KR20210079961A

KR20210079961A - 이동 로봇 및 그의 작동 방법

Info

Publication number: KR20210079961A
Application number: KR1020190172250A
Authority: KR
Inventors: 이상학; 김낙영; 김성진; 문성민; 김다은
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2021-06-30
Also published as: US20210187749A1; US11383385B2

Abstract

탑재된 인공지능(artificial intelligence, AI) 알고리즘 및/또는 기계학습(machine learning) 알고리즘을 실행하며, 5G 통신 환경에서 다른 전자 기기들 및 외부 서버와 통신할 수 있는 이동 로봇이 개시된다. 상기 이동 로봇은 휠 구동부 및 제어부 등을 포함한다. 상기 이동 로봇이 제공됨으로써, 자율 주행 기반의 운송 서비스가 제공될 수 있다.

Description

이동 로봇 및 그의 작동 방법{MOBILE ROBOT AND METHOD FOR OPERATING THE SAME}

본 발명은 물품을 운송하는 이동 로봇 및 그의 작동 방법에 관한 것이다.

로봇은 스스로 보유한 능력에 의해 주어진 일을 자동으로 처리하거나 작동하는 기계일 수 있다. 특히, 환경을 인식하고 스스로 판단하여 동작을 수행하는 기능을 갖는 로봇을 지능형 로봇이라 칭할 수 있으며, 지능형 로봇을 이용하여 다양한 서비스를 제공할 수 있다.

종래 기술의 배송 로봇은 집배원이 배송 물품을 소정의 장소까지 운송하면, 운송된 배송 물품을 빌딩, 아파트, 상가 등의 배송 목적지까지 운송할 수 있다.

다만, 종래 기술에 따른 배송 로봇의 경우 물품을 특정 장소까지 단순히 운송하기는 하나, 하중에 기반한 주행 또는 물품 하차를 효과적으로 수행하지 못하는 한계가 있었다.

또한, 종래 기술의 배송 로봇은 물품을 많이 적재하는 것에 집중하여 물품 적재 공간을 넓게 구성하여, 폭이 좁은 길이 많은 실내에서 이용하기에는 무리가 있었다.

또한, 종래 기술의 배송 로봇은 물품 수령자가 물품을 수령할 때, 물품 수령자의 편의를 고려한 구성도 미흡하다고 할 것이다.

아울러, 종래 기술의 배송 로봇은 사용자와 인터랙션을 수행하는 구성을 갖추지 못해 사용자의 필요를 효과적으로 충족시키지 못하는 한계도 있었다.

공개특허공보 제10-2018-0123298호(공개일: 2018.11.16)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 복수의 보관 박스에 물품을 저장하여 목적지로 운송하는 이동 로봇 및 그의 작동 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 과제는, 센싱 정보에 기초하여 무게 중심 정보를 결정하는 이동 로봇 및 그의 작동 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 과제는, 결정된 무게 중심 정보에 기초하여 물품을 싣거나 또는 내리는 경우, 자체적으로 무게 중심을 조정하는 이동 로봇 및 그의 작동 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 과제는, 좁은 공간이 많은 실내에서도 효과적으로 물품을 보관 및 운송하는 이동 로봇을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 과제는, 좁은 공간에서 효과적으로 공간을 점유하기 위하여 적층 형태로 물품 저장 공간을 형성하는 이동 로봇을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 과제는, 사용자 편의 및 공간 점유의 효율을 위해 전후 또는 좌우 방향에서 물품을 싣거나 내릴 수 있는 원통형 구조를 가지는 이동 로봇을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 과제는, 사용자 친화적인 인터랙션을 수행하는 이동 로봇을 제공하는 데에 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇은 바디, 복수의 휠을 이용하여 바디를 이동시키는 휠 구동부 및 제어부를 포함할 수 있다.

상기 바디는, 복수의 보관 박스, 복수의 보관 박스가 수직 방향의 레이어(Layer)를 형성하도록 복수의 보관 박스를 고정하는 프레임 및 복수의 보관 박스 각각을 전 또는 후 방향으로 슬라이딩 이동하는 선형 구동부를 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 이동 로봇의 무게 중심 정보를 모니터링하며, 무게 중심 정보가 기준 범위를 벗어난 경우, 무게 중심 정보가 기준 범위 내로 설정되도록, 선형 구동부를 통해 복수의 보관 박스 중 적어도 일부를 슬라이딩 이동시킬 수 있다.

상기 과제를 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇의 작동 방법은 복수의 보관 박스 중 적어도 일부에 물품을 저장하는 단계, 이동 로봇을 이동하는 복수의 휠에 가해지는 압력 정보 및 복수의 보관 박스의 압력 분포 정보에 기초하여, 무게 중심 정보를 모니터링하는 단계 및 무게 중심 정보가 기준 범위를 벗어난 경우, 무게 중심 정보가 기준 범위 내로 설정되도록, 복수의 보관 박스 중 적어도 일부를 슬라이딩 이동하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 과제를 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇은 물품을 저장하는 복수의 보관 박스, 복수의 보관 박스의 하부에 배치되고, 이동 로봇을 구동시키는 모듈이 위치한 구동 하우징부, 구동 하우징부의 상부에서 높이 방향으로 연장되며, 복수의 보관 박스를 사이에 두고 대향하여 배치되며, 복수의 보관 박스가 슬라이딩 이동하기 위한 가이드를 복수로 포함하는 복수의 수직 지지부, 복수의 수직 지지부를 수평 방향으로 연결하는 수평 지지부, 수평 지지부의 상부에 위치한 헤드, 수평 지지부의 소정의 영역에 배치되어, 이동 로봇의 전방을 모니터링하는 제1 센서 및 구동 하우징부에 배치되며, 외부 오브젝트를 감지하는 제2 센서를 포함할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따른 이동 로봇이 제공됨으로써, 사용자 편의가 고려되어 물품을 싣거나 내릴 수 있으며, 이동 로봇의 무게 밸런스가 안정적으로 유지될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 5G 네트워크 기반의 클라우드 시스템을 나타낸 도면,
도 2 및 도 3은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 보관 박스를 설명하기 위한 도면들,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇의 구조 및 작동을 설명하기 위한 도면,
도 5a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 휠을 포함하는 이동 로봇을 저면 방향에서 바라본 도면, 도 5b는 복수의 휠에 배치된 압력 센서로부터 수집된 정보에 기초하여 이동 로봇의 무게 중심 정보를 결정하는 것을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇의 무게 중심 정보를 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 보관 박스의 무게 분포 정보를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇의 구성을 나타내는 블록도,
도 9 및 도 10은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 이동 방향을 다르게 설정하여 보관 박스를 슬라이딩 이동하는 이동 로봇의 작동을 설명하기 위한 도면들,
도 11 및 도 12는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 물품 수령자의 배치에 따라 보관 박스를 개방하는 이동 로봇의 작동을 설명하기 위한 도면들,
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇의 무게 중심 정보의 변동을 설명하기 위한 도면,
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇의 작동 방법을 나타내는 시퀀스도,
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇의 구조를 설명하기 위한 도면, 그리고,
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

먼저, 본 발명의 다양한 실시 예는 인공 지능에 관한 기술을 이용할 수 있으므로, 이하에서는, 인공 지능에 대해 개략적으로 설명한다.

