KR101202398B1 - 인간 작업자 추종 이동 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인간 작업자 추종 이동 로봇에 관한 것이다.
본 발명의 일실시 예에 따른 인간 작업자 추종 이동 로봇은 전,후방으로 움직이면서 소정의 도구 또는 물건을 담을 수 있는 공간이 형성된 로봇 본체부를 포함하고, 로봇 본체부는 전,후방에 위치하는 물체를 감지하되, 물체가 작업자로 판단될 경우에 작업자 간의 거리를 체크하는 로봇 센서부, 로봇 센서부에서 제공하는 센서신호를 제공받아 작업자와 일정한 거리를 유지하도록 작업자와의 거리를 제어하는 로봇 제어부 및 로봇 제어부에서 제공하는 제어신호를 통해 전진 또는 후진하도록 동작하는 로봇 구동부를 포함하여 구성되는 것이다.

Description

인간 작업자 추종 이동 로봇{Human Worker Following Mobile Robot}

본 발명은 인간 작업자 추종 이동 로봇에 관한 것이다.

종래의 작업자 추종 이동 로봇은 초음파 거리센서와 같은 거리센서를 이용하여 작업자와 거리를 측정하여 일정거리보다 멀면 주행하고 가까우면 정지하였다.

그러나 종래의 작업자 추종 이동 로봇과 작업자 사이에 다른 사람이나 물체가 나타나면 작업자를 추종하지 못하는 단점이 있었다.

게다가, 작업자가 작업의 영역 밖으로 이동하더라도 계속 추종하여 사고를 발생시키는 단점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 작업 영역 내에 동작하면서 작업자와 일정한 거리를 유지하면서 효율적으로 추종할 수 있는 인간 작업자 추종 이동 로봇을 제공하는데 있다.

본 발명의 일실시 예에 따른 인간 작업자 추종 이동 로봇은 전,후방으로 움직이면서 소정의 도구 또는 물건을 담을 수 있는 공간이 형성된 로봇 본체부를 포함하고, 로봇 본체부는 전,후방에 위치하는 물체를 감지하되, 물체가 작업자로 판단될 경우에 작업자 간의 거리를 체크하는 로봇 센서부, 로봇 센서부에서 제공하는 센서신호를 제공받아 작업자와 일정한 거리를 유지하도록 작업자와의 거리를 제어하는 로봇 제어부 및 로봇 제어부에서 제공하는 제어신호를 통해 전진 또는 후진하도록 동작하는 로봇 구동부를 포함하여 구성되는 것이다.

또는, 로봇 센서부는 전,후방에 위치하는 물체에 광신호를 방사하고, 물체에 의해 반사된 광신호를 통해 물체가 작업자 인식용 반사띠를 착용했는지를 감지하고, 작업자 인식용 반사띠를 착용하면 제1 신호를 출력하는 광센서부, 작업자인 사람에게서 방사하는 특정한 주파수를 감지하고, 특정한 주파수가 감지되면 제2 신호를 출력하는 인체감지부, 광센서부에서 제공하는 제1 신호와 인체감지부에서 제공하는 제2 신호를 제공받아 물체를 판단하는 센서판단부 및 작업자와 로봇 본체부 간의 거리를 체크하는 거리센서부를 포함할 수 있다.

또는, 센서판단부는 제1 신호와 제2 신호를 모두 제공받은 경우에 물체를 작업자로 판단하여 센서신호를 출력하는 것을 포함할 수 있다.

또는, 광센서부는 전,후방에 위치하는 물체에 광신호를 방사하는 광송신부와 물체에 의해 반사된 광신호를 제공받는 광수신부를 포함할 수 있다.

또는, 로봇 본체부는 작업자가 작업을 하는 작업영역에 매설된 자계선을 감지하고 감지된 자계선을 통해 검출된 자계선 위치를 검출할 수 있는 자계신호를 로봇 제어부에 제공하는 자계위치센서부를 포함할 수 있다.

또는, 로봇 본체부는 로봇 본체부와 작업자 간의 거리를 작업자가 미리 설정할 수 있는 이격거리설정부를 포함할 수 있다.

또는, 로봇 센서부는 적어도 하나 이상이 로봇 본체부에 형성되는 것을 포함할 수 있다.

