KR100782863B1 - 이동로봇의 도킹유도장치 및 도킹유도방법 - Google Patents

이동로봇의 도킹유도장치 및 도킹유도방법 Download PDF

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KR100782863B1
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박현웅
김형철
김종성
박진석
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(주)다사로봇
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Abstract

본 발명 이동로봇의 도킹 유도장치는 이동로봇의 도킹 유도장치에 있어서, 적외선신호를 발생하는 적외선 송신부 및 충전단자를 형성하여 벽면에 배치되는 도킹스테이션;과, 도킹스테이션과의 거리 및 각도를 측정하는 레이져센서와, 외측면에 소정간격 이격되도록 적어도 두개 이상 배치되어 상기 도킹스테이션의 적외선 송신부의 송신신호를 수신하는 적외선 수신부와, 상기 도킹스테이션의 충전단자에 접촉되는 접속단자와, 이동수단과, 상기 레이져센서를 통해 얻어진 좌표 및 각도값을 이용해 최적경로를 연산하는 연산부 및, 상기 연산부의 데이터를 통해 이동수단의 구동을 제어하는 제어부가 형성된 이동로봇;을 포함하며, 상기 이동로봇은 레이져센서를 이용하여 도킹스테이션 및 장애물의 위치 및 크기를 검색하고, 적외선 센서를 통해 도킹스테이션과 장애물을 구분하여 도킹스테이션을 향해 이동한 뒤 도킹하는 것을 특징으로 한다.
이동로봇, 도킹스테이션, 더빈스 커브(Dubins curves), 레이져센서, 적외선센서,

Description

이동로봇의 도킹유도장치 및 도킹유도방법{Docking guide apparatus for moving robot and docking method thereof}
도 1은 종래 로봇청소기의 충전 시스템에 대한 구성을 보인 블록도,
도 2는 본 발명 이동로봇의 도킹 유도장치의 구성도
도 3은 본 발명 이동로봇의 도킹 유도방법의 순서도
도 4는 본 발명 이동로봇의 도킹 유도방법의 레이져스캔 및 적외선스캔상태를 나타낸 예시도,
도 5는 본 발명 이동로봇의 도킹 유도방법의 레이져스캔을 통해 취득된 데이터 그래프,
도 6a, 6b는 레이져스캔을 통해 취득되는 돌출부들의 다양한 예를 도시한 예시도,
도 7은 본 발명 이동로봇의 도킹 유도방법의 상대좌표 dx,dy값 측정 상태도,
도 8은 본 발명 이동로봇의 도킹 유도방법의 dy값이 30cm 이하인 경우의 이동상태도,
도 9는 본 발명 이동로봇의 도킹 유도방법의 dy값이 30cm 이상인 경우의 이동상태도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10:도킹스테이션, 11:충전단자, 12:적외선 송신부,
20:이동로봇, 21:레이져 센서, 22:적외선 수신부,
23:이동수단, 24:접속단자, 25:연산부,
26:제어부,
본 발명은 이동로봇의 작업수행중 배터리의 충전이 필요한 경우 도킹스테이션의 위치를 검색하고, 도킹스테이션까지 최적경로로 이동하여 도킹하도록 한 이동로봇의 도킹유도장치 및 도킹유도방법에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 충전 방법을 수행하는 로봇 청소기의 충전 시스템에 대한 구성을 보인 블록도로서, 로봇 청소기(100)와 충전을 수행하는 충전대(120)로 이루어져 있다.
상기 로봇 청소기(100)는 배터리(101)와 이 배터리의 전압을 감지하는 배터리 감지부(102)가 내장되어 있으며, 충전대(120)와의 통신을 수행하기 위한 적외선센서 (101) 및 적외선 통신모듈(103)이 부착되어 있다.
한편, 충전대(120)에도 로봇 청소기(100)와의 통신을 수행하기 위해 적외선센서 (122) 및 적외선 통신모듈(121)이 부착되며, 이와 같이 구성된 로봇 청소기 충전시스템의 동작을 설명한다.
