KR20080053085A - 이동 로봇의 이동제어 시스템 - Google Patents

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KR20080053085A
KR20080053085A KR1020060125043A KR20060125043A KR20080053085A KR 20080053085 A KR20080053085 A KR 20080053085A KR 1020060125043 A KR1020060125043 A KR 1020060125043A KR 20060125043 A KR20060125043 A KR 20060125043A KR 20080053085 A KR20080053085 A KR 20080053085A
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강태욱
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주식회사 대우일렉트로닉스
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Abstract

이동 로봇의 이동제어 시스템을 개시한다. 이동 로봇의 이동제어 시스템은 상기 이동 로봇에 구비되는 로프의 어트랙션(attraction)을 감지하는 감지부와 상기 어트랙션의 방향과 강도를 계산하여 상기 이동 로봇의 이동 방향과 이동 속도를 결정하는 제어부 및 상기 제어부에 의해 결정된 상기 이동 방향과 상기 이동 속도로 상기 이동 로봇을 이동시키는 구동부를 포함한다. 사용자가 로프를 당김에 따라 이동 로봇이 이동 방향과 이동 속도를 결정하여 이동하고 로프를 당기는 방향으로 지속적으로 따라옴으로써, 사용자가 원하는 위치로 이동 로봇을 쉽게 이동시킬 수 있다. 또한, 이동 로봇의 이동을 위하여 입력장치를 직접 입력할 필요가 없어 이동 로봇의 조작이 미숙한 사용자도 손쉽게 이동 로봇을 움직일 수 있다.

Description

이동 로봇의 이동제어 시스템{System for moving control of mobile robot}
도 1은 이동 로봇에 로프가 마련되어 사용자가 로프를 당기는 방향과 강도를 측정할 수 있는 이동 로봇을 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 이동제어 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 이동 로봇의 이동제어 시스템의 작동을 도시한 블록도이다.
도 4는 이동 로봇의 이동제어 방법을 도시한 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 감지부
111 : 방향감지부
112 : 강도감지부
120 : 제어부
130 : 구동부
본 발명은 이동 로봇의 이동제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동 로봇에 구비된 로프(rope)의 어트랙션(attraction)에 따라 이동 로봇의 이동 방향 및 이동 속도를 제어할 수 있도록 하는 이동 로봇의 이동제어 시스템에 관한 것이다.
로봇이란 인간과 비슷한 형태를 가지고 걷기도 하고 말도 하는 기계 장치 또는 어떤 작업이나 조작을 자동적으로 하는 기계 장치를 말하는데, 조종형, 자동형 및 자율형으로 크게 나눌 수 있다.
조종형 로봇은 사람의 손이나 발에 해당하는 기능을 멀리 떨어진 곳에서 조종할 수 있는 텔레오퍼레이터 시스템(teleoperator system)을 말하는 것으로, 우주나 해저, 고온이나 저온 등의 위험한 환경에서의 작업에 이용된다. 자동형 로봇은 현재 널리 산업계에서 사용되고 있는 산업 로봇으로, 미리 설정한 과정을 오차 없이 반복하여 수행하여야 하는 작업에 이용된다. 자율형 로봇은 로봇 스스로가 현재의 자기 자신의 상태와 환경 상태를 알아차리고 명령에 따라서 자율적으로 행동할 수 있는 로봇으로 가정이나 사무실의 청소로봇에서부터 우주탐사로봇에 이르기까지 각 산업분야에 이용되고 있다.
최근에는 인간의 조종을 필요로 하는 조종형 로봇이나 단순한 반복 작업에만 이용되는 자동형 로봇보다는 변화되는 환경을 스스로 인식하여 행동하는 자율형 로봇을 지향하고 있다. 자율형 로봇은 일반적으로 이동 기능을 가진 이동 로봇으로, 사용자의 명령을 인식할 수 있는 유무선 입력 장치, 주위의 환경을 감지할 수 있는 각종 센서, 자신의 위치를 파악할 수 있는 위치인식장치 및 정확한 위치로 이동하기 위한 이동제어 장치 등이 갖추어져 있다.
이동 로봇에서 가장 중요한 기능 중의 하나는 자신의 위치를 파악하고 정확한 위치로 이동하는 것이다. 이를 위하여, 이동 로봇이 주위의 사물을 인지할 수 있는 센서로 주위 환경을 탐측하여 위치 맵을 만들고, 카메라로 주위 사물을 촬영하여 위치 맵 상에서 자신의 위치를 파악하여 원하는 지점을 찾아가도록 하는 방법이 있으며, 이동 로봇이 이동하는 경로상에 절대위치를 나타내는 랜드마크를 설치하여, 이동 로봇이 랜드마크로부터 위치를 확인하고 원하는 지점을 찾아가도록 하는 방법 등이 있다.
