KR20090111170A

KR20090111170A - 로봇 시스템 및 그 동작방법

Info

Publication number: KR20090111170A
Application number: KR1020080036799A
Authority: KR
Inventors: 김상윤; 박동우
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2008-04-21
Filing date: 2008-04-21
Publication date: 2009-10-26
Also published as: KR101442110B1

Abstract

본 발명은 로봇 시스템 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 이동로봇이 충전대로 복귀 하도록 안내하는 안내신호를 복수의 영역으로 송출하여 도킹영역을 세분화하고, 복수의 안내신호를 이용함으로써 이동로봇이 보다 안정적이고 정확하게 도킹되고 충전대 복귀 시간이 감소되는 효과가 있다.

이동로봇, 청소로봇, 안내신호, 초음파, 적외선, 도킹, 충전대

Description

로봇 시스템 및 그 동작방법{Robot system and operating method thereof}

본 발명은 로봇 시스템 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 특히 안내신호 및 신호 송수신을 통해 이동로봇의 정확하고 빠른 충전대 복귀가 가능하도록 하는 로봇 시스템 및 그 동작방법에 관한 것이다.

최근, 산업용으로 사용되던 로봇이 가정용으로 개발되어, 일반 가정에서도 로봇의 사용이 가능하게 되었으며, 이러한 가정용 로봇의 분야는 점차 확대되고 있는 추세다.

이러한 가정용 로봇의 대표적인 예는 청소로봇이다. 가정에서 사용되는 이동로봇인 청소로봇은 이동형 로봇으로서, 일정 영역을 스스로 주행하면서, 주변의 먼지 또는 이물질을 흡입함으로서, 해당 영역을 청소하는 기기이다.

이동로봇은 일정영역을 주행하면서 먼지 및 이물질을 흡입하는데, 충전 가능한 배터리가 구비되어, 이동이 자유롭고 배터리의 동작전원을 이용한 스스로 이동이 가능하며, 주행중 장애물 등을 피하기 위한 다수의 센서가 구비되어 장애물을 피해 주행 할 수 있다.

이러한, 이동로봇은 배터리의 잔량을 감지하여, 배터리가 일정량 이하로 감 소되는 경우, 충전을 위해 충전대로 복귀하여 배터리의 충전이 완료되면, 충전대로부터 이탈하여, 주행 및 청소를 재 수행하게 된다. 이러한 기능을 자동충전기능이라한다.

이때, 이동로봇은 상기와 같은 자동충전 기능에 따라, 충전대로 복귀하는 경우 충전대로부터 송출되는 신호를 수신하여 충전대의 위치를 파악함으로서, 충전대로 복귀하여 배터리를 충전하게 된다.

그러나, 충전대로부터 송출되는 신호를 이용한 종래의 이동로봇의 충전대 복귀 방법은 충전대가 안내신호를 송출함에 있어서, 각 영역을 지시하는 신호가 일정 시간 간격으로 송출되어야 하므로, 1회의 전체 신호 송출을 위해서는 과다한 시간이 소요되는 문제점이 있다.

특히 상기와 같이 안내신호를 송출하는데 시간이 소요됨에 따라, 안내신호를 수신하는 이동로봇 또한, 신호를 수신하는데, 일정 시간이 소요되므로, 충전대까지의 거리 및 방향을 판단 및 그에 따른 진행 방향 설정이 지연되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 이동로봇의 도킹을 유도하는 안내신호를 세분화된 복수의 영역으로 송출하고, 이동로봇과 충전대 간의 신호 송수신을 통해 이동로봇이 빠르고 정확하게 충전대의 방향 및 위치를 판단하도록 하여, 정확하고 빠른 충전대 복귀가 가능하도록 하는 로봇 시스템 및 그 동작방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 로봇시스템은 거리측정을 위한 거리신호를 송신하는 거리신호 송신부, 영역을 지시하기 위해, 충전대로부터 송출된, 안내신호를 수신하는 안내신호 수신부, 상기 안내신호 수신부를 통해 안내신호가 수신되면, 상기 거리신호 송신부를 제어하여 거리신호가 송출되도록 제어하는 송신제어부, 상기 거리신호 송신부를 통해 거리신호가 송신된 이후, 상기 안내신호 수신부를 통해 안내신호가 재 수신되기까지의 시간을 측정하여 충전대까지의 거리 및 방향을 산출하고, 그에 따른 진행방향을 가변제어하는 로봇제어부를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 로봇 시스템은 이동로봇의 복귀 및 도킹을 유도하는 안내신호를 송출하는 충전대에 있어서, 복수의 영역으로 안내신호를 송출하는 안내신호 송신부, 이동로봇으로부터 송출된 거리신호를 수신하는 거리신호 수신부, 대기상태에서 상기 안내신호 송신부를 통해 제 1 주기로 상기 안내신호가 송출되도록 하고, 상기 거리신호 수신부를 통해 초음파가 수신되면 상기 이동로봇이 근거리에 위치한 것으로 판단하고, 상기 안내신호가 송출되도록 제어하는 충전대제어부를 포함한다.

또한 본 발명에 따른 로봇시스템의 동작방법은 충전대로부터 제 1 주기로 안내신호가 송출되는 단계, 이동로봇이 상기 충전대로 복귀 중 상기 안내신호를 수신하고, 상기 안내신호에 대응하여 거리신호를 송출하는 단계, 상기 이동로봇으로부터 송출된 안내호가 상기 충전대에서 수신되면, 상기 충전대를 즉시 상기 안내신호를 송출하는 단계 및 상기 이동로봇이 상기 안내신호를 수신하면, 상기 안내신호 송출시점부터 상기 안내신호 수신시점까지의 시간에 대응하여 상기 충전대 까지의 거리를 연산하고, 상기 안내신호의 종류에 대응하여 진행방향을 변경하여 상기 충전대로 복귀하는 단계를 포함한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 로봇 시스템 및 그 동작방법은 안내신호가 도달하는 영역을 세분화하여, 안내신호를 이용한 진행방향에 대한 이동로봇의 각도 보정을 통해, 빠르고 정확한 도킹이 가능하고, 이동로봇과 충전대 간의 신호 송수신을 통해 이동로봇이 충전대의 위치 및 거리 판단이 용이하여, 도킹 실패율이 감소되고 이동로봇이 충전대로 복귀하는데 소요되는 시간이 크게 감소되며, 그에 따라 이동로봇의 작업 가능 시간이 증가되는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇 및 충전대가 도시된 사시도이다. 본 발명에 따른 로봇 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 소정 영역을 이동하며 영역을 청소하는 이동로봇(2)과, 이동로봇(2)에 충전전류를 공급하는 충전대(1)를 포함한다.

여기서, 이동로봇(2)은 주행 시 먼지 및 이물질을 흡입하여 청소하는 청소로복인 것으로 예로 하여 설명하나, 본 발명의 이동로봇은 청소로봇 이외에도 소정의 주행수단을 이용하여 소정 영역을 이동하고 충전대로 복귀하는 이동로봇에 대하여 적용 가능하다.

