KR102270075B1 - Automatic Charging System and Method for Robot - Google Patents

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Abstract

본 발명은 로봇 및 상기 로봇의 무선충전을 위한 도킹스테이션을 포함하는, 로봇용 자율충전 시스템에 있어서, 상기 도킹스테이션은, 상기 로봇이 상기 도킹스테이션과 도킹을 위해 이용할 수 있는 신호를 송신하는 신호 송신부를 포함하고, 상기 로봇은, 상기 로봇이 상기 도킹스테이션과 도킹을 위해 이용할 수 있는 신호를 수신하는 신호 수신부를 포함하고, 상기 신호 수신부 내의 복수의 센서들 각각에 수신된 신호에 기초하여 판단된 로봇의 상대적 위치에 따라 상기 로봇이 무선충전을 위해 상기 도킹스테이션으로 이동 및/또는 회전하게 되는, 로봇용 자율충전 시스템에 관한 것이다. 이로써, 보다 정확하게 로봇이 배터리 충전을 위해 자율적으로 도킹할 수 있도록 해준다. In an autonomous charging system for a robot, the present invention includes a robot and a docking station for wireless charging of the robot, wherein the docking station transmits a signal that the robot can use for docking with the docking station A signal transmitter for transmitting a signal Including, wherein the robot comprises a signal receiving unit for receiving a signal that the robot can use for docking with the docking station, and the robot determined based on the signals received from each of the plurality of sensors in the signal receiving unit It relates to an autonomous charging system for a robot, in which the robot moves and/or rotates to the docking station for wireless charging according to the relative position of the robot. This, more precisely, allows the robot to dock autonomously for battery charging.

Description

로봇용 자율충전 시스템 및 방법{Automatic Charging System and Method for Robot}Automatic Charging System and Method for Robot

본 발명은 로봇용 자율충전 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도킹유도 신호를 송출하는 다수의 신호 송출부들 및 이러한 도킹유도 신호를 수신할 수 있는 다수의 센서들을 이용해, 로봇이 원활한 충전을 위해서 도킹스테이션으로 자율적으로 이동하여 도킹할 수 있도록 해주는 로봇용 자율충전 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an autonomous charging system and method for a robot, and more particularly, by using a plurality of signal transmitters that transmit a docking induction signal and a plurality of sensors capable of receiving such a docking induction signal, the robot performs smooth charging For this purpose, it relates to an autonomous charging system and method for a robot that allows it to autonomously move to a docking station and dock.

가정 및 산업 현장에서 위험하거나 또는 반복적인 인간의 노동을 대신하는 다양한 종류의 로봇이 널리 사용되고 있다. 이러한 로봇이 그 기능을 제대로 수행하기 위해서는 어댑터를 이용해 실시간으로 공급되는 외부 AC 전원을 이용하거나 또는 이전에 미리 충전된 배터리를 이용해, 전력이 끊김없이 지속적으로 공급되어야 한다. Various types of robots are widely used to replace dangerous or repetitive human labor at home and industrial sites. In order for these robots to perform their functions properly, power must be supplied continuously without interruption, either by using an external AC power supplied in real time using an adapter or by using a previously charged battery.

어댑터를 이용한 유선충전을 하는 경우가 대부분의 로봇에서 사용하는 방식이기는 하지만, 로봇이 이동할 수 있는 기능을 가진 이동로봇의 경우에는 사용 중에 배터리 잔량 부족 등으로 충전이 필요한 경우, 자율주행을 통한 자동충전이 아닌 경우 로봇 스스로 충전을 진행할 수 없다. Although wired charging using an adapter is the method used by most robots, in the case of mobile robots that have the ability to move the robot, if charging is required due to insufficient battery power during use, automatic charging through autonomous driving If this is not the case, the robot cannot proceed with charging itself.

이때 상기와 같이, 로봇의 서비스를 끊김없이 지속적으로 제공해 줄 수 있도록, 로봇이 배터리 잔량 부족 등으로 충전이 필요한 경우 자율주행을 통해 원활한 무선충전이 진행될 수 있도록 보조해 주는 시스템 및/또는 방법이 로봇용 자율충전 시스템에 도입될 필요가 있다. At this time, as described above, a system and/or method that assists in smooth wireless charging through autonomous driving when the robot requires charging due to insufficient battery capacity, so as to continuously provide the robot's service without interruption, is a robot. It needs to be introduced into the autonomous charging system for

KRUS 10-141587910-1415879 B1B1 USUS 73328907332890 B2B2

이로써, 본 발명의 목적은 도킹유도 신호를 송출하는 다수의 신호 송출부들 및 이러한 도킹유도 신호를 수신할 수 있는 다수의 센서들을 이용해, 로봇이 원활한 충전을 위해서 도킹스테이션으로 자율적으로 이동하여 도킹할 수 있도록 해주는 로봇용 자율충전 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to use a plurality of signal transmitters that transmit a docking induction signal and a plurality of sensors that can receive such a docking induction signal, so that the robot can autonomously move to the docking station for smooth charging and dock it. It is to provide an autonomous charging system and method for robots.

본 발명의 또 다른 목적은 로봇이 배터리 충전을 위해 자율적으로 도킹할 수 있어 로봇의 서비스를 끊김없이 지속적으로 제공해 줄 수 있는 로봇용 자율충전 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide an autonomous charging system and method for a robot that can autonomously dock a robot for charging a battery, thereby continuously providing a service of the robot without interruption.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 제1 측면에 따른 로봇 및 상기 로봇의 무선충전을 위한 도킹스테이션을 포함하는, 로봇용 자율충전 시스템은, An autonomous charging system for a robot, comprising a docking station for wireless charging of the robot and the robot according to the first aspect of the present invention,

상기 도킹스테이션은, 상기 로봇이 상기 도킹스테이션과 도킹을 위해 이용할 수 있는 신호를 송신하는 신호 송신부를 포함하고, 이때 상기 신호 송신부는 적어도 상기 도킹스테이션의 전방을 향하여 신호를 송출하는 제1신호 송출부, 상기 도킹스테이션의 좌측방을 향하여 신호를 송출하는 제2신호 송출부, 상기 도킹스테이션의 우측방을 향하여 신호를 송출하는 제3 신호 송출부를 포함하고, The docking station includes a signal transmitting unit for transmitting a signal that the robot can use for docking with the docking station, wherein the signal transmitting unit at least a first signal transmitting unit for transmitting a signal toward the front of the docking station , A second signal transmitting unit for transmitting a signal toward the left side of the docking station, and a third signal transmitting unit for transmitting a signal toward the right side of the docking station,

상기 로봇은, 상기 제1 내지 제3 신호 송출부로부터의 신호들을 수신하는 신호 수신부를 포함하고, 이때 상기 신호 수신부는 적어도 상기 로봇의 전방을 향하여 로봇의 중앙에 장착되는 제1 센서, 상기 로봇의 좌측방을 향하여 로봇의 좌측에 장착되는 제2 센서, 상기 로봇의 우측방을 향하여 로봇의 우측에 장착되는 제3 센서를 포함하고, The robot includes a signal receiver for receiving signals from the first to third signal transmitters, wherein the signal receiver includes at least a first sensor mounted in the center of the robot toward the front of the robot, the robot A second sensor mounted on the left side of the robot toward the left side, and a third sensor mounted on the right side of the robot toward the right side of the robot,

상기 신호 수신부 내의 복수의 센서들 각각에 수신된 신호에 기초하여 판단된 로봇의 상대적 위치에 따라 상기 로봇이 무선충전을 위해 상기 도킹스테이션으로 이동 및/또는 회전하게 되고, 이때 상기 로봇의 상대적 위치는, 상기 도킹스테이션을 중심으로 중앙영역인지, 좌측영역인지 또는 우측영역인지에 대한 정보를 포함하는 것에 의해 달성된다. The robot moves and/or rotates to the docking station for wireless charging according to the relative position of the robot determined based on the signal received by each of the plurality of sensors in the signal receiving unit, wherein the relative position of the robot is , is achieved by including information about whether the docking station is a central area, a left area, or a right area around the docking station.

여기서, 상기 신호 수신부는, 상기 로봇의 좌측방을 향하여 상기 제1 센서와 상기 제2 센서 사이에 장착되는 제4 센서, 상기 로봇의 우측방을 향하여 상기 제1 센서와 상기 제3 센서 사이에 장착되는 제5 센서를 더 포함하고, 상기 제4 센서 및 제5 센서는 각각 상기 제2 센서 및 상기 제3 센서보다는 상기 제1 센서에 더 근접하게 위치되는 것이 바람직하다. Here, the signal receiving unit, a fourth sensor mounted between the first sensor and the second sensor toward the left side of the robot, is mounted between the first sensor and the third sensor toward the right side of the robot It is preferable that the fourth sensor and the fifth sensor are positioned closer to the first sensor than the second sensor and the third sensor, respectively.

이때, 상기 제2 센서 및/또는 상기 제4 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 좌측영역이라고 판단된 경우, 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 전진하고, 상기 제1 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 반시계방향으로 회전한 후 전진한다. At this time, when it is determined that the relative position of the robot is the left region based on the signal received by the second sensor and/or the fourth sensor, the robot advances until it is determined that the relative position of the robot is the central region, and Based on the signal received by the first sensor, the robot rotates counterclockwise until it is determined that the relative position of the robot is the central area, and then advances.

유사하게, 상기 제3 센서 및/또는 상기 제5 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 우측영역이라고 판단된 경우, 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 전진하고, 상기 제1 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 시계방향으로 회전한 후 전진한다. Similarly, when it is determined that the relative position of the robot is the right region based on the signal received by the third sensor and/or the fifth sensor, the robot advances until it is determined that the relative position of the robot is the central region, Based on the signal received by the first sensor, the robot rotates clockwise until it is determined that the relative position of the robot is in the central area, and then moves forward.

