KR102476419B1 - 이동 로봇 - Google Patents

Abstract

이동 로봇이 개시된다. 본 발명의 이동 로봇은 장애물과의 충돌을 인식 또는 감지하는 범퍼를 포함하며, 상기 범퍼는, 실질적으로 장애물에 접촉되면서 장애물과 충돌 가능한 범퍼 커버, 상기 범퍼 커버의 내측에서 상기 범퍼 커버와 연결되게 마련되며, 상기 범퍼 커버가 장애물에 충돌할 때, 충돌한 부위 쪽이 독립적으로 움직일 수 있게 적어도 두 개의 파츠(parts)로 분리되게 마련되는 제1 및 제2 범퍼 날개, 상기 제1 및 제2 범퍼 날개와 이웃하게 배치되며, 장애물의 충돌을 감지하기 위해 마련되는 광학 스위치, 및 상기 제1 및 제2 범퍼 날개와 연결되고 상기 광학 스위치와 상호작용하며, 상기 범퍼 커버가 장애물에 충돌해서 상기 제1 및 제2 범퍼 날개 중 적어도 어느 하나가 후방으로 밀릴 때, 함께 동작하면서 상기 광학 스위치로 하여금 충돌신호가 발생하게 하는 스위치 블록을 포함하며, 상기 제1 및 제2 범퍼 날개는 일부분이 겹쳐지게 배치되되 상기 스위치 블록에 접하는 블록 접촉부를 구비한다.

Description

이동 로봇{Mobile Robot}

본 발명의 개념에 따른 실시예는 이동 로봇에 관한 것으로, 특히, 종전처럼 여러 개의 충돌 감지센서를 적용하지 않더라도 장애물에 대한 정면 충돌 또는 가장자리 충돌을 더욱 효과적으로 잘 감지할 수 있는 이동 로봇에 관한 것이다.

이동 로봇(Mobile Robot)은 인간이 조정하는 것이 아니라 눈에 해당하는 센서와 컴퓨터와 같은 판단 기능을 갖추고 있어서 스스로 자립하여 돌아다닐 수 있는 움직이는 로봇이다. 바퀴형 이동로봇(wheel-type mobile robot)과 보행형 이동로봇(legged mobile robot 또는 locomotive robot)이 있다.

로봇이 제조용 로봇에서 인간과 생활하는 한편 서비스를 제공하는 서비스 로봇으로 진화함에 따라 로봇에 이동 능력을 주는 것이 보편화되어 이동 로봇에 대한 수요가 급증하고 있다. 이동 로봇은 음식 배달, 화물 이송, 안내 등 다양한 분야에서 사용할 수 있다.

이러한 이동 로봇에는 범퍼(bumper)가 적용된다. 범퍼의 적용으로 인해 벽체나 장애물과의 충돌 시 장애물 충돌을 감지하여(인식해서) 그 주행 동작(moving)이 멈추거나 경로를 변경할 수 있게끔 한다.

만약, 장애물 충돌을 감지하지 못하면 이동 로봇은 장애물과의 충돌을 인식하지 못해 계속해서 충돌 방향으로 움직이려고 할 것이며, 이는 이동 로봇의 고장을 유발할 수 있기 때문이다. 따라서, 이동 로봇은 장애물에 대한 충돌을 반드시 감지해서 대응, 즉 정지 혹은 방향 전환해야 한다.

이처럼 장애물 충돌을 감지할 수 있도록 종래기술에 따른 이동 로봇의 범퍼에는 여러 개의 충돌 감지센서가 탑재된다.

하지만, 종래기술처럼 범퍼에 단순히 복수 개의 충돌 감지센서를 탑재해서 컨트롤할 경우, 원가가 상승해서 실질적인 이동 로봇의 제조 및 구매 비용이 증가하는 문제점이 있다.

또한, 종래기술의 경우에는 복수 개의 충돌 감지센서가 탑재되었음에도 그 기능적인 혹은 구조적인 한계로 인해 충돌감지, 특히 장애물의 가장자리 충돌 인식이 잘 안 되는 문제점이 있다. 즉 장애물 충돌 시 이동 로봇의 범퍼 관련 외형 부품의 순간적인 변형으로 인해 복수 개의 충돌 감지센서를 탑재했음에도 불구하고 충돌감지가 잘 안 될 소지가 크고 실제 이러한 일이 비일비재하게 일어난다.

그뿐만 아니라 종래기술의 경우에는 이동 로봇의 주행 중 발생하는 진동으로 인해 실제 충돌이 일어나지 않았지만 충돌한 것으로 인식해서 오작동을 일으킬 수 있다는 점을 두루 고려해볼 때, 이를 보완하기 위한 기술 개발이 필요한 실정이다.

