KR101520900B1 - 로봇형 ac 전원 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇형 AC 전원 공급 장치는, 외부에서 발생된 호출 신호를 수신하는 마이크; 상기 수신된 호출 신호의 주파수특성을 기 설정된 특정 위치에 관한 음성 정보와 비교하여 목적 지점을 파악하는 음성 인식부; 상기 파악된 목적 지점으로 이동하도록 구동 수단을 제어하는 구동 제어부; 외부로부터 공급된 AC 전원으로부터 변환된 직류 전원을 충전하는 배터리; 및 상기 배터리에서 제공되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터;를 포함한다.

Description

로봇형 AC 전원 공급 장치{Robot-type AC Power Supply Apparatus}
본 발명은 로봇형 AC 전원 공급 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자가 원하는 위치로 자동으로 이동하여 충전된 배터리를 통해 AC 전원을 공급하는 로봇형 AC 전원 공급 장치에 관한 것이다.
가정 및 건물에서 제공되는 전원은 벽체 또는 바닥에 매립된 콘센트를 통해 제공된다. 상기 매립형 콘센트는 매립된 위치에서만 전기의 공급이 가능하며, 전기제품을 콘센트로부터 멀리 떨어진 위치에서 사용하고자 하는 경우에는 일정 길이의 유선으로 연결된 멀티 콘센트를 상기 매립형 콘센트에 체결하여 사용하여야 하는 불편함이 있었다.
이와 같이 가정 또는 건물 내에서 사용자의 위치에 상관없이 자유롭게 전원 공급을 받기 위하여 보조 전원 장치를 이용하는 경우가 있었으나 이러한 보조 전원 장치들은 대부분 휴대용 기기 등에 사용되는 DC 전원만을 제공할 뿐이어서 가정에서 주로 사용되는 AC 전원을 이용하는 전기제품들에는 적용하기 곤란한 문제점이 있었다.
등록특허공보 제10-0406636호 "로봇 청소기와 그 시스템 및 제어방법"
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배터리 및 이동 수단을 구비하여 사용자가 원하는 장소에서 AC 전원을 공급할 수 있는 로봇형 AC 전원 공급 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 배터리 충전잔량을 스스로 감지하여 충전이 필요한 경우에 자동적으로 충전을 수행할 수 있는 로봇형 AC 전원 공급 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇형 AC 전원 공급 장치는, 외부에서 발생된 호출 신호를 수신하는 마이크; 상기 수신된 호출 신호의 주파수특성을 기 설정된 특정 위치에 관한 음성 정보와 비교하여 목적 지점을 파악하는 음성 인식부; 상기 파악된 목적 지점으로 이동하도록 구동 수단을 제어하는 구동 제어부; 외부로부터 공급된 AC 전원으로부터 변환된 직류 전원을 충전하는 배터리; 및 상기 배터리에서 제공되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터;를 포함한다.
여기서, 상기 로봇형 AC 전원 공급 장치는 상기 인버터에서 변환된 교류 전원을 접속된 AC 전원용 전기 장치에 공급하는 콘센트 플러그를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 특정 위치에 관한 음성 정보는 사용자에 의해 사전에 특정 위치에 대해 설정된 위치에 대응되어 녹음된 음성 정보일 수 있다.
본 발명의 실시예들은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 실시예들에 따른 로봇형 AC 전원 공급 장치는 사용자가 원하는 위치에 자동으로 이동하여 배터리의 충전 전원을 교류전원으로 변환하여 외부의 전기장치에 AC 전원을 제공하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇형 AC 전원 공급 장치의 개요도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇형 AC 전원 공급 장치의 세부 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇형 AC 전원 공급 장치에서 초기 설정 단계 및 전원 공급 단계를 나타내는 흐름도이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇형 AC 전원 공급 장치에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇형 AC 전원 공급 장치의 전체 개요도이다.
도 1을 참고하면, 상기 로봇형 AC 전원 공급 장치(이하, AC 전원 공급 장치)는 장치 본체(100) 및 충전 스테이션(200)으로 구성된다. 상기 장치 본체(100)는 상부에 AC 전원용 콘센트 플러그(186)를 하나 이상 구비하고 있으며, 충전 스테이션(200)에 결합된 상태에서 외부의 매립 콘센트(400)로부터 공급되는 AC 전력을 이용하여 내부의 배터리를 충전한다. 상기 장치 본체(100)는 충전된 배터리의 충전 에너지를 다시 교류로 변환하여 상기 콘센트 플러그(186)에 연결된 외부의 전기 제품에 공급한다.