그러나, 이러한 방법에 의하여 로봇이 이동하는 경우에도 주위 사물의 이동, 주위의 간섭파에 의한 감지에러 및 기기의 작동오차 등에 의하여 로봇이 정확한 위치로 이동하지 못하는 경우가 발생한다. 그리고, 사용자가 직접 로봇의 이동을 조작하는 경우에는 로봇의 이동 방향과 이동 속도를 입력장치에 직접 지정해야 하는 불편함이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 목적은 이동 로봇에 구비된 로프(rope)의 어트랙션(attraction)에 따라 이동 로봇의 이동 방향 및 이동 속도를 제어할 수 있도록 하는 이동 로봇의 이동제어 시스템을 제공함에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동 로봇의 이동제어 시스템은 상기 이동 로봇에 구비되는 로프의 어트랙션(attraction)을 감지하는 감지부, 상기 어트랙션의 방향과 강도를 계산하여 상기 이동 로봇의 이동 방향과 이동 속도를 결정하는 제어부 및 상기 제어부에 의해 결정된 상기 이동 방향과 상기 이동 속도로 상기 이동 로봇을 이동시키는 구동부를 포함한다.
상기 감지부는 상기 로프의 상기 어트랙션의 방향을 감지하는 방향감지부 및 상기 로프의 상기 어트랙션의 강도를 감지하는 강도감지부를 포함한다.
상기 강도감지부는 상기 이동 로봇으로부터 빠져나가는 상기 로프의 길이 변화를 감지하여 상기 어트랙션의 강도를 감지할 수 있다.
상기 제어부는 상기 강도감지부에 의해 감지되는 상기 어트랙션의 강도가 클수록 상기 이동 로봇의 이동 속도를 증가시킬 수 있다.
상기 구동부는 적어도 하나의 구동바퀴, 상기 구동바퀴를 구동시키는 구동모터 및 상기 구동모터를 제어하는 모터컨트롤러를 포함하되, 상기 모터컨트롤러는 상기 구동모터에 의한 상기 구동바퀴의 주행거리를 검출하여 상기 제어부로 제공하고, 상기 제어부는 상기 주행거리로부터 상기 이동 로봇의 이동 경로 및 이동 방향을 계산하고 상기 이동 방향을 상기 어트랙션의 방향과 비교하여 상기 이동 로봇이 상기 어트랙션 방향으로 이동하도록 제어 신호를 보낼 수 있다.
상기 감지부는 상기 로프를 상기 이동 로봇의 내부로 회수하는 로프회수부를 더 포함하여, 상기 로프회수부가 상기 이동 로봇으로부터 빠져나간 로프가 설정된 길이까지 회수되면 상기 이동 로봇의 이동을 정지시키는 신호를 상기 제어부로 보낼 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 설명하기로 한다.
도 1은 이동 로봇에 로프가 마련되어 사용자가 로프를 당기는 방향과 강도를 측정할 수 있는 이동 로봇을 나타낸 예시도이다.
도 1을 참조하면, 이동 로봇(30)은 이동제어를 위한 로프(rope; 10)가 일정 길이만큼 이동 로봇(30)의 외부로 나와 있는 형태로 마련된다. 로프(10)는 로프 입출구(20)를 통하여 입출되고, 이동 로봇(30)의 내부에는 로프(10)를 회수하고 감지하는 감지부(110)가 마련된다.
로프(10)는 사용자의 당김(attraction)에 따라 이동 로봇(30)의 내부에서 외부로 소정의 길이까지 배출된다. 배출된 로프(10)는 이동 로봇(30)이 사용자 측으로 이동하면서 회수되도록 이동 로봇(30)의 내부에는 일정한 힘으로 로프(10)를 감아 들일 수 있도록 전동 모터 또는 용수철 등을 이용한 감이장치가 마련된다.
로프 입출구(20)는 사용자가 로프(10)를 당기는 방향으로 회전할 수 있도록 마련된다. 따라서, 감지부(110)는 로프 입출구(20)가 향하는 방향을 감지하여 사용자의 어트랙션의 방향을 측정할 수 있다.
