KR102285038B1

KR102285038B1 - 위치 정보의 산출이 용이한 레일형 로봇 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR102285038B1
Application number: KR1020200077925A
Authority: KR
Inventors: 고철재; 고현석
Original assignee: 고철재; 고현석
Priority date: 2020-06-25
Filing date: 2020-06-25
Publication date: 2021-08-04

Abstract

본 발명의 실시예는 직선 및 곡선 구간을 갖고 연장되는 레일(400); 하나 이상의 전극을 갖고, 설정 패턴에 따라 상호 이격되도록 배치되는 복수의 마그네틱 모듈(500); 및 레일(400)을 따라 이동되어 복수의 마그네틱 모듈(500)을 순차 감지하여 설정 패턴과 비교하여 위치 정보를 생성하는 레일봇(100); 을 포함하고, 설정 패턴은 마그네틱 모듈(500)별 전극(511, 521, 531)의 숫자로서 설정되는 것; 을 특징으로 하는 위치 정보의 산출이 용이한 레일형 로봇을 포함할 수 있다.

Description

위치 정보의 산출이 용이한 레일형 로봇 및 그 제어 방법{RAIL-TYPE ROBOT FOR EASY CACULATION OF LOCATION INFORMATION AND THE CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 위치 정보의 산출이 용이한 레일형 로봇 및 그 제어방법에 관한 것이다.

최근에는 현장에서 밀폐되어 어둡거나 오염물이 있는 공간, 또는 인력을 줄일 수 있도록 건설현장에서 무인 로봇을 이용한 작업 또는 현장 모니터링을 진행하고 있다.

이중 레일형 로봇의 경우에는 현장의 모니터링을 위하여 카메라 및 복수의 센서들을 구비하여 건설 현장 또는 시설(예를 들면, 시설 하우스, 공장, 발전소, 지하철, 철도)에 설치되는 레일을 따라 이동하면서 현장 정보를 원격지의 모니터링 단말 또는 서버로 송신하였다. 이때, 모니터링 단말은 레일형 로봇의 위치를 확인하여 촬영된 정보를 연계하여 출력한다.

따라서 레일형 로봇을 이용한 모니터링 시스템은 로봇의 위치를 정확하게 산출하기 위하여 휠의 회전수를 기반으로 이동거리를 측정하여 위치를 보정하는 방식과, 비콘과 같은 무선 통신 기술을 적용하였다.

하지만, 종래의 레일형 로봇은 휠 회전수를 적용할 경우에 레일 연결재의 다양성과 회전 반경의 차이로 인한 곡선 구간에서의 미끄러짐이나 충격으로 인하여 정확한 위치 산출 및 보정이 어렵고, 비콘과 같은 무선 통신 기술을 적용할 경우에 제작 비용이 증가되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-1386610호(2014.04.11)

그러므로 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 이동 경로의 다양성을 확보할 수 있고, 제작 비용이 저렴한 위치 정보의 산출이 용이한 레일형 로봇 및 그 방법을 제공함에 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예는 직선 및 곡선 구간을 갖고 연장되는 레일과, 하나 이상의 전극을 갖고, 설정 패턴에 따라 상호 이격되도록 배치되는 복수의 마그네틱 모듈 및 레일을 따라 이동되어 복수의 마그네틱 모듈을 순차 감지하여 설정 패턴과 비교하여 위치 정보를 생성하는 레일봇을 포함하고, 설정 패턴은 마그네틱 모듈별 전극의 숫자로 설정되는 것을 특징으로 하는 위치 정보의 산출이 용이한 레일형 로봇을 제공할 수 있다.

