KR20090118818A - 두 바퀴로 균형을 잡는 라인트레이서용 로봇 및 그 제어방법 - Google Patents

두 바퀴로 균형을 잡는 라인트레이서용 로봇 및 그 제어방법 Download PDF

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KR20090118818A
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한진욱
김진형
김동현
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(주)로봇과학클럽
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Abstract

본 발명은 하나의 자이로 센서를 가지면서 두 바퀴로만 구동하는 라인트레이서용 세그웨이(자이로봇)를 제공하는 것인 바, 두바퀴 만으로 자세유지를 하면서 라인트레이서 기능을 구현하는 방법을 제공함이 목적이다. 이를 위하여, 본 발명의 로봇은, 좌우 한 쌍의 바퀴(11a, 11b); 상기 로봇의 기울기를 측정하는 자이로센서(10a); 상기 로봇의 좌우 위치 정보를 측정하는 라인트레이서용 센서(13a,13b); 상기 자이로 센서로부터의 측정된 기울기 정보에 따라 전후 이동여부를 결정하며, 상기 라인트레이서용 센서의 입력 정보에 따라 로봇의 좌우 회전 여부를 결정하는 제어부(20); 및 상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 좌우 바퀴의 정역 회전을 각각 행하는 좌우 모터(12a, 12b);를 포함하되, 상기 제어부(20)는, 상기 자이로센서 및 상기 라인트레이서용 센서의 센싱 정보를 받아들여 제어를 행하는 마이크로 프로세서(15)와, 상기 마이크로 프로세서의 출력에 의해 상기 모터에 PWM 출력을 행하는 PWM 출력부(16)로 구성됨으로써, 상기 하나의 자이로 센서(10a) 및 두개의 바퀴(11a,11b)만으로 균형을 유지하면서 라인트레이서 기능을 아울러 행하는 것을 특징으로 한다.
자이로 센서, 세그웨이, 로봇

Description

두 바퀴로 균형을 잡는 라인트레이서용 로봇 및 그 제어방법{Two-wheel robot having line tracer function and method for controlling the same}
본 발명은 두 바퀴로 균형을 잡는 라인트레이서용 로봇 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 자이로 센서만으로도 구현이 가능한 이륜 로봇 및 그 제어방법에 관한 것이다.
종래의 라인트레이서용 교육용 로봇의 경우에도, 구동력을 갖는 두 개의 휠을 갖는 로봇이 있었으나, 일반적으로 2개의 휠로는 똑바로 균형을 잡지 못하는 관계로, 앞이나 뒤에 자유 회전가능한 보조 바퀴나 볼베어링이 부착되어 사용되었다.
한편, 일명 세그웨이로도 불리우는 보조 바퀴나 볼베어링이 없이 오로지 좌우 2개의 구동용 바퀴로 자세를 유지하면서 구동되는 이륜 로봇의 경우에는, 앞뒤로 균형을 유지하여야 하기 때문에, 대개 5개 이상의 여러 개의 자이로 센서를 부착하여 앞뒤 균형을 유지하는 것이 일반적이었다.
즉, 자이로 센서들을 이용한 동적인 균형 장치 기술이 경사도를 감지하고, 이러한 센서들은 1초에 100번 정도 탑승자의 중력의 중심을 감지하여, 휠을 제어함으로써 세그웨이의 균형을 유지하면서 원하는 방향으로의 제어를 행하게 된다.
따라서, 이러한 세그웨이는 일반적으로 수 백만원의 고가이며 구조 및 제어방법도 복잡하게 될 수 밖에 없는 것으로, 간단한 교육용으로 사용되기에는 무리이며, 따라서 기존의 라인트레이서용 이륜 로봇의 경우에는 예외없이 보조 바퀴나 보조 볼베어링을 전방이나 후방에 설치하여 균형을 잡는 바, 사실 휠이 전후 방향 구동을 하는 목적으로만 사용되었지, 로봇의 중력 중심을 유지하는 기능은 고려할 필요가 없었다.
