KR101380250B1

KR101380250B1 - 로봇 및 로봇 위치 인식 방법

Info

Publication number: KR101380250B1
Application number: KR1020120058656A
Authority: KR
Inventors: 윤지원; 김병철; 백상훈; 서현우; 이동훈; 이인호; 이재용; 정태일; 정희용; 조기수; 최윤규
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2014-04-10
Also published as: KR20130134834A

Abstract

본 발명은 로봇 및 로봇 위치 인식 방법에 관한 것으로, 상세하게는 선체면을 따라 주행하며 위치를 인식하는 로봇 및 로봇 위치 인식 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 선체면에 부착되는 하우징; 상기 하우징을 주행시키는 바퀴; 상기 하우징의 3차원 위치를 외부로부터 제공받는 통신 모듈; 상기 선체면의 용접된 비드선을 검출하는 라인 검출 센서; 및 검출된 상기 비드선의 위치를 산출하고, 상기 3차원 위치와 상기 비드선의 위치에 따라 상기 하우징의 위치를 산출하는 제어기;를 포함하는 로봇이 제공될 수 있다.

Description

로봇 및 로봇 위치 인식 방법{ROBOT AND METHOD FOR POSITION RECOGNITION}

본 발명은 로봇 및 로봇 위치 인식 방법에 관한 것으로, 상세하게는 선체면을 따라 주행하며 위치를 인식하는 로봇 및 로봇 위치 인식 방법에 관한 것이다.

선저를 비롯한 선체의 수중 외판에 따개비나 물이끼와 같은 수중 생물(sea growth)이 부착되면 수중 저항이 증가하며, 이로 인하여 선박의 운항 속도가 저하되고 연료 소모량이 증가하는 문제가 야기될 수 있다. 따라서, 선박을 운용함에 있어서 선체의 수중 외판을 정기적으로 청소하는 것이 필수적이다.

종래에는 선체면을 수작업으로 청소하고 있는데, 작업자가 수중에 장시간 잠수해야 하므로 시간의 제약이 따를 뿐 아니라 청소로 인해 발생하는 수중 부유물로 인하여 시계가 좋지 않은 등 작업 환경이 열악하여 청소시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다. 더구나 조류가 강하거나 파도가 심한 경우에는 안전상의 문제로 인해 청소를 할 수 없다.

이에 따라 최근에는 선체면을 따라 주행하면서 자동으로 청소를 하는 청소 장비가 개발되고 있으나, 이러한 기존의 청소 장비들은 위치를 정확히 인식할 수 없어 청소하지 않는 구역이 발생하거나 청소한 구역을 중복적으로 다시 청소하는 등 청소 효율이 낮은 문제점을 가지고 있다.

본 발명의 일 과제는, 비드선을 이용하여 정확한 위치를 산출하는 로봇 및 로봇 위치 인식 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 과제는, 정확한 위치를 산출하여 선체면을 효과적으로 청소하는 로봇 및 로봇 위치 인식 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체면에 부착되는 하우징; 상기 하우징을 주행시키는 바퀴; 상기 하우징의 3차원 위치를 외부로부터 제공받는 통신 모듈; 상기 선체면의 용접된 비드선을 검출하는 라인 검출 센서; 및 검출된 상기 비드선의 위치를 산출하고, 상기 3차원 위치와 상기 비드선의 위치에 따라 상기 하우징의 위치를 산출하는 제어기;를 포함하는 로봇이 제공될 수 있다.

또한, 상기 바퀴는, 자력에 의해 상기 하우징을 상기 선체면에 부착시키는 자석 바퀴이고, 상기 라인 검출 센서는, 상기 자석 바퀴의 자력 변화를 감지하는 자력 센서를 포함할 수 있다.

또한, 상기 선체면의 상기 비드선을 포함하는 맵 데이터를 저장하는 메모리;를 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 맵 데이터를 참조하여 상기 검출된 비드선의 위치를 산출할 수 있다.

또한, 상기 바퀴의 회전수를 검출하는 주행 거리 센서;를 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 회전수에 따라 산출된 주행 거리를 더 고려하여 상기 하우징의 위치를 산출할 수 있다.

