KR102123692B1 - 이동장치, 이동장치의 제어 방법 및 운송관리 시스템 - Google Patents

이동장치, 이동장치의 제어 방법 및 운송관리 시스템 Download PDF

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Abstract

이동장치가 개시된다. 이동장치는 복수의 무지향성 바퀴, 복수의 무지향성 바퀴를 구동하는 구동부, 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전을 감지하며, 복수의 무지향성 바퀴 각각에 대응되는 복수의 압력 센서를 포함하는 감지부 및 감지부에서 감지된 회전 및 복수의 압력 센서로부터 검출된 각각의 압력값에 기초하여 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전속도 및 회전량을 제어하는 프로세서를 포함한다. 이에 따라, 압력값에 대응하여 무지향성 바퀴 각각의 회전속도 및 회전량을 제어함으로써, 무지향성 바퀴를 사용하는 이동장치를 정확하고 민첩하게 제어할 수 있다.

Description

이동장치, 이동장치의 제어 방법 및 운송관리 시스템{MOVING DEVICE, CONTROLLING METHOD FOR MOVING DEVICE AND TRANSPORTATION MANAGEMENT SYSTEM}
본 발명은 이동장치, 이동장치의 제어 방법 및 운송관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무지향성 바퀴를 갖는 이동장치, 무지향성 바퀴를 갖는 이동장치의 제어 방법 및 운송관리 시스템에 관한 것이다.
일반적인 차량은 독립적인 두 바퀴 구동방식이나 조향 구동방식으로 구분된다. 이와 같은 기존의 구동방식에는 움직임에 제약이 있다. 즉, 앞으로 움직이던 상태에서 차체를 직접 회전시키지 않고는 바로 옆으로 이동할 수 없게 된다.
이러한 움직임의 제약으로 협소한 공간에서의 움직임이 어렵고, 원하는 위치에 도달하기 위하여 복잡한 경로의 계산이 필요하게 된다.
이와 같은 단점을 보와하기 위해서 개발된 것이 전방향 구동방식이다. 전방향 구동방식은 차량 또는 이동 로봇 등의 운동 능력을 향상시켜 2차원 평면에서 3자유도(전후, 좌우, 회전)의 운동이 가능하도록 함으로써, 임의의 자세에서 임의의 방향으로 주행이 가능하다.
또한, 최근에는 옴니휠(omni-wheel)을 이용한 새로운 주행시스템 플랫폼인 옴니휠을 이용한 자율이동 로봇이 연구되고 있다. 이러한 자율이동 로봇은, 옴니휠이라는 특이한 구조의 바퀴를 사용하여 홀로노믹 시스템(holonomic system)을 실현할 수가 있었다. 홀로노믹 시스템은, 제어하고 싶은 자유도와, 제어할 수 있는 자유도의 관계로 정의된다. 제어를 할 수 있는 자유도가 제어하고 싶은 자유도보다 많거나 같은 경우 홀로노믹 시스템이라 하고, 제어를 할 수 있는 자유도가 제어를 하고 싶은 자유도보다 적을 경우 논홀로노믹 시스템(non-holonomic system)이라 한다.
옴니휠은 하나의 주바퀴와 그 주위에 위성처럼 달려있는 보조바퀴로 구성된다. 주 바퀴는 일반적인 바퀴와 같이 모터의 회전축을 중심으로 회전을 하고, 보조바퀴는 외부의 힘에 의해 회전축의 방향(주 바퀴와 직각을 이루는 방향)으로 슬립(slip)이 발생된다. 이와 같은 특이한 구조의 옴니휠 덕분에, 종래의 옴니휠을 이용한 자율이동 로봇은, 회전 반경 없이 어느 방향이든 이동이 가능한 홀로노믹 시스템을 구현할 수 있었다.
그러나, 옴니휠을 사용하는 이동장치의 경우 상술한 바와 같은 많은 장점에도 불구하고, 종래의 일반 바퀴를 사용하는 경우보다 위치 이동 및 자세 제어가 매우 어렵기 때문에 민첩하고 정확하게 주행할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 압력값에 기초하여 복수의 무지향성 바퀴를 개별적으로 제어하는 이동장치, 이동장치의 제어 방법 및 운송관리 시스템을 제공함에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동장치는, 복수의 무지향성 바퀴, 상기 복수의 무지향성 바퀴를 구동하는 구동부, 상기 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전을 감지하며, 상기 복수의 무지향성 바퀴 각각에 대응되는 복수의 압력 센서를 포함하는 감지부 및 상기 감지부에서 감지된 회전 및 상기 복수의 압력 센서로부터 검출된 각각의 압력값에 기초하여 상기 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전속도 및 회전량을 제어하는 프로세서를 포함한다.
여기서, 상기 프로세서는, 상기 복수의 압력 센서로부터 검출된 각각의 압력값을 비교하고 상기 압력값이 낮아질수록 해당 무지향성 바퀴의 회전속도 및 회전량을 저감시키고, 상기 압력값이 높아질수록 해당 무지향성 바퀴의 회전속도 및 회전량을 증가시킨다.