그러므로 본 발명은 곡선이나 현장 상황에 따라 소음이나 진동에 노출이 심한 구간에서도 레일봇의 위치 감지가 용이함에 따라 현장 모니터링 및 레일봇의 제어가 용이한 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 개요를 도시한 블럭도이다.
도 2는 레일봇을 도시한 블럭도이다.
도 3은 마그네틱 모듈을 도시한 도면이다.
도 4는 마그네틱 모듈의 전극을 도시한 도면이다.
도 5는 마그네틱 모듈의 설치예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 위치 정보의 산출이 용이한 레일형 로봇의 제어방법을 도시한 순서도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있지만, 특정 실시예를 도면에 예시하여 상세하게 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 서로 다른 방향으로 연장되는 구조물을 연결 및/또는 고정시키기 위한 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물중 어느 하나에 해당되는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 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.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 개요를 도시한 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명은 시설 하우스와 공장 및/또는 건설 현장 등 대형 현장 내부를 모니터링 하기 위하여 내부에 시설된 레일(400)과, 레일(400)을 따라 이동되면서 현장을 촬영 및/또는 감시하는 레일형 로봇(이하 레일봇(100)으로 설명함), 레일봇(100)에 전원을 충전시키는 충전 스테이션(200)과, 레일봇(100)에서 촬영 및 감지된 영상 및 감지신호를 출력하는 모니터링 단말(300)을 포함한다.

레일(400)은 시설 하우스, 공장, 건설 현장 등의 천정 또는 지면에서 이격되도록 설치될 수 있다. 이와 같은 레일(400)은 천정면 또는 벽면에 설치되며, 현장 구조에 따라 직선과 곡선 구간으로 연장될 수 있다.

충전 스테이션(200)은 레일(400)의 지정된 위치에 설치되어 레일봇(100)을 충전시킨다. 여기서 레일봇(100)은 레일(400)을 따라 이동되면서 충전 스테이션(200)에 도킹된다. 예를 들면, 충전 스테이션(200)은 레일봇(100)에서 인출된 전원단자가 인입될 수 있도록 내향된 홈 형상의 전극을 구비할 수 있고, 레일봇(100)의 전원단자가 체결되면 전원을 공급하여 레일봇(100)을 충전시킬 수 있다.

이와 같은 충전 스테이션(200)의 도킹구조와 레일(400)의 설치 및 그 형상은 일반적으로 공지된 구성을 선택적으로 적용할 수 있어 그 설명을 생략한다.

모니터링 단말(300)은 레일봇(100)을 제어하고, 레일봇(100)으로 부터 수신된 영상 및 감지 정보를 출력한다.

여기서 모니터링 단말(300)은 노트북, 데스크탑, 서버 중 어느 하나에 해당될 수 있다. 또한, 모니터링 단말(300)은 영상 출력 및 감지신호의 출력이 가능한 어플리케이션을 스마트폰으로 제공할 수 있고, 스마트폰은 어플리케이션에 의해 설치된 앱을 통하여 레일봇(100)의 촬영영상 및 이상 감지신호를 수신함도 가능하다.

레일봇(100)은 레일(400)을 따라 이동되면서 현장의 영상을 촬영하고, 현장의 환경 정보 및 이상 상황을 감지하여 모니터링 단말(300)에 송신한다. 레일봇(100)은 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 레일봇(100)을 도시한 블럭도이다.

도 2를 참조하면, 레일봇(100)은 제어부(110)와, 데이터를 저장하는 저장부(120)와, 휠 회전수를 연산하는 휠 감지부(130)와, 모니터링 단말(300) 및 충전 스테이션(200)과 무선 통신을 수행하는 통신부(140)와, 전원이 충전되는 전원부(150)와, 휠을 구동시키는 구동부(160)와, 현장의 영상을 촬영하는 영상 감지부(170)와, 마그네틱을 감지하는 마그네틱 감지부(180)를 포함할 수 있다.

여기서 본 발명은 레일(400)을 따라 상호 이격되도록 고정되며, 각각 하나 또는 그 이상의 마그네틱을 구비하는 복수의 마그네틱 모듈(500)을 포함할 수 있다.

영상 감지부(170)는 카메라 및/또는 센서로 구성될 수 있다. 카메라는 가시광 및 적외선 카메라 중 적어도 하나로서 주야간 촬영 및 현장의 온도를 감지할 수 있다.

복수의 센서는 현장의 환경 정보 및/또는 이상 상황(예를 들면, 온도, 습도, 연기, 불꽃 또는 가스 중 하나 이상)을 감지할 수 센서들로 구비될 수 있다.

저장부(120)는 영상 감지부(170)에서 촬영된 영상 및 감지신호와, 모니터링 단말(300)과 레일봇(100)간의 통신 정보, 충전 스테이션(200)과의 충전 이력, 운행 시간 및 기록 중 적어도 하나를 저장할 수 있다. 여기서 저장부(120)는 마그네틱 모듈(500)들이 정렬된 순서 및 전극과, 이격된 거리에 따른 이동 시간 중 하나 이상이 포함된 설정 패턴이 저장될 수 있다.