대한민국특허청 출원번호 제10-2004-0101507호

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 종전처럼 여러 개의 충돌 감지센서를 적용하지 않더라도 장애물에 대한 정면 충돌 또는 가장자리 충돌을 더욱 효과적으로 잘 감지할 수 있으며, 이로 인해 장애물 충돌과 같은 비상 상황에서 정지할 수 있도록 함으로써 안전사고 또는 제품 보호에 이바지할 수 있는 이동 로봇을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 주행을 위한 복수 개의 주행 휠(wheel)이 회전 가능하게 결합하는 로봇 베이스; 상기 로봇 베이스에 착탈 가능하게 결합하며, 상기 로봇 베이스와의 사이에 상기 주행 휠의 주행을 위한 휠 구동부가 탑재되는 로봇 바디; 및 상기 로봇 베이스와 상기 로봇 바디 사이의 일측에 마련되며, 장애물과의 충돌을 인식 또는 감지하는 범퍼를 포함하며, 상기 범퍼는, 실질적으로 장애물에 접촉되면서 장애물과 충돌 가능한 범퍼 커버; 상기 범퍼 커버의 내측에서 상기 범퍼 커버와 연결되게 마련되며, 상기 범퍼 커버가 장애물에 충돌할 때, 충돌한 부위 쪽이 독립적으로 움직일 수 있게 적어도 두 개의 파츠(parts)로 분리되게 마련되는 제1 및 제2 범퍼 날개; 상기 제1 및 제2 범퍼 날개와 이웃하게 배치되며, 장애물의 충돌을 감지하기 위해 마련되는 광학 스위치; 상기 제1 및 제2 범퍼 날개와 연결되고 상기 광학 스위치와 상호작용하며, 상기 범퍼 커버가 장애물에 충돌해서 상기 제1 및 제2 범퍼 날개 중 적어도 어느 하나가 후방으로 밀릴 때, 함께 동작하면서 상기 광학 스위치로 하여금 충돌신호가 발생하게 하는 스위치 블록; 및 상기 제1 및 제2 범퍼 날개, 상기 광학 스위치 및 상기 스위치 블록을 지지하는 범퍼 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇에 의해 달성된다.

상기 스위치 블록은, 블록 바디; 상기 블록 바디의 상부에 연결되는 블록 헤드; 상기 블록 헤드의 양측에 서로 반대 방향으로 연장되되 상기 제1 및 제2 범퍼 날개와 개별적으로 접하게 마련되는 제1 및 제2 헤드 날개; 및 상기 블록 바디의 일측면에서 전방으로 돌출되게 마련되는 스위치 바를 포함할 수 있다.

상기 광학 스위치는, 스위치 베이스; 상기 스위치 바가 출입하는 갭(gap)을 사이에 두고 상기 스위치 베이스에 한 쌍으로 배치되는 한 쌍의 베이스 블록; 및 상기 한 쌍의 베이스 블록 중 하나에 마련되되 반대편으로 장애물의 충돌신호를 위한 광신호를 조사하는 LED 센서를 포함하며, 상기 스위치 블록의 스위치 바가 상기 한 쌍의 베이스 블록의 갭에서 이탈할 때, 상기 LED 센서의 광신호가 반대편으로 수신됨으로써 장애물의 충돌신호가 발생할 수 있다.

상기 광학 스위치의 센싱신호에 기초하여 상기 휠 구동부의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

상기 광학 스위치의 스위치 베이스가 스위치 지지대에 연결되고, 상기 스위치 지지대에는 지지대 돌출부가 마련되며, 상기 지지대 돌출부는 상기 범퍼 케이스에 형성되는 자리통공에 자리 맞춤되게 결합할 수 있다.

상기 범퍼 케이스의 일측에 연결되고 상기 스위치 블록의 이탈을 방지하는 스위치 블록 이탈 방지커버; 및 상기 범퍼 케이스의 타측에 연결되고 상기 스위치 블록의 간섭을 방지하는 스위치 블록 간섭 방지커버를 더 포함할 수 있다.

상기 스위치 블록의 블록 헤드에는 가이드 돌기가 돌출되게 마련되며, 상기 스위치 블록 이탈 방지커버에는 상기 스위치 블록이 이동하는 방향을 따라 길게 형성되고 상기 가이드 돌기의 이동을 가이드하는 가이드 장공이 형성될 수 있다.

상기 제1 및 제2 범퍼 날개는 일부분이 겹쳐지게 배치되되 상기 스위치 블록에 접하는 블록 접촉부를 구비할 수 있다.

