KR101021268B1

KR101021268B1 - 로봇 장애물 감지장치

Info

Publication number: KR101021268B1
Application number: KR1020100088647A
Authority: KR
Inventors: 이만희; 이기용; 신형식; 허주표
Original assignee: 주식회사 모뉴엘
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2011-03-11

Abstract

본 발명은 로봇 장애물 감지장치에 관한 것으로서, 전방 장애물을 감지함에 있어 사각부분을 형성하지 않고 장애물을 효율적으로 감지할 수 있도록 한 것이다.
즉, 본 발명은 로봇 장애물 감지장치에 있어서, 호형의 모듈 몸체에 전방 장애물의 감지를 위하여 적외선을 송신하는 전방감지 송신부와 측부감지 송신부를 구비하고, 상기 송신부에서 송신되어 반사수신된 적외선을 수신하는 전방감지 수신부와 측부 사각감지 수신부를 구비하여 구성한 것이다.
따라서, 본 발명은 로봇 장애물 감지장치의 구성을 전방감지 송신부와 측부감지 송신부로 구성하여 적외선을 송신하고, 장애물에서 반사된 적외선의 수신을 전방감지 수신부와 측부 사각감지 수신부를 통하여 감지함으로써 전방과 측부의 장애물 감지가 효율적으로 이루어지고 감지 사각지역이 형성되지 않는 것이다.

Description

로봇 장애물 감지장치{The Fencing Sense Apparatus for Robot}

본 발명은 로봇 장애물 감지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 로봇 장애물 감지장치에 있어서, 호형의 모듈 몸체에 전방 장애물의 감지를 위하여 적외선을 송신하는 전방감지 송신부와 측부감지 송신부를 구비하고, 상기 송신부에서 송신되어 반사수신된 적외선을 수신하는 전방감지 수신부와 측부 사각감지 수신부를 구비하여서, 전방 장애물을 감지함에 있어 사각부분을 형성하지 않고 장애물을 효율적으로 감지할 수 있도록 함을 목적으로 한 것이다.

일반적으로, 로봇 청소기와 같은 로봇은 사용자의 조작 없이도 자동으로 청소 구역과 같은 작업구역을 스스로 주행하면서 작업을 수행한다.

이상과 같은 로봇은 내장된 프로그램에 따라 미리 설정된 작업 경로 또는 최적의 작업 경로를 주행하면서 작업을 수행하도록 설계된다.

한편, 로봇이 작업수행을 위한 진행함에 있어서, 진행 경로에 가구 또는 벽면과 같은 장애물이 존재할 경우 정상적인 진행이 어려우므로 장애물 또는 저지대를 회피하기 위해서는 진행 경로를 바꿔 이동할 수 있게 장애물 감지장치를 구비하여 실시하고 있다.

이상과 같이 로봇이 장애물 등을 회피 이동할 수 있게 장애물을 감지하는 장애물 감지장치에 사용되는 센서는 크게 PSD 센서를 이용한 방식, 초음파 센서를 이용한 방식, 및 적외선 센서를 이용한 방식 등이 사용되고 있으나,

PSD 센서를 이용한 방식은, 반사되는 빛의 각도를 이용하여 장애물과의 거리를 측정하는 방식으로, 고가이며 응답 속도가 느리다는 문제점이 있고,

초음파 센서를 이용한 방식은, 초음파가 공기 중에 진행하는 속도를 이용하여 장애물과의 거리를 측정하는 방식으로, 고가이며 간섭 현상이 발생한다는 문제점이 있어, 비용 및 응답 속도를 고려했을 때 가장 적절한 적외선 센서를 이용하여 실시하고 있다.

상기 장애물 감지를 위한 적외선 센서는 특정 각도로 서로 마주보는 다수의 발광 소자와 수광 소자가 한 세트를 이루며, 컨트롤러는 발광 소자에서 발생한 적외선이 장애물로부터 반사되어 수광 소자에 송신되는 양에 따라 로봇과 장애물과의 거리를 감지하고, 그에 따라 동작을 제어할 수 있게 구성되어 있다.

그러나, 종래의 감지장치는 적외선 센서가 전방 장애물에 감지를 위하여 설계되어 있어 감지가 이루어지지 않는 사각지역이 형성되어 장애물을 효과적으로 발견하지 못하고 이의 회피가 효과적으로 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상술한 바와 같이 종래 로봇 모듈이 전방으로만 작용됨으로 인하여 측부 장애물의 감지가 용이하지 않은 문제점을 해결할 수 있도록 한 것이다.

