5C illustrates one form of an ultrasonic transmitter and a receiver mounted in the form of a circular bumper in front of the robot cleaner.
주의할 것은, 도 5(a)~(c)에 도시된 로봇 청소기는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐, 이에 제한되는 것은 아님을 유의하여야 한다. It should be noted that the robot cleaners shown in FIGS. 5A to 5C are only exemplary embodiments of the present invention, but are not limited thereto.
도 6(a)~(c)는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 거리 측정 장치에서 송신부 및 수신부의 배치 방법을 도시한다. 6 (a) to 6 (c) illustrate a method of arranging a transmitter and a receiver in a distance measuring apparatus as one preferred embodiment of the present invention.
송신부(600)를 기준으로 및 수신부(611, 612)는 대칭되도록 배치한다. 즉, 송신부(600)와 제 1 수신부(611)간 이루는 각(610) 및 송신부(600)와 제 2 수신부(612)간 이루는 각(620)이 동일하도록 수신부를 배치한다. The transmitter 600 and the
또한, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 초음파 신호의 특성을 이용하여 송신부와 수신부를 배치함으로써 거리 측정 장치의 외곽에서 약 10mm 떨어진 지점부터 물체 감지가 가능하다. In addition, as shown in Figure 6 (b), it is possible to detect the object from a point about 10mm away from the outside of the distance measuring device by placing the transmitter and receiver using the characteristics of the ultrasonic signal.
즉, 거리 측정 장치 또는 로봇 청소기의 외곽에서 약 10mm 떨어진 지점을 기준으로 수신부에서 물체까지의 거리 'a'(630)와 물체에서 송신부까지의 거리 'b'(640)의 합을 반으로 나눈 값이 200mm 이상이 되도록(a+b/2 ≥200 mm) 송신부와 수신부를 배치함으로써, 초음파 신호를 이용하여 10mm 영역부터 감지가 가능하다.That is, a value obtained by dividing the sum of the distance 'a' 630 from the receiver to the object and the distance 'b' 640 from the object to the transmitter based on a point about 10 mm away from the outside of the distance measuring device or the robot cleaner. By arranging the transmitter and receiver to be 200 mm or more (a + b / 2? 200 mm), it is possible to detect from the 10 mm region using the ultrasonic signal.
도 6(c)는 로봇 청소기의 범퍼 구조의 형태에 본 발명에서 제시하는 송신부 및 수신부의 배치 및 송수신 방법을 구현하여 물체를 감지하는 과정에 대하여 도시한다. FIG. 6 (c) illustrates a process of sensing an object by implementing a method of arranging and transmitting and receiving a transmitter and a receiver according to the present invention in the form of a bumper structure of a robot cleaner.
도 6(d)는 로봇 청소기에 본 발명에 따른 송수신부 배치 방법의 일 실시예를 도시한다. Figure 6 (d) shows an embodiment of a method for arranging a transceiver according to the present invention in a robot cleaner.
로봇 청소기의 진행방향의 전방에 송신부(650)를 배치하고, 전방에 배치된 송신부를 기준으로 좌우 35도의 표면 위치에 수신부(660, 661)를 각각 배치하였다. 그리고, 각각의 수신부로부터 외각 표면과 33도의 위치에 송신부(670, 671)를 배치하였다. The
도 7(a)~(b)는 거리 측정 장치에서 송신부 및 수신부에서 송수신한 초음파 신호를 이용하여 거리를 측정하고 위치를 파악하는 방법을 도시한다. 7 (a) to 7 (b) illustrate a method of measuring a distance and determining a location using ultrasonic signals transmitted and received by a transmitter and a receiver in a distance measuring apparatus.
도 7(a) 및 도 7(b)는 도 6(a) 및 도 6(c)와 같이 배치된 송신부와 수신부에서 발신 및 수신하는 초음파 신호와 이를 이용하여 위치를 파악하는 방법을 도시한다. 7 (a) and 7 (b) illustrate ultrasonic signals transmitted and received by the transmitter and receiver arranged as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (c) and a method of determining a location using the ultrasonic signals.
송신부에서 초음파 신호를 발신한 경우(710) 동시에 수신부에서 송신부에서 초음파 신호 송출 후 일정 시간동안 송신시 발생하는 노이즈에 의한 초음파 신호의 감지가 이루어진다(720). 수신부에서는 송신부에서 초음파 신호 발신 후 일정시간 동안 입력되는 초음파 신호값은 무시한다. 그 후, 들어오는 초음파 신호(721)를 기준으로 송신부에서 발신한 초음파가 수신부에 수신되는 소요 시간을 계산하고(730) 이를 기초로 물체와의 거리를 환산한다. When the transmitting unit transmits an ultrasonic signal (710), the receiving unit simultaneously detects an ultrasonic signal due to noise generated during transmission for a predetermined time after transmitting the ultrasonic signal from the transmitting unit (720). The receiver disregards the ultrasonic signal value input for a predetermined time after the transmitter transmits the ultrasonic signal. Thereafter, based on the incoming
도 7(b)는 하나의 송신부에서 송신한 초음파 신호를 두 개의 수신부에서 수신한 경우 소요시간을 도시한다. 두 개의 수신부에서 수신한 소요시간의 차이를 이용하여 물체의 거리외에 위치까지 파악이 가능하다.FIG. 7 (b) shows the time required when the ultrasonic signals transmitted from one transmitter are received by the two receivers. By using the difference in the time required by the two receivers, it is possible to determine the position beyond the distance of the object.