한편, 본 발명의, 일 실시 예에 따른 이동장치는 상기 복수의 무지향성 바퀴 각각에 대한 서스펜션부를 더 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 복수의 압력센서로부터 검출된 각각의 압력값에 기초하여 상기 이동장치의 평형을 조정하도록 상기 서스펜션부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 감지된 회전 및 검출된 각각의 압력값에 기초하여 상기 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전속도 및 회전량을 제어함과 동시에 상기 서스펜션부를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동장치는 거리 탐지 센서 및 이미지를 획득하는 촬상부를 더 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 거리 탐지 센서를 통해 획득되는 거리에 관한 정보 및 상기 촬상부를 통해 획득되는 이동 경로에 관한 정보에 기초하여, 최단 이동 경로를 산출하고 상기 산출된 최단 이동 경로에 따라 상기 구동부를 구동할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 산출된 최단 이동 경로 및 상기 산출된 최단 이동 경로 상에서 상기 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전속도 및 회전량을 저장하여 업데이트할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 무지향성 바퀴를 포함하는 이동장치의 제어 방법은, 상기 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전을 감지하는 단계, 상기 복수의 무지향성 바퀴 각각에 대응되는 압력값을 검출하는 단계 및 상기 감지된 회전 및 검출된 각각의 압력값에 기초하여 상기 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전속도 및 회전량을 제어하는 단계를 포함한다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 운송관리 시스템은, 최단 이동 경로를 산출하고 상기 산출된 최단 이동 경로에 따라 이동하되, 다른 이동장치를 발견한 경우 상기 다른 이동장치의 움직임을 고려하여 최단 이동 경로를 재산출하는 복수의 이동장치 및 상기 복수의 이동장치 각각의 이동경로 및 제어 관련 정보를 저장하고 업데이트하는 서버를 포함하며, 상기 이동장치는, 복수의 무지향성 바퀴, 상기 복수의 무지향성 바퀴를 구동하는 구동부, 상기 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전을 감지하며, 상기 복수의 무지향성 바퀴 각각에 대응되는 복수의 압력 센서를 포함하는 감지부 및 상기 감지부에서 감지된 회전 및 상기 복수의 압력 센서로부터 검출된 각각의 압력값에 기초하여 상기 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전속도 및 회전량을 제어하는 프로세서를 포함한다.
이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 압력값에 대응하여 무지향성 바퀴 각각의 회전속도 및 회전량을 제어함으로써, 무지향성 바퀴를 사용하는 이동장치를 정확하고 민첩하게 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무지향성 바퀴를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무지향성 바퀴를 구동하기 위한 구동부 및 감지부를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무지향성 바퀴 각각을 제어하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 이동장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 서스펜션부를 도시한 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동장치의 제어 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 이동장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 최단이동 경로 산출에 관한 도면이다.
도 11은 도 1에 도시된 프로세서의 구체적인 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저장부에 저장된 소프트웨어 모듈에 관한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 운송관리 시스템에 관한 블럭도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관계 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동장치(100)는 복수의 무지향성 바퀴(110), 구동부(120), 감지부(130) 및 프로세서(140)를 포함한다. 여기서, 이동장치(100)는 무지향성 바퀴가 구비되어 이동이 가능한 이동 가능 수단을 모두 포함할 수 있다. 예를 들어, 자동차, 비행기, 무인 카트, 이동 로봇 등으로 구현될 수 있다.
또한, 무지향성 바퀴는 유니버셜 휠(universal wheel), 메카넘 휠(mecanum wheel), 더블 휠(double wheel), 얼터닛 휠(alternate wheel), 하프 휠(half wheel), 오쏘고날 휠(orthogonal wheel), 볼 휠(ball wheel), 옴니 휠(omni wheel) 등으로 구현될 수 있으며, 본 명세서에서는 옴니 휠을 사용하는 이동장치를 예로 들어 설명하기로 한다.
이러한 옴니 휠에 대해 도 3을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무지향성 바퀴를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 무지향성 바퀴(110)는 옴니 휠로 구현되어 있으며, 이러한 옴니 휠(110)은 메인휠(111)과 서브휠(112)로 구성되어 메인휠(111)의 회전방향과 서브휠(112)의 회전방향이 수직이 되도록 메인휠(111)과 서브휠(112)이 배치된다.
이에 따라, 옴니 휠(110)은 메인휠(111)이 A방향으로 일반적인 바퀴와 동일하게 회전을 하고, 서브휠(112)이 외부의 힘에 의해 B방향으로 슬립이 발생할 수 있는 구조로 이루어진다.
그리고, 이러한 메인휠(111)과 서브휠(112)이 구성되는 바퀴가 2개 겹쳐서 결합되되, 2개의 바퀴가 겹쳐지는 경우 서브휠(112)이 도 3에 도시된 바와 같이 엇갈려서 결합되도록 구성된다.
이에 의해, 옴니 휠(110)의 메인휠(111)이 회전시 적어도 하나의 서브휠(112)이 지면에 접촉될 수 있게 되며, 서브휠(112)이 임의의 지점에서 지면에 접촉되어 힘을 받게 되면, 서브휠(120)의 회전에 의해 메인휠(111)의 회전방향과 수직한 방향으로의 회전이동이 가능해진다.
즉, 메인휠(111)이 회전축을 따라 회전하는 경우 옴니휠(110)은 메인휠(111)의 회전방향을 기준으로 할 때, 앞뒤로 즉, 전진 또는 후진을 할 수 있게 된다. 이때 옴니휠(110)의 전진 또는 후진 중에는 서브휠(112)은 정지된 상태이다.