또한, 상기 통신 모듈은 전 지구 위성 항법 시스템(GNSS), 휴대폰 기지국, 및 근거리 무선 통신망 중 적어도 어느 하나로부터 상기 하우징의 3차원 위치를 제공받을 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선체면을 주행하는 로봇의 위치를 인식하는 로봇 위치 인식 방법으로서, 상기 로봇이 상기 선체면에 부착되어 주행하는 단계; 상기 로봇의 3차원 위치를 외부로부터 제공받는 단계; 주행 중 상기 선체면의 용접된 비드선을 검출하는 단계; 및 검출된 상기 비드선의 위치를 산출하고, 상기 3차원 위치와 상기 비드선의 위치에 따라 상기 로봇의 위치를 산출하는 단계;를 포함하는 로봇 위치 인식 방법이 제공될 수 있다.

또한, 상기 로봇은 자석 바퀴에 의해 상기 선체면에 부착되고, 상기 비드선을 검출하는 단계는, 상기 자석 바퀴의 자력 변화를 감지하여 상기 비드선을 검출할 수 있다.

또한, 상기 선체면의 상기 비드선을 포함하는 맵 데이터를 저장하는 단계를 더 포함하고, 상기 로봇의 위치를 산출하는 단계는, 상기 맵 데이터를 참조하여 상기 검출된 비드선의 위치를 산출할 수 있다.

또한, 상기 로봇의 바퀴의 회전수를 검출하는 단계를 더 포함하고, 상기 로봇의 위치를 산출하는 단계는, 상기 회전수에 따라 산출된 주행 거리를 더 고려하여 상기 로봇의 위치를 산출할 수 있다.

본 발명에 의하면, 비드선 통과 시 자력바퀴의 변화를 감지하여 비드선을 검출하고, 맵 데이터로부터 검출된 비드선의 좌표를 이용해 로봇의 위치를 정확히 산출할 수 있다.

본 발명에 의하면, 선체면에서 로봇의 정확한 위치를 산출함으로써, 선체면에서 로봇이 주행한 구역과 주행하지 않은 구역을 판단하고, 이에 따라 동일한 구역을 중복하여 주행하거나 주행하지 않은 구역을 주행하지 않는 것을 방지할 수 있다. 또 이에 따라 로봇이 주행하면서 선체면의 전체 영역을 효과적으로 청소할 수 있다.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 개략도이다.
도 2는 도 1의 로봇의 사시도이다.
도 3은 도 1의 로봇의 측면도이다.
도 4는 도 1의 로봇의 배면도이다.
도 5는 도 1의 로봇의 구성도이다.
도 6 및 도 7은 도 1의 로봇이 비드선을 검출하는 것을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 위치 인식 방법의 순서도이다.
도 9는 도 7의 로봇 위치 인식 방법에 따라 로봇의 위치를 산출하는 것을 도시한 도면이다.
도 10은 도 7의 로봇 위치 인식 방법에 따라 로봇이 선체면을 주행하는 것을 도시한 도면이다.

본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것이고, 도면에 도시된 형상은 필요에 따라 본 발명의 이해를 돕기 위하여 과장되어 표시된 것이므로, 본 발명이 본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략한다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(10)에 관하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(10)의 개략도이다.

도 1을 참조하면, 선박(10)은 선체(12) 및 로봇(100)을 포함한다.

선체(12)는 선박(10)의 몸체를 이룬다. 선체(12)는 복수의 블록(block)으로 구성될 수 있다. 블록은 각각 별도로 제작된 후 용접(welding) 등에 의해 접합됨으로써 전체 선체(12)를 이룬다. 각 블록 간에는 용접 등에 의한 이음선, 즉 비드선(14)이 형성될 수 있다. 비드선(14)은 도 1에 도시된 바와 같이, 수평 방향 또는 수직 방향으로 형성될 수 있다.

한편, 선체(12)의 외측면은 그 일부가 수중에 잠길 수 있다. 해수에 잠긴 선체(12)의 수중 외판에는 따개비나 물이끼와 같은 수중 생물이 부착될 수 있다. 이처럼 선체(12)에 수중 생물이 부착되면, 수중 저항이 증가하여 심할 경우 선박(10)의 운항 속도 및 연료 효율이 약 40% 이상 저하될 수 있다.

