KR20090005616A - 로봇의 장애물 인식용 범퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇의 하단에 설치되어 이동 중 장애물을 인식하는 범퍼에 정전용량 방식 접촉센서를 설치하여 구성함으로서 다른 접촉 방식보다 수명이 길 뿐만 아니라, 감도의 조절이 용이하고, 이물질에 의한 장애물 감지 불량을 감소시킬 수 있는 로봇의 장애물 인식용 범퍼에 관한 것이다.

이러한 본 발명에 따른 로봇의 장애물 인식용 범퍼는 로봇의 하부의 둘레에 구비되고, 장애물과의 접촉을 인식하는 하나 이상의 접촉센서를 구비한 로봇의 범퍼에 있어서, 상기 접촉센서는 정전용량의 변화에 의해 장애물의 접촉 여부를 감지하는 정전용량센서임을 특징을 한다.

더욱이 본 발명의 로봇의 장애물 인식용 범퍼를 구성하는 상기 정전용량센서는 정전공간을 두고 이격되게 배치된 제1도전판과 제2도전판으로 구성됨을 특징으로 한다.

로봇, 접촉센서, 정전용량센서

Description

로봇의 장애물 인식용 범퍼{Obstacle recognition bumper of robot}

본 발명은 로봇이 자율적으로 이동을 하는데 여러 센서를 통하여 사물을 인지하여 그 사물을 회피하는 도중에 센서들이 오동작을 일으키거나 하여 센서의 동작이 제대로 되지 않았을 경우에 최종적으로 사물을 감지하기 위한 장치이다.

특히, 로봇의 하단에 설치되어 이동 중 장애물을 인식하는 범퍼에 기존에 접촉 방식 대신에 정전용량 방식 접촉센서를 설치하여 구성함으로서 다른 접촉 방식보다 수명이 길 뿐만 아니라, 감도의 조절이 용이하고, 이물질에 의한 장애물 감지 불량을 감소시킬 수 있는 로봇의 장애물 인식용 범퍼에 관한 것이다.

기술의 발달에 따라 공장 자동화나 또는 인간이 견딜 수 없는 극한의 환경에서 작업을 위한 수단으로 로봇이 개발되어 사용되고 있다.

최근에는 이러한 로봇 기술을 발전시켜 인간 친화적인 가정용 로봇의 개발에 이르고 있으며, 이러한 가정용 로봇 중 하나로 청소로봇이 많이 사용되고 있다.

이러한 이동식 로봇의 경우 주행시키는 좌륜 및 우륜모터를 포함하는 주행장치와, 이동 영역 내에 있는 다양한 장애물과 충돌하지 않고 주행할 수 있게 하는 다수의 감지수단과, 장치 전반을 제어하는 마이크로프로세서 등으로 구성되어 있 다.

이러한 로봇은 이동 영역을 이동하면서 장애물 감지수단에 장애물이 감지될 경우 진행방향을 전환하여 장애물을 피해 이동할 수 있게 함으로서 이동 영역을 원활하게 이동할 수 있다.

이러한 로봇에 구성된 장애물 감지수단으로는 택스위칭(TACT SWITCHINMG)방식이 많이 사용되고 있다.

이러한 텍스위칭 방식은 범퍼에 가동접점을 설치하여 범퍼에 장애물이 접촉되었을 때 고정접점에 가동 접점이 접촉되고 이렇게 접점이 서로 접촉됨에 의해 장애물을 감지하는 방식으로 구성된 것이다.

그러나 이렇게 구성된 종래의 로봇의 장애물 인식용 범퍼는 위와 같이 가동접점과 고정접점의 접촉에 의해 장애물을 감지하고, 접점들의 자은 접촉시 접점 사이에 불꽃이 발생하여 접점이 손상됨은 물론 범퍼 또는 가동 접점이 노후되면 가동 접점이 탄성을 잃어 장애물과 접촉되지 않은 상태에서도 장애물을 인식함으로 로봇이 방향을 잃고 주행하는 문제가 있었다.