인공 지능(AI: Artificial Intelligence)은 인공적인 지능 또는 이를 만들 수 있는 방법론을 연구하는 분야를 의미하며, 머신 러닝(기계 학습, Machine Learning)은 인공 지능 분야에서 다루는 다양한 문제를 정의하고 그것을 해결하는 방법론을 연구하는 분야를 의미한다. 머신 러닝은 어떠한 작업에 대하여 꾸준한 경험을 통해 그 작업에 대한 성능을 높이는 알고리즘으로 정의하기도 한다.

인공 신경망(ANN: Artificial Neural Network)은 머신 러닝에서 사용되는 모델로서, 시냅스의 결합으로 네트워크를 형성한 인공 뉴런(노드)들로 구성되는, 문제 해결 능력을 가지는 모델 전반을 의미할 수 있다. 인공 신경망은 다른 레이어의 뉴런들 사이의 연결 패턴, 모델 파라미터를 갱신하는 학습 과정, 출력값을 생성하는 활성화 함수(Activation Function)에 의해 정의될 수 있다.

인공 신경망은 입력층(Input Layer), 출력층(Output Layer), 그리고 선택적으로 하나 이상의 은닉층(Hidden Layer)을 포함할 수 있다. 각 층은 하나 이상의 뉴런을 포함하고, 인공 신경망은 뉴런과 뉴런을 연결하는 시냅스를 포함할 수 있다. 인공 신경망에서 각 뉴런은 시냅스를 통해 입력되는 입력 신호들, 가중치, 편향에 대한 활성 함수의 함숫값을 출력할 수 있다.

모델 파라미터는 학습을 통해 결정되는 파라미터를 의미하며, 시냅스 연결의 가중치와 뉴런의 편향(Bias) 등이 포함된다. 그리고, 하이퍼파라미터는 머신 러닝 알고리즘에서 학습 전에 설정되어야 하는 파라미터를 의미하며, 학습률(Learning Rate), 반복 횟수, 미니 배치 크기, 초기화 함수 등이 포함된다.

인공 신경망에서 학습의 목적은 손실 함수를 최소화하는 모델 파라미터를 결정하는 것으로 볼 수 있다. 손실 함수는 인공 신경망의 학습 과정에서 최적의 모델 파라미터를 결정하기 위한 지표로 이용될 수 있다.

머신 러닝은 학습 방식에 따라 지도 학습(Supervised Learning), 비지도 학습(Unsupervised Learning), 강화 학습(Reinforcement Learning)으로 분류할 수 있다.

지도 학습은 학습 데이터에 대한 레이블(Label)이 주어진 상태에서 인공 신경망을 학습시키는 방법을 의미하며, 레이블이란 학습 데이터가 인공 신경망에 입력되는 경우 인공 신경망이 추론해 내야 하는 정답(또는 결과 값)을 의미할 수 있다. 비지도 학습은 학습 데이터에 대한 레이블이 주어지지 않는 상태에서 인공 신경망을 학습시키는 방법을 의미할 수 있다. 강화 학습은 어떤 환경 안에서 정의된 에이전트가 각 상태에서 누적 보상을 최대화하는 행동 혹은 행동 순서를 선택하도록 학습시키는 학습 방법을 의미할 수 있다.

인공 신경망 중에서 복수의 은닉층을 포함하는 심층 신경망(DNN: Deep Neural Network)으로 구현되는 머신 러닝을 딥 러닝(심층 학습, Deep Learning)이라 부르기도 하며, 딥 러닝은 머신 러닝의 일부이다. 이하에서, 머신 러닝은 딥 러닝을 포함하는 의미로 사용된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 5G 네트워크 기반의 클라우드 시스템(1000)을 나타낸다.

도 1을 참고하면, 클라우드 시스템(1000)은 이동 로봇(100), 이동 단말(200), 관제 시스템(300, Control System), 각종 기기(400) 및 5G 네트워크(500)을 포함할 수 있다.

이동 로봇(100)은 이동할 수 있는 로봇이며, 복수의 휠을 통해 이동할 수 있다. 이동 로봇(100)은 AGV(Automated Guided Vehicle)로 구현될 수 있으며, AGV는 바닥면의 센서, 자기장, 비전기기 등에 의해 움직이는 운송 장치일 수 있다. 선택적 실시 예로, 이동 로봇(100)은 복수의 휠 대신 복수의 레그를 이용하여 이동할 수 있다.

이동 로봇(100)은 물품을 출발지에서 목적지까지 운송하는 로봇(100)으로 실외뿐만 아니라 실내에서도 이동할 수 있으며, 좁은 통로를 이동할 수도 있다. 선택적 실시 예로, 이동 로봇(100)은 물품을 보관하는 보관 박스를 수직으로 레이어를 형성하여, 물품을 동시에 운반할 수 있다.

이동 로봇(100)은 5G 네트워크(500)를 통해 서버, 각종의 통신가능한 단말과 데이터를 송신하고 수신할 수 있다. 특히, 이동 로봇(100)은 5G 네트워크(500)를 통해 모바일 브로드밴드(Enhanced Mobile Broadband, eMBB), URLLC(Ultra-reliable and low latency communications) 및 mMTC(Massive Machine-type communications) 중에서 적어도 하나의 서비스를 이용하여 서버, 단말과 데이터 통신을 할 수 있다.

eMBB(Enhanced Mobile Broadband)는 모바일 브로드밴드 서비스로, 이를 통해 멀티미디어 콘텐츠, 무선데이터 액세스 등이 제공된다. 또한, 폭발적으로 증가하고 있는 모바일 트래픽을 수용하기 위한 핫스팟(hot spot)과 광대역 커버리지 등 보다 향상된 모바일 서비스가 eMBB를 통해 제공될 수 있다. 핫스팟을 통해 사용자 이동성이 작고 밀도가 높은 지역으로 대용량 트래픽이 수용될 수 있다. 광대역 커버리지를 통해 넓고 안정적인 무선 환경과 사용자 이동성이 보장될 수 있다.

URLLC(Ultra-reliable and low latency communications) 서비스는 데이터 송수신의 신뢰성과 전송 지연 측면에서 기존 LTE 보다 훨씬 엄격한 요구사항을 정의하고 있으며, 산업 현장의 생산 프로세스 자동화, 원격 진료, 원격 수술, 운송, 안전 등을 위한 5G 서비스가 여기에 해당한다.

mMTC(Massive Machine-type communications)는 비교적 작은 양의 데이터 전송이 요구되는 전송지연에 민감하지 않은 서비스이다. 센서 등과 같이 일반 휴대폰 보다 훨씬 더 많은 수의 단말들이 동시에 무선액세스 네트워크에 mMTC에 의해 접속할 수 있다. 이 경우, 단말의 통신모듈 가격은 저렴해야 하고, 배터리 교체나 재충전 없이 수년 동안 동작할 수 있도록 향상된 전력 효율 및 전력 절감 기술이 요구된다.