또한, 상기 제1 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 좌측영역이라고 판단된 경우, 상기 제2 센서 및/또는 상기 제4 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 좌측영역이라고 판단될 때까지 시계방향으로 회전한 후 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 전진하고, 상기 제1 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 반시계방향으로 회전한 후 전진한다. In addition, when it is determined that the relative position of the robot is the left region based on the signal received by the first sensor, the relative position of the robot is determined based on the signal received by the second sensor and/or the fourth sensor. After rotating clockwise until it is determined that it is the left area, the robot moves forward until it is determined that the relative position of the robot is the center area, and based on the signal received by the first sensor, it is determined that the relative position of the robot is the center area Rotate counterclockwise until

유사하게, 상기 제1 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 우측영역이라고 판단된 경우, 상기 제3 센서 및/또는 상기 제5 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 우측영역이라고 판단될 때까지 반시계방향으로 회전한 후 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 전진하고, 상기 제1 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 시계방향으로 회전한 후 전진한다. Similarly, when it is determined that the relative position of the robot is the right region based on the signal received by the first sensor, the relative position of the robot based on the signal received by the third sensor and/or the fifth sensor After rotating counterclockwise until it is determined that is the right region, the robot moves forward until it is determined that the relative position of the robot is the central region, and based on the signal received from the first sensor, the relative position of the robot is the central region It rotates clockwise until it is determined that

한편, 상기 도킹스테이션은, 무선충전을 위해 상기 도킹스테이션에 내장되는 무선전력 송신부, 및 상기 무선전력 송신부 중 적어도 일부를 둘러싸고 또한 무선충전을 위해 로봇이 상기 도킹스테이션 위로 도킹할 때 접촉되는 제1 접촉부를 포함하고, 상기 로봇은, 무선충전을 위해 로봇에 내장되는 무선전력 수신부, 및 상기 무선전력 수신부 중 적어도 일부를 둘러싸고 또한 상기 로봇이 상기 도킹스테이션 위로 도킹할 때 상기 제1 접촉부에 접촉되는 제2 접촉부를 포함하고, 상기 제1 접촉부는, 무선충전을 위해 상기 로봇이 상기 도킹스테이션 위로 도킹할 때 상기 도킹스테이션에 내장된 무선전력 송신부를 위쪽으로 밀어주는 탄성부재를 더 포함하는 것이 바람직하다. On the other hand, the docking station, a wireless power transmitter built into the docking station for wireless charging, and surrounds at least a part of the wireless power transmitter, and a first contact part that is contacted when the robot docks over the docking station for wireless charging Including, wherein the robot, a wireless power receiver built into the robot for wireless charging, and a second that surrounds at least a part of the wireless power receiver and is in contact with the first contact part when the robot is docked over the docking station It is preferable to include a contact part, and the first contact part further includes an elastic member for pushing upward the wireless power transmitter built into the docking station when the robot docks on the docking station for wireless charging.

나아가, 상기 제1 접촉부에는 자석이 내장되어 있고, 상기 제2 접촉부에는 상기 자석의 존재 여부를 감지하는 센서가 내장되어 있어, 상기 센서의 감지 결과에 기초하여 도킹 완료를 판단하는 것이 바람직하다. Furthermore, the first contact portion has a built-in magnet, and the second contact portion has a built-in sensor for detecting the presence of the magnet, so it is preferable to determine the docking completion based on the detection result of the sensor.

이에 더하여, 상기 탄성부재는 적어도 상기 제1 접촉부 아래에 그리고 상기 무선전력 송신부를 중심으로 그 둘레에 연속적으로 또는 불연속적으로 배치되는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the elastic member be continuously or discontinuously disposed at least under the first contact part and around the wireless power transmitter as a center.

본 발명의 제2 측면에 따른 로봇 및 상기 로봇의 무선충전을 위한 도킹스테이션을 포함하는, 로봇용 자율충전 시스템에서 구현되는 로봇용 자율충전 방법은, 이때 상기 도킹스테이션은, 상기 로봇이 상기 도킹스테이션과 도킹을 위해 이용할 수 있는 신호를 송신하는 신호 송신부를 포함하고, 이때 상기 신호 송신부는 적어도 상기 도킹스테이션의 전방을 향하여 신호를 송출하는 제1신호 송출부, 상기 도킹스테이션의 좌측방을 향하여 신호를 송출하는 제2신호 송출부, 상기 도킹스테이션의 우측방을 향하여 신호를 송출하는 제3 신호 송출부를 포함하고, 상기 로봇은, 상기 제1 내지 제3 신호 송출부로부터의 신호들을 수신하는 신호 수신부를 포함하고, 이때 상기 신호 수신부는 적어도 상기 로봇의 전방을 향하여 로봇의 중앙에 장착되는 제1 센서, 상기 로봇의 좌측방을 향하여 로봇의 좌측에 장착되는 제2 센서, 상기 로봇의 우측방을 향하여 로봇의 우측에 장착되는 제3 센서를 포함하고, 상기 방법은 An autonomous charging method for a robot implemented in an autonomous charging system for a robot, comprising a robot and a docking station for wireless charging of the robot according to the second aspect of the present invention, wherein the docking station is the docking station and a signal transmitter for transmitting a signal usable for docking, wherein the signal transmitter includes at least a first signal transmitter for transmitting a signal toward the front of the docking station, a signal toward the left side of the docking station A second signal transmitting unit for transmitting and a third signal transmitting unit for transmitting a signal toward the right side of the docking station, wherein the robot includes a signal receiving unit for receiving signals from the first to third signal transmitting units In this case, the signal receiver includes at least a first sensor mounted in the center of the robot toward the front of the robot, a second sensor mounted on the left side of the robot toward the left side of the robot, and the robot toward the right side of the robot. a third sensor mounted on the right side of the

로봇이 무선충전을 위해 도킹스테이션을 향해 이동하는 단계, 이때 상기 신호 수신부 내의 복수의 센서들 각각에 수신된 신호에 기초하여 판단된 로봇의 상대적 위치에 따라 상기 로봇이 무선충전을 위해 상기 도킹스테이션으로 이동 및/또는 회전하게 되고, 이때 상기 로봇의 상대적 위치는, 상기 도킹스테이션을 중심으로 중앙영역인지, 좌측영역인지 또는 우측영역인지에 대한 정보를 포함하고; 및 Moving the robot toward the docking station for wireless charging, wherein the robot moves to the docking station for wireless charging according to the relative position of the robot determined based on the signals received from each of the plurality of sensors in the signal receiving unit moves and/or rotates, wherein the relative position of the robot includes information on whether it is a central area, a left area, or a right area with respect to the docking station; and

상기 로봇이 무선충전을 위해 상기 도킹스테이션에 도킹하는 단계를 포함하는 것에 의해 달성된다. and docking the robot to the docking station for wireless charging.

여기서, 상기 신호 수신부는, 상기 로봇의 좌측방을 향하여 상기 제1 센서와 상기 제2 센서 사이에 장착되는 제4 센서, 상기 로봇의 우측방을 향하여 상기 제1 센서와 상기 제3 센서 사이에 장착되는 제5 센서를 더 포함하고, 상기 제4 센서 및 제5 센서는 각각 상기 제2 센서 및 상기 제3 센서보다는 상기 제1 센서에 더 근접하게 위치되는 것이 바람직하다. Here, the signal receiving unit, a fourth sensor mounted between the first sensor and the second sensor toward the left side of the robot, is mounted between the first sensor and the third sensor toward the right side of the robot It is preferable that the fourth sensor and the fifth sensor are positioned closer to the first sensor than the second sensor and the third sensor, respectively.

이때, 상기 제2 센서 및/또는 상기 제4 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 좌측영역이라고 판단된 경우, 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 전진하고, 상기 제1 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 반시계방향으로 회전한 후 전진한다. At this time, when it is determined that the relative position of the robot is the left region based on the signal received by the second sensor and/or the fourth sensor, the robot advances until it is determined that the relative position of the robot is the central region, and Based on the signal received by the first sensor, the robot rotates counterclockwise until it is determined that the relative position of the robot is the central area, and then advances.

유사하게, 상기 제3 센서 및/또는 상기 제5 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 우측영역이라고 판단된 경우, 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 전진하고, 상기 제1 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 시계방향으로 회전한 후 전진한다. Similarly, when it is determined that the relative position of the robot is the right region based on the signal received by the third sensor and/or the fifth sensor, the robot advances until it is determined that the relative position of the robot is the central region, Based on the signal received by the first sensor, the robot rotates clockwise until it is determined that the relative position of the robot is in the central area, and then moves forward.

또한, 상기 제1 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 좌측영역이라고 판단된 경우, 상기 제2 센서 및/또는 상기 제4 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 좌측영역이라고 판단될 때까지 시계방향으로 회전한 후 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 전진하고, 상기 제1 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 반시계방향으로 회전한 후 전진한다. In addition, when it is determined that the relative position of the robot is the left region based on the signal received by the first sensor, the relative position of the robot is determined based on the signal received by the second sensor and/or the fourth sensor. After rotating clockwise until it is determined that it is the left area, the robot moves forward until it is determined that the relative position of the robot is the center area, and based on the signal received by the first sensor, it is determined that the relative position of the robot is the center area Rotate counterclockwise until

유사하게, 상기 제1 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 우측영역이라고 판단된 경우, 상기 제3 센서 및/또는 상기 제5 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 우측영역이라고 판단될 때까지 반시계방향으로 회전한 후 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 전진하고, 상기 제1 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 시계방향으로 회전한 후 전진한다. Similarly, when it is determined that the relative position of the robot is the right region based on the signal received by the first sensor, the relative position of the robot based on the signal received by the third sensor and/or the fifth sensor After rotating counterclockwise until it is determined that is the right region, the robot moves forward until it is determined that the relative position of the robot is the central region, and based on the signal received from the first sensor, the relative position of the robot is the central region It rotates clockwise until it is determined that

한편, 상기 로봇이 무선충전을 위해 상기 도킹스테이션에 도킹하는 단계는, 이때 무선충전을 위해 상기 로봇이 상기 도킹스테이션 위로 도킹할 때 상기 도킹스테이션에 내장된 무선전력 송신부를 위쪽으로 밀어주는 탄성부재를 이용해 도킹을 완료하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. On the other hand, the step of docking the robot to the docking station for wireless charging, when the robot docks over the docking station for wireless charging, an elastic member for pushing upwards the wireless power transmitter built into the docking station. It is preferable to further include the step of completing the docking using.

나아가, 상기 탄성부재는 적어도 상기 제1 접촉부 아래에 그리고 상기 무선전력 송신부를 중심으로 그 둘레에 연속적으로 또는 불연속적으로 배치되는 것이 바람직하다. Furthermore, it is preferable that the elastic member be continuously or discontinuously disposed at least under the first contact part and around the wireless power transmitter as a center.

상기한 바와 같은 본 발명의 로봇용 자율충전 시스템 및 방법에 따르면 도킹유도 신호를 송출하는 다수의 신호 송출부들 및 이러한 도킹유도 신호를 수신할 수 있는 다수의 센서들을 이용해, 로봇이 원활한 충전을 위해서 도킹스테이션으로 자율적으로 이동하여 도킹할 수 있도록 해주는 장점이 있다. According to the autonomous charging system and method for a robot of the present invention as described above, the robot is docked for smooth charging by using a plurality of signal transmitters that transmit a docking induction signal and a plurality of sensors capable of receiving such a docking induction signal. It has the advantage of being able to autonomously move to and dock the station.

