KR20090084219A - 전자 유도 방식의 이동로봇 경로추종 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자 유도 방식의 이동로봇 경로추종 시스템에 관한 것으로서, 디지털 방식의 전자 유도 기법을 이용하여 이동 방향의 제한이 없는 이동 로봇의 경로 추종 기술에 관한 것이다.

본 발명은 전자 유도 방식의 이동로봇 경로추종 시스템에 있어서, 전자 신호를 발생시키는 전자펄스 생성기와, 전자펄스 생성기로부터 전자 신호를 전달받는 신호선이 구비된 경로, 및 이동수단이 구비된 구동부와, 경로의 전자 신호를 검출하는 전자유도 신호감지 처리부와, 전자유도 신호감지 처리부를 통해 얻어진 전자 신호를 이용해 구동부를 제어하는 제어부가 형성된 이동로봇을 포함하며, 이동로봇은 신호선이 구비된 경로를 지날 경우, 전자유도 신호감지 처리부에 전자유도가 발생하여 전자 신호를 검출하고, 검출된 전자 신호를 클러스터링하여 경로의 방향을 감지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 서비스 공간의 복잡도에 의해 중복된 경로 교차점이 발생시에도 로봇에 부착된 센서를 통해 경로 교차점을 인식하고 특정 경로를 채택 주행하여 연속적인 주행을 하는 효과가 있다.

이동로봇, 경로추종, 전자 유도 방식

Description

전자 유도 방식의 이동로봇 경로추종 시스템{System for following the pathway of the mobile robot to the electromagnetic induction type}

본 발명은 전자 유도 방식의 이동로봇 경로추종 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디지털 방식의 전자 유도 기법을 이용하여 이동 방향의 제한이 없는 이동 로봇의 경로 추종 기술에 관한 것이다.

종래, 이동 로봇 경로 추종에 대한 기술은 대한민국 공개특허 제2000-0047179호 '하이브리드시스템을 이용한 이동로봇의 경로 및 자세제어시스템' 이외에 다수 출원 및 공개된 상태이다.

상기 종래기술은, 소정의 제어신호를 근거로 이동로봇의 바퀴를 각각 제어하도록 된 이동로봇제어시스템에 있어서, 이동로봇의 동작상태를 변화시킬 위치정보를 저장하는 상태정보저장수단과, 사용자에 의해 입력되는 현재위치정보와 도착위치정보를 근거로 상태변화위치를 계산하여 상기 상태정보저장수단에 저장함과 더불어, 상태정보판단수단으로부터 인가되는 상태정보를 근거로 현재 위치에서의 상태변수를 계산하는 이산동작제어수단과, 상기 이산동작제어수단으로부터 인가되는 상태변수데이터를 아날로그 변수로 변환하는 상태변수변환수단, 상기 상태변수변환수 단으로부터 인가되는 아날로그 변수를 근거로 이동로봇의 바퀴를 제어함과 더불어, 이동되는 경로에 따라 변화되는 변수를 상태정보판단부로 인가하는 연속동작제어수단 및, 상기 연속동작제어수단으로부터 인가되는 변수를 주기적으로 확인하여 현재의 위치와 상태정보저장부에 저장된 상태변화위치와 동일할 경우, 상태변화데이터를 상기 이산동작제어수단으로 인가하는 상태정보판단부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

종래의 자율 주행 차량의 경로를 설계하는 경우, 아날로그 변수를 근거로 이동로봇의 바퀴를 제어하는 아날로그 방식의 센서처리를 하고, 두 개 이상의 경로 교차를 회피하는 방식을 채택하고 있다. 따라서, 특정 위치를 인식하기 어렵고, 경로를 따라 이동할 수 밖에 없으므로 이동 차량의 경로 설계 등에 어려운 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전자 유도 방식에 따라 경로 추종을 수행하되, 복잡한 서비스 공간 내에서도 주행할 수 있도록 다양한 경로 모양의 인식 및 유도선 기반의 제자리 회전 등의 추가적인 이동 방식을 개발함에 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은, 서비스 공간의 복잡도에 의해 중복된 경로 교차점이 발생시에도 로봇에 부착된 센서를 통해 경로 교차점을 인식하고 특정 경로를 채택하여 연속적인 주행을 구현함에 있다.

