KR102060715B1 - 이동 로봇 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 이동 로봇 및 그 제어방법은 영역 내에서 단말 또는 위치감지부로부터 산출되는 위치정보를 바탕으로, 가상의 경계를 설정하고, 상기 경계를 기준으로 어느 일측의 영역을 주행영역으로 설정하는 제어부; 상기 제어부는 상기 본체가 상기 경계를 벗어나지 않고 상기 주행영역 내에서 이동하도록 상기 주행부를 제어함으로써, 위치정보를 통해 용이하게 경계를 설정하고, 경계에 의해 형성되는 주행영역을 설정하여 이동 로봇의 주행을 제어할 수 있고, 위치 오차를 보정하고, 감지되는 장애물에 대한 정보를 주행영역의 설정에 반영하여, 이동 로봇의 주행환경에 적합한 주행영역 설정이 가능하며 주행영역을 용이하게 변경할 수 있다.

Description

이동 로봇 및 그 제어방법{Moving Robot and controlling method}
본 발명은 이동 로봇 및 그 제어방법에 관한 것으로, 지정된 영역을 자율주행하는 이동 로봇 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 이동 로봇은 사용자의 조작 없이도 소정 구역을 스스로 주행하면서 자동으로 소정의 동작을 수행하는 기기이다. 이동 로봇은 구역 내에 설치된 장애물을 감지하여 장애물에 접근하거나 회피하여 동작을 수행한다.
이러한 이동 로봇은 영역을 주행하면서 청소를 수행하는 청소로봇은 물론 영역의 바닥면의 잔디를 깎는 잔디깎이로봇이 포함될 수 있다.
일반적으로 잔디깎이 장치는 사용자가 탑승하여 사용자의 운전에 따라 이동하면서 바닥의 잔디를 깎거나 풀을 제초하는 승용형 장치와, 사용자가 수동으로 끌거나 밀어서 이동하면서 잔디를 깎는 워크비하인드타입 또는 핸드타입의 장치가 있다. 이러한 잔디깎이 장치는 사용자의 직접적인 조작에 의해 이동하며 잔디를 깎는 것으로 사용자의 직접 장치를 작동해야하는 번거로움이 있다.
그에 따라 이동 로봇에 잔디를 깎을 수 있는 수단을 구비한 이동 로봇형의 잔디깎이 장치가 연구되고 있다.
그러나 잔디깎이용 이동 로봇(잔디깎이 로봇)의 경우 실내가 아닌 실외에도 동작하므로 이동할 영역을 사전에 설정해야할 필요성이 있다. 실내의 경우 벽이나 가구 등에 의해 이동범위가 한정되나, 실외의 경우 열린 공간이므로 영역을 지정해 줘야 하고, 또한 잔디가 심어진 곳을 주행하도록 영역을 한정해줘야 한다.
이를 위해 대한민국공개특허 2015-0125508에서는, 잔디깎이로봇이 이동할 영역을 설정하기 위해 잔디가 심어진 곳에 와이어를 매설하여, 이동 로봇이 와이어의 내측 영역에서 이동하도록 제어한다. 와이어에 의해 유도되는 전압값을 측정하여 이동 로봇에 대한 경계를 설정한다.
그러나 이러한 방식은 와이어를 바닥에 매설해야한다는 문제가 있고, 또한 한번 설정한 경계를 변경하기 위해서는 매설된 와이어를 제거하고 새로이 와이어를 매설해야하므로, 이동 로봇의 이동영역에 대한 경계를 변경하는데 어려움이 있었다.
또한, 경계를 설정하여 이동을 제한하는 것에 있어서, 비콘(Becon) 방식으로 신호를 송출하여 가상의 벽(Virtual wall)을 설정하여 이동 로봇의 주행을 제한할 수 있다. 그러나 이러한 가상벽의 경우, 직선거리로만 가상벽을 설정이 가능하므로, 다양한 형태의 지형을 갖는 실외영역에는 적용하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 일정 크기 이상의 넓은 영역에 대해서는 가상벽 설정을 위한 장치를 다수 설치해야하므로 비용 상승의 문제가 있고, 모든 영역에 걸쳐 가상벽을 설정할 수 없으므로 한계가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 위치정보를 이용하여 이동 로봇이 주행할 영역을 설정하고, 설정된 영역을 용이하게 수정하는 이동 로봇 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇은, 본체, 상기 본체를 이동시키는 주행부, 영역의 어느 일부를 소정 경로를 따라 이동하는 단말과 통신하는 통신부, 상기 단말로부터 수신되는 위치정보를 바탕으로, 가상의 경계를 설정하고, 상기 경계를 기준으로 어느 일 측의 영역을 주행영역으로 설정하는 제어부, 상기 제어부는 상기 본체가 상기 경계를 벗어나지 않고 상기 주행영역 내에서 이동하도록 상기 주행부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 위치정보를 선 또는 곡선으로 연결하여 상기 경계를 설정하는 것을 특징으로 한다. 상기 제어부는 복수의 경계를 설정하고, 상기 복수의 경계에 의해 형성되는 영역 중 적어도 하나를 상기 주행영역으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 주행방향에 위치한 장애물을 감지하는 장애물감지부를 더 포함하고, 상기 제어부는 주행 중, 상기 장애물감지부를 통해 감지되는 장애물 정보를 바탕으로 상기 경계를 변경하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇은, 본체, 상기 본체를 이동시키는 주행부, 복수의 센서를 포함하여 위치정보를 수신하는 위치감지부, 상기 위치정보를 바탕으로, 가상의 경계를 설정하고, 상기 경계를 기준으로 어느 일측의 영역을 주행영역으로 설정하는 제어부, 상기 제어부는 상기 본체가 상기 경계를 벗어나지 않고 상기 주행영역 내에서 이동하도록 상기 주행부, 상기 제어부는, 영역의 어느 일부를 소정 경로를 따라 이동하는 단말과 소정 거리를 유지하면서 상기 단말을 따라 이동하도록 상기 주행부를 제어하고, 상기 단말을 따라 이동하는 중에 상기 위치감지부를 통해 산출되는 상기 위치정보를 바탕으로 상기 경계를 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 단말은 상기 경로를 따라 이동하는 중에 수집되는 위치정보를 저장하여 상기 이동 로봇으로 전송하고, 상기 제어부는 상기 단말로부터 수신되는 상기 위치정보를 바탕으로 상기 경계를 설정하는 것을 특징으로 한다.
복수의 센서를 포함하는 위치감지부를 더 포함하고, 상기 제어부는 소정 거리를 유지하면서 상기 단말을 따라 이동하도록 상기 주행부를 제어하고, 상기 위치감지부를 통해 산출되는 상기 위치정보를 바탕으로 상기 경계를 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명이 일 실시예에 따른 이동 로봇의 제어방법은, 영역을 소정의 경로로 이동하는 단말로부터 위치정보를 수신하는 단계, 상기 이동 로봇이 상기 위치정보를 분석하여 상기 위치정보의 각 지점을 연결하는 가상의 경계를 설정하는 단계, 상기 경계에 의해 형성되는 어느 하나의 영역을 이동 로봇의 주행영역을 설정하는 단계 및 상기 경계를 벗어나지 않도록 상기 주행영역 내에서 이동하는 단계를 포함한다.
상기 이동 로봇이 상기 경계에 의해 형성되는 상기 주행영역을 주행하며 테스트 운전을 수행하는 단계를 더 포함한다.
상기 테스트 운전 중 감지되는 장애물 정보에 대응하여 상기 경계를 변경하는 단계를 더 포함한다.
본 발명이 일 실시예에 따른 이동 로봇의 제어방법은, 단말이 영역을 소정의 경로로 이동하는 단계, 상기 단말을 따라 이동 로봇이 이동하는 단계, 상기 단말이 이동 중 위치정보를 수집하여 저장하는 단계, 상기 위치정보를 분석하여 상기 위치정보의 각 지점을 연결하는 가상의 경계를 설정하는 단계, 상기 경계에 의해 형성되는 어느 하나의 영역을 이동 로봇의 주행영역을 설정하는 단계 및 상기 경계를 벗어나지 않도록 상기 주행영역 내에서 이동하는 단계를 포함한다.
상기 이동 로봇이, 상기 단말로부터 전송되는 신호를 수신하여, 상기 단말의 방향 및 위치를 판단하여 상기 단말을 추종하여 이동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이동 로봇 및 그 제어방법은 수집되는 위치정보를 이용하여 이동 로봇에 대한 주행영역을 설정하고, 설정된 영역을 주행하면서 영역의 경계를 보정할 수 있어 영역의 설정 및 변경이 용이하다.
본 발명은 단말로부터 위치정보를 수신하거나, 또는 이동 로봇이 단말을 추종하여 이동함으로써, 위치정보를 통해 용이하게 경계를 설정하고, 경계에 의해 형성되는 주행영역을 이동할 수 있다.
이동 로봇이 직접 주행하면서 위치 오차를 보정하고, 감지되는 장애물에 대한 정보를 주행영역의 설정에 반영하여, 이동 로봇의 주행환경에 적합한 주행영역 설정이 가능하다.
본 발명은 작업할 영역이 축소 또는 확장되는 경우에도 위치정보를 송출하는 장치의 추가를 통해 영역을 확장하여 경계를 쉽게 재설정할 수 있고, 영역 내에서의 위치정보를 송출하는 장치에 대한 설치 위치를 평가하여 신호송수신이 용이한 위치를 설정하여 설치할 수 있으므로 영역 내의 장애물로 인한 신호수신문제를 방지하고, 위치정보 확인이 용이하여 위치의 정확도가 향상되는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇이 도시된 도이다.
도 2 는 도 1의 이동 로봇의 영역설정을 위한 장치가 도시된 도이다.
도 3 은 도 2의 이동 로봇의 영역설정을 위한 장치 간의 신호흐름을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 주요부들을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 주행영역을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 위치산출방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 단말을 이용한 이동 로봇의 영역 설정방법을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 8 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 위치추종을 이용한 영역설정방법을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 9 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇이 단말을 추종하는 방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 10 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 영역설정방법의 다른예가 도시된 도이다.
도 11 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 주행영역 설정을 위한 장치의 예가 도시된 예시도이다.
도 12 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 주행영역에 대한 경계설정의 예가 도시된 예시도이다.
도 13 은 본 발명의 일실시예에 따른 단말의 위치변화에 따른 경계설정방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 14 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 영역 수정 방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 15 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 이동 방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 16 은 본 발명의 일실시예에 따른 영역 설정 시, 위치산출방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 17 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 주행영역 설정방법이 도시된 순서도이다.
도 18 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 영역 보정방법이 도시된 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 본 발명의 제어구성은 적어도 하나의 프로세서로 구성될 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇이 도시된 도이다.
본 발명에 따른 이동 로봇(100)은 도 1 에 도시된 바와 같이, 본체의 외관을 형성하며 내측으로 부품들이 수납되는 공간을 형성하는 케이싱과, 본체의 전면부 에 배치되어 장애물을 감지하는 장애물감지유닛(미도시)과, 이동 로봇이 이동하고 회전가능하도록 구성된 이동바퀴(좌륜과 우륜)를 포함한다. 또한, 본체의 전면 하단부에는 보조바퀴(미도시)가 더 구비될 수 있고, 주행에 따른 동력을 제공하는 배터리(미도시)를 포함한다.
이동 로봇(100)은 청소로봇인 경우 바닥면의 먼지를 흡입하는 흡입유닛이 구비되고, 잔디깎이로봇의 경우 바닥면으로부터 일정 크기로 잔디 또는 잡초를 깎도록 제초유닛(미도시)이 전면부 하단 또는 본체의 바닥면에 형성된다.
이하, 본 발명의 이동 로봇은 잔디깎이로봇인 것을 예로 하여 설명하나, 하기에서 설명하는 위치정보를 이용한 영역의 설정 및 수정에 관련하여 청소로봇에도 적용될 수 있고, 그외 소정 영역을 자율 주행하는 이동 로봇이라면 어디라도 적용 할 수 있음을 명시한다.
이동 로봇(100)은 소정 영역을 이동하는 단말(200)과 통신하며 단말로부터 데이터를 수신한다. 또한, 이동 로봇은 단말로부터 수신되는 데이터를 바탕으로 단말의 위치를 추종하여 주행할 수 있다.
이동 로봇은, 단말로부터 수신되거나 또는 단말을 추종하여 이동하는 중에 수집되는 위치정보를 바탕으로, 소정 영역에 가상의 경계를 설정하고, 경계에 의해 형성되는 영역 중 어느 일측을 주행영역으로 설정한다. 이동 로봇은 경계의 내부 영역을 주행영역으로 설정한다.