또한 본 발명의 로봇용 자율충전 시스템 및 방법에 따르면 로봇이 배터리 충전을 위해 자율적으로 도킹할 수 있어 로봇의 서비스를 끊김없이 지속적으로 제공해 줄 수 있는 장점이 있다. In addition, according to the autonomous charging system and method for a robot of the present invention, the robot can autonomously dock for battery charging, so that the robot service can be continuously provided without interruption.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 및 이 로봇의 무선충전을 위한 도킹스테이션을 포함하는, 로봇용 자율충전 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 밑면을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 자율충전 시스템을 보여주는 도면으로서, 로봇이 도킹스테이션에 도킹된 상태를 보여주고 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 자율충전 시스템 중 도킹스테이션을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 무선충전 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 6은 종래 기술의 일 실시예에 따른 로봇용 무선충전 시스템을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도킹스테이션에 포함된 신호 송신부의 구조를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도킹스테이션과 로봇의 위치 관계를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 수신부가 구비된 로봇을 보여주는 도면이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율충전 방법을 보여주는 도면이다.
1 is a view showing an autonomous charging system for a robot, including a docking station for wireless charging of a robot and the robot according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a bottom surface of a robot according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing an autonomous charging system for a robot according to an embodiment of the present invention, and shows a state in which the robot is docked in a docking station.
4 is a view showing a docking station among the autonomous charging system for a robot according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart showing a wireless charging method for a robot according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a wireless charging system for a robot according to an embodiment of the prior art.
7 is a diagram illustrating a structure of a signal transmitter included in a docking station according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating a positional relationship between a docking station and a robot according to an embodiment of the present invention.
9 is a view showing a robot equipped with a signal receiver according to an embodiment of the present invention.
10 to 12 are diagrams illustrating an autonomous charging method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 예시적 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the contents described in the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the exemplary embodiments. The same reference numerals provided in the respective drawings indicate members that perform substantially the same functions.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예컨대, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 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. Terms including an ordinal number, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in the present invention have been selected as currently widely used general terms as possible while considering the functions in the present invention, but these may vary depending on the intention or precedent of a person skilled in the art, the emergence of new technology, and the like. In addition, in specific cases, there are also terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, rather than the name of a simple term.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. When a part "includes" a certain element throughout the specification, this means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.

도면들, 특히 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 로봇용 자율충전 장치 및 시스템을 설명하기로 한다. 여기서, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 및 이 로봇의 무선충전을 위한 도킹스테이션을 포함하는, 로봇용 자율충전 시스템을 보여주는 도면이다. 또한 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 밑면을 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 자율충전 시스템을 보여주는 도면으로서, 로봇이 도킹스테이션에 도킹된 상태를 보여주고 있다. 이에 더하여, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 자율충전 시스템 중 도킹스테이션을 보여주는 도면이다. An autonomous charging device and system for a robot according to the present invention will be described with reference to the drawings, particularly FIGS. 1 to 4 . Here, FIG. 1 is a view showing an autonomous charging system for a robot, including a docking station for wireless charging of a robot and the robot according to an embodiment of the present invention. In addition, Figure 2 is a view showing the bottom of the robot according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a view showing an autonomous charging system for a robot according to an embodiment of the present invention, in which the robot is docked in the docking station is showing In addition, Figure 4 is a view showing a docking station of the autonomous charging system for a robot according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 로봇용 자율충전 시스템은 로봇(20) 및 이 로봇(20)의 무선충전을 위한 도킹스테이션(10)을 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 1 , the autonomous charging system for a robot of the present invention is configured to include a robot 20 and a docking station 10 for wireless charging of the robot 20 .

여기서 로봇(20)은 전력 공급을 받아 미리 정해진 또는 미리 프로그램된 코드에 따라 정해질 수 있는, 일정한 동작들을 수행한다. 이때 전력 공급은 직접 외부 전원으로부터 또는 로봇에 내장된 배터리로부터 수행될 수 있다.Here, the robot 20 receives power and performs certain operations, which may be determined according to a predetermined or pre-programmed code. In this case, the power supply may be performed directly from an external power source or from a battery built into the robot.

도킹스테이션(10)에는 어댑터를 통해 외부전원을 공급받아 로봇에 내장된 배터리를 충전하기 위한 전원을 공급하는 무선전력 송신부(미도시)가 마련되어 있다. 이에 대응하여, 로봇(20)에는, 이 무선전력 송신부로부터 송출되는 무선 전력을 수신하여 로봇에 내장된 배터리를 충전시킬 수 있도록 배치되는 무선전력 수신부(미도시)가 마련되어 있다. The docking station 10 is provided with a wireless power transmitter (not shown) that receives external power through an adapter and supplies power for charging a battery built in the robot. Correspondingly, the robot 20 is provided with a wireless power receiver (not shown) arranged to receive the wireless power transmitted from the wireless power transmitter and charge the battery built into the robot.

이 무선전력 송신부와 이 무선전력 수신부는 본 발명에 따른 로봇용 자율충전 장치를 구성하고, 이와 같은 무선전력 송신부 및 무선전력 수신부의 구성 및 기능은 공지의 내용이므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. The wireless power transmitter and the wireless power receiver constitute an autonomous charging device for a robot according to the present invention, and since the configuration and functions of the wireless power transmitter and the wireless power receiver are well-known, detailed description thereof will be omitted.

다만, 본 발명에 따라 무선충전을 위해 로봇(20)에 내장되는 무선전력 수신부와 무선충전을 위해 도킹스테이션(10)에 내장되는 무선전력 송신부도 역시 도 6에 도시된 종래 기술의 일 실시예에 따른 로봇용 자율충전 시스템과 같이, 서로 정렬된 상태에서만 원활한 전력전송이 이루어질 수 있음에 유의해야 한다. However, in accordance with the present invention, the wireless power receiver built in the robot 20 for wireless charging and the wireless power transmitter built in the docking station 10 for wireless charging are also in an embodiment of the prior art shown in FIG. It should be noted that smooth power transmission can be achieved only in a state in which they are aligned with each other, as in the autonomous charging system for robots.

도 1을 참조하면, 도킹스테이션(10)에는 무선전력 송신부 중 적어도 일부를 둘러싸고 또한 무선충전을 위해 로봇(20)이 도킹스테이션(10) 위로 도킹할 때 접촉되는 제1 접촉부(11)가 마련되어 있다. Referring to Figure 1, the docking station 10 surrounds at least a portion of the wireless power transmitter, and also for wireless charging, a first contact portion 11 that is contacted when the robot 20 is docked on the docking station 10 is provided. .

도 2를 참조하면, 이와 대응하여, 로봇(20)에는 무선전력 수신부 중 적어도 일부를 둘러싸고 또한 로봇(20)이 도킹스테이션(10) 위로 도킹할 때 제1 접촉부(11)에 접촉되는 제2 접촉부(21)가 마련되어 있다. Referring to FIG. 2 , correspondingly, the robot 20 surrounds at least a portion of the wireless power receiver and the robot 20 is docked on the docking station 10 , the second contact part is in contact with the first contact part 11 . (21) is provided.

이때, 제1 접촉부(11)와 제2 접촉부(21)는 원형으로 도시되어 있으나, 어떠한 형태든 가능하고, 서로 다른 형태를 가지는 것도 가능하다. 또한 제1 접촉부(11)가 제2 접촉부(21)의 면적과 실질적으로 같거나 또는 안정감을 위해 이보다 클 수 있다. At this time, although the first contact part 11 and the second contact part 21 are shown in a circular shape, any shape is possible, and it is also possible to have a different shape. In addition, the area of the first contact portion 11 may be substantially equal to the area of the second contact portion 21 or may be larger than this for stability.

제1 접촉부(11)는 적어도 무선전력 송신부를 덮고 있는 커버의 일부로서, 여기서는 도킹스테이션(10)의 상판의 일부로서 구성될 수 있고, 바람직하게는 도 4에서와 같이 도킹스테이션의 상판의 나머지 부분과 별도의 분리된 조각으로 제작되어 조립될 수 있다. 한편, 제2 접촉부(21)는 적어도 무선전력 수신부를 덮고 있는 커버의 일부, 여기서는 로봇의 밑판의 일부로서, 일체형으로 구성될 수 있다. The first contact part 11 is a part of the cover covering at least the wireless power transmitter, and may be configured as a part of the top plate of the docking station 10, preferably the rest of the top plate of the docking station as shown in FIG. 4 . It can be manufactured and assembled as a separate piece from the On the other hand, the second contact part 21 is at least a part of the cover covering the wireless power receiver, here, a part of the bottom plate of the robot, and may be integrally configured.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 접촉부(11)는 적어도 하나의 자석(12)을 포함하고, 제2 접촉부(21)는 이 자석의 존재 여부를 감지하는 적어도 하나의 센서(22)를 포함한다. 자석(12) 및 센서(22), 특히 홀 센서는 내장되어 있을 수 있고, 나아가 적어도 일부가 외부로 노출될 수도 있다. Referring again to FIGS. 1 and 2 , the first contact portion 11 includes at least one magnet 12 , and the second contact portion 21 includes at least one sensor 22 for detecting the presence of the magnet. includes The magnet 12 and the sensor 22 , in particular the Hall sensor, may be built-in, and further, at least a part may be exposed to the outside.

도면에는 각각 3 개로 도시되어 있으나, 자석(12) 및 센서(22)의 수는 이에 한정되지는 않는다. 바람직하게, 자석(12)과 센서(22)의 위치는 도킹 완료시 실질적으로 서로 대응하도록 배치되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 자석과 이를 감지하는 홀 센서로 설명하였으나, 예를 들어 스위치 등의 기계적인 구성요소를 포함하여, 이와 같이 일정한 관계를 가지고 도킹 여부를 판단할 수 있게 해주는 구성요소라면 어떠한 것도 가능하다. Although three are shown in the drawings, the number of the magnets 12 and the sensors 22 is not limited thereto. Preferably, the positions of the magnet 12 and the sensor 22 are arranged to substantially correspond to each other upon completion of docking. Although this embodiment has been described as a magnet and a Hall sensor that detects it, for example, including a mechanical component such as a switch, any component that can determine whether docking is possible with a certain relationship as described above is possible. .