이동로봇(2)은 소정의 이동수단을 구비하여, 사용자에 의해 지시된 명령에 대응하여 소정 영역을 청소하고, 주행 중 또는 청소 수행 중 배터리 전원이 부족한 것으로 판단되면 충전대의 안내신호에 따라 충전대(1)로 복귀하고, 충전이 완료되면 다시 소정 위치로 이동하여 중지했던 동작을 수행한다.

이동로봇(2)은 주행 중 이동거리를 연산하고 그에 따른 위치를 판단하며, 감지되는 장애물을 피해 이동한다. 이러한 이동로봇(2)은 상부에는 데이터 입력이 가능한 다수의 버튼을 포함하고, 현재 동작 상태 및 설정된 모드에 대한 정보가 표시되는 표시수단이 구비될 수 있다.

충전대(1)는 상기와 같이 이동로봇(2)의 배터리 전원이 부족한 경우, 이동로봇(2)의 복귀가 용이하도록 충전대(1)의 위치를 지시하는 안내신호를 송출하여 이동로봇(2)의 복귀를 유도한다. 특히 충전대(1)는 대기상태에서 안내신호를 송출하는 중에, 이동로봇(2)이 충전대에 근접한 경우 이를 감지하여 대기 상태를 해제하고, 안내신호를 송출함으로서 도킹을 유도하고, 도킹 완료된 이동로봇(2)에 충전전류를 공급한다. 또한, 충전대(1)는 이동로봇이 위치를 판단하는 기준점의 역할을 수행한다.

이때, 충전대(1)는 이동로봇(2)이 감지되면 도킹을 유도하기 위한 안내신호를 복수의 영역으로 송출한다. 특히, 충전대(1)는 이동로봇(2)의 접근이 감지되기 전후로 안내 신호를 송출함에 있어서, 상이한 주기로 안내신호를 송출하여 이동로봇(2)의 도킹을 유도한다.

도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 충전대의 구성이 도시된 블록도이다.

이러한 충전대(1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 거리신호수신부(130), 안내신 호 송신부(140), 송수신제어부(120), 데이터부(180), 충전부(160), 충전단자(170), 도킹감지부(150) 그리고 충전대 동작 전반을 제어하는 충전대제어부(110)를 포함한다.

안내신호 송신부(140)는 이동로봇(2)이 충전대(1)로 복귀하여 도킹 가능하도록, 충전대(2)의 위치를 알리기 위한 안내신호를 적어도 하나의 영역으로 송출한다. 이때, 안내신호 송신부(140)는 복수의 안내신호 송신모듈을 포함하여, 복수의 영역에 각각 상이한 안내신호가 도달되도록 안내신호 송신모듈을 제어함으로서 이동로봇(2)의 도킹을 유도한다.

여기서, 안내신호는 적외선 신호이고, 각 안내신호 송신모듈은 상이한 주파수의 안내신호를 송출한다. 이때, 안내신호는 적외선 신호가 사용되는 것을 예로 하여 설명하나, 이외에도 초음파, 레이저, RF신호 등 다른 신호가 사용될 수 있으며, 이는 본 발명의 상세한 설명 및 도면에 한정되지 않는다.

안내신호 송신부(140)는 송수신제어부(120)에 의해 구동되어, 각각 상이한 영역으로 안내신호를 송출하게 된다. 이때, 안내신호 송신부(140)는 송출되는 안내신호의 도달범위를 제한하며 안내신호 송신모듈을 보호하는 하우징(미도시)을 더 포함한다.

거리신호수신부(130)는 이동로봇(2)으로부터 송출된 거리신호를 수신한다. 이때, 거리신호는 이동로봇(2)이 충전대간의 거리를 측정하기 위해 송출하는 것으로, 이하 초음파가 사용되는 것을 예로 하여 설명한다. 여기서, 거리신호는 초음파에 한정되지 아니하고, 레이저, RF신호 등과 같은 다른 신호가 사용될 수 있으며 거리 측정에 사용되는 신호가 사용되는 것이 바람직하다. 단, 안내신호와 거리신호는 상이한 신호가 사용되는 것이 바람직하다.

거리신호수신부(130)는 적어도 하나의 거리신호수신모듈을 포함하여, 이동로봇(2)으로부터 송출된 거리신호를 수신하여 송수신제어부(120)로 인가한다.

송수신제어부(120)는 안내신호 송신부(140)의 안내신호 송출을 제어하고, 안내신호 송신부(140)와 거리신호수신부(130)로 동작전원을 공급한다. 이때, 송수신제어부(120)는 안내신호 송신부(140)가 복수의 영역으로 각각 상이한 신호를 송출하도록 제어한다.

송수신제어부(120)는 거리신호수신부(130)로부터 이동로봇의 거리신호가 가 수신되면, 이동로봇(2)이 근거리에 접근한 것으로 판단하여 이동로봇(2)의 접근에 따른 신호를 충전대제어부(110)로 인가하고, 충전대제어부(110)의 제어명령에 대응하여 안내신호 송신부(140)를 제어한다.

이때, 송수신제어부(120)는 거리신호수신부(130)로부터 거리신호가 수신되기 전, 대기상태에서 소정 주기로 안내신호가 출력되도록 안내신호 송신부(140)를 제어하고, 이동로봇(2)이 근거리에 위치하는 경우, 즉 거리신호수신부(130)를 통해 이동로봇(2)의 거리신호가 수신된 후에는 충전대제어부(110)의 제어명령 입력 시, 거리신호가 수신된 즉시, 안내신호가 출력되도록 안내신호 송신부(140)를 제어한다. 여기서, 송수신제어부(120)는 데이터부(180)에 저장된 설정데이터에 따라 안내신호가 송출되도록 한다. 경우에 따라, 송수신제어부(120)는 충전대제어부(110)로부터 별도의 명령이 입력되지 않아도, 거리신호가 수신되면, 즉시 안내신호가 송신 되도록 안내신호 송신부(140)를 제어할 수도 있다.

충전대제어부(110)는 송수신제어부(120)로부터 이동로봇(2)의 접근에 따른 신호가 입력되면, 송수신제어부(120)를 제어하여 안내신호가 즉시 송출되도록 송수신제어부(120)로 제어명령을 인가한다. 또한, 충전대제어부(110)는 거리신호수신부(130)로부터 거리신호가 소정 시간 이상 수신되지 않는 경우, 안내신호 송신부(140)가 대기상태로 전환되어 설정된 주기로 안내신호가 송출되도록 송수신제어부(120)를 제어한다.

또한, 충전대제어부(110)는 도킹감지부(150)를 통해 이동로봇(2)의 도킹이 감지되면, 충전부(160)를 제어하여 이동로봇(2)으로 충전전류가 제공되도록 한다.

도킹감지부(150)는 도킹감지수단 또는 충전단자(170) 접촉 여부에 따른 감지수단 중 적어도 어느 하나를 이용하여 이동로봇(2)의 도킹을 감지한다.