상기 장치 본체(100)는 하부에 형성된 하나 이상의 구동 바퀴를 제어하여 원하는 목적지로 이동할 수 있어서, 사용자 주변에 별도의 매립 콘센트가 없는 경우에 상기 장치 본체(100)를 주변으로 이동시켜서 필요한 AC 전원을 공급받을 수 있다. 이를 위하여 상기 장치 본체(100)는 전방 또는 상방의 이미지를 촬상할 수 있도록 하나 이상의 카메라를 구비할 수 있다. 또한, 상기 장치 본체(100)에는 외부의 음성 신호를 수신하기 위한 마이크(114) 및/또는 기타 리모컨과의 무선 통신 등을 위한 센서부(112)를 더 포함하실 수 있다
충전 스테이션(200)은 벽체의 매립 콘센트(400)에 연결되어 AC 전력을 공급받으며, 상기 장치 본체(100)가 결합된 상태에서 상기 공급된 AC 전력을 장치 본체(100)로 전송하여 내장된 배터리를 충전시킬 수 있다.
또한, 상기 AC 전원 공급 장치는 장치 본체(100)의 작동 또는 원하는 위치로의 이동을 제어하기 위한 용도의 리모컨(300)을 더 포함할 수 있다.
도 2는 상기 AC 전원 공급 장치의 세부 구성을 도시하고 있다.
도 2를 참조하면, 상기 AC 전원 공급 장치는 크게 장치 본체(100) 및 충전 스테이션(200)을 포함하며, 추가로 리모컨(300)을 더 포함할 수 있다.
상기 장치 본체(100)는 센서부(112), 마이크(114), 전방 카메라(122), 상방 카메라(124), 제어부(130), 구동부(140), 메모리(150), 배터리(160), 입력 단자부(172), AC-DC 컨버터(174), DC-AC 인버터(182), 승압부(184) 및 콘센트 플러그(186)를 구비한다. 여기서, 제어부(130)는 구동 제어부(132), 음성 인식부(134) 및 전력 제어부(136)를 포함한다.
센서부(112)는 외부로 신호를 송출하고, 반사된 신호를 수신할 수 있도록 몸체의 측면 둘레에 소정 간격으로 배치되는 장애물 검출센서와 주행거리를 측정할 수 있는 주행거리 검출센서, 그리고 리모컨(300)으로부터 송출되는 신호를 수신하는 적외선 센서 등을 포함할 수 있다. 장애물 검출센서는 적외선을 출사하는 적외선 발광소자와, 반사된 광을 수신하는 수광소자의 쌍으로 이루어질 수 있다. 주행거리 검출센서는 구동부(140)의 구동 바퀴의 회전수를 검출하여 장치 본체(100)의 주행 거리 및 주행 방향을 검출한다.
마이크(114)는 장치 본체(100)의 주변에서 발생되는 음신호를 수신하고, 수신된 음신호는 상기 제어부(130)로 전달되며, 상기 제어부(130)의 음성 인식부(134)에서 상기 수신된 음신호의 주파수 특성을 기 등록된 명령 신호의 주파수 특성과 비교하여 AC 전원 공급 장치에의 동작 명령이 발생되었는지 여부를 판단한다.
전방 카메라(122)는 장치 본체(100) 전방의 이미지를 촬상할 수 있도록 본체(100) 전방에 배치된다. 상기 전방 카메라(122)에 의해 촬상되는 일련의 이미지는 상기 제어부(130)로 전송된다.
상방 카메라(124)는 장치 본체(100)의 상부에 배치되어 본체(100) 상방의 이미지를 촬상하고, 취득한 이미지를 상기 제어부(130)로 전송한다.
