KR200366104Y1 - Linetracer Robot Motor Controller - Google Patents
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Abstract
본 고안은 로직회로를 이용하여 흰색 바닥면에 검정색 라인을 따라 이동하는 저가형 라인트레이서 로봇의 속도 개선을 위한 역전압 제어 방식에 의한 라이트레이서 로봇 모터 제동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a light racer robot motor braking apparatus using a reverse voltage control method for speed improvement of a low-cost line tracer robot moving along a black line on a white bottom surface using a logic circuit.
이를 위해 본 고안은 적외선 센서를 전면 하부에 부착하여 라인을 감지하도록 하는 라인 검출부(1)와 라인 검출부로부터 감지되어 출력되는 라인 검출신호(SG1, SG2)를 입력받아 NAND로직게이트를 통해 반전된 신호를 통해 라인 감지여부를 표시하는 라인검출표시부(2)와 라인검출표시부로 부터 입력되는 신호를 이용하여 NAND로직게이트(N1, N2)로 R-S 플립플롭회로를 구성하여 모터 제동신호를 출력하여주는 로직제어부(3)와 로직제어부로부터 출력되는 신호를 통해 모터의 정회전, 역회전을 제어하는 모터제어부(4)와 자연광에 의한 적외선 센서의 오동작을 방지하기 위한 착탈형 자연광 차단부(5)로 구성되는 것을 특징으로 하는 역전압 제어방식에 의한 라인트레이서 로봇 모터 제동장치에 관한 것이다.To this end, the present invention attaches an infrared sensor to the lower part of the front surface, and receives the line detection unit 1 for detecting a line and the line detection signals SG1 and SG2 detected and output from the line detection unit, and then inverted through the NAND logic gate. Logic for outputting motor braking signal by configuring RS flip-flop circuit to NAND logic gates (N1, N2) by using the line detection display unit (2) that indicates whether the line is detected or the signal input from the line detection display unit. It consists of a motor control unit 4 for controlling the forward and reverse rotation of the motor through a signal output from the control unit 3 and the logic control unit and a removable natural light blocking unit 5 for preventing malfunction of the infrared sensor by natural light. It relates to a line tracer robot motor braking apparatus according to the reverse voltage control method.
Description
본 고안은 로직회로에 의한 저가형 라인트레이서 로봇의 모터의 제동 방식에 있어서 회전 반경의 최소화 및 잔류 구동의 최소화를 통해 코너 운전시 라인을 이탈하지 않고 최대한 빠른 속도로 운전될 수 있도록 하기 위한 역전압 제동 방식에 의한 라인트레이서 로봇의 모터제동 장치에 관한 것이다.The present invention provides a low voltage line tracer robot braking method by a logic circuit to minimize the rotation radius and minimize the residual driving so that the reverse voltage braking can be operated as fast as possible without leaving the line during corner operation. It relates to a motor braking device for a line tracer robot by the method.
일반적으로 마이컴 회로를 이용하여 프로그래밍이 가능한 라인트레이서 로봇의 경우 급제동시 제동 거리를 최소화 하기 위해 모터의 양 단자에 정회전시와 반대로 전기 신호를 인가하여 줌으로서 관성 운전을 최소화함으로서 제동거리를 단축하고 있으나, 로직회로를 이용하여 구현되는 저가형 라인트레이서 로봇의 경우 필요에 따라 정/역회전을 구현하기 위해서는 많은 부품의 사용으로 인한 단가 상승의 원인이 되고 있어, 대부분이 모터 두개의 단자중 한개의 단자에 전기신호를 ON/OFF시키는 방식으로 모터를 제동하고 있어서 관성운전에 따른 제동거리가 길어지는 현상이 발생하여 코너 운전시 라인을 벗어나게 되어 정상적인 운전을 하지 못하는 경우가 많다. 또한, 라인트레이서 로봇의 두개의 모터중 한개의 모터를 정지시켜 좌회전 또는 우회전함에 따라 회전 반경이 크게되고 이에 따라 로봇이 실제 운전하는 거리가 길어짐에 따라 전체적인 주행 속도가 저하되는 원인이 된다.In general, the line tracer robot that can be programmed using the microcomputer circuit is applied to the two terminals of the motor in order to minimize the braking distance during rapid braking. In the case of low-cost line tracer robot implemented using logic circuit, it is necessary to increase the unit price due to the use of many parts to implement forward / reverse rotation as needed. Since the motor is braked by turning on / off the electric signal, the braking distance is increased due to the inertia operation. Therefore, the motor is out of the line during the corner operation, and thus it is often impossible to operate normally. In addition, as one of the two motors of the line tracer robot stops and rotates left or right, the radius of rotation increases and thus the overall driving speed decreases as the robot actually runs longer.
