KR102468606B1 - 탑승형 서비스 로봇 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

발판 및 발판의 양단에 복수의 구동휠이 회전 가능하게 결합된 탑승부; 일단이 발판의 일측에 회전축을 기준으로 회전 가능하게 연결되고 타단은 발판의 상부로 연장되며, 회전축은 발판과 평행한 몸통부; 및 모빌리티 서비스 또는 독립적인 서비스를 제공하도록 탑승부와 몸통부를 제어하는 제어부;를 포함하는 탑승형 서비스 로봇 및 그 제어방법이 소개된다.

Description

탑승형 서비스 로봇 및 그 제어방법{ONBOARD SERVICE ROBOT AND CONTROL METHOD OF THE SAME}
본 발명은 탑승형 서비스 로봇 및 그 제어방법으로, 구체적으로 독자적인 서비스 활동이 가능한 로봇에 사람이 탑승하여 모빌리티의 기능을 수행할 수 있는 탑승형 서비스 로봇에 관한 것이다.
기술의 발전으로 인하여 공장 등의 산업현장에서 위험한 작업 또는 정밀한 작업 등을 인간 대신 수행하는 로봇들이 많이 개발되었고, 이에 한정되지 않고 다양한 분야로 로봇이 확대 적용되면서 인간들을 대신하고 있다.
최근 현대 사회에서는 인간을 대신하여 서비스를 제공하는 로봇들에 대한 연구가 활발하다. 기본적으로 가정용 청소 로봇, 안내형 로봇 등 인간의 공간에서 함께 공존하면서 서비스를 제공하는 로봇들이 많이 개발되었다.
특히, 바퀴형 이동로봇에 팔을 부착하여 로봇이 자유롭게 집안 등의 공간을 스스로 돌아다니면서 인간과 유사하게 동작하여 다양한 서비스를 수행하는 서비스 로봇이 개발되고 있고, 좁은 공간에서 움직임을 극대화하기 위하여 두 바퀴로 구동되는 이동형 서비스 로봇들이 개발되었다.
다만, 이러한 이동형 서비스 로봇들은 독립적인 서비스만을 제공할 뿐이고, 인간이 탑승 가능한 모빌리티로서의 서비스를 제공할 수 있는 구조를 갖지는 못하는 문제점이 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2012-0072937 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 평소에는 스스로 자율주행하면서 독립적인 서비스를 제공하고, 탑승자의 탑승 의도를 인식하면 탑승자가 탑승 가능하도록 구조를 변경하여 사용자가 탑승할 수 있는 모빌리티 서비스를 제공할 수 있는 로봇을 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 탑승형 서비스 로봇은 발판 및 발판의 양단에 복수의 구동휠이 회전 가능하게 결합된 탑승부; 일단이 발판의 일측에 회전축을 기준으로 회전 가능하게 연결되고 타단은 발판의 상부로 연장되며, 회전축은 발판과 평행한 몸통부; 및 독립적인 서비스 또는 모빌리티 서비스를 제공하도록 탑승부와 몸통부를 제어하는 제어부;를 포함한다.
탑승부에는 탑승자의 탑승 여부를 감지하는 탑승감지센서가 마련될 수 있다.
탑승부에는 충돌감지센서가 마련되고, 몸통부에는 기울기센서 및 몸통부의 길이방향을 회전축으로 몸통부에 회전 가능하게 결합된 카메라센서가 마련될 수 있다.
몸통부는 몸통부의 길이방향을 회전축으로 서로 회전 가능하게 결합된 상체부와 하체부로 구성되고, 상체부의 일면에는 디스플레이가 마련될 수 있다.
상체부의 양단에는 복수의 암부가 마련되고, 암부는 각각 상체부를 기준으로 회전 가능하게 결합될 수 있다.
암부는 전완부 및 상완부로 구성되고, 전완부는 관절을 기준으로 상완부에 회전 가능하게 결합되고, 관절에는 회전 또는 토크를 센싱하는 관절센서가 마련될 수 있다.
제어부는 복수의 구동휠의 회전축을 기준으로 발판을 회전하거나 발판과 평행한 회전축을 기준으로 몸통부를 회전하여 몸통부의 높이를 가변하도록 제어할 수 있다.
