KR20210115305A - Moving robot - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이동 로봇 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 실외 환경에서 자율주행하는 이동 로봇의 카메라 커버 및 그 제어 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a mobile robot and a method for controlling the same, and to a camera cover for a mobile robot autonomously driving in an outdoor environment and a method for controlling the same.
로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일 부분을 담당하여 왔다. 최근에는 로봇을 응용한 분야가 더욱 확대되어, 의료용 로봇, 우주 항공 로봇 등이 개발되고, 일반 가정에서 사용할 수 있는 가정용 로봇도 만들어지고 있다. 이러한 로봇 중에서 자력으로 주행이 가능한 것을 이동 로봇이라고 한다. 가정의 야외 환경에서 사용되는 이동 로봇의 대표적인 예는 잔디깎이 로봇이다.Robots have been developed for industrial use and have been a part of factory automation. Recently, the field of application of robots has been further expanded, and medical robots and aerospace robots have been developed, and household robots that can be used in general households are also being made. Among these robots, those capable of driving by their own force are called mobile robots. A representative example of a mobile robot used in an outdoor environment at home is a lawn mower robot.
실내를 자율주행하는 이동 로봇의 경우 벽이나 가구 등에 의해 이동 가능 영역이 제한되나, 실외를 자율주행하는 이동 로봇의 경우 이동 가능한 영역을 사전에 설정해야 할 필요성이 있다. 또한, 상기 잔디깎이 로봇이 잔디가 심어진 영역을 주행하도록 이동 가능한 영역을 제한할 필요성이 있다. In the case of a mobile robot that autonomously travels indoors, the movable area is limited by walls or furniture, but in the case of a mobile robot that autonomously travels outdoors, it is necessary to set the movable area in advance. In addition, there is a need to limit a movable area so that the lawn mower robot travels in an area where grass is planted.
종래 기술(한국공개특허공보 제2015-0125508호)에서는, 잔디깎이 로봇이 이동할 영역을 설정하기 와이어를 매설하고, 잔디깎이 로봇은 와이어에 의해 흐르는 전류에 의해 형성되는 자기장을 센싱(sensing)하여 와이어에 의해 설정된 영역 내에서 이동할 수 있다. In the prior art (Korean Patent Application Laid-Open No. 2015-0125508), a wire is buried to set the area to be moved by the lawn mower robot, and the lawn mower robot senses the magnetic field formed by the electric current flowing by the wire. You can move within the area set by
또한, 경계를 설정하여 이동을 제한하는 것에 있어서, 비콘(Becon) 방식으로 신호를 송출하여 가상의 벽(Virtual wall)을 설정하여 이동 로봇의 주행을 제한할 수 있다. In addition, in limiting movement by setting a boundary, it is possible to limit the movement of the mobile robot by transmitting a signal in a beacon method to set a virtual wall.
한편, 이동 로봇은 카메라를 구비하여, 장애물 인식, 위치 인식 등에 사용할 수 있다. 이때, 실외 환경에서 작업하는 로봇의 경우 카메라 또는 카메라 커버에 먼지, 진흙 등 이물질이 붙어서 카메라 인식에 어려움이 있었다.On the other hand, the mobile robot is equipped with a camera, and can be used for obstacle recognition, position recognition, and the like. In this case, in the case of a robot working in an outdoor environment, foreign substances such as dust and mud were attached to the camera or the camera cover, so that it was difficult to recognize the camera.
본 발명의 목적은, 실외 환경에서 작업하는 이동 로봇의 카메라 시야를 방해하는 이물질을 방지, 제거할 수 있다.It is an object of the present invention to prevent and remove foreign substances that obstruct the camera view of a mobile robot working in an outdoor environment.
본 발명의 목적은, 카메라 커버를 회전시켜 원심력으로 카메라 커버에 붙은 이물질을 제거할 수 있는 이동 로봇 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a mobile robot capable of removing foreign substances attached to the camera cover by centrifugal force by rotating the camera cover and a method for controlling the same.
본 발명의 목적은, 실외 악천우 상황에서도 카메라 커버를 회전시켜 카메라 시야를 확보할 수 있는 이동 로봇 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a mobile robot capable of securing a camera view by rotating a camera cover even in bad weather conditions outdoors and a control method thereof.
본 발명의 목적은, 카메라 커버를 회전시켜 카메라 커버에 이물질이 붙는 것을 방지할 수 있는 이동 로봇 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a mobile robot capable of preventing foreign substances from adhering to the camera cover by rotating the camera cover and a method for controlling the same.
본 발명의 목적은, 실외 환경에서 효율 및 신뢰성이 높은 이동 로봇 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a mobile robot having high efficiency and reliability in an outdoor environment and a method for controlling the same.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 이동 로봇 및 그 제어 방법은, 카메라 커버를 회전함으로써, 카메라 시야 방해를 최소화할 수 있다.In order to achieve the above or other objects, a mobile robot and a control method thereof according to an aspect of the present invention, by rotating the camera cover, it is possible to minimize the obstruction of the camera view.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 이동 로봇 및 그 제어 방법은, 소정 기준에 따라 카메라 커버를 회전함으로써 실외 환경과 상황에 맞게 안정적으로 동작할 수 있다.In order to achieve the above or other object, the mobile robot and the control method thereof according to an aspect of the present invention can operate stably according to the outdoor environment and situation by rotating the camera cover according to a predetermined standard.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 실외 환경에서 작업하는 이동 로봇은, 본체, 상기 본체를 이동시키는 주행부, 상기 본체의 내부에 수용되어 상기 본체의 외부를 촬영하는 카메라, 상기 카메라의 전방에 배치되는 투명창, 상기 투명창에 고정되는 제1 회전체, 상기 본체의 케이스에 고정되는 제1 고정체를 포함하는 카메라 커버, 및, 상기 제1 회전체를 회전시키는 모터를 포함할 수 있다.In order to achieve the above or other object, a mobile robot working in an outdoor environment according to an aspect of the present invention includes a main body, a traveling unit for moving the main body, a camera accommodated in the main body to photograph the outside of the main body, A camera cover including a transparent window disposed in front of the camera, a first rotating body fixed to the transparent window, a first fixing body fixed to the case of the main body, and a motor for rotating the first rotating body may include
한편, 상기 제1 회전체와 상기 제1 고정체는 링(ring) 형상일 수 있다.Meanwhile, the first rotating body and the first fixed body may have a ring shape.
한편, 상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 이동 로봇은, 상기 모터의 회전에 의한 구동력을 상기 제1 회전체에 전달하는 기어 또는 풀리(pulley)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, in order to achieve the above or other object, the mobile robot according to an aspect of the present invention may further include a gear or a pulley that transmits a driving force by the rotation of the motor to the first rotating body.
또한, 상기 제1 회전체는 상기 카메라를 향하는 방향으로 연장되어 상기 기어 또는 풀리에 연결되는 홀더부를 더 포함할 수 있다.In addition, the first rotating body may further include a holder portion extending in a direction toward the camera and connected to the gear or pulley.
한편, 상기 제1 회전체는, 상기 제1 회전체의 끝단에서 내측으로 벤딩(beinding)되어 상기 투명창을 지지하는 벤딩부를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the first rotating body may further include a bending part that is bent inwardly from an end of the first rotating body to support the transparent window.
또한, 상기 제1 회전체는 베어링의 내륜이고, 상기 제1 고정체는 상기 베어링의 외륜일 수 있다. 이 경우에, 상기 카메라 커버는, 상기 제1 회전체와 상기 제1 고정체 사이에 다수의 볼을 더 포함할 수 있다.In addition, the first rotating body may be an inner ring of the bearing, and the first fixed body may be an outer ring of the bearing. In this case, the camera cover may further include a plurality of balls between the first rotating body and the first fixed body.
또는, 상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 이동 로봇은, 상기 제1 회전체와 상기 제1 고정체 사이에 배치되는 베어링을 더 포함할 수 있다.Alternatively, in order to achieve the above or other object, the mobile robot according to an aspect of the present invention may further include a bearing disposed between the first rotating body and the first fixed body.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 이동 로봇은, 상기 카메라릍 통하여 획득되는 이미지(image)의 특징점을 추출하여 이물질 존재 여부를 판별하고, 이물질이 있다고 판별되면 상기 모터를 구동하여 상기 제1 회전체가 회전하도록 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.In order to achieve the above or other object, the mobile robot according to an aspect of the present invention extracts feature points of an image acquired through the camera only to determine whether there is a foreign material, and drives the motor when it is determined that there is a foreign material to further include a control unit for controlling the first rotating body to rotate.
