KR20070093661A - 자율주행 이동로봇의 최단 경로 이동을 위한 홈 네트워크시스템 및 그 방법 - Google Patents

자율주행 이동로봇의 최단 경로 이동을 위한 홈 네트워크시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자율주행 이동로봇의 최단 경로 이동을 위한 홈 네트워크 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 홈오토메이션이 가능한 홈 네트워크 시스템에 있어서, 셀 커버리지 영역 내에 위치하는 사용자를 감지하여 그 결과를 전송하는 다수의 비콘; 제공되는 이동 경로 정보에 기초하여 상기 사용자에게 접근하기 위한 이동 주행을 수행하는 자율주행 이동로봇; 및 상기 비콘 으로부터 전송된 사용자의 감지 정보에 기초하여 상기 자율주행 이동로봇이 상기 사용자에게 접근하기 위한 용이한 경로를 산출하여 상기 자율주행 이동로봇에게 제공하는 홈 서버를 포함하여 구성된다. 이에 따라, 보다 최단 거리로 사용자에게 접근하는 것이 가능하며 이에 따른 에너지 낭비를 줄일 수 있다.
홈 네트워크, 로봇, 자율주행, 홈 서버, 비콘, 주행, 이동, 접근

Description

자율주행 이동로봇의 최단 경로 이동을 위한 홈 네트워크 시스템 및 그 방법 {HOME NETWORK SYSTEM AND METHOD FOR MOVING THE SHORTEST PATH OF AUTONOMOUS MOBILE ROBOT}
도 1은 종래의 비콘을 이용한 자율주행 이동로봇의 직사각형 영역에서의 이동 경로 맵핑 예를 나타낸 도면,
도 2는 종래의 이미지센서를 채용한 자율주행 이동로봇의 이동거리 측정방법에 대한 동작흐름도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용자의 위치를 파악하여 자율주행 이동로봇이 사용자에게 최단 거리로 접근할 수 있도록 하기 위한 홈 네트워크 시스템을 도시한 도면,
도 4는 도 3의 비콘의 구성을 개략적으로 도시한 도면,
도 5는 도 3의 홈 서버의 구성을 개략적으로 도시한 블록도,
도 6은 도 3의 자율주행 이동로봇의 구성을 개략적으로 도시한 블록도, 그리고
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 홈 네트워크 시스템에서 자율주행 이동로봇의 최단 경로 이동 방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명은 자율 주행 이동 로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 홈오토메이션 시스템에서 사용자가 위치한 목적지까지 최단 경로로 이동하고 상기 사용자의 지시에 따라 설정된 해당 동작을 수행하는 자율 주행 이동 로봇에 관한 것이다.
일반적으로, 자율주행 이동로봇이란 본체 내에 전원 및 센서가 탑재되어 외부로부터 신호와 전원의 공급 없이도 자율적으로 이동이 가능한 로봇을 말한다. 이러한 자율주행 이동로봇은 일정 공간의 지도 정보를 내장하고 있으며, 상기 일정 공간을 자유롭게 이동하기 위하여 현재 자기 위치를 파악한 후 목적지까지의 이동 경로를 설정하여 센서를 통해 감지되는 장애물을 피해 상기 설정된 목적지로 이동한다.
자율주행 이동로봇은 실내의 청소를 위한 청소용 로봇, 및 외부의 침입자로부터 집안의 경비를 담당하는 보안용 로봇으로의 응용을 목적으로 개발되었다.
일반적으로 종래의 자율주행 이동로봇은 몸체의 이동을 구현하기 위한 주행부, 이동 중에 장애물을 감지하는 센서부, 이동로봇의 이동 경로 산출 및 주행부와 센서부를 통한 이동 경로를 제어하는 제어부, 및 전원을 충전 및 공급하는 전원부를 구비한다.
여기서 주행부는 서보 모터 또는 스텝핑 모터 등으로 복수의 바퀴를 회전시 켜 이동하는 바퀴타입, 또는 무한 궤도를 이용하여 케터필러타입이나 복수의 다리를 이용하여 이동하는 관절타입 등의 다양한 방식이 있으나, 제어가 간단한 바퀴 타입의 주행부가 일반적으로 적용되고 있다.
센서부는 초음파 센서나 레이저센서를 사용하여 벽과 같은 장애물을 감지하고, 이에 따른 신호를 제어부에 제공한다. 이러한 센서부에 적용되는 센서는 주행방향의 장애물을 감지할 수 있도록 이동로봇의 전면에 설치되는 것이 일반적이다.
제어부는 마이크로프로세서와 메모리를 탑재하여 자율주행 이동로봇의 전반적인 동작을 제어하며, 주행부로 이동 명령을 전송하고, 센서부로부터 제공되는 감지 신호에 따라 미리 탑재된 프로그램에 따라 장애물을 회피하도록 주행부의 동작을 제어한다.
