KR20220104778A - 자율 이동 장치 및 그것의 거리 측정 방법 - Google Patents

자율 이동 장치 및 그것의 거리 측정 방법 Download PDF

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Abstract

자율 이동 장치 및 상기 장치의 거리 측정 방법으로서, 자율 이동 장치는 차량 몸체(1), 차량 몸체(1) 상에 배열되는 이동 조립체, 및 차량 몸체(1) 내에 배열되는 제어 시스템을 포함하며; 자율 이동 장치는 차량 몸체(1) 상에 배열되는 광 수신 장치(2) 및 적어도 2개의 광 방출 장치(3)를 더 포함하고, 적어도 2개의 광 방출 장치(3)는 상이한 경로들을 갖는 광선들을 방출하고, 광 수신 장치(2)는 방해물에 부딪치는 적어도 하나의 광 방출 장치(3)로부터 방출된 광선들을 통해 형성되는 반사된 광선들을 수신할 수 있다. 자율 이동 장치 및 거리 측정 방법은 상이한 경로들에서 방출될 수 있는 방출된 광선들을 사용함으로써, 방해물이 접근됨에 따라 수신된 광선들의 구역이 더 커지는 것을 허용하고, 방출된 광선들은 분광 반사 및 확산 반사의 추가에 의해 형성되며, 그것에 의해 수신되는 광의 광도를 증가시키고 상이한 반사도를 갖는 방해물들로 인해 불균일한 피드백 거리의 발생을 감소시킨다.

Description

자율 이동 장치 및 그것의 거리 측정 방법
본 출원은 자율 이동 장치 및 그것의 거리 측정 방법에 관한 것이다.
청소기들과 같은 자율 이동 장치들은 낮은 반사율을 갖는 장애물들(예컨대, 검은 장애물들 등)의 거리 정보를 검출할 수 없으므로, 자율 이동 장치들은 그러한 장애물들을 우회할 수 없고, 충돌들이 발생할 것이다.
현재, 청소기의 거리 측정 센서는 단일 구조 및 간단한 기능을 가지며, 이는 높은 반사율을 갖는 장애물들에 대한 우회들만을 달성할 수 있지만, 낮은 반사율을 갖는 장애물들에 부딪칠 것이며, 그것에 의해 사용자 경험에 심각한 영향을 미친다. 높은 거리 측정 정확도를 갖는 레이저 센서들에 대해, 비용이 높고 보급하는 것이 쉽지 않다.
본 출원의 목적은 자율 이동 장치 및 그것의 거리 측정 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 출원은 다음의 기술적 해결책들을 제공한다:
제1 양태로서, 자율 이동 장치가 제공된다. 상기 자율 이동 장치는 몸체, 상기 몸체 상에 배열되는 워킹 조립체, 및 상기 몸체 내에 배열되는 제어 시스템을 포함한다. 상기 자율 이동 장치는 상기 몸체 상에 배열되는 광 수신 장치 및 적어도 2개의 광 방출 장치를 더 포함한다. 상기 적어도 2개의 광 방출 장치에 의해 방출되는 방출된 광의 경로들은 상이하다. 상기 광 수신 장치는 상기 광 방출 장치들 중 적어도 하나에 의해 방출되는 방출된 광이 장애물에 부딪친 후에 형성되는 반사된 광을 수신하도록 적응된다.
게다가, 상기 광 방출 장치들 각각에 의해 방출되는 방출된 광은 상기 광 수신 장치의 중심 라인과 끼인 각도(θ)를 형성하고, 상기 끼인 각도는 0°보다 더 크다.
게다가, 2개의 인접 광 방출 장치에서 상기 광 수신 장치로부터 더 먼 광 방출 장치는 상기 광 수신 장치의 중심 라인과 제1 끼인 각도를 형성하고; 상기 광 수신 장치에 더 가까운 광 방출 장치는 상기 광 수신 장치의 중심 라인과 제2 끼인 각도를 형성하고; 상기 제1 끼인 각도는 상기 제2 끼인 각도보다 더 작다.
게다가, 상기 적어도 2개의 광 방출 장치는 상기 광 수신 장치의 동일한 측면 상에 배열된다.
게다가, 상기 적어도 2개의 광 방출 장치에 의해 방출되는 방출된 광의 방향들은 상기 광 수신 장치의 중심 라인을 향해 편향된다.