이때, 도킹감지부(150)는 이동로봇(2)이 충전단자(170)에 접촉되어 전기적으로 연결되는 경우 도킹이 완료된 것으로 판단한다. 또한, 도킹감지부(150)는 별도의 도킹 감지수단을 구비하여, 이동로봇이 특정 지점에 위치하는 경우, 도킹감지수단을 이용하여 이동로봇(2)의 도킹을 감지할 수 있다. 이 경우, 이동로봇(2) 또한 도킹 감지수단을 감지하여 충전대(1)로의 도킹 완료를 감지할 수 있다. 이때, 도킹 감지수단은 이동로봇(2)의 위치 보정 수단으로 사용될 수 있다.

충전부(160)는 충전대제어부(110)의 제어명령에 대응하여 충전단자(170)를 통해 이동로봇(2)으로 충전전류를 공급한다.

도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 구성이 도시된 블록도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이동로봇(2)은 거리신호송신부(230), 안내신호 수신부(250), 신호처리부(220), 주행부(260), 먼지흡입부(270), 데이터부(280), 감지부(290), 배터리감지부(300), 배터리(310), 그리고 이동로봇(2)의 동작 전반을 제어하는 로봇제어부(210)를 포함한다.

주행부(260)는 소정의 주행수단이 구비되어, 로봇제어부(210)의 제어명령에 따라 소정방향으로의 이동이 가능하도록 동작된다. 이때, 주행부(260)는 로봇제어부(210)에 의해 설정되는 이동방향, 목적지, 이동속도에 대한 제어명령에 대응하여 주행수단을 구동함으로서, 지정된 위치로의 이동이 가능하도록 한다. 주행부(260)는 복수의 바퀴와, 복수의 바퀴를 회전시키는 회전수단을 포함한다.

감지부(290)는 적어도 하나의 센서가 구비되어, 주행 중 이동로봇 주변에 위치한 장애물을 감지한다. 이때, 감지부(290)는 장애물 감지 결과를 로봇제어부(210)로 인가함으로써, 장애물 회피를 위해 주행부(260)에 의한 이동방향이 수정되도록 한다.

먼지흡입부(270)는 이동로봇(2) 주행 중 주변의 먼지 및 이물질을 흡입하여 소정 영역에 대한 청소를 수행한다. 이때, 먼지흡입부(270)는 공기를 빨아들이는 흡입수단 및, 먼지를 응집하는 수단이 구비되어, 먼지 및 이물질 흡입이 가능하게 된다. 먼지흡입부(270)는 에지테이터(미도시), 흡입모터(미도시), 집진수단(미도시), 걸레 중 적어도 하나를 포함한다.

배터리(310)는 이동로봇(2)에 동작전원을 제공하고, 배터리 감지부(300)는 이동로봇(2)에 동작전원을 공급하는 배터리(310)에 연결되어, 배터리(310)의 충전 정도 및 배터리 잔량을 수시로 측정하여, 배터리 잔량이 소정값 이하로 감소되는 경우, 배터리 잔량 부족을 및 충전대 복귀 요청 신호를 로봇제어부(210)로 인가한다.

거리신호송신부(230)는 적어도 하나의 거리신호 송신모듈을 포함하여, 신호처리부(220)의 제어에 따라 거리신호를 송출한다. 이때, 거리신호는 초음파가 사용되나, 이는 거리측정을 위해 이용되는 신호의 일종으로 전술한 바와 같이 거리측정에 이용 가능한 다른 신호에도 적용될 수 있다.

안내신호 수신부(250)는 적어도 하나의 안내신호 수신모듈을 포함하여, 충전대(1)로부터 송출되는 안내신호를 수신한다.

신호처리부(220)는 안내신호 수신부(250)를 통해 안내신호가 수신되는 경우, 안내신호가 수신됨을 알리는 신호를 로봇제어부(210)로 인가하고, 로봇제어부(210)의 제어명령에 대응하여 거리신호송신부(230)를 제어하여 거리신호가 송출되도록 한다.

로봇제어부(210)는 배터리 감지부(230)로부터 감지되는 배터리 잔량 부족을 및 충전대 복귀 요청 신호에 따라 충전대(1)로의 복귀 여부를 판단하고, 신호처리부(220)로부터 수신되는 신호, 또는 감지부(290)로부터 입력되는 신호를 바탕으로 진행방향을 판단한다. 특히, 로봇제어부(210)는 신호수신부(220)로부터 입력되는 안내신호를 데이터부(260)에 저장된 데이터를 바탕으로 분석하여 현재 위치를 판단한다.

이때, 안내신호는 이동로봇(2)의 도킹을 유도하기 위해 충전대로부터 송출된 신호이므로, 이동로봇(2)은 안내신호의 종류에 따라, 도킹 영역 중 어느 영역에 위치하는지 판단할 수 있다. 또한, 이동로봇(2)은 수신된 안내신호를 이용하여 이동로봇의 각도를 보정함으로써, 진행방향을 변경한다.

한편, 로봇제어부(210)는 신호처리부(220)로부터, 안내신호 수신부(250)를 통해 안내신호가 수신되면, 소정 시간 경과 후 거리신호가 송출되도록 제어명령을 신호처리부(220)로 인가한다. 또한, 로봇제어부(210)는 신호처리부(220)를 제어하여, 거리신호송신부(230)로부터 거리신호가 송출된 시점부터, 안내신호 수신부(250)를 통해 안내신호가 다시 수신되기까지 시간을 카운트하여 충전대까지의 거리를 산출한다.

이때, 로봇제어부(210)는 거리신호는 초음파이고, 안내신호는 적외선 인 경우, 빛의 일종인 적외선의 속도는 약 30만km/초 로, 속도가 약 340m/s 인 초음파에 비해 무시해도 될 만큼 빠르므로, 적외선 신호의 전송속도를 무시하고, 카운트 된 시간이 초음파가 충전대까지 도달하는데 소요된 시간인 것으로 간주하여, 충전대 까지의 거리를 산출한다.

이때, 초음파의 속도에 카운트된 시간을 곱하면 이동로봇으로부터 충전대까지의 거리가 산출된다. 예를 들어, 카운트 된 시간이 0.02초인 경우, 충전대까지의 거리는 3.4m 가 된다. 여기서, 거리신호 또는 안내신호로 다른 종류의 신호가 사용되는 경우에는 신호의 특성에 따라 거리 산출 방법이 변경될 수 있다.

그에 따라 로봇제어부(210)는 산출된 거리와, 수신된 안내신호에 따른 이동로봇이 위치한 영역을 판단하여 진행 방향을 제어한다.

여기서, 로봇제어부(210)는 데이터부(280)에 저장된 위치판단을 위한 영역 데이터에 근거하여 즉 안내신호를 분석하고, 그 종류에 따라 이동로봇의 위치를 판단한다. 또한, 거리와 현재 이동로봇의 위치를 이용하여 역으로 충전대의 위치를 판단한다.

로봇제어부(210)는 충전대(1)로 복귀 시, 충전대(1)의 안내신호를 수신하지 못하는 경우에는 월플로잉, 또는 주행 기록을 이용하여 충전대(1)로 복귀하고, 안내신호가 수신되면 안내신호를 이용한 충전대 도킹을 시도한다.

또한, 로봇제어부(210)는 감지부(290)에 구비된 다수의 센서로부터 입력되는 신호에 대응하여 주변의 장애물을 인식하여 주행방향이 변경되도록 주행부(260)를 제어하고, 입력된 설정에 따라 먼지흡입부(270)를 제어하여 청소가 수행되도록 한다.

