KR20170087006A - 전방향 장애물 감지 장치, 이를 이용한 자율 이동 로봇 및 자율 이동 로봇의 장애물 감지 방법 - Google Patents

Abstract

전방향 장애물 감지 장치, 이를 이용한 자율 이동 로봇 및 자율 이동 로봇의 장애물 감지 방법을 공개한다. 본 발명은 입사되는 방사 신호를 반사하여 분산 신호를 측면 전방향으로 방사하고, 분산 신호 중 장애물에 반사된 반사 신호가 입사되면, 입사된 반사 신호를 지정된 각도로 재반사하여 입사 신호로서 전달하는 전방향 반사 미러부, 방사 신호를 생성하여 전방향 반사 미러부로 방사하는 신호 방사부, 전방향 반사 미러부에서 전달되는 입사 신호를 감지하여 감지 신호를 출력하는 검출 센서 및 방사 신호를 방사하도록 신호 방사부를 제어하고, 감지 신호를 인가받아 분석하여, 장애물의 위치를 판별하는 감지 제어부를 포함한다.

Description

전방향 장애물 감지 장치, 이를 이용한 자율 이동 로봇 및 자율 이동 로봇의 장애물 감지 방법{OMNIDIRECTIONAL OBSTACLE DETECTION APPARATUS, AUTONOMOUS DRIVING ROBOT USING IT AND OMNIDIRECTIONAL OBSTACLE DETECTION METHOD OF AUTONOMOUS DRIVING ROBOT}

본 발명은 전방향 장애물 감지 장치, 이를 이용한 자율 이동 로봇 및 자율 이동 로봇의 장애물 감지 방법에 관한 것으로, 특히 하나의 센서를 이용하여 전방향의 장애물을 감지할 수 있는 전방향 장애물 감지 장치, 이를 이용한 자율 이동 로봇 및 자율 이동 로봇의 장애물 감지 방법에 관한 것이다.

로봇 기술의 발전에 따라 스스로 경로를 설정하고 이동하는 자율 이동 로봇의 활용도가 높아지고 있다. 자율 이동 로봇이 이동 경로를 스스로 설정하기 위해서는 현재 위치와 목적지를 인식하고 이동할 수 있는 경로를 탐색할 수 있어야 할 뿐만 아니라, 이동 경로 상에 존재하는 장애물을 감지하여 회피할 수 있어야 한다. 따라서 장애물의 위치를 정확히 감지하는 것이 중요하다.

기존의 자율 이동 로봇은 전방향의 장애물을 감지하기 위해, 각각 지정된 서로 다른 방향을 감지하는 복수개의 검출 센서를 구비하였다. 이에 자율 이동 로봇의 제어부는 각 검출 센서가 감지한 장애물의 위치를 검출 센서의 배치 위치를 고려하여 장애물의 위치를 재분석해야 하는 번거로움이 있었다. 또한 다수의 검출 센서를 구비해야 하므로 제조 비용이 상승하고, 검출 센서를 배치하기 위한 공간을 확보하기 위해 설계가 어려워지는 문제가 있다.

한국 등록 특허 제10-0651087호 (2006.11.22 등록)

본 발명의 목적은 하나의 센서 구성으로 전방향의 장애물을 감지할 수 있는 전방향 장애물 감지 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 전방향 장애물 감지 장치를 이용한 자율 이동 로봇을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 자율 이동 로봇의 전방향 장애물 감지 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 전방향 장애물 감지 장치는 입사되는 방사 신호를 반사하여 분산 신호를 측면 전방향으로 방사하고, 상기 분산 신호 중 장애물에 반사된 반사 신호가 입사되면, 입사된 상기 반사 신호를 지정된 각도로 재반사하여 입사 신호로서 전달하는 전방향 반사 미러부; 상기 방사 신호를 생성하여 상기 전방향 반사 미러부로 방사하는 신호 방사부; 상기 전방향 반사 미러부에서 전달되는 상기 입사 신호를 감지하여 감지 신호를 출력하는 검출 센서; 및 상기 방사 신호를 방사하도록 상기 신호 방사부를 제어하고, 상기 감지 신호를 인가받아 분석하여, 상기 장애물의 위치를 판별하는 감지 제어부; 를 포함한다.

상기 감지 제어부는 상기 신호 방사부에서 상기 방사 신호가 방사된 시간으로부터 상기 감지 신호가 인가될 때까지의 시간을 측정하여 상기 장애물의 거리를 판별하고, 상기 감지 신호를 분석하여 상기 입사 신호가 상기 검출 센서에 입사된 위치에 따라 상기 장애물의 방향을 판별하는 것을 특징으로 한다.

상기 감지 제어부는 상기 방사 신호가 미리 지정된 패턴에 따라 세기가 가변되는 연속파의 형태로 방사되도록 상기 신호 방사부를 제어하고, 상기 감지 신호를 분석하여 상기 방사 신호의 세기 변화에 대한 상기 입사 신호의 세기 변화를 비교하여, 상기 장애물의 거리를 판별하고, 상기 입사 신호가 상기 검출 센서에 입사된 위치에 따라 상기 장애물의 방향을 판별하는 것을 특징으로 한다.

상기 감지 제어부는 상기 방사 신호의 세기를 미리 지정된 복수개의 세기 구간으로 구분하고, 구분된 각각의 세기 구간에 대응하는 복수개의 장애물의 거리 구간을 설정하여, 상기 장애물의 거리를 판별 시, 상기 방사 신호의 세기가 포함되는 상기 세기 구간에 대응하는 상기 장애물의 거리 구간 내에서 상기 장애물의 거리를 판별하는 것을 특징으로 한다.

상기 전방향 반사 미러부는 꼭짓점이 상기 신호 방사부 방향으로 배치되는 원뿔형로 구현되어, 기지정된 각도로 입사되는 상기 방사 신호를 원뿔형 미러의 옆면으로 반사하여 상기 분산 신호를 측면 전방향으로 방사하는 제1 원뿔형 미러; 및 밑면이 상기 제1 원뿔형 미러의 밑면과 마주하도록 배치되는 원뿔형으로 구현되어, 측면 전방향에서 입사되는 상기 반사 신호를 기지정된 각도로 반사하여, 상기 검출 센서로 상기 입사 신호를 전달하는 제2 원뿔형 미러; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 신호 방사부는 상기 제1 원뿔형 미러로 상기 방사 신호를 방사하는 제1 에미터; 및 각각 상기 제1 에미터와 다른 기지정된 방향으로 상기 방사 신호를 방사하도록 배치된 적어도 하나의 제2 에미터; 를 포함하는 특징으로 한다.

