KR101080366B1 - 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 방법 및 그 장치 - Google Patents

초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스테이션에 부착되는 초음파센서로부터 순차적으로 발생되는 초음파를, 로봇에 부착되는 초음파센서가 감지함으로써 스테이션의 기준점에 대한 로봇의 거리, 스테이션의 기준축에 대한 로봇의 각도 및 로봇의 방향각을 인식하는 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 로봇의 일측에 구비되는 작동신호 송신부로부터 스테이션에 구비되는 작동신호 수신부로 작동신호가 송신되는 단계와, 상기 작동신호 수신부에 작동신호가 투입 시 제1송신용 초음파센서로부터 초음파가 일정시간동안 발생되는 단계와, 상기 작동신호 수신부에 투입되던 작동신호의 차단 시 제2송신용 초음파센서로부터 초음파가 일정시간동안 발생되는 단계와, 상기 제1송신용 초음파센서 및 제2송신용 초음파센서로부터 발생된 초음파를 로봇의 둘레에 부착된 2개 이상의 수신용 초음파센서가 감지하여, 상기 제1송신용 초음파센서 및 제2송신용 초음파센서로부터 발생된 초음파가 상기 각 수신용 초음파센서에 도달된 시간차이를 이용하여 스테이션의 기준점에 대한 로봇의 거리, 스테이션의 기준축에 대한 로봇의 각도 또는 로봇의 방향각을 계산하는 단계를 포함하여, 초음파 송신기가 스테이션에 일체화됨으로써, 로봇의 운행 지역에 스테이션을 고정시켜 두기만 하면 되고, 로봇의 운용 지역을 이전할 경우 스테이션을 옮기기만 하면 되므로 사용이 현저히 편리해지는 장점이 있다.
Figure R1020090007597
위치 인식, 초음파센서, 이방성, 거리 인식, 각도 인식, 적외선

Description

초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 방법 및 그 장치{Localization Method of Mobile Robots using Ultrasonic Sensors and Device Thereby}
본 발명은 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 스테이션에 부착되는 초음파센서로부터 순차적으로 발생되는 초음파를, 로봇에 부착되는 초음파센서가 감지함으로써 스테이션의 기준점에 대한 로봇의 거리, 스테이션의 기준축에 대한 로봇의 각도 및 로봇의 방향각을 인식하는 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
이동 로봇은 자동 충전, 장애물의 회피, 다음 목적지까지의 이동 등을 위해 현재의 위치를 파악하는 것이 중요한데, 이를 위해 현재 마그네틱, 적외선, 초음파를 이용하는 방법이 일반적으로 사용된다.
마그네틱을 사용하는 방법은 이동 로봇이 벽면을 따라 주행하다가 마그네틱 유도수단을 발견하면 충전장치에 접속하는 방법이나 이는 필요이상의 시간을 소비하는 경우가 발생하며, 적외선을 사용하는 방법은 이동로봇이 주행 중 적외선 신호 를 발견 시 충전장치에 접속하는 방식이나, 이 또한 필요 이상의 시간을 소비하는 경우가 발생한다. 또한 적외선을 이용 시 조명기구나 자연광선의 영향으로 인해 적외선 수광부가 포화되어 작동이 되지 않거나 외부광선에 의해 오작동을 많이 일으키며 유리와 같은 투명한 물체는 감지하지 못하는 단점이 있다.
상기와 같은 문제점 때문에 초음파센서를 이용하는 방법이 많이 사용되고 있는데, 주로 Active Beacon을 이용한 삼각측량법이 주로 사용된다. 상기 방법은 초음파 송신기를 이동 로봇의 행동범위 주위에 3~4대 정도 고정하여 상기 초음파 송신기로부터 발생되는 초음파를 로봇이 감지하여 각각의 송신기로부터 발생되는 초음파의 시간차 또는 감도차를 연산하여 로봇의 위치를 파악하게 된다.
그러나 상기와 같은 종래의 삼각측량법에 의할 경우, 로봇의 행동 범위가 초음파 송신기 배치영역 내부로 한정되고, 로봇의 행동 영역을 확장시키거나 다른 곳으로 이전할 경우 관련 시스템 전체를 이전시켜야 하며, 위치 인식에 관련된 알고리즘을 수정해야만 하는 단점이 있다.
또한 여러 대의 초음파 송신기 중 구동하기 원하는 초음파 송신기를 선택적으로 구동시키기 위해서는 작동신호를 발생시킬 때 특정한 코드를 함께 전송하여야 하므로 송수신 장치가 복잡해지는 단점이 있다.
또한 종래의 범용 초음파센서는 지향범위가 60 내지 70도 밖에 되지 않으므로, 초음파 송수신기 사이에 원활한 송수신을 위해서는 많은 초음파센서를 설치해야 하고, 로봇의 행동 범위가 넓어질수록 초음파 송신기를 추가로 설치해야만 하는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 로봇의 사용 시 위치 인식을 위한 초음파 송신기의 특별한 설치작업이나 이전작업이 필요 없이 손쉽게 시스템을 운용할 수 있는 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 적은 수량의 초음파 송신기를 이용하더라도 넓은 행동범위를 인식할 수 있어 장치의 구성이 간단하고 경제적인 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 방법은, 로봇의 일측에 구비되는 작동신호 송신부로부터 스테이션에 구비되는 작동신호 수신부로 작동신호가 송신되는 단계와; 상기 작동신호 수신부에 작동신호가 투입 시 제1송신용 초음파센서로부터 초음파가 일정시간동안 발생되는 단계와; 상기 작동신호 수신부에 투입되던 작동신호의 차단 시 제2송신용 초음파센서로부터 초음파가 일정시간동안 발생되는 단계와; 상기 제1송신용 초음파센서 및 제2송신용 초음파센서로부터 발생된 초음파를 로봇의 둘레에 부착된 2개 이상의 수신용 초음파센서가 감지하여, 상기 제1송신용 초음파센서 및 제2송신용 초음파센서로부터 발생된 초음파가 상기 각 수신용 초음파센서에 도달된 시간차이를 이용하여 스테이션의 기준점에 대한 로봇의 거리, 스테이션의 기준축에 대한 로봇의 각도 또는 로봇의 방향각을 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 의한 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 장치는, 스테이션의 기준축에 대해 대칭적으로 부착되어 초음파를 발생시키는 제1송신용 초음파센서 및 제2송신용 초음파센서와; 로봇의 둘레에 부착되어 상기 제1송신용 초음파센서 및 상기 제2송신용 초음파센서로부터 발생되는 초음파를 감지하는 2개 이상의 수신용 초음파센서와; 상기 로봇의 일측에 구비되어 상기 제1송신용 초음파센서 및 상기 제2송신용 초음파센서의 작동신호를 송신하는 작동신호 송신부와; 상기 스테이션의 일측에 구비되어 상기 작동신호 송신부의 작동신호를 수신하는 작동신호 수신부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 방법 및 그 장치에 의하면, 초음파 송신기가 스테이션에 일체화됨으로써 특별한 설치작업이나 이전작업이 필요 없어 일반 사용자들이 손쉽게 시스템을 운용할 수 있다. 즉 로봇의 운행 지역에 스테이션을 고정시켜 두기만 하면 되고, 로봇의 운용 지역을 이전할 경우 스테이션을 옮기기만 하면 되므로 사용이 현저히 편리해지는 장점이 있다.
