KR102204336B1

KR102204336B1 - 서비스로봇 고속 도킹시스템

Info

Publication number: KR102204336B1
Application number: KR1020190082500A
Authority: KR
Inventors: 박성기; 김두곤; 이장우; 김창환; 김동환; 임윤섭; 남창주
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2019-07-09
Filing date: 2019-07-09
Publication date: 2021-01-19

Abstract

서비스로봇 고속 도킹시스템은 전원을 공급하는 도킹부, 및 상기 도킹부에 도킹하여 충전되는 로봇부를 포함한다. 상기 도킹부는, 제1 측으로 적외선을 송신하는 제1 송신모듈, 중앙으로 적외선을 송신하는 제2 송신모듈, 및 제2 측으로 적외선을 송신하는 제3 송신모듈을 포함하는 송신부를 포함한다. 상기 로봇부는, 상기 제1 측으로 송신되는 적외선, 상기 중앙으로 송신되는 적외선, 및 상기 제2 측으로 송신되는 적외선을 감지하는 제1 내지 제3 수신모듈들을 포함하는 수신부를 포함한다.

Description

서비스로봇 고속 도킹시스템{HIGH SPEED DOCKING SYSTEM FOR A SERVICE ROBOT}

본 발명은 서비스로봇 고속 도킹시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사람을 보조하는 서비스로봇이 배터리 충전을 위해, 도킹부에 신속하고 빠르며 정확하게 도킹할 수 있는 서비스로봇 고속 도킹시스템에 관한 것이다.

서비스 로봇은 생활속에서 다양하게 사람을 보조하는 로봇으로서, 일반적으로 제한된 배터리 용량을 가지는 바, 동작 중 필요할 때면 언제라도 배터리를 자동으로 충전하여야 하며, 이를 통해 운전시간을 최대화할 수 있다.

이러한 서비스로봇에 대한 충전을 효과적으로 수행하기 위해서는, 충전을 수행하는 전극에 로봇을 정확하게 안착시키는 도킹의 정확성뿐만 아니라, 도킹 시간을 최소화하여 신속한 도킹이 수행되는 것이 필요하다.

이러한 서비스로봇의 도킹과 관련하여, 대한민국 등록특허 제10-0758038호에서는, 로봇청소기와 충전장치의 연결에 있어, 감지센서를 바탕으로 충전장치의 앞에 위치하는가의 여부를 바탕으로 충전장치와의 연결을 수행하는 개념이 개시되고 있으며, 이후 다수의 기술들이, 감지센서를 적용하여 자동 충전을 수행하는 기술을 개시하고는 있다.

그러나, 서비스로봇의 충전을 위한 도킹에서는, 이미 설정된 알고리즘에 의해 정해진 방향 및 루트만으로 이동이 수행되므로, 상대적으로 도킹까지의 시간이 많이 소요되는 문제가 있으며, 이에 따라 서비스로봇의 충전시간이 많이 소요되어 사용성이 저하되는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-0758038호

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 도킹 정확성을 유지하면서도, 도킹부에 신속하고 빠르게 도킹할 수 있는 서비스로봇 고속 도킹시스템에 관한 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 서비스로봇 고속 도킹시스템은 전원을 공급하는 도킹부, 및 상기 도킹부에 도킹하여 충전되는 로봇부를 포함한다. 상기 도킹부는, 제1 측으로 적외선을 송신하는 제1 송신모듈, 중앙으로 적외선을 송신하는 제2 송신모듈, 및 제2 측으로 적외선을 송신하는 제3 송신모듈을 포함하는 송신부를 포함한다. 상기 로봇부는, 상기 제1 측으로 송신되는 적외선, 상기 중앙으로 송신되는 적외선, 및 상기 제2 측으로 송신되는 적외선을 감지하는 제1 내지 제3 수신모듈들을 포함하는 수신부를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 로봇부는, 제1 속도로 상기 도킹부를 향해 도킹하며, 기 설정된 시간이 경과하거나 또는 상기 제1 내지 제3 수신모듈들에서 동시에 적외선을 감지하는 경우에는 상기 제1 속도보다 낮은 제2 속도로 상기 도킹부를 향해 도킹할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 로봇부는, 상기 제1 내지 제3 수신모듈들에서 동시에 적외선을 감지하는 경우, 또는 상기 제2 수신모듈에서만 적외선을 감지하는 경우, 해당 위치에서 후진할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 로봇부는, 상기 제1 수신모듈에서만 적외선을 감지하거나, 상기 제1 수신모듈 및 상기 제2 수신모듈에서 적외선을 감지하는 경우, 상기 제1 측을 향하여 회전하고, 상기 제3 수신모듈에서만 적외선을 감지하거나, 상기 제3 수신모듈 및 상기 제2 수신모듈에서 적외선을 감지하는 경우, 상기 제2 측을 향하여 회전할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 도킹부는, 상기 제1 송신모듈과 상기 제2 송신모듈 사이에 형성되어, 적외선의 간섭을 방지하는 제1 송신블록, 및 상기 제3 송신모듈과 상기 제2 송신모듈 사이에 형성되어, 적외선의 간섭을 방지하는 제2 송신블록을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 로봇부는, 상기 제1 수신모듈 상에 상기 제2 수신모듈을 향하도록 구비되어, 상기 제2 송신모듈로부터 송신되는 적외선의 수신을 차단하는 제1 수신블록, 상기 제2 수신모듈 상에 상기 제1 및 제3 수신모듈들을 향하도록 구비되어, 상기 제1 및 제2 송신모듈들로부터 송신되는 적외선의 수신을 차단하는 제2 수신블록, 및 상기 제3 수신모듈 상에 상기 제2 수신모듈을 향하도록 구비되어, 상기 제2 송신모듈로부터 송신되는 적외선의 수신을 차단하는 제3 수신블록을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 도킹부는, 내측에 상기 제2 송신모듈이 위치하는 중앙 프레임, 상기 중앙 프레임의 일 측에, 상기 제1 송신모듈이 위치하는 공간을 형성하는 제1 측부 프레임, 및 상기 중앙 프레임의 타 측에, 상기 제2 송신모듈이 위치하는 공간을 형성하는 제2 측부 프레임을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제2 송신모듈은 상기 중앙 프레임에 형성되는 간극을 통해 적외선을 중앙으로 송신할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 송신모듈은 상기 제1 측부 프레임이 형성하는 공간으로 돌출되어 적외선을 상기 제1 측으로 송신하고, 상기 제3 송신모듈은 상기 제2 측부 프레임이 형성하는 공간으로 돌출되어 적외선을 상기 제2 측으로 송신할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 내지 제3 송신모듈들은 서로 평행하게 연장될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 측부 프레임은, 상기 공간을 분리하여 상기 중앙 프레임에 인접한 제1 중앙공간 및 상기 제1 송신모듈이 돌출되는 제1 측부공간을 형성하고, 상기 제2 측부 프레임은, 상기 공간을 분리하여 상기 중앙 프레임에 인접한 제2 중앙공간 및 상기 제3 송신모듈이 돌출되는 제2 측부공간을 형성할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 송신모듈은 상기 제2 송신모듈에 대하여 제1 각을 형성하고, 상기 제3 송신모듈은 상기 제2 송신모듈에 대하여 제2 각을 형성하여, 상기 제1 내지 제3 송신모듈들은 방사형으로 연장될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 서로 다른 방향으로 적외선을 송신하는 송신부와 이를 각각 수신하는 수신부를 포함하고, 각각의 수신 상태를 바탕으로 도킹을 위한 이동 속도 및 이동 방향을 달리함으로써, 로봇부가 도킹부에 도킹하는 속도는 물론 정확성을 향상시킬 수 있다.