즉, 본 발명은 로봇 장애물 감지장치에 있어서, 호형의 모듈 몸체에 전방 장애물의 감지를 위하여 적외선을 송신하는 전방감지 송신부와 측부감지 송신부를 구비하고, 상기 송신부에서 송신되어 반사수신된 적외선을 수신하는 전방감지 수신부와 측부 사각감지 수신부를 구비하여 구성한 것이다.

따라서, 본 발명은 로봇 장애물 감지장치의 구성을 전방감지 송신부와 측부감지 송신부로 구성하여 적외선을 송신하고, 장애물에서 반사된 적외선의 수신을 전방감지 수신부와 측부 사각감지 수신부를 통하여 감지함으로써 전방과 측부의 장애물 감지가 효율적으로 이루어지고 감지 사각지역이 형성되지 않는 것이다.

도 1 은 본 발명의 일 실시 예를 보인 사시도.
도 2 는 본 발명에 따른 실시에 있어 중앙전방감지 수신부에 의한 감지과정을 보인 예시도.
도 3 은 본 발명에 따른 실시에 있어 측부전방감지 수신부에 의한 감지과정을 보인 예시도.
도 4 는 본 발명에 따른 실시에 있어 측부사각감지 수신부에 의한 감지과정을 보인 예시도.
도 5 는 본 발명을 공기청정로봇에 적용한 것을 보인 예시도.
도 6 은 본 발명을 로봇청소기에 적용한 것을 보인 예시도.
도 7 은 본 발명에 따른 다른 실시예로 인체감지센서를 구비한 것을 보인 예시도.
도 8 은 도 7 의 인체감지센서의 감지영역을 보인 사시도.

이하, 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 전방과 측부의 장애물을 효율적으로 감지하는 감지 모듈을 제공할 수 있도록 한 것이다.

즉, 본 발명은 로봇 장애물 감지장치에 있어서, 도 1 에 도시된 바와 같이 호형의 감지장치몸체(100)에 전방 장애물의 감지를 위하여 적외선을 송신하는 전방감지 송신부와, 상기 전방감지 송신부의 적외선 송신 사각지역인 측부의 장애물을 감지를 위하여 측부로 적외선을 송신하는 측부감지 송신부와, 전방 측 장애물에서 반사된 적외선을 수신하는 전방감지 수신부와, 측부 사각지역의 장애물에서 반사된 적외선을 수신하는 측부사각감지 수신부(320)로 구성한 것이다.

여기서, 상기 전방감지 송신부는 전방 장애물을 명확하게 감지할 수 있도록 다양한 각도로 적외선을 발산할 수 있게 다수의 송신부로 구성한 것으로서, 감지장치몸체(100)의 중앙 양측에 구비되어 적외선 송신영역이 V 형으로 벌어져 감지장치몸체(100)의 중앙 양측에 적외선 송신영역을 형성하는 전방확산 송신부(211)와, 상기 전방확산 송신부(211)의 양측에 각기 구비되어 적외선 송신영역이 중앙을 향하여 모아져 감지장치몸체(100)의 중앙 전방에 적외선 송신영역을 형성하는 중앙집중 송신부(212)로 구성한 것이다.

또한, 상기 측부감지 송신부는 다양한 각도로 적외선을 발산할 수 있게 다수의 송신부를 갖는 전방감지 송신부에서 발산되는 적외선이 미치지 않는 측부의 장애물을 감지할 수 있게 감지장치몸체(100)의 측부에 두 개 이상으로 구비되어 적외선 송신영역이 측부 전방을 향하여 송신영역을 형성하는 측부전방 송신부(221)와, 감지장치몸체(100)의 중앙과 측부전방 송신부(221) 사이에 구비되어 전방감지 송신부와 측부전방 송신부(221)에 의하여 적외선 송신영역이 형성되지 않은 영역에 적외선 송신영역이 형성되게 측부를 향하여 송신영역을 형성하는 측부사각 송신부(222)로 구성한 것이다.

