KR20170079205A - 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 시스템 및 이를 이용한 도킹 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 충전 스테이션에 구비된 적외선 송신 유닛으로부터 송출되는 신호를 감지하여, 감지된 신호에 따라 이동로봇을 도킹위치로 인도하는 도킹 시스템을 구성함에 있어서, 이동로봇의 충전소켓을 이동로봇의 후면 하부에 구비되어 로봇 내측으로 눌림이동이 가능하도록 탄성 연결된 범퍼에 형성하고, 충전 스테이션의 전면에 상기 이동로봇의 충전소켓과 접촉하는 충전단자를 포함한 도킹부를 돌출형태로 구비하여, 로봇이 충전 스테이션에 인도되었으나 이동로봇의 충전소켓과 충전 스테이션의 충전단자가 제대로 접촉되지 않아 전원공급이 이루어지지 않을 경우, 이동로봇의 범퍼 눌림 형태를 감지하여 이동로봇의 자세 틀어짐 또는 진입방향 오차에 따른 도킹오류를 정확하게 보정할 수 있도록 제공함과 동시에 이동로봇과 충전 스테이션 간의 충돌로 인한 기기의 파손을 방지할 수 있는 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 시스템 및 도킹 방법에 관한 것이다.

Description

이동로봇의 충전 스테이션 도킹 시스템 및 이를 이용한 도킹 방법{An automatic docking system of mobile robot charging station and the docking method thereof}

본 발명은 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 시스템 및 도킹 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리 충전이 필요한 시점이 되면 충전 스테이션을 찾아 자동으로 복귀하여 충전하는 동작을 수행하는 이동로봇에 적용되어, 충전 스테이션에 구비된 적외선 송신 유닛으로부터 송출되는 신호를 감지하여, 감지된 신호에 따라 이동로봇을 도킹위치로 인도하는 도킹 시스템을 구성함에 있어서, 이동로봇의 충전소켓을 이동로봇의 후면 하부에 구비되어 로봇 내측으로 눌림이동이 가능하도록 탄성 연결된 범퍼에 형성하고, 충전 스테이션의 전면에 상기 이동로봇의 충전소켓과 접촉하는 충전단자를 포함한 도킹부를 돌출형태로 구비하여, 로봇이 충전 스테이션에 인도되었으나 이동로봇의 충전소켓과 충전 스테이션의 충전단자가 제대로 접촉되지 않아 전원공급이 이루어지지 않을 경우, 이동로봇의 범퍼 눌림 형태를 감지하여 이동로봇의 자세 틀어짐 또는 진입방향 오차에 따른 도킹오류를 정확하게 보정할 수 있도록 제공함과 동시에 이동로봇과 충전 스테이션 간의 충돌로 인한 기기의 파손을 방지할 수 있는 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 시스템 및 도킹 방법에 관한 것이다.

청소로봇이나 안내용 로봇 등과 같은 이동로봇은 배터리를 내장하여 배터리의 전원으로 동작하기 때문에 어느 정도 시간이 경과되면 배터리를 충전시키는 작업이 필요하며, 이러한 이동로봇의 경우 사용자의 조작 없이 일정범위의 작업영역내를 주행하면서 작업을 수행하기 때문에 배터리 충전이 필요한 시점이 되면 충전 스테이션을 찾아 자동으로 복귀하여 충전하는 동작을 수행해야 한다.

통상, 이동로봇의 작업공간 일측에는 상용 교류 전원을 입력받아 이동로봇의 베터리를 충전시키기 위한 충전 스테이션이 설치되어 있다. 충전 스테이션은 자신의 위치를 알리기 위해 적외선(IR) 발신기를 이용하여 일종의 비콘(Beacon)신호를 지속적으로 발신하고 있고, 이동로봇은 배터리의 저전압(Low Battery) 경보가 발생되면 적외선(IR) 수신기를 통해 충전 스테이션의 적외선 발신기로부터 비콘신호를 수신받아 충전스테이션으로 복귀한 후 도킹(Docking) 절차에 따라 충전 스테이션에 도킹하여 배터리를 충전시킨다.

