KR100815545B1 - 서비스 로봇 충전방법 - Google Patents

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김명호
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Abstract

본 발명은 서비스 로봇의 충전방법으로서, (a) 배터리 잔량이 소정 값 이하인 경우, 서비스 로봇의 입력단자와 충전장치의 출력단자를 도킹시키는 단계, (b) 상기 서비스 로봇의 입력단자에 소정의 충전전압이 입력되는 지를 확인하는 단계, (c) 상기 (b) 단계에서 상기 충전전압 미입력시 상기 정전 또는 충전장치가 이상이 있는 지 여부를 판단하는 단계 및 (d) 상기 (c)단계에서 정전 또는 충전장치의 이상이 있는 경우 충전을 중단하는 단계;를 구비하는 서비스 로봇 충전방법을 제공한다.
서비스 로봇, 충전장치, 센서, 도킹위치

Description

서비스 로봇 충전방법{The Method of Charging Service Robot}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 서비스 로봇의 충전방법을 설명하기 위한 서비스 로봇을 나타낸 사시도.
도 2는 도1의 서비스 로봇과 충전장치를 나타내 보인 블럭구성도.
도 3는 도 1에 도시된 서비스 로봇의 충전상태를 설명하기 위한 개략적인 측면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 로봇의 충전방법을 나타내는 흐름도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 서비스 로봇의 충전방법을 나타내는 흐름도,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 서비스 로봇의 충전방법을 나타내는 흐름도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10..청소기본체 11..연결단자
12..메모리 13..배터리
14..바닥감지센서 15..전방감지센서
16..흡진 구동부 17,25..송/수신부
18..좌/우 구동륜 구동부 19..제어부
20..충전장치 21..충전단자
23..반사판 41,43..구동륜
41,42..구동모터
한국 특허공개 제2005-0108894호 공개공보
본 발명은 서비스 로봇, 특히 청소용 서비스 로봇의 충전방법에 관한 것이다.
일반적으로, 서비스 로봇은 사용자가 조작하지 않아도 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입함으로써 청소하는 등 인간의 편의를 위하여 기능하는 로봇이다.
서비스 로봇은 거리센서 또는 촬영유닛을 구비하여 청소구역에 설치된 기구나 사무용품, 벽 등의 장애물까지의 거리 또는 장애물의 유무를 확인하여 충돌이나 방해를 피해간다. 서비스 로봇은 청소기본체의 하부에 좌측구동륜과, 우측구동륜 및 종동륜이 구비된다. 각각의 구동륜은 구동모터에 연결되어 구동된다. 구동모터의 구동은 제어부에 의해 제어됨으로서, 본체의 방향전환이 가능하다.
로봇의 본체 하부에는 청소면으로부터 먼지 등의 오물질을 흡입해내기 위한 흡입포트가 마련된다. 흡입포트에 작용하는 흡입력은 청소기본체에 마련된 별도의 흡입모터에 의해 제공된다. 상기 흡입포트는 청소기본체 내에 마련된 별도의 집진실에 연결된다. 따라서, 흡입된 공기 중에 포함된 오물질은 집진실에서 집진되어 수거된다.
서비스 로봇의 제어부는 배터리용량을 체크하여 전원의 부족여부를 확인한다. 그리고, 배터리를 충전해야 한다고 판단하면, 소정 위치에 마련된 충전장치와의 교신을 통해 충전장치의 위치를 찾아서 이동해서 충전장치에 마련된 충전단자에 서비스 로봇에 마련된 연결단자를 연결시킨다. 이와 같이, 충전단자와 연결단자가 연결되면, 제어부는 배터리의 전원이 풀로 충전될 때까지 충전모드를 수행하고, 다른 모드 예컨대, 구동륜의 구동, 청소모드 등은 정지시키고 대기하게 된다.
그런데, 서비스 로봇의 경우 충전 중인 상태에서 지진 및 바닥 상태의 강한 진동, 또는 사용자의 의도되지 않는 접촉에 의하여 충전장치의 충전 단자와 서비스로봇의 단자의 접촉이 떨어진 경우, 또는 단자 접촉은 되어 있으나 정전으로 전원이 나오지 않는 경우에는 스스로 충전 장치로부터 나오는 유도신호를 찾아 충전 장치와 도킹을 다시 시도하게 된다.