이동 로봇(100)의 구조를 간략하게 살펴보면, 이동 로봇(100)은 헤드(100H) 및 바디(100B)를 포함할 수 있다. 선택적 실시 예로, 이동 로봇(100)은 헤드(100H)를 포함하지 않고 바디(100B)로만 구현될 수 있다.

헤드(100H)는 디스플레이(141)를 포함할 수 있으며, 다양한 정보를 디스플레이(141)를 통해 출력할 수 있다. 가령, 디스플레이(141)는 사용자와 다양한 인터랙션을 수행하기 위한 유저 인터페이스를 제공할 수 있으며, 다양한 가이드 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 선택적 실시 예로 헤드(100H)는 단순하게 디스플레이 장치로 구현될 수 있다.

바디(100B)는 복수의 보관 박스(181, 181A~181C)를 포함하고, 다양한 물품을 복수의 보관 박스(181, 181A~181C)에 저장할 수 있다.

이동 단말(200)은 5G 네트워크(500)를 통해 이동 로봇(100)과 통신할 수 있으며, 이동 단말(200)은 도착지에서 물품 수령 권한이 있는 사람이 소지한 기기 또는 물품 의뢰자가 소지한 기기일 수 있다. 여기서, 이동 단말(200)은 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display) 등)로 구현될 수 있다.

관제 시스템(300)은 이동 로봇(100)을 원격으로 제어할 수 있으며, 이동 로봇(100)의 다양한 요청에 응답할 수 있다. 관제 시스템(300)은 이동 경로를 이동 로봇(100)에 제공할 수 있으며, 혼잡하지 않은 경로를 실시간으로 이동 로봇(100)에 제공할 수 있다. 관제 시스템(300)은 복잡한 인공 지능 연산도 수행하여, 이동 로봇(100)에 제공할 수 있다.

각종 기기(400)는 개인 컴퓨터(PC, 400a), 자율 주행차(400b), 홈 로봇(400c) 등을 포함할 수 있다. 상기 홈 로봇(400c)은 이동 로봇(100)과 통신 및 인터랙션(Interaction)할 수 있다. 예를 들면, 홈 로봇(400c)은 이동 로봇(100)이 홈에 소정 범위 내로 접근하는 경우, 이동 로봇(100)과 통신하여 물품을 수령할 수 있다.

각종 기기(400)는 이동 로봇(100), 이동 단말(200), 관제 시스템(300) 등과 5G 네트워크(500)를 통해 유무선으로 연결될 수 있다.

5G 네트워크(500)는 5G 이동 통신 네트워크, 근거리 네트워크, 인터넷 등을 포함하여 유무선으로 기기들의 통신 환경을 제공할 수 있다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 보관 박스(181D, 181E)(181)를 설명하기 위한 도면이다. 도 2의 보관 박스(181D)(181)는 상부가 개방된 서랍형 보관 박스이며, 도 3의 보관 박스(181E)(181)는 커버(181ES) 및 커버(181ES)가 움직이는 홈(181ER, 또는 레일) 및 커버(181ES)를 상기 홈(181ER)에서 슬라이딩 이동시키는 커버 구동부(미도시)를 포함할 수 있다.

도 2를 참고하면, 보관 박스(181D)(181)는 상부가 개방된 서랍형으로 구현될 수 있으며, 물품(20A)을 저장할 수 있다. 보관 박스(181D)(181)는 하부에 압력 센서를 구비하여 보관 박스(181D)(181) 하부에 가해지는 압력 분포 정보를 측정할 수 있다. 즉, 압력 센서는 보관 박스(181D)(181) 하부에 가해지는 하중뿐만 아니라, 하중의 분포를 측정하는 센싱 모듈을 포함할 수 있다.

도 3을 참고하면, 보관 박스(181E)(181)는 내부가 노출되지 않는 상태의 밀폐형으로 구현될 수 있다. 다만, 보관 박스(181E)(181)의 커버(181ES)는 슬라이딩 이동하여 내부를 노출시킬 수 있다. 선택적 실시 예로, 상기 커버(181ES)는 슬라이딩 이동이 아닌 다른 방식으로 오픈될 수도 있다.

보관 박스(181E)(181)는 커버(181ES), 커버(181ES)가 이동하는 홈(181ER1, 181ER2, 181ER) 및 도시되지 않았으나, 커버(181ES)를 자동으로 상기 홈(181ER)에서 이동시키는 커버 구동부를 포함할 수 있다.

보관 박스(181E)(181)의 하부에도 압력 센서가 구비되어, 물품(20B)의 무게 분포 정보를 측정할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇(100)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

이동 로봇(100)은 헤드(100H) 및 바디(100B)를 포함할 수 있으며, 헤드(100H)는 디스플레이(141)를 구비하여 다양한 정보를 출력할 수 있으며, 사용자 조작(가령, 버튼 입력, 터치 입력 등)을 입력받을 수 있다.

바디(100B)는 물품을 저장하는 복수의 보관 박스(181)(181A~181C), 이동 로봇(100)의 구동에 필요한 다양한 모듈, 회로, 구성 등을 포함할 수 있으며, 상기 모듈, 회로, 구성 등을 감싼 영역을 구동 하우징부(도 16의 170D, 이하 함께 참조함)라고 할 수 있으며, 구동 하우징부(170D)는 맨 아래 보관 박스(181C)의 하부에 배치될 수 있으며, 프레임(191)의 최하부에 결합될 수 있다.

또한, 바디(Body)는 복수의 휠(185)을 포함하여, 목적지로 이동할 수 있다.

바디(100B)는 복수의 보관 박스(181)가 수직 방향의 레이어(Layer)를 형성하도록 복수의 보관 박스(181)를 고정하는 하부가 오픈된 프레임(191A, 191B)(191)를 포함할 수 있다. 상기 프레임(191)의 하부와 상기 구동 하우징부(170D)가 결합될 수 있다.

프레임(191)은 복수의 수직 지지부(191A) 및 수직 지지부(191A)의 상부를 연결하는 수평 지지부(191B)를 포함할 수 있다. 수직 지지부(191)는 복수의 보관 박스(181)를 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되고, 복수의 보관 박스(181) 각각의 측면 중 적어도 일부를 감싸도록 형성될 수 있다. 수평 지지부(191B) 상부에는 헤드(100H)가 배치될 수 있다. 상기 헤드(100H)는 중력축을 기준으로 회전할 수 있으며, 선택적 실시 예로 상기 헤드(100H)는 360도 회전할 수 있다.

상기 수직 지지부(191A)는 상기 구동 하우징부(170D) 상부에서 높이 방향으로 연장되며, 복수의 보관 박스(181) 각각이 수평 방향(전후 또는 좌우 방향)으로 슬라이딩 이동하도록 선형 구동부(도 8의 173)를 포함할 수 있다. 즉, 수직 지지부(191A)는 복수의 보관 박스가 슬라이딩 이동하기 위한 가이드를 복수로 포함할 수 있다.