이동 로봇은 경계 및 주행영역이 설정되면, 경계를 벗어나지 않도록 유지하면서 설정된 주행영역 내에서 주행한다.
이동 로봇(100)은 단말에 의해 설정된 영역 및 그에 따른 경계에 대한 데이터를 수신하여, 야외의 영역에 가상의 경계를 설정하여 경계를 벗어나지 않고 설정된 영역 내에서 주행한다.
이동 로봇은 주행영역을 이동하면서 잔디를 깎을 수 있다.
경우에 따라 단말은 이동 로봇에 대한 경계를 설정하여 이동 로봇으로 전송할 수 있다.
단말은 영역을 변경하거나 확장하는 경우 변경된 정보를 전송하여 이동 로봇이 새로운 영역에서 주행하도록 한다. 또한, 단말(200)은 이동 로봇으로부터 수신되는 데이터를 화면에 표시하여 이동 로봇의 동작을 모니터링한다.
이동 로봇(100)은 배터리의 상태에 대응하여, 수행중인 동작을 정지하고 충전대(미도시)로 복귀하여 충전한다. 이동 로봇(100)은 단말로 현재 상태에 대한 데이터를 전송하여 충전중임을 알리는 메시지가 단말을 통해 출력되도록 할 수 있다. 충전대는 이동 로봇의 복귀를 위한 안내신호를 송출하고, 이동 로봇은 안내신호를 수신하여 충전대로 복귀한다.
도 2 는 도 1의 이동 로봇의 영역설정을 위한 장치가 도시된 도이고, 도 3 은 도 2의 이동 로봇의 영역설정을 위한 장치 간의 신호흐름을 설명하는데 참조되는 도이다.
이동 로봇(100) 또는 단말(200)은 도 2의(a)에 도시된 바와 같이, 설정된 영역을 주행하는데 있어서, 위치정보를 수신하여 현재 위치를 판단한다. 이동 로봇(100)과, 단말(200)은 주행영역 또는 그 주변에 설치된 위치정보송출기(50)로부터 송신되는 위치정보, 또는 GPS위성(60)을 이용한 GPS신호를 바탕으로 현재 위치를 판단한다. 이동 로봇(100) 및 단말(200)은 적어도 3개의 위치정보 송출기로부터 전송되는 신호를 수신하여 신호를 비교함으로써 위치를 산출한다.
이동 로봇(100)은 영역 내의 어느 하나의 지점을 기준위치로 설정한 후, 이동 중 위치를 좌표로 산출한다. 예를 들어 이동 로봇은 초기 시작 위치, 충전대(미도시)의 위치를 기준위치로 설정할 수 있고, 또한, 위치정보 송출기 중 어느 하나의 위치를 기준위치로 하여 영역에 대한 좌표를 산출할 수 있다.
예를 들어 이동 로봇(100)은 영역 내의 어느 일 지점에서 동작이 시작되는 경우 현재 위치를 판단할 수 없으므로, 충전대와 같이 위치가 고정되는 지점을 기준위치로 하는 경우, 매 동작 시, 용이하게 위치를 판단할 수 있다.
또한, 이동 로봇은 매 동작 시, 초기 위치를 기준위치로 설정한 후 이동하며 위치를 판단할 수도 있다.
이동 로봇(100)은 기준위치를 기준으로, 휠의 회전수, 이동속도, 회전방향(자이로센서의 센서값) 등을 바탕으로 이동거리를 연산하고, 그에 따라 영역 내에서의 현재위치를 산출할 수 있다. 이동 로봇(100)은 GPS를 이용하여 위치를 판단하는 경우라도, 어느 하나의 지점을 기준위치로 하여, 위치를 판단한다.
이동 로봇(100)은 도 2의(b)에 도시된 바와 같이, 단말(200)로부터 송출되는 신호를 수신하여, 단말(200)의 위치변화를 추종하여 주행할 수 있다.
이동 로봇(100)의 추종은, 이동 로봇이 단말(200)의 이동에 따라 소정 거리를 유지하면서 바퀴를 회전하여 이동하는 것으로 이하에서 언급하는 '추종' 또는 '능동 추종'은 이동 로봇(100)의 능동 이동에 의한 것으로 정의한다.
사용자가 단말(200)을 들고 이동하는 경우, 사용자의 보행으로 단말의 위치가 변화하는 것은 물론, 사용자의 팔이 앞뒤로 이동하는 만큼 복잡한 형태의 위치이동이 발생하게 된다. 단말(200)의 위치변화 중 복잡하고 세밀한 위치변화를 일부 배제하면, 사용자의 보행에 의한 단말의 이동 궤적을 산출할 수 있다. 그에 따라 이동 로봇(100)은 단말(200)과 소정거리 떨어져, 단말의 이동 궤적을 산출하여 단말(200)을 추종하여 이동한다.
이동 로봇(100)은 단말을 추종하여 이동하는데 있어서 단말과의 상대적인 위치를 바탕으로 이동하여 단말을 추종할 수 있다. 또한, 이동 로봇은 단말과의 상대적인 위치뿐 아니라, 영역 내에서의 위치를 산출하며 이동한다. 이동 로봇(100)은 영역의 어느 한 지점을 기준위치로 하여, 이동거리와 이동방향에 따른 현재위치를 산출하여 좌표로 저장할 수 있다.
이와 같이 이동 로봇(100)이 단말을 추종하여 이동하는 경우에는 단말(200)은 추종모드를 설정하고, 소정의 위치신호를 송출한다. 이동 로봇(100)은 단말(200)로부터 송출된 위치신호를 수신하여 단말(200)을 추종하여 주행할 수 있다.
이동 로봇(100)은 단말(200)을 추종하여 이동하는 중, 주행방향에 위치한 사용자를 감지하고, 사용자가 충돌하지 않도록 소정거리 떨어져 주행하되, 일정거리 이상 떨어지지 않도록 간격을 유지하면서 주행한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 이동 로봇의 주행영역을 설정하기 위해, 단말(200), 그리고 위치정보가 사용된다.
위치정보는 앞서 설명한 바와 같이 위치정보송출기(50) 또는 GPS위성(60)으로부터 수신될 수 있다. 위치정보신호는 GPS신호, 초음파신호, 적외선신호, 전자기신호 또는 UWB(Ultra Wide Band)신호가 사용될 수 있다.
이동 로봇(100)은, 주행영역 및 경계를 설정하기 위해서는 위치정보를 수집한다.
이동 로봇(100)은, 영역의 어느 한 지점을 기준위치로 설정하여 위치정보를 수집한다. 이동 로봇은 앞서 설명한 바와 같이 초기 시작지점, 충전대의 위치, 위치정보산출기 중 어느 하나의 위치를 기준위치로 설정할 수 있다. 이동 로봇(100)은 기준위치를 설정하고, 해당 기준위치를 바탕으로 영역에 대한 좌표 및 지도를 생성하여 저장할 수 있다. 이동 로봇은 지도가 생성되면, 저장된 지도를 바탕으로 이동할 수 있다.
또한, 이동 로봇(100)은 매 동작 시, 새로운 기준위치를 설정하여, 새로 설정된 기준위치를 바탕으로 영역 내에서의 위치를 판단할 수 있다.
이동 로봇은, 주행영역으로 설정한 영역의 외곽을 따라 소정 경로로 이동하는 단말로부터 수집된 위치정보를 수신할 수 있다. 단말은 단독으로 이동한다. 경로는 단말의 이동에 따른 임의의 경로로, 단말을 이동시키는 주체에 따라 변경될 수 있으나, 이동 로봇의 주행영역을 설정하기 위한 것이므로, 해당 영역의 외곽을 따라 이동하는 것이 바람직하다.
단말은 기준위치를 바탕으로 영역 내에서의 위치를 좌표로 산출한다.
또한, 이동 로봇은 단말의 추종하여, 이동하는 중에 위치정보를 수집할 수 있다. 단말이 소정 경로를 따라 이동하면, 이동 로봇은 추종하여 이동할 수 있다.
단말(200)이 단독으로 소정 경로를 따라 이동하는 경우, 단말은 GPS 또는 위치정보송출기로부터 전송되는 위치정보를 단말이 수신하여 단말의 현재 위치를 산출한다.
이동 로봇과 단말은 영역에 대하여 동일한 기준위치를 설정하여 이동할 수 있다. 기준위치가 매 동작 시 변경되는 경우, 단말은 기준위치를 설정한 후 이동하고, 수집되는 위치정보를 기준위치에 대한 정보와 함께 이동 로봇으로 전송할 수 있다. 이동 로봇은 단말에 의해 설정된 기준위치에 대한 데이터를 수신하여, 기준위치를 바탕으로 수신된 위치정보를 판단하여 경계를 설정한다.
이동 로봇이 단말을 추종하여 이동하는 경우, 이동 로봇은 GPS 또는 위치정보송출기로부터 전송되는 위치정보를 수신하여 이동 로봇의 현재위치를 산출할 수 있다.
이동 로봇은 단말을 추종하면서, 장애물 정보를 수집하고 주행가능한 경로인지 여부를 판단하여 단말의 이동 궤적과 상이하게 주행할 수 있다. 이동 로봇은 단말의 수집되는 장애물의 정보를 저장하여 주행영역 설정 시 반영하여 경계를 설정한다.
단말(200)의 이동은 앞서 설명한 바와 같이 사용자의 보행에 의해 이루어지므로, 사용자의 보행가능한 위치와, 이동 로봇(100)의 주행가능한 영역에는 차이가 있으므로, 단말의 이동 궤적과 이동 로봇의 주행 경로에는 차이가 발생한다.
또한, 주행 중에 새로운 장애물이 추가될 수 있으므로, 이동 로봇(100)은 영역을 주행하면서 장애물의 정보를 저장하고, 변경되는 경로정보를 저장하여, 설정된 주행영역을 수정한다.
이동 로봇(100)은 설정된 주행영역을 주행하면서, 주행가능한 영역과 불가능한 영역을 구분하고, 주행중에 감지되는 장애물에 대한 정보를 바탕으로, 기 설정된 주행영역 및 그에 따른 경계를 수정할 수 있다.
이동 로봇(100)은 위와 같이 GPS 또는 위치정보송출기를 바탕으로 하는 위치정보 또는 단말(200)을 추종하여 이동함으로써, 주행영역 및 그에 대한 경계를 설정할 수 있다.
이동 로봇은 단말로부터 송신되는 신호, 예를 들어 GPS신호 또는 단말로부터 송신되는 UWB신호를 단말의 위치정보로써 수신하여 단말을 추종하여 이동하게 된다. 이동 로봇이 단독으로 주행하는 경우, 이동 로봇은 GPS 또는 위치정보송출기의 위치정보를 수신하여 위치를 판단할 수 있다. 또한, 수집된 위치정보를 바탕으로 하여 주행영역에 대한 지도를 생성함으로써 이동 로봇이 주행영역을 이동할 수 있다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 주요부들을 도시한 블록도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(100)은 장애물감지부(120), 입출력부(130), 주행부(170), 제초부(160), 통신부(150), 데이터부(140) 그리고 동작전반을 제어하는 제어부(110)를 포함한다.
입출력부(130)는 적어도 하나의 버튼, 스위치, 터치패드 등의 입력수단과, 디스플레이부, 스피커 등의 출력수단을 포함하여 사용자명령을 입력받고 이동 로봇의 동작상태를 출력한다.
데이터부(140)에는 입력되는 감지신호가 저장되고, 장애물을 판단하기 위한 기준데이터가 저장되며, 감지된 장애물에 대한 장애물정보가 저장된다. 또한, 데이터부(140)에는 이동 로봇의 동작을 제어하기 위한 제어데이터 및 이동 로봇의 청소모드에 따른 데이터가 저장된다.
데이터부(140)에는 수집되는 위치정보가 저장되고, 주행영역 및 그 경계에 대한 정보가 저장된다.
또한, 데이터부(280)는, 마이크로 프로세서(micro processor)에 의해 읽힐 수 있는 데이터를 저장하는 것으로, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치를 포함할 수 있다.
통신부(150)는, 무선통신 방식으로 단말(미도시)과 통신한다. 또한, 통신부(150)는 소정의 네트워크에 연결되어 외부의 서버 또는 이동 로봇을 제어하는 단말과 통신할 수 있다.
통신부(270)는 생성되는 지도를 단말로 전송하고, 단말로부터 명령을 수신하며, 이동 로봇의 동작상태에 대한 데이터를 단말로 전송한다. 통신부(270)는 지그비, 블루투스 등의 근거리 무선통신뿐 아니라, 와이파이, 와이브로 등의 통신모듈을 포함하여 데이터를 송수신한다.