종래의 이동로봇의 충전을 위한 도킹 시스템은 한국공개특허 제2006-0034327호와 같이 두개의 적외선 발신기가 구비되며, 각각의 적외선 발신기는 고유의 ID로 엔코딩(encoding)되어 펄스형태로 발광하고, 이동로봇은 움직이면서 적외선 수신기로 적외선 신호를 수신받아 충전 스테이션에서 발광되는 코드값을 해석하여 충전 스테이션의 방향을 계산한다.

즉, 이동로봇은 충전 스테이션의 적외선 발신기로부터 발신되어 이동로봇의 적외선 수신기로 수신되는 적외선의 입사각과 신호의 세기를 바탕으로 충전 스테이션의 위치 및 거리를 측정하여 충전 스테이션으로 복귀한다.

그러나 이러한 종래 기술은 이동로봇의 이동속도를 제어함에 있어서는 적외선 수신기를 통해 감지되는 적외선 신호의 세기를 통해 이동로봇의 이동속도를 제어하고 있어, 이동로봇과 충전 스테이션의 위치 및 거리에 따른 이동 속도의 세밀한 제어가 힘든 문제점이 있으며, 주변환경이나 센서 내부의 불평형 전압 또는 노이즈 등의 여러가지 요인으로 인해 적외선 신호의 세기가 변화되어 실제 감지되는 거리에 오차가 발생하게 되어, 정확한 거리 추정에 어려움이 발생하게 됨으로써 충전 스테이션과 이동로봇이 충돌하여 이동로봇이 파손되는 등의 문제점 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원의 출원인이 최근 출원한 특허발명(출원번호 제10-2014-144686호)에서는 충전 스테이션의 적외선 송신 유닛을 각각의 송신 유닛으로부터 송출되는 신호영역이 서로 부분적으로 중첩되도록 배치된 3개의 적외선 송신 유닛으로 구성하고, 이동로봇의 후면에는 각각 소정의 검지 각도 범위를 갖는 3개의 적외선 수신 유닛을 구비하여, 각각의 적외선 수신 유닛을 통해 감지되는 중첩 신호의 조합에 따라 이동로봇의 회전 방향, 회전속도 및 직진속도를 조절하여 이동로봇을 도킹위치로 인도한다.

그러나 이 경우에도 역시, 로봇이 충전 스테이션의 도킹위치로 인도되어 충전을 위한 전기적 접촉을 시도하였을 경우, 이동로봇의 미묘한 자세 틀어짐 또는 진입방향의 미세한 오차로 인하여 로봇과 충전 스테이션의 도킹 즉, 로봇의 충전소켓과 충전 스테이션의 충전단자 간의 접속이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 여전히 존재하였다.

이에 따라 이동로봇이 다시 적외선 수신 유닛을 통해 감지되는 중첩 신호의 조합에 따라 충전 스테이션의 도킹을 반복 시도한다 하더라도, 상술한 이동로봇의 자세 또는 진입방향의 미세한 오차가 근본적으로 해결되지 않은 채 도킹을 계속하여 반복시도함에 따라 이동로봇과 충전 스테이션의 도킹에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있으며, 반복 시도에 따른 충전스테이션과 이동로봇의 잦은 충돌에 의해 파손의 위험이 존재하는 문제점이 있었다.

1. 대한민국 공개특허공보 제2006-0034327호 "로봇청소기 시스템의 도킹 유도 장치 및 이를 이용한 도킹 방법" (공개일: 2006.4.24, 특허권자: 삼성광주전자 주식회사) 2. 대한민국 특허출원 제10-2014-144686호 "이동로봇의 충전 스테이션 자동 도킹 시스템 및 그 방법" (출원일: 2014.10.24, 출원인: 노틸러스 효성)