참고로, 라인트레이서란, 바닥에 그려진 검정색 선을 따라서 이동하는 동작을 행하는 이동로봇을 말한다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하나의 자이로 센서만을 가지면서 두 바퀴로 구동하는 라인트레이서용 세그웨이(일명 '자이로봇TM')를 제공하는 것인 바, 두바퀴 만으로 자세유지를 하면서 라인트레이서 기능을 구현하는 방법을 제공함이 목적이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 두 바퀴로 균형을 잡는 라인트레이서용 로봇은, 좌우 한 쌍의 바퀴(11a, 11b); 상기 로봇의 기울기를 측정하는 단일의 자이로센서(10a); 상기 로봇의 좌우 위치 정보를 측정하는 라인트레이서용 센서(13a,13b); 상기 자이로 센서로부터의 측정된 기울기 정보에 따라 전후 이동여부를 결정하며, 상기 라인트레이서용 센서의 입력 정보에 따라 로봇의 좌우 회전 여부를 결정하는 제어부(20); 및 상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 좌우 바퀴의 정역 회전을 각각 행하는 좌우 모터(12a, 12b);를 포함하되, 상기 제어부(20)는, 상기 자이로센서 및 상기 라인트레이서용 센서의 센싱 정보를 받아들여 제어를 행하는 마이크로 프로세서(15)와, 상기 마이크로 프로세서의 출력에 의해 상기 모터에 PWM 출력을 행하는 PWM 출력부(16)로 구성됨으로써, 상기 하나의 자이로 센서(10a) 및 두개의 바퀴(11a,11b)만으로 균형을 유지하면서 라인트레이서 기능을 아울러 행하는 것을 특징으로 한다.
바람직하기로는, 상기 두 바퀴로 균형을 잡는 라인트레이서용 로봇에 무선조정모듈(14a)을 탑재해서 무선으로 조정하는 것을 특징으로 하며,
더욱 바람직하게는, 상기 좌우 모터(12a, 12b)를 구동하는 모터드라이버(17c)와 전압레귤레이터(17d)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 두 바퀴로 균형을 잡는 라인트레이서용 로봇의 제어 방법은, (a) 상기 자이로 센서(10a)를 이용하여 로봇의 기울어진 각도를 센싱하는 단계(S3); (b) 상기 로봇이 앞으로 기울어져 있는가, 뒤로 기울어져 있는가, 아니면 정위치인가 여부를 판단하 는 단계(S5); (c) 상기 (b)단계의 판단 결과, 앞으로 기울어진 경우, 앞으로 기울어진 각도에 맞는 PWM 제어신호를 출력하여(S7), 자이로봇을 앞으로 전진시키게 됨으로써(S9), 로봇의 균형을 유지하는 단계; (d) 상기 라인트레이서 센서(13a, 13b)의 입력을 체크하여(S11), 라인트레이서 센서의 입력에 따라 바닥의 라인을 따라 이동을 계속하게 하는 단계(S13); (e) 상기 (b) 단계의 판단 결과, 로봇이 뒤로 기울어져 있는 경우, 뒤로 기울어져 있는 각도에 맞는 PWM신호를 출력하여(S27), 자이로봇을 뒤로 후진시킴으로써(S29), 로봇의 균형을 유지시키게 하는 단계; (f) 상기 (b) 단계에서의 판단 결과, 로봇이 영점 위치에 있을 경우, PWM출력을 중지하고(S37), 제어를 종료하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 측면에 따른 두 바퀴로 균형을 잡는 라인트레이서용 로봇의 제어 방법은, (A) 상기 자이로 센서(10a)를 이용하여 로봇의 현재각도를 계산하는 단계(S44); (B) 상기 계산된 현재각도와 수평각도를 비교하여, 상기 로봇이 앞으로 기울어져 있는가, 뒤로 기울어져 있는가, 아니면 수평을 유지하고 있는가 여부를 판단하는 단계(S45); (C) 상기 (B)단계의 판단 결과, 상기 로봇이 앞으로 