주행부(170)는 적어도 하나의 구동모터를 포함하여 제어부(110)의 제어명령에 따라 이동 로봇이 주행하도록 한다. 주행부(250)는 좌륜을 회전시키는 좌륜 구동모터와 우륜을 회전시키는 우륜 구동모터를 포함할 수 있고, 또한 보조바퀴를 포함할 수 있다. 본체가 직진 주행하는 경우에는 좌륜 구동모터와 우륜 구동모터가 같은 방향으로 회전되나, 좌륜 구동모터와 우륜 구동모터가 다른 속도로 회전되거나, 서로 반대 방향으로 회전되는 경우에는 본체(10)의 주행 방향이 전환될 수 있다. 본체(10)의 안정적인 지지를 위한 적어도 하나의 보조륜(37)이 더 구비될 수 있다.
제초부(160)는 주행 중, 바닥면의 잔디를 깎는다. 제초부(160)는 잔디를 깎기위한 브러쉬 또는 칼날이 구비되어 회전을 통해 바닥의 잔디를 깎는다.
장애물감지부(120)는 복수의 센서를 포함하여 주행방향에 장애물을 감지한다. 또한, 장애물감지부(120)는 레이저, 초음파, 적외선, 3D센서 중 적어도 하나를 이용하여 본체의 전방, 즉 주행방향의 장애물을 감지할 수 있다. 또한, 장애물감지부는 본체의 배면에 설치되어 낭떠러지를 감지하는, 낭떠러지 감지센서를 더 포함할 수 있다.
장애물감지부(120)는 전방을 촬영하여 장애물을 감지하는 카메라를 포함할 수 있다. 카메라는 디지털 카메라로, 이미지센서(미도시)와 영상처리부(미도시)를 포함할 수 있다. 이미지센서는 광학 영상(image)을 전기적 신호로 변환하는 장치로, 다수개의 광 다이오드(photo diode)가 집적된 칩으로 구성되며, 광 다이오드로는 픽셀(pixel)을 예로 들 수 있다. 렌즈를 통과한 광에 의해 칩에 맺힌 영상에 의해 각각의 픽셀들에 전하가 축적되며, 픽셀에 축적된 전하들은 전기적 신호(예를들어, 전압)로 변환된다. 이미지센서로는 CCD(Charge Coupled Device), CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등이 잘 알려져 있다. 또한, 카메라는 촬영된 영상을 처리하는 영상처리부(DSP)를 포함할 수 있다.
위치감지부(180)는 위치정보를 송수신하기 위한 복수의 센서모듈을 포함한다.
위치감지부는 GPS신호를 송수신하는 GPS모듈, 또는 위치정보송출기로부터 위치정보를 송수신하는 위치센서모듈을 포함한다. 위치정보송출기가 초음파, UWB(Ultra Wide Band), 적외선 중 어느 하나의 방식으로 신호를 송신하는 경우, 그에 대응하여 초음파, UWB, 적외선신호를 송수신하는 센서모듈이 구비된다. 또한, 이동 로봇이 단말을 추종하여 이동하는 경우에도, 센서모듈을 이용하여 위치를 판단할 수 있다.
참고로, UWB 무선기술은 무선 반송파(RF carrier)를 사용하지 않고, 기저역(Baseband)에서 수 GHz 이상의 매우 넓은 주파수 역을 사용하는 것이다. UWB 무선기술은 수 나노 혹은 수 피코 초의 매우 좁은 펄스를 사용한다. 이와 같은 UWB 센서에서 방출되는 펄스는 수 나노 혹은 수 피코이므로, 관통성이 좋고, 그에 따라 주변에 장애물이 존재하더라도 다른 UWB 센서에서 방출하는 매우 짧은 펄스를 수신할 수 있다. UWB 센서는 송신부와 수신부가 하나의 모듈로 형성될 수 있다.
이동 로봇이 단말을 추종하여 주행하는 경우, 단말과 이동 로봇은 각각 UWB센서를 구비하고, 상호 무선 통신을 수행한다. 단말은 구비되는 UWB센서로부터 신호를 송출하고, 이동 로봇은 UWB센서를 통해 수신되는 단말의 신호를 바탕으로 단말의 위치를 판단하여 단말을 추종하여 이동할 수 있다. 단말은 송신측, 이동 로봇은 수신측으로 작용한다.
앞서 설명한 바와 같이 UWB센서의 신호를 장애물을 관통하여 신호를 전송할 수 있으므로 사용자가 단말을 들고 이동하더라도 신호 전송에 영향을 주지 않는다. 다만, 일정크기 이상의 장애물인 경우, 신호가 전송되지 않거나 또는 관통은 하지만 전송거리가 감소될 수도 있다.
또한, 단말과 이동 로봇에 각각 구비되는 UWB 센서는 센서 상호 간의 거리를 측정하고, 이동 로봇은 단말과의 거리에 따라 소정 거리를 유지하면서 일정거리 떨어지지 않도록 주행을 제어한다.
이동 로봇은 복수의 UWB센서가 구비될 수 있다. 두 개의 UWB센서가 구비되는 경우, 예를 들어 본체의 좌측과 우측에 각각 구비되어, 각각 신호를 수신함으로써, 수신되는 복수의 신호를 비교하여 정확한 위치 산출이 가능하다. 예를 들어 이동 로봇과 단말의 위치에 따라, 좌측의 센서와 우측의 센서에서 측정되는 거리가 상이한 경우, 이를 바탕으로 이동 로봇과 단말의 상대적 위치, 이동 로봇의 방향을 판단할 수 있다.
위치정보송출기가 UWB센서를 구비하여 신호를 송출하는 경우, 단말은 구비되는 UWB신호를 통해 위치정보송출기의 신호를 수신할 수 있다. 이때 위치정보송출기의 신호방식과, 이동 로봇과 단말 간의 신호방식은 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
또한, 단말은 초음파를 송신하고, 이동 로봇이 단말의 초음파를 수신하여 단말을 추종하여 주행할 수 있다.
다른 예로, 단말에 마커를 부착하고, 이동 로봇이 주행방향을 촬영하여 단말에 부착된 마커를 인식함으로써, 이동 로봇이 단말을 추종하여 주행할 수 있다.
제어부는 센서모듈을 통해 수신되는 신호에 대응하여 주행방향을 결정하여 주행부를 제어한다. 또한, 제어부는 센서모듈로부터 수신되는 단말과의 거리에 따라 이동 로봇이 주행 또는 정지하도록 하고, 주행속도를 가변하여 주행부를 제어한다. 그에 따라 이동 로봇은 단말의 위치변화에 대응하여 단말을 따라 이동하게 된다.
또한, 이동 로봇은 본체의 움직임을 감지하기 위해 적어도 하나의 기울기센서(미도시)를 포함할 수 있다. 기울기센서는 본체의 전, 후, 좌, 우 방향으로 기울어지는 경우, 기울어진 방향과 각도를 산출한다. 기울기센서는 틸트센서, 가속도센서 등이 사용될 수 있고, 가속도센서의 경우 자이로식, 관성식, 실리콘반도체식 중 어느 것이나 적용 가능하다. 또한, 그외에 본체의 움직임을 감지할 수 있는 다양한 센서 또는 장치가 사용될 수 있을 것이다.
또한, 이동 로봇은 청소 영역의 바닥상태를 감지하는 바닥상태 감지센서를 더 포함할 수 있고, 장애물감지부의 센서, 또는 카메라를 이용하여 바닥상태를 감지할 수도 있다.
제어부(110)는 데이터의 입출력을 제어하고, 설정에 따라 이동 로봇이 주행하도록 주행부를 제어한다. 제어부(110)는 주행부(170)를 제어하여 좌륜 구동모터와 우륜 구동모터의 작동을 독립적으로 제어함으로써 본체(10)가 직진 또는 회전하여 주행하도록 한다.
제어부(110)는 설정되는 모드에 따라 단말(200)을 추종하여 이동하도록 하고, 단말로부터 수신되는 위치정보 또는 위치감지부를 통해 산출되는 위치정보를 바탕으로 영역에 대한 가상의 경계를 설정한다. 제어부(110)는 설정되는 경계에 의해 형성되는 영역 중 어느 일 영역을 주행영역을 설정할 수 있다. 제어부(110)는 불연속적인 위치정보를 선 또는 곡선으로 연결하여 폐루프(closed loop) 형태로 경계를 설정하고, 내부 영역을 주행영역을 설정한다. 또한, 제어부(110)는 경계가 복수로 설정되는 경우에는 경계에 의해 형성되는 영역 중 어느 하나를 주행영역으로 설정한다.
제어부(110)는 주행영역 및 그에 따른 경계가 설정되면, 주행영역 내에서 주행하며 설정된 경계를 벗어나지 않도록 주행부를 제어한다.
또한, 제어부(110)는 장애물감지부(120)에 의해 입력되는 장애물정보를 판단하여 장애물을 회피하여 주행하고, 경우에 따라 기 설정된 주행영역을 수정한다.
제어부(110)는 장애물감지부로부터 입력되는 장애물 정보에 대응하여 이동방향 또는 주행경로를 변경하여 장애물을 통과하거나 또는 장애물을 회피하여 주행하도록 주행부(170)를 제어한다.
제어부(110)는 장애물 정보에 대응하여 장애물의 위치를 판단하고 또한 장애물의 종류를 판단하여 회피방향을 설정하고, 또한, 낭떠러지가 감지되는 경우 일정거리 이상 접근하지 않도록 설정할 수 있다.
제어부(110)는 감지되는 장애물에 대하여, 주행정보를 단말로 전송하고 단말에 표시되도록 함으로써, 단말을 통해 입력되는 사용자의 선택에 따라 주행방향을 변경할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 주행영역을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(100)은 실외 영역 중 설정된 주행영역을 이동하면서 잔디를 깎는다. 이동 로봇은 영역에 대하여 경계를 설정함으로써 잔디를 깎으며 주행할 영역을 주행영역(A)으로 설정한다.
이동 로봇은 경계를 설정하여 주행영역을 벗어나지 않고 주행함에 따라, 잔디가 아닌 영역이나 장애물이 있는 영역으로의 접근을 제한할 수 있다.
이동 로봇(100)은 주변의 복수의 장애물, 집(O1), 정원(O5), 바위(O2), 계단(O3), 수영장(O4) 또는 연못 등을 회피하도록 경계를 설정한다.
단말(200)은 이동 중 위치정보를 수집하고 위치정보를 이동 로봇으로 전송한다.
이동 로봇(100)은 단말로부터 수신되거나 자체 수집되는 위치정보를 바탕으로, 각 지점을 선 또는 곡선으로 연결하여 경계를 설정하고, 경계를 기준으로 형성되는 영역 중 어느 일측을 이동 로봇의 주행영역으로 설정한다. 경우에 따라 단말은 위치정보를 바탕으로 경계를 설정하고 그에 대한 주행영역을 설정하여 이동 로봇으로 전송할 수 있다.
이동 로봇(100) 및 단말(200)은 영역 내에 기준위치를 설정하고, 기준위치를 바탕으로 영역 내의 각 지점에 대한 좌표를 산출하여 각 지점의 위치정보를 저장할 수 있다.
이동 로봇은 복수의 영역이 형성되는 경우 단말로 전송하여 적어도 하나의 영역이 선택되도록 한다. 단말은 메뉴를 형성하여 사용자 입력에 따라 적어도 하나의 영역을 선택할 수 있다.
이동 로봇(100)은 주행영역이 설정되면 지정된 주행영역(A) 내에서 이동하고, 주행영역(A)의 경계를 벗어나지 않도록 한다. 이동 로봇(100)은 경계선을 외곽에 두고 주행영역의 내측영역을 이동한다.
단말(200)은 위치정보를 이용하여 초기에 주행영역을 설정하고, 이동 로봇은 단말에 의해 설정되는 주행영역을 실제 영역을 주행하면서, 감지되는 장애물 정보를 바탕으로 주행영역을 수정한다. 또한, 단말이 주행영역을 설정하기 위해 이동하는 동안 이동 로봇이 단말을 추종하여 이동하면서 장애물 정보를 수집하여 주행영역을 수정할 수 있다.
도 5의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(100)은 충전대(11, 12)의 위치를 설정한다. 이동 로봇(100)은 충전을 통해 이동을 위한 동력을 취득하므로, 주행 중 배터리 상태에 따라 설정된 동작을 중지하고 충전대로 복귀하여 충전할 필요가 있으므로 충전대(11, 12)의 위치를 설정하여, 충전이 필요하면 본체가 충전대로 복귀하도록 한다.
