KR20230024147A - 자율 이동장치, 도킹 스테이션 및 자율 이동장치의 제어방법 - Google Patents

자율 이동장치, 도킹 스테이션 및 자율 이동장치의 제어방법 Download PDF

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KR20230024147A
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Abstract

도킹 스테이션에 자율 도킹되는 자율 이동장치는, 도킹 스테이션에 연결되는 적어도 하나의 연결부를 포함하는 본체, 본체를 이동시키는 구동부 및 구동부를 제어하는 프로세서를 포함하고, 프로세서는 본체를 도킹 스테이션으로 인접시키는 제1 모드 및 연결부를 도킹 스테이션의 도킹부에 접촉시키는 제2 모드로 구동부의 동작을 제어할 수 있다.

Description

자율 이동장치, 도킹 스테이션 및 자율 이동장치의 제어방법{AUTONOMOUS MOBILE DEVICE, DOCKING STATION AND CONTROL METHOD FOR THE AUTONOMOUS MOBILE DEVICE}
실시예들은 자율 이동장치가 도킹 스테이션에 자율 도킹될 때 컴플라이언스 제어를 통해 부드럽게 연결될 수 있는 자율 이동장치와 도킹 스테이션에 관한 것이다.
근래에 자율 이동장치에 관한 관심이 증가하고 있다. 자율 이동장치는 사용자 또는 탑승자가 이동 여부, 이동 방향, 이동 속도 등을 직접 조작하지 않아도 스스로 이동할 수 있는 자율 주행 기술이 접목된 장치이다. 예를 들어, 자율 주행 차량, 자율 이동 로봇, 로봇 청소기 등이 자율 이동장치에 해당할 수 있다.
자율 이동장치는 그 목적에 따라 다양하게 사용될 수 있으나, 모두 도킹 스테이션에 일정 시간 동안 도킹되는 상황이 요구된다. 예를 들어, 자율 주행 차량의 경우 연료를 공급하거나 배터리를 충전하기 위하여 도킹 스테이션에 도킹될 수 있고, 로봇 청소기는 세척액을 공급받거나 물탱크를 교체하기 위하여 도킹 스테이션에 도킹될 수 있다.
종래의 자율 이동장치는 도킹 스테이션에 도킹될 때 물리적 접촉을 위하여 구동부가 높은 출력으로 제어된다. 이 경우, 자율 이동장치와 도킹 스테이션이 충돌하여 본체가 손상될 수 있다.
한편, 로봇, 차량 등 이동장치는 주변 환경에 순응하여 파손을 방지하고 대상물과 부드럽게 접촉할 수 있는 컴플라이언스 제어(compliance control) 내지 순응 제어를 통해 동작할 수 있다. 컴플라이언스 제어 기능은 과대한 힘의 부하로부터 장치를 보호할 수 있으므로, 장치 간의 연결, 접촉을 수반하는 작업에 효과적이다.
실시예들은 자율 이동장치가 도킹 스테이션에 일정 거리 이내로 인접한 후 컴플라이언스 제어에 의하여 도킹 스테이션에 부드럽게 연결됨으로써 자율 이동장치와 도킹 스테이션이 충돌하는 현상을 방지할 수 있는 자율 이동장치와 그 제어방법을 제공한다.
또한 실시예들은 자율 이동장치가 도킹 스테이션에 일정 거리 이내로 인접하면, 컴플라이언스 제어에 의하여 자율 이동장치와 연결될 수 있는 도킹 스테이션을 제공한다.
실시예들을 통해 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 일 실시예에 관한 자율 이동장치는, 도킹 스테이션에 연결되는 적어도 하나의 연결부를 포함하는 본체, 본체를 이동시키는 구동부 및 구동부를 제어하는 프로세서를 포함하고, 프로세서는 본체를 도킹 스테이션으로 인접시키는 제1 모드 및 연결부를 도킹 스테이션의 도킹부에 접촉시키는 제2 모드로 구동부의 동작을 제어할 수 있다.
프로세서는 제1 모드에서 본체와 도킹 스테이션 사이의 거리가 기 설정된 거리 이내로 인접하도록 구동부를 제어할 수 있다.
