KR102439187B1

KR102439187B1 - 이동 로봇 시스템 및 이동 로봇 시스템의 경계 정보 생성 방법

Info

Publication number: KR102439187B1
Application number: KR1020210076963A
Authority: KR
Inventors: 박성연; 주정우
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2020-01-30
Filing date: 2021-06-14
Publication date: 2022-09-01
Also published as: KR20210097654A; US12105521B2; WO2021153880A1; US20230085884A1

Abstract

본 명세서는 휴대 가능하고, 이동 로봇의 주행을 조작하는 송출기를 구비하여, 송출기와 이동 로봇 사이의 이격된 거리값 및 각도값에 근거하여 이동 로봇이 주행하고, 이동 로봇이 주행한 이동 경로에 따라 경계 정보를 생성하는 이동 로봇 시스템 및 이동 로봇 시스템의 경계 정보 생성 방법에 관한 것이다.

Description

이동 로봇 시스템 및 이동 로봇 시스템의 경계 정보 생성 방법 {MOVING ROBOT SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING BOUNDARY INFORMATION OF THE SAME}

본 발명은 주행 영역을 자율 주행하는 이동 로봇 시스템 및 이동 로봇 시스템의 경계 정보 생성 방법에 관한 것이다.

일반적으로 이동 로봇은 사용자의 조작 없이도 소정 구역을 스스로 주행하면서 자동으로 소정의 동작을 수행하는 기기이다.

이동 로봇은 구역 내에 설치된 장애물을 감지하여 장애물에 접근하거나 회피하여 동작을 수행한다.

이러한 이동 로봇은 영역을 주행하면서 청소를 수행하는 청소로봇은 물론 영역의 바닥면의 잔디를 깎는 이동 로봇이 포함될 수 있다.

일반적으로 이동 로봇 장치는 사용자가 탑승하여 사용자의 운전에 따라 이동하면서 바닥의 잔디를 깎거나 풀을 제초하는 승용형 장치와, 사용자가 수동으로 끌거나 밀어서 이동하면서 잔디를 깎는 워크비하인드타입 또는 핸드타입의 장치가 있다.

이러한 이동 로봇 장치는 사용자의 직접적인 조작에 의해 이동하며 잔디를 깎는 것으로 사용자의 직접 장치를 작동해야 하는 번거로움이 있다.

그에 따라 이동 로봇에 잔디를 깎을 수 있는 수단을 구비한 이동 로봇형의 이동 로봇 장치가 연구되고 있다.

이러한 잔디 깎이용 이동 로봇의 경우 실내가 아닌 실외에서 동작하므로, 실내를 주행하는 이동 로봇에 비해 넓은 영역을 주행하게 된다.

실내의 경우 지면이 단조롭고, 주행에 영향을 주는 지형/지물 등의 요인이 한정적이나, 실외의 경우 열린 공간이므로 주행에 영향을 주는 요인이 다양하고, 또한 지형의 영향을 많이 받게 된다.

특히, 야외 영역의 특성상 이동 로봇이 제한되지 않은 넓은 영역을 주행하게 될 수 있으므로, 이동 로봇이 주행하기 위한 주행 영역의 설정이 필수적이게 된다.

따라서, 이동 로봇이 주행하기 위한 주행 영역을 지정하기 위해 주행 영역을 형성하는 경계 영역의 설정이 필수적으로 요구된다.

한편, 한국등록특허 제10-1898372호(공고일자:2018년09월12일)(이하, 선행문헌이라 칭한다)에는, 청소기 본체와 연결부 사이의 이격 거리와 이동 바퀴의 회전축에 대한 청소기 본체의 회전 각도를 감지하고, 이격 거리와 회전 각도에 따라 청소기 본체가 사용자를 추종해 자동으로 이동할 수 있는 기술이 개시되어 있다.

그러나, 선행문헌은 청소기 본체와 연결부 사이에 항상 사용자가 위치하기 때문에 사용자의 신체에 의해 센서의 작동에 장애가 발생될 수 있고, 이격 거리와 회전 각도에 대한 정보를 기반으로 추종점을 설정하므로 작동 시 이격 거리와 회전 각도 값에 대한 의존성이 높다.

따라서, 선행문헌은 사용자의 신체에 의해 센서의 정확도가 저하될 수 있고, 이 경우 측정된 이격 거리와 회전 각도의 값에도 영향을 미치므로 작동의 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은, 상술한 종래기술의 문제점을 개선하는 것을 과제로 한다.

구체적으로는, 장치간 신호의 전송 및 수신에 방해를 주는 방해 요소를 제거하여 신호의 흐름에 방해를 주지 않아 작동의 정확도를 높일 수 있는 이동 로봇 시스템 및 이동 로봇 시스템의 경계 정보 생성 방법을 제공하고자 한다.

또한, 이동 로봇을 직관적으로 조작할 수 있어 측정값들이 정확하지 않아도 이동 로봇을 용이하게 조작할 수 있는 이동 로봇 시스템 및 이동 로봇 시스템의 경계 정보 생성 방법을 제공하고자 한다.

또한, 주행 영역을 형성하는 경계 영역의 설정을 용이하게 할 수 있는 이동 로봇 시스템 및 이동 로봇 시스템의 경계 정보 생성 방법을 제공하고자 한다.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 이동 로봇 시스템의 실시 예는, 송출기를 이용하여 이동 로봇과 송출기 사이의 이격 거리 및 이동 로봇과 송출기 사이의 각도를 변화시켜 이동 로봇의 주행을 조작하고, 이동 로봇의 이동 경로를 이용하여 경계 정보를 생성하는 것을 해결 수단으로 한다.