또한 본 발명에 의한 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 방법 및 그 장치에 의하면, 매우 넓은 범위의 지향성을 가지는 이방성 초음파센서를 사용함으로써 동일한 수량의 초음파 송수신기가 사용되던 종래의 시스템에 비해 로봇의 위치 를 인식할 수 있는 범위가 비약적으로 증가하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의한 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 방법 및 그 장치에 의하면, 초음파 송신기의 작동은 적외선의 점멸에 의해 간단히 제어되므로 송신기의 작동을 위한 별도의 코드나 제어 장치가 불필요해져 매우 경제적인 시스템의 구형이 가능한 장점이 있다.
또한 본 발명에 의한 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 방법 및 그 장치에 의하면, 로봇에 장착된 초음파센서들은 위치 인식에 이용할 뿐만 아니라, 이동 중 장애물을 인식하고 회피하는 용도로 이용될 수 있는 장점이 있다.
본 발명은, 로봇의 일측에 구비되는 작동신호 송신부로부터 스테이션에 구비되는 작동신호 수신부로 작동신호가 송신되는 단계; 상기 작동신호 수신부에 작동신호가 투입 시 제1송신용 초음파센서로부터 초음파가 일정시간동안 발생되는 단계; 상기 작동신호 수신부에 투입되던 작동신호의 차단 시 제2송신용 초음파센서로부터 초음파가 일정시간동안 발생되는 단계; 상기 제1송신용 초음파센서 및 제2송신용 초음파센서로부터 발생된 초음파를 로봇의 둘레에 부착된 2개 이상의 수신용 초음파센서가 감지하여, 상기 제1송신용 초음파센서 및 제2송신용 초음파센서로부터 발생된 초음파가 상기 각 수신용 초음파센서에 도달된 시간차이를 이용하여 스테이션의 기준점에 대한 로봇의 거리, 스테이션의 기준축에 대한 로봇의 각도 또는 로봇의 방향각을 계산하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파센서를 이 용한 로봇의 위치 인식 방법을 제공한다.
상기 작동신호는, 적외선 발생기가 켜짐으로써 작동신호 송신부로부터 송신되어 작동신호 수신부로 투입되며, 적외선 발생기가 꺼짐으로써 작동신호 수신부로의 투입이 차단되는 것이 바람직하다.
또한 상기 스테이션의 기준점에 대한 로봇의 거리를 계산하는 단계는, 상기 제1송신용 초음파센서로부터 상기 각 수신용 초음파센서까지의 거리의 평균값인 제1거리평균값을 계산하는 단계; 상기 제2송신용 초음파센서로부터 상기 각 수신용 초음파센서까지의 거리의 평균값인 제2거리평균값을 계산하는 단계; 및 상기 제1거리평균값 및 제2거리평균값의 평균값을 계산하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 스테이션의 기준축에 대한 로봇의 각도를 계산하는 단계는, 상기 제1송신용 초음파센서로부터 상기 각 수신용 초음파센서까지의 거리의 평균값인 제1거리평균값을 계산하는 단계; 상기 제2송신용 초음파센서로부터 상기 각 수신용 초음파센서까지의 거리의 평균값인 제2거리평균값을 계산하는 단계; 및 수학식 1(<수학식 1>은 θ1=sign(d1)(90°- cos-1(|d1|/D1)) 임)을 계산하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 로봇의 방향각을 계산하는 단계는, 상기 제1송신용 초음파센서로부터 상기 수신용 초음파센서 중 이웃하는 두 개의 수신용 초음파센서까지의 거리의 차이인 제1거리차이값을 계산하는 단계; 상기 제2송신용 초음파센서로부터 상기 수신 용 초음파센서 중 이웃하는 두 개의 수신용 초음파센서까지의 거리의 차이인 제2거리차이값을 계산하는 단계; 및 수학식 2(<수학식 2>는 θ2=(90°- cos-1(|d2|/D2))+θc 임)를 계산하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
나아가 상기 제1거리평균값 및 상기 제2거리평균값은, 상기 수신용 초음파센서 중 수신 감도가 가장 좋은 이웃하는 두개에 의해 측정되는 거리를 이용하여 계산되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은, 스테이션의 기준축에 대해 대칭적으로 부착되어 초음파를 발생시키는 제1송신용 초음파센서 및 제2송신용 초음파센서; 로봇의 둘레에 부착되어 상기 제1송신용 초음파센서 및 상기 제2송신용 초음파센서로부터 발생되는 초음파를 감지하는 2개 이상의 수신용 초음파센서; 상기 로봇의 일측에 구비되어 상기 제1송신용 초음파센서 및 상기 제2송신용 초음파센서의 작동신호를 송신하는 작동신호 송신부; 상기 스테이션의 일측에 구비되어 상기 작동신호 송신부의 작동신호를 수신하는 작동신호 수신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 장치를 제공한다.