또한, 감지부(110)는 사용자가 로프(10)를 당기는 강도를 측정할 수 있도록 마련된다. 감지부(110)는 배출되는 로프(10)에 의한 감이장치의 회전을 감지하여 사용자의 어트랙션 강도를 측정하거나, 시간당 배출되는 로프(10)의 길이를 측정하여 어트랙션 강도를 측정할 수도 있다.
이러한 감지부(110)는 이동 로봇(30)으로부터 탈부착이 가능한 형태로 마련될 수 있다. 감지부(110)가 이동 로봇(30)에서 탈부착이 가능한 형태로 마련될 경우, RS232 또는 PCI 등으로 이동 로봇의 중앙처리장치(CPU)와 연결되어 로프(10)에 작용하는 어트랙션을 이동 로봇의 이동제어 명령으로 인식되도록 할 수 있다.
이하, 이동 로봇의 감지부(110)에서 측정한 어트랙션의 방향과 강도에 따라 이동 로봇을 이동시키는 이동 로봇의 이동제어 시스템의 구성에 대하여 서술한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 이동제어 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 이동 로봇의 이동제어 시스템(100)은 외부로 나와 있는 로프(10)의 어트랙션(attraction)을 감지하는 감지부(110), 이동 로봇(30)의 구동을 제어하는 구동부(130) 및 감지부(110)에서 감지되는 어트랙션의 방향과 강도에 따라 이동 로봇(30)의 이동 방향과 이동 속도를 결정하는 제어부(120)를 포함한다.
감지부(110)는 로프(10)의 어트랙션 방향을 감지하는 방향감지부(111), 로프(10)의 어트랙션 강도를 감지하는 강도감지부(112) 및 이동 로봇(30)으로부터 소정의 길이만큼 배출된 로프(10)를 이동 로봇(30)의 내부로 회수하는 로프회수부(113)를 포함한다.
방향감지부(111)는 사용자가 로프(10)를 당길 때, 로프(10)에 작용하는 어트랙션(attraction)에 의하여 로봇으로부터 배출되는 로프(10)의 배출방향을 감지한 다. 로프(10)의 배출방향이 사용자가 로프(10)를 당기는 방향이 된다. 앞서 설명한 것과 같이, 로프 입출구(20)의 방향으로 로프(10)의 어트랙션의 방향을 측정할 수 있다.
강도감지부(112)는 사용자가 로프(10)를 당길 때, 로프(10)에 작용하는 어트랙션의 강도를 감지한다. 로프(10)에 작용하는 어트랙션의 강도는 단위시간당 로봇으로부터 배출되는 로프(10)의 길이를 측정하거나, 로프(10)를 감고 있는 감이장치의 회전을 측정함으로써 감지할 수 있다. 감이장치는 로프(10)를 이동 로봇(30)의 내부로 끌어당기는 로프회수부(113)가 될 수 있다.
로프회수부(113)는 로프(10)를 소정의 인력으로 이동 로봇(30)의 내부로 끌어당겨 로프(10)가 이동 로봇(30)의 내부로 회수되도록 한다. 이때, 로프(10)를 끌어당기는 힘은 로프(10)를 이동 로봇(30)의 내부로 회수할 수 있고, 사용자가 붙잡고 있는 로프(10)의 일단에서 로프 입출구(20)까지 로프(10)가 일정한 장력으로 팽팽하게 유지될 수 있는 정도이어야 한다. 그리고, 로프회수부(113)는 이동 로봇(30)으로부터 배출된 로프(10)가 지정된 길이만큼 회수되면 이동 로봇(30)이 사용자에 근접한 것으로 인지하여 제어부(120)로 정지 신호를 보내어 이동 로봇(30)이 정지할 수 있도록 한다.
한편, 감지부(110)는 이동 로봇(30)으로 탈부착 가능한 형태로 마련될 수 있다. 감지부(110)가 탈부착 가능한 형태로 마련되면, 일반 이동 로봇(30)에 감지부(110)를 부착함으로써 손쉽게 로프(10)를 이용하여 이동 로봇(30)을 제어할 수 있다.
구동부(130)는 이동 로봇(30)을 지지하며 회전하는 구동바퀴(133), 구동바퀴(133)를 구동시키는 구동모터(132) 및 구동모터(132)를 제어하는 모터컨트롤러(131)를 포함한다.
