KR20130125932A - Remote portable robot system for monitoring and lighting, and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 로봇 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정밀하고 용이하게 제어 가능한 모니터링 및 조명을 위한 소형 원격 로봇 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a robotic system, and more particularly, to a small remote robotic system for monitoring and lighting that can be precisely and easily controllable and a control method thereof.
산업현장에서 밀폐되어 어둡거나 오염물이 있는 공간에 특정한 작업을 할 경우, 조명을 통한 시야확보가 중요하다. 이를 소형의 작업 로봇이 제작되어 현장에 투입되어 용접, 청소 등의 작업을 수행하는 경우가 많다.
When working in confined, dark or contaminated spaces in industrial sites, it is important to have visibility through lighting. Small work robots are manufactured and put into the field to perform welding and cleaning.
도 1은 종래의 청소형 로봇의 사시도, 제2도 및 3도는 동 측면도 및 배면도를 나타낸다. 종래의 에어덕트 청소용 로봇은 정면에서 보아 좌,우 대칭형으로 되어 있고, 바퀴(1)등이 장착된 기대(2)와, 기대(2)에 연결된 하측프레임(3) 및 브러쉬(4)등이 장착된 상측프레임(5)과, 이들 상,하측프레임(5)(3)사이에 장착되어 그 높이를 조절하는 높이 조절수단(6)으로 구성되어 있다.1 is a perspective view of a conventional cleaning robot, 2 and 3 show the same side view and back view. The conventional air duct cleaning robot has a left and right symmetrical view from the front, and includes a
다시 상기 기대(2)에 있어서 바퀴(1)는 이동시의 구동력을 크게 하고, 조향기능의 수행을 위하여 4개의 모터(12)로 각각 구동되도록 되어 있고, 후단에는 라인박스(7)가 설치되어 컨넥터를 통하여 전원코드와 에어관을 연결할 수 있게 되어 있다.In the
그리고 상기 기대(2))상에는 전방 양측에 가이드레일(8)이 장착된 하측프레임(3)이 연결, 부착되어 있고, 그 상측에는 수개의 링크(9)로 조합되어 에어실린더(10)로 작동되는 높이조절수단(6)이 장착되어 있으며, 링크(9)의 전방 하단부에는 로울러(11)가 부착되어 상기 하측프레임(3)의 가이드레일(8)위를 미끄럼 이동할 수 있게 되어 있고, 후방 하단부는 하측프레임(3)과 고정되어 있다.And on the base (2), the lower frame (3), on which the guide rails (8) are mounted, is attached and attached on both sides of the front, and the upper side is combined with several links (9) to operate as an air cylinder (10). Is equipped with a height adjustment means 6, the front lower end of the link (9) is attached to the
한편, 상기 높이조절수단(6)의 상측에는 브러쉬(4)가 부착되는 공지의 브러쉬축(4')과 감속기(12'), 모터(12) 및 조명장치(13)와 카메라(14)가 장착된 상측프레임(5)이 설치되어 있다. 그리고 이 상측프레임(5)의 저면 후방 양측에는 가이드레일(15)이 부착되어 상기 높이조절수단(6)의 링크(9)의 후방 상단부에 부착된 로울러(16)가 미끄럼 접촉하고 있고, 링크(9)의 전방 상단부는 상기 상측 프레임(5)의 저면에 고정되어 있다.On the other hand, on the upper side of the height adjusting means 6 is a known brush shaft 4 ', the reducer 12', the
이와 같은 종래의 작업용 로봇은, 전면부에 조명등이 설치되어 있고, 작업기구가 장착되어 좁고 어두운 공간에서 작업을 수행할 수 있는 구성으로 되어 있으나, 방향전환 제어가 용이하지 않기 때문에, 하나의 라인을 따라 이동하면서 하는 작업영역에서만 적용할 수 있다는 한계가 있다.Such a conventional working robot has a structure in which a lighting lamp is installed at the front side and a work tool is mounted to perform work in a narrow and dark space. There is a limitation that it can be applied only in the work area moving along.
또한, 보다 좁거나 어두운 공간에서도 용이하게 작업하기 위해서, 간단한 구성으로 소형의 로봇을 제작하고, 원격으로 상기 로봇을 정밀하게 작동을 제어할 수 있으며, 그 제어가 용이한 장치가 필요한 실정이다.In addition, in order to easily work in a narrower or darker space, a compact robot can be manufactured with a simple configuration, and the operation of the robot can be precisely controlled remotely, and there is a need for an apparatus that can easily control the robot.