데이터부(280)는 안내신호 분석을 위한 영역데이터와 함께, 이동로봇의 주행 및 장애물 감지에 따른 제어 데이터가 저장되고, 청소 수행을 위한 데이터, 청소 영역 설정에 따른 데이터 등이 저장되며, 로봇제어부(210)가 거리를 산출하는데 필요한 데이터가 저장된다.

여기서, 이동로봇(2)의 충전대 복귀 시, 충전대(1)로부터 수신되는 안내신호에 따른 거리 및 방향 판단에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇 시스템에서 신호 전송 예가 도시된 예시도이다.

충전대(1)는 도 4에 도시된 바와 같이, 설정된 주기로 안내신호(S11)를 도킹 영역에 송출하고, 이동로봇(2)은 안내신호(S11)를 수신하여 거리신호(S1)를 송출한다. 충전대(1)는 이동로봇(2)의 거리신호를 수신하면, 즉시 안내신호(S12)를 송출한다.

이때, 이동로봇(2)은 안내신호(S12)가 다시 수신되기 까지의 시간에 대응하여, 충전대(1)까지의 거리를 산출하고, 수신된 안내신호(S11, S12)에 따라 현재 위치 및 충전대 위치를 판단한다. 이때, 충전대(1)는 대기상태에서는 설정된 주기로 안내신호를 송출하고, 이동로봇(2)으로부터 거리신호가 수신되면 대기상태를 해제하고, 수신 즉시 안내신호를 송출하는데, 거리신호가 수신된 경우에만 안내신호를 송출한다. 단, 소정 시간 이상 거리신호가 수신되지 않으면 다시 대기상태로 전환하여 설정된 주기로 안내신호를 송출한다.

이때, 이동로봇(2)의 거리신호송신부(230) 및 안내신호 수신부(250)는 이동로봇(2)의 주행방향을 기준으로 전면부에 위치하는 것이 바람직하다.

도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 복귀에 따른 안내영역이 도시된 도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 충전대(1)는 안내신호 송신부(140)를 통해 복수의 영역으로, 영역 구분 정보를 포함하는 안내신호를 송출하여 도킹 영역을 형성한다.

충전대(1)의 송수신제어부(120)는 안내신호 송신부(140)를 제어하여 복수의 안내신호가 지정된 영역으로 송출되도록 제어한다. 이때, 안내신호 송신부(140)는 안내신호 송신모듈이 4개 구비되는 것을 예로 하여 설명한다. 여기서, 안내신호 송신모듈은 도킹영역의 형태 및 구분되는 영역의 수에 따라 그 수가 가변될 수 있으 며, 도면에 한정되지 않음을 명시한다.

안내신호 송신부(140)는 4개의 안내신호 송신모듈로부터 각각 제 1 내지 제 4 안내신호를 송신한다. 이때, 4개의 안내신호 송신모듈은 송수신제어부(120)에 의해 개별 제어될 수 있다.

여기서, 제 1 내지 제 4 안내신호 송신모듈(141 내지 144)로부터 송신되는 안내신호는 각각의 안내신호 송신모듈에서 주파수를 달리하여 송출되며, 제 1 내지 제 4 안내신호는 적어도 한 영역에 중복되어 도달된다. 이때, 안내신호 송신모듈에서 송출되는 안내신호는 송출되는 시점에 비해 확산되어 소정 영역에 도달된다.

제 1 안내신호 송신모듈(141)은 제 1 안내신호를 송출하며, 제 1 안내신호는 제 1 내지 제3 영역(401, 402, 403)에 도달된다. 제 2 안내신호 송신모듈(142)은 제 2 안내신호를 송출하며, 제 2 안내신호는 제 3 내지 제6 영역, 제 9 영역(401 내지 406)(409)에 도달되며, 제 3 안내신호 송신모듈(143)에서 송출되는 제 3 안내신호는 제 2 내지 제5 영역, 제 8영역(402 내지 405)(408)에 도달되며, 제 4 안내신호는 제 5 내지 제 7 영역(405 내지 407)에 도달된다.

이때, 충전대(1)의 송수신제어부(120)는 4개의 안내신호가 도달하는 영역이 중복되도록 함으로써, 4개의 안내신호를 통해 영역을 9개로 구분하여, 이동로봇이 수신되는 안내신호의 종류 및 안내신호의 수에 따라 위치를 판단 할 수 있도록 한다. 여기서, 사용되는 안내신호의 수 및 그에 따라 구분되는 영역의 수는 가변될 수 있으며, 도면에 한정되지 않음을 명시한다.

예를 들어, 제 2 영역(402)에는 제 1 안내신호 송신모듈(141)의 제 1 안내신 호, 제 3 안내신호 송신모듈(143)의 제 3 안내신호가 도달하고, 제 8 영역(408)에는 제 1 안내신호만 도달한다. 그에 따라, 이동로봇(2)은 제 3 안내신호의 수신 및 제 1 안내신호의 수신 여부에 따라 제 2 영역(402)과 제 8 영역(408)을 구분한다. 또한, 제 3 영역(403)에는 제 1 내지 제 3 안내신호가 도달되므로, 이동로봇(2)은 제 2 안내신호의 수신 여부에 따라 제 2 영역(402)과 제 3 영역(403)을 구분한다.

여기서, 안내신호가 3 종류 도달되는 영역은 제 3 영역(403)과 제 5 영역(405)이며, 제 3 영역과 제 5 영역은 도시된 바와 같이, 그 폭이 좁고, 가늘고 길게 형성되어, 이동로봇(2)의 도킹을 유도하는 안내선 역할을 한다.

이동로봇(2)은 안내신호를 이용하여, 충전대(1)로 복귀하며, 상기와 같이 형성된 도킹영역에서 제 3영역 또는 제 5영역에 위치하도록 진행방향을 설정한다. 이때, 이동로봇(2)은 제 3영역 또는 제 5영역에 위치하는 것으로 판단되면, 직진주행하면서 제 3 영역과 제 5 영역이 모두 감지되는 상태를 유지하도록 한다. 이동로봇은 3 영역과 제 5영역을 따라 직선 주행하면서, 둘 중 어느 하나의 영역이라도 벗어나면 이동로봇의 각도를 보정하여, 진행방향을 변경한다. 그에 따라 이동로봇(2)은 충전대(1)로 직전 주행하며 도킹을 시도할 수 있게 된다.

이때, 안내신호 송신부(140)는 제 1 내지 제 4 안내신호 송신모듈과 함께 외부 충격으로 부터의 보호 역할 이외에도 안내신호가 도달되는 영역을 조절하는 하우징(G1, G2)을 포함한다. 안내신호 송신부(140)는 하우징(G1, G2)의 형상을 변경하여 제 1 내지 제 4 안내신호가 도달되는 영역의 크기를 제어 할 수 있다. 즉 하우징이 송신모듈을 덮는 정도, 하우징이 돌출된 정도를 조절하고, 송신모듈 간의 거리(D)를 조절함으로써, 각 송신모듈로부터 송출되는 안내신호의 도달 영역 및 도달 영역의 크기가 변경된다.