또한, 상기 제어부는, 2이상의 이미지들을 비교하여, 이물질 존재 여부를 판별하할 수 있다.In addition, the controller may compare two or more images to determine whether foreign matter is present.
또한, 상기 제어부는, 연속되는 2이상의 이미지에 포함되는 동일 오브젝트(object)를 검출하고, 검출된 동일 오브젝트가 움직이지 않는 경우에 상기 이물질이 존재하는 것으로 판별할 수 있다.Also, the controller may detect the same object included in two or more consecutive images, and determine that the foreign material is present when the detected same object does not move.
또한, 상기 제어부는, 연속되는 2이상의 이미지에 포함되는 동일 오브젝트(object)를 검출하고, 검출된 동일 오브젝트의 크가 변화가 기준치보다 작은 경우에 상기 이물질이 존재하는 것으로 판별할 수 있다.In addition, the controller may detect the same object included in two or more consecutive images, and determine that the foreign material is present when a change in the detected size of the same object is smaller than a reference value.
또한, 상기 제어부는, 연속되는 2이상의 이미지에 포함되는 동일 오브젝트(object)를 검출하고, 검출된 동일 오브젝트의 속성을 판별하여 상기 이물질이 존재하는 것으로 판별할 수 있다.Also, the controller may detect the same object included in two or more consecutive images, and determine the presence of the foreign material by determining the properties of the detected same object.
한편, 상기 제어부는, 상기 제1 회전체가 회전하지 않고 있으면, 상기 카메라릍 통하여 획득되는 이미지(image)의 특징점을 추출하여 이물질 존재 여부를 판별할 수 있다.On the other hand, when the first rotating body is not rotating, the control unit may determine whether there is a foreign substance by extracting a feature point of an image obtained only through the camera.
한편, 상기 제어부는, 상기 이물질이 제거될 때까지 상기 제1 회전체가 회전하도록 제어할 수 있다.Meanwhile, the control unit may control the first rotating body to rotate until the foreign material is removed.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 이동 로봇은, 레인 센서(rain sensor) 및 상기 레인 센서의 센싱 데이터에 기초하여 상기 모터를 구동하여 상기 제1 회전체가 회전하도록 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.In order to achieve the above or other object, the mobile robot according to an aspect of the present invention controls the first rotating body to rotate by driving the motor based on the sensing data of the rain sensor and the rain sensor. It may further include a control unit.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 실외 환경에서 작업하는 이동 로봇의 제어 방법은, 카메라릍 통하여 획득되는 이미지(image)의 특징점을 추출하는 단계, 상기 추출된 이미지의 특징점에 기초하여 이물질 존재 여부를 판별하는 단계, 상기 이물질이 존재하는 것으로 판별되면, 상기 카메라의 전방에 배치되는 투명창에 고정되는 제1 회전체가 회전하도록 모터를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.In order to achieve the above or other object, a control method of a mobile robot working in an outdoor environment according to an aspect of the present invention includes extracting a feature point of an image obtained only through a camera, Determining the presence of a foreign material based on the step, when it is determined that the foreign material is present, may include controlling the motor to rotate the first rotating body fixed to the transparent window disposed in front of the camera.
한편, 상기 이물질 존재 여부를 판별하는 단계는, 2이상의 이미지들을 비교하여, 이물질 존재 여부를 판별할 수 있다.Meanwhile, in the determining of the presence of the foreign material, it is possible to determine whether the foreign material is present by comparing two or more images.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 이동 로봇의 제어 방법은, 상기 카메라릍 통하여 획득되는 이미지(image)로부터 이물질의 특징점을 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.In order to achieve the above or other object, the method for controlling a mobile robot according to an aspect of the present invention may further include extracting a feature point of a foreign substance from an image obtained only through the camera.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 실외 환경에서 작업하는 이동 로봇의 제어 방법은, 레인 센서(rain sensor)의 센싱 데이터에 기초하여 상기 모터를 구동하여 상기 제1 회전체가 회전하도록 제어할 수 있다.In order to achieve the above or other object, in the control method of a mobile robot working in an outdoor environment according to an aspect of the present invention, the first rotating body is driven by driving the motor based on sensing data of a rain sensor. It can be controlled to rotate.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 실외 환경에서 작업하는 이동 로봇의 카메라 시야를 방해하는 이물질을 방지, 제거할 수 있다는 장점이 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, there is an advantage in that it is possible to prevent and remove foreign substances that obstruct the camera view of a mobile robot working in an outdoor environment.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 카메라 커버를 회전시켜 원심력으로 카메라 커버에 붙은 이물질을 제거할 수 있는 이동 로봇 및 그 제어 방법을 제공할 수 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, it is possible to provide a mobile robot capable of removing foreign substances adhering to the camera cover by centrifugal force by rotating the camera cover, and a method for controlling the same.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 실외 악천우 상황에서도 카메라 커버를 회전시켜 카메라 시야를 확보할 수 있는 이동 로봇 및 그 제어 방법을 제공할 수 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, it is possible to provide a mobile robot capable of securing a camera view by rotating a camera cover even in bad weather conditions outdoors, and a method for controlling the same.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 카메라 커버를 회전시켜 카메라 커버에 이물질이 붙는 것을 방지할 수 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, it is possible to prevent foreign substances from adhering to the camera cover by rotating the camera cover.
한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.On the other hand, various other effects will be disclosed directly or implicitly in the detailed description according to the embodiment of the present invention to be described later.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇의 주요부들을 도시한 블록도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 로봇의 카메라 커버에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇의 제어 방법의 순서도이다.
도 8과 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 로봇의 제어 방법에 관한 설명에 참조되는 도면이다.1 is a perspective view of a mobile robot according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating main parts of a mobile robot according to an embodiment of the present invention.
3 to 6 are diagrams referenced in the description of the camera cover of the mobile robot according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart of a method for controlling a mobile robot according to an embodiment of the present invention.
8 and 9 are diagrams referenced in the description of a method for controlling a mobile robot according to an embodiment of the present invention.
이하에서 언급되는 “전(F)/후(R)/좌(Le)/우(Ri)/상(U)/하(D)” 등의 방향을 지칭하는 표현은 도면에 표시된 바에 따라 정의하나, 이는 어디까지나 본 발명이 명확하게 이해될 수 있도록 설명하기 위한 것이며, 기준을 어디에 두느냐에 따라 각 방향들을 다르게 정의할 수도 있음은 물론이다.Expressions referring to directions such as “before (F) / after (R) / left (Le) / right (Ri) / up (U) / down (D)” mentioned below are defined as shown in the drawings, but , This is for the purpose of explaining the present invention to the extent that it can be clearly understood, and it goes without saying that each direction may be defined differently depending on where the reference is placed.
이하에서 언급되는 구성요소 앞에 ‘제1 , 제2' 등의 표현이 붙는 용어 사용은, 지칭하는 구성요소의 혼동을 피하기 위한 것일 뿐, 구성요소들 사이의 순서, 중요도 또는 주종관계 등과는 무관하다. 예를 들면, 제1 구성요소 없이 제2 구성요소 만을 포함하는 발명도 구현 가능하다.The use of terms with expressions such as 'first, second', etc. attached before the components mentioned below is only to avoid confusion of the components referred to, and is irrelevant to the order, importance, or master-slave relationship between the components. . For example, an invention including only the second component without the first component can also be implemented.