또한 본체와 도킹 스테이션 사이의 거리를 측정하는 거리 감지 센서를 더 포함할 수 있고, 프로세서는 거리 감지 센서에서 측정된 거리에 기초하여 제1 모드에서 제2 모드로 구동부의 제어를 변경할 수 있다.
프로세서는 제2 모드에서 본체에 작용하는 힘에 추종하여 연결부가 도킹부에 접촉되도록 구동부를 컴플라이언스 제어할 수 있다.
연결부는 복수 개 마련되고, 도킹부에는 복수 개의 연결부에 각각 대응되는 복수 개의 커넥터가 마련되며, 프로세서는 복수 개의 연결부가 모두 대응되는 커넥터에 각각 접촉되었는지 여부를 검출하고, 복수 개의 연결부가 모두 대응되는 커넥터에 각각 접촉된 경우 접촉이 정상적으로 실행되었다고 판단할 수 있다.
프로세서는 접촉이 정상적으로 실행되었다고 판단한 경우 연결부와 커넥터가 물리적으로 체결되도록 상기 구동부를 제어할 수 있다.
또한 프로세서는 복수 개의 연결부가 모두 대응되는 복수 개의 커넥터에 접촉되지 않은 경우 접촉이 비정상적으로 실행되었다고 판단하고, 접촉되지 않은 연결부를 검출하며, 접촉되지 않은 연결부가 대응되는 커넥터에 접촉되도록 구동부를 제어할 수 있다.
프로세서는 기 설정된 시간 또는 기 설정된 횟수에 대하여 연결부가 도킹부에 접촉하도록 구동부를 제어하고, 기 설정된 시간 또는 기 설정된 횟수를 초과할 경우 도킹을 중단하도록 구동부를 제어할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 다른 실시예에 관한 도킹 스테이션은, 자율 이동장치에 연결되는 도킹부, 도킹부를 이동시키는 이동요소 및 이동요소를 제어하는 컨트롤러를 포함하고, 컨트롤러는 자율 이동장치가 도킹부에 인접하면 도킹부를 자율 이동장치의 연결부에 접촉시키도록 이동요소의 동작을 제어할 수 있다.
또한 자율 이동장치와 도킹 스테이션 사이의 거리를 측정하는 거리 감지 센서를 더 포함할 수 있고, 컨트롤러는 거리 감지 센서에서 측정된 거리에 기초하여 도킹부가 연결부에 접촉되도록 이동요소를 제어할 수 있다.
컨트롤러는 도킹부가 연결부에 접촉되도록 이동요소를 컴플라이언스 제어할 수 있다.
또한 도킹부는 복수 개의 커넥터를 포함하고, 자율 이동장치에는 복수 개의 커넥터에 각각 대응되는 복수 개의 연결부가 마련되며, 컨트롤러는 복수 개의 커넥터가 모두 대응되는 연결부에 각각 접촉되었는지 여부를 검출하고, 복수 개의 커넥터가 모두 대응되는 연결부에 각각 접촉된 경우 접촉이 정상적으로 실행되었다고 판단할 수 있다.
또한 컨트롤러는 복수 개의 커넥터가 모두 대응되는 연결부에 각각 접촉되지 않은 경우 접촉이 비정상적으로 실행되었다고 판단하고, 접촉되지 않은 커넥터를 검출하며, 접촉되지 않은 커넥터가 대응되는 연결부에 접촉되도록 이동요소를 제어할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 다른 실시예에 관한 자율 이동장치의 제어방법은 자율 이동장치가 도킹을 개시하는 단계, 자율 이동장치가 도킹 스테이션의 도킹부로 이동하는 제1 모드로 구동하는 단계, 자율 이동장치가 도킹 스테이션에 기 설정된 거리 이내로 인접하면, 자율 이동장치가 복수 개의 연결부를 도킹부에 접촉시키는 제2 모드로 구동하는 단계 및 상기 연결부와 도킹부의 접촉이 정상적으로 실행되었다고 판단하면, 연결부와 도킹부를 연결하는 단계를 포함할 수 있다.
제2 모드는 자율 이동장치에 작용하는 힘에 추종하여 연결부가 도킹부에 접촉되도록 자율 이동장치를 컴플라이언스 제어할 수 있다.