또한, 상기 전방감지 수신부는 전방감지 송신부와 측부감지 송신부와 같은 다수의 송신부에서 다양한 각도로 발산되어 장애물에서 반사 수신되는 적외선 중 감지장치몸체(100)의 중앙 측에서 수신되는 적외선을 감지할 수 있게 감지장치몸체(100)의 중앙에 구비되어 감지장치몸체(100)의 전방 중앙 측 장애물에서 반사된 적외선을 수신하는 중앙전방감지 수신부(311)와, 상기 중앙전방감지 수신부(311)에서 수신되지 않은 측부 전방 측의 장애물에서 반사되는 적외선을 수신할 수 있게 감지장치몸체의 양측에 구비되어 감지장치몸체(100)의 측부 전방 측 장애물에서 반사된 적외선을 수신하는 측부전방감지 수신부(312)로 구성한 것이다.

또한, 상기 측부사각감지 수신부(320)는 감지장치몸체(100)의 측방향에 위치한 장애물에서 반사되는 적외선을 수신할 수 있게 전방감지 수신부의 중앙전방감지 수신부(311)와 측부전방감지 수신부(312) 사이의 감지장치몸체(100)에 구비되어 감지장치몸체(100)의 측부 장애물에서 반사된 적외선을 수신하게 구성한 것이다.

이상과 같이 구성된 본 발명은 도 5에 도시된 바와 같이 원형의 로봇에 설치되어 자가 구동하며 공기를 정화하는 공기정화로봇(510)과 자가 구동하며 청소를 하는 청소기로봇(520)에 적용하여 실시하는 것이다.

한편, 본 발명의 실시에 있어서, 도 7 에 도시된 바와 같이 감지장치몸체(100)의 양측에 각기 인체를 감지할 수 있게 전방을 향하여 감지영역을 형성하는 인체감지센서(400)를 구비한 것이다.

상기 인체감지센서(400)는 로봇의 양 측면에 각각 장착되어 전방에 위치한 인체의 위치를 추적 감지할 수 있게 감지영역 이내에서 서로 감지영역이 교차하지 않게 구성하여 실시할 수 있는 것으로서, 통상 인체감지센서(400)의 감지각도는 1~5°로 형성되며 필요에 따라 조절하여 사용할 수 있는 것으로 3°로 실시함이 바람직한 것이다.

이하, 본 발명의 동작과정에 대하여 설명하면 다음과 같다.

상기한 바와 로봇 장애물 감지장치에 있어서, 호형의 감지장치몸체(100)에 전방 장애물의 감지를 위하여 적외선을 송신하는 전방감지 송신부와, 상기 전방감지 송신부의 적외선 송신 사각지역인 측부의 장애물을 감지를 위하여 측부로 적외선을 송신하는 측부감지 송신부와, 전방 측 장애물에서 반사된 적외선을 수신하는 전방감지 수신부와, 측부 사각지역의 장애물에서 반사된 적외선을 수신하는 측부사각감지 수신부(320)로 구성한 본 발명을 로봇청소기 또는 로봇공기정화기 등과 같은 로봇에 적용하여 실시하게 되면, 로봇에 구비된 컨트롤러에 의하여 상기 로봇 장애물 감지장치가 제어 동작되어 전방감지 송신부와 측부감지 송신부에서 일정 주기를 가지고 순차적으로 적외선을 송신한다.

이상과 같이 전방감지 송신부와 측부감지 송신부에서 일정 주기를 가지고 순차적으로 송신된 적외선은 감지장치몸체(100) 전방 중앙 측에 장애물이 있을 경우에는,

상기 장애물에서 적외선이 충돌 반사되게 되는 데, 감지장치몸체(100)의 전방 중앙 측 장애물에서 반사된 적외선은 감지장치몸체(100)의 전면 중앙에 구비된 전방감지 수신부의 중앙 전방감지 수신부(311)에서 수신되어서 로봇의 컨트롤러로 전송됨으로써 로봇의 컨트롤러가 중앙 전방 측의 장애물 감지를 인지하게 되는 것이다.

이때, 상기 중앙 전방감지 수신부(311)에서 수신되는 적외선은 도 2 에 도시된 바와 같이 양측의 중앙집중 송신부(211) 및 양측 측부전방 송신부(221)와 같이 다수의 송신부에서 발산되는 다수의 적외선이 수신되어 벽면 모서리 등과 같이 적외선의 산란을 유발하는 장애물도 용이하게 감지되는 것이다.