이하 도 1과 도 2를 참조하여, 이동 로봇 중 잔디깎이 로봇(100)을 예로 들어 설명하나, 반드시 이에 한정될 필요는 없다.Hereinafter, with reference to FIGS. 1 and 2 , the
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇의 사시도이다.1 is a perspective view of a mobile robot according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따라 실외 환경에서 작업하는 이동 로봇(100)은, 본체(101)의 외관을 형성하며 내측으로 부품들이 수납되는 공간을 형성하는 케이싱을 포함하고, 케이싱 내부에는 주행에 따른 동력을 제공하는 배터리(미도시) 등 각종 부품들이 수용될 수 있다.Referring to FIG. 1 , a
본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇(100)은, 구동력에 의해 회전하는 적어도 한 쌍의 구동 휠(171)을 포함할 수 있다. 구동 휠(171)은 좌륜과 우륜을 포함할 수 있다. 구동 휠(171)은 본체(101)가 지면에 대해 회전 운동 및 전진 운동이 가능하도록 각각 독립적으로 회전 가능하게 구비된다. The
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇(100)은 적어도 하나의 보조 휠(172)을 포함할 수 있다. 보조 휠(172)은 모터에 의한 구동력을 전달받지 않는 휠로서, 본체(101)를 지면에 대해 보조적으로 지지하는 역할을 한다.Also, the
구동 휠(171)은 보조 휠(172)보다 크게 형성될 수 있다. 보조 휠(172)은 구동 휠(171)보다 앞에 배치될 수 있고, 이 경우에 구동 휠(171)은 후륜으로 명명되고, 보조 휠(172)은 전륜으로 명명될 수 있다.The
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇(100)은, 카메라를 구비하는 촬영부(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 카메라는 본체(101)의 전면부에 배치되고, 장애물을 감지할 수 있다. 실시 예에 따라서, 이동 로봇(100)은 카메라를 장애물 인식 외 상황 인식, 위치 인식 등에 사용할 수 있다. In addition, the
이동 로봇(100)은 청소 로봇인 경우 바닥면의 먼지를 흡입하는 흡입유닛이 구비되고, 잔디깎이 로봇의 경우 바닥면으로부터 일정 크기로 잔디 또는 잡초를 깎도록 절삭유닛(미도시)이 전면부 하단 또는 본체의 바닥면에 형성된다. The
이동 로봇(100)은 경계선에 의해 형성되는 영역을 주행한다. 이동 로봇(100)은 경계선을 감지하며, 경계선을 따라 주행할 수 있다. The
이동 로봇(100)은 경계선에 의해 형성되는 영역 중 어느 일측을 영역으로 설정한다. 이동 로봇은 경계선의 내부 영역을 주행영역으로 설정한다.The
이동 로봇은 경계를 벗어나지 않도록 유지하면서 설정된 영역 내에서 주행한다. 이동 로봇(100)은 경계선이 벽, 담장과 같은 물리적인 장애물이 위치하지 않는 경우에도 경계선을 넘거나 경계선을 통과하여 주행하지 않는다. The mobile robot travels within the set area while keeping it from escaping the boundary. The
이동 로봇(100)은 주행중에 경계선을 감지하며, 주행방향에 위치한 장애물을 감지하고, 회피하여 주행한다. 이동 로봇(100)은 영역 내에서 바닥의 잔디를 깎으며 이동할 수 있다.The
이동 로봇(100)은 감지되는 경계선과 장애물의 정보를 바탕으로 영역에 대해 지도를 생성할 수 있다. 이동 로봇(100)은 설정된 영역을 주행하면서, 주행 가능한 영역과 불가능한 영역을 구분하고, 지도에 저장할 수 있다. The
이동 로봇(100)은 지도에 장애물 및 경계선에 대한 좌표를 산출하여 위치를 판단할 수 있다. 이동 로봇(100)은 충전대의 위치를 산출하여 지도에 저장하고, 위치를 판단할 수 있다. The
이동 로봇(100)은 경계선 또는 장애물의 위치를 기준으로 특징점을 추출하여, 특징점을 기준으로 적어도 하나의 경유점을 설정하고, 경유점을 연결하는 이동경로를 설정할 수 있다. The
이동 로봇은, 직선 주행할 수 없는 지점을 이동하는 일부 영역에 대하여 경계선을 침범하지 않도록 위치를 지정하는 것으로, 직선 이동이 방해가 되는 지점은 모두 특징점으로 설정할 수 있다. The mobile robot designates a position so as not to invade a boundary line with respect to a partial region that moves a point where it cannot travel in a straight line, and all points that interfere with linear movement can be set as feature points.
이동 로봇(100)은 출발점으로부터 목표점까지 적어도 하나의 경유점을 포함하는 이동경로를 설정할 수 있다. The
특징점은, 돌출된 영역의 어느 일지점으로, 경계선의 꺽인지점, 예를 들어 모서리, 장애물의 위치, 장애물에 의해 형성되는 경계의 모서리에 설정될 수 있다. 특징점은 볼록 모서리 뿐 아니라 오목 모서리에도 형성될 수 있다. The feature point is any one point of the protruding region, and may be set at a bending point of a boundary line, for example, a corner, a position of an obstacle, or a corner of a boundary formed by the obstacle. The feature point may be formed not only on the convex edge but also on the concave edge.
경유점은, 특징점을 포함하여, 특징점으로부터 소정 거리에 설정되는 복수의 경유후보 중 어느 하나로 설정될 수 있다. 특징점 또한 경유점으로 설정될 수 있다. The waypoint may be set to any one of a plurality of passthrough candidates set at a predetermined distance from the keypoint, including the keypoint. The feature point may also be set as a waypoint.
이동 로봇(100)은 배터리의 상태에 대응하여, 수행중인 동작을 정지하고 충전대(미도시)로 복귀하여 충전한다. 충전대는 이동 로봇의 복귀를 위한 안내신호를 송출하고, 이동 로봇은 안내신호를 수신하여 충전대로 복귀한다. In response to the state of the battery, the
이동 로봇(100)은 단말(미도시)과 통신하여 지도를 공유하고, 단말의 제어명령에 따라 동작할 수 있다. 이동 로봇(100)은 단말로 현재 상태에 대한 데이터를 전송하여 충전중임을 알리는 메시지가 단말을 통해 출력되도록 할 수 있다. The
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇의 주요부들을 도시한 블록도이다. 2 is a block diagram illustrating main parts of a mobile robot according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 이동 로봇(100)은, 장애물감지부(120), 입출력부(130), 주행부(170), 절삭부(160), 통신부(150), 데이터부(140) 그리고 동작 전반을 제어하는 제어부(110)를 포함할 수 있다. 실시 예에 따라서, 이동 로봇(100)은 카메라(181)를 구비하는 촬영부(180)를 더 포함할 수 있다. 제어부(110)는, 카메라(181)가 획득하는 영상에 기초하여 장애물 등 사물을 감지할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the
입출력부(130)는 적어도 하나의 버튼, 스위치, 터치패드 등의 입력수단과, 디스플레이부, 스피커 등의 출력수단을 포함하여 사용자명령을 입력받고, 이동 로봇의 동작상태를 출력한다. 입출력부(130)는 이동 로봇에 이상이 발생하는 경우, 주행불가상황 또는 고립상황이 발생하는 경우 경고를 출력할 수 있다. The input/
데이터부(140)에는 입력되는 감지신호가 저장되고, 장애물을 판단하기 위한 기준데이터가 저장되며, 감지된 장애물에 대한 장애물정보가 저장된다. 또한, 데이터부(140)에는 이동 로봇의 동작을 제어하기 위한 제어데이터 및 이동 로봇의 동작모드에 따른 데이터가 저장된다. In the
데이터부(140)에는 수집되는 위치정보가 저장되고, 경계선 및 주행하는 영역에 대한 정보와 지도가 저장된다. The
통신부(150)는 소정 거리 내에 위치하는 단말과 유선 또는 무선통신 방식으로 통신할 수 있다. 또한, 통신부(150)는 소정의 네트워크에 연결되어 외부의 서버 또는 이동 로봇을 제어하는 단말과 통신할 수 있다. The
통신부(270)는 생성되는 지도를 단말로 전송하고, 단말로부터 명령을 수신하며, 이동 로봇의 동작상태에 대한 데이터를 단말로 전송한다. 통신부(270)는 지그비, 블루투스 등의 근거리 무선통신뿐 아니라, 와이파이, 와이브로 등의 통신모듈을 포함하여 데이터를 송수신한다. The communication unit 270 transmits the generated map to the terminal, receives a command from the terminal, and transmits data on the operating state of the mobile robot to the terminal. The communication unit 270 transmits and receives data including communication modules such as Wi-Fi and WiBro as well as short-range wireless communication such as ZigBee and Bluetooth.
