KR20210080021A - 이동 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 이동 로봇은, 센서가 실장된 복수의 회로기판을, 커넥터를 통해 연결하여 센서로 전원을 공급하고 감지된 신호를 수신하는데 있어서, 복수의 커넥터를 포함하는 하나의 연결부재를 이용하여 복수의 회로기판을 연결함으로써, 복수의 센서의 신호를 용이하게 구분하면서, 커넥터, 연결선과 연결핀의 수가 감소하여, 내부 공간의 활용도가 개선되고 연결선에 의한 내부 복잡도가 감소하고 설계가 용이해지는 효과가 있다.

Description

이동 로봇{Moving Robot}

본 발명은 이동 로봇에 관한 것으로, 센서 신호를 효과적으로 수신하여 장애물을 감지하는 이동 로봇에 관한 것이다.

일반적으로 이동 로봇은 영역 내에서 충전전원을 이용하여 스스로 주행하여 지정된 동작을 수행한다.

예를 들어 청소용 로봇은 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입하여 자동으로 청소한다. 습식용 청소 로봇은, 바닥면을 닦으면서 영역을 이동하여 습식 청소를 수행한다. 경우에 따라 이동 로봇의 전면에서 이물질을 흡입하고, 이동 로봇의 후면에서 청소포를 장착하여 건식 및 습식 청소를 수행할 수 있다.

이동 로봇은, 청소 대상이 되는 영역을 주행하면서, 해당 영역에 대한 지도를 작성할 수 있다. 이동 로봇은, 생성된 지도를 바탕으로 주행하면서 청소를 수행할 수 있다.

이동 로봇은, 주행하면서 장애물을 감지하여 장애물을 회피하거나, 장애물에 접근하여 지정된 동작을 수행할 수 있다. 또한 이동 로봇은 낭떠러지를 감지하여 낭떠러지로 본체가 추락하지 않도록 낭떠러지를 회피하여 주행할 수 있다.

이와 같이 이동 로봇은 장애물을 감지하기 위하여 복수의 센서를 구비한다. 이동 로봇은 복수의 센서로부터 신호를 수신하여 복수의 센서신호를 바탕으로 장애물을 감지하고 이를 회피하여 주행하게 된다.

대한민국 공개특허, 2011-0073796는 전방의 장애물을 감지하는 방법으로 레이저 센서를 설명하고 있다. 그러나 복수의 센서를 설치하는 방안에 대해서는 고려하고 있지 않으므로 한계가 있다.

장애물을 감지하기 위한 복수의 센서는 본체 내에서 지정된 위치에 개별 회로기판으로 설치된다. 또한, 복수의 센서를 연결하기 위해서는 다수의 연결선이 필요하므로 그 내부의 복잡도가 크게 증가하게 되는 문제가 있다.

이동 로봇은 이동하는 장치이므로 본체의 크기와 무게에 제약이 발생한다. 이동 로봇의 크기가 큰 경우 가구 밑이나 특정 영역에 진입할 수 없고, 무게 부하로 인하여 배터리를 이용한 동작시간에 감소하는 문제가 있다.

따라서 이동 로봇은 본체 내에 복수의 센서, 배터리, 주행수단, 청소수단을 모두 포함하므로 이를 배치하고 연결하기 위한 효과적인 내부 설계가 필요하다.

대한민국 공개특허 10-2011-0073796

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 북수의 센서를 지정된 위치에 설치하면서 복수의 센서로부터 감지되는 신호를 수신하여 처리하는 이동 로봇을 제공하는데 있다.

본 발명은 복수의 센서를 개별 회로기판에 실장하여 지정된 위치에 설치하고, 복수의 회로기판을 연결하여 전원을 공급하고 신호를 수신하는 이동 로봇을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇은, 센서가 실장된 복수의 회로기판을, 커넥터를 통해 연결하여 센서로 전원을 공급하고 감지된 신호를 수신하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 복수의 커넥터를 포함하는 하나의 연결부재를 이용하여 복수의 회로기판을 연결하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 연결하고자 하는 회로기판의 수에 대응하는 복수의 커넥터를 포함하는 연결부재를 특징으로 한다.

본 발명은 연결부재를 이용하여, 하나의 회로기판에 하나의 커넥터가 연결되도록 복수의 회로기판을 상호 연결하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 복수의 회로기판에 전원을 개별 공급하고, 동기신호선과 통신선을 공용으로 사용하는 연결부재를 특징으로 한다.

본 발명은 연결하고자 하는 회로기판의 수에 대응하는 전원선을 포함하는 연결부재를 특징으로 한다.

본 발명은 복수의 회로기판으로 각각 공급되는 전원선의 신호를 통해 복수의 센서를 구분하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 본체; 상기 본체의 전방에 배치되며, 장애물을 감지하는 복수의 센서가 각각 구비되는 복수의 서브회로기판; 상기 복수의 센서로부터 입력되는 감지신호에 따라 장애물을 인식하여 주행을 제어하는 제어부가 구비되는 메인회로기판; 및 상기 메인회로기판과 상기 복수의 서브회로기판을 연결하는 연결부재;를 포함하고, 상기 복수의 서브회로기판은, 상기 메인회로기판과 연결되는 마스터회로기판; 상기 마스터회로기판에 연결되는 제 1 슬레이브회로기판; 및 상기 제 1 슬레이브회로기판과 연결되는 제 2 슬레이브회로기판;을 포함한다.

상기 복수의 서브회로기판은, 상기 마스터회로기판인 제 1 서브회로기판과 제 6 서브회로기판을 포함하고, 상기 제1 서브회로기판과 상기 제 6 서브회로기판은 상기 본체의 전면 중앙을 기준으로 좌측과 우측에 분리되어 배치되며 상기 제 1 슬레이브회로기판과 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 슬레이브회로기판은, 상기 제 1 서브회로기판에 연결되는 제 2 서브회로기판과, 상기 제 6 서브회로기판에 연결되는 제 5 서브회로기판을 포함하고, 상기 제 2 슬레이브회로기판은 상기 제 2 서브회로기판에 연결되는 제 3 회로기판과 상기 제 5 서브회로기판에 연결되는 제 4 서브회로기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 연결부재는 연결되는 회로기판의 수에 대응하는 복수의 커넥터와 상기 복수의 커넥터를 연결하는 복수의 연결부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 연결부재는, 상기 복수의 서브회로기판을 상호 연결하며. 하나의 서브회로기판에 하나의 커넥터를 연결하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 복수의 서브회로기판에 각각 연결되는 전원선으로부터 상기 복수의 센서의 감지신호를 입력받아 장애물을 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 감지신호가 입력되는 연결핀에 대응하여 상기 복수의 센서 중 감지신호가 입력되는 센서를 구분하는 것을 특징으로 한다.

상기 커넥터는 6개의 핀으로 구성된 상기 입력단자를 통해 상기 서브회로기판에 신호를 입력하고, 5개의 핀으로 구성된 상기 출력단자를 통해 다른 서브회로기판에 상기 메인회로기판의 신호를 전달하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이동 로봇은, 하나의 연결부재를 이용하여 복수의 센서가 동작하도록 전원을 공급하고, 그 감지신호를 수신하여 장애물을 감지할 수 있다.

본 발명은 하나의 연결부재를 이용하면서 복수의 센서의 신호를 구분할 수 있다.

본 발명은 동기신호선과 통신선을 공용으로 사용하여 연결부재에 포함되는 연결선의 수가 감소함으로써, 연결핀의 수가 감소하는 효과가 있다.

본 발명은 하나의 기판에 하나의 커넥터가 연결되도록 구성되어, 커넥터 수가 감소하는 효과가 있다.

본 발명은 연결되는 기판의 수에 대응하여 커넥터를 사용할 수 있으므로 연결의 확장 및 축소가 용이하다.

본 발명은 하나의 연결부재를 통해 복수의 센서를 연결하여 동작을 제어하고 감지신호를 수신함에 따라 본체의 내부 공간에 대한 활용도가 향상되고, 회로 구성이 용이해지는 효과가 있다.

본 발명은 커넥터 및 연결핀의 감소에 따른 연결부재의 크기가 감소하여, 내부 공간의 활용도가 개선되고 연결선에 의한 내부 복잡도가 감소하고, 설계가 용이한 효과가 있다.