또는 복수 개의 로봇 센서부는 상기 작업자로 진행하는 방향과 좌우 병렬로 배치되어 형성되는 것을 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시 예에 따른 인간 작업자 추종 이동 로봇은 거리센서부, 인체감지센서부, 광센서부로 구성된 로봇 센서부를 통해 작업자를 판단하는 발생할 수 있는 오동작을 최소화하는 동시에 작업자와 로봇 본체부 간의 이격거리를 효율적으로 체크할 수 있어 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 인간 작업자 추종 이동 로봇은 거리센서부, 인체감지센서부, 광센서부로 구성된 로봇 센서부를 통해 작업자를 판단하는 발생할 수 있는 오동작을 최소화하는 동시에 작업자와 로봇 본체부 간의 이격거리를 효율적으로 체크할 수 있어 작업의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 인간 작업자 추종 이동 로봇을 설명하기 위한 것이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇 센서부를 설명하기 위한 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇 본체부에 형성된 자계위치센서부의 동작을 설명하기 위한 것이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 로봇 본체부에 복수 개의 로봇 센서부가 형성된 것을 설명하기 위한 것이다.
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 인간 작업자 추종 이동 로봇의 동작을 설명하기 위한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 인간 작업자 추종 이동 로봇을 설명하기 위한 것이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇 센서부를 설명하기 위한 것이다.

도 1 내지 도 3을 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 인간 작업자 추종 이동 로봇은 전,후방으로 움직이면서 소정의 도구 또는 물건을 담을 수 있는 공간이 형성된 로봇 본체부(100)를 포함하고, 이러한 로봇 본체부(100)는 로봇 센서부(110), 로봇 제어부(120) 및 로봇 구동부(130)를 포함하여 구성되는 것이다.

로봇 본체부(100)에 형성되는 로봇 센서부(110)는 전,후방에 위치하는 물체를 감지하되, 물체가 작업자로 판단될 경우에 작업자 간의 거리를 체크하는 것이다. 이러한 로봇 센서부(110)는 광센서부(111), 인체감지부(113), 센서판단부(114) 및 거리센서부(115)를 포함하여 구성될 수 있다.

광센서부(111)는 전,후방에 위치하는 물체에 광신호를 방사하고, 물체에 의해 반사된 광신호를 통해 물체가 작업자 인식용 반사띠(112)를 착용했는지를 감지하고, 작업자 인식용 반사띠(112)를 착용하면 제1 신호를 출력하는 것이다. 이러한 광센서부(111)는 광송신부(111a)와 광수신부(111b)를 포함하여 구성될 수 있다. 광송신부(111a)는 전,후방에 위치하는 물체에 광신호를 방사할 수 있고, 광수신부(111b)는 물체에 의해 반사된 광신호를 제공받을 수 있다. 즉, 광센서부(111)는 전,후방에 위치하는 물체에 광송신부(111a)를 통해 광신호를 방사하고 작업자 인식용 반사띠(112)가 있는 경우에만 방사된 광신호가 반사되어 광수신부(111b)를 통해 광신호를 수신하는 것이다. 이와 같이, 광센서부(111)는 작업자 인식용 반사띠(112)를 감지하고 수신된 광신호를 제공받으면 제1 신호를 센서판단부(114)에 제공하는 것이다.

인체감지부(113)는 작업자인 사람에게서 방사하는 특정한 주파수를 감지하고, 특정한 주파수가 감지되면 제2 신호를 출력하는 것이다. 이러한 인체감지부(113)는 전,후방에 위치하는 물체를 감지하되 사람에게서만 방사되는 특정한 주파수가 물체로부터 특정한 주파수가 감지되면 제2 신호를 센서판단부(114)에 제공하는 것이다. 즉, 인체감지부(113)는 특정한 주파수를 방사하는 물체를 사람으로 감지하여 제2 신호를 센서판단부(114)에 제공하는 것이다.

