KR20180091416A - 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기 및 자동 수거방법 - Google Patents

지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기 및 자동 수거방법 Download PDF

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문미경
심정훈
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Abstract

본 발명은 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기 및 자동 수거방법에 관한 것이다. 본 발명은, 테니스장 바닥의 테니스공을 원활하게 수거하기 위해 회전력을 통해 테니스공의 표피를 가압하여 회전 방향의 내측으로 테니스공을 수거하는 수거용 롤러(110); 제어 및 전원부(140)의 제어 명령에 따라 회전축과 연결된 제 1 기어를 통해 수거용 롤러(110)의 제 2 기어에 대한 회전력을 제공하여 수거용 롤러(110)를 통해 테니스공이 경사면(160)을 타고 올라가 테니스공 수거함(130)으로 수거되도록 하는 롤러모터(120); 경사면(160)의 최상단에 연결되어 전단부가 개구된 통 형상으로 형성되어 수거된 다수의 테니스공을 저장하는 테니스공 수거함(130); 4개의 바퀴로 형성되어 직진주행과 후진주행을 하고, 좌우 양측의 바퀴의 회전의 방향에 대해서 4개의 경우의 수를 활용하여 회전주행을 수행하는 바퀴부(150); 바퀴부(150)의 주행에 하용되며 모터 드라이버(150b)의 제어에 따른 회전상태를 제어 및 전원부(140)로 펄스 신호를 출력하여, 이동거리를 피드백 정보로 제공하는 엔코더 모터(150a); 엔코더 모터(150a)의 와이어와 연결되어, 제어 및 전원부(140)의 직진, 후진, 회전 제어 명령에 따라 엔코더 모터(150a)를 제어하기 위해 형성되는 모터 드라이버(150b); 및 4개의 바퀴를 갖는 바퀴부(150)를 통해 이동한 뒤, 수거용 롤러(110)를 통과한 공이 타고 올라가는 경로를 제공하며, 수거용 롤러(110)로부터 하부로 이격된 영역으로부터 테니스공 수거함(130)의 입구가 위치한 영역까지 미리 설정된 각도를 갖는 평면으로 형성되는 경사면(160); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 테니스 활동이 끝난 후에 테니스장 관리를 위해 체력적으로 떨어진 상태에서 무릎과 허리 등을 굽혀감으로써 신체에 부담이 가해지고, 공 하나하나를 일일이 수거해야 하는 번거로움을 해소할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은, 테니스장의 길이와 테니스코트의 길이, 모서리의 좌표를 바탕으로 구성한 논리적 구조에 기계가 테니스 코드 내부를 제외한 지정 범위를 빠짐없이 탐색하여 테니스공을 수거할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은, 엔코더 모터를 통해 이동한 거리를 피드백 정보로 보정함으로써, 테니스공 수거의 정밀도를 높일 수 있는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명은, 사용자에게는 신체적인 부담에 따른 불편함과 번거로움을 느낄 필요 없이 편리하게 테니스장을 관리할 수 있으며, 테니스를 즐기는 많은 사용자에게는 테니스공이 수거되지 않아서 주는 불편함으로 제거할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기 및 자동 수거방법{AUTOMATIC PICKUP APPARATUS FOR TENNIS BALL USING BALANCE SEARCH OF SPECIFIED AREA, AND AUTOMATIC PICKUP METHOD THEREOF}
본 발명은 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기 및 자동 수거방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 카메라를 통한 테니스공 인식과 테니스공 각각과의 통신을 통한 위치 인식 등과 같이 테니스공을 탐색 방식 등과 같이 개별적으로 테니스공을 인식하여 수거하는 방식이 아닌 중복된 범위 없이 효과적으로 테니스장 전체를 탐색하는 방식으로 테니스공을 수거하기 위한 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기 및 자동 수거방법에 관한 것이다.
남녀노소 즐길 수 있는 운동으로 일반인에게 대표적인 생활 스포츠로 자리 잡은 테니스는 운동이 끝난 뒤에 몇 가지 불편한 점이 있다.