구체적으로, 위치 정보를 포함하는 송출 신호를 송출하는 송출기; 및 상기 송출기와의 이격 거리 및 상기 송출기와의 각도를 기초로 하여 이동 및 회전하고, 이동 경로를 이용하여 주행 영역의 경계 정보를 생성하는 이동 로봇을 포함하고, 상기 송출기는, 상기 이동 로봇의 주변을 이동하여 상기 이격 거리 및 상기 각도를 변화시켜 상기 이동 로봇의 주행을 조작한다.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 이동 로봇 시스템을 이용한 경계 정보 생성 방법의 실시예는, 이동 로봇의 주변을 이동하는 송출기로부터 위치 정보를 포함하는 송출 신호를 수신하는 단계; 상기 송출 신호의 상기 위치 정보를 기초로 하여 상기 이동 로봇의 주행에 필요한 복수의 측정값들을 측정하고, 상기 측정값들에 따라 상기 이동 로봇이 주행하는 단계; 및 상기 이동 로봇이 주행한 이동 경로를 이용하여 경계 정보를 생성하는 단계를 포함한다.

이와 같은 실시예는, 잔디 깎이 로봇, 잔디 깎이 로봇의 제어 방법, 잔디 깎이 로봇 시스템, 잔디 깎이 로봇의 제어 시스템, 잔디 깎이 로봇을 제어하는 방법, 잔디 깎이 로봇의 경계 영역 설정 방법, 잔디 깎이 로봇 시스템의 경계 정보 생성/획득 방법 등에 적용되어 실시될 수 있으며, 또한 상기 실시예의 기술적 사상이 적용될 수 있는 모든 이동 로봇, 이동 로봇을 제어하는 시스템 및 제어하는 방법 등에도 적용되어 실시될 수 있다.

본 발명에 따른 이동 로봇 시스템 및 이동 로봇 시스템의 경계 정보 생성 방법은, 송출기와 이동 로봇 사이에 사용자가 위치하지 않아 신호의 흐름에 방해를 최소화할 수 있어 작동의 정확도를 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 사용자가 송출기를 이용하여 직관적으로 이동 로봇의 주행을 조작하므로, 측정된 거리 값 및 각도 값이 실제와 일치하지 않더라도 이동 로봇을 원하는 방향으로 조작할 수 있는 효과가 있다.

또한, 사용자의 조작을 기초로 하여 이동 로봇이 주행한 이동 경로를 이용하여 경계 정보를 생성하므로, 사용자가 원하는 범위로 경계 정보를 생성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 이동 경로의 좌표 정보를 인식하여 경계 정보를 생성하므로, 좌표 정보를 활용한 다양한 주행 제어 및 정보 처리가 이루어질 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 이동 로봇 시스템의 다양하고 효율적인 제어가 이루어질 수 있게 되어, 이동 로봇 시스템의 효율성, 활용성 및 효용성이 증대될 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 실시예에 따른 이동 로봇 시스템을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 실시예에 따른 이동 로봇 시스템의 주행 원리를 나타낸 개념도이다.
도 3은 도 1에 도시된 신호 측정 장치를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 4a는 실시예에 따른 신호 처리 장치가 송신기와의 거리를 측정하는 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4b 및 도 4c는 실시예에 따른 신호 처리 장치가 송신기와의 각도를 측정하는 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5a는 실시예에 따른 이동 로봇이 이동하는 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5b는 실시예에 따른 이동 로봇이 회전하는 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6a 내지 도 6f는 실시예에 따른 이동 로봇을 조작하여 경계 정보를 생성하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 실시예에 따른 이동 로봇 시스템의 경계 정보 생성 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 도 7에 도시된 이동 로봇이 주행하는 단계를 나타내는 위한 흐름도이다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 이동 로봇 시스템 및 이의 제어 방법의 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

도 1 및 도 2를 참조하여 실시예에 따른 이동 로봇 시스템(1000)의 일 실시 형태를 설명한다.

이동 로봇 시스템(1000)은 송출기(100), 신호 처리 장치(200) 및 이동 로봇(300)을 포함한다.

송출기(100)는, 휴대 가능하도록 마련되고, 위치 정보를 포함하는 송출신호를 송출한다. 그리고, 송출기(100)는 사용자에 의해 이동 로봇(300)의 주변을 이동하며, 이동 로봇(300)과의 이격 거리 및 각도를 변화시켜 이동 로봇(300)의 주행을 조작한다. 여기서, 송출 신호는 GPS 신호, 초음파 신호, 적외선 신호, 전자기 신호 또는 UWB(Ultra-Wide Band) 신호의 형태로 전송될 수 있다.

실시예에서 사용자는 송출기(100)를 휴대하고, 송출기(100)와 이동 로봇(300) 사이의 이격 거리 및 각도를 변화시켜 원하는 방향으로 이동 로봇(300)이 이동 및 회전하도록 조작할 수 있다. 그리고, 사용자는 이동 로봇(300)의 주행을 조작하여 이동 로봇(300)의 주행 영역(20)의 경계 영역(10)에 대한 경계 정보를 생성할 수 있다.