전원부는 자율주행 이동로봇의 구동, 동작, 및 이동에 필요한 전원을 충전 및 공급하며, 충전 용량에 따라 일정 시간 동안 외부의 전원 공급이 없이 자율주행 이동로봇이 동작할 수 있도록 한다.
일반적으로 자율주행 이동로봇이 목적지로 이동하기 위한 방법은 이동 경로상에 고정되어 설치된 비콘(beacon)으로부터 발신되는 신호의 수신 세기를 이용하여 비콘의 위치를 파악하여 자신의 위치를 유추함으로써, 목적지로의 이동을 유도하는 방법이 이용된다.
도 1은 종래의 비콘을 이용한 자율주행 이동로봇의 직사각형 영역에서의 이동 경로 맵핑 예를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 자율주행 이동로봇은 장애물이 존재하는 직사각형 영역의 실내를 시작점에서 출발하여 장애물 인식센서로 장애물을 회피하면서 주행하여 거리계에 의한 경로자취를 생성한다.
이때, 자율주행 이동로봇은 실내 환경을 이동하는 중에 특별한 지점에 설치된 비콘(41~47)으로부터 신호를 수신하여 실내 영역의 부가적인 정보를 획득한다.
이에 따라 자율주행 이동로봇은 거리계에 의한 경로 자취와 비콘들로부터 수신한 비콘신호를 바탕으로 자율주행 이동로봇의 상대적 위치를 파악하고 이에 따른 직사각형 영역의 이동 경로를 맵핑한다. 즉 자율주행 이동로봇은 비콘들로부터 수신한 비콘신호에 의지하여 해당 목적지로 이동한다. 이는 자율주행 이동로봇이 해당 목적지까지 이동하는데 있어서 최단 거리가 있음에도 불구하고 불필요한 이동을 수행하게 되는 문제점이 있다.
자율주행 이동로봇의 목적지로의 이동 방법의 다른 예로 카메라 등을 장착하여 상기 카메라를 통해 촬영되는 화상을 처리하여 자율주행 이동로봇의 위치를 파악하고, 이에 따른 이동 경로를 맵핑하는 방법이 있다.
도 2는 종래의 이미지센서를 채용한 자율주행 이동로봇의 이동거리 측정방법에 대한 동작흐름도이다.
도시된 바와 같이, 자율주행 이동로봇은 운전이 선택되면(S11), 현재 바닥면에 대한 이미지를 촬상하여 저장한다(S12). 자율주행 이동로봇은 바닥 면을 이동하면서 촬영하고(S13), 이에 대한 과정의 소정시간 경과 여부를 판별한다(S14). 소정 시간이 경과된 것으로 판단되면, 자율주행 이동로봇은 그 시점의 바닥에 대한 이미지를 촬상한 후, 그 이미지를 이전 이미지와 비교한다(S15).
자율주행 이동로봇은 이미지 비교 결과에 근거하여, 이미지 상의 이동변위를 측정한다(S16). 이에 따라 자율주행 이동로봇은 측정된 이미지의 거리를 실제 거리로 환산하여 표시한다.
즉, 자율주행 이동로봇의 이동시, 바닥면에 대한 이미지를 소정 주기간격으로 캡쳐하여, 현재 이미지를 이전 이미지와 비교하고, 그 두 이미지 사이의 이동 변위를 측정한 후, 그 측정된 이동 변위를 실제 거리로 환산함으로써, 자율주행 이동로봇의 실제 이동거리를 측정한다. 이는 단순히 자율주행 이동로봇의 이동에 따른 장애물 식별 및 이동 거리 계산에 한정될 뿐, 목적지까지의 보다 효율적인 최단 거리 이동에 대해서는 고려하고 있지 않다.
최근 들어, 이러한 자율주행 이동로봇은 홈오토메이션 시스템에 적용되어 로봇 자체의 특정 기능(예를 들어, 청소, 방범 등)뿐만 아니라 홈 내에서 홈 네트워크 시스템을 관리 및 제어하는 홈 서버와 연동하여 다양한 기능을 수행할 수 있도록 개발되고 있다. 뿐만 아니라 자율주행 이동로봇은 사용자 또는 사용자가 휴대하는 단말기와 상호 인터렉티브를 통해, 사용자가 상황에 따라 필요로 하는 해당 결과를 제공할 수 있는 인공 지능형 로봇으로 발전하고 있다.