또한, 위와 같이 텍스위칭 방식의 센서를 구비한 로봇의 장애물 인식용 범퍼는 상기한 바와 같이 두 접점의 접촉에 의해 장애물을 인식함으로서 두 접점 사이에 이물질이 끼어 있을 경우 장애물을 인식할 수 없는 단점이 있었다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 발명된 것으로, 로봇에 구성된 범퍼에 설치된 접촉센서를 정전용량 방식 접촉센서로 설치하여 구성하여 접점의 접촉이 아닌 정전용량의 변화에 의해 장애물을 인식하게 함으로서 센서의 접점이 물리적으로 접촉되지 않은 상태에서도 장애물을 인식할 수 있어 접점의 잦은 접촉에 의해 접점이 노후되는 것을 방지할 수 있는 로봇의 장애물 인식용 범퍼를 제공함을 목적으로 한다.

더욱이 감지될 수 있는 정전용량의 값을 조절함으로서 범퍼에 접촉되는 장애물의 압력 변화에 따라 장애물 감지 민감도를 용이하게 조절할 수 있고, 접점의 접촉이 이루어지지 않고 장애물을 감지함으로서 이물질에 의한 접점의 접촉 불량에 따른 장애물 감지 불량을 감소시킬 수 있는 로봇의 장애물 인식용 범퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇의 장애물 인식용 범퍼는 로봇의 하부에 둘레에 구비되고, 장애물과의 접촉을 인식하는 하나 이상의 접촉센서를 구비한 로봇의 범퍼에 있어서, 상기 접촉센서는 정전용량의 변화에 의해 장애물의 접촉 여부를 감지하는 정전용량센서임을 특징을 한다.

더욱이 본 발명의 로봇의 장애물 인식용 범퍼를 구성하는 상기 정전용량센서는 정전공간을 두고 이격되게 배치된 제1도전판과 제2도전판으로 구성됨을 특징 으로 한다.

이상에서 상세히 기술한 바와 같이, 본 발명은 로봇에 구성된 범퍼에 설치된 접촉센서를 정전용량 방식 접촉센서로 설치하여 접점의 접촉이 아닌 정전용량의 변화에 의해 장애물을 인식하게 함으로서 센서의 접점이 물리적으로 접촉되지 않은 상태에서도 장애물을 인식할 수 있어 접점의 잦은 접촉에 의해 접점이 노후되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 감지될 수 있는 정전용량의 값을 조절함으로서 범퍼에 접촉되는 장애물의 압력 변화에 따라 장애물 감지 민감도를 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 접점의 접촉이 이루어지지 않고 장애물을 감지함으로서 이물질에 의한 접점의 접촉 불량에 따른 장애물 감지 불량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 문언에 의해서만 제한 해석될 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 장애물 인식용 범퍼를 구비한 로봇의 일예를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 로봇의 장애물 인식용 범퍼에 구비된 정전용량센서의 일예를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 로봇의 장애물 인식용 범퍼에 구비된 정전용량센서가 장애물을 인식한 상태의 단면도이다.

도시한 바와 같이 본 발명에 따른 로봇(100)의 장애물 인식용 범퍼는 정전용량센서로 구성된 접촉센서(110)를 구비하고 있다.

상기 정전용량센서는 범퍼(120)가 장애물과 접촉되었을 때 범퍼에 가해지는 압력에 의해 정전용량이 변화됨을 감지하여 로봇(100)이 장애물에 접촉되었음을 알리는 수단으로 도 2에 도시한 바와 같이 두 개의 전도판(112, 113)사이에 정전공간(111)을 형성하여 구성된다.

이렇게 정전용량센서로 접촉센서를 구비한 로봇(100)은 이동식 로봇이고, 이러한 이동식 로봇과 관련된 기술은 이미 많이 개발되어 본 발명의 기술분야에서는 익히 알려진 기술로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같이 장애물을 인식하는 접촉센서의 구성을 보다 단순화시키고, 고장을 줄일 수 있으며, 장애물 인식 감도를 조절할 수 있게 하기 위한 방법으로 접촉센서(110)를 정전용량센서로 구성한 것이다.

이러한 정전용량센서는 상기한 바와 같이 제1전도판(112)과 제2전도판(113)사이에 정전공간(111)을 형성하여 구성된다.