한편, 메인휠(111)의 회전이 정지된 후 서브휠(112)의 회전방향으로 힘이 가해지면 서브휠(112)은 메인휠(111)의 회전방향과 수직한 방향으로 회전하게 되므로, 옴니휠(110)은 메인휠(111)의 회전방향을 기준으로 할 때, 양 옆으로, 즉, 좌측 또는 우측으로 이동할 수 있게 된다.
이에 따라, 옴니 휠(110)은 전후좌우 전방향으로의 이동이 가능해진다.
한편, 구동부(120)는 이러한 무지향성 바퀴를 구동할 수 있으며, 상술한 바와 같이, 메인휠(111)과 서브휠(112) 각각의 회전속도 및 회전량을 조절하여 이동장치(100)의 전체적인 이동 방향을 조정할 수 있다. 이러한 구동부(120)는 다양한 종류의 모터를 포함할 수 있다.
또한, 감지부(130)는 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전을 감지하며, 복수의 무지향성 바퀴 각각에 대응되는 복수의 압력 센서를 포함한다.
여기서, 감지부(130)는 다양한 종류의 센서로 구현될 수 있으며, 이러한 다양한 종류의 센서가 복수의 무지향성 바퀴 각각에 연결되어 바퀴 각각의 회전방향과 회전속도를 측정하게 된다.
또한, 감지부(130)는 복수의 무지향성 바퀴 각각에 대응하여 바퀴 각각에 실리는 압력값을 측정하기 위한 복수의 압력 센서를 포함할 수 있다. 이러한 압력 센서는 복수의 무지향성 바퀴 각각에 연결되는 회전축 상에 실리는 압력값을 측정할 수도 있고, 또는 복수의 무지향성 바퀴에 연결되는 기어 또는 서스펜션 등에 실리는 압력값을 측정할 수도 있으며, 또는 복수의 무지향성 바퀴 자체에 전달되는 압력값을 측정할 수도 있다.
한편, 프로세서(140)는 감지부(130)에서 감지된 회전 및 복수의 압력센서로부터 검출된 각각의 압력값에 기초하여 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전속도 및 회전량을 제어할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(140)는 복수의 압력 센서로부터 검출된 각각의 압력값을 비교하고 압력값이 낮아질수록 해당 무지향성 바퀴의 회전속도 및 회전량을 저감시키고, 압력값이 높아질수록 해당 무지향성 바퀴의 회전속도 및 회전량을 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 이동장치(100)의 앞단에 제1 무지향성 바퀴와 제2 무지향성 바퀴가 구비되어 있고, 제1 무지향성 바퀴와 제2 무지향성 바퀴의 회전속도 및 회전량이 서로 동일하고 일정하여 이동장치(100)가 등속도 운동을 하는 것으로 가정한다.
이때, 제1 무지향성 바퀴쪽으로 압력이 쏠리는 현상이 발생하게 되면, 프로세서(140)는 제1 무지향성 바퀴에 작용하는 압력값과 제2 무지향성 바퀴에 작용하는 압력값을 비교하고, 제1 무지향성 바퀴에 작용하는 압력값이 상대적으로 더 크다고 판단되면, 감지부(130)에서 감지된 현재 제1 무지향성 바퀴의 회전량 및 회전 속도가 제2 무지향성 바퀴의 회전량 및 회전속도와 동일하다고 감지된 정보를 토대로 제1 무지향성 바퀴의 회전량 및 회전 속도를 제2 무지향성 바퀴의 회전량 및 회전 속도와 구별될 수 있도록 증가시키게 된다.
이에 따라, 제1 무지향성 바퀴는 상대적으로 큰 압력값이 작용하는 상태에서 회전량과 회전 속도가 증가하게 되어 큰 압력값이 작용하는 상태로부터 벗어나는 방향으로 이동장치(100)는 이동하게 된다.
또한, 동시에 제2 무지향성 바퀴쪽으로는 압력이 상대적으로 작다고 판단되므로, 프로세서(140)는 감지된 현재 제1 무지향성 바퀴의 회전량 및 회전 속도가 제2 무지향성 바퀴의 회전량 및 회전속도와 동일하다고 감지된 정보를 토대로 제2 무지향성 바퀴의 회전량 및 회전 속도를 제1 무지향성 바퀴의 회전량 및 회전 속도와 구별될 수 있도록 저감시키게 된다.
이에 따라, 제2 무지향성 바퀴는 상대적으로 작은 압력값이 작용하는 상태에서 회전량과 회전 속도가 감소하게 되어 작은 압력값이 작용하는 상태에서 크게 움직이지 않게 된다.
이러한 제1 무지향성 바퀴 및 제2 무지향성 바퀴의 회전량 차이와 회전 속도 차이에 따라 이동장치(100)는 압력값이 상대적으로 크게 작용하는 위치 또는 상태로부터 벗어나도록 움직이게 된다.
상술한 설명은 주로, 이동장치(100)의 한쪽 바퀴만 요철을 넘거나 장애물을 넘는 경우 또는 한쪽 바퀴에만 지면으로부터의 압력값이 커지는 경우, 해당 바퀴에 대해서만 압력값이 증가하게 되는바, 프로세서(140)는 이러한 경우 해당 바퀴의 회전량 및 회전속도를 증가시켜 요철 또는 장애물로부터 최대한 빠르게 벗어나도록 이동장치(100)를 움직일 수 있다.