휠 감지부(130)는 휠의 회전수를 저장한다. 여기서 휠은 전원부(150)에서 공급되는 전원에 의해 작동되는 구동부(160)(예를 들면, 서보모터)에 의해 회전된다. 즉, 레일봇(100)은 레일(400)을 따라 회전되는 복수의 휠을 구동시킴에 따라 레일(400)을 따라 전후 방향으로 이동 가능하다. 휠 감지부(130)는 위와 같은 휠의 회전수를 산출하여 레일봇(100)의 위치 정보를 생성함도 가능하다.

전원부(150)는 충전형 배터리로서 충전 스테이션(200)으로부터 충전된 전원을 구동부(160) 및 그외 레일봇(100)의 구성들에 공급한다.

마그네틱 감지부(180)는 레일(400)을 따라 연장되는 복수의 마그네틱 모듈(500)들에 포함된 마그네틱을 감지하여 제어부(110)에 출력한다.

제어부(110)는 마그네틱 감지부(180)의 마그네틱 감지신호 및/또는 휠 감지부(130)의 휠 회전수에 따라 레일봇(100)의 위치정보를 생성하고, 통신부(140)를 제어하여 모니터링 단말(300)에 정보를 송신할 수 있다.

마그네틱 모듈(500)은 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다.

도 3은 마그네틱 모듈(500)을 도시한 도면, 도 4는 마그네틱 모듈(500)의 전극 정렬 순서를 도시한 도면, 도 5는 마그네틱 모듈(500)의 설치예를 도시한 도면이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 마그네틱 모듈(500)은 복수로서 상호 이격되어 레일(400)을 따라 설치될 수 있다.

여기서 마그네틱 모듈(500)들은 곡선구간에서의 진동이나 휠의 미끄러짐과 같은 현상으로 인하여 위치의 산출이 어려운 종래의 문제점을 해소하기 위하여 곡선 구간 및/또는 현장 상황에 따라 진동이나 소음이 발생되는 구간에 선택적으로 설치될 수 있다.

이를 위하여 마그네틱 모듈(500)은 하나 이상의 전극(511, 521, 531)이 일면에 노출 또는 내측에 수용하는 모듈 본체(512, 522, 532)로 구성될 수 있다.

모듈 본체(512, 522, 532)는 자극화 되지 않는 비철금속 또는 플라스틱 재질의 수지로 성형 되어 내측에서 하나 이상의 전극(511, 521, 531)을 고정 시킬 수 있다.

전극(511, 521, 531)은 하나 이상으로서 모듈 본체(512, 522, 532)에서 S극과 N극 중 어느 하나로서 교번적으로 배치될 수 있다. 예를 들어 설명하자면, 마그네틱 모듈(500)은, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 하나의 전극(511)만을 구비하는 제1마그네틱 모듈(510)과, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 2개의 전극(521)을 구비하는 제2마그네틱 모듈(520)과, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 3개의 전극(531)을 구비하는 제3마그네틱 모듈(530)을 구비할 수 있다.

마그네틱 모듈(500)은 위와 같이 1 내지 3개의 전극(511, 521, 531)을 구비하는 것으로 한정되는 것이 아니며, 전극의 숫자는 전체 구간의 길이 또는 전체 구간 중 곡선구간에만 한정하여 설치될 수 있도록 다양하게 선택될 수 있다.

예를 들면, 마그네틱 모듈(500)은 직선 구간에서 제2마그네틱 모듈(520), 곡선구간에서 제1마그네틱 모듈(510)과 제3마그네틱 모듈(530)의 순서대로 설치되며, 이와 같은 배치 순서는 구간 전체에 걸쳐 교번적으로 배치될 수 있다. 또는, 서로 다른 숫자의 전극을 갖는 마그네틱 모듈(500)이 인접될 수 있도록 무작위로 배치함도 가능하다.

또한, 인접된 전극(511, 521, 531)들은 반대의 극성을 갖도록 배치됨이 바람직하다. 이는 동일 극성을 갖도록 전극(511, 521, 531)이 배열될 경우에 전체가 하나의 자석처럼 동작하는 것을 방지하고, 마그네틱 모듈(500)의 크기를 줄일 수 있도록 한다.