특히, 로봇부가 도킹부에서 멀리 위치하는 경우에는 수신부에서의 적외선 수신이 선택적으로 수행될 가능성이 높으므로, 이를 바탕으로 멀리 위치함을 인지하여 로봇부의 이동 속도를 증가시키되, 모든 방향에서의 수신이 수행되는 경우에는 로봇부가 도킹부에 근접할 가능성이 높으므로, 이동 속도를 줄여 정확한 도킹을 유도하게 된다. 그리하여, 도킹시의 속도 및 정확성을 모두 향상시킬 수 있다.

다만, 서로 다른 방향으로 방사되는 적외선은 서로 구별되어 수신되기 어려우며 인접 적외선과의 간섭으로 도킹 방향이나 속도 선택의 문제가 존재하므로, 송신시의 적외선 간섭을 방지하는 송신블록이나, 수신시의 적외선 간섭을 방지하는 수신블록을 구비하여, 상기 적외선의 간섭이나 중첩에 의한 송수신 에러를 최소화할 수 있다.

특히, 중앙을 향하여 송신되는 적외선의 중앙 방향으로의 직진성을 향상시키기 위해, 제2 송신모듈은 중앙 프레임의 내부에 위치시키고 간극을 통해서만 적외선이 방사되도록 하여, 수신의 정확성 및 이에 따른 로봇부의 속도 및 방향 제어의 신속성 및 정확성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 중앙 프레임은 내부에 제2 송신모듈을 위치시키는 구조이고, 측부 프레임에는 제1 및 제3 송신모듈들이 돌출되는 구조가 형성됨에 따라, 자연스럽게 상기 제1 내지 제3 송신모듈들로부터 발생되는 적외선이 인접방향으로 방사되는 것이 차단되어, 적외선 송수신의 정확성을 향상시킬 수 있다.

나아가, 제1 내지 제3 송신모듈들이 방사형으로 연장되도록 배치되고, 이에 따라 측부 프레임들도 특히, 제1 및 제3 송신모듈들이 방사형으로 돌출되도록 형성됨으로써, 상기 제1 내지 제3 송신모듈들로부터 발생되는 적외선이 인접방향으로 방사되는 것이 보다 더 차단되어, 적외선 송수신의 정확성을 보다 더 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 서비스로봇 고속 도킹시스템을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 고속 도킹시스템을 도시한 블록도이다.
도 3a는 도 1의 고속 도킹시스템을 이용한 도킹 상태를 도시한 모식도이며, 도 3b는 도 3a의 도킹 상태에 따른 로봇부의 동작을 예시한 모식도이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 서비스로봇 고속 도킹시스템에서, 도킹부를 도시한 사시도이며, 도 4b 및 도 4c는 도 4a의 도킹부의 정면도 및 평면도이다.
도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 서비스로봇 고속 도킹시스템에서, 도킹부를 도시한 사시도이며, 도 5b 및 도 5c는 도 5a의 도킹부의 정면도 및 평면도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 서비스로봇 고속 도킹시스템을 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 고속 도킹시스템을 도시한 블록도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 서비스로봇 고속 도킹시스템(10)은 로봇부(100) 및 도킹부(200)를 포함한다.

상기 로봇부(100)는 사용자에게 다양한 종류의 서비스, 예를 들어, 청소, 이동 보조, 대화 등과 같은 일상생활에서의 보조 서비스를 제공하는 로봇으로, 충전부(120)를 포함하여, 전원을 충전 받아 필요한 보조 서비스를 수행한다.

상기 도킹부(200)는 상기 로봇부(100)의 전원이 방전되는 경우, 상기 충전부(120)에 전원을 공급한다.

