KR101964372B1 - 도킹 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면은 도킹 모듈과, 이를 구비하는 로봇 및 도킹 시스템, 그리고 이동 로봇의 도킹 방법에 관련된 것이다. 본 발명의 일 실시예에 다른 도킹 모듈은 본체부와, 상기 본체부에 일 방향으로 연장되게 형성되는 제1슬릿과, 상기 제1슬릿의 내측에 배치되는 적어도 하나의 단자부를 구비하며, 상기 본체부의 일측에는 상기 제1슬릿과 연결되며 상기 제1슬릿에 접근할수록 단면적이 감소하는 형상으로 형성된 제1가이드 공간이 마련될 수 있다.

Description

도킹 모듈{Docking module}
본 발명은 이동형 로봇의 도킹 시스템에 관련된 것이다.
최근 로봇 청소기, 탐사 로봇, 정찰 로봇 등 이동 로봇이 활발하게 개발되고 있다. 이러한 이동 로봇은 구동을 위한 전기 에너지를 배터리에 축적하는 형태를 가지는 것이 일반적이다. 이동 로봇을 지속적으로 운영하기 위해서는 이동 로봇을 수시로 충전시켜 주어야 한다. 이러한 충전은 관리자가 주기적으로 행할 수도 있으나, 최근의 이동 로봇 스스로 충전 도크로 회귀하여 스스로 충전을 수행하는 기능이 탑재되기도 한다.
그런데 이와 같이 이동 로봇이 스스로 충전 도크로 귀환하여 충전을 시도하는 경우, 이동 로봇이 충전 도크에 대하여 접근 자세가 흐트러지는 경우에 이동 로봇과 충전 도크와의 정확한 결합이 이루어지지 않는 경우가 발생할 수 있다. 만일 이동 로봇과 도크의 결합이 정확하게 이루어지지 않으면 이동 로봇의 충전 작업이 제대로 수행될 수 없는 문제가 있다.
상기의 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면은 로봇이 도크에 접근 방향이 다소 부정확하더라도 로봇과 도크의 안정적인 결합이 유도될 수 있는 이동 로봇용 도킹 모듈, 이를 구비한 이동 로봇 및 도킹 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
또한 본 발명의 다른 일 측면은 다방향에서 접근하는 이동 로봇을 효과적으로 도크로 유도할 수 있는 이동 로봇의 도킹 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 충전 접지부를 외부 충격으로부터의 보호 및 방수가 가능하다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 도킹 모듈은, 본체부와, 상기 본체부에 일 방향으로 연장되게 형성되는 제1슬릿과, 상기 제1슬릿의 내측에 배치되는 적어도 하나의 단자부를 구비하며, 상기 본체부의 일측에는 상기 제1슬릿과 연결되며 상기 제1슬릿에 접근할수록 단면적이 감소하는 형상으로 형성된 제1가이드 공간이 마련된다.
또한 상기 도킹 모듈은, 상기 제1슬릿의 상기 단자부가 위치한 부분을 덮거나 열수 있도록 상기 본체부에 이동 가능하게 결합되는 커버부와, 상기 커버부가 상기 제1슬릿의 상기 단자부가 위치한 부분을 덮는 방향으로 상기 커버부를 가압하는 가압 수단을 구비할 수 있다.
또한 상기 본체부는, 상기 제1슬릿에 나란하게 형성되는 제2슬릿과,
상기 제2슬릿의 내측에 배치되는 적어도 하나의 단자부를 구비하며, 상기 본체부의 상기 일측에는, 상기 제2슬릿과 연결되며, 상기 제2슬릿에 접근할수록 단면적이 감소하는 형상으로 형성된 제2가이드 공간이 마련될 수 있다.
또한 상기 도킹 모듈은 상기 제1슬릿 및 상기 제2슬릿의 상기 단자부가 위치한 부분을 덮거나 열수 있도록 상기 본체부에 이동 가능하게 결합되는 커버부와, 상기 커버부가 상기 제1슬릿 및 제2슬릿의 상기 단자부가 위치한 부분을 덮는 방향으로 상기 커버부를 가압하는 가압 수단을 구비할 수 있다.
또한 상기 커버부는, 상기 제1슬릿 및 상기 제2슬릿의 연장 방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 상기 본체에 결합되며, 상기 가압 수단은 상기 커버부를 상기 제1슬릿 및 상기 제2슬릿을 덮는 방향으로 탄성 가압하는 스프링일 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 로봇은 상기의 도킹 모듈을 구비할 수 있다.