예를 들면, 제2마그네틱 모듈(520)은 2개의 전극(521)으로 S극과 N극의 순서로 배치되고, 제2마그네틱 모듈(520)에 인접한 제3마그네틱 모듈(530)은 제2마그네틱 모듈(520)의 N극 다음의 전극(531)이 S극으로 시작될 수 있다.

따라서 제2마그네틱 모듈(520)과 제3마그네틱 모듈(530)이 순차 배치된 경우 총 5개의 전극(511, 521, 531)들은 모듈 본체(512, 522, 532)의 일면에서 S극, N극, S극, N극, S극으로서 인접된 전극과 반대 극성을 갖도록 순차 배치된다.

즉, 본 발명은 서로 다른 숫자의 전극(511, 521, 531)을 갖는 마그네틱 모듈(500)들이 인접되도록 레일(400)에 배치하고, 인접된 전극들은 반대의 극성을 갖도록 한다.

또는, 마그네틱 모듈(500)은 전극의 숫자에 따라서 식별정보를 생성할 수 있다. 예를 들면, 복수의 마그네틱 모듈(500) 중 적어도 하나는 시작점과 시작지점과 끝지점, 또는 중요 포인트를 식별할 수 있도록 특정한 숫자의 전극을 구비한 마그네틱 모듈(500)을 중요 포인트에 설치할 수 있다.

여기서 마그네틱 모듈(500)들은 레일(400)의 일면 또는 양면에서 교번적으로 배치되도록 매립되거나, 외면에 부착될 수 있다. 양면에 배치될 경우에는, 예를 들면, 제1마그네틱 모듈(510)과 제2마그네틱 모듈(520)은 일면에 고정되고, 제3마그네틱 모듈(530)은 반대면에서 제1마그네틱 모듈(510)과 제2마그네틱 모듈(520) 사이에서 배치될 수 있다.

또는 본 발명에서는 레일(400)에 홀을 가공한 뒤에 전극들만 매립시켜 배치될 수 있도록 레일 내장형을 포함할 수 있다.

예를 들면, 하나 또는 그 이상의 전극(511, 521, 531)들은 각각 그룹으로 설정되고, 각 전극 그룹들은 설정된 간격별로 레일에 매립된 상태로 배치될 수 있다. 이때 전극들은 레일에 가공된 홀에 매립될 수 있다.

이하의 설명에서는 전극(511, 521, 531)들이 구비된 마그네틱 모듈(510, 520, 530)이 설치된 레일을 이용하여 설명하나, 위와 같이 레일 내장형의 실시예를 역시 동일한 과정을 통하여 위치 정보를 산출할 수 있다.

마그네틱 감지부(180)는 레일(400)을 따라 이동되면서 마그네틱 모듈(500)들의 전극 숫자를 감지하여 제어부(110)에 출력한다.

예를 들면, 레일(400)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2마그네틱 모듈(520), 제1마그네틱 모듈(510) 및 제3마그네틱 모듈(530)의 순서대로 배치될 수 있다.

마그네틱 감지부(180)는 제2마그네틱 모듈(520)의 S극과 N극의 순서로 배치된 2개의 전극(521)을 감지하여 제어부(110)에 감지신호(예를 들면, 0, 1, 0, 1, 0)를 송신하고, 다음 마그네틱 모듈(500)의 위치로 이동되기까지 걸리는 시간 이후에 제1마그네틱 모듈(510)의 S극으로 배치된 1개의 전극을 감지하여 제어부(110)에 감지신호(예를 들면, 0, 1, 0)를 출력한다. 그리고 마그네틱 감지부(180)는 다시 일정 시간이 경과 된 이후에 N극, S극, N극의 순서로 배치되는 제3마그네틱 모듈(530)의 3개의 전극(531)을 순차 감지하여 제어부(110)에 감지신호(예를 들면, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0)를 출력한다.

제어부(110)는 레일(400)의 전체 구간에 대한 위치 정보와, 전체 레일(400) 구간 정보에 연계하여 마그네틱 모듈(500)들의 정렬 위치와 거리와 속도에 따른 구간별 이동 시간차 및 전극(511, 521, 531)들의 숫자에 따른 마그네틱 모듈별 식별정보가 포함된 설정 패턴을 저장한다.

