KR20130074144A

KR20130074144A - 무인 주행 라이더 로봇

Info

Publication number: KR20130074144A
Application number: KR1020110142036A
Authority: KR
Inventors: 심호석; 김진영; 김진대; 조지승
Original assignee: 평화산업주식회사; (재)대구기계부품연구원
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2013-07-04

Abstract

본 발명은 옴니휠 및 인휠 모터가 결합된 옴니인 휠을 구비한 무인 주행 라이더 로봇이 개시되어 있다.
본 발명에 따른 무인 주행 라이더 로봇은 무인 주행 라이더 로봇이 주행하고자 하는 장소의 지도 정보 또는 지도 정보에 관련한 갱신 상태 정보를 무선으로 통신하는 무선 통신부(160); 무선 통신부(160)에 의해서 수신된 지도 정보 또는 갱신 정보를 저장하는 지도 저장부(170); 지도 저장부(170)에 지도 정보가 저장되어 있는지의 여부를 판정하는 지도 유무 판정 및 지도 정보에 갱신이 이루어졌는지의 여부를 판정하는 갱신 상태 판정을 수행하는 지도 유무 및 갱신 상태 판정부(180)를 포함한다.

Description

무인 주행 라이더 로봇{AUTOMATIC TRAVELING RIDER ROBOT}

본 발명은 자율 주행 가능한 라이더 로봇에 관한 것으로, 특히 옴니휠 및 인휠이 결합된 옴니인 휠을 구비한 무인 주행이 가능한 라이더 로봇에 관한 것이다.

최근 로봇기술에 관한 연구가 활발하게 진행됨에 따라 실내 또는 실외에서 사람이 탑승 가능하면서 자율 주행이 가능한 라이더 로봇에 대한 기대와 관심이 증가하고 있다. 특히 환경을 스스로 인지하는 능력을 기반으로 장애물을 회피하면서 무인으로, 즉 자동으로 목적지에 도착할 수 있는 자율주행로봇에 대한 개발이 활발해지고 있다. 이러한 종래 기술의 예로서 하기 특허문헌(대한민국 공개 특허 공보 2011-38182)에 자율 이동 장치가 개시되어 있다.

종래 기술에 따른 자율 이동 장치를 도 1을 참조하여 간략히 설명한다.

도 1은 종래 기술에 따른 자율 이동 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 1에는, 설정 포인트를 포함하는 신뢰성이 높은 환경 지도를 보다 적은 부하로 작성할 수 있고, 또한 상기 환경 지도를 이용하여 보다 정확한 자율 이동을 행할 수 있는 자율 이동 장치가 개시되어 있다. 자율 이동 장치(1)를 구성하는 전자 제어 장치(30)는 주위 물체와의 거리·각도 정보로부터 작성되는 국소 지도 및 옴니휠(13)의 이동량에 의거하여 자기 위치를 추정하는 자기 위치 추정부(32)와, 조이스틱(21)에 의한 유도 이동 중에 자기 위치 및 국소 지도로부터 이동 영역의 환경 지도를 작성하는 환경 지도 작성부(33)와, 유도 이동 중에 자기가 소정의 설정 포인트에 도달했을 때에 자기 위치를 설정 포인트의 위치 좌표로서 등록하는 등록 스위치(23)와, 환경 지도 및 설정 포인트를 기억하는 기억부(34)와, 기억부(34)에 기억되어 있는 환경 지도 상의 설정 포인트를 이용해서 이동 경로를 계획하는 경로 계획부(35)와, 이동 경로를 따라 자율 이동하도록 제어하는 주행 제어부(36)를 구비한다.