이동로봇(2)은 충전대(1)로부터 송출된 안내신호를 수신하여, 안내신호의 종류에 따라, 이동로봇의 위치 또는 충전대(1)의 위치를 파악한다.

도 6 은 도2의 충전대의 안내신호 송신부가 도시된 사시도이다.

상기와 같이 충전대(1)는 안내신호 송신부(140)를 통해 안내신호를 송출함으로써, 이동로봇(2)의 복귀를 유도한다. 전술한 도 5에서와 같이 , 안내신호 송신부(140)는 복수의 안내신호 송신모듈을 외부 충격으로부터 보호하는 동시에, 안내신호가 복수의 영역에 도달되도록, 안내신호의 도달범위를 조절 및 제한하기 위한 하우징(G1, G2)을 포함한다.

도 6의 (a)와 같이 하우징(G1,G2)은 안내신호 송신모듈(141 내지 144)이 삽입 가능한 구조로 형성된다. 이때, 하나의 하우징에는 두 개의 안내신호 송신모듈이 삽입될 수 있으며, 안내신호 송신모듈이 하우징 내에 삽입되는 것이 아니라, 안내신호 송신모듈의 일부를 감싸면서, 일부가 외부로 노출되도록 삽입된다.

즉, 하우징(G1, G2)는 직육면체 형상에서 어느 일면에 안내신호 송신모듈이 삽입 장착되는 제 1 홀(GH01)이 형성되고, 제 1 홀에 대응되는 반대면에 제 2 홀(GH02)이 형성된다.

하우징(G1, G2)은 도 6의 (b)와 같이 안내신호 송신모듈이 제 1 홀과 제2 홀에 각각 삽입된다. 이때 제 1 하우징(G1)에는 제 1 안내신호 송신모듈(141)과, 제 2 안내신호 송신모듈(142)이 삽입 장착된다.

이때, 하우징(G1, G2)은 도 6의 (c)와 같이 두 개의 홀, 즉 제 1 홀과 제 2 홀(GH01, GH02)의 크기가 상이하게 형성되어, 제 1 안내신호 송신모듈과, 제 2 안내신호 송신모듈이 삽입 장착되는 정도와, 외부로 노출되는 표면적이 상이하다.

예를 들어 제 1 홀(GH01)은 안내신호 송신모듈이 삽입된 경우, 40% 외부로 노출되도록 형성되고, 제 2 홀(GH02)은 안내신호 송신모듈이 50% 외부로 노출되도록 형성된다. 이때, 노출 비율은 안내신호의 도달범위, 안내신호에 의해 구분되는 영역의 수에 따라 가변될 수 있다. 그에 따라 각각의 안내신호 송신모듈은 하우징에 의해 외부로 노출된 정도에 따라, 그 표면적에 따라, 송출되는 안내신호의 도달 범위가 상이해 진다.

이때, 전술한 도 5에서와 같이 충전대(1)에 두 개의 하우징(G1, G2)에 구비되는 경우, 안내신호 도달 영역 중 바깥쪽에 영역을 형성하는 제 1 안내신호 송신모듈(141)과, 제 4 안내신호 송신모듈은 하우징(G1, G2)의 바깥쪽에 구비되고, 제 2 및 제 3 안내신호 송신모듈은 제 1 및 제2 하우징의 안쪽에 구비된다.

즉, 제 1 안내신호 송신모듈(141)은 제 1 하우징의 왼쪽, 제 1 홀(GH01)에 삽입장착되고, 제 4 안내신호 송신모듈(144)은 제 2 하우징(G2)의 오른쪽에 삽입장착된다. 또한, 제 2 안내신호 송신모듈(142)는 제 1 하우징(G1)의 오른쪽, 제 2 홀(GH02)에 삽입되고, 제3 안내신호 송신모듈(143)은 제 2 하우징(G2)의 왼쪽에 삽입장착된다. 여기서, 제1 또는 제 2 안내신호 송신모듈의 경우와 같이, 제 3 안내신호 송신모듈(143)이 제 4 안내신호 송신모듈(144)에 비해 외부로 노출되는 표면적이 더 크도록 각각 하우징에 삽입된다. 이때, 제 2 하우징(G2)는 제 1 하우 징(G1)과 삽입홀의 배치가 반대가 된다.

제 1 및 제 4 안내신호 송신모듈(141,144)는 40%가 외부로 노출된 상태에서 안내신호를 송출하고, 제 2 및 제 3 안내신호 송신모듈(142,143)은 50%가 외부로 노출된 상태에서 안내신호를 송출한다. 그에 따라 제 2 및 제 3 안내신호 송신모듈(142, 143)은 제 1 및 제 4 안내신호 송신모듈(141, 144)에 비해 도달하는 범위가 넓어진다.

하우징은 상기와 같이 안내신호 송신모듈을 부분적으로 감싸는 형태를 취하면서, 일부 노출되도록 형성되므로, 안내신호의 도달범위를 제한한다. 또한, 하우징은 안내신호 송신모듈 보다, 소정 거리 외부로 더 돌출되도록 돌출부(F)가 형성되어, 안내신호의 확산을 제어하고 도달범위를 제한한다. 즉 제 2 안내신호 송신모듈(142)에서 안내신호가 송출되는 경우, 송출된 안내신호는 확산되어 소정영역에 도달되는 데, 일부 신호가 하우징의 돌출부(F)에 의해 차단되므로 확산 및 도달범위를 제한한다.

도 7 은 도 4의 로봇 시스템에서 전송되는 신호가 도시된 예시도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 충전대(1)는 대기상태에서 소정 주기(T)로 안내신호를 송출하고(431, 432, 433), 이동로봇(2)은 충전대(1)에서 송출된 안내신호를 수신하여 충전대(1)의 방향을 판단하고 충전대로(1)로 접근한다. 이때, 이동로봇(2)은 안내신호를 수신하면(441) 거리신호를 송출한다(451). 여기서, 이동로봇(2)은 안내신호 수신 후, 소정 시간(471) 경과 후 거리신호를 송출하나, 경우에 따라 즉시 송출할 수도 있으며, 이는 설정에 따라 가변될 수 있다.

경우에 따라, 이동로봇(2)은 충전대(1)의 안내신호를 수신하더라도 안내신호의 신호 세기가 일정 크기 이하이면 거리신호를 송출하지 않고, 신호의 세기가 큰 방향으로 주행하여 충전대로 접근하며, 신호의 세기가 일정 크기 이상이면, 거리신호를 송출한다.

충전대(1)는 이동로봇(2)에서 송출된 거리신호가 수신되면(461), 대기상태를 해제하고, 안내신호(434)를 송출하게 된다.

그에 따라, 이동로봇(2)은 거리신호를 송신하고, 충전대로부터 안내신호가 수신(442)되기 까지의 제 1 시간(tof1)을 카운트 하여, 충전대까지의 거리를 산출한다. 이때, 안내신호의 전송속도는 거리신호의 전송속도에 비해 매우 빠르므로 안내신호의 전송속도는 무시될 수 있다. 즉, 충전대는 거리신호를 수신하자마자 안내신호를 송출하고, 안내신호는 곧 이동로봇(2)에 수신되는 것으로 간주한다.