또한, 감지장치몸체(100)의 측부 전방 측에 장애물이 있을 경우에는,

상기 장애물에서 적외선이 충돌 반사되게 되는데, 감지장치몸체(100)의 측부 전방 측 장애물에서 반사된 적외선은 측부전방감지 수신부(312)에서 수신되어서 로봇의 컨트롤러로 전송됨으로써 로봇의 컨트롤러가 측부 전방 측의 장애물 감지를 인지하게 되는 것이다.

이때, 상기 측부전방감지 수신부(312)에서 수신되는 적외선은 도 3 에 도시된 바와 같이 전방확산 송신부(211)과 측부전방 송신부(221) 및 측부사각 송신부(222)와 같이 다수의 송신부에서 발산되는 다수의 적외선이 수신되어 작은 케이블이나 모서리 등과 같이 적외선의 산란을 유발하는 장애물도 용이하게 감지되는 것이다.

또한, 중앙전방감지 수신부(311)와 측부전방감지 수신부(312)에서 수신되지 않은 측부 사각지역의 장애물이 있을 경우에는,

상기 장애물에서 적외선이 충돌 반사되는 적외선을 감지장치몸체(100)의 측부 중앙에 구비된 측부사각감지 수신부(320)에서 수신 감지하여 로봇의 컨트롤러로 전송됨으로써 로봇의 컨트롤러가 측부 사각지역의 장애물 감지를 인지하게 되는 것이다.

이때, 상기 측부사각감지 수신부(320)에서 수신되는 적외선은 도 4 에 도시된 바와 같이 전방확산 송신부(211)과 측부전방 송신부(221) 및 측부사각 송신부(222)와 같이 다수의 송신부에서 발산되는 다수의 적외선이 수신되어 작은 케이블이나 모서리 등과 같이 적외선의 산란을 유발하는 장애물도 용이하게 감지되는 것이다.

한편, 본 발명의 도 7 에 도시된 바와 같은 다른 실시 예와 같이 감지장치몸체(100)의 양측에 감지영역이 서로 교차하지 않게 인체감지센서(400)를 구비하게 되면, 도 8 에 도시된 바와 같이 전방에 인체(600)가 있으나 로봇의 중앙 전방에 위치하지 않아 두 개의 인체감지센서(400) 중 하나의 인체감지센서(400)에서만 감지가 이루어질 경우, 로봇의 컨트롤러가 로봇에 구비된 구동장치를 제어하여 인체를 감지하지 않은 인체감지센서(400)에서 인체가 감지될 때까지 구동하여 감지된 인체가 로봇의 중앙 위치할 때까지 구동을 하여서 인체를 추적하게 되는 것이다.

100 : 모듈 몸체
211 : 전방확산 송신부 212 : 중앙집중 송신부
221 : 측부전방 송신부 222 : 측부사각 송신부
311 : 중앙전방감지 수신부 312 : 측부전방감지 수신부
320 : 측부사각감지 수신부
400 : 인체감지센서
510 : 공기청정기로봇 520 : 청소로봇
600 : 인체