먼저, 로봇 청소기(100)의 적외선센서(104)로부터 나오는 신호는 충전 통신 프로토콜의 시작을 충전대(120)에 전달하는 START 신호와, 로봇 청소기(100) 내의 충전 개페기(미도시)의 온 상태를 전달하는 COUPLER 신호와, 충전 통신 프로토콜의 종료를 전달하는 COMPLETE 신호 및 로봇 청소기(100)의 다른 에러 발생으로 충전을 종료할 때 사용하는 END 신호이다.
그리고, 상기 충전대(120)의 적외선 센서(122)로부터 나오는 신호는, 충전 대(120)의 충전 가능 상태를 전달하는 C_REQ 신호와, 충전 시작을 나타내는 CHARGE 신호, 및 충전대(120) 내부의 에러를 이동 로봇에 전달하기 위해 발생되는 FAULT 신호이다.
이상과 같은 신호들의 교환에 의해 이루어지는 통신 과정은 다음과 같다. 먼저, 충전 위치로 로봇 청소기(100)가 이동한 후, START 신호를 발생하고, 충전대의 적외선센서(122)는 START 신호를 감지하여 C_REQ 신호를 로봇 청소기(100)에 전송한다.
이에 따라, 상기 로봇 청소기(100)는 C_REQ 신호를 감지하여, 충전대(120)에 부착되어 있는 충전판(미도시)과 접촉하고, 충전 가능 상태에서 COUPLER 신호를 보낸다.
그러면, 상기 충전대(120)는 CHARGE 신호를 발생하고 충전을 시작한다.
이후, 충전이 종료되면, 로봇 청소기(100)에서 COMPLETE 신호가 발생되고, 이 신호를 전달받은 충전대(120)에서는 발생되고 있는 CHARGE 신호가 오프된다.
그러면, 로봇 청소기(100)의 COUPLER 신호도 종료된다.
만약, 충전을 수행하는 도중에, 로봇 청소기(100)로부터 END 신호가 발생되 거나, 또는 충전대(120)로부터 FAULT 신호가 발생되면, C_REQ 신호가 오프되고, 일정 시간의 경과 후에 충전이 종료된다.
상술한 로봇 청소기의 충전대로 이동하는 방법은, 다수의 적외선센서가 각기 한방향만을 감지하는 충전대와 로봇 청소기 사이의 적외선 통신을 통하여 충전대로 이동하게 되는데, 이러한 적외선방식의 유도방식은 정확한 위치를 검색하는 것이 어렵고, 시간이 많이 걸리게 된다.
또한, 이동과정이 X축방향으로 직진하여 이동한 뒤, 90도 회전하여 Y축방향으로 직선 이동하는 것이므로 이동경로가 비효율적이며, 급격한 회전이 경로상에 존재하는 경우에는, 로봇이 전진하면서 각도차이를 주어야 하기 때문에 도착지점의 위치와 자세에서 오차가 발생하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 도킹스테이션과 유사한 크기의 장애물과의 혼돈을 방지하여 도킹스테이션을 정확하게 인식하도록 한 이동로봇의 도킹유도장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 이동로봇과 도킹스테이션과의 좌표값을 이용하여 이동로봇이 도킹스테이션에 이르는 거리를 최적경로로 이동하도록 한 이동로봇의 도킹유도방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명 이동로봇의 도킹 유도장치는 이동로봇의 도킹 유도장치에 있어서, 적외선신호를 발생하는 적외선 송신부 및 충전단자를 형성하여 벽면에 배치되는 도킹스테이션;과, 도킹스테이션과의 거리 및 각도를 측정하는 레이져센서와, 외측면에 소정간격 이격되도록 적어도 두개 이상 배치되어 상기 도킹스테이션의 적외선 송신부의 송신신호를 수신하는 적외선 수신부와, 상기 도킹스테이션의 충전단자에 접촉되는 접속단자와, 이동수단과, 상기 레이져센서를 통해 얻어진 좌표 및 각도값을 이용해 최적경로를 연산하는 연산부 및, 상기 연산부의 데이터를 통해 이동수단의 구동을 제어하는 제어부가 형성된 이동로봇;을 포함하며, 상기 이동로봇은 레이져센서를 이용하여 도킹스테이션 및 장애물의 위치 및 크기를 검색하고, 적외선 센서를 통해 도킹스테이션과 장애물을 구분하여 도킹스테이션을 향해 이동한 뒤, 도킹하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 도킹 유도장치를 제공함으로써 달성된다.