즉, 제1 접촉부(11)에는 적어도 하나의 자석(12)이 내장되어 있고, 제2 접촉부(21)에는 이 자석의 존재 여부, 즉 이 자석의 자력의 크기 등을 감지하는 적어도 하나의 홀 센서(22)가 내장되어 있어, 이 센서의 감지 결과에 기초하여 도킹 완료를 판단하게 된다. 이때 도킹 완료 시점은 필요에 따라 로봇마다 달리 설정될 수 있다. 예를 들어, 이 도킹 완료 시점은 도 3에서와 같이, 완전히 도킹이 종료되는 시점을 의미할 수도 있고, 일정 정도의 안정성을 가지고 도킹이 이루어진 시점을 의미할 수도 있다. That is, at least one magnet 12 is embedded in the first contact portion 11 , and the second contact portion 21 has at least one Hall sensor that detects the presence of the magnet, that is, the magnitude of the magnetic force of the magnet. (22) is built-in, and based on the detection result of this sensor, the docking completion is judged. In this case, the docking completion time may be set differently for each robot as needed. For example, the docking completion time may mean a point at which docking is completely finished, as shown in FIG. 3 , or may mean a time point at which docking is made with a certain degree of stability.

이렇게 정상적으로 도킹이 완료되면, 충전이 시작되고, 충전 중에도 로봇이 일정 동작을 수행할 수 있게 된다. 이때, 이 일정 동작은, 회전 동작, 감시 동작, 조치 동작 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 정상적으로 도킹이 완료되면, 로봇이 회전하여 로봇에 장착된 카메라를 이용하여 주변의 상황을 감시하고, 응급상황 등이 발생하면 관련된 사람이나 기관에 응급신호를 보내거나 전화를 거는 동작을 수행할 수 있다. 또는 지속적으로 로봇이 좌우로 회전하면서 지속적으로 상황을 감시하고 이에 따라 조치할 수도 있다. When the docking is normally completed in this way, charging starts, and the robot can perform certain operations while charging. In this case, the predetermined operation may be selected from the group consisting of a rotation operation, a monitoring operation, an action operation, and a combination thereof. For example, when docking is normally completed, the robot rotates and monitors the surrounding situation using the camera mounted on the robot, and when an emergency occurs, it sends an emergency signal or makes a phone call to the person or institution concerned. can be done Alternatively, the robot can continuously rotate left and right to continuously monitor the situation and take action accordingly.

이에 더하여, 도 4를 참조하면, 본 발명은 충전을 충실히 수행하면서 로봇이 일정 동작을 수행할 수 있도록, 즉 충전 중에 도킹스테이션의 무선전력 송신부와 로봇에 내장된 무선전력 수신부가 최대한 밀착할 수 있도록 하기 위해, 제1 접촉부(11)는, 무선충전을 위해 로봇(20)이 도킹스테이션(10) 위로 도킹할 때 도킹스테이션(10)에 내장된 무선전력 송신부를 위쪽으로 밀어주는 탄성부재(41)를 더 포함한다. In addition, referring to FIG. 4 , the present invention allows the robot to perform certain operations while faithfully charging, that is, to ensure that the wireless power transmitter of the docking station and the wireless power receiver built into the robot are in close contact with each other during charging. In order to do this, the first contact part 11 is an elastic member 41 that pushes the wireless power transmitter built into the docking station 10 upward when the robot 20 docks over the docking station 10 for wireless charging. further includes

이 탄성부재(41)는 스프링 등과 같은 소정의 탄성회복력을 가지는 소재로서, 무선충전을 위해 로봇(20)이 도킹스테이션(10), 제1 접촉부(11) 위로 올라오면, 로봇(20)의 무게 등으로 인해 제1 접촉부(11) 및 탄성부재(41)가 아래로 눌려지고 이로 인해 탄성부재(41)의 탄성회복력에 의해 이에 직접 또는 간접으로 연결되는 무선전력 송신부를 위쪽으로 밀어주게 된다. 이를 위해 무선전력 송신부는, 제1 접촉부(11) 아래에 설치되어 탄성부재(41)의 움직임에 연동되는 다른 부품에 설치될 수 있는데, 예를 들어 참조부호 43으로 지시되는 개구부에 삽입될 수 있다. 이때, 탄성부재(41)는, 적어도 제1 접촉부(11) 아래에 그리고 무선전력 송신부를 중심으로 그 둘레에 연속적으로 또는 불연속적으로 배치될 수 있다. 물론 탄성부재(41)는 내장되어 있을 수 있고, 나아가 적어도 일부가 외부로 노출될 수도 있다.The elastic member 41 is a material having a predetermined elastic recovery force, such as a spring, and when the robot 20 rises above the docking station 10 and the first contact part 11 for wireless charging, the weight of the robot 20 The first contact part 11 and the elastic member 41 are pressed down due to the like, thereby pushing the wireless power transmitter directly or indirectly connected thereto by the elastic recovery force of the elastic member 41 upward. To this end, the wireless power transmitter may be installed under the first contact part 11 and installed in other parts linked to the movement of the elastic member 41, for example, it may be inserted into the opening indicated by reference numeral 43. . In this case, the elastic member 41 may be continuously or discontinuously disposed around the at least the first contact part 11 and the wireless power transmitter as the center. Of course, the elastic member 41 may be built-in, and further, at least a portion may be exposed to the outside.

한편, 도킹스테이션(10)에는 로봇이 도킹스테이션과 도킹을 위해 이용할 수 있는 신호를 송신하는 신호 송신부(42)가 마련되어 있고, 로봇(20)에는 신호 송신부(42)로부터의 신호를 수신하는 신호 수신부(미도시)가 이에 대응하는 위치에, 예를 들어 도 3의 녹색 투명창 내부에, 마련되어 있다. On the other hand, the docking station 10 is provided with a signal transmitter 42 for transmitting a signal that the robot can use for docking with the docking station, and the robot 20 has a signal receiver for receiving a signal from the signal transmitter 42 . (not shown) is provided at a corresponding position, for example, inside the green transparent window of FIG. 3 .

상기에서 언급된 로봇이 도킹스테이션과 도킹을 위해 이용할 수 있는 신호는, 소위 도킹유도 신호로서, 로봇이 배터리충전이 필요한 경우, 예를 들어 로봇이 미리 정해진 기준에 미치지 못하는 배터리 잔량을 발견하거나, 일정 동작을 수행하기에는 배터리 잔량이 부족하다고 판단하거나, 또는 기타 미리 정해진 조건에 따라 도킹스테이션으로의 복귀가 필요한 경우에 있어서, 로봇에 내장된 신호 수신부에 의해 도킹스테이션이 송신하는 신호를 감지하여 도킹스테이션으로 접근하는 데 이용된다. 이로써 로봇(20)이 무선충전을 위해 신호를 송신하는 도킹스테이션(10) 위로 도킹할 수 있게 된다. 이때 필요에 따라서, 로봇의 도킹 경로 및 위치는 상기 신호 감지 결과에 따라 조정될 수 있는데, 이는 이하에서 자세히 설명하기로 한다.The above-mentioned signals that the robot can use for docking with the docking station are so-called docking guidance signals, when the robot needs battery charging, for example, when the robot finds a remaining battery level that does not meet a predetermined standard, or When it is determined that the remaining battery power is insufficient to perform an operation or it is necessary to return to the docking station according to other predetermined conditions, the signal received by the docking station is detected by the signal receiver built into the robot and sent to the docking station. used to access This allows the robot 20 to dock over the docking station 10 that transmits a signal for wireless charging. At this time, if necessary, the docking path and position of the robot may be adjusted according to the signal detection result, which will be described in detail below.

본 발명의 일 실시예에 따른 도킹스테이션에 포함된 신호 송신부의 구조를 보여주는 도면인 도 7을 참조하면, 신호 송신부는 적어도 도킹스테이션의 전방을 향하여 신호를 송출하는 제1 신호 송출부(71), 도킹스테이션의 좌측방을 향하여 신호를 송출하는 제2 신호 송출부(72), 및 도킹스테이션의 우측방을 향하여 신호를 송출하는 제3 신호 송출부(73)을 포함한다. Referring to FIG. 7, which is a diagram showing the structure of a signal transmission unit included in the docking station according to an embodiment of the present invention, the signal transmission unit at least a first signal transmission unit 71 for transmitting a signal toward the front of the docking station, It includes a second signal transmitting unit 72 for transmitting a signal toward the left side of the docking station, and a third signal transmitting unit 73 for transmitting a signal toward the right side of the docking station.

제1 신호 송출부(71)는 로봇이 안정적인 도킹을 위해 도킹스테이션을 향해 똑바로 전진하는 데 도움을 주기 위해 어느 정도 좁은 범위에서 검출되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서의 치수 및 이러한 상황을 고려하여, 제1 신호 송출부(71) 앞에는 예를 들어 25 mm 이하의, 바람직하게는 15 mm의 소정 간격의 틈(α)이 존재할 수 있다. 이러한 틈이 정확한 수치는 상황에 따라 달라질 수 있다. The first signal transmitter 71 is preferably detected in a somewhat narrow range to help the robot move straight forward toward the docking station for stable docking. In consideration of the dimensions in the present embodiment and this situation, there may be a gap α at a predetermined interval of, for example, 25 mm or less, preferably 15 mm, in front of the first signal transmitting unit 71 . The exact number of these gaps may vary depending on the situation.

제2 신호 송출부(72) 및 제3 신호 송출부(73)는 로봇이 안정적인 도킹을 위해 안전하게 제1 신호 송출부(71)로부터의 신호와 중첩되지 않는 범위에서 검출되는 것이 바람직하다. 이러한 상황을 고려하여, 제2 신호 송출부(72) 및 제3 신호 송출부(73) 앞에는 소정 각도(β)로 경사져 있는 격벽이 존재할 수 있다. It is preferable that the second signal transmitting unit 72 and the third signal transmitting unit 73 are safely detected in a range that does not overlap the signal from the first signal transmitting unit 71 for stable docking of the robot. In consideration of this situation, a barrier rib inclined at a predetermined angle β may exist in front of the second signal transmitter 72 and the third signal transmitter 73 .

이때 제1 내지 제3 신호 송출부(71, 72, 73) 각각은 단거리에서 검출될 수 있는 신호를 송출하는 요소(72a, 73) 및/또는 이보다 먼 원거리에서 검출될 수 있는 신호를 송출하는 요소(72b, 73)를 포함할 수 있다. 물론 제1 신호 송출부(71)에도 단거리에서 검출될 수 있는 신호를 송출하는 요소 및/또는 이보다 먼 원거리에서 검출될 수 있는 신호를 송출하는 요소를 그 내부에 포함하고 있으나, 도시되어 있지는 않다. At this time, each of the first to third signal transmitting units 71, 72, 73 is an element that transmits a signal that can be detected at a short distance (72a, 73) and/or an element that transmits a signal that can be detected at a far distance. (72b, 73). Of course, the first signal transmitting unit 71 also includes an element for transmitting a signal that can be detected from a short distance and/or an element for transmitting a signal that can be detected from a farther distance therein, but is not shown.