주행부(170)는 적어도 하나의 구동모터를 포함하여 제어부(110)의 제어명령에 따라 이동 로봇이 주행하도록 한다. 주행부(170)는 구동 휠(171)의 좌륜을 회전시키는 좌륜 구동모터와 우륜을 회전시키는 우륜 구동모터를 포함할 수 있고, 또한 주행부(170)는 보조바퀴(172)를 포함할 수 있다. 본체가 직진 주행하는 경우에는 좌륜 구동모터와 우륜 구동모터가 같은 방향으로 회전되나, 좌륜 구동모터와 우륜 구동모터가 다른 속도로 회전되거나, 서로 반대 방향으로 회전되는 경우에는 본체(10)의 주행 방향이 전환될 수 있다. 본체(10)의 안정적인 지지를 위한 적어도 하나의 보조륜(미도시)이 더 구비될 수 있다.The traveling
절삭부(160)는 주행 중, 바닥면의 잔디를 깎는다. 절삭부(160)는 잔디를 깎기위한 브러쉬 또는 블레이드가 구비되어 회전을 통해 바닥의 잔디를 깎는다. The
장애물감지부(120)는 복수의 센서를 포함하여 주행방향에 위치한 장애물을 감지한다. 또한, 장애물감지부(120)는 레이저, 초음파, 적외선, 3D센서 중 적어도 하나를 이용하여 본체의 전방, 즉 주행방향의 장애물을 감지할 수 있다. 또한, 장애물감지부는 본체의 배면에 설치되어 낭떠러지를 감지하는, 낭떠러지 감지센서를 더 포함할 수 있다. The
이동 로봇(100)은 위치정보를 송수신하기 위한 복수의 센서모듈을 포함하는 위치감지부(미도시)를 더 포함할 수 있다. The
위치감지부는 GPS신호를 송수신하는 GPS모듈, 또는 위치정보송출기로부터 위치정보를 송수신하는 위치센서모듈을 포함한다. 위치정보송출기가 초음파, UWB(Ultra Wide Band), 적외선 중 어느 하나의 방식으로 신호를 송신하는 경우, 그에 대응하여 초음파, UWB, 적외선신호를 송수신하는 센서모듈이 구비된다. The position sensing unit includes a GPS module for transmitting and receiving GPS signals, or a position sensor module for transmitting and receiving position information from a position information transmitter. When the location information transmitter transmits a signal in any one of ultrasonic waves, UWB (Ultra Wide Band), and infrared, a sensor module for transmitting and receiving ultrasonic, UWB, and infrared signals corresponding thereto is provided.
UWB 무선기술은 무선 반송파(RF carrier)를 사용하지 않고, 기저대역(Baseband)에서, 수 GHz 이상의 매우 넓은 주파수 대역을 사용하는 것이다. UWB 무선기술은 수 나노 혹은 수 피코 초의 매우 좁은 펄스를 사용한다. 이와 같은 UWB 센서에서 방출되는 펄스는 수 나노 혹은 수 피코이므로, 관통성이 좋고, 그에 따라 주변에 장애물이 존재하더라도 다른 UWB 센서에서 방출하는 매우 짧은 펄스를 수신할 수 있다. UWB 센서는 송신부와 수신부가 하나의 모듈로 형성될 수 있다. UWB wireless technology does not use a radio carrier (RF carrier), but uses a very wide frequency band of several GHz or more in baseband. UWB wireless technology uses very narrow pulses of a few nanoseconds or a few picoseconds. Since the pulses emitted from such a UWB sensor are several nanometers or several picos, penetrability is good, and accordingly, very short pulses emitted from other UWB sensors can be received even if there is an obstacle in the vicinity. In the UWB sensor, a transmitter and a receiver may be formed as one module.
앞서 설명한 바와 같이 UWB센서의 신호를 장애물을 관통하여 신호를 전송할 수 있으므로 사용자가 단말을 들고 이동하더라도 신호 전송에 영향을 주지 않는다. 다만, 일정크기 이상의 장애물인 경우, 신호가 전송되지 않거나 또는 관통은 하지만 전송거리가 감소될 수도 있다. As described above, since the signal of the UWB sensor can be transmitted through an obstacle, the signal transmission is not affected even if the user moves while carrying the terminal. However, in the case of an obstacle of a certain size or more, the signal may not be transmitted or the transmission distance may be reduced although it penetrates.
이동 로봇은 복수의 UWB센서가 구비될 수 있다. 두 개의 UWB센서가 구비되는 경우, 예를 들어 본체의 좌측과 우측에 각각 구비되어, 각각 신호를 수신함으로써, 수신되는 복수의 신호를 비교하여 정확한 위치 산출이 가능하다. 예를 들어 기준이 되는 위치정보송출기 또는 단말의 위치에 따라, 좌측의 센서와 우측의 센서에서 측정되는 거리가 상이한 경우, 이를 바탕으로 이동 로봇은 수신되는 신호의 차이를 이용하여 상대적 위치와, 이동 로봇의 방향을 판단할 수 있다. 위치정보송출기가 UWB센서를 구비하여 신호를 송출하는 경우, 단말은 구비되는 UWB신호를 통해 위치정보송출기의 신호를 수신할 수 있다. The mobile robot may be provided with a plurality of UWB sensors. When two UWB sensors are provided, for example, they are provided on the left and right sides of the main body, respectively, to receive signals, so that it is possible to compare a plurality of received signals to accurately calculate a position. For example, if the distance measured by the sensor on the left and the sensor on the right is different depending on the location of the reference location information transmitter or the terminal, the mobile robot uses the difference between the received signals to determine the relative position and movement The direction of the robot can be determined. When the location information transmitter is provided with a UWB sensor and transmits a signal, the terminal may receive the signal of the location information transmitter through the UWB signal provided.
또한, 이동 로봇은 본체의 움직임을 감지하기 위해 적어도 하나의 기울기센서(미도시)를 포함할 수 있다. 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. 또한, 그 외에 본체의 움직임을 감지할 수 있는 다양한 센서 또는 장치가 사용될 수 있을 것이다.In addition, the mobile robot may include at least one inclination sensor (not shown) to detect the movement of the main body. The tilt sensor calculates the tilted direction and angle when the body tilts in the front, back, left, and right directions. As the tilt sensor, a tilt sensor, an acceleration sensor, etc. may be used, and in the case of the acceleration sensor, any one of a gyro type, an inertial type, and a silicon semiconductor type is applicable. In addition, various sensors or devices capable of detecting the movement of the body may be used.