기울어진 경우에는 앞으로 기울어진 각도에 맞는 연산PWM값을 제어신호로 출력하고(S47), 상기 로봇이 뒤로 기울어진 경우에는 뒤로 기울어진 각도에 맞는 연산PWM값을 제어신호로 출력하고(S57), 상기 로봇이 수평을 유지하고 있는 경우에는 주행PWM값을 제어신호를 출력하는 단계(S67); (D) 상기 라인트레이서 센서(13a, 13b)의 입력을 체크하여(S71), 상기 로봇이 우측으로 꺾여 있는가, 좌측으로 꺾여 있는가, 아니면 중앙을 향하고 있는가 여부를 판단하 는 단계(S72); (E) 상기 (B) 단계 및 상기 (E) 단계의 판단 결과, 로봇이 앞으로 기울어진 상태에서 우측센서(13a) 센싱시 및 로봇이 뒤로 기울어진 상태에서 좌측센서(13b) 센싱시는 좌측모터에 최대PWM값을 제어신호로 출력하고(S74), 로봇이 앞으로 기울어진 상태에서 좌측센서(13b) 센싱시 및 로봇이 앞으로 기울어진 상태에서 우측센서(13a) 센싱시는 우측모터에 최대PWM값을 제어신호로 출력하는 단계(S84); 및 (F) 상기 (C) 단계 및 상기 (E) 단계에서의 제어신호를 모터에 출력하는 단계(S75);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, (G) 상기 (F) 단계 이후에, 스위치 온/오프 여부를 판단하여, 스위치 온 상태이면, 상기 (A) 단계 내지 상기 (F) 단계를 반복하는 단계(S76)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 두 바퀴로 균형을 잡는 라인트레이서용 로봇에 의하면, 하나의 자이로 센서만을 가지고도, 두 바퀴만으로 로봇의 균형을 유지하면서, 라인트레이서 기능을 달성할 수 있기 때문에, 저렴하면서도 다이나믹한 느낌을 주는 교육용 또는 완구용 자이로봇을 제공하는 것이 가능하여 진다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 두 바퀴로 균형을 잡는 라인트레이서용 로봇 및 그 제어방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라인트레이서용 세그웨이(자이로봇)의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라인트레이서용 세그웨이(자이로봇)의 측면도이며, 도 3은 본 발명의 라인트레이서용 세그웨이(자이로봇)를 제어하기 위한 기능부의 개략블럭도이고, 도 4는 본 발명에 따른 두바퀴로 자세 제어하며 라인트레이서 동작을 구현하기 위한 플로우챠트이다.
참고로, 도 7은 본 발명의 라인트레이서용 세그웨이(자이로봇)의 실제 사시 사진이고, 도 8은 본 발명의 라인트레이서용 세그웨이(자이로봇)의 실제 측면 사진이며, 도 9는 본 발명의 라인트레이서용 세그웨이(자이로봇)의 실제 평면 사진이다.
즉, 본 발명은 프로그램 가능한 라인트레이서용 세그웨이(자이로봇) 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 1개의 자이로센서(10a)만으로 라인트레이서용 세그웨이(자이로봇)의 기울기를 측정하고, PWM방식으로 제어되는 두개의 DC모터(12a,12b)를 두개의 바퀴(11a,11b)에 결합하여 자이로봇의 수평자세를 제어하는 라인트레이서용 세그웨이(자이로봇)이며, 여기에 라인트레이서용 센서(13a,13b)를 결합하여, 수평유지를 하면서 라인트레이서 기능을 하는 라인트레이서용 세그웨이(자이로봇)를 특징으로 한다.
또한, 라인트레이서용 세그웨이(자이로봇)에 무선조정모듈(14a)을 탑재해서 무선으로 조정하는 라인트레이서용 세그웨이(자이로봇)를 구현함에 따라 오락적 기 능과 함께 교육용 교재로서의 기능을 수행하도록 할 수도 있다.