상기의 제1 내지 제3 신호 송출부(71, 72, 73) 각각에 있어서, 단거리에서 검출될 수 있는 신호를 송출하는 요소(72a, 73)와 이보다 먼 원거리에서 검출될 수 있는 신호를 송출하는 요소(72b, 73)는 별도의 물리적으로 구분가능한 요소들로 구현될 수도 있거나, 또는 물리적으로는 하나의 요소로서 구현되나 시간적으로 구분가능하게 작동할 수도 있다. In each of the first to third signal transmitting units (71, 72, 73), the elements (72a, 73) for transmitting a signal that can be detected at a short distance and transmitting a signal that can be detected at a far distance The elements 72b and 73 may be implemented as separate physically distinguishable elements, or may be physically implemented as one element but may operate in a temporally distinguishable manner.

이때, 좌측방 및 우측방을 향해 단거리에서 검출될 수 있는 신호를 송출하는 요소들(72a, 73)은 동시에 신호를 송출하는 것이 바람직하다. 이는 송출 타이밍이 다를 경우 예를 들어 도킹스테이션 근방에 반사체가 있을시 반사되는 신호까지도 감지되어 방향 판단에 오류가 발생하는 것을 방지하기 위해서이다. At this time, it is preferable that the elements 72a and 73 for transmitting signals that can be detected at a short distance toward the left and right sides simultaneously transmit signals. This is to prevent an error in direction determination by detecting even a reflected signal when the transmission timing is different, for example, when there is a reflector near the docking station.

또한, 제1 내지 제3 신호 송출부(71) 및/또는 그 일부는 로봇의 정면을 향하도록 설치될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다. 또한 제1 내지 제3 신호 송출부에는 시판되는 LED 등이 사용되는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다. In addition, the first to third signal transmitting units 71 and/or a part thereof may be installed to face the front of the robot, but is not limited thereto. In addition, although it is illustrated that commercially available LEDs and the like are used for the first to third signal transmitters, the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 도킹스테이션과 로봇의 위치 관계를 보여주는 도면인 도 8을 참조하면, 벽 앞에 도킹스테이션(10)이 설치되어 있다. 이는 로봇이 도킹스테이션에 도킹시 뒤로 밀리는 것을 방지하기 위해서인데, 반드시 이에 한정되지는 않는다. Referring to FIG. 8, which is a diagram showing a positional relationship between a docking station and a robot according to an embodiment of the present invention, the docking station 10 is installed in front of the wall. This is to prevent the robot from being pushed back when docked in the docking station, but is not necessarily limited thereto.

로봇이 도킹스테이션을 향해 도킹할 때(화살표 방향 참조), 로봇의 관점에서 도킹스테이션에 대한 로봇의 상대적 위치를 볼 때, 중앙영역은 A, D이고, 좌측영역은 B, E이고, 우측영역은 C, F로 가정한다. 여기서, A, B, C로 참조된 영역들은 단거리에서 검출될 수 있는 신호가 감지되는 영역이고, D, E, F는 이와 달리, 이보다 먼 원거리에서 검출될 수 있는 신호가 감지되는 영역으로 가정한다. When the robot docks towards the docking station (see arrow direction), when looking at the robot's relative position with respect to the docking station from the robot's point of view, the center area is A, D, the left area is B, E, and the right area is Assume C and F. Here, it is assumed that regions referred to as A, B, and C are regions in which a signal that can be detected at a short distance is sensed, and D, E, and F are regions in which a signal that can be detected at a far distance is detected. .

이러한 도킹스테이션에 대한 로봇의 상대적 위치는 신호 수신부에 수신되는 제1 내지 제3 신호 송출부로부터의 신호들에 기초하여 판단되게 된다. 예를 들어, 제1 신호 송출부 중 원거리에서 검출될 수 있는 신호를 송출하는 요소로부터 신호를 감지하였다면, 로봇은 중앙영역 및/또는 원거리의 중앙영역(D)에 위치하는 것으로 판단할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 제2 신호 송출부 중 단거리에서 검출될 수 있는 신호를 송출하는 요소로부터 신호를 감지하였다면, 로봇은 좌측영역 및/또는 단거리의 좌측영역(B)에 위치하는 것으로 판단할 수 있다. The relative position of the robot with respect to the docking station is determined based on the signals from the first to third signal transmitters received by the signal receiver. For example, if a signal is sensed from an element transmitting a signal that can be detected from a distance among the first signal transmitter, the robot may be determined to be located in the central region and/or the central region (D) of the remote region. As another example, if a signal is sensed from an element that transmits a signal that can be detected at a short distance among the second signal transmitters, the robot can be determined to be located in the left area and/or the short-distance left area (B). have.

본 발명의 일 실시예에 따른 신호 수신부가 구비된 로봇을 보여주는 도 9를 참조하면, 신호 수신부는 제1 내지 제3 신호 송출부로부터의 신호들을 연속적으로 및/또는 불연속적으로 수신하는데, 이때 신호 수신부는 적어도 상기 로봇의 전방을 향하여 로봇의 중앙에 장착되는 제1 센서(91), 로봇의 좌측방을 향하여 로봇의 좌측에 장착되는 제2 센서(92), 로봇의 우측방을 향하여 로봇의 우측에 장착되는 제3 센서(93)를 포함한다. Referring to FIG. 9 showing a robot equipped with a signal receiver according to an embodiment of the present invention, the signal receiver continuously and/or discontinuously receives signals from the first to third signal transmitters, in which case the signal The receiver includes at least a first sensor 91 mounted in the center of the robot toward the front of the robot, a second sensor 92 mounted on the left side of the robot toward the left side of the robot, and the right side of the robot toward the right side of the robot. and a third sensor 93 mounted on the .

또한, 신호 수신부는, 로봇의 좌측방을 향하여 제1 센서(91)와 제2 센서(92) 사이에 장착되는 제4 센서(94), 로봇의 우측방을 향하여 제1 센서(91)와 제3 센서(93) 사이에 장착되는 제5 센서(95)를 더 포함할 수 있다. 나아가, 로봇이 도킹스테이션에 똑바로 진입하여 원활하게 도킹하기 위해서는 제4 센서(94) 및 제5 센서(95)는 각각 제2 센서(92) 및 제3 센서(93)보다는 제1 센서(91)에 더 근접하게 위치되는 것이 바람직하다. In addition, the signal receiver, a fourth sensor 94 mounted between the first sensor 91 and the second sensor 92 toward the left side of the robot, the first sensor 91 and the second sensor toward the right side of the robot A fifth sensor 95 mounted between the three sensors 93 may be further included. Furthermore, in order for the robot to enter the docking station straight and dock it smoothly, the fourth sensor 94 and the fifth sensor 95 are the first sensor 91 rather than the second sensor 92 and the third sensor 93, respectively. Preferably, it is located closer to the

이러한 신호 수신부 내의 복수의 센서들에 수신되는 제1 내지 제3 신호 송출부로부터의 신호들에 기초하여 판단된 로봇의 상대적 위치에 따라 로봇이 무선충전을 위해 도킹스테이션으로 이동 및/또는 회전하게 되고, 이때 상기 로봇의 상대적 위치는, 상기 도킹스테이션을 중심으로 중앙영역인지, 좌측영역인지 또는 우측영역인지에 대한 정보를 포함하는데, 이러한 자율충전 알고리즘은 이하와 같다. The robot moves and/or rotates to the docking station for wireless charging according to the relative position of the robot determined based on the signals from the first to third signal transmitters received by the plurality of sensors in the signal receiver. , In this case, the relative position of the robot includes information on whether it is a central area, a left area, or a right area with respect to the docking station, and the autonomous charging algorithm is as follows.

(1) 제2 센서(92) 및/또는 제4 센서(94)에 수신된 신호에 기초하여 로봇의 상대적 위치가 좌측영역이라고 판단된 경우, 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 전진하고, 제1 센서(1)에 수신된 신호에 기초하여 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 반시계방향으로 회전한 후 전진한다. (1) When it is determined that the relative position of the robot is the left area based on the signals received by the second sensor 92 and/or the fourth sensor 94, the robot moves forward until it is determined that the relative position of the robot is the center area. and, based on the signal received by the first sensor 1, rotates counterclockwise until it is determined that the relative position of the robot is the central region, and then advances.

(2) 제3 센서(93) 및/또는 제5 센서(95)에 수신된 신호에 기초하여 로봇의 상대적 위치가 우측영역이라고 판단된 경우, 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 전진하고, 제1 센서(91)에 수신된 신호에 기초하여 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 시계방향으로 회전한 후 전진한다. (2) When it is determined that the relative position of the robot is the right region based on the signal received by the third sensor 93 and/or the fifth sensor 95, the robot moves forward until it is determined that the relative position of the robot is the central region. Then, based on the signal received by the first sensor 91, the robot rotates clockwise until it is determined that the relative position of the robot is the central region, and then moves forward.

(3) 제1 센서(91)에 수신된 신호에 기초하여 로봇의 상대적 위치가 좌측영역이라고 판단된 경우, 제2 센서(92) 및/또는 제4 센서(94)에 수신된 신호에 기초하여 로봇의 상대적 위치가 좌측영역이라고 판단될 때까지 시계방향으로 회전하고, 계속적으로 (1)의 단계들을 수행한다. (3) When it is determined that the relative position of the robot is the left area based on the signal received by the first sensor 91, based on the signal received by the second sensor 92 and/or the fourth sensor 94 The robot rotates clockwise until it is determined that the relative position of the robot is the left area, and the steps of (1) are continuously performed.

(4) 제1 센서(91)에 수신된 신호에 기초하여 로봇의 상대적 위치가 우측영역이라고 판단된 경우, 제3 센서(93) 및/또는 제5 센서(95)에 수신된 신호에 기초하여 로봇의 상대적 위치가 우측영역이라고 판단될 때까지 반시계방향으로 회전하고, 계속적으로 (2)의 단계들을 수행한다. (4) When it is determined that the relative position of the robot is the right area based on the signal received by the first sensor 91, based on the signal received by the third sensor 93 and/or the fifth sensor 95 The robot rotates counterclockwise until it is determined that the relative position of the robot is the right area, and the steps of (2) are continuously performed.

(5) 제2 센서(92) 및/또는 제4 센서(94)에 수신된 신호에 기초하여 로봇의 상대적 위치가 우측영역이라고 판단된 경우, 제3 센서(93) 및/또는 제5 센서(95)에 수신된 신호에 기초하여 로봇의 상대적 위치가 우측영역이라고 판단될 때까지 반시계방향으로 회전한 후 전진하고, (2)의 단계를 계속하여 수행한다. (5) When it is determined that the relative position of the robot is the right area based on the signal received by the second sensor 92 and/or the fourth sensor 94, the third sensor 93 and/or the fifth sensor ( 95), the robot moves forward after rotating counterclockwise until it is determined that the relative position of the robot is the right area, and the step (2) is continued.