또한 상기 이동 로봇은 배터리를 구비하며, 상기 도킹 모듈의 상기 단자부는 상기 배터리에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 로봇 도킹 시스템은 제1항의 도킹 모듈을 구비하는 이동 로봇과, 상기 이동 로봇의 도킹 모듈과 결합되는 도크를 구비하며, 상기 도크는 베이스부와, 상기 베이스부로부터 돌출되며 상기 도킹 모듈과 결합 시에 상기 도킹 모듈의 상기 제1슬릿에 삽입되어 상기 도킹 모듈의 단자부에 접속되는 단자부를 구비할 수 있다.
또한 상기 도크의 단자부는, 상기 베이스부에 대하여 상기 이동 로봇의 접근 방향에 대해서 교차하는 방향으로 이동이 가능하게 배치될 수 있다.
또한 상기 도크의 단자부는, 외력이 사라지면 제자리로 복귀할 수 있도록 탄성 지지될 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 로봇의 도킹 방법은, 지면에 폐곡선을 표시하고 상기 폐곡선 상에 도크를 위치시키는 단계와, 이동 로봇이 상기 폐곡선에 접근하는 단계와, 상기 이동 로봇이 상기 폐곡선을 인식하여 상기 폐곡선을 따라 이동하는 단계 및 이동 로봇의 도킹 모듈이 상기 도크에 결합되는 단계를 포함할 수 있다.
또한 상기 폐곡선은, 상기 도크를 중심으로 일측 및 타측으로 배치되는 복수 개의 폐곡선을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도킹 모듈, 이를 구비한 이동 로봇 또는 도킹 시스템에 따르면 로봇이 도크에 접근 방향이 다소 부정확하더라도 로봇과 도크의 안정적인 결합이 유도될 수 있다.
또한 본 발명의 다른 일 측면에 따른 이동 로봇의 도킹 방법에 따르면 다방향에서 접근하는 이동 로봇을 효과적으로 충전 도크로 유도할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 개략적인 도면이다.
도 2는 도 1의 이동 로봇의 도킹 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 III 부분을 개략적으로 확대 도시한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 도 2의 도킹 모듈의 일부 작동상태를 개략적으로 도시한 것으로 도킹 모듈의 저면부를 도시한 것이다.
도 5는 도 2의 도킹 모듈이 충전 도크와 결합된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 도킹 모듈과 충전 도크가 결합된 상태를 저면에서 바라본 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 도크의 개략적인 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇이 충전 도크에 비스듬하게 접근하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇이 일측으로 치우쳐서 충전 도크로 접근하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 로봇의 도킹 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 도킹 방법에 따라 로봇이 충전 도크에 접근하는 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 도킹 시스템에 대해서 설명한다. 이동 로봇의 도킹 시스템은 도크와 이동 로봇의 물리적 결합을 통하여, 도크와 이동 로봇 사이의 정보 또는 물건을 교류하거나, 이동 로봇을 충전시키는 기능 등을 수행할 수 있는데, 본 실시예에서는 도킹 시스템이 이동 로봇의 충전을 위하여 사용되는 것으로 예를 들어 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 이동 로봇의 도킹 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면 본 실시예의 이동 로봇(10)의 도킹 시스템(1)은, 이동 로봇(10), 충전 도크(200)를 구비한다.
이동 로봇(10)은 자율적으로 주행을 수행하면서 소정의 적업을 수행하는 것으로, 청소용 로봇, 정찰용 로봇 또는 재난 구호용 로봇 등일 수 있다.
로봇 본체(11)와, 구동부(13), 배터리(12), 정보 수집부(15), 통신부(16), 트랙 인식부(18), 도킹 모듈(100) 및 제어부(14)를 구비한다.
로봇 본체(11)는 그 내측 및 외측에 구동부(13), 배터리(12), 정보 수집부(15), 통신부(16), 트랙 인식부(18) 및 도킹 모듈(100)이 설치될 수 있는 공간을 제공한다. 로봇 본체(11)는 지면(G) 상을 이동할 수 있도록 바퀴, 무한궤도와 같은 주행 수단을 구비할 수 있다. 또한 로봇 본체(11)는 주행 수단 대신에 다리 형태의 다족 보행 수단을 구비할 수 있다. 본 실시예에서는 설명의 편의상 로봇 본체(11)가 주행 수단으로서 바퀴를 구비하는 것으로 설명한다.