발판의 타측 하부에 마련된 보조휠;을 더 포함하고, 복수의 구동휠의 회전축을 기준으로 발판이 회전됨에 따라 보조휠이 지면에 접촉될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 탑승형 서비스 로봇의 제어방법은 제어부가 탑승자의 탑승 의도가 있는지 여부를 판단하는 단계; 및 제어부는 탑승의도가 있다고 판단된 경우에는 모빌리티 서비스 모드로 진입하고, 탑승의도가 없다고 판단된 경우에는 독립 서비스 모드로 진입하는 단계;를 포함한다.
모빌리티 서비스 모드로 진입하는 경우, 제어부는 탑승자가 탑승 가능하도록 복수의 구동휠의 회전축을 기준으로 발판을 회전하거나 발판과 평행한 회전축을 기준으로 몸통부를 회전할 수 있다.
독립 서비스 모드로 진입하는 경우 제어부는 독립 서비스를 제공하는데 필요한 경로로 자율주행하도록 제어할 수 있다.
제어부가 탑승자의 탑승 의도가 있는지 여부를 판단하는 단계; 및 제어부는 탑승의도가 있다고 판단된 경우에는 모빌리티 서비스 모드로 진입하고, 탑승의도가 없다고 판단된 경우에는 독립 서비스 모드로 진입하는 단계;를 포함하고, 모빌리티 서비스 모드로 진입하는 경우, 제어부는 탑승자의 손 높이에 암부가 위치하도록 상체부를 기준으로 암부를 회전할 수 있다.
모빌리티 서비스 모드로 진입한 경우 자율주행모드로 진입할지 수동주행모드로 진입할지 판단하는 단계;를 더 포함하고, 수동주행모드로 진입하는 경우, 제어부는 관절센서에서 측정한 관절의 회전 또는 토크를 기반으로 구동휠을 제어할 수 있다.
모빌리티 서비스 모드로 진입한 경우 자율주행모드로 진입할지 수동주행모드로 진입할지 판단하는 단계;를 더 포함하고, 자율주행모드로 진입하는 경우, 제어부는 탑승자의 손 높이에 암부가 위치하도록 상체부를 기준으로 암부를 회전할 수 있다.
독립 서비스 모드로 진입하는 경우, 제어부는 복수의 구동휠의 회전축을 기준으로 발판을 회전하여 보조휠이 지면에 접촉되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 탑승형 서비스 로봇 및 그 제어방법에 따르면, 로봇 스스로 자율주행하면서 다양한 이동형 서비스를 제공할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 탑승자의 탑승 의도를 인식하면, 로봇의 구조를 변경하여 탑승자가 탑승 가능한 모빌리티 서비스를 제공할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 탑승자에게 모빌리티 서비스를 제공하는 경우 자율주행을 통해 목적지로 이동할 수도 있고, 탑승자가 수동으로 주행을 제어할 수도 있어 탑승자에게 더 편리한 모빌리티 서비스를 제공하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탑승형 서비스 로봇을 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 높이가 가변된 탑승형 서비스 로봇을 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탑승형 서비스 로봇에 탑승자가 탑승한 상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탑승형 서비스 로봇의 제어방법의 순서도이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탑승형 서비스 로봇을 도시한 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 높이가 가변된 탑승형 서비스 로봇을 도시한 측면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탑승형 서비스 로봇에 탑승자가 탑승한 상태를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탑승형 서비스 로봇은 발판(10) 및 발판(10)의 양단에 복수의 구동휠(20)이 회전 가능하게 결합된 탑승부(10, 20); 일단이 발판(10)의 일측에서 발판(10)과 평행한 회전축을 기준으로 회전 가능하게 결합되고, 타단은 발판(10)의 상부로 연장된 몸통부(30); 및 독립적인 서비스 또는 모빌리티 서비스를 제공하도록 탑승부(10, 20)와 몸통부(30)를 제어하는 제어부(미도시);를 포함한다.