상기 도킹부(200)는, 소정의 위치에 위치한 상태에서, 상기 로봇부(100)가 이동되어 전원 관리부(210)에 연결되는 공급 단자들(211)에, 상기 로봇부(100)의 충전 단자들(121)이 도킹됨으로써, 상기 충전부(120)로 전원을 제공한다.

본 실시예의 경우, 상기 로봇부(100)의 상기 충전 단자들(121)이 상기 도킹부(200)의 공급 단자들(211)에 서로 접촉되며 도킹을 수행하기 위한 시스템으로, 상기 도킹 수행이 빠르고 신속하며 정확하게 수행되는 것을 특징으로 한다.

이를 위해, 상기 로봇부(100)는 수신 제어부(110), 로봇 구동부(130) 및 수신부(400)를 포함하며, 상기 수신부(400)는 제1 수신 모듈(410), 제2 수신 모듈(420) 및 제3 수신 모듈(430)을 포함한다.

한편, 상기 도킹부(200)는 송신 제어부(220) 및 송신부(300)를 포함하며, 상기 송신부(300)는 제1 송신 모듈(310), 제2 송신 모듈(320) 및 제3 송신 모듈(330)을 포함한다.

상기 송신 제어부(220)는 상기 송신부(300)의 모듈들의 동작을 제어하며, 이에 의해 상기 제1 내지 제3 송신모듈들(310, 320, 330)은 도킹을 위해 외부로 적외선을 송신한다.

또한, 상기 수신 제어부(110) 역시 상기 수신부(400)의 모듈들의 동작을 제어하며, 이에 의해 상기 제1 내지 제3 수신모듈들(410, 420, 430)은 도킹을 위해 외부로부터 제공되는 적외선을 수신한다.

본 실시예에서의 상기 송신부(300) 및 상기 수신부(400)는 적외선 송수신 모듈인 것을 예시하여 설명하였으나, 상기 송신부(300) 및 상기 수신부(400)는, 초음파 송수신 모듈, 레이저 송수신 모듈 등 다양한 송수신 모듈일 수 있다.

상기 제1 송신 모듈(310)은 후술되는 도 3a에 도시된 바와 같이, 중앙을 기준으로 제1 측(예를 들어 우측) 방향으로 적외선을 송신하며, 상기 제2 송신 모듈(320)은 중앙 방향으로 적외선을 송신하며, 상기 제3 송신 모듈(330)은 중앙을 기준으로 상기 제1 측에 반대인 제2 측(예를 들어 좌측) 방향으로 적외선을 송신할 수 있다.

이에, 상기 제1 수신 모듈(410)은 상기 제1 측 방향으로 위치하여, 적외선을 수신하며, 상기 제2 수신 모듈(420)은 중앙에 위치하여, 적외선을 수신하고, 상기 제3 수신 모듈(430)은 상기 제2 측 방향으로 위치하여, 적외선을 수신하게 된다.

다만, 상기 제1 수신 모듈(410)은 상기 제1 측 방향으로 위치하지만, 상기 로봇부(100)의 자세나 위치에 따라 중앙 또는 제2 측 방향을 향하도록 위치할 수도 있다.

이에, 상기 제1 수신 모듈(410)은 상기 제1 측 방향을 위치하게 되면 상기 제1 송신 모듈(310)로부터 송신하는 적외선을 수신하지만, 중앙으로 위치하거나 제2 측 방향을 향하도록 위치하는 경우라면 상기 제2 송신 모듈(320) 또는 상기 제3 송신 모듈(330)로부터 송신하는 적외선을 수신할 수도 있다.

상기 제1 수신 모듈(410)은 상기한 어느 경우에도 적외선이 수신된다면, 상기 로봇부(100)는, 적어도 도 3a에서, 우측 방향으로 회전되어 위치한 상태가 아니므로 상기 로봇부(100)가 도 3a에서 좌측 방향으로의 회전 구동이 수행되지는 않는다.

마찬가지로, 상기 제3 수신 모듈(430)은 상기 제2 측 방향으로 위치하지만, 상기 로봇부(100)의 자세나 위치에 따라 중앙 또는 제1 측 방향을 향하도록 위치할 수도 있다.

이에, 상기 제3 수신 모듈(430)은 상기 제2 측 방향을 위치하게 되면 상기 제3 송신 모듈(330)로부터 송신하는 적외선을 수신하지만, 중앙으로 위치하거나 제1 측 방향을 향하도록 위치하는 경우라면 상기 제2 송신 모듈(320) 또는 상기 제1 송신 모듈(310)로부터 송신하는 적외선을 수신할 수도 있다.

상기 제3 수신 모듈(430)은 상기한 어느 경우에도 적외선이 수신된다면, 상기 로봇부(100)는, 적어도 도 3a에서, 좌측 방향으로 회전되어 위치한 상태가 아니므로 상기 로봇부(100)가 도 3a에서 우측 방향으로의 회전 구동이 수행되지는 않는다.

한편, 상기 제2 수신 모듈(430)은 중앙방향으로 위치하지만, 상기 로봇부(100)의 자세나 위치에 따라 제1 측 또는 제2 측 방향을 향하도록 위치할 수도 있다.

이에, 상기 제2 수신 모듈(430)은 중앙방향을 위치하는 경우, 상기 제2 송신 모듈(320)로부터 송신하는 적외선을 수신하지만, 상기 제1 측 또는 제2 측 방향으로 위치한다면, 상기 제1 송신 모듈(310) 또는 상기 제3 송신 모듈(330)로부터 송신하는 적외선을 수신하게 된다.

이 경우, 구체적인 상기 제1 내지 제3 수신 모듈들(410, 420, 430)의 수신 상태에 따른 상기 로봇부(100)의 구동에 대하여는 후술한다.