상기 신호 방사부는 상기 제1 에미터와 상기 적어도 하나의 제2 에미터에서 각각 방사되는 상기 방사 신호의 주파수 대역 또는 방사 시간 중 적어도 하나가 서로 다르게 방사하는 것을 특징으로 한다.

상기 전방향 장애물 감지 장치는 상기 제1 에미터와 상기 제1 원뿔형 미러 사이에 배치되어, 상기 제1 에미터에서 방사된 상기 방사 신호가 상기 제1 원뿔형 미러의 밑면에 수직 방향으로 입사되도록 조절하는 콜리메이터; 를 더 포함하는 것을 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 자율 이동 로봇은 방사 신호를 생성하고, 생성된 상기 방사 신호를 반사하여 분산 신호를 측면 전방향으로 방사하며, 상기 분산 신호 중 장애물에 반사된 반사 신호가 입사되면, 입사된 상기 반사 신호를 지정된 각도로 재반사하여 감지 신호를 생성하고, 생성된 상기 감지 신호를 분석하여, 상기 장애물의 위치를 판별하는 전방향 장애물 감지 장치; 상기 자율 이동 로봇을 이동시키는 구동부; 및 작업 명령에 응답하여 자율 이동 로봇의 현재 위치와 목적지를 판별하고, 상기 자율 이동 로봇을 상기 현재 위치로부터 상기 목적지로 이동시키기 위한 이동 경로를 설정하며, 상기 전방향 장애물 감지 장치로부터 상기 장애물의 위치에 대한 정보가 인가되면, 상기 자율 이동 로봇이 상기 장애물을 회피하여 상기 목적지로 이동하도록 상기 구동부를 제어하는 로봇 제어부; 를 포함한다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 자율 이동 로봇의 전방향 장애물 감지 방법은 전방향 장애물 감지 장치, 구동부 및 로봇 제어부를 구비하는 자율 이동 로봇의 장애물 감지 방법에 있어서, 상기 로봇 제어부가 작업 명령이 인가된 것으로 판별되면, 상기 자율 이동 로봇의 현재 위치와 목적지를 인식하고, 인식된 상기 현재 위치로부터 상기 목적지까지 이동하기 위한 이동 경로를 설정하여 이동하는 단계; 상기 자율 이동 로봇이 이동하는 동안 상기 전방향 장애물 감지 장치가 방사 신호를 생성하고, 상기 방사 신호를 반사하여 분산 신호를 측면 전방향으로 방사하는 단계; 상기 전방향 장애물 감지 장치가 상기 분산 신호 중 장애물에 반사된 반사 신호가 입사되면, 입사된 상기 반사 신호를 지정된 각도로 재반사하여 감지 신호를 생성하고, 생성된 상기 감지 신호를 분석하여, 상기 장애물의 위치를 판별하는 단계; 및 상기 로봇 제어부가 판별된 상기 장애물의 위치를 분석하여, 상기 자율 이동 로봇이 상기 장애물을 회피하여 상기 목적지로 이동하도록 상기 구동부를 제어하는 단계; 를 포함한다.

따라서, 본 발명의 전방향 장애물 감지 장치 및 방법, 이를 이용한 이동 로봇은 하나의 전방향 장애물 감지 장치만으로 전방향의 장애물을 감지할 수 있다. 그리고 검출 센서로 방사 신호가 입사되는 위치로부터 장애물이 존재하는 방향을 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 방사 신호가 방사되어 입사되기까지의 시간을 측정하여 장애물과의 거리를 용이하게 판별할 수 있다. 그러므로 구비해야 하는 장애물 감지 장치의 개수를 크게 줄일 수 있어 자율 이동 로봇의 제조비용을 절감할 수 있으며, 설계를 용이하게 할 수 있다. 뿐만 아니라, 적은 개수 센서에서 수집된 장애물 정보만을 이용하므로, 감지된 장애물을 분석하기 위한 후처리 작업이 매우 편리하다.

도1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 장애물 감지 장치의 구성을 나타낸다.
도2 는 도1 의 전방향 장애물 감지 장치의 구현 예를 나타낸다.
도3 은 도2 의 전방향 장애물 감지 장치를 자율 이동 로봇에 적용한 적용 예를 나타낸다.
도4 는 본 발명의 전방향 장애물 감지 장치가 방사하는 방사 신호의 세기를 나타낸다.
도5 는 본 발명의 전방향 장애물 감지 장치를 구비한 자율 이동 로봇의 전방향 장애물 감지 방법의 일예를 나타낸다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 장애물 감지 장치의 구성을 나타내고, 도2 는 도1 의 전방향 장애물 감지 장치의 구현 예를 나타낸다.

도1 및 도2 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전방향 장애물 감지 장치(100)는 장애물(OBS)을 감지하기 위한 방사 신호를 출력하는 신호 방사부(SEMT)와 신호 방사부(SEMT)에서 방사된 방사 신호를 전방향으로 분산하여 분산 신호를 방사하며, 분산 신호 중 장애물(OBS)에서 반사된 반사 신호가 인가되면, 인가된 반사 신호를 재반사하여 입사 신호를 검출 센서(sen)로 전달하는 전방향 반사 미러부(AMR), 입사 신호를 감지하여 감지 신호를 생성하는 검출 센서(sen) 및 신호 방사부(SEMT)를 제어하여 신호 방사부(SEMT)가 방사 신호를 생성하여 출력하도록 하고, 검출 센서(sen)에서 인가되는 감지 신호를 분석하여, 장애물(OBS)의 위치를 판별하는 감지 제어부(scon)를 구비한다.

우선 신호 방사부(SEMT)는 감지 제어부(scon)의 제어에 따라 방사 신호를 출력하는 적어도 하나의 에미터(emt1, emt2)를 구비한다.

신호 방사부(SEMT)의 제1 에미터(emt1)는 방사 신호를 전방향 반사 미러부(AMR)로 출력하도록 배치된다. 도1 에서는 일 예로 전방향 장애물 감지 장치의 신호 방사부(SEMT)가 2개의 에미터(emt1, emt2)를 구비하는 것으로 도시하였으나, 제1 에미터(emt1)에서 출력된 방사 신호는 전방향 반사 미러부(AMR)에서 반사되어 360도 전 방향으로 분산 방사될 수 있으므로, 신호 방사부(SEMT)는 도2 와 같이 하나의 제1 에미터(emt1)만을 구비하도록 구성될 수도 있다.