하지만 정전 또는 충전장치의 전원이 중단되거나 이상이 있는 경우, 충전 장치는 충전 장치 인식 신호를 방출할 수 없어 서비스 로봇은 충전 장치를 찾아 여러 장소를 헤매게 되고 결국은 배터리 방전으로 인하여 어느 곳에 정지된 상태로 남아 있게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 정전 및 충전 장치의 전원 공급이 차단된 상태 또는 사용자가 인위적으로 충전을 중단시킨 상태를 인식하고, 이 경우 충전상태로의 복귀를 중단하는 서비스 로봇의충전방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 배터리 잔량이 소정 값 이하인 경우, 서비스 로봇의 입력단자와 충전장치의 출력단자를 도킹시키는 단계, (b) 상기 서비스 로봇의 입력단자에 소정의 충전전압이 입력되는 지를 확인하는 단계, 및 (c) 상기 (b) 단계에서 상기 충전전압 미입력시 정전 또는 충전장치의 이상이 있는 지 여부를 판단하는 단계, 및 (d) 상기 (c)단계에서 정전 또는 충전장치의 이상이 있는 경우 충전을 중단하는 단계를 구비하는 서비스 로봇 충전방법을 제공한다.
상기 (c) 단계는 상기 충전장치에서 유도신호가 출력되지 않는 경우 정전 또는 충전장치의 이상으로 판단하는 단계일 수 있다.
또한, 충전장치에서 유도신호가 출력되는 경우, 상기 (a)단계로 복귀하는 단계를 더 구비할 수 있다.
상기 (c) 단계는 (c-1) 상기 서비스 로봇을 상기 출력단자를 향하여 소정 가압력으로 전진시키는 단계, 및 (c-2) 상기 입력단자에 충전전압이 입력되지 않는 경우 정전 또는 충전장치의 이상으로 판단하는 단계를 구비할 수 있다.
이때, 상기 (c-1)단계가 적어도 2회 이상 반복되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (c-2) 단계에서 상기 입력단자에 충전전압이 입력되는 경우 상기 (b)단계로 복귀하는 단계를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 충전방법은 (a) 배터리 잔량이 소정 값 이하인 경우, 서비스 로봇의 입력단자과 충전장치의 출력단자를 도킹시키는 단계, (b) 상기 서비스 로봇의 입력단자에 소정의 전압이 입력되는 지를 확인하는 단계, (c) 상기 (b)단계에서 소정의 전압이 나오지 않는 경우, 사용자가 상기 서비스 로봇을 지상으로부터 들었는 지 여부를 판단하는 단계, 및 (d) 상기 (c)에 해당하는 경우 충전상태를 중단시키고, 그렇지 않는 경우 상기 (a) 단계로 되돌아 가는 단계;를 구비한다.
이때 상기 (c)단계에서 상기 서비스 로봇을 들은 상태의 판단은 서비스 로봇에 위치한 바닥 감지센서를 통하여 바닥과의 거리가 소정의 거리를 초과하는 것으로 판단할 수 있다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 서비스 로봇의 충전방법을 자세히 설명하기로 한다
먼저, 도 1 내지 도 3를 참조하여 서비스 로봇(10)과 충전장치(20)에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 서비스 로봇의 외관이다. 도 1을 참조하면, 서비스 로봇(10)은 충전장치(20, 도 3 참조)의 충전단자(21)에 대응되는 연결단자(11)를 가진다. 연결단자(11)는 외부로 한 쌍이 노출되어 있다.
도 2는 위 서비스 로봇 시스템의 블록도이다. 도 2를 참조하면, 서비스 로봇(10)은 메모리(12), 배터리(13), 바닥감지센서(14), 전방감지센서(15), 흡진 구동부(16), 송/수신부(17) 및 좌/우 구동륜 구동부(18) 및 제어부(19)를 구비한다. 상기 메모리(12)에는 제어부(19)가 서비스 로봇(10)를 자동으로 제어하는데 필요한 여러 가지 데이터 예를 들어, 청소시간, 청소구역, 청소패턴 등 여러 가지 제어에 필요한 데이터들이 저장된다.
상기 배터리(13)는 구동 전원을 제공하기 위한 것으로, 일정용량이 충전되어 있다. 따라서, 제어부(19)는 배터리(13)의 용량을 수시로 체크하여 충전필요 여부를 판단하여 미리 설정된 충전모드를 수행하도록 제어한다.
상기 바닥감지센서(14)는 서비스 로봇(10)의 하부에 마련되어 바닥면(30, 도 3참조)과 마주하도록 설치된다. 이 바닥감지센서(14)는 바닥면(30)과 거리를 측정할 수 있다. 이러한 바닥감지센서(14)는 수발광 센서일 수 있다.
상기 전방감지센서(15)는 서비스 로봇(10)의 측면, 바람직하게는 연결단자(11)가 마련된 전방에 설치되는 것이 좋다. 이 전방감지센서(15)는 전방 또는 주행방향의 장애물이나 벽 등을 감지하고, 그 거리를 감지하는데 사용될 수 있다. 이 전방감지센서(15)는 수발광 센서일 수 있다.