즉, 도 4(a)를 참고하여 살펴보면, 송신부(410)에서 제 1 수신부(420)까지의 거리는 A+B 에 해당하고, 송신부(410)에서 제 2 수신부(430)까지의 거리는 A+B'에 해당한다. 이 경우 제 1 수신부(420)까지의 거리가 제 2 수신부(430)까지의 거리보다 더 짧은 것으로 측정되는 경우, 일정한 속도로 초음파가 진행할 때 반사되어 돌아오는 시간이 더 짧다는 것을 의미한다. That is, referring to FIG. 4A, the distance from the transmitter 410 to the first receiver 420 corresponds to A + B, and the distance from the transmitter 410 to the
따라서 도 7(b)에 도시된 제 1 수신부(740)가 제 2 수신부(750)보다 도 짧은 시간 그래프를 나타내므로, 제 1 수신부쪽에 물체가 더 가까이 위치하고 있음을 판단할 수 있다. Therefore, since the
도 8 은 거리 측정 방법의 흐름도를 도시한다. 8 shows a flowchart of a distance measuring method.
송신부에서 초음파의 발신이후 송신부에서 근접하게 배치된 다수개의 수신부에서 초음파 신호가 수신된 경우 수신부에서 수신한 소요 시간을 취합하여 거리및 위치를 파악한다. After the transmission of the ultrasonic wave from the transmitter, if the ultrasonic signals are received from a plurality of receivers arranged in close proximity to the transmitter, the required time received by the receiver is collected to determine the distance and location.
즉 거리 측정 방법은 초음파 신호를 발신하고, 발신한 초음파 신호가 임의의 물체로부터 반사되어 되돌아오는 초음파 신호를 각각 상이한 위치에서 수신한 이후 초음파 신호가 각각 상이한 위치에서 수신되기까지 소요 시간을 기초로 상기 임의의 물체의 위치를 측정하는 과정으로 이루어진다. That is, the distance measuring method transmits an ultrasonic signal, and based on the time required for receiving the ultrasonic signal at the different positions after receiving the ultrasonic signals reflected from the arbitrary objects and returning the ultrasonic signals at the different positions. It consists of measuring the position of any object.
다만 다수개의 수신부에서 송신부에서 발신한 초음파 신호를 수신하지 못하는 위치에 배치된 수신부는 물체의 위치 및 거리 측정에 있어 고려되지 않는다. 초음파 신호를 수신하지 못하는 위치에 배치된 수신부는 위치상으로 물체가 존재하지 않는다는 사실을 판단함에 있어 이용할 수 있다. However, a receiver disposed at a position where a plurality of receivers cannot receive an ultrasonic signal transmitted from a transmitter is not considered in measuring the position and distance of an object. The receiver disposed at a position not receiving the ultrasonic signal may be used in determining that an object does not exist in the position.
도 9 는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 로봇 청소기에서 거리 측정 방법의 흐름도를 도시한다.9 is a flowchart illustrating a distance measuring method in a robot cleaner according to an exemplary embodiment of the present invention.
로봇 청소기에서 거리 측정은 다음과 같이 수행된다. 전방, 좌측방 및 우측방 각각에서 초음파 신호를 발신한다. 전방을 기준으로 대칭되도록 좌측 및 우측에 배치된 수신부에서 발신되어 임의의 물체로부터 반사되어 되돌아오는 초음파 신호를 각각 상이한 위치에서 수신한다. 그 후, 발신된 초음파 신호가 상기 각각의 상이한 위치에서 수신되기까지 소요 시간을 기초로 임의의 물체의 위치 및 거리를 측정한다. Distance measurement in a robot cleaner is performed as follows. Ultrasonic signals are sent from the front, left and right sides, respectively. Ultrasonic signals transmitted from the reception units disposed on the left and right sides to be symmetric with respect to the front and reflected from an arbitrary object are received at different positions, respectively. The position and distance of any object is then measured based on the time it takes for the transmitted ultrasound signal to be received at each of these different locations.
보다 구체적인 일 실시예를 들어, 전방의 송신부에서 초음파 신호를 발생시킨 경우의 예를 살펴도면 다음과 같다. As a more specific embodiment, an example in which an ultrasonic signal is generated by a front transmitter is as follows.