제1 에미터(emt1)에서 출력된 방사 신호가 전방향 반사 미러부(AMR)에서 전방향으로 반사되면, 장애물이 위치하는 방향에 상관없이 장애물(OBS)을 감지할 수 있게 된다. 그러나 실제 전방향 장애물 감지 장치(100)를 운용하는 경우에는 제1 에미터(emt1)에서 출력된 방사 신호가 전방향 반사 미러부(AMR)에서 전방향으로 반사되더라도, 방사 신호가 도달하지 못해 장애물(OBS)을 감지할 수 없는 음영 영역이 발생할 수 있다. 이는 전방향 반사 미러부(AMR)가 방사 신호를 전방향 반사하는 방향이 제1 에미터(emt1)에서 방사 신호가 출력되는 방향과 수직인 2차원 평면 방향을 중심으로 전방향으로 반사하기 때문이다. 즉 3차원 공간 측면에서는 전방향 반사 미러부(AMR)가 방사 신호를 반사하더라도, 전방향 장애물 감지 장치(100)가 장착되는 위치에 따라 음영 영역이 발생할 수 있다.

이에 적어도 하나의 제2 에미터(emt2)가 미리 지정된 방향으로 방사 신호를 출력하도록 추가로 배치될 수 있다. 적어도 하나의 제2 에미터(emt2)는 음영 영역으로 방사 신호를 출력하여, 음영 영역의 장애물(OBS)을 감지할 수 있도록 한다. 예로써, 제2 에미터(emt2)는 전방향 장애물 감지 장치(100)를 구비하는 자율 이동 로봇의 진행 방향의 하부 영역을 감지하도록 배치될 수 있다.

여기서 적어도 하나의 에미터(emt1, emt2)가 출력하는 방사 신호는 적외선 신호, 레이저 신호일 수 있다. 그리고 적어도 하나의 에미터(emt1, emt2) 각각은 감지 제어부(scon)의 제어에 따라 방사 신호의 세기를 가변하여 출력할 수 있다. 이때 제1 에미터(emt1)는 적어도 하나의 제2 에미터(emt2)보다 강한 세기의 방사 신호를 방사하도록 구현되는 것이 바람직하다. 상기한 바와 같이, 적어도 하나의 제2 에미터(emt2) 각각은 지정된 영역을 감지하기 위해 방사 신호를 방사하므로, 방사 신호를 방사하는 영역이 한정된다. 반면, 제1 에미터(emt1)는 전방향 반사 미러부(AMR)를 통해 방사 신호를 전방향으로 방사하도록 구성되므로, 제2 에미터(emt2)가 감지하는 영역에 비해 넓은 영역을 감지해야 하며, 방사 신호의 세기에 따라 장애물(OBS)을 감지할 수 있는 영역의 넓이가 증가되므로, 제1 에미터(emt1)는 제2 에미터(emt2)에서 방사되는 방사 신호보다 강한 세기의 방사 신호를 출력할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 제1 에미터(emt1)에서 방사하는 방사 신호를 제1 방사 신호라 하고, 제2 에미터(emt2)에서 방사하는 방사 신호를 제2 방사 신호라 한다.

또한 적어도 하나의 에미터(emt1, emt2) 각각은 출력되는 방사 신호가 상호 간섭되는 것을 회피하고, 장애물(OBS)의 위치를 정확히 판단하기 위해, 방사 신호의 주파수 대역을 서로 다르게 출력하는 것이 바람직하다. 이는 장애물(OBS)의 정확한 위치를 판별하기 위해서는 검출 센서(sen)에서 감지된 입사 신호에 대응하는 방사 신호가 적어도 하나의 에미터(emt1, emt2) 중 어떤 에미터에서 방사된 방사 신호인지 판별할 수 있어야 하기 때문이다. 그러나 적어도 하나의 에미터(emt1, emt2)가 서로 동일한 주파수 대역의 방사 신호를 사용한다면, 감지 제어부(scon)는 각각의 에미터(emt1, emt2)를 서로 다른 시간에 교대로 방사 신호를 방사하도록 제어하는 것이 바람직하다.

전방향 반사 미러부(AMR)는 2개의 원뿔형(conical) 미러(mr1, mr2)를 구비한다. 2개의 원뿔형 미러(mr1, mr2) 중 제1 원뿔형 미러(mr1)는 꼭짓점이 신호 방사부(SEMT)의 제1 에미터(emt1)에서 방사 신호가 인가되는 방향이 되도록 배치된다. 따라서 도1 에 도시된 바와 같이, 제1 원뿔형 미러(mr1)는 제1 에미터(emt1)에서 꼭짓점 방향으로 출력된 제1 방사 신호를 원뿔의 옆면에서 반사할 수 있다. 이때 반사된 제1 방사 신호는 제1 원뿔형 미러(mr1)의 옆면 형상에 의해 360도 전방향으로 분산 방사될 수 있다. 본 발명에서는 제1 원뿔형 미러(mr1)에서 반사되어 분산되는 제1 방사 신호를 분산 신호라 한다. 제1 원뿔형 미러(mr1)의 옆면에 의해 반사되는 분산 신호의 반사 각도는 제1 에미터(emt1)에서 출력된 제1 방사 신호의 입사 각도와 제1 원뿔형 미러(mr1)의 옆면 각도에 따라 결정된다. 일 예로 도1 과 같이 분산 신호의 반사 각도가 제1 원뿔형 미러(mr1)의 밑면의 수평 방향을 중심으로 상하로 분산되도록 제1 원뿔형 미러(mr1)의 옆면 각도 45도로 설정될 수 있다.

제1 원뿔형 미러(mr1)가 제1 에미터(emt1)에서 출력되는 제1 방사 신호를 360도 전방향으로 분산되어 방사되도록 반사하므로, 본 발명에서 신호 방사부(SEMT)는 방사 신호를 직접 전방향으로 방사할 필요가 없다. 따라서 신호 방사부(SEMT)에 구비되어야 하는 에미터의 개수를 크게 줄일 수 있어 구성을 단순화할 수 있을 뿐만 아니라, 전력 소모를 줄일 수 있다.

그리고 본 발명의 전방향 장애물 감지 장치(100)는 제1 방사 신호가 제1 원뿔형 미러(mr1)의 밑면에 대해 수직 방향으로 입사되고 꼭짓점에 집중되지 않도록, 콜리메이터(collimator)를 더 구비할 수 있다. 일반적으로 에미터는 도1 에서 제2 에미터(emt2)와 같이 기설정된 각도 범위로 확산되는 형태로 방사 신호를 방사하게 된다. 제1 에미터(emt1)가 방사 신호를 기설정된 각도 범위로 확산되는 형태로 방사 신호를 방사하면, 제1 원뿔형 미러(mr1)의 옆면에서 반사된 분산 신호는 제1 원뿔형 미러(mr1)의 밑면과 평행 방향뿐만 아니라 상하 방향으로도 분산되어 분산 신호의 세기가 급격하게 약해지는 문제가 있다. 반대로 제1 에미터(emt1)가 단일의 선형으로 방사 신호를 방사하면, 제1 원뿔형 미러(mr1)의 꼭짓점에 집중되어 방사 신호가 분산되지 않는 문제가 있다. 이에 본 발명에서는 제1 에미터(emt1)에서 기설정된 각도 범위로 확산되는 형태로 방사되는 방사 신호를 평행 광선으로 전환하는 콜리메이터를 제1 에미터(emt1)와 제1 원뿔형 미러(mr1)의 사이에 배치함으로써, 제1 에미터(emt1)에서 방사된 방사 신호가 제1 원뿔형 미러(mr1)의 옆면에 지정된 각도(예를 들면 45도)로 입사되도록 할 수 있다. 즉 제1 원뿔형 미러(mr1)의 옆면에서 반사되는 분산 신호가 도1 에 도시된 바와 같이, 수평 방향으로 분산되도록 조절할 수 있다.