대한민국 공개 특허 공보 2011-38182

그러나, 상기 종래 기술에 따른 자율 이동 장치는 주위 물체와의 거리·각도 정보로부터 작성되는 국소 지도, 국소 지도로부터 작성된 이동 영역의 환경 지도, 및 환경 지도 내에 표시된 설정 포인트를 이용하기 때문에, 사전에 이러한 각종 지도들과 설정 포인트를 작성할 뿐만 아니라 이 지도를 자율 이동 장치에 탑재시키는 작업들이 빈번하게 요구되는 경우, 예를 들면, 자율 이동 장치가 특정 건물의 입구 또는 층에 들어서는데, 자율 이동 장치에 그 특정 건물에 대한 지도가 탑재되어 있지 않은 경우, 무인 주행을 할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 상기 종래 기술에 따른 자율 이동 장치는 각종 지도들이 갱신되는 경우, 이를 즉시 자율 이동 장치에 즉시 반영할 수 없는 문제점이 있었다.

상술한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무인 주행 라이더 로봇은, 무인 주행 라이더 로봇이 주행하고자 하는 장소의 지도 정보 또는 지도 정보에 관련한 갱신 상태 정보를 무선으로 통신하는 무선 통신부; 무선 통신부에 의해서 수신된 상기 지도 정보 또는 갱신 정보를 저장하는 지도 저장부; 지도 저장부에 지도 정보가 저장되어 있는지의 여부를 판정하는 지도 유무 판정 및 지도 정보에 갱신이 이루어졌는지의 여부를 판정하는 갱신 상태 판정을 수행하는 지도 유무 및 갱신 상태 판정부를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무인 주행 라이더 로봇에 있어서, 바람직하게는, 지도 유무 및 갱신 상태 판정부에 의한 지도 유무 판정 및 갱신 상태 판정은 주기적으로 수행된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무인 주행 라이더 로봇에 있어서, 바람직하게는, 지도 유무 및 갱신 상태 판정부에 의한 지도 유무 판정 및 갱신 상태 판정은 임의 이벤트가 발생한 경우 수행된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무인 주행 라이더 로봇에 있어서, 바람직하게는, 옴니휠 및 인휠 모터가 조합된 옴니인 휠 모터를 더 포함한다.

본 발명의 구성에 따르면, 라이더 로봇의 주행에 요구되는 각종 지도들을 무선으로 전송받을 수 있을 뿐만 아니라 지도가 전부 또는 일부가 갱신되는 경우, 이를 즉시 라이더 로봇의 주행에 반영할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 자율 이동 장치의 기능을 개략적으로 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 라이더 로봇의 기능을 개략적으로 나타낸 블록도.
도 3은 도 2의 라이더 로봇에 사용되는 옴니인 휠을 개략적으로 나타낸 사시도.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무인 주행 라이더 로봇을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 라이더 로봇의 기능을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 라이더 로봇은 주행 제어기(100), 조향 장치(110), 옴니인 휠 1(120), 옴니인 휠 2(130), 옴니인 휠 3(140), 옴니인 휠 4(150), 무선 통신부(160), 지도 저장부(170), 지도 유무 및 갱신 상태 판정부(180), 옴니인 휠 구동부(190) 및 디스플레이부(195)를 포함하고, 이들은 서로 임의 타입의 버스에 의해서 전기적으로 상호 연결되어 있다.

주행 제어기(100)는 라이더 로봇의 주행에 관련된 모든 제어를 수행한다. 조향 장치(110)는 라이더 로봇에 탑승한 사람이 라이더 로봇의 방향을 결정하기 위해서 사용되는 장치이다.

조향 장치(110)는 라이더 로봇의 방향, 전진, 후진, 사선 진행, 좌 회전 또는 우회전을 나타내는 주행 전기 신호를 생성하고 이를 주행 제어기(100)에 전송한다. 주행 제어기(100)는 이 주행 전기 신호에 따라 옴니인 휠 1 ~ 4 (120 ~ 150)을 구동한다.