이렇게 구성된 정전용량센서는 제1도전판(112) 또는 제2도전판(113)에 장애물이 접촉되어 도 3에 도시한 바와 같이 도전판의 일부가 굽혀지면, 도전판들(112, 113) 사이의 거리가 좁아지게 되고, 두 도전판(112, 113) 사이의 용량이 변하게 된 다. 이렇게 두 도전판(112, 113) 사이의 용량의 변화는 접촉센서(110)에 연결된 제어회로(미도시 및 미설명)에 의해 감지되고, 이렇게 감지된 용량변화로부터 장애물을 인식할 수 있게 된다.

이와 같이 구성된 정전용량센서는 상기 두 도전판(112, 113)중 로봇(100)의 표면을 향해 배치된 도전판은 외부와의 접촉에 의해 잘 휘어질 수 있는 재질의 도전판을 사용하고, 로봇(100)의 내부를 향한 면의 도전판은 잘 휘어지지 않는 도전판을 사용함이 바람직하다.

또한 두 개의 도전판(112, 113)중 내측에 설치된 제2판도전판(113)은 접지(GND)와 연결하여 정전용량의 기준될 수 있게 할 수 있다.

이렇게 로봇(100)의 외부에 배치된 도전판을 잘 휘어지는 재질로 제작함으로서 범퍼(120)가 장애물과 접촉되었을 때 도전판이 용이하게 변형되어 정전용량의 변화가 쉽게 발생될 수 있다. 만약, 이러한 외부의 자극이 외부의 도전판은 물론 내부에 설치된 도전판까지 변형시키게 되면 즉, 두 도전판 모두가 동시에 변형되면 오히려 로봇(100)이 장애물과 접촉되었음에도 이를 오인식할 수 있는 문제가 있으므로 상기한 바와 같이 내부에 설치된 도전판은 변형이 잘 이루어지지 않는 도전판을 사용함이 바람직하다.

로봇 관련 기술분야에서는 이미 잘 알려진 기술이나 상기한 바와 같이 정전용량센서로 구성된 접촉센서(110)는 다수가 설치될 수 있으며, 각각의 접촉센서(110)가 제어회로에 연결되어 각각의 접촉센서(110)로부터 장애물을 감지할 수 있어 로봇(100)이 장애물을 용이하게 회피하여 이동할 수 있다.

또한, 상기 정전용량센서로 구성된 접촉센서(110)가 내부에 설치되는 범퍼(120)는 외부의 충격 즉, 로봇(100)이 장애물과 부딛혔을 때 그 충격이 상기 정전용량센서로 구성된 접촉센서(110)에 전달될 수 있게 하기 위해 탄성을 갖는 재질의 고무나 합성수지 등으로 만들어지는 것이 바람직하다.

또한 위와 같이 본 발명의 로봇의 장애물 인식용 범퍼에 구성된 접촉센서(110)를 구성하는 정전용량센서는 두 도전판의 물리적인 접촉에 의해 장애물을 인식하는 것이 아니라 두 도전판 사이의 거리변화에 따른 정전용량의 변화로부터 장애물과의 접촉을 감지함으로서 두 도전판 사이에 이물질이 끼여도 장애물을 인식할 수 있으며, 제어회로에서 감지할 수 있는 정전용량의 변화값을 조절함으로서 장애물과의 접촉에 따른 감도를 미세하거나 둔감하게 조절할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 장애물 인식용 범퍼를 구비한 로봇의 일예를 도시한 사시도이고,

도 2는 본 발명에 따른 로봇의 장애물 인식용 범퍼에 구비된 정전용량센서의 일예를 도시한 단면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 로봇의 장애물 인식용 범퍼에 구비된 정전용량센서가 장애물을 인식한 상태의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>

100 : 로봇

110 : 접촉센서

111 : 정전공간

112 : 제1전도판

113 : 제2전도판

120 : 범퍼

Claims (3)

1. 로봇(100)의 하부에 둘레에 구비되고, 장애물과의 접촉을 인식하는 하나 이상의 접촉센서(110)를 내부에 구비한 로봇의 범퍼(120)에 있어서,

   상기 접촉센서(110)는 정전용량센서임을 특징을 하는 로봇의 장애물 인식용 범퍼.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 정전용량센서는 정전공간(111)을 두고 이격된 제1도전판(112)과 제2도전판(113)으로 구성됨을 특징으로 하는 로봇의 장애물 인식용 범퍼.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제2도전판(113)은 접지(GND)와 연결하여 정전용량의 기준됨을 특징으로 하는 로봇의 장애물 인식용 범퍼.

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