여기서, 상기 도킹스테이션의 충전단자 및 상기 이동로봇의 접속단자는 유도 결합에 의한 비접촉식 타입으로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명 이동로봇의 도킹유도방법은 이동로봇의 도킹유도방법에 있어서, 충전이 필요한 경우, 이동로봇의 레이져센서를 이용하여 벽면과 벽면으로부터 돌출된 돌출부등의 외부환경을 스캔하여 스캔데이터를 취득하는 단계;와, 미리 설정된 도킹스테이션의 크기값과 상기 스캔데이터를 통해 얻어진 돌출부의 크기값을 비교하는 단계;와, 동일한 크기의 돌출부가 두개 이상 검색되는 경우, 이동로봇에 다수 마련된 적외선수신부중 도킹스테이션으로부터 송신된 적외선 신호를 수신한 적외선수신부 방향의 돌출부를 도킹스테이션으로 인식하는 적외선인식단계;와, 저장값과 동일한 크기의 돌출부가 하나인 경우 돌출부가 도킹스테이션인 것으로 인식하고, 도킹스테이션의 도킹면과 수직되는 도킹위치와 이동로봇과의 각도를 산출하여 저장하는 dθ값 저장단계;와, 상기 dθ값 및 레이져스캔을 통해 얻어진 도킹스테이션의 좌표값을 이용하여 이동로봇을 도킹스테이션까지 이동시키는 이동단계;및, 상기 도킹스테이션의 전방에 위치한 로봇을 도킹스테이션에 접촉되게 하는 도킹단계;를 포함하는 이동로봇의 도킹유도방법을 제공함으로써 달성된다.
상기 이동단계는 이동로봇의 위치각과 도킹스테이션의 도킹위치각 및 이동로봇과 도킹스테이션의 거리를 이용하여 최적경로를 산출하는 더빈스 커브(Dubins curves)를 통해 이동로봇의 위치로부터 도킹스테이션의 도킹위치까지 최적경로로 이동하는 최적경로추종단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 이동단계는 최적경로 추종단계에 앞서, dθ가 3도 이상인지 이하인지를 비교하여 dθ가 3도 이상인 경우, dθ이 0도가 되도록 로봇을 회전시키는 dθ값 보정단계와, dθ가 3도 이하 이거나, 상기 dθ값 보정단계를 통해 dθ가 0도가 되도록 회전된 경우, 로봇과 도킹스테이션과의 거리좌표 dx, dy값을 취득하는 좌표취득단계;와, dx값과 dy값이 도킹위치인 0cm 인지를 각각 비교하고, dy값이 30cm 이하인 경우 이동로봇이 dx값 만큼 전진하도록 하는 전진단계;를 포함하며, dy값이 30cm 이상인 경우 상기 최적경로추종단계를 통해 이동로봇이 dx, dy의 좌표를 향해 최적경로로 이동하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 전진단계 실시 후 dθ가 3도 이상인지 이하인지를 비교하는 단계로 이동하여 이동로봇의 도킹위치를 다시 보정하도록 하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명 이동로봇의 도킹 유도장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
첨부도면중 도 2는 본 발명 이동로봇의 도킹 유도장치의 구성도이다.
상기 도면에서 도시하는 바와 같이 본 발명 이동로봇의 도킹 유도장치는 크게 도킹스테이션과 상기 도킹스테이션에 도킹하는 이동로봇으로 구성된다.
상기 도킹스테이션(10)은 벽면에 위치하는 것으로서, 전면에 충전용 충전단자(11)와 함께 적외선 신호를 송신하는 적외선 송신부(12)가 형성된다.