상술한 문제를 해결하고자 하는 본 발명의 과제는 좁고 어두운 산업현장에서 사용가능함으로써, 사고를 사전에 방지할 수 있고 시야 확보에도 용이할 뿐만 아니라, 이동 제어가 정밀하고 용이하게 산업현장에서 다양한 용도로 응용 가능한 모니터링 및 조명을 위한 원격 소형 로봇 시스템 및 그 방법을 제공하고자 함이다. The problem of the present invention to solve the above problems can be used in narrow and dark industrial sites, it is possible to prevent accidents in advance, easy to secure the field of view, and precisely and easily move control to various uses in industrial sites It is an object of the present invention to provide a remote miniature robot system and its method for monitoring and lighting.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 특징은 원격 소형 로봇 시스템으로서, 박스형 하우징과; 상기 하우징 하부에 장착되어 로봇을 이동시키는 양쪽 바퀴와; 상기 양쪽 바퀴 각각을 구동하는 양쪽 스텝모터와; 상기 하우징 외측에 설치된 카메라와; 상기 하우징 외측에 설치된 LED와; 상기 하우징 내부에 설치되어, 상기 카메라, LED 및 상기 스텝모터를 제어하는 중앙제어부(MCU)와; 및 상기 하우징 내부에 설치되어, 상기 중앙제어부의 제어신호를 교신하기 위한 근거리 무선통신 장치로 구성된 소형로봇; 및 상기 근거리 무선통신 장치와 상기 제어신호를 원격에서 교신하기 위한 원격조정 단말기기를 포함한다.A first feature of the present invention for solving the above problems is a remote miniature robot system, the box-shaped housing; Both wheels mounted under the housing to move the robot; Both stepping motors driving each of the two wheels; A camera installed outside the housing; An LED installed outside the housing; A central control unit (MCU) installed in the housing to control the camera, the LED, and the step motor; And a small robot installed inside the housing and configured as a short range wireless communication device for communicating a control signal of the central control unit. And a remote control terminal for remotely communicating the control signal with the short range wireless communication device.
여기서, 상기 카메라 및 LED는 상기 하우징의 전면, 후면, 상면 중 적어도 어느 하나에 적어도 하나 설치된 것이 바람직하고, 상기 하우징 전면에 설치되는 장애물 감지센서 또는 모션센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.Here, at least one of the camera and the LED is preferably installed on at least one of the front, rear, and top of the housing, and preferably further includes an obstacle sensor or a motion sensor installed on the front of the housing.
또한, 바람직하게는 상기 근서리 무선통신 장치는, 블루투스(bluetooth) 또는 지그비(zigbee) 통신장치인 것일 수 있고, 원격조정 단말기기는, PC, 태블릿 PC, PDA 및 스마트폰 중 어느 하나인 것일 수 있으며, 상기 로봇의 방향제어는, 상기 양쪽 스텝모터(250)의 회전방향 또는 회전속도의 차이를 통해 제어하는 것일 수 있다.
In addition, the near-early wireless communication device may be a Bluetooth or Zigbee communication device, the remote control terminal device may be any one of a PC, a tablet PC, a PDA and a smart phone, In addition, the direction control of the robot may be controlled through a difference in rotation directions or rotation speeds of the
그리고, 본 발명의 제2 특징은 상기 로봇 시스템의 이동방향 제어방법으로서, (a) 상기 원격조정 단말기에서 상기 로봇의 이동방향 및 이동속도를 설정하는 단계; (b) 상기 설정된 이동방향 및 이동속도에 따라 상기 각 양쪽 바퀴의 회전방향 및 회전속도를 산출하는 단계; (d) 상기 회전방향 및 회전속도에 따른 구동신호를 상기 중앙제어부에 송신하는 단계; 및 (e) 상기 양쪽 스텝모터에서 상기 구동신호에 따라 상기 양쪽바퀴를 구동시키는 단계를 포함한다.The second aspect of the present invention provides a method of controlling a moving direction of the robot system, the method comprising: (a) setting a moving direction and a moving speed of the robot at the remote control terminal; (b) calculating rotation directions and rotation speeds of each of the two wheels according to the set movement direction and the movement speed; (d) transmitting a driving signal according to the rotation direction and rotation speed to the central control unit; And (e) driving both wheels in accordance with the drive signal at both step motors.
여기서, 상기 원격조정 단말기에서 상기 산출된 회전방향 및 회전속도에 따라 상기 모션센서로 상기 로봇의 이동속도 및 이동방향을 측정하는 단계; 상기 측정된 이동속도 및 이동방향 데이터를 저장하는 단계; 상기 로봇의 이동속도 및 이동방향을 선택하는 경우, 상기 저장된 이동속도에 따른 상기 회전방향 및 회전속도를 결정하고, 구동신호를 상기 중앙제어부에 송신하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.Here, the step of measuring the moving speed and the moving direction of the robot by the motion sensor according to the calculated rotation direction and rotation speed in the remote control terminal; Storing the measured moving speed and moving direction data; In the case of selecting the moving speed and the moving direction of the robot, the method may further include determining the rotation direction and the rotation speed according to the stored movement speed and transmitting a driving signal to the central control unit.