한편, 지면으로부터 무지향성 바퀴에 전달되는 압력뿐만 아니라, 이동장치(100)의 본체로부터 무지향성 바퀴쪽으로 눌리는 압력도 존재할 수 있는데, 이러한 경우 프로세서(140)의 동작에 대해서는 후술하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동장치를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 이동장치(100)의 하부에는 복수의 무지향성 바퀴(110)가 각각의 구동부(120)를 통해 이동장치(100)와 연결되고, 이러한 구동부(120)에는 감지부(130)가 함께 구비될 수 있다.
그리고, 이동장치(100)의 상부에는 물건의 적재가 가능한 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 도 2에서는 가림막 형태로 적재된 물건이 이동장치(100)로부터 이탈되지 않도록 구현되었다.
이러한 이동장치(100)는 물건을 적재한 채로 이동이 가능하며, 마트에서 장보기용 카트, 자재 운송, 택배 운송 등의 상황에 적용되어 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무지향성 바퀴를 구동하기 위한 구동부 및 감지부를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 무지향성 바퀴(110)를 구동하기 위한 구동부(120)는 다양한 종류의 모터를 포함할 수 있으며, 이러한 모터는 회전축에 연결되어 회전축을 회전시키며, 회전축의 회전력을 무지향성 바퀴(110)에 전달가능하도록 구현될 수 있다.
또한, 모터에서 발생된 구동력이 복수의 기어를 통해 무지향성 바퀴(110)에 전달되도록 구현될 수도 있다.
즉, 무지향성 바퀴(110)가 회전축에 연결되고, 회전축에는 기어가 결합되어 있으며, 구동부(!20)에 배치된 모터의 구동축에도 기어가 결합되어 회전축에 결합된 기어에 연결되는 형태로 구현될 수 있다.
여기서, 모터가 전원공급부(미도시)로부터 전원을 공급받아 회전하게 되면, 모터에 결합된 기어와 회전축에 결합된 기어가 맞물려 회전하며, 기어의 회전력에 연동되어 회전축도 회전하게 된다.
물론, 무지향성 바퀴(110)에 모터가 결합되는 방식은 이에 한정되지 않으며, 다른 방식을 이용할 수도 있다. 즉, 모터를 구동부(120) 내부가 아닌 외부에 결합시킨 후 기어와 축의 연결을 통해 각각의 회전축에 구동력이 전달되도록 구현될 수도 있다.
한편, 도 4와 같이 모터에 형성된 구동축 부분이 직접 무지향성 바퀴(110)에 연결되어 무지향성 바퀴(110)를 회전시키는 방식으로 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 감지부(130)는 구동부(120)와 비슷한 위치에 존재하여 회전하는 무지향성 바퀴(110)의 회전을 감지하고, 무지향성 바퀴(110)에 전달되는 압력값을 검출할 수 있다.
이러한 감지부는 다양한 센서들을 포함할 수 있으며, 이러한 센서들은 구동부(120)가 아닌 무지향성 바퀴(110) 근처의 어디에도 위치될 수 있음은 당연하다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무지향성 바퀴 각각을 제어하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 이동장치(100)는 제1 무지향성 바퀴(111), 제2 무지향성 바퀴(112), 제3 무지향성 바퀴(113) 및 제4 무지향성 바퀴(미도시)를 포함하고 있으며, 이때 만약 제1 무지향성 바퀴(111)에 작용되는 압력값이 제2 및 제3 무지향성 바퀴(112, 113)에 작용되는 압력값보다 큰 경우, 프로세서(140)는 제1 무지향성 바퀴(111)의 회전속도 및 회전량(111-1)을 증가시키고, 제2 무지향성 바퀴(112)의 회전속도 및 회전량(112-1)을 감소시킨다. 제3 무지향성 바퀴(113)에 대해서는 생략하였다.
이는 이동장치(100)에 적재된 상품의 무게가 상대적으로 제1 무지향성 바퀴(111) 쪽으로 실리는 경우 이동장치(100)는 제1 무지향성 바퀴(111) 쪽으로 기울어질 수 있고, 이러한 경우 프로세서(140)는 이동장치(100)의 평형 및 자세 제어를 위해 다양한 동작을 취할 수 있는데, 그 중 하나가 앞서 설명한 바와 같이 제1 무지향성 바퀴(111)의 회전속도 및 회전량을 증가시켜 이동장치(100)가 기울어지는 방향과 반대 방향으로 회전시키도록 하는 것이다.
한편, 이동장치(100)는 서스펜션 구조를 더 포함하여 무지향성 바퀴의 회전을 제어하는 것뿐만 아니라 서스펜션을 제어하여 적극적으로 이동장치(100)의 평형을 유지하거나 자세 제어를 수행할 수 있는데, 이에 대해 좀더 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 이동장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 이동장치(100)는 복수의 무지향성 바퀴(110), 구동부(120), 감지부(130), 프로세서(140) 및 서스펜션부(150)를 포함할 수 있다.
이동장치(100)는 복수의 무지향성 바퀴(110) 각각에 대한 서스펜션부(150)를 포함할 수 있으며, 프로세서(140)는 복수의 압력센서로부터 검출된 각각의 압력값에 기초하여 이동장치(100)의 평형을 조정하도록 서스펜션부(150)를 제어할 수 있다.
여기서, 서스펜션부(150)는 현가 장치로도 불리며, 주로 댐핑부를 포함하는데, 이러한 서스펜션 구조뿐만 아니라, 이동장치(100)의 평형을 유지할 수 있는 다양한 구조, 예를 들어 복수의 기어로 구현되어 높낮이를 조절할 수 있는 구조 등으로 구현될 수도 있다.