위와같은 종래기술의 문제점을 본 고안에서는 한개의 모터 제동 신호로 두개의 트랜지스터를 제어함으로서 모터를 역회전하고자 하는 경우에는 모터의 두개 단자(M1a, M1b)중 어느 한쪽 단자(M1b)에는 다른 한쪽 단자(M1a)보다 높은 전압을 순간적으로 인가하도록 하는 모터 제동부(4)를 통해 보완하고자 한다.In the present invention, when the motor is to be reversed by controlling two transistors with one motor braking signal, the other terminal is connected to one terminal M1b of the two terminals M1a and M1b of the motor. This is to be compensated for by the motor braking unit 4 that instantaneously applies a voltage higher than M1a.
도 1 은 본 고안을 구성하기 위한 블럭도와 동작 상태도를 나타내었으며,1 shows a block diagram and an operational state diagram for constructing the present invention,
도 2 는 본 고안을 구성하기 위한 전체 회로도를 나타내었으며,2 shows an overall circuit diagram for constructing the present invention,
도 3 은 본 고안에 의해 로봇이 직진 운전을 하는 상태를 나타내었으며,3 shows a state in which the robot is a straight drive by the present invention,
도 4 는 본 고안에 의해 로봇이 우회전을 하는 상태를 나타내었으며,4 shows a state in which the robot makes a right turn by the present invention,
도 5 는 본 고안에 의해 로봇이 좌회전을 하는 상태를 나타내었으며,5 shows a state in which the robot rotates left by the present invention,
도 6 은 본 고안에 의해 착탈형 자연광 차단모듈의 장착전과 장착후 나타내었으며,Figure 6 is shown before and after mounting of the removable natural light blocking module by the present invention,
도 7 은 본 고안에 의해 사용되는 착탈형 자연광 차단모듈을 나타내었다.Figure 7 shows a removable natural light blocking module used by the present invention.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명][Description of Symbols for Main Parts of Drawing]
SG1, SG2 : 라인검출신호SG1, SG2: Line Detection Signal
L1, L2 : 라인검출표시신호L1, L2: Line detection display signal
I1, I2, N1, N2 : NAND 로직게이트I1, I2, N1, N2: NAND Logic Gate
MC1, MC2 : 모터제어신호MC1, MC2: Motor Control Signal
M1, M2 : 모터M1, M2: motor
M1a, M1b, M2a, M2b : 각 모터 양단자M1a, M1b, M2a, M2b: Both terminals of each motor
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 고안은 적외선 센서를 전방 하부에 부착하여 라인을 감지하도록 하는 라인검출부(1)와 라인 검출부로부터 감지되어 출력되는 라인 검출 신호(SG1, SG2)를 입력받아 NAND로직게이트를 통해 반전된 신호를 통해 라인 감지여부를 표시하는 라인검출부표시부(2)와 라인검출표시부로 부터 입력되는 신호를 이용하여 두개의 NAND로직게이트(N1, N2)로 R-S 플립플롭회로를 구성하여 모터 제동신호를 출력하여주는 로직제어부(3)와 로직제어부로부터 출력되는 신호를 통해 모터의 정회전, 역회전을 제어하는 모터제어부(4)와 자연광에 의한 적외선 센서의 오동작을 방지하기 위한 착탈형 자연광 차단부(5)로 구성되는 것을 특징으로 하는 역전압 제어방식에 의한 라인트레이서 로봇 모터 제동장치에 관한 것이다.In order to achieve the above object, the present invention attaches an infrared sensor to the front lower portion to receive a line detection unit 1 and line detection signals SG1 and SG2 that are detected and output from the line detection unit to detect a line. RS flip-flop circuit is composed of two NAND logic gates (N1, N2) by using the line detection unit display unit (2) which indicates whether the line is detected through the signal inverted through the gate and the signal input from the line detection display unit. The logic controller 3 for outputting the motor braking signal and the motor controller 4 for controlling the forward and reverse rotation of the motor through the signal output from the logic controller and the detachable natural light for preventing malfunction of the infrared sensor by natural light. It relates to a line tracer robot motor braking apparatus according to the reverse voltage control method, characterized in that it comprises a blocking unit (5).