로봇(100)은 선체면(12)에 부착되어 주행한다. 로봇(100)은 선체면(12)을 청소하는 청소 로봇일 수 잇다. 청소 로봇은 선체면(12)을 주행하면서 선체면(12)으로부터 이물질(D)을 제거하는 등 선체면(12)을 청소할 수 있다. 물론, 로봇(100)이 청소 로봇으로 한정되는 것은 아니며, 이외에도 선체면(12)을 검사하는 검사 로봇이나 그 밖의 다른 작업을 수행하는 작업 로봇일 수 있다. 다만, 이하에서는 청소 로봇을 중심으로 설명한다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(100)에 관하여 설명한다.

도 2는 도 1의 로봇(100)의 사시도이고, 도 3은 도 1의 로봇(100)의 측면도이고, 도 4는 도 1의 로봇(100)의 배면도이고, 도 5는 도 1의 로봇(100)의 구성도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 로봇(100)은 하우징(110), 바퀴(120), 주행 거리 센서(125), 청소 부재(130), 카메라(140), 조명 부재(145), 라인 검출 센서(150), 통신 모듈(160), 메모리(170) 및 제어기(180)를 포함한다.

하우징(110)은 로봇(100)의 몸체를 이룬다. 하우징(110)에는 로봇(100)의 다른 구성 요소들이 설치될 수 있다. 로봇(100)의 구성 요소들 중 충격에 약하거나 외부에 노출되어서는 안 되는 구성 요소는 하우징(110)의 내부에 설치될 수 있다. 이때 하우징(110)은 그 내부가 침수되지 않도록 방수 처리 될 수 있다.

하우징(110)은 유선형의 형상으로 제공될 수 있다. 이에 따라 로봇(100)이 수중에서도 물의 저항을 적게 받으면서 선체면(12)을 따라 주행할 수 있다. 또 하우징(110)은 내수성(耐水性)이 강한 재질로 마련될 수 있다.

바퀴(120)는 로봇(100)을 주행시킨다. 바퀴(120)는 선체면(12)과 구름 접촉하도록 하우징(110)의 측면 또는 하면에 설치될 수 있다. 바퀴(120)가 회전하면 이에 따라 로봇(100)이 선체면(12)을 따라 주행할 수 있다.

바퀴(120)는 선체면(12)에 부착된다. 예를 들어, 바퀴(120)는 자석 바퀴일 수 있다. 이때 자석은 영구 자석 또는 전자석일 수 있다. 자석 바퀴는 그 자력에 의해 철판, 강판 등으로 이루어진 선체면(12)에 부착될 수 있다. 여기서, 바퀴(120)는 그 전체가 자석으로 제공될 수 있다. 또는 바퀴(120)에는 별도의 자력 부재가 그 내부에 결합되는 형태로 제공될 수 있다. 한편, 바퀴(120)가 자석 바퀴로 제공되는 대신 별도의 자력 부재가 바퀴(120) 대신 하우징(110)의 하면에 선체면(12)을 향하도록 설치되는 것도 가능하다. 이에 따라 로봇(100)이 선체면(12)에 부착될 수 있다.

한편, 로봇(100)은 바퀴(120)를 대신해서 프로펠러나 그 외의 주행 수단을 가지고 이를 이용해 선체면(12)을 주행할 수 있다.

주행 거리 센서(125)는 로봇(100)이 주행한 거리를 측정한다. 예를 들어, 주행 거리 센서(125)는 바퀴(120)의 회전수를 감지하는 회전수 센서일 수 있다. 주행 거리 센서(125)가 감지한 바퀴(120)의 회전수와 바퀴(120)의 직경을 이용하면 로봇(100)의 주행 거리를 산출할 수 있다. 주행 거리 센서(125)가 회전수 센서로 한정되는 것은 아니며, 주행 거리 센서(125)는 가속도 센서를 비롯하여 거리의 측정에 이용되는 다양한 다른 센서일 수 있다.