테니스장에서 상대방과의 경기, 또는 코치와의 레슨 등 다양한 활동을 한 뒤에 흩어진 공을 직접 수거하는 경우가 많다. 이런 경우, 체력적으로 떨어진 상태에서 무릎과 허리 등을 굽히기 때문에 신체에 부담이 가해지고 공 하나하나를 일일이 수거해야 하는 번거로움이 생긴다.
또한, 하드 코트든 클레이 코트든 어떠한 코트에서도 테니스 활동 이후에 물기를 닦거나 롤러를 미는 등의 관리를 해주어야 하기 때문에 운동을 마치면 반드시 테니스공을 수거해야 하는 불편함이 있다.
이에 따라 해당 기술분야에 있어서는 이러한 불편함을 해소하고자 하기 위한 기술개발이 요구되고 있다.
대한민국 특허공개공보 공개번호 제10-2011-0011112호 "테니스공 수거장치(Collection device of tennis ball)" 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1700916호 "탁구공 수거장치(Chestnut collect device)" 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1339289호 "골프공 수거 로봇(Golf ball pick up robot)"
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 테니스 코트를 포함한 테니스장을 2차원 배열의 논리적 구조로 구현하여 테니스 코트와 같이 장애물로 지정한 구역을 제외한 모든 구역을 빠짐없이 탐색할 수 있도록 하기 위한 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기 및 자동 수거방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 테니스장 전체 가로, 세로 길이와 내부 코트의 규격에 해당하는 길이를 바탕으로 지나가면서 탐색할 범위를 지정하고, 지정한 범위 안에서 최소 한 번씩, 지나가지 않은 곳이 없도록 구현하여 자동으로 테니스장을 관리할 수 있도록 하기 위한 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기 및 자동 수거방법을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기는, 테니스장 바닥의 테니스공을 원활하게 수거하기 위해 회전력을 통해 테니스공의 표피를 가압하여 회전 방향의 내측으로 테니스공을 수거하는 수거용 롤러(110); 제어 및 전원부(140)의 제어 명령에 따라 회전축과 연결된 제 1 기어를 통해 수거용 롤러(110)의 제 2 기어에 대한 회전력을 제공하여 수거용 롤러(110)를 통해 테니스공이 경사면(160)을 타고 올라가 테니스공 수거함(130)으로 수거되도록 하는 롤러모터(120); 경사면(160)의 최상단에 연결되어 전단부가 개구된 통 형상으로 형성되어 수거된 다수의 테니스공을 저장하는 테니스공 수거함(130); 4개의 바퀴로 형성되어 직진주행과 후진주행을 하고, 좌우 양측의 바퀴의 회전의 방향에 대해서 4개의 경우의 수를 활용하여 회전주행을 수행하는 바퀴부(150); 바퀴부(150)의 주행에 하용되며 모터 드라이버(150b)의 제어에 따른 회전상태를 제어 및 전원부(140)로 펄스 신호를 출력하여, 이동거리를 피드백 정보로 제공하는 엔코더 모터(150a); 엔코더 모터(150a)의 와이어와 연결되어, 제어 및 전원부(140)의 직진, 후진, 회전 제어 명령에 따라 엔코더 모터(150a)를 제어하기 위해 형성되는 모터 드라이버(150b); 및 4개의 바퀴를 갖는 바퀴부(150)를 통해 이동한 뒤, 수거용 롤러(110)를 통과한 공이 타고 올라가는 경로를 제공하며, 수거용 롤러(110)로부터 하부로 이격된 영역으로부터 테니스공 수거함(130)의 입구가 위치한 영역까지 미리 설정된 각도를 갖는 평면으로 형성되는 경사면(160); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기에 있어서, 경사면(160) 양측으로는 직교하는 방향으로 가이드 패널이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기에 있어서, 수거용 롤러(110)의 최하단의 높이(h1)를 테니스장 바닥면에 놓인 테니스공(h2)의 최상단의 높이보다 낮은 위치가 되어, 수거용 롤러(110)의 정방향의 회전력에 의한 테니스공의 응축력(찌그러짐)으로 인해 테니스공에 탄성력(튕김)이 발생하도록 하며, 테니스공의 탄성력에 의해 경사면(160)을 테니스공이 오를 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기에 있어서, 제어 및 전원부(140)는, 아두이노 보드(141); 및 외부 전원을 공급받기 위한 전원공급단자 또는 충전모듈로 형성되는 전원제공모듈(142); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기에 