(6) 제3 센서(93) 및/또는 제5 센서(95)에 수신된 신호에 기초하여 로봇의 상대적 위치가 좌측영역이라고 판단된 경우, 제2 센서(92) 및/또는 제4 센서(94)에 수신된 신호에 기초하여 로봇의 상대적 위치가 좌측영역이라고 판단될 때까지 시계방향으로 회전한 후 전진하고, (1)의 단계를 계속하여 수행한다. (6) When it is determined that the relative position of the robot is the left area based on the signal received by the third sensor 93 and/or the fifth sensor 95, the second sensor 92 and/or the fourth sensor ( Based on the signal received in step 94), the robot rotates clockwise until it is determined that the relative position of the robot is the left area, and then moves forward, and the step (1) is continued.

상기와 같이, 로봇의 좌측방 센서들 및/또는 우측방 센서들에 수신된 신호들에 기초하여 로봇의 상대적 위치가 좌측 및/또는 우측영역이라고 판단된 경우, 일차적으로는 중앙영역을 향하여 전진할 수 있도록 회전하고, 회전할 필요가 없을 경우에는 회전 없이 바로 전진한다. 이러한 전진은, 로봇의 좌측방 센서들 및/또는 우측방 센서에 기초하여 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 진행된다. 다음으로, 전방 센서에 수신된 신호에 기초하여 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 회전한 후 전진함으로써, 도킹을 완료하고 충전이 진행되게 된다. As described above, when it is determined that the relative position of the robot is the left and/or right area based on the signals received by the left and/or right sensors of the robot, the robot may first advance toward the central area. It rotates so that it can be rotated, and if there is no need to turn, it goes straight forward without turning. This advance proceeds until it is determined that the robot's relative position is the central area based on the left and/or right sensors of the robot. Next, based on the signal received from the front sensor, the robot rotates until it is determined that the relative position of the robot is in the central region and then moves forward, thereby completing docking and charging.

이에 추가적으로, 단거리 또는 원거리 중 어느 것으로 판단되느냐에 따라, 전진 속도 등을 변경하는 등의 추가적인 작동이 수행될 수 있다. In addition to this, an additional operation such as changing a forward speed or the like may be performed according to whether it is determined as a short distance or a long distance.

이러한 판단은, 신호 수신부 내의 모든 센서들에 수신된 신호들에 기초하여 수행될 수 있으며, 이러한 판단 기능은 로봇의 전반적인 동작 및 기능을 제어할 수 있는 제어부 내에 포함되어 있을 수 있다. Such determination may be performed based on signals received by all sensors in the signal receiving unit, and this determination function may be included in a control unit capable of controlling the overall operation and function of the robot.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 무선충전 방법은, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 무선충전 방법을 보여주는 흐름도인 도 5를 참조하여 설명하기로 한다. 상기에서 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 무선충전 장치 및 시스템에서 이미 언급된 내용은 중복을 회피하기 위해 이하에서 그 설명을 생략하기로 한다.A wireless charging method for a robot according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5, which is a flowchart showing a wireless charging method for a robot according to an embodiment of the present invention. Contents already mentioned in the wireless charging device and system for a robot according to an embodiment of the present invention in the above will be omitted below in order to avoid duplication.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 무선충전 방법은, 로봇이 서비스를 제공하고 있다가(S50), 배터리충전이 필요한 경우, 예를 들어 로봇이 미리 정해진 기준에 미치지 못하는 배터리 잔량을 발견하거나, 일정 동작을 수행하기에는 배터리 잔량이 부족하다고 판단하거나, 또는 기타 미리 정해진 조건에 따라 도킹스테이션으로의 복귀가 필요한 경우에 있어서, 로봇이 무선충전을 위해 도킹스테이션을 향해 이동하게 된다(S52). 이때 도킹이 필요한지 여부에 대하여 판단하는 것을 더 포함하여(S51), 도킹이 필요하지 않다면 계속적으로 서비스할 수 있다. In the wireless charging method for a robot according to an embodiment of the present invention, when the robot is providing a service (S50), when battery charging is required, for example, the robot discovers a remaining battery level that does not meet a predetermined standard, or When it is determined that the remaining battery power is insufficient to perform a predetermined operation or it is necessary to return to the docking station according to other predetermined conditions, the robot moves toward the docking station for wireless charging (S52). At this time, further including determining whether docking is necessary (S51), if docking is not required, the service can be continued.

도킹스테이션으로 이동할 때, 도킹스테이션에는 신호를 송신하는 신호 송신부가 마련되어 있고, 로봇에는 신호 송신부로부터의 신호를 수신하는 신호 수신부가 마련되어 있어, 신호 수신부의 수신 결과에 기초하여 이동하게 된다(S53). When moving to the docking station, the docking station is provided with a signal transmitter for transmitting a signal, and the robot is provided with a signal receiver for receiving a signal from the signal transmitter, and moves based on the reception result of the signal receiver (S53).

연이어, 로봇이 무선충전을 위해 도킹스테이션에 도킹하게 되는데(S54), 이때 무선전력 송신부 중 적어도 일부를 둘러싸고 또한 무선충전을 위해 로봇이 도킹스테이션 위로 도킹할 때 접촉되는 제1 접촉부에는 자석이 내장되어 있고, 또한 로봇에 내장되는 무선전력 수신부 중 적어도 일부를 둘러싸고 또한 무선충전을 위해 로봇이 도킹스테이션 위로 도킹할 때 제1접촉부에 접촉되는 제2 접촉부에는 자석의 존재 여부를 감지하는 센서가 내장되어 있어, 이 센서의 감지 결과에 기초하여 도킹 완료를 판단하거나 및/또는 무선충전을 위해 로봇이 도킹스테이션 위로 도킹할 때 도킹스테이션에 내장된 무선전력 송신부를 위쪽으로 밀어주는 탄성부재를 이용해 도킹을 완료하게 된다(S55). Subsequently, the robot is docked to the docking station for wireless charging (S54), at this time surrounding at least a part of the wireless power transmitter and also for wireless charging. There is also a built-in sensor that surrounds at least a part of the wireless power receiver built into the robot and detects the presence of a magnet in the second contact part that comes into contact with the first contact part when the robot docks on the docking station for wireless charging. , to determine the completion of docking based on the detection result of this sensor, and/or to complete the docking using an elastic member that pushes the wireless power transmitter built into the docking station upward when the robot docks over the docking station for wireless charging. becomes (S55).

도킹 완료 후에는 무선충전 중에도 로봇이 일정 동작을 수행하게 되는데, 예를 들어 로봇이 회전하여(S56) 로봇에 장착된 카메라를 이용하여 주변의 상황을 감시하고, 응급상황 등이 발생하면 관련된 사람이나 기관에 응급신호를 보내거나 전화를 거는 동작 등 로봇이 제공하는 서비스를 수행할 수 있다. 무선충전 중에 로봇이 제공하는 서비스는, 본래 로봇이 제공하는 서비스 중 적어도 일부를 포함할 수 있고, 또는 전혀 다른 서비스일 수도 있다. After the docking is completed, the robot performs certain operations even during wireless charging. For example, the robot rotates (S56) and monitors the surrounding situation using the camera mounted on the robot. Services provided by the robot can be performed, such as sending an emergency signal to an institution or making a phone call. The service provided by the robot during wireless charging may include at least some of the services originally provided by the robot, or may be completely different services.

한편, 상기의 S52에서와 같이, 배터리충전이 필요한 경우, 예를 들어 로봇이 미리 정해진 기준에 미치지 못하는 배터리 잔량을 발견하거나, 일정 동작을 수행하기에는 배터리 잔량이 부족하다고 판단하거나, 또는 기타 미리 정해진 조건에 따라 도킹스테이션으로의 복귀가 필요한 경우에 있어서, 로봇이 무선충전을 위해 도킹스테이션을 향해 이동하게 된다.On the other hand, as in S52 above, when battery charging is required, for example, the robot finds a remaining battery level that does not meet a predetermined standard, determines that the remaining battery level is insufficient to perform a predetermined operation, or other predetermined conditions Accordingly, in the case where it is necessary to return to the docking station, the robot moves toward the docking station for wireless charging.

도킹스테이션으로 이동할 때에는 S53에서와 같이, 도킹스테이션에는 도킹을 유도하는 신호를 송신하는 신호 송신부(도 7 참조)가 마련되어 있고, 로봇에는 신호 송신부로부터의 신호를 수신하는 신호 수신부(도 9 참조)가 마련되어 있어, 신호 수신부의 수신 결과에 기초하여 이동하게 된다. When moving to the docking station, as in S53, the docking station is provided with a signal transmitter (see FIG. 7) that transmits a signal inducing docking, and the robot has a signal receiver (see FIG. 9) that receives a signal from the signal transmitter. It is provided and moves based on the reception result of the signal receiving unit.

이때 예를 들어, 도 8에서의 설명과 같이, 도킹스테이션에서 송신되는 도킹 유도 신호에 따라 로봇과 도킹스테이션 사이의 위치관계를 판단할 수 있다. At this time, for example, as described in FIG. 8 , the positional relationship between the robot and the docking station may be determined according to the docking guidance signal transmitted from the docking station.

나아가, 로봇이 도킹스테이션으로 이동할 때 적용될 수 있는, 상기에서 설명된 자율충전 알고리즘을, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율충전 방법을 보여주는 도면인 도 10 내지 도 12를 참조하여, 예를 들어 설명한다. Furthermore, the autonomous charging algorithm described above, which can be applied when the robot moves to the docking station, will be described with reference to FIGS. 10 to 12 which are diagrams showing an autonomous charging method according to an embodiment of the present invention. do.

도 10에서와 같이, 제3 센서(93) 및/또는 제5 센서(95)에 수신된 신호에 기초하여 로봇의 상대적 위치가 우측영역(F)이라고 판단된 경우, 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 (화살표 방향으로) 전진한다. As shown in FIG. 10 , when it is determined that the relative position of the robot is the right region F based on the signal received by the third sensor 93 and/or the fifth sensor 95 , the relative position of the robot is the central region Move forward (in the direction of the arrow) until it is determined that

그후 도 11을 참조하면, 제3 센서(93) 및/또는 제5 센서(95)에 수신된 신호에 기초하여 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단되면, 제1 센서(91)에 수신된 신호에 기초하여 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 시계방향으로 회전한다. Then, referring to FIG. 11 , when it is determined that the relative position of the robot is the central region based on the signals received by the third sensor 93 and/or the fifth sensor 95 , the signal received by the first sensor 91 . Based on the , the robot rotates clockwise until it is determined that the relative position of the robot is the central area.