청소 부재(130)는 선체면(12)을 청소한다. 예를 들어, 청소 부재(130)는 브러쉬(brush)일 수 있다. 브러쉬는 하우징(110)으로부터 하측으로 연장되고, 선체면(12)과 접촉하여 선체면(12)으로부터 이물질(D)을 제거할 수 있다. 청소 부재(130)가 브러쉬로 한정되는 것은 아니며, 청소 부재(130)는 이외에도 분사 노즐(injection nozzle)을 비롯한 다양한 청소 수단일 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 로봇(100)은 청소 로봇 이외의 탐사 로봇이나 다른 작업 로봇일 수 있는데, 이때에 로봇(100)은 청소 부재(130) 대신 다른 작업 수단이 포함할 수 있다.

카메라(140)는 영상을 촬영한다. 예를 들어, 카메라(140)는 하우징(110)의 전방이나 후방에 설치되어 영상을 촬영할 수 있다. 촬영된 영상을 분석하면, 선체면(12)이 청소되었는지 여부를 판단할 수 있다. 또 로봇(100)이 조종자에 의해 원격 조종되는 경우에는, 촬영된 영상을 조종자에게 제공할 수 있다.

조명 부재(145)는 조명을 제공한다. 예를 들어, 조명 부재(145)는 카메라(140)가 촬영하는 지점으로 조명할 수 있다.

라인 검출 센서(150)는 비드선(14)을 검출한다. 라인 검출 센서(150)는 로봇(100)이 비드선(14)을 통과하는 것을 감지할 수 있다. 예를 들어, 라인 검출 센서(150)는 자력 센서일 수 있다. 자력 센서는 하우징(110)의 바퀴(120)와 인접한 위치에 설치될 수 있다.

도 6 및 도 7은 도 1의 로봇(100)이 비드선(14)을 검출하는 것을 도시한 도면이다.

도 6를 참조하면, 로봇(100)이 비드선(14)이 없는 선체면(12)을 주행하는 중에는 선체면(12)이 실질적으로 평평하므로 자석 바퀴 등에 따른 자력이 일정하게 유지된다. 따라서, 라인 검출 센서(150)에서는 자력의 변화가 감지되지 않는다.

도 7을 참조하면, 로봇(100)이 비드선(14)을 통과하는 경우에는 바퀴(120)가 비드선(14)에 의해 들리면서 자력에 변화가 발생하고, 라인 검출 센서(150)가 이를 감지할 수 있다. 이처럼 라인 검출 센서(150)는 자력의 변화를 감지함으로써 로봇(100)이 비드선(14)을 통과하는지를 감지할 수 있다. 여기서, 브러쉬 등의 청소 부재(130)는 로봇(100)이 들리더라도 실린더 등을 이용하여 하방으로 가압되어 선체면(12)과 접촉 상태를 유지할 수 있다.

한편, 라인 검출 센서(150)가 자력 센서로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 라인 검출 센서(150)는 적외선 근접 센서일 수 있다. 적외선 근접 센서는 선체면(12)까지의 거리를 감지하고 로봇(100)이 비드선(14) 통과 시 선체면(12)까지의 거리가 증가되는 것을 이용해 비드선(14)을 검출할 수 있다.

통신 모듈(160)은 통신을 수행한다. 예를 들어, 통신 모듈(160)은 위치 정보를 수신할 수 있다. 통신 모듈(160)은 전 지구 위성 항법 시스템(GNSS: global navigation satellite system)을 이용하여 위치 정보를 획득할 수 있다.

여기서 GNSS는 지구를 공전하는 항법 위성과 항법 위성으로부터 위성 전파를 수신하여 그 위성 전파를 이용하여 소정의 위치에 대한 위치 정보를 산출하는 항법 수신기를 포함하여, 위치 정보를 획득하는 시스템이다. 전 지구 위성 항법 시스템에는, 미국이 운용하는 GPS(global position system), 유럽에서 운영하는 갈릴레요(Galileo), 러시아에서 운영하는 GLONASS(global orbiting navigational satellite system), 중국에서 운영하는 COMPASS, 인도에서 운영하는 IRNS(Indian regional navigation satellite system), 일본에서 운영하는 QZSS(quasi-neith satellite system) 등이 있다. 따라서, 통신 모듈(160)은 각 GNSS에 대응하는 예를 들어, GPS 모듈일 수 있다.