여기서 설정 패턴은 전체 구간 또는 특정 구간의 시작점과 끝지점 또는 특정 포인트의 위치를 표시하는 마그네틱 모듈(500)들의 식별정보가 포함될 수 있다.

그리고 제어부(110)는 위와 같은 설정 패턴과 마그네틱 감지부(180)에서 순차 감지되는 감지신호를 확인하여 해당 마그네틱 모듈(500)을 확인하고, 마지막에 감지된 마그네틱 모듈(500)의 위치와, 시간으로 현재 레일봇(100)의 위치 정보를 산출할 수 있다.

예를 들면, 제어부(110)는 2개의 전극을 감지한 감지신호(2 전극 감지신호)를 순차 수신하고, 설정된 시간 이내에 1개의 전극을 감지한 전극 감지 신호(1 전극 감지신호)가 수신되면 제2마그네틱 모듈(520) 이후에 제1마그네틱 모듈(510)이 배치된 것으로 설정된 설정 패턴과 비교하여 일치되면 현재 레일봇(100)의 위치를 제2마그네틱 모듈(520)의 위치로 산출하고, 이후 시간 및 휠 회전수(또는 속도)에 따라 레일봇(100)의 위치를 조정할 수 있다.

그리고 제어부(110)는, 예를 들면, 제2마그네틱 모듈(520), 제1마그네틱 모듈(510), 제3마그네틱 모듈(530), 제2마그네틱 모듈(520)의 순서대로 배치된 구간에서 2 전극 감지신호 이후 1 전극과 3 전극 감지신호가 순차 수신될 경우 제2마그네틱 모듈(520)을 거쳐 제1마그네틱 모듈(510)과 제3마그네틱 모듈(530)이 순차 배치된 구간에 레일봇(100)이 위치됨을 확인할 수 있다.

또는 제어부(110)는 2 전극의 감지 이후에 3 전극 감지신호가 수신되면, 2전극 감지 이후에 3전극이 감지된 시간차와 현재 감지된 패턴을 조합하여 설정 패턴과 비교하여 누락된 마그네틱 모듈(500)과, 현재 위치의 확인이 가능하다.

즉, 제어부(110)는 전극(511, 521, 531)의 극성이 교번적으로 정렬되도록 배치되는 복수의 마그네틱 모듈(500)들의 배치 순서와 마그네틱 모듈(500)들 간의 이동에 걸리는 시간을 포함하는 설정 패턴을 통하여 전체 마그네틱 모듈 중에서 일부가 고장, 현장의 돌발 상황 및 레일 상태에 따라 미 감지된 마그네틱 모듈(500)을 특정할 수 있어 레일봇(100)의 정확한 위치를 산출할 수 있다.

또한, 제어부(110)는 휠 감지부(130)의 휠 회전수와 마그네틱 모듈(500)들의 전극 감지신호를 조합하여 레일봇(100)의 위치를 산출함도 가능하다.

예를 들면, 제어부(110)는 곡선구간의 마지막 위치의 마그네틱 모듈(500)로부터 다음 곡선구간의 시작점에 위치된 마그네틱 모듈(500) 사이의 직선 구간에서는 휠 감지부(130)에서 산출된 휠 회전수를 통하여 레일봇(100)의 위치를 산출할 수 있다. 즉 제어부(110)는 마그네틱 모듈(500)들 사이의 구간에서 휠 회전수를 통하여 레일봇의 위치를 특정할 수 있다.

아울러 제어부(110)는 전원부(150)의 충전 상태를 실시간 확인하여 모니터링 단말(300)로 송신함도 가능하다.

본 발명은 상기와 같은 구성을 포함하며, 이하에서는 본 발명에 따른 위치정보의 산출이 용이한 레일형 로봇의 제어 방법을 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 위치 정보의 산출이 용이한 레일형 로봇의 제어방법을 도시한 순서도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명은 레일봇(100)이 구동되는 S100 단계와, 레일봇(100)에서 현장을 촬영하여 모니터링 단말(300)로 송신하는 S200 단계와, 레일봇(100)에서 위치 정보를 송신하는 S300 단계와, 충전 스테이션(200)에 도킹하는 S400 단계를 포함한다.