미 설명 부호 19는, 각종 센서 및 모터와 제어부(20)가 탑재되는 프레임이다.
상기 센서 및 모터를 포함하는 제어부(20)에 대하여, 도 3을 참조하여 좀더 상세히 설명한다.
전체 제어동작을 하는 마이크로 프로세서(15)는, 하나의 자이로 센서(10a) 및 두 개의 라인트레이서 센서(13a, 13b)로부터 로봇의 기울기 및 좌우 위치 정보를 감지하여, PWM 출력부(16)를 통해, 좌우측 바퀴(11a, 11b)를 회전시키는 DC모터(12a, 12b)에 모터 회전 제어신호를 출력한다.
실시예에 따라서는, 외부로부터 제어신호를 무선 수신부(14a)를 통해 수신하여, 적절한 제어 동작을 행하도록 할 수도 있다.
미설명 부호 17a는 일례로 AAA 사이즈의 건전지로 이루어지는 배터리이며, 17b는 상기 DC모터의 전원부이다.
이제, 상기 제어부(20)의 구체적인 동작을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제어 동작이 수행되면, 각종 변수의 값을 초기화하며(S1), 먼저 자이로 센서(10a)를 이용하여 로봇의 기울어진 각도를 센싱한다(S3).
다음, 세그웨이(자이로봇)가 앞으로 기울어져 있는가, 뒤로 기울어져 있는 가, 아니면 정위치인가 여부를 판단하게 되어(S5), 앞으로 기울어진 경우라면, 앞으로 기울어진 각도에 맞는 PWM 제어신호를 출력하여(S7), 자이로봇을 앞으로 전진시키게 됨으로써(S9), 로봇의 균형을 유지하게 된다.
동시에 라인트레이서 센서(13a, 13b)의 입력을 체크하게 되며(S11), 라인트레이서 센서의 입력에 따라 바닥의 라인을 따라 이동을 계속하게 된다(S13).
그러나, 상기 S5 단계에서의 판단 결과, 로봇이 뒤로 기울어져 있는 상태라면, 뒤로 기울어져 있는 각도에 맞는 PWM신호를 출력하게 되며(S27), 자이로봇을 뒤로 후진시킴으로써(S29), 로봇의 균형을 유지시키게 된다.
다른 한편, 상기 S5 단계에서의 판단 결과, 로봇이 영점 위치에 있을 경우에는, PWM출력을 중지하고(S37), 종료하며, 다음 동작을 수행하게 된다.
상기 자이로 센서(10a)는 로봇의 무게중심 이동을 일례로 100분의 1초 단위로 측정해, 마이크로 프로세서(15)로 하여금 로봇의 진행 방향과 속도를 결정하도록 한다.
한편, 도 5는 본 발명의 라인트레이서용 세그웨이(자이로봇)를 제어하기 위한 기능부의 다른 실시예의 개략블럭도이다.
도 3의 실시예의 자이로봇과 비교하여, 마이크로프로세서(15')가 2채널 PWM 출력부(16')를 포함하는 구조이며, 모터(12a,12b)를 구동하는 모터드라이버(17c)와 마이크로프로세서(15')에 인가되는 전압을 조정하는 레귤레이터(17d)를 더 갖는 것이 차이점이다.
다른 한편, 도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 두바퀴로 자세 제어하며 라인트레이서 동작을 구현하기 위한 또다른 실시예의 플로우챠트이다.
본 실시예는 도 4의 실시예의 보다 구체적인 실시예로서, 특히 자이로봇의 균형 유지 및 방향전환이 동시에 효율적으로 이루어지도록 한 제어방법이다.
보다 구체적으로 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명하면,
먼저, 각종 변수를 초기화하고 (S41), 각가속도를 측정하는 자이로봇이 매 순간 어느 정도는 각가속도를 출력하나, 그럼에도 불구하고 자이로봇이 수평 상태라고 간주할 수 있는 기준각도의 최대 허용범위에 해당하는 각가속도인 수평각도(α0)를 설정한다 (S42).