상기 제1송신용 초음파센서, 상기 제2송신용 초음파센서 및 상기 수신용 초음파센서는, 이방성 초음파센서인 것이 바람직하고, 상기 작동신호는, 적외선에 의해 전달되는 것이 바람직하다.
또한 상기 로봇의 상부에 설치되어 상기 적외선을 상기 로봇을 중심으로 방사상으로 확산시키는 광 확산기가 더 구비되는 것이 바람직하고, 상기 제1송신용 초음파센서는, 상기 작동신호 수신부에 상기 작동신호가 투입되는 때부터 일정시간동안 초음파를 발생시키며, 상기 제2송신용 초음파센서는, 상기 작동신호 수신부에 투입되던 상기 작동신호가 차단되는 때부터 일정시간동안 초음파를 발생시키는 것이 바람직하다.
나아가 상기 수신용 초음파센서는, 상기 로봇의 둘레에 등 간격으로 부착되는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 방법 및 그 장치의 바람직한 실시 예들을 자세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 의한 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 방법의 신호 송수신 순서 및 절차를 도시하는 블록도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 작동신호 송신부의 구성을 도시하는 단면도이다.
또한 도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의해 스테이션의 기준점에 대한 로봇의 거리 및 스테이션의 기준축에 대한 로봇의 각도를 계산하는 방법을 도시하는 도면이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명에 의해 로봇의 방향각을 계산하는 방법을 도시하는 도면이다.
먼저 본 발명을 구성하는 각각의 구성요소를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 장치는 스테이션(10)과 로봇(50)에 각각 설치된다.
상기 스테이션(10)은 로봇(50)의 위치를 파악하기 위한 기준이 되며, 상기 로봇(50)의 충전이 필요한 경우 로봇(50)이 접속하여 충전할 수 있도록 접속부에 충전단자(40)가 구비된다.
스테이션(10)은 기준축(12)을 중심으로 대칭으로 형성되는데, 양측 전면부에는 각각 제1송신용 초음파센서(21), 제2송신용 초음파센서(22) 및 작동신호 수신부(30)가 설치되며, 상기 작동신호 수신부(30)는 작동신호 수신회로(13)와 연결되어 작동신호의 투입 여부가 감지되며, 상기 제1송신용 초음파센서(21) 및 제2송신용 초음파센서(22)는 초음파 발신회로(16)와 연결되어 초음파를 발생시킨다. 작동신호 수신부(30)에 작동신호가 투입되어 작동신호 수신회로(13)에 의해 감지되면 관련 로직(Logic ; 14)에 의해 초음파 발신회로(16)가 제어되어 제1송신용 초음파센서(21) 및 제2송신용 초음파센서(22)로부터 초음파(23, 24)가 발생된다.
한편 로봇(50)은 원형의 평면 형상을 가지도록 형성되며, 로봇(50)의 중심에는 작동신호 송신부(60)가 형성되고, 로봇(50)의 둘레에는 수신용 초음파센서(70)가 4개 내지 6개가 장착된다. 또한 로봇(50)의 내부에는 각 부품들의 작동을 제어하는 중앙처리장치(CPU ; 52)가 구비된다. 상기 중앙처리장치(52)는 관련 소프트웨어(53)를 이용하여 로봇(50)의 위치를 계산하고 상기 계산값은 로봇(50)의 일측에 구비되는 표시부(58)를 통하여 그 값이 출력된다.
상기 작동신호 송신부(60)는 스테이션(10)에 설치되는 제1송신용 초음파센서(21) 및 제2송신용 초음파센서(22)를 작동시키기 위해 스테이션(10)의 작동신호 수신부(30)로 전달되는 작동신호를 발생시키기 위한 것으로서 본 발명의 경우 작동신호는 적외선(62)에 의해 송수신된다. 작동신호 송신부(60)는 적외선(62)을 방출하는 IRED(InfraRed Emitting Diode ; 적외선 발광 다이오드 ; 61) 및 광 확산기로 구성되며, 중앙처리장치(52)의 명령에 의해 작동된다.
상기 광 확산기는 원추형 반사체(63) 및 적외선 필터 캡(64)으로 구성되어, 로봇(50)의 상부에 부착되어 IRED(61)로부터 방출되는 적외선(62)을 로봇을 중심으로 방사형으로 퍼뜨려 확산시키는 역할을 한다. IRED(61)는 상측으로 향하도록 로봇(50) 내부의 회로기판(65)에 설치됨으로써 IRED(61)가 점등 시 적외선(62)은 로봇(50)의 상부를 향해 조사된다. IRED(61)로부터 상부를 향해 방출된 적외선(62)은 원추형 반사체(63)에 의해 로봇의 사방으로 확산되며, 적외선 필터 캡(64)에 의해 필터링 되어 로봇(50) 외부로 방출된다. 상기와 같이 로봇(50)의 사방으로 작동신호 역할을 하는 적외선(62)이 방출됨으로써 로봇(50)이 어떤 방향을 향하고 있더라도 적외선(62)은 스테이션(10)의 작동신호 수신부(30)에 수신될 수 있게 된다.
만약 중앙처리장치(52)가 로봇(50)의 위치를 확인할 필요성이 있다고 판단하는 경우 IRED(61)로 전원을 공급함으로써 IRED(61)가 적외선을 방출시키며, 로봇(50)으로부터 방출된 적외선(62)은 스테이션(10)의 전면에 구비되는 작동신호 수신부(30)에 투입된다. 전원이 공급됨에 따라 IRED(61)가 켜져 있는 동안에는 적외 선(62)이 계속 방출되며, 동시에 작동신호 수신부(30)에는 적외선(62)이 계속 투입된다. 그 후 IRED(61)에 공급되던 전원이 차단되면 적외선(62)의 방출이 중단되고, 작동신호 수신부(30)에 투입되던 작동신호도 차단된다.
본 발명에 사용되는 제1송신용 초음파센서(21), 제2송신용 초음파센서(22) 및 수신용 초음파센서(70)는 종래와는 달리 이방성 초음파센서를 사용한다.