게다가, 상기 적어도 2개의 광 방출 장치 및 상기 광 수신 장치는 일렬로 배열된다.
게다가, 상기 광 수신 장치 및 상기 광 방출 장치의 검출 범위는 2cm 내에 있다.
게다가, 상기 적어도 2개의 광 방출 장치 및 상기 광 수신 장치는 하나의 광 모듈 내에 통합된다.
제2 양태로서, 자율 이동 장치의 거리 측정 방법이 제공된다. 상기 거리 측정 방법은:
적어도 2개의 광 방출 장치는 상이한 경로들로 광을 방출하는 단계; 및
광 수신 장치는 상기 광 방출 장치에 의해 방출되는 방출된 광이 장애물에 부딪친 후에 형성되는 적어도 하나의 반사된 광을 적어도 수신하는 단계를 포함한다.
게다가, 상기 광 방출 장치들 각각에 의해 방출되는 방출된 광은 상기 광 수신 장치의 중심 라인과 끼인 각도(θ)를 형성하고, 상기 끼인 각도는 0°보다 더 크다.
본 출원의 자율 이동 장치 및 그것의 거리 측정 방법의 유익한 효과들은 상이한 경로들을 방출할 수 있는 방출된 광을 채택함으로써, 수신되는 방출된 광의 구역이 장애물에 더 가까울 때 더 커진다는 것이다. 방출된 광은 거울 반사 및 확산 반사에 의해 중첩되며, 그것에 의해 수신된 광 강도를 증가시키고 상이한 반사율을 갖는 장애물들의 불일치된 피드백 거리들의 문제를 감소시켜, 낮은 반사율을 갖는 장애물들이 효과적으로 검출될 수 있고, 낮은 반사율을 갖는 장애물들에 대한 우회들이 실현될 수 있다.
위의 설명은 단지 본 출원의 기술적 해결책들의 개요이다. 본 출원의 기술적 해결책들을 더 분명히 이해하고 설명의 내용들에 따라 그들을 구현하기 위해, 본 출원의 바람직한 실시예들 및 첨부 도면들은 아래에 상세히 설명된다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 자율 이동 장치의 개략 구조도이다.
도 2는 본 출원의 일 실시예에 따른 자율 이동 장치의 거리 측정 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 자율 이동 장치가 장애물에 직면할 때의 반사의 개략도이다.
본 출원의 특정 구현들은 첨부 도면들 및 실시예들을 참조하여 아래에 더 상세히 설명될 것이다. 이하의 예들은 본 출원을 예시하기 위해 사용되지만, 본 출원의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
첫째로, 본 출원에 수반되는 일부 용어들이 소개된다:
자율 이동 장치는 예를 용어, 청소 로봇, 물걸레 로봇, 먼지 제거 로봇, 장애물 제거 로봇, 잔디 깎기 로봇, 드로잉 로봇 등일 수 있다. 일부 실시예들에서, 구현에서, 자율 이동 장치에는 경로 계획 시스템이 제공될 수 있다. 자율 이동 장치는 시스템에 의해 설정되는 경로에 따라 이동하고, 청소, 먼지 제거, 와이핑, 및 드로잉과 같은 동작들을 수행한다. 자율 이동 장치에는 거리 측정 유닛이 더 제공되며, 이는 자율 이동 장치와 장애물 사이의 거리를 측정하기 위해 사용된다. 자율 이동 장치는 작동 프로세스 동안 장애물들과 불가피하게 충돌할 것이다. 자율 이동 장치에는 또한 WIFI 모듈 및 블루투스 모듈과 같은 무선 통신 모듈이 제공되어, 지능 단말기들과 통신하여 연결되고, 무선 통신 모듈을 통해 지능 단말기들을 사용하여 사용자에 의해 송신되는 동작 명령들을 수신할 수 있다.
적외선 수신기와 같은 광 수신 장치는 광 신호들을 수신하기 위해 사용된다.
적외선 송신기와 같은 광 방출 장치는 광 신호들을 방출하기 위해 사용된다.
본 출원의 자율 이동 장치는 일 예로서 청소 로봇이다. 본 출원의 거리 측정 방법은 자율 이동 장치의 워킹의 프로세스에서 장애물들의 존재를 감지하기 위해 사용된다. 거리 측정 방법은 또한 자율 이동 제어를 실현할 수 있는 다른 자율 이동 장치들에 사용될 수 있는 한편, 자율 이동 장치의 적용은 구체적으로 제한되지 않는다.