또한 제2 모드는 복수 개의 연결부가 모두 대응되는 커넥터에 각각 접촉되었는지 여부를 검출하고, 복수 개의 연결부가 모두 대응되는 커넥터에 각각 접촉된 경우 접촉이 정상적으로 실행되었다고 판단하는 것을 포함할 수 있다,
또한 제2 모드는 복수 개의 연결부가 모두 대응되는 커넥터에 접촉되지 않은 경우 접촉이 비정상적으로 실행되었다고 판단하고, 접촉되지 않은 연결부를 검출하며, 접촉되지 않은 연결부가 대응되는 커넥터에 접촉되도록 자율 이동장치를 제어하는 것을 포함할 수 있다.
실시예들은 자율 이동장치가 도킹 스테이션에 일정 거리 이내로 인접한 후 컴플라이언스 제어에 의하여 도킹 스테이션과 부드럽게 연결됨으로써 자율 이동장치와 도킹 스테이션이 충돌하는 현상을 방지할 수 있다.
또한 실시예들은 자율 이동장치가 도킹 스테이션에 자율 도킹될 때 복수 개의 연결부가 모두 도킹부에 접촉한 상태에서 연결되므로, 자율 이동장치와 도킹 스테이션이 안정적으로 연결될 수 있다.
실시예들에 의한 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 관한 자율 이동장치가 도킹 스테이션에 도킹되는 모습을 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 관한 자율 이동장치가 제1 모드로 구동하는 모습을 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 일 실시예에 관한 자율 이동장치가 제2 모드로 구동하는 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 다른 실시예에 관한 도킹 스테이션에 자율 이동장치가 도킹되는 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 또 다른 실시예에 관한 자율 이동장치의 제어방법의 순서도이다.
실시 예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한 명세서에 기재된 "-부", "-모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 실시예들에 대하여 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 실시예들은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 실시예들을 상세히 설명한다. 본 명세서에서 자율 이동장치(100)는 사용자 또는 탑승자의 조작없이 스스로 이동 방향을 결정하여 이동할 수 있는 장치를 의미한다. 예를 들어, 실시예들에 관한 자율 이동장치(100)는 자율 주행 차량(autonomous vehicle) 또는 자율 이동 로봇(autonomous mobile robot)일 수 있다. 실시예들에 관한 자율 이동장치(100)는 스스로 이동할 뿐만 아니라, 도킹을 위하여 스스로 도킹 스테이션(200)으로 이동하고, 도킹 스테이션(200)에 연결될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 관한 자율 이동장치가 도킹 스테이션에 도킹되는 모습을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 관한 자율 이동장치(100)는 본체(110), 구동부(120), 및 프로세서(130)를 포함할 수 있다.
본체(110)는 도킹 스테이션(200)에 연결되는 적어도 하나의 연결부(111)를 포함할 수 있다. 자율 이동장치(100)가 도킹 스테이션(200)에 도킹될 때, 연결부(111)가 도킹 스테이션(200)의 도킹부(210)에 연결됨으로써 도킹이 완료될 수 있다. 도킹부(210)는 도킹 스테이션(200)에서 자율 이동장치(100)가 도킹되는 영역을 의미할 수 있다. 예를 들어, 연결부(111)는 적어도 일부가 도킹부(210)의 내부로 삽입되고, 로킹 볼(locking ball)에 의하여 도킹부(210)에 물리적으로 체결되는 볼 로킹(ball-locking) 구조일 수 있다. 또한 연결부(111)가 도킹부(210)와 접촉하여 신호를 송수신하는 통신 방식으로 연결부(111)와 도킹부(210)에 연결될 수도 있다. 다만, 상술한 연결 방식은 예시적인 것에 불과하고, 이에 제한되는 것은 아니다.
구동부(120)는 본체(110)를 이동시키는 수단을 의미한다. 다시 말해, 자율 이동장치(100)는 구동부(120)가 동작함에 따라 이동할 수 있다. 구동부(120)는 자율 주행 차량의 휠, 자율 이동 로봇의 보행 수단과 같이, 자율 이동장치(100)의 위치를 조정할 수 있는 이동 수단을 포함할 수 있다. 또한 도면에 도시되지는 않았으나, 구동부(120)는 이동 수단에 동력을 제공하는 모터, 엔진 또는 이동 수단의 방향을 조정하는 조향 장치, 스티어링 휠과 같은 요소를 포함할 수 있다.