센서판단부(114)는 광센서부(111)에서 제공하는 제1 신호와 인체감지부(113)에서 제공하는 제2 신호를 제공받아 물체를 판단하는 것이다. 이때, 센서판단부(114)는 AND 게이트를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 센서판단부(114)는 제1 신호와 제2 신호를 모두 제공받은 경우에 물체를 작업자로 판단하여 센서신호를 출력할 수 있다. 이와 같이, 제1 신호와 제2 신호 모두를 만족할 때만 센서신호를 로봇 제어부(120)에 제공함으로써, 반사되는 거울이나 다른 물체에 의해 적외선을 검출하여 광센서부(111)가 발생한 오류를 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 작업자가 아닌 다른 사람을 추종하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

거리센서부(115)는 작업자와 로봇 본체부(100) 간의 거리를 체크하는 것이다. 이러한 거리센서부(115)는 작업자와 로봇 본체부(100) 간의 거리를 체크하고 체크된 거리를 센서신호와 함께 로봇 제어부(120)에 제공하는 것이다. 이때, 거리센서부(115)는 전,후방에 위치하는 모든 물체를 실시간으로 감지하고, 감지된 물체와 로봇 본체부(100)와의 거리를 실시간으로 체크할 수 있다.

로봇 제어부(120)는 로봇 센서부(110)에서 제공하는 센서신호를 제공받아 작업자와 일정한 거리를 유지하도록 작업자와의 거리를 제어하는 것이다. 즉, 로봇 제어부(120)는 로봇 센서부(110)에서 제공하는 센서신호를 실시간으로 제공받아 작업자와의 안전거리를 유지할 수 있는 제어신호를 출력하는 것이다. 즉, 로봇 제어부(120)는 작업자와 로봇 본체부(100) 간의 거리가 멀면 로봇 본체부(100)를 전진하라는 제어신호를 출력하고, 작업자와 로봇 본체부(100) 간의 거리가 가까우면 로봇 본체부(100)를 후진하라는 제어신호를 출력하는 것이다.

로봇 구동부(130)는 로봇 제어부(120)에서 제공하는 제어신호를 통해 전진 또는 후진하도록 동작하는 것이다. 이러한 로봇 구동부(130)는 로봇 제어부(120)를 통해 제공된 제어신호를 기준으로 소정의 모터를 정회전 또는 역회전하여 로봇 본체부(100)를 앞으로 이동하거나 뒤로 이동할 수 있다. 이때 로봇 구동부(130)는 소정의 모터에 한정되는 것은 아니며, 로봇 본체부(100)를 앞 또는 뒤로 이동시킬 수 있는 구성을 가지고 있으면 충분할 수 있다.

또한, 로봇 본체부(100)는 이격거리설정부(140)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 작업자는 이격거리설정부(140)를 통해 로봇 본체부(100)와 작업자 간의 거리를 용이하게 설정할 수 있다. 이에 따라, 작업자는 작업영역에서 어떤 작업을 하느냐에 따라 로봇 본체부(100)와 작업자 간의 거리를 다르게 설정할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇 본체부에 형성된 자계위치센서부(117)의 동작을 설명하기 위한 것이다.

도 4를 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇 본체부(100)는 자계위치센서부(117)를 포함할 수 있다.

자계위치 센서부는 작업자가 작업을 하는 작업영역에 매설된 자계선(118)을 감지하고, 감지된 자계선(118)을 통해 검출된 자계선(118) 위치를 검출할 수 있는 자계신호를 로봇 제어부(120)에 제공하는 것이다. 이러한 자계위치센서부(117)는 작업자를 향하는 방향의 로봇 본체부(100)의 앞부분의 하단에 배치될 수 있다. 도 4에서는 자계위치센서부(117)가 하나인 것을 도시하였으나 이에 한정되지 아니하고 복수 개로 형성될 수 있다.

작업자는 작업영역과 주행선을 따라서 자계선(118)을 작업영역과 주행선 바닥에 소정의 깊이로 설치할 수 있다. 로봇 본체부(100)에 배치된 자계위치센서부(117)는 소정의 깊이로 설치된 자계선(118)의 횡방향 위치를 검출할 수 있다. 이때, 검출된 자계선(118) 위치는 자계위치센서부(117)를 통해 자계신호로 로봇 제어부(120)에 제공될 수 있다. 이러한 로봇 제어부(120)는 로봇 본체부(100)의 조향부(미도시)를 제어하여 로봇 본체부(100)가 작업영역의 주행선을 따라 진행하도록 할 수 있다.

이와 같이, 로봇 본체부(100)는 설치된 자계선(118)을 따라 주행하기 때문에 작업자가 작업영역을 벗어나면 주행할 수 없다. 따라서, 본 발명의 일실시 예에 따른 인간 작업자 추종 이동 로봇은 작업영역을 벗어나 다른 작업자나 물건과 충돌하는 사고를 미연에 방지할 수 있다.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 로봇 본체부에 복수 개의 로봇 센서부가 형성된 것을 설명하기 위한 것이다.