본 고안에서의 라인검출부(1)는 적외선 발광부와 수광부를 1조로 하여 좌측과 우측 라인 경계를 감지하기 위해 좌측 경계 감지 센서 1조(11-a)와 우측 경계 센서(11-b)를 로봇의 전방 하부에 부착되도록 하고, 좌우측 센서의 거리는 라인의 폭보다 적게 배치하며 라인을 검출하도록 하고, 흰색과 검정색이 빛을 반사하는 양이 다른 성질을 이용하여 좌측 센서의 발광부(11-a)에서 발생되는 적외선 빛이 검정색 라인을 벗어나 흰색 바닥면에 닿은 경우 좌측 센서 수광부(11-a)에 반사되는 빛이 인가되어 수광부의 양단이 ON되어 라인 검출 신호(SG1)가 로우레벨('0')이 되고, 검정색 라인위에 적외선 센서가 있는 경우 좌측 센서 수광부(11-a)에 빛이 인가되지 않아 수광부의 양단이 OFF되어 라인검출신호(SG1)가 하이레벨('1')이 되도록 하고, 발광부에 인가되는 전기 신호의 양을 조정하도록 하여 라인 감지를 위한 센서 감도 조절이 가능하도록 구성되어지며,The line detection unit 1 according to the present invention uses a pair of left boundary detection sensors 11-a and a right boundary sensor 11-b to detect left and right line boundaries using a pair of infrared light emitting units and a light receiving unit. The light emitting part 11-a of the left sensor is attached to the front lower part of the sensor, and the distance between the left and right sensors is smaller than the width of the line, and the line is detected. When the infrared light emitted from the light reaches the white bottom surface out of the black line, light reflected from the left sensor light receiver 11-a is applied and both ends of the light receiver are turned on so that the line detection signal SG1 is low level ('0'). If there is an infrared sensor on the black line, no light is applied to the left sensor receiver 11-a so that both ends of the receiver are turned off so that the line detection signal SG1 becomes a high level ('1'). Electrical signal applied to the light emitting part So as to adjust the amount becomes configured to be adjusted sensor sensitivity for detection line,
라인검출표시부(2)는 라인 검출부에 의해 발생되는 라인감지신호(SG1, SG2)를 NAND로직게이트(I1, I2)에 입력하여 반전시킨 신호(L1, L2)를 출력하도록 함으로서 흰색 바닥면에 센서가 위치한 경우 LED가 ON되고, 검정색 라인에 센서가 위치한 경우 LED가 OFF되도록 구성되어지며,The line detection display unit 2 inputs the line detection signals SG1 and SG2 generated by the line detection unit to the NAND logic gates I1 and I2 to output the inverted signals L1 and L2 so as to output the sensors on the white bottom surface. LED is ON when is located, LED is OFF when the sensor is located on the black line,
로직제어부(3)는 라인검출표시부(2)에 의해 반전된 신호(L1, L2)를 두개의 NAND로직게이트(N1, N2)에 각기 입력되어지고 두개의 NAND로직게이트(N1, N2)를 이용하여 R-S플립플롭 회로를 구성하고 입력되는 신호에 따라 모터를 제어하기 위한 모터제동신호(MC1, MC2)를 출력하도록 구성되어지며,The logic controller 3 inputs the signals L1 and L2 inverted by the line detection display unit 2 to the two NAND logic gates N1 and N2, respectively, and uses two NAND logic gates N1 and N2. RS flip-flop circuits and output motor brake signals (MC1, MC2) for controlling the motor according to the input signal,