본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 것이다. 즉, 본 발명의 목적은, 이동로봇의 충전소켓을 이동로봇의 후면 하부에 구비되어 로봇 내측으로 눌림이동이 가능하도록 탄성 연결된 범퍼에 형성하고, 충전 스테이션의 전면에 상기 이동로봇의 충전소켓과 접촉하는 충전단자를 포함한 도킹부를 돌출형태로 구비하여, 로봇이 충전 스테이션에 인도되었으나 이동로봇의 충전소켓과 충전 스테이션의 충전단자가 제대로 접촉되지 않아 전원공급이 이루어지지 않을 경우, 이동로봇의 범퍼 눌림 형태를 감지하여 이동로봇의 자세 틀어짐 또는 진입방향 오차에 따른 도킹오류를 정확하게 보정할 수 있도록 제공함과 동시에 이동로봇과 충전 스테이션 간의 충돌로 인한 기기의 파손을 방지할 수 있는 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 시스템 및 도킹 방법을 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서 본 발명은, 상기 이동로봇의 후면 하부에 이동로봇 내측으로 눌림이동이 가능하도록 탄성 연결된 범퍼를 형성하여, 상기 범퍼의 외측 전면에 한 쌍의 충전소켓을 구비하고, 상기 충전 스테이션의 전면에는 상기 이동로봇의 한 쌍의 충전소켓과 접촉하는 한 쌍의 충전단자를 포함하는 한 쌍의 도킹부를 구비하여, 상기 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 시, 상기 한 쌍의 충전단자와 상기 한 쌍의 충전소켓 간의 전기적 접촉이 이루어지지 않는 경우, 상기 탄성 연결된 범퍼의 눌림 형태를 감지하여, 감지된 눌림 형태에 따라 도킹 오류를 보정하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 이동로봇으로부터 저전압 경보가 발생되면 이동로봇을 미리 설정된 충전 지역으로 이동시키는 단계, 이동로봇을 도킹위치로 이동시켜 충전 스테이션에 도킹시키는 단계, 상기 이동로봇의 도킹 시 이동로봇에 구비된 한 쌍의 충전소켓과 충전 스테이션에 구비된 한 쌍의 충전소켓 간의 전기적 접촉이 이루어지지 않는 경우, 이동로봇의 범퍼 눌림 형태를 파악하는 단계 및 상기 파악된 범퍼의 눌림 형태에 따라 도킹 오류를 보정하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 시스템 및 도킹 방법은, 이동로봇의 충전소켓을 이동로봇의 후면 하부에 구비되어 로봇 내측으로 눌림이동이 가능하도록 탄성 연결된 범퍼에 형성하고, 충전 스테이션의 전면에 상기 이동로봇의 충전소켓과 접촉하는 충전단자를 포함한 도킹부를 돌출형태로 구비하여, 로봇이 충전 스테이션에 인도되었으나 이동로봇의 충전소켓과 충전 스테이션의 충전단자가 제대로 접촉되지 않아 전원공급이 이루어지지 않을 경우, 이동로봇의 범퍼 눌림 형태를 감지하여 이동로봇의 자세 틀어짐 또는 진입방향 오차에 따른 도킹오류를 정확하게 보정한 후, 재도킹을 시도하여 이동로봇이 올바르게 도킹되게하는 효과가 있으며, 이동로봇과 충전 스테이션 간의 충돌로 인한 기기의 파손을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 시스템의 개략적인 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 충전 스테이션의 외부구성을 보여주는 도면.
도 3은 도 1에 도시된 이동로봇 범퍼의 내부구성을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 이동로봇의 범퍼가 눌리는 예를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 방법을 보여주는 순서도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 시스템의 개략적인 구성이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 시스템은, 이동로봇(200)과 상기 이동로봇(200)이 도킹되어 이동로봇(200)에 내장된 배터리(미도시)를 충전시키는 충전 스테이션(100)을 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 충전 스테이션(100)의 전면에는 이동로봇(200)과 접촉되어 전원을 공급하는 한 쌍의 충전단자를 포함한 도킹부(110)가 돌출되어 형성되고, 이동로봇의 후면 하부에는 이동로봇의 내측으로 눌림 이동이 가능하도록 탄성 연결된 범퍼(210)가 형성되며, 상기 범퍼의 외측 전면에는 한 쌍의 충전소켓(212)이 구비되어, 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 시 이동로봇의 충전소켓(212)이 충전 스테이션의 충전단자(112)와 접촉하여 전원을 공급받음으로써 이동로봇(200)에 내장된 배터리를 충전시킨다.