상기 범퍼 케이스에 결합하되 상기 제1 및 제2 범퍼 날개를 개별적으로 이동 가능하게 고정하는 제1 및 제2 날개 고정커버; 및 상기 제1 및 제2 범퍼 날개와 상기 제1 및 제2 날개 고정커버 사이에 배치되며, 상기 제1 및 제2 범퍼 날개가 원위치 복귀되는 방향으로 탄성바이어스하는 탄성부재를 더 포함할 수 있다.

상기 탄성부재는, 상기 제1 및 제2 날개 고정커버에 접하게 마련되는 탄성 플랜지; 및 상기 탄성 플랜지의 양측으로 대칭되게 마련되고 단부가 상기 제1 및 제2 날개 고정커버에 접하는 한 쌍의 판스프링을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 종전처럼 여러 개의 충돌 감지센서를 적용하지 않더라도 장애물에 대한 정면 충돌 또는 가장자리 충돌을 더욱 효과적으로 잘 감지할 수 있으며, 이로 인해 장애물 충돌과 같은 비상 상황에서 정지할 수 있도록 함으로써 안전사고 또는 제품 보호에 이바지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 사용상태 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 사시도이다.
도 3은 도 2의 저면 사시도이다.
도 4는 도 2의 부분 분해도이다.
도 5는 범퍼 커버를 제외한 범퍼의 사시도이다.
도 6 및 도 7은 도 5의 범퍼를 다른 각도로 도시한 도면들이다.
도 8은 도 5의 범퍼에 대한 분해 사시도이다.
도 9는 도 8의 저면 사시도이다.
도 10은 도 8의 요부 확대도이다.
도 11은 제1 및 제2 범퍼 날개와 스위치 블록의 배치 설명을 위해 도 5에서 일부 구성을 제거한 도면이다.
도 12는 도 8의 요부 확대도이다.
도 13은 도 12의 조립도이다.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇에 대한 장애물 충돌 감지를 설명하기 위한 도면들이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 제어블록도이다.

본 명세서에 개시된 본 발명의 개념에 따른 실시예에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예를 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위에서 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소 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 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 같은 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 사용상태 측면도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 사시도, 도 3은 도 2의 저면 사시도, 도 4는 도 2의 부분 분해도, 도 5는 범퍼 커버를 제외한 범퍼의 사시도, 도 6 및 도 7은 도 5의 범퍼를 다른 각도로 도시한 도면들, 도 8은 도 5의 범퍼에 대한 분해 사시도, 도 9는 도 8의 저면 사시도, 도 10은 도 8의 요부 확대도, 도 11은 제1 및 제2 범퍼 날개와 스위치 블록의 배치 설명을 위해 도 5에서 일부 구성을 제거한 도면, 도 12는 도 8의 요부 확대도, 도 13은 도 12의 조립도, 도 14 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇에 대한 장애물 충돌 감지를 설명하기 위한 도면들, 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 제어블록도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 이동 로봇(200)은 종전처럼 여러 개의 충돌 감지센서(미도시)를 적용하지 않더라도 장애물(도 14 참조)에 대한 정면 충돌 또는 가장자리 충돌을 더욱 효과적으로 잘 감지할 수 있으며, 이로 인해 장애물 충돌과 같은 비상 상황에서 정지할 수 있도록 함으로써 안전사고 또는 제품 보호에 이바지할 수 있게끔 한다.

이러한 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 이동 로봇(200)은 도 1 내지 도 4에 도시된 것처럼 로봇 베이스(300), 로봇 바디(400) 및 범퍼(500)를 포함할 수 있다. 이들 구성은 모두 조립형이라 조립 혹은 유지보수가 쉽다.

참고로, 본 실시예에 따른 이동 로봇(200)은 도 1처럼 주행하면서 화물을 운반하는 용도로 활용될 수 있다. 물론, 이 외에도 음식 배달이나 안내 등을 위한 용도로도 충분히 활용 가능하다. 따라서, 이러한 사항 및 도면의 형상에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.

로봇 베이스(300)는 본 실시예에 따른 이동 로봇(200)의 하부 구조물이다. 로봇 베이스(300)에 본 실시예에 따른 이동 로봇(200)의 주행을 위한 복수 개의 주행 휠(310, wheel)이 회전 가능하게 결합한다. 주행 휠(310)은 로봇 베이스(300) 상에서 상호 이격되게 한 쌍으로 마련될 수 있다.