그리하여, 상기 제1 내지 제3 수신 모듈들(410, 420, 430)에서의 적외선의 수신 여부를 바탕으로, 상기 도킹부(200)가 위치하는 방향을 인식하게 된다.

또한, 상기 로봇 구동부(130)는 상기 제1 내지 제3 수신 모듈들(410, 420, 430)에서의 적외선 수신 여부를 바탕으로, 상기 도킹부(200)가 위치하는 방향을 인식하는 경우, 해당 방향으로 상기 로봇부(100)를 이동 또는 회전하도록 구동시킨다.

도 3a는 도 1의 고속 도킹시스템을 이용한 도킹 상태를 도시한 모식도이며, 도 3b는 도 3a의 도킹 상태에 따른 로봇부의 동작을 예시한 모식도이다.

한편, 도 3a에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는, 상기 제1 내지 제3 송신모듈들(310, 320, 330) 각각에서 송신되는 적외선들은, 상기 로봇부(100)가 상기 도킹부(200)와 근접하지 않은 상태라면, 서로 중첩되거나 간섭되어 송신될 수 있으며, 이에 따라, 예를 들어, 상기 제1 수신 모듈(410)에서 수신되는 적외선이 상기 제1 송신모듈(310)에서 송신된 적외선 외에 상기 제2 송신모듈(320) 또는 상기 제3 송신모듈(330)에서 송신되는 적외선일 수도 있다.

따라서, 상기 제1 내지 제3 송신모듈들(310, 320, 330) 각각에서 송신되는 적외선이 간섭이나 중첩이 최소화되며 제공되어야 하며, 이를 위해, 상기 도킹부(200)는 제1 및 제2 송신 블록들(311, 321)이 구비된다.

즉, 상기 제1 송신 블록(311)은 상기 제1 송신 모듈(310)과 상기 제2 송신 모듈(320)의 사이에 형성되어, 상기 제1 및 제2 송신모듈들(310, 320) 각각에서 송신되는 적외선들의 간섭 및 중첩을 차단한다.

또한, 상기 제2 송신 블록(321)은 상기 제2 송신 모듈(320)과 상기 제3 송신 모듈(330)의 사이에 형성되어, 상기 제2 및 제3 송신모듈들(320, 330) 각각에서 송신되는 적외선들의 간섭 및 중첩을 차단한다.

나아가, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 로봇부(100)는 제1 내지 제3 수신 블록들(411, 421, 431)을 구비한다.

즉, 상기 제1 수신 블록(411)은, 상기 제1 수신 모듈(410)의 외측에 형성되되, 상기 제2 수신 모듈(420)을 향하는 방향에 형성되어, 좌측 방향으로부터 송신되는 적외선이 상기 제1 수신 모듈(410)로 수신되는 것을 차단한다.

또한, 상기 제2 수신 블록(421)은, 상기 제2 수신 모듈(420)의 양측, 즉 상기 제1 및 제3 수신 블록들(410, 430)을 향하는 방향에 각각 형성되어, 중앙을 제외한 양측 방향으로부터 송신되는 적외선이 상기 제2 수신 모듈(420)로 수신되는 것을 차단한다.

마찬가지로, 상기 제3 수신 블록(431)은, 상기 제3 수신 모듈(430)의 외측에 형성되되, 상기 제2 수신 모듈(420)을 향하는 방향에 형성되어, 우측 방향으로부터 송신되는 적외선이 상기 제3 수신 모듈(430)로 수신되는 것을 차단한다.

이상과 같이, 상기 제1 및 제2 송신 블록들(311, 321), 및 상기 제1 내지 제3 수신 블록들(411, 421, 431)이 각각 형성되어, 상기 로봇부(100)의 자세에 따라 수신되는 적외선이 다를 수는 있으나 대체적으로, 상기 제1 수신모듈(410)에는 우측 방향으로부터 송신되는 적외선이 수신되고, 상기 제2 수신모듈(420)에는 중앙으로부터 송신되는 적외선이 수신되고, 상기 제3 수신모듈(430)에는 좌측 방향으로부터 송신되는 적외선이 수신되도록 유도한다.

한편, 이상과 같은 수신부 및 송신부의 구성을 통해, 상기 로봇부(100)는 상기 도킹부(200)에 도킹하게 되는데, 도킹을 위한 구동의 예는 도 3b에 같다.

즉, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 제1 수신모듈(410)을 통해서만 적외선이 수신되는 경우, 상기 도킹부(200)에 대한 상기 로봇부(100)의 위치를 고려할 때, 상기 로봇부(100)는 중심축을 중심으로 좌측 방향으로 회전된 상태로 위치한 상태이며, 이에 따라 상기 로봇부(100)는 우측 방향, 즉 제1 측 방향으로 회전하도록 구동된다.

또한, 상기 제1 수신모듈(410) 및 상기 제2 수신모듈(420)을 통해서만 적외선이 수신되는 경우, 상기 도킹부(200)에 대한 상기 로봇부(100)의 위치를 고려할 때, 마찬가지로 상기 로봇부(100)는 중심축을 중심으로 좌측 방향으로 회전된 상태로 위치한 상태이며, 이에 따라 상기 로봇부(100)는 우측 방향, 즉 제1 측 방향으로 회전하도록 구동된다. 다만, 이 경우의 회전량은 상기 제1 수신모듈(410)을 통해서만 수신되는 경우보다는 적을 수 있다.

이와 달리, 상기 제3 수신모듈(430)을 통해서만 적외선이 수신되는 경우, 상기 도킹부(200)에 대한 상기 로봇부(100)의 위치를 고려할 때, 상기 로봇부(100)는 중심축을 중심으로 우측 방향으로 회전된 상태로 위치한 상태이며, 이에 따라 상기 로봇부(100)는 좌측 방향, 즉 제2 측 방향으로 회전하도록 구동된다.