이에 따라, 자율주행 이동로봇은 대화식으로 사용자가 필요한 동작을 요구할 수 있도록 사용자와 근접한 거리에 위치할 필요가 있다. 이를 위해 자율주행 이동로봇은 사용자의 위치를 파악하여 사용자가 위치한 목표 지점으로 이동하는 것이 필요하다. 그러나 종래에는 자율주행 이동로봇이 사용자의 위치를 파악하고 이에 따라 사용자가 위치한 곳으로 최단 거리로 이동하는 기술이 제안되어 있지 않다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 홈 내에서 사용자가 위치한 목표 지점을 파악하고 상기 목표 지점까지 보다 효율적인 최단 경로로 신속하게 이동하여 상기 사용자에게 접근하여 상기 사용자로부터 필요한 요구를 제공 받을 수 있는 자율주행 이동로봇 및 이것이 적용되는 홈 네트워크 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 홈 내에서 비콘을 이용하여 사용자 및 자신의 위치를 파악하고 상기 사용자에게 최단 거리로 접근할 수 있는 자율주행 이동로봇 및 이것이 적용되는 홈 네트워크 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적은 본 발명의 실시예에 따라, 홈오토메이션이 가능한 홈 네트워크 시스템에 있어서, 셀 커버리지 영역 내에 위치하는 사용자를 감지하여 그 결과를 전송하는 다수의 비콘; 제공되는 이동 경로 정보에 기초하여 상기 사용자에게 접근하기 위한 이동 주행을 수행하는 자율주행 이동로봇; 및 상기 비콘으로부터 전송된 사용자의 감지 정보에 기초하여 상기 자율주행 이동로봇이 상기 사용자에게 접근하기 위한 용이한 경로를 산출하여 상기 자율주행 이동로봇에게 제공하는 홈 서버를 포함하는 홈 네트워크 시스템에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 비콘은, 셀 커버리지 영역 내에 위치한 상기 사용자 또 는 상기 사용자의 통신 기기를 감지하는 센서부; 상기 사용자의 감지 정보를 상기 홈 서버에 전송하기 위한 통신을 수행하는 통신부; 및 상기 센서부를 통해 감지된 상기 통신 기기와 통신을 수행하도록 상기 통신부를 제어하고, 상기 사용자에 대한 정보를 상기 홈 서버로 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함한다.
이때 상기 비콘은, 상기 비콘 자신의 위치 정보를 저장하는 제1저장부; 및 상기 센서부에서 감지된 사용자의 위치정보를 저장하기 위한 제2저장부를 더 구비한다.
상기 비콘은 홈 내의 전 영역에 균일하게 배치되거나, 홈 내의 전자 기기에 부착되어 배치될 수 있다.
상기 홈 서버는, 상기 비콘과 통신을 통해 상기 사용자 위치정보를 획득하고, 상기 이동 경로 정보를 상기 자율주행 이동로봇에게 전송하기 위한 통신부; 상기 사용자 위치정보에 기초하여 상기 자율주행 이동로봇이 상기 사용자에게 접근하기 위한 이동 경로를 산출하는 이동경로 산출부; 및 상기 산출한 이동경로정보를 상기 통신부를 통해 상기 자율주행 이동로봇에게 전송하는 제어부를 포함한다.
이때 상기 이동경로 산출부는 상기 자율주행 이동로봇이 상기 사용자에게 접근하기 위한 최단 경로를 우선순위로 산출한다.
상기 홈 서버는 상기 이동경로 산출부에서 산출한 이동경로정보를 저장하는 이동경로 저장부를 더 포함한다.
상기 홈 서버는, 상기 댁 내의 지도 정보를 저장하는 지도정보 저장부; 상기 댁 내에 설치된 비콘의 위치정보를 저장하는 비콘 위치정보 저장부; 상기 비콘으로 부터 전송된 사용자의 위치정보를 저장하는 사용자 위치정보 저장부; 및 상기 자율주행 이동로봇의 위치정보를 저장하는 이동로봇 위치정보 저장부를 더 포함한다.
상기 자율주행 이동로봇은, 상기 자율주행 이동로봇이 독립적으로 이동할 수 있도록 전원을 충전하여 공급하는 전원 공급부; 상기 홈 서버와 통신을 수행하여 상기 이동경로정보를 수신하는 통신부; 상기 이동경로정보에 기초하여 주행을 수행하는 주행부; 상기 주행부의 주행에 따른 장애물을 감지하는 센서부; 및 상기 이동경로정보에 기초한 상기 주행부의 주행을 제어하고, 상기 센서부에서 장애물이 감지되면 상기 장애물을 회피하여 상기 사용자에게 이동하도록 상기 주행부를 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 자율주행 이동로봇은, 상기 댁 내의 지도 정보를 저장하는 지도정보 저장부; 상기 댁 내에 설치된 비콘의 위치정보를 저장하는 비콘 위치정보 저장부; 상기 홈 서버로부터 전송된 사용자의 위치정보를 저장하는 사용자 위치정보 저장부; 및 상기 홈 서버로부터 전송된 이동경로정보를 저장하는 이동경로 저장부를 더 포함한다.