그리고, 프로세서(140)는 압력값이 상대적으로 크게 작용되는 무지향성 바퀴(110) 측에 위치하는 서스펜션부(150)를 제어하여 구체적으로, 서스펜션부(150)의 댐핑부를 늘리는 동작을 수행하여 이동장치(100)의 평형을 유지하거나 자세 제어 동작을 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 서스펜션부를 도시한 블럭도이다.
도 7을 참조하면, 도 4와 달리 구동부(120) 및 감지부(130)는 서스펜션부(150)와 연결되어 배치되거나 서브펜션부(150) 내부에 배치될 수 있다.
서스펜션부(150)는 스프링 또는 탄성부재를 통해 이동장치(100)의 본체와 연결되며, 이에 따라 무지향성 바퀴(110)를 기준으로 지면에서 작용하는 압력 또는 이동장치(100)의 상부에서 작용하는 압력에 대응하여 프로세서(150)는 서스펜션부(150)를 제어하여 작용되는 압력값을 상쇄시키도록 할 수 있다.
도 7에 도시된 서스펜션부(150)는 일 예일 뿐이며, 다양한 구조로 구현될 수 있음은 당연하다.
한편, 프로세서(140)는 감지된 회전 및 검출된 각각의 압력값에 기초하여 복수의 무지향성 바퀴(110) 각각의 회전속도 및 회전량을 제어함과 동시에 서스펜션부(150)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(140)는 감지부(130)를 통해 감지된 무지향성 바퀴(110)의 회전 상태 및 복수의 압력센서를 통해 검출된 무지향성 바퀴(110) 각각에 대한 압력값을 고려할 수 있는데, 예를 들어, 프로세서(140)는 감지부(130)를 통해 현재 회전중인 무지향성 바퀴(110)의 회전속도 및 회전량을 체크할 수 있고, 복수의 압력센서를 통해 무지향성 바퀴(110) 각각에 대해 작용하는 압력값을 체크할 수 있다.
그리고, 프로세서(140)는 이렇게 체크된 회전상태와 압력값을 고려하여, 압력값의 크기가 상대적으로 큰 상태에서 해당 무지향성 바퀴(110)의 회전량 및 회전속도가 작다면 이를 더 증가시킴과 동시에 서스펜션부(150)를 통해 해당 압력의 영향을 저감시키도록 할 수 있다.
마찬가지로, 프로세서(140)는 압력값의 크기가 상대적으로 작은 상태에서 해당 무지향성 바퀴(110)의 회전량 및 회전 속도가 크다면 이를 감소시킴과 동시에 서스펜션부(150)를 통해 해당 압력의 영향을 저감시키거나 유지하도록 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동장치의 제어 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 이동장치(100)가 왼쪽으로 경사진 오르막 경로로 이동하고 있다.
이때, 이동장치(100)가 왼쪽으로 기울어지게 되면서 제3 무지향성 바퀴(113)에 가장 큰 압력이 작용하게 되고, 그 다음으로 제1 무지향성 바퀴(111)에 중간 수준의 압력이 작용하게 되며, 그 다음으로 제2 무지향성 바퀴(112)에 가장 작은 압력이 작용하게 된다.
이러한 경우, 프로세서(140)는 제3 무지향성 바퀴(113)의 회전량 및 회전 속도를 크게 증가시키면서 이와 동시에 이동장치(100)에 적재된 상품들이 평형상태를 유지할 수 있도록 상품들을 받치고 있는 본체 패널 중 제3 무지향성 바퀴(111)에 위치한 본체 패널의 영역이 위쪽 방향으로 움직일 수 있도록 서스펜션부(150)가 위쪽 방향(151)으로 늘어날 수 있게 제어한다.
또한, 프로세서(140)는 제2 무지향성 바퀴(112)의 회전량 및 회전 속도를 감소시키면서 이와 동시에 이동장치(100)에 적재된 상품들이 평형상태를 유지할 수 있도록 상품들을 받치고 있는 본체 패널 중 제2 무지향성 바퀴(112)에 위치한 본체 패널의 영역이 아래쪽 방향으로 움직일 수 있도록 서스펜션부(150)가 아래쪽 방향(152)으로 수축될 수 있게 제어한다.
한편, 프로세서(140)는 제2 및 제3 무지향성 바퀴(112, 113)의 회전 속도 및 회전량을 고려하여 제1 무지향성 바퀴(111)의 회전 속도 및 회전량을 조절하는 동작 및 서스펜션부(150)를 제어하여 본체 패널이 평형상태를 유지하도록 하는 동작 중 하나를 선택적으로 수행할 수 있다.
즉, 프로세서(140)는 각각의 무지향성 바퀴에 대해 각각의 바퀴에 대한 회전 속도 및 회전량을 제어하는 것과 서스펜션부(150)를 제어하는 것을 각각의 바퀴의 현재 상태에 따라 선택적으로 제어할 수도 있고 동시에 제어할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 이동장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 9를 참조하면, 이동장치(100)는 복수의 무지향성 바퀴(110), 구동부(120), 감지부(130), 프로세서(140), 서스펜션부(150), 거리 탐지 센서(160) 및 촬상부(170)을 포함할 수 있다.