프로세서(130)는 구동부(120)의 동작을 제어함으로써 자율 이동장치(100)의 이동을 제어할 수 있다. 프로세서(130)는 구동부(120)의 동작 개시 여부, 동작 방향, 동작 속도 등 구동부(120)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(130)는 자율 이동장치(100)에 포함된 다양한 센서들로부터 신호를 수신받음으로써 이동 영역이나 장애물을 검출하여 자율 이동장치(100)의 목적을 위한 최적의 이동 경로를 탐색할 수 있다. 또한 프로세서(130)는 탐색한 이동 경로를 따라 자율 이동장치(100)가 이동하도록 구동부(120)를 제어할 수 있다.
도 1에 도시된 자율 이동장치(100)와 도킹 스테이션(200)에는 본 실시예들과 관련된 구성요소들이 도시되어 있다. 따라서, 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 자율 이동장치(100)와 도킹 스테이션(200)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
자율 이동장치(100)는 도킹 조건을 만족하는 경우에 도킹을 개시할 수 있다. 예를 들면, 구동부(120)의 동력원이 되는 배터리의 충전량이 일정 수치 이하일 때 도킹을 개시할 수 있다. 또는 자동 청소 기능을 수행하는 자율 이동장치(100)의 경우 세척액의 수용량이 일정 수치 이하일 때 도킹을 개시할 수 있다.
일 실시예에 관한 자율 이동장치(100)가 도킹 조건을 만족하는 경우, 프로세서(130)는 구동부(120)를 제1 모드 및 제2 모드로 제어할 수 있다.
자율 이동장치(100)의 도킹이 개시되면, 프로세서(130)는 본체(110)가 도킹 스테이션(200)으로 인접하도록 구동부(120)의 동작을 제어하는 제1 모드로 구동부(120)를 제어할 수 있다. 본체(110)와 도킹 스테이션(200) 사이의 거리가 기 설정된 거리 이내로 인접하면 프로세서(130)는 연결부(111)를 도킹 스테이션(200)에 연결시키는 제2 모드로 구동부(120)를 제어할 수 있다.
도면을 참조하여, 제1 모드 및 제2 모드에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 일 실시예에 관한 자율 이동장치가 제1 모드로 구동하는 모습을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 관한 자율 이동장치(100)는 본체(110)와 도킹 스테이션(200) 사이의 거리(L)를 측정하는 거리 감지 센서(140)를 포함할 수 있다. 거리 감지 센서(140)는 초음파를 송출하고, 도킹 스테이션(200)에서 반사되는 초음파를 수신하는 초음파 센서일 수 있다. 또는 거리 감지 센서(140)는 빛을 조사하고, 도킹 스테이션(200)에서 반사되는 빛을 수신하는 광학 센서일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
거리 감지 센서(140)는 본체(110)와 도킹 스테이션(200) 사이의 거리(L)를 측정하고, 그 결과를 프로세서(130)로 송신할 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에서 거리 감지 센서(140)는 자율 이동장치(100)에 마련되어 있으나, 거리 감지 센서(140)는 도킹 스테이션(200)에 마련되고, 측정 결과를 프로세서(130)로 송신하도록 구성될 수도 있다.
프로세서(130)는 제1 모드에서 본체(110)가 도킹 스테이션(200)으로 인접하도록 구동부(120)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(130)는 본체(110)가 도킹 스테이션(200)과 일직선상에 위치한 후 전진 또는 후진함으로써 본체(110)가 도킹부(210)에 인접하도록 구동부(120)를 제어할 수 있다.