이동 로봇(100)은 경계를 설정하기 전, 또는 후에 영역 내의 기준위치를 바탕으로 충전대의 위치를 설정한다. 또한, 이동 로봇(100)은 설정된 경계를 기준으로 충전대의 위치를 설정할 수 있다.
이동 로봇(100)은 충전대가 주행영역(A) 내에 위치하는지 또는 주행영역 밖에 위치하는지 여부를 판단한다.
이동 로봇(100)의 제어부는 충전대(11)가 주행영역(A) 내에 위치하는 경우, 주행중 필요에 따라 충전대로 복귀하여 충전한다.
한편, 충전대(12)가 경계를 벗어난 주행영역(A) 이외의 영역에 위치하는 경우, 제어부(110)는 충전이 필요하면 경계를 벗어나 충전대로 복귀하도록 주행부를 제어한다.
이동 로봇(100)은 작업 중에는 경계를 벗어나지 않도록 주행하나, 충전이 필요한 경우, 경계를 무시하고 충전대(12)로 이동할 수 있다. 이동 로봇(100)은 충전대로 복귀하는 경우에도, 기 저장된 장애물 정보를 바탕으로 장애물을 회피하며 주행한다. 예를 들어, 이동 로봇은 충전대 복귀모드를 설정하여, 충전대 복귀모드 중에서 경계에 따른 주행영역에 대한 설정은 일시 해제하고, 감지되는 장애물 정보를 바탕으로 충전대를 탐색하여 복귀할 수 있다.
또한, 이동 로봇(100)은 충전대(12)가 경계를 벗어난 영역에 위치하는 경우, 충전대와 주행영역(A)의 사이에 적어도 하나의 이동영역(D)을 설정할 수 있다. 이동 로봇은 경계를 벗어나지 않도록 주행영역 내에서 이동하는 것을 기본으로 하나, 충전대 복귀가 필요한 경우 주행영역이 아닌 영역을 주행하여 충전대로 복귀해야하므로, 충전대 복귀를 위한 이동영역(D)을 설정하여 충전대로 복귀한다. 제어부는 이동영역을 주행영역에 포함할 수 있다.
예를 들어 이동 로봇은 폐루프 형태의 경계를 설정하는 경우, 경계의 시작점 및 종료지점이 되는 어느 하나의 지점으로부터 충전대까지의 이동영역(D)을 설정할 수 있다. 이동 로봇은 이동영역(D)과 주행영역(A)을 구분하여 주행영역에서만 잔디깎이를 수행할 수 있다. 또한, 이동 로봇은 이동영역 내의 바닥상태를 바탕으로, 잔디가 있는 구간에 대하여 잔디깎이가 수행되도록 할 수 있다. 이동 로봇은 주행영역에 포함되는 이동영역의 구간에서는 잔디를 깎으며 이동할 수 있다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 위치산출방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
이동 로봇(100) 또는 단말(200)은 영역에 기준위치를 설정하고, 기준위치를 바탕으로 영역 내의 위치를 좌표로 인식하여 현재 위치를 판단한다.
도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 단말(200)은 이동 로봇의 주행영역을 설정하기 위하여, 영역을 이동하는 중에 실외 영역에 설치된 복수의 위치정보송출기(51 내지 53)로부터 송신되는 위치정보를 바탕으로 위치를 산출한다.
단말(200)은 수신되는 신호를 분석하여 위치를 산출하고, 위치정보를 저장한다. 단말(200)은 복수의 위치정보송출기의 신호의 파워를 바탕으로 각 위치정보 송출기를 기준으로 하는 좌표를 산출할 수 있다.
위치정보송출기(50)는 앞서 설명한 도 5에서 주행영역의 내측 또는 외측에 관계없이 설치되나, 설정된 경계선을 기준으로 인접하여 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 위치정보송출기는 송출되는 신호가 단말 또는 이동 로봇에 의해 수신될 수 있는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
위치정보송출기(50)는 적어도 3개가 설치되는 것이 바람직하다. 신호의 도달범위 및 영역의 크기, 일정크기 이상의 장애물의 개수 등에 따라 위치정보송출기를 추가하여 설치할 수 있다.
위치정보송출기(50)는 UWB, 초음파, 적외선 등의 소정의 신호를 송출한다.
단말(200)은 제 1 내지 제 3 위치정보송출기로부터 수신되는 각 신호를 분석하고, 제 1 내지 제 3 위치정보송출기의 위치를 기준으로 좌표를 설정하여, 현재 위치를 판단한다.
예를 들어 위치정보송출기는 UWB신호를 송신한다. 제 1 내지 제 3 위치정보송출기는 각각 신호를 구분하기 위한 고유정보가 포함된 UWB신호를 송신한다.
단말(200)은 UWB센서를 구비하여, 위치정보송출기로부터 송출된 UWB신호를 수신한다. 단말은 UWB신호를 각각 구분하여 제 1 내지 제 3 위치정보송출기까지의 거리, 및 방향을 연산하고, 이를 바탕으로 현재 단말의 위치를 판단한다.
예를 들어 제 1 위치정보송출기와 제 2 위치정보송출기를 각각의 축으로 기준위치를 설정하는 경우, 제 1 위치정보송출기(51)는 좌표 (x, 0), 제 2 위치정보송출기(52)는 좌표 (0, y)으로 설정하고 제 3 위치정보 송출기는 좌표 (p, q)으로 설정할 수 있다.
단말(200)은 각각의 제 1 내지 제 3 위치정보송출기로부터 수신되는 신호에 따라 각 위치정보송출기까지의 거리와 방향을 산출하여 단말의 좌표(m,n)로 산출한다.
또한, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 단말(200)은 구비되는 GPS(Global Positioning System)의 위성(60)으로부터 신호를 수신하여 위치를 판단한다.
단말(200)은 이동하는 중에 지속적으로 판단되는 위치를 저장한다.
GPS 신호를 바탕으로 위치를 판단하는 경우, 위치를 판단하는 기준이 수미터 단위이므로, 그에 따른 오차가 발생하게 된다. 따라서 단말(200) 또는 이동 로봇은 GPS신호를 이용하여 위치를 판단하는 경우, 기준위치를 이용하여 오차를 줄이고, 설정된 경계에 대하여 테스트 주행을 통해 경계를 보정하는 것이 바람직하다.
단말 또는 이동 로봇은 비 연속적인 위치정보를 통해 각 지점을 잊는 경계를 설정하고 그 경계의 내부 영역을 주행영역으로 설정한다. 단말(200) 또는 이동 로봇은, 복수의 위치정보를 분석하여 위치변화가 큰 값을 제외하고, 중복되는 값, 즉 정지한 상태에서 동일한 지점을 나타내는 값은 제외하고 각 지점을 연결하는 이동선을 산출하여 경계를 설정할 수 있다.
도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 단말을 이용한 이동 로봇의 영역 설정방법을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
초기 이동 로봇에 대한 주행영역 및 그 경계를 설정하는 방법은 다음과 같다.
도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(100)이 정지한 상태에서, 단말(200)이 단독으로 영역을 제 1 경로(71)로 이동한다.
단말(200)은 GPS위성(60)으로부터 GPS신호를 수신하고, 수신되는 신호에 따라 현재 단말(200)의 위치를 판단한다. 단말(200)은 위치정보를 저장하고, 단말의 이동으로 위치가 변경됨에 따라 일정간격으로 위치에 대한 좌표를 저장한다.
단말(200)은 이동 로봇이 일정 범위의 영역 내에서 잔디를 깎도록 주행영역을 설정하는 것이므로, 잔디가 심어진 영역의 외곽을 기준으로 제 1 경로(71)로 이동한다. 단말의 이동 주체는 사용자인 것을 예로하여 설명하나, 후술하는 바와 같이 무선조정 RC카 또는 드론이 사용될 수 있고, 사용자에 의해 조정되는 운송수단이 사용될 수 있다.
또한, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(100)이 정지한 상태에서, 단말(200)은 영역을 이동하면서 영역에 설치된 복수의 위치정보송출기(51 내지 53)로부터 수신되는 신호를 분석하여 단말의 위치를 산출한다.
앞서 설명한 바와 같이 위치정보송출기는 적어도 3대 설치되는 것이 바람직하다.
단말(200)은 이동 로봇이 일정 범위의 영역 내에서 잔디를 깎도록 주행영역을 설정하는 것이므로, 대상이 되는 영역의 경계를 따라 제 2 경로(72)로 이동한다. 제 2 경로는 제 1 경로와 동일할 수 있으나, 단말의 이동 주체에 따라 그 경로는 변경될 수 있다.
단말은 도시된 바와 같이 제 2 경로(72)를 따라 이동하고, 이동하는 동안 소정시간 간격으로 위치정보송출기의 신호를 수신하여 3개의 신호를 비교함으로써 현재위치를 산출하여 소정시간간격으로 위치정보를 저장한다. 단말은 위치정보를 위치정보송출기를 기준으로 하는 좌표값으로 저장할 수 있다.
단말은 제 1 내지 제 3 위치정보송출기(51 내지 53)의 신호의 파워를 비교하여 각 위치정보단말기와의 거리와 방향을 산출하고 그에 따른 단말의 위치를 산출한다.
단말(200)은 GPS 또는 위치정보송출기의 신호에 따른 위치정보를 바탕으로, 위치변화를 기록하고 영역에 대한 이동이 완료되면 이동 로봇으로 저장된 위치정보를 전송한다.
이동 로봇(100)은 위치정보의 각 좌표를 연결하여 경계를 설정하고 그 내측 영역을 이동 로봇의 주행영역으로 설정한다. 경우에 따라 단말(200)은 위치정보를 바탕으로 경계를 설정하고 설정된 경계와 주행영역을 이동 로봇으로 전송할 수 있다.
이동 로봇(100)은 설정된 주행영역을 테스트 운전한다.
이동 로봇(100)은 테스트 운전 중에 감지되는 장애물에 대한 정보를 저장하고, 장애물을 회피하여 주행하도록 주행영역 및 그 경계를 수정한다. 또한, 이동 로봇(100)은 새로운 장애물이 감지되거나 기존의 장애물이 제거된 경우 이를 반영하여 주행영역 및 그 경계에 대한 설정을 수정한다.
사용자에 의해 이동되는 단말과 실제 이동 로봇이 주행할 수 있는 영역에는 차이가 있으므로 이동 로봇(100)은 테스트운전을 통해 설정된 주행영역 및 경계를 수정한다.
예를 들어 주행영역의 경계선에 인접하여 직경10cm 정도의 돌이 위치하는 경우 사용자는 단순히 돌을 넘어서 직선주행이 가능하나, 이동 로봇(100)은 돌을 넘어서 이동할 수 없으므로 좌측 또는 우측으로 회피하여 주행하고 변경되는 경로를 바탕으로 주행영역의 경계의 일부를 수정할 수 있다.
단말(200)이 단독으로 이동하는 경우, 이동 로봇의 실제 주행속도에 맞춰 이동할 필요가 없으므로 빠르게 이동하여 위치정보를 수집함에 따라 단시간에 경계 및 주행영역을 설정할 수 있다.
그러나 앞서 설명한 바와 같이, 단말에 의해 경계에 대한 위치정보를 수집하는 경우, 이동 로봇이 실제 주행하는 주행환경과 단말을 이동시키는 이동수단에 차이가 있고, 획득되는 장애물 정보에 차이가 있으므로, 이동 로봇이 주행할 수 있는 영역을 기준으로 경계에 대한 보정이 필요하다.
또한, 단말의 단독 이동의 경우, 이동 중에 신호를 수신하지 못하는 상황에서 이를 확인하지 못하고 이동하게 됨에 따라, 일부 영역에 대한 위치정보를 취득할 수 없어, 정확도에 차이가 발생할 수 있다.
그에 따라 이동 로봇은 테스트운전을 통해 경계를 보정 할 수 있다.
도 8 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 위치추종을 이용한 영역설정방법을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 주행영역 설정 시, 이동 로봇(100)은 정차하지 않고, 소정 경로에 따라 이동하는 단말(200)을 추종하여 이동하며 주행영역을 설정할 수 있다.
이동 로봇(100)은 구비되는 센서 또는 단말로부터 전송되어 수신된 신호(S51, S52)를 이용하여 단말(200)과 소정거리를 유지하면서 단말(200)이 위치변화에 따라 추종하여 이동할 수 있다. 신호(S51, S52)는 각 센서에서 수신되는 신호를 구분하여 표시한 것으로 단말로부터 송신되는 신호를 동일하다.