본 발명은 전자 유도 방식의 이동로봇 경로추종 시스템에 있어서, 전자 신호를 발생시키는 전자펄스 생성기; 상기 전자펄스 생성기로부터 전자 신호를 전달받는 신호선이 구비된 경로; 및 이동수단이 구비된 구동부와, 상기 경로의 전자 신호를 검출하는 전자유도 신호감지 처리부와, 상기 전자유도 신호감지 처리부를 통해 얻어진 전자 신호를 이용해 구동부를 제어하는 제어부가 형성된 이동로봇; 을 포함하며, 상기 이동로봇은 상기 신호선이 구비된 경로를 지날 경우, 상기 전자유도 신호감지 처리부에 전자유도가 발생하여 전자 신호를 검출하고, 검출된 전자 신호를 클러스터링하여 경로의 방향을 감지하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명은 전자 유도 방식에 따라 경로 추종을 하여 복잡한 서 비스 공간 내에서도 주행할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 서비스 공간의 복잡도에 의해 중복된 경로 교차점이 발생시에도 로봇에 부착된 센서를 통해 경로 교차점을 인식하고 특정 경로를 채택 주행하여 연속적인 주행을 하는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 전자 유도 방식의 이동로봇 경로추종 시스템에 관하여 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일실시예에 따른 전자 유도 방식의 이동로봇 경로추종 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 전자펄스 생성기(100), 경로(200) 및 이동로봇(300)으로 구성된다.

우선, 전자펄스 생성기(100)는 특정 주기를 가진 사각 파형의 전자 신호를 지속적으로 발생시킨다.

또한, 경로(200)는 신호선이 매립되고, 전자펄스 생성기(100)로부터 전자 신호를 전달받는다.

그리고, 이동로봇(300)은 이동수단이 구비된 구동부(310)와, 경로(200)의 전자 신호를 검출하는 전자유도 신호감지 처리부(320)와, 전자유도 신호감지 처리부(320)를 통해 검출된 전자 신호를 증폭시키는 증폭부(330)와, 전자유도 신호감지 처리부(320)를 통해 얻어진 전자 신호를 이용해 구동부(310)를 제어하는 제어부(340)가 형성된다.

본 발명의 일실시예에 따른 전자 유도 방식의 이동로봇 경로추종 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(340)는 전자유도 신호감지 처리부(320)를 통해 중복된 경로의 전자 신호에 대한 교차점(1)이 발생시, 전자유도 신호감지 처리부(320)를 통해 경로 교차점을 인식하고 특정 경로를 채택하여 구동부(310)를 제어한다.

본 발명의 일실시예에 따른 전자 유도 방식의 이동로봇 경로추종 시스템은 이동 방향의 제한성을 없애고 전,후,좌,우 및 특정각 회전을 하기 위하여, 경로(200)에 마주하는 이동로봇(300)의 하부면에 전자 신호 검출이 가능한 센서를 복수 개를 부착하고, 특정 문턱값에 의한 디지털 방식을 사용함에 따라 이동로봇(300)과 경로(200) 사이의 위치 및 방향 관계를 복수 개의 센서를 토대로 결정할 수 있다.

본 실시예에 따른 전자유도 신호감지 처리부(320)는 도 4에 도시된 바와 같이, 1개의 코일로 이루어진 낱개의 코일 센서(321)가 36개인 것으로 설정하였지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아닌 바, 도 5에 도시된 바와 같이, 센서의 간격을 조절 배치하여 360도 전방향으로 경로(200)의 전자 신호를 검출할 수 있음은 물론이다.