보관 박스(181)는 모두 전 또는 후 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있으며, 보관 박스(181) 각각은 선형 구동부에 의해 이동할 수 있다. 제2 보관 박스(181B)를 이동하는 선형 구동부(173B)를 예로 들어 설명하기로 한다.

선형 구동부(173B)는 스텝 모터(173BM), 스텝 모터(173BM)에 연결되어 스텝 모터(173BM)의 동력에 의해 회전하는 샤프트 축(173BS)과 샤프트 축(173BS)을 이동하는 볼부쉬 구조물(173BB) 및 베어링(173BE)을 포함할 수 있다. 볼부쉬 구조물(173BB)이 제2 보관 박스(181B)의 레일(181BR)을 이동함으로써, 제2 보관 박스(181B)가 전 또는 후 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있다.

이하에서, 복수의 보관 박스의 가장 상부에 위치한 보관 박스를 제1 보관 박스(181A), 가운데 위치한 보관 박스를 제2 보관 박스(181B) 및 하부에 배치된 보관 박스를 제3 보관 박스(181C)로 명명하여 설명한다. 다만, 선택적/부가적 실시 예로, 이동 로봇(100)은 4개 이상의 보관 박스를 포함할 수 있다.

본 발명의 이동 로봇(100)이 제공됨으로써, 수직 방향으로 효과적으로 보관 박스가 형성되고 보관 박스에 물품이 저장될 수 있으므로, 좁은 통로를 수월하게 이동할 수 있다. 또한, 이동 로봇(100)이 수직 방향의 원통형 형상을 갖고 보관 박스가 양방향으로 슬라이딩 이동하여 공간 점유를 효과적으로 수행하며, 사용자 편의가 제고될 수 있다.

도 5a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 휠(185)을 포함하는 이동 로봇(100)을 저면 방향에서 바라본 도면, 도 5b는 복수의 휠에 배치된 압력 센서로부터 수집된 정보에 기초하여 이동 로봇(100)의 무게 중심 정보를 결정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

도 5a를 참고하면, 이동 로봇(100)은 복수의 휠(185, 185S1~S4, 185D1~D2)을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 휠(185S1~S4, 185D1~D2)은 복수의 구동 휠(185D1~D2) 및 복수의 회전 휠(185S1~S4)을 포함할 수 있다. 복수의 구동 휠(185D1~D2)은 휠 구동부(후술할 도 8의 171)에 의해 구동될 수 있다. 다만, 구동 휠의 개수는 구현 예에 따라 다를 수 있다. 복수의 회전 휠(185S1~S4)은 방향을 전환할 때 사용될 수 있으며, 선택적 실시 예로 휠 구동부에 의해 제어되도록 구현될 수 있다.

도 5b를 참고하면, 복수의 휠(185S1~S4, 185D1~D2) 각각에는 복수의 압력 센서(131, 131S1~S4, 131D1~D2)가 배치될 수 있다. 이동 로봇(100)은 복수의 압력 센서(131S1~S4, 131D1~D2)로부터 수집된 압력 정보에 기초하여 이동 로봇(100)의 무게 중심 정보(187)를 결정할 수 있다.

후술할 제어부(190)는 상기 압력 센서(131, 131S1~S4, 131D1~D2)를 통해 복수의 휠(185S1~S4, 185D1~D2) 각각에서의 압력 정보를 측정할 수 있다.

제어부(190)는 상기 압력 센서(131, 131S1~S4, 131D1~D2)로부터 각각의 휠(185S1~S4, 185D1~D2)에 가해지는 압력 정보에 기초하여, 무게 중심 정보를 결정할 수 있다. 상기 결정은 측정 및/또는 추정에 의해 수행될 수 있다. 상기 무게 중심 정보(187)는 X-Y 평면 상에서 표시된 것이며, 후술할 도 6과 같이 Z축 상에 배치될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇(100)의 무게 중심 정보를 나타내는 도면이다.

도 6을 참고하면, 이동 로봇(100)은 복수의 휠(185) 상에 배치된 제1 압력 센서(131)로부터 수집된 정보 및 복수의 보관 박스(181)의 하부에 배치된 제2 압력 센서(도 8의 133)로부터 수집된 정보에 기초하여 무게 중심 정보(187)를 결정할 수 있다.

후술할 제어부(190)는 상기 무게 중심 정보(187)를 결정할 수 있으며, 상기 결정은 측정 및/또는 추정에 의해 수행될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 소정의 보관 박스 상에서 물품(20C, 20D)의 무게 분포 정보를 측정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참고하면, 복수의 보관 박스(181)의 하부에는 압력 센서(133)가 각각 배치되고, 상기 소정의 보관 박스에도 하중을 가하는 물품(10-1, 10-2)의 무게 분포 정보를 측정할 수 있다.

압력 센서(133)는 X-Y 평면상의 위치를 표시하며, 현재 제1 물품(10-1)은 제1 사분면에 배치되고, 제2 물품(10-2)은 제2/3 사분면에 배치될 수 있다. 상기 압력 센서(133)에 의해 측정되는 무게는 0Kg 내지 10Kg 일 수 있으나, 이는 일 실시 예에 불과하며, 구현 예에 따라 더 큰 무게도 측정될 수 있다. 도 7에서 물품(10-1, 10-2) 측정한 것을 표시하는 방법은 하나의 실시 예에 불과하며, 다양한 방식으로 물품들의 무게가 측정되고 표시될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇(100)의 구성을 나타내는 블록도이다.

이동 로봇(100)은 통신부(110), 입력부(120), 센싱부(130), 출력부(140), 메모리(150), 전원 공급부(160), 구동부(170) 및 제어부(190)를 포함할 수 있다. 본 명세서 상에서 설명되는 이동 로봇(100)은 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.

통신부(110)는 관제 시스템(300), 이동 단말(도 1의 200) 등과 통신할 수 있는 유무선의 통신 모듈을 포함할 수 있다.

입력부(120)는 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부를 포함할 수 있다. 선택적 실시 예로 입력부(120)는 영상 신호 입력을 위한 카메라(121), 오디오 신호를 수신하기 위한 마이크로폰(123, "이하, 마이크로 칭함")을 포함할 수 있다. 여기서, 카메라(121)나 마이크(123)를 센서로 취급하여, 카메라(121) 또는 마이크(123)에서 획득한 신호를 센싱 데이터 또는 센서 정보라고 할 수도 있다. 카메라(121)는 비전 인식 기능을 구비하여 복수의 보관 박스(181)에 저장되는 물품 종류 판단할 수 있다. 카메라(121)는 비전 인식 기반으로 물품 의뢰자 또는 물품 수령자를 인식하는데 사용될 수 있다. 입력부(120)는 태깅 가능한 모듈을 더 포함할 수 있다.