통신 모듈(160)은 3개 이상의 항법 위성으로부터 항법 위성의 식별 정보 및 시간 정보를 포함하는 위성 전파를 수신하여 소정의 위치에 대한 3차원 위치 정보를 산출할 수 있다. 이러한 3차원 위치 정보는, 위도, 경도 및 고도로써 표현될 수 있다.

여기서, 위치 정보가 반드시 소정의 위치에 대한 좌표값과 같이 직접적인 위치를 반영해야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 통신 모듈(160)은 GNSS를 이용하여 위치 정보를 획득하는 이외에도, 휴대폰 기지국과 통신을 수행하여 통신 신호를 이용한 삼각측량을 통해 위치 정보를 획득할 수도 있다. 또는 통신 모듈(160)은 근거리 통신망을 통해 외부 억세스 포인트(AP: access point)와 통신하여 억세스 포인트의 위치를 이용하여 위치 정보를 획득할 수 있다.

또 통신 모듈(160)은 무선 통신을 통해 외부 기기와 통신을 할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(160)은 근거리 무선 통신망을 통해 선박(10)의 조종실과 통신을 수행할 수 있다. 여기서, 근거리 무선 통신망은 블루투스(Bluetooth), RFID(radio frequency identification), 적외선 통신(IrDA, infrared data association), UWB(ultra wideband) 및 직비(ZigBee) 및 그 밖의 근거리 통신규격 중 적어도 하나일 수 있다. 다른 예를 들어, 통신 모듈(160)은 인터넷망을 통해 인터넷에 접속할 수 있다. 여기서, 통신 모듈(160)은 WLAN(wireless LAN), Wibro(wireless broadband), Wimax(world interoperability for microwave access), HSDPA(high speed downlink packet access) 및 그 밖의 다양한 통신규격 중 적어도 하나에 따라 통신을 수행할 수 있다.

한편, 이상에서는 통신 모듈(160)이 무선 통신망을 통해 통신을 수행하는 것으로 설명하였으나, 통신 모듈(160)은 유선 통신을 수행하는 것도 가능하다. 예를 들어, 통신 모듈(160)은 케이블을 통해 조종실과 연결되어 유선 통신으로 정보를 송수신할 수 있다. 유선 통신을 수행하는 경우에는 로봇(100)의 이동 및 동작에 다소 제한이 발생할 수 있으나, 통신 안정성이 확보되는 장점이 있을 수 있다.

메모리(170)는 정보를 저장할 수 있다. 메모리(170)는 로봇(100)의 동작에 필요한 정보 및 로봇(100)의 동작에 의하여 생성된 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(170)에는 로봇(100)의 동작에 필요한 운영체제(OS: operating system)나 선체(12)에 대한 맵 데이터(map data)가 저장될 수 있다.

메모리(170)는 다양한 저장 매체로 제공될 수 있다. 예를 들어, 메모리(170)는 플래쉬메모리(flash memory), 램(RAM: random access memory), 에스램(SRAM: static random access memory), 롬(ROM: read only memory), 이이피롬(EEPROM: electrically erasable programmable read only memory), 하드 디스크(hard disk), 자기메모리, 자기 디스크(magnetic disc), 에스디카드(SD card) 등의 카드 타입 메모리 및 본 발명이 속하는 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 다른 저장 수단으로 제공될 수 있다.

제어기(180)는 로봇(100)의 전반적인 동작 및 로봇(100)의 다른 구성 요소를 제어한다. 예를 들어, 제어기(180)는 라인 검출 센서(150)를 이용하여 로봇(100)의 위치를 인식할 수 있다. 이에 관한 자세한 내용은 후술되는 로봇 위치 인식 방법에서 설명하기로 한다.

제어기(180)는 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다.

하드웨어적으로 제어기(180)는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors) 및 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 제어기능을 수행하기 위한 전기적인 장치로 제공될 수 있다.