이렇게 회전하여 로봇이 도킹스테이션을 똑바로 향하게 되면, 도 12에서와 같이 화살표 방향으로 전진하여 도킹스테이션으로 복귀하게 된다. When the robot is rotated and faces the docking station straight, it moves forward in the direction of the arrow as shown in FIG. 12 and returns to the docking station.

한편, 제2 센서(92) 및/또는 제4 센서(94)에 수신된 신호에 기초하여 로봇의 상대적 위치가 좌측영역(E)이라고 판단된 경우에도, 회전 방향만 다를 뿐, 이와 유사하게 동작한다. 여기서, 회전 방향은 최소의 회전을 달성할 수 있는 방향을 선택한 것으로, 반드시 이에 한정되지는 않는다. On the other hand, even when it is determined that the relative position of the robot is the left area E based on the signal received by the second sensor 92 and/or the fourth sensor 94, only the rotation direction is different, and similar operation do. Here, the rotation direction is a direction that can achieve the minimum rotation, but is not necessarily limited thereto.

일반적으로 본 명세서에서 사용된 용어는, 특히 청구항에서(예를 들어, 청구항의 본문) 일반적으로 "개방적인" 용어로 의도된다(예를 들어, "포함하는"은 "포함하나 이에 제한되지 않는"으로, "가지다"는 "적어도 그 이상으로 가지다"로, "포함하다"는 "포함하나 이에 제한되지 않는다"로 해석되어야 함) 도입된 청구항 기재에 대하여 특정한 개수가 의도되는 경우, 이러한 의도는 해당 청구항에서 명시적으로 기재되며, 이러한 기재가 부재하는 경우 이러한 의도는 존재하지 않는 것으로 이해된다. Terms used in this specification are generally intended to be "open-ended" terms, particularly in claims (eg, the body of claims) (eg, "comprising" means "including but not limited to"). , "have" should be construed as "have at least more" and "comprise" be interpreted as "including but not limited to") It is expressly recited in the claims, and in the absence of such recitation, no such intent is understood.

본 발명의 특정 특징만이 본 명세서에서 도시되고 설명되었으며, 다양한 수정 및 변경이 당업자에 대하여 발생할 수 있다. 그러므로 청구항은 본 발명의 사상 내에 속하는 변경 및 수정을 포함하는 것으로 의도된다는 점이 이해된다.Only specific features of the invention have been shown and described herein, and various modifications and variations will occur to those skilled in the art. It is therefore to be understood that the claims are intended to cover changes and modifications that fall within the spirit of the present invention.

10: 도킹스테이션 11: 제1 접촉부
12: 센서 20: 로봇
21: 제2 접촉부 22: 자석
23: 바퀴 41: 탄성부재
42: 신호 송신부 71, 72, 73: 신호 송출부
91, 92, 93, 94, 95: 센서부
10: docking station 11: first contact
12: sensor 20: robot
21: second contact 22: magnet
23: wheel 41: elastic member
42: signal transmitter 71, 72, 73: signal transmitter
91, 92, 93, 94, 95: sensor unit

Claims (17)