Claims

로봇 장애물 감지장치에 있어서;
호형의 감지장치몸체(100)에 전방 장애물의 감지를 위하여 적외선을 송신하는 전방감지 송신부와, 상기 전방감지 송신부의 적외선 송신 사각지역인 측부의 장애물을 감지를 위하여 측부로 적외선을 송신하는 측부감지 송신부와, 전방 측 장애물에서 반사된 적외선을 수신하는 전방감지 수신부와, 측부 사각지역의 장애물에서 반사된 적외선을 수신하는 측부사각감지 수신부(320)로 구성하고,
상기 전방감지 송신부는 전방 장애물을 명확하게 감지할 수 있도록 다양한 각도로 적외선을 발산할 수 있게 다수의 송신부로 구성한 것으로서, 감지장치몸체(100)의 중앙 양측에 구비되어 적외선 송신영역이 V 형으로 벌어져 감지장치몸체(100)의 중앙 양측에 적외선 송신영역을 형성하는 전방확산 송신부(211)와, 상기 전방확산 송신부(211)의 양측에 각기 구비되어 적외선 송신영역이 중앙을 향하여 모아져 감지장치몸체(100)의 중앙 전방에 적외선 송신영역을 형성하는 중앙집중 송신부(212)로 구성하고,
상기 측부감지 송신부는 다양한 각도로 적외선을 발산할 수 있게 다수의 송신부를 갖는 전방감지 송신부에서 발산되는 적외선이 미치지 않는 측부의 장애물을 감지할 수 있게 감지장치몸체(100)의 측부에 두 개 이상으로 구비되어 적외선 송신영역이 측부 전방을 향하여 송신영역을 형성하는 측부전방 송신부(221)와, 감지장치몸체(100)의 중앙과 측부전방 송신부(221) 사이에 구비되어 전방감지 송신부와 측부전방 송신부(221)에 의하여 적외선 송신영역이 형성되지 않은 영역에 적외선 송신영역이 형성되게 측부를 향하여 송신영역을 형성하는 측부사각 송신부(222)로 구성한 것을 특징으로 하는 로봇 장애물 감지장치.
제 1 항에 있어서;
상기 전방감지 수신부는 전방감지 송신부와 측부감지 송신부와 같은 다수의 송신부에서 다양한 각도로 발산되어 장애물에서 반사 수신되는 적외선 중 감지장치몸체(100)의 중앙 측에서 수신되는 적외선을 감지할 수 있게 감지장치몸체(100)의 중앙에 구비되어 감지장치몸체(100)의 전방 중앙 측 장애물에서 반사된 적외선을 수신하는 중앙전방감지 수신부(311)와, 상기 중앙전방감지 수신부(311)에서 수신되지 않은 측부 전방 측의 장애물에서 반사되는 적외선을 수신할 수 있게 감지장치몸체의 양측에 구비되어 감지장치몸체(100)의 측부 전방 측 장애물에서 반사된 적외선을 수신하는 측부전방감지 수신부(312)로 구성하고,
상기 측부사각감지 수신부(320)는 감지장치몸체(100)의 측방향에 위치한 장애물에서 반사되는 적외선을 수신할 수 있게 전방감지 수신부의 중앙전방감지 수신부(311)와 측부전방감지 수신부(312) 사이의 감지장치몸체(100)에 구비되어 감지장치몸체(100)의 측부 장애물에서 반사된 적외선을 수신하게 구성한 것을 특징으로 하는 로봇 장애물 감지장치.
로봇 장애물 감지장치에 있어서;
호형의 감지장치몸체(100)에 전방 장애물의 감지를 위하여 적외선을 송신하는 전방감지 송신부와, 상기 전방감지 송신부의 적외선 송신 사각지역인 측부의 장애물을 감지를 위하여 측부로 적외선을 송신하는 측부감지 송신부와, 전방 측 장애물에서 반사된 적외선을 수신하는 전방감지 수신부와, 측부 사각지역의 장애물에서 반사된 적외선을 수신하는 측부사각감지 수신부(320)로 구성하고,
상기 전방감지 수신부는 전방감지 송신부와 측부감지 송신부와 같은 다수의 송신부에서 다양한 각도로 발산되어 장애물에서 반사 수신되는 적외선 중 감지장치몸체(100)의 중앙 측에서 수신되는 적외선을 감지할 수 있게 감지장치몸체(100)의 중앙에 구비되어 감지장치몸체(100)의 전방 중앙 측 장애물에서 반사된 적외선을 수신하는 중앙전방감지 수신부(311)와, 상기 중앙전방감지 수신부(311)에서 수신되지 않은 측부 전방 측의 장애물에서 반사되는 적외선을 수신할 수 있게 감지장치몸체의 양측에 구비되어 감지장치몸체(100)의 측부 전방 측 장애물에서 반사된 적외선을 수신하는 측부전방감지 수신부(312)로 구성하고,
상기 측부사각감지 수신부(320)는 감지장치몸체(100)의 측방향에 위치한 장애물에서 반사되는 적외선을 수신할 수 있게 전방감지 수신부의 중앙전방감지 수신부(311)와 측부전방감지 수신부(312) 사이의 감지장치몸체(100)에 구비되어 감지장치몸체(100)의 측부 장애물에서 반사된 적외선을 수신하게 구성한 것을 특징으로 하는 로봇 장애물 감지장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서;
감지장치몸체(100)의 양측에 각기 인체를 감지할 수 있게 전방을 향하여 감지영역을 형성하는 인체감지센서(400)를 구비하되,
상기 인체감지센서(400)는 전방에 위치한 인체의 위치를 추적감지할 수 있게 감지영역 이내에서 서로 감지영역이 교차하지 않게 구성한 것을 특징으로 하는 로봇 장애물 감지장치.