그에 따라 이동로봇(2)은 상기와 같이 카운트된 제 1시간(tof1)을 이용하여 거리를 산출 하고, 소정 시간 경과(472) 후, 수신된 안내신호(442)에 대응하여, 거리신호를 송출한다(452). 이동로봇(2)은 거리신호 송출(452) 후부터 시간을 카운트 하고, 충전대는 거리신호가 수신되면(462), 다음 안내신호를 송출한다(435). 이때, 이동로봇(2)은 안내신호를 수신하고(443), 카운트된 시간을 이용하거 충전대(1)까지의 거리를 재 산출한다.

여기서, 이동로봇(2)은 안내신호(442) 수신 후, 거리신호를 송출하기까지의 시간(471, 472,473)이, 거리신호 송출 후 안내신호 도달에 소요되는 시간 보다 작게 설정하는 것이 바람직하며, 이 시간은 가변될 수 있다.

상기와 같이 반복하여 이동로봇(2)은 충전대 까지의 거리를 산출하고, 수신된 안내신호(441,442,443,444)를 통해, 이동로봇이 위치한 영역을 판단하고, 그에 따른 각도를 보정함으로써, 진행방향을 조정하여, 충전대(1)로 복귀한다.

도 8 은 도 5의 안내영역에 대하여, 이동로봇의 위치에 따른 복귀예가 도시된 예시도이다.

전술한 도 5와 같이 안내신호가 각 영역에 도달되어, 안내신호의 종류에 따라 영역 구분이 가능해 지고, 복수의 안내신호가 도달되는 영역을 이용하여 영역을 보다 세분화 하게 된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 이동로봇(2)은 전면부에 구비된 안내신호 수신부(250)가 전면부의 좌우에 대칭적으로 구비되어 안내신호를 수신함으로써, 현재 위치를 판단한다.

이동로봇(2)의 안내신호 수신부(250)를 통해 이동로봇(2)에 안내신호가 수신되면, 신호처리부(220)는 안내신호를 분석하고, 안내신호의 종류 대한 정보를 로봇제어부(210)로 인가한다.

이때, 로봇제어부(210)는 도 8의 (a)와 같이 안내신호가 3 종류 수신되는 경우, 이동로봇(2)이 제 3 영역(403) 또는 제 5 영역(405)의 사이에 위치한 것으로 판단하고, 직진주행을 하여 충전대(1)로 복귀한다. 특히 이동로봇(2)의 전면부에 구비된 안내신호 수신부(250)에 두 개의 수신모듈이 구비되어, 두 개의 수신모듈(251, 252)에서 3종류의 안내신호가 수신되어, 제 3 영역(403)과, 제 5 영역(405)이 감지되면, 직선 주행을 하게 된다. 이때, 수신모듈(251, 252) 간의 간격 은 안내신호에 의해 형성되는 제 3 영역과 제 5 영역의 간격과 유사한 값을 갖는 것이 바람직 하며 이는 송신모듈의 하우징 및 송신모듈의 간격에 따라 변경될 수 있다.

여기서 로봇제어부(210)는 수신모듈(251, 252)의 어느 하나의 수신모듈에서만 3개의 안내신호가 수신되고, 다른 수신모듈에서는 둘 이하의 안내신호가 수신되는 경우에는, 어느 하나의 수신모듈만이 제 3 또는 제 5 영역에 위치하고, 반대쪽 수신모듈은 다른 영역에 위치하므로, 안내신호의 종류에 대응하여 위치를 판단하고 진행방향을 변경한다.

예를 들어, 이동로봇(2)의 로봇제어부(210)는, 제 1 수신모듈(251)을 통해 제 1 내지 제 3 안내신호가 수신되고, 제 2 수신모듈(252)을 통해 제 2 및 제 3 안내신호가 수신되는 경우, 제 1 수신모듈(251)은 제 3 영역(403)에 위치하고, 제 2 수신모듈(252)은 제 4 영역(402)에 위치한 것으로 판단한다. 그에 따라 로봇제어부(210)는 진행방향을 변경하고 수신되는 안내신호를 지속적으로 분석하여 충전대(2)로 복귀 되도록 한다. 이때, 주행부(260)는 로봇제어부(210)의 제어명령에 대응하여 메인바퀴 중 어느 하나만 동작하도록 하여, 이동로봇(2)이 제자리에서 회전하여 진행방향이 변경되도록 한다.

또한, 도 8의 (b)와 같이, 이동로봇(2)의 제 1 수신모듈(251)에는 제 2 및 제 3 안내신호가 수신되고, 제 2 수신모듈(252)에는 제 2 및 제 4 안내신호가 수신되는 경우, 로봇제어부(210)는 이동로봇이 제 4 영역(404) 및 제 6 영역(406)에 위치하는 것으로 판단한다. 이때, 이동로봇(2)의 크기에 따라 이동로봇(2)이 위치한 영역은 변경될 수 있으며, 로봇제어부(210)에 의해 영역 판단은 수신모듈이 위치한 영역에 대한 것으로, 상기와 같은 경우 실질적으로 이동로봇(2)은 제 4 내지 제 6 영역(404, 405, 406)에 걸쳐 위치하며, 그 크기에 따라 제 7 또는 9 영역에도 위치될 수 있다.

상기와 같이 제 4 영역(404)과 제 6 영역(406)에 위치한 것으로 판단되면, 로봇제어부(210)는 진행방향을 우측이 되도록 한다. 이후 주행 중 수신되는 안내신호에 따라 진행방향을 지속적으로 변경하고 제 3 영영과 제 5 영역이 감지되면, 직선주행하여 제 3 영영과 제 5 영역을 유지하면서, 충전대(1)로 복귀한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도 9 는 도 3의 이동로봇의 충전대 복귀 시 안내 영역 진입에 따른 동작방법이 도시된 순서도이다.

도 9를 참조하면, 이동로봇(2)이 배터리 부족 등의 이유로 충전대(1)로의 복귀를 판단하면, 수행중인 작업을 중지하고, 충전대(1)로 복귀한다(S510). 이때, 이동로봇(2)은 소정의 복귀 방법에 의해, 예를 들어, 월팔로윙, 주행루트 기억 등의 같은 방법을 이용하여 충전대(1)로 복귀하게 되는데, 충전대(1)에 소정 거리 이상 접근하면, 충전대(1)의 안내신호를 이용하여 복귀 및 도킹을 수행한다.

이동로봇(2)은 복귀 주행 중, 충전대(1)로부터 송출된 안내신호가 안내신호 수신부(250)를 통해 수신되면(S520), 이동로봇(2)은 안내신호 송신부(230)를 통해 거리신호를 송출한다(S530). 여기서, 신호처리부(220)는 로봇제어부(210)로 안내신 호 수신에 따른 신호를 인가하고, 로봇제어부(210)는 안내신호 수신에 대응하여, 거리신호송신부(230)를 통해 거리신호가 송출되도록, 신호처리부(220)로 제어명령을 인가한다. 이때, 로봇제어부(210)는 수신된 안내신호를 분석하여 이동로봇(2)의 현재 위치, 즉 영역을 판단하여 진행방향을 설정한다.