한편, 상기와 같은 목적은 본 발명의 실시예에 따라, 비콘, 자율주행 이동로봇, 및 홈 서버를 포함하는 홈 네트워크 시스템을 이용한 상기 자율주행 이동로봇의 이동 경로 주행 방법에 있어서, 상기 비콘이 셀 커버리지 영역 내에 위치하는 사용자를 감지하여 그 결과를 전송하는 단계; 상기 홈 서버가 상기 비콘으로부터 전송된 사용자의 감지 정보에 기초하여 상기 자율주행 이동로봇이 상기 사용자에게 접근하기 위한 용이한 경로를 산출하여 상기 자율주행 이동로봇에게 제공하는 단 계; 및 상기 자율주행 이동로봇이 상기 홈 서버에서 제공된 이동 경로 정보에 기초하여 상기 사용자에게 접근하기 위한 이동 주행을 수행하는 단계를 포함하는 자율주행 이동로봇의 이동 경로 주행 방법에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 이동 경로 산출 단계에서는, 상기 홈 서버가 상기 자율주행 이동로봇이 상기 사용자에게 접근하기 위한 이동 경로를 산출할 때, 최단 경로를 우선순위로 산출한다.
본 실시예의 자율주행 이동로봇의 이동 경로 주행 방법은, 이웃하는 비콘들의 셀 버커리지 영역이 중복되는 위치에서 상기 사용자의 위치가 감지된 정보가 상기 홈 서버에 전송되면, 상기 홈 서버가 상기 비콘들의 X축 및 Y축에 따라 수학식 "(XA+(XB-XA)/2, YB+(YB-YA)/2)"를 통해 상기 사용자의 위치를 파악하는 것을 단계를 더 포함한다.
본 실시예의 자율주행 이동로봇의 이동 경로 주행 방법은, 상기 홈 서버가 상기 자율주행 이동로봇에 제공한 이동 경로가 현재 상기 자율주행 이동로봇이 상기 사용자에게 접근하기 위한 이동 경로를 비교하여 그 경로가 변경된 경우, 상기 홈 서버가 상기 현재의 이동 경로 정보를 상기 자율주행 이동로봇으로 재전송하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따르면, 홈 내에 설치된 비콘들을 통해 사용자의 위치 정보를 감지하여 홈 서버에 전송하고 홈 서버가 제공 받은 위치 정보에 기초하여 자율주행 이동로봇이 사용자에게 접근하기 위한 최단 이동 경로를 산출하여 자율주행 이동로 봇에게 제공함으로써, 자율주행 이동로봇(600)은 최단 경로로 사용자에게 접근하는 것이 용이하며 이에 따른 에너지 손실을 줄일 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용자의 위치를 파악하여 자율주행 이동로봇이 사용자에게 최단 거리로 접근할 수 있도록 하기 위한 홈 네트워크 시스템을 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 홈 네트워크 시스템은 홈 내(100)에 일정 간격을 두고 설치되는 비콘들(200), 비콘들(200)과 사용자의 위치 정보 획득을 위한 통신을 수행하는 홈 서버(400), 및 홈 서버(400)로부터 사용자의 위치 정보 및 상기 사용자에게 접근하기 위한 주행에 필요한 경로 정보를 제공받는 자율주행 이동로봇(600)을 포함한다.
비콘들(200)은 홈 내(100)의 천정과 같은 곳에 설치될 수도 있고, 홈 내(100)에 마련된 전자기기에 장착될 수도 있다. 각 비콘들(200)은 각각의 셀 커버리지(cell coverage)를 갖는다. 도면에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 홈 내(100)의 전 영역을 커버하는 상태를 나타낸 것이다.
본 발명의 실시예에 따라 비콘들(200)은 자신의 셀 커버리지 영역 내에 위치하는 사용자의 움직임을 감지하여 그 결과를 홈 서버(400)로 전송할 수 있다. 또 한 다른 예에 따라 비콘들(200)은 자신의 셀 커버리지 영역 내에 위치하는 사용자의 통신 기기와 통신을 수행하여 상기 사용자 통신 기기로부터 필요한 정보를 획득하여 홈 서버(400)로 전송할 수도 있다.
홈 서버(400)는 비콘들(200)로부터 제공 받은 사용자의 감지 정보, 즉 사용자의 위치 정보를 수신하여, 이를 기초로 자율주행 이동로봇(600)의 이동 경로를 산출한다. 이를 위하여 홈 서버(400)는 홈 내(100)의 지도 정보 및 홈 내(100)에 설치된 비콘들을 위치 정보를 저장하고 있으며, 자율주행 이동로봇(600)과 상호 통신을 통해 자율주행 이동로봇(600)의 위치 정보를 인지하고 있다. 바람직하게는 홈 서버(400)는 사용자의 위치 정보에 기초하여 자율주행 이동로봇(600)이 사용자에게 접근하기 위한 이동 경로를 산출할 때, 이동 거리가 최소가 되는 최단 경로를 산출한다. 이때 홈 서버(400)는 산출한 자율주행 이동로봇(600)의 이동 경로 정보 및 사용자의 위치 정보를 자율주행 이동로봇(600)에게 전송한다.