여기서, 경계 영역(10)에 대한 경계 정보는 이동 로봇(300)이 이동한 이동 경로를 이용하여 설정되고, 주행 영역(20)은 이동 경로에 의해 설정된 경계 영역(10)에 의해 형성된다.

그리고, 경계 영역(10)은 주행 영역(20)과 외부 영역(30)의 경계선에 해당되고, 경계 영역(10)에 의해 이동 로봇(300)이 외부 영역(30)으로 벗어나지 않고 주행 영역(20)에서 주행을 수행할 수 있다. 이 경우, 경계 영역(10)은 폐곡선 또는 폐루프로 형성될 수 있다.

신호 수신 장치(200)는 송출기(100) 및 이동 로봇(300)과 통신할 수 있고, 이동 로봇(100)에 탈착 가능하도록 마련되며, 송출기(100)로부터 송출 신호를 수신하여 송출기(100)와의 이격 거리 및 송출기(100)와의 각도를 측정한다.

신호 수신 장치(200)는 이동 로봇(300)과 구분되는 장치로, 이동 로봇(300)과 별도의 구성으로 이루어진다. 신호 수신 장치(200)는 이동 로봇(300)의 후측면에 배치될 수 있으며, 이동 로봇(200)에서 송출 신호를 수신하는 수신수단 역할로, 안테나에 해당될 수 있다.

여기서, 신호 수신 장치(200)는 이동 로봇(200)과 구분되는 장치로 한정되는 것은 아니며, 이동 로봇(300)과 일체형으로 마련될 수 있다.

도 3을 참조하면, 신호 수신 장치(200)는 수신 태그(210), 거리 센서(220), 방향 센서(230), 각도 센서(240) 및 통신 모듈(250)을 포함한다.

수신태그(210)는 송출기(100)로부터 송출 신호를 수신하고, 거리센서(220)는 송출 신호를 이용하여 송출기(100)와의 이격 거리를 측정하며, 방향 센서(230)는 이동 로봇(300)의 이동 방향을 감지하고, 각도 센서(240)는 이동 로봇(300)과 송출기(100)와의 각도를 측정한다

도 4a를 참조하여 거리 센서(220)가 송출기(100)와의 이격 거리를 측정하는 동작에 대해 설명하면, 거리 센서(220)는 송출기(100)와의 가상의 직선인 제1 가상선(221)을 설정하여 송출기(100)와의 거리(L)를 측정한다. 여기서, 제1 가상선(321)은 신호 수신 장치(200)와 송출기(100)간의 최단거리를 나타낸 가상의 직선이다.

도 4b 및 도 4c를 참조하여 각도 센서(240)가 송출기(100)와의 각도를 측정하는 동작에 대해 설명하면, 각도 센서(240)는 방향 센서(230)로부터 이동 로봇(300)이 이동하는 방향에 대한 방향 정보를 전달받고, 이동 로봇(300)의 이동 방향과 대응되는 가상의 제2 가상선(241)을 설정하며, 제2 가상선(241)과 제1 가상선(221)이 이루는 내각을 이용하여 이동 로봇(300)과 송출기(100) 사이의 각도(θ)를 측정한다. 여기서, 제2 가상선(241)은 신호 수신 장치(200)를 기준으로 설정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

그리고, 각도 센서(220)는 제1 가상선(221)으로부터 제1 방향으로 형성되는 제1 각도를 측정하고, 제1 가상선(221)으로부터 제2 방향으로 형성되는 제2 각도를 측정한다. 제1 방향과 제2 방향은 서로 반대 방향이며, 제1 각도와 제2 각도의 부호는 서로 반대이다.

예를 들어, 도 4b를 참조하면, 제2 가상선(241)을 기준으로 오른쪽을 제1 방향이라고 하면, 제2 가상선(241)의 오른쪽에 형성된 각도는 제1 각도(θ)가 된다. 그러면, 도 4c에 도시된 것처럼, 제2 가상선(241)을 기준으로 왼쪽이 제2 방향이 되고, 제2 가상선(241)의 왼쪽에 형성된 각도는 제2 각도(-θ)가 되며, 제1 각도(θ)의 부호가 + 이면, 제2 각도(-θ)의 부호는 - 가 된다.

이동 로봇(300)은 주행 영역(20) 내에서 스스로 주행할 수 있고, 주행 중에 특정 동작을 수행할 수 있다. 여기서, 특정 동작은 주행 영역(20) 내의 잔디를 절삭하는 동작일 수 있으며, 주행 영역(20)은 소정의 실외/야외로 정원이나 마당 등이 여기에 해당될 수 있다.

그리고, 이동 로봇(300)은 송출기(100)와의 이격 거리 및 송출기(100)와의 각도를 기초로 하여 이동 및 회전하고, 이동 경로를 이용하여 주행 영역(20)의 경계 영역(10)에 대한 경계 정보를 생성한다.

구체적으로, 이동 로봇(300)은 송출기(100)와의 이격 거리에 따라 전진하거나 정지하고, 송출기(100)와의 각도에 따라 동작을 유지하거나, 제1 방향 또는 제2 방향으로 회전한다.

이하, 이동 로봇(300)이 이동 및 회전하는 조건에 대해서 설명한다.

먼저, 도 5a를 참조하여, 이동 로봇(300)이 이동하는 조건에 대해서 설명하면, 이동 로봇(300)은 송출기(100)와의 거리가 제1 거리값(L1) 이상이고, 제2 거리값(L2) 이하인 경우 전진한다.