이방성 초음파센서는 초음파센서로부터 방사되는 초음파의 퍼지는 각도(이하, 지향각)가 수평 또는 수직 방향에 대해서는 각각 대칭이나, 수직 방향과 수평 방향의 지향각이 서로 다른 초음파센서를 말한다. 본 발명에 사용되는 초음파센서는 수직방향으로는 25 내지 70도의 좁은 지향각을 가지는 대신, 수평방향으로는 150 내지 200도의 넓은 지향각을 가짐으로써, 이방성 초음파센서를 사용할 경우 수직 및 수평방향 모두 65도 정도의 지향각을 가지는 종래의 범용 초음파센서를 사용하는 경우에 비해 더 적은 수량으로도 더 넓은 영역의 로봇의 위치 인식 및 제어가 가능하다.
이하 전술한 구성요소를 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 방법의 실행과정을 설명한다.
로봇(50)이 충전이 필요하다고 판단되어 스테이션(10)으로 복귀하고자 하는 등 현재의 위치를 확인하려고 하는 경우, 로봇의 중앙처리장치(52)에서 IRED 제어회로(61)에 명령을 내려 IRED(61)를 온(on)시켜 작동신호로 사용되는 적외선(62)을 방출시킨다.
이때 작동신호는 단순히 온(on)/오프(off)의 정보가 담기는 단일코드로 구성 되는 적외선(62)에 의해 전송됨으로써 외란의 영향이 최소화되며, 스테이션(10)에서 상기 작동신호를 분석하기 위해 복잡한 로직(logic)회로 및 증폭회로를 필요로 하지 않는다. 상기와 같이 작동신호을 전달하는 적외선(62)은 단순히 켜지거나 꺼지는 단일 점멸식으로도 가능하지만, 외란광에 의해 스테이션(10)이 오작동되는 것을 방지하기 위해 고주파 변조광이 사용될 수도 있다.
IRED(61)로부터 발사된 적외선(62)은 광 확산기의 원추형 반사체(63)에 의해 로봇(50)을 중심으로 방사형으로 확산되며, 적외선 필터 캡(64)에 의해 필터링이 된 후 스테이션(10)의 전면에 장착된 작동신호 수신부(30)에 투입된다.
작동신호 수신부(30)에 작동신호가 투입되면 내부 로직(14) 및 초음파 발신 회로(16)에 의해 제1송신용 초음파센서(21)가 1ms 정도의 일정시간동안 초음파(23)를 발생시키며, 제1송신용 초음파센서(21)로부터 발생된 초음파(23)는 스테이션(10)의 전면을 향해 방출된다. 제1송신용 초음파센서(21)로부터 발생된 초음파(23)는 로봇(50)에 장착된 수신용 초음파센서(70) 중 2개 이상에 의해 감지된다.
투입되던 작동신호가 차단되면 그 순간 제2송신용 초음파센서(22)가 1ms 정도의 일정시간동안 초음파(24)를 발생시키며, 제2송신용 초음파센서(22)로부터 발생된 초음파(24)는 스테이션(10)의 전면을 향해 방출되고, 방출된 초음파(24)는 로봇(50)에 장착된 수신용 초음파센서(70) 중 2개 이상에 의해 감지된다.
즉 적외선 발생기(61)가 켜져서 적외선 발생기(61)로부터 방출된 적외선(62)이 작동신호 수신부(30)에 감지되면 작동신호가 투입되며, 적외선 발생기(61)가 꺼져서 적외선(62)의 방출이 중단됨으로써 작동신호 수신부(30)에 적외선(62)이 감지 되지 않으면 작동신호가 차단된다.
제1송신용 초음파센서(21) 및 제2송신용 초음파센서(22)로부터 순차적으로 발생된 초음파(23, 24)는 로봇(50)에 부착된 수신용 초음파센서(70)에 의해 감지되는데, 이때 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 로봇(50)에 부착된 여러 수신용 초음파센서(70) 중 스테이션(10)을 향하고 있는 센서(70a, 70b)가 송신용 초음파센서(21, 22)로부터 발생되는 초음파(23, 24)를 가장 잘 감지하게 된다. 또한 로봇(50)의 위치를 계산하는데 있어 오차를 줄이기 위해서는 제1송신용 초음파센서(21)로부터 발생된 초음파(23)를 감지하는 수신용 초음파센서(70)와 제2송신용 초음파센서(22)로부터 발생된 초음파를 감지하는 센서(70)가 동일한 센서로 구성되는 것이 바람직하다.
한편 작동신호 발사 후 일정 시간 이내에 수신용 초음파센서(70)에 송신용 초음파센서(21, 22)로부터 발생된 초음파(23, 24)가 감지되지 않으면 주변을 무작위로 이동하면서 작동신호를 계속 발사한다. 그 후 로봇(50)에 부착된 수신용 초음파센서(70)가 초음파를 감지하면, 초음파 수신 가능지역에 진입되었다고 판단하며, 제1송신용 초음파센서(21) 및 제2송신용 초음파센서(22)로부터 발생된 초음파(23, 24)가 모두 감지되면 초음파 감지 여부가 초음파 수신회로(56)로 전달되어 이를 중앙처리장치(52)에서 위치인식에 관한 알고리즘이 포함되는 소프트웨어(53)를 이용하여 스테이션(10)의 기준점(11)에 대한 로봇(50)의 상대적인 거리(81c), 스테이션(10)의 기준축(12)에 대한 로봇(50)의 각도(θ1) 및 로봇의 방향각(θ2)을 계산한다.
스테이션의 기준점에 대한 로봇의 상대적인 거리를 계산하는 방법
스테이션(10)의 기준점(11)에 대한 로봇(50)의 상대적인 거리(81c)는, 제1송신용 초음파센서(21)와 로봇(50) 사이의 거리(81a)와, 제2송신용 초음파센서(22)와 로봇(50) 사이의 거리(81b)의 평균을 구함으로써 구할 수 있다.