구동부(13)는 로봇 본체(11)의 이동을 위하여 구동력을 발생시키기 위한 것으로, 모터 또는 엔진을 구비할 수 있다. 주행 수단이 바퀴인 경우에는 구동부(13)는 바퀴에 회전력을 제공하는 역할을 한다. 또한 구동부(13)는 로봇 본체(11)가 좌우로 방향을 변환할 수 있도록 조향 장치(미도시)를 구비할 수도 있다.
배터리(12)는 이동 로봇(10)의 구동부(13), 정보 수집부(15), 통신부(16), 트랙 인식부(18), 제어부(14) 등의 전기/전자 장치에서 사용되는 전력을 저장하기 위한 것으로, 충전이 가능한 이차 전지인 것이 바람직하다. 또한 배터리(12)는 이동 로봇(10)의 도킹 모듈(100)이 도크(200)에 결합 시에 도크(200)로부터 전력을 공급받을 수 있도록 도크(200)와도 전기적으로 연결된다.
정보 수집부(15)는 이동 로봇(10) 주변의 정보를 취득하기 위한 것으로, 각종의 계측 장치를 구비할 수 있다. 예를 들어 정보 수집부(15)로는 이동 로봇(10)의 주변의 영상을 촬영하는 카메라, 이동 로봇(10)의 주변의 소리를 녹음하는 마이크, 이동 로봇(10) 주변의 지형을 스캐닝하는 레이저 스캐너 등 다양한 계측 장치가 채용될 수 있다. 정보 수집부(15)로서 카메라가 이용되는 경우에는 야간 촬영을 위해서 이동 로봇(10)에는 조명 수단이 마련될 수도 있다.
통신부(16)는 이동 로봇(10)과 오퍼레이터 간의 통신을 위한 것으로 무선 송수신 장치를 구비할 수 있다. 통신부(16)를 통하여 이동 로봇(10)의 정보 수집부(15)에서 취득한 정보가 오퍼레이터로 전송되거나, 오퍼레이터의 제어 명령이 이동 로봇(10)에게 전송될 수 있다. 한편, 본 실시예의 이동 로봇(10)은 통신부(16)를 구비하는 것으로 설명하였으나 이동 로봇(10)은 별도의 제어 신호를 무선으로 수신함 없이 스스로 주변 정보를 취득하면서 자율적으로 주행하는 형태로 설계될 수 있다.
트랙 인식부(18)는 이동 로봇(10)이 지면에 미리 표시되어 있는 트랙을 인식하기 위한 것이다. 트랙 인식부(18)는 미리 표시된 트랙을 인식할 수 있도록, 가시광 또는 적외선 영역의 명암을 인식할 수 있는 감광 센서 또는 카메라를 구비할 수 있다. 한편, 지면에 표시되어 있는 트랙이 자성체를 포함하는 경우에는 트랙 인식부(18)는 자장의 변화를 감지하는 형태로 트랙을 인식하는 것일 수도 있다.
한편, 이동 로봇(10)은 트랙 인식부(18)의 트랙 인식률을 더욱 증가시키기 위하여, 지면(G)에 가시광 또는 적외광을 조사하기 위한 조명부(17)를 더 구비할 수도 있다.
도킹 모듈(100)은 도크(200)와 결합되는 부분으로, 이동 로봇(10)의 저면에 배치될 수 있다.
도 2는 이동 로봇(10)의 도킹 모듈(100)을 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 2에서는 설명의 편의상, 이동 로봇(10)의 로봇 본체(11)를 생략하고 도킹 모듈(100)만을 도시하였다.
도 2를 참조하면 도킹 모듈(100)은 모듈 본체부(110), 단자부(141,142) 및 커버부(120)를 구비한다.
모듈 본체부(110)는 결합부(112), 제1슬릿, 제2슬릿(116A), 제1돌출부(111), 제2돌출부(113), 제3돌출부(115), 제1가이드 공간(114) 공간 및 제2가이드 공간(116)을 구비한다.