상기와 같이 각 센서(14,15)에서 감지된 신호는 제어부(19)로 보내지고, 제어부(19)에서는 인가된 신호를 메모리(12)에 저장된 기준데이터 등과 비교하여, 서비스 로봇(10)의 상태, 위치 등의 정보를 얻고, 얻은 정보를 이용하여 서비스 로봇(10)를 제어하는데 사용한다.
상기 흡진구동부(16)는 청소구역의 바닥면(30)을 청소하기 위한 흡입력을 발생시키는 흡입력을 제공한다. 이러한 흡진구동부(16)는 집진모터를 포함할 수 있다.
상기 송/수신부(17)는 예를 들어, 충전장치(20)에 마련된 송/수신부(29)와의 교신을 통해서 충전위치를 찾아가는데 사용될 수 있다. 또한, 송/수신부(17)는 사용자가 조작하는 리모트 컨트롤러와 신호의 송/수신을 담당하게 된다. 따라서, 서비스 로봇(10)의 원격제어도 가능하게 된다.
상기 좌/우 구동륜 구동부(18)는 서비스 로봇(10)의 하측에 마련된 좌/우측 구동륜(41,43)을 선택적으로 구동시키기 위한 것으로, 제어부(19)에 의하여 구동이 제어된다. 상기 좌/우 구동륜 구동부(18)는 각각의 구동륜(41,43)에 연결되는 스테핑모터일 수 있다.
본 발명에 따른 일실시예의 상기 구성의 서비스 로봇(10)의 충전방법을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제어부(19)는 서비스 로봇(10)의 주행중 또는 청소대기 중, 또는 어느 때라도 배터리(13)의 전원용량을 체크하여 배터리 충전이 필요한지를 판단한다(S11). 배터리 충전이 필요하다고 판단되면, 제어부(10)는 서비스 로봇(10)를 도 3에 도시된 바와 같이, 도킹위치로 복귀시킨다(S12). 상기 단계(S11)에서는 송/수신부들(17,29) 상호간의 신호교환을 통해 충전장치(20)의 위치를 찾아갈 수 있다.
한편, 도킹위치로 복귀하여 충전단자(21)에 연결단자(11)가 연결되면, 충정모드를 수행하여 배터리 충전이 이루어진다(S13).
충전이 진행되는 동안, 제어부(19)에서는 충전단자(21)를 통하여 연결단자(11)에 소정의 충전전압값이 입력되고 있는 지를 확인한다(S14). 본 실시예에서 충전 전압은 34V 정도이다. 만일 충전전압이 입력되고 있는 경우, 충전완료 여부를 판단하고(S17), 충전이 완료되지 않았으면 S13단계로 복귀하고, 충전 완료시 충전을 종료시킨다.
만일 연결단자(11)에 충전전압이 입력되지 않으면, 제어부는 ‘정전 또는 충전장치의 이상’이 있는 지 여부를 판단한다(S15).
'정전 또는 충전장치의 이상'이 있다고 판단된 경우, 제어부는 서비스 로봇의 충전상태로의 복귀 시도를 중단한다(S16).
‘정전 또는 충전장치의 이상'이 있는 지 여부의 판단은 충전장치(20)의 송수신부(29)에서 송신하는 유도신호가 존재하는 지 여부로 확인할 수 있다.
즉 충전장치(20)의 유도신호가 존재하면, 제어부(19)는 '정전 또는 충전장치의 이상’이 있지 않으며, 제어부(19)는 이를 이용하여 서비스 로봇(10)을 충전장치(20)와의 도킹상태로 복귀시킨다. 유도신호가 존재하지 않는다면 ‘정전 또는 충전장치의 이상’이 있다고 보고 충전복귀 시도를 중단한다(S16).
‘정전 또는 충전장치의 이상'이 있는 지 여부의 다른 판단 방법을 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
이 방법은 연결단자(11)에 소정의 충전전압이 입력되지 않는 것이 외부의 진동에 의하여 서비스 로봇의 자세가 미세하게 틀어져 충전장치와 접속 불량이 발생할 수 있음을 고려한 것이다.