실시 예에 따라서, 이동 로봇(100)은 카메라(181)를 구비하는 촬영부(180)를 더 포함할 수 있다. 제어부(110)는, 카메라(181)가 획득하는 영상에 기초하여 장애물 등 사물을 감지하거나 현재 상황을 인식할 수 있다. 예를 들어, 카메라(181)는 본체(101)의 전면부에 배치되고, 장애물을 감지할 수 있다. 실시 예에 따라서, 이동 로봇(100)은 카메라를 장애물 인식 외 상황 인식, 위치 인식 등에 사용할 수 있다. According to an embodiment, the
카메라(181)는, 디지털 카메라로, 이미지센서(미도시)와 영상처리부(미도시)를 포함할 수 있다. 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. 또한, 카메라(181)는는 촬영된 영상을 처리하는 영상처리부(DSP)를 포함할 수 있다. The
제어부(110)는 데이터의 입출력을 제어하고, 설정에 따라 이동 로봇이 주행하도록 주행부를 제어한다. 제어부(110)는 주행부(170)를 제어하여 좌륜 구동모터와 우륜 구동모터의 작동을 독립적으로 제어함으로써 본체(10)가 직진 또는 회전하여 주행하도록 한다. The
제어부(110)는 감지되는 경계선과 장애물을 인식하여 주행을 제어한다. The
제어부(110)는 경계선에 의해 형성되는 영역 중 어느 일 영역을 주행 가능한 영역으로 설정할 수 있다. 또한, 제어부(110)는 불연속적인 위치정보를 선 또는 곡선으로 연결하여 폐루프(closed loop) 형태로 경계선을 설정하고, 내부 영역을 주행 가능한 영역으로 설정한다. 또한, 제어부(110)는 경계선이 복수로 설정되는 경우에는 경계선에 의해 형성되는 영역 중 어느 하나를 주행 가능한 영역으로 설정할 수 있다. The
제어부(110)는 경계선으로 따라 획득되는 정보와 위치정보, 주행중에 감지되는 영역내의 장애물에 대한 정보를 바탕으로 지도를 생성한다. 제어부는 지도로부터 좌표를 산출하여 경계선에 의해 형성되는 영역과 매칭하여 위치를 판단한다. The
제어부(110)는 주행영역 및 그에 따른 경계가 설정되면, 영역 내에서 주행하며 경계선을 벗어나지 않도록 주행부를 제어한다. When the driving area and its boundary are set, the
제어부(110)는 주행중에 감지되는 경계선과 장애물의 정보를 바탕으로 주행을 제어한다. The
또한, 제어부(110)는 장애물감지부(120)에 의해 입력되는 장애물정보를 판단하여 장애물을 회피하여 주행하고, 경우에 따라 기 설정된 영역을 수정할 수 있다. 제어부(110)는 장애물 정보에 대응하여 장애물의 위치를 판단하고 또한 장애물의 종류를 판단하여 회피방향을 설정하고, 또한, 낭떠러지가 감지되는 경우 일정거리 이상 접근하지 않도록 설정할 수 있다. In addition, the
제어부(110)는 입력되는 제어명령에 따라 영역을 주행하며 잔디를 깎도록 절삭부와 주행부를 제어한다. The
제어부(110)는 제어명령에 대응하여, 특정 위치로 이동하여 동작을 시작할 수 있다. 제어부는 현재위치와 출발점, 목표점을 지도를 바탕으로 산출하여 이동경로를 설정한다. In response to the control command, the
제어부(110)는 지도에 기초하여, 경계선 및 장애물을 기준으로 복수의 특징점을 산출하고 특징점을 기준으로 이동경로를 설정할 수 있다. 제어부(110)는 경계선 또는 장애물에 의해 형성되는 영역의 꺽인지점, 모서리, 돌출된 영역의 어느 지점을 특징점으로 설정할 수 있다. The
제어부(110)는 특징점을 기준으로 소정거리, 소정 각도에 복수의 경유후보를 설정하고, 경유후보 중 적어도 하나를 경유점으로 지정하여, 출발점, 경유점, 목표점을 연결하는 이동경로를 설정할 수 있다. 제어부(110)는 특징점을 기준으로 경유점을 설정하되, 특징점 또한 경유점으로 설정할 수 있다. The
제어부(110)는 지도를 기준으로 목표점까지의 직선주행이 불가능한 경우 경유점을 지정하여 이동경로를 설정한다. The
제어부(110)는 목표점이 영역의 외부에 위치하는 경우에는, 영역 내에서 목표점에 인접한 지점을 경유점으로 설정하여 주행할 수 있다. 이때 설정되는 경유점은 새로운 목표점이 될 수 있다. When the target point is located outside the area, the
제어부(110)는 주행 중에, 장애물감지부(120) 및/또는 촬영부(180)로부터 새로운 장애물이 감지되는 경우 장애물의 위치와 크기, 장애물의 형상(외곽선)을 판단하여 장애물 정보를 저장하고 지도에 위치를 표시할 수 있다. 제어부(110)는 장애물의 크기가 일정 크기 이상인 경우 장애물이 위치한 영역을 이동불가 영역으로 설정할 수 있다. When a new obstacle is detected by the
제어부(110)는 이동경로에 따라 주행하는 중에, 새로운 장애물이 감지되거나 경계선을 침범하는 경우, 장애물에 접근 또는 충돌하는 경우, 새로운 경유점을 설정하여 이동경로를 변경할 수 있다. The
또한, 제어부(110)는 새로운 장애물이 발생하거나 경계선을 침범하는 경우에도 경계선을 따라 일정시간 주행한 후 새로운 이동경로를 설정하여 목표점으로 주행할 수 있다. In addition, even when a new obstacle occurs or invades the boundary line, the
본 발명의 일 실시 예에 따른 실외 환경에서 작업하는 이동 로봇(100)은, 본체(101), 상기 본체(101)를 이동시키는 주행부(170), 및, 상기 본체(101)의 외부를 촬영하는 촬영부(180)를 포함할 수 있다.The
촬영부(180)는 카메라(181)를 보호하는 카메라 커버(183) 및 상기 카메라 커버(183)의 적어도 일부를 회전시키는 모터(185)를 더 포함할 수 있다.The photographing
카메라 커버(183)는 투명한 소재로 형성되는 투명창(미도시)을 포함하며, 투명창은 카메라(181)의 전방에 소정 거리 이격되어 배치될 수 있다. 투명창이 카메라(181)의 전방에 배치됨으로써 카메라(181)의 촬영을 방해하지 않고 카메라(181)에 잔디, 흙, 쓰레기 등 이물질이 묻는 것을 방지할 수 있다. The
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 카메라 커버(183)의 적어도 일부가 회전함으로써, 카메라 커버(183)에 장애물이 붙는 것을 최소화하고, 장애물이 붙더라도 이를 제거할 수 있다. 제어부(110)는 상기 카메라 커버(183)의 적어도 일부가 회전하도록 모터(185)를 제어할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since at least a portion of the
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 로봇(100)의 카메라 커버(183)에 관한 설명에 참조되는 도면이다.3 to 6 are diagrams referenced in the description of the
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 로봇(100)의 카메라 커버(183)를 중심으로 촬영부(180)의 일례를 도시한 것이다.3 illustrates an example of the photographing
도 3을 참조하면, 촬영부(180)는, 본체(101)의 내부에 수용되어 상기 본체(101)의 외부를 촬영하는 카메라(181), 카메라(181)의 전방에 위치하고 일부가 본체(101) 외부로 노출되어 카메라(181)를 보호하는 카메라 커버(183)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the photographing
카메라 커버(183)는, 상기 카메라(181)의 전방에 배치되는 투명창(310)를 포함할 수 있다. 상기 투명창(310)은 투명 소재로 제작되어 카메라(181)의 촬영을 방해하지 않으면서 카메라(181)를 보호할 수 있다. 예를 들어, 상기 투명창(310)은 유리로 형성될 수 있다.The
카메라 커버(183)는, 상기 투명창(310)에 고정되는 제1 회전체(320)와 상기 본체(101)의 케이스에 고정되는 제1 고정체(320)를 포함할 수 있다.The
상기 투명창(310)은 원형의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 투명창(310)은 둥근 유리로 제작될 수 있다.The
또한, 상기 제1 회전체(320)와 상기 제1 고정체(330)는 링(ring) 형상일 수 있다. 상기 제1 회전체(320)와 상기 제1 고정체(330)는 중앙이 개구된 링 형상으로 제작되어 상기 제1 회전체(320)는 원형의 투명창(310) 외측에서 상기 투명창(310)에 고정되고 상기 제1 고정체(320)는 상기 제1 회전체(320)의 외측에 배치될 수 있다. In addition, the first
상기 투명창(310)은 원형의 형상을 가지고, 상기 제1 회전체(320)와 상기 제1 고정체(330)는 링 형상을 가짐에 따라, 카메라(181)의 중앙에서 전방으로 연장되는 가상의 선을 회전축으로 한 회전에 적합하다. 또한, 상기 투명창(310)의 전방 투시 영역에 상기 제1 회전체(320)와 상기 제1 고정체(330)가 노출되지 않으므로 카메라(181)의 시야를 방해하지 않을 수 있다. 따라서, 투명창(310) 전면을 활용할 수 있고, 카메라(183)가 획득하는 영상에도 가리는 부분이 발생하지 않는다.The
제1 고정체(330)의 외측면과 본체(101)의 케이스는 실링이 되어 고정되고 기밀성을 유지할 수 있다.The outer surface of the
실시 예에 따라서, 제1 회전체(320)와 투명창(310) 사이에는 탄성이 있는 고무, 합성수지 등 완충재가 배치될 수 있다. 또한, 제1 고정체(330)와 본체(101)의 케이스 사이에는 탄성이 있는 고무, 합성수지 등 완충재가 배치될 수 있다.According to the embodiment, a cushioning material such as elastic rubber or synthetic resin may be disposed between the first
한편, 촬영부(180)는, 상기 제1 회전체(320)를 회전시키는 모터(185)를 포함할 수 있다. 제어부(110)는 상기 모터(185)를 구동하여 상기 제1 회전체(320)를 회전시킬 수 있다. 상기 제1 회전체(320)의 회전에 따라 상기 제1 회전체(320) 및 상기 제1 회전체(320)에 고정된 투명창(310)이 회전할 수 있다.Meanwhile, the photographing