결합부(112)는 모듈 본체부(110)와 이동 로봇(10)의 저면과 결합을 위한 부분으로, 결합부(112)가 이동 로봇(10)에 나사로 체결되는 경우에는 나사 결합구가 형성될 수 있다. 모듈 본체부(110)와 이동 로봇(10)의 결합은 나사 결합 외에도 끼움, 체결, 용접 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다.
제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)은 모듈 본체부(110)의 하면에 형성되며, 이동 로봇(10)의 전후 방향으로, 서로 평행하게 형성된다.
제1돌출부 내지 제3돌출부(111,113,115) 각각은 이동 로봇(10)의 전방으로 돌출되게 형성되며, 이동 로봇(10)의 전후 방향(±x 방향)에 대하여 교차하는 방향으로 배열된다. 제1돌출부(111)와 제2돌출부(113) 사이, 제2돌출부(113)와 제3돌출부(115) 사이에는 각각 제1가이드 공간(114) 및 제2가이드 공간(116)이 형성된다. 제1가이드 공간(114) 및 제2가이드 공간(116)은 각각 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)에 연결되는데, 제1가이드 공간(114) 및 제2가이드 공간(116)은, 그 단면적이 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)으로 접근할수록 작아지는 형상으로 이루어져 있다. 따라서 도크(200)의 단자부가 제1가이드 공간(114) 및 제2가이드 공간(116)으로 들어오면 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)으로 그 이동이 안내될 수 있다.
단자부(141,142)는 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)의 내측 공간에 배치되며, 도크(200)의 단자부(220)와의 전기적 접속을 위하여 도전체로 이루어진다.
도 3은 도 2에서 III 부분, 즉 모듈 본체부(110)의 제1슬릿(114A)에서 단자부(141)가 위치한 부분을 개략적을 확대하여 도시한 것이다. 설명의 편의를 위하여, 도 3에서 제1슬릿(114A)을 덮고 있는 부분은 절개된 상태로 도시되어 있다.
도 3을 참조하면 단자부(141)는 제1슬릿(114A)의 양 측벽부(1102)에 각각 설치되며, 그의 일부가 제1슬릿(114A)의 양 측벽부(1102)에 형성된 관통구를 통하여 제1슬릿(114A)의 내측 공간으로 노출되도록 배치된다. 또한 단자부(141)는 전선(미도시)을 통하여 배터리(12)와 연결된다. 모듈 본체부(110)의 내측 바닥면(1101)의 상측에는 공간에는 회로 기판 등이 배치될 수 있다.
단자부(141)의 양측 단부는 제1슬릿(114A)의 측벽에 설치된 핀(118)에 끼워져 결합된다. 단자부(141)의 양측과 핀(118)의 머리 부분 사이에는 스프링(119)이 배치되며, 그 스프링(119)에 의해서 측벽부(1102)의 관통구에 삽입된 단자부(141)의 일부는 제1슬릿(114A)의 내측 공간을 향하여 탄성 가압된다. 이와 같이 단자부(141)가 제1슬릿(114A)의 내측 공간으로 탄성 지지되므로, 도크(200)의 단자부(220)가 제1슬릿(114A)으로 삽입되면 도킹 모듈(100)의 단자부(141)는 도크(200)의 단자부(220)와 안정적으로 접촉을 유지할 수 있다.
상기에서는 제1슬릿(114A)에 배치된 단자부(141)에 대해서 설명하였으나 제2슬릿(116A)의 단자부(142)도 동일한 구조로 구성될 수 있다.
커버부(120)는 모듈 본체부(110)의 저면에 형성되는 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)을 개방 및 폐쇄하기 위한 것으로, 모듈 본체부(110)에 대하여 슬라이딩 이동이 가능하도록 모듈 본체부(110)에 형성되는 리니어 가이드(117)에 결합된다.
커버부(120)는 결합 핀(125)을 구비하며, 그 결합 핀(125)은 모듈 본체부(110)의 후방측 벽부를 통과하여 모듈 본체부(110)의 내부 공간으로 삽입된다. 결합 핀(125)의 머리 부분과 모듈 본체부(110)의 후방측 벽부 사이에는 스프링(130)이 배치된다. 스프링(130)에 의해서 결합 핀(125)의 머리 부분이 전방으로 탄성 가압되므로, 결합 핀(125)이 고정되어 있는 커버부(120)는 모듈 본체부(110)에 대하여 전방으로 탄성 밀착된다. 한편, 본 실시예에서는 스프링(130)이 커버부(120)를 탄성 가압하는 것으로 설명하였으나, 커버부(120)를 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)을 가압하는 방향으로 가압 수단으로는 고무 등의 다른 탄성체가 이용될 수도 있다. 또한 이러한 가압 수단은 자석 간의 인력 및 척력, 또는 자석과 자성체 간의 인력을 이용하는 것일 수도 있다.