이에 따라, 자율주행 이동로봇(600)은 홈 서버(400)로부터 제공 받은 사용자의 위치 정보 및 상기 사용자에게 접근하기 위한 이동 경로 정보(바람직하게는 최단 이동 경로 정보)에 기초하여 사용자에게 접근하기 위한 이동을 수행한다.
따라서, 홈 내(100)에 설치된 비콘들을 통해 사용자의 위치 정보를 감지하여 홈 서버(400)에 전송하고 홈 서버(400)가 제공 받은 위치 정보에 기초하여 자율주행 이동로봇(600)이 사용자에게 접근하기 위한 최단 이동 경로를 산출하여 자율주행 이동로봇(600)에게 제공함으로써, 자율주행 이동로봇(600)은 최단 경로로 사용자에게 접근하는 것이 용이하며 이에 따른 에너지 손실을 줄일 수 있다.
도 4는 도 3의 비콘(200)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 비콘(200)은 통신부(210), 제어부(220), 센서부(230), 자기위치정보 저장부(250), 및 사용자위치정보 저장부(260)를 갖는다.
통신부(210)는 홈 서버(400)와 근거리 무선 또는 유선 통신을 수행한다. 이를 통해 통신부(210)는 자신의 위치 정보를 홈 서버(400)에 업데이트할 수 있고, 사용자의 위치정보를 홈 서버(400)로 전송할 수 있다.
제어부(220)는 비콘(200)의 전반적인 동작을 제어하며, 본 발명의 실시예에 따라 셀 커버리지 영역 내에 위치하는 사용자 및/또는 사용자가 휴대하는 통신 기기의 감지 및 통신을 제어하고 그 결과를 홈 서버(400)에 제공하는 것을 제어한다.
센서부(230)는 셀 커버리지 내에 위치하는 사용자의 움직임 및/또는 사용자의 통신 기기를 감지한다. 센서부(230)는 감지된 결과를 제어부(220)에 제공한다. 제어부(220)는 감지된 대상이 사용자이면, 통신부(210)를 통해 사용자의 감지 정보 즉, 사용자의 위치 정보를 홈 서버(400)로 전송한다. 또한 제어부(220)는 감지된 대상이 사용자의 통신 기기이면, 통신부(210)를 통해 사용자 통신 기기와 통신을 수행하여 필요한 정보를 획득하며, 이에 대한 결과 정보를 홈 서버(400)로 전송한다.
본 발명의 실시예에 따라 센서부(230)는 사용자의 통신 기기와 RFID(Radio Frequency IDentification) 및 지그비(Zigbee)와 같은 근거리 무선 통신을 통해 상기 통신 기기를 감지할 수 있다. 이때 상기 감지된 통신 기기로부터 얻어지는 정보는 상기 통신 기기의 RFID 정보일 수 있다. 이에 따라, 제어부(220)는 센서부 (230)에 감지된 사용자 통신 기기의 RFID 정보를 포함한 사용자 정보를 통신부(210)를 통해 홈 서버(400)로 전송할 수 있다. 이 경우 통신부(210)는 비콘(200)에 할당된 RFID 정보를 이용하여, 홈 서버(400)와 RFID 근거리 무선 통신을 수행할 수 있다. 제어부(220)는 사용자 통신 기기의 RFID 정보를 홈 서버(400)로 전송할 시, 비콘(200)에 할당된 RFID 정보를 포함하여 전송하는 것이 바람직하다.
본 실시예에서 센서부(230)가 사용자 통신 기기의 RFID 정보를 센싱하여 비콘(200)의 RFID 정보와 함께 RFID 근거리 무선 통신을 통해 홈 서버(400)로 전송하는 경우, 본 발명은 자기위치정보 저장부(250) 및 사용자위치정보 저장부(260)가 없이도 본 발명의 구현이 가능하다. 이를 위해, 홈 서버(400)는 각각 할당된 RFID 정보에 대응하는 비콘들의 각 위치 정보를 저장하고 있다. 이에 따라 홈 서버(400)는 해당 비콘으로부터 전송된 비콘 자신의 RFID 정보 및 사용자 통신 기기의 RFID 정보를 수신하여, 비콘의 RFID 정보를 통해 비콘의 위치를 파악하고 이를 기초로 사용자 통신 기기의 위치를 파악할 수 있다.
자기위치정보 저장부(250)는 댁 내(100)의 지도 정보 내에서 해당하는 비콘(200) 자신의 위치 정보를 저장한다. 사용자위치정보 저장부(260)는 센서(230)를 통해 사용자가 감지됨에 따른 사용자 위치정보를 저장한다.
또한 비콘(200)은 자율주행 이동로봇(600)이 자신의 위치를 파악할 수 있도록 비콘 신호를 출력하고, 자율주행 이동로봇(600)은 출력된 비콘 신호를 통해 자신의 위치를 파악할 수 있다.