소프트웨어적으로 제어기(180)는 하나 이상의 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 코드(software code) 또는 소프트웨어 어플리케이션(software application)에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리(170)에 저장되고, 제어기(180)의 하드웨어적인 구성에 의해 실행될 수 있다. 또 소프트웨어는 통신 모듈(160)을 통해 외부로부터 로봇(100)으로 송신되어 메모리(170)에 설치될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 위치 인식 방법에 관하여 설명한다. 여기서, 로봇 위치는 로봇이 선체면에서 주행하고 있는 위치, 즉 주행 위치일 수 있다. 이하에서 설명하는 로봇 위치 인식 방법은 상술한 선박(10) 및 로봇(100)에 의해 수행될 수 있다. 다만, 로봇 위치 인식 방법에 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 따른 선박(10) 및 로봇(100)과 동일 또는 유사한 다른 장치에 의해 수행되는 것도 가능하다. 또한 후술될 로봇 위치 인식 방법은 별도의 언급이 없더라도 로봇(100)의 제어기(180)에 의해 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 위치 인식 방법은 비드선(14)을 검출하고, 이를 이용해 선체면(12)에서 로봇(100)의 위치를 인식하는 방법에 관한 것이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 위치 인식 방법의 순서도이다.

도 8을 참조하면, 로봇 위치 인식 방법은 선체면(12)에 부착되는 단계(S110), 선체면(12)을 주행하는 단계(S120), 비드선(14)을 검출하는 단계(S130), 맵 데이터를 참조하여 검출된 비드선(14)의 좌표를 획득하는 단계(S140), 주행 거리를 측정하는 단계(S150) 및 비드선(14)의 좌표 및 주행 거리를 이용하여 위치를 산출하는 단계(S160)를 포함한다. 이하에서는 상술한 단계들에 관하여 구체적으로 설명한다.

로봇(100)은 선체면(12)에 부착된다(S110). 영구 자석 또는 전자석으로 제공되는 바퀴(120)가 그 자력에 의해 선체면(12)에 부착되거나 별도의 자석 부재와 선체면(12) 간의 자력에 의해 로봇(100)이 선체면(12)에 부착될 수 있다.

선체면(12)에 부착된 로봇(100)은 선체면(12)을 주행한다(S120). 바퀴(120)가 회전함에 따라 로봇(100)은 선체면(12)을 주행할 수 있다. 로봇(100)은 이처럼 주행하면서 작업을 수행할 수 있다. 예를 들어, 로봇(100)이 청소 로봇인 경우에는 청소 부재(130)가 주행하는 선체면(12)으로부터 이물질(D)을 제거하며 청소를 수행할 수 있다.

로봇(100)이 선체면(12)을 주행하는 중에 비드선(14)을 통과하면 라인 검출 센서(150)가 이를 검출할 수 있다(S130). 로봇(100)이 비드선(14)이 없는 선체면(12)을 주행하는 경우에는 선체면(12)과 바퀴(120) 간의 거리가 일정하게 유지되므로 실질적으로 자력의 변화가 없다. 로봇(100)이 비드선(14)을 통과하는 경우에는 바퀴(120)가 비드선(14)에 의해 선체면(12)으로부터 멀어지면서 자력의 변화가 발생할 수 있다. 자력 센서와 같은 라인 검출 센서(150)는 이때 발생하는 자력의 변화를 감지할 수 있다. 이에 따라 로봇(100)이 비드선(14)을 통과하는지 여부를 파악할 수 있다. 이때 로봇(100)이 비드선(14) 통과 시 전방 및 후방의 양 바퀴(120)에서 두 번에 걸쳐 자력변화를 판단하므로 비드선(14) 통과여부 판단의 정확성이 향상될 수 있다.

로봇(100)은 맵 데이터를 참조하여 검출된 비드선(14)의 좌표를 획득한다(S140). 라인 검출 센서(150)는 자력의 변화가 감지되면 제어기(180)로 그 검출 신호를 송출한다. 제어기(180)는 검출 신호를 수신하면 메모리(170)에 저장된 맵 데이터를 참조하여 검출된 비드선(14)의 좌표를 획득할 수 있다. 여기서, 맵 데이터는 선체면(12)에 대한 지도 정보로써, 선체면(12)에 형성된 비드선들(14)의 좌표 정보를 포함한다.

제어기(180)는 맵 데이터 상의 다수의 비드선(14) 중 검출된 비드선(14)을 선택하여 맵 데이터로부터 선택된 비드선(14)의 좌표를 획득할 수 있다. 이때 제어기(180)가 다수의 비드선(14) 중 라인 검출 센서(150)에서 검출된 비드선(14)을 선택하는 방법의 예는 다음과 같을 수 있다.