도 4a는 도 2의 상태에 있는 도킹 모듈(100)의 저면을 개략적으로 도시한 것으로, 커버부(120)는 외력을 받지 않는 경우 모듈 본체부(110)의 저면에 형성되어 있는 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)을 덮어서 가려주도록 위치된다. 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)이 커버부(120)에 의해서 가려지면 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)의 내측 공간에 배치되는 단자부(141) 역시 가려지게 된다. 이와 같이 커버부(120)가 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)을 덮어주고 있으면 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)으로 이물질이 유입되는 것이 효과적으로 억제되므로, 이물질의 유입으로 인한 도킹 모듈(100)의 단자부(141)와 도크(200)의 단자부(220) 사이의 접속 불량이 효과적으로 예방될 수 있다.
도 4b는 도킹 모듈(100)에 있어서 커버부(120)가 후방으로 밀려난 상태를 개략적으로 도시한 저면도이다.
도 4b를 참조하면 외력에 의해서 커버부(120)가 모듈 본체부(110)로부터 후방으로 밀려나면, 커버부(120)에 의해서 가려져 있던 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)이 외부로 노출된다. 따라서 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)의 내측에 배치되어 있는 단자부(141)도 외부로 노출된다.
커버부(120)를 후방으로 밀려나도록 하는 외력은 도크(200)의 단자부(220)에 의한 것일 수 있다. 즉 이동 로봇(10)이 도크(200)에 접근함에 따라서 도크(200)의 단자부(220)가 이동 로봇(10)의 도킹 모듈(100)의 커버부(120)를 후방으로 밀면서 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)으로 삽입될 수 있다.
도 5 및 도 6은 이동 로봇(10)이 도크(200)에 접근하여 결합되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 도크(200)와 이동 로봇(10)의 도킹 모듈(100)이 결합될 때 도크(200)의 단자부(220)가 도킹 모듈(100)의 커버부(120)를 밀면서 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)에 각각 삽입된다. 이때 커버부(120)의 결합 핀(125)에 끼워져 있는 스프링(130)은 수축된다. 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)에 삽입된 도크(200)의 단자부(220)는 도킹 모듈(100)의 단자부(141)와 접촉되어 전기 접속된다.
한편 이동 로봇(10)이 도크(200)에 대해서 후진하여 도크(200)와 분리되면 이동 로봇(10)의 도킹 모듈(100)의 커버부(120)는 스프링(130)에 의해서 원상태로 복귀되고, 다시 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)을 덮어주어 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)으로 이물질이 침입하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
제어부(14)는 이동 로봇(10)의 구동부(13), 배터리(12), 정보 수집부(15), 통신부(16), 트랙 인식부(18), 도킹 모듈(100)를 제어하기 위한 것으로 마이크로프로세서를 구비할 수 있다. 제어부(14)는 무선으로 오퍼레이터로부터 제어 명령을 받아 그에 따라 이동 로봇(10)을 제어할 수도 있고, 미리 탑재된 프로그램에 의해서 이동 로봇(10)을 제어할 수도 있다. 또한 제어부(14)는 이동 로봇(10)이 장애물을 회피하거나, 주변 정보를 취득하거나, 지면에 표시된 트랙을 인식하여 그 트랙을 따라 이동하는 등의 기능을 발휘할 수 있도록 이동 로봇(10)의 각 부분을 제어할 수 있다. 또한 제어부(14)는 배터리(12)에 충전량을 모니터링하다가 배터리(12)의 충전량이 소정의 값 이하로 떨어지면, 도크(200)로 복귀하는 하는 형태로 이동 로봇(10)을 제어할 수도 있다.
도크(200)는 이동 로봇(10)이 도크(200)에 접근하여 결합 시에 이동 로봇(10)의 도킹 모듈(100)과 결합되며, 이동 로봇(10)을 충전하기 위한 전력을 전달한다. 도크(200)는 이동 로봇(10)에 전력을 공급할 수 있도록 외부 전원과 연결된다.