예를 들어, 송출기(100)를 휴대한 사용자가 이동 로봇(200)의 후방에서 제1 거리값(L1)의 경계선(B1)과 제2 거리값(L2)의 경계선(B2) 사이에 위치한다면 로봇(300)은 전진한다.

그리고, 송출기(100)를 휴대한 사용자가 이동 로봇(300)을 향해 다가가 이동 로봇(300)과의 거리가 제1 거리값(L1)의 경계선(B1)에 가까워지거나, 이동 로봇(300)과 멀어져 제2 거리값(L2)의 경계선(B2)에 가까워지는 경우, 이동 로봇(300)은 속도를 줄인다.

추가적으로, 이동 로봇(300)이 전진하는 속도는, 송출기(100)가 제1 거리값(L1)의 경계선(B1)과 제2 거리값(L2)의 경계선(B2)의 사이의 중간 위치에 위치할 때 최대일 수 있고, 제1 거리값(L1)의 경계선(B1) 또는 제2 거리값(L2)의 경계선(B2)에 위치할 때 최소일 수 있다.

이동 로봇(200)이 정지하는 조건에 대해 설명하면, 이동 로봇(200)은 송출기(100)와의 거리가 제1 거리값(L1) 미만이거나 제2 거리값(L2)을 초과하는 경우 정지한다.

예를 들어, 송출기(100)를 휴대한 사용자가 이동 로봇(300)을 향해 다가가 제1 거리값(L1)의 경계선(B1) 안으로 이동하거나, 제2 거리값(L2)의 경계선(B2) 밖으로 벗어나 이동 로봇(300)과 멀어지면 이동 로봇(300)은 정지한다.

도 5b를 참조하여 이동 로봇(300)이 회전하는 조건에 대해서 설명한다.

먼저, 이동 로봇(300)이 동작을 유지하는 조건을 설명하면, 이동 로봇(300)은 제1 가상선(221)과 제2 가상선(241)이 이루는 각도(θ 또는 -θ)의 절대값이 기준값(A) 이하이거나 90°이상인 경우 현재의 동작을 유지한다.

여기서, 이동 로봇(300)의 현재 동작 상태는 전진 중인 상태이거나 정지한 상태일 수 있다.

그리고, 이동 로봇(300)이 회전하는 조건을 설명하면, 이동 로봇(300)은 각도(θ 또는 -θ)의 절대값이 기준값(A)을 초과하고, 90° 미만인 경우 회전한다.

또한, 이동 로봇(300)은 각도(θ 또는 -θ)의 절대값이 회전 조건을 만족하고, 각도(θ 또는 -θ) 가 제2 가상선(221)의 제1 방향에 형성되어 각도(θ)가 양수인 경우 제1 방향으로 회전하고, 각도(-θ)가 제2 가상선(241)의 제2 방향에 형성되어 각도(-θ)가 음수인 경우 제2 방향으로 회전한다.

예를 들어, 송출기(100)를 휴대한 사용자가 이동 로봇(300)의 제1 방향 위치하여 송출기(100)와 이동 로봇(300)이 이루는 각도(θ)가 양수를 나타내고, 각도(θ)의 절대값이 기준값(A)을 초과하고 90°미만의 값을 가지도록 조작하면, 이동 로봇(300)은 제1 방향으로 회전한다.

반면, 송출기(100)를 휴대한 사용자가 이동 로봇(300)의 제2 방향에 위치하여 각도(-θ)가 음수를 나타내고, 각도(-θ)의 절대값이 기준값(A)을 초과하고 90° 미만의 값을 가지도록 조작하면, 이동 로봇(300)은 제2 방향으로 회전한다.

추가적으로, 송출기(100)와 이동 로봇(300)이 이루는 각도(θ 또는 -θ)의 절대값이 기준값(A)에서 직각으로 갈수록 회전 각도가 커질 수 있다. 예를 들어, 각도(θ 또는 -θ)의 절대값이 기준값(A)과 직각의 중간값을 가진다면, 로봇(300)은 45°로 회전할 수 있다. 따라서, 송출기(100)를 휴대한 사용자가 각도(θ 또는 -θ)의 크기를 조작함에 따라 이동 로봇(300)의 회전각도도 조작할 수 있다.

그리고, 이동 로봇(300)은 이동 조건과 회전 조건을 동시에 적용하여 동작을 수행할 수 있다. 이동 로봇(300)과 송출기(100)와의 거리가 제1 거리값(L1) 이상이고, 제2 거리값(L2) 이하인 경우 이동 로봇(300)은 전진하는데, 이 상태에서 송출기(100)와 이동 로봇(300)이 이루는 각도(θ 또는 -θ)의 절대값이 기준값(A)을 초과하고 90° 미만의 값을 가진다면, 이동 로봇(300)은 전진하며 각도(θ 또는 -θ)에 대응되도록 회전한다.

또한, 이동 로봇(300)과 송출기(100)와의 거리가 제1 거리값(L1) 미만이거나 제2 거리값(L2)을 초과하는 경우 이동 로봇(300)은 정지하게 되는데, 이 상태에서 송출기(100)와 이동 로봇(300)이 이루는 각도(θ 또는 -θ)의 절대값이 기준값(A)을 초과하고 직각 미만의 값을 가진다면, 이동 로봇(300)은 정지한 상태에서 각도(θ 또는 -θ)에 대응되도록 회전할 수 있다.