또한, 상기 제3 수신모듈(430) 및 상기 제2 수신모듈(420)을 통해서만 적외선이 수신되는 경우, 상기 도킹부(200)에 대한 상기 로봇부(100)의 위치를 고려할 때, 마찬가지로 상기 로봇부(100)는 우측 방향으로 회전된 상태로 위치한 상태이며, 이에 따라 상기 로봇부(100)는 중심축을 중심으로 좌측 방향, 즉 제2 측 방향으로 회전하도록 구동된다. 다만, 이 경우의 회전량은 상기 제3 수신모듈(430)을 통해서만 수신되는 경우보다는 적을 수 있다.

나아가, 상기 제2 수신모듈(420)을 통해서만 수신되거나, 상기 제1 내지 제3 수신모듈들(410, 420, 430) 모두를 통해 수신되는 경우라면, 상기 로봇부(100)는 상기 도킹부(200)에 대하여 중앙 방향으로 위치하는 경우로서, 상기 로봇부(100)는 회전없이 상기 도킹부(200)를 향하여 이동되도록(즉, 도 3a에서는 후진 이동) 구동된다.

이상과 같이, 상기 로봇부(100)는 상기 제1 내지 제3 수신모듈들(410, 420, 430)의 적외선 수신 상태를 바탕으로, 회전 구동 또는 후진 구동이 선택적으로 수행되어, 상기 도킹부(200)로 도킹하게 된다.

한편, 본 실시예의 경우, 상기 로봇부(100)가 상기 도킹부(200)에 도킹하는 경우, 종래 기술에서와 달리, 상기 로봇부(100)와 상기 도킹부(200) 사이의 거리나 방향을 고려하여, 상기 로봇부(100)의 도킹 속도를 다르게 할 수 있다.

즉, 상기 로봇부(100)가 상기 도킹부(200)에 도킹을 시작하는 경우, 도킹의 시작 시부터 기 설정된 시간까지는 제1 속도로 도킹하며, 상기 기 설정된 시간이 경과한 이후부터 도킹될 때까지는 상기 제1 속도보다 낮은 제2 속도로 도킹을 수행한다.

그리하여, 도킹의 시작 시부터 도킹될 때까지 동일한 속도로 도킹을 수행하는 경우와 대비하여, 도킹의 속도를 향상시킬 수 있다.

이 경우, 상기 기 설정된 시간은, 상기 로봇부(100)와 상기 도킹부(200)까지의 거리, 상기 로봇부(100)에 의해 수행되는 서비스의 종류 등을 고려하여 다양하게 설정될 수 있다.

한편, 상기 로봇부(100)는 도킹의 시작 시부터 제1 속도로 도킹을 수행하되, 상기 제1 내지 제3 수신모듈들(410, 420, 430)에서 동시에 적외선을 감지하는 경우에는, 상기 제1 속도보다 낮은 상기 제2 속도로 도킹을 수행할 수 있다.

즉, 상기 제1 내지 제3 수신모듈들(410, 420, 430)에서 동시에 적외선을 감지하는 경우는, 일반적으로 상기 로봇부(100)가 상기 도킹부(200)와 중앙 방향을 따라 정렬된 경우가 많으며, 이는 상대적으로 상기 로봇부(100)가 상기 도킹부(200)와 근접하게 위치하는 경우로 간주할 수 있으므로, 보다 정확한 도킹을 위해 상기 로봇부(100)의 도킹속도를 감소시켜, 상기 제2 속도로 천천히 도킹을 수행할 수 있다.

다만, 상대적으로 상기 로봇부(100)가 상기 도킹부(200)와 중앙 방향으로 정렬된 경우라도, 근접하게 위치하지 않은 경우라면, 도킹의 과정에서 다른 변수, 예를 들어 장애물 등이 간섭될 수 있으므로, 상기 제1 내지 제3 수신모듈들(410, 420, 430)에서 동시에 적외선을 감지하는 경우가 n회 이상(n은 2 이상의 자연수)인 경우에 비로소 상기 도킹 속도를 제2 속도로 변환할 수도 있다.

나아가, 상기 제1 내지 제3 수신모듈들(410, 420, 430)에서 동시에 적외선을 감지하는 경우에, 상기 로봇부(100)와 상기 도킹부(200)의 거리가 기 설정 거리(예를 들어, 50cm) 이내인 조건을 추가하여, 상기 도킹 속도를 제1 속도에서 제2 속도로 낮추어 도킹을 수행할 수도 있다.

이상과 같이, 특정 조건을 만족시키는 경우, 비로소 도킹 속도를 저하시켜 도킹을 수행하므로, 상대적으로 도킹의 속도를 증가시키면서, 상기 로봇부가 상기 도킹부에 근접한 경우 상대적으로 낮은 속도로의 도킹으로 도킹의 정확성도 동시에 향상시킬 수 있다.

도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 서비스로봇 고속 도킹시스템에서, 도킹부를 도시한 사시도이며, 도 4b 및 도 4c는 도 4a의 도킹부의 정면도 및 평면도이다.

본 실시예에서의 상기 서비스로봇 고속 도킹시스템에서는, 도킹부(500)의 외형 구조 및 배치가 다른 것을 제외하고는, 도 1 내지 도 3b를 참조하여 설명한 서비스로봇 고속 도킹시스템(10)과 실질적으로 동일하므로, 중복되는 설명은 이를 생략한다.