구동바퀴(133)는 이동 로봇(30)의 하단에 위치하고, 양측에 두 개 또는 그 이상으로 마련될 수 있다. 구동바퀴(133)가 이동 로봇(30)의 하단 양측에 두 개로 마련된 경우에는 이동 로봇(30)의 균형을 유지하기 위한 캐스터(미도시)가 추가될 수 있다.
구동모터(132)는 각 구동바퀴(133)를 서로 다른 방향으로 회전시킬 수 있도록 구동바퀴(133)마다 별도의 구동모터(132)가 마련된다.
모터컨트롤러(131)는 각각의 구동모터(132)의 작동방향 및 작동강도를 제어하여, 이동 로봇(30)이 회전 및 전후진을 할 수 있도록 한다. 모터컨트롤러(131)가 양측의 구동바퀴(133)를 같은 방향으로 회전시키면 이동 로봇(30)은 전진 또는 후진을 하고, 구동바퀴(133)를 서로 다른 방향으로 회전시키면 이동 로봇(30)은 좌회전 또는 우회전을 하게 된다. 또한, 모터컨트롤러(131)는 구동모터(132)에 의한 각 구동바퀴(133)의 주행거리를 검출한다.
제어부(120)는 감지부(110)로부터 획득한 로프(10)의 어트랙션 방향과 강도를 계산하여 이동 로봇(30)이 해당하는 방향과 속도로 이동하도록 구동부(130)로 이동제어 명령을 보낸다. 이때, 제어부(120)는 어트랙션의 강도가 클수록 이동 로봇(30)이 빠른 속도로 이동하게 할 수 있다.
그리고, 제어부(120)는 구동부(130)에서 검출한 각 구동바퀴(133)의 주행거 리를 비교하여 이동 로봇(30)의 이동 경로 및 이동 방향을 계산할 수 있다. 그리고 제어부(120)는 이동 로봇(30)의 이동 방향과 로프(10)의 어트랙션 방향을 비교할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 감지부(110)의 로프회수부(113)로부터 정지 신호를 수신하면, 구동부(130)로 정지 신호를 보내어 이동 로봇(30)이 정지하도록 한다.
이하, 감지부(110)에서 감지한 로프(10)의 어트랙션의 방향과 강도에 따라 이동 로봇(30)이 정확한 위치로 이동하도록 하는 이동 로봇의 이동제어 시스템의 작동에 대하여 서술한다.
도 3은 이동 로봇의 이동제어 시스템의 작동을 도시한 블록도이다. 도 4는 이동 로봇의 이동제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 사용자가 이동 로봇(30)의 로프(10)를 잡아당기면, 감지부(110)의 방향감지부(111)는 로프(10)의 어트랙션 방향을 감지하고, 강도감지부(112)는 로프(10)의 어트랙션 강도를 감지한다(S10).
감지부(110)에서 감지한 어트랙션의 방향 및 강도 정보는 제어부(120)로 제공된다. 제어부(120)는 감지부(110)로부터 획득한 로프(10)의 어트랙션 방향과 강도를 계산하여 이동 로봇(30)의 이동 방향 및 이동 속도를 결정한다(S20).
제어부(120)는 이동 로봇(30)이 결정된 이동 방향 및 이동 속도로 이동하도록 모터컨트롤러(131)로 이동제어 명령을 보낸다. 모터컨트롤러(131)는 이동제어 명령에 따라 각 구동모터(132)를 회전시키고, 구동모터(132)에 의하여 구동바퀴(133)가 회전하여 이동 로봇(30)을 이동제어 한다(S30).
이때, 모터컨트롤러(131)는 이동 로봇(30)을 로프(10)의 어트랙션 방향으로 먼저 전향시킨 다음 이동하도록 할 수도 있고, 이동 로봇(30)을 이동시키면서 전향하도록 할 수도 있다. 이와 같은 이동방식은 사전에 설정하거나 제어부(120)에서 판단하여 결정할 수도 있다.
또한, 모터컨트롤러(131)는 구동모터(132)에 의한 각 구동바퀴(133)의 주행거리를 검출한다. 검출된 각 구동바퀴(133)의 주행거리는 제어부(120)로 전송된다. 제어부(120)는 각 구동바퀴(133)의 주행거리를 비교하여 이동 로봇(30)의 이동 경로 및 이동 방향을 계산하고 이동 로봇(30)의 이동 방향이 로프(10)의 어트랙션 방향과 일치하는지를 판단한다(S40).