도 1을 참조하면, 본 출원의 실시예에 제공되는 청소 로봇(10)은 몸체(1), 몸체(1) 상에 배치되는 워킹 조립체(도시되지 않음), 몸체(1) 내에 배치되는 제어 시스템(도시되지 않음), 몸체(1) 상에 배열되는 광 수신 장치(2) 및 적어도 2개의 광 방출 장치(3)를 포함한다. 적어도 2개의 광 방출 장치(3)에 의해 방출되는 방출된 광의 경로들은 상이하다. 광 수신 장치(2)는 광 방출 장치(3)에 의해 방출되는 방출된 광이 장애물에 부딪친 후에 형성되는 적어도 하나의 반사된 광을 수신할 수 있다. 이러한 실시예에서, 광 수신 장치(2) 및 광 방출 장치(3)는 몸체의 상부 표면 상에 배열된다. 제어 시스템은 광 수신 장치(2) 및 광 방출 장치(3)와 신호 연결된다. 제어 시스템은 방출 광(광 방출 신호)을 방출하기 위해 광 방출 장치(3)를 제어한다. 광 수신 장치(2)는 방출된 광(광 수신 신호)을 수신하고 방출된 광을 광 수신 신호로 변환하고 그것을 제어 시스템에 송신한다. 청소 로봇(10)과 장애물 사이의 거리는 제어 시스템에 의한 분석 및 계산에 의해 획득되고, 그 다음 청소 로봇은 제어 시스템에 의해 제어되어 사전 설정 액션들을 수행한다. 물론, 다른 실시예들에서, 방출된 광을 수신한 후에, 광 수신 장치(2)는 또한 청소 로봇과 장애물 사이의 거리를 독립적으로 분석 및 계산하고, 그 다음 결과를 제어 시스템에 송신할 수 있다.
대안적으로, 각각의 광 방출 장치(3)에 의해 방출되는 방출된 광은 광 수신 장치(2)의 중심 라인과 끼인 각도(θ)를 형성하고, 끼인 각도는 0°보다 더 크다.
대안적으로, 2개의 인접 광 방출 장치(3) 중에서 광 수신 장치(2)로부터 더 먼 광 방출 장치(3)는 광 수신 장치(2)의 중심 라인과 제1 끼인 각도를 형성한다. 광 수신 장치에 더 가까운 광 방출 장치(3)는 광 수신 장치(2)의 중심 라인과 제2 끼인 각도를 형성한다. 제1 끼인 각도는 제2 끼인 각도보다 더 작다.
대안적으로, 적어도 2개의 광 방출 장치(3)는 광 수신 장치(2)의 동일한 측면 상에 배열된다.
대안적으로, 적어도 2개의 광 방출 장치(3)에 의해 방출되는 광의 방향들은 광 수신 장치(2)의 중심 라인을 향해 편향된다.
대안적으로, 적어도 2개의 광 방출 장치(3) 및 광 수신 장치(2)는 일렬로 배열된다.
대안적으로, 광 수신 장치(2) 및 광 방출 장치(3)의 검출 범위는 2cm 내에 있다.
대안적으로, 적어도 2개의 광 방출 장치(3) 및 광 수신 장치(2)는 하나의 광 모듈 내에 통합된다.
도 2를 참조하면 그리고 도 1과 조합하여, 본 출원의 청소 로봇(10)의 거리 측정 방법은 이하를 포함한다:
S1: 적어도 2개의 광 방출 장치(3)는 상이한 방출 경로들로 광을 방출하고;
S2: 광 수신 장치(2)는 적어도 하나의 광 방출 장치(3)에 의해 방출되는 방출된 광이 장애물에 부딪친 후에 형성되는 반사된 광을 적어도 수신한다.
대안적으로, 각각의 광 방출 장치(3)에 의해 방출되는 방출된 광은 광 수신 장치(2)의 중심 라인과 끼인 각도(θ)를 형성하고, 끼인 각도는 0°보다 더 크다. 2개의 인접 광 방출 장치(3) 중에서, 광 수신 장치(2)로부터 더 먼 광 방출 장치(3)는 광 수신 장치(2)의 중심 라인과 제1 끼인 각도를 형성한다. 광 수신 장치에 더 가까운 광 방출 장치(3)는 광 수신 장치(2)의 중심 라인과 제2 끼인 각도를 형성한다. 제1 끼인 각도는 제2 끼인 각도보다 더 작다.