발판(10)은 탑승자(A)가 발을 올려 탑승할 수 있는 넓이를 가지는 것이 바람직하고, 발판(10)의 좌측 및 우측에 각각 구동휠(20)이 회전 가능하게 결합될 수 있다. 좌측 구동휠과 우측 구동휠의 회전축은 일치할 수도 있고, 제어부(미도시)는 구동휠(20)의 회전축을 중심으로 발판(10)이 회전하도록 제어할 수 있다. 즉, 발판(10)이 구동휠(20)의 회전축을 중심으로 회전할 수 있도록 모터와 같은 구동부(미도시)가 마련될 수 있고, 제어부(미도시)는 이를 제어하여 발판(10)을 회전시킬 수 있다.
몸통부(30)는 일단이 발판(10)에 결합되고, 타단은 발판(10)의 상부로 연장된 형태일 수 있다. 몸통부(30)의 일단은 발판(10)의 전방 측에 결합되고, 발판(10)과 평행한 회전축을 기준으로 회전하여 발판(10)의 전방 또는 후방으로 기울어질 수 있도록 발판(10)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 제어부(미도시)는 발판(10)과 평행한 회전축을 기준으로 몸통부(30)의 일단을 회전하도록 제어할 수 있다.
구체적으로 도 1 내지 2를 참조하면, 제어부(미도시)는 복수의 구동휠(20)의 회전축을 기준으로 발판(10)을 회전하거나, 발판(10)과 평행한 회전축을 기준으로 몸통부(30)의 일단을 회전하도록 제어할 수 있고, 이에 따라 로봇의 높이는 다양하게 가변될 수 있다.
도 3을 참조하면, 탑승부에는 탑승자(A)의 탑승 여부를 감지하는 탑승감지센서(미도시)가 마련되고, 제어부(미도시)는 탑승감지센서(미도시)에서 감지한 정보를 기반으로 탑승자(A)의 탑승 여부를 판단할 수 있다. 탑승감지센서(미도시)는 발판(10)에 마련된 압력센서로 탑승자(A)의 하중에 의한 압력을 감지하여 탑승 여부를 감지할 수도 있고, 발판(10)에 마련된 빛 감지센서로 탑승자(A)의 탑승에 의한 밝기 차이를 감지할 수도 있다. 이외의 다양한 센서를 이용하여 탑승자(A)의 탑승 여부를 감지할 수 있다.
탑승부에는 충돌감지센서(미도시)가 마련되고, 몸통부(30)에는 기울기센서(미도시) 및 몸통부(30)의 길이방향을 회전축으로 몸통부(30)에 회전 가능하게 결합된 카메라센서(60)가 마련되며, 제어부(미도시)는 충돌감지센서(미도시), 기울기센서(미도시) 및 카메라센서(60)의 정보를 기반으로 자율주행하도록 제어할 수 있다.
탑승부 중 발판(10)에 충돌감지센서(미도시)가 마련되어, 구동휠(20)의 회전에 의하여 발판(10)이 움직임에 따라 탑승부가 주위의 물체와 충돌하는지 감지할 수 있다. 또한, 몸통부(30) 중 특히 상체부(32)의 상부에서 몸통부(30)의 길이방향을 회전축으로 몸통부(30)에 회전 가능하게 카메라센서(60)가 결합될 수 있다. 카메라센서(60)는 이동방향을 향하도록 회전하여 로봇의 이동경로에 장애물이 있는지를 감지할 수 있다. 몸통부(30)에는 기울기센서(미도시)가 마련되어 몸통의 기울기를 센싱하여 로봇의 자세를 모니터링 할 수 있고, 제어부(미도시)는 복수의 구동휠(20)의 회전축을 기준으로 발판(10)을 회전하거나 발판(10)과 평행한 회전축을 기준으로 몸통부(30)의 일단을 회전하도록 제어할 수 있다.
즉, 제어부(미도시)는 기울기센서(미도시)에서 센싱한 정보를 기반으로 로봇이 넘어지지 않게 탑승부(10, 20) 또는 몸통부(30)를 제어하고, 충돌감지센서(미도시)와 카메라센서(60)에서 센싱한 정보를 기반으로 경로를 생성하고, 생성한 경로에 따라 구동휠(20)을 제어하여 자율주행할 수 있다.
몸통부(30)는 몸통부(30)의 길이방향을 회전축으로 서로 회전 가능하게 결합된 상체부(32)와 하체부(31)로 구성될 수 있다. 하체부(31)는 발판(10)에 결합되고, 상체부(32)는 하체부(31)의 상부에 결합되며, 상체부(32)는 하체부(31)를 기준으로 몸통부(30)의 길이방향을 회전축으로 회전 가능할 수 있다.