특히, 본 발명에 따른 이동로봇의 범퍼(210) 내측에는 한 쌍의 탄성부재 및 한 쌍의 감지센서가 구비되어, 이동로봇(200)이 충전 스테이션(100)에 인도되었으나 이동로봇의 미세한 자세 틀어짐 또는 진입방향 오차에 의해 이동로봇에 형성된 한 쌍의 충전소켓(212)과 충전 스테이션에 구비된 한 쌍의 충전단자(112) 간의 접촉이 제대로 정확하게 이루어지지 않을 경우, 이동로봇의 범퍼(210) 눌림 형태를 감지함으로써, 이동로봇의 자세 또는 진입방향의 오차를 보정하여 이동로봇(200)을 충전 스테이션(100)에 정확하게 도킹시킬 수 있게 된다.

도 2는 도 1에 도시된 충전 스테이션의 외부구성을 보여주는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 충전 스테이션(100)의 전면에는 이동로봇과의 도킹을 위한 한 쌍의 도킹부(110)가 소정의 길이로 돌출되어 형성되고, 상기 도킹부(110) 전면에는 이동로봇의 충전소켓과 접촉되어 전원을 공급하는 충전단자(112)가 구비되며, 상기 한 쌍의 도킹부(110) 양측 및 중앙에는 이동로봇을 도킹위치로 인도하기 위한 신호를 송출하는 적외선 송신부(120)가 구비된다.

이때, 도킹부(110) 전면에 구비되는 충전단자(112)는 이동로봇에 형성된 충전 소켓과의 충돌에 의한 파손을 방지할 수 있도록 탄성을 갖는 구조로 구성되는 것이 바람직하다.

도 3은 도 1에 도시된 이동로봇 범퍼의 내부구성을 보여주는 도면이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 충전 스테이션에 의해 이동로봇의 범퍼가 눌리는 예를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 이동로봇의 후면 하부에는 범퍼(210)가 구비되고, 범퍼(210)의 외측 전면에는 충전 스테이션의 충전단자와 접촉하여 전원을 공급받는 한쌍의 충전소켓(212)이 구비된다. 또한, 상기 한 쌍의 충전소켓(212)의 양측 및 중앙에는 충전 스테이션으로부터 송출되는 신호를 수신하는 적외선 수신부(220)가 구비된다.

이때, 이동로봇의 범퍼(210)는 이동로봇의 내측으로 눌림 이동이 가능하도록 탄성 연결된다. 예로써, 이동로봇의 범퍼 내측에는 범퍼에 대응하는 폭의 길이로 형성된 수평지지부재(214)가 구비되며, 상기 수평지지부재의 양측단부에는 한 쌍의 탄성부재 및 한 쌍의 감지센서가 각각 구비되어 충전 스테이션의 도킹부에 의한 범퍼의 눌림을 감지할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 이동로봇의 범퍼 내측에 구비되는 수평지지부재(214)는 상기 범퍼(210)와 만나는 면이 돌출되어 범퍼(210)와 접합하도록 구성되며, 수평지지부재(214) 양측단부의 타면은 상하단과 일단이 각각 로봇 내측방향으로 소정길이 돌출된 가이드 구조로 형성된다. 또한, 수평지지부재(214)의 양측단부에는 로봇 내측방향으로 슬라이드부(215)가 각각 구비되며, 슬라이드부(215)는 수평지지부재(214)의 양측단부 일면에 슬라이딩 가능하게 장착된다.