도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 본 실시예에서의 상기 서비스로봇 고속 도킹시스템에서는, 상기 도킹부(500)는 내측에 수신부가 구비되며, 외측에 소정의 외형 프레임이 형성되는 구조를 가진다. 이를 통해, 앞서 설명한 바와 같이, 제1 내지 제3 송신모듈들(510, 520, 530)로부터 각각 송신되는 적외선이 서로 중첩되거나 간섭되는 것을 최소화할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 도킹부(500)는 상부를 커버하는 상부 프레임(501), 상기 상부 프레임(501)에 마주하며 하부를 커버하는 하부 프레임(502)을 포함하며, 중앙 프레임(503), 제1 측부 프레임(540) 및 제2 측부 프레임(550)을 포함하며, 내부에 상기 제1 내지 제3 송신모듈들(510, 520, 530)이 배치된다.

상기 중앙 프레임(503)은 상기 하부 프레임(502)의 중앙으로부터 상부 프레임과 연결되도록 연장되며, 상기 중앙 프레임(503)의 중앙에는 상기 상부 프레임(501)으로부터 상기 하부 프레임(502)을 향하는 방향으로, 얇은 간극(504)이 형성된다.

그리하여, 상기 제2 송신 모듈(520)은, 상기 간극(504)이 형성되는 상기 중앙 프레임(503)의 내측에 위치한다.

그리하여, 상기 제2 송신 모듈(520)로부터 송신되는 적외선은 상기 간극(504)을 통과하여 제공되며, 상기 간극(504)은 그 너비가 상대적으로 작게 형성되므로, 상기 적외선은 중앙 방향을 향해 보다 높은 직진성을 가지며 출사된다.

한편, 상기 제1 측부 프레임(540)은 상기 중앙 프레임(503)의 제1 측에 형성되며, 상기 상부 프레임(501) 및 상기 하부 프레임(502)의 사이에 수직 방향으로 연장되는 제1 측부 고정부(541)를 포함한다.

그리하여, 상기 제1 측부 프레임(540)은, 상기 중앙 프레임(503)의 제1 측, 상기 제1 측부 고정부(541) 및 상기 상부 및 하부 프레임들(501, 502)의 사이에서 제1 공간(542)을 형성한다.

이 경우, 상기 제1 송신모듈(510)은, 상기 형성되는 제1 공간(542)으로 돌출된다. 그리하여, 상기 제1 송신모듈(510)에서 송신되는 적외선은, 상기 중앙 프레임(503)에 의해 중앙 방향으로의 출사는 제한되며, 상기 제1 측 방향으로만 출사될 수 있다.

특히, 상기 제1 측부 프레임(540)의 경우, 중앙 측은 상기 중앙 프레임(503)에 의해 차단되지만, 상기 제1 측 방향으로는 모두 개방된 상태이므로, 상기 제1 송신모듈(510)에서 송신되는 적외선은, 상기 제1 측 방향으로는 상대적으로 넓은 면적으로 출사되며, 이에 따라, 상기 제1 측 방향에 위치한 상기 로봇부(100)의 상기 적외선의 수신이 보다 용이할 수 있다.

이와 달리, 상기 제2 측부 프레임(550)은 상기 중앙 프레임(503)의 상기 제1 측에 반대측인 제2 측에 형성되며, 상기 상부 프레임(501) 및 상기 하부 프레임(502)의 사이에 수직 방향으로 연장되는 제2 측부 고정부(551)를 포함한다.

그리하여, 상기 제2 측부 프레임(550)은, 상기 중앙 프레임(503)의 제2 측, 상기 제2 측부 고정부(551) 및 상기 상부 및 하부 프레임들(501, 502)의 사이에서 제2 공간(552)을 형성한다.

이 경우, 상기 제3 송신모듈(530)은, 상기 형성되는 제2 공간(552)으로 돌출된다. 그리하여, 상기 제3 송신모듈(530)에서 송신되는 적외선은, 상기 중앙 프레임(503)에 의해 중앙 방향으로의 출사는 제한되며, 상기 제2 측 방향으로만 출사될 수 있다.

특히, 상기 제2 측부 프레임(550)의 경우, 중앙 측은 상기 중앙 프레임(503)에 의해 차단되지만, 상기 제2 측 방향으로는 모두 개방된 상태이므로, 상기 제3 송신모듈(530)에서 송신되는 적외선은, 상기 제2 측 방향으로는 상대적으로 넓은 면적으로 출사되며, 이에 따라, 상기 제2 측 방향에 위치한 상기 로봇부(100)의 상기 적외선의 수신이 보다 용이할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는, 상기 제1 내지 제3 송신모듈들(510, 520, 530)은 서로 평행하게 연장되며, 상기 중앙 프레임(503) 및 상기 제1 및 제2 측부 프레임들(540, 550)에 의해 서로 인접되는 방향으로의 출사가 차단되므로, 상기 제1 내지 제3 송신모듈들(510, 520, 530)이 서로 평행하게 배열되는 경우라도 서로 인접되는 송신모듈들에 의한 적외선의 출사가 간섭되거나 중첩되는 것은 최소화될 수 있다.

도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 서비스로봇 고속 도킹시스템에서, 도킹부를 도시한 사시도이며, 도 5b 및 도 5c는 도 5a의 도킹부의 정면도 및 평면도이다.

본 실시예에서의 상기 서비스로봇 고속 도킹시스템에서는, 도킹부(600)의 외형 구조 및 배치가 다른 것을 제외하고는, 도 1 내지 도 3b는 물론, 상기 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 설명한 서비스로봇 고속 도킹시스템들과 실질적으로 동일하므로, 중복되는 설명은 이를 생략한다.

도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 본 실시예에서의 상기 서비스로봇 고속 도킹시스템에서는, 상기 도킹부(600)는 내측에 수신부가 구비되며, 외측에 소정의 외형 프레임이 형성되는 구조를 가진다. 이를 통해, 앞서 설명한 바와 같이, 제1 내지 제3 송신모듈들(610, 620, 630)로부터 각각 송신되는 적외선이 서로 중첩되거나 간섭되는 것을 최소화할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 도킹부(600)는 상부를 커버하는 상부 프레임(601), 상기 상부 프레임(601)에 마주하며 하부를 커버하는 하부 프레임(602)을 포함하며, 중앙 프레임(603), 제1 측부 프레임(640) 및 제2 측부 프레임(650)을 포함하며, 내부에 상기 제1 내지 제3 송신모듈들(610, 620, 630)이 배치된다.