로봇 베이스(300)에는 본 실시예에 따른 이동 로봇(200)의 방향 전환을 위한 조향 휠(320)이 구비된다. 조향 휠(320) 역시, 한 쌍으로 적용될 수 있다. 한 쌍의 조향 휠(320)과 주행 휠(310)은 로봇 베이스(300) 상에서 서로 교차하게 배치될 수 있다.

로봇 베이스(300)의 일측에는 주행 휠(310) 혹은 조향 휠(320)의 구동을 위해 마련되는 휠 구동부(410)에 전력을 공급하는 전력 공급부(330) 등이 더 갖춰진다. 전력 공급부(330)는 충전식일 수 있다. 이 외에도 로봇 베이스(300)에는 여러 부품, 유닛이 위치별로 탑재되는 데 자세한 것은 일반적으로 간주하고 생략한다.

로봇 바디(400)는 로봇 베이스(300)에 착탈 가능하게 결합하는 구조물이다. 로봇 바디(400)를 도 4에서 한 몸체로 도시했으나, 이는 편의상 도시한 것일 뿐 로봇 바디(400)는 케이스, 브래킷 등 여러 부품의 조합으로 이루어질 수 있다.

이러한 로봇 바디(400)는 로봇 베이스(300)와의 사이에 부품수용공간을 이루는데, 이러한 부품수용공간에 주행 휠(310) 또는 조향 휠(320)의 주행을 위한 휠 구동부(410, 도 17 참조)를 비롯해서 여러 부품이 탑재될 수 있다.

한편, 범퍼(500)는 로봇 베이스(300)와 로봇 바디(400) 사이의 일측에 마련되며, 장애물(도 14 참조)에 충돌할 수 있게끔 하는 한편, 장애물과의 충돌을 인식 또는 감지하는 역할을 한다.

앞서도 잠시 언급한 것처럼 장애물 충돌을 감지하지 못하면 이동 로봇(200)은 장애물과의 충돌을 인식하지 못해 계속해서 충돌 방향으로 움직이려고 할 것이며, 이는 이동 로봇(200)의 고장을 유발할 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따른 이동 로봇(200)은 범퍼(500)를 통해 장애물에 대한 충돌을 반드시 감지해서 대응해야 한다. 이때, 종전처럼 단지 복수 개의 충돌 감지센서(미도시)를 탑재하는 방식은 여러 폐단을 불러일으키기 때문에, 본 실시예에서는 아래와 같은 효율적이면서도 콤팩트한 구조를 제시하고 있는 것이다.

범퍼(500)가 아래와 같은 구조를 가질 경우, 종전처럼 여러 개의 충돌 감지센서(미도시)를 적용하지 않더라도 장애물에 대한 정면 충돌 또는 가장자리 충돌을 더욱 효과적으로 잘 감지할 수 있다.

이러한 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 이동 로봇(200)에 적용되는 범퍼(500)는 범퍼 커버(510), 제1 및 제2 범퍼 날개(521,522), 범퍼 케이스(550), 광학 스위치(530), 스위치 블록(540)을 포함할 수 있다.

범퍼 커버(510)는 범퍼(500)의 외관 구조물이다. 범퍼 커버(510)가 실질적으로 장애물에 접촉되면서 장애물과 충돌된다. 따라서, 범퍼 커버(510)는 일정한 탄성을 갖는 재질로 적용될 수도 있다. 본 실시예에서 범퍼 커버(510)는 아크(arc) 형상을 이룬다. 따라서, 정면 혹은 가장자리 충돌에 잘 대응할 수 있다.

제1 및 제2 범퍼 날개(521,522)는 범퍼 커버(510)의 내측에서 범퍼 커버(510)와 연결되게 마련된다.

본 실시예에 따른 이동 로봇(200)의 주행 시 범퍼 커버(510)가 장애물에 충돌할 때, 충돌한 부위 쪽이 독립적으로 움직일 수 있게 제1 및 제2 범퍼 날개(521,522)는 적어도 두 개의 파츠(parts)로 분리되게 마련된다. 본 실시예의 경우, 두 개의 파츠(parts)인 제1 및 제2 범퍼 날개(521,522)가 개시되고 있지만, 이는 3개 이상일 수도 있다.

이처럼 서로 분리되어 독립적으로 동작(이동 혹은 회전)하는 제1 및 제2 범퍼 날개(521,522)가 적용되기 때문에 장애물에 대한 정면 충돌 외에 가장자리 충돌에도 정확한 충돌 감지가 이루어질 수 있다. 즉 도 14처럼 예컨대 제1 범퍼 날개(521) 쪽으로 충돌이 있는 경우일지라도 그 충돌을 정확하게 감지해내어 장애물 충돌신호를 발생할 수 있다. 따라서, 방향을 틀 것인지 아니면 정지할 것인지를 빠르고 정확하게 감지할 수 있다.