모터제동부(4)는 로직연산제어부(3)에 의해 발생되는 모터제동신호(MC1, MC2)를 이용하여 두개의 모터(M1, M2)를 제어하도록 하며, 어느 한쪽 모터(M1)에는 두개의 트랜지스터(Q3, Q4)를 이용하여 모터제동신호(MC1)이 하이레벨('1')인 경우 한개의 트랜지스터(Q4)는 ON상태가 되고, 다른 한개의 트래지스터(Q3)은 OFF)상태가 되고, 모터(M1)의 한쪽 단자(M1a)는 모터 속도 설정을 위해 조절된 전기신호가 인가되고, 모터(M1)의 다른 한쪽 단자(M1b)는 Q4가 ON상태이므로 0전위에 가까운 전기신호가 인가되어 모터 한쪽단자(M1a)가 다른 한쪽 단자(M1b)보다 높은 전기신호가 인가됨에 따라 모터(M1)은 정회전을 하도록 하고, 모터제동신호(MC1)이 로우레벨('0')인 경우 한개의 트랜지스터(Q4)는 OFF, 다른 한개의 트랜지스터(Q3)은 ON됨에 따라, 모터 (M1)의 한쪽 단자(M1b)에는 모터 속도 조절을 위해 조정되지 않은 전기 신호가 높은 전기 신호가 인가됨에 따라서 다른 한쪽 단자(M1a)보다 높은 전기 신호가 인가되어 모터(M1)은 급제동 후 역회전을 하게 되도록 하고, 상기와 같은 방식에 의해 다른 한쪽 모터(M2) 또한 두개의 트랜지스터(Q1, Q2)와 모터제동신호(MC2) 신호에 따라 정회전/역회전 하도록 구성되며,The motor braking unit 4 controls the two motors M1 and M2 by using the motor braking signals MC1 and MC2 generated by the logic operation control unit 3, and the two motors M1 have two motors. When the motor braking signal MC1 is at the high level ('1') using the transistors Q3 and Q4, one transistor Q4 is turned on and the other transistor Q3 is turned off. One terminal M1a of the motor M1 is applied with an electric signal adjusted for the motor speed setting, and the other terminal M1b of the motor M1 has an electric signal near zero potential because Q4 is ON. When the motor M1 rotates forward as the electric signal applied to the motor one terminal M1a is higher than the other terminal M1b, and the motor braking signal MC1 is at the low level ('0'). As one transistor Q4 is OFF and the other transistor Q3 is ON, the motor speed is adjusted to one terminal M1b of the motor M1. As the electrical signal is applied to the electric signal that is not adjusted for the high electric signal is applied higher than the other terminal (M1a) so that the motor (M1) to reverse rotation after rapid braking, the other side by the same method The motor M2 is also configured to rotate forward / reverse according to the two transistors Q1 and Q2 and the motor braking signal MC2.
착탈형 자연광 차단부(5)는 두개의 고정구를 두어 자연광이 많은 장소에서 라인 검출부(1)의 적외선 센서 동작에 있어 자연광에 의해 발생되는 외란을 차단하여 오동작하지 않도록 도7과 같은 자연광 구조물을 도6고 같이 착탈할 수 있도록 구성되어 진다.The detachable natural light blocking unit 5 has two fasteners to block the disturbance caused by natural light in the infrared sensor operation of the line detector 1 in a place where there is a lot of natural light so as not to malfunction. It is configured to be removable.