즉, 제어부(19)는 서비스 로봇(10)을 전방으로 밀어본 후(S21) 충전전압이 입력되는 지 판단한다(S22). 여기에서 전방은 충전장치측으로 기억된 방향, 또는 바퀴의 각도 변화 없이 입력단자가 있는 방향을 의미한다. 이와 같은 작업(S21, S22)은 예를들어 2차례 반복될 수 있다. 이 단계가 반복된 이후에도 충전전압이 입력되지 않으면, 제어부는 충전장치의 이상으로 보고 충전상태로의 복귀시도를 중단하고(S16), 충전전압이 입력되면 위 S13단계로 복귀한다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예의 상기 구성의 서비스 로봇(10)의 충전방법을 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제어부(19)가 전원용량을 결정하여 배터리 충전 여부를 판단하고(S11), 서비스 로봇(10)을 도킹위치로 복귀시킨 후(S12), 배터리를 충전하며(S13), 충전 시 소정의 충전전압이 연결단자(11)에 입력되는 지 확인하는 단계(S14)는 위와 동일하다.
연결단자(11)에 소정의 충전전압이 입력되지 않는 것이 사용자가 서비스 로봇(10)을 지상으로부터 들어 단자의 접속이 해제된 것이 원인일 수 있다. 사용자가 서비스 로봇을 들었는 지 여부는 바닥감지센서(14)를 통하여 서비스 로봇(10)과 바닥면(30)과의 거리를 측정함으로써 알 수 있다. 즉, 서비스 로봇의 밑면과 바닥면이 서비스 로봇의 바퀴로 인하여 바닥면과 띄워진 거리를 초과하게 되면, 사용자가 서비스 로봇(10)을 들었다고 판단하고(S31), 사용자가 더 이상의 충전을 원하지 않은 것으로 간주하고 충전 상태로의 복귀 시도를 중단한다(S16).
이상 설명한 바와 같이, 상기 구성을 가지는 본 발명의 서비스 로봇의 충전방법에 따르면, 정전 및 충전 장치의 전원 공급이 차단된 상태 또는 사용자가 인위적으로 충전을 중단시킨 상태에서 충전상태로의 계속적인 복귀를 방지하여 전원이 방전되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (8)

  1. (a) 배터리 잔량이 소정 값 이하인 경우, 서비스 로봇의 입력단자와 충전장치의 출력단자를 도킹시키는 단계;
    (b) 상기 서비스 로봇의 입력단자에 소정의 충전전압이 입력되는 지를 확인하는 단계; 및
    (c) 상기 (b) 단계에서 상기 충전전압 미입력시 정전 또는 충전장치의 이상이 있는 지 여부를 판단하는 단계; 및
    (d) 상기 (c)단계에서 정전 또는 충전장치의 이상이 있는 경우 충전을 중단하는 단계;를 구비하는 서비스 로봇 충전방법
  2. 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계는
    상기 충전장치에서 유도신호가 출력되지 않는 경우 정전 또는 충전장치의 이상으로 판단하는 단계인 서비스 로봇 충전방법
  3. 제2항에 있어서,
    상기 충전장치에서 유도신호가 출력되는 경우, 상기 (a)단계로 복귀하는 단계를 더 구비한 서비스 로봇 충전방법
  4. 제1항에 있어서,상기 (c) 단계는
    (c-1) 상기 서비스 로봇을 상기 출력단자를 향하여 소정 가압력으로 전진시키는 단계; 및
    (c-2) 상기 입력단자에 충전전압이 입력되지 않는 경우 정전 또는 충전장치의 이상으로 판단하는 단계;를 구비하는 서비스 로봇 충전방법
  5. 제4항에 있어서,
    상기 (c-1)단계가 적어도 2회 이상 반복되는 서비스 로봇 충전방법
  6. 제4항에 있어서, 상기 (c-2) 단계에서 상기 입력단자에 충전전압이 입력되는 경우 상기 (b)단계로 복귀하는 단계를 더 구비한 서비스 로봇 충전방법.
  7. (a) 배터리 잔량이 소정 값 이하인 경우, 서비스 로봇의 입력단자과 충전장치의 출력단자를 도킹시키는 단계;
    (b) 상기 서비스 로봇의 입력단자에 소정의 전압이 입력되는 지를 확인하는 단계;
    (c) 상기 (b)단계에서 소정의 전압이 나오지 않는 경우, 사용자가 상기 서비스 로봇을 지상으로부터 들었는 지 여부를 판단하는 단계; 및
    (d) 상기 (c)단계에서, 사용자가 상기 서비스 로봇을 지상으로부터 들었다고 판단되었을 경우, 충전상태를 중단시키고, 그렇지않은 경우 상기 (a) 단계로 되돌아 가는 단계;를 구비하는 서비스 로봇 충전방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 서비스 로봇을 들은 상태의 판단은 서비스 로봇에 위치한 바닥 감지센서를 통하여 바닥과의 거리가 소정의 거리를 초과하는 것으로 판단하는 서비스 로봇 충전방법.
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