상기 이동로봇(20)은 로봇몸체와, 상기 도킹스테이션(10)과의 좌표 및 각도를 측정하도록 로봇몸체에 형성되는 레이져센서(21)와, 상기 로봇몸체의 외측면에 소정간격 이격되도록 적어도 두개 이상 배치되어 적외선신호를 수신하는 적외선 수신부(22)와, 상기 도킹스테이션(10)의 충전단자(11)에 접촉되도록 로봇몸체의 배면에 돌출형성되는 접속단자(24)와, 로봇몸체의 저면에서 바닥에 접촉하여 회전함에 따라 로봇몸체가 이동되게 하는 두개 이상의 바퀴로 구성된 이동수단(23)과, 상기 레이져센서(21)를 통해 얻어진 이동로봇(20)과 도킹스테이션(10)의 좌표값과 이동로봇(20)과 도킹위치의 각도값을 이용해 최적경로를 연산하는 연산부(25) 및, 상기 연산부(25)의 데이터를 통해 이동수단(23)의 구동을 제어하는 제어부(26)가 형성된다.
한편, 상기 도킹스테이션(10)의 충전단자(11) 및 상기 이동로봇(20)의 접속단자(24)는 유도 결합에 의한 비접촉식 타입으로 형성되며, 상기 도킹스테이션(10)의 충전단자(11)는 좌우 양측으로 연장형성되어 이동로봇(20)의 도킹이 가능한 범 위를 확장되게 한다.
첨부도면중 도 3은 본 발명 이동로봇의 도킹 유도방법의 순서도이다.
상기 도면에서와 같이 이동로봇이 특정영역에서 작업을 수행(S11)하는 과정에서 배터리 잔량을 확인(S12)하여 충전이 필요(S13)하다고 판단되는 경우에는, 도 4와 같이 이동로봇(20)의 레이져센서(21)를 이용해 주변환경을 스캔(S14)하여, 벽면과 벽면으로부터 돌출된 도킹스테이션(10) 및 장애물등 주변환경에 대한 좌표정보를 갖는 도 5와 같은 데이터를 취득하게 된다.
상기와 같은 데이터는 레이져스캔에 의해 취득된 거리정보로부터 선형회귀분석(linear regression analysis)방식에 의해 주변환경의 형상이 추출된다.
이어서, 상기 레이져스캔단계(S14)에 의해 취득된 돌출부의 데이터를 미리 저장된 도킹스테이션의 크기 저장값과 비교(S15)하고, 저장값과 측정값이 서로 동일하다고 판단되는 경우에는 동일한 측정값이 두개 이상 존재하는지를 확인(S16)하도록 한다.
즉, 도 4와 같이 벽면으로부터 돌출된 독립된 하나의 돌출부가 측정되고, 측정된 돌출부의 크기가 저장값과 동일한 크기값인 경우, 또는 도 6a와 같이 서로 다른 크기의 적어도 두개 이상의 돌출부가 측정되었으나 다수의 돌출부중 어느 하나의 돌출부의 크기값이 저장된 도킹스테이션의 크기 저장값과 동일한 경우에는 해당 돌출부를 도킹스테이션(10)으로 인식(S17)하도록 하고, 도 6b와 같이 저장값과 동일한 크기를 갖는 측정값이 두개 이상인 경우에는 이동로봇(20)의 외측에 소정각도 마다 배치된 다수개의 적외선 수신부(22)중 도킹스테이션(10)의 적외선 송신부(12)로부터 송신되는 적외선 신호를 수신(S18)한 적외선 수신부 방향의 돌출부를 도킹스테이션(10)으로 인식(S19)하도록 한다.
상기와 같이 도킹스테이션(10)의 위치가 확인되면, 도킹스테이션(10)의 도킹면으로부터 수직방향인 이동로봇의 도킹위치와 이동로봇(20)과의 각도(dθ)값을 저장(S20)한다.
이어서, 상기 각도(dθ)값이 3도 이하인지를 비교(S21)하여 각도(dθ)값 3도 도 이상인 경우에는 이동로봇을 회전(S22)시켜 각도(dθ)값이 0도가 되도록 하고, 각도(dθ)값이 3도 미만이거나 상기 회전에 의해 0도로 회전한 경우, 즉, 도 7과 같이 이동로봇(20)의 위치와 도킹스테이션(10)의 도킹위치가 평행하게 된 상태로부터 이동로봇(20)과 도킹스테이션(10)의 좌표값 dx, dy를 취득(S23)한다.