그리고, 이동 로봇(300)은 앞서 설명한 이동 및 회전하는 주행으로 이동한 이동 경로를 이용하여 경계 영역(10)에 대한 경계 정보를 생성한다. 경계영역(10)은 지도 상에서 좌표 정보를 기반으로 설정될 수 있다. 이 경우, 경계영역(10)은 좌표 정보를 근거로 가상의 경계선으로 설정되고, 이동 로봇(300)이 이를 인식함으로써 경계 영역(10)을 인식할 수 있다.

또한, 이동 로봇(300)은 이동 경로 상의 복수의 회전지점들의 좌표 정보를 인식하고, 회전 지점들의 좌표 정보를 연결해 경계 영역(10)에 대한 경계 정보를 생성할 수 있다.

여기서, 이동 로봇(300)은 회전 지점들에 대응되는 좌표 정보들을 하나의 좌표 평면 상에 배열하고, 배열된 지점들을 시계열적으로 연결하여 경계 정보를 생성할 수 있다. 그리고, 이동 로봇(300)은 위치 정보, 경계 영역(10) 및 주행 영역(20)에 대한 정보를 저장할 수 있다.

도 6a 내지 도 6f를 참조하여, 실시예의 이동 로봇(300)이 이동 및 회전하여 경계 정보를 생성하는 과정을 설명한다.

여기서, 제1 방향을 이동 로봇(300)의 오른쪽으로, 제2 방향을 이동 로봇(300)의 왼쪽으로 지정한다. 그러므로, 제2 가상선(241)의 오른쪽 형성된 각도는 제1 각도(θ)가 되고, 왼쪽에 형성된 각도는 제2 각도(-θ)가 된다.

도 6a를 참조하면, 송출기(100)가 제1 거리값(L1)과 제2 거리값(L2) 사이에 배치되어 출발 지점(40)으로부터 이동 로봇(300)이 전진하면, 이동 로봇(300)은 출발 지점(40)의 좌표 정보를 인식한다. 이때, 송출기(100)는 이동 로봇(300)과의 제1 각도(θ)가 기준값(A)을 초과하지 않도록 배치되어 이동 로봇(300)이 회전하지 않도록 한다.

도 6b를 참조하여, 이동 로봇(300)이 위치한 지점에서 오른쪽으로 회전하는 동작을 설명한다. 이때, 이동 로봇(300)은 정지한 상태에서 회전한다.

이동 로봇(300)을 정지시키기 위해 송출기(100)를 제1 거리값(L1)의 경계선(B1) 내부로 이동시킨다. 그리고, 송출기(100)와 이동 로봇(300)이 이루는 제1 각도(θ)를 기준값(A)을 초과하고 90°미만을 이루도록 조작하면 이동 로봇(300)은 정지한 상태에서 제1 각도(θ)에 대응하도록 회전한다.

도 6b에서 사용자가 원하는 정도로 이동 로봇(300)의 회전이 완료되면, 도 6c에 도시된 것처럼 이동 로봇(300)을 다시 전진시키기 위해 송출기(100)를 제1 거리값(L1)의 경계선(B1) 밖으로 이동시키고, 송출기(100)와 이동 로봇(300)이 이루는 제1 각도(θ)를 기준값(A) 이하로 만들어 이동 로봇(300)이 회전하지 않고 전진할 수 있는 조건을 만족시킨다.

도 6b를 참조하여, 이동 로봇(300)이 위치한 지점에서 이동 로봇(300)이 오른쪽으로 회전하는 동작을 설명한다. 이때, 이동 로봇(300)은 전진하며 회전한다.

이동 로봇(300)은 전진해야 하므로 송출기(100)가 제1 거리값(L1)의 경계선(B1)과 제2 거리값(L2)의 경계선(B2) 사이에 배치된다. 그리고, 송출기(100)와 이동 로봇(300)이 이루는 제2 각도(-θ)의 절대값이 기준값(A)을 초과하고 90°미만을 이루도록 조작하면 이동 로봇(300)은 전진하는 상태에서 제2 각도(-θ)에 대응하도록 회전한다.

도 6d에서 사용자가 원하는 정도로 이동 로봇(300)의 회전이 완료되면, 도 6e에 도시된 것처럼 이동 로봇(300)의 회전을 중지시키기 위해, 이동 로봇(300)이 전진하는 조건을 만족시키는 위치 내에서 송출기(100)와 이동 로봇(300)이 이루는 제2 각도(-θ)의 절대값을 기준값(A) 이하로 만들어 이동 로봇(300)이 전진하거나 정지한 동작을 유지하는 조건을 만족시킨다.

이렇게, 도 6f에 도시된 것처럼, 앞서 설명한 도 6a 내지 도 6e에 대응되는 동작들을 수행하여 이동 로봇(300)이 출발 지점(40)으로 돌아오면 이동 로봇(300)은 이동 경로를 이용하여 경계 영역(10)에 대한 경계 정보를 생성한다.

그리고, 이동 로봇(300)은 정지하여 회전한 정지 회전 지점(50a, 50b, 50c, 50d)은 하나의 지점으로 인식하여 좌표 정보를 생성하고, 전진하며 회전한 지점은 시작 지점(60)과 완료 지점(70)으로 구분하여 인식하여 좌표 정보를 생성한다.