단말(200)은 하나의 신호를 송신하고, 이동 로봇에 구비되는 센서의 수에 따라 이동 로봇에 수신되는 신호의 수는 가변될 수 있다. 예를 들어 단말로 부터 송신되는 하나의 신호를 이동 로봇의 두개의 센서에서 각각 수신할 수 있다. 단말로부터 복수의 신호가 송신되는 것 또한 가능하다.
이동 로봇(100)은 단말을 추종하여 이동하면서 감지되는 장애물을 회피하고 그에 따른 위치변화를 기록한다.
도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 이동 로봇(100)은 단말(200)을 추종하여 이동하면서 주행영역을 설정한다. 단말(200)은 이동중에 복수의 위치정보송출기의 신호를 바탕으로 실외 영역 내에서의 위치를 산출하고 그에 대한 정보를 이동 로봇으로 전송할 수 있다.
또한, 단말은 UWB신호를 전송하고, 이동 로봇은 단말로부터 전송된 UWB신호를 수신하여, UWB를 바탕으로 단말의 방향과 단말까지의 거리를 산출하여 단말과의 상대적 위치를 판단하고, 단말의 위치를 목표로 하여 이동하도록 주행을 제어함으로써, 단말을 추종하여 이동할 수 있다. 이동 로봇은 단말과 소정거리를 유지하며 단말을 추종한다.
이동 로봇은 복수의 UWB센서를 구비하고, 두개의 UWB신호를 비교함으로써 정확한 단말의 위치 및 방향을 산출하여 주행할 수 있다.
이때 위치정보는 위치정보송출기뿐 아니라, 앞서 설명한 바와 같이 GPS가 사용될 수 있다.
이동 로봇(100)은 단말을 추종하여 이동하는 중에 위치정보를 저장하고 그에 따라 경계를 설정하고, 경계에 의해 형성되는 영역을 주행영역으로 설정한다.
또한, 이동 로봇은 단말로부터 생성되는 주행영역을, 이동 로봇 자체 저장되는 데이터를 바탕으로 수정하여 최종 주행영역 및 그 경계를 설정할 수 있다.
이동 로봇(100)은 단말을 추종하여 이동하는 중에, 단말의 위치를 이동 로봇의 중앙지점과 매칭하여 정렬하여 이동할 수 있다. 이동 로봇(100)은 실외영역의 환경에 따라 단말의 위치정보에 따라 이동 로봇의 좌측 또는 우측에 매칭하여 어느 일 방향으로 정렬함으로써 이동할 수도 있다.
이동 로봇(100)은 단말을 추종하여 이동하는 중에, 감지되는 장애물에 대한 정보를 저장하고, 장애물에 의해 직선주행으로 단말을 추종하여 이동할 수 없는 경우 좌측 또는 우측 중 어느 하나를 선택하여 주행한다.
또한, 이동 로봇은 단말을 통해 주행경로를 선택하도록 하여, 사용자의 입력에 따라 어느 하나의 방향으로 주행할 수 있다. 이동 로봇은 주행중에는 자체판단에 의해 주행하고, 주행영역을 최종결정하는 단계에서 사용자의 입력에 따라 회피하는 경로를 설정하여 주행영역을 수정할 수도 있다.
도 9 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇이 단말을 추종하는 방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
앞서 설명한 바와 같이, 이동 로봇(100)은, 단말(200)로부터 송신되는 신호를 수신하여 단말의 이동방향, 단말과의 거리를 판단하여 단말을 추종하여 이동한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(100)은 위치감지부(180)를 통해 단말로 부터 전송되는 신호를 수신한다. 위치감지부(180)는 이동 로봇에서 각각 상이한 위치에 설치되는 제 1 센서(181)와 제 2 센서(182)를 포함한다. 이하 이동 로봇에 두개의 센서가 구비되는 것을 예로하여 설명하나, 센서의 수는 이에 한정되지 않음을 명시한다.
위치감지부(180)는 GPS, 위치정보송출기, 단말로부터 전송되는 신호를 수신한다. 위치감지부는 GPS신호, 초음파신호, 적외선신호, 전자기신호 또는 UWB(Ultra Wide Band)신호를 수신할 수 있다.
위치감지부는 단말로부터 송신되는 초음파신호, 적외선신호, 전자기신호 또는 UWB(Ultra Wide Band)신호를 수신하여 본체가 단말을 추종하도록 한다.
제 1 센서(181)와 제 2 센서(182)는 이동 로봇(100)의 본체에 수평방향으로 소정거리 이격되어 배치된다. 제 1 센서(181)와 제 2 센서(182) 간의 거리는 고정거리(D0)이다.
제 1 센서(181)와 제 2 센서(182)는 단말(200)의 센서(189)로부터 전송된 신호를 각각 제 1 신호(S51)와 제 2 신호(S52)로써 수신한다.
제 1 센서(181)와 제 2 센서(182)는 단말(200)의 위치에 따라 제 1 센서(181) 및 제 2 센서(182)와 단말 간의 거리에 차이가 발생한다. 단말의 센서(189)의 위치를 기준으로 제 1 센서(181)와의 거리를 제 1 가변거리(Ds1), 제 2 센서(182)와의 거리를 제 2 가변거리(Ds2)라 할 때, 제 1 센서(181)와 제 2 센서(182)는 단말로부터 전송되는 신호를 수신하여, 가변거리를 각각 산출한다.
위치감지부(180)는 본체가 단말(200)을 추종하여 주행하는데 있어서, 단말(200)의 위치와 단말과의 거리, 그리고 이동방향을 감지한다.
위치감지부(180)는 소정시간 간격으로 단말과의 거리를 감지한다. 제 1 센서(181)와 제 2 센서(182)는 수신되는 신호를 바탕으로 제 1 및 제 2 가변거리를 감지한다.
예를 들어, 단말(200)과 이동 로봇(100)이 동일한 방향으로 일직선상에서 소정거리를 두고 이동하는 경우, 제 1 및 제 2 가변거리의 크기는 동일하게 감지되고, 이동 로봇이 단말을 기준으로 오른쪽 후방에 위치하는 경우, 제 2 가변거리가 제 1 가변거리보다 큰값으로 감지된다. 또한, 이동 로봇이 단말을 기준으로 왼쪽 후방에 위치하는 경우에는 제 1 가변거리가 제 2 가변거리보다 큰값으로 감지된다.
그에 따라 위치감지부(180)는 단말(200)의 상대적 위치를 판단할 수 있다.
또한, 기설정된 고정 거리(Do) 및 감지된 2개의 가변 거리(Ds1, Ds2)가 입력되면, 3개의 변(Do, Ds1, Ds2)를 가진 오직 하나의 삼각형이 결정된다. 고정 거리(Do) 및 2개의 가변 거리(Ds1, Ds2)는 하나의 수평면상의 거리라는 가정하에, 정보 처리가 진행될 수 있다.
기설정된 고정 거리(Do) 및 감지된 2개의 가변 거리(Ds1, Ds2)가 입력되면, 삼각형의 3개의 내각(a1, a2, a3)의 크기가 각각 결정된다. 또한, 단말(200)과 이동 로봇(100) 사이의 상대 거리(L)도 결정된다. 상대 거리(L)는 수평면상의 거리라는 가정하에 정보 처리될 수 있다. 여기서 '결정'된다는 것은, 컴퓨터 등의 정보처리에 의해서 구하고자 하는 값이 어느 한 값으로 생성된다는 의미이다.
상대 거리(L)는 이동 로봇(100)의 어느 지점 및 단말(200)의 어느 지점 사이의 거리를 의미하는지에 따라 달리 이해될 수 있으나, 도 9에 도시된 바와 같이, 상대 거리(L)는 이동 로봇(100)의 일 지점(P11)과 단말(200)의 일 지점(P12) 사이의 거리인 것으로 도시한다. 이동 로봇(100)의 일 지점(P11)은 제 1 센서(181) 및 제 2 센서(182)의 중간 지점이고, 단말의 일 지점(P12)은 단말에 구비되는 센서(189)의 위치이다. 각 지점(P11, P12)는 설정에 따라 그 위치가 변경될 수 있다. 상대 거리(L)의 길이를 나타내는 이동 로봇(100)과 단말(200)을 연결하는 선을 '기준선'으로 정의할 수 있다.
제 1 센서와 제 2 센서는 이동 로봇(100)의 본체의 좌측과 우측에 이격되어 배치된다.
위치감지부(180)는 어느 한 시점에서 제 1 센서와 제 2 센서에서 수신되는 신호를 바탕으로 가변 거리(Ds1, Ds2)를 감지하고, 상대 거리(L)를 산출한다.
제어부(110)는, 가변 거리(Ds1, Ds2)를 근거로 이동 로봇(100)의 대향 방향(Fa)을 추정할 수 있다. 대향 방향(Fa)은 가상의 기준선에 대한 상대적인 방향을 의미할 수 있다. 또한, 대향 방향(Fa)은 가상의 기준선에 대해 대향각(Af)을 이루는 방향으로 추정될 수 있다.
대향 방향(Fa)은 시간에 따라 추정되는 값이 변경될 수 있다. 어느 일 시점의 가변 거리(Ds1, Ds2)를 근거로, 대향 방향(Fa)은 가상의 기준선에 대해 각도 Af인 방향으로 추정된다. 해당 시점에서, 각각 상대 거리(L)가 추정된다.
제어부(110)는, 단말(200)의 이동에 따라 재차 감지되는 가변 거리 및 재차 추정되는 대향 방향을 근거로, 본체의 이동 방향을 제어할 수 있다. 제어부(110)는 어느 일 시점을 기준으로 감지되는 가변거리와 대향방향에 대하여, 소정 시간 후 감지되는 가변거리와 대향방향을 비교하여 변화의 정도를 근거로 단말과 이동 로봇의 상대 위치를 추정한다. 제어부(110)는 이동 로봇 및 단말의 이동 경로를 추정할 수 있다. 또한, 제어부(110)는 이동 로봇(100)을 기준으로 단말(200)이 어느 방향을 향하고 있는지 추정할 수 있다. 그에 따라 제어부(110)는 단말(200)을 추종하는데 있어서 이동 로봇(100)의 이동 방향을 결정할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 영역설정방법의 다른예가 도시된 도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 단말(200)은 이동 로봇이 잔디를 깎을 영역의 형상을 화면에 표시한다.
사용자의 터치 및 드래그 입력에 대응하여, 단말은 이동 로봇에 대한 주행영역을 설정할 수 있다. 이때 단말은 터치 및 드래그되는 방향(74) 및 위치에 따라 주행영역의 경계를 설정한다.
또한, 단말은 앞서 설명한 도 7 및 8의 방법에 의해 기 설정된 주행영역을 화면에 표시하고, 사용자의 터치 및 드래그 입력에 대응하여 주행영역을 수정할 수 있다.
단말(200)의 화면에 표시되는 실외영역의 좌표와, 실외영역의 위치가 매칭되어 단말의 화면에 표시되는 좌표에 따라 실제 실외영역의 위치에 대한 주행영역이 설정된다.
이동 로봇(100)은 설정된 주행영역을 바탕으로 주행하고, 초기 테스트주행 중에, 주행환경에 따라 주행영역 및 그 경계를 일부 수정할 수 있다.
도 11 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 주행영역 설정을 위한 장치의 예가 도시된 예시도이다.
앞서 설명한 바와 같이, 주행영역 설정 시, 단말(200)은 사용자에 의해 이동된다. 사용자가 단말을 들고 영역의 외곽으로 따라 소정 경로로 이동하면, 이동 로봇(100)은 단말을 추종하여 이동하면서, 위치변화에 따라 좌표를 기록하고, 좌표를 연결하여 주행영역을 설정한다.
또한, 단말은 사용자에 의해 이동될 뿐 아니라, 도 11에 도시된 바와 같이, 사용자에 의해 조정되는 이동수단, 예를 들어 무선조정되는 RC카(69), 또는 드론(68)에 고정되어, RC카 또는 드론의 이동에 따라 단말의 위치변화를 바탕으로 이동 로봇에 대한 주행영역 및 그 경계를 설정할 수 있다.
특히 설정한 영역의 크기가 일정 크기 이상인 경우, 사용자에 의해 도보 이동이 어려운 경우, 위와 같이 무선조정되는 RC카 또는 드론을 통해 단말(200)의 이동시킬 수 있고, 사용자가 운전하는 운행수단을 통해 이동 가능하다.
RC카 또는 드론을 이용하여, 이동 로봇에 대한 주행영역을 설정하는 경우에도, 단말(200)은 영역 내에 설치된 위치정보송출기 또는 GPS를 이용하여 위치를 산출한다.