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬영부(180)는, 상기 모터(185)의 회전에 의한 구동력을 상기 제1 회전체(320)에 전달하는 기어 또는 풀리(pulley, 350)를 더 포함할 수 있다. 경우에 따라서, 상기 제1 회전체(320)는 상기 카메라(181)를 향하는 방향으로 연장되어 상기 기어 또는 풀리에 연결되는 홀더부(321)를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the photographing
실외에서 작업하는 로봇의 경우 카메라 및 카메라 커버에 먼지, 진흙 등 이물질이 붙거나 비가 많이오는 악천후시 카메라를 통한 인식에 어려움이 발생할 수 있었다.In the case of a robot working outdoors, it may be difficult to recognize through the camera when foreign substances such as dust or mud are attached to the camera and camera cover or in bad weather with a lot of rain.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 카메라 커버(183) 중 적어도 일부를 회전함으로써, 이물질에 의한 카메라 시야 방해를 최소화할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(110)는 상기 모터(185)를 구동하여 상기 제1 회전체(320)를 회전시켜 원심력으로 상기 투명창(310)에 이물질이 붙는 것을 최소화하고 투명창(310)에 붙은 이물질을 떨어뜨릴 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by rotating at least a portion of the
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 카메라(181) 전방 투시영역 상에 회전축이 형성되지 않기 때문에 카메라 커버(183) 구조물에 의한 시야 방해가 없다는 장점 있다.According to an embodiment of the present invention, since the rotation axis is not formed on the front sighting area of the
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 카메라 커버(183)가 내부의 카메라(181)를 보호할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 카메라 커버(183)의 회전에 베어링(bearing)을 이용할 수 있다.베어링은 회전하는 축에 결합되어, 축을 고정하며 축을 회전시킬 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, a bearing may be used to rotate the
예를 들어, 카메라 커버(183)의 회전에 구름 베어링(rolling bearing)을 이용할 수 있다. 상기 제1 회전체(320)는 베어링의 내륜이고, 상기 제1 고정체(330)는 상기 베어링의 외륜일 수 있다. 상기 제1 회전체(320)와 상기 제1 고정체(330)는 볼 베어링, 롤러 베어링의 내륜과 외륜일 수 있다.For example, a rolling bearing may be used for rotation of the
도 4는 볼 베어링과 같은 방식으로 회전축을 고정하는 일례를 도시한 것이다.4 shows an example of fixing the rotating shaft in the same way as a ball bearing.
도 4를 참조하면, 원형의 투명창(310)을 링 형상을 가지는 내륜의 제1 회전체(320)가 고정하고, 제1 회전체(320)의 외측으로부터 소정 간격 이격되어 더 큰 지름의 링 형상을 가지는 외륜의 제1 고정체(330)가 위치한다. 제1 회전체(320)와 제1 고정체(330)는 1층, 2층 레이어(layer)로 구성을 할 수 있다. Referring to FIG. 4 , the first
상기 카메라 커버(183)는, 상기 제1 회전체(320)와 상기 제1 고정체(330) 사이에 다수의 볼(340)을 더 포함하여, 회전 시 마찰력을 감소시킬 수 있다. 바람직하게는 다수의 볼(340)은 일정한 간격으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. The
원형의 투명창(310)의 외측에 제1 회전체(320)와 제1 고정체(330)가 배치됨으로써 카메라(181)의 시야를 방해하지 않으면서, 투명창(310)과 제1 회전체(320)를 회전시킬 수 있다.The first
실시 예에 따라서, 제1 회전체(320)와 제1 고정체(330)는 결합 및 강성 보강을 위해 변형된 구조를 가질 수 있다.According to an embodiment, the first
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 회전체(520) 구조를 예시한 것이다.5 illustrates a structure of the first
도 5를 참조하면, 제1 회전체(520)는, 상기 제1 회전체(520)의 끝단에서 내측으로 벤딩(beinding)되어 투명창(510)을 지지하는 벤딩부(525)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 회전체(520)와 투명체(510)의 고정력이 증가하여 반복적인 회전에도 제1 회전체(520) 및/또는 투명체(510)가 이탈하거나 분리되는 것을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the first
한편, 벤딩부(525)가 상기 제1 회전체(520)의 끝단에서 내측으로 너무 길어지면 상기 카메라(181)의 시야를 방해할 수 있으므로, 벤딩부(525)의 길이는 상기 카메라(181)와 상기 투명창(510) 사이의 거리 및 상기 카메라(181)의 시야각에 기초하여 결정될 수 있다.On the other hand, if the bending
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 회전체(320)와 상기 제1 고정체(330)가 베어링 구조를 형성하지 않고, 별도의 베어링을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the first
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 로봇(100)의 카메라 커버(183)를 중심으로 촬영부(180)의 일례를 도시한 것이다.6 illustrates an example of the photographing
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇(100)은, 상기 제1 회전체(320)와 상기 제1 고정체(330) 사이에 배치되는 베어링(600)을 더 포함할 수 있다. 베어링(600)은 구름 베어링(rolling bearing)일 수 있고, 도 4에서 예시한는 볼 베어링일 수 있다.Referring to FIG. 6 , the
상기 제1 회전체(320)와 상기 제1 고정체(330) 사이에 베어링(600)이 배치됨으로써, 회전축을 잡아주면서 상기 투명창(310) 및 상기 제1 회전체(320)를 회전시킬 수 있다.By disposing the
본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇(100)은, 소정 기준에 따라 카메라 커버(183) 중 적어도 일부를 회전함으로써 실외 환경과 상황에 맞게 안정적으로 동작할 수 있다.The
예를 들어, 제1 회전체(320)의 회전은 상시 가능하며, 카메라 커버(183)에 이물질이 붙었다는 판단이 되는 경우, 또는 온도 센서, 레인(Rain) 센서 등을 통해 악천후 기후로 판단되는 경우에만 동작시킬 수도 있다.For example, the rotation of the first
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 투명창(310) 및 상기 제1 회전체(320)가 회전하는 원심력에 의해 이물질이 붙지 않아 깨끗한 시야를 확보할 수 있고, 필요 시 동작을 시켜 실외 악천후 상황에서도 카메라 시야를 확보할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, foreign substances do not adhere to the
제어부(110)는, 이동 로봇(110)에 구비되어 있는 온도 센서, 레인(Rain) 센서 등을 통해 날씨가 좋거나 이물질이 없는 경우를 판단하여 회전을 중단시킬 수 있다.The
제어부(110)는, 카메라(181)릍 통하여 획득되는 이미지(image)의 특징점을 추출하여 이물질 존재 여부를 판별하고, 이물질이 있다고 판별되면 상기 모터(185)를 구동하여 상기 제1 회전체(320)가 회전하도록 제어할 수 있다. The
상기 제어부(110)는, 2이상의 이미지들을 비교하여, 이물질 존재 여부를 판별할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(110)는, 연속되는 2이상의 이미지에 포함되는 동일 오브젝트(object)를 검출하고, 검출된 동일 오브젝트가 움직이지 않는 경우에 상기 이물질이 존재하는 것으로 판별할 수 있다. 또는, 상기 제어부(110)는, 연속되는 2이상의 이미지에 포함되는 동일 오브젝트(object)를 검출하고, 검출된 동일 오브젝트의 크가 변화가 기준치보다 작은 경우에 상기 이물질이 존재하는 것으로 판별할 수 있다. 또는, 상기 제어부(110)는, 연속되는 2이상의 이미지에 포함되는 동일 오브젝트(object)를 검출하고, 검출된 동일 오브젝트의 속성을 판별하여 상기 이물질이 존재하는 것으로 판별할 수 있다.The
이미지 기반으로 이물질 여부를 판별하므로 별도의 이물질 감지 센서를 구비하지 않아도 되고 제조비를 저감할 수 있다.Since it is determined whether there is a foreign material based on the image, it is not necessary to provide a separate foreign material detection sensor, and manufacturing cost can be reduced.
