KR19990011956A - Automatic charging method and device of mobile robot - Google Patents

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Abstract

본 발명의 이동 로봇의 충전 방법은, 이동 로봇의 전압이 설정 전압 이하로 떨어지면, 이동 로봇을 충전 위치로 이동시키는 단계와, 이동 로봇에 내장된 밧데리의 단자와 충전을 수행하는 충전 장치를 접속시키는 단계, 및 밧데리로 흘러 들어가는 전류가 설정 전류 이하로 떨어지면, 충전을 종료시키는 단계를 포함한다. 이와 같은 방법을 수행하기 위해, 본 발명인 충전 장치는, 이동 로봇에 내장된 접속 수단과, 접속 수단에 인가되는 전압을 감지하는 전압 감지 수단, 충전용 전원 단자를 접속 수단에 연결시키기 위한 스위칭 수단, 및 전압 감지 수단에 의해 감지된 전압이 설정 전압 이하이면, 스위칭 수단을 작동시키는 전압 비교 수단을 포함한다.In the charging method of the mobile robot of the present invention, when the voltage of the mobile robot drops below the set voltage, moving the mobile robot to a charging position; connecting a terminal of a battery built in the mobile robot to a charging device that performs charging; And terminating the charging if the current flowing into the battery falls below the set current. In order to carry out such a method, the charging device of the present invention includes a connection means built in the mobile robot, a voltage sensing means for sensing a voltage applied to the connection means, a switching means for connecting a charging power terminal to the connection means, And voltage comparing means for operating the switching means if the voltage sensed by the voltage sensing means is less than or equal to the set voltage.

Description

이동 로봇의 자동 충전 방법 및 장치Automatic charging method and device of mobile robot

본 발명은 이동 로봇에 관한 것으로서, 상세하게는 이동 로봇과 충전을 수행하는 충전 장치 간의 통신 과정 없이 이동 로봇을 충전시키는 충전 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a mobile robot, and more particularly, to a charging method and apparatus for charging a mobile robot without a communication process between the mobile robot and the charging device that performs the charging.

종래의 충전 방법은 이동 로봇과 충전기 간에 설정된 프로토콜에 따른 통신을 이용하여 충전을 수행하는 방법이다.The conventional charging method is a method of performing charging using communication according to a protocol established between a mobile robot and a charger.

도 1에는 종래의 충전 방법을 수행하는 충전 시스템의 구성 요소들이 블록 형태로서 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 충전 시스템은, 이동 로봇(100)과 충전을 수행하는 충전 장치(120)로 이루어져 있다. 위 이동 로봇(100)에는 밧데리(101)와 이 밧데리의 전압을 감지하는 밧데리 감지부(102)가 내장되어 있으며, 충전 장치(120)와의 통신을 수행하기 위한 광센서(101) 및 광통신 모듈(103)이 부착되어 있다. 한편, 충전 장치(120)에도 이동 로봇(100)과의 통신을 수행하기 위해 광센서(122) 및 광통신 모듈(121)이 부착되어 있다. 이와 같이 구성된 충전 시스템의 동작을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.1, components of a charging system performing a conventional charging method are shown in block form. Referring to the drawings, the charging system is composed of a mobile device 100 and the charging device 120 to perform the charging. The mobile robot 100 includes a battery 101 and a battery detecting unit 102 for detecting the voltage of the battery, and includes an optical sensor 101 and an optical communication module for communicating with the charging device 120. 103) is attached. Meanwhile, an optical sensor 122 and an optical communication module 121 are attached to the charging device 120 to communicate with the mobile robot 100. The operation of the charging system configured as described above will be described with reference to FIG. 2.