본 발명은 연결선의 감소로 인하여 연결선의 쇼트, 오결선에 의한 동작 오류가 감소하는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇이 도시된 사시도이다.
도 2 는 도 1의 (b)에 도시된 이동 로봇의 저면이 도시된 도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 구성이 간략하게 도시된 블록도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇에 설치되는 복수의 센서를 설명하는데 참조되는 도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 센서 간의 연결을 간략하게 도시한 도이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 메인회로기판의 연결핀의 구조를 설명하는데 참조되는 도이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 서브회로기판의 연결핀의 구조를 설명하는 참조되는 도이다.
도 8 은 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 센서가 실장되는 복수의 회로기판에 대한 연결을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 복수의 센서를 연결하는 연결부재가 도시된 도이다.
도 10 은 도 9의 연결부재를 이용하여 복수의 서브회로기판과 메인회로기판의 연결구조가 도시된 도이다.
도 11 은 도 9의 연결부재에 의한 서브회로기판 연결을 설명하는데 참조되는 도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 본 발명의 제어구성은 적어도 하나의 프로세서로 구성될 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇이 도시된 사시도이다.

도 1의 (a)는 공기를 흡입하여 이물질을 제거하는 건식용 이동 로봇(11)이 도시된 도이다.

도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(1)(11)은 본체와, 외관을 형성하며 내측으로 본체를 구성하는 부품들이 수납되는 공간을 형성하는 케이싱(미도시)과, 케이싱에 회전 가능하게 구비되는 좌륜(미도시)과 우륜(미도시)을 포함할 수 있다. 또한, 이동 로봇은 케이싱에 배치되고 바닥면을 향해 형성되어 먼지나 쓰레기 등의 이물질을 흡입하는 흡입유닛(185)을 포함하여 청소를 수행한다.

또한, 이동 로봇(11)은 충전대(미도시)로부터 공급되는 충전전원을 배터리(미도시)에 저장하여 영역을 주행한다.

이동 로봇(1)(11)은 좌륜과 우륜이 회전함에 따라 본체가 영역의 바닥을 따라 이동된다. 본체(10)는 좌륜과 우륜을 구동시키는 주행부(미도시)를 포함할 수 있다. 주행부는 적어도 하나의 구동모터를 포함할 수 있다.

이동 로봇(1)(11)은 지정된 동작을 수행하는 본체와, 본체의 전면에 배치되어 장애물을 감지하는 장애물감지부(미도시), 영상을 촬영하는 영상획득부(170a)를 포함한다.

흡입유닛(185)은 흡입력을 발생시키는 흡입 팬(미도시)과, 흡입 팬의 회전에 의해 생성된 기류가 흡입되는 흡입구(미도시)를 포함할 수 있다. 흡입유닛은 흡입구를 통해 흡입된 기류 중에서 이물질을 채집하는 필터(미도시)와, 필터에 의해 채집된 이물질들이 축적되는 이물질 채집통(189)을 포함할 수 있다.

흡입유닛(185)은 회전 브러시(미도시)를 포함하여, 기류를 흡입함과 동시에 회전 동작하여 이물질의 채집을 보조한다. 흡입유닛은 필요에 따라 탈부착 가능하게 구성된다. 본체(10)는 케이싱의 저면부 전방측에 위치하며, 방사상으로 연장된 다수개의 날개로 이루어진 솔을 갖는 복수의 브러시(미도시)가 더 구비될 수 있다.

또한, 흡입유닛에는 물걸레청소부가 탈부착될 수 있다. 물걸레청소부는 흡입구의 후면에 장착될 수 있다. 경우에 따라 물걸레청소부는 흡입유닛과 별도로 구성되어 흡입유닛에 체결고정되는 위치에 교체되어 장착될 수 있다. 물걸레청소부는 이동 중에, 주행방향의 바닥면을 닦는다.

도 1의 (b)는 청소포(90)의 회전을 통해 바닥면을 청소하는 습식용 이동 로봇(12)이 도시된 도이다. 앞서 설명한 도 1의 (a)와 동일구성에 대하여 동일부호를 사용하며 동일 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 1의 (b)와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇(1)(12)은 영역 내에서 이동하며, 주행 중에 바닥면의 이물질을 제거한다. 또한, 이동 로봇(12)은 충전대로부터 공급되는 충전전원을 배터리(미도시)에 저장하여 영역을 주행한다.

본체는 외관을 형성하며 내측으로 본체(10)를 구성하는 부품들이 수납되는 공간을 형성하는 케이싱(미도시)과, 회전 가능하게 구비되는 회전맙(80), 본체의 이동 및 청소를 보조하는 롤러, 충전대로부터 충전전원이 공급되는 충전용 단자를 포함한다. 회전맙(80)에는 청소포(90)가 부착되어 회전맙(80)의 회전동작에 의해 바닥면을 청소한다.

본체는 회전맙(80)의 회전동작에 의해 주행한다. 본체는 회전맙의 회전방향에 따라 전진, 후진 또는 회전할 수 있고 대각선 방향으로 주행할 수 있다.

또한, 이동 로봇(12)은 본체의 내측에 배치되어 물을 저장하는 물탱크(미도시)와, 물탱크에 저장된 물을 회전맙(80)으로 공급하는 펌프(미도시)와, 펌프와 물탱크 또는 펌프와 회전맙을 연결하는 연결유로를 형성하는 연결호스(미도시)를 더 포함할 수 있다. 경우에 따라 물공급을 제어하는 밸브가 더 구비될 수 있다.

이동 로봇(1, 11, 12)은, 케이싱의 상면에는 사용자로부터 이동 로봇(1)의 제어를 위한 각종 명령을 입력받는 조작부(미도시)를 포함하는 컨트롤 패널이 구비될 수 있다.

이동 로봇(1, 11, 12)은 지정된 동작을 수행하는 본체와, 본체의 전면에 배치되어 장애물을 감지하는 장애물감지부(미도시), 영상을 촬영하는 영상획득부(170a, 170b)를 포함한다. 영상획득부(170a, 170b)와 장애물감지부(미도시)는 또한, 본체의 전면 또는 상면에 배치된다.

장애물감지부는 주행방향 또는 본체(10)의 주변에 위치하는 장애물을 감지한다.

영상획득부(170a, 170b)는 실내 영역에 대한 영상을 촬영한다. 영상획득부를 통해 촬영된 영상을 바탕으로 실내 영역에 대한 감시뿐 아니라, 본체 주변의 장애물을 감지할 수 있다. 영상획득부는 소정 각도로 전상방향을 향해 배치되어 이동 로봇의 전방과 상방을 촬영할 수 있다.

영상획득부(170a, 170b)는 전방과 상향을 각각 촬영하는 복수의 카메라를 포함할 수 있다. 영상획득부는 본체의 전면과 본체의 상부에 각각 카메라가 배치될 수 있다. 또한, 영상획득부는 바닥면을 촬영하는 카메라가 별도로 구비될 수 있다.

이동 로봇(1)은 현재의 위치정보를 획득하기 위한 위치획득수단(미도시)을 더 포함할 수 있다. 이동 로봇(1)은, GPS, UWB를 포함하여 현재 위치를 판단할 수 있다. 또한 이동 로봇(1)은 영상을 이용하여 현재위치를 판단할 수 있다.

본체(10)에는 재충전이 가능한 배터리(미도시)가 구비되며, 배터리의 충전용 단자가 상용 전원(예를 들어, 가정 내의 전원 콘센트)과 연결되거나, 상용 전원과 연결된 충전대에 본체가 도킹되어, 충전단자가 충전대의 단자와의 접촉을 통해 상용 전원과 전기적으로 연결되어 본체로 공급되는 충전전원에 의해 배터리의 충전이 이루어질 수 있다.

이동 로봇(1)을 구성하는 전장 부품들은 배터리로부터 전원을 공급받을 수 있으며, 따라서, 배터리가 충전된 상태에서 이동 로봇(1)은 상용 전원과 전기적으로 분리된 상태에서 자력 주행이 가능하다.

이하, 이동 로봇(1)은 건식용 이동 로봇과, 습식용 이동 로봇을 예로 하여 설명하나, 이에 한정되지 아니하며, 영역을 자율 주행하며 소리를 감지하는 로봇이라면 어느 로봇이라도 적용 가능함을 명시한다.

도 2 는 도 1의 (b)에 도시된 이동 로봇의 저면이 도시된 도이다.

도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(12)의 회전맙(80)은 케이싱에 배치되고 바닥면을 향해 형성되어 청소포(90)가 탈부착되도록 구성된다. 회전맙은 본체(10) 의 하측에 좌우 대칭되게 배치된다. 회전맙(80)은 물탱크(32)의 전방에 배치된다.

본체(10)는 외관을 형성하며 내측으로 본체(10)를 구성하는 부품들이 수납되는 공간을 형성하는 케이싱(미도시)과, 회전 가능하게 구비되는 회전맙(80), 본체(10)의 이동 및 청소를 보조하는 롤러(89), 충전대로부터 충전전원이 공급되는 충전단자(99)를 포함한다.