도 5 내지 도 7을 살펴보면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 로봇 센서부(110)는 적어도 하나 이상이 로봇 본체부(100)에 형성된 것을 나타낸 것이다.

로봇 센서부(110)는 광센서부(111), 인체감지부(113) 및 거리센서부(115)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때 로봇 센서부(110)를 구성하는 거리센서부(115), 인체감지부(113), 광센서부(111)는 하나의 축 상에 일치시켜 결합할 수 있다. 이와 같이, 거리센서부(115), 인체감지부(113), 광센서부(111)를 하나의 축 상에 일치하여 결합함으로써, 작업자를 더욱 효율적으로 감지할 수 있을 뿐만 아니라 로봇 본체부(100)와 작업자 간의 거리를 용이하게 체크할 수 있다.

또한, 복수 개의 로봇 센서부(110a 내지 110d)는 작업자로 진행하는 방향(A)과 좌우 병렬로 배치되어 형성되는 것을 포함할 수 있다. 즉, 작업자를 감지하는 로봇 센서부(110a 내지 110d)의 수신각도를 좁게 형성하고 복수 개의 로봇 센서부(110a 내지 110d)를 작업자로 진행하는 방향과 교차하는 방향(A)으로 좌우병렬로 배열하여 설치하면 작업자가 어느 쪽에 위치하는지를 용이하게 판단할 수 있다.

또한, 복수 개의 로봇 센서부(110e 내지 110i)는 작업자로 진행하는 방향과 좌우 병렬로 배치되어 형성하되 원호 상(B)에 방사형으로 배치할 수 있다. 이에 따라, 복수 개의 로봇 센서부(110e 내지 110i) 중 작업자를 감지한 로봇 센서부(110f)와 일직선 방향에 작업자가 위치하는 것을 용이하게 판단할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 인간 작업자 추종 이동 로봇의 동작을 설명하기 위한 것이다.

도 8을 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 인간 작업자 추종 이동 로봇의 동작은 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 일실시 예에 따른 인간 작업자 추종 이동 로봇은 로봇 센서부를 통해 전,후방에 위치하는 물체를 감지하는 것이다(S100). 즉, 광센서부를 통해 광신호를 물체에 방사하는 것이다.

이후, 전,후방에 위치하는 물체가 감지되면, 감지된 물체에 작업자 인식용 반사띠가 있는지 없는지를 감지하는 것이다(S110). 즉, 광센부를 통해 방사된 광신호가 반사되어 수신되면, 물체는 작업자 인식용 반사띠를 착용한 것이다.

이후, 전,후방에 위치하는 물체를 감지하되 사람에게서만 방사되는 특정한 주파수가 물체로부터 특정한 주파수가 감지되는지를 확인하는 것이다(S120). 이와 같이, 물체로부터 특정한 주파수가 감지되고, 물체가 작업자 인식용 반사띠가 착용된 것이 감지되면 물체를 작업자로 인식하는 것이다.

이후, 인간 작업자 추종 이동 로봇이 물체를 작업자로 인식을 하면, 작업자와 로봇 본체부 간의 거리를 체크하는 것이다. 작업자와 로봇 본체부 간의 이격거리를 체크하여 로봇 제어부에 센서신호를 제공하는 것이다(S140).

이후, 작업자와 로봇 본체부 간의 이격거리를 일정하게 유지하는 것이다(S150). 즉, 센서신호를 제공받은 로봇 제어부는 작업자와 로봇 본체부 간의 이격거리에 따라 로봇 본체부를 작업자를 향해 앞으로 전진시키는 제어신호 또는 로봇 본체부를 작업자로부터 뒤로 후진시키는 제어신호를 로봇 구동부에 제공하는 것이다.

이후, 작업자가 작업을 하는 작업영역에 매설된 자계선을 감지하고, 감지된 자계선을 통해 검출된 자계선 위치를 검출할 수 있는 것이다(S160). 즉, 인간 작업자 추종 이동 로봇은 작업영역 내에 소정의 깊이로 매설된 자계선을 감지하면서 이동할 수 있는 것이다.