제어부(130)는 장치 본체(100)의 각 구성요소를 제어한다. 제어부(130)의 구동 제어부(132)는 영상지도 작성모드시 소정의 지도 주행패턴에 따라 대상영역을 주행하도록 구동부(140)를 제어한다. 또한, 제어부(130)는 상방 카메라(124)에 의해 촬상된 상방 이미지로부터 상방 영역에 대한 영상 지도를 생성하고 이를 상기 메모리(150)에 저장한다. 또한, 제어부(130)는 사용자가 설정한 특정 위치에 대한 거리 정보 및 방향 정보를 산출하고 상기 특정 위치에서의 상방 이미지를 취득하여 상기 메모리(150)에 함께 저장할 수 있다. 이때, 상기 특정 위치는 대상영역에 속하는 하나 이상의 위치일 수 있으며 각각의 위치에 사용자의 음성 정보를 매칭시켜 설정할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 음성 인식부(134)를 이용하여 사용자의 명령 신호를 설정할 수 있다. 상기 명령 신호는 장치의 동작을 제어하기 위한 동작 명령에 관한 신호로서, 예를 들어 기 등록된 특정 위치로의 호출 신호, 충전 스테이션으로의 복귀 신호 등이 포함될 수 있다. 특정 위치로의 호출 신호는 해당 위치에 대응되는 음성 정보가 결합된 형태일 수 있다. 예를 들어, 사용자가 호출 신호로서 "콘센트 이동"을 녹음하여 설정하고, 특정 위치에 관한 음성 정보로서 "두번째 방"을 녹음하여 설정한 경우에, 상기 음성 인식부(134)는 외부의 음신호로부터 "콘센트 이동" 음신호와 "두번째 방" 음신호가 일정 간격 이내에 순차적으로 인식되면 상기 구동 제어부(132)를 통해 구동부(140)를 제어하여 상기 두번째 방에 해당되는 특정 위치로 이동할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 장치 본체(100)가 충전 스테이션(200)에 결합된 상태에서 외부의 매립 콘센트를 통해 제공되는 AC 전원을 통해 상기 배터리(160)를 충전한다. 제어부(130)의 전력 제어부(136)는 상기 배터리(160)의 출력 전압을 감시하여 기준치 미만으로 떨어진 경우 상기 콘센트 플러그(186)로부터 외부의 전기장치의 전원 콘센트를 탈거하도록 신호를 발생시키고, 상기 전원 콘센트가 탈거된 후에 상기 장치 본체(100)를 충전 스테이션(200)으로 복귀하도록 상기 구동 제어부(132)를 통해 구동부(140)를 제어할 수 있다. 또한, 상기 전력 제어부(136)는 상기 콘센트 플러그(186)에 접속되는 부하에 대응하여 과전류 상태를 인지하고, 과전류 인지 결과에 따라 상기 DC-AC 인버터(182)로의 전력 입력을 차단하여 상기 콘센트 플러그(186)로의 전력 공급을 차단할 수 있다.
구동부(140)는 장치 본체(100) 하부에 배치된 두 쌍의 바퀴와, 상기 두 쌍의 바퀴에 연결되어 상기 바퀴를 회전 구동시키는 하나 이상의 모터로 구성된다. 상기 두 쌍의 바퀴 중에서 전방의 양측에 설치된 두 개의 바퀴는 장치 본체(100)의 좌우 회전 구동되며, 후방의 양측에 설치된 두 개의 바퀴는 장치 본체(100)를 정방향/역방향 회전 구동시킨다.
메모리(150)는 하나 이상의 동작 제어를 위한 명령 음신호의 주파수특성 정보가 저장되어 있다. 상기 마이크(114)를 통해 외부에서 발생된 음신호가 감지되면 상기 제어부(130)의 음성 인식부(134)는 취득한 음신호의 주파수 특성을 상기 메모리(150)에 저장된 하나 이상의 명령 신호의 주파수 특성과 비교하여 특정한 동작 명령이 발행되었는지 여부를 판단한다.
또한, 메모리(150)는 하나 이상의 위치 정보를 포함할 수 있다. 상기 위치 정보는 사용자가 지정한 특정 위치에 대한 거리 정보 및 방향 정보일 수 있으며, 상기 위치 정보에 해당하는 지점에서 촬상된 상방 이미지 정보일 수 있다.
배터리(160)는 상기 장치 본체(100)의 내부에 내장되며, 상기 입력 단자부(172)를 통해 공급되는 외부의 AC 전원이 AC-DC 컨버터(174)에서 충전용 전격 전압으로 가공되어 출력되는 직류 전원을 수용하여 충전된다.
상기 콘센트 플러그(186)에 부하가 연결된 경우에, 상기 배터리(160)는 충전된 전기 에너지를 직류 전원으로 출력하고, 상기 출력된 직류 전원은 상기 AC-DC 인버터(182)에서 교류 전원으로 변환되며, 상기 변환된 교류 전원은 승압부(184)를 통해 정격 전압, 예를 들어 220V으로 승압된 후에 상기 콘센트 플러그(186)으로 공급된다.
도 3은 상기 AC 전원 공급 장치에서의 초기 설정 과정 및 장치 이동 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 우선 상기 AC 전원 공급 장치는 초기 설정 과정을 통해 대상 영역 전체의 상방 이미지 및 각 지점별 거리 정보 및 방향 정보를 수집한다. 이를 영상 지도 작성 과정이라고 한다(S100). 이 과정에서 상기 제어부(130)는 장치 본체(100)의 상부에 배치된 상방 카메라(124)를 이용하여 대상 영역 전체의 상방 이미지를 취득한다. 더불어서 대상 영역에 특정 물체, 예를 들어, 전등이나 화재경보기 등이 배치된 경우에 상기 영역을 특징점으로 결정하여 주변의 상방 이미지를 구분할 수 있다. 촬상된 이미지로부터 특징점을 추출하는 영상처리방식은 알려진 다양한 방식이 적용될 수 있다. 예를 들어, 촬상된 이미지에 대해 그레이 레벨로 변환한 다음 유사한 값을 갖는 픽셀점을 이어 산출된 좌표값을 특징점으로 처리할 수 있다.