한편 제2 원뿔형 미러(mr2)는 밑면이 제1 원뿔형 미러(mr1)의 밑면과 마주하도록, 상하 반전된 형태로 제1 원뿔형 미러(mr1)의 하부에 결합된다.

제1 원뿔형 미러(mr1)에 의해 전방향으로 분산된 분산 신호는 주변에 장애물(OBS)이 존재하면, 장애물(OBS)에 반사되어 반사 신호로서 전방향 장애물 감지 장치(100)로 전달될 수 있다. 전방향 장애물 감지 장치(100)는 장애물(OBS)의 존재 여부 및 장애물 위치를 미리 인지하지 못하므로, 제2 원뿔형 미러(mr2)는 전방향으로 분산된 분산 신호가 어떤 방향에서 장애물(OBS)에 반사되어 반사 신호로 전달되더라도, 반사 신호를 검출 센서(sen)로 전달할 수 있어야 한다. 이에 제2 원뿔형 미러(mr2)는 방사 신호를 전방향으로 분산하는 제1 원뿔형 미러(mr1)과 유사하게 원뿔형으로 구현되어, 입사된 반사 신호를 재반사한 입사 신호가 검출 센서(sen)로 인가되도록 조절한다. 여기서 제2 원뿔형 미러(mr2)에서 반사되는 반사 신호는 제1 원뿔형 미러(mr1)에서 분산된 분산 신호가 장애물(OBS)에 반사된 반사 신호일 수 있으며, 적어도 하나의 제2 에미터(emt2)에서 출력된 방사 신호가 장애물(OBS)에 반사된 반사 신호 일 수도 있다.

도1 및 도2 에서는 일예로 전방향 반사 미러부(AMR)가 2개의 원뿔형(conical) 미러(mr1, mr2)를 구비하는 것으로 도시하였으나, 2개의 원뿔형(conical) 미러(mr1, mr2)는 초단극(hyperpolar) 미러나, 다각 뿔형 미러로 구현될 수도 있다.

검출 센서(sen)는 전방향 반사 미러부(AMR)의 제2 원뿔형 미러(mr2)에서 반사 신호가 재반사되어 입사되는 입사 신호를 검출하여, 감지 신호를 출력한다. 이때 검출 센서(sen)는 각각 입사 신호를 검출하는 복수개의 센서 셀(미도시)로 구현되어, 검출 센서(sen)에서 입사 신호가 입사된 위치 및 세기를 구분하여 감지 신호를 출력할 수 있다.

검출 센서(sen)는 방사 신호에 따라 다양한 종류의 센서로 구현될 수 있으며, 일예로 방사 신호가 적외선인 경우, CCD(Charge-Coupled Device) 센서 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서로 구현될 수 있다. CCD 센서 및 CMOS 센서는 각각 적외선을 감지할 수 있는 다수의 픽셀로 구성되는 촬상 소자로서, 방사 신호인 적외선이 입사되면 감지 신호를 출력한다.

검출 센서(sen)에 입사 신호가 입사되는 위치는 제2 원뿔형 미러(mr2)에 반사 신호가 입사되는 방향에 대응한다. 즉 반사 신호가 전달된 제2 원뿔형 미러(mr2)의 옆면 위치에 따라 입사 신호가 검출 센서(sen)에 입사되는 위치가 가변된다. 따라서 검출 센서(sen)는 복수개의 센서 셀 중 입사 신호를 감지한 센서 셀에 대한 정보를 감지 신호에 포함하여 출력함으로써, 감지 제어부(scon)가 장애물(OBS)이 위치하는 방향을 판별할 수 있도록 한다.

감지 제어부(scon)는 신호 방사부(SEMT)가 방사 신호를 방사하도록 적어도 하나의 에미터(emt1, emt2)가 각각 제어한다. 이때 감지 제어부(scon)는 제1 에미터(emt1) 및 적어도 하나의 제2 에미터(emt2)가 각각 방사 신호를 출력할 타이밍을 제어할 뿐만 아니라, 출력되는 방사 신호의 세기를 제어할 수 있다. 그리고 검출 센서(sen)로부터 인가되는 감지 신호를 분석하여, 장애물(OBS)의 위치를 판별한다.

감지 제어부(scon)가 방사 신호의 타이밍을 제어하는 것은 적어도 하나의 에미터(emt1, emt2)가 방사 신호를 방사한 이후, 검출 센서(sen)에서 입사 신호가 검출되어 감지 신호가 인가될 때까지의 시간을 측정하여 전방향 장애물 감지 장치(100)로부터 장애물(OBS)까지의 거리를 판별하기 위해서이다. 본 발명에서 감지 제어부(scon)는 일예로 TOF(Time of Flight) 방식으로 장애물(OBS)과의 거리를 측정하는 것으로 가정한다. TOF 방식은 신호를 방사하고, 방사된 신호가 장애물(OBS)에 도달하여 반사되어 돌아올 때까지의 시간을 계산하여, 장애물(OBS)과의 거리를 판별하는 방식이다. 따라서 감지 제어부(scon)는 적어도 하나의 에미터(emt1, emt2)가 방사 신호를 방사하는 시점과 검출 센서(sen)에서 감지 신호가 인가될 때의 시간을 측정하고, 시간차를 분석하여 장애물(OBS)의 거리를 판별할 수 있다. 이때 방사 신호는 방사하는 시점과 입사 신호가 도달하는 시점을 명확히 구분할 수 있도록 펄스 파형으로 방사될 수 있으며, 연속파를 이용하여 장애물(OBS)의 거리를 판별하는 방식도 존재한다. 연속파를 이용하여 장애물(OBS)의 거리를 판별하는 방식은 일예로 사인파(sine wave)와 같이 위상이 지정된 패턴으로 가변되는 파형을 방사 신호로 방사하고, 수신되는 입사 신호에서 위상의 변화를 분석함으로써, 장애물(OBS)의 거리를 관측할 수 있다.

TOF 방식은 복수개의 감지 셀 각각에 입사 신호가 입사되는 시간차를 통해 장애물이 크기 및 형상까지 추론할 수 있다.