프로세서(130)는 본체(110)가 도킹 스테이션(200)으로 인접하도록 구동부(120)의 동작 상태와 거리 감지 센서(140)의 측정값에 기초하여 구동부(120)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 구동부(120)의 동력원이 전기 모터인 경우, 전기 모터의 전류에 기초하여 구동부(120)의 속도를 산출하고, 거리 감지 센서(140)에서 측정된 자율 이동장치(100)와 도킹 스테이션(200) 사이의 거리(L)와 비교하여 본체(110)가 적절한 속도로 도킹 스테이션(200)에 인접하도록 구동부(120)를 제어할 수 있다. 본체(110)가 도킹 스테이션(200)에 충돌하는 것을 방지하기 위하여 본체(110)와 도킹 스테이션(200) 사이의 거리(L)가 가까워질수록 프로세서(130)는 본체(110)가 이동하는 속도가 감소하도록 구동부(120)를 제어할 수 있다.
프로세서(130)는 거리 감지 센서(140)에서 측정된 거리(L)에 기초하여 제1 모드에서 제2 모드로 구동부(120)의 제어를 변경할 수 있다. 제1 모드 제어는 자율 이동장치(100)를 도킹 스테이션(200)에 일정 거리 이내로 인접시키는 제어로서, 본체(110)와 도킹 스테이션(200) 사이의 거리(L)가 연결부(111)와 도킹부(210)가 연결되기에 충분한 간격 이내로 인접하면 프로세서(130)는 연결부(111)를 도킹부(210)에 정밀하게 접촉시키는 제2 모드로 구동부(120)를 제어할 수 있다. 제1 모드에서 제2 모드로 구동부(120)의 제어를 변경하는 기준이 되는 기 설정된 거리는 자율 이동장치(100)의 크기, 도킹 스테이션(200)의 크기, 연결부(111)의 형태 등에 따라 적절하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 기 설정된 거리는 약 10mm 이상 약 1000mm 이하일 수 있고, 바람직하게는 약 100mm 이상 약 500mm 이하 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
프로세서(130)는 제2 모드에서 본체(110)에 작용하는 힘에 추종하여 연결부(111)가 도킹부(210)에 접촉되도록 구동부(120)를 컴플라이언스 제어(compliance control)할 수 있다. 종래 기술의 경우, 연결부(111)를 도킹부(210)에 접촉시킬 때 본체(110)를 도킹 스테이션(200)에 가까이 밀착시키기 위하여 높은 출력으로 구동부(120)를 제어한다. 종래 기술의 경우, 본체(110)와 도킹 스테이션(200)의 상황에 따라 외력이 작용함에도 불구하고 본체(110)가 일정 속도로 움직이도록 제어하기 때문에 자율 이동장치(100)와 도킹 스테이션(200)이 서로 충돌할 우려가 존재한다.
일 실시예에 관한 자율 이동장치(100)는 프로세서(130)가 제1 모드로 구동부(120)를 제어하여 본체(110)를 도킹 스테이션(200)의 일정 거리 이내로 인접시킨 후 연결부(111)를 도킹부(210)에 정밀하게 접촉시키는 컴플라이언스 제어로 구동부(120)를 제어함으로써 접촉 시 충돌을 방지할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 일 실시예에 관한 자율 이동장치가 제2 모드로 구동하는 모습을 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 연결부(111)는 복수 개 마련될 수 있고, 도킹부(210)에는 복수 개의 연결부(111)에 각각 대응되는 커넥터(211)가 복수 개 마련될 수 있다. 복수 개의 연결부(111)와 복수 개의 커넥터(211)는 자율 이동장치(100)가 도킹부(210)와 접촉하였을 때 서로 대향하는 위치에 배치될 수 있다.
자율 이동장치(100)는 도킹부(210)로 인접한 후 복수 개의 연결부(111)가 각각 대응되는 커넥터(211)에 접촉할 수 있다. 프로세서(130)는 복수 개의 연결부(111)가 각각 대응되는 커넥터(211)에 모두 접촉하도록 제2 모드로 구동부(120)를 제어할 수 있다. 이 때, 프로세서(130)는 컴플라이언스 제어를 통해 구동부(120)를 정밀하게 제어할 수 있다.
또한 프로세서(130)는 복수 개의 연결부(111)가 각각 대응되는 커넥터(211)에 모두 접촉하였는지 여부를 검출할 수 있다.