이와 같은 본 발명은 좁고 어두운 산업현장에서 사용가능함으로써, 사고를 사전에 방지할 수 있고 시야 확보에도 용이할 뿐만 아니라, 이동 제어가 정밀하고 용이하게 산업현장에서 다양한 용도로 응용 가능하다.Since the present invention can be used in a narrow and dark industrial site, it is possible to prevent accidents in advance, easy to secure the field of view, and can be applied to various applications in the industrial site precisely and easily.
또한, 로봇의 방향 및 속도 제어가 용이하고, 제자리 회전과, 회전반경을 자유롭게 설정 가능하여, 좁은 공간에서도 로봇의 이동제한 없이 다양한 영역에서 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 적정한 로봇의 회전 및 이동 속도를 산출하여 구동효율을 높일 수 있는 장점이 있다.In addition, it is easy to control the direction and speed of the robot, and it is possible to set the rotation and the radius of rotation freely, so that it can be used in various areas without limiting the movement of the robot even in a narrow space, and calculates the proper rotation and movement speed of the robot. There is an advantage to increase the driving efficiency.
도 1은 종래의 청소형 로봇의 사시도이고,
도 2는 종래의 청소형 로봇의 측면도이고,
도 3은 종래의 청소형 로봇의 배면도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모니터링 및 조명을 위한 소형 원격 로봇 시스템의 후면 내부 구성을 나타낸 사진이고,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모니터링 및 조명을 위한 소형 원격 로봇 시스템의 전면을 나타낸 사진이고,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 모니터링 및 조명을 위한 소형 원격 로봇 시스템의 측면을 나타낸 사진이고,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 모니터링 및 조명을 위한 소형 원격 로봇 시스템의 블럭 구성 모식도이고,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 모니터링 및 조명을 위한 소형 원격 로봇 시스템의 사용예를 나타낸 사진이고,
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 모니터링 및 조명을 위한 소형 원격 로봇의 제어방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.1 is a perspective view of a conventional cleaning robot,
2 is a side view of a conventional cleaning robot,
3 is a rear view of a conventional cleaning robot,
4 is a photograph showing a rear internal configuration of a small remote robot system for monitoring and illumination according to an embodiment of the present invention,
5 is a photograph showing a front surface of a small remote robot system for monitoring and lighting according to an embodiment of the present invention,
6 is a photograph showing the side of a small remote robot system for monitoring and lighting according to an embodiment of the present invention,
7 is a schematic block diagram of a small remote robot system for monitoring and lighting according to an embodiment of the present invention,
8 is a photograph showing an example of the use of a small remote robot system for monitoring and lighting according to an embodiment of the present invention,
FIG. 9 is a flowchart illustrating a control method of a small remote robot for monitoring and lighting as another embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish it, will be described with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. The embodiments are provided so that those skilled in the art can easily carry out the technical idea of the present invention to those skilled in the art.
도면들에 있어서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소를 나타낸다.In the drawings, embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown and are exaggerated for clarity. In addition, parts denoted by the same reference numerals throughout the specification represent the same components.
본 명세서에서 "및/또는"이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "포함한다" 또는 "포함하는"으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.
The expression "and / or" is used herein to mean including at least one of the components listed before and after. Also, singular forms include plural forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, components, steps, operations and elements referred to in the specification as " comprises "or" comprising " refer to the presence or addition of one or more other components, steps, operations, elements, and / or devices.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모니터링 및 조명을 위한 소형 원격 로봇 시스템의 후면 내부 구성을 나타내고, 도 5는 전면을, 도 6은 측면을 나타낸 사진이다. 도 4 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 모니터링 및 조명을 위한 소형 원격 로봇 시스템은 박스형 하우징(100)과; 상기 하우징(100) 하부에 장착되어 로봇을 이동시키는 양쪽 바퀴(200)와; 상기 양쪽 바퀴(200) 각각을 구동하는 양쪽 스텝모터(250)와; 상기 하우징(100) 외측에 설치된 카메라와; 상기 하우징(100) 외측에 설치된 LED와; 상기 하우징(100) 내부에 설치되어, 상기 카메라(300), LED(400) 및 상기 스텝모터(250)를 제어하는 중앙제어부(500)와; 및 상기 하우징(100) 내부에 설치되어, 상기 중앙제어부(500)의 제어신호를 교신하기 위한 근거리 무선통신 장치(600)로 구성된 소형로봇; 및 상기 근거리 무선통신 장치(600)와 상기 제어신호를 원격에서 교신하기 위한 원격조정 단말기(700)기를 포함하여 구성된다.Figure 4 shows the rear internal configuration of a small remote robot system for monitoring and lighting according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a front view, Figure 6 is a side view. As shown in Figures 4 to 6, a small remote robot system for monitoring and lighting according to an embodiment of the present invention comprises a box-shaped housing (100); Both
이와 같은 본 발명의 실시예는 소형의 원격 원격 로봇 시스템으로 어둡고 좁은 산업현장에서 작업하기 용이하며, 이동성이 편리하고 협소한 공간을 자유자재로 이동할 수 있을 뿐만 아니라, 정밀하고 편리한 제어로 다양한 산업현장에서 응용 가능한 모니터링 및 조명을 위한 소형 원격 로봇 시스템을 제공한다.