상체부(32)의 일면에는 디스플레이(50)가 마련될 수 있고, 제어부(미도시)는 탑승자의 탑승 여부에 따라 상체부(32)를 회전시킬 수 있다. 즉, 탑승자(A)가 탑승하는 경우에는 디스플레이(50)가 탑승자(A)를 향하는 방향으로 회전될 수 있고, 독립적인 서비스 모드의 경우에는 전방을 향하거나 주행방향을 향하도록 회전될 수 있다.
디스플레이(50)는 독립적인 서비스 모드에서 안내용 로봇으로 이용 가능하도록 안내판 등의 화면을 출력할 수도 있고, 탑승자 또는 사용자가 로봇에 서비스 모드를 입력하거나 목적지를 입력하는 등 제어부(미도시)에 제어 입력을 하거나 제어부(미도시)에서 로봇의 상태 등을 출력하는 인터페이스로 이용될 수 있다.
또한, 로봇의 몸통부(30)에는 마이크(미도시) 및 스피커(미도시)가 마련될 수 있다. 마이크(미도시)를 통하여 탑승자(A)의 탑승 의도를 인식하거나, 위험 감지시 등의 주행에 관한 명령을 인식하거나, 또는 독립 서비스 모드에서 서비스 동작에 관한 명령 등 제어부(미도시)에 제어 입력을 하는 인터페이스로 이용될 수 있다. 스피커(미도시)를 통하여는 독립 서비스 모드의 다양한 서비스를 하거나, 탑승자 또는 사용자에게 경고 또는 현재 상태의 출력 등을 할 수 있다.
상체부(32)의 양단에는 복수의 암부(40)가 마련되고, 암부(40)는 각각 상체부(32)를 기준으로 회전 가능하게 결합되고, 암부(40)는 다시 전완부(42) 및 상완부(41)로 구성되며, 전완부(42)는 관절(미도시)을 기준으로 상완부(41)에 회전 가능하게 결합되고, 관절(미도시)에는 위치 또는 토크를 센싱하는 관절센서(미도시)가 마련되며, 제어부(미도시)는 관절센서(미도시)에서 측정한 값을 기반으로 구동휠(20)을 제어할 수 있다.
몸통부(30)의 상체부(32) 양단에 마련된 복수의 암부(40)를 이용하여 로봇은 독립적인 서비스를 제공할 수 있고, 탑승자가 탑승하는 경우에는 암부(40)의 전완부(42) 및 상완부(41) 사이의 관절(미도시)에 위치한 관절센서(미도시)가 관절의 회전 또는 토크를 센싱할 수 있다. 제어부(미도시)는 관절센서(미도시)에서 측정한 값을 기반으로 가감속 및 조향을 하도록 구동휠(20)을 제어할 수 있다.
구체적으로 도 3을 참조하면, 탑승자(A)는 탑승시 암부(40)의 전완부(42)를 기울이거나 상완부(41)를 기준으로 회전시키는 방식으로 주행을 제어할 수 있는 것으로, 전완부(42)가 상완부(41)를 기준으로 기울어진 각도를 기반으로 임피던스 제어를 통하여 가감속을 제어하거나 조향을 할 수 있다. 예를 들면, 양쪽 전완부(42)를 하부로 기울이면 가속하고 상부로 기울이면 감속하거나, 좌측 전완부(42)를 하부로 기울이면 좌측으로 조향하고 우측 전완부(42)를 하부로 기울이면 우측으로 조향하는 등의 방식으로 제어할 수 있다.
이외에도, 관절(미도시)에 Force/Torque 센서를 마련하여 탑승자가 암부(40)의 전완부에 가하는 힘 등을 측정하고, 제어부(미도시)가 이를 기반으로 임피던스 제어로 구동휠(20)을 제어함에 따라 제어부(미도시)에 조향 또는 가감속의 정보를 입력할 수 있다.
제어부(미도시)는 복수의 구동휠(20)의 회전축을 기준으로 발판(10)을 회전하거나, 발판(10)과 평행한 회전축을 기준으로 몸통부(30)의 일단을 회전하도록 제어하여 높이를 가변할 수 있다.