도 3a에 도시된 자율 이동장치(100)는 복수 개의 연결부(111)가 각각 대응되는 커넥터(211)에 모두 접촉함으로써 접촉이 정상적으로 실행된 경우를 나타낸다. 프로세서(130)는 접촉이 정상적으로 실행되었다고 판단한 경우, 연결부(111)가 커넥터(211)에 연결되도록 구동부(120)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 연결부(111)의 적어도 일부는 커넥터(211)의 내부에 삽입되고, 커넥터(211)에 구비된 로킹 볼에 의하여 연결부(111)와 커넥터(211)가 물리적으로 체결되도록, 프로세서(130)는 본체(110)가 커넥터(211)가 위치하는 방향으로 이동되도록 구동부(120)를 제어할 수 있다. 프로세서(130)가 연결부(111)와 커넥터(211)가 체결되도록 구동부(120)를 제어하는 경우에도 프로세서(130)는 컴플라이언스 제어를 통해 구동부(120)를 제어할 수 있다.
또한 일 실시예에 관한 자율 이동장치(100)는 연결부(111)가 커넥터(211)에 연결될 때 본체(110)가 도킹 스테이션(200)에 도킹될 때 발생하는물리적인 결착에 의해 발생하는 반발력을 감지할 수 있다. 프로세서(130)는 자율 이동장치(100)가 도킹 스테이션(200)에 도킹될 때의 반발력으로부터 도킹이 성공적으로 실행되었는지 여부를 판단할 수 있다.
프로세서(130)는 연결부(111)와 커넥터(211)가 연결될 때 발생하는 반발력을 감지하고, 거리 감지 센서(140)로부터 자율 이동장치(100)와 도킹 스테이션(200) 사이의 거리가 기 설정된 거리 이내로 검출되면 도킹이 성공적으로 실행되었다고 판단할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(130)는 반발력을 감지하고, 거리 감지 센서(140)로부터 자율 이동장치(100)와 도킹 스테이션(200) 사이의 거리가 0인 것으로 검출된 경우, 도킹이 성공적으로 실행되었다고 판단할 수 있다.
도 3b에 도시된 자율 이동장치(100)는 복수 개의 연결부(111)가 각각 대응되는 커넥터(211)에 모두 접촉하지 않음으로써 접촉이 정상적으로 실행되지 않은 경우를 나타낸다. 다시 말해, 도 3b는 복수 개의 연결부(111)가 모두 대응되는 복수 개의 커넥터(211)에 접촉되지 않은 경우를 나타낸다.
프로세서(130)는 접촉이 정상적으로 실행되지 않았다고 판단한 경우, 복수 개의 연결부(111) 중 대응되는 커넥터(211)에 접촉되지 않은 연결부(111)를 검출할 수 있다.
예를 들어, 본체(110)의 이동 방향이 도킹부(210)에 대하여 다소 어긋난 경우, 일부 연결부(111)는 대응되는 커넥터(211)에 접촉되고 나머지 연결부(111)는 대응되는 커넥터(211)에 접촉되지 않을 수 있다. 프로세서(130)는 커넥터(211)에 접촉되지 않은 연결부(111)를 검출하고, 접촉되지 않은 연결부(111)가 대응되는 커넥터(211)에 접촉되도록 구동부(120)를 제어하여 도킹을 재시도할 수 있다.
또 다른 예시로서, 본체(110)의 이동 방향이 도킹부(210)에 대하여 완전 어긋난 경우, 모든 연결부(111)는 대응되는 커넥터(211)에 접촉하지 않을 수 있다. 이 경우, 프로세서(130)는 자율 이동장치(100)를 도킹 스테이션(200)에서 이격시킨 후 도킹을 재시도할 수 있다.