IRED(61)가 점등되어 적외선(62)이 방출되기 시작하는 때부터 제1송신용 초음파센서(21)로부터 발생된 초음파(23)가 각 수신용 초음파센서(70)에 도달한 때까지의 시간을 측정하여 제1송신용 초음파센서(21)와 각 수신용 초음파센서(70) 사이의 거리를 계산한다.
이때 거리는 상기 측정된 시간과 초음파의 이동 속도(340m/s)를 곱하여 계산한다.
그 후 IRED(61)가 소등되어 적외선(62)의 방출이 중단되기 시작하는 때부터 제2송신용 초음파센서(22)로부터 발생된 초음파(24)가 각 수신용 초음파센서(70)에 도달한 때까지의 시간을 측정하여 제2송신용 초음파센서(22)와 각 수신용 초음파센서(70) 사이의 거리를 계산한다.
상기와 같이 계산된 제1송신용 초음파센서(21)와 각 수신용 초음파센서(70) 사이의 거리와, 제2송신용 초음파센서(22)와 각 수신용 초음파센서(70) 사이의 거리를 각각 평균하여 제1송신용 초음파센서(21)로부터 로봇(50)까지의 거리인 제1거리평균값(81a)과, 제2송신용 초음파센서(22)로부터 로봇(50)까지의 거리인 제2거리평균값(81b)을 계산한다. 상기 제1거리평균값(81a) 및 제2거리평균값(81b)의 평균을 구하면 제1송신용 초음파센서(21)와 제2송신용 초음파센서(22)의 중심점인 스테 이션의 기준점(11)으로부터 로봇(50)의 상대적인 거리(81c)를 구할 수 있다.
이때 제1거리평균값(81a) 및 제2거리평균값(81b)의 측정 시 각각 복수의 수신용 초음파센서(70) 중 동일한 센서(70)에 의해 측정된 거리를 이용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 스테이션(10)과 로봇(50) 사이의 거리 측정 시 센서(70)의 정면이 스테이션(10) 측으로 향해 있는 센서를 이용하는 것이 바람직하다.
스테이션의 기준축에 대한 로봇의 상대적인 각도를 계산하는 방법
스테이션(10)의 기준축(12)에 대한 로봇(50)의 상대적인 각도(θ1)를 계산하기 위해서는 삼각함수법을 이용한다.
도 4a를 기준으로 설명하면, 로봇(50)이 스테이션(10)으로부터 무한대의 거리에 있다고 가정하면 각 송신용 초음파센서(21, 22)와 로봇(50)의 중심(80a, 80b)을 잇는 선은 평행이 되며, 제1송신용 초음파센서(21) 및 제2송신용 초음파센서(22)와 로봇(50) 사이의 거리는 각각 제1거리평균값(81a) 및 제2거리평균값(81b)이 된다. 이때 로봇(50)측에 가까운 송신용 초음파센서(22)에서 다른 송신용 초음파센서(21)와 로봇(50)을 잇는 선(81b)에 수선을 내리면, 빗변이 제1송신용 초음파센서(21)와 제2송신용 초음파센서(22) 사이의 거리(D1)이고 밑변이 제1거리평균값(81a)과 제2거리평균값(81b)의 차이(|d1|)인 직각삼각형이 형성된다. 따라서 제1송신용 초음파센서(21) 및 제2송신용 초음파센서(22)를 잇는 선과, 송신용 초음파센서(21, 22)와 로봇(50)을 잇는 선이 이루는 각(α)을 계산한 후 90°에서 상기 각(α)을 제하면 스테이션(10)의 기준축(12)에 대한 로봇(50)의 상대적인 각도(θ1)를 계산할 수 있다. 여기서 로봇이 제2송신용 초음파센서(22)보다 제1송신용 초음파센서(21)에 가까운 경우 스테이션(10)의 기준축(12)에 대한 로봇(50)의 상대적인 각도(θ1)는 양의 값이 되고, 도 4b에 도시된 바와 같이 로봇(50)이 제1송신용 초음파센서(21)보다 제2송신용 초음파센서(22)에 가까운 경우 스테이션(10)의 기준축(12)에 대한 로봇(50)의 상대적인 각도(θ1)는 음의 값이 된다. 다시 말해 스테이션(10)의 기준축(12)에 대한 로봇(50)의 상대적인 각도(θ1)는, 제2거리평균값(81b)이 제1거리평균값(81a)보다 큰 경우 양의 값이 되고, 제2거리평균값(81b)이 제1거리평균값(81a)보다 작은 경우 음의 값이 된다. 이처럼 연산 과정에서 여러 차례 평균값을 구하는 이유는, 스테이션(10)과 로봇(50)간의 거리가 실제로는 무한대가 아닌 유한하므로 상기 로봇(50)이 스테이션(10)으로부터 무한한 거리에 놓여 있다고 가정한 상기 방법에 의해 스테이션(10)에 대한 로봇(50)의 거리 및 각도를 계산할 경우 제1송신용 초음파센서(21) 및 제2송신용 초음파센서(22)의 장착위치에 따라 계산된 거리 및 각도에 편차가 발생하는데, 제1송신용 초음파센서(21) 및 제2송신용 초음파센서(22)에 의해 측정된 값을 평균함으로써 상기 편차를 상쇄하기 위함이다. 이러한 편차는 스테이션(10)과 로봇(50)간의 거리가 근접할수록 커지는데, 각각의 측정된 값의 평균연산을 통해 상기 편차가 제거되어 매우 정확한 수치가 얻어진다. 이러한 편차는 수신측에도 동일한 형태로 나타나므로 역시 평균연산이 필요하다.
이것을 식으로 나타내면 수학식 1과 같이 된다.
<수학식 1>
θ1=sign(d1)(90°- cos-1(|d1|/D1))
여기서 θ1은 스테이션의 기준축에 대한 로봇의 상대적인 각도이고, sign(d1)은 d1의 부호이고, d1은 제2거리평균값에서 제1거리평균값을 뺀 값이고, D1은 제1송신용 초음파센서와 제2송신용 초음파센서 간의 거리를 의미한다.