입력부(120)는 모델 학습을 위한 학습 데이터 및 학습 모델을 이용하여 출력을 획득할 때, 사용될 입력 데이터 등을 획득할 수 있다. 입력부(120)는 가공되지 않은 입력 데이터를 획득할 수도 있으며, 이 경우 제어부(190)는 입력 데이터에 대하여 전처리로써 입력 특징점(input feature)을 추출할 수 있다.

센싱부(130)는 다양한 센서들을 이용하여 로봇(100)의 내부 정보, 로봇(100)의 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 획득할 수 있다.

이때, 센싱부(130)는 위성에 기반한 위치 수신 센서, 거리 감지 센서, 조도 센서, 장애물 감지 센서, 가속도 센서, 자기 센서, 자이로 센서(135, 자이로스코프 센서), 제1 압력 센서(131), 제2 압력 센서(132) 관성 센서, RGB 센서, IR 센서, 지문 인식 센서, 초음파 센서, 광 센서, 마이크, 라이다 센서, 바로미터 센서, 레이더 등을 포함할 수 있다.

이 중에서, 제1 압력 센서(131)는 복수로 구현될 수 있으며, 이동 로봇(100)의 복수의 휠(185)에 각각 배치되어, 복수의 휠(185) 각각에 가해지는 압력 정보를 측정할 수 있다.

제1 압력 센서(131)는 가속도 센서 및 자이로 센서 등을 포함할 수 있으며, 다축 센서일 수 있다. 제1 압력 센서(131)는 디지털 로드셀로 구현될 수 있는데, 하중이 가해지면 물리적 힘을 전기신호로 변환할 수 있다. 이를 위해, 제1 압력 센서(131)는 스트레인 게이지, 온도 센서, 각종 회로(증폭, A/D 변환), 시리얼 통신 인터페이스 등을 포함할 수 있다.

제2 압력 센서(133)는 복수의 보관 박스(181)의 하부에 배치되어, 도 7과 같이 복수의 보관 박스(181) 각각의 무게 분포 정보를 측정할 수 있다.

제어부(190)는 복수의 제1 압력 센서(131) 및 복수의 제2 압력 센서(133)로부터 수집된 정보에 기초하여 이동 로봇(100)의 무게 중심 정보를 결정할 수 있다.

출력부(140)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시킬 수 있는데, 출력부(140)는 시각 정보를 출력하는 광 출력부, 디스플레이(141, 복수로 구현 가능) 등을 포함할 수 있으며, 청각 정보를 출력하는 스피커(143), 촉각 정보를 출력하는 햅틱 모듈을 포함할 수 있다.

메모리(150)는 이동 로봇(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 이동 로봇(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다.

아울러, 메모리(150)는 인공 지능, 머신 러닝, 인공 신경망을 이용하여 연산을 수행하는데 필요한 정보를 저장할 수 있다. 로봇 메모리(150)는 심층 신경망 모델을 저장할 수 있다. 상기 심층 신경망 모델은 학습 데이터가 아닌 새로운 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론해 내는데 사용될 수 있고, 추론된 값은 어떠한 동작을 수행하기 위한 판단의 기초로 이용될 수 있다.

전원 공급부(160)는 제어부(190)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 이동 로봇(100)의 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원 공급부(160)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체 가능한 형태의 배터리가 될 수 있다. 상기 배터리는 유선 또는 무선 충전 방식으로 충전될 수 있는데, 무선 충전 방식은 자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식을 포함할 수 있다.

구동부(170)는 휠 구동부(171) 및 선형 구동부(173)를 포함할 수 있다.

휠 구동부(171)은 복수의 휠(185)을 구동하여 바디(100B)를 이동시킬 수 있다.

선형 구동부(173)는 보관 박스(181)가 전후 방향(및/또는 좌우 방향)으로 이동하도록 보관 박스(181)를 슬라이딩 이동시킬 수 있으며, 복수로 구현될 수 있다.

제어부(190)는 이동 로봇(100)의 무게 중심 정보를 실시간으로 모니터링할 수 있다. 구체적으로, 제어부(190)는 이동 로봇(100)이 정지하는 경우, 주행하는 경우, 물품을 싣거나 내리는 경우, 보관 박스가 열리는 경우마다 이동 로봇(100)의 무게 중심 정보를 모니터링할 수 있다.

제어부(190)는 이동 로봇(100)의 무게 중심 정보가 소정 기준 범위를 벗어나지 않도록 관리할 수 있다. 가령, 제어부(190)는 정지하는 경우, 주행하는 경우, 물품을 싣거나 내리는 경우, 보관 박스가 열리는 경우마다 무게 중심 정보를 결정하고, 결정된 무게 중심 정보의 변동이 소정 mm 를 초과하지 않도록 보관 박스를 슬라이딩 이동시킬 수 있다. 상기 소정 mm 를 초과하지 않는 범위를 기준 범위로 설정할 수 있으나, 상기 범위는 구현 예에 따라 다를 수 있다.

또한, 제어부(190)는 디스플레이(141)에 무게 중심 정보가 소정의 기준 범위를 벗어나는 경우, 경고 문구를 출력할 수 있다. 제어부(190)는 무게 중심 정보의 변동으로 이동 로봇(100)이 전복될 위험이 있는 경우, 해당 경고 문구 및 어느 방향으로 전복될지 상기 디스플레이(141)에 미리 표시하여 사고 방지를 도모할 수 있다.

제어부(190)는 무게 중심 정보가 기준 범위를 벗어난 경우, 무게 중심 정보가 기준 범위 내로 설정되도록, 복수의 보관 박스(181) 중 적어도 일부가 슬라이딩 이동하도록 상기 선형 구동부(173)를 제어할 수 있다.

제어부(190)는 디스플레이(141)에 저장 대상 물품의 무게 정보를 포함한 특성 정보, 복수의 보관 박스(181)에 저장된 물품의 배치 상태 정보에 기초하여, 저장 대상 물품이 저장될 보관 박스 정보 및 보관 박스 내에서의 배치 정보를 상기 디스플레이(141)를 통해 사용자에게 제공할 수 있다.

제어부(190)는 물품 수령자를 카메라(121)를 통해 촬영하고, 촬영된 영상에서 물품 수령자를 인식하고, 인식된 물품 수령자의 수령 권한 여부를 기 저장된 정보에 기초하여 결정할 수 있다. 제어부(190)는 물품 수령자를 인식하는 경우, 기 저장된 신경망 기반의 인식 모델을 이용하여 물품 수령자를 식별할 수 있다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 이동 방향을 다르게 설정하여 복수의 보관 박스(181)를 슬라이딩 이동하는 이동 로봇의 작동을 설명하기 위한 도면들이다.

도 9를 참고하면, 제어부(190)는 가장 하부의 제1 보관 박스(181C)가 전 방향으로 슬라이딩 이동하는 경우, 무게 중심 정보의 변동에 기초하여, 제2 보관 박스(181B)를 후 방향으로 슬라이딩 이동하도록 선형 구동부(173)를 제어할 수 있다.