또 다른 예시로서, 프로세서(130)는 연결부(111)와 커넥터(211)가 연결될 때 발생하는 반발력을 감지하였으나, 거리 감지 센서(240)로부터 자율 이동장치(100)와 도킹 스테이션(200) 사이의 거리가 기 설정된 거리를 초과할 경우 도킹이 비정상적으로 실행되었다고 판단할 수 있다. 이 경우는 연결부(111)와 커넥터(211)가 물리적으로 결착하였으나 자율 이동장치(100)가 도킹부(210)의 정상적인 위치에 도킹되지 않은 상황인 경우를 의미할 수 있다. 따라서, 프로세서(130)는 연결부(111)와 커넥터(211)가 결착하여 반발력이 발생한 상황임에도 자율 이동장치(100)와 도킹 스테이션(200) 사이의 거리가 이격되어 있는 경우임을 판단할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 복수 개의 연결부(111) 중 대응되는 커넥터(211)와 접촉되지 않은 연결부(111)의 위치에 따라 프로세서(130)는 구동부(120)를 제어할 수 있다. 프로세서(130)는 컴플라이언스 제어를 통해서 본체(110)를 조금씩 이동시킴으로써 모든 연결부(111)가 각각 대응하는 커넥터(211)에 접촉되도록 도킹을 재시도할 수 있다.
또한 프로세서(130)는 기 설정된 시간 또는 기 설정된 횟수에 대하여 도킹을 재시도할 수 있다. 예를 들면, 연결부(111)의 일부가 대응되는 커넥터(211)에 접촉되지 않은 경우, 프로세서(130)는 기 설정된 시간 동안 복수 개의 연결부(111)가 모두 커넥터(211)에 접촉되도록 도킹을 재시도하고, 기 설정된 시간을 초과하면 도킹을 중단하도록 구동부(120)를 제어할 수 있다. 기 설정된 시간 또는 기 설정된 횟수는 프로세서(130)가 구동부(120)를 컴플라이언스 제어하여 도킹을 수행하기에 충분한 시간 또는 횟수로 설정될 수 있다.
프로세서(130)는 도킹을 중단하면, 소리 알람이나 시각 알람을 전송하여 도킹이 중단되었음을 알릴 수 있다. 도킹의 재시도가 기 설정된 시간 또는 기 설정된 횟수를 초과하는 경우에 자율 이동장치(100)는 도킹 상태에 대한 확인이 필요한 상황임을 알릴 수 있다. 자율 이동장치(100) 및/또는 도킹 스테이션(200)은 소리 알람을 송출하는 스피커, 시각 알람을 송출하는 디스플레이를 포함할 수 있다.
상술한 일 실시예에 관한 자율 이동장치(100)는 프로세서(130)가 제1 모드와 제2 모드로 구동부(120)를 제어함으로써 도킹 스테이션(200)에 자연스럽고 부드럽게 연결될 수 있다. 따라서 도킹 과정에서 발생할 수 있는 자율 이동장치(100)와 도킹 스테이션(200)의 충돌을 방지할 수 있다. 또한 프로세서(130)의 제어를 통해 자율 이동장치(100)가 도킹 과정에서 파손되는 것을 방지할 수 있으므로, 본체(110)의 강성을 증대시키거나 설계 구조의 변경이 필요하지 않은 장점을 가진다.
도 4는 다른 실시예에 관한 도킹 스테이션에 자율 이동장치가 도킹되는 모습을 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 다른 실시예에 관한 도킹 스테이션(200)의 경우, 자율 이동장치(100)가 도킹 스테이션(200)으로 이동하고 자율 도킹되는 것이 아니라, 자율 이동장치(100)가 도킹 스테이션(200)에 인접하면, 도킹 스테이션(200)이 자율 이동장치(100)를 자율 도킹할 수 있다. 다시 말해, 자율 이동장치(100)가 도킹 스테이션(200)에 일정 거리 이내로 인접하기만 하면 도킹 스테이션(200)이 스스로 도킹부(210)를 연결부(111)에 접촉시킬 수 있다. 다른 실시예에 관한 도킹 스테이션(200)을 설명함에 있어서, 상술한 일 실시예에 관한 자율 이동장치(100)와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 중복되는 부분에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 다른 실시예에 관한 도킹 스테이션(200)은 자율 이동장치(100)에 연결되는 도킹부(210), 도킹부(210)를 이동시키는 이동요소(220) 이동요소(220)의 동작을 제어하는 컨트롤러(230) 및 자율 이동장치(100)와 도킹 스테이션(200) 사이의 거리를 측정하는 거리 감지 센서(240)를 포함할 수 있다.
도킹이 개시되면, 자율 이동장치(100)가 이동하여 도킹 스테이션(200)에 인접할 수 있다.