도 5는 도 3의 홈 서버(400)의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도시된 바와 같이, 홈 서버(400)는 통신부(410), 제어부(420), 이동경로 산출부9430), 이동경로 저장부(440), 지도정보 저장부(450), 비콘위치정보 저장부(460), 사용자 위치정보 저장부(470), 및 이동로봇 위치정보 저장부(480)를 포함한다.
통신부(410)는 홈 내(100)에 설치된 비콘들(200) 및 자율주행 이동로봇(600)과 상호 통신을 수행한다. 본 실시예에 통신부(410)는 비콘(200)으로부터 사용자 위치정보를 수신하고, 사용자 위치정보 및 이동 경로 정보를 자율주행 이동로봇(600)에게 전송한다.
제어부(420)는 홈 서버(400)의 전반적인 동작을 제어하며, 본 발명의 실시예에 따라 비콘(200)으로부터 제공되는 사용자 위치정보에 기초한 자율주행 이동로봇(600)의 최단 이동 경로를 산출하고 그 결과를 자율주행 이동로봇(600)에 전송하는 것을 제어한다.
이동경로 산출부(430)는 제어부(420)의 제어에 따라 비콘(200)으로부터 제공되는 사용자 위치정보에 기초한 자율주행 이동로봇(600)이 사용자에게 접근하기 위한 최단 이동 경로를 산출한다. 이동경로 저장부(440)는 이동경로 산출부(430)에서 산출한 자율주행 이동로봇(600)의 최단 이동 경로 정보를 저장한다.
지도정보 저장부(450)는 댁 내(100)의 지도 정보를 저장하고, 비콘위치정보 저장부(460)는 댁 내(100)에 설치된 비콘들의 위치 정보를 저장한다. 본 발명의 실시예에 따라 비콘위치정보 저장부(460)는 상기 위치 정보에 대응하여 비콘들에 할당된 RFID 정보를 추가로 저장할 수 있다.
사용자 위치정보 저장부(470)는 비콘(2000으로부터 제공되는 사용자의 위치정보를 저장하고, 이동로봇 위치정보 저장부(480)는 자율주행 이동로봇(600)과 통신을 통해 획득한 자율주행 이동로봇(600)의 위치 정보를 저장한다. 이때 사용자 위치정보 저장부(470)는 사용자 통신 기기의 RFID 정보를 포함하는 사용자 정보를 추가로 저장할 수 있다.
도 6은 도 3의 자율주행 이동로봇(600)의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도시된 바와 같이, 자율주행 이동로봇(600)은 전원 공급부(610), 통신부(620), 제어부(630), 센서부(640), 주행부(650), 지도정보 저장부(662), 비콘위치정보 저장부(664), 및 사용자 위치정보 저장부(666)를 포함한다.
전원 공급부(610)는 자율주행 이동로봇(600)의 동작에 필요한 전원을 충전 및 각 부에 공급한다. 통신부(620)는 홈 서버(400)와 상호 통신을 수행하여, 홈 서버(400)로부터 사용자 위치정보 및 자율주행 이동로봇(600)의 이동 경로 정보를 수신한다. 또한 통신부(620)는 자율주행 이동로봇(600)의 위치 정보를 홈 서버(400)로 전송할 수 있다.
제어부(630)는 자율주행 이동로봇(600)의 전반적인 동작을 제어하며, 본 발명의 실시예에 따라 홈 서버(400)로부터 수신한 이동경로정보에 기초한 자율주행 이동로봇(600)의 이동을 제어한다.
센서부(640)는 자율주행 이동로봇(600)의 위치 및 장애물의 감지를 동작을 수행한다. 센서부(640)는 비콘들로부터 출력되는 비콘 신호를 수신하여 제어부 (630)에 제공하고, 제어부(630)는 비콘 신호의 수신 강도에 따라 자율주행 이동로봇(600)의 위치를 파악할 수 있다. 또한 제어부(630)는 센서부(640)로부터 장애물이 감지된 신호가 입력되면, 주행부(650)를 제어하여 자율주행 이동로봇(600)의 주행 방향을 제어한다.
주행부(650)는 제어부(630)의 제어에 따라 자율주행 이동로봇(600)이 목적 지점인 사용자에게 접근하기 위한 이동 동작을 수행한다.
지도정보 저장부(662)는 댁 내(100)의 지도 정보를 저장하고, 비콘위치정보 저장부(664)는 댁 내(100)에 설치된 비콘들의 위치 정보를 저장하고 있다. 사용자 위치정보 저장부(666)는 홈 서버(400)로부터 제공되는 사용자의 위치정보를 저장한다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 홈 네트워크 시스템에서 자율주행 이동로봇의 최단 경로 이동 방법을 도시한 흐름도이다.