충전단자(99)는 이동 로봇이 충전대에 도킹되는 경우, 충전대에 구비되는 충전용 단자와 전기적으로 연결되어, 충전대로부터 충전전류를 공급받는다. 공급되는 충전전류에 의해 배터리가 충전된다.

회전맙(80)은 상측에서 바라볼 때 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 동작에 의해 발생하는 바닥면과의 마찰력을 이용하여 이동하며, 바닥을 청소포로 닦아 청소한다. 회전맙(80)은 실질적으로 상하 방향으로 연장된 회전축을 중심으로 회전하게 구비된다.

회전맙(80)은 제 1 회전판(81)과 제 2 회전판(82)을 포함하여, 회전을 통해 본체(10)가 영역의 바닥을 따라 이동되도록 한다.

본체(10)는 회전맙(80)의 제 1 회전판(81) 및 제 2 회전판(82)이 회전축을 중심으로 회전 동작함에 따라 전, 후, 좌, 우로 주행한다. 또한, 본체(10)는 제 1 회전판과 제 2 회전판이 회전 동작함에 따라, 부착된 청소포에 의해 바닥면의 이물질이 제거되어 습식 청소를 수행한다.

본체(10)는 제 1 회전판(81) 및 제 2 회전판(82)을 구동시키는 구동부(미도시)를 포함할 수 있다. 구동부는 적어도 하나의 모터를 포함할 수 있다.

회전맙(80)은 하측면이 각각 경사지게 배치될 수 있다.

제 1 회전판(81)의 하측면은 전체적으로 좌측 방향으로 하향 경사를 형성한다. 제 2 회전판(82)의 하측면은 전체적으로 우측 방향으로 하향 경사를 형성한다. 제 1 회전판(81)의 하측면은 좌측부에 최저점을 형성한다. 제 1 회전판(81)의 하측면은 우측부에 최고점을 형성한다. 제 2 회전판(82)의 하측면은 우측부에 최저점을 형성한다. 제 2 회전판(82)의 하측면은 좌측부에 최고점을 형성한다.예를 들어, 본체(10)는 제 1 회전판(81)이 제 1 방향으로 제 1 회전속도로 회전하고, 제 2 회전판(82)은 제 2 방향으로 제 1 회전속도로 회전함에 따라, 전, 후로 이동할 수 있다. 또한, 본체(10)는 제1 회전판과 제 2 회전판의 회전속도를 상이하게 설정하거나, 또는 제 1 회전판과 제 2 회전판의 회전방향을 동일하게 설정함으로써, 좌, 우로 이동할 수 있다.

또한, 본체(10)는 틸팅 프레임(미도시)을 더 포함할 수 있다. 틸팅 프레임은 회전맙(80)에 대해 소정 각도 범위내로 기울임 가능하게 배치된다. 틸팅 프레임은 경사각이 바닥의 상태에 따라 변경될 수 있게 한다. 틸팅 프레임은 회전맙(80)의 서스펜션(중량 지지와 동시에 상하 진동을 완화) 기능을 수행할 수 있다.

롤러(89)는 주행 중 회전하며, 바닥면의 이물질을 채집하여 먼지통(미도시)에 수납한다.

도 2의 (b)와 같이, 제 1 회전판(81) 및 제 2 회전판(82)은 각각 청소포(91, 92)(90)가 부착될 수 있다.

회전맙(80)은 청소포가 탈부착 가능하게 구성된다. 회전맙(80)은 청소포의 부착을 위한 장착부재가 제 1 회전판(81) 및 제 2 회전판(82)에 각각 구비될 수 있다. 예를 들어 회전맙(80)은 청소포가 부착 및 고정되도록 벨크로, 끼움부재 등이 장착부재로 구비될 수 있다. 또한, 회전맙(80)은 청소포가 제 1 회전판(81) 및 제 2 회전판(82)에 고정시키기 위한 별도의 보조수단으로 청소포틀(미도시)을 더 포함할 수 있다.

청소포(90)는 물을 흡수하여 바닥면과의 마찰을 통해 이물질을 제거한다. 청소포(90)는 극세사 또는 패브릭 형태의 패드로 구성될 수 있고, 면직물 또는 면혼방 등의 재질이 사용될 수 있다. 청소포는 일정 비율 이상으로 수분을 함유하며 소정 밀도를 갖는 재질이라면 어느 것이나 사용가능 하며, 그 재질은 한정되지 않음을 명시한다.

청소포(90)는 연결유로를 통해 물탱크(32)으로부터 물을 공급받는다. 펌프의 구동을 통해 연결유로를 통해 물탱크(32)로부터 청소포(90)로 물이 공급될 수 있다.

청소포(90)는 원형으로 형성된다.

청소포(90)의 형태는 도면에 한정되지 않으며 사각형, 다각형 등으로 형성될 수 있으나, 제1 및 제 2 회전판의 회전동작을 고려하여, 제 1 및 제 2 회전판의 회전동작에 방해가 되지 않는 형상으로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 청소포는 별도로 구비되는 청소포틀에 의해 원형으로 그 형상이 변경될 수 있다.

회전맙(80)은 청소포(90)가 장착되면, 청소포가 바닥면에 접하도록 구성된다. 회전맙(80)은 청소포의 두께를 고려하며, 청소포의 두께에 따라 케이싱과 제 1 회전판과 제 2 회전판의 이격거리가 변경되도록 구성된다.

회전맙(80)은 청소포와 바닥면이 접하도록 케이싱과 회전판의 이격거리를 조정하며, 바닥면을 향해 제 1 및 제 2 회전판에 압력을 발생시키는 부재를 더 포함한다.

도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 구성이 간략하게 도시된 블록도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(1)은 청소부(180), 데이터부(120), 장애물감지부(100), 영상획득부(170), 센서부(150), 통신부(130), 조작부(160), 출력부(190) 주행부(140) 그리고 동작 전반을 제어하는 제어부(110)를 포함한다.

이러한 이동 로봇의 구성은 건식청소용 이동 로봇 또는 습식청소용 이동 로봇에 모두 적용될 수 있으며, 그 외에도 잔디로봇을 포함하여 영역을 자율주행하는 이동 로봇이라면 모두 적용 가능하다.

조작부(160)는 적어도 하나의 버튼, 스위치, 터치패드 등의 입력수단을 포함하여 사용자명령을 입력받는다. 조작부는 앞서 설명한 바와 같이 본체(10)의 상단부에 구비될 수 있다.

출력부(190)는 LED, LCD와 같은 디스플레이를 구비하고, 이동 로봇(1)의 동작모드, 예약 정보, 배터리 상태, 동작상태, 에러상태 등을 표시한다. 또한, 출력부(190)는 스피커 또는 버저를 구비하여, 동작모드, 예약 정보, 배터리 상태, 동작상태, 에러상태에 대응하는 소정의 효과음, 경고음 또는 음성안내를 출력한다.

경우에 따라 이동 로봇(1)은, 오디오입력부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 오디입력부는 적어도 하나의 마이크(Microphone)를 포함하여, 본체(10)로부터 일정거리 내의 주변, 또는 영역 내에서 발생하는 소리를 입력 받는다. 오디오입력부는 입력되는 소리를 필터링하고, 증폭하여 변환하는 신호처리부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이동 로봇(1)은 오디오입력부를 통해 입력되는 음성명령을 인식하여 동작할 수 있다.

데이터부(120)에는 영상획득부(170)로부터 입력되는 획득영상이 저장되고, 장애물인식부(111)가 장애물을 판단하기 위한 기준데이터가 저장되며, 감지된 장애물에 대한 장애물정보, 영역에 대한 지도데이터가 저장된다.

통신부(130)는, 무선통신 방식으로 단말(300)과 통신한다. 또한, 통신부(130)는 가정 내 네트워크를 통해, 인터넷망에 연결되어, 외부의 서버(미도시) 또는 이동 로봇을 제어하는 단말(300)과 통신할 수 있다.

통신부(130)는 생성되는 지도를 단말(300)로 전송하고, 단말로부터 청소명령을 수신하며, 이동 로봇의 동작상태, 청소상태에 대한 데이터를 단말로 전송한다. 또한, 통신부(130)는 주행 중에 감지되는 장애물에 대한 정보를 단말(300) 또는 서버로 전송할 수 있다. 통신부(130)는 지그비, 블루투스 등의 근거리 무선통신, 와이파이, 와이브로 등의 통신모듈을 포함하여 데이터를 송수신한다.

이동 로봇(1)은 GPS, UWB 신호를 이용하여 위치를 판단할 수 있다. 또한 이동 로봇(1)은 영상획득부(170)를 통해 획득되는 영상을 이용하여 위치를 판단할 수 있다.