이에 따라, 범퍼(210)의 일측이 눌려져 수평지지부재(214)의 일측단부에 위치한 탄성부재(217)가 가압될 경우, 수평지지부재(214)의 타측단부에 위치한 슬라이드부(215)가 가이드 구조로 형성된 수평지지부재(214)의 외측으로 일정거리를 슬라이딩하여 이동함으로써, 일측의 탄성부재가 가압될 경우 타측에 위치한 탄성부재가 동시에 힘을 받아 함께 가압되는 것을 방지할 수 있으며, 따라서 범퍼의 눌림 형태를 정확하게 파악할 수 있게 된다.

본 발명의 일실시예에 따른 감지센서는, 범퍼의 눌림을 감지할 수 있는 다양한 센서가 적용가능하며, 이하 상세한 설명에서는 근접센서를 예로써 설명하기로 한다.

상기 각각의 슬라이드부(215)의 타측에는 연결부(216)가 구비되고, 상기 연결부(216)의 일단은 상기 슬라이드부(215)와 힌지결합된다. 또한 연결부(216)의 타단은 탄성부재(217)에 삽입되어 결합됨으로써, 탄성부재(217)를 탄성적으로 가압 및 복원시킨다.

탄성부재(217)의 타측에는 근접센서(219)가 일정 간격을 사이에 두고 배치되고, 탄성부재(217) 외측에는 근접센서(219)가 배치된 방향으로 소정길이 돌출된 감지부재(218)가 구비되어, 탄성부재(217)의 가압시 감지부재(218)가 근접센서(219) 측으로 이동되어 근접센서(219)가 이를 감지할 수 있도록 구성된다.

즉, 이동로봇 범퍼(210)의 내부에는 범퍼에 대응하는 폭의 길이로 형성된 수평지지부재(214)의 양측단부에 슬라이드부(215), 연결부(216), 탄성부재(217) 및 근접센서(219)가 로봇 내측방향으로 순차적으로 구비되고, 이동로봇의 범퍼(210)가 눌릴경우 탄성부재(217)의 가압에 따라 감지부재(218)가 근접센서(219) 측으로 이동되어 근접센서(219)가 이를 감지함으로써 범퍼(210)의 눌림을 감지할 수 있게 된다.

이에 따라, 이동로봇이 충전 스테이션에 도킹될 경우, 이동로봇의 범퍼가 충전 스테이션의 도킹부의 의해 로봇 내측으로 눌리어져 삽입되고, 이동로봇의 충전소켓과 충전 스테이션의 충전단자가 접촉되어 전원을 공급받음으로써 이동로봇에 내장된 배터리를 충전시킨다.

그러나, 이동로봇이 충전 스테이션에 도킹되어도, 이동로봇의 자세 틀어짐 또는 진입방향 오차에 의해 이동로봇에 형성된 한 쌍의 충전소켓과 충전 스테이션에 구비된 한 쌍의 충전단자 간의 접촉이 제대로 정확하게 이루어지지 않아 전기적 접속이 발생되지 않을 경우, 이동로봇은 범퍼 눌림의 형태를 파악하여 이동로봇의 자세 또는 진입방향의 오차를 보정한다.

즉, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 범퍼 양측이 동시에 눌려졌으나 전기적 접속이 발생되지 않을 경우, 이동로봇의 진입방향에 미세한 오차가 발생된 것으로 판단하여 그에 따른 보정과정을 수행하며, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 범퍼의 일측(좌측 또는 우측)만이 눌리는 상태에서 전기적 접속이 발생되지 않을 경우, 이동로봇의 미세한 자세 틀어짐에 의한 도킹오류가 발생된 확률이 다분한 것으로 판단하여 그에 따른 보정과정을 수행한다. 상기와 같은 범퍼의 눌림 형태에 따른 이동로봇의 보정과정은 이하 도 5를 통해 상세하게 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 방법을 보여주는 순서도이다.

먼저, 이동로봇으로부터 저전압 경보가 발생하면 제어부(미도시)는 이동로봇의 이동부(미도시)를 제어하여 미리 설정된 충전 지역으로 이동로봇을 이동시킨다(S512). 이때, 상기 미리 설정된 충전 지역은 이동로봇의 적외선 수신부가 적외선 송신부로부터 송출되는 적외선 신호를 감지할 수 있는 범위 내의 장소로써, 충전 스테이션 및 이동로봇의 초기 설치시 설정된다.