도 12 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 주행영역에 대한 경계설정의 예가 도시된 예시도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(100)이 주행할 실외 영역에는 앞서 설명한 바와 같이 복수의 장애물(O2 내지 O5)이 위치한다. 이동 로봇은 실외영역에 주행영역 및 그 경계를 설정하고, 주행영역을 주행하며 잔디를 깎는다.
이동 로봇의 주행영역을 설정하는데 있어서, 앞서 설명한 복수의 실시예 중, 이동 로봇이 단말을 추종하여 이동하는 것을 예로하여 설명한다.
실외영역에서, 단말(200)이 이동하면, 이동 로봇(100)은 단말의 위치정보 또는 센서를 이용하여 단말을 추종하여 이동한다. 이동 로봇(100)은 단말로부터 송신되는 위치정보를 수신하거나 또는 단말로부터 송신되는 센서의 신호를 수신하여 단말을 따라 이동할 수 있다. 또한, 이동 로봇은 단말을 들고 이동하는 사용자를 센싱하여 사용자의 위치변화는 곧 단말의 위치변화이므로, 이를 통해 단말을 따라 이동할 수도 있다.
이동 로봇의 주행영역을 설정하기 위한 것이므로, 단말은 영역의 외곽을 따라 소정 경로(75)로 이동하게 된다. 단말(200)은 이동 중에, 영역 내에 설치된 복수의 위치정보송출기(51 내지 53)의 신호를 수신하여, 각 신호의 파워를 비교함으로써 단말의 위치를 산출할 수 있다. 또한, 단말(200)은 GPS신호를 수신하여 위치를 산출할 수 있다.
위치정보송출기는 영역의 어느 일 지점에 설치되며 추후 설정되는 주행영역을 기준으로 영역의 내측 또는 외측에 설치될 수 있다. 단, 위치정보송출기의 설치 위치는, 주행영역의 경계에 인접하여 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 위치정보송출기는, 주행영역 내에 일정크기 이상의 장애물이 존재하는 경우 신호의 전달을 위해 추가 설치될 수 있고, 영역이 확장되는 경우 신호의 전달 거리에 따라 추가하여 설치될 수 있다.
단말(200)의 이동에 대응하여, 이동 로봇(100)은 소정거리 떨어진 상태로 단말의 이동을 추종하여 주행한다. 이동 로봇(100)은 주행 중에, 단말의 위치를 추종하여 이동하되, 감지되는 장애물에 따라 장애물을 회피하여 주행하므로 단말의 위치와는 상이한 경로를 따라 이동할 수 있다. 또한, 이동 로봇(100)은 주행할 수 없는 영역에 대해서는 회피하여 주행하고, 바닥의 재질에 따라 경로를 변경하여 주행한다.
도 13 은 본 발명의 일실시예에 따른 단말의 위치변화에 따른 경계설정방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 13의 (a)에 도시된 바와 같이, 주행영역을 설정하는 과정에서 복수의 좌표가 저장된다. 복수의 좌표에 대하여 일정 방향의 이동 궤적을 추출하고, 해당 궤적을 벗어나는 좌표를 무시하고 일부 좌표를 선별한다.
그에 따라 도 13의 (b)와 같이 선별된 좌표들을 선 또는 곡선으로 연결하는 하나의 경계(82)를 추출한다.
이동 로봇(100)은 설정된 경계를 기준으로, 내부 영역을 주행영역으로 설정한다. 또한, 이동 로봇(100)은 주행영역을 주행하는 중에는 경계(82)를 넘지 않도록 주행한다.
한편, 도 13의 (c)에 도시된 바와 같이, 주행영역 내에 일정 크기 이상의 장애물이 위치하는 경우에는, 앞서 설명한 주행영역 설정 시 해당 위치에 대하여 주행영역설정과 동일한 과정을 거쳐 제 2 경계(83)를 설정한다.
이때, 주행영역에 복수의 경계가 설정됨에 따라 복수의 영역이 형성된다. 따라서 각 경계에 의해 형성되는 영역 중 어느 영역을 주행영역으로 설정할지 여부를 선택하도록 한다. 제 2 경계(83)의 내측에는 장애물이 위치하므로, 내측은 주행불가영역, 외측은 주행영역으로 설정할 수 있다.
이동 로봇(100)은 주행중에 감지되는 일정크기 미만의 장애물에 대해서는 장애물의 위치정보를 저장하여 회피하여 주행하고, 일정크기 이상의 새로운 장애물이 감지되는 경우에는 회피하여 주행하면서 해당 위치에 대하여 새로운 경계를 설정할 수 있다. 경우에 따라 이동 로봇(100)은 주행영역의 재설정을 요청할 수 있다.
도 14 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 영역 수정 방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 주행영역을 설정하기 위해 이동 로봇(100)이 단말(200)을 추종하여 이동하는 중, 주행방향에 장애물(O7)이 감지되는 경우, 이동 로봇(100)은 단말을 추종하여 직진주행할 수 없게 된다.
이동 로봇(100)은 직진주행이 불가능한 상태이므로, 장애물(O7)을 회피하여 좌측 또는 우측으로 장애물을 돌아 주행하고, 장애물을 회피한 후에는 다시 단말의 위치를 추종하여 이동한다.
이동 로봇(100)은 장애물의 크기에 대응하여, 좌측경로(91)와 우측경로(92) 중 어느 한 경로를 선택하여 주행할 수 있다. 이동 로봇(100)은 장애물감지부를 통해 장애물의 크기와 이동 로봇의 상대적 위치를 판단하여 우회경로의 길이가 짧거나, 또는 주변의 주행환경을 비교하여 어느 하나의 경로를 선택할 수 있다. 예를 들어 주변에 다른 장애물이 추가로 위치하는 경우에는 장애물을 적은 방향을 선택할 수 있다.
또한, 이동 로봇(100)은 단말(200)로 장애물에 대한 정보를 전송하고, 단말(200)을 통해 어느 하나의 우회경로가 선택되면, 선택된 경로로 주행할 수 있다.
도 13 은 본 발명의 일실시예에 따른 단말의 위치변화에 따른 경계설정방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 13의 (a)에 도시된 바와 같이, 주행영역을 설정하는 과정에서 복수의 좌표가 저장된다. 복수의 좌표에 대하여 일정 방향의 이동 궤적을 추출하고, 해당 궤적을 벗어나는 좌표를 무시하고 일부 좌표를 선별한다.
그에 따라 도 13의 (b)와 같이 선별된 좌표들을 선 또는 곡선으로 연결하는 하나의 경계(82)를 추출한다.
이동 로봇(100)은 설정된 경계를 기준으로, 내부 영역을 주행영역으로 설정한다. 또한, 이동 로봇(100)은 주행영역을 주행하는 중에는 경계(82)를 넘지 않도록 주행한다.
한편, 도 13의 (c)에 도시된 바와 같이, 주행영역 내에 일정 크기 이상의 장애물이 위치하는 경우에는, 앞서 설명한 주행영역 설정 시 해당 위치에 대하여 주행영역설정과 동일한 과정을 거쳐 제 2 경계(83)를 설정한다.
이때, 주행영역에 복수의 경계가 설정됨에 따라 복수의 영역이 형성된다. 따라서 각 경계에 의해 형성되는 영역 중 어느 영역을 주행영역으로 설정할지 여부를 선택하도록 한다. 제 2 경계(83)의 내측에는 장애물이 위치하므로, 내측은 주행불가영역, 외측은 주행영역으로 설정할 수 있다.
이동 로봇(100)은 주행중에 감지되는 일정크기 미만의 장애물에 대해서는 장애물의 위치정보를 저장하여 회피하여 주행하고, 일정크기 이상의 새로운 장애물이 감지되는 경우에는 회피하여 주행하면서 해당 위치에 대하여 새로운 경계를 설정할 수 있다. 경우에 따라 이동 로봇(100)은 주행영역의 재설정을 요청할 수 있다.
도 14 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 영역 수정 방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 주행영역을 설정하기 위해 이동 로봇(100)이 단말(200)을 추종하여 이동하는 중, 주행방향에 장애물(O7)이 감지되는 경우, 이동 로봇(100)은 단말을 추종하여 직진주행할 수 없게 된다.
이동 로봇(100)은 직진주행이 불가능한 상태이므로, 장애물(O7)을 회피하여 좌측 또는 우측으로 장애물을 돌아 주행하고, 장애물을 회피한 후에는 다시 단말의 위치를 추종하여 이동한다.
이동 로봇(100)은 장애물의 크기에 대응하여, 좌측경로(91)와 우측경로(92) 중 어느 한 경로를 선택하여 주행할 수 있다. 이동 로봇(100)은 장애물감지부를 통해 장애물의 크기와 이동 로봇의 상대적 위치를 판단하여 우회경로의 길이가 짧은 경로를 선택하거나, 또는 주변의 주행환경을 비교하여 어느 하나의 경로를 선택할 수 있다. 예를 들어 주변에 다른 장애물이 추가로 위치하는 경우에는 장애물을 적은 방향을 선택할 수 있다.
또한, 이동 로봇(100)은 단말(200)로 장애물에 대한 정보를 전송하고, 단말(200)을 통해 어느 하나의 우회경로가 선택되면, 선택된 경로로 주행할 수 있다.
도 15 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 이동 방법을 설명하는데 탐조되는 도이다.
이동 로봇(100)은 주행 중에, 바닥면의 상태에 따라 주행경로를 변경한다. 이동 로봇은 바닥면의 재질을 감지하는 감지부를 더 포함할 수 있다. 또한, 이동 로봇은 카메라가 구비되는 경우, 카메라를 통해 촬영되는 영상을 통해 바닥면의 재질을 판단할 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 잔디(B) 이외에 보도블록 또는 콘크리트 등의 단단한 재질의 바닥(C)인 경우, 단단한 재질의 바닥은 피하고 잔디 위로 주행하도록 경로(93)를 변경하여 이동한다.
이동 로봇(100)은 주행영역 또한, 잔디의 범위 내에서 설정된다. 단말(200)은 보도블록 위로 이동하더라도, 이동 로봇은 주행중에 바닥상태를 판단하여 잔디 위를 주행하도록 변경할 수 있다.
예를 들어 잔디(B)가 있는 영역과, 보도블록과 같은 단단한 재질의 바닥(C)은 색상으로 구분 가능하므로, 이동 로봇(100)은 외곽선을 추출하여 영역을 구분하고, 주행경로를 변경할 수 있다.
도 16 은 본 발명의 일실시예에 따른 영역 설정 시, 위치산출방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 16의 (a)에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(100) 또는 단말(200)은 위치정보송출기를 통해 영역 내에서의 위치를 산출한다. 이하 도면에는 단말이 도시되어 있으나 이동 로봇에도 동일하게 적용됨을 명시한다.
단말(200)은 제 1 지점(P1)에서 제 1 내지 제 3 위치정보송출기의 위치신호(S1 내지 S3)를 각각 수신하여 현재 위치를 판단한다.
단말(200)은 주행영역 설정 시, 앞서 설명한 바와 같이, 이동 중에 수신되는 제 1 내지 제 3 위치정보송출기의 신호를 수신하고, 각 신호의 파워를 비교하여 위치정보송출기까지의 거리를 연산하고, 3개의 위치정보 송출기의 위치를 바탕으로, 현재 위치를 산출한다.
단말(200) 및 이동 로봇(100)은 위치가 변화함에 따라, 지속적으로 위치정보송출기의 신호를 수신하여 현재 위치를 산출한다. 단말(200)은 좌표값으로 위치정보를 저장할 수 있다. 이동 로봇 또한, 단말과 같이 위치정보송출기의 신호를 수신하여 현재 위치를 판단할 수 있다.
이동 로봇은, 단말을 추종하여 이동하는 경우에는 단말의 위치변화에 따라 이동하도록 하고, 단말로부터 수신되는 데이터를 바탕으로 위치를 보정하거나 영역을 수정한다.
도 16의 (b)에 도시된 바와 같이, 주행영역 내에 일정크기 이상의 장애물이 존재하는 경우, 단말(200) 또는 이동 로봇(100)은, 위치정보송출기의 신호의 일부는 수신하지 못하는 경우가 발생한다.
예를 들어 제 1 지점(P1)에 단말(200)이 위치하는 경우, 단말(200)은,제 1 및 제 3 위치정보송출기의 신호(S1, S3)는 수신되나, 일정 크기 이상의 제 9 장애물(O9)에 의해 제 2 위치정보송출기의 위치신호(S2)를 수신하지 못하는 경우가 발생된다.
일정크기 이상의 장애물, 즉 위치신호 수신에 영향을 주는 장애물이 주행영역 내에 존재하는 경우, 해당 영역을 주행영역에서 제외하고, 또한, 장애물로 인한 신호 수신에 어려움이 있으므로, 위치정보송출기의 위치를 변경하거나 또는 새로운 위치정보송출기를 추가하여 설치할 수 있다.