통신부(130)는 충전대(2)와 통신하며 충전대 복귀신호 또는 충전대 도킹을 위한 가이드신호를 수신할 수 있다. 이동 로봇(1)은 통신부(130)를 통해 수신되는 신호를 바탕으로 충전대를 탐색하고, 충전대에 도킹한다. 또한, 통신부(130)는 제어부에 의해 생성되는 신호를 충전대로 전송할 수 있다.

한편, 이동 로봇(1)은 단말(미도시)과 연결될 수 있다. 단말은 이동 로봇(1)의 데이터를 수신하여, 이동 로봇의 동작상태를 모니터링하고, 제어명령을 통해 이동 로봇(1)을 제어할 수 있다. 단말(300)은 이동 로봇(1)과 일대일로 직접 연결될 수 있고, 또한 서버, 예를 들어 가전기기 관리서버 등을 통해 연결될 수 있다.

단말은 이동 로봇(1)으로부터 수신되는 데이터에 따라, 소정의 경고음을 출력하거나, 수신된 영상을 표시할 수 있다.

단말은 통신모듈이 탑재되어 네트워크 접속이 가능하고 이동 로봇을 제어하기 위한 프로그램, 또는 이동 로봇 제어용 어플리케이션이 설치된 기기로, 컴퓨터, 랩탑, 스마트폰, PDA, 태블릿PC 등의 기기가 사용될 수 있다. 또한, 단말은, 스마트 워치 등의 웨어러블(wearable) 장치 또한 사용될 수 있다.

습식용 이동 로봇(12)의 경우, 주행부(140)는 회전맙(80)이 회전동작하도록 구동력을 전달한다. 본체(10)는 주행부(140)의 구동력에 의해 청소부(180)의 제 1 및 제 2 회전판(81)(82)이 회전동작함에 따라 이동한다.

습식용 이동 로봇(12)의 경우, 청소부(180)는 주행부(140)의 구동력에 의해 회전맙(80)의 제 1 회전판(81)과 제 2 회전판(82)을 회전시켜, 부착된 청소포(90)의 회전동작에 따라 바닥면의 이물질을 제거한다. 습식용 이동 로봇(12)은 경우에 따라 청소부와 주행부가 일체로 구성될 수 있다.

또한, 청소부(180)는 회전맙(80)과 연결되어 제 1 및 제 2 회전판에 부착된 청소포로 물을 공급하는 물공급부(미도시)와 물탱크(32)를 더 포함할 수 있다. 물공급부는 펌프 또는 밸브를 포함할 수 있다.

청소부(180)는 청소포를 회전맙에 장착하기 위한 별도의 청소포툴을 포함할 수 있다.

건식용 이동 로봇(11)의 경우, 주행부(140)는, 좌륜과 우륜을 제어하여 본체가 이동하도록 한다. 청소부(180)는 건식용 이동 로봇(11)의 경우 흡입유닛(185)을 포함하여 이물질을 흡입한다.

배터리(미도시)는 모터 뿐 아니라, 이동 로봇(1)의 작동 전반에 필요한 전원을 공급한다. 배터리가 방전될 시, 이동 로봇(1)은 충전을 위해 충전대로 복귀하는 주행을 할 수 있으며, 이러한 복귀 주행 중, 이동 로봇(1)은 스스로 충전대의 위치를 탐지할 수 있다.

충전대(미도시)는 소정의 복귀 신호를 송출하는 신호 송출부(미도시)를 포함할 수 있다. 복귀 신호는 초음파 신호 또는 적외선 신호일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

장애물감지부(100)는 소정 형태의 패턴을 조사하여, 조사된 패턴을 영상으로 획득한다. 장애물감지부는 적어도 하나의 패턴조사부(미도시)와 패턴획득부(미도시)를 포함할 수 있다. 패턴조사부는 패턴을 주행방향에 조사하고, 패턴획득부 조사된 패턴이 포함된 영상을 획득할 수 있다.

또한, 장애물감지부(100)는 초음파센서, 레이저센서, 적외선센서, 3D 센서 등의 센서를 포함하여, 주행방향에 위치하는 장애물의 위치, 거리 크기를 감지할 수 있다. 또한, 장애물감지부(100)는 주행방향에 대한 영상으로 장애물을 감지할 수 있다. 경우에 따라 센서부와 영상획득부는 장애물감지부에 포함될 수 있다.

센서부(150)는 복수의 센서를 포함하여 장애물을 감지한다. 센서부(150)는 초음파센서, 레이저센서, 적외선센서 중 적어도 하나를 이용하여 전방, 즉 주행방향의 장애물을 감지한다. 센서부(150)는 장애물감지부에 의해 감지하지 못하는 장애물을 감지하는 보조수단으로 사용될 수 있다.

또한, 센서부(150)는 주행구역 내 바닥에 낭떠러지의 존재 여부를 감지하는 낭떠러지 감지센서를 더 포함할 수 있다. 센서부(150)는 송출되는 신호가 반사되어 입사되는 경우, 장애물의 존재 여부 또는 장애물까지의 거리에 대한 정보를 장애물 감지신호로써 제어부(110)로 입력한다.

센서부(150)는 적어도 하나의 기울기센서를 포함하여 본체의 기울기를 감지한다. 기울기센서는 본체의 전, 후, 좌, 우 방향으로 기울어지는 경우, 기울어진 방향과 각도를 산출한다. 기울기센서는 틸트센서, 가속도센서 등이 사용될 수 있고, 가속도센서의 경우 자이로식, 관성식, 실리콘반도체식 중 어느 것이나 적용 가능하다.

센서부(150)는 본체(10)의 회전각도, 이동거리를 감지할 수 있다. 각도는 자이로센서를 통해 측정하고 이동거리는 레이저 OFS를 통해 측정할 수 있다.

또한, 센서부(150)는 이동 로봇(1)의 내부에 설치되는 센서를 통해 동작상태, 이상 여부를 감지할 수 있다.

영상획득부(170)는 적어도 하나의 카메라로 구성된다.

영상획득부(170)는 피사체의 상을 전기적 신호로 변환시킨 후 다시 디지털 신호로 바꿔 메모리소자에 기억시키는 카메라를 포함할 수 있다. 카메라는 적어도 하나의 광학렌즈와, 광학렌즈를 통과한 광에 의해 상이 맺히는 다수개의 광다이오드(photodiode, 예를 들어, pixel)를 포함하여 구성된 이미지센서(예를 들어, CMOS image sensor)와, 광다이오드들로부터 출력된 신호를 바탕으로 영상을 구성하는 디지털 신호 처리기(DSP: Digital Signal Processor)를 포함할 수 있다. 디지털 신호 처리기는 정지영상은 물론이고, 정지영상으로 구성된 프레임들로 이루어진 동영상을 생성하는 것도 가능하다.

이미지센서는 광학 영상(image)을 전기적 신호로 변환하는 장치로, 다수개의 광 다이오드(photo diode)가 집적된 칩으로 구성되며, 광 다이오드로는 픽셀(pixel)을 예로 들 수 있다. 렌즈를 통과한 광에 의해 칩에 맺힌 영상에 의해 각각의 픽셀들에 전하가 축적되며, 픽셀에 축적된 전하들은 전기적 신호(예를들어, 전압)로 변환된다. 이미지센서로는 CCD(Charge Coupled Device), CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등이 잘 알려져 있다.

영상획득부(170)는 이동 로봇이 동작하면, 연속적으로 영상을 촬영한다. 또한, 영상획득부(170)는 소정 주기 또는 소정 거리 단위로 영상을 촬영할 수 있다. 영상획득부(170)는 이동 로봇의 이동 속도에 따라 촬영 주기를 설정할 수 있다.

영상획득부(170)는 주행방향에 대한 전방의 영상을 획득하는 것은 물론, 상향의 천장형태 또한 촬영할 수 있다. 영상획득부(170)는 본체가 주행하는 중에 촬영되는 영상을 영상데이터로써 데이터부(120)에 저장한다.

영상획득부(170)는 하나의 카메라를 이용하여 전상향의 영상을 획득할 수 있고, 또한 본체의 전면과 상부에 각각 카메라가 설치되는 경우 전면의 영상과 상부의 영상을 각각 획득할 수 있다.

장애물감지부(100)는 감지되는 장애물의 위치 또는 그 움직임에 대한 정보를 제어부(110)로 입력한다. 센서부(150)는 구비되는 센서에 의해 감지되는 장애물에 대한 감지신호를 제어부로 입력할 수 있다. 영상획득부(170)는 촬영된 영상을 제어부로 입력한다.

제어부(110)는 주행영역 중 지정된 영역 내에서, 이동 로봇이 주행하도록 제어한다.