로봇제어부(210)는 거리신호가 송출되면, 안내신호 수신부(250)를 통해 안내신호가 재 수신되기 까지 시간을 카운트 한다(S540). 안내신호 수신부(250)를 통해 안내신호 다시 수신 되면, 로봇제어부(210)는 시간 카운트를 중지하고, 카운트된 시간을 이용하여 충전대(2)까지의 거리를 산출한다(S560).

이때, 로봇제어부(210)는 소정 시간 경과후, 안내신호 송신부(230)를 통해 거리신호가 송출되도록 하는 제어명령을 신호처리부(220)로 인가하고, 새로 수신된 안내신호를 분석하여, 현재 이동로봇(2)의 위치 및 충전대(1)의 위치를 재 판단하고, 그에 따른 진행 방향을 다시 설정한다.

도 10 은 도 2의 충전대의 이동로봇 감지 및 이동로봇 유도방법이 도시된 순서도이다. 전술한 도 9 에서와 같이 이동로봇(2)이 안내신호 수신 시, 거리신호를 송출하는 경우, 충전대는 다음과 같이 동작된다.

충전대(1)는 이동로봇이 도킹을 시도하지 않는, 대기상태에서, 안내신호 송신부(140)를 통해 주기적으로 안내신호를 송출한다(S610).

충전대(1)는 소정 주기로 안내신호를 송출하는 대기상태에서, 이동로봇(2)으로부터 송출된 거리신호가 충전대(1)에 수신되면, 충전대는 대기상태를 해제하고, 거리신호수신에 대응하여 안내신호를 송신한다(S630).

이때, 충전대 제어부(110)는 거리신호수신부(130)를 통해 거리신호가 수신됨에 따라, 이동로봇(2)이 소정 거리 내에, 근거리에 위치하는 것으로 판단하여, 도킹을 유도하기 위해 안내신호를 안내신호 송신부(140)를 통해 송신한다. 여기서, 충전대 제어부(110)는 송신 주기에 관계 없이, 거리신호가 수신되면, 즉시 안내신호가 송신되도록 송수신 제어부(120)로 제어명령을 인가한다.

여기서, 안내신호는 안내신호 송신부(140)에 구비되는 복수의 안내신호 송신모듈로부터 각각 복수의 안내신호가 송신되며, 그에 따라 전술한 도 5와 같이, 안내신호가 각각 상이한 영역에 도달되어, 복수의 영역을 형성한다. 송수신제어부(120)는 안내신호 송신부(140)에 포함되는 복수의 안내신호 송신모듈을 각각 개별 제어하여, 안내신호가 지정된 영역으로 송출되도록 한다.

이때, 충전대(1)는 이동로봇(2)의 도킹이 완료 될 때 까지 상기와 같이, 거리신호수신 후, 안내신호를 송출하여, 도킹을 유도하게 된다(S620 내지 S650). 한편, 도킹 중인 이동로봇(2)이 영역을 이탈하여, 거리신호가 소정 시간 이상 수신되지 않는 경우, 충전대 제어부(110)는 다시 대기상태로 전환하고, 송수신 제어부(120)는 안내신호가 소정 주기로 송출되도록 안내신호 송신부(140)를 제어한다.

이때, 이동로봇(2)의 도킹이 완료되면(S650), 도킹감지부(150)는 충전단자(170)에 이동로봇(2)이 접속됨을 감지하여, 도킹 완료에 대한 신호를 충전대 제어부(110)로 인가한다.

충전대 제어부(110)는 이동로봇(2)의 도킹이 완료되면, 충전부(160)를 제어하여, 충전단자(170)를 통해 이동로봇(2)으로 충전전류가 공급되도록 한다. 그에 따라, 이동로봇(2)은 충전을 시작한다(S660).

도 11 은 도 3의 이동로봇의 충전대 복귀 방법이 도시된 순서도이다.

도 11을 참조하면, 이동로봇(2)은 충전대로 복귀 주행하는 중에, 안내신호가 수신되면(S720), 수신된 안내신호를 분석하여, 안내신호의 종류를 판단한다(S730).

이때, 안내신호는 충전대(1)의 안내신호 송신부(140)에 포함된 안내신호 송신모듈(141 내지 144)로부터 송출되므로, 각각 소정 영역에 도달하는데, 이때, 안내신호가 일부 중복하여 도달되 영역이 생기게 되어, 복수의 영역으로 구분된다.

그러므로, 이동로봇(2)은 현재 위치에서 수신되는 안내신호의 종류를 분석하여 이동로봇(2)이 위치한 영역을 판단하게 된다. 이때, 안내신호 수신부(250)는 구비되는 두 개의 안내신호 수신모듈(251, 252)를 통해 각각 안내신호를 수신하고, 로봇제어부(210)는 입력되는 두가지 안내신호를 각각 분석한다.

특히, 로봇 제어부(210)는 안내신호 수신부(250)로부터 수신된 안내신호가 적어도 3 종류인 경우, 이동로봇(2)이 전술한 도 5에서 제 3 영역(403) 또는 제 5 영역(405)에 위치한 것으로 판단한다(S750).

로봇제어부(210)는 두 개의 안내신호 수신모듈(251, 252) 중 어느 하나는 제 3영역(403)에 해당하는 안내신호가 수신되고, 다른 하나로부터 제 5 영역(405)에 해당되는 안내신호가 각각 수신되는 경우, 보다 정확하게는 이동로봇에 구비된 제 1 안내신호 수신모듈(251)이 제 3 영역에 위치하고, 제 2 안내신호 수신모듈(252)이 제 5 영역에 위치하는 경우, 직진주행하여 도킹을 시도한다(S760).

여기서, 로봇제어부(210)는 안내신호가 2종류 이하인 경우, 안내신호의 종류 에 따른 영역 및 이동로봇의 현재 위치를 판단하고(S790), 그에 따라, 이동로봇(2)의 진행방향을 변경 설정한다(S800).

로봇제어부(210)는 변경된 주행방향에 따라 주행하면서, 지속적으로 안내신호를 수신하여, 상기와 같이 진행방향 변경을 통해 제 3 영역 또는 제 5 영역에 진입하도록 주행을 제어한다. 이때, 로봇제어부(210)는 이동로봇이 제 3 영역 또는 제 5 영역 중 어느 한 영역에 위치하는 경우, 주행부(260)을 제어하여 이동로봇(2)이 제자리에서 회전하도록 함으로써 이동로봇의 각도를 보정한다.

이동로봇(2)이 상기와 같이 도킹을 시도하여, 도킹이 완료되면(S770), 로봇제어부(210)는 충전대(1)로부터 공급되는 충전전류를 이용하여 배터리(310)를 충전한다(S780).