있어서, 아두이노 보드(141)를 제어하기 위한 임베디드 소프트웨어의 알고리즘은, 테니스공을 수거하고자 하는 테니스장(T1) 전체의 가로 및 세로 길이, 그리고 테니스 코트(T2)의 가로 및 세로 길이를 아두이노 보드(141)와 연결된 인터페이스를 통해 외부의 단말로부터 입력받거나 아두이노 보드(141)와 연결된 저장모듈(미도시)로부터 추출하는 정보 수신 수단(140a); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기에 있어서, 아두이노 보드(141)를 제어하기 위한 임베디드 소프트웨어의 알고리즘은, 테니스장(T1) 전체의 가로 및 세로 길이, 그리고 테니스 코트(T2)의 가로 및 세로 길이를 활용해 이동 좌표를 위한 2차원 매트릭스 구조를 구성하며, 2차원 매트릭스 구조에서 테니스 코트(T2) 영역의 최좌측 및 최상단 셀(cell)과 가장 인접한 셀(테니스 코트(T2) 영역의 최좌측 및 최상단 셀을 기준으로 상단 또는 대각선 방향의 셀)을 메인 영역 시작점(P1)으로 설정하는 2차원 모델링 수단(140b); 을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기에 있어서, 2차원 모델링 수단(140b)은, 메인 영역 시작점(P1)을 기준으로 메인 탐색 종단점(F1)도 설정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기에 있어서, 메인 탐색 종단점(F1)은, 메인 영역 시작점(P1)을 기준으로 2차원 매트릭스 구조의 배열 중 3면이 중복되는 영역의 셀로 설정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기에 있어서, 아두이노 보드(141)를 제어하기 위한 임베디드 소프트웨어의 알고리즘은, 2차원 모델링 수단(140b)에 의해 설정된 2차원 매트릭스 구조 중 메인 영역 시작점(P1)에 해당하는 셀을 기준으로 2차원 매트릭스 구조의 배열 중 3면이 중복되는 영역의 셀까지의 메인 영역을 시계방향으로 돌면서 테니스공을 수거하는 메인 탐색 수행하도록 4개의 바퀴로 형성되는 바퀴부(150)에 대한 엔코더 모터(150a)를 제어하도록 모터 드라이버(150b)로 직진, 후진, 회전 제어 명령을 전송하는 메인 탐색 수단(140c); 을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기에 있어서, 메인 탐색 수단(140c)은, 모터 드라이버(150b)로부터 모터 드라이버(150b)의 제어에 따른 회전상태를 펄스 신호로 입력받아서 2차원 매트릭스 구조상의 이동거리를 피드백 정보로 제공받은 뒤, 피드백 정보로 메인 탐색의 위치를 보정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기에 있어서, 메인 탐색 수단(140c)은, 모터 드라이버(150b)에 의한 엔코더 모터(140a) 제어에 따른 피드백 정보를 통해 바퀴부(150)의 이동거리 연산을 통해 메인 탐색 종단점(F1)을 감지하면, 서브 탐색 수단(140d)으로 서브 탐색 요청을 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기에 있어서, 아두이노 보드(141)를 제어하기 위한 임베디드 소프트웨어의 알고리즘은, 서브 탐색 요청 수신에 따라, 메인 탐색 종단점(F1)을 서브 영역 시작점으로 하여 메인 영역과 중복되지 않게 잔여 영역인 서브 영역에 대한 테니스공을 수거하는 서브 탐색을 수행하는 서브 탐색 수단(140d); 을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거 방법은, 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)가 테니스장 전체의 가로 및 세로 길이, 그리고 테니스 코트의 가로 및 세로 길이를 입력받거나 추출하는 제 1 단계; 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)가 메인 영역 탐색 및 서브 영역 탐색에 사용되는 이동 좌표를 위한 2차원 매트릭스 구조를 구성하는 제 2 단계; 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)가 2차원 매트릭스 구조에서 테니스 코트 좌측 상단의 메인 영역 시작점(P1) 설정하는 제 3 단계; 및 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)가 테니스장에서 테니스 코트를 제외하고 설정된 메인 영역을 시계방향으로 돌면서 테니스공을 수거하는 메인 탐색 수행하는 제 4 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거 방법은, 상기 제 4 단계 이후, 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)가 모터 