제어부(110)는 조작부(160)의 조작에 의해 입력되는 데이터를 처리하여 이동 로봇의 동작모드를 설정하고, 동작상태를 출력부(190)를 통해 출력하며, 동작상태, 에러상태 또는 장애물 감지에 따른 경고음, 효과음, 음성안내가 출력부의 스피커를 통해 출력되도록 한다.

제어부(110)는 영상획득부(170)로부터 획득되는 영상, 센서부(150) 또는 장애물감지부(100) 로부터 감지되는 장애물정보를 바탕으로 주행영역에 대한 지도를 생성한다. 제어부(110)는 영역내의 주행중 장애물 정보를 바탕으로 지도를 생성하되, 영상획득부의 영상으로부터 주행영역의 형태를 판단하여 지도를 생성할 수 있다.

제어부(110)는 영상획득부(170) 또는 장애물감지부(100)로부터 감지되는 장애물에 대하여, 장애물을 인식하고, 그에 대응하여 특정 동작을 수행하거나 또는 경로를 변경하여 이동하도록 제어한다.

또한, 제어부는 필요에 따라 출력부를 통해 소정의 효과음 또는 경고음을 출력할 수 있고, 영상을 촬영하도록 영상획득부를 제어할 수 있다.

제어부(110)는 특정 목적지를 기준으로 이동 경로를 설정하고, 이동 경로에 따라 주행하면서 장애물을 회피하도록 제어한다.

또한, 제어부(110)는 청소명령에 따라 청소부(180)가 동작하여 바닥면을 청소하면서 이동하도록 한다.

제어부(110)는 설정된 이동 경로와, 실제 본체(10)가 이동한 주행 경로를 비교하여 주행상태를 판단한다. 제어부(110)는 본체(10)가 이동하면 지정된 주행경로에 따라 이동하는지 여부, 정상적으로 주행하는지 여부에 따라 주행상태를 판단한다.

제어부(110)는 이동 중의 위치변화를 바탕으로 설정된 이동 경로에 따라 본체(10)가 주행하는지 여부를 판단하여 주행상태를 판단한다. 제어부(110)는 설정된 이동 경로로부터 일정거리 이상 벗어나 주행하는 경우 주행상태에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다.

제어부(110)는 본체(10)의 상부에 구비되는 컨트롤패널에, 메시지, 아이콘, 이미지 중 적어도 하나의 조합으로 경고를 표시할 수 있고, 경고등을 점등할 수 있으며, 또한, 음성안내가 출력될 수 있다.

제어부(110)는 정상적으로 주행하는 경우, 기 입력된 청소명령에 따라 지정된 영역을 주행하면서 바닥면을 청소하도록 제어한다.

제어부(110)는 주행상태에 이상이 있는 경우 그 원인에 따라 재청소를 수행하도록 설정한다. 제어부(110)는 재청소시 그에 대한 알림을 출력부를 통해 출력하도록 한다.

또한, 제어부(110)는 주행상태에 이상이 있는 경우, 동작을 정지할 수 있다. 제어부(110)는 통신부(130)를 통해 이상발생에 따른 경고를 생성하여 단말(300)로 전송하도록 한다.

제어부(110)는 주행상태에 이상이 있다고 판단되면, 이상이 발생한 위치를 저장하고, 해당 위치를 지도에 표시하도록 한다. 제어부(110)는 이상 주행이 발생한 위치에 대한 데이터를 단말(300)로 전송하여 단말을 통해 화면에 그 위치가 지도상에 표시되도록 한다.

단말(300)은 제어부(110)로부터 수신되는 데이터에 따라 이상 주행이 발생한 위치를 지도에 표시한다. 또한, 단말(300)은 수신되는 데이터를 바탕으로 청소포의 교체에 대한 메시지를 표시할 수 있다.

제어부(110)는 동작 정지 시, 조작부 또는 단말(300)로부터 청소명령이 다시 입력되는 경우 주행을 재 시도하고, 주행상태를 재 판단할 수 있다.

제어부(110)는 오디오입력부(미도시)를 통해 입력되는 소리를 분석하여 음성을 인식할 수 있다. 경우에 따라 제어부(110)는 입력되는 소리를 음성인식서버(미도시)로 전송하여 입력된 음성을 인식할 수 있다. 제어부(110)는 음성인식이 완료되면, 음성명령에 대응하는 동작을 수행한다.

또한, 제어부(110)는 음성명령에 대응하는 음성안내를 출력부(190)의 스피커(미도시)를 통해 출력한다.

제어부(110)는 배터리의 충전용량을 체크하여 충전대로의 복귀 시기를 결정한다.

제어부(110)는 장애물인식부(111), 맵생성부(112), 주행제어부(113), 위치인식부(114)를 포함한다.

맵생성부(112)는 초기 동작 시, 또는 영역에 대한 지도가 저장되어 있지 않은 경우, 영역을 주행하면서 장애물 정보를 바탕으로 영역에 대한 지도를 생성한다. 또한, 맵생성부(112)는 주행중 획득되는 장애물 정보를 바탕으로, 기 생성된 지도를 갱신한다. 또한, 맵생성부(112)는 주행 중 획득되는 영상을 분석하여 영역의 형태를 판단하여 지도를 생성한다.

맵생성부(112)는 기초맵 생성 후, 청소영역을 복수의 영역으로 구분하고, 복수의 영역을 연결하는 연결통로를 포함하며, 각 영역 내의 장애물에 대한 정보를 포함하여 지도를 생성한다.

맵생성부(112)는 구분된 각 영역에 대하여, 영역의 형태를 가공한다. 맵생성부(112)는 구분된 영역에 대하여 속성을 설정할 수 있다.

또한, 맵생성부(112)는 영상으로부터 추출된 특징으로부터 영역을 구분할 수 있다. 맵생성부(112)는 특징의 연결관계를 바탕으로 문의 위치를 판단할 수 있고, 그에 따라 영역 간의 경계선을 구분하여 복수의 영역으로 구성된 지도를 생성할 수 있다.

장애물인식부(111)는 영상획득부(170) 또는 장애물감지부(100)로부터 입력되는 데이터를 통해 장애물을 판단하고, 맵생성부(112)는 주행구역에 대한 지도를 생성하고, 감지되는 장애물에 대한 정보가 지도에 포함되도록 한다.

장애물인식부(111)는 장애물감지부(100)로부터 입력되는 데이터를 분석하여 장애물을 판단한다. 장애물감지부의 감지신호, 예를 들어 초음파 또는 레이저 등의 신호에 따라 장애물의 방향 또는 장애물까지의 거리를 산출한다. 또한, 장애물인식부는 패턴이 포함된 획득 영상을 분석하여 패턴을 추출하고 패턴의 형태를 분석하여 장애물을 판단할 수 있다.

장애물인식부(111)는 초음파 또는 적외선 신호를 이용하는 경우 장애물과의 거리 또는 장애물의 위치에 따라 수신되는 초음파의 형태, 초음파가 수신되는 시간에 차이가 있으므로 이를 바탕으로 장애물을 판단한다.

장애물인식부(111)는 영상획득부(170)를 통해 촬영된 영상을 분석하여 본체 주변에 위치한 장애물을 판단할 수 있다.

장애물인식부(111)는 충전대를 감지할 수 있다. 장애물인식부(111)는 영상을 통해 그 형상으로 충전대를 다른 장애물과 구분할 수 있다.

장애물인식부(111)는 인체를 감지할 수 있다. 장애물인식부(111)는 장애물감지부(100) 또는 영상획득부(170)를 통해 입력되는 데이터를 분석하여 실루엣, 크기, 얼굴형태 등을 바탕으로 인체를 감지하고, 해당 인체가 등록된 사용자인지 여부를 판단한다.

장애물인식부(111)는 영상데이터를 분석하여 장애물의 특징으로 추출하고, 장애물의 형상(형태), 크기 및 색상 바탕으로 장애물을 판단하며, 그 위치를 판단한다.

장애물인식부(111)는 영상데이터로부터 영상의 배경을 제외하고, 기 저장된 장애물데이터를 바탕으로 장애물의 특징을 추출하여 장애물의 종류를 판단할 수 있다. 장애물데이터는 서버로부터 수신되는 새로운 장애물데이터에 의해 갱신된다. 이동 로봇(1)은 감지되는 장애물에 대한 장애물데이터를 저장하고 그 외 데이터에 대하여 서버로부터 장애물의 종류에 대한 데이터를 수신할 수 있다.

또한, 장애물인식부(111)는 인식된 장애물의 정보를 장애물데이터에 저장하고, 또한, 인식 가능한 영상데이터를 통신부(130)를 통해 서버(미도시)로 전송하여 장애물의 종류를 판단하도록 한다. 통신부(130)는 적어도 하나의 영상데이터를 서버로 전송한다.