이후, 이동 로봇(300)이 출발 지점(40)으로 돌아오면, 이동 로봇(300)은 출발 지점(40)을 시작으로 정지 회전 지점(50a, 50b, 50c, 50d)들과 전진하며 회전한 지점의 시작 지점(60)과 완료 지점(70)에 대한 좌표 정보를 시계열적으로 연결하고, 하나의 좌표 평면 상에 배열하여 경계 영역(10)에 대한 경계 정보를 생성한다.

나아가, 이동 로봇 시스템(1000)은 단말(400) 및 GPS위성(500)을 더 포함할 수 있다. 단말(400)은 이동 로봇(300)의 동작 제어에 대한 제어 화면을 디스플레이부 상에 표시하는데, 이동 로봇(300)으로부터 수신되는 데이터를 화면에 표시하여 이동 로봇(300)의 동작을 모니터링할 수 있다.

GPS위성(500)은 송출기(100), 신호 수신장치(200) 및 단말(400) 중 어느 하나 이상과 신호를 송수신할 수 있다. 이동 로봇(300) 또는 단말(400)은 GPS위성(500)을 이용한 GPS신호를 바탕으로 현재 위치를 판단할 수 있다.

도 7을 참조하여 실시예에 따른 이동 로봇 시스템의 경계 정보 생성 방법에 대해 설명한다.

실시예의 이동 로봇 시스템의 경계 정보 생성 방법은, 송출기(100), 신호 수신 장치(200) 및 이동 로봇(300)을 포함하는 이동 로봇 시스템(1000)에서 경계정보를 생성하는 방법이다.

실시예의 이동 로봇 시스템의 경계 정보 생성 방법은 신호 수신 장치(200)가 송출기(100)로부터 송출 신호를 수신한다(단계 S110).

송출 신호는 위치 정보를 포함하고, 송출기(100)는 휴대 가능하여 사용자에 의해 이동 로봇(300)의 주변을 이동하며, 송출하는 송출 신호의 위치를 변화시킬 수 있다.

이동 로봇(300)이 송출 신호를 이용하여 측정된 복수의 측정값들을 기초로 하여 주행한다(단계 S120).

복수의 측정값들은 이동 로봇(300)과 송출기(100) 사이의 이격 거리 및 이동 로봇(300)과 송출기(100) 사이의 각도일 수 있고, 측정값들은 신호 수신 장치(200)에서 측정하며, 이격 거리 및 각도는 송출기(100)의 이동에 의해 변화한다.

이동 로봇(300)은 이동 경로에 근거하여 경계 정보를 생성한다(단계 S130).

단계 S130에서, 이동 로봇(300)은 이동 경로의 좌표 정보를 이용하여 경계정보를 생성할 수 있다.

또한, 이동 로봇(300)은 복수의 회전 지점(50a, 50b, 50c, 50d)들의 좌표 정보를 인식하고, 회전 지점의 좌표 정보를 연결하여 상기 경계 정보를 생성할 수 있다.

여기서, 이동 로봇(300)은 시작지점(40), 정지하여 회전한 정지 회전 지점(50a, 50b, 50c, 50d), 전진하며 회전한 지점의 시작 지점(60)과 완료 지점(70)의 좌표 정보를 생성하고, 이를 시계열적으로 연결하여 하나의 좌표 평면 상에 배열해 경계 영역(10)에 대한 경계 정보를 생성한다.

그리고, 이동 로봇(200)은 수집되는 위치정보, 경계영역(10) 및 주행영역(20)에 대한 정보를 저장할 수 있다.

도 8을 참조하여, 이동 로봇(200)이 주행하는 과정(단계 S120)에 대해서 설명한다.

단계 S110에서 신호 수신 장치(200)의 수신 태그(210)가 송출기(100)로부터 송출 신호를 수신하면,

신호 수신 장치(200)의 거리 센서(220)는 송출 신호를 이용하여 이동 로봇(300)과 송출기(100)의 이격 거리를 측정한다(단계 S121).

단계 S121에서 신호 수신장치(200)가 이동 로봇(300)과 송출기(100) 사이의 이격 거리를 측정하는 과정에 대해 설명하면, 신호 수신 장치(200)의 거리 센서(220)는 송출기(100)와의 제1 가상선(221)을 설정하고, 제1 가상선(221)의 길이(L)를 측정하여 이동 로봇(300)과 송출기(100) 사이의 이격 거리를 측정한다.

신호 수신 장치(200)의 각도 센서(240)는 송출 신호를 이용하여 이동 로봇(300)과 송출기(100)의 각도(θ 또는 -θ)를 측정한다(단계 S122).

단계 S122에서 신호 수신 장치(200)가 이동 로봇(300)과 송출기(100)의 각도(θ 또는 -θ)를 측정하는 과정에 대해 설명하면, 신호 수신 장치(200)의 방향 센서(230)가 이동 로봇(300)의 이동 방향을 감지하고, 신호 수신 장치(200)의 각도 센서(240)는 방향 센서(230)로부터 이동 로봇(300)의 방향 정보를 전달받는다.

이후, 각도센서(240)는 이동 로봇(300)의 이동 방향과 대응되는 제2 가상선(241)을 설정하고, 제2 가상선(241)과 제1 가상선(221)이 이루는 내각을 이용하여 로봇(300)과 송출기(100) 사이의 각도(θ 또는 -θ)를 측정한다.