도 7은 도크(200)를 개략적으로 도시한 평면부로, 도 7을 참조하면 도크(200)는 베이스부(210)와, 한 쌍의 단자부(220)를 구비한다.
베이스부(210)는 도크(200)가 지면에 안정적으로 위치되도록 지면에 고정 설치된다.
단자부(220)는 이동 로봇(10)으로의 전력 전송을 위한 전기 단자로서, 외부의 전원부(300)와 전기적으로 연결된다. 각 단자부(220)는 로봇의 접근 방향에 대하여 교차하는 방향(y축 방향)으로 이동 가능하게 베이스부(210)에 설치되며, 스프링(215)에 의해서 탄성 지지된다. 따라서 각 단자부(220)는 외력이 가해지면 이에 따라 이동하였다가 외력이 소멸되면 원래의 상태로 탄성 회복된다.
다음으로 본 실시예의 도킹 시스템(1)이 가지는 효과에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 8은 이동 로봇(10)이 도크(200)에 대해서 비스듬하게 접근하는 경우를 설명하기 위하여 이동 로봇(10)의 도킹 모듈(100)과 도크(200)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 이동 로봇(10)이 도크(200)에 비스듬하게 접근하더라도 도크(200)의 단자부가 제1가이드 공간(114) 및 제2가이드 공간(116)에 각각 삽입되어 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)으로 안내된다. 따라서 도크(200)의 단자부(220)는 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)으로 안정적으로 유도되어 삽입되며, 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)에 배치된 단자부(141,142)에 안정적으로 접속된다. 또한 도크(200)의 단자부(220)는 이동 로봇(10)의 도킹 모듈(100)의 제1 내지 제3돌출부(111,113,115)가 밀고 들어오면 탄성적으로 밀려나기 때문에, 도크(200)와 이동 로봇(10)의 도킹 모듈(100)은 더욱 용이하게 결합이 가능하다.
도 9a 및 도 9b는 이동 로봇(10)이 도크(200)에 대해서 일측으로 치우친 상태로 접근하는 경우를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 이동 로봇(10)이 도크(200)에 대해서 좌측 또는 우측으로 치우친 상태로 접근하더라도 도크(200)의 단자부는 각각 이동 로봇(10)의 도킹 모듈(100)의 제1가이드 공간(114) 및 제2가이드 공간(116)에 의해서 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)으로 효과적으로 안내된다. 또한 도크(200)의 단자부(220) 역시 탄성적으로 이동이 가능하므로 걸림없이 부드럽게 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)으로 유도된다.
이처럼 본 실시예의 도킹 시스템(1)을 채용한 이동 로봇(10) 및 도크(200)의 경우는, 이동 로봇(10)이 도크(200)에 비스듬하게 접근하거나 일측으로 치우쳐 접근하더라도 문제없이 이동 로봇(10)과 도크(200)의 결합이 가능하다. 따라서 도킹을 위하여 이동 로봇(10)을 정밀하게 콘트롤할 필요성이 낮고, 도킹에 실패할 가능성이 현저히 저감될 수 있다.
다음으로 본 발명의 다른 측면에 따른 이동 로봇(10)의 도킹 방법에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예의 이동 로봇(10)의 도킹 방법에는 상술한 도킹 시스템이 채용될 수 있다.
도 10은 본 실시예의 이동 로봇(10)의 도킹 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도이며, 도 11은 본 실시예의 이동 로봇(10)의 도킹 방법에 있어서 이동 로봇(10)이 도크(200)에 접근하는 것을 개략적으로 표현한 도면이다. 본 실시예에서는 도크(200)가 이동 로봇(10)의 충전하기 위한 것으로 예를 들어 설명한다.
도 10을 참조하면 본 실시예의 이동 로봇(10)의 도킹 방법은, 도크(200)를 지나는 폐곡선을 지면에 표시하는 단계(S10)와, 이동 로봇(10)이 폐곡선으로 접근하는 단계(S20)와, 이동 로봇(10)이 폐곡선을 인식하여 그 폐곡선을 따라 이동하는 단계(S30)와, 이동 로봇(10)의 도킹 모듈(100)이 도크(200)에 결합되는 단계(S40)와, 이동 로봇(10)의 배터리(12)를 충전하는 단계(S50)를 포함한다.