장애물인식부(111)는 영상처리부에 의해 변환된 영상데이터를 바탕으로 장애물을 판단한다.

위치인식부(114)는 본체의 현재 위치를 산출한다.

위치인식부(114)는 구비되는 위치인식장치, 예를 들어 GPS, UWB 등을 이용하여 수신되는 신호를 바탕으로 본체의 현재위치를 판단할 수 있다.

또한, 위치인식부(114)는 영상데이터에 포함된 마커를 바탕으로 이동 로봇의 위치를 판단할 수 있다.

또한, 위치인식부(114)는 영상획득부(170)의 영상, 즉 영상데이터로부터 특징을 추출하여, 특징을 비교하여 현재 위치를 판단할 수 있다. 위치인식부(114)는 영상으로부터 본체 주변의 구조물, 천장의 형상 등을 이용하여 현재위치를 판단할 수 있다. 위치인식부(114)는 영상을 구성하는 소정의 픽셀들에 대해 점, 선, 면 등의 특징을 검출(feature detection)하고, 이렇게 검출된 특징을 바탕으로 영역의 특징을 분석하여 위치를 판단한다. 위치인식부(114)는 천장의 외곽선을 추출하고 조명 등의 특징들을 추출할 수 있다.

위치인식부는 영상데이터를 통해 지속적으로 영역 내의 현재 위치를 판단하고, 특징을 매칭하여 주변 구조물의 변화를 반영하여 학습하고, 위치를 산출한다.

주행제어부(113)는 지도를 바탕으로 영역을 주행하며, 감지되는 장애물 정보에 대응하여 이동방향 또는 주행경로를 변경하여 장애물을 통과하거나 또는 장애물을 회피하여 주행하도록 제어한다.

주행제어부(113)는 청소명령에 따라 청소부(180)를 제어하여 본체(10)가 청소영역을 주행하면서 바닥면의 이물질을 제거하여 청소가 수행되도록 한다.

주행제어부(113)는 청소부(180)를 제어하여 제 1 회전판(81)과 제 2 회전판(82)의 작동을 독립적으로 제어함으로써 본체(10)가 직진 또는 회전하여 주행하도록 한다.

주행제어부(113)는 맵생성부(112)에 의해 생성된 지도를 바탕으로 설정된 영역으로 이동하거나, 설정된 영역 내에서 본체가 이동하도록 제어한다. 또한, 주행제어부(113)는 위치인식부(114)로부터 산출되는 현재위치를 바탕으로 주행을 제어한다.

주행제어부(113)는 장애물감지부(100)의 감지신호에 따라 장애물에 대응하여 소정의 동작을 수행하거나 주행경로를 변경하여 주행하도록 제어한다.

주행제어부(113)는 감지되는 장애물에 대응하여, 회피, 접근, 접근거리에 대한 설정, 그리고 정지, 감속, 가속, 역주행, 유턴, 주행방향 변경 중 적어도 하나를 수행하도록 제어한다.

주행제어부(113)는 위치인식부로부터 인가되는 위치변화에 대한 정보를 바탕으로 주행상태를 판단하고, 이상 주행 시, 그에 대응하여 에러를 생성한다.

주행제어부(113)는 주행상태에 이상이 있는 경우, 그 원인을 판단하고 그에 대응하여 동작을 유지하거나, 동작을 정지할 수 있고, 또한 보상주행을 수행할 수 있다. 예를 들어 청소포가 부착되지 않아 주행상태에 이상이 발생한 경우 동작을 정지하고 청소포의 부재에 대한 알림을 출력할 수 있다. 또한, 바닥의 재질 또는 바닥의 이물질에 의해 일정 크기 이상의 위치변화가 발생하는 경우, 예를 들어 미끄러짐이 발생하는 경우, 그 위치정보를 저장하고, 미끄러짐에 대한 보상 주행을 수행한다.

주행제어부(113)는 이상 주행이 발생하면, 주행 가능여부를 판단할 수, 주행이 가능하면 이동 경로로 복귀하여 주행하고, 주행이 불가능한 상태인 경우 동작을 정지한다.

또한, 주행제어부(113)는 에러를 출력하고, 필요에 따라 소정의 경고음 또는 음성안내를 출력할 수 있다.

도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇에 설치되는 복수의 센서를 설명하는데 참조되는 도이고, 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 센서 간의 연결을 간략하게 도시한 도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본체(10)의 전면에는 전상방을 향해 설치되는 영상획득부(170)와, 복수의 센서가 구비된다.

복수의 센서는 본체(10)의 전면 중앙을 기준으로 일정 간격으로 방사형으로 배치된다. 복수의 센서는 제 1 내지 제 4 센서홀(151 내지 154)의 내측에 위치하는 회로기판(PCB)에 설치되어, 센서홀을 통해 소정 신호를 송출하고 수신되는 신호에 따라 장애물 등을 감지할 수 있다.

센서는 각각의 회로기판(201 내지 206)에 실장되며, 송신부와 수신부가 하나의 회로기판에 구비된다. 센서는 레이저, 초음파, 적외선 등의 신호를 송출하고 수신한다. 이하, 센서의 회로기판을 서브회로기판인 것으로 한다.

서브회로기판(201 내지 206)은, 복수의 연결선과 복수의 커넥터(270 내지 276)로 구성된 연결부재(미도시)를 통해 상호 연결되며, 또한, 메인회로기판(210)과 연결된다.

메인회로기판(210)은 복수의 서브회로기판(201 내지 206)으로 동작전원을 공급하고, 서브회로기판(201 내지 206)의 복수의 센서로부터 감지신호를 수신하여 제어부로 인가한다.

메인회로기판(210)에는 제어부가 구비되며, 제어부는 적어도 하나의 프로세서로 구성된다.

연결부재(미도시)는 메인회로기판(210)과 제 1 내지 제 3 서브회로기판(201 내지 203)을 연결하는 제 1연결부(L11)와 제 4 내지 제 6 서브회로기판(204 내지 206)를 연결하는 제 2 연결부(L21)로 구성된다.

제 1 연결부(L11)와 제 2 연결부(L21)는 하나의 메인커넥터(270)를 통해 메인회로기판(210)에 연결되며 메인커넥터에서 분기되어 제 1 서브회로기판(201)과 제 6 서브회로기판(206)에 각각 연결된다. 메인커넥터(270)는 회로기판에 구비되는 연결단자에 체결고정된다.

복수의 서브회로기판(201 내지 206)은 각각 연결부재에 구비되는 복수의 커넥터(271 내지 276)와 연결되며 하나의 서브회로기판에 하나의 커넥터가 연결된다. 구비되는 커넥터의 수는 회로기판의 수에 대응된다. 즉 연결부재는 6개의 서브회로기판에 연결되는 6개의 커넥터와 메인회로기판에 연결되는 메인커넥터(270)를 포함한다.

4개의 서브회로기판과 연결되는 경우, 4개의 커넥터와 메인커넥터가 구비될 수 있고, 경우에 따라 6개의 커넥터중 4개의 커넥터만을 사용하여 연결할 수도 있다.

본체(10)를 기준으로 우측의 서브회로기판은 제 2 연결부를 통해 연결되고, 좌측의 서브회로기판은 제 1 연결부를 통해 연결된다.

복수의 서브회로기판은 메인회로기판과의 연결관계에 따라 마스터회로기판과 슬레이브회로기판으로 구분될 수 있다.

제 1 서브회로기판(201)과 제 6 서브회로기판(206)은 메인회로기판과 연결되는 마스터회로기판이고, 제 2 내지 5 서브회로기판은 슬레이브회로기판이다. 제 2, 5 서브회로기판은 제 1 슬레이브회로기판이고 제 3, 6 서브회로기판은 제 2 슬레이브회로기판으로 구분할 수 있다.

제 1 서브회로기판(201)은 제 1 연결부(L11)를 통해 메인회로기판(210)과 연결되고, 제 2 서브회로기판(202)은 제 3 연결부(L12)를 통해 제 1 서브회로기판(201)에 연결되며, 제 3 서브회로기판(203)은 제 4 연결부(L13)를 통해 제 2 서브회로기판(202)에 연결된다.

제 6 서브회로기판(206)은 제 2 연결부(L21)를 통해 메인회로기판(210)과 연결되고, 제 5 서브회로기판(205)은 제 5 연결부(L22)를 통해 제 6 서브회로기판(206)에 연결되며, 제 4 서브회로기판(204)은 제 6 연결부(L23)를 통해 제 5 서브회로기판(205)에 연결된다.

도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 메인회로기판의 연결핀의 구조를 설명하는데 참조되는 도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 메인회로기판(210)은 복수의 연결핀이 구비되어 연결부재의 메인커넥터(270)와 연결된다.