먼저, 이동 로봇(100)의 광센서(104)로부터 나오는 신호는 충전 통신 프로토콜의 시작을 충전 장치(120)에 전달하는 START 신호와, 이동 로봇(100) 내의 충전 개페기(미도시)의 온 상태를 전달하는 COUPLER 신호와, 충전 통신 프로토콜의 종료를 전달하는 COMPLETE 신호, 및 이동 로봇(100)의 다른 에러 발생으로 충전을 종료할 때 사용하는 END 신호이다. 그리고, 충전 장치(120)의 광센서(122)로부터 나오는 신호는 충전 장치(120)의 충전 가능 상태를 전달하는 C_REQ 신호와, 충전 시작을 나타내는 CHARGE 신호, 및 충전 장치(120) 내부의 에러를 이동 로봇에 전달하기 위해 발생되는 FAULT 신호이다.First, the signal from the optical sensor 104 of the mobile robot 100 is a START signal for transmitting the start of the charging communication protocol to the charging device 120, and the ON of the charge opener (not shown) in the mobile robot 100 COUPLER signal for transmitting the state, COMPLETE signal for conveying the termination of the charging communication protocol, and END signal used for terminating the charge due to other error occurrences of the mobile robot 100. The signal from the optical sensor 122 of the charging device 120 may include a C_REQ signal that transmits a chargeable state of the charging device 120, a CHARGE signal indicating the start of charging, and an error in the charging device 120. FAULT signal generated for delivery to mobile robot.

이상과 같은 신호들의 교환에 의해 이루어지는 통신 과정은 다음과 같다. 먼저, 충전 위치로 이동 로봇(100)이 이동한 후, START 신호를 발생한다. 충전 장치의 광센서(122)는 START 신호를 감지하여 C_REQ 신호를 보낸다. 이 C_REQ 신호를 감지한 이동 로봇(100)은, 충전 장치(120)에 부착되어 있는 충전판(미도시)과 접촉하고, 충전 가능 상태에서 COUPLER 신호를 보낸다. 그러면, 충전 장치(120)는 CHARGE 신호를 발생하고 충전을 시작한다. 충전이 종료되면, 이동 로봇(100)에서 COMPLETE 신호가 발생되고, 이 신호를 전달받은 충전 장치(120)에서는 발생되고 있는 CHARGE 신호가 오프된다. 그러면, 이동 로봇(100)의 COUPLER 신호도 종료된다. 충전을 수행하는 도중에, 이동 로봇(100)으로부터 END 신호가 발생되거나, 또는 충전 장치(120)로부터 FAULT 신호가 발생되면, C_REQ 신호가 오프되고, 일정 시간의 경과 후에 충전이 종료된다.The communication process performed by the exchange of signals as described above is as follows. First, the mobile robot 100 moves to a charging position, and then generates a START signal. The optical sensor 122 of the charging device detects the START signal and sends a C_REQ signal. The mobile robot 100 that has sensed this C_REQ signal contacts a charging plate (not shown) attached to the charging device 120 and sends a COUPLER signal in a chargeable state. Then, the charging device 120 generates a CHARGE signal and starts charging. When the charging is completed, the COMPLETE signal is generated in the mobile robot 100, and the CHARGE signal generated in the charging device 120 that receives the signal is turned off. Then, the COUPLER signal of the mobile robot 100 also ends. During the charging, when the END signal is generated from the mobile robot 100 or the FAULT signal is generated from the charging device 120, the C_REQ signal is turned off, and the charging is terminated after a certain time elapses.

그런데, 이와 같이 통신을 수행하여 이동 로봇을 충전시키는 충전 방법은 다음과 같은 문제점을 갖고 있다.However, the charging method for charging the mobile robot by performing communication as described above has the following problems.

첫째로, 이동 로봇과 충전 장치에 광통신 모듈과 광센서를 부착하여야 하며, 이동 로봇은 충전을 시작하기 위한 시점을 충전 장치에 항상 알려주어야 한다. 둘째로, 광통신을 이용하기 때문에, 광센서에 의한 통신 에러가 발생할 수 있다. 그리고, 세째로, 충전의 시작 및 종료를 충전기에서 제어하기 때문에 이동 로봇의 동작시 효율성을 떨어뜨린다. 특히, 충전을 하는 동안은 이동 로봇이 주변 작업 상황에 따라 자유로운 충전 작업이 불가능하다.First, the optical communication module and the optical sensor should be attached to the mobile robot and the charging device, and the mobile robot should always inform the charging device of the time to start charging. Secondly, since optical communication is used, a communication error by the optical sensor may occur. And thirdly, since the start and end of charging are controlled by the charger, the efficiency of operation of the mobile robot is reduced. In particular, during charging, the mobile robot cannot freely charge according to the surrounding work conditions.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 광통신을 사용하지 않고 충전을 수행하는 충전 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a charging method and apparatus for performing charging without using optical communication.