도크(200)를 지나는 폐곡선을 지면에 표시하는 단계(S10)는, 지면(G)에 이동 로봇(10)의 트랙 인식부(18)가 인식할 수 있는 폐곡선(TR) 형상의 트랙을 지면에 표시하는 단계이다. 폐곡선(TR)은 트랙 인식부(18)가 인식할 수 있도록 지면(G)과는 다른 흡광도 또는 색을 가지는 소재로 이루어질 수 있다. 또한 트랙 인식부(18)가 자장의 변화를 감지하는 것인 경우에는 지면과는 다른 자력 특성을 가지는 소재로 이루어질 수도 있다.
도 11을 참조하면 본 실시예의 도킹 방법에 있어서, 폐곡선(TR)은 두 개로 이루어지며 일측이 서로 인접하게 배치되어 있다. 도크(200)는 두 개의 폐곡선(TR) 상에 동시에 위치될 수 있도록, 두 개의 폐곡선(TR)이 서로 인접하고 있는 부분에 배치된다.
이동 로봇(10)이 폐곡선으로 접근하는 단계(S20)는 이동 로봇(10)이, 도 11의 ①에서 도시된 바와 같이 폐곡선에 접근하는 방향으로 이동하는 단계이다. 이동 로봇(10)은 도크(200)의 위치에 대한 정보를 저장하고 있다가 충전 등의 이유로 도크(200)와 결합할 필요가 있는 경우에는 도크(200)를 향하여 이동하도록 미리 프로그램될 수 있다. 또한 이동 로봇(10)은 오퍼레이터의 조종에 의해서 무선으로 제어되어 도크(200)로 접근하는 것일 수도 있다. 본 실시예에서 도크(200)의 주변에는 폐곡선(TR)이 표시되어 있으므로 이동 로봇(10)은 도크(200)에 도달하기 전에 먼저 폐곡선(TR) 상에 위치하게 된다.
이동 로봇(10)이 폐곡선을 인식하여 그 폐곡선을 따라 이동하는 단계(S30)는, 도 11의 ②에서 도시된 바와 같이 폐곡선(TR) 상에 위치된 이동 로봇(10)이 트랙 인식부(18)를 통하여 폐곡선(TR)을 인식하고, 그 폐곡선(TR)을 따라 이동하는 단계이다. 각 폐곡선(TR)은 도크(200)를 지나가도록 형성되어 있으므로 이동 로봇(10)은 폐곡선(TR)을 따라서 이동하면서 점차 도크(200)로 수렴하게 된다.
이동 로봇(10)이 도킹 모듈(100)이 도크(200)에 결합되는 단계(S40)는, 이동 로봇(10)이 폐곡선(TR)을 따라서 이동하면서 도크(200)에 접근하여 도크(200)와 결합하는 단계이다. 본 실시예의 이동 로봇(10)은 상술한 도킹 시스템의 도킹 모듈(100)을 채용하고 있으므로, 로봇이 도크(200)에 대하여 비스듬하게 접근하거나 일측으로 치우치게 접근하는 등 도크(200)에 대하여 정확하게 위치 제어되지 않더라도 문제없이 도크(200)와의 원활한 결합이 가능하다. 즉, 도크(200)의 단자부(220)는 이동 로봇(10)의 도킹 모듈(100)의 단자부(141,142)와 원활하게 접속된다.
이동 로봇(10)의 배터리(12)를 충전하는 단계(S50)는, 외부 전원과 연결된 도크(200)가 그에 결합된 이동 로봇(10)의 도킹 모듈(100)을 통하여, 이동 로봇(10)의 배터리(12)에 전력을 공급하는 단계이다.
이동 로봇(10)에 배터리(12)에 전력이 공급되어 배터리(12)가 완충되면 제어부(14)가 이를 감지하여 이동 로봇(10)을 도크(200)와 분리되는 방향으로 이동시킬 수 있다. 이동 로봇(10)이 도크(200)로부터 후퇴하여 이동 로봇(10)의 도킹 모듈(100)이 도크(200)와 분리되면, 이동 로봇(10)의 도킹 모듈(100)의 커버부(120)의 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)을 덮도록 탄성 회복되어 이물질의 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)으로 유입되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다. 즉 이동 로봇(10)의 단자부(141,142)는 효과적으로 보호될 수 있다.