그리고 감지 제어부(scon)는 감지 신호로부터 입사 신호가 입사된 위치를 분석하여, 장애물(OBS)이 위치하는 방향을 판별한다. 상기한 바와 같이 감지 신호는 검출 센서(sen)의 복수개의 센서 셀 중 입사 신호를 감지한 센서 셀에 대한 정보를 포함할 수 있으므로, 감지 제어부(scon)는 감지 신호로부터 장애물(OBS)의 방향을 판별할 수 있다.

즉 본 발명의 전방향 장애물 감지 장치(100)는 하나의 제1 에미터(emt1)와 하나의 검출 센서(sen)만을 구비하여도, 전방향 반사 미러부(AMR)는 2개의 원뿔형(conical) 미러(mr1, mr2)를 이용하여 전방향의 장애물(OBS)을 감지하고 장애물(OBS)의 위치를 판별할 수 있다. 또한 적어도 하나의 제2 에미터(emt2)를 추가로 구비하여, 제1 에미터(emt1)에서 출력되는 방사 신호로 감지하지 못하는 음영 영역 중 관심 영역을 추가로 감지할 수 있다.

본 발명의 전방향 장애물 감지 장치(100)는 도2 에 도시된 바와 같이, 일체형으로 구현된 하나의 장치로 전방향의 장애물을 감지할 수 있다.

본 실시예에서는 전방향 반사 미러부(AMR)가 송출된 반사 신호를 굴절, 반사시키는 구성으로서 미러를 예시하고 있지만, 여기에서 미러는 입사된 신호를 굴절, 반사시키는 매질이면 충분하며, 재료의 종류에 한정은 없다.

특히 반사 신호가 가시광의 경우 유리, 아크릴등의 광 투과 및 굴절성을 갖는 물질이 사용 가능하지만, 적외선, 자외선의 경우 수정, 암염(NaCl, KBr) 등의 재료도 사용 가능하다.

또한, 장애물 감지를 위한 센서도, PSD 거리 센서를 비롯하여, 적외선 근접 센서, 초음파 센서도 가능하다. 이 경우 미러는 초음파를 반사/굴절시킬 수 있는 매질이면 충분하므로 매질의 투명성은 필수 요건이 아니다.

도3 은 도2 의 전방향 장애물 감지 장치를 자율 이동 로봇에 적용한 적용 예를 나타낸다.

도3 에서는 전방향 장애물 감지 장치(100)가 장치된 자율 이동 로봇(10)의 일예로 청소 로봇을 나타낸다.

전방향 장애물 감지 장치(100)는 하나의 단일 장치로 전방향의 장애물을 감지할 수 있으므로, 도3 에서와 같이 자율 이동 로봇(10)의 상단에 배치되어 자율 이동 로봇(10)의 구조물에 의해 장애물이 감지 영역이 제한되지 않는 것이 바람직하다. 다만 본 발명의 전방향 장애물 감지 장치(100)는 신호 방사부(SEMT)가 제1 에미터(emt1)만을 구비하여도 측면 전 방향의 장애물을 감지 할 수 있는 반면, 상하 방향의 장애물을 감지할 수 범위는 제한된다. 또한 자율 이동 로봇(10)의 구조물에 의해서도 장애물을 감지할 수 있는 범위가 제한될 수 있다. 즉 음영 영역이 존재할 수 있다. 이에 전방향 장애물 감지 장치(100)는 도1 에서 설명한 바와 같이 적어도 하나의 제2 에미터(emt2)를 추가로 구비하여, 음영 영역을 추가로 감지할 수 있도록 할 수 있다.

따라서 도3 에서는 전방향 장애물 감지 장치(100)가 자율 이동 로봇(10)의 진행 방향 상단에 배치되고, 자율 이동 로봇(10)의 하부측 음영 영역을 감지하기 위해 적어도 하나의 제2 에미터(emt2)가 신호 방사부(SEMT)에 더 구비된 경우를 도시하였다.

(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 신호 방사부(SEMT)에 적어도 하나의 제2 에미터(emt2)가 더 구비됨으로써, 본 발명에 따른 자율 이동 로봇(10)은 진행 방향의 하부측에 배치된 장애물도 용이하게 감지할 수 있으며, 장애물을 회피하여 이동할 수 있다.

비록 도시하지 않았으나, 자율 이동 로봇(10)은 자율 이동 로봇을 이동시키기 위한 구동부(미도시)와 사용자 명령에 응답하여 자율 이동 로봇의 현재 위치와 목적지를 인식하고, 이동 경로를 설정하여 상기 구동부를 구동하는 로봇 제어부(미도시)를 구비할 수 있다. 그리고 로봇 제어부는 전방향 장애물 감지 장치(100)로부터 장애물의 위치 정보를 인가받아, 장애물이 설정된 이동 경로 상에 존재하는지 판별하고, 장애물이 이동 경로 상에 존재하는 것으로 판별되면, 자율 이동 로봇(10)이 장애물을 회피하여 이동할 수 있도록 이동 경로를 변경한다.

도3 에서는 자율 이동 로봇(10)이 하나의 전방향 장애물 감지 장치(100)만을 구비하는 것으로 도시하였으나, 자율 이동 로봇(10)의 크기나 형상 및 다양한 조건에 따라 자율 이동 로봇(10)은 복수개의 전방향 장애물 감지 장치(100)를 구비할 수도 있다. 다만 이 경우에도 자율 이동 로봇(10)기 구비할 전방향 장애물 감지 장치의 개수는 기존에 비해 크게 줄일 수 있다. 그리고 센서 제어부(scon)에는 전방향 장애물 감지 장치(100)가 장착되는 자율 이동 로봇(10)의 구조 형상 정보 등이 미리 입력되어, 자율 이동 로봇(10)의 구조물이 장애물로 인식되는 것을 방지할 수 있다.

도4 는 본 발명의 전방향 장애물 감지 장치가 방사하는 방사 신호의 세기를 나타낸다.

상기에서는 감지 제어부(scon)가 TOF 방식으로 장애물(OBS)과의 거리를 측정하는 것으로 가정하였다. TOF 방식에서 펄스 파형의 신호를 이용하는 경우, 감지 제어부(scon)는 방사 신호가 방사되어 감지 신호가 인가될 때까지의 시간을 측정하므로, 입사 신호의 세기를 분석하지 않아도, 입사 신호가 입사되는지 여부에 따라 장애물까지의 거리를 측정할 수 있다.