드라이버(150b)에 의한 엔코더 모터(140a) 제어에 따른 피드백 정보를 통해 바퀴부(150)의 이동거리 연산을 통해 2차원 매트릭스 구조에서 메인 탐색 종단점(F1)을 감지하는 제 5 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거 방법은, 상기 제 5 단계 이후, 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)가 메인 탐색 종단점(F1)을 서브 영역 시작점으로 하여 지그재그 방향으로 테니스공을 수거하는 서브 탐색을 수행하는 제 6 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기 및 자동 수거방법은, 테니스 활동이 끝난 후에 테니스장 관리를 위해 체력적으로 떨어진 상태에서 무릎과 허리 등을 굽혀감으로써 신체에 부담이 가해지고, 공 하나하나를 일일이 수거해야 하는 번거로움을 해소할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기 및 자동 수거방법은, 테니스장의 길이와 테니스코트의 길이, 모서리의 좌표를 바탕으로 구성한 논리적 구조에 기계가 테니스 코드 내부를 제외한 지정 범위를 빠짐없이 탐색하여 테니스공을 수거할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기 및 자동 수거방법은, 엔코더 모터를 통해 이동한 거리를 피드백 정보로 보정함으로써, 테니스공 수거의 정밀도를 높일 수 있는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기 및 자동 수거방법은, 사용자에게는 신체적인 부담에 따른 불편함과 번거로움을 느낄 필요 없이 편리하게 테니스장을 관리할 수 있으며, 테니스를 즐기는 많은 사용자에게는 테니스공이 수거되지 않아서 주는 불편함으로 제거할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100 중 제어 및 전원부(140)의 구성요소를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100) 중 제어 및 전원부(140)의 아두이노 보드(141)와 엔코더 모터(150a) 모터 드라이버(150b)가 연결된 회로를 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)의 임베디드 소프트웨어의 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)를 나타내는 도면이다. 보다 구체적으로, 도 1a는 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)의 3차원 모델링된 것을 나타내며, 도 1b는 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)의 프로토타입을 나타낸다. 도 2는 도 1의 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100 중 제어 및 전원부(140)의 구성요소를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100) 중 제어 및 전원부(140)의 아두이노 보드(141)와 엔코더 모터(150a) 모터 드라이버(150b)가 연결된 회로를 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)의 임베디드 소프트웨어의 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)는 수거용 롤러(110), 롤러모터(120), 테니스공 수거함(130), 제어 및 전원부(140), 바퀴부(150), 엔코더 모터(150a), 모터 드라이버(150b) 그리고 경사면(160)을 포함할 수 있다.
수거용 롤러(110)는 테니스장 바닥의 테니스공을 원활하게 수거하기 위해 회전력을 통해 테니스공의 표피를 가압하여 회전 방향의 내측으로 테니스공을 수거하기 위해 형성될 수 있다.
이를 위해 수거용 롤러(110)의 최하단의 높이(h1)를 테니스장 바닥면에 놓인 테니스공(h2)의 최상단의 높이보다 낮은 위치가 되도록 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)를 설계함으로써, 수거용 롤러(110)의 정방향의 회전력에 의한 테니스공의 응축력(찌그러짐)으로 인해 테니스공에 탄성력(튕김)이 발생하도록 하며, 이때 테니스공의 탄성력에 의해 경사면(160)을 테니스공이 원활하게 오를 수 있도록 하는 원동력이 된다.
롤러모터(120)는 제어 및 전원부(140)의 제어 명령에 따라 회전축과 연결된 제 1 기어를 통해 수거용 롤러(110)의 제 2 기어에 대한 회전력을 제공함으로써, 수거용 롤러(110)를 통해 테니스공이 경사면(160)을 타고 올라가 테니스공 수거함(130)으로 수거되도록 할 수 있다.