본 실시예에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 이동로봇(300)이 신호선이 매립된 경로(200) 상부를 지날 경우, 전자유도 신호감지 처리부(320)는 코일 센서(321)에 전자유도가 발생하여 경로가 어떠한 방향으로 설비되어 있는지 감지하게 된다.

여기서, 특정 문턱값에 의한 디지털 방식을 설명하면 다음과 같다.

도 6에 도시된 바와 같이, 녹색으로 표시된 두 개 이상의 코일센서(321)가 신호선이 매립된 경로 근처에 있음을 알 수 있다. 이때, 신호선에 유도된 신호는 아날로그이므로 적절한 문턱값을 선택해 코일센서(321)가 신호선 근처에 있음을 결정한다.

본 실시예에 따른 디지털 방식은 10도 단위의 코일센서(321)를 복수 개를 사용하므로 정확도를 최대 5도 사이에서 유지할 수 있다. 이러한 디지털 방식은 아날로그 방식이 갖는 고정밀 센서에 비해 저가로 구현이 가능하며, 교차로 처리가 수월한 효과가 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 전자유도 신호감지 처리부(320)는 복수의 코일 센서(321)에 의해 검출된 해당 경로(200)와 이동로봇(300)의 상대 위치를 근접거리 클러스터링 기법을 사용하여 판단한다.

여기서, 근접거리 클러스터링 기법을 설명하면 다음과 같다.

본 실시예에 따른 전자 유도 방식의 이동로봇 경로추종 시스템은 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 복수 개의 전자유도 방식의 코일센서(321)를 사용하여, 이동로봇(300)의 위치에 따라 다양한 센서분포를 가지게 된다.

본 실시예에 따른 이동로봇(300)은 신호선이 매립된 경로 직선상에 위치한 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 진행방향(a)의 앞쪽에 1번과 2번, 뒤쪽에 18번과 19번 각각 2개씩의 전자 신호가 검출된다.

또한 장애물회피 등에 의해 중심에서 벗어난 경우, 이동로봇(300)은 도 8에 도시된 바와 같이, 1번과 27번 내지 36번의 코일센서(321)가 전자 신호를 검출하고 있다.

그리고 신호선이 매립된 경로가 교차로인 경우, 이동로봇(300)이 교차로 위에 위치하여 도 9에 도시된 바와 같이, 8개의 전자 신호를 검출하고 있다.

이러한 이동로봇(300)은 근접거리 클러스터링 기법을 이용하여, 복수 개의 코일센서의 검출군을 찾고 이에 따라 다양한 포즈별 위치 인식을 시도한다. 도 7의 경우, 앞뒤 2개의 검출군을 찾게되고 2개의 검출군 방향에 신호선이 위치함을 알 수 있다. 이때, 기존의 전자유도 방식의 AGV(automatic guided vehicle)에서 처리하기 어려운 제자리 회전을 근접거리 클러스터링 기법을 사용하여 할 수 있게 된다.

근접거리 클러스터링 기법을 사용하여 이동로봇(300)을 회전시 검출군이 1번센서에서 2번센서, 3번, 4번 센서를 거쳐 12번센서로 회전각을 제어하며 회전시킴에 따라 제자리에서 정확하게 특정각으로 회전시킬 수 있게 된다.

여기서, 기존의 전자유도 방식의 경우에는 일반적으로 앞쪽에 센서 2~3개를 붙이고 신호의 세기를 토대로 방향각을 잡는 방식이다.

도 8의 경우, 신호선이 매립된 경로 위에 이동로봇(300)이 걸쳐있을 때 클러스터링에 의한 검출군은 한 개이고 검출군은 직선에 가깝게 인식된다. 따라서, 로봇의 중심이 오른쪽에 걸쳐 있음을 알 수 있게 되고, 이에 따라 최적화된 경로 복귀가 가능하다. 이때, 이동로봇(300) 주변에 경로선이 걸쳐 있음을 알게됨에 따라 경로의 중앙을 추종하지 않고 경로에서 크게 벗어나 주행하는데, 이러한 기능은 경로 중심에 장애물이 등장할 경우, 경로를 벗어나 장애물을 회피할 수 있는 효과가 있다.