상기 제2 보관 박스(181B)가 후 방향으로 이동함으로써, 무게 밸런스가 조정됨과 동시에 사용자가 제1 보관 박스(181C)에 저장된 물품(20D)을 용이하게 꺼낼 수 있다. 즉, 제1 보관 박스(181C)와 다이렉트로 인접한 제2 보관 박스(181B)가 이동함으로써, 물품(20D)을 인출할 때, 사용자 편의가 제고될 수 있다.

여기서, 제어부(190)는 제1 보관 박스(181C)가 슬라이딩 이동하기 전에, 제1 보관 박스(181C)에 대응하여 슬라이딩 이동할 제2 보관 박스(181B)를 미리 결정할 수 있다.

제어부(190)는 제1 보관 박스(181C)의 이동에 대응하여 이동할 보관 박스(181B)를 결정하여 신속하게 무게 밸런스를 맞출 수 있으며, 장치 효율성을 향상시킬 수 있다.

제어부(190)는 제1 보관 박스(181C)가 슬라이딩 이동하는 경우, 무게 중심 정보를 실시간으로 모니터링하다가, 제1 보관 박스(181C)에 대응하는 미리 결정된 제2 보관 박스(181B)를 이동하면서 실시간으로 결정된 무게 중심 정보에 기초하여 무게 밸런스를 맞출때까지 슬라이딩 이동시킬 수 있다.

여기서, 제어부(190)는 제2 보관 박스(181B)의 이동만으로 무게 밸런스를 맞추기 어려운 경우, 제3 보관 박스(181A)를 추가적으로 슬라이딩 이동시킬 수 있다. 선택적 실시 예로, 복수의 보관 박스가 4개 이상인 경우,

추가적으로 이동하는 보관 박스의 개수는 보관 박스의 개수에 따라 다를 수 있다.

도 10을 참고하면, 제어부(190)는 제2 보관 박스(181B)가 밀폐형 보관 박스인 경우, 제2 보관 박스(181B)를 전 방향으로 슬라이딩 이동하면서, 무게 밸런스를 맞추기 위해 제1 보관 박스(181C) 및 제3 보관 박스(181A)를 후 방향으로 이동시킬 수 있다.

이 경우, 제어부(190)는 제2 보관 박스(181B)의 상부에 위치한 제3 보관 박스(181A)를 반대 방향으로 이동하면서, 제3 보관 박스(181A)의 이동 방향으로 제2 보관 박스(181B)의 커버(181BS)를 동시에 슬라이딩 이동시킬 수 있다. 이를 위해, 제어부(190)는 커버 구동부(미도시)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 사용자 편의가 보다 제고될 수 있다.

상기의 이동 로봇(100)의 복수의 보관 박스(181)는 수직으로 형성되고, 전후 방향으로 효과적으로 이동함으로써, 최소한의 개폐로 인해 물품을 싣거나 내릴 수 있어서 사용자의 안전이 보다 효과적으로 보호될 수 있다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 물품 수령자의 배치에 따라 보관 박스를 개방하는 이동 로봇(100)의 작동을 설명하기 위한 도면들이다.

이동 로봇(100)은 전 또는 후 방향에서 물품이 실어지거나 내려지도록 구현될 수 있다.

이동 로봇(100)은 수령자(U1, U2)가 전 방향(U1) 또는 후 방향(U2)에 배치된 것에 기초하여, 수령자(U1, U2)가 배치된 방향으로 제1 보관 박스(181C, 도 11) 및 제2 보관 박스(181B, 도 12)를 노출시킬 수 있다.

이 경우, 이동 로봇(100)은 헤드(100H)에 배치된 카메라(121)를 이용하여 수령자(U1, U2)를 인식할 수 있으며, 수령자(U1, U2)에 대응하는 물품(20G, 20H)이 저장된 보관 박스(181C, 181B)를 각각 개방할 수 있다. 이동 로봇(100)은 수령자(U1, U2)를 인식한 후, 제자리 또는 주행중에 회전하여 수령자(U1, U2)에 대응하는 물품(20G, 20H)을 수령자(U1, U2)에게 제공할 수 있다.

아울러, 이동 로봇(100)은 물품을 보관 박스에 저장할 때에도 물품 적재자의 위치에 기초하여 보관 박스를 오픈할 수 있다. 또한, 이동 로봇(100)은 현재의 무게 중심 정보를 모니터링하여, 이동 로봇(100)의 무게 중심 정보가 기준 범위를 벗어나지 않기 위한 보관 박스를 오픈할 수 있으며, 디스플레이(141)를 통해 보관 박스의 어느 지점에 물품을 적재할지 가이드할 수 있다. 이동 로봇(100)은 물품을 싣거나 내릴 때마다 무게 중심 정보를 모니터링하고, 이에 기초하여 보관 박스를 오픈할 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇(100)의 무게 중심 정보의 변동을 설명하기 위한 도면이다.

제어부(190)는 최초의 물품이 복수의 보관 박스(181)에 없는 경우의 무게 중심 정보(187A)를 결정하고, 물품(20M)된 후의 무게 중심 정보(187B)를 갱신하며, 제1 보관 박스(181A)가 개방될 때의 무게 중심 정보(187C)를 갱신할 수 있다.

또한, 제어부(190)는 물품을 보관 박스에 저장할 때, 물품 무게가 소정 범위를 초과한 무게인 경우, 가장 하부의 보관 박스(181C)에 물품을 적재하도록 가이드할 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇의 작동 방법을 나타내는 시퀀스도이다.

이동 로봇(100)은 복수의 보관 박스 중 적어도 일부에 물품을 저장한다(S110).

이동 로봇(100)은 소정 범위를 초과하는 무게의 물품을 가장 하부의 보관 박스에 저장하도록 가이드할 수 있다.

그 후에, 이동 로봇(100)은 복수의 휠에 가해지는 압력 정보 및 복수의 보관 박스의 압력 분포 정보에 기초하여, 무게 중심 정보를 모니터링한다(S120).

그 후에, 이동 로봇(100)은 무게 중심 정보가 기준 범위 내로 설정된 경우(S130), 목적지로 이동한다(S140).

만약, 이동 로봇(100)의 무게 중심 정보가 기준 범위를 벗어난 경우, 무게 중심 정보를 재조정하기 위한 보관 박스를 이동한다(S150).

상기 보관 박스를 이동하는 단계(S150)는 제1 보관 박스가 전 또는 후의 일 방향으로 슬라이딩 이동함에 따른 무게 중심 정보의 변동에 기초하여, 일 방향의 반대 방향으로 제2 보관 박스를 슬라이딩 이동하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 이동 로봇의 작동 방법은 제1 보관 박스가 슬라이딩 이동하기 전에, 제1 보관 박스에 대응하여 슬라이딩 이동할 제2 보관 박스를 미리 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 보관 박스를 슬라이딩 이동하는 단계는, 제1 보관 박스가 슬라이딩 이동하는 경우, 무게 중심 정보를 실시간으로 모니터링하는 단계 및 실시간으로 모니터링된 무게 중심 정보가 기준 범위 내로 설정되도록, 제2 보관 박스를 슬라이딩 이동하는 단계를 포함할 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇(100)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

이동 로봇(100)은 복수의 추가 보관 박스(181F, 181G)를 더 포함할 수 있다. 상기 추가 보관 박스(181F, 181G)는 기존의 보관 박스(181)가 열리는 전후 방향과 90도 위상을 가지고 슬라이딩 이동할 수 있다. 이에 따라, 이동 로봇(100)은 전후좌우(또는 동서남북) 방향으로 무게 밸런스를 모두 맞출 수 있다.