S100 단계는 모니터링 단말(300)의 구동 명령에 따라 레일봇(100)이 작동하는 단계이다. 모니터링 단말(300)은 무선 통신으로 레일봇(100)에 구동 명령을 송신한다. 따라서 레일봇(100)은 구동부(160)를 작동시켜 레일(400)을 따라 이동된다.

S200 단계는 레일봇(100)에서 현장을 촬영 및 감지하는 단계이다. 레일봇(100)은 레일(400)을 따라 이동되면서 영상 감지부를 구동시켜 영상을 촬영한다. 여기서 영상감지부는 열화상 및 야간 촬영이 가능하도록 적외선 카메라가 포함될 수 있다. 또는 영상 감지부(170)는 가시광 카메라를 구비할 수 있다. 아울러 영상 감지부(170)는 현장의 환경 정보(예를 들면, 온도, 습도, 연기, 가스, 불꽃)를 수집하여 이상 상황을 감지한다.

S300 단계는 레일봇(100)에서 레일(400)을 따라 이동하면서 위치 정보를 생성 및 송신하는 단계이다. 레일봇(100)은 실시간으로 위치 정보를 생성하여 모니터링 단말(300)로 송신한다. 여기서 S200 단계와 S300 단계는 동시에 진행될 수 있으며, 그 순서를 한정하는 것은 아니다.

위와 같은 S300 단계는 도 7을 참조하여 설명한다.

도 7은 S300 단계를 도시한 순서도이다.

도 7을 참조하면, S300 단계는 시작점을 감지하는 S310 단계와, 시작점 이후 감지된 전극의 숫자 및 마그네틱 모듈들의 간격에 따른 이동 시간차가 포함된 감지 패턴을 설정된 패턴과 비교하는 S320 단계와, 설정패턴과 감지패턴에 차이가 있으면 현재 감지 신호와 이전 감지신호와의 시간차를 산출하는 S330 단계와, 이전에 감지된 패턴들과 설정된 패턴 및 시간차 정보를 통하여 레일봇(100)의 위치를 산출하는 S340 단계와, 끝 지점이 감지되면 휠 회전수를 감지하여 위치를 산출하는 S350 단계를 포함한다.

S310 단계는 레일봇(100)의 제어부(110)가 마그네틱 감지부(180)에서 마그네틱 모듈(500)이 감지신호로 시작점을 감지하는 단계이다.

여기서 마그네틱 모듈(500)들은 전체 레일(400)의 구간들 중에서 곡선구간 또는 현장 환경에 따라 선택적으로 설치될 수 있다. 따라서 레일봇(100)의 제어부(110)는 최초 마그네틱 모듈(500)의 전극이 감지되면, 마그네틱 모듈(500)들이 정렬된 구간의 시작점에 위치됨을 감지할 수 있다.

또는 복수의 마그네틱 모듈(500) 중, 전극의 숫자 또는 극성의 정렬 순서로서 설정된 마그네틱 모듈(500)을 시작점에 설치함도 가능하다. 따라서 레일봇(100)은 최초 감지된 마그네틱 모듈(500)의 전극의 숫자 및/또는 극성의 정렬 순서로서 마그네틱 모듈(500)들이 설치되는 구간의 시작점을 감지할 수있다.

S320 단계는 레일봇(100)에서 시작점이 감지된 이후에 순차로 감지되는 전극의 숫자를 감지하여 설정된 패턴과 비교하는 단계이다.

예를 들면, 설정 패턴은 레일(400)에서 2개의 전극을 갖는 제2마그네틱 모듈(520) 이후 3개의 전극을 갖는 제3마그네틱 모듈(530)과, 1개의 전극을 갖는 제1마그네틱 모듈(510)이 순차로 정렬되고, 전체 마그네틱 모듈(500)의 일측으로 정렬되는 전극의 극성은 S극으로 시작하여 N극으로 교번적으로 정렬되는 것을 포함한다.

따라서 레일봇(100)은 시작점 이후 감지되는 순차 감지되는 마그네틱 모듈(500)들의 전극의 숫자를 감지하여 설정 패턴과 비교한다.

S330 단계는 설정패턴과 감지패턴과의 차이가 있다면, 이전 감지 패턴과 현재 감지패턴과의 시간차를 산출하여 설정 패턴 정보를 검색하는 단계이다. 제어부(110)는 이전에 감지된 패턴에서 2개의 전극이 순차 감지된 후 1개의 전극이 감지되어 설정 패턴과 다른 전극의 숫자가 감지되면 이전 감지 신호와 현재 감지신호간의 시간차를 산출한다.