도 9의 경우는 기존의 아날로그 방식의 AGV에서 처리하기 곤란한 부분이다. 그러나 근접거리 클러스터링 기법을 통해 1번과 2번, 8번과 9번, 17번과 18번, 27번과 28번의 4개 클러스터를 찾게 되고, 이러한 4개의 클러스터는 일반적인 주행이 아닌 교차로임을 알 수 있다. 교차로 처리를 위해 각각의 클러스터를 비교하여 이동로봇(300)의 중심이 교차로 중심에서 어느 정도 떨어져있는지 인식할 수 있게 되고, 따라서 인식한 교차로 중심을 토대로 4가지 방향을 선택해 다음 목적지로 이동하게 된다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 전자 유도 방식의 이동로봇 경로추종 시스템은 전자 유도 방식에 따라 경로 추종을 하여 복잡한 서비스 공간 내에서 이동방향에 제한이 없는 주행을 수행할 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명의 일실시예에 따른 전자 유도 방식의 이동로봇 경로추종 시스템은 서비스 공간의 복잡도에 의해 중복된 경로 교차점이 발생시에도 로봇에 부착된 센서를 통해 경로 교차점을 인식하고 특정 경로를 채택 주행하여 연속적인 주행을 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자 유도 방식의 이동로봇 경로추종 시스템의 구성도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 블록도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 경로를 추종하는 이동로봇의 사시도.

도 4,5는 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 배면도.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 코일 센서에 전자 신호가 검출되는 개념도.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 경로로부터 검출된 전자신호를 클러스터링하는 개념도.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇이 경로의 일부에 걸쳐 검출된 전자신호를 클러스터링하는 개념도.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 경로 교차점에서의 전자 신호를 클러스터링하는 개념도.

<도면 부호에 대한 상세한 설명>

100 : 전자펄스 생성기 200 : 경로

300 : 이동로봇 310 : 구동부

320 : 전자유도 신호감지 처리부 321 : 코일 센서

330 : 증폭부 340 : 제어부

a : 이동로봇의 진행방향

Claims (4)

1. 전자 유도 방식의 이동로봇 경로추종 시스템에 있어서,

   전자 신호를 발생시키는 전자펄스 생성기;

   상기 전자펄스 생성기로부터 전자 신호를 전달받는 신호선이 구비된 경로; 및

   이동수단이 구비된 구동부와, 상기 경로의 전자 신호를 검출하는 전자유도 신호감지 처리부와, 상기 전자유도 신호감지 처리부를 통해 얻어진 전자 신호를 이용해 구동부를 제어하는 제어부가 형성된 이동로봇; 을 포함하며,

   상기 이동로봇은 상기 신호선이 구비된 경로를 지날 경우, 상기 전자유도 신호감지 처리부에 전자유도가 발생하여 전자 신호를 검출하고, 검출된 전자 신호를 클러스터링하여 경로의 방향을 감지하는 것을 특징으로 하는 전자 유도 방식의 이동로봇 경로추종 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 이동로봇은,

   상기 전자유도 신호감지 처리부를 통해 검출된 전자 신호를 증폭시키는 증폭부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 유도 방식의 이동로봇 경로추종 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 전자유도 신호감지 처리부는,

   복수의 코일 센서가 원형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 유도 방식의 이동로봇 경로추종 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 이동로봇은,

   중복된 경로의 전자 신호에 대한 교차점이 발생시, 상기 전자유도 신호감지 처리부를 통해 경로 교차점을 인식하고 특정 경로를 채택하여 구동하는 것을 특징으로 하는 전자 유도 방식의 이동로봇 경로추종 시스템.

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