도 1은 종래의 충전 방법을 수행하는 충전 시스템의 개략적 구성을 보여주는 블록도이다.1 is a block diagram showing a schematic configuration of a charging system performing a conventional charging method.

도 2는 도 1의 광센서간의 통신에 사용되는 프로토콜을 설명하기 위한 타이밍도이다.FIG. 2 is a timing diagram illustrating a protocol used for communication between the optical sensors of FIG. 1.

도 3은 본 발명에 따른 충전 방법을 수행하는 충전 시스템의 개략적 구성을 보여주는 블록도이다.3 is a block diagram showing a schematic configuration of a charging system for performing a charging method according to the present invention.

도 4는 도 3의 충전 장치의 개략적인 구성을 보여주는 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the charging device of FIG. 3.

도 5는 도 3의 이동 로봇의 동작을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.FIG. 5 is a flowchart for explaining an operation of the mobile robot of FIG. 3.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

300...이동 로봇 301...밧데리300 ... mobile robot 301 ... battery

302...밧데리 감지부 320...충전 장치Battery detection unit 320 ... Charging device

400...전압 감지부 401...전압 비교부400 ... voltage detector 401 ... voltage comparer

402...릴레이402 ... relay

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 이동 로봇의 충전 방법은, 이동 로봇의 전압이 설정 전압 이하로 떨어지면, 상기 이동 로봇을 충전 위치로 이동시키는 단계와, 상기 이동 로봇에 내장된 밧데리의 단자와 충전을 수행하는 충전 장치를 접속시키는 단계, 및 상기 밧데리로 흘러 들어가는 전류가 설정 전류 이하로 떨어지면, 충전을 종료시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a charging method for a mobile robot, the method comprising: moving the mobile robot to a charging position when the voltage of the mobile robot drops below a set voltage, and a terminal of a battery embedded in the mobile robot; Connecting a charging device that performs charging, and terminating the charging when the current flowing into the battery falls below a set current.

바람직하게는, 일정 시간이 지나도록 충전이 수행되지 않으면, 에러 신호를 발생시키는 단계를 더 포함한다.Preferably, the method further comprises generating an error signal if the charging is not performed after a certain time.

또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 충전 장치는, 이동 로봇에 내장된 단자와 접속되는 접속 수단과, 상기 접속 수단에 인가되는 전압을 감지하는 전압 감지 수단, 충전용 전원 단자를 상기 접속 수단에 연결시키기 위한 스위칭 수단, 및 상기 전압 감지 수단에 의해 감지된 전압이 설정 전압 이하이면, 상기 스위칭 수단을 작동시키는 전압 비교 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve another object, the charging device according to the present invention includes a connecting means connected to a terminal embedded in a mobile robot, a voltage sensing means for sensing a voltage applied to the connecting means, and a power supply terminal for charging to the connecting means. And switching means for connecting, and voltage comparing means for operating the switching means if the voltage sensed by the voltage sensing means is less than or equal to a set voltage.

바람직하게는, 상기 스위칭 수단은 릴레이이다.Preferably, said switching means is a relay.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 이동 로봇의 충전 방법 및 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the mobile robot charging method and apparatus according to the present invention.

도 3에는 본 발명에 따른 충전 방법을 수행하는 충전 시스템이 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 이 충전 시스템은, 이동 로봇(300)에 내장된 밧데리(301)의 단자(303)와 충전 장치(320)의 충전판(321)과 접속하여 충전을 수행한다.3 shows a charging system for carrying out the charging method according to the invention. Referring to the figure, the charging system is connected to the terminal 303 of the battery 301 built in the mobile robot 300 and the charging plate 321 of the charging device 320 to perform the charging.

이동 로봇(300)에는 밧데리(301)의 전압 또는 전류를 감지하는 밧데리 감지부(302)가 내장되어 있으며, 밧데리 감지부(302)에 의해 감지된 전압 또는 전류의 상태를 판단하는 프로세서(미도시)에 의해 이동 로봇(300)의 동작이 이루어진다. 한편, 충전 장치(320)는 충전판(321)에 인가되는 전압을 감지하여 충전 가능 전압이면 충전을 수행한다.The mobile robot 300 includes a battery detection unit 302 for detecting a voltage or current of the battery 301, and a processor (not shown) for determining a state of the voltage or current detected by the battery detection unit 302. The operation of the mobile robot 300 is made by the). Meanwhile, the charging device 320 detects a voltage applied to the charging plate 321 and performs charging if it is a chargeable voltage.