장애물로 인하여 신호가 정상적으로 수신되지 않으므로, 단말(200)은 위치정보 송출기를 추가하거나 위치를 변경하도록 화면에 안내를 표시한다.
위치정보송출기를 추가하여 설치하는 경우, 단말(200)은 위치정보송출기를 설치할 위치를 평가한다. 단말(200)이 설치 예정 위치에서, 다른 위치정보 송출기기와의 신호 송수신과, 주변 장애물로 인한 신호 방해 여부를 판단하여 현재 위치에 대한 신호 송수신의 정도를 평가하고 설치위치로서 적합한지 여부를 판단한다.
단말(200)에는 위치정보송출기의 설치위치로써 적합한지 여부를 소정 단계로 구분하여 평가하고, 신호 수신 감도가 낮거나 주변의 장애물로 인하여 신호 전송이 어려움이 있다고 판단되는 경우, 다른 위치에 설치하도록 안내문을 출력할 수 있다.
또한, 단말(200)은 이동 중에 수신되는 신호들에 대한 정보를 바탕으로, 설치 후보지를 소정 수 추천하여 표시할 수 있다.
도 16의 (c)에 도시된 바와 같이, 새로운 제 4 위치정보송출기(54)를 추가하면, 제 1 지점(P1)에서, 제 1, 3, 4 위치정보송출기의 신호(S1, S3, S4)를 수신하여 단말이 위치를 산출할 수 있다. 제 2 위치정보송출기의 신호를 장애물에 의해 수신되지 않으나, 다른 3개의 위치정보를 이용하므로, 위치산출이 가능하다.
또한, 단말(200)이 제 2 지점(P2)으로 이동하는 경우, 제 2 지점에서, 제 3 위치정보송출기의 신호를 수신되지 않지만, 제 1, 제 2, 제 4 위치정보송출기의 신호(S11, S12, S14)가 수신됨에 따라, 단말은 위치를 산출할 수 있다.
또한, 도 16의 (d)에 도시된 바와 같이 영역이 확장되는 경우, 새로운 위치정보송출기(55)를 추가하여 설치할 수 있다.
각 위치정보송출기로부터 송출되는 위치신호는 신호 도달범위에 한계가 있으므로, 제 3 지점(P3)에 단말이 도달한 경우, 장애물 여부에 관계없이 제 3 위치정보송출기의 신호 도달 범위를 벗어난 지역이므로, 단말은 제 3 위치정보송출기의 위치신호를 수신할 수 없다. 그에 따라 영역의 확장에 대응하여 제 5 위치정보송출기는 추가함으로써, 단말(200)은 제 3 지점(P3)에서 제 1, 제 2, 제 5 위치정보송출기의 신호(S21, S22, S25)가 수신됨에 따라 위치를 산출할 수 있게 된다.
이와 같이 위치정보송출기를 추가하는 경우, 앞서 설명한 바와 같이, 단말은 추가 설치위치에 대하여 적합성 여부를 판단하여 화면에 표시할 수 있다.
도 17 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 주행영역 설정방법이 도시된 순서도이다.
도 17에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(100)이 주행하며 잔디를 깎을 주행영역을 설정하는 경우, 단말(200)은 주행영역 및 그에 따른 경계를 설정하기 위한 모드를 설정한다(S310). 이동 로봇(100) 또한, 주행영역 및 경계를 설정하기 위한 모드를 실행한다.
단말(200)이 영역 내에서 이동하면, 단말(200)은 GPS신호 또는 위치정보송출기로부터 수신되는 위치정보를 바탕으로, 단말의 현재 위치를 산출하고, 저장한다(S330). 단말은 현재 이동 중인 영역(실외)에서의 좌표를 산출하여 저장할 수 있다.
단말(200)은 이동에 따른 위치를 산출하여 누적하여 저장하고(S340), 누적되는 위치값을 분석하여 이동 경로에 따른 경계를 설정한다(S350). 설정된 경계를 기준으로 내측 영역을 이동 로봇의 주행영역으로 설정한다. 경우에 따라 주행영역 내에 새로운 경계를 설정하는 경우, 즉 일정크기 이상의 장애물이 존재하여 해당 위치에 대한 경계를 추가로 설정하는 경우에는 새로운 경계의 외측 영역을 주행영역으로 설정한다. 단말은 필요에 따라 경계선을 기준으로 하는 두개의 영역 중 주행영역을 사용자가 선택하도록 메뉴를 구성하여 화면에 표시할 수 있다.
이동 로봇(100)은 설정된 경계에 따라 주행영역을 주행하면서 테스트주행을 수행한다(S360).
이동 로봇(100)은 이동 중에 장애물감지부를 통해 장애물이 감지되면, 주행 가능 여부를 판단하고, 주행이 가능한 경우 장애물을 통과하여 이동하고 주행이 불가능한 경우, 장애물을 회피하여 주행하도록 경로를 설정한다(S370).
이동 로봇(100)은 테스트주행 중 감지되는 장애물에 대한 정보를 저장하고, 설정되는 주행영역 및 그 경계에, 장애물 정보가 적용되도록 한다.
이동 로봇(100)은 장애물로 인하여 단말의 이동궤적과 이동 로봇의 주행경로가 상이해지는 경우, 변경되는 주행경로에 대한 정보를 저장하여 주행영역 설정 시 경계를 보정하도록 한다. 또한, 이동 로봇(100)은 주행 중에 설정된 주행영역을 즉시 보정할 수 있다.
이동 로봇(100)은 테스트운전을 수행하는 도중에 감지되는 장애물에 대한 정보와, 이동 로봇의 실제 주행한 경로를 바탕으로, 주행영역 및 그 경계를 보정하여, 최종적으로 주행영역에 대한 경계를 설정한다(S380). 또한, 복수의 경계선이 설정된 경우, 단말을 통해 경계선의 내측과 외측의 각 영역 중 주행영역을 선택하도록 한다.
주행영역 및 경계가 설정되면, 이동 로봇(100)은 경계를 이탈하지 않도록 잔디를 깎으면서 주행영역을 주행한다(S390). 이동 로봇(100)은 주행중에 새로운 장애물이 감지되는 경우 장애물정보에 따라 주행영역을 보정한다.
도 18 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 영역 보정방법이 도시된 순서도이다.
도 18에 도시된 바와 같이, 이동 로봇의 주행영역에 대한 경계를 설정하는 경우(S410), 이동 로봇이 단말을 따라 이동하는 추종모드가 설정되는지 여부를 판단한다.
추종모드가 설정된 경우, 단말이 이동을 시작하면(S420), 이동 로봇은 단말을 따라 이동하기 시작한다.
단말은 위치정보 등의 소정의 신호를 전송하고(S440), 이동 로봇은 단말로부터 수신되는 신호를 분석하여 단말의 위치를 판단하여 단말의 위치를 목적지로 하여 이동함으로써 단말을 추종하여 주행한다(S450).
단말은 GPS 위치정보, UWB신호, 초음파신호 등을 송출할 수 있고, 이동 로봇은 수신되는 GPS위치정보를 바탕으로 단말의 위치를 판단하거나, 또는 UWB신호 또는 초음파 신호를 통해 거리 및 방향을 판단하여 단말을 추종하여 이동한다. 또한, 단말에 소정의 마커가 부착된 경우 이동 로봇은 카메라 등을 이용하여 마커를 인식하여 단말의 위치를 판단하고, 단말을 따라 이동할 수 있다.
이동 로봇(100)은 단말로부터 소정거리를 유지하고, 일정거리 이상 떨어지지 않도록 한다. 단말(200)이 사용자의 손에 들려 이동하는 경우, 위치정보가 복잡하게 나타날 수 있으나, 도 2에서 설명한 바와 같이, 위치정보를 분석하여 이동에 따른 패턴을 분석하고, 편차가 큰 위치정보는 제외하여, 단말의 이동에 대한 일정 궤적을 산출한다. 이동 로봇(100)은 산출되는 단말의 이동궤적을 따라 이동한다.
이동 로봇(100)은 이동 중에 장애물감지부를 통해 주행방향에 장애물이 감지되면(S460), 장애물정보를 저장한다(S470).
주행 가능한 경우 장애물을 통과하여 단말의 이동궤적에 따라 추종하여 이동하고(S500), 주행이 불가능한 경우, 장애물을 회피하여 주행하도록 경로를 설정한다(S490). 이동 로봇(100)은 감지된 장애물에 대하여 주행 가능 여부를 판단한다. 이동 로봇(100)은 장애물 주변의 잔디를 깎을 수 있도록, 일정거리까지 접근하여 장애물 주변의 잔디를 깎은 후 장애물을 회피한다.
장애물을 회피한 이후에는 단말의 이동궤적에 따라 단말을 추종하여 주행한다(S500).
이동 로봇(100)은 경로가 변경된 경우, 변경된 경로를 장애물 정보와 함께 저장한다(S510).
주행이 완료되면, 이동 로봇(100)은 장애물로 인하여 단말의 이동궤적과 이동 로봇의 주행경로가 상이해지는 경우, 변경되는 주행경로에 대한 정보를 저장하여 주행영역 설정 시 경계를 보정하도록 하여, 주행영역 및 그 경계를 설정한다(S520). 또한, 이동 로봇(100)은 주행 중에 설정된 주행영역을 즉시 보정할 수 있다.
주행영역 및 경계가 설정되면, 이동 로봇은 주행영역 내에서 이동하면서 잔디를 깎는다. 또한, 이동 로봇은 일정크기 이상의 새로운 장애물이 감지되는 경우에는 새로운 주행영역을 설정하도록 단말로 요청할 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.