Such an embodiment of the present invention is a small remote remote robot system, which is easy to work in a dark and narrow industrial site, can move freely in a convenient and narrow space, and various industrial sites with precise and convenient control. Provides a small remote robotic system for monitoring and lighting that can be applied in.
로봇의 전체를 지지하고 보호하는 케이스로 박스형 하우징(100)을 사용하고, 상기 하우징(100)은 플라스틱을 재질로 하는 소재를 사용하여, 가볍고 가공이 용이하도록 하는 것이 바람직하다. It is preferable to use the box-
하우징(100)의 외면, 즉, 상면, 측면, 전면 및 후면에는 LED(400) 및 카메라(300) 적어도 어느 하나에 설치하는 것이 바람직한데, 이는 소형 로봇이 이동하면서 카메라(300)가 촬영되는 영역에 시야를 확보할 수 있도록 LED(400) 조명등을 동일한 면에 설치하고, 어두운 공간에서 LED(400) 조명등을 통해 시야를 확보하고, 카메라(300)를 통해 시야가 확보된 영역을 촬영하여 모니터링 하는 구조이다.It is preferable to install at least one of the
여기서, LED(400) 또는 카메라(300)를 다면에 다수개 설치하는 것이 가능하다. 종래의 조명기구는 단방향이거나 범위각이 매우 좁다. 예를 들어, LED(400) 후레쉬의 경우는 밝기가 탁월하고 직선상의 시야 확보에는 매우 용이하지만 주변까지는 제대로 조명광이 미치지 않는 단점이 있다. 이에 본 발명의 실시예에서는 로봇의 하우징(100) 외측 3면(상면, 저면 및 후면)에 LED(400)를 부착하여 로봇이 이동한 영역의 시야를 정확하고 넓게 확보할 수 있게 된다.Here, it is possible to install a plurality of LED (400) or the
그리고, 자유로운 이동을 위해 본 발명의 실시예에 따른 소형 로봇은 하우징(100) 하부에 장착되어 로봇을 이동시키는 양쪽 바퀴(200)와 상기 양쪽 바퀴(200) 각각을 구동하는 양쪽 스텝모터(250)가 설치된다. 바퀴(200)의 둘레면은 고무재질의 패드를 설치하여 일정한 마찰면을 형성하여 미끄러짐이 없이 바퀴(200)의 회동에 따른 상기 로봇의 이동을 촉진하고, 양쪽 각 바퀴(200)에는 각각의 스텝모터(250)가 개별적으로 장착 설치되어 정밀하고 용이하게 상기 각 바퀴(200)의 구동 할 수 있는 구조를 제안한다. In addition, the small robot according to the embodiment of the present invention for free movement is mounted on the lower portion of the
여기서, 스텝모터(250)는 일정한 각도씩 회전 또는 직선 운동을 하는 디지털 엑츄에이터로서, 일반적으로 회전 운동을 하는 경우 스텝모터(250)라 부르고, 직선 운동을 하는 경우에는 리니어 스텝모터(250)라 부른다.Here, the
산업용 로봇의 관절 기구와 같은 부분에 스텝모터(250)가 주로 채택되는데, 이는 외부로부터 주어지는 하나의 입력 펄스 당 일정 각도만큼 로터가 회전하여 자동 제어에 적합한 형태이기 때문이다. 또, 펄스 신호수에 비례한 만큼만 출력축이 회전하므로, DC 모터와는 달리 위치의 피드백이 불필요하며, 자기지지 토크가 형성되기 때문에 브레이크 기구가 없어도 자체의 위치결정 능력을 가지고 있는 점이 특징이다.