옴니인 휠 1 ~ 4 (120 ~ 150)은 라이더 로봇의 전방 및 후방에 각각 두 개씩 배치되어 바퀴의 역할을 담당한다. 옴니인 휠 1 ~ 4 (120 ~ 150)은 각각 주행 제어기(100)의 명령에 따라 개별적으로 구동된다. 옴니인 휠 1 ~ 4 (120 ~ 150)은 옴니휠(200) 내에 인휠 모터(100)가 일체로 결합된 구조로서, 구조의 상세에 대해서는 도 3에서 후술한다. 옴니인 휠 1 ~ 4 (120 ~ 150)은 그 내부에 인 휠 모터(100)가 마련되어 있기 때문에 별도의 전동 모터를 위한 공간이 요구되지 않는다.

옴니인 휠 구동부(190)는 주행 제어기(105)의 명령을 받아서 옴니인 휠 1 ~ 4 (120 ~ 150) 각각에 별도의 전기 제어 신호를 입력한다. 옴니인 휠 구동부(190)의 구성은 특별히 한정되지 않으며, 종래의 인휠 모터를 사용할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 라이더 로봇은 사람이 탑승하여 조향 장치(110)를 이용하여 방향을 결정하고 그 방향에 따라 주행 제어기(105)가 옴니인 휠 1 ~ 4 (120 ~ 150)을 구동하는 구성으로 되어 있다. 본 발명에 따른 라이더 로봇은 상술한 구성에 부가하여, 라이더 로봇이 무인 주행 가능하게 하는 구성, 즉 무선 통신부(160), 지도 저장부(170), 지도 유무 및 갱신 상태 판정부(180)를 포함한다. 이 구성에 의하면, 본 발명에 따른 무인 주행 라이더 로봇은 예를 들면, 사전에 저장되어 있던 건물 내의 주행 경로 정보에 기초하여 무인으로 주행 가능하다.

무선 통신부(160)는 예를 들면 임의 건물의 각 층의 평면도, 이 평면도로부터 추출되는 주행 가능한 경로 정보, 이 평면도에서 주행 시작 포인트, 주행 종점 포인트 및 주행 경유지와 같은 각종 지도 정보를, 예를 들면 라이더 로봇이 주행하고자 하는 건물에 마련된 지도 정보 송수신부(도시 생략)로부터 수신한다.

예를 들면, 무선 주행 라이더 로봇이 이전에 주행하지 않았던 새로운 건물의 입구에 도달한 경우, 즉시, 건물에 마련된 지도 정보 송수신부(도시 생략)와의 통신에 의해서, 건물의 지도 정보가 자동으로 무선 통신부(160)를 통해 무선 주행 라이더 로봇에 전송될 수 있다. 즉, 무선 통신부(160)는 건물에 마련된 지도 정보 송수신부(도시 생략)와의 통신 가능 영역에 있기만 하면 자동으로 통신이 이루어져 지도 정보가 송수신 될 수 있다.

무선 통신부(160)는 블루투스, 무선 랜, 와이브로(또는 무선 네트워크) 등 중 어느 하나가 될 수 있지만, 이에 한정되지 않고 무선으로 지도 정보를 송수신할 수 있기만 하면 당해 분야에서 숙련된 자에 의해서 선택될 수 있는 어떠한 구성이어도 좋다. 무선 통신부(160)는 주행 제어기(105)의 명령에 의해서 지도 정보를 송수신한다.

또한, 무선 통신부(160)는 예를 들면 라이더 로봇이 주행하고자 하는 건물의 지도 정보에 갱신이 이루어진 경우, 건물의 지도 정보 송수신부(도시 생략)로부터 갱신 정보를 수신할 수 있다.

무선 통신부(160)에 의해서 수신된 지도 정보는 주행 제어기(105)의 명령에 따라 지도 저장부(170)에 저장된다. 지도 저장부(170)는 특별히 한정되지 않고 RAM, ROM, 하드디스크, USB 메모리 등과 같은 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리가 될 수 있다.