테니스공 수거함(130)은 경사면(160)의 최상단에 연결되어 전단부가 개구된 통 형상으로 형성됨으로써, 수거된 다수의 테니스공을 저장하며 크기 또는 체적은 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)의 규격에 따라 확장 또는 감소시켜서 설계될 수 있다.
바퀴부(150)는 4개의 바퀴로 형성됨으로써, 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)에 대해서 직진주행과 후진주행을 하고, 도 3과 같은 회로 설계를 통해 좌우 양측의 바퀴의 회전의 방향에 대해서 4개의 경우의 수를 활용하여 회전주행이 가능하다.
엔코더 모터(150a)는 바퀴부(150)의 주행을 위해 적용한 12V 전력의 저소음모터를 사용함으로써, 모터 드라이버(150b)의 제어에 따른 회전상태를 제어 및 전원부(140)로 펄스 신호를 출력함으로써, 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)의 이동거리를 피드백 정보로 제공할 수 있다.
모터 드라이버(150b)는 엔코더 모터(150a)의 와이어와 연결되어, 제어 및 전원부(140)의 직진, 후진, 회전 제어 명령에 따라 엔코더 모터(150a)를 제어하기 위해 형성된다.
경사면(160)은 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)를 4개의 바퀴를 갖는 바퀴부(150)를 통해 이동한 뒤, 수거용 롤러(110)를 통과한 공이 타고 올라가는 경로를 제공하며, 이를 위해 수거용 롤러(110)로부터 하부로 이격된 영역으로부터 테니스공 수거함(130)의 입구가 위치한 영역까지 미리 설정된 각도를 갖는 평면으로 형성될 수 있다. 추가로 경사면(160) 양측으로는 직교하는 방향으로 가이드 패널이 형성됨으로써, 테니스공이 올라가다 떨어지는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
한편, 상술한 구성요소를 갖는 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)는 도 1b와 같이 롤러모터(120)의 회전력을 고려하여 경사면(160)의 길이를 3차원 모델링된 것에 비해 줄여서 설계하는 것이 바람직하며, 전체적인 무게를 줄이기 위해 높이를 낮게 제작하는 것이 바람직하다.
도 2a를 참조하면, 제어 및 전원부(140)는 아두이노 보드(141) 및 전원제공모듈(142)을 포함할 수 있다. 여기서 아두이노 보드(141)는 아두이노 우노 보드를 사용할 수 있으며, 전원제공모듈(142)은 외부 전원을 공급받기 위한 전원공급단자 또는 충전모듈로 형성될 수 있다.
한편, 오픈 소스 방식의 회로를 사용하는 아두이노 보드(141)를 제어하기 위한 임베디드 소프트웨어의 알고리즘은 도 2b와 같이 정보 수신 수단(140a), 2차원 모델링 수단(140b), 메인 탐색 수단(140c) 및 서브 탐색 수단(140d)으로 구분될 수 있다.
정보 수신 수단(140a)은 테니스공을 수거하고자 하는 테니스장(T1) 전체의 가로 및 세로 길이, 그리고 테니스 코트(T2)의 가로 및 세로 길이를 아두이노 보드(141)와 연결된 인터페이스를 통해 외부의 단말로부터 입력받거나 아두이노 보드(141)와 연결된 저장모듈(미도시)로부터 추출한다.
2차원 모델링 수단(140b)은 테니스장(T1) 전체의 가로 및 세로 길이, 그리고 테니스 코트(T2)의 가로 및 세로 길이를 활용해 이동 좌표를 위한 2차원 매트릭스 구조(도 5 참조)를 구성하며, 2차원 매트릭스 구조에서 테니스 코트(T2) 영역의 최좌측 및 최상단 셀(cell)과 가장 인접한 셀(예, 테니스 코트(T2) 영역의 최좌측 및 최상단 셀을 기준으로 상단 또는 대각선 방향의 셀)을 메인 영역 시작점(P1)으로 설정한다.