상기와 같이 얻어진 dx, dy값을 0과 비교(S24)하여, dx, dy값이 0cm이 아닌경우에는 이동로봇(20)과 도킹스테이션(10)과의 dy값이 30cm 이하인지를 비교(S25)하고, 도 8과 같이 dy값이 30cm 이하인 경우에는 이동로봇(20)을 dx값 만큼 전진시키며, 도 9와 같이 dy값이 30cm 이상인 경우에는 후술할 최적경로 추종단계(S27)를 통해 dx, dy에 이르는 최적의 경로를 추출하여 이동로봇(20)이 상기 경로를 따라 이동하도록 한다.
이하에서는 이동로봇의 이동을 제어하는 과정 및 dy값이 30cm 이상인 경우에서 이동로봇이 도킹위치에 이르는 최적의 경로를 추출하는 과정을 설명한다.
먼저, 이동로봇의 이동을 제어하는 과정을 살펴보면, 이동로봇이 좌회전상태일 경우, 현재의 속도와 회전반경을 고려하여 이동로봇 이송수단의 왼쪽바퀴의 회전횟수를 10으로 설정하고, 이동로봇 오른쪽바퀴의 회전횟수를 20으로 설정하게 되는데, 연산부에서의 상태변수는 다음의 수학식 1, 수학식 2, 수학식 3, 수학식 4에 의해 정의된다.
Figure 112007047613811-pat00001
오른쪽바퀴의 속도(υ1)와 왼쪽바퀴의 속도(υ2)를 모두 동일하게 하고, 일정속도를 유지하면서 직진동작을 수행하도록 한다.
Figure 112007047613811-pat00002
왼쪽바퀴의 속도(υ2)를 오른쪽바퀴의 속도(υ1)보다 느리게 설정하여 그 속도차에 대응되는 좌회전동작을 수행하도록 한다.
Figure 112007047613811-pat00003
왼쪽바퀴의 속도(υ2)를 오른쪽바퀴의 속도(υ1)보다 빠르도록 설정하여 그 속도차에 대응되는 우회전동작을 수행하도록 한다.
Figure 112007047613811-pat00004
오른쪽바퀴의 속도(υ1)와 왼쪽바퀴의 속도(υ2)를 '0'으로 설정함으로써, 정지동작을 수행하도록 한다.
상기와 같은 이동로봇의 이동을 제어하는 과정은 이동로봇의 이동수단으로서 바퀴가 한쌍으로 구성된 것을 예로 들었으나, 상기 한쌍의 바퀴만에 한정되는 것은 아니며, 이동로봇의 전진, 후진, 좌,우회전을 위한 다양한 형태의 실시예들이 적용될 수도 있을 것이다.
이어서, 상기와 같이 이동하는 이동로봇이 도킹위치에 이르는 최적의 경로를 추출하는 과정을 도 9를 참조하여 설명한다.
도 9는 본 발명에 따른 이동로봇의 동작과정을 예시한 도면으로서, 도면에서 이동로봇의 시작 자세각이 φ이고, 도착 자세각이 θ일 때, 시작위치에서의 구심점(
Figure 112007047613811-pat00005
)은 수학식 5와 같고, 도착지점에서의 구심점(
Figure 112007047613811-pat00006
)은 수학식 6과 같이 표현된다.
Figure 112007047613811-pat00007
Figure 112007047613811-pat00008
여기서
Figure 112007047613811-pat00009
,
Figure 112007047613811-pat00010
혹은
Figure 112007047613811-pat00011
이고, b : 구동바퀴와 대칭축 사이의 거리이며, P는 상태변화지점을 나타낸 것이다.
따라서, 현재위치(
Figure 112007047613811-pat00012
)와 도착위치(
Figure 112007047613811-pat00013
)까지의 거리는 수학식 7과 같은 방법으로 얻어지게 된다.
Figure 112007047613811-pat00014
또한, 현재위치와 도착위치를 잇는 각도(
Figure 112007047613811-pat00015
)는 수학식 8에 의해 얻어지게 된다.