예를 들어 200펄스에 1회전 하는 스텝모터(250)는 기본적으로 1스텝당 1.8도(360도/200펄스)만큼 모터 축이 회전한다. 따라서 모터에 부여되는 펄스 수에 따라 모터의 회전각이 제어된다. 즉 개루프(Open Loop)의 위치 결정 제어가 가능하게 되는 것이다. 또 펄스 주파수(디지털 신호)에 의해 회전 속도가 제어되며, 구동회로도 디지털 적으로 동작하므로, 마이크로프로세서와 결합하기 쉬운 장점이 있다.For example, a
스텝모터(250)는 다음과 같은 특징 및 장점이 있다. 1) 회전 각도는 입력 펄스 신호수에 비례하여 정해진다. 2) 회전속도는 입력 펄스 레이트(펄스 주파수)에 비례한다. 3) 회전자에 영구 자석을 사용하면 무자력 상태에서도, 자기보지력(self-holding torque, dente torque)가 발생한다. 4)고토크, 고속 응답, 소형 경량이다. 5)미소각, 고정도, 저가격이다. 5) DC 모터의 브러쉬에 의한 기계적인 마찰로 인한 파손이 없기 때문에, 보수가 필요 없다.The
그리고, 중앙제어부(500)는 마이크로 콘트롤러 유닛(MCU)(550)로서, 상기 하우징(100) 내부에 설치되어, 상기 카메라(300), LED(400) 및 상기 스텝모터(250)를 제어하게 되고, 근거리 무선통신 장치(600)를 통해 외부의 원격 조정단말기에서 제어신호 또는 구동신호를 교신하여 상기 로봇의 이동, LED(400) 및 카메라(300)의 동작을 제어하게 된다. The
여기서 근거리 무선통신 장치(600)는 블루투스(bluetooth) 통신장치를 사용하는 것이 바람직하다. 블루투스(bluetooth)는 근거리에 놓여 있는 컴퓨터와 이동단말기기·가전제품 등을 무선으로 연결하여 쌍방향으로 실시간 통신을 가능하게 해주는 규격을 말하거나 그 규격에 맞는 제품을 이르는 말이다.In this case, the short range
일반적으로 휴대폰과 노트북 컴퓨터에 우선적으로 적용되는데, 휴대폰의 응용분야는 무선헤드셋과 인터넷 접속, 인터콤, 무선전화, 휴대폰의 복합기능을 갖는 전화를 들 수 있다. 복합기능의 경우, 집에서는 무선전화기 모드로 자동전환되며, 사무실 등에서는 사설 교환망과 연결되어 인터콤으로 사용할 수 있다. 무선헤드셋의 경우, 휴대폰을 꺼내지 않고도 전화를 걸거나 받을 수 있다. 또한 휴대폰으로 자판기를 이용하거나 지하철 승차시 요금을 자동적으로 지불하는 등 휴대폰을 이용한 전자상거래에도 적용될 수 있다.Generally applied to mobile phones and notebook computers, mobile phone applications include wireless headsets, Internet access, intercom, cordless phones, and phones with a combination of functions. In the case of the combined function, it is automatically switched to the wireless telephone mode at home, and can be used as an intercom by connecting to a private switching network in the office. In the case of wireless headsets, you can make or receive calls without removing your phone. In addition, it can be applied to electronic commerce using a mobile phone, such as using a vending machine with a mobile phone or automatically paying a fare when riding a subway.
이처럼 본 발명의 실시예에서는 블루투스(610) 무선 통신장치를 이용하여 다양한 장치와의 연결이 용이하고, 근거리에서 로봇을 용이하게 정밀하게 제어할 수 있도록 하였다. 그리고, 상기 블루투스(610) 무선 통신장치와 무선으로 연결되어 상기 중앙제어부(500)에 제어신호를 송신하는 원격 조정단말기로는 PC 뿐만 아니라, 태블릿 PC, 스마트폰, PDA 등 다양한 모바일기기를 적용하는 것이 가능하다.