이상의 본 실시예의 이동 로봇(10)의 도킹 방법에 따르면, 이동 로봇(10)을 도크(200)와의 결합시키기 위하여 정밀하게 제어하지 않더라도, 이동 로봇(10)이 도크(200)로 안내하는 폐곡선(TR)을 따라서 이동하면서 스스로 도킹에 적합한 자세를 취할 수 있다. 또한 본 실시예에서는 도크(200)를 중심을 양측으로 폐곡선(TR)이 표시되어 있기 때문에, 이동 로봇(10)의 도크(200)의 양측 중 어느 방향으로 접근하더라도 도크(200)로 유도될 수 있다. 즉 이동 로봇(10)은 폐곡선이 표시된 영역으로만 진입하도록 제어되면 이후 도킹은 문제없이 수행될 수 있는 것이다. 이러한 장점은 특히, 이동 로봇(10)이 정확한 도크(200)의 위치를 알지 못하거나, 정확하게 로봇의 이동을 제어하기 어려운 환경 등에서 특히 부각될 수 있다.
이상에서 본 발명의 일부 실시예에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다양한 형태로 구체화될 수 있다.
예를 들어 상술한 실시예에서는 이동 로봇(10)의 도킹 모듈(100)이 제1슬릿(114A) 및 제2슬릿(116A)을 구비하는 것으로 설명하였으나, 이동 로봇(10)의 도킹 모듈(100)은 하나의 슬릿만을 구비할 수도 있다. 이동 로봇(10)이 하나의 슬릿만을 구비하는 경우에는, 그 하나의 슬릿의 내측 공간에 음극 및 양극 단자부가 배치될 수도 있다. 물론 이 경우에도 가이드 공간이 마련되어 도크의 단자부를 슬릿으로 안내할 수 있다.
또한 상술한 실시예에 따른 이동 로봇(10)의 도킹 방법에 있어서, 폐곡선(TR)은 도크(200)를 중심으로 양측으로 한 쌍으로 마련되는 것으로 설명하였으나, 폐곡선은 도크(200)를 지나는 하나의 폐곡선으로 이루어질 수도 있고, 도크(200)를 지나는 세 개 이상의 폐곡선으로 이루어질 수도 있다.
또한 상술한 실시예에서 도크(200)의 단자부(220)는 탄성적으로 지지되는 것으로 설명하였으나, 도크(200)의 단자부(220)는 반드시 탄성적으로 지지되도록 구성될 필요는 없다. 비록 도크(200)의 단자부(220)는 위치가 이동 후에도 탄성적으로 복귀하는 것이 바람직할 수는 있겠으나, 이동된 이후에 외력이 사라지더라도 그대로 그 위치를 유지하는 형태로 이루어질 수도 있는 것이다.
이외에도 본 발명은 다양한 형태로 구체화될 수 있음은 물론이다.
1 ... 도킹 시스템 10 ... 이동 로봇
100 ... 도킹 모듈 200 ... 도크
114A ... 제1슬릿 116A ... 제2슬릿
114 ... 제1가이드 공간 116 ... 제2가이드 공간
141,142 ... 단자부

Claims (8)

  1. 본체부와,
    상기 본체부에 일 방향으로 연장되게 형성되는 제1슬릿과,
    상기 제1슬릿의 내측에 배치되는 적어도 하나의 단자부를 구비하며,
    상기 본체부의 일측에는,
    상기 제1슬릿과 연결되며, 상기 제1슬릿에 접근할수록 단면적이 감소하는 형상으로 형성된 제1가이드 공간이 마련되고,
    상기 제1슬릿의 상기 단자부가 위치한 부분을 덮거나 열 수 있도록, 상기 본체부에 이동 가능하게 결합되는 커버부와,
    상기 커버부가 상기 제1슬릿의 상기 단자부가 위치한 부분을 덮는 방향으로, 상기 커버부를 가압하는 가압 수단을 구비하는 도킹 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    본체부는,
    상기 제1슬릿에 나란하게 형성되는 제2슬릿과,
    상기 제2슬릿의 내측에 배치되는 적어도 하나의 단자부를 구비하며,
    상기 본체부의 상기 일측에는,
    상기 제2슬릿과 연결되며, 상기 제2슬릿에 접근할수록 단면적이 감소하는 형상으로 형성된 제2가이드 공간이 마련되는 도킹 모듈.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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