상기 중앙 프레임(603)은 상기 하부 프레임(602)의 중앙으로부터 상부 프레임(601)과 연결되도록 연장되며, 상기 중앙 프레임(603)의 중앙에는 상기 상부 프레임(601)으로부터 상기 하부 프레임(602)을 향하는 방향으로, 얇은 간극(604)이 형성된다.

그리하여, 상기 제2 송신 모듈(620)은, 상기 간극(604)이 형성되는 상기 중앙 프레임(603)의 내측에 위치한다.

그리하여, 상기 제2 송신 모듈(620)로부터 송신되는 적외선은 상기 간극(604)을 통과하여 제공되며, 상기 간극(604)은 그 너비가 상대적으로 작게 형성되므로, 상기 적외선은 중앙 방향을 향해 보다 높은 직진성을 가지며 출사된다.

한편, 상기 제1 측부 프레임(640)은 상기 중앙 프레임(603)의 제1 측에 형성되며, 상기 상부 프레임(601) 및 상기 하부 프레임(602)의 사이에 수직 방향으로 연장됨으로써, 상기 중앙 프레임(603)의 제1 측을 제1 중앙공간(642)과 제1 측부공간(641)으로 구분한다.

이 경우, 상기 제1 중앙공간(642)은 상기 중앙 프레임(603)측에 인접하도록 형성되지만, 상기 제1 측부공간(641)은 상기 중앙 프레임(603)과는 이격되어 먼 측으로 위치하게 된다.

또한, 상기 제1 송신모듈(610)은, 상기 형성되는 제1 측부공간(641)으로 돌출된다. 그리하여, 상기 제1 송신모듈(610)에서 송신되는 적외선은, 상기 중앙 프레임(603)은 물론, 특히 상기 제1 측부 프레임(640)에 의해 중앙 방향으로의 출사는 매우 제한되며, 상기 제1 측 방향으로만 출사될 수 있다.

특히, 상기 제1 측부 프레임(640)의 경우, 중앙 측 방향을 차단시키며, 상기 제1 측 방향으로는 모두 개방된 상태이므로, 상기 제1 송신모듈(610)에서 송신되는 적외선은, 상기 제1 측 방향으로는 상대적으로 넓은 면적으로 출사되며, 이에 따라, 상기 제1 측 방향에 위치한 상기 로봇부(100)의 상기 적외선의 수신이 보다 용이할 수 있다.

상기 제2 측부 프레임(650)은 상기 제1 측부 프레임(640)과 대칭인 형상을 가지며, 이에 따라 상기 중앙 프레임(603)의 상기 제1 측에 반대인 제2 측에 형성되며, 상기 상부 프레임(601) 및 상기 하부 프레임(602)의 사이에 수직 방향으로 연장됨으로써, 상기 중앙 프레임(603)의 제2 측을 제2 중앙공간(652)과 제2 측부공간(651)으로 구분한다.

이 경우, 상기 제2 중앙공간(652)은 상기 중앙 프레임(603)측에 인접하도록 형성되지만, 상기 제2 측부공간(651)은 상기 중앙 프레임(603)과는 이격되어 먼 측으로 위치하게 된다.

또한, 상기 제3 송신모듈(630)은, 상기 형성되는 제2 측부공간(651)으로 돌출된다. 그리하여, 상기 제3 송신모듈(630)에서 송신되는 적외선은, 상기 중앙 프레임(603)은 물론, 특히 상기 제2 측부 프레임(650)에 의해 중앙 방향으로의 출사는 매우 제한되며, 상기 제2 측 방향으로만 출사될 수 있다.

특히, 상기 제2 측부 프레임(650)의 경우, 중앙 측 방향을 차단시키며, 상기 제2 측 방향으로는 모두 개방된 상태이므로, 상기 제3 송신모듈(630)에서 송신되는 적외선은, 상기 제2 측 방향으로는 상대적으로 넓은 면적으로 출사되며, 이에 따라, 상기 제2 측 방향에 위치한 상기 로봇부(100)의 상기 적외선의 수신이 보다 용이할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시예의 경우, 상기 제1 및 제3 송신모듈들(610, 630)은 상기 제2 송신모듈(620)을 중심으로 양 측 방향을 향하도록 배치됨으로써, 각각의 송신모듈들에서 출사되는 적외선의 간섭 또는 충돌의 가능성을 더욱 어렵게 한다.

즉, 본 실시예에서는, 상기 제1 내지 제3 송신모듈들(610, 620, 630)은 방사형으로 연장되어, 상기 제1 송신모듈(610)은 상기 제2 송신모듈(620)에 대하여 제1 측으로 제1 각(θ1)을 이루도록 배치되고, 상기 제3 송신모듈(630)은 상기 제2 송신모듈(620)에 대하여 상기 제1 측과 반대인 제2 측으로 제2 각(θ2)을 이루도록 배치된다.

이 경우, 상기 제1 각(θ1) 및 상기 제2 각(θ2)은 절대값은 동일할 수 있다.