방향각(Heading Angle)을 계산하는 방법
방향각(θ2)이란 스테이션(10)의 기준점(11)과 로봇(50)의 중심을 서로 잇는 선(91a, 91b)과, 로봇(50)의 정면이 향하는 선(51)이 서로 이루는 각도를 말한다.
도 5a를 기준으로 설명하면, 제1송신용 초음파센서(21) 및 제2송신용 초음파센서(22)로부터 발생된 초음파를 로봇(50)에 부착된 서로 이웃하는 수신용 초음파센서(70a, 70b)가 감지하는 경우, 상기 서로 이웃하는 수신용 초음파센서(70a, 70b)가 향하고 있는 방향에 따라 동일한 송신용 초음파센서로부터 발생된 초음파를 수신하더라도 각 수신용 초음파센서(70a, 70b)가 상기 초음파를 감지하는 시간에 차이가 발생할 수 있다. 즉 로봇의 정면(51)이 정확하게 제1송신용 초음파센서(21)를 향하고 있는 경우 제1송신용 초음파센서(21)와 수신용 초음파센서 a(70a) 및 수신용 초음파센서 b(70b) 사이의 거리(91a, 91b)는 동일하게 측정된다. 그러나 로봇의 정면(51)이 시계방향이나 반시계 방향으로 일정한 각도만큼 회전한 경우 제1송신용 초음파센서(21)와 수신용 초음파센서 a(70a) 및 수신용 초음파센서 b(70b) 사 이의 거리는 다르게 측정된다. 이를 응용하면 스테이션(10)의 기준점(11)으로부터 이웃하는 두 개의 수신용 초음파센서(70a, 70b) 사이의 거리의 차이를 측정함으로써 로봇(50)의 정면이 기준점(11)으로부터 얼마나 회전해 있는지 알 수 있다.
스테이션(10)의 기준점(11)으로부터 이웃하는 두 개의 수신용 초음파센서(70a, 70b) 사이의 거리(91a, 91b)의 차이(|d2|)는, 제1송신용 초음파센서(21)로부터 이웃하는 두 개의 수신용 초음파센서(70a, 70b)까지의 각 거리의 차이와, 제2송신용 초음파센서(22)로부터 이웃하는 두 개의 수신용 초음파센서(70a, 70b)까지의 각 거리의 차이를 평균함으로써 구할 수 있다.
이때 제1송신용 초음파센서(21)로부터 이웃하는 두 개의 수신용 초음파센서(70a, 70b)까지의 각 거리의 차이를 제1거리 차이 값이라고 하고, 제2송신용 초음파센서(22)로부터 이웃하는 두 개의 수신용 초음파센서(70a, 70b)까지의 각 거리의 차이를 제2거리 차이 값이라고 한다.
상기 스테이션의 기준점(11)으로부터 이웃하는 두 개의 수신용 초음파센서(70a, 70b) 사이의 거리(91a, 91b)의 차이 값(|d2|), 즉 제1거리 차이 값 및 제2거리 차이 값의 평균을 구하여, 빗변이 이웃하는 두 초음파센서 사이의 거리(D2)이고 밑변이 제1거리 차이 값과 제2거리 차이 값의 평균인 직각삼각형에 상기 값을 대입하면 로봇의 방향각(θ2)를 계산할 수 있다. 즉 이웃하는 두 수신용 초음파센서를 잇는 선과, 수신용 초음파센서와 스테이션의 기준점을 잇는 선(91a, 91b)이 이루는 각(β)을 계산한 후 90°에서 상기 각(β)을 제하면 로봇의 방향각(θ2)을 계산할 수 있다.
도 5a에 도시된 바와 같이 로봇(50)의 정면(51)이, 스테이션(10)의 기준점(11)과 로봇(50)의 중심을 서로 잇는 선(91a, 91b)으로부터 반시계방향에 위치하는 경우, 즉 스테이션(10)을 정면으로 보았을 때 로봇(50)의 정면(51)이 스테이션(10)의 기준점(11)의 왼쪽으로 치우쳐 있는 경우, 로봇의 방향각(θ2)은 양의 값을 가진다. 반면 도 5b에 도시된 바와 같이 로봇(50)의 정면(51)이, 스테이션(10)의 기준점(11)과 로봇(50)의 중심을 서로 잇는 선(91a, 91b)으로부터 시계방향에 위치하는 경우, 즉 스테이션(10)을 정면으로 보았을 때 로봇(50)의 정면(51)이 스테이션(10)의 기준점(11)의 오른쪽으로 치우쳐 있는 경우, 로봇의 방향각(θ2)은 음의 값을 가진다.
이것을 식으로 나타내면 수학식 2와 같이 된다.
<수학식 2>
θ2=(90°- cos-1(|d2|/D2))+θc
여기서, θ2는 로봇의 방향각이고, d2는 제1거리 차이 값 및 제2거리 차이 값의 평균이고, D2는 제1거리 차이 값 및 제2거리 차이 값을 계산하는데 이용되는 이웃하는 수신용 초음파센서 간의 거리이다.
상기 θc는 송신용 초음파로부터 발생되는 수신용 초음파센서(70)의 조합에 따른 로봇의 방향각(θ2)을 보정하기 위한 것이다.
로봇에 n개의 수신용 초음파센서(70)가 설치되는 경우, 이웃하는 수신용 초음파센서(70)의 조합은, 로봇의 정면(51)의 양측에 구비되는 두 개의 초음파 센 서(70a, 70b)를 1그룹으로 시작하여 반시계방향으로 n개의 그룹의 조합이 가능하다. 즉, 로봇에 4개의 센서가 부착된 경우, a센서 및 b센서로 구성되는 1그룹, b센서 및 c센서로 구성되는 2그룹, c센서 및 d센서로 구성되는 3그룹, d센서 및 a센서로 구성되는 4그룹을 조합할 수 있으며, 로봇의 방향각은 상기 4개의 그룹 중 하나로부터 선택되는 그룹을 구성하는 수신용 초음파센서에 의해 측정되는 거리차이를 이용하여 계산된다.
