KR20040062492A - 기울기 센서와 dc 서보모터를 이용한 수평유지 이동로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기울기 센서(3)와 DC 서보모터(6)(8)를 이용한 수평유지 이동로봇(1)에 관한 것이다.

이동로봇(1)이 경사가 있는 길(2)이나 험난한 지형(2)을 이동할 때 이동로봇(1) 위에 올려진 물체(10)는 앞뒤 또는 좌우로 기울어지게 된다. 따라서 본 발명에서는 기울기 센서 ADXL202(3)가 이동로봇(1)의 Roll축, Pitch축으로기울기 정보를 80c196kc 제어기(2)로 보내면 이를 보상하기 위한 신호를 제어선(5)을 통해서 DC 서보모터(6)(8)로 보내게 되고, Roll축 제어용 DC 서보모터(6)는 바깥쪽 수평유지판(7)을, Pitch축 제어용 DC 서보모터(8)은 안쪽 수평유지판(9)을 회전시켜 그 위에 놓여진 물체(10)가 항상 수평이 유지하도록 하는 장치이다.

Description

기울기 센서와 DC 서보모터를 이용한 수평유지 이동로봇 {A balance controllable mobile robot using tilt sensor and DC servo motor}

기존의 수평유지장치들은 기구적으로 복잡한 형태로 되어 있어서 이동로봇에 간단히 적용하기가 쉽지 않으며 또한 이동로봇 기울기의 변화에 따라서 적절한 기울기 또는 속도로 수평유지장치를 제어하는 것이 어렵다. 따라서 본 발명에서는 80c196kc 제어기에서 기울기 센서의 디지털 출력값을 이용하여 기울기를 측정하고, 이에 따라 두 개의 DC 서보모터를 구동시켜 수평을 유지시키는 간단한 구조의 수평유지장치를 가진 이동로봇을 구현하였다.

본 발명에서는 기울기 센서와 서모모터를 이용한 이동로봇의 수평유지장치 기술로 [도 1]80c196kc 제어기(4)에서 [도 1]기울기 센서(1)의 값을 입력받아 Roll축과 Pitch축으로의 기울기를 계산하고, 이를 [도 1]DC 서보모터 제어선(5)를 통해서 [도 1 DC 서보모터(6)(8)로 보내면, [도 1] Roll축 제어용 DC 서보모터(6)는 [도 1]바깥쪽 수평유지판(7)을 회전시키고, [도 1] Pitch축 제어용 DC 서보모터(8)는 [도 1]안쪽 (9)을 회전시킴으로써 [도 1]이동로봇(1)이 기울어지더라도 [도 1]물체(10)는 항상 수평을 유지하도록 하는 것이다.

도 1은 수평유지 이동로봇의 전체 구성도

도 2은 수평유지장치의 윗면도

도 3은 수평유지장치의 밑면도

도 4은 시스템 블록도

도 5은 80c196kc 제어기에서 이동로봇 기울기 측정 알고리즘

도 6은 실제 제작된 수평유지 이동로봇

도 7은 언덕길 주행시의 수평유지 이동로봇

[도 1]은 기울기 센서(3)와 DC 서보모터(6)(8)를 이용한 이동로봇(1)의 수평유지장치에 대한 전체도이다.

[도 2]은 수평유지장치의 윗면도를 나타낸다. Roll축 제어를 위한 DC 서보모터(1)가 바깥쪽 수평유지판(2)을 회전시키고, 안쪽 수평유지판(3)은 밑면에 부착된 Pitch축 제어용 DC 서보모터가 회전시키게 된다.

[도 3]은 수평유지장치의 밑면도를 나타낸다. Roll축 제어용 DC 서보모터(1)가 바깥쪽 수평유지판(3)을 회전시켜서 Roll축으로의 수평을 잡고, Pitch축 제어용 DC 서보모터(4)가 안쪽 수평유지판(5)를 회전시킴으로써 Pitch축으로의 수평을 유지시키게 된다. 안쪽 수평유지판(5)을 바깥쪽 수평유지판(6)에 고정시키기 위해 조인트(6)가 되어있다.

[도 4]은 시스템 블록도를 나타낸다. 기울기센서에서 Roll축, Pitch축 기울기에 따른 출력값이 제어기로 들어가면, 제어기에서는 이를 보상하기 위한 제어신호를 DC 서보모터로 보내게 되고, DC 서보모터가 각각 Roll축 수평유지판과 Pitch축 수평유지판을 회전시킴으로써 수평유지장치 위의 물체가 수평이 유지되도록 한다.

[도 5]은 80c196kc 제어기에서 이동로봇 기울기 측정 알고리즘을 나타낸다. 먼저 타이머1의 값을 초기화한 후 시간의 흐름에 따라서 계속적으로 증가시킨다. 제어기의 입력 포트로 상승 또는 하강 에지가 검출되면, 상승 에지인 경우는 시작값으로 타이머 1의 값을 저장한다. 하강 에지가 검출되면 종료값으로 타이머 1의 값을 저장한 후 종료값과 시작값의 차이값을 통해서 펄스폭을 측정하게 된다. 이러한 펄스폭 크기를 측정함으로써 로봇의 현재 기울기를 알 수 있고, 이를 보상하기 위한 신호를 DC 서보모터에 보냄으로써 항상 수평을 유지하도록 한다.

[도 6]은 실제 제작된 수평유지 이동로봇을 나타낸다. 수평유지장치(1)를 제어함으로써 물체(2)가 항상 수평을 유지하고 있는 것을 보여준다.

[도 7]은 언덕길 주행시의 수평유지 이동로봇을 나타낸다. 이동로봇(1)이 언덕길(2)을 주행할 때, 이동로봇(1) 위의 물체(3)는 수평을 유지하고 있다.

이동로봇이 험난한 지형위를 움직이게 되면, 이동로봇 위의 물체는 가이드가 없는 경우 앞뒤 또는 좌우로 떨어지거나, 그렇지 않더라도 물체가 기울어지면 외관에 변형이 생기거나 액체인 경우 내용물이 흘러내리게 된다. 본 발명에서 고안한 수평유지 이동로봇을 활용하면 수평유지장치 위의 물체는 항상 수평을 유지함으로써 물체의 손상을 방지해 준다. 예를 들면 음료를 배달하는 서비스 로봇의 경우 음료가 쏟기지 않기 위해서는 컵의 수평유지가 필수적으며, 기타 화학약품이나 폭발물과 같이 조심스럽게 다뤄야하는 물품의 이동에 유용하게 활용될 수 있다.

Claims (1)

1. [도 1]과 같이 이동로봇(1)이 요철 지역을 주행 시 이동로봇 위에 물체(10)가 수평을 유지하도록 하기 위하여 기울기 센서(3)를 이용하고 기울어진 만큼 DC 서보모터(6)(8)를 보정하여 물체가 항상 수평을 유지하도록 하는 원리를 특징으로 하는 이동로봇의 수평 유지 장치