As described above, in the embodiment of the present invention, the
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 모니터링 및 조명을 위한 소형 원격 로봇 시스템의 블럭 구성 모식도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 모니터링 및 조명을 위한 소형 원격 로봇 시스템의 사용예를 나타낸 사진이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 로봇 시스템은, 스텝모터(250), LED(400), 카메라(300), 블루투스(610), MCU(550)로 구성된 로봇과, 상기 로붓을 조정하는 원격 조정 단말기(PC)(700)로 구성된다. 7 is a schematic block diagram of a small remote robot system for monitoring and lighting according to an embodiment of the present invention, Figure 8 is a photograph showing an example of the use of a small remote robot system for monitoring and lighting according to an embodiment of the present invention. to be. As shown in FIG. 7, the robot system according to the exemplary embodiment of the present invention includes a robot including a
동작 원리 및 이론적 배경Theory of Operation and Theoretical Background
동작 원리는 스텝모터(250)와 블루투스(Bluetooth)(610), 카메라(300) 및 LED(400)를 이용하여 이동로봇을 제어하여 어두운 공간 또는 영역을 탐색한다. 즉, 스텝모터(250)를 이용하여 1.8°의 세밀한 움직임을 컨트롤할 수 있으며 MOSFET증폭을 통하여 MCU(550)의 포트를 이용한 LED(400) 점등 제어를 할 수 있다. The operation principle uses a
기본적으로 1:1 통신이므로 단일 블루투스(610) 통신을 이용하며 이는 1:N 으로 당연히 응용될 수 있다. 다만 기본 프로그램은 1:1을 위한 단일 통신이므로 이를 배열통신으로 바꿀 필요성이 있다. MCU(550)의 제어에서는 별다른 센서를 이용하지는 않기 때문에 ADC는 이용하지 않으며 기본적인 모터구동제어와 LED(400)점등제어를 한다. 다만 모터의 구동은 키보드제어로 1.8°의 정밀한 제어가 필요하므로 이를 위한 알고리즘이 필요하다. 이는 USART통신 Interrupt와 if문을 기본으로하여 조건부 while문을 이용한 알고리즘을 통하여 키보드가 눌러지는 동안만 또한 MCU(550)가 입력에 대하여 최대한 즉각적인 반응을 할 수 있도록 하였다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 어둡고 좁은 공간 또는 영역에서 넓은 범위로 조명 가능하고, 카메라(300)를 통해 탐색 또는 모니터링할 수 있음을 알 수 있다. 이외에도 스마트폰, 태블릿 PC 및 PDA 등의 모바일 기기에서 상술한 알고리즘을 이용하여 용이하고 정밀하게 제어할 수 있음은 물론이다.
Since it is basically 1: 1 communication, it uses a
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 모니터링 및 조명을 위한 소형 원격 로봇의 제어방법의 흐름도를 나타낸 도면이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 소형 원격 로봇의 제어방법은 (a) 상기 원격조정 단말기(700)에서 상기 로봇의 이동방향 및 이동속도를 설정하는 단계(S100); (b) 상기 설정된 이동방향 및 이동속도에 따라 상기 각 양쪽 바퀴(200)의 회전방향 및 회전속도를 산출하는 단계(S200); (d) 상기 회전방향 및 회전속도에 따른 구동신호를 상기 중앙제어부(500)에 송신하는 단계(S300); 및 (e) 상기 양쪽 스텝모터(250)에서 상기 구동신호에 따라 상기 양쪽바퀴(200)를 구동시키는 단계(S400)를 포함하여 구성된다.FIG. 9 is a flowchart illustrating a control method of a small remote robot for monitoring and lighting as another embodiment of the present invention. As shown in Figure 9, the control method of the small remote robot according to an embodiment of the present invention (a) setting the moving direction and the moving speed of the robot in the remote control terminal 700 (S100); (b) calculating the rotation direction and the rotation speed of each
이와 같이, 본 발명의 시스템은, 사용자가 원격 조정단말기기를 통해 로봇의 이동방향 및 이동속도를 설정하게 되면, 그에 따라 각 양쪽 바퀴(200)의 회전방향 및 회전속도를 산출하게 된다. 양쪽 바퀴(200)의 독립적인 회전방향 및 회전속도는 로봇의 이동방향 및 이동속도를 결정하게 된다. 즉, 양쪽 바퀴(200)의 회전방향이 서로 다르면 로봇이 회전하게 되고, 양쪽 바퀴(200)의 회전속도가 달라도 로봇이 회전하게 되는데, 회전방향을 서로 다르게 하면 회전반경을 짧게하여 제자리 회전이 가능하다.As such, when the user sets the moving direction and the moving speed of the robot through the remote control terminal device, the system calculates the rotating direction and the rotating speed of each
이와 같이, 로봇의 회전방향을 상기 바퀴(200)의 회전방향과 회전속도에 따라 자유롭게 설정할 수 있기 때문에, 넓은 공간 및 좁은 공간 모두에 알맞게 정밀한 제어가 가능하게 되므로, 본 발명의 로봇 시스템은 로봇 양 바퀴(200)에 각각의 스텝모터(250)를 독립적으로 설치하여, 상기 사용자가 이동방향 및 이동속도를 설정하면, 그에 따라 각 바퀴(200)의 회전방향 및 회전속도가 산출되고, 산출된 회전방향 및 회전속도에 따라 스텝모터(250)의 구동신호가 결정되어 원경 조정단말기기에서 중앙제어부(500)로 송신하고, 중앙제어부(500)에서 각 스텝모터(250)에 상기 구동신호를 보내어 로봇의 이동을 구동하게 된다.As such, since the rotation direction of the robot can be freely set according to the rotation direction and the rotation speed of the
또한, 본 발명의 실시예에 따른 로봇 시스템은, 상기 원격조정 단말기(700)에서 상기 산출된 회전방향 및 회전속도에 따라 상기 모션센서로 상기 로봇의 이동속도 및 이동방향을 측정하는 단계(S230); 상기 측정된 이동속도 및 이동방향 데이터를 저장하는 단계(S250); 상기 로봇의 이동속도 및 이동방향을 선택하는 경우, 상기 저장된 이동속도에 따른 상기 회전방향 및 회전속도를 결정하고, 구동신호를 상기 중앙제어부(500)에 송신하는 단계(S500)를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the robot system according to an embodiment of the present invention, the step of measuring the moving speed and the moving direction of the robot with the motion sensor according to the rotation direction and the rotation speed calculated in the remote control terminal 700 (S230) ; Storing the measured movement speed and movement direction data (S250); In the case of selecting the moving speed and the moving direction of the robot, the method may further include the step of determining the rotation direction and the rotation speed according to the stored movement speed and transmitting a driving signal to the central controller 500 (S500). desirable.