본 발명의 다른 실시예로, 2차원 모델링 수단(140b)은 메인 영역 시작점(P1)을 기준으로 메인 탐색 종단점(F1)도 설정할 수 있는데, 이 경우 메인 탐색 종단점(F1)은 메인 영역 시작점(P1)을 기준으로 2차원 매트릭스 구조의 배열 중 3면이 중복되는 영역의 셀이 될 수 있다. 즉, 도 4에서 메인 영역 시작점(P1)을 기준으로 가로로 연장된 제 1-1 가로 배열(L1-1), 제 1 가로 배열(L1-1)과 직교하여 하방으로 연장된 제 1-2 세로 배열(L1-2), 제 1-2 세로 배열(L1-2)과 직교하되 가로로 제 1-1 가로 배열(L1-1)과 반대 방향으로 연장된 제 1-3 가로 배열(L1-3), 제 1-3 가로 배열(L1-3)과 직교하여 상방으로 연장된 제 1-4 세로 배열(L1-4)이 있고, 이후에 제 1-4 세로 배열(L1-4)과 직교하여 제 1-1 가로 배열(L1-1)의 외측으로 제 1-1 가로 배열(L1-1)와 동일한 방향으로 연장된 제 2-1 가로 배열(L2-1)이 제 1-1 가로 배열(L1-1)이 하나의 중복되는 영역의 셀에 해당한다(1면 중복).
이후, 동일한 방식으로 제 2-2 세로 배열(L2-2)은 제 1-2 세로 배열(L1-2)과 다른 하나의 중복되는 영역의 셀에 해당하며(2면 중복), 제 2-3 가로 배열(L2-3)은 제 1-3 가로 배열(L1-3)과 또 다른 하나의 중복되는 영역의 셀에 해당한다(3면 중복).
메인 탐색 수단(140c)은 2차원 모델링 수단(140b)에 의해 설정된 2차원 매트릭스 구조 중 메인 영역 시작점(P1)에 해당하는 셀을 기준으로 2차원 매트릭스 구조의 배열 중 3면이 중복되는 영역의 셀까지의 메인 영역을 시계방향으로 돌면서 테니스공을 수거하는 메인 탐색 수행하도록 4개의 바퀴로 형성되는 바퀴부(150)에 대한 엔코더 모터(150a)를 제어하도록 모터 드라이버(150b)로 직진, 후진, 회전 제어 명령을 전송한다. 이에 따라, 메인 탐색 수단(140c)은 모터 드라이버(150b)로부터 모터 드라이버(150b)의 제어에 따른 회전상태를 펄스 신호로 입력받음으로써, 차원 매트릭스 구조상의 이동거리를 피드백 정보로 제공받은 뒤, 피드백 정보로 메인 탐색의 정밀성을 높일 수 있다.
한편, 메인 탐색 수단(140c)은 모터 드라이버(150b)에 의한 엔코더 모터(140a) 제어에 따른 피드백 정보를 통해 바퀴부(150)의 이동거리 연산을 통해 메인 탐색 종단점(F1)을 감지하면, 서브 탐색 수단(140d)으로 서브 탐색 요청을 전송한다.
서브 탐색 수단(140d)은 서브 탐색 요청 수신에 따라, 메인 탐색 종단점(F1)을 서브 영역 시작점으로 하여 메인 영역과 중복되지 않게 잔여 영역인 서브 영역에 대한 테니스공을 수거하는 서브 탐색을 수행한다. 즉, 서브 탐색 수단(140d)은 2차원 모델링 수단(140b)에 의해 설정된 2차원 매트릭스 구조 중 메인 탐색 종단점(F1)에 해당하는 셀을 시작으로 2차원 매트릭스 구조의 배열 중 메인 영역을 제외한 서브 영역을 "ㄹ 자"(지그재그 형)로 테니스공을 수거하는 메인 탐색 수행하도록 4개의 바퀴로 형성되는 바퀴부(150)에 대한 엔코더 모터(150a)를 제어하도록 모터 드라이버(150b)로 직진, 후진, 회전 제어 명령을 전송한다. 이에 따라, 메인 탐색 수단(140c)은 모터 드라이버(150b)로부터 모터 드라이버(150b)의 제어에 따른 회전상태를 펄스 신호로 입력받음으로써, 2차원 매트릭스 구조상의 이동거리를 피드백 정보로 제공받은 뒤, 피드백 정보로 서브 탐색의 정밀성을 높일 수 있다.