여기서 거리 탐지 센서(160)는 적외선 센서, 레이더 센서, 라이더 센서 등과 같은 다양한 종류의 센서로 구현될 수 있으며, 이동 장치(100)의 다양한 위치에 배치될 수 있다.
이러한 거리 탐지 센서(160)는 장애물, 벽, 사람 등의 존재 여부를 감지할 수 있다.
촬상부(170)는 이미지를 획득할 수 있는 카메라, 렌즈, 웹캡, 캠코더, 휴대용 단말기 등으로 구현될 수 있으며, 장애물, 벽, 사람 등의 존재 여부 뿐만 아니라 피사체 식별이 가능하다.
그리고, 프로세서(140)는 거리 탐지 센서(160)를 통해 획득되는 거리에 관한 정보 및 촬상부(170)를 통해 획득되는 이동 경로에 관한 정보에 기초하여, 최단 이동 경로를 산출하고 산출된 최단 이동 경로에 따라 구동부(120)를 구동할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(140)는 촬상부(170)를 통해 획득되는 이미지를 통해 미리 경로를 예측할 수 있고, 거리 탐지 센서(160)를 통해 실시간 보정을 수행하여 최단 이동 경로를 산출할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 최단이동 경로 산출에 관한 도면이다.
도 10을 참조하면, 마트(1000) 내부의 경로를 표시한 것으로, 일반적인 바퀴를 가진 이동장치의 경우 제1 경로(1100)로 이동할 것이나, 무지향성 바퀴(110)를 구비한 이동장치(100)의 경우 최단 이동 경로(1200)를 산출하고 이에 따라 이동할 수 있게 된다.
한편, 프로세서(140)는 다른 이동 장치가 이동하면서 산출된 경로로 이동하지 못하는 경우에도 실시간으로 다른 이동 장치의 이동 경로를 파악하면서 최단 이동 경로를 수정하여 산출할 수 있으며 이에 따라 이동 장치 간의 충돌을 피할 수 있게 된다.
또한, 프로세서(140)는 산출된 최단 이동 경로 및 산출된 최단 이동 경로 상에서 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전 속도 및 회전량을 저장하여 업데이트할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(140)는 산출된 최단 이동 경로를 따라 움직이든 무지향성 바퀴 각각의 회전 속도 및 회전량을 저장하고, 저장된 무지향성 바퀴 각각의 회전 속도 및 회전량에 기초하여 최단 이동 경로 상에서의 요철, 장애물, 경로의 높낮이 차이, 경사 여부, 미끄러짐 여부 등에 관한 정보를 획득할 수 있으며, 이에 따라, 최단 이동 경로의 거리뿐만 아니라 최단 이동 경로의 경로 상태에 관한 세부 정보를 파악할 수 있다.
그리고, 프로세서(140)는 이를 업데이트하여 저장함으로써, 추후 동일한 경로를 이동시 산출에 대한 딜레이없이 빠르게 이동할 수 있도록 제어할 수 있으며, 또한 변동 상황이 발생하게 되면 이를 다시 업데이트 하여 저장할 수 있다.
도 11은 도 1에 도시된 프로세서의 구체적인 구성을 나타내는 블럭도이다.
이동장치(100)는 복수의 무지향성 바퀴(110), 구동부(120), 감지부(130), 프로세서(140), 서스펜션부(150), 거리 탐지 센서(160), 촬상부(170) 및 저장부(180)를 포함한다.
프로세서(140)는 감지부(130)에서 감지된 회전 및 복수의 압력 센서로부터 검출된 각각의 압력값에 기초하여 복수의 무지향성 바퀴(110) 각각의 회전 속도 및 회전량을 제어할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(140)는 RAM(141), ROM(142), 메인 CPU(143), 그래픽 처리부(144), 제1 내지 n 인터페이스(145-1 ~ 145-n), 버스(146)를 포함한다.
RAM(141), ROM(142), 메인 CPU(143), 그래픽 처리부(144), 제1 내지 n 인터페이스(145-1 ~ 145-n) 등은 버스(146)를 통해 서로 연결될 수 있다.
제1 내지 n 인터페이스(145-1 내지 145-n)는 상술한 각종 구성요소들과 연결된다. 인터페이스들 중 하나는 네트워크를 통해 외부 장치와 연결되는 네트워크 인터페이스가 될 수도 있다.
메인 CPU(143)는 저장부(180)에 액세스하여, 저장부(180)에 저장된 O/S를 이용하여 부팅을 수행한다. 그리고, 저장부(180)에 저장된 각종 프로그램, 컨텐츠, 데이터 등을 이용하여 다양한 동작을 수행한다.
특히, 메인 CPU(143)는 감지부(130)에서 감지된 회전 및 복수의 압력 센서로부터 검출된 각각의 압력값에 기초하여 복수의 무지향성 바퀴(110) 각각의 회전 속도 및 회전량을 제어할 수 있다.
ROM(142)에는 시스템 부팅을 위한 명령어 세트 등이 저장된다. 턴온 명령이 입력되어 전원이 공급되면, 메인 CPU(143)는 ROM(142)에 저장된 명령어에 따라 저장부(180)에 저장된 O/S를 RAM(141)에 복사하고, O/S를 실행시켜 시스템을 부팅시킨다. 부팅이 완료되면, 메인 CPU(143)는 저장부(180)에 저장된 각종 어플리케이션 프로그램을 RAM(141)에 복사하고, RAM(141)에 복사된 어플리케이션 프로그램을 실행시켜 각종 동작을 수행한다.