Figure 112007047613811-pat00016
즉, 레이져스캔에 의해 이동로봇(20)의 위치와 도킹스테이션(10)의 위치에 대한 dx,dy좌표 및 이동로봇과 도킹위치의 각도값(dθ)이 취득되면, 이동로봇(20)의 연산부(25)에서는 상기 취득데이터를 근거로 더빈스커브(Dubin's curve)에 의한 최적의 경로를 산출하게 된다.
따라서, 상기와 같이 연산부(25)에서 더빈스 커브에 의한 최적의 경로를 산출하고, 상기 산출데이터를 이용해 제어부(26)에서 이동수단(23)을 제어(좌회전, 우회전, 직진, 정지)하여 이동로봇(20)이 도킹스테이션(10)까지 이동하도록 함으로써, 이동로봇(20)의 이동경로가 최적화된다.
즉, 상기한 바에 의하면, 레이져스캔을 통해 이동로봇(20)과 도킹스테이션(10)의 좌표(dx,dy) 및 각도(dθ)가 취득되면, 이를 근거로 최적의 경로를 추출하여 도킹위치로 이동함과 더불어, 이동로봇(20)이 도킹스테이션(10)을 바라보는 자세를 취할 수 있게 된다.
한편, 상기와 같이 이동로봇(20)이 'S26'단계를 통해 직진하거나 'S27'단계의 최적경로를 통해 효율적인 최적의 경로로 도킹스테이션(10) 앞으로 이동한 상태에서, 다시 상기 각도(dθ)값을 3과 비교(S21)로 이동하여 이동로봇(20)의 위치를 재검색하고 이동로봇(20)의 위치를 보정하도록 함으로써 이동로봇(20)이 정확한 도 킹위치로 이동하도록 한다.
아울러, 상기와 같은 일련의 단계들을 통해 도 10과 같이 이동로봇(20)이 도킹스테이션(10) 앞으로 위치하여 dx값과 dy값이 각각 0인 위치로 이동하게 되면, dx, dy값을 0과 비교하는 단계(S24)에서 이동로봇(20)이 180도 회전하도록 하는 단계(S28)로 이동하게 된다.
즉, 상기의 이동과정을 거치면서 이동로봇(20)이 dx, dy값이 0인 위치에서 도킹스테이션(10)을 마주보게 되는데, 상기 이동로봇(20)의 배면에 형성된 접속단자(24)가 도킹스테이션(10)의 충전단자(12)에 접속되게 하기 위하여 이동로봇(20)을 180도 회전(S28)시키고, 이동로봇(20)이 도킹스테이션(10)에 도킹되도록 소정거리 후진(S29)함으로써 도킹스테이션(10)으로의 도킹이 완료된다.
상기한 바와 같은 본 발명 이동로봇의 도킹유도장치는 레이져스캔을 통해 벽면의 구조물들을 검색한 뒤, 도킹스테이션과 동일한 크기의 구조물이 다수 검색되는 경우, 이동로봇의 외측면에 소정각도 이격되게 다수 설치된 적외선 송신부를 통해 도킹스테이션으로부터 송신되는 적외선신호를 수신하여 도킹스테이션의 위치를 파악하도록 함으로써 도킹스테이션의 위치를 정확하게 파악하는 효과가 있다.
또한, 도킹스테이션의 충전단자와 이동로봇의 접속단자를 유도 결합에 의한 비접촉식 타입으로 구성함으로써 단자끼리 직접 접촉하지 않아도 되므로 도킹성공확률이 향상되는 효과가 발생된다.
또한, 도킹스테이션의 충전단자를 양측으로 연장형성하여 이동로봇의 도킹위 치에 오차범위를 허용함으로써 도킹이 용이하게 하는 효과도 있다.