메인회로기판(210)은 제 1 내지 제 12 연결핀(211 내지 222)을 포함한다.

제 1 내지 제 6 연결핀(211 내지 216)은 우측의 제 2 연결부(21)를 통해 제 4 내지 제 6 서브회로기판(204 내지 206)과 연결된다.

제 7 내지 제 12 연결핀(217 내지 222)은 좌측의 제 2 연결부(21)를 통해 제 4 내지 제 6 서브회로기판(204 내지 206)과 연결된다.

제 1 및 제 7 연결핀(211, 217)은 접지(GND)이고, 제 2 및 제 8 연결핀(212, 218)은 클럭신호(SCL), 제 3 및 제 9 연결핀(213, 219)는 통신선(SDA)이 연결된다.

제 4 내지 제 6, 제 10 내지 제 12 연결핀(214내지 216, 220 내지 222)는 각각 전원선에 연결된다.

클럭신호는 구동 주파수와 신호 동기화를 위해 사용되고, 통신선은 메인회로기판과 복수의 서브회로기판 간의 연결 및 통신에 사용된다. 클럭신호와 통신선은 제 1 내지 제 6 서브회로기판에 공용으로 연결된다. 각 센서의 감지신호는 전원선을 통해 메인회로기판으로 입력된다.

제 4 내지 제 6, 제 10 내지 제 12 연결핀(214내지 216, 220 내지 222)은 각각 제 1 내지 제 6 서브회로기판으로 각각 전원을 공급하는 전원선으로 서브회로기판에 개별 연결된다.

예를 들어, 제 12 연결핀(222)은 제 1 서브회로기판(201)로 전원을 공급하는 전원선이 연결되고, 제 11 연결핀(221)은 제 2 서브회로기판(202)로 전원을 공급하는 전원선이 연결되며, 제 10 연결핀(220)은 제 3 서브회로기판(203)로 전원을 공급하는 전원선이 연결된다. 또한, 제 6 연결핀(216)은 제 6 서브회로기판(206)로 전원을 공급하는 전원선이 연결되고, 제 5 연결핀(215)은 제 5 서브회로기판(205)로 전원을 공급하는 전원선이 연결되며, 제 4 연결핀(214)은 제 4 서브회로기판(204)로 전원을 공급하는 전원선이 연결된다.

제 4 내지 제 6, 제 10 내지 제 12 연결핀(214내지 216, 220 내지 222)은 각 서브회로기판으로 전원을 공급함과 동시에, 각 서브회로기판의 센서로부터 감지신호를 수신한다.

제 1 내지 제 6 센서가 각 서브회로기판에 실장되어, 전원선을 통해 감지신호를 전달하고, 메인회로기판은 복수의 서브회로기판에 개별 전원선을 통해 연결됨에 따라, 복수의 감지신호를 별도의 식별자로 구분하지 않더라고, 연결핀을 통해 센서를 구분할 수 있다.

제어부(110)는 복수의 센서로부터 동시에 감지신호가 입력되더라도 신호가 입력되는 연결핀을 통해 각 센서의 감지신호를 구분할 수 있다. 제어부(110)는 전원선의 전압 또는 전류의 변화를 통해 센서의 감지신호를 입력 받는다.

예를 들어, 제어부(110)는 메인회로기판의 제 12 연결핀(222)과 제 11 연결핀(221)의 전원신호를 바탕으로 좌측 사이드의 제 1 센서와, 좌측전방의 제 2 센서의 감지신호를 확인할 수 있다.

도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 서브회로기판의 연결핀의 구조를 설명하는 참조되는 도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 서브회로기판의 연결핀은 각각 11핀으로 구성된다.

제 1 내지 제 6 서브회로기판은 도 7과 같은 복수의 핀이 구비되며, 연결부재의 복수의 커넥터(271 내지 276)에 연결된다.

제 1 내지 제 6핀(231 내지 236)은 연결되는 해당 서브회로기판으로 신호를 입력하는 입력단자이고, 제 7 내지 11핀(237 내지 241)은 다른 서브회로기판으로 출력하는 출력단자이다.

제 1 내지 제 6핀(231 내지 236)은 연결부재의 메인커넥터(270)를 통해 메인회로기판(210)에 연결되고, 제 7 내지 11핀은 다른 서브회로기판의 커넥터와 연결된다.

제 1 내지 제 3 핀(231 내지 233)은 메인회로기판(210)으로부터 공급되는 전원선이 연결되고, 제 1 핀(231)에 연결되는 전원선을 통해 해당 회로기판의 동작전원이 공급된다.

제 2 및 제 3 핀(232, 233)은 제 7 및 제 8 핀과 내부적으로 연결되어, 전원을 다른 서브회로기판으로 출력한다.

제 4,9 핀(234, 239)는 클럭신호선이고, (SCL, 제 5 및 제 10 핀(235, 240)은 통신선(SCL)이며, 제 6 및 제 11핀은 접지(GND)이다.

클럭신호와 통신선은 공용으로써, 제 4 및 제9핀이 연결되고, 제 5핀 및 제 10핀이 연결된다.

도 8 은 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 센서가 실장되는 복수의 회로기판에 대한 연결을 설명하는데 참조되는 도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 제 1 내지 제 3 서브회로기판(201 내지 203)이 상호 연결된다.

제 4 내지 제 6 서브회로기판 또한 동일한 구조로 연결되므로, 그에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다.

제 1 서브회로기판(201)의 출력단자인 제 7 내지 제 11 핀(237 내지 241)은 제 3 연결부(L12)를 통해 제 2 서브회로기판(202)의 입력단자, 즉 제 1 내지 제 6핀에 연결된다.

제 2 서브회로기판(202)의 제 1 핀(248)은 제 1 서브회로기판(201)의 제 7핀(237)과 연결되고, 제 2 서브회로기판(202)제 2 핀(249)은 제 1 서브회로기판(201)의 제 8핀(238)과 연결된다.

제 1 서브회로기판(201)의 제 1 핀의 전원은 제 1 서브회로기판(201)에서 사용되었고, 제 2 서브회로기판(202)의 제 2 핀(249)의 전원은 제 7 핀(252)과내부적으로 연결되어 제 3 서브회로기판(203)으로 전달된다. 제 3 서브회로기판(203)외에 다른 회로기판으로 전원을 전달할 필요가 없으므로 제 3 핀(251)과 제 8핀(253)은 사용되지 않는다.

클럭신호선과 통신선은 공용선이므로 각각 입력단자와 출력단자를 통해 연결된다.

제 3 서브회로기판(203)은 연결부재를 통해 연결되는 마지막 회로기판이므로 출력단자(257)와제 2 및 제 3핀(255, 256)은 사용되지 않는다. 센서를 추가 연결하는 경우 제 3 서브회로기판(203)의 출력단자를 통해 연결될 수 있다.

제 3 서브회로기판(203)은 제 1 핀(254)을 통해 공급되는 전원으로 동작한다.

즉, 제 3 서브회로기판(203)의 제 1 핀(254)은 연결부재를 통해 제 2 서브회로기판(202)의 제 2, 7 핀, 제 1 서브회로기판(201)의 제 3, 8 핀에 연결되고, 또한, 메인회로기판(210)의 제 10 연결핀(220)에 연결된다.

도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 복수의 센서를 연결하는 연결부재가 도시된 도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 연결부재(200)는 메인회로기판(210)과 연결되는 메인커넥터(270)와, 복수의 서브회로기판(201 내지 206)에 각각 연결되는 복수의 커넥터(271 내지 276), 각 커넥터를 연결하는 연결부(L11내지 L13, L21내지 L23)으로 구성된다.

연결부는 연결선 또는 플렉서블회로기판(Flexible PCB)로 구성될 수 있다.

각 서브회로기판은 하나의 커넥터를 통해 신호를 입출력할 수 있다.

연결부(L11내지 L13, L21내지 L23)는 복수의 연결선의 조합으로 구성되며, 전달하는 신호의 수에 따라 연결선의 수가 결정된다.

제 1 연결부(L11)와 제 2 연결부(L21)는 메인커넥터(270)에 연결된다.

제 1 연결부(L11)는 메인커넥터(270)로부터 각각 3개의 전원선, 1개의 클럭신호선, 1개의 통신선, 1개의 접지선을 포함하므로 6개의 연결선을 포함하고, 제 2 연결부(L21) 또한, 동일하게 6개의 연결선을 포함한다.

제 3 연결부(L12)는 제 1 서브회로기판(201)의 출력단자와 제 2 서브회로기판(202)의 입력단자를 연결하는 것으로 2개의 전원선과, 1개의 클럭신호선, 1개의 통신선, 1개의 접지선을 포함한 5개의 연결선으로 구성되고, 제 5 연결부(L22)또한 동일하게 5개의 연결선을 포함한다.