로봇 및 상기 로봇의 무선충전을 위한 도킹스테이션을 포함하는, 로봇용 자율충전 시스템에 있어서,
상기 도킹스테이션은, 상기 로봇이 상기 도킹스테이션과 도킹을 위해 이용할 수 있는 신호를 송신하는 신호 송신부를 포함하고, 이때 상기 신호 송신부는 적어도 상기 도킹스테이션의 전방을 향하여 신호를 송출하는 제1신호 송출부, 상기 도킹스테이션의 좌측방을 향하여 신호를 송출하는 제2신호 송출부, 상기 도킹스테이션의 우측방을 향하여 신호를 송출하는 제3 신호 송출부를 포함하고,
상기 로봇은, 상기 제1 내지 제3 신호 송출부로부터의 신호들을 수신하는 신호 수신부를 포함하고, 이때 상기 신호 수신부는 적어도 상기 로봇의 전방을 향하여 로봇의 중앙에 장착되는 제1 센서, 상기 로봇의 좌측방을 향하여 로봇의 좌측에 장착되는 제2 센서, 상기 로봇의 우측방을 향하여 로봇의 우측에 장착되는 제3 센서를 포함하고,
상기 도킹스테이션은, 무선충전을 위해 상기 도킹스테이션에 내장되는 무선전력 송신부, 및 상기 무선전력 송신부 중 적어도 일부를 둘러싸고 또한 무선충전을 위해 로봇이 상기 도킹스테이션 위로 도킹할 때 접촉되는 제1 접촉부를 더 포함하고,
상기 로봇은, 무선충전을 위해 로봇에 내장되는 무선전력 수신부, 및 상기 무선전력 수신부 중 적어도 일부를 둘러싸고 또한 상기 로봇이 상기 도킹스테이션 위로 도킹할 때 상기 제1 접촉부에 접촉되는 제2 접촉부를 더 포함하고,
상기 제1 접촉부는, 무선충전을 위해 상기 로봇이 상기 도킹스테이션 위로 도킹할 때 그 탄성회복력에 의해 상기 도킹스테이션에 내장된 무선전력 송신부를 위쪽으로 밀어주는 탄성부재를 더 포함하고,
상기 신호 수신부 내의 복수의 센서들에 수신되는 상기 제1 내지 제3 신호 송출부로부터의 신호들에 기초하여 판단된 로봇의 상대적 위치에 따라 상기 로봇이 무선충전을 위해 상기 도킹스테이션으로 이동 및 회전하게 되고, 이때 상기 로봇의 상대적 위치는, 상기 도킹스테이션을 중심으로 중앙영역인지, 좌측영역인지 또는 우측영역인지에 대한 정보를 포함하는, 로봇용 자율충전 시스템.
In the autonomous charging system for a robot, comprising a docking station for wireless charging of a robot and the robot,
The docking station includes a signal transmitting unit for transmitting a signal that the robot can use for docking with the docking station, wherein the signal transmitting unit at least a first signal transmitting unit for transmitting a signal toward the front of the docking station , A second signal transmitting unit for transmitting a signal toward the left side of the docking station, and a third signal transmitting unit for transmitting a signal toward the right side of the docking station,
The robot includes a signal receiver for receiving signals from the first to third signal transmitters, wherein the signal receiver includes at least a first sensor mounted in the center of the robot toward the front of the robot, the robot A second sensor mounted on the left side of the robot toward the left side, and a third sensor mounted on the right side of the robot toward the right side of the robot,
The docking station is, for wireless charging, a wireless power transmitter built into the docking station, and a first contact part that surrounds at least a portion of the wireless power transmitter and is contacted when the robot docks over the docking station for wireless charging. including,
The robot includes a wireless power receiver built into the robot for wireless charging, and a second contact part that surrounds at least a part of the wireless power receiver and is in contact with the first contact part when the robot docks over the docking station. and,
The first contact portion further comprises an elastic member for pushing upwards the wireless power transmitter built in the docking station by the elastic recovery force of the robot when the robot docks on the docking station for wireless charging,
The robot moves and rotates to the docking station for wireless charging according to the relative position of the robot determined based on the signals from the first to third signal transmitters received by the plurality of sensors in the signal receiver. At this time, the relative position of the robot, including information on whether the central area, the left area, or the right area with respect to the docking station, the autonomous charging system for the robot.
제 1 항에 있어서,
상기 신호 수신부는, 상기 로봇의 좌측방을 향하여 상기 제1 센서와 상기 제2 센서 사이에 장착되는 제4 센서, 상기 로봇의 우측방을 향하여 상기 제1 센서와 상기 제3 센서 사이에 장착되는 제5 센서를 더 포함하고, 상기 제4 센서 및 제5 센서는 각각 상기 제2 센서 및 상기 제3 센서보다는 상기 제1 센서에 더 근접하게 위치되는, 로봇용 자율충전 시스템.
The method of claim 1,
The signal receiver may include a fourth sensor mounted between the first sensor and the second sensor toward the left side of the robot, and a fourth sensor mounted between the first sensor and the third sensor toward the right side of the robot. 5. The autonomous charging system for a robot, further comprising 5 sensors, wherein the fourth sensor and the fifth sensor are positioned closer to the first sensor than the second sensor and the third sensor, respectively.
제 2 항에 있어서,
상기 제2 센서 또는 상기 제4 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 좌측영역이라고 판단된 경우, 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 전진하고, 상기 제1 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 반시계방향으로 회전한 후 전진하는, 로봇용 자율충전 시스템.
3. The method of claim 2,
When it is determined that the relative position of the robot is the left region based on the signal received by the second sensor or the fourth sensor, the robot advances until it is determined that the relative position of the robot is the central region, and the first sensor An autonomous charging system for a robot, which rotates counterclockwise and then advances until it is determined that the relative position of the robot is a central area based on the received signal.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 제3 센서 또는 상기 제5 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 우측영역이라고 판단된 경우, 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 전진하고, 상기 제1 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 시계방향으로 회전한 후 전진하는, 로봇용 자율충전 시스템.
4. The method according to claim 2 or 3,
When it is determined that the relative position of the robot is the right region based on the signal received by the third sensor or the fifth sensor, the robot advances until it is determined that the relative position of the robot is the central region, and the first sensor An autonomous charging system for a robot, which rotates clockwise and then advances until it is determined that the relative position of the robot is a central area based on the received signal.
제 4 항에 있어서,
상기 제1 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 좌측영역이라고 판단된 경우, 상기 제2 센서 또는 상기 제4 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 좌측영역이라고 판단될 때까지 시계방향으로 회전한 후 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 전진하고, 상기 제1 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 반시계방향으로 회전한 후 전진하는, 로봇용 자율충전 시스템.
5. The method of claim 4,
When it is determined that the relative position of the robot is the left region based on the signal received by the first sensor, it is determined that the relative position of the robot is the left region based on the signal received by the second sensor or the fourth sensor After rotating in a clockwise direction until An autonomous charging system for robots that rotates clockwise and then advances.
제 5 항에 있어서,
상기 제1 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 우측영역이라고 판단된 경우, 상기 제3 센서 또는 상기 제5 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 우측영역이라고 판단될 때까지 반시계방향으로 회전한 후 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 전진하고, 상기 제1 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 시계방향으로 회전한 후 전진하는, 로봇용 자율충전 시스템.
6. The method of claim 5,
When it is determined that the relative position of the robot is the right region based on the signal received by the first sensor, it is determined that the relative position of the robot is the right region based on the signal received by the third sensor or the fifth sensor After rotating counterclockwise until it becomes a central area, the robot moves forward until it is determined that the relative position of the robot is in the central region, and the relative position of the robot is determined in the central region based on the signal received by the first sensor. An autonomous charging system for robots that rotates clockwise and then advances.
삭제delete 제 6 항에 있어서,
상기 제1 접촉부에는 자석이 내장되어 있고, 상기 제2 접촉부에는 상기 자석의 존재 여부를 감지하는 센서가 내장되어 있어, 상기 센서의 감지 결과에 기초하여 도킹 완료를 판단하는, 로봇용 자율충전 시스템.
7. The method of claim 6,
The first contact part has a built-in magnet, and the second contact part has a built-in sensor for detecting the presence of the magnet, so that docking completion is determined based on the detection result of the sensor, autonomous charging system for a robot.
제 8 항에 있어서,
상기 탄성부재는 적어도 상기 제1 접촉부 아래에 그리고 상기 무선전력 송신부를 중심으로 그 둘레에 연속적으로 또는 불연속적으로 배치되는, 로봇용 자율충전 시스템.
9. The method of claim 8,
The elastic member is continuously or discontinuously disposed at least below the first contact part and around the wireless power transmitter as a center, the autonomous charging system for a robot.
로봇 및 상기 로봇의 무선충전을 위한 도킹스테이션을 포함하는, 로봇용 자율충전 시스템에서 구현되는 로봇용 자율충전 방법에 있어서, 이때 상기 도킹스테이션은, 상기 로봇이 상기 도킹스테이션과 도킹을 위해 이용할 수 있는 신호를 송신하는 신호 송신부를 포함하고, 이때 상기 신호 송신부는 적어도 상기 도킹스테이션의 전방을 향하여 신호를 송출하는 제1신호 송출부, 상기 도킹스테이션의 좌측방을 향하여 신호를 송출하는 제2신호 송출부, 상기 도킹스테이션의 우측방을 향하여 신호를 송출하는 제3 신호 송출부를 포함하고, 상기 로봇은, 상기 제1 내지 제3 신호 송출부로부터의 신호들을 수신하는 신호 수신부를 포함하고, 이때 상기 신호 수신부는 적어도 상기 로봇의 전방을 향하여 로봇의 중앙에 장착되는 제1 센서, 상기 로봇의 좌측방을 향하여 로봇의 좌측에 장착되는 제2 센서, 상기 로봇의 우측방을 향하여 로봇의 우측에 장착되는 제3 센서를 포함하고,
상기 도킹스테이션은, 무선충전을 위해 상기 도킹스테이션에 내장되는 무선전력 송신부, 및 상기 무선전력 송신부 중 적어도 일부를 둘러싸고 또한 무선충전을 위해 로봇이 상기 도킹스테이션 위로 도킹할 때 접촉되는 제1 접촉부를 더 포함하고,
상기 로봇은, 무선충전을 위해 로봇에 내장되는 무선전력 수신부, 및 상기 무선전력 수신부 중 적어도 일부를 둘러싸고 또한 상기 로봇이 상기 도킹스테이션 위로 도킹할 때 상기 제1 접촉부에 접촉되는 제2 접촉부를 더 포함하고,
상기 제1 접촉부는, 무선충전을 위해 상기 로봇이 상기 도킹스테이션 위로 도킹할 때 그 탄성회복력에 의해 상기 도킹스테이션에 내장된 무선전력 송신부를 위쪽으로 밀어주는 탄성부재를 더 포함하고,
상기 방법은
로봇이 무선충전을 위해 도킹스테이션을 향해 이동하는 단계, 이때 상기 신호 수신부 내의 복수의 센서들 각각에 수신된 신호에 기초하여 판단된 로봇의 상대적 위치에 따라 상기 로봇이 무선충전을 위해 상기 도킹스테이션으로 이동 및 회전하게 되고, 이때 상기 로봇의 상대적 위치는, 상기 도킹스테이션을 중심으로 중앙영역인지, 좌측영역인지 또는 우측영역인지에 대한 정보를 포함하고; 및
상기 로봇이 무선충전을 위해 상기 도킹스테이션에 도킹하는 단계를 포함하고, 상기 로봇이 무선충전을 위해 상기 도킹스테이션에 도킹하는 단계는, 무선충전을 위해 상기 로봇이 상기 도킹스테이션 위로 도킹할 때 그 탄성회복력에 의해 상기 도킹스테이션에 내장된 무선전력 송신부를 위쪽으로 밀어주는 상기 탄성부재를 이용해 도킹을 완료하는 단계를 더 포함하는, 로봇용 자율충전 방법.
In the autonomous charging method for a robot implemented in an autonomous charging system for a robot, comprising a robot and a docking station for wireless charging of the robot, wherein the docking station is, the robot can use for docking with the docking station and a signal transmitter for transmitting a signal, wherein the signal transmitter includes at least a first signal transmitter for transmitting a signal toward the front of the docking station, and a second signal transmitter for transmitting a signal toward the left side of the docking station , a third signal transmitting unit for transmitting a signal toward the right side of the docking station, wherein the robot includes a signal receiving unit for receiving signals from the first to third signal transmitting units, wherein the signal receiving unit is at least a first sensor mounted in the center of the robot toward the front of the robot, a second sensor mounted on the left side of the robot toward the left side of the robot, and a third sensor mounted on the right side of the robot toward the right side of the robot including a sensor,
The docking station is, for wireless charging, a wireless power transmitter built into the docking station, and a first contact part that surrounds at least a portion of the wireless power transmitter and is contacted when the robot docks over the docking station for wireless charging. including,
The robot includes a wireless power receiver built into the robot for wireless charging, and a second contact part that surrounds at least a part of the wireless power receiver and is in contact with the first contact part when the robot is docked on the docking station. and,
The first contact part further comprises an elastic member for pushing upwards the wireless power transmitter built into the docking station by its elastic recovery force when the robot docks over the docking station for wireless charging,
the method
Moving the robot toward the docking station for wireless charging, wherein the robot moves to the docking station for wireless charging according to the relative position of the robot determined based on the signals received from each of the plurality of sensors in the signal receiving unit moves and rotates, and the relative position of the robot includes information on whether it is a central area, a left area, or a right area with respect to the docking station; and
and docking the robot to the docking station for wireless charging, wherein the docking of the robot to the docking station for wireless charging includes the elasticity of the robot when docked over the docking station for wireless charging. The autonomous charging method for a robot, further comprising the step of completing the docking using the elastic member that pushes the wireless power transmitter built into the docking station upward by recovery force.
제 10 항에 있어서,
상기 신호 수신부는, 상기 로봇의 좌측방을 향하여 상기 제1 센서와 상기 제2 센서 사이에 장착되는 제4 센서, 상기 로봇의 우측방을 향하여 상기 제1 센서와 상기 제3 센서 사이에 장착되는 제5 센서를 더 포함하고, 상기 제4 센서 및 제5 센서는 각각 상기 제2 센서 및 상기 제3 센서보다는 상기 제1 센서에 더 근접하게 위치되는, 로봇용 자율충전 방법.
11. The method of claim 10,
The signal receiver may include a fourth sensor mounted between the first sensor and the second sensor toward the left side of the robot, and a fourth sensor mounted between the first sensor and the third sensor toward the right side of the robot. 5. The autonomous charging method for a robot, further comprising 5 sensors, wherein the fourth sensor and the fifth sensor are positioned closer to the first sensor than the second sensor and the third sensor, respectively.
제 11 항에 있어서,
상기 제2 센서 또는 상기 제4 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 좌측영역이라고 판단된 경우, 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 전진하고, 상기 제1 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 반시계방향으로 회전한 후 전진하는, 로봇용 자율충전 방법.
12. The method of claim 11,
When it is determined that the relative position of the robot is the left region based on the signal received by the second sensor or the fourth sensor, the robot advances until it is determined that the relative position of the robot is the central region, and the first sensor An autonomous charging method for a robot, which rotates counterclockwise and then advances until it is determined that the relative position of the robot is a central area based on the received signal.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 제3 센서 또는 상기 제5 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 우측영역이라고 판단된 경우, 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 전진하고, 상기 제1 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 시계방향으로 회전한 후 전진하는, 로봇용 자율충전 방법.
13. The method according to claim 11 or 12,
When it is determined that the relative position of the robot is the right region based on the signal received by the third sensor or the fifth sensor, the robot advances until it is determined that the relative position of the robot is the central region, and the first sensor An autonomous charging method for a robot, which rotates clockwise and then advances until it is determined that the relative position of the robot is a central area based on the received signal.
제 13 항에 있어서,
상기 제1 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 좌측영역이라고 판단된 경우, 상기 제2 센서 또는 상기 제4 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 좌측영역이라고 판단될 때까지 시계방향으로 회전한 후 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 전진하고, 상기 제1 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 반시계방향으로 회전한 후 전진하는, 로봇용 자율충전 방법.
14. The method of claim 13,
When it is determined that the relative position of the robot is the left region based on the signal received by the first sensor, it is determined that the relative position of the robot is the left region based on the signal received by the second sensor or the fourth sensor After rotating in a clockwise direction until An autonomous charging method for robots that rotates clockwise and then moves forward.
제 14 항에 있어서,
상기 제1 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 우측영역이라고 판단된 경우, 상기 제3 센서 또는 상기 제5 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 우측영역이라고 판단될 때까지 반시계방향으로 회전한 후 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 전진하고, 상기 제1 센서에 수신된 신호에 기초하여 상기 로봇의 상대적 위치가 중앙영역이라고 판단될 때까지 시계방향으로 회전한 후 전진하는, 로봇용 자율충전 방법.
15. The method of claim 14,
When it is determined that the relative position of the robot is the right region based on the signal received by the first sensor, it is determined that the relative position of the robot is the right region based on the signal received by the third sensor or the fifth sensor After rotating counterclockwise until it becomes a central area, the robot moves forward until it is determined that the relative position of the robot is in the central region, and the relative position of the robot is determined in the central region based on the signal received by the first sensor. An autonomous charging method for robots that rotates clockwise and then moves forward.
삭제delete 제 15 항에 있어서,
상기 탄성부재는 적어도 상기 제1 접촉부 아래에 그리고 상기 무선전력 송신부를 중심으로 그 둘레에 연속적으로 또는 불연속적으로 배치되는, 로봇용 자율충전 방법.
16. The method of claim 15,
The elastic member is continuously or discontinuously disposed at least under the first contact part and around the wireless power transmitter as a center, the autonomous charging method for a robot.
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