S340 단계는 제어부(110)가 이전 감지 패턴 이후에 현재 감지 패턴과의 시간차를 포함하여 설정 패턴과 비교하여 현재 위치를 산출하는 단계이다.

예를 들면, 마그네틱 모듈(500)들은 제2마그네틱 모듈(520), 제3마그네틱 모듈(530)과 제1마그네틱 모듈(510)의 순서로 배치되고, 이중 제3마그네틱 모듈(530)의 감지되지 않고 제2마그네틱 모듈(520)의 감지 이후에 제1마그네틱 모듈(510)이 감지될 수 있다.

하지만, 본 발명에서는 인접한 마그네틱 모듈(500)들간에 전극의 숫자가 다르면, 위와 같이 미감지된 마그네틱 모듈(500)의 존재를 확인할 수 있다.

따라서 제어부(110)는 이전 감지된 패턴과 현재 감지된 전극의 숫자와 그 사이의 시간차를 통하여 설정 패턴과 비교하여 현재 위치를 산출한다.

여기서 제어부(110)는 현재 위치 정보를 실시간으로 모니터링 단말(300)로 송신하도록 통신부(140)를 제어한다.

S350 단계는 끝 지점이 감지되면 휠 회전수를 연산하여 위치 정보를 생성하여 모니터링 단말(300)로 송신하는 단계이다. 여기서 끝지점은 마그네틱 모듈(500)들의 전극 숫자와 극성의 정렬 순서를 앞서 배치된 마그네틱 모듈(500)들과 다르게 설정함에 따라 식별될 수 있다.

따라서 제어부(110)는 끝지점으로 설정된 마그네틱 모듈(500)이 감지되면, 휠 감지부(130)에서 감지된 휠 회전수를 통하여 위치 정보를 생성하여 모니터링 단말(300)로 송신한다.

S400 단계는 모니터링 단말(300)의 제어 또는 설정된 구간의 운행이 종료된 이후에 충전 스테이션(200)에 도킹하여 충전하는 단계이다.

이와 같이 본 발명에 따른 레일봇(100)은 현장을 따라 연장된 레일(400)을 따라 이동하면서, 곡선구간 및/또는 현장 상황에 따른 소음이나 진동이 잦은 구간에서 정렬되는 복수의 마그네틱 모듈(500)을 순차 감지하여 레일봇(100)의 위치 정보를 생성할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다.

그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것이 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 레일봇 110 : 제어부
120 : 저장부 130 : 휠 감지부
140 : 통신부 150 : 전원부
160 : 구동부 170 : 영상 감지부
180 : 마그네틱 감지부 200 : 충전 스테이션
300 : 모니터링 단말 400 : 레일
500, 510, 520, 530 : 마그네틱 모듈
511, 521, 531 : 전극 512, 522, 532 : 모듈 본체