제1 및 제2 범퍼 날개(521,522)는 일부분이 겹쳐지게 배치되되 서로 독립적으로 구동한다. 그리고, 제1 및 제2 범퍼 날개(521,522)에는 도 11처럼 후술할 스위치 블록(540)의 제1 및 제2 헤드 날개(543,544)에 접하는 제1 및 제2 블록 접촉부(521a,522a)가 형성된다. 이에, 예컨대 도 14처럼 제1 범퍼 날개(521) 쪽으로 충돌이 있어서 제1 범퍼 날개(521)가 A 방향으로 밀리면 그에 접한 제1 헤드 날개(543)를 가압하게 되고, 이로 인해 도 15에서 도 16처럼 스위치 블록(540)이 후퇴하면서 광학 스위치(530)로 하여금 충돌신호를 발생하게 할 수 있다.

제1 및 제2 범퍼 날개(521,522)가 독립적으로 동작(이동 혹은 회전)하는 한편, 원위치 복귀할 수 있도록 제1 및 제2 날개 고정커버(581,582)와 탄성부재(590)가 적용되어 제1 및 제2 범퍼 날개(521,522)와 연결된다.

제1 및 제2 날개 고정커버(581,582)는 범퍼 케이스(550)에 결합하되 제1 및 제2 범퍼 날개(521,522)를 개별적으로 이동(동작) 가능하게 고정하는 역할을 한다. 제1 및 제2 날개 고정커버(581,582)가 제1 및 제2 범퍼 날개(521,522)에 하나씩 대응 배치될 수 있다.

탄성부재(590)는 제1 및 제2 범퍼 날개(521,522)와 제1 및 제2 날개 고정커버(581,582) 사이에 배치되며, 제1 및 제2 범퍼 날개(521,522)가 원위치 복귀되는 방향으로 탄성바이어스하는 역할을 한다.

본 실시예의 경우, 제1 및 제2 범퍼 날개(521,522)와 제1 및 제2 날개 고정커버(581,582) 사이 곳곳에 복수 개의 탄성부재(590)가 배치된다. 따라서, 제1 및 제2 범퍼 날개(521,522)가 원위치로 복귀하는 동작이 실패 없이 정확하게 이루어질 수 있다.

모든 탄성부재(590)의 구조가 동일하다. 즉 탄성부재(590)들 모두는 제1 및 제2 날개 고정커버(581,582)에 접하게 마련되는 탄성 플랜지(591)와, 탄성 플랜지(591)의 양측으로 대칭되게 마련되고 단부가 제1 및 제2 날개 고정커버(581,582)에 접하는 한 쌍의 판스프링(592)을 포함할 수 있다.

이에 따라, 장애물 충돌로 제1 및 제2 날개 고정커버(581,582)가 위치 고정된 제1 및 제2 날개 고정커버(581,582) 쪽으로 밀리면 판스프링(592)이 압축되면서 휘어지게 되며, 충돌 힘이 사라지면 판스프링(592)의 탄성력에 의해 제1 및 제2 날개 고정커버(581,582)가 원위치 복귀될 수 있다.

범퍼 케이스(550)는 전술한 제1 및 제2 범퍼 날개(521,522)를 포함해서 제1 및 제2 날개 고정커버(581,582), 광학 스위치(530) 및 스위치 블록(540)을 직접 혹은 간접적으로 지지하는 구조물이다.

따라서, 범퍼 케이스(550)에는 제1 및 제2 날개 고정커버(581,582), 광학 스위치(530) 및 스위치 블록(540)을 직접 혹은 간접 지지 혹은 고정하기 위한 복수 개의 스크루 보스(boss) 혹은 스크루 홀(hole)이 형성된다.

그리고 범퍼 케이스(550)에는 자리통공(551)이 더 관통 형성된다. 자리통공(551)은 광학 스위치(530)를 지지하는 스위치 지지대(535)에 돌출되게 형성된 지지대 돌출부(536)가 자리 맞춤되게 결합하는 장소를 이룬다. 따라서, 광학 스위치(530)에 대한 쉽고 정확한 조립위치를 가이드할 수 있다.

광학 스위치(530)는 제1 및 제2 범퍼 날개(521,522)와 이웃하게 배치되되 장애물의 충돌을 감지하기 위해 마련되는 일종의 광학 센서이다.