따라서 기본그룹인 1그룹이 아닌 다른 그룹의 수신용 초음파센서(70)를 이용하여 로봇의 방향각(θ2)을 측정한 경우, 1그룹을 구성하는 수신용 초음파센서(70)를 이용하여 측정한 방향각으로부터 그룹의 조합에 따르는 변동값을 보정해주어야 한다.
상기 보정값(θc)는 다음과 같은 식에 의해 도출된다.
(제1거리 차이 값 및 제2거리 차이 값을 계산하는데 이용되는 이웃하는 수신용 초음파센서의 그룹 번호-1)*(-360°)/(로봇에 설치되는 수신용 초음파센서의 개수)
여기서 초음파센서의 그룹 번호는 n개의 수신용 초음파센서가 부착된 경우, 로봇의 정면(51)의 양측에 구비되는 두 개의 초음파 센서의 그룹 번호를 기본그룹인 그룹 번호 "1"로 지정하고, 상기 그룹으로부터 반시계 방향으로 조합되는 이웃하는 두 개의 센서의 그룹의 그룹 번호를 순차적으로 지정하여, 그룹 번호 "n"까지 지정한다.
상기와 같은 방법에 의해 로봇의 위치를 계산하는 방법의 예를 들면, 설치간 격(D1)이 20cm 떨어진 제1송신용 초음파센서 및 제2송신용 초음파센서로부터 발생된 초음파를 서로 20cm 떨어진 수신용 초음파센서 a 및 수신용 초음파센서 b가 각각 수신하였고, 측정된 제1송신용 초음파센서와 수신용 초음파센서 a 및 수신용 초음파센서 b 사이의 거리가 각각 324cm와 336cm이고, 측정된 제2송신용 초음파센서와 수신용 초음파센서 a 및 수신용 초음파센서 b 사이의 거리가 각각 316cm와 324cm일 경우, 제1거리평균값은 330cm이고 제2거리평균값은 320cm가 된다.
상기 제1거리평균값 및 제2거리평균값을 평균하면 325cm가 되는데, 상기 제1거리평균값 및 제2거리평균값의 평균값인 325cm가 스테이션의 기준점으로부터 로봇의 거리가 된다.
한편 제2거리평균값과 제1거리평균값의 차이는 10cm이고, 제2거리평균값이 제1거리평균값보다 작으므로 상기 값들을 수학식 1에 대입하면 스테이션의 기준축에 대한 로봇의 상대적인 각도(θ1)은 -30°가 된다.
또한 제1거리 차이 값은 336cm와 324cm의 차이인 12cm이고, 제2거리 차이 값은 316cm와 324cm의 차이인 8cm이므로, 제1거리 차이 값 및 제2거리 차이 값의 평균은 10cm가 된다. 제2거리 차이 값이 제1거리 차이 값보다 작으므로 로봇의 방향각(θ2)의 부호는 음수가 되며, 송신용 초음파센서(21, 22)로부터 발생된 초음파를 감지한 수신용 초음파센서의 그룹 번호가 "1"이므로, 상기 값들을 수학식 2에 대입하면 로봇의 방향각(θ2)은 +30°가 된다. 즉 로봇의 정면(51)이 스테이션의 기준점과 로봇의 중심을 잇는 선으로부터 반시계방향으로 30°만큼 회전한 방향을 향하고 있다.
이때 만약 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1송신용 초음파센서(21) 및 제2송신용 초음파센서(22)와 로봇(50) 간의 거리가 수신용 초음파센서 b(70b) 및 수신용 초음파센서 c(70c)에 의해 측정된 경우, 송신용 초음파센서(21, 22)로부터 발생된 초음파를 감지한 수신용 초음파센서의 그룹 번호가 "2"가 되므로, 방향각 보정각(θc)은 -90°가 되므로 최종적으로 로봇(50)의 방향각(θ2)은 -60°가 된다.
상기와 같은 방법에 의해 중앙처리장치(52)에 의해 계산된 상기 거리(81c), 각도(θ1) 및 방향각(θ2)은, 극좌표계 형식이나 직교좌표계 형식으로 변형될 수 있으며, 상기 값들은 로봇 외부에 형성되는 표시부(58)에 표시됨으로써 사용자가 로봇의 좌표 값을 직접 읽을 수 있다. 또한 상기 계산된 값들을 컴퓨터 프로그램에 연계하여 로봇을 원하는 지점으로 이동시키거나 충전을 위해 스테이션(10)으로 복귀시키거나 현재 위치를 통보하는 등의 기능을 수행하는데 이용될 수 있다.
또한 상기와 같은 방법에 의해 중앙처리장치에 의해 계산되는 상기 거리, 각도 및 방향각에 대한 정보를 이용하여 로봇은 목적위치로 이동하게 되며, 이동 중에도 계속하여 상기의 과정을 반복하여 현재의 위치를 검출하고 위치 오류를 보정하게 된다.