[표1] R-S 플립플롭의 입력과 출력상태[Table 1] Input and output status of R-S flip flop
상기와 같이 구성되어진 본 고안에 의한 역전압 제어 방식에 의한 라인트레이서 로봇 모터 제동장치는 도3에서와 같이 라인검출부(1)에 위치한 두조의 적외선 센서(11)가 모두 검정색 라인위에 위치하는 경우 라인검출신호(SG1, SG2)는 모두 하이레벨('1')의 신호를 발생시키고, 라인검출표시부(2)에 입력되는 라인검출신호(SG1, SG2)는 NAND로직게이트(I1, I2)에 의해 로우레벨('0')의 신호로 반전되어 두개의 LED는 모두 OFF되어 검정색 라인위에 센서가 위치하고 있음 표시하고, 라인검출표시부(2)의 NAND로직게이트(I1, I2)에 의해 반전된 신호(L1, L2)를 로직제어부(3)의 NAND로직게이트(N1, N2)에 각각 입력되어 바로전 상태를 피드백 받은 신호와 함께 표1과 같은 R-S플립플롭 회로 동작에 따라 모터제동신호(MC1, MC2)는 모두 하이레벨('1')의 신호를 출력하게 되고, 모터제동부(4)의 Q1, Q3은 OFF상태로 되고, Q2, Q4는 ON상태가 되어 모터는 정회전을 하여 로봇이 전진하게 된다. 로봇이 전진 운전하는 중에도 라인검출부(1)에 위치한 두조의 적외선 센서(11)의 위치가 변하지 않고 검정색 라인위에 위치한 상태에서는 로직제어부(3)의 모터제동신호(MC1, MC2)가 모두 변화되지 않음으로 로봇은 계속 전진운전하게 된다.In the line tracer robot motor braking apparatus according to the reverse voltage control method according to the present invention configured as described above, as shown in FIG. 3, when both sets of infrared sensors 11 located in the line detection unit 1 are located on a black line The detection signals SG1 and SG2 both generate a high level signal '1', and the line detection signals SG1 and SG2 input to the line detection display unit 2 are driven by the NAND logic gates I1 and I2. Inverted by the low level ('0') signal, both LEDs are turned off to indicate that the sensor is located on the black line, and the signal inverted by the NAND logic gates I1 and I2 of the line detection display unit 2 ( L1 and L2 are respectively input to the NAND logic gates N1 and N2 of the logic controller 3 and the signals received from the previous state are fed back to the motor brake signals MC1 and MC2 according to the RS flip-flop circuit operation as shown in Table 1. ) Outputs a high level ('1') signal, and the motor brake unit ( Q1 and Q3 in 4) become OFF state, Q2 and Q4 become ON state, and the motor rotates forward and the robot moves forward. Even when the robot is moving forward, the motor braking signals MC1 and MC2 of the logic controller 3 do not change when the positions of the two sets of infrared sensors 11 located on the line detection unit 1 do not change and are located on the black line. The robot keeps going forward.
본 고안의 도4에서와 같이 라인검출부(1)에 위치한 두조의 적외선 센서중 좌측 경계 감지센서(11-a)가 검정색 라인을 벗어나 흰색 바닥면에 위치하게 되면, 발광부의 적외선 빛이 흰색에 반사하게 되어 수광부에 적외선 빛이 인가되고, 라인 검출부(1)의 라인검출신호(SG2)가 로우레벨('0')로 변화하게 되고, 이에따라 라인검출표시부의 NAND로직게이트(I2)로 입력된 신호(L2)는 반전되어 하이레벨('1')이 되고, 라인검출표시부(2)의 LED1이 ON되며, 로직연산부(3)의 NAND로직게이트(N2)에 입력되는 신호가 변경되어 모터제동신호(MC2)는 로우레벨('0')로 출력되고, 모터제동부(4)의 Q2는 OFF상태가 되고, Q1은 ON상태가 되며, 모터(M2)의 한쪽 단자 (M2b) 에는 다른 한쪽 단자(M2a)보다 높은 전압이 인가되어 역회전하게 되어, 오른쪽으로 회전하게 된다. 오른쪽으로 회전 운전을 하는 도중 다시 라인검출부(1)에 위치한 적외센서사 모두 검정색 라인위에 위치하게 되면 도3과 같이 직진 운전을 하게 된다.As shown in FIG. 4 of the present invention, when the left boundary sensor 11-a of the two sets of infrared sensors positioned in the line detection unit 1 is located on the white bottom surface out of the black line, the infrared light of the light emitting unit is reflected on the white surface. Infrared light is applied to the light receiving unit, and the line detection signal SG2 of the line detection unit 1 changes to a low level '0'. Accordingly, the signal inputted to the NAND logic gate I2 of the line detection display unit. (L2) is inverted to become the high level ('1'), LED1 of the line detection display section 2 is turned on, and the signal input to the NAND logic gate N2 of the logic operation section 3 is changed so that the motor braking signal The MC2 is output at a low level ('0'), the Q2 of the motor brake unit 4 is turned OFF, the Q1 is turned ON, and the other terminal is connected to one terminal M2b of the motor M2. A voltage higher than M2a is applied to reverse rotation and to the right. During the rotation operation to the right, if the infrared sensor yarns located in the line detection unit 1 are all positioned on the black line, the driving is performed as shown in FIG. 3.