이를 위해, 이동 로봇(100)은 기존의 프레임(191)의 상부에 확장 프레임(197, 199)를 포함할 수 있다. 상기 확장 프레임(197, 199)는 프레임(191)의 수평 지지부 상에 배치되고, 복수의 추가 보관 박스(181F, 181G)가 수직 방향의 레이어를 형성하도록 고정할 수 있다.

여기서, 선형 구동부(173)는 제어부(190)의 제어에 따라 기존의 보관 박스(181)뿐만 아니라 추가 보관 박스(181F, 181G)도 슬라이딩 이동시킬 수 있다.

제어부(190)는 무게 중심 정보가 기준 범위를 벗어난 경우, 무게 중심 정보가 기준 범위 내로 설정되도록, 복수의 보관 박스(181) 및 복수의 추가 보관 박스(181F, 181G) 중 일부가 슬라이딩 이동하도록 상기 선형 구동부를 제어할 수 있다.

도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇(100)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 16을 참고하면, 이동 로봇(100)은 복수의 보관 박스(181)을 포함하며, 복수의 보관 박스(181)의 하부에 배치되고, 이동 로봇(100)을 구동시키는 모듈이 위치한 구동 하우징부(170D)를 포함할 수 있다. 상기 구동 하우징부(170D)는 상술한 도면들의 이동 로봇들에 모두 적용될 수 있다.

이동 로봇(100)은 구동 하우징부(170D)의 상부에서 높이 방향으로 연장되며, 복수의 보관 박스(181)를 사이에 두고 대향하여 배치되며, 복수의 보관 박스(181)가 슬라이딩 이동하기 위한 가이드를 복수로 포함하는 복수의 수직 지지부(191A)를 포함할 수 있다.

이동 로봇(100)은 복수의 수직 지지부(191A)를 연결하는 수평 지지부(191B)를 포함할 수 있으며, 상기 수평 지지부(191B)의 상하 두께는 도 16과 같이 두껍게 형성될 수 있는데, 수평 지지부(191B)의 소정 영역에 배치된 제1 센서(121a, RGB 또는 RGB + Depth 카메라로 구현될 수 있음)의 촬영 각도가 보관 박스(181)에 의해 제한되지 않을 수 있다.

상기 제1 센서(121a)가 상기 영역에 배치되어, 감지 범위가 넓어질 수 있으며, 회전하는 디스플레이(141)보다 고정되어 오차의 발생을 최소화할 수 있다. 만약, 제1 센서(121a)가 디스플레이(141)에 배치되는 경우, 헤드(100H)의 회전, 틸팅에 따라 오차가 발생될 수 있다. 또한, 이동 로봇(100)은 제1 센서(121a)을 이용하여 장애물의 종류(사람인지 사물인지)를 파악할 수 있다.

또한, 이동 로봇(100)은 구동 하우징부(170D)의 소정의 함몰 영역에 배치된 제2 센서(135, Lidar 센서로 구현될 수 있음)를 포함할 수 있다. 제2 센서(135)는 이동 로봇(100)의 전방에서 장애물 또는 오브젝트를 감지할 수 있다. 이동 로봇(100)은 제2 센서(135)를 이용하여 이동 로봇(100)의 하부에 절벽이 있는지, 위험 요소가 있는지 결정할 수 있다.

이동 로봇(100)은 헤드(100H)에 제3 센서(121b, RGB 또는 RGB + Depth 카메라로 구현될 수 있음)를 포함할 수 있다. 이동 로봇(100)은 제3 센서(121b)를 이용하여, 주변 영상을 촬영할 수 있으며, 사용자와 인터랙션을 수행할 때, 사용자의 제스쳐, 의도 등을 파악할 수 있다.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한, 상기 컴퓨터는 이동 로봇(100)의 프로세서(190)를 포함할 수도 있다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고서 다른 구체적인 실시예로 다양하게 수정 및 변형할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 할 것이다.