한편, 서브 탐색 수단(140d)은 서브 영역을 "ㄹ 자"의 지그재그로 테니스공을 수거시 2차원 모델링 수단(140b)에 의해 설정된 2차원 매트릭스 구조 중 메인 탐색 종단점(F1)에 해당하는 셀을 시작으로, 3면이 중복되는 2차원 매트릭스 구조의 배열과 직교하는 방향의 배열을 기준으로 이동하면서 서브 영역을 탐색하되, 해당 배열의 종단 셀에서는 3면이 중복되는 2차원 매트릭스 구조의 배열의 방향으로 한 칸씩 이동하는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)는 테니스공 자동 수거의 효율을 극대화시키기 위하여 지정된 범위를 균형 탐색하는 알고리즘을 적용한다. 이를 위해 최초 1회 전체 테니스장의 길이를 받아오고 테니스 코트의 길이와 테니스 코트 좌측 상단의 시작점을 기준으로, 2차원 배열 형태의 논리적 구조를 구성하여 적용시킨다.
배열 탐색에 2가지 알고리즘이 적용되는데 첫 번째는 넓은 범위를 시계방향으로 돌면서 탐색을 하는 방식으로 상술한 메인 탐색 수단(140c)에 의해 수행된다. 이 방식을 통해 전체 구역의 70% 정도를 탐색한 후 탐색 지역 중복을 줄이기 위해 2차원 배열 3면이 닿게 되는 순간 두 번째 알고리즘을 적용시키며 이는 상술한 서브 탐색 수단(140d)에 의해 수행된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)가 두 개의 알고리즘이 적용된 테니스장을 이동했을 때의 경로를 나타낸 것이다. 테니스 코트의 좌측 상단에서부터 시계 방향으로 돌아나간다. 이미 지나간 공간은 더 이상 중복으로 탐색하지 않는다. 따라서 두 번째 알고리즘에 의해 좌측에 공간이 남아 있음에도 불구하고 시계 방향이 아닌, 지그재그로 남은 공간을 탐색한다.
한편, 도 5에서 셀 내부의 번호는 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)가 움직이는 순서를 나타낸다. 초록색 영역은 테니스 필드로, 수거기가 들어갈 수 없는 영역이다. 최소한의 중복은 허용하되 초록색 부분을 제외한 모든 영역을 탐색하는 방식을 적용하기 위해서 시계 방향으로 탐색하는 1차 알고리즘을 적용하고 3면이 닿는 46번 구역에 도달 시 지그재그 방식으로 탐색하는 2차 알고리즘을 적용한다. 이 두 알고리즘을 적용함으로써 외곽을 중복으로 탐색하는 것을 방지하는 효과가 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)는 테니스장 전체의 가로 및 세로 길이, 그리고 테니스 코트의 가로 및 세로 길이를 입력받거나 추출한다(S11).
단계(S11) 이후, 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)는 메인 영역 탐색 및 서브 영역 탐색에 사용되는 이동 좌표를 위한 2차원 매트릭스 구조를 구성한다(S12).
단계(S12) 이후, 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)는 2차원 매트릭스 구조 중 테니스 코트 좌측 상단의 메인 영역 시작점(P1) 설정한다(S13).
단계(S13) 이후, 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)는 테니스장에서 테니스 코트를 제외하고 설정된 메인 영역을 시계방향으로 돌면서 테니스공을 수거하는 메인 탐색 수행한다(S14). 즉, 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)는 단계(S12)에서 구성된 2차원 매트릭스 구조 중 메인 영역 시작점(P1)에 해당하는 셀을 기준으로 2차원 매트릭스 구조의 배열 중 3면이 중복되는 영역의 셀까지의 메인 영역을 시계방향으로 돌면서 테니스공을 수거하는 메인 탐색 수행하는 것이다.
단계(S14) 이후, 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)는 모터 드라이버(150b)에 의한 엔코더 모터(140a) 제어에 따른 피드백 정보를 통해 바퀴부(150)의 이동거리 연산을 통해 메인 탐색 종단점(F1)을 감지한다(S15). 여기서, 메인 탐색 종단점(F1)은 메인 영역 시작점(P1)을 기준으로 2차원 매트릭스 구조의 배열 중 3면이 중복되는 영역의 셀이 될 수 있다.