지도 유무 및 갱신 상태 판정부(180)는 주행 제어기(105)의 명령에 따라 지도 저장부(170)에 로봇 라이더가 주행하고자 하는 건물의 지도 정보가 저장되어 있는지를 판정한다. 또한, 지도 유무 및 갱신 상태 판정부(180)는 로봇 라이더가 주행하고자 하는 건물의 지도 정보가 지도 저장부(170)에 저장되어 있다고 하더라도, 그 지도의 갱신 상태를 확인하기 위해서 갱신 상태 확인 신호를, 로봇 라이더가 주행하고자 하는 건물에 마련된 송수신기(도시 생략)에, 무선 통신부(160)에 의해서 송신할 수 있고 또한 그 갱신 여부를 나타내는 갱신 여부 신호를 수신할 수 있다.

다음으로, 지도 유무 및 갱신 상태 판정부(180)는 갱신 여부 신호에 따라 지도 정보의 갱신 상태를 판정하고 그 결과를 주행 제어기(105)에 전송한다. 갱신 상태 판정은 바람직하게는 주기적으로 이루어지고, 더 바람직하게는 이벤트가 발생할 경우, 예를 들면, 건물과 건물 사이를 이동하거나 층과 층 사이를 이동하는 경우, 지도 정보가 실제 지도와 상이하다고 판단되는 경우와 같은 특이사항이 발생하는 경우 이루어질 수 있다. 또한, 결과적으로, 갱신이 이루어진 것으로 판정된 경우, 주행 제어기(105)는 무선 통신부(160)를 통해서 로봇 라이더가 주행하고자 하는 건물에 마련된 송수신기(도시 생략)로부터 갱신 정보를 수신하고, 수신된 갱신 정보를 지도 저장부(170)에 저장된다.

다음으로, 주행 제어기(105)는 지도 저장부(170)에 저장된 지도 정보 및 갱신 정보에 기초하여 옴니인 휠 구동부(180)를 구동하고, 이에 의해서 라이더 로봇은 무인 주행이 가능해진다.

디스플레이부(195)는 주행 제어기(105)에 의해서 제어되고 주행 제어기(105)에 의해서 취급되는 각종 정보들 및 탑승자에게 필요한 각종 정보가 표시된다. 디스플레이부(195)는 통상 LCD로 구성되지만 이에 한정되지 않고 각종 표시 장치가 이용될 수 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무인 주행 라이더 로봇은 옴니휠 내에 인휠 모터가 내장된 옴니인 휠의 구성을 포함하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 옴니휠과 인휠 모터가 별도의 공간에 마련되어 있을 수도 있고, 또한 옴니휠 또는 인휠 모터 중 어느 하나만 상용될 수도 있다.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무인 주행 라이더 로봇에 포함된 옴니인 휠의 구성을 설명한다.

도 3은 도 2의 라이더 로봇에 사용되는 옴니인 휠을 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 옴니인 휠(200)은 인휠 모터(100), 옴니휠 롤러(210), 롤러 지지부(220) 및 옴니휠 부착부(230)를 포함한다.

인휠 모터(100)는 로터(114)와 동심축을 가지며 로터(114)가 동심축을 중심으로 회전가능하도록 연결되어 있다. 즉, 인휠 모터(100)는 로터(114)의 내부에 존재하고 인휠 모터(100)가 로터(114)를 예를 들면 유도 전동기와 같이 유도 전기에 의해서 회전시킬 수 있도록 연결되어 있다.

로터(114)는 그 내주면은 인휠 모터(100)의 기하학적 형태를 따라 원형으로 되어 있고, 그 외주면은 다각형 형상으로 되어 있지만 이에 한정하지 않고 다양한 형상을 가질 수도 있다.

로터(114)의 외주면에는 옴니휠 롤러(210), 롤러 지지부(220) 및 옴니휠 부착부(230)가 형성되어 있다. 옴니휠 롤러(210)는 본 도면에서는 럭비공 모양으로 형성되어 있지만 이에 한정되지 않고, 그 크기도 본 도면에 도시된 크기로 한정되지 않고 변경이 가능하다. 옴니휠 롤러(210)는 통상 로터(114)의 외주면에 예를 들면 약 45도로 경사져 배치되지만, 이에 한정되지 않고 각종 변경이 가능하다.