다만 전방향 장애물 감지 장치(100)가 원거리의 장애물을 감지하기 위해서는 방사 신호의 세기를 강하게 해야 한다. 그러나 방사 신호의 세기를 원거리(예를 들면, 3m) 장애물을 검출할 수 있도록 강하게 하는 경우에 근거리(예를 들면 50cm 이내)에 장애물이 존재하면 장애물에 반사되어 입사되는 입사 신호의 세기가 강하여 검출 센서(sen)의 복수개의 감지 셀이 구분할 수 있는 신호 세기의 임계값을 초과하여, 감지 셀이 포화되는 경우가 발생할 수 있다. 감지 셀이 포화되면, 입사 신호의 세기를 구분할 수 없게 되므로, 감지 제어부(scon)는 장애물과의 거리를 판별 할 수 없다. 이에 감지 제어부(scon)는 근거리 장애물과 원거리 장애물을 안정적으로 검출할 수 있도록 적어도 하나의 에미터(emt1, emt2)가 방사하는 방사 신호를 조절할 수 있다.

즉 감지 제어부(scon)는 상기한 바와 같이, TOF 방식 중 연속파를 이용하는 방식에 따라 장애물(OBS)의 거리를 판별할 수도 있다. 연속 파를 이용하여 장애물(OBS)의 거리를 판별하는 경우, 감지 제어부(scon)는 도4 에 도시된 바와 같이, 신호 방사부(SEMT)에서 방사되는 방사 신호의 세기를 기지정된 패턴에 따라 가변되도록 제어하고, 검출 센서(sen)에서 인가되는 감지 신호로부터 입사 신호의 세기를 분석하여 장애물과의 거리를 판별할 수 있다. 즉 입사 신호의 세기의 변화(위상 변화)를 방사 신호의 세기 변화(위상 변화)와 비교함으로써, 장애물(OBS)과의 거리를 판별할 수 있다.

특히 도4 에서와 같이 방사 신호의 세기를 복수개의 레벨로 구분하면, 각 레벨에 따라 검출되는 장애물의 거리가 미리 제한되므로, 감지 제어부(scon)가 장애물의 거리를 판별하는데 오류가 발생하는 것을 줄 일 수 있다.

도4 에서 레벨 1은 원거리 장애물을 감지하기 위한 방사 신호의 세기 구간을 나타내고, 레벨 2는 근거리 장애물을 감지하기 위한 방사 신호의 세기 구간을 나타낸다. 그리고 레벨 2보다 낮은 구간은 검출 센서(sen)가 방사 신호에 대응하는 입사 신호를 검출하지 못하는 구간으로 문턱값 이하의 구간을 나타낸다. 여기서 입사 신호를 검출하지 못하는 구간은 검출 센서(sen)가 입사 신호를 검출하지 못하는 경우뿐만 아니라, 잡음과 구분하지 못하는 경우를 포함할 수 있다.

한편 도4 에서 레벨 1 및 레벨 2의 방사 신호 세기는 검출 센서(sen)의 성능과 신호 방사부(SEMT)와 전방향 반사 미러부(AMR)의 거리를 고려하여 조절될 수 있다.

도5 은 본 발명의 전방향 장애물 감지 장치를 구비한 자율 이동 로봇의 전방향 장애물 감지 방법의 일예를 나타낸다.

도1 내지 도4 를 참조하여, 도5 의 자율 이동 로봇의 전방향 장애물 감지 방법을 설명하면, 자율 이동 로봇(10)의 로봇 제어부(미도시)는 작업 명령이 인가되는지 판별한다(S11). 여기서 작업 명령은 사용자 명령으로 사용자에 의해 입력되는 명령일 수 있으며, 미리 입력되어 저장된 예약 명령일 수도 있다. 또한 자율 이동 로봇(10)에 구비된 인터페이스부(미도시)를 통해 인가된 명령일 수도 있으며, 원격 장치에서 자율 이동 로봇(10)에 구비된 통신부(미도시)를 통해 인가된 명령일 수도 있다.

로봇 제어부는 작업 명령이 인가된 것으로 판별되면, 자율 이동 로봇(10)이 인가된 작업 명령에 대응하는 작업을 수행하도록 제어한다(S12). 이때 로봇 제어부는 자율 이동 로봇(10)이 이동해야하는 경우, 자율 이동 로봇(10)의 구동부(미도시)를 제어하여 자율 이동 로봇(10)을 이동시킨다. 이를 위해 로봇 제어부는 각종 센서를 이용하여 자율 이동 로봇의 현재 위치와 목적지를 인식하고, 인식된 현재 위치로부터 목적지까지 이동하기 위한 이동 경로를 설정하고, 구동부를 제어하여, 자율 이동 로봇(10)이 목적지까지 이동하도록 한다.

한편, 자율 이동 로봇(10)의 로봇 제어부는 전방향 장애물 감지 장치(100)를 구동한다. 이에 전방향 장애물 감지 장치(100)의 감지 제어부(scon)는 신호 방사부(SEMT)의 제1 에미터(emt1)가 제1 방사 신호를 방사하도록 제어한다. 이때 방사된 제1 방사 신호는 전방향 반사 미러부(AMR)의 제1 원뿔형 미러(mr1)에서 측면 360도 전방향으로 분산 반사되어 분산 신호를 방사한다(S13). 여기서 감지 제어부(scon)는 신호 방사부(SEMT)의 제1 에미터(emt1) 뿐만아니라, 적어도 하나의 제2 에미터(emt2)가 제2 방사 신호를 방사하도록 제어할 수 있으며, 제1 및 제2 방사 신호의 주파수 대역이 서로 상이한 경우, 동시에 제1 및 제2 방사 신호가 방사되도록 제어할 수 있다. 또한 제1 및 제2 방사 신호의 주파수 대역이 동일하면, 제1 및 제2 방사 신호가 기설정된 시간 간격으로 서로 교대로 방사되도록 제어할 수도 있다. 그리고 감지 제어부(scon)는 신호 방사부(SEMT)의 제1 및 제2 에미터(emt1, emt2)가 방사하는 제1 및 제2 방사 신호의 세기가 도4 에 도시된 바와 같이 시간에 따라 가변되도록 제어할 수 있다.

그리고 전방향 장애물 감지 장치(100)의 감지 제어부(scon)는 검출 센서(sen)에서 인가되는 감지 신호를 분석한다(S14). 여기서 감지 신호는 분산 신호가 장애물에서 반사된 반사 신호가 전방향 반사 미러부(AMR)의 제2 원뿔형 미러(mr2)에서 재반사되어 검출 센서(sen)로 입사된 입사 신호에 대응하는 신호이다.