단계(S15) 이후, 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)는 메인 탐색 종단점(F1)을 서브 영역 시작점으로 하여 지그재그 방향으로 테니스공을 수거하는 서브 탐색을 수행한다(S16).
본 발명은 또한 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 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 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. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기
110 : 수거용 롤러
120 : 롤러모터
130 : 테니스공 수거함
140 : 제어 및 전원부
140a : 정보 수신 수단
140b : 2차원 모델링 수단
140c : 메인 탐색 수단
140d : 서브 탐색 수단
141 : 아두이노 보드
142 : 전원제공모듈
150 : 바퀴부
150a : 엔코더 모터
150b : 모터 드라이버
160 : 경사면

Claims (4)

  1. 테니스장 바닥의 테니스공을 원활하게 수거하기 위해 회전력을 통해 테니스공의 표피를 가압하여 회전 방향의 내측으로 테니스공을 수거하는 수거용 롤러(110);
    제어 및 전원부(140)의 제어 명령에 따라 회전축과 연결된 제 1 기어를 통해 수거용 롤러(110)의 제 2 기어에 대한 회전력을 제공하여 수거용 롤러(110)를 통해 테니스공이 경사면(160)을 타고 올라가 테니스공 수거함(130)으로 수거되도록 하는 롤러모터(120);
    경사면(160)의 최상단에 연결되어 전단부가 개구된 통 형상으로 형성되어 수거된 다수의 테니스공을 저장하는 테니스공 수거함(130);
    4개의 바퀴로 형성되어 직진주행과 후진주행을 하고, 좌우 양측의 바퀴의 회전의 방향에 대해서 4개의 경우의 수를 활용하여 회전주행을 수행하는 바퀴부(150);
    바퀴부(150)의 주행에 하용되며 모터 드라이버(150b)의 제어에 따른 회전상태를 제어 및 전원부(140)로 펄스 신호를 출력하여, 이동거리를 피드백 정보로 제공하는 엔코더 모터(150a);
    엔코더 모터(150a)의 와이어와 연결되어, 제어 및 전원부(140)의 직진, 후진, 회전 제어 명령에 따라 엔코더 모터(150a)를 제어하기 위해 형성되는 모터 드라이버(150b); 및
    4개의 바퀴를 갖는 바퀴부(150)를 통해 이동한 뒤, 수거용 롤러(110)를 통과한 공이 타고 올라가는 경로를 제공하며, 수거용 롤러(110)로부터 하부로 이격된 영역으로부터 테니스공 수거함(130)의 입구가 위치한 영역까지 미리 설정된 각도를 갖는 평면으로 형성되는 경사면(160); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기.
  2. 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)가 테니스장 전체의 가로 및 세로 길이, 그리고 테니스 코트의 가로 및 세로 길이를 입력받거나 추출하는 제 1 단계;
    지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)가 메인 영역 탐색 및 서브 영역 탐색에 사용되는 이동 좌표를 위한 2차원 매트릭스 구조를 구성하는 제 2 단계;
    지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)가 2차원 매트릭스 구조에서 테니스 코트 좌측 상단의 메인 영역 시작점(P1) 설정하는 제 3 단계; 및
    지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)가 테니스장에서 테니스 코트를 제외하고 설정된 메인 영역을 시계방향으로 돌면서 테니스공을 수거하는 메인 탐색 수행하는 제 4 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제 4 단계 이후,
    지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)가 모터 드라이버(150b)에 의한 엔코더 모터(140a) 제어에 따른 피드백 정보를 통해 바퀴부(150)의 이동거리 연산을 통해 2차원 매트릭스 구조에서 메인 탐색 종단점(F1)을 감지하는 제 5 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 제 5 단계 이후,
    지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거기(100)가 메인 탐색 종단점(F1)을 서브 영역 시작점으로 하여 지그재그 방향으로 테니스공을 수거하는 서브 탐색을 수행하는 제 6 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지정범위 균형 탐색을 이용한 테니스공 자동 수거방법.
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