옴니휠 롤러(210)는 롤러 지지부(220)에 회전 가능하도록 지지되어 있다. 롤러 지지부(220)의 하단에는 옴니휠 부착부(230)가 일체로 형성되어 있으며, 옴니휠 부착부(230)는 로터(114)의 외주면에 예를 들면 볼트/너트 결합에 의해서 고정된다. 이 고정 방법은 볼트/너트 결합에 한정되지 않고 용접 등 각종 방법이 이용될 수 있다.

상술한 옴니인 휠(200)의 구조에 따르면, 인휠 모터(100)에 의해서 로터(114)가 회전하고, 이에 수반하여 로터(114)의 외주면에 고정된 옴니휠 롤러(210), 롤러 지지부(220) 및 옴니휠 부착부(230)가 함께 회전한다.

디스플레이부(195)는 주행 제어기(105)에 의해서 제어되고 주행 제어기(105)에 의해서 취급되는 각종 센서 정보들 및 탑승자에게 필요한 각종 정보가 표시된다. 디스플레이부(105)는 통상 LCD로 구성되지만 이에 한정되지 않고 각종 표시 장치가 이용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 옴니인 휠(200)에 따르면, 종래 기술과 달리 옴니휠을 구동하는 전동 모터를 마련하기 위한 별도의 공간이 요구되지 않는다.

참고로, 도 3의 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 옴니인 휠(200)은 설명의 편의를 위해 도 2에서는 옴니인 휠 1 ~ 4 (120 ~ 150)로 도시되어 있으며 동일한 구조를 갖는다.

이상 기술된 본 발명에 따른 바람직한 실시예는 단지 설명을 위한 것으로 본 발명이 청구하고자 하는 범위를 한정하는 것을 의도로 하지 않는다. 당해 분야에서 숙련된 자는 여기에 기술된 실시예를 숙지한 후에 각종 변경 또는 수정을 행할 수 있으나, 이는 모두 본 발명이 청구하고자 하는 범주 또는 정에서 벗어나지 않는 것이 명백하다.

105: 주행 제어기
120 ~ 150, 200 : 옴니인 휠
160: 무선 통신부
170: 지도 저장부
180: 장애물의 진행 방향 검출부
190: 옴니인 휠 구동부
195: 디스플레이부
210: 옴니휠 롤러
220: 롤러 지지부
230: 옴니휠 부착부

Claims

무인 주행 라이더 로봇으로서,
상기 무인 주행 라이더 로봇이 주행하고자 하는 장소의 지도 정보 또는 상기 지도 정보에 관련한 갱신 상태 정보를 무선으로 통신하는 무선 통신부(160);
상기 무선 통신부(160)에 의해서 수신된 상기 지도 정보 또는 상기 갱신 정보를 저장하는 지도 저장부(170);
상기 지도 저장부(170)에 상기 지도 정보가 저장되어 있는지의 여부를 판정하는 지도 유무 판정 및 상기 지도 정보에 갱신이 이루어졌는지의 여부를 판정하는 갱신 상태 판정을 수행하는 지도 유무 및 갱신 상태 판정부(180)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 주행 라이더 로봇.
제 1 항에 있어서,
상기 지도 유무 및 갱신 상태 판정부(180)에 의한 상기 지도 유무 판정 및 갱신 상태 판정은 주기적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 무인 주행 라이더 로봇.
제 1 항에 있어서,
상기 지도 유무 및 갱신 상태 판정부(180)에 의한 상기 지도 유무 판정 및 갱신 상태 판정은 임의 이벤트가 발생된 경우 수행되는 것을 특징으로 하는 무인 주행 라이더 로봇.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
옴니휠 및 인휠 모터가 조합된 옴니인 휠 모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 주행 라이더 로봇.