다음, 자이로봇의 라인트레이서 동작을 설정하는 바 (S43), 본 실시예에서는 전진방향을 초기 동작 및 정방향 동작으로 설정하였다.
다음, (A) 상기 자이로 센서(10a)를 이용하여 로봇의 현재각도(αt)를 계산하는 바 (S44), 이는 수평상태라고 간주되는 기 설정된 최대 각가속도(기준값)에서 일정 진행 후 특정 시점에서 실제 측정된 각가속도를 뺀 값에 해당하는 값이다.
다음, (B) 상기 계산된 현재각도(αt)와 수평각도(α0)를 비교하여, 상기 로봇이 앞으로 기울어져 있는가, 뒤로 기울어져 있는가, 아니면 수평을 유지하고 있는가 여부를 판단한다(S45).
즉, (C) 상기 (B) 단계의 판단 결과, 상기 로봇이 앞으로 기울어진 경우(수 평각도가 현재각도보다 큰 경우: α0>αt)(S46)에는 앞으로 기울어진 각도에 맞는 연산PWM값을 제어신호로 출력하고(S47), 상기 로봇이 뒤로 기울어진 경우(수평각도가 현재각도보다 작은 경우: α0<αt)(S56)에는 뒤로 기울어진 각도에 맞는 연산PWM값을 제어신호로 출력하고(S57), 상기 로봇이 수평을 유지하고 있는 경우(현재각도가 수평각도의 오차 범위 내에 있는 경우: α0=αt)(S66)에는 주행PWM값을 제어신호를 출력하게 된다(S67). 이때 연산PWM값은 일례로 "0.6×현재각도(αt) + 보정값(바이어스값)"으로 나타내어질 수 있다.
다음, (D) 상기 라인트레이서 센서(13a, 13b)의 입력을 체크하여(S71), 상기 로봇이 우측으로 꺾여 있는가, 좌측으로 꺾여 있는가, 아니면 중앙을 향하고 있는가 여부를 판단하게 된다(S72).
그리하여, (E) 상기 (B) 단계 및 상기 (E) 단계의 판단 결과, 로봇이 앞으로 기울어진 상태에서 우측센서(13a) 센싱시는 좌측으로 편향되어 있거나 우회전할 필요가 있는 상황이어서, 전진하는 상태에서 좌측바퀴를 최대한 빨리 돌려 우회전을 하여야 하므로, 좌측모터에 최대PWM값을 제어신호로 인가되게 하고,
마찬가지 이유로, 로봇이 뒤로 기울어진 상태에서 좌측센서(13b) 센싱시는 우측으로 편향되어 있거나 좌회전하여야 할 상황이어서, 후진하는 상태에서 좌측바퀴를 최대한 뒤로 빨리 돌려야 하므로, 좌측모터에 최대PWM값을 제어신호로 인가되게 한다(S73, S74).
반대로, 상기 (B) 단계 및 상기 (E) 단계의 판단 결과, 로봇이 앞으로 기울 어진 상태에서 좌측센서(13b) 센싱시는 우측으로 편향되어 있거나 좌회전할 필요가 있는 상황이어서, 전진하는 상태에서 우측바퀴를 최대한 빨리 돌려 좌회전을 하여야 하므로, 우측모터에 최대PWM값을 제어신호로 인가되게 하고,
마찬가지 이유로, 로봇이 뒤로 기울어진 상태에서 우측센서(13b) 센싱시는 좌측으로 편향되어 있거나 우회전하여야 할 상황이어서, 후진하는 상태에서 우측바퀴를 최대한 뒤로 빨리 돌려야 하므로, 우측모터에 최대PWM값을 제어신호로 인가되게 한다(S83, S84).
상기 S74 단계 및 S84 단계에서 최대PWM값이 인가되지 않는 쪽의 모터에는 상기 (C) 단계에서의 연산PWM값 혹은 주행PWM값이 그대로 인가되게 하며, 좌우측 센서가 모두 미 센싱시에도 자이로봇이 정방향을 향하고 있으므로, 상기 (C) 단계에서의 연산PWM값 혹은 주행PWM값이 그대로 인가되면 된다(S93).