한편, 실시 예에 따라서, 상기 제어부(110)는, 상기 제1 회전체(320)가 회전하지 않고 있는 경우에, 상기 카메라(181)릍 통하여 획득되는 이미지(image)의 특징점을 추출하여 이물질 존재 여부를 판별할 수 있다. 상기 제1 회전체(320)의 회전에 따라 투명창(310)이 충분한 속도로 회전하고 있으면, 이물질이 카메라 커버(183)에 붙지 못하므로, 상기 제1 회전체(320) 등 카메라 커버(183)의 미회전 시에만 이물질 존재 여부를 판별함으로써 시스템 부하를 감소시킬 수 있다.On the other hand, according to the embodiment, when the first
실시 예에 따라서, 상기 제어부(110)는, 상기 이물질이 제거될 때까지 상기 제1 회전체(320)가 회전하도록 제어할 수 있다. 상기 제어부(110)는, 이물질이 감지되면 해당 이물질이 감지되지 않을 때까지 카메라 커버(183)를 회전시키고, 이물질 제거 후에 카메라 커버(183)의 회전을 정지시킬 수 있다.According to an embodiment, the
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제어부(110)는, 레인 센서(rain sensor)의 센싱 데이터를 통하여 비가 오는 지 여부를 판별할 수 있다. 상기 제어부(110)는, 상기 레인 센서의 센싱 데이터에 기초하여 상기 모터(185)를 구동하여 상기 제1 회전체(320)가 회전하도록 제어할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇의 제어 방법의 순서도이고, 도 8과 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 로봇의 제어 방법에 관한 설명에 참조되는 도면이다.7 is a flowchart of a method for controlling a mobile robot according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 8 and 9 are diagrams referenced in the description of a method for controlling a mobile robot according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이동 로봇(100)은, 카메라(181)릍 통하여 획득되는 이미지(image)의 특징점을 추출할 수 있고(S720), 제어부(110)는, 상기 추출된 이미지의 특징점에 기초하여 이물질 존재 여부를 판별할 수 있다(S740).Referring to FIG. 7 , the
상기 이물질이 존재하는 것으로 판별되면(S740), 상기 카메라(181)의 전방에 배치되는 투명창(310)에 고정되는 제1 회전체(320)가 회전하도록 모터(185)를 제어할 수 있다(S750). 제1 회전체(320)가 회전함에 따라 투명창(310)도 회전하게 된다. When it is determined that the foreign material is present (S740), the
실시 예에 따라서, 투명창(310)은 카메라(181)를 보호하고 카메라(181)의 시야를 방해하지 않는 투명한 커버 유리일 수 있다. 커버 유리는 입/출력부(130) 조작으로 사용자가 직접 회전을 시킬 수 있다. 또는, 도 7과 같이 이물질이 붙는 경우를 판단하여 커버 유리 회전 여부를 자동으로 결정할 수 있다.According to an embodiment, the
즉, 사용자 조작에 의해서 커버 유리가 회전하고 있으면(S710), 회전 여부를 결정할 필요가 없으므로 특징점 추출(S720) 및 이물질 판별(S740)을 수행하지 않는다.That is, if the cover glass is rotated by the user's manipulation (S710), it is not necessary to determine whether to rotate, so the feature point extraction (S720) and the foreign material determination (S740) are not performed.
또한, 커버 유리가 충분한 속도로 회전하고 있으면(S710), 이물질이 카메라 커버(183)에 붙지 못하므로, 상기 제1 회전체(320) 등 카메라 커버(183)의 미회전 시에만 이물질 존재 여부를 판별함으로써 시스템 부하를 감소시킬 수 있다.In addition, if the cover glass rotates at a sufficient speed (S710), the foreign material does not adhere to the
상기 제어부(110)는, 2이상의 이미지들을 비교하여, 이물질 존재 여부를 판별할 수 있다. The
상기 제어부(110)는, 이미지들에서 특징점들을 추출하고(S720), 연속된 이미지간 특징점을 매칭(Matching)시킬 수 있다. 상기 제어부(110)는, 연속되는 2이상의 이미지에 포함되는 동일 오브젝트(object)를 검출하고, 검출된 동일 오브젝트가 움직이지 않는 경우에 상기 이물질이 존재하는 것으로 판별할 수 있다.The
실시 예에 따라서, 상기 제어부(110)는, 상기 카메라(181)릍 통하여 획득되는 이미지(image)로부터 이물질의 특징점을 추출할 수 있다(S730). 연속된 이미지가 매칭되어 특정 특징점, 오브젝트가 트래킹(Tracking)이 되는 조건 하에, 영상 내 특정 특징점이 움직이지 않는 지 판별할 수 있다(S730), 즉 움직이지 않는 특징점을 추출하고, 이를 이물질 특징점으로 판별할 수 있다(S730).According to an embodiment, the
한편, 제어부(110)는, 이동 로봇(100)의 이동 정보를 엔코더(encoder) 등 센서를 통해 수신한 경우에 이동 로봇(100)의 이동 정보와 영상 내 특징점 변화 여부를 비교하여 움직이지 않는 특징점을 판단할 수 있다. 이동 로봇(100)은 움직이는 데, 특징점이 움직이지 않는다면, 제어부(110)는 이물질이 커버 유리에 붙었다고 판단할 수 있다(S740). On the other hand, when the movement information of the
도 8과 도 9는 연속되는 2 이미지들(800, 900)을 예시한 것이다.8 and 9 illustrate two
도 8과 도 9를 참조하면, 카메라(181)를 통하여 획득된 제1 이미지(800)에는 2개의 오브젝트(810, 850)가 검출된다. 제1 이미지(800)에 연속되는 제2 이미지(900)에는 제1 이미지(800) 중 일부 오브젝트(810)는 사라지고 특정 오브젝트(850)만 검출 가능하다. 또한, 제2 이미지(900)에는 제1 이미지(800)에는 없던 오브젝트(910)가 추가로 검출될 수 있다. 한편, 제어부(110)는, 연속되는 2 이미지들(800, 900)에서 공통적으로 검출되는 오브젝트(850)를 이물질로 판별할 수 있다.8 and 9 , two
또는, 상기 제어부(110)는, 연속되는 2이상의 이미지에 포함되는 동일 오브젝트(object)를 검출하고, 검출된 동일 오브젝트의 크가 변화가 기준치보다 작은 경우에 상기 이물질이 존재하는 것으로 판별할 수 있다. 도 8과 도 9의 예시에서 오브젝트(850)의 크기 변화는 거의 없으므로 이물질로 판별할 수 있다.Alternatively, the
또는, 상기 제어부(110)는, 엔코더 등 센서의 센싱 데이터를 이미지들(800, 900)과 함께 고려하여, 이동 로봇(100)의 이동에도 불구하고 움직이지 않는 오브젝트(850)를 이물질로 판별할 수 있다.Alternatively, the
또는, 상기 제어부(110)는, 연속되는 2이상의 이미지에 포함되는 동일 오브젝트(object)를 검출하고, 검출된 동일 오브젝트의 속성을 판별하여 상기 이물질이 존재하는 것으로 판별할 수 있다. 상기 제어부(110)는, 이미지 기반으로 오브젝트의 속성을 판별할 수 있도록 딥러닝된 인공 지능을 포함할 수 있다. 또는, 이동 로봇(100)은 기학습된 별도의 이물질 학습기를 더 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 제어부(110)는, 이미지 기반으로 잔디, 흙 등 이물질 여부, 이물질 종류를 판별할 수 있다.Alternatively, the
제어부(110)는 모터(185)를 구동하여 커버 유리를 회전시켜 이물질을 제거할 수 있다(S750).The
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제어부(110)는, 레인 센서(rain sensor)의 센싱 데이터를 통하여 비가 오는 지 여부를 판별할 수 있다. 상기 제어부(110)는, 상기 레인 센서의 센싱 데이터에 기초하여 상기 모터(185)를 구동하여 상기 제1 회전체(320)가 회전하도록 제어할 수 있다. 이에 따라 커버 유리에 물방울이 붙거나 붙은 물방울을 제거할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
한편, 카메라 커버(183)에 내부 이물질이 생겨 모터 부하가 증가하면 제어부(110)는 입/출력부(130)를 통하여 청소 알림 등을 출력할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 카메라 커버(183)를 효율적으로 관리할 수 있다.On the other hand, when an internal foreign substance is generated in the
본 발명에 따른 이동 로봇 및 그 제어 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The mobile robot and its control method according to the present invention are not limited to the configuration and method of the described embodiments as described above, but all or part of each embodiment may be modified so that various modifications may be made. They may be selectively combined and configured.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나, 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.Likewise, although acts are depicted in the drawings in a particular order, it should not be construed that such acts must be performed in that particular order or sequential order shown, or that all depicted acts must be performed in order to achieve desirable results. . In certain cases, multitasking and parallel processing may be advantageous.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 이동 로봇의 제어 방법은, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Meanwhile, the method for controlling a mobile robot according to an embodiment of the present invention may be implemented as a processor-readable code on a processor-readable recording medium. The processor-readable recording medium includes all types of recording devices in which data readable by the processor is stored. In addition, the processor-readable recording medium is distributed in a computer system connected through a network, so that the processor-readable code can be stored and executed in a distributed manner.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.In addition, although preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims In addition, various modifications may be made by those of ordinary skill in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.