그리고, 스위치 블록(540)은 제1 및 제2 범퍼 날개(521,522)와 연결되고 광학 스위치(530)와 상호작용하며, 예컨대, 도 14처럼 범퍼 커버(510)가 장애물에 충돌해서 제1 및 제2 범퍼 날개(521,522) 중 적어도 어느 하나가 후방으로 밀릴 때, 함께 동작하면서 광학 스위치(530)로 하여금 장애물 충돌신호가 발생하게 하는 역할을 한다.

스위치 블록(540)에 대해 먼저 살펴보면, 스위치 블록(540)은 블록 바디(541)와, 블록 바디(541)의 상부에 연결되는 블록 헤드(542)와, 블록 헤드(542)의 양측에 서로 반대 방향으로 연장되되 제1 및 제2 범퍼 날개(521,522)의 제1 및 제2 블록 접촉부(521a,521b)와 개별적으로 접하게 마련되는 제1 및 제2 헤드 날개(543,544)와, 블록 바디(541)의 일측면에서 전방으로 돌출되게 마련되는 스위치 바(545)와, 블록 헤드(542)에 돌출되게 마련되는 가이드 돌기(546)를 포함한다.

앞서 기술한 것처럼 스위치 블록(540)에 제1 및 제2 헤드 날개(543,544)가 마련되는 한편, 제1 및 제2 헤드 날개(543,544)가 제1 및 제2 범퍼 날개(521,522)의 제1 및 제2 블록 접촉부(521a,521b)와 개별적으로 접하게 마련되는 구조라서, 예컨대 도 14처럼 제1 범퍼 날개(521) 쪽으로 충돌이 있어서 제1 범퍼 날개(521)가 A 방향으로 밀리면 그에 접한 제1 헤드 날개(543)를 가압하게 되고, 이로 인해 도 15에서 도 16처럼 스위치 블록(540)이 후퇴하면서 광학 스위치(530)로 하여금 충돌신호를 발생하게 할 수 있게 되는 것이다.

이러한 스위치 블록(540)의 주변에 스위치 블록 이탈 방지커버(560)와 스위치 블록 간섭 방지커버(570)가 더 적용된다.

스위치 블록 이탈 방지커버(560)는 범퍼 케이스(550)의 일측에 연결되고 스위치 블록(540)의 이탈을 방지하는 역할을 하고, 스위치 블록 간섭 방지커버(570)는 범퍼 케이스(550)의 타측에 연결되고 스위치 블록(540)의 간섭을 방지하는 역할을 한다.

스위치 블록 이탈 방지커버(560)에는 스위치 블록(540)이 이동하는 방향을 따라 길게 형성되고 스위치 블록(540)에 형성되는 가이드 돌기(546)의 이동을 가이드하는 가이드 장공(561)이 형성된다. 따라서, 장애물 충돌에 의한 스위치 블록(540)의 이동 또는 복귀 동작은 가이드 돌기(546)가 가이드 장공(561) 내에서 가이드되는 형태라서 경로 이탈 없이 항상 정해진 구간을 왕복할 수 있다. 따라서, 정확한 충돌 감지에 도움이 된다.

광학 스위치(530)는 스위치 베이스(531)와, 스위치 바(545)가 출입하는 갭(gap, 도 16 참조)을 사이에 두고 스위치 베이스(531)에 한 쌍으로 배치되는 한 쌍의 베이스 블록(532)과, 한 쌍의 베이스 블록(532) 중 하나에 마련되되 반대편으로 장애물의 충돌신호를 위한 광신호를 조사하는 LED 센서(533)를 포함한다. LED 센서(533)의 반대편 베이스 블록(532)에는 LED 센서(533)의 광을 수신하는 수신부가 배치될 수 있다.

이에, 도 14처럼 제1 범퍼 날개(521) 쪽으로 충돌이 있어서 제1 범퍼 날개(521)가 A 방향으로 밀리면 그에 접한 제1 헤드 날개(543)를 가압하게 되고, 이로 인해 도 15에서 도 16처럼 스위치 블록(540)이 후퇴하면서(도 14의 B 참조) 스위치 블록(540)의 스위치 바(545)가 한 쌍의 베이스 블록(532)의 갭에서 이탈하게 되는데, 이때, LED 센서(533)의 광신호가 반대편으로 수신됨으로써 장애물의 충돌신호가 발생할 수 있게 되는 것이다.

광학 스위치(530)를 지지하기 위해 스위치 지지대(535)가 마련된다. 즉 광학 스위치(530)의 스위치 베이스(531)가 스위치 지지대(535)에 연결되게 마련된다.

스위치 지지대(535)에는 지지대 돌출부(536)가 마련되는데, 이러한 지지대 돌출부(536)는 범퍼 케이스(550)에 형성되는 자리통공(551, 도 7 참조)에 자리 맞춤되게 결합한다. 따라서, 조립이 매우 쉽다.