이상과 같이 본 발명에 의한 로봇시스템 및 그 동작방법을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇 및 충전대가 도시된 사시도,

도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 충전대의 구성이 도시된 블록도,

도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 구성이 도시된 블록도,

도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇시스템에서 신호 전송 예가 도시된 예시도,

도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 복귀에 따른 안내영역이 도시된 도,

도 6 은 도2의 충전대의 안내신호 송신부가 도시된 사시도,

도 7 은 도 4의 로봇 시스템에서 전송되는 신호가 도시된 예시도,

도 8 은 도 5의 안내영역에 대하여, 이동로봇의 위치에 따른 복귀예가 도시된 예시도,

도 9 는 도 3의 이동로봇의 충전대 복귀 시 안내 영역 진입에 따른 동작방법이 도시된 순서도,

도 10 은 도 2의 충전대의 이동로봇 감지 및 이동로봇 유도방법이 도시된 순서도,

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

1: 충전대 2: 이동로봇

110: 충전대 제어부 130: 거리신호 수신부

140: 안내신호 송신부 210: 로봇제어부

230: 거리신호 송신부 250: 안내신호 수신부

Claims

거리측정을 위한 거리신호를 송신하는 거리신호 송신부;

영역을 지시하기 위해, 충전대로부터 송출된, 안내신호를 수신하는 안내신호 수신부;

상기 안내신호 수신부를 통해 안내신호가 수신되면, 상기 거리신호 송신부를 제어하여 거리신호가 송출되도록 제어하는 송신제어부;

상기 거리신호 송신부를 통해 거리신호가 송신된 이후, 상기 안내신호 수신부를 통해 안내신호가 재 수신되기까지의 시간을 측정하여 충전대까지의 거리 및 방향을 산출하고, 그에 따른 진행방향을 가변제어하는 로봇제어부를 포함하는 이동로봇.
제 1 항에 있어서,

상기 제어부는 상기 거리신호 송신 후 상기 안내신호 수신시까지 걸린 시간과, 각 신호의 이동속도를 고려하여, 상기 충전대까지의 거리를 연산하고, 상기 안내신호 수신부를 통해 수신된 안내신호의 종류에 대응하여 현재 위치를 판단하는 이동로봇.
제 1 항에 있어서,

상기 로봇제어부는 상기 안내신호 수신부를 통해 수신되는 상기 안내신호가 3종류 이상인 경우, 직선주행되도록 제어하는 이동로봇.
이동로봇의 복귀 및 도킹을 유도하는 안내신호를 송출하는 충전대에 있어서,

복수의 영역으로 안내신호를 송출하는 안내신호 송신부;

이동로봇으로부터 송출된 거리신호를 수신하는 거리신호 수신부; 및

대기상태에서 상기 안내신호 송신부를 통해 설정된 주기로 상기 안내신호가 송출되도록 하고, 상기 거리신호 수신부를 통해 상기 거리신호가 수신되면 상기 이동로봇이 근거리에 위치한 것으로 판단하고, 상기 안내신호가 송출되도록 제어하는 충전대제어부를 포함하는 충전대.
제 4 항에 있어서,

상기 이동로봇과의 접속 여부에 따라 도킹 완료 여부를 감지하는 도킹감지부; 및

상기 이동로봇으로 충전전류를 제공하는 충전부를 더 포함하고,

상기 충전대 제어부는 상기 이동로봇의 도킹 완료시 상기 충전부를 통해 상기 이동로봇으로 충전전류가 공급되도록 제어하고, 충전 중 상기 안내신호 송신부로부터 안내신호가 송출되지 않도록 제어하며, 상기 이동로봇 충전 완료 후 소정시간 경과 후, 대기상태로전환되어, 설정된 주기로 안내신호가 송출되도록 상기 안내신호 송신부를 제어하는 충전대.
제 4 항에 있어서,

상기 충전대제어부는 상기 거리신호수신부를 통해 거리신호가 수신된 경우에만, 안내신호가 송출되도록 제어하고, 소정시간 이상 거리신호가 수신되지 않는 경우 설정된 주기로 안내신호가 송출되도록 하는 충전대.
제 4 항에 있어서,

상기 안내신호 송신부의 안내신호 송출을 제어하는 송수신제어부를 더 포함하고, 상기 안내신호 송신부는 복수의 안내신호 송신모듈을 포함하며,

상기 송수신제어부는 상기 복수의 안내신호 송신모듈을 통해 각각 지정된 영역으로 안내신호가 송출되도록 제어하고, 각 안내신호 송신모듈로부터 송출되는 안내신호가 도달하는 영역의 어느 일부가 중복되도록 제어하는 충전대.
제 7 항에 있어서,

상기 송수신제어부는 상기 안내신호 송신부에 포함되는 제 1 내지 제 3 안내신호 송신모듈의 안내신호가 도달하는 중복영역이 형성되도록 제어하는 충전대.
제 7 항에 있어서,

상기 안내신호 송신부는 상기 안내신호 송신모듈을 외부 충격으로부터 보호하면서 송출되는 안내신호의 도달범위를 제한하는 하우징을 더 포함하는 로봇시스템의 충전대.
제 9 항에 있어서,

상기 하우징은 상기 안내신호 송신모듈의 어느 일부분이 외부로 노출되고, 나머지 부분은 덮도록 형성되며,

상기 안내신호 송신모듈이 외부 노출된 일부분 보다, 더 돌출되어 상기 안내신호 송신모듈로부터 송출된 안내신호의 도달범위를 제한하는 충전대.
제 9 항에 있어서,

상기 하우징은 제1 안내신호 송신모듈과 제 2 안내신호 송신모듈이 삽입되고, 제 1 안내신호 송신모듈과 제 2 안내신호 송신모듈의 일부 덮는 형태로 형성되며, 제 1 안내신호 송신모듈의 노출면적과 제 2 안내신호 송신모듈의 노출면적이 상이한 충전대.
복수의 영역으로 안내신호를 송출하는 충전대; 및

상기 안내신호를 수신하여 상기 충전대로 복귀하는 이동로봇을 포함하고,

상기 이동로봇은 상기 안내신호 수신 시, 거리를 감지하기 위한 거리신호를 송출하고, 상기 거리신호 송출 후 상기 충전대로부터 안내신호가 다시 수신되기까지의 시간에 대응하여, 상기 충전대까지의 거리를 산출하고 상기 안내신호의 종류에 따라 진행방향을 설정하여 충전대로 복귀하여 도킹하고,

상기 충전대는 상기 안내신호를 설정된 주기로 송출 하는 중, 상기 이동로봇 으로부터 상기 거리신호가 수신되면 상기 안내신호가 즉시 송출되도록 제어하고, 상기 이동로봇 도킹 시 상기 이동로봇으로 충전전류를 제공하는 로봇시스템.
충전대로부터 설정된 주기로 안내신호가 송출되는 단계;

이동로봇이 상기 충전대로 복귀 중 상기 안내신호를 수신하고, 상기 안내신호에 대응하여 거리신호를 송출하는 단계;

상기 충전대에 상기 거리신호를 수신하면, 상기 충전대는 즉시 상기 안내신호를 송출하는 단계; 및

상기 이동로봇이 상기 안내신호를 수신하면, 상기 안내신호 송출시점부터 상기 안내신호 수신시점까지의 소요 시간에 대응하여 상기 충전대까지의 거리를 연산하고, 상기 안내신호의 종류에 대응하여 진행방향을 변경하여 상기 충전대로 복귀하는 단계를 포함하는 로봇시스템의 동작방법.