도시된 바와 같이, 비콘(200)은 셀 커버리지 내에 위치한 사용자 통신 기기와 통신 또는 사용자의 움직임이 감지되면(S110), 이를 통해 사용자의 위치정보를 획득한다(S120). 이대 비콘(200)은 획득한 사용자의 위치정보를 홈 서버(400)로 전송한다(S130).
한편 이웃하는 비콘과 셀 버커리지 영역이 중복되는 위치에서 사용자의 위치가 감지되면, 각 비콘들(A,B라 함)은 자신이 감지한 사용자의 위치 정보를 각각 홈 서버(400)로 전송한다.
이때 홈 서버(400)의 이동경로 산출부(430)는 아래 수학식 1과 같은 방식으 로 사용자의 위치정보를 산출하여 이에 따른 자율주행 이동로봇(600)의 최단 이동 경로를 산출할 수 있다.
사용자 위치 = (XA+(XB-XA)/2, YB+(YB-YA)/2)
한편 홈 서버(400)는 비콘(200)으로부터 전송된 사용자 위치정보에 기초하여 자율주행 이동로봇(600)의 최단 이동 경로를 산출한다(S140). 홈 서버(400)는 사용자 위치정보 및 산출한 최단 이동 경로정보를 자율주행 이동로봇(600)에게 전송한다(S150).
자율주행 이동로봇(600)은 홈 서버(400)로부터 전송된 사용자 위치정보 및 최단 이동 경로정보를 저장하고(S160), 이에 기초하여 사용자 위치로 접근하기 위한 이동을 수행한다(S170).
이에 따라, 자율주행 이동로봇(600)은 홈 서버(400)로부터 제공된 최단 이동 경로 정보에 기초하여 보다 효율적으로 사용자에게 접근할 수 있다.
한편, 사용자가 비콘 A(200)의 위치가 아닌 다른 비콘에 의해 감지되어 사용자의 위치가 변경되거나 자율주행 이동로봇(600)의 주행 경로가 변경되는 경우(S180), 홈 서버(400)는 새로운 사용자의 위치정보 및 이동경로정보를 자율주행 이동로봇(600)에게 다시 전송한다(S190). 이후 자율주행 이동로봇(600)은 S160 단계 및 S170 단계를 수행한다.
이상에서는 본 발명에서 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설 명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.
본 발명에 따르면, 홈 내에 설치된 비콘들을 통해 사용자의 위치 정보를 감지하여 홈 서버에 전송하고 홈 서버가 제공 받은 위치 정보에 기초하여 자율주행 이동로봇이 사용자에게 접근하기 위한 최단 이동 경로를 산출하여 자율주행 이동로봇에게 제공함으로써, 자율주행 이동로봇(600)은 최단 경로로 사용자에게 접근하는 것이 용이하며 이에 따른 에너지 손실을 줄일 수 있다.

Claims (16)

  1. 홈오토메이션이 가능한 홈 네트워크 시스템에 있어서,
    셀 커버리지 영역 내에 위치하는 사용자를 감지하여 그 결과를 전송하는 다수의 비콘;
    제공되는 이동 경로 정보에 기초하여 상기 사용자에게 접근하기 위한 이동 주행을 수행하는 자율주행 이동로봇; 및
    상기 비콘으로부터 전송된 사용자의 감지 정보에 기초하여 상기 자율주행 이동로봇이 상기 사용자에게 접근하기 위한 용이한 경로를 산출하여 상기 자율주행 이동로봇에게 제공하는 홈 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 홈 네트워크 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 비콘은,
    셀 커버리지 영역 내에 위치한 상기 사용자 또는 상기 사용자의 통신 기기를 감지하는 센서부;
    상기 사용자의 감지 정보를 상기 홈 서버에 전송하기 위한 통신을 수행하는 통신부; 및
    상기 센서부를 통해 감지된 상기 통신 기기와 통신을 수행하도록 상기 통신 부를 제어하고, 상기 사용자에 대한 정보를 상기 홈 서버로 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 홈 네트워크 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 비콘은,
    상기 비콘 자신의 위치 정보를 저장하는 제1저장부; 및
    상기 센서부에서 감지된 사용자의 위치정보를 저장하기 위한 제2저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홈 네트워크 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 비콘은 홈 내의 전 영역에 균일하게 배치되는 것을 특징으로 홈 네트워크 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 비콘은 홈 내의 전자 기기에 부착되어 배치되는 것을 특징으로 하는 홈 네트워크 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 홈 서버는,
    상기 비콘과 통신을 통해 상기 사용자 위치정보를 획득하고, 상기 이동 경로 정보를 상기 자율주행 이동로봇에게 전송하기 위한 통신부;
    상기 사용자 위치정보에 기초하여 상기 자율주행 이동로봇이 상기 사용자에게 접근하기 위한 이동 경로를 산출하는 이동경로 산출부; 및