이상과 같이, 상기 제1 내지 제3 송신모듈들(610, 620, 630)은 서로 향하는 방향이 다르며, 상기 중앙 프레임(603) 및 상기 제1 및 제2 측부 프레임들(640, 650)에 의해 서로 인접되는 방향으로의 출사가 차단되므로, 상기 제1 내지 제3 송신모듈들(510, 520, 530)에 의한 적외선의 출사가 간섭되거나 중첩되는 것은 최소화될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 서비스로봇 고속 도킹시스템
100 : 로봇부 200, 500, 600 : 도킹부
300 : 송신부 310, 510, 610 : 제1 송신모듈
320, 520, 620 : 제2 송신모듈 330, 530, 430 : 제3 송신모듈
400 : 수신부 410 : 제1 수신모듈
420 : 제2 수신모듈 430 : 제3 수신모듈
504, 604 : 간극

Claims

전원을 공급하는 도킹부, 및 상기 도킹부에 도킹하여 충전되는 로봇부를 포함하며,
상기 도킹부는, 제1 측으로 적외선을 송신하는 제1 송신모듈, 중앙으로 적외선을 송신하는 제2 송신모듈, 및 제2 측으로 적외선을 송신하는 제3 송신모듈을 포함하는 송신부를 포함하고,
상기 로봇부는, 상기 제1 측으로 송신되는 적외선, 상기 중앙으로 송신되는 적외선, 및 상기 제2 측으로 송신되는 적외선을 감지하는 제1 내지 제3 수신모듈들을 포함하는 수신부를 포함하고,
상기 로봇부는,
상기 제2 수신모듈을 향하는 상기 제1 수신모듈의 측부에 형성되며, 상기 제2 송신모듈로부터 송신되는 적외선의 수신을 차단하는 제1 수신블록;
상기 제1 수신모듈 및 상기 제3 수신모듈을 향하는 상기 제2 수신모듈의 양 측부에 각각 형성되며, 상기 제1 송신모듈 및 제3 송신모듈로부터 송신되는 적외선의 수신을 차단하는 제2 수신블록; 및
상기 제2 수신모듈을 향하는 상기 제3 수신모듈의 측부에 형성되며, 상기 제2 송신모듈로부터 송신되는 적외선의 수신을 차단하는 제3 수신블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스로봇 고속 도킹시스템.
제1항에 있어서, 상기 로봇부는,
제1 속도로 상기 도킹부를 향해 도킹하며,
기 설정된 시간이 경과하거나 또는 상기 제1 내지 제3 수신모듈들에서 동시에 적외선을 감지하는 경우에는 상기 제1 속도보다 낮은 제2 속도로 상기 도킹부를 향해 도킹하는 것을 특징으로 하는 서비스로봇 고속 도킹시스템.
제1항에 있어서, 상기 로봇부는,
상기 제1 내지 제3 수신모듈들에서 동시에 적외선을 감지하는 경우, 또는 상기 제2 수신모듈에서만 적외선을 감지하는 경우, 해당 위치에서 후진하는 것을 특징으로 하는 서비스로봇 고속 도킹시스템.
제1항에 있어서, 상기 로봇부는,
상기 제1 수신모듈에서만 적외선을 감지하거나, 상기 제1 수신모듈 및 상기 제2 수신모듈에서 적외선을 감지하는 경우, 상기 제1 측을 향하여 회전하고,
상기 제3 수신모듈에서만 적외선을 감지하거나, 상기 제3 수신모듈 및 상기 제2 수신모듈에서 적외선을 감지하는 경우, 상기 제2 측을 향하여 회전하는 것을 특징으로 하는 서비스로봇 고속 도킹시스템.
제1항에 있어서, 상기 도킹부는,
상기 제1 송신모듈과 상기 제2 송신모듈 사이에 형성되어, 적외선의 간섭을 방지하는 제1 송신블록; 및
상기 제3 송신모듈과 상기 제2 송신모듈 사이에 형성되어, 적외선의 간섭을 방지하는 제2 송신블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스로봇 고속 도킹시스템.
삭제
제1항에 있어서, 상기 도킹부는,
내측에 상기 제2 송신모듈이 위치하는 중앙 프레임;
상기 중앙 프레임의 일 측에, 상기 제1 송신모듈이 위치하는 공간을 형성하는 제1 측부 프레임; 및
상기 중앙 프레임의 타 측에, 상기 제2 송신모듈이 위치하는 공간을 형성하는 제2 측부 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스로봇 고속 도킹시스템.
제7항에 있어서,
상기 제2 송신모듈은 상기 중앙 프레임에 형성되는 간극을 통해 적외선을 중앙으로 송신하는 것을 특징으로 하는 서비스로봇 고속 도킹시스템.
제8항에 있어서,
상기 제1 송신모듈은 상기 제1 측부 프레임이 형성하는 공간으로 돌출되어 적외선을 상기 제1 측으로 송신하고,
상기 제3 송신모듈은 상기 제2 측부 프레임이 형성하는 공간으로 돌출되어 적외선을 상기 제2 측으로 송신하는 것을 특징으로 하는 서비스로봇 고속 도킹시스템.
제9항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 송신모듈들은 서로 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 서비스로봇 고속 도킹시스템.
제7항에 있어서,
상기 제1 측부 프레임은, 상기 공간을 분리하여 상기 중앙 프레임에 인접한 제1 중앙공간 및 상기 제1 송신모듈이 돌출되는 제1 측부공간을 형성하고,
상기 제2 측부 프레임은, 상기 공간을 분리하여 상기 중앙 프레임에 인접한 제2 중앙공간 및 상기 제3 송신모듈이 돌출되는 제2 측부공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 서비스로봇 고속 도킹시스템.
제11항에 있어서,
상기 제1 송신모듈은 상기 제2 송신모듈에 대하여 제1 각을 형성하고, 상기 제3 송신모듈은 상기 제2 송신모듈에 대하여 제2 각을 형성하여, 상기 제1 내지 제3 송신모듈들은 방사형으로 연장되는 것을 특징으로 하는 서비스로봇 고속 도킹시스템.