Claims

이동 로봇으로서,
바디;
복수의 휠을 이용하여 상기 바디를 이동시키는 휠 구동부; 및 제어부를 포함하며,
상기 바디는,
복수의 보관 박스;
상기 복수의 보관 박스가 수직 방향의 레이어(Layer)를 형성하도록 상기 복수의 보관 박스를 고정하는 프레임; 및
상기 복수의 보관 박스 각각을 전 또는 후 방향으로 슬라이딩 이동하는 선형 구동부를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 이동 로봇의 무게 중심 정보를 모니터링하며, 상기 무게 중심 정보가 기준 범위를 벗어난 경우, 상기 무게 중심 정보가 기준 범위 내로 설정되도록, 상기 선형 구동부를 통해 상기 복수의 보관 박스 중 적어도 일부를 슬라이딩 이동시키는, 이동 로봇.
제1항에 있어서,
상기 바디의 상부에 결합되는 헤드를 더 포함하며,
상기 프레임은,
상기 복수의 보관 박스를 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되고 상기 복수의 보관 박스 각각의 측면 중 적어도 일부를 감싸도록 형성된 복수의 수직 지지부; 및
상기 수직 지지부들의 상부를 서로 연결하는 수평 지지부를 포함하며,
상기 헤드는,
상기 수평 지지부의 상부에 배치되어 중력축을 기준으로 회전 가능한, 이동 로봇.
제1항에 있어서,
상기 복수의 보관 박스는, 상부가 개방된 서랍형 보관 박스 또는 밀폐형 보관 박스를 포함하며,
밀폐형 보관 박스는, 커버 및 상기 커버를 슬라이딩 이동시키는 커버 구동부를 포함하는, 이동 로봇.
제3항에 있어서,
상기 복수의 휠 각각에 대응하여 각각 배치되며, 상기 복수의 휠 각각에 가해지는 압력 정보를 측정하는 복수의 제1 압력 센서; 및
상기 복수의 보관 박스 각각의 하부에 배치되어 상기 복수의 보관 박스 각각의 압력 분포 정보를 측정하는 북수의 제2 압력 센서를 더 포함하며,
상기 제어부는,
상기 복수의 제1 압력 센서 및 상기 복수의 제2 압력 센서로부터 수집된 정보에 기초하여 상기 이동 로봇의 무게 중심 정보를 결정하도록 구성되는, 이동 로봇.
제4항에 있어서,
상기 제어부는,
제1 보관 박스가 전 또는 후의 일 방향으로 슬라이딩 이동함에 따른 무게 중심 정보의 변동에 기초하여, 상기 일 방향의 반대 방향으로 제2 보관 박스를 슬라이딩 이동하도록 상기 선형 구동부를 제어하도록 구성되는, 이동 로봇.
제5항에 있어서,
상기 제2 보관 박스는,
상기 제1 보관 박스의 상부에 다이렉트로 인접한 보관 박스를 포함하는, 이동 로봇.
제6항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 보관 박스가 밀폐형 보관 박스인 경우, 상기 제2 보관 박스가 슬라이딩 이동한 방향으로 상기 제1 보관 박스의 커버가 이동하도록 상기 제1 보관 박스의 커버 구동부를 제어하도록 구성되는, 이동 로봇.
제5항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 보관 박스가 슬라이딩 이동하기 전에, 상기 제1 보관 박스에 대응하여 슬라이딩 이동할 상기 제2 보관 박스를 미리 결정하도록 구성되는, 이동 로봇.
제8항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 보관 박스가 슬라이딩 이동하는 경우 상기 이동 로봇의 무게 중심 정보를 실시간으로 모니터링하고, 상기 무게 중심 정보가 상기 기준 범위 내로 설정되도록, 상기 제1 보관 박스에 대응하여 슬라이딩 이동할 상기 제2 보관 박스를 슬라이딩 이동하도록 구성되는, 이동 로봇.
제9항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 보관 박스 및 제2 보관 박스의 슬라이딩 이동으로 무게 중심 정보를 기준 범위 내로 설정하기 어려운 경우, 적어도 하나의 제3 보관 박스를 슬라이딩 이동하도록 상기 선형 구동부를 제어하도록 구성되는, 이동 로봇.
제1항에 있어서,
상기 복수의 보관 박스가 슬라이딩 이동하는 전 또는 후의 양 방향 모두에서 상기 복수의 보관 박스 각각에 물품을 저장하거나 상기 복수의 보관 박스에 저장된 물품을 인출 가능하도록 구성되는, 이동 로봇.
제11항에 있어서,
상기 제어부는,
사용자가 접근하기 용이한 방향으로 보관 박스가 슬라이딩 이동하도록 상기 선형 구동부를 제어하는, 이동 로봇.
제1항에 있어서,
상기 헤드는 디스플레이를 더 포함하며,
상기 제어부는,
상기 저장 대상 물품의 무게 정보를 포함한 특성 정보, 상기 복수의 보관 박스에 저장된 물품의 배치 상태 정보에 기초하여, 상기 저장 대상 물품이 저장될 보관 박스 정보 및 보관 박스 내에서의 배치 정보를 상기 디스플레이를 통해 제공하는, 이동 로봇.
제13항에 있어서,
상기 헤드는 비전 인식 기반의 카메라를 포함하고,
상기 제어부는,
물품 수령자를 상기 카메라를 통해 촬영하고, 촬영된 영상에서 물품 수령자를 인식하고, 인식된 물품 수령자의 수령 권한 여부를 기 저장된 정보에 기초하여 결정하는, 이동 로봇.
제1항에 있어서,
상기 선형 구동부는,
스텝 모터, 상기 스텝 모터에 연결되어 상기 스텝 모터의 동력에 의해 회전하는 샤프트 축 및 복수의 보관 박스 각각에 설치된 레일 상에서 복수의 보관 박스 각각이 선형 이동하기 위한 볼부쉬 구조물을 포함하는, 이동 로봇.
제2항에 있어서,
복수의 추가 보관 박스; 및
상기 프레임의 수평 지지부 상에 배치되고, 상기 복수의 추가 보관 박스가 수직 방향의 레이어를 형성하도록 고정하는 확장 프레임을 포함하며,
상기 선형 구동부는,
상기 전 또는 후 방향에 대해 90 도의 위상을 갖는 좌 또는 우 방향으로 상기 복수의 추가 보관 박스를 슬라이딩 이동하며,
상기 제어부는,
상기 무게 중심 정보가 기준 범위를 벗어난 경우, 상기 무게 중심 정보가 기준 범위 내로 설정되도록, 상기 복수의 보관 박스 및 복수의 추가 보관 박스 중 일부가 슬라이딩 이동하도록 상기 선형 구동부를 제어하는, 이동 로봇.
이동 로봇의 작동 방법으로서,
복수의 보관 박스 중 적어도 일부에 물품을 저장하는 단계;
상기 이동 로봇을 이동하는 복수의 휠에 가해지는 압력 정보 및 상기 복수의 보관 박스의 압력 분포 정보에 기초하여, 무게 중심 정보를 모니터링하는 단계; 및
상기 무게 중심 정보가 기준 범위를 벗어난 경우, 상기 무게 중심 정보가 기준 범위 내로 설정되도록, 복수의 보관 박스 중 적어도 일부를 슬라이딩 이동하는 단계를 포함하는, 이동 로봇의 작동 방법.
제17항에 있어서,
상기 슬라이딩 이동하는 단계는,
제1 보관 박스가 전 또는 후의 일 방향으로 슬라이딩 이동함에 따른 무게 중심 정보의 변동에 기초하여, 상기 일 방향의 반대 방향으로 제2 보관 박스를 슬라이딩 이동하는 단계를 포함하는, 이동 로봇의 작동 방법.
제18항에 있어서,
상기 이동 로봇의 작동 방법은,
상기 제1 보관 박스가 슬라이딩 이동하기 전에, 상기 제1 보관 박스에 대응하여 슬라이딩 이동할 상기 제2 보관 박스를 미리 결정하는 단계를 더 포함하는, 이동 로봇의 작동 방법.
제19항에 있어서,
상기 제2 보관 박스를 슬라이딩 이동하는 단계는,
상기 제1 보관 박스가 슬라이딩 이동하는 경우, 무게 중심 정보를 실시간으로 모니터링하는 단계; 및
상기 실시간으로 모니터링된 무게 중심 정보가 상기 기준 범위 내로 설정되도록, 상기 제2 보관 박스를 슬라이딩 이동하는 단계를 포함하는, 이동 로봇의 작동 방법.
이동 로봇으로서,
물품을 저장하는 복수의 보관 박스;
상기 복수의 보관 박스의 하부에 배치되고, 상기 이동 로봇을 구동시키는 모듈이 위치한 구동 하우징부;
상기 구동 하우징부의 상부에서 높이 방향으로 연장되며, 상기 복수의 보관 박스를 사이에 두고 대향하여 배치되며, 상기 복수의 보관 박스가 슬라이딩 이동하기 위한 가이드를 복수로 포함하는 복수의 수직 지지부;
상기 복수의 수직 지지부를 수평 방향으로 연결하는 수평 지지부;
상기 수평 지지부의 상부에 위치한 헤드;
상기 수평 지지부의 소정의 영역에 배치되어, 상기 이동 로봇의 전방을 모니터링하는 제1 센서; 및
상기 구동 하우징부에 배치되며, 외부 오브젝트를 감지하는 제2 센서를 포함하는, 이동 로봇.
제21항에 있어서,
상기 헤드는 디스플레이 및 상기 디스플레이의 소정 위치에 배치되어 디스플레이가 향하는 방향을 촬영하는 제3 센서를 포함하는, 이동 로봇.