예를 들어, 통신 모듈(160)은 위치 정보를 수신하면 제어기(180)는 이를 이용해 로봇(100)의 위치를 대략적으로 판단할 수 있다. 제어기(180)는 맵 데이터로부터 다수의 비드선들(14)의 좌표를 획득하고, 그 중 위치 정보에 따른 로봇(100)의 위치와 가장 가까운 비드선(14)을 라인 검출 센서(150)가 검출한 비드선(14)으로 결정할 수 있다.

다른 예를 들어, 제어기(180)는 기 통과한 비드선(14)에 대한 정보를 기억할 수 있다. 이 상태에서 라인 검출 센서(150)에서 새로운 비드선(14)이 검출되면, 제어기(180)는 맵 데이터를 참조하여 기 통과한 비드선(14)의 다음에 위치하는 비드선(14)을 자력 센서에서 새로이 검출된 비드선(14)으로 결정할 수 있다.

이처럼 제어기(180)는 검출된 비드선(14)을 선택하여 맵 데이터로부터 그 비드선(14)의 좌표를 획득할 수 있다.

로봇(100)이 주행 거리를 측정한다(S150). 주행 거리 센서(125)는 로봇(100)이 주행할 때 바퀴(120)의 회전수를 측정한다. 제어기(180)는 바퀴(120)의 회전수에 바퀴(120)의 직경을 곱하여 주행 거리를 측정할 수 있다. 물론, 주행 거리 센서(125)가 가속도 센서 등인 경우에는 측정된 가속도를 적분함으로써 주행 거리를 산출할 수도 있다.

여기서, 주행 거리는 로봇(100)이 주행한 전체 거리이거나 또는 비드선(14)을 통과한 후의 주행 거리일 수 있다.

비드선(14)을 통과한 후의 주행 거리인 경우에는 예를 들어, 제어기(180)는 로봇(100)이 비드선(14)을 통과하는 시점에 바퀴(120)의 회전수를 ‘0’으로 초기화하여 비드선(14)으로부터 로봇(100)이 주행한 거리를 산출할 수 있다.

다른 예를 들어, 제어기(180)는 로봇(100)이 비드선(14)을 통과한 시점의 바퀴(120)의 회전수를 기억하고, 이후 측정된 바퀴(120)의 회전수로부터 기억된 바퀴(120)의 회전수를 감산하여 비드선(14) 통과 후 로봇(100)이 주행한 거리를 산출할 수 있다.

이에 따라 로봇(100)이 검출된 비드선(14)으로부터 주행한 거리가 측정될 수 있다.

제어기(180)는 비드선(14)의 좌표 및 주행 거리를 이용하여 위치를 산출할 수 있다(S160). 제어기(180)는 상술한 바와 같이 비드선(14)의 좌표와 주행 거리를 획득하여 이를 이용해 로봇(100)의 위치를 산출할 수 있다.

도 9는 도 7의 로봇 위치 인식 방법에 따라 로봇(100)의 위치를 산출하는 것을 도시한 도면이다.

도 9을 참조하면, 로봇(100)이 비드선(14) 상에 위치하는 경우와 로봇(100)이 비드선(14) 상에 위치하는 않는 경우에 로봇(100)의 위치를 산출하는 방법을 도시하고 있다. 이하에서는 비드선(14) 상의 로봇(100)의 위치를 제1 위치(P1)로 지칭하고, 그렇지 않은 경우의 로봇(100)의 위치를 제2 위치(P2)로 지칭한다.

먼저 로봇(100)이 제1 위치(P1)에 있는 경우, 제어기(180)는 산출된 비드선(14)의 좌표를 바로 로봇(100)의 위치로 결정할 수 있다. 이 경우에는 단계 S150이 생략되는 것이 가능하다.

또는 로봇(100)이 제1 위치(P1)에 있는 경우에, 주행 거리가 로봇(100)이 비드선(14) 통과 후 주행한 거리로 정의된 경우에는 주행 거리는 ‘0’으로 산출되고, 이에 따라 로봇(100)의 위치는 비드선(14)의 좌표로 결정될 수 있다.