100: 이동 로봇
110: 제어부 120: 장애물감지부
150: 통신부
170: 주행부 180: 위치감지부
200: 단말

Claims (32)

  1. 본체;
    상기 본체를 이동시키는 주행부;
    영역의 어느 일부를 소정 경로를 따라 이동하는 단말과 통신하는 통신부;
    상기 단말로부터 수신되는 위치정보를 바탕으로, 가상의 경계를 설정하고, 상기 경계를 기준으로 어느 일 측의 영역을 주행영역으로 설정하는 제어부;
    상기 제어부는 상기 본체가 상기 경계를 벗어나지 않고 상기 주행영역 내에서 이동하도록 상기 주행부를 제어하고, 상기 단말은 이동에 따른 위치를 산출하여 누적하여 상기 위치정보로써 상기 본체로 전송하고,
    상기 제어부는, 상기 위치정보에 따른 상기 단말의 이동 경로에 따라 상기 경계를 설정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단말은 상기 영역 내에 기준위치를 설정하고, 상기 경로를 따라 이동하는 중에 상기 기준위치를 바탕으로 산출되는 위치정보를 저장하여 상기 이동 로봇으로 전송하고,
    상기 제어부는 상기 단말로부터 수신되는 상기 위치정보를 바탕으로 상기 경계를 설정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 경계가 설정되면, 상기 주행영역에 대하여 테스트운전을 수행하도록 상기 주행부를 제어하고,
    상기 테스트운전을 수행하는 중에 수집되는 장애물 정보를 바탕으로 상기 경계를 수정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 단말은 상기 위치정보를 바탕으로 상기 경계를 설정하여 상기 이동 로봇으로 전송하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 복수의 경계를 설정하고, 상기 복수의 경계에 의해 형성되는 영역 중 적어도 하나를 상기 주행영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  6. 제 1 항에 있어서,
    주행방향에 위치한 장애물을 감지하는 장애물감지부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 주행 중, 상기 장애물감지부를 통해 감지되는 장애물 정보를 바탕으로 상기 경계를 변경하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  7. 본체;
    상기 본체를 이동시키는 주행부;
    복수의 센서를 포함하여 위치정보를 수신하는 위치감지부;
    상기 위치정보를 바탕으로 상기 본체의 위치를 판단하여 가상의 경계를 설정하고, 상기 경계를 기준으로 어느 일측의 영역을 주행영역으로 설정하는 제어부;
    상기 제어부는 상기 본체가 상기 경계를 벗어나지 않고 상기 주행영역 내에서 이동하도록 상기 주행부;
    상기 제어부는, 영역의 어느 일부를 소정 경로를 따라 이동하는 단말과 소정 거리를 유지하면서 상기 단말을 따라 이동하도록 상기 주행부를 제어하고, 상기 단말을 따라 이동하는 중에 상기 위치감지부를 통해 산출되는 상기 위치정보를 누적하여 상기 본체의 이동 경로에 따라 상기 경계를 설정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 단말로부터 전송되는 신호를 수신하여, 상기 단말의 방향 및 위치를 판단하고, 상기 단말을 따라 이동하도록 상기 주행부를 제어하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 단말로부터 전송되는 신호를 수신하여 상기 단말의 위치를 판단하고, 상기 단말과 소정 거리를 유지하면서 상기 단말을 추종하여 이동하도록 하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  10. 제 7 항에 있어서,
    주행방향에 위치한 장애물을 감지하는 장애물감지부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 주행 중, 상기 장애물감지부를 통해 감지되는 장애물 정보를 바탕으로 이동 경로를 변경하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는 바닥상태에 대응하여 주행경로를 변경하여 상기 단말과 상이한 경로로 이동하도록 상기 주행부를 제어하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 영역 내에 기준위치를 설정하고,
    상기 위치감지부는 GPS, UWB, 초음파, 적외선신호를 수신하여, 상기 기준위치를 바탕으로 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 위치감지부는 상기 단말로부터 전송되는 UWB신호를 복수로 수신하고, 상기 제어부는 수신된 복수의 UWB신호를 비교하여 상기 단말과 상기 본체의 상대적 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 위치감지부로부터 수신된 상기 복수의 UWB신호로부터 산출되는 상기 단말과 상기 본체 사이의 상대거리와, 상기 상대거리를 결정하는 기준선에 대하여, 상기 본체의 대향방향을 추정하고 상기 단말과 상기 본체의 상대적 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  15. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는, 충전대의 위치를 설정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 충전대가 상기 주행영역을 벗어난 영역에 위치하는 경우, 충전이 필요하면, 상기 경계를 벗어나 상기 충전대로 이동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 경계의 적어도 하나의 지점과 상기 충전대 사이에 이동영역을 설정하고, 충전이 필요한 경우 상기 이동영역을 통해 상기 충전대로 복귀하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 이동영역을 상기 주행영역에 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 충전대가 상기 주행영역 내에 위치하도록 상기 경계를 변경하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 이동영역의 바닥 상태에 대응하여 상기 이동영역의 일부 구간에서 작업을 중지하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  21. 영역을 소정의 경로로 이동하는 단말로 부터, 상기 단말의 이동에 따른 위치정보를 수신하는 단계;
    이동 로봇이 상기 위치정보를 분석하고 상기 위치정보의 각 지점을 연결하여 상기 단말의 이동경로에 대응하는 가상의 경계를 설정하는 단계;
    상기 경계에 의해 형성되는 어느 하나의 영역을 이동 로봇의 주행영역을 설정하는 단계; 및
    상기 경계를 벗어나지 않도록 상기 주행영역 내에서 이동하는 단계;를 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 이동 로봇이, 상기 영역 내에 설정된 기준위치를 바탕으로 상기 위치정보를 판단하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 이동 로봇이 상기 경계에 의해 형성되는 상기 주행영역을 주행하며 테스트 운전을 수행하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 테스트 운전을 수행하는 중에 감지되는 장애물 정보에 대응하여 상기 경계를 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어방법.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 이동 로봇이 복수의 경계를 설정하고, 상기 복수의 경계에 의해 형성되는 영역 중 적어도 하나를 상기 주행영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어방법.
  26. 단말이 영역을 소정의 경로로 이동하면, 상기 단말로부터 수신되는 신호를 바탕으로 이동 로봇이 상기 단말을 따라 이동하는 단계;
    상기 이동 로봇이 이동 중 위치정보를 수집하여 저장하는 단계;
    상기 위치정보를 분석하여 상기 위치정보의 각 지점을 연결하는 이동경로를 산출하여 상기 이동경로에 대응하는 가상의 경계를 설정하는 단계;
    상기 경계에 의해 형성되는 어느 하나의 영역을 이동 로봇의 주행영역을 설정하는 단계; 및
    상기 경계를 벗어나지 않도록 상기 주행영역 내에서 이동하는 단계;를 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 경계를 설정하는 단계는, 상기 영역 내에 설정된 기준위치를 바탕으로 상기 위치정보를 분석하여 불연속적인 각 지점을 선 또는 곡선으로 연결하여 상기 경계를 설정하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어방법.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 영역에 대하여 복수의 경계가 설정되는 단계; 및
    상기 복수의 경계에 의해 형성되는 복수의 영역 중 적어도 하나를 상기 주행영역으로 설정하는 단계를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  29. 제 26 항에 있어서,
    상기 이동 로봇이 상기 주행영역을 이동하면서 감지되는 장애물 정보에 대응하여 상기 경계를 변경하는 단계를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  30. 제 26 항에 있어서,
    상기 이동 로봇이, 상기 단말로부터 전송되는 신호를 수신하여, 상기 단말의 방향 및 위치를 판단하여 상기 단말을 추종하여 이동하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어방법.
  31. 제 21 또는 제 26 항에 있어서,
    충전대의 위치를 설정하는 단계; 및
    주행 중, 충전이 필요한 경우, 상기 이동 로봇이 상기 주행영역을 벗어나 상기 충전대로 이동하는 단계를 더 포함하는 이동 로봇의 제어방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 경계의 적어도 하나의 지점과 상기 충전대 사이에 이동영역을 설정하는 단계를 더 포함하고, 상기 이동영역을 통해 상기 충전대로 이동하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어방법.


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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105446350B (zh) * 2014-09-26 2018-05-29 科沃斯机器人股份有限公司 自移动机器人移动界限划定方法
US11347239B1 (en) * 2014-10-01 2022-05-31 AI Incorporated System and method for establishing virtual boundaries for robotic devices
JP6583283B2 (ja) * 2014-11-07 2019-10-02 ソニー株式会社 制御システム、制御方法、および記憶媒体
US10593074B1 (en) * 2016-03-16 2020-03-17 Liberty Mutual Insurance Company Interactive user interface for displaying geographic boundaries
US11582903B1 (en) * 2017-05-17 2023-02-21 Hydro-Gear Limited Partnership Vision based guidance system and method for lawn mowing devices
CN114504276B (zh) * 2017-09-25 2023-11-28 北京石头创新科技有限公司 自主移动机器人及其寻桩方法和控制装置
JP6877330B2 (ja) 2017-12-27 2021-05-26 株式会社クボタ 自律走行型作業機のための作業領域決定システム、自律走行型作業機、および、作業領域決定プログラム
CN109634287B (zh) * 2019-01-22 2022-02-01 重庆火虫创新科技有限公司 割草机路径规划方法及系统
KR20210110417A (ko) * 2019-01-28 2021-09-08 엘지전자 주식회사 송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하는 카트 및 이동 방법
CN109828584A (zh) * 2019-03-01 2019-05-31 重庆润通智能装备有限公司 待割草坪移除、添加障碍物后的路径规划方法及系统
CN111727415A (zh) * 2019-06-12 2020-09-29 深圳市大疆创新科技有限公司 一种无人机的控制方法、终端、无人机及存储介质
CN110888427A (zh) * 2019-06-27 2020-03-17 武汉纺织大学 具有轨迹记忆功能的自动行驶小车控制系统及其控制方法
IT201900010668A1 (it) 2019-07-02 2021-01-02 Stiga S P A In Breve Anche St S P A Metodo di installazione di un dispositivo mobile per la manutenzione di terreni
KR102315678B1 (ko) * 2019-07-05 2021-10-21 엘지전자 주식회사 잔디 깎기 로봇 및 그 제어 방법
KR102317722B1 (ko) * 2019-08-16 2021-10-25 엘지전자 주식회사 이동로봇
CN110972679A (zh) * 2019-11-15 2020-04-10 江苏若博机器人科技有限公司 一种uwb定位的割草机器人
KR102378270B1 (ko) * 2019-11-20 2022-03-24 엘지전자 주식회사 이동 로봇 시스템 및 이동 로봇 시스템의 경계 정보 생성 방법
KR20210080004A (ko) * 2019-12-20 2021-06-30 엘지전자 주식회사 로봇 및 그 제어 방법
KR102169922B1 (ko) * 2020-02-06 2020-10-26 재단법인대구경북과학기술원 추종 장치, 이를 포함하는 추종 시스템 및 추종 장치의 추종 방법
SE543944C2 (en) * 2020-03-03 2021-09-28 Husqvarna Ab Robotic work tool system and method for defining a stay-out area within a work area
SE544024C2 (en) * 2020-03-03 2021-11-09 Husqvarna Ab Robotic work tool system and method for redefining a work area perimeter
CN111487961A (zh) * 2020-03-27 2020-08-04 宁波市德霖机械有限公司 行走装置工作范围控制方法、系统、智能终端及存储介质
SE544667C2 (en) * 2020-12-08 2022-10-11 Husqvarna Ab A robotic work tool with a re-definable operation area
EP4309017A1 (en) * 2021-03-15 2024-01-24 Eeve BV Method for navigation of an unmanned autonomous vehicle, unmanned autonomous vehicle, and i ts use
BE1029194B1 (nl) * 2021-03-15 2022-10-17 The Toadi Order BV Werkwijze voor navigatie van een onbemand autonoom voertuig, onbemand autonoom voertuig en gebruik ervan
CN113518305B (zh) * 2021-04-20 2023-10-20 北京车和家信息技术有限公司 蓝牙信号标定方法及装置、机器人、存储介质和电子设备
KR102469072B1 (ko) * 2021-11-26 2022-11-22 (주)텔레컨스 이동체의 컨트롤 장치와 이를 이용한 자율이동체의 구역 설정 방법 및 그 방법이 적용된 자율이동체
CN114600622A (zh) * 2022-03-14 2022-06-10 未岚大陆(北京)科技有限公司 行进路径规划方法、控制装置、割草机、自移动系统
CN114698624B (zh) * 2022-04-27 2023-05-16 中垦种业股份有限公司 一种水稻田高效除草方法
EP4310621A1 (en) * 2022-07-19 2024-01-24 Techtronic Cordless GP Display for controlling robotic tool
WO2024059614A1 (en) * 2022-09-14 2024-03-21 Milwaukee Electric Tool Corporation Robotic lawn mower
WO2024059134A1 (en) * 2022-09-14 2024-03-21 The Toro Company Boundary definition for autonomous machine work region
CN115639820B (zh) * 2022-10-18 2023-08-01 未岚大陆(北京)科技有限公司 虚拟墙的设置方法、自主移动设备和计算机可读存储介质
CN115617053B (zh) * 2022-12-19 2023-03-17 松灵机器人(深圳)有限公司 障碍物遍历方法、装置、割草机器人以及存储介质

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7953526B2 (en) * 2006-01-18 2011-05-31 I-Guide Robotics, Inc. Robotic vehicle controller
US8706297B2 (en) * 2009-06-18 2014-04-22 Michael Todd Letsky Method for establishing a desired area of confinement for an autonomous robot and autonomous robot implementing a control system for executing the same
KR101334961B1 (ko) * 2011-08-03 2013-11-29 엘지전자 주식회사 잔디 깎기용 이동로봇 시스템 및 이의 제어방법
US10098277B2 (en) * 2011-08-11 2018-10-16 Chien Ouyang Robotic lawn mower with boundary stands
US9471063B2 (en) * 2011-08-11 2016-10-18 Chien Ouyang Robotic lawn mower with network sensors
US9820433B2 (en) * 2012-12-28 2017-11-21 Positec Power Tools (Suzhou Co., Ltd.) Auto mowing system
KR102124509B1 (ko) * 2013-06-13 2020-06-19 삼성전자주식회사 청소 로봇 및 그 제어 방법
KR101659031B1 (ko) 2014-04-30 2016-09-23 엘지전자 주식회사 잔디 깎기 로봇 및 그 제어 방법
GB201419883D0 (en) * 2014-11-07 2014-12-24 F Robotics Acquisitions Ltd Domestic robotic system and method
US9420741B2 (en) * 2014-12-15 2016-08-23 Irobot Corporation Robot lawnmower mapping
US10545504B2 (en) * 2015-04-01 2020-01-28 AI Incorporated System and method for establishing virtual boundaries for robotic devices
KR20170004343A (ko) 2015-07-02 2017-01-11 삼성전자주식회사 사용자 단말기, 이를 포함하는 청소 로봇 및 그 제어 방법
CA3043498A1 (en) * 2016-11-22 2018-05-31 Left Hand Robotics, Inc. Autonomous path treatment systems and methods

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4270138A1 (en) * 2022-04-28 2023-11-01 Techtronic Cordless GP Creation of a virtual boundary for a robotic garden tool

Also Published As

Publication number Publication date
US10942510B2 (en) 2021-03-09
EP3495910A1 (en) 2019-06-12
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US20190163174A1 (en) 2019-05-30
EP3495910B1 (en) 2022-01-12

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