    상기 산출한 이동경로정보를 상기 통신부를 통해 상기 자율주행 이동로봇에게 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 홈 네트워크 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 이동경로 산출부는 상기 자율주행 이동로봇이 상기 사용자에게 접근하기 위한 최단 경로를 우선순위로 산출하는 것을 특징으로 하는 홈 네트워크 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 홈 서버는, 상기 이동경로 산출부에서 산출한 이동경로정보를 저장하는 이동경로 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홈 네트워크 시스템.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 홈 서버는,
    상기 댁 내의 지도 정보를 저장하는 지도정보 저장부;
    상기 댁 내에 설치된 비콘의 위치정보를 저장하는 비콘 위치정보 저장부;
    상기 비콘으로부터 전송된 사용자의 위치정보를 저장하는 사용자 위치정보 저장부; 및
    상기 자율주행 이동로봇의 위치정보를 저장하는 이동로봇 위치정보 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홈 네트워크 시스템.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 자율주행 이동로봇은,
    상기 자율주행 이동로봇이 독립적으로 이동할 수 있도록 전원을 충전하여 공급하는 전원 공급부;
    상기 홈 서버와 통신을 수행하여 상기 이동경로정보를 수신하는 통신부;
    상기 이동경로정보에 기초하여 주행을 수행하는 주행부;
    상기 주행부의 주행에 따른 장애물을 감지하는 센서부; 및
    상기 이동경로정보에 기초한 상기 주행부의 주행을 제어하고, 상기 센서부에 서 장애물이 감지되면 상기 장애물을 회피하여 상기 사용자에게 이동하도록 상기 주행부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 홈 네트워크 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 자율주행 이동로봇은,
    상기 댁 내의 지도 정보를 저장하는 지도정보 저장부;
    상기 댁 내에 설치된 비콘의 위치정보를 저장하는 비콘 위치정보 저장부;
    상기 홈 서버로부터 전송된 사용자의 위치정보를 저장하는 사용자 위치정보 저장부; 및
    상기 홈 서버로부터 전송된 이동경로정보를 저장하는 이동경로 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홈 네트워크 시스템.
  12. 제 2항에 있어서,
    상기 비콘은 RFID 정보가 할당되고 상기 홈 서버는 상기 비콘에 할당된 RFID 정보에 대응하는 위치 정보를 저장하며,
    이에 의해, 상기 센서부는 상기 셀 커버리지 영역 내에 위치한 상기 사용자의 통신 기기에 할당된 RFID 정보를 감지하고, 상기 제어부는 상기 사용자 통신 기기의 RFID 정보 및 상기 비콘의 RFID 정보를 상기 통신부를 통해 RFID 근거리 무 선 통신으로 상기 홈 서버에 전송하는 것을 특징으로 하는 홈 네트워크 시스템.
  13. 비콘, 자율주행 이동로봇, 및 홈 서버를 포함하는 홈 네트워크 시스템을 이용한 상기 자율주행 이동로봇의 이동 경로 주행 방법에 있어서,
    상기 비콘이 셀 커버리지 영역 내에 위치하는 사용자를 감지하여 그 결과를 전송하는 단계;
    상기 홈 서버가 상기 비콘으로부터 전송된 사용자의 감지 정보에 기초하여 상기 자율주행 이동로봇이 상기 사용자에게 접근하기 위한 용이한 경로를 산출하여 상기 자율주행 이동로봇에게 제공하는 단계; 및
    상기 자율주행 이동로봇이 상기 홈 서버에서 제공된 이동 경로 정보에 기초하여 상기 사용자에게 접근하기 위한 이동 주행을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 이동로봇의 이동 경로 주행 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 이동 경로 산출 단계에서는, 상기 홈 서버가 상기 자율주행 이동로봇이 상기 사용자에게 접근하기 위한 이동 경로를 산출할 때, 최단 경로를 우선순위로 산출하는 것을 특징으로 하는 자율주행 이동로봇의 이동 경로 주행 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    이웃하는 비콘들의 셀 버커리지 영역이 중복되는 위치에서 상기 사용자의 위치가 감지된 정보가 상기 홈 서버에 전송되면,
    상기 홈 서버가 상기 비콘들의 X축 및 Y축에 따라 수학식 "(XA+(XB-XA)/2, YB+(YB-YA)/2)"를 통해 상기 사용자의 위치를 파악하는 것을 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 이동로봇의 이동 경로 주행 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 홈 서버가 상기 자율주행 이동로봇에 제공한 이동 경로가 현재 상기 자율주행 이동로봇이 상기 사용자에게 접근하기 위한 이동 경로를 비교하여 그 경로가 변경된 경우,
    상기 홈 서버가 상기 현재의 이동 경로 정보를 상기 자율주행 이동로봇으로 재전송하는 단계를 더 포함하는 것을 징으로 하는 자율주행 이동로봇의 이동 경로 주행 방법.
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