제 4 연결부(L13)는 제 2 서브회로기판(202)의 출력단자와 제 3 서브회로기판(203)의 입력단자를 연결하되, 마지막 회로기판으로 다른 회로기판으로 전달할 전원선이 불필요하므로, 1개의 전원선, 1개의 클럭신호선, 1개의 통신선, 1개의 접지선을 포함한 4개의 연결선을 포함한다.

도 10 은 도 9의 연결부재를 이용하여 복수의 서브회로기판과 메인회로기판의 연결구조가 도시된 도이고, 도 11 은 도 9의 연결부재에 의한 서브회로기판 연결을 설명하는데 참조되는 도이다.

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 제 1 내지 제 6 서브회로기판(201 내지 206)은 본체(10)의 전면 중앙부를 중심으로 일정간격으로 배치된다.

서브회로기판에 실장되는 센서는 각각 센서홀에 대응되도록 송신부와 수신부가 배치되어, 지정된 방향의 장애물을 감지한다.

본체(10)의 전면 중앙에는 영상획득부(170)의 카메라가 배치된다.

복수의 서브회로기판은 연결부재(200)를 통해 상호 연결되어 센서가 동작전원을 공급받아 동작하고, 감지신호를 메인회로기판(210)의 제어부(110)로 입력한다.

제 1 센서의 제 1 서브회로기판(201)은 좌측 사이드에 배치되고, 제 2 센서의 제 2 서브회로기판(202)은 좌측전방에 배치되며, 제 3 센서의 제 3 서브회로기판(203)은 전방좌측에 배치된다.

제 6 센서의 제 6 서브회로기판(206)은 우측 사이드에 배치되고, 제 5 센서의 제 5 서브회로기판(205)은 좌측전방에 배치되며, 제 4 센서의 제 4 서브회로기판(204)은 전방우측에 배치된다.

낭떠러지센서는 제 4 및 제 5 서브회로기판의 사이, 또는 제 2 및 제 3 서브회로기판에 배치될 수 있다.

제 1 서브회로기판(201)과 제 6 서브회로기판(206)이 연결부재를 통해 메인회로기판(210)과 연결된다.

제 2 서브회로기판(202)은 제 1 서브회로기판(201)과 연결되며, 제 3 서브회로기판(203)은 제 2 서브회로기판(202)과 각각 연결부재의 연결부를 통해 연결된다. 제 5 서브회로기판(205)은 제 6 서브회로기판(206)과 연결되며, 제 4 서브회로기판(204)은 제 5 서브회로기판(205)과 각각 연결부재의 연결부를 통해 연결된다.

상기와 같이 동작하는 본 실시예에 따른 이동 로봇은 독립적인 하드웨어 장치 형태로 구현될 수 있으며, 적어도 하나 이상의 프로세서(processor)로서 마이크로 프로세서나 범용 컴퓨터 시스템과 같은 다른 하드웨어 장치에 포함된 형태로 구동될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

1, 11, 12: 이동 로봇 10: 본체
80: 회전맙 90: 청소포
110: 제어부 150: 센서부
160: 조작부 170: 영상획득부
180: 청소부 190: 출력부
200: 연결부재
270: 메인커넥터 271 내지 276: 커넥터

Claims (17)

1. 본체;
   상기 본체의 전방에 배치되며, 장애물을 감지하는 복수의 센서가 각각 구비되는 복수의 서브회로기판;
   상기 복수의 센서로부터 입력되는 감지신호에 따라 장애물을 인식하여 주행을 제어하는 제어부가 구비되는 메인회로기판; 및
   상기 메인회로기판과 상기 복수의 서브회로기판을 연결하는 연결부재;를 포함하고,
   상기 복수의 서브회로기판은.
   상기 메인회로기판과 연결되는 마스터회로기판;
   상기 마스터회로기판에 연결되는 제 1 슬레이브회로기판;
   상기 제 1 슬레이브회로기판과 연결되는 제 2 슬레이브회로기판;을 포함하는 이동 로봇.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 서브회로기판은, 상기 마스터회로기판인 제 1 서브회로기판과 제 6 서브회로기판을 포함하고,
   상기 제 1 서브회로기판과 상기 제 6 서브회로기판은 상기 본체의 전면 중앙을 기준으로 좌측과 우측에 분리되어 배치되며 상기 제 1 슬레이브회로기판과 연결되는 이동 로봇.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 슬레이브회로기판은,
   상기 제 1 서브회로기판에 연결되는 제 2 서브회로기판과, 상기 제 6 서브회로기판에 연결되는 제 5 서브회로기판을 포함하고,
   상기 제 2 슬레이브회로기판은 상기 제 2 서브회로기판에 연결되는 제 3 회로기판과 상기 제 5 서브회로기판에 연결되는 제 4 서브회로기판을 포함하는 이동로봇.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 연결부재는 연결되는 회로기판의 수에 대응하는 복수의 커넥터와 상기 복수의 커넥터를 연결하는 복수의 연결부로 구성되는 이동 로봇.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 연결부재는 상기 메인회로기판에 연결되는 메인커넥터와, 상기 복수의 서브회로기판에 연결되는 복수의 커넥터를 포함하는 이동 로봇.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 연결부재는, 상기 복수의 서브회로기판을 상호 연결하며. 하나의 서브회로기판에 하나의 커넥터를 연결하는 이동 로봇.
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 연결부재는 상기 메인회로기판과 상기 마스터회로기판을 연결하는 제 1 연결부 및 제 2 연결부를 포함하고,
   상기 제 1 연결부와 제 2 연결부는 하나의 메인커넥터를 통해 상기 메인회로 기판에 연결되며, 상기 메인커넥터로부터 상기 마스터회로기판에 각각 연결되는 이동로봇.
8. 제 4 항에 있어서,
   상기 연결부는 복수의 연결선의 조합 또는 플렉서블 회로기판(Flexible PCB)으로 구성되는 이동 로봇.
9. 제 5 항에 있어서,
   상기 메인커넥터는 상기 서브회로기판의 수에 대응하는 복수의 전원선을 연결하기 위한 복수의 연결핀을 포함하는 이동 로봇.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 복수의 서브회로기판에 각각 연결되는 전원선으로부터 상기 복수의 센서의 감지신호를 입력받아 장애물을 판단하는 이동 로봇.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는 감지신호가 입력되는 연결핀에 대응하여 상기 복수의 센서 중 감지신호가 입력되는 센서를 구분하는 이동 로봇.
12. 제 4 항에 있어서,
    상기 커넥터는 상기 복수의 서브회로기판에서 공용으로 사용되는 클럭신호선, 통신선 및 접지선을 위한 복수의 연결핀이 구비되는 이동 로봇.
13. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 커넥터는 복수의 핀으로 구성되는 입력단자와 출력단자를 포함하는 이동 로봇.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 커넥터는 6개의 핀으로 구성된 상기 입력단자를 통해 상기 서브회로기판에 신호를 입력하고,
    5개의 핀으로 구성된 상기 출력단자를 통해 다른 서브회로기판에 상기 메인회로기판의 신호를 전달하는 이동 로봇.
15. 제 13 항에 있어서,
    상기 마스터회로기판은, 제 1 핀 내지 제 3 핀이 상기 메인회로기판과 연결되는 전원선에 연결되고, 상기 제 1 핀을 통해 공급되는 전원을 통해 동작하며,
    상기 마스터회로기판의 상기 제 2 핀 및 상기 제 3 핀은 출력단자 중 제 7 및 제 8 핀과 각각 연결되어, 상기 제 1 슬레이브회로기판으로 전원을 출력하는 이동 로봇.
16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 슬레이브회로기판은, 제 1 및 제 2 핀이 상기 마스터회로기판의 제 7 및 제 8 핀과 각각 연결되고, 상기 제 1 핀을 통해 공급되는 전원을 통해 동작하며,
    상기 제 1 슬레이브회로기판의 상기 제 2 핀은 출력단자 중 제 7핀과 연결되어, 상기 제 2 슬레이브회로기판의 제 1 핀과 연결되는 이동 로봇.
17. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 서브회로기판은.
    상기 메인회로기판과 연결되는 제 1 서브회로기판 및 제 6 서브회로기판;
    상기 제 1 서브회로기판에 연결되는 제 2 서브회로기판;
    상기 제 2 서브회로기판에 연결되는 제 3 서브회로기판;
    상기 제 6 서브회로기판에 연결되는 제 5 서브회로기판;
    상기 제 5 서브회로기판에 연결되는 제 4 서브회로기판;을 포함하는 이동 로봇.
    
    
    

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