단계 S121과 단계 S122는 동시에 수행될 수 있다.

신호 수신 장치(200)가 송출기(100)와의 이격 거리(L) 및 송출기(100)와의 각도(θ 또는 -θ)에 대한 정보를 이동 로봇(200)으로 전달하면, 이동 로봇(200)은 거리(L)에 따라 이동 조건에 대응되도록 이동하고(단계 S123), 이동 로봇(200)은 각도(θ 또는 -θ)에 따라 회전 조건에 대응되도록 회전한다(단계 S124). 여기서, 단계 S123과 단계 S124는 동시에 수행될 수 있다.

단계 S123에서 이동 로봇(200)이 이동하는 이동 조건에 대해 설명하면, 이동 로봇(300)과 송출기(100) 사이의 거리(L)가 제1 거리값(L1) 미만이거나 제2 거리값(L2)을 초과하는 경우, 이동 로봇(300)은 정지하고, 거리(L)가 제1 거리값(L1) 이상이고, 제2 거리값(L2) 이하인 경우, 이동 로봇(300)은 전진한다.

단계 S124에서 이동 로봇(200)이 회전하는 회전 조건에 대해서 설명하면, 이동 로봇(300)과 송출기(100)사이의 각도(θ 또는 -θ)의 절대값이 기준값(A) 이하이거나, 90°이상인 경우, 이동 로봇(300)은 전진하거나 정지한 동작을 유지하고, 각도(θ 또는 -θ)의 절대값이 기준값(A)을 초과하고, 90° 미만인 경우 회전한다.

여기서, 각도(θ 또는 -θ)의 절대값이 회전 조건을 만족한다면, 각도(θ)가 양수인 경우 제1 방향으로 회전하고, 각도(-θ)가 음수인 경우 제2 방향으로 회전한다.

이에 따라, 이동 로봇(200)은 이동 및 정지하면서 제1 방향 또는 제2 방향으로 회전하는 동작을 수행할 수 있다.

지금까지 실시예에 따른 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 실시예의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 실시예의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100...송출기 200...신호 수신 장치
210...수신 태그 220...거리 센서
230...방향 센서 240...각도 센서
250...통신 모듈 300...이동 로봇
400...단말 500...GPS위성