이와 같이 구성되어 있는 충전 시스템에서, 이동 로봇(300)의 동작을 설명하기 위한 플로우 챠트가 도 5에 도시되어 있다. 이를 참조하여 이동 로봇(300)의 충전 방법을 설명하면 다음과 같다.In the charging system configured as described above, a flowchart for explaining the operation of the mobile robot 300 is shown in FIG. 5. The charging method of the mobile robot 300 will be described with reference to the following.

이동 로봇의 밧데리(301)에 연결된 밧데리 감지부(302)에서는 밧데리(301)의 상태를 감지하여 현재 전압과 설정 전압과 비교한다(단계 500, 501). 현재 전압이 설정 전압 이하로 떨어지면, 이동 로봇(300)을 충전 위치로 이동시킨다. 그리고, 밧데리의 단자(303)와 충전 장치의 충전판(321)을 접속시킨다(단계 502). 밧데리의 단자(303)와 충전 장치의 충전판(321)이 접속되면, 밧데리 감지부(302)에서는 밧데리(301)로 흘러 들어가는 전류인 충전 전류를 감지한다(단계 503). 그리고, 이 충전 전류의 상태에 따라서 충전 상태인지를 판단한다(단계 504). 즉, 밧데리(301)에서 흘러나오는 전류가 감지되면 충전 상태가 아닌 것으로 판단하며, 밧데리(301)로 흘러 들어가는 전류가 감지되면 충전 상태인 것으로 판단한다. 이와 같은 방법에 의해서 충전 상태가 아닌 경우에는 에러 신호를 발생한다(단계 505). 그러나, 충전 상태인 경우에는 계속하여 충전 전류를 감지하여 설정 전류 이하로 떨어지는 지를 감시한다(단계 506). 이러한 동작 도중에, 충전 전류가 설정 전류 이하로 떨어지면, 충전이 완료된 것으로 판단한다(단계 507).The battery detection unit 302 connected to the battery 301 of the mobile robot detects the state of the battery 301 and compares the current voltage with the set voltage (steps 500 and 501). When the current voltage falls below the set voltage, the mobile robot 300 is moved to the charging position. Then, the terminal 303 of the battery and the charging plate 321 of the charging device are connected (step 502). When the terminal 303 of the battery and the charging plate 321 of the charging device are connected, the battery detecting unit 302 detects a charging current which is a current flowing into the battery 301 (step 503). Then, it is judged whether it is in a charging state according to the state of this charging current (step 504). That is, when the current flowing out of the battery 301 is detected, it is determined that the state of charge is not, and when the current flowing into the battery 301 is detected, the state of charge is determined. In this case, an error signal is generated (step 505). However, if it is in a charged state, it continuously detects the charging current and monitors whether it falls below the set current (step 506). During this operation, if the charging current falls below the set current, it is determined that charging is completed (step 507).

한편, 단계 502가 수행되면, 충전 장치(302)에서는 충전을 수행한다.Meanwhile, when step 502 is performed, the charging device 302 performs charging.

도 4에는 충전 장치(302)의 내부 구성 회로가 도시되어 있다. 이를 참조하면, 충전 장치(320)는 이동 로봇의 밧데리 단자(303)와 접속되는 충전판(321)에 인가된 전압을 감지하는 전압 감지부(400)와, 전압 감지부(400)에서 감지된 전압을 설정 전압과 비교하는 전압 비교부(401)와, 비교 결과에 따라 온-오프 되는 릴레이(402)를 구비한다.4 shows an internal configuration circuit of the charging device 302. Referring to this, the charging device 320 is a voltage sensing unit 400 for sensing a voltage applied to the charging plate 321 connected to the battery terminal 303 of the mobile robot, and the voltage sensing unit 400 And a voltage comparator 401 for comparing the voltage with the set voltage, and a relay 402 turned on and off according to the comparison result.