본 발명 이동로봇의 도킹유도방법은 레이져 스캔을 통해 얻어지는 이동로봇과 도킹스테이션과의 좌표값을 이용하여 이동로봇이 도킹스테이션에 이르는 최적경로를 산출하여 이동로봇이 상기 최적경로를 추종하도록 함으로써 효율적으로 이동하게 하는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 이동로봇의 도킹 유도장치에 있어서,
    적외선신호를 발생하는 적외선 송신부 및 충전단자를 형성하여 벽면에 배치되는 도킹스테이션;
    도킹스테이션과의 거리 및 각도를 측정하는 레이져센서와, 외측면에 소정간격 이격되도록 적어도 두개 이상 배치되어 상기 도킹스테이션의 적외선 송신부의 송신신호를 수신하는 적외선 수신부와, 상기 도킹스테이션의 충전단자에 접촉되는 접속단자와, 이동수단과, 상기 레이져센서를 통해 얻어진 좌표 및 각도값을 이용해 최적경로를 연산하는 연산부 및, 상기 연산부의 데이터를 통해 이동수단의 구동을 제어하는 제어부가 형성된 이동로봇;을 포함하며,
    상기 이동로봇은 레이져센서를 이용하여 도킹스테이션 및 장애물의 위치 및 크기를 검색하고, 적외선 센서를 통해 도킹스테이션과 장애물을 구분하여 도킹스테이션을 향해 이동한 뒤, 도킹하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 도킹 유도장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 도킹스테이션의 충전단자 및 상기 이동로봇의 접속단자는 유도 결합에 의한 비접촉식 타입으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 도킹 유도장치.
  3. 이동로봇의 도킹유도방법에 있어서,
    충전이 필요한 경우, 이동로봇의 레이져센서를 이용하여 벽면과 벽면으로부 터 돌출된 돌출부등의 외부환경을 스캔하여 스캔데이터를 취득하는 단계;
    미리 설정된 도킹스테이션의 크기값과 상기 스캔데이터를 통해 얻어진 돌출부의 크기값을 비교하는 단계;
    동일한 크기의 돌출부가 두개 이상 검색되는 경우, 이동로봇에 다수 마련된 적외선수신부중 도킹스테이션으로부터 송신된 적외선 신호를 수신한 적외선수신부 방향의 돌출부를 도킹스테이션으로 인식하는 적외선인식단계;
    저장값과 동일한 크기의 돌출부가 하나인 경우 돌출부가 도킹스테이션인 것으로 인식하고, 도킹스테이션의 도킹면과 수직되는 도킹위치와 이동로봇과의 각도를 산출하여 저장하는 dθ값 저장단계;
    상기 dθ값 및 레이져스캔을 통해 얻어진 도킹스테이션의 좌표값을 이용하여 이동로봇을 도킹스테이션까지 이동시키는 이동단계;
    상기 도킹스테이션의 전방에 위치한 로봇을 도킹스테이션에 접촉되게 하는 도킹단계;를 포함하는 이동로봇의 도킹유도방법
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 이동단계는 이동로봇의 위치각과 도킹스테이션의 도킹위치각 및 이동로봇과 도킹스테이션의 거리를 이용하여 최적경로를 산출하는 더빈스 커브(Dubins curves)를 통해 이동로봇의 위치로부터 도킹스테이션의 도킹위치까지 최적경로로 이동하는 최적경로추종단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 도킹유도방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 이동단계는 최적경로 추종단계에 앞서,
    dθ가 3도 이상인지 이하인지를 비교하여 dθ가 3도 이상인 경우, dθ이 0도가 되도록 로봇을 회전시키는 dθ값 보정단계와,
    dθ가 3도 이하 이거나, 상기 dθ값 보정단계를 통해 dθ가 0도가 되도록 회전된 경우, 로봇과 도킹스테이션과의 거리좌표 dx, dy값을 취득하는 좌표취득단계;와,
    dx값과 dy값이 도킹위치인 0cm 인지를 각각 비교하고,
    dy값이 30cm 이하인 경우 이동로봇이 dx값 만큼 전진하도록 하는 전진단계;를 포함하며,
    dy값이 30cm 이상인 경우 상기 최적경로 추종단계를 통해 이동로봇이 dx, dy의 좌표를 향해 최적경로로 이동하도록 하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 도킹 유도방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 전진단계 실시 후 dθ가 3도 이상인지 이하인지를 비교하는 단계로 이동하여 이동로봇의 도킹위치를 다시 보정하도록 하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 도킹 유도방법.
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