이어서, 미리 설정된 충전 지역으로 이동한 이동로봇은 적외선 수신부를 통해 적외선 송신부로부터 송출되는 적외선 신호를 감지하여, 충전스테이션으로부터의 상대위치 및 거리를 측정하고, 이에 따른 회전 방향, 회전 속도 및 직진 속도를 제어하여 도킹위치로 이동하여 도킹을 시도한다(S514).

이때, 이동로봇이 충전 스테이션에 도킹될 경우, 이동로봇의 범퍼가 충전 스테이션의 도킹부의 의해 로봇 내측으로 눌림이동되었으나, 이동로봇의 충전소켓과 충전 스테이션의 충전단자가 제대로 접촉되지 않아 전원공급이 이루어지지 않을 경우(S516), 이동로봇의 범퍼 눌림 형태를 감지한다(S518).

즉, 이동로봇이 충전 스테이션의 도킹위치로 인도되었다 하더라도 이동로봇의 미묘한 자세 틀어짐 또는 진입방향의 미세한 오차가 발생되어, 이동로봇에 형성된 한 쌍의 충전소켓과 충전 스테이션에 구비된 한 쌍의 충전단자 간의 접속이 제대로 정확하게 이루어지지 않아 충전을 위한 전원공급이 이루어지지 않을 경우, 이동로봇의 범퍼 눌림 형태를 파악한다.

이어서, 이동로봇의 범퍼 눌림 형태가 양측 범퍼 모두 눌린 경우라고 판단되는 경우, 이동로봇 진입방향의 미세한 오차가 발생된 것으로 판단하여 이동로봇은 미리 설정된 거리만큼 후진 후(S520), 다시 적외선 수신부를 통해 적외선 송신부로부터 송출되는 적외선 신호를 감지하여(S522), 도킹위치로 이동하여 도킹을 시도한다(S514).

예를 들어, 앞서 도시된 도 4의 (a)에서와 같이, 이동로봇의 범퍼양측이 모두 눌린 경우, 이동로봇의 진입방향 오차로 인한 도킹오류의 경우로 판단하여 충분한 거리만큼(예로써, 2~5초간 40~100cm 정도) 후진한 후, 다시 적외선 신호를 감지하여 도킹위치로 이동함으로써 다시 정확한 도킹을 시도한다.

또한, 이동로봇의 범퍼 눌림 형태가 일측 범퍼만 눌린 경우라고 판단되는 경우, 이동로봇의 자세 틀어짐에 의한 도킹오류가 발생된 확률이 다분한 것으로 판단하여, 먼저 이동로봇의 자세보정을 위해 이동로봇은 미리 설정된 방향 및 속도로 천천히 회전함으로써(S524) 전기적 접촉여부를 다시 확인하고(S526), 그럼에도 불구하고 여전히 미접촉일 경우에는 이동로봇은 미리 설정된 거리만큼 후진 후(S520), 다시 적외선 수신부를 통해 적외선 송신부로부터 송출되는 적외선 신호를 감지하여(S522), 도킹위치로 이동하여 도킹을 시도한다(S514).

예를 들어, 앞서 도시된 도 4의 (b)에서와 같이, 이동로봇의 우측 범퍼만이 눌린 경우, 먼저 이동로봇의 미세한 자세 틀어짐에 따른 도킹오류를 보정하기 위하여, 이동로봇을 시계 방향으로 미리 설정된 시간만큼(예로써 3초동안) 천천히 회전시키면서 전기적 접촉 여부를 다시 확인한다. 이때, 회전 후 충분한 시간만큼 정지한 후에도(예로써 10초동안) 여전히 미접촉이라고 판단되는 경우에는 진입방향 보정을 위해 충분한 거리만큼(예로써, 1~5초간 10~100cm정도) 후진한 후, 다시 적외선 신호를 감지하여 도킹위치로 이동함으로써 정확한 도킹을 시도한다.