이러한 구성을 갖춘 충전 장치(320)의 충전 동작을 설명하면 다음과 같다.The charging operation of the charging device 320 having such a configuration will be described below.

충전 장치의 충전판(321)에 이동 로봇의 밧데리 단자(303)가 접속되면, 전압 감지부(400)에서 충전판(321)에 인가된 전압을 감지하여 전압 비교부(401)에 입력한다. 전압 비교부(401)에서는 이 전압을 충전용 전원 단자에 연결된 전원 전압과 비교한다. 즉, 충전판(321)에 인가된 전압이 전원 전압보다 크면, 충전을 할 수 없으므로 릴레이(402)가 오프되지만, 충전판(321)에 인가된 전압이 전원 전압보다 작으면, 릴레이(402)가 온 된다. 릴레이(402)가 온 되면, 충전용 전원 단자가 충전판(321)에 연결되어 충전을 시작한다. 충전이 수행되는 도중에, 충전판(321)에 인가되는 전압이 점점 증가하여, 전원 전압보다 커지면, 릴레이(402)가 오프되어 충전이 종료된다.When the battery terminal 303 of the mobile robot is connected to the charging plate 321 of the charging device, the voltage sensing unit 400 detects a voltage applied to the charging plate 321 and inputs the voltage to the voltage comparing unit 401. The voltage comparator 401 compares this voltage with the power supply voltage connected to the charging power supply terminal. That is, when the voltage applied to the charging plate 321 is greater than the power supply voltage, the relay 402 is turned off because charging is impossible, but when the voltage applied to the charging plate 321 is smaller than the power supply voltage, the relay 402 is used. Comes on. When the relay 402 is turned on, the charging power terminal is connected to the charging plate 321 to start charging. While charging is being performed, when the voltage applied to the charging plate 321 increases and becomes larger than the power supply voltage, the relay 402 is turned off to end the charging.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명인 이동 로봇의 충전 방법 및 충전 장치에 따르면, 통신을 수행하기 위한 장치가 필요 없으므로, 에러 발생이 줄어들며, 충전 과정을 이동 로봇에서 제어하므로 충전을 하는 동안에도 주변 작업 상황에 따라 자유로운 작업이 가능하다.As described above, according to the present invention, the charging method and the charging device of the mobile robot, there is no need for a device for performing communication, the error occurrence is reduced, the charging process is controlled by the mobile robot, so the surrounding work situation even during charging It is possible to work freely.

Claims (4)

이동 로봇의 전압이 설정 전압 이하로 떨어지면, 상기 이동 로봇을 충전 위치로 이동시키는 단계;Moving the mobile robot to a charging position when the voltage of the mobile robot drops below a set voltage; 상기 이동 로봇에 내장된 밧데리의 단자와 충전을 수행하는 충전 장치를 접속시키는 단계; 및Connecting a terminal of a battery embedded in the mobile robot to a charging device that performs charging; And 상기 밧데리로 흘러 들어가는 전류가 설정 전류 이하로 떨어지면, 충전을 종료시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 충전 방법.When the current flowing into the battery falls below the set current, terminating the charging; Mobile charging method comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 일정 시간이 지나도록 충전이 수행되지 않으면, 에러 신호를 발생시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 충전 방법.If the charging is not performed to pass a predetermined time, generating an error signal; Charging method of a mobile robot further comprising. 이동 로봇에 내장된 단자와 접속되는 접속 수단;Connection means connected to a terminal embedded in the mobile robot; 상기 접속 수단에 인가되는 전압을 감지하는 전압 감지 수단;Voltage sensing means for sensing a voltage applied to said connection means; 충전용 전원 단자를 상기 접속 수단에 연결시키기 위한 스위칭 수단; 및Switching means for connecting a charging power supply terminal to the connection means; And 상기 전압 감지 수단에 의해 감지된 전압이 설정 전압 이하이면, 상기 스위칭 수단을 작동시키는 전압 비교 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.And a voltage comparing means for operating said switching means if the voltage sensed by said voltage sensing means is below a set voltage. 제3항에 있어서, 상기 스위칭 수단은,The method of claim 3, wherein the switching means, 릴레이인 것을 특징으로 하는 충전 장치.Charging device, characterized in that the relay.
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