몸통부(30)의 일단이 결합된 발판(10)의 일측에 보조휠(70)이 마련되고, 제어부(미도시)는 복수의 구동휠(20)을 기준으로 발판(10)을 회전하여 보조휠(70)이 지면에 접촉되도록 제어할 수 있다.
즉, 보조휠(70)이 지면에 접촉되지 않는 상태에는 2-Wheel 모드로 주행하고, 복수의 구동휠(20)을 기준으로 발판(10)이 회전되거나 보조휠(70)이 발판(10)을 기준으로 회전되어 지면에 접촉되면 3-Wheel 모드로 주행할 수 있다. 안정되고 단순한 제어가 가능한 3-Wheel 모드로 주행함에 따라 불필요하게 소비되는 전력의 낭비를 줄일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탑승형 서비스 로봇의 제어방법의 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탑승형 서비스 로봇의 제어방법은 제어부가 탑승자의 탑승 의도가 있는지 여부를 판단하는 단계(S100); 및 제어부에서 탑승의도가 있다고 판단된 경우에는 모빌리티 서비스 모드로 진입하고(S200), 탑승의도가 없다고 판단된 경우에는 독립 서비스 모드로 진입(S600)하는 단계;를 포함한다.
먼저, 제어부가 탑승자의 탑승 의도가 있는지 여부를 판단하는 단계(S100)는 디스플레이를 이용한 인터페이스 또는 마이크를 이용한 인터페이스 등으로 탑승자의 탑승 의도를 판단할 수 있다.
제어부에서 탑승의도가 있다고 판단된 경우에는 모빌리티 서비스 모드로 진입한다(S200). 모빌리티 서비스 모드에서는 제어부가 복수의 구동휠의 회전축을 기준으로 발판을 회전하거나 발판과 평행한 회전축을 기준으로 몸통부의 일단을 회전하도록 제어하여 탑승자가 발판에 탑승할 수 있도록 높이를 가변시킬 수 있다.
또한, 제어부는 몸통부의 상체부를 회전시켜 디스플레이가 탑승자를 향하는 방향이 되도록 제어할 수 있고, 상체부의 양단에 마련된 암부가 상체부를 기준으로 회전하여 탑승자의 손 높이에 위치하도록 제어할 수 있다. 이에 따라 탑승자는 발판 위에 탑승하여 암부 중에서도 전완부를 손잡이로 이용할 수 있다.
모빌리티 서비스 모드로 진입하는 경우(S200), 제어부는 탑승자가 탑승 가능하도록 복수의 구동휠의 회전축을 기준으로 발판을 회전하거나 발판과 평행한 회전축을 기준으로 몸통부를 회전할 수 있다.
제어부는 탑승감지센서를 이용하여 탑승자의 탑승 여부를 감지할 수 있고, 탑승자의 탑승을 감지하면, 자율주행모드로 진입할지 수동주행모드로 진입할지 판단하는 단계(S300)로 진행할 수 있다. 여기서도 디스플레이를 이용한 인터페이스 또는 마이크를 이용한 인터페이스 등으로 수동 주행 모드 또는 자율주행 모드를 탑승자로부터 입력받을 수 있다.
수동주행모드로 진입하는 경우(S400)에는 제어부가 관절센서에서 측정한 관절의 회전 또는 토크를 기반으로 구동휠을 제어할 수 있다. 즉, 탑승자는 손 높이에 위치한 전완부를 손잡이로 잡고, 이를 상완부를 기준으로 회전시킬 수 있고, 관절센서에서는 탑승자가 전완부에 가하는 회전 또는 토크를 센싱하고, 제어부는 임피던스 제어를 통해 구동휠을 제어하여 로봇의 가감속 및 조향을 제어할 수 있다.
자율주행 모드로 진입하는 경우(S500)에는 제어부가 충돌감지센서와 카메라센서에서 센싱한 정보를 기반으로 경로를 생성하고, 생성한 경로에 따라 구동휠을 제어하여 자율주행할 수 있다. 이 경우에는 암부는 탑승자의 손잡이 역할을 하는 것이므로 제어부는 암부가 탑승자의 손 위치에 고정되도록 제어할 수 있다. 자율주행에 관한 제어는 다양한 방식으로 기존에 충분히 알려져 있기에 자세한 설명은 생략한다.