이에 감지 제어부(scon)는 감지 신호를 분석하여, 장애물(OBS)이 검출되는지 판별한다(S15). 즉 감지 신호에 입사 신호에 대응하는 성분이 존재하는지 판별한다. 그리고 장애물(OBS)이 검출되면, 검출된 장애물(OBS)의 위치를 판별한다(S16). 감지 제어부(scon)는 제1 및 제2 방사 신호가 방사된 후, 장애물(OBS)이 검출된 감지 신호가 인가될 때까지의 시간을 측정하여 장애물(OBS)과의 거리를 판별하고, 검출 센서(sen)에서 검지 신호에 대응하는 입사 신호가 입사된 위치를 분석하여, 장애물(OBS)의 방향을 판별함으로써, 장애물의 위치를 판별할 수 있다. 이때 감지 제어부(scon)는 방사 신호가 펄스파 형태로 방사된 경우, 입사 신호가 감지된 감지 신호가 인가될 때까지의 시간을 측정하여 장애물(OBS)의 거리를 판별할 수 있으며, 방사 신호가 기지정된 패턴에 따라 세기(위상)이 가변되는 연속파 형태로 방사된 경우, 감지 신호를 통해 분석된 입사 신호의 세기 변화를 기반으로 장애물(OBS)의 거리를 판별할 수 있다.

감지 제어부(scon)는 장애물(OBS)의 위치가 판별되면, 장애물(OBS)의 위치 정보를 로봇 제어부로 전송하고, 로봇 제어부는 인가된 장애물(OBS)의 위치 정보가 설정된 이동 경로 상의 진행 방향인지 판별한다(S17). 만일 이동 경로 상의 진행 방향에 장애물(OBS)이 존재하는 것으로 판별되면, 로봇 제어부는 이동 경로를 장애물(OBS)을 회피할 수 있는 경로로 재설정하고, 재설정된 이동 경로에 따라 구동부를 제어함으로써, 장애물 회피 동작을 수행한다(S18). 그리고 로봇 제어부는 작업 명령에 대응하는 작업이 종료되었는지 판별한다(S19). 만일 작업이 종료되지 않은 것으로 판별되면, 계속 작업을 수행한다(S12).

본 발명에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (18)