Claims

직선 및 곡선 구간을 갖고 연장되는 레일(400);
하나 이상의 전극을 갖고, 설정 패턴에 따라 상호 이격되도록 배치되는 복수의 마그네틱 모듈(500); 및
레일(400)을 따라 이동되어 복수의 마그네틱 모듈(500)을 순차 감지하여 설정 패턴과 비교하여 위치 정보를 생성하는 레일봇(100); 을 포함하고,
마그네틱 모듈(500)은
하나 이상의 전극(511, 521, 531)과, 전극(511, 521, 531)이 구비되어 레일(400)에 고정되는 모듈 본체(512, 522, 532); 를 포함하여 곡선 구간에 배치되고,
설정 패턴은
서로 다른 숫자의 전극(511, 521, 531)을 구비하여 인접하게 레일에 설치되는 마그네틱 모듈(500)별 전극의 숫자로서 설정하고,
전극(511, 521, 531)들은 인접한 전극들 간에 다른 극성을 갖도록 교번적으로 배치되고,
레일봇(100)은
열화상 카메라와, 가시광 카메라 중 적어도 하나를 포함하는 영상 감지부(170);
레일을 따라 이동되는 휠의 회전수를 산출하는 휠 감지부(130);
마그네틱 모듈(500)들의 전극 숫자를 감지하는 마그네틱 감지부(180);
휠 감지부(130)의 휠 감지신호를 수신하여 직선 구간에서 위치정보를 생성하고, 곡선 구간에서 마그네틱 감지부(180)의 감지신호를 수신하여 설정 패턴에 따라 위치 정보를 생성하는 제어부(110); 및
제어부(110)의 제어에 의해 영상 감지부(170)의 영상 정보와, 위치 정보를 모니터링 단말(300)에 무선 송신하는 통신부(140); 를 포함하는 위치 정보의 산출이 용이한 레일형 로봇.
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청구항 1에 있어서, 설정 패턴은
마그네틱 모듈(500)들 간의 거리에 따른 이동 시간차를 포함하는 것; 을 특징으로 하는 위치 정보의 산출이 용이한 레일형 로봇.
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직선 및 곡선 구간을 갖고 연장되는 레일(400);
하나 또는 그 이상의 전극이 그룹으로 설정되어 상호 이격되도록 레일에 매립되는 복수의 전극 그룹; 및
레일(400)을 따라 이동되어 전극 그룹들을 순차 감지하여 설정 패턴과 비교하여 위치 정보를 생성하는 레일봇(100); 을 포함하고,
설정 패턴은
전극 그룹들로부터 순차 감지된 전극의 숫자로 설정되고,
레일봇(100)은
열화상 카메라와, 가시광 카메라 중 적어도 하나를 포함하는 영상 감지부(170);
레일을 따라 이동되는 휠의 회전수를 산출하는 휠 감지부(130);
전극 그룹들의 전극 숫자를 감지하는 마그네틱 감지부(180);
휠 감지부(130)의 휠 감지신호를 수신하여 직선 구간에서 위치정보를 생성하고, 곡선 구간에서 마그네틱 감지부(180)의 감지신호를 수신하여 설정 패턴에 따라 위치 정보를 생성하는 제어부(110); 및
제어부(110)의 제어에 의해 영상 감지부(170)의 영상 정보와, 위치 정보를 모니터링 단말(300)에 무선 송신하는 통신부(140); 를 포함하는 위치 정보의 산출이 용이한 레일형 로봇.
청구항 7에 있어서, 전극 그룹은
레일에 매립되는 것; 을 특징으로 하는 위치 정보의 산출이 용이한 레일형 로봇.
a)구동 명령이 수신되면, 레일(400)을 따라 이동하면서 현장의 영상을 촬영하여 모니터링 단말(300)에 송신하는 단계;
b)레일(400)의 직선 구간에서 휠 회전수를 감지하여 위치 정보를 생성하고, 레일(400)의 곡선구간에서 순차 정렬되는 복수의 마그네틱 모듈(500)의 전극을 순차 감지하여 설정된 마그네틱 모듈(500)들의 전극 숫자가 설정된 설정 패턴과 비교하여 위치 정보를 생성하여 모니터링 단말(300)에 송신하는 단계; 및
c)충전 스테이션(200)에 도킹하여 전원을 충전하는 단계; 를 포함하고,
b) 단계의 곡선 구간에서의 위치정보를 생성하는 단계는
b-1)마그네틱 모듈(500)의 전극 숫자 또는 극성의 정렬순서로 설정된 시작점을 감지하는 단계;
b-2)시작점 이후 감지되는 N극과 S극이 교번적으로 배치되는 마그네틱 모듈(500)들의 전극 숫자를 감지하고, 설정 패턴과 비교하는 단계;
b-3)설정 패턴과 감지 패턴이 일치되면, 최종 감지된 마그네틱 모듈(500)의 위치가 포함된 위치정보를 생성하는 단계; 및
b-4)설정 패턴과 감지 패턴에 차이가 있으면, 이전 마그네틱 모듈(500)의 감지신호와 현재의 마그네틱 모듈(500)의 감지신호와의 시간차를 통하여 위치 정보를 산출하는 단계; 및
b-5)마그네틱 모듈(500)의 전극 숫자 또는 극성의 정렬순서로 설정된 끝 지점이 감지되면, 휠 회전수를 연산하여 위치정보를 생성하는 단계; 를 포함하는 위치 정보의 산출이 용이한 레일형 로봇의 제어 방법.
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