이와 같은 실시예는 바퀴(200)의 회전방향 및 회전속도에 따라 완전히 비례하여 로봇의 이동방향과 이동속도가 결정되는 것이 아니므로, 환경과 조건에 따라 가장 정적한 회전방향 및 회전속도가 필요하다. 이에 본 발명의 실시예에서는 회전방향 및 회전속도에 의해 로봇을 구동하면서, 동시에 모션센서를 통해 로봇의 이동방향 및 이동속도를 측정하고, 각각에 대응되는 데이터를 저장해 둔다.In this embodiment, since the moving direction and the moving speed of the robot are not completely determined in proportion to the rotating direction and the rotating speed of the
저장된 데이터는 가장 적정한 로봇의 이동방향 및 이동속도를 결정하는 각 양쪽 바퀴(200)의 회전방향 및 회전속도가 생성되고, 이 생성된 구동신호에 따라 로봇의 이동을 구동함으로써, 안정적이고 정밀한 로봇의 이동을 구동할 수 있게 된다.The stored data generates the rotation direction and the rotation speed of each
이와 같이, 본 발명 실시예에서 설계한 로봇은 간단한 방법으로 제자리에서 원하는 각도로 회전이 가능하다. 즉, 회전 시에 오른쪽 바퀴(200)와 왼쪽바퀴(200)의 회전방향을 반대로 주어 제자리 회전이 가능하게 한다. 그러므로 몸체가 제자리에서 회전하여 방향전환시 사용되는 궤적을 최소화할 수 있어서 좁은공간에서의 회전능력을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.As such, the robot designed in the embodiment of the present invention can be rotated at a desired angle in place by a simple method. That is, the rotation of the
그리고, 회전각도의 제어는 좌우측 스텝모터(250)의 회전속도와 회전횟수를 동일하게 설정하고 회전 시에 사용자는 조작버튼을 이용하여 회전 횟수를 조절하게 된다. 즉 몸체의 좌/우회전 회전각을 아래의 [수학식 1]로 조절할 수 있다.
In addition, the control of the rotation angle sets the rotation speed and the number of rotations of the left and
여기서, N은 바퀴(200)를 구동하는 모터의 회전수이며, 이 값이 +이면 좌회전, -이면 우회전을 의미한다. 그리고 모터 1회전에 이동로봇의 바퀴(200)가 회전하며 실제 이동로봇은 회전한다. 한 예로 원하는 로봇의 회전각도가 좌측으로 45°일 때 즉 θ=45이면 N=25가 구해지므로 [수학식 1]을 사용하여 알고리즘을 이용하면 로봇을 좌측으로 회전시킬 수 있다.
Here, N is the rotational speed of the motor for driving the
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능 하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
While the invention has been shown and described with respect to the specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Anyone with it will know easily.
100: 하우징, 200: 바퀴, 250: 스텝모터, 300: 카메라,
400: LED, 500: 중앙제어부, 550: MCU, 600: 근거리 무선 통신장치,
610: 블루투스, 700: 원격조정 단말기100: housing, 200: wheels, 250: step motor, 300: camera,
400: LED, 500: central control unit, 550: MCU, 600: short-range wireless communication device,
610: Bluetooth, 700: remote control terminal
Claims (8)
상기 근거리 무선통신 장치(600)와 상기 제어신호를 원격에서 교신하기 위한 원격조정 단말기(700)기를 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 및 조명을 위한 소형 원격 로봇 시스템.