1. 입사되는 방사 신호를 반사하여 분산 신호를 측면 전방향으로 방사하고, 상기 분산 신호 중 장애물에 반사된 반사 신호가 입사되면, 입사된 상기 반사 신호를 지정된 각도로 재반사하여 입사 신호로서 전달하는 전방향 반사 미러부;
   상기 방사 신호를 생성하여 상기 전방향 반사 미러부로 방사하는 신호 방사부;
   상기 전방향 반사 미러부에서 전달되는 상기 입사 신호를 감지하여 감지 신호를 출력하는 검출 센서; 및
   상기 방사 신호를 방사하도록 상기 신호 방사부를 제어하고, 상기 감지 신호를 인가받아 분석하여, 상기 장애물의 위치를 판별하는 감지 제어부; 를 포함하는 전방향 장애물 감지 장치.
2. 제1 항에 있어서, 상기 감지 제어부는
   상기 신호 방사부에서 상기 방사 신호가 방사된 시간으로부터 상기 감지 신호가 인가될 때까지의 시간을 측정하여 상기 장애물의 거리를 판별하고, 상기 감지 신호를 분석하여 상기 입사 신호가 상기 검출 센서에 입사된 위치에 따라 상기 장애물의 방향을 판별하는 것을 특징으로 하는 전방향 장애물 감지 장치.
3. 제1 항에 있어서, 상기 감지 제어부는
   상기 방사 신호가 미리 지정된 패턴에 따라 세기가 가변되는 연속파의 형태로 방사되도록 상기 신호 방사부를 제어하고, 상기 감지 신호를 분석하여 상기 방사 신호의 세기 변화에 대한 상기 입사 신호의 세기 변화를 비교하여, 상기 장애물의 거리를 판별하고, 상기 입사 신호가 상기 검출 센서에 입사된 위치에 따라 상기 장애물의 방향을 판별하는 것을 특징으로 하는 전방향 장애물 감지 장치.
4. 제3 항에 있어서, 상기 감지 제어부는
   상기 방사 신호의 세기를 미리 지정된 복수개의 세기 구간으로 구분하고, 구분된 각각의 세기 구간에 대응하는 복수개의 장애물의 거리 구간을 설정하여, 상기 장애물의 거리를 판별 시, 상기 방사 신호의 세기가 포함되는 상기 세기 구간에 대응하는 상기 장애물의 거리 구간 내에서 상기 장애물의 거리를 판별하는 것을 특징으로 하는 전방향 장애물 감지 장치.
5. 제1 항에 있어서, 상기 전방향 반사 미러부는
   꼭짓점이 상기 신호 방사부 방향으로 배치되는 원뿔형로 구현되어, 기지정된 각도로 입사되는 상기 방사 신호를 원뿔형 미러의 옆면으로 반사하여 상기 분산 신호를 측면 전방향으로 방사하는 제1 원뿔형 미러; 및
   밑면이 상기 제1 원뿔형 미러의 밑면과 마주하도록 배치되는 원뿔형으로 구현되어, 측면 전방향에서 입사되는 상기 반사 신호를 기지정된 각도로 반사하여, 상기 검출 센서로 상기 입사 신호를 전달하는 제2 원뿔형 미러; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전방향 장애물 감지 장치.
6. 제5 항에 있어서, 상기 신호 방사부는
   상기 제1 원뿔형 미러로 상기 방사 신호를 방사하는 제1 에미터; 및
   각각 상기 제1 에미터와 다른 기지정된 방향으로 상기 방사 신호를 방사하도록 배치된 적어도 하나의 제2 에미터; 를 포함하는 특징으로 하는 전방향 장애물 감지 장치.
7. 제6 항에 있어서, 상기 신호 방사부는
   상기 제1 에미터와 상기 적어도 하나의 제2 에미터에서 각각 방사되는 상기 방사 신호의 주파수 대역 또는 방사 시간 중 적어도 하나가 서로 다르게 방사하는 것을 특징으로 하는 전방향 장애물 감지 장치.
8. 제6 항에 있어서, 상기 전방향 장애물 감지 장치는
   상기 제1 에미터와 상기 제1 원뿔형 미러 사이에 배치되어, 상기 제1 에미터에서 방사된 상기 방사 신호가 상기 제1 원뿔형 미러의 밑면에 수직 방향으로 입사되도록 조절하는 콜리메이터; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전방향 장애물 감지 장치.
9. 자율 이동 로봇에 있어서,
   방사 신호를 생성하고, 생성된 상기 방사 신호를 반사하여 분산 신호를 측면 전방향으로 방사하며, 상기 분산 신호 중 장애물에 반사된 반사 신호가 입사되면, 입사된 상기 반사 신호를 지정된 각도로 재반사하여 감지 신호를 생성하고, 생성된 상기 감지 신호를 분석하여, 상기 장애물의 위치를 판별하는 전방향 장애물 감지 장치;
   상기 자율 이동 로봇을 이동시키는 구동부; 및
   작업 명령에 응답하여 자율 이동 로봇의 현재 위치와 목적지를 판별하고, 상기 자율 이동 로봇을 상기 현재 위치로부터 상기 목적지로 이동시키기 위한 이동 경로를 설정하며, 상기 전방향 장애물 감지 장치로부터 상기 장애물의 위치에 대한 정보가 인가되면, 상기 자율 이동 로봇이 상기 장애물을 회피하여 상기 목적지로 이동하도록 상기 구동부를 제어하는 로봇 제어부; 를 포함하는 자율 이동 로봇.
10. 제9 항에 있어서, 상기 전방향 장애물 감지 장치는
    입사되는 상기 방사 신호를 반사하여 측면 전방향으로 상기 분산 신호를 방사하고, 상기 분산 신호 중 장애물에 반사된 상기 반사 신호가 입사되면, 입사된 상기 반사 신호를 지정된 각도로 재반사하여 입사 신호로서 전달하는 전방향 반사 미러부;
    상기 방사 신호를 생성하여 상기 전방향 반사 미러부로 방사하는 신호 방사부;
    상기 전방향 반사 미러부에서 전달되는 상기 입사 신호를 감지하여 감지 신호를 출력하는 검출 센서; 및
    상기 방사 신호를 방사하도록 상기 신호 방사부를 제어하고, 상기 감지 신호를 인가받아 분석하여, 상기 장애물의 위치를 판별하는 감지 제어부; 를 포함하는 자율 이동 로봇.
11. 제10 항에 있어서, 상기 전방향 반사 미러부는
    꼭짓점이 상기 신호 방사부 방향으로 배치되는 원뿔형로 구현되어, 기지정된 각도로 입사되는 상기 방사 신호를 원뿔형 미러의 옆면으로 반사하여 상기 분산 신호를 측면 전방향으로 방사하는 제1 원뿔형 미러; 및
    밑면이 상기 제1 원뿔형 미러의 밑면과 마주하도록 배치되는 원뿔형으로 구현되어, 측면 전방향에서 입사되는 상기 반사 신호를 기지정된 각도로 반사하여, 상기 검출 센서로 상기 입사 신호를 전달하는 제2 원뿔형 미러; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 이동 로봇.
12. 제11 항에 있어서, 상기 신호 방사부는
    상기 제1 원뿔형 미러로 상기 방사 신호를 방사하는 제1 에미터; 및
    각각 상기 제1 에미터와 다른 기지정된 방향으로 상기 방사 신호를 방사하도록 배치된 적어도 하나의 제2 에미터; 를 포함하는 특징으로 하는 자율 이동 로봇.
13. 제11 항에 있어서, 상기 감지 제어부는
    상기 신호 방사부에서 상기 방사 신호가 방사된 시간으로부터 상기 감지 신호가 인가될 때까지의 시간을 측정하여 상기 장애물의 거리를 판별하고, 상기 감지 신호를 분석하여 상기 입사 신호가 상기 검출 센서에 입사된 위치에 따라 상기 장애물의 방향을 판별하는 것을 특징으로 하는 자율 이동 로봇.
14. 제11 항에 있어서, 상기 감지 제어부는
    상기 방사 신호가 미리 지정된 패턴에 따라 세기가 가변되는 연속파의 형채로 방사되도록 상기 신호 방사부를 제어하고, 상기 감지 신호를 분석하여 상기 방사 신호의 세기 변화에 대한 상기 입사 신호의 세기 변화를 비교하여, 상기 장애물의 거리를 판별하고, 상기 입사 신호가 상기 검출 센서에 입사된 위치에 따라 상기 장애물의 방향을 판별하는 것을 특징으로 하는 자율 이동 로봇.
15. 전방향 장애물 감지 장치, 구동부 및 로봇 제어부를 구비하는 자율 이동 로봇의 장애물 감지 방법에 있어서,
    상기 로봇 제어부가 작업 명령이 인가된 것으로 판별되면, 상기 자율 이동 로봇의 현재 위치와 목적지를 인식하고, 인식된 상기 현재 위치로부터 상기 목적지까지 이동하기 위한 이동 경로를 설정하여 이동하는 단계;
    상기 자율 이동 로봇이 이동하는 동안 상기 전방향 장애물 감지 장치가 방사 신호를 생성하고, 상기 방사 신호를 반사하여 분산 신호를 측면 전방향으로 방사하는 단계;
    상기 전방향 장애물 감지 장치가 상기 분산 신호 중 장애물에 반사된 반사 신호가 입사되면, 입사된 상기 반사 신호를 지정된 각도로 재반사하여 감지 신호를 생성하고, 생성된 상기 감지 신호를 분석하여, 상기 장애물의 위치를 판별하는 단계; 및
    상기 로봇 제어부가 판별된 상기 장애물의 위치를 분석하여, 상기 자율 이동 로봇이 상기 장애물을 회피하여 상기 목적지로 이동하도록 상기 구동부를 제어하는 단계; 를 포함하는 자율 이동 로봇의 장애물 감지 방법.
16. 제15 항에 있어서, 상기 방사하는 단계는
    상기 전방향 장애물 감지 장치의 신호 방사부가 상기 방사 신호를 생성하여 방사하는 단계; 및
    상기 방사 신호가 상기 전방향 장애물 감지 장치의 전방향 반사 미러부에 구비된 제1 원뿔형 미러에서 반사되어 측면 전방향으로 방사되는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 이동 로봇의 장애물 감지 방법.
17. 제15 항에 있어서, 상기 장애물의 위치를 판별하는 단계는
    상기 분산 신호 중 장애물에 반사된 상기 반사 신호가 전방향 반사 미러부에 구비되고 밑면이 상기 제1 원뿔형 미러의 밑면과 마주하도록 배치된 제2 원뿔형 미러에서 지정된 각도로 재반사되어 입사 신호로서 전달되는 단계;
    상기 전방향 장애물 감지 장치의 검출 센서가 상기 입사 신호를 감지하여 상기 감지 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 전방향 장애물 감지 장치의 감지 제어부가 상기 장애물의 위치를 판별하기 위해 상기 감지 신호를 인가받아 분석하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 이동 로봇의 장애물 감지 방법.
18. 제17 항에 있어서, 상기 감지 신호를 인가받아 분석하는 단계는
    감지 제어부가 상기 신호 방사부에서 상기 방사 신호가 방사된 시간으로부터 상기 감지 신호가 인가될 때까지의 시간을 측정하여 상기 장애물의 거리를 판별하는 단계; 및
    상기 감지 신호를 분석하여 상기 입사 신호가 상기 검출 센서에 입사된 위치에 따라 상기 장애물의 방향을 판별하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 이동 로봇의 장애물 감지 방법.

Images