그래픽 처리부(144)는 연산부(미도시) 및 렌더링부(미도시)를 이용하여 아이콘, 이미지, 텍스트 등과 같은 다양한 객체를 포함하는 화면을 생성한다. 연산부(미도시)는 수신된 제어 명령에 기초하여 화면의 레이아웃에 따라 각 객체들이 표시될 좌표값, 형태, 크기, 컬러 등과 같은 속성값을 연산한다. 렌더링부(미도시)는 연산부(미도시)에서 연산한 속성값에 기초하여 객체를 포함하는 다양한 레이아웃의 화면을 생성한다.
특히, 그래픽 처리부(144)는 메인 CPU(143)에 의해 생성된 오브젝트를 GUI(Graphic User Interface), 아이콘, 사용자 인터페이스 화면 등으로 구현할 수 있다.
한편, 상술한 프로세서(140)의 동작은 저장부(180)에 저장된 프로그램에 의해 이루어질 수 있다.
저장부(180)는 감지부(130)에서 감지된 회전 및 복수의 압력 센서로부터 검출된 각각의 압력값에 기초하여 복수의 무지향성 바퀴(110) 각각의 회전 속도 및 회전량을 제어하는 프로세서(140)를 구동시키기 위한 O/S(Operating System) 소프트웨어 모듈, 각종 멀티미디어 컨텐츠와 같은 다양한 데이터를 저장한다.
특히, 저장부(180)는 감지부(130)에서 감지된 회전 및 복수의 압력 센서로부터 검출된 각각의 압력값에 기초하여 복수의 무지향성 바퀴(110) 각각의 회전 속도 및 회전량을 제어하기 위한 소프트웨어 모듈을 포함할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저장부에 저장된 소프트웨어 모듈에 관한 도면이다.
도 12를 참조하면, 저장부(180)는 회전속도 및 회전량 제어 모듈(181), 서스펜션 제어 모듈(182) 및 최단 이동 경로 산출 모듈(183) 등의 프로그램을 저장할 수 있다.
한편, 상술한 프로세서(140)의 동작은 저장부(180)에 저장된 프로그램에 의해 이루어질 수 있다. 이하에서는 저장부(180)에 저장된 프로그램을 이용한 프로세서(140)의 세부 동작에 대해 자세히 설명하도록 한다.
구체적으로, 회전속도 및 회전량 제어 모듈(181)은 복수의 무지향성 바퀴(110) 각각의 회전을 감지하고, 감지된 회전 및 복수의 압력 센서로부터 검출된 각각의 압력값에 기초하여 복수의 무지향성 바퀴(110) 각각의 회전 속도 및 회전량을 증가시키거나 감소시킬 수 있다.
또한, 서스펜션 제어 모듈(182)은 복수의 압력센서로부터 검출된 각각의 압력값에 기초하여 이동장치(100)의 평형을 조정하도록 서스펜션부(150)를 제어할 수 있다.
또한, 최단 이동 경로 산출 모듈(183)은 거리 탐지 센서(160)를 통해 획득되는 거리에 관한 정보 및 촬상부(170)를 통해 획득되는 이동 경로에 관한 정보에 기초하여 최단 이동 경로를 산출할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13에 도시된 방법에 따르면, 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전을 감지한다(S1310).
그리고, 복수의 무지향성 바퀴 각각에 대응되는 압력값을 검출한다(S1320).
그리고, 감지된 회전 및 검출된 각각의 압력값에 기초하여 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전속도 및 회전량을 제어한다(S1330).
이때, 회전속도 및 회전량을 제어하는 단계(S1330)는, 복수의 압력센서로부터 검출된 각각의 압력값을 비교하고, 압력값이 낮아질수록 해당 무지향성 바퀴의 회전속도 및 회전량을 저감시키고, 압력값이 높아질수록 해당 무지향성 바퀴의 회전속도 및 회전량을 증가시킨다.
또한, 복수의 압력센서로부터 검출된 각각의 압력값에 기초하여 이동장치의 평형을 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 감지된 회전 및 검출된 각각의 압력값에 기초하여 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전 속도 및 회전량을 제어함과 동시에 서스펜션부를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 거리 탐지 센서를 통해 획득되는 거리에 관한 정보 및 촬상부를 통해 획득되는 이동 경로에 관한 정보에 기초하여 최단 이동 경로를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 산출된 최단 이동 경로 및 산출된 최단 이동 경로 상에서 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전 속도 및 회전량을 저장하여 업데이트 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 상술한 이동장치의 제어 방법은 다양한 알고리즘을 통해 구현될 수 있으며, 이러한 알고리즘은 입력값이 회전 및 압력값이 될 수 있고, 연산 과정에서 이동 장치의 평형 상태, 서스펜션 상태, 최단 이동 경로의 상태 등이 함께 고려될 수 있으며, 출력값은 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전속도 및 회전량과 서스펜션부의 조정방향이 될 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 운송관리 시스템에 관한 블럭도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 운송관리 시스템(1400)는 제1 이동 장치(1410), 제2 이동 장치(1411)... 제n 이동 장치 및 서버(1420)를 포함한다.
여기서, 복수의 이동장치(1410, 1411)는 최단 이동 경로를 산출하고 산출된 최단 이동 경로에 따라 이동하되, 다른 이동장치를 발견한 경우 다른 이동장치의 움직임을 고려하여 최단 이동 경로를 재산출할 수 있다.