A box-shaped housing 100; Both wheels 200 mounted below the housing 100 to move the robot; Both step motors 250 driving each of the wheels 200; A camera 300 installed outside the housing 100; An LED 400 installed outside the housing 100; A central controller 500 (MCU) installed in the housing 100 to control the camera 300, the LED 400, and the step motor 250; And a small robot installed in the housing 100 and configured as a short range wireless communication device 600 for communicating a control signal of the central control unit 500. And
Small remote robot system for monitoring and lighting, characterized in that it comprises a remote control terminal (700) for communicating with the short-range wireless communication device 600 and the control signal remotely.
상기 카메라(300) 및 LED(400)는 상기 하우징(100)의 전면, 후면, 상면 중 적어도 어느 하나에 적어도 하나 설치된 것을 특징으로 하는 모니터링 및 조명을 위한 소형 원격 로봇 시스템.
The method of claim 1,
The camera 300 and LED 400 is a small remote robot system for monitoring and lighting, characterized in that at least one of the front, rear, top of the housing 100 is installed.
상기 하우징(100) 전면에 설치되는 장애물 감지센서 또는 모션센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 및 조명을 위한 소형 원격 로봇 시스템.
3. The method of claim 2,
Small remote robot system for monitoring and illumination, characterized in that it further comprises an obstacle sensor or a motion sensor installed in the front of the housing (100).
상기 근서리 무선통신 장치(600)는,
블루투스(bluetooth) 또는 지그비(zigbee) 통신장치인 것을 특징으로 하는 모니터링 및 조명을 위한 소형 원격 로봇 시스템.
The method of claim 1,
The near-frost wireless communication device 600,
Compact remote robotic system for monitoring and lighting, characterized in that the Bluetooth (zigbee) communication device.
원격조정 단말기(700)기는,
PC, 태블릿 PC, PDA 및 스마트폰 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 모니터링 및 조명을 위한 소형 원격 로봇 시스템.
The method of claim 1,
Remote control terminal 700 machine,
Small remote robotic system for monitoring and lighting, characterized in that any one of PC, tablet PC, PDA and smartphone.
상기 로봇의 방향제어는,
상기 양쪽 스텝모터(250)의 회전방향 또는 회전속도의 차이를 통해 제어하는 것을 특징으로 하는 모니터링 및 조명을 위한 소형 원격 로봇 시스템.
7. The method according to any one of claims 3 to 6,
The direction control of the robot,
Small remote robot system for monitoring and lighting, characterized in that the control via the difference in the rotational direction or the rotational speed of the step motor (250).
(a) 상기 원격조정 단말기(700)에서 상기 로봇의 이동방향 및 이동속도를 설정하는 단계;
(b) 상기 설정된 이동방향 및 이동속도에 따라 상기 각 양쪽 바퀴(200)의 회전방향 및 회전속도를 산출하는 단계;
(d) 상기 회전방향 및 회전속도에 따른 구동신호를 상기 중앙제어부(500)에 송신하는 단계; 및
(e) 상기 양쪽 스텝모터(250)에서 상기 구동신호에 따라 상기 양쪽바퀴(200)를 구동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 및 조명을 위한 소형 원격 로봇의 제어방법.
In the method of controlling the movement direction of the monitoring small robot of claim 3,
(a) setting a moving direction and a moving speed of the robot in the remote control terminal 700;
(b) calculating the rotation direction and the rotation speed of each wheel 200 according to the set movement direction and the movement speed;
(d) transmitting a driving signal according to the rotation direction and the rotation speed to the central controller 500; And
(e) controlling the small remote robot for monitoring and lighting, comprising driving both wheels according to the driving signal at both step motors (250).
상기 원격조정 단말기(700)에서 상기 산출된 회전방향 및 회전속도에 따라 상기 모션센서로 상기 로봇의 이동속도 및 이동방향을 측정하는 단계;
상기 측정된 이동속도 및 이동방향 데이터를 저장하는 단계;
상기 로봇의 이동속도 및 이동방향을 선택하는 경우, 상기 저장된 이동속도에 따른 상기 회전방향 및 회전속도를 결정하고, 구동신호를 상기 중앙제어부(500)에 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 및 조명을 위한 소형 원격 로봇의 제어방법.
The method of claim 7, wherein
Measuring the moving speed and the moving direction of the robot with the motion sensor according to the calculated rotation direction and rotation speed in the remote control terminal 700;
Storing the measured moving speed and moving direction data;
When the moving speed and the moving direction of the robot is selected, determining the rotation direction and the rotation speed according to the stored moving speed, and further comprising transmitting a drive signal to the central control unit 500, characterized in that Control method of small remote robot for monitoring and lighting.
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