한편, 본 실시예에 따른 이동 로봇(200)에는 이동 로봇(200)의 컨트롤을 위해 컨트롤러(600)가 탑재된다. 컨트롤러(600)는 광학 스위치(530)의 센싱신호에 기초하여 휠 구동부(410)의 동작을 컨트롤한다. 여기서, 컨트롤이라 함은 주행 정지 혹은 방향 전환 등을 모두 포함한다.

이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(600)는 중앙처리장치(610, CPU), 메모리(620, MEMORY), 그리고 서포트 회로(630, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.

중앙처리장치(610)는 본 실시예에서 광학 스위치(530)의 센싱신호에 기초하여 휠 구동부(410)의 동작을 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.

메모리(620, MEMORY)는 중앙처리장치(610)와 연결된다. 메모리(620)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리일 수 있다.

서포트 회로(630, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(610)와 결합하여 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(630)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.

본 실시예에서 컨트롤러(600)는 광학 스위치(530)의 센싱신호에 기초하여 휠 구동부(410)의 동작을 컨트롤하는데, 이러한 일련의 컨트롤 프로세스 등은 메모리(620)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(620)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.

본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.

이하, 본 실시예에 다른 이동 로봇(200)의 작용에 대해 간략하게 알아본다.

도 1처럼 화물을 실은 이동 로봇(200)이 주행하다가 예컨대, 도 14처럼 장애물에 충돌하는 상황이 발생할 수 있다. 앞서 기술한 것처럼 직접적인 충돌은 범퍼(500)의 범퍼 커버(510)에 가해지지만 도 14에서는 범퍼 커버(510)에 대한 도시를 생략했다.

도 14처럼 가장자리, 즉 제1 범퍼 날개(521) 쪽으로 충돌이 있어서 제1 범퍼 날개(521)가 A 방향으로 밀리면 제1 범퍼 날개(521)가 밀리면서 그에 접한 제1 헤드 날개(543)를 가압한다. 그러면, 도 14의 화살표 B처럼 스위치 블록(540)이 후퇴한다.

도 14의 화살표 B처럼 스위치 블록(540)이 후퇴하면 도 15에서 도 16처럼 스위치 블록(540)의 스위치 바(545)가 한 쌍의 베이스 블록(532)의 갭(gap)에서 이탈하게 되는데, 이때, LED 센서(533)의 광신호가 반대편으로 수신됨으로써 장애물의 충돌신호가 발생할 수 있게 되는 것이다.

장애물 충돌신호가 발생하면 컨트롤러(600)에 의해 이동 로봇(200)의 방향이 변경되거나 아니면 주행이 정지될 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 구조를 기반으로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 종전처럼 여러 개의 충돌 감지센서(미도시)를 적용하지 않더라도 장애물(도 14 참조)에 대한 정면 충돌 또는 가장자리 충돌을 더욱 효과적으로 잘 감지할 수 있으며, 이로 인해 장애물 충돌과 같은 비상 상황에서 정지할 수 있도록 함으로써 안전사고 또는 제품 보호에 이바지할 수 있게 된다.

이처럼 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.

200 : 이동 로봇 300 : 로봇 베이스
310 : 주행 휠 320 : 조향 휠
400 : 로봇 바디 410 : 휠 구동부
500 : 범퍼 510 : 범퍼 커버
521 : 제1 범퍼 날개 521a : 제1 블록 접촉부
522 : 제2 범퍼 날개 522a : 제2 블록 접촉부
530 : 광학 스위치 531 : 스위치 베이스
532 : 베이스 블록 533 : LED 센서
535 : 스위치 지지대 536 : 지지대 돌출부
540 : 스위치 블록 541 : 블록 바디
542 : 블록 헤드 543 : 제1 헤드 날개
544 : 제2 헤드 날개 545 : 스위치 바
546 : 가이드 돌기 550 : 범퍼 케이스
551 : 자리통공 560 : 스위치 블록 이탈 방지커버
561 : 가이드 장공 570 : 스위치 블록 간섭 방지커버
581 : 제1 날개 고정커버 582 : 제2 날개 고정커버
590 : 탄성부재 591 : 탄성 플랜지
592 : 판스프링 600 : 컨트롤러

Claims (10)