다음으로 로봇(100)이 제2 위치(P2)에 있는 경우에, 제어기(180)는 검출된 비드선(14)의 좌표와 주행 거리를 합산하여 로봇(100)의 위치를 산출할 수 있다.

이에 따라 제어기(180)는 로봇(100)이 선체면(12)의 어느 위치에 있더라도 로봇(100)의 위치를 정밀하게 산출할 수 있다.

한편, 로봇(100)은 획득된 위치 정보를 보정할 수 있다. 제어기(180)는 통신 모듈(160)을 통해 위치 정보를 획득하고 이에 따라 대략적인 위치를 산출한다. 통신 모듈(160)이 GPS와 같은 전 지구 위성 항법 시스템을 이용하는 경우에는, 통신 모듈(160)을 통해 수신한 위치 정보에 따라 산출된 위치는 그 오차가 수미터 이상일 수 있다. 이때 로봇(100)이 비드선(14)을 통과하면 제어기(180)는 맵 데이터로부터 비드선(14)의 좌표를 획득하여 로봇(100)의 정확한 위치를 판단할 수 있다. 제어기(180)는 로봇(100)의 정확한 위치가 판단되면 통신 모듈(160)을 통해 수신된 위치 정보에 따른 위치를 맵 매칭 기법(map matching technique)을 이용하여 보정할 수 있다.

이처럼 제어기(180)가 맵 매칭을 통한 위치의 보정을 수행하면 이후로는 통신 모듈(160)의 위치 정보로부터 비교적 정확한 로봇(100)의 위치를 산출할 수 있다.

이처럼, 로봇(100)이 정확한 위치를 산출하면 선체면(12)을 효과적으로 청소할 수 있다.

도 10은 도 7의 로봇 위치 인식 방법에 따라 로봇(100)이 선체면(12)을 주행하는 것을 도시한 도면이다.

도 10을 참조하면, 로봇(100)은 그 위치를 정밀하게 알 수 있으므로, 주행한 경로를 기억할 수 있다. 로봇(100)은 선체면(12)에서 기 주행한 경로를 알 수 있으므로, 동일 구역을 중복하여 주행하지 않을 수 있다. 또 로봇(100)은 주행하지 않은 경로를 지나치지 않을 수 있다. 이에 따라 로봇(100)이 선체면(12)을 주행하면서 효과적으로 선체면(12)의 청소를 수행할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 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 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 선박 12: 선체, 선체면 14: 비드선
100: 로봇 110: 하우징 120: 바퀴
125: 주행 거리 센서 150: 라인 검출 센서
160: 통신 모듈 170: 메모리 180: 제어기

Claims

선체면에 부착되는 하우징;
상기 하우징을 주행시키는 바퀴;
상기 하우징의 3차원 위치를 외부로부터 제공받는 통신 모듈;
상기 선체면의 용접된 비드선을 검출하는 라인 검출 센서; 및
검출된 상기 비드선의 위치를 산출하고, 상기 3차원 위치와 상기 비드선의 위치에 따라 상기 하우징의 위치를 산출하는 제어기;를 포함하되,
상기 바퀴는, 자력에 의해 상기 하우징을 상기 선체면에 부착시키는 자석 바퀴이고,
상기 라인 검출 센서는, 상기 비드선을 통과할 때 발생하는 상기 자석 바퀴의 자력 변화를 감지하는 자력 센서인
로봇.
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제1항에 있어서,
상기 선체면의 상기 비드선을 포함하는 맵 데이터를 저장하는 메모리;를 더 포함하고,
상기 제어기는, 상기 맵 데이터를 참조하여 상기 검출된 비드선의 위치를 산출하는
로봇.
제1항에 있어서,
상기 바퀴의 회전수를 검출하는 주행 거리 센서;를 더 포함하고,
상기 제어기는, 상기 회전수에 따라 산출된 주행 거리를 더 고려하여 상기 하우징의 위치를 산출하는
로봇.
제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 항 항에 있어서,
상기 통신 모듈은 전 지구 위성 항법 시스템(GNSS), 휴대폰 기지국, 및 근거리 무선 통신망 중 적어도 어느 하나로부터 상기 하우징의 3차원 위치를 제공받는
로봇.
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