이때, 이동로봇의 일측 범퍼만 눌린 경우에 이동로봇의 진입방향 보정을 위해 후진하여 이동하는 거리는, 이동로봇의 양측 범퍼가 눌려 이동로봇의 진입방향 보정을 위해 후진하여 이동하는 거리보다 적거나 동일할 수 있다.

또한, 이동로봇의 좌측 범퍼만이 눌린 경우, 먼저 이동로봇의 미세한 자세 틀어짐에 따른 도킹오류를 보정하기 위하여, 이동로봇을 반시계 방향으로 미리 설정된 시간만큼(예로써 3초동안) 천천히 회전시키면서 전기적 접촉 여부를 다시 확인한다. 이때, 회전 후 충분한 시간만큼 정지한 후에도(예로써 10초동안) 여전히 미접촉이라고 판단되는 경우에는 진입방향 보정을 위해 충분한 거리만큼(예로써, 1~5초간 10~100cm정도) 후진한 후, 다시 적외선 신호를 감지하여 도킹위치로 이동함으로써 정확한 도킹을 시도한다.

한편, 범퍼의 양측 눌림 또는 일측 눌림의 경우 모두, 진입방향 보정을 위해 충분한 거리만큼 후진한 후에는, 동일오류의 반복발생 방지를 위해, 먼저 이동로봇을 기 설정된 각도 및 방향으로 크게 회전시킨 후, 다시 적외선 신호를 감지하여 도킹위치로 이동시키는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 시스템 및 도킹 방법은, 이동로봇의 충전소켓을 이동로봇의 후면 하부에 구비되어 로봇 내측으로 눌림이동이 가능하도록 탄성 연결된 범퍼에 형성하고, 충전 스테이션의 전면에 상기 이동로봇의 충전소켓과 접촉하는 충전단자를 포함한 도킹부를 돌출형태로 구비하여, 로봇이 충전 스테이션에 인도되었으나 이동로봇의 충전소켓과 충전 스테이션의 충전단자가 제대로 접촉되지 않아 전원공급이 이루어지지 않을 경우, 이동로봇의 범퍼 눌림 형태를 감지하여 이동로봇의 자세 틀어짐 또는 진입방향 오차에 따른 도킹오류를 정확하게 보정한 후, 재도킹을 시도하여 이동로봇이 올바르게 도킹되게하는 효과가 있으며, 이동로봇과 충전 스테이션 간의 충돌로 인한 기기의 파손을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다 할 것이다.

100 : 충전 스테이션 110 : 도킹부
112 : 충전단자 120 : 적외선 송신부
200 : 이동로봇 210 : 범퍼
212 : 충전소켓 214 : 수평지지부재
215 : 슬라이드부 216 : 연결부
217 : 탄성부재 218 : 감지부재
219 : 근접센서 220 : 적외선 수신부

Claims (11)

1. 이동로봇과, 이동로봇에 전원을 공급하기 위한 충전 스테이션을 포함하여 구성되는 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 시스템에 있어서,
   상기 이동로봇의 후면 하부에 이동로봇 내측으로 눌림이동이 가능하도록 탄성 연결된 범퍼를 형성하여, 상기 범퍼의 외측 전면에 한 쌍의 충전소켓을 구비하고,
   상기 충전 스테이션의 전면에는 상기 이동로봇의 한 쌍의 충전소켓과 접촉하는 한 쌍의 충전단자를 포함하는 한 쌍의 도킹부를 구비하여,
   상기 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 시, 상기 한 쌍의 충전단자와 상기 한 쌍의 충전소켓 간의 전기적 접촉이 이루어지지 않는 경우, 상기 탄성 연결된 범퍼의 눌림 형태를 감지하여, 감지된 눌림 형태에 따라 도킹 오류를 보정하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 충전단자는,
   탄성을 갖는 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 시스템.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 범퍼 내부에는,
   상기 범퍼의 눌림 형태를 감지하는 한 쌍의 감지센서가 구비되는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 시스템.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 범퍼 내부에는,
   수평지지부재;
   상기 수평지지부재 양측단부에 각각 슬라이딩 가능하게 구비되는 한 쌍의 슬라이드부;
   상기 슬라이드부와 일단이 힌지결합되어 연결되는 한 쌍의 연결부;
   상기 연결부의 타단이 삽입되어 결합되는 한 쌍의 탄성부재; 및
   상기 탄성부재와 일정 간격을 사이에 두고 배치되는 한 쌍의 근접센서;
   가 구비되는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 시스템.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 탄성부재 외측에는,
   상기 근접센서가 배치된 방향으로 소정길이 돌출된 감지부재가 구비되어, 범퍼 눌림에 의한 탄성부재의 가압시 상기 감지부재가 근접센서 측으로 이동되는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 시스템.
   