이후, 인간 작업자 추종 이동 로봇은 작업자가 작업영역 내에 위치할 경우에만 작업자를 따라 동작하는 것이다. (S170)

또는, 인간 작업자 추종 이동 로봇은 작업자가 작업영역 내에 위치하지 않을 경우에는 작업자를 따라 동작하는 것을 멈추는 것이다(S180). 이와 같이, 동작을 멈춘 후에는 로봇 센서부를 통해 전,후방에 위치하는 물체를 감지하는 것이다.

지금까지 설명한 본 발명의 일실시 예에 따른 인간 작업자 추종 이동 로봇은 거리센서부, 인체감지센서부, 광센서부로 구성된 로봇 센서부를 통해 작업자를 판단하는 발생할 수 있는 오동작을 최소화하는 동시에 작업자와 로봇 본체부 간의 이격거리를 효율적으로 체크할 수 있어 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.

오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

100: 로봇 본체부 110: 로봇 센서부
111: 광센서부 112: 작업자 인식용 반사띠
113: 인체감지부 114: 센서판단부
115: 거리센서부 117: 자계위치센서부
118: 자계선 120: 로봇 제어부
130: 로봇 구동부 140: 이격거리설정부

Claims (8)

1. 전,후방으로 움직이면서 소정의 도구 또는 물건을 담을 수 있는 공간이 형성된 로봇 본체부를 포함하는 이동 로봇에 있어서,
   상기 로봇 본체부는
   전,후방에 위치하는 물체를 감지하되, 상기 물체가 작업자로 판단될 경우에 상기 작업자 간의 거리를 체크하는 로봇 센서부;
   상기 로봇 센서부에서 제공하는 센서신호를 제공받아 상기 작업자와 일정한 거리를 유지하도록 상기 작업자와의 거리를 제어하는 로봇 제어부; 및
   상기 로봇 제어부에서 제공하는 제어신호를 통해 전진 또는 후진하도록 동작하는 로봇 구동부;를 포함하며,
   상기 로봇 센서부는
   전,후방에 위치하는 상기 물체에 광신호를 방사하고, 상기 물체에 의해 반사된 상기 광신호를 통해 상기 물체가 상기 작업자 인식용 반사띠를 착용했는지를 감지하고, 상기 작업자 인식용 반사띠를 착용하면 제1 신호를 출력하는 광센서부;
   상기 작업자인 사람에게서 방사하는 특정한 주파수를 감지하고, 상기 특정한 주파수가 감지되면 제2 신호를 출력하는 인체감지부;
   상기 광센서부에서 제공하는 상기 제1 신호와 상기 인체감지부에서 제공하는 상기 제2 신호를 제공받아 상기 물체를 판단하는 센서판단부; 및
   상기 작업자와 상기 로봇 본체부 간의 거리를 체크하는 거리센서부;
   를 포함하는 인간 작업자 추종 이동 로봇.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,
   상기 센서판단부는 상기 제1 신호와 상기 제2 신호를 모두 제공받은 경우에 상기 물체를 상기 작업자로 판단하여 상기 센서신호를 출력하는 인간 작업자 추종 이동 로봇.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 광센서부는 전,후방에 위치하는 상기 물체에 광신호를 방사하는 광송신부와 상기 물체에 의해 반사된 상기 광신호를 제공받는 광수신부를 포함하는 인간 작업자 추종 이동 로봇.
5. 제3 항에 있어서,
   상기 로봇 본체부는 상기 작업자가 작업을 하는 작업영역에 매설된 자계선을 감지하고 감지된 상기 자계선을 통해 검출된 자계선 위치를 검출할 수 있는 자계신호를 상기 로봇 제어부에 제공하는 자계위치센서부를 포함하는 인간 작업자 추종 이동 로봇.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 로봇 본체부는 상기 로봇 본체부와 상기 작업자 간의 거리를 상기 작업자가 미리 설정할 수 있는 이격거리설정부를 포함하는 인간 작업자 추종 이동 로봇.
7. 제1 항, 제3 항, 제4 항, 제5 항 및 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 로봇 센서부는 적어도 하나 이상이 상기 로봇 본체부에 형성되는 인간 작업자 추종 이동 로봇.
8. 제7 항에 있어서,
   복수 개의 상기 로봇 센서부는 상기 작업자로 진행하는 방향과 좌우 병렬로 배치되어 형성되는 인간 작업자 추종 이동 로봇.

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