제어부가 탑승자의 탑승 의도가 있는지 여부를 판단하는 단계(S100)에서 탑승의도가 없다고 판단된 경우에는 독립 서비스 모드로 진입할 수 있다(S600). 이 경우에도 자율주행 모드와 마찬가지로 자율 주행 기능이 활성화될 수 있다.
즉, 독립 서비스 모드로 진입하는 경우(S600) 제어부는 독립 서비스를 제공하는데 필요한 경로로 자율주행하도록 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부는 탑승부에 마련된 충돌감지센서, 몸통부에 마련된 기울기센서 및 몸통부의 길이방향을 회전축으로 몸통부에 회전 가능하게 결합된 카메라센서 등을 이용하여 장애물과의 충돌 또는 넘어짐을 방지하면서 자율주행할 수 있다.
독립 서비스 모드로 진입하면(S600), 로봇이 독립적으로 서비스를 제공하는 독립 서비스 제공 단계(S700)로 진행할 수 있다. 먼저, 어떤 서비스를 제공할지 결정하고, 이에 따라 로봇이 서비스를 제공할 수 있다. 여기서도 디스플레이를 이용한 인터페이스 또는 마이크를 이용한 인터페이스 등으로 사용자가 필요한 서비스를 입력할 수 있다. 제어부는 입력받은 서비스 모드에 따라 모션을 계획하고 이에 따른 서비스를 제공할 수 있다. 서비스 모드는 청소서비스, 알림서비스 등 다양한 서비스일 수 있고, 독립 서비스 모드에 진입하였으나 사용자가 필요한 서비스를 입력하지 않은 경우에는 대기하거나 특정한 서비스를 수행하도록 설정될 수 있다.
제어부는 독립 서비스 제공 단계(S700)에서 보조휠을 지면에 닿도록 제어하여 3-Wheel 모드로 주행되도록 할 수 있다. 2-Wheel 모드로 구동하기 위해서는 복잡한 제어 및 에너지가 필요하고, 불안정하기 때문이다. 다만, 좁은 통로를 주행하는 경우 또는 서비스에 따라 필요한 경우에는 2-Wheel 모드로 제어할 수 있다.
또한, 모빌리티 서비스 모드에 진입하는 경우(S200)에도 필요에 따라 보조휠이 지면에 닿도록 제어하여 3-Wheel 모드로 주행하도록 제어할 수도 있다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 : 발판 20 : 구동휠
30 : 몸통부 31 : 하체부
32 : 상체부 40 : 암부
41 : 상완부 42 : 전완부
50 : 디스플레이 60 : 카메라센서
70 : 보조휠
S100 : 탑승자의 탑승 의도가 있는지 여부를 판단하는 단계
S200 : 모빌리티 서비스 모드로 진입하는 단계
S300 : 자율주행모드로 진입할지 수동주행모드로 진입할지 판단하는 단계
S400 : 수동주행모드로 진입하는 단계
S500 : 자율주행모드로 진입하는 단계
S600 : 독립 서비스 모드로 진입하는 단계
S700 : 독립 서비스 제공 단계

Claims (15)

  1. 발판 및 발판의 양단에 복수의 구동휠이 회전 가능하게 결합된 탑승부;
    일단이 발판의 일측에 회전축을 기준으로 회전 가능하게 연결되고 타단은 발판의 상부로 연장되며, 회전축은 발판과 평행한 몸통부; 및
    모빌리티 서비스 또는 독립적인 서비스를 제공하도록 탑승부와 몸통부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    몸통부는 몸통부의 길이방향을 회전축으로 서로 회전 가능하게 결합된 상체부와 하체부로 구성되고, 상체부의 일면에는 디스플레이가 마련되며,
    제어부는 탑승자가 탑승하는 경우에는 디스플레이가 탑승자를 향하는 방향으로 상체부를 하체부를 기준으로 회전시키고, 독립적인 서비스 모드의 경우에는 디스플레이가 전방을 향하거나 주행방향을 향하도록 상체부를 하체부를 기준으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 탑승형 서비스 로봇.