본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 방법의 신호 송수신 순서 및 절차를 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 작동신호 송신부의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의해 스테이션의 기준점에 대한 로봇의 거리 및 스테이션의 기준축에 대한 로봇의 각도를 계산하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 의해 로봇의 방향각을 계산하는 방법을 도시하는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 스테이션 11 : 스테이션의 기준점
12 : 스테이션의 기준축 21 : 제1송신용 초음파센서
22 : 제2송신용 초음파센서 30 : 작동신호 수신부
50 : 로봇 60 : 작동신호 송신부
70 : 수신용 초음파센서
81c : 스테이션의 기준점에 대한 로봇의 상대적인 거리
θ1 : 스테이션의 기준축에 대한 로봇의 상대적인 각도
θ2 : 로봇의 방향각

Claims (12)

  1. 로봇의 일측에 구비되는 작동신호 송신부로부터 스테이션에 구비되는 작동신호 수신부로 작동신호가 송신되는 단계;
    상기 작동신호 수신부에 작동신호가 투입 시 제1송신용 초음파센서로부터 초음파가 일정시간동안 발생되는 단계;
    상기 작동신호 수신부에 투입되던 작동신호의 차단 시 제2송신용 초음파센서로부터 초음파가 일정시간동안 발생되는 단계;
    상기 제1송신용 초음파센서 및 제2송신용 초음파센서로부터 발생된 초음파를 로봇의 둘레에 부착된 2개 이상의 수신용 초음파센서가 감지하여, 상기 제1송신용 초음파센서 및 제2송신용 초음파센서로부터 발생된 초음파가 상기 각 수신용 초음파센서에 도달된 시간차이를 이용하여 스테이션의 기준점에 대한 로봇의 거리, 스테이션의 기준축에 대한 로봇의 각도 또는 로봇의 방향각을 계산하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 작동신호는,
    적외선 발생기가 켜짐으로써 작동신호 송신부로부터 송신되어 작동신호 수신 부로 투입되며,
    적외선 발생기가 꺼짐으로써 작동신호 수신부로의 투입이 차단되는 것을 특징으로 하는 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스테이션의 기준점에 대한 로봇의 거리를 계산하는 단계는,
    상기 제1송신용 초음파센서로부터 상기 각 수신용 초음파센서까지의 거리의 평균값인 제1거리평균값을 계산하는 단계;
    상기 제2송신용 초음파센서로부터 상기 각 수신용 초음파센서까지의 거리의 평균값인 제2거리평균값을 계산하는 단계; 및
    상기 제1거리평균값 및 제2거리평균값의 평균값을 계산하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스테이션의 기준축에 대한 로봇의 각도를 계산하는 단계는,
    상기 제1송신용 초음파센서로부터 상기 각 수신용 초음파센서까지의 거리의 평균값인 제1거리평균값을 계산하는 단계;
    상기 제2송신용 초음파센서로부터 상기 각 수신용 초음파센서까지의 거리의 평균값인 제2거리평균값을 계산하는 단계; 및
    수학식 1을 계산하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 방법.
    <수학식 1>
    θ1=sign(d1)(90°- cos-1(|d1|/D1))
    (여기서, θ1 : 스테이션의 기준축에 대한 로봇의 각도
    sign(d1) : d1의 부호
    d1 : 제2거리평균값 - 제1거리평균값
    D1 : 제1송신용 초음파센서와 제2송신용 초음파센서 간의 거리)
  5. 제1항에 있어서,
    로봇의 방향각을 계산하는 단계는,
    상기 제1송신용 초음파센서로부터 상기 수신용 초음파센서 중 이웃하는 두 개의 수신용 초음파센서까지의 거리의 차이인 제1거리 차이 값을 계산하는 단계;
    상기 제2송신용 초음파센서로부터 상기 수신용 초음파센서 중 이웃하는 두 개의 수신용 초음파센서까지의 거리의 차이인 제2거리 차이 값을 계산하는 단계; 및
    수학식 2를 계산하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 로봇의 위치 인식 방법.
    <수학식 2>
    θ2=(90°- cos-1(|d2|/D2))+θc
    (여기서, θ2 : 로봇의 방향각
    d2 : 제1거리 차이값 및 제2거리 차이값의 평균
    D2 : 제1거리 차이값 및 제2거리 차이값을 계산하는데 이용되는 이웃하는 수신용 초음파센서 간의 거리
    θc : (제1거리 차이 값 및 제2거리 차이 값을 계산하는데 이용되는 이웃하는 수신용 초음파센서의 그룹 번호-1)*(-360°)/(로봇에 설치되는 수신용 초음파센서의 개수))
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제1거리평균값 및 상기 제2거리평균값은, 상기 수신용 초음파센서 중 수신 감도가 가장 좋은 이웃하는 두개에 의해 측정되는 거리를 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 방법.
  7. 스테이션의 기준축에 대해 대칭적으로 부착되어 초음파를 발생시키는 제1송신용 초음파센서 및 제2송신용 초음파센서;
    로봇의 둘레에 부착되어 상기 제1송신용 초음파센서 및 상기 제2송신용 초음파센서로부터 발생되는 초음파를 감지하는 2개 이상의 수신용 초음파센서;
    상기 로봇의 일측에 구비되어 상기 제1송신용 초음파센서 및 상기 제2송신용 초음파센서의 작동신호를 송신하는 작동신호 송신부;
    상기 스테이션의 일측에 구비되어 상기 작동신호 송신부의 작동신호를 수신하는 작동신호 수신부; 를 포함하고,
    상기 제1송신용 초음파센서는, 상기 작동신호 수신부에 상기 작동신호가 투입되는 때부터 일정시간동안 초음파를 발생시키며,
    상기 제2송신용 초음파센서는, 상기 작동신호 수신부에 투입되던 상기 작동신호가 차단되는 때부터 일정시간동안 초음파를 발생시키는 것을 특징으로 하는 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1송신용 초음파센서, 상기 제2송신용 초음파센서 및 상기 수신용 초음파센서는, 이방성 초음파센서인 것을 특징으로 하는 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 작동신호는, 적외선에 의해 전달되는 것을 특징으로 하는 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 장치.
  10. 스테이션의 기준축에 대해 대칭적으로 부착되어 초음파를 발생시키는 제1송신용 초음파센서 및 제2송신용 초음파센서;
    로봇의 둘레에 부착되어 상기 제1송신용 초음파센서 및 상기 제2송신용 초음파센서로부터 발생되는 초음파를 감지하는 2개 이상의 수신용 초음파센서;
    상기 로봇의 일측에 구비되어 상기 제1송신용 초음파센서 및 상기 제2송신용 초음파센서의 작동신호를 송신하는 작동신호 송신부;
    상기 스테이션의 일측에 구비되어 상기 작동신호 송신부의 작동신호를 수신하는 작동신호 수신부; 를 포함하고,
    상기 작동신호는, 적외선에 의해 전달되며,
    상기 로봇의 상부에 설치되어 상기 적외선을 상기 로봇을 중심으로 방사상으로 확산시키는 광 확산기가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 장치.
  11. 삭제
  12. 제7항에 있어서,
    상기 수신용 초음파센서는, 상기 로봇의 둘레에 등 간격으로 부착되는 것을 특징으로 하는 초음파센서를 이용한 로봇의 위치 인식 장치.
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