본 고안의 도 5에서와 같이 라인검출부(1)에 위치한 두조의 적외선 센서중 우측 경계감지 센서(11-b)가 검정색 라인을 벗어나 흰색 바닥면에 위치하게 되면, 발광부의 적외선 빛이 흰색에 반사하게 되어 수광부에 적외선 빛이 인가되고, 라인 검출부(1)의 라인검출신호(SG1)가 로우레벨('1')로 변화하게 되고, 이에 따라 라인검출표시부의 NAND로직게이트(I1)로 입력된 신호(L1)는 반전되어 하이레벨('1')이되고, 라인검출표시부(2)의 LED1이 ON되며, 로직연산부(3)의 NAND로직게이트(N1)에 입력되는 신호가 변경되어 모터제동신호(MC1)는 로우레벨('0')로 출력되고, 모터제동부(4)의 Q4는 OFF상태가 되고, Q3은 ON상태가 되며, 모터(M1)의 한쪽 단자(M1b)에는 다른 한쪽 단자(M1a)보다 높은 전압이 인가되어 역회전하게 되어, 오른쪽으로 회전하게 된다. 오른쪽으로 회전 운전을 하는 도중 다시 라인검출부(1)에 위치한 적외선센서가 모두 검정색 라인위에 위치하게 되면 도3과 같이 직진 운전을 하게 된다.As shown in FIG. 5 of the present invention, when the right boundary detection sensor 11-b of the two sets of infrared sensors positioned in the line detection unit 1 is located on the white bottom surface out of the black line, the infrared light of the light emitting unit is reflected on white. Infrared light is applied to the light receiving unit, and the line detection signal SG1 of the line detection unit 1 changes to the low level '1', thereby inputting to the NAND logic gate I1 of the line detection display unit. The signal L1 is inverted to become a high level ('1'), the LED1 of the line detection display unit 2 is turned on, and the signal input to the NAND logic gate N1 of the logic operation unit 3 is changed to brake the motor. The signal MC1 is output at a low level ('0'), the Q4 of the motor brake unit 4 is turned off, the Q3 is turned on, and the other terminal is connected to one terminal M1b of the motor M1. A voltage higher than that of the terminal M1a is applied to reverse the rotation and rotate to the right. If all the infrared sensors located in the line detector 1 are located on the black line again during the rotational operation to the right, the linear driving is performed as shown in FIG. 3.
이상에서의 설명과 같이 본 고안의 역전압 제어 방식에 의한 라인트레이서 로봇 모터 제동장치를 사용하게 됨으로서 로직회로를 이용한 저가형 라인트레이서 로봇의 고속 주행을 위해 회전 운전시 급제동과 급회전이 가능하게 되어 곡선 주로에서 로봇이 주행로를 이탈하지 않고 안정적인 운전을 할 수 있으며, 자연광에 의한 외부 잡음을 최소화함으로서 실외에서도 주행이 가능하게 된다.As described above, by using the line tracer robot motor braking device according to the reverse voltage control method of the present invention, a rapid braking and a rapid rotation are possible during high-speed driving of a low-cost line tracer robot using a logic circuit. In this way, the robot can operate stably without leaving the driving path, and it can run outdoors by minimizing external noise caused by natural light.
Claims (5)
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR100746827B1 (en) | 2006-03-14 | 2007-08-06 | 정호원 | Control circuit of line-tracer |
| KR100860706B1 (en) | 2008-04-08 | 2008-09-26 | 이소영 | Robot control circuit and robot |
-
2004
- 2004-05-10 KR KR20-2004-0012903U patent/KR200366104Y1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100746827B1 (en) | 2006-03-14 | 2007-08-06 | 정호원 | Control circuit of line-tracer |
| KR100860706B1 (en) | 2008-04-08 | 2008-09-26 | 이소영 | Robot control circuit and robot |
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