Claims

이동 로봇의 후방에서 상기 이동 로봇의 주행을 제어하는 이동 로봇 시스템에 있어서,
휴대 가능하고, 위치 정보를 포함하는 송출 신호를 송출하는 송출기; 및
상기 송출기와의 이격 거리 및 상기 송출기와의 각도를 기초로 하여 이동 및 회전하여, 이동 및 회전에 따라 이동한 이동 경로에 따라 주행 영역의 경계 정보를 생성하는 상기 이동 로봇
을 포함하고,
상기 송출기는, 상기 이동 로봇의 후방에서 자세 및 위치 중 하나 이상의 변경으로 상기 이격 거리 및 상기 각도를 변화시켜 상기 이동 로봇의 주행을 조작하고,
상기 이동 로봇은,
후측면에 배치되어 상기 송출 신호를 수신하고, 상기 이격 거리 및 상기 각도를 측정하여 상기 이동 로봇으로 전달하는 신호 수신 장치를 포함하여, 상기 송출기의 전방에서 상기 이격 거리에 대응하여 전진하거나 정지하고, 상기 각도에 대응하여 회전하고,
상기 신호 수신 장치는,
상기 이동 로봇의 후방에서 송출되는 상기 송출 신호를 수신하는 수신태그;
상기 송출기와 상기 이동 로봇 사이의 가상 직선인 제1 가상선과 상기 송출기와의 거리를 측정하는 거리 센서;
상기 이동 로봇의 이동 방향을 감지하는 방향 센서;
상기 송출기와의 각도를 측정하는 각도 센서; 및
상기 거리 센서 및 상기 각도 센서의 측정 결과를 상기 이동 로봇에 전달하는 통신 모듈
을 포함하여,
상기 이동 로봇이 후방에 위치한 상기 송출기의 조작에 따른 상기 이동 경로에 따라 상기 경계 정보를 생성하되,
상기 이동 로봇은,
상기 이격 거리가 제1 거리값 미만이거나, 제2 거리값을 초과하는 경우 정지하고,
상기 이격 거리가 상기 제1 거리값 이상이고, 상기 제2 거리값 이하인 경우 전진하되,
상기 이격 거리가 상기 제1 거리값 및 상기 제2 거리값에 의해 형성되는 일정 범위 중 해당하는 위치에 따라 이동 속도가 조절되되,
전진하는 중 상기 이격 거리가 상기 일정 범위 내에서 상기 제1 거리값 또는 상기 제2 거리값에 가까워질수록 이동 속도가 감소하고, 상기 이격 거리가 상기 일정 범위 내에서 상기 제1 거리값 또는 상기 제2 거리값에 멀어질수록 이동 속도가 증가하여, 전진하는 중 이동 속도가 가변적으로 조절되는 것을 특징으로 하는
이동 로봇 시스템.
제1항에 있어서,
상기 신호 수신 장치는,
상기 이동 로봇에 탈착 가능하도록 마련되는, 이동 로봇 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 각도 센서는,
상기 방향 센서로부터 상기 이동 방향에 대한 정보를 전달받고, 상기 제1 가상선과 제2 가상선으로 형성된 내각을 이용하여 상기 송출기와의 각도를 측정하고,
상기 제2 가상선은 상기 이동 방향과 대응되는 가상 직선인, 이동 로봇 시스템.
제4항에 있어서,
상기 각도 센서는,
상기 제2 가상선으로부터 제1 방향으로 형성되는 제1 각도를 측정하고, 상기 제2 가상선으로부터 제2 방향으로 형성되는 제2 각도를 측정하며,
상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 반대 방향이며, 상기 제1 각도와 상기 제2 각도의 부호는 서로 반대인, 이동 로봇 시스템.
삭제
삭제
제5항에 있어서,
상기 이동 로봇은,
상기 각도의 절대값이 기준값 이하이거나 90° 이상인 경우, 전진하거나 정지한 동작을 유지하는, 이동 로봇 시스템.
제5항에 있어서,
상기 이동 로봇은,
상기 각도의 절대값이 기준값을 초과하고, 90° 미만인 경우, 제1 방향 또는 제2 방향으로 회전하는, 이동 로봇 시스템.
제9항에 있어서,
상기 이동 로봇은,
상기 각도가 양수인 경우, 제1 방향으로 회전하고,
상기 각도가 음수인 경우, 제2 방향으로 회전하며,
상기 제1 방향은 상기 제2 방향과 반대 방향인, 이동 로봇 시스템.
제1항에 있어서,
상기 이동 로봇은,
상기 이동 경로의 좌표 정보를 이용하여 상기 경계 정보를 생성하는, 이동 로봇 시스템.
제1항에 있어서,
상기 이동 로봇은,
복수의 회전 지점들의 좌표 정보를 인식하고, 상기 회전 지점들을 연결하여 상기 경계 정보를 생성하는, 이동 로봇 시스템.
이동 로봇;
상기 이동 로봇의 후방에서 주변을 이동하는 송출기; 및
상기 이동 로봇의 후측면에 배치되어, 상기 이동 로봇의 후방에서 상기 송출기로부터 송출된 송출 신호를 수신하여, 상기 송출기와의 이격 거리 및 각도를 측정하여 상기 이동 로봇으로 전달하는 신호 수신 장치
를 포함하는 이동 로봇 시스템의 경계 정보 생성 방법에 있어서,
상기 이동 로봇이 상기 송출기의 전방에 위치하여, 상기 송출기로부터 위치 정보를 포함하는 송출 신호를 수신하는 단계;
상기 송출 신호의 상기 위치 정보를 기초로 하여 상기 이동 로봇의 주행에 필요한 복수의 측정값들을 측정하고, 상기 측정값들에 따라 상기 이동 로봇이 주행하는 단계; 및
상기 이동 로봇이 주행한 이동 경로에 따라 경계 정보를 생성하는 단계
를 포함하고,
상기 신호 수신 장치는,
상기 이동 로봇의 후방에서 송출된 상기 송출 신호를 수신하는 수신태그;
상기 송출기와의 거리를 측정하는 거리 센서;
상기 이동 로봇의 이동 방향을 감지하는 방향 센서;
상기 송출기와의 각도를 측정하는 각도 센서; 및
상기 거리 센서 및 상기 각도 센서의 측정 결과를 상기 이동 로봇에 전달하는 통신 모듈
을 포함하고,
상기 주행하는 단계는,
상기 송출기와의 이격 거리를 측정하는 단계;
상기 송출기와의 각도를 측정하는 단계;
상기 이격 거리에 따라 이동 조건에 대응되도록 상기 이동 로봇이 이동하는 단계; 및
상기 각도에 따라 회전 조건에 대응되도록 상기 이동 로봇이 회전하는 단계
를 포함하여,
상기 이동 로봇이 상기 송출기의 조작에 따른 상기 이동 경로에 따라 상기 경계 정보를 생성하되,
상기 이동 조건은,
상기 이격 거리가 제1 거리값 미만이거나 제2 거리값을 초과하는 경우, 정지하고,
상기 이격 거리가 상기 제1 거리값 이상이고, 상기 제2 거리값 이하인 경우, 전진하고,
상기 이격 거리가 상기 제1 거리값 및 상기 제2 거리값에 의해 형성되는 일정 범위 중 해당하는 위치에 따라 이동 속도가 조절되되,
전진하는 중 상기 이격 거리가 상기 일정 범위 내에서 상기 제1 거리값 또는 상기 제2 거리값에 가까워질수록 이동 속도가 감소하고, 상기 이격 거리가 상기 일정 범위 내에서 상기 제1 거리값 또는 상기 제2 거리값에 멀어질수록 이동 속도가 증가하여, 전진하는 중 이동 속도가 가변적으로 조절되는 것을 특징으로 하는
이동 로봇 시스템의 경계 정보 생성 방법.
삭제
제13항에 있어서,
상기 각도의 절대값이 기준값 이하이거나, 90° 이상인 경우, 전진하거나 정지한 동작을 유지하고,
상기 절대값이 상기 기준값을 초과하고, 90° 미만인 경우 제1 방향 또는 제2 방향으로 회전하는, 이동 로봇 시스템의 경계 정보 생성 방법.
제15항에 있어서,
상기 회전 조건은,
상기 각도가 양수인 경우, 상기 제1 방향으로 회전하고,
상기 각도가 음수인 경우, 상기 제2 방향으로 회전하는, 이동 로봇 시스템의 경계 정보 생성 방법.