전방 송신부에서 초음파 신호를 약 38KHz, 210 μsec로 발신한다(S910). 그 후 도 7(a)~(b)에 도시된 것과 같은 파형을 수신하면, 로봇 청소기 내부의 마이크로프로세서에서는 송신부에서 초음파를 발신하는 시점부터 수신부에서 수신하는 시점까지 10 μsec 간격마다 카운트한다(S920). The front transmitter transmits the ultrasonic signal at about 38 KHz and 210 μsec (S910). Subsequently, when receiving a waveform as shown in FIGS. 7A to 7B, the microprocessor inside the robot cleaner counts every 10 μsec intervals from the time of transmitting the ultrasonic wave to the time of receiving the ultrasonic wave at the transmitter (S920). ).
좌측 수신부 및 우측 수신부 모두에서 초음파 신호를 수신하면(S950) 10 μsec 간격마다 카운트한 소요 시간과 초음파 신호의 궤적을 이용하여 물체의 거리 및 위치를 파악한다(S960). When both the left receiver and the right receiver receive the ultrasonic signal (S950), the distance and the position of the object are determined using the required time counted every 10 μsec intervals and the trajectory of the ultrasonic signal (S960).
도 10 은 본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예로서, 로봇 청소기의 좌측방 및 우측방에 배치된 송신부에서 초음파 신호 발신시 거리 측정 방법의 흐름도를 도시한다.FIG. 10 is a flowchart illustrating a method for measuring a distance when an ultrasonic signal is transmitted from a transmitter disposed at left and right sides of a robot cleaner according to another preferred embodiment of the present invention.
좌측방, 우측방 송신부 각각에서 초음파 신호를 약 38KHz, 210 μsec로 발신한다(S1010, S1020). 그 후 도 7(a)~(b)에 도시된 것과 같은 파형을 수신하면, 로봇 청소기 내부의 마이크로프로세서에서는 송신부에서 초음파를 발신하는 시점부터 수신부에서 수신하는 시점까지 10 μsec 간격마다 카운트한다(S1030). Each of the left and right transmitters transmits an ultrasonic signal at about 38 KHz and 210 μsec (S1010 and S1020). Subsequently, when receiving a waveform as shown in FIGS. 7A to 7B, the microprocessor inside the robot cleaner counts every 10 μsec intervals from the time when the transmitter transmits the ultrasonic wave to the time when the receiver receives the signal (S1030). ).
좌측 수신부 및 우측 수신부 모두에서 초음파 신호를 수신하면(S1040, S1050) 10 μsec 간격마다 카운트한 소요 시간과 초음파 신호의 궤적을 이용하여 물체의 거리 및 위치를 파악한다(S1060, S1070). When the ultrasound signal is received by both the left receiver and the right receiver (S1040 and S1050), the distance and the position of the object are determined using the required time counted every 10 μsec intervals and the trajectory of the ultrasound signal (S1060 and S1070).
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. The invention can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium. Computer-readable recording media include all kinds of recording devices that store data that can be read by a computer system.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플라피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, which are also implemented in the form of carrier waves (for example, transmission over the Internet). It also includes. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
이상 도면과 명세서에서 최적 실시예 들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. The best embodiments have been disclosed in the drawings and specification above. Although specific terms have been used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the scope of the present invention as defined in the meaning or claims.
그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
송신부와 수신부를 분리하여 배치하고, 하나의 송신부에서 송신한 초음파 신호를 다수의 수신부에서 수신함으로써 초음파 신호를 이용하여 거리를 검출할 수 있는 영역이 확장되며, 초음파 신호를 이용하여 검출할 수 있는 영역을 확장함으로써 이용되는 초음파 생성 장치의 개수를 줄일 수 있다.By separating and disposing the transmitter and the receiver, and receiving the ultrasonic signals transmitted by one transmitter from a plurality of receivers, the area where the distance can be detected using the ultrasonic signals is expanded, and the area that can be detected by the ultrasonic signals The number of ultrasonic wave generating apparatuses used can be reduced by expanding the number.
또한, 본 발명에서 제시하는 송신부 및 수신부의 배치를 통하여 초음파 신호 감지 영역의 변화시킬 수 있어 측정 범위가 짧은 지역까지도 초음파 신호를 이용하여 거리의 측정이 가능하다.In addition, the ultrasonic signal sensing region can be changed by the transmitter and receiver according to the present invention, and thus the distance can be measured using the ultrasonic signal even in an area having a short measuring range.
이에 더하여, 다수의 수신부에서 수신한 초음파 신호를 기초로 물체의 거리뿐만 아니라 위치까지 파악할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to grasp not only the distance but also the position of the object based on the ultrasonic signals received by the plurality of receivers.
Claims (7)
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KR1020050133442A KR100757102B1 (en) | 2005-12-29 | 2005-12-29 | Method and apparatus for mesuring distance in robot cleaner |
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