마지막으로, (F) 상기 (C) 단계 및 상기 (E) 단계에서의 제어신호를 좌우측 모터(12a, 12b)에 각각 출력하여(S75), 자이로봇이 정위치(수평유지) 및 진행방향을 정방향으로 하도록 제어한다.
그리고, 이상의 동작은 매우 빠른 속도로 (일례로 초당 100회) 반복되는 바, 스위치 온/오프 여부를 판단하여(S76), 스위치 온 상태이면, 상기 (A) 단계 내지 상기 (F) 단계를 반복하고 스위치가 오프 상태이면 프로그램을 종료한다.
또한, 상기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반 에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라인트레이서용 세그웨이(자이로봇)의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라인트레이서용 세그웨이(자이로봇)의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 라인트레이서용 세그웨이(자이로봇)를 제어하기 위한 기능부의 개략블럭도이다.
도 4는 본 발명에 따른 두바퀴로 자세 제어하며 라인트레이서 동작을 구현하기 위한 플로우챠트이다.
도 5는 본 발명의 라인트레이서용 세그웨이(자이로봇)를 제어하기 위한 기능부의 다른 실시예의 개략블럭도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 두바퀴로 자세 제어하며 라인트레이서 동작을 구현하기 위한 또다른 실시예의 플로우챠트이다.
도 7은 본 발명의 라인트레이서용 세그웨이(자이로봇)의 실제 사시 사진이다.
도 8은 본 발명의 라인트레이서용 세그웨이(자이로봇)의 실제 측면 사진이다.
도 9는 본 발명의 라인트레이서용 세그웨이(자이로봇)의 실제 평면 사진이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
10a: 자이로 센서 11a,11b: 바퀴
12a,12b: DC모터 13a,13b: 라인트레이서용 센서
14a: 무선 수신부 15: 마이크로 프로세서
16: PWM 출력부 17a: 배터리
17b: 모터 전원부 19: 프레임
20: 제어부

Claims (6)

  1. 두 바퀴로 균형을 잡는 라인트레이서용 로봇으로서,
    좌우 한 쌍의 바퀴(11a, 11b);
    상기 로봇의 기울기를 측정하는 단일의 자이로센서(10a);
    상기 로봇의 좌우 위치 정보를 측정하는 라인트레이서용 센서(13a,13b);
    상기 자이로 센서로부터의 측정된 기울기 정보에 따라 전후 이동여부를 결정하며, 상기 라인트레이서용 센서의 입력 정보에 따라 로봇의 좌우 회전 여부를 결정하는 제어부(20); 및
    상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 좌우 바퀴의 정역 회전을 각각 행하는 좌우 모터(12a, 12b);
    를 포함하되,
    상기 제어부(20)는,
    상기 자이로센서 및 상기 라인트레이서용 센서의 센싱 정보를 받아들여 제어를 행하는 마이크로 프로세서(15)와,
    상기 마이크로 프로세서의 출력에 의해 상기 모터에 PWM 출력을 행하는 PWM 출력부(16)로 구성됨으로써,
    상기 하나의 자이로 센서(10a) 및 두개의 바퀴(11a,11b)만으로 균형을 유지하면서 라인트레이서 기능을 아울러 행하는 것을 특징으로 하는 두 바퀴로 균형을 잡는 라인트레이서용 로봇.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 두 바퀴로 균형을 잡는 라인트레이서용 로봇에 무선조정모듈(14a)을 탑재해서 무선으로 조정하는 것을 특징으로 하는 두 바퀴로 균형을 잡는 라인트레이서용 로봇.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 좌우 모터(12a, 12b)를 구동하는 모터드라이버(17c)와 전압레귤레이터(17d)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 두 바퀴로 균형을 잡는 라인트레이서용 로봇.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항의 두 바퀴로 균형을 잡는 라인트레이서용 로봇의 제어 방법으로서,