  2. 청구항 1에 있어서,
    탑승부에는 탑승자의 탑승 여부를 감지하는 탑승감지센서가 마련되는 것을 특징으로 하는 탑승형 서비스 로봇.
  3. 청구항 1에 있어서,
    탑승부에는 충돌감지센서가 마련되고,
    몸통부에는 기울기센서 및 몸통부의 길이방향을 회전축으로 몸통부에 회전 가능하게 결합된 카메라센서가 마련되는 것을 특징으로 하는 탑승형 서비스 로봇.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상체부의 양단에는 복수의 암부가 마련되고, 암부는 각각 상체부를 기준으로 회전 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 탑승형 서비스 로봇.
  6. 청구항 5에 있어서,
    암부는 전완부 및 상완부로 구성되고, 전완부는 관절을 기준으로 상완부에 회전 가능하게 결합되고, 관절에는 회전 또는 토크를 센싱하는 관절센서가 마련되는 것을 특징으로 하는 탑승형 서비스 로봇.
  7. 청구항 1에 있어서,
    제어부는 복수의 구동휠의 회전축을 기준으로 발판을 회전하거나 발판과 평행한 회전축을 기준으로 몸통부를 회전하여 몸통부의 높이를 가변하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 탑승형 서비스 로봇.
  8. 청구항 1에 있어서,
    발판의 타측 하부에 마련된 보조휠;을 더 포함하고,
    복수의 구동휠의 회전축을 기준으로 발판이 회전됨에 따라 보조휠이 지면에 접촉되는 것을 특징으로 하는 탑승형 서비스 로봇.
  9. 청구항 1의 탑승형 서비스 로봇을 이용한 제어방법은,
    제어부가 탑승자의 탑승 의도가 있는지 여부를 판단하는 단계; 및
    제어부는 탑승의도가 있다고 판단된 경우에는 모빌리티 서비스 모드로 진입하고, 탑승의도가 없다고 판단된 경우에는 독립 서비스 모드로 진입하는 단계;를 포함하는 탑승형 서비스 로봇의 제어방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    모빌리티 서비스 모드로 진입하는 경우, 제어부는 탑승자가 탑승 가능하도록 복수의 구동휠의 회전축을 기준으로 발판을 회전하거나 발판과 평행한 회전축을 기준으로 몸통부를 회전하는 것을 특징으로 하는 탑승형 서비스 로봇의 제어방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    독립 서비스 모드로 진입하는 경우, 제어부는 독립 서비스를 제공하는데 필요한 경로로 자율주행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 탑승형 서비스 로봇의 제어방법.
  12. 청구항 6의 탑승형 서비스 로봇을 이용한 제어방법은,
    제어부가 탑승자의 탑승 의도가 있는지 여부를 판단하는 단계; 및
    제어부는 탑승의도가 있다고 판단된 경우에는 모빌리티 서비스 모드로 진입하고, 탑승의도가 없다고 판단된 경우에는 독립 서비스 모드로 진입하는 단계;를 포함하고,
    모빌리티 서비스 모드로 진입하는 경우, 제어부는 탑승자의 손 높이에 암부가 위치하도록 상체부를 기준으로 암부를 회전하는 것을 특징으로 하는 탑승형 서비스 로봇의 제어방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    모빌리티 서비스 모드로 진입한 경우 자율주행모드로 진입할지 수동주행모드로 진입할지 판단하는 단계;를 더 포함하고,
    수동주행모드로 진입하는 경우, 제어부는 관절센서에서 측정한 관절의 회전 또는 토크를 기반으로 구동휠을 제어하는 것을 특징으로 하는 탑승형 서비스 로봇의 제어방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    모빌리티 서비스 모드로 진입한 경우 자율주행모드로 진입할지 수동주행모드로 진입할지 판단하는 단계;를 더 포함하고,
    자율주행모드로 진입하는 경우, 제어부는 탑승자의 손 높이에 암부가 위치하도록 상체부를 기준으로 암부를 회전하는 것을 특징으로 하는 탑승형 서비스 로봇의 제어방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    독립 서비스 모드로 진입하는 경우, 제어부는 복수의 구동휠의 회전축을 기준으로 발판을 회전하여 보조휠이 지면에 접촉되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 탑승형 서비스 로봇의 제어방법.
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