이동 로봇(30)의 이동 방향이 로프(10)의 어트랙션 방향과 일치하지 않는 경우, 제어부(120)는 이동 로봇(30)의 이동 방향을 수정하기 위한 이동제어 명령을 모터컨트롤러(131)로 보낸다. 제어부(120)는 구동부(130)로부터 이동 로봇(30)의 이동 방향에 대한 정보를 계속 확인하여 이동 로봇(30)의 이동 방향이 로프(10)의 어트랙션 방향과 일치할 때까지 모터컨트롤러(131)로 이동제어 명령을 보내게 된다.
한편, 제어부(120)는 감지부(110)의 로프회수부(113)로부터 정지 신호를 수신하면 모터컨트롤러(131)에 정지 신호를 보내어 이동 로봇(30)을 정지시킨다(S50).
이와 같이, 이동 로봇(30)에 마련되는 로프(10)를 사용자가 당김으로써, 이동 로봇(30)의 이동 방향과 이동 속도가 결정되어 이동하므로, 리모컨과 같은 제어명령 입력장치 없이 이동 로봇(30)을 쉽게 이동시킬 수 있다. 또한, 이동 로봇(30) 은 이동 방향이 로프(10)의 어트랙션 방향과 일치할 때까지 이동 방향을 수정하여 이동하므로 로프(10)를 잡고 움직이는 사용자를 지속적으로 따라오게 할 수 있다.
한편, 이와 같은 로프를 이용하여 이동 로봇(30)을 이동시키는 방법은 구동 기능을 가지는 전자제품 및 이송장치 등에 적용될 수 있다. 예를 들면, 화물을 운송하는 운송장치에 이동을 제어할 수 있는 중앙처리장치를 마련하고, 로프(10)의 어트랙션을 감지할 수 있는 감지부(110)를 장착하면, 운송장치의 작업자는 운송장치를 직접 밀거나 조종할 필요가 없이 로프(10)를 당기고 이동함으로써 손쉽게 운송장치가 작업자를 따라오게 할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
사용자가 로프를 당김에 따라 이동 로봇이 이동 방향과 이동 속도를 결정하여 이동하고 로프를 당기는 방향으로 지속적으로 따라옴으로써, 사용자가 원하는 위치로 이동 로봇을 쉽게 이동시킬 수 있다. 또한, 이동 로봇의 이동을 위하여 입력장치를 직접 입력할 필요가 없어 이동 로봇의 조작이 미숙한 사용자도 손쉽게 이동 로봇을 움직일 수 있다.

Claims (6)

  1. 이동 로봇의 이동제어 시스템에 있어서,
    상기 이동 로봇에 구비되는 로프의 어트랙션(attraction)을 감지하는 감지부;
    상기 어트랙션의 방향과 강도를 계산하여 상기 이동 로봇의 이동 방향과 이동 속도를 결정하는 제어부; 및
    상기 제어부에 의해 결정된 상기 이동 방향과 상기 이동 속도로 상기 이동 로봇을 이동시키는 구동부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 이동제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 감지부는 상기 로프의 상기 어트랙션의 방향을 감지하는 방향감지부 및 상기 로프의 상기 어트랙션의 강도를 감지하는 강도감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 이동제어 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 강도감지부는 상기 이동 로봇으로부터 빠져나가는 상기 로프의 길이 변화를 감지하여 상기 어트랙션의 강도를 감지하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 이동제어 시스템.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 제어부는 상기 강도감지부에 의해 감지되는 상기 어트랙션의 강도가 클수록 상기 이동 로봇의 이동 속도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 이동제어 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 구동부는 적어도 하나의 구동바퀴, 상기 구동바퀴를 구동시키는 구동모터 및 상기 구동모터를 제어하는 모터컨트롤러를 포함하되, 상기 모터컨트롤러는 상기 구동모터에 의한 상기 구동바퀴의 주행거리를 검출하여 상기 제어부로 제공하고, 상기 제어부는 상기 주행거리로부터 상기 이동 로봇의 이동 경로 및 이동 방향을 계산하고 상기 이동 방향을 상기 어트랙션의 방향과 비교하여 상기 이동 로봇이 상기 어트랙션 방향으로 이동하도록 제어 신호를 보내는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 이동제어 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 감지부는 상기 로프를 상기 이동 로봇의 내부로 회수하는 로프회수부를 더 포함하여, 상기 로프회수부가 상기 이동 로봇으로부터 빠져나간 로프가 설정된 길이까지 회수되면 상기 이동 로봇의 이동을 정지시키는 신호를 상기 제어부로 보내는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 이동제어 시스템.
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