요약하면, 청소 로봇(10) 및 그것의 거리 측정 방법은 상이한 경로들을 방출할 수 있는 방출된 광을 채택하여, 수신된 방출된 광의 구역은 그것이 장애물에 더 가까울 때 더 크다. 방출된 광은 거울 반사 및 확산 반사에 의해 중첩되며, 그것에 의해 수신된 광 강도를 증가시키고 상이한 반사율을 갖는 장애물들의 불일치된 피드백 거리들의 문제를 감소시켜, 낮은 반사율을 갖는 장애물들이 효과적으로 검출될 수 있고, 낮은 반사율을 갖는 장애물들에 대한 우회들이 실현될 수 있고, 우회 거리가 일치될 수 있다.
특정 실시예는 아래에 상세히 설명될 것이다. 도 1을 참조하면, 이러한 실시예에서, 광 방출 장치들(3)의 수는 제1 광 방출 장치(31) 및 제2 광 방출 장치(32)를 포함하여, 2개인 것으로 선택된다. 광 수신 장치(2)의 수는 1개이다. 제1 광 방출 장치(31) 및 제2 광 방출 장치(32)에 의해 방출되는 방출된 광의 경로들은 상이하지만, 둘 다는 광 수신 장치(2)를 향해 편향된다. 제1 광 방출 장치(31) 및 제2 광 방출 장치(32)는 광 수신 장치(2)의 동일한 측면 상에 배열된다. 제1 광 방출 장치(31), 제2 광 방출 장치(32) 및 광 수신 장치(2)는 일렬로 배열된다. 제1 광 방출 장치(31)는 제2 광 방출 장치(32)보다 광 수신 장치(2)로부터 더 멀리 배치된다. 도 1의 방향들을 일 예로서 취하면, 도 1의 화살표 방향(a)은 좌-우 방향이고, 화살표 방향(b)은 청소 로봇(10)의 이동 방향이며, 이는 전-후 방향으로서 정의된다.
제1 광 방출 장치(31) 및 광 수신 장치(2)의 중심 라인은 0°보다 더 큰 제1 끼인 각도(θ1)를 형성한다. 제2 광 방출 장치(32) 및 광 수신 장치(2)의 중심 라인은 0°보다 더 큰 제2 끼인 각도(θ2)를 형성한다. 제1 끼인 각도(θ1)는 제2 끼인 각도(θ2)보다 더 작다. 게다가, 도 1에서, 광 수신 장치(2)의 중심 라인은 점선(x)에 의해 도시된다. 이러한 실시예에서, 광 수신 장치(2)에 의해 수신되는 반사된 광은 제1 광 방출 장치(31)에 의해 방출되는 방출된 광이 장애물과 부딪친 후에 형성되는 반사된 광이다. 따라서, 도 1에서, 중심 라인은 제1 광 방출 장치(31)의 반사 라인과 중첩한다.
위의 실시예들의 기술적 특징들은 임의로 조합될 수 있다. 설명을 단순화하기 위해, 위의 실시예들에서의 기술적 특징들의 모든 가능한 조합들은 설명되지 않는다. 그러나, 이들 기술적 특징들의 조합에서 모순이 없는 한, 그들은 본 명세서에서 설명의 범위 내에 있는 것으로 간주되어야 한다.
위의 예들은 본 출원의 수개의 실시예들만을 나타내고, 그것의 설명들은 상대적으로 구체적이고 상세화되지만, 본 발명의 범위에 관한 제한으로서 해석되지 않아야 한다. 당업자들을 위해, 본 출원의 개념으로부터 벗어나지 않고, 수개의 수정들 및 개선들이 이루어질 수 있으며, 이는 본 출원의 보호 범위에 전부 속한다는 점이 주목되어야 한다. 따라서, 본 출원의 특허의 보호 범위는 첨부된 청구항들을 조건으로 할 것이다.