    (a) 상기 자이로 센서(10a)를 이용하여 로봇의 기울어진 각도를 센싱하는 단계(S3);
    (b) 상기 로봇이 앞으로 기울어져 있는가, 뒤로 기울어져 있는가, 아니면 정위치인가 여부를 판단하는 단계(S5);
    (c) 상기 (b)단계의 판단 결과, 앞으로 기울어진 경우, 앞으로 기울어진 각도에 맞는 PWM 제어신호를 출력하여(S7), 자이로봇을 앞으로 전진시키게 됨으로써(S9), 로봇의 균형을 유지하는 단계;
    (d) 상기 라인트레이서 센서(13a, 13b)의 입력을 체크하여(S11), 라인트레이서 센서의 입력에 따라 바닥의 라인을 따라 이동을 계속하게 하는 단계(S13);
    (e) 상기 (b) 단계의 판단 결과, 로봇이 뒤로 기울어져 있는 경우, 뒤로 기울어져 있는 각도에 맞는 PWM신호를 출력하여(S27), 자이로봇을 뒤로 후진시킴으로써(S29), 로봇의 균형을 유지시키게 하는 단계;
    (f) 상기 (b) 단계에서의 판단 결과, 로봇이 영점 위치에 있을 경우, PWM출력을 중지하고(S37), 제어를 종료하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 두 바퀴로 균형을 잡는 라인트레이서용 로봇의 제어 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항의 두 바퀴로 균형을 잡는 라인트레이서용 로봇의 제어 방법으로서,
    (A) 상기 자이로 센서(10a)를 이용하여 로봇의 현재각도를 계산하는 단계(S44);
    (B) 상기 계산된 현재각도와 수평각도를 비교하여, 상기 로봇이 앞으로 기울어져 있는가, 뒤로 기울어져 있는가, 아니면 수평을 유지하고 있는가 여부를 판단 하는 단계(S45);
    (C) 상기 (B)단계의 판단 결과, 상기 로봇이 앞으로 기울어진 경우에는 앞으로 기울어진 각도에 맞는 연산PWM값을 제어신호로 출력하고(S47), 상기 로봇이 뒤로 기울어진 경우에는 뒤로 기울어진 각도에 맞는 연산PWM값을 제어신호로 출력하고(S57), 상기 로봇이 수평을 유지하고 있는 경우에는 주행PWM값을 제어신호를 출력하는 단계(S67);
    (D) 상기 라인트레이서 센서(13a, 13b)의 입력을 체크하여(S71), 상기 로봇이 우측으로 꺾여 있는가, 좌측으로 꺾여 있는가, 아니면 중앙을 향하고 있는가 여부를 판단하는 단계(S72);
    (E) 상기 (B) 단계 및 상기 (E) 단계의 판단 결과, 로봇이 앞으로 기울어진 상태에서 우측센서(13a) 센싱시 및 로봇이 뒤로 기울어진 상태에서 좌측센서(13b) 센싱시는 좌측모터에 최대PWM값을 제어신호로 출력하고(S74), 로봇이 앞으로 기울어진 상태에서 좌측센서(13b) 센싱시 및 로봇이 앞으로 기울어진 상태에서 우측센서(13a) 센싱시는 우측모터에 최대PWM값을 제어신호로 출력하는 단계(S84); 및
    (F) 상기 (C) 단계 및 상기 (E) 단계에서의 제어신호를 모터에 출력하는 단계(S75);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 두 바퀴로 균형을 잡는 라인트레이서용 로봇의 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    (G) 상기 (F) 단계 이후에, 스위치 온/오프 여부를 판단하여, 스위치 온 상태이면, 상기 (A) 단계 내지 상기 (F) 단계를 반복하는 단계(S76)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 두 바퀴로 균형을 잡는 라인트레이서용 로봇의 제어 방법.
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KR20220125746A (ko) 2021-03-04 2022-09-14 김용호 차량에 분리 결합이 가능한 스마트 모빌리티 및 이를 포함한 차량

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