이후, 상기 제어부(130)는 사용자가 설정한 특정 위치에 대한 위치 정보를 저장한다(S110). 상기 위치 정보는 사용자가 임의로 선택한 위치에 관한 정보일 수 있으며, 사용자는 하나 이상의 위치에서 특정 위치를 등록할 수 있다. 이를 위하여, 사용자는 리모컨(300)을 이용하여 장치 본체(100)를 원하는 위치로 이동시킨 후 현재 위치를 등록시킬 수 있다. 이때, 사용자는 상기 마이크(114)를 통해 현재 위치에 대응되는 음성 정보를 입력할 수 있으며, 입력된 음성 정보는 상기 위치 정보에 매칭되어 등록될 수 있다. 상기 제어부(130)는 사용자의 위치 등록 요청에 응답하여 현재 위치에 해당되는 위치 정보 및 대응되는 음성 정보와 상방 이미지를 매칭시켜 저장할 수 있다. 상기 단계 S100 및 S110은 주기적으로 수행되도록 설정될 수 있다.
장치 본체(100)는 평상시에는 충전 스테이션(200)에 결합되어 충전 및 대기 상태로 유지된다(S120). 이 경우에도 상기 마이크(114)는 활성화된 상태로 유지되며, 사용자로부터 음성을 통한 호출 신호 또는 리모컨을 통한 호출 신호가 감지되면(S130), 제어부(130)는 감지된 음성 호출 신호 또는 리모컨 호출 신호를 분석하여 이동할 특정 위치를 파악하고(S140), 구동부(140)를 제어하여 해당 위치로 장치 본체(100)를 이동시킨다(S150). 예를 들어, 사용자가 거실, 큰방, 작은방의 세 지점을 각각 등록한 경우에, 사용자는 호출 신호로 설정된 임의의 음성 신호를 호출하여 이에 대응되는 등록 지점을 판단하고, 해당 위치로 이동할 수 있다.
이후, AC 전원 공급 장치는 해당 위치에 정지하여 외부의 전기 장치로 AC 전원을 공급한다. 만일, AC 전원 공급 장치에 연결된 외부의 전기 장치가 없거나 전원 사용이 완료된 경우, 또는 배터리(160)의 충전 잔량이 기준값 이후로 떨어진 경우에(S160), 상기 AC 전원 공급 장치는 외부 장치로의 전원 공급을 중단하고 충전 스테이션으로 복귀한다(S170).
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (4)

  1. 로봇형 AC 전원 공급 장치에 있어서,
    외부에서 발생된 호출 신호를 수신하는 마이크;
    상기 수신된 호출 신호의 주파수특성을 기 설정된 하나 이상의 특정 위치에 관한 위치 정보에 포함된 음성 정보의 주파수 특성과 비교하여 목적 지점을 파악하는 음성 인식부;
    상기 파악된 목적 지점으로 이동하도록 구동 수단을 제어하는 구동 제어부;
    외부로부터 공급된 AC 전원으로부터 변환된 직류 전원을 충전하는 배터리; 및
    상기 배터리에서 제공되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터;를 포함하고,
    상기 위치 정보는, 상기 음성 인식부가 특정 위치에서 인식된 사용자의 음성 정보를 상기 특정 위치에 매칭시켜 저장한 하나 이상의 목적 지점에 관한 정보이고,
    상기 위치 정보는 사용자의 리모컨 조작 신호에 따라 상기 구동 제어부가 구동 수단을 제어하여 이동하여 도달한 목적 지점에 관한 정보이며,
    상기 호출 신호는 장치의 동작을 제어하는 동작 명령 신호와 상기 목적 지점에 관한 음성 정보가 일정 간격 이내로 연속되는 음성 신호인 것을 특징으로 하는,
    로봇형 AC 전원 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인버터에서 변환된 교류 전원을 접속된 AC 전원용 전기 장치에 공급하는 콘센트 플러그를 더 포함하는,
    로봇형 AC 전원 공급 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리의 출력 전압이 기준값 이하인 경우에 상기 외부의 AC 전원에 연결된 충전 스테이션으로 복귀하도록 제어하는 전력 제어부를 더 포함하는,
    로봇형 AC 전원 공급 장치.
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