100: 이동 로봇
101: 본체
110: 제어부
120: 장애물 감지부
160: 절삭부
170: 주행부
180: 촬영부100: mobile robot
101: body
110: control unit
120: obstacle detection unit
160: cutting part
170: driving unit
180: filming department
Claims (20)
본체;
상기 본체를 이동시키는 주행부;
상기 본체의 내부에 수용되어 상기 본체의 외부를 촬영하는 카메라;
상기 카메라의 전방에 배치되는 투명창, 상기 투명창에 고정되는 제1 회전체, 상기 본체의 케이스에 고정되는 제1 고정체를 포함하는 카메라 커버; 및,
상기 제1 회전체를 회전시키는 모터;를 포함하는 이동 로봇.A mobile robot working in an outdoor environment, comprising:
main body;
a driving unit for moving the main body;
a camera accommodated inside the body to photograph the outside of the body;
a camera cover including a transparent window disposed in front of the camera, a first rotating body fixed to the transparent window, and a first fixing body fixed to the case of the main body; and,
A mobile robot comprising a; a motor for rotating the first rotating body.
상기 제1 회전체와 상기 제1 고정체는 링(ring) 형상인 것을 특징으로 하는 이동 로봇.According to claim 1,
The first rotating body and the first fixed body are mobile robot, characterized in that the ring (ring) shape.
상기 모터의 회전에 의한 구동력을 상기 제1 회전체에 전달하는 기어 또는 풀리(pulley);를 더 포함하는 이동 로봇. According to claim 1,
The mobile robot further comprising a; gear or pulley for transmitting the driving force by the rotation of the motor to the first rotating body.
상기 제1 회전체는 상기 카메라를 향하는 방향으로 연장되어 상기 기어 또는 풀리에 연결되는 홀더부를 더 포함하는 이동 로봇. 4. The method of claim 3,
The first rotating body extends in a direction toward the camera and further comprises a holder portion connected to the gear or the pulley.
상기 제1 회전체는, 상기 제1 회전체의 끝단에서 내측으로 벤딩(beinding)되어 상기 투명창을 지지하는 벤딩부를 더 포함하는 이동 로봇. According to claim 1,
The first rotating body, the mobile robot further comprising a bending unit for supporting the transparent window by being bent inward from the end of the first rotating body.
상기 제1 회전체는 베어링의 내륜이고, 상기 제1 고정체는 상기 베어링의 외륜인 것을 특징으로 하는 이동 로봇.According to claim 1,
The first rotating body is an inner ring of a bearing, and the first fixed body is an outer ring of the bearing.
상기 카메라 커버는, 상기 제1 회전체와 상기 제1 고정체 사이에 다수의 볼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.7. The method of claim 6,
The camera cover, mobile robot, characterized in that it further comprises a plurality of balls between the first rotating body and the first fixed body.
상기 제1 회전체와 상기 제1 고정체 사이에 배치되는 베어링;을 더 포함하는 이동 로봇. According to claim 1,
The mobile robot further comprising a; bearing disposed between the first rotating body and the first fixed body.
상기 카메라릍 통하여 획득되는 이미지(image)의 특징점을 추출하여 이물질 존재 여부를 판별하고, 이물질이 있다고 판별되면 상기 모터를 구동하여 상기 제1 회전체가 회전하도록 제어하는 제어부;를 더 포함하는 이동 로봇. According to claim 1,
Mobile robot further comprising a; by extracting feature points of an image obtained through the camera only to determine whether there is a foreign material, and if it is determined that there is a foreign material, a control unit for controlling the first rotating body to rotate by driving the motor .
상기 제어부는, 2이상의 이미지들을 비교하여, 이물질 존재 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇. 10. The method of claim 9,
The control unit, by comparing two or more images, the mobile robot, characterized in that to determine the presence of foreign matter.
상기 제어부는, 연속되는 2이상의 이미지에 포함되는 동일 오브젝트(object)를 검출하고, 검출된 동일 오브젝트가 움직이지 않는 경우에 상기 이물질이 존재하는 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇. 11. The method of claim 10,
wherein the control unit detects the same object included in two or more consecutive images, and determines that the foreign material is present when the detected same object does not move.
상기 제어부는, 연속되는 2이상의 이미지에 포함되는 동일 오브젝트(object)를 검출하고, 검출된 동일 오브젝트의 크가 변화가 기준치보다 작은 경우에 상기 이물질이 존재하는 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇. 11. The method of claim 10,
wherein the control unit detects the same object included in two or more consecutive images, and determines that the foreign material is present when the detected size change of the same object is smaller than a reference value.
상기 제어부는, 연속되는 2이상의 이미지에 포함되는 동일 오브젝트(object)를 검출하고, 검출된 동일 오브젝트의 속성을 판별하여 상기 이물질이 존재하는 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇. 11. The method of claim 10,
wherein the control unit detects the same object included in two or more consecutive images, and determines the presence of the foreign material by determining the properties of the detected same object.
상기 제어부는, 상기 제1 회전체가 회전하지 않고 있으면, 상기 카메라릍 통하여 획득되는 이미지(image)의 특징점을 추출하여 이물질 존재 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇. 10. The method of claim 9,
The control unit, if the first rotating body is not rotating, the mobile robot, characterized in that by extracting the feature points of the image obtained through the camera only to determine whether there is a foreign material.
상기 제어부는, 상기 이물질이 제거될 때까지 상기 제1 회전체가 회전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇. 10. The method of claim 9,
The control unit, mobile robot, characterized in that the control to rotate the first rotating body until the foreign matter is removed.
레인 센서(rain sensor);
상기 레인 센서의 센싱 데이터에 기초하여 상기 모터를 구동하여 상기 제1 회전체가 회전하도록 제어하는 제어부;를 더 포함하는 이동 로봇. According to claim 1,
rain sensor;
The mobile robot further comprising a; a control unit for controlling the first rotating body to rotate by driving the motor based on the sensing data of the rain sensor.
카메라릍 통하여 획득되는 이미지(image)의 특징점을 추출하는 단계;
상기 추출된 이미지의 특징점에 기초하여 이물질 존재 여부를 판별하는 단계;
상기 이물질이 존재하는 것으로 판별되면, 상기 카메라의 전방에 배치되는 투명창에 고정되는 제1 회전체가 회전하도록 모터를 제어하는 단계;를 포함하는 이동 로봇의 제어 방법.A method for controlling a mobile robot working in an outdoor environment, the method comprising:
extracting feature points of an image acquired through a camera;
determining whether foreign matter is present based on the feature points of the extracted image;
When it is determined that the foreign material is present, controlling a motor to rotate a first rotating body fixed to a transparent window disposed in front of the camera;
상기 이물질 존재 여부를 판별하는 단계는, 2이상의 이미지들을 비교하여, 이물질 존재 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 제어 방법. 18. The method of claim 17,
The determining of the presence of foreign substances comprises comparing two or more images to determine whether foreign substances are present.
상기 카메라릍 통하여 획득되는 이미지(image)로부터 이물질의 특징점을 추출하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 제어 방법.18. The method of claim 17,
The control method of the mobile robot further comprising; extracting the feature point of the foreign material from the image obtained through the camera.
레인 센서(rain sensor)의 센싱 데이터에 기초하여 상기 모터를 구동하여 상기 제1 회전체가 회전하도록 제어하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 제어 방법.
18. The method of claim 17,
Controlling the first rotating body by driving the motor based on the sensing data of a rain sensor; controlling the first rotating body to rotate.
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