6. 제 1항의 충전 스테이션 도킹 시스템을 이용하여 이동로봇을 충전 스테이션에 도킹시키는 방법에 있어서,
   이동로봇으로부터 저전압 경보가 발생되면 이동로봇을 미리 설정된 충전 지역으로 이동시키는 단계;
   이동로봇을 도킹위치로 이동시켜 충전 스테이션에 도킹시키는 단계;
   상기 이동로봇의 도킹 시 이동로봇에 구비된 한 쌍의 충전소켓과 충전 스테이션에 구비된 한 쌍의 충전소켓 간의 전기적 접촉이 이루어지지 않는 경우, 이동로봇의 범퍼 눌림 형태를 파악하는 단계; 및
   상기 파악된 범퍼의 눌림 형태에 따라 도킹 오류를 보정하는 단계;
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 방법.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 파악된 범퍼의 눌림 형태에 따라 도킹 오류를 보정하는 단계에서는,
   상기 이동로봇의 범퍼 눌림 형태가 양측 범퍼 모두 눌린 경우라고 판단되는 경우, 상기 이동로봇을 미리 설정된 거리만큼 이동시킨 후, 이동로봇에 구비된 적외선 수신부를 통해 충전 스테이션에 구비된 적외선 송신부로부터 송출되는 신호를 다시 감지하여, 감지된 신호에 따라 이동로봇을 도킹위치로 이동시켜 충전 스테이션에 도킹시키는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 방법.
   
8. 제 6항에 있어서,
   상기 파악된 범퍼의 눌림 형태에 따라 도킹 오류를 보정하는 단계에서는,
   상기 이동로봇의 범퍼 눌림 형태가 일측 범퍼만 눌린 경우라고 판단되는 경우, 상기 이동로봇을 미리 설정된 방향으로 회전시키면서 다시 전기적 접촉여부를 확인하고, 여전히 미접촉일 경우 상기 이동로봇을 미리 설정된 거리만큼 이동시킨 후, 이동로봇에 구비된 적외선 수신부를 통해 충전 스테이션에 구비된 적외선 송신부로부터 송출되는 신호를 다시 감지하여, 감지된 신호에 따라 이동로봇을 도킹위치로 이동시켜 충전 스테이션에 도킹시키는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 방법.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 이동로봇의 범퍼 눌림 형태가 좌측 범퍼만 눌렸다고 판단되는 경우,
   상기 이동로봇을 반시계방향으로 회전시키면서 다시 전기적 접촉여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 방법.
   
10. 제 8항에 있어서,
    상기 이동로봇의 범퍼 눌림 형태가 우측 범퍼만 눌렸다고 판단되는 경우,
    상기 이동로봇을 시계방향으로 회전시키면서 다시 전기적 접촉여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 방법.
    
11. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 이동로봇을 미리 설정된 거리만큼 이동시킨 후, 상기 이동로봇에 구비된 적외선 수신부를 통해 충전 스테이션에 구비된 적외선 송신부로부터 송출되는 신호를 다시 감지하는 단계에서는,
    상기 이동로봇을 먼저 미리 설정된 각도 및 방향으로 회전시킨 후, 상기 이동로봇에 구비된 적외선 수신부를 통해 충전 스테이션에 구비된 적외선 송신부로부터 송출되는 신호를 다시 감지하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 충전 스테이션 도킹 방법.

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