그리고, 서버(1420)는 복수의 이동장치 각각(1410, 1411)의 이동 경로 및 제어 관련 정보를 저장하고 업데이트한다.
여기서, 제어 관련 정보는 상술한 바와 같이 복수의 이동장치 각각(1410, 1411)이 이동 경로를 따라 움직이면서 제어되는 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전속도 및 회전량에 관한 정보 및 이를 통해 획득될 수 있는 이동 경로 상의 상태 등에 관한 정보를 포함할 수 있다.
또한 여기서, 복수의 이동장치 각각(1410, 1411)은 복수의 무지향성 바퀴, 복수의 무지향성 바퀴를 구동하는 구동부, 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전을 감지하며, 복수의 무지향성 바퀴 각각에 대응되는 복수의 압력 센서를 포함하는 감지부 및 감지부에서 감지된 회전 및 복수의 압력 센서로부터 검출된 각각의 압력값에 기초하여 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전 속도 및 회전량을 제어하는 프로세서를 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 제어 방법을 순차적으로 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.
일 예로, 감지된 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전 및 복수의 압력 센서로부터 검출된 각각의 압력값에 기초하여 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전 속도 및 회전량을 제어하는 단계를 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.
비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 회전 및 압력값에 기초하여 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전속도 및 회전량을 제어하기 위한 다양한 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.
또한, 이동장치 및 프로세서에 대해 도시한 상술한 블록도에서는 버스(bus)를 미도시하였으나, 이동장치에서 각 구성요소 간의 통신은 버스를 통해 이루어질 수도 있다. 또한, 각 디바이스에는 상술한 다양한 단계를 수행하는 CPU, 마이크로 프로세서 등과 같은 프로세서가 더 포함될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100: 이동장치 110: 복수의 무지향성 바퀴
120: 구동부 130: 감지부
140: 프로세서

Claims (8)

  1. 복수의 무지향성 바퀴;
    상기 복수의 무지향성 바퀴를 구동하는 구동부;
    상기 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전을 감지하며, 상기 복수의 무지향성 바퀴 각각에 대응되는 복수의 압력 센서를 포함하는 감지부; 및
    상기 감지부에서 감지된 회전 및 상기 복수의 압력 센서로부터 검출된 각각의 압력값에 기초하여 상기 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전속도 및 회전량을 제어하는 프로세서;를 포함하는 이동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 복수의 압력 센서로부터 검출된 각각의 압력값을 비교하고 상기 압력값이 낮아질수록 해당 무지향성 바퀴의 회전속도 및 회전량을 저감시키고, 상기 압력값이 높아질수록 해당 무지향성 바퀴의 회전속도 및 회전량을 증가시키는 것인, 이동장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 무지향성 바퀴 각각에 대한 서스펜션부;를 더 포함하며,
    상기 프로세서는,
    상기 복수의 압력센서로부터 검출된 각각의 압력값에 기초하여 상기 이동장치의 평형을 조정하도록 상기 서스펜션부를 제어하는 것인, 이동장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 감지된 회전 및 검출된 각각의 압력값에 기초하여 상기 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전속도 및 회전량을 제어함과 동시에 상기 서스펜션부를 제어하는 것인, 이동장치.
  5. 제4항에 있어서,
    거리 탐지 센서; 및
    이미지를 획득하는 촬상부;를 더 포함하며,
    상기 프로세서는,
    상기 거리 탐지 센서를 통해 획득되는 거리에 관한 정보 및 상기 촬상부를 통해 획득되는 이동 경로에 관한 정보에 기초하여, 최단 이동 경로를 산출하고 상기 산출된 최단 이동 경로에 따라 상기 구동부를 구동하는 것인, 이동장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 산출된 최단 이동 경로 및 상기 산출된 최단 이동 경로 상에서 상기 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전속도 및 회전량을 저장하여 업데이트하는 것인, 이동장치.
  7. 복수의 무지향성 바퀴를 포함하는 이동장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전을 감지하는 단계;
    상기 복수의 무지향성 바퀴 각각에 대응되는 압력값을 검출하는 단계; 및
    상기 감지된 회전 및 검출된 각각의 압력값에 기초하여 상기 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전속도 및 회전량을 제어하는 단계;를 포함하는 이동장치의 제어 방법.
  8. 운송관리 시스템에 있어서,
    최단 이동 경로를 산출하고 상기 산출된 최단 이동 경로에 따라 이동하되, 다른 이동장치를 발견한 경우 상기 다른 이동장치의 움직임을 고려하여 최단 이동 경로를 재산출하는 복수의 이동장치; 및
    상기 복수의 이동장치 각각의 이동경로 및 제어 관련 정보를 저장하고 업데이트하는 서버;를 포함하며,
    상기 이동장치는,
    복수의 무지향성 바퀴;
    상기 복수의 무지향성 바퀴를 구동하는 구동부;
    상기 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전을 감지하며, 상기 복수의 무지향성 바퀴 각각에 대응되는 복수의 압력 센서를 포함하는 감지부; 및
    상기 감지부에서 감지된 회전 및 상기 복수의 압력 센서로부터 검출된 각각의 압력값에 기초하여 상기 복수의 무지향성 바퀴 각각의 회전속도 및 회전량을 제어하는 프로세서;를 포함하는 것인, 운송관리 시스템.
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