Claims (13)

  1. 자율 이동 장치로서, 몸체, 상기 몸체 상에 배열되는 워킹 조립체, 및 상기 몸체 내에 배열되는 제어 시스템을 포함하며, 상기 자율 이동 장치는 상기 몸체 상에 배열되는 광 수신 장치 및 적어도 2개의 광 방출 장치를 더 포함하고, 상기 적어도 2개의 광 방출 장치에 의해 방출되는 방출된 광의 경로들은 상이하고, 상기 광 수신 장치는 상기 광 방출 장치들 중 적어도 하나에 의해 방출되는 방출된 광이 장애물에 부딪친 후에 형성되는 반사된 광을 수신하도록 적응되는, 자율 이동 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광 방출 장치들 각각에 의해 방출되는 방출된 광은 상기 광 수신 장치의 중심 라인과 끼인 각도(θ)를 형성하고, 상기 끼인 각도는 0°보다 더 큰, 자율 이동 장치.
  3. 제2항에 있어서, 2개의 인접 광 방출 장치에서 상기 광 수신 장치로부터 더 먼 광 방출 장치는 상기 광 수신 장치의 중심 라인과 제1 끼인 각도를 형성하고; 상기 광 수신 장치에 더 가까운 광 방출 장치는 상기 광 수신 장치의 중심 라인과 제2 끼인 각도를 형성하고; 상기 제1 끼인 각도는 상기 제2 끼인 각도보다 더 작은, 자율 이동 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 적어도 2개의 광 방출 장치는 상기 광 수신 장치의 동일한 측면 상에 배열되는, 자율 이동 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 적어도 2개의 광 방출 장치에 의해 방출되는 방출된 광의 방향들은 상기 광 수신 장치의 중심 라인을 향해 편향되는, 자율 이동 장치.
  6. 제3항, 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 적어도 2개의 광 방출 장치 및 상기 광 수신 장치는 일렬로 배열되는, 자율 이동 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 광 수신 장치 및 상기 광 방출 장치의 검출 범위는 2cm 내에 있는, 자율 이동 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 광 방출 장치 및 상기 광 수신 장치는 하나의 광 모듈 내에 통합되는, 자율 이동 장치.
  9. 자율 이동 장치의 거리 측정 방법으로서,
    적어도 2개의 광 방출 장치는 상이한 경로들로 광을 방출하는 단계; 및
    광 수신 장치는 상기 광 방출 장치에 의해 방출되는 방출된 광이 장애물에 부딪친 후에 형성되는 적어도 하나의 반사된 광을 적어도 수신하는 단계를 포함하는, 자율 이동 장치의 거리 측정 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 광 방출 장치들 각각에 의해 방출되는 방출된 광은 상기 광 수신 장치의 중심 라인과 끼인 각도(θ)를 형성하고, 상기 끼인 각도는 0°보다 더 큰, 자율 이동 장치의 거리 측정 방법.
  11. 자율 이동 장치로서, 몸체, 상기 몸체 상에 배열되는 워킹 조립체, 및 상기 몸체 내에 배열되는 제어 시스템을 포함하며, 상기 몸체의 전방 부분에는 광 방출 장치 및 적어도 2개의 광 방출 장치가 제공되며, 상기 적어도 2개의 광 방출 장치는 나란히 배열되고, 상기 광 수신 장치로부터 더 먼 광 방출 장치는 상기 광 수신 장치의 중심 라인과 제1 끼인 각도를 형성하고, 상기 광 수신 장치에 더 가까운 광 방출 장치는 상기 광 수신 장치의 중심 라인과 제2 끼인 각도를 형성하고, 상기 제1 끼인 각도는 상기 제2 끼인 각도보다 더 작고, 상기 자율 이동 장치가 장애물에 더 가까울수록, 상기 광 수신 장치에 의해 수신되는 방출된 광의 구역이 더 커지는, 자율 이동 장치.
  12. 제11항에 있어서, 2개의 광 방출 장치가 제공되고; 상기 광 수신 장치로부터 먼 광 방출 장치에 의해 방출되는 방출된 광이 상기 장애물에 부딪친 후에 형성되는 반사된 광은 상기 광 수신 장치의 중심 라인과 중첩하는, 자율 이동 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 적어도 2개의 광 방출 장치는 상기 광 수신 장치의 동일한 측면 상에 위치되고, 상기 적어도 2개의 광 방출 장치에 의해 방출되는 방출된 광의 방향들은 상기 광 수신 장치의 중심 라인을 향해 편향되는, 자율 이동 장치.
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