1. 장애물과의 충돌을 인식 또는 감지하는 범퍼를 포함하며,
   상기 범퍼는,
   실질적으로 장애물에 접촉되면서 장애물과 충돌 가능한 범퍼 커버;
   상기 범퍼 커버의 내측에서 상기 범퍼 커버와 연결되게 마련되며, 상기 범퍼 커버가 장애물에 충돌할 때, 충돌한 부위 쪽이 독립적으로 움직일 수 있게 적어도 두 개의 파츠(parts)로 분리되게 마련되는 제1 및 제2 범퍼 날개;
   상기 제1 및 제2 범퍼 날개와 이웃하게 배치되며, 장애물의 충돌을 감지하기 위해 마련되는 광학 스위치; 및
   상기 제1 및 제2 범퍼 날개와 연결되고 상기 광학 스위치와 상호작용하며, 상기 범퍼 커버가 장애물에 충돌해서 상기 제1 및 제2 범퍼 날개 중 적어도 어느 하나가 후방으로 밀릴 때, 함께 동작하면서 상기 광학 스위치로 하여금 충돌신호가 발생하게 하는 스위치 블록을 포함하며,
   상기 제1 및 제2 범퍼 날개는 일부분이 겹쳐지게 배치되되 상기 스위치 블록에 접하는 블록 접촉부를 구비하는 이동 로봇.
2. 제1항에 있어서, 상기 범퍼는,
   상기 제1 및 제2 범퍼 날개, 상기 광학 스위치 및 상기 스위치 블록을 지지하는 범퍼 케이스를 포함하는 이동 로봇.
3. 제2항에 있어서,
   상기 스위치 블록은,
   블록 바디;
   상기 블록 바디의 상부에 연결되는 블록 헤드;
   상기 블록 헤드의 양측에 서로 반대 방향으로 연장되되 상기 제1 및 제2 범퍼 날개와 개별적으로 접하게 마련되는 제1 및 제2 헤드 날개; 및
   상기 블록 바디의 일측면에서 전방으로 돌출되게 마련되는 스위치 바를 포함하는 이동 로봇.
4. 제3항에 있어서,
   상기 광학 스위치는,
   스위치 베이스;
   상기 스위치 바가 출입하는 갭(gap)을 사이에 두고 상기 스위치 베이스에 한 쌍으로 배치되는 한 쌍의 베이스 블록; 및
   상기 한 쌍의 베이스 블록 중 하나에 마련되되 반대편으로 장애물의 충돌신호를 위한 광신호를 조사하는 LED 센서를 포함하며,
   상기 스위치 블록의 스위치 바가 상기 한 쌍의 베이스 블록의 갭에서 이탈할 때, 상기 LED 센서의 광신호가 반대편으로 수신됨으로써 장애물의 충돌신호가 발생하는 이동 로봇.
5. 제4항에 있어서,
   상기 광학 스위치의 스위치 베이스가 스위치 지지대에 연결되고, 상기 스위치 지지대에는 지지대 돌출부가 마련되며,
   상기 지지대 돌출부는 상기 범퍼 케이스에 형성되는 자리통공에 자리 맞춤되게 결합하는 이동 로봇.
6. 제2항에 있어서,
   상기 범퍼 케이스의 일측에 연결되고 상기 스위치 블록의 이탈을 방지하는 스위치 블록 이탈 방지커버; 및
   상기 범퍼 케이스의 타측에 연결되고 상기 스위치 블록의 간섭을 방지하는 스위치 블록 간섭 방지커버를 더 포함하는 이동 로봇.
7. 제6항에 있어서,
   상기 스위치 블록의 블록 헤드에는 가이드 돌기가 돌출되게 마련되며,
   상기 스위치 블록 이탈 방지커버에는 상기 스위치 블록이 이동하는 방향을 따라 길게 형성되고 상기 가이드 돌기의 이동을 가이드하는 가이드 장공이 형성되는 이동 로봇.
8. 삭제
9. 제2항에 있어서,
   상기 범퍼 케이스에 결합하되 상기 제1 및 제2 범퍼 날개를 개별적으로 이동 가능하게 고정하는 제1 및 제2 날개 고정커버; 및
   상기 제1 및 제2 범퍼 날개와 상기 제1 및 제2 날개 고정커버 사이에 배치되며, 상기 제1 및 제2 범퍼 날개가 원위치 복귀되는 방향으로 탄성바이어스하는 탄성부재를 더 포함하는 이동 로봇.
10. 제9항에 있어서,
    상기 탄성부재는,
    상기 제1 및 제2 날개 고정커버에 접하게 마련되는 탄성 플랜지; 및
    상기 탄성 플랜지의 양측으로 대칭되게 마련되고 단부가 상기 제1 및 제2 날개 고정커버에 접하는 한 쌍의 판스프링을 포함하는 이동 로봇.

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