컨트롤러(230)는 거리 감지 센서(240)로부터 자율 이동장치(100)와 도킹 스테이션(200) 사이의 거리 신호를 수신할 수 있다. 거리 감지 센서(240)에서 측정된 거리가 기 설정된 거리 이내로 인접하면, 컨트롤러(230)는 도킹부(210)가 연결부(111)에 접촉되도록 이동요소(220)를 제어할 수 있다.
이동요소(220)는 도킹부(210)의 위치를 조정할 수 있는 수단이면 어느 것이라도 가능하다. 예를 들어, 이동요소(220)는 도킹 스테이션(200)의 위치를 조정할 수 있는 휠일 수 있고, 컨트롤러(230)는 도킹부(210)가 연결부(111)에 접촉되도록 휠을 제어할 수 있다. 또 다른 예시로서, 이동요소(220)는 도킹부(210)에 연결된 로봇 암(robot arm)일 수 있고, 컨트롤러(230)는 로봇 암의 위치를 조정하여 도킹부(210)와 연결부(111)를 접촉시킬 수 있다. 또한 컨트롤러(230)는 이동요소(220)를 컴플라이언스 제어하여 도킹부(210)를 연결부(111)에 접촉시킬 수 있다.
도킹부(210)는 복수 개의 커넥터(211)를 포함하고, 자율 이동장치(100)에는 복수 개의 커넥터(211)에 각각 대응되는 복수 개의 연결부(111)가 마련될 수 있다.
컨트롤러(230)는 복수 개의 커넥터(211)가 모두 대응되는 복수 개의 연결부(111)에 각각 접촉되었는지 여부를 검출할 수 있다. 컨트롤러(230)는 복수 개의 커넥터(211)가 모두 대응되는 연결부(111)에 각각 접촉된 경우 도킹 스테이션(200)의 도킹부(210)와 자율 이동장치(100)의 연결부(111)의 접촉이 정상적으로 실행되었다고 판단할 수 있다. 컨트롤러(230)는 접촉이 성공적으로 실행되었다고 판단한 경우, 커넥터(211)를 연결부(111)와 연결시킬 수 있다.
또한 다른 실시예에 관한 도킹 스테이션(200)은 커넥터(211)가 연결부(111)에 연결될 때 도킹부(210)가 자율 이동장치(100)에 의하여 밀려나는 반발력을 감지하고, 이로부터 커넥터(211)와 연결부(111)가 성공적으로 연결되었는지 여부를 판단할 수 있다.
또한 컨트롤러(230)는 복수 개의 커넥터(211)가 각각 대응되는 연결부(111)에 모두 접촉되지 않은 경우, 접촉이 정상적으로 실행되지 않은 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 컨트롤러(230)는 연결부(111)에 접촉되지 않은 커넥터(211)를 검출하고, 접촉되지 않은 커넥터(211)가 대응되는 연결부(111)에 접촉되도록 이동요소(220)를 제어하여 도킹을 재시도할 수 있다. 이 때, 컨트롤러(230)는 컴플라이언스 제어를 통해 이동요소(220)를 제어할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 실시예들은 자율 이동장치(100)가 도킹 스테이션(200)에 도킹될 때 컴플라이언스 제어를 통해 자율 이동장치(100) 또는 도킹 스테이션(200)을 제어할 수 있다.
도 5는 또 다른 실시예에 관한 자율 이동장치의 제어방법의 순서도이다.
510 단계에서, 자율 이동장치(100)는 도킹을 개시할 수 있다. 자율 이동장치(100)는 도킹이 개시되는 조건을 만족하는 경우 도킹을 개시할 수 있다. 예를 들어, 자율 이동장치(100)의 배터리의 충전량이 일정 수치 이하이거나, 자율 이동장치(100)에 수용된 특정 목적의 수용물이 일정 수치 이하일 때 도킹이 개시되는 조건을 만족할 수 있다.
520 단계에서, 자율 이동장치(100)는 도킹 스테이션(200)의 도킹부(210)로 이동하는 제1 모드로 구동될 수 있다. 도킹이 개시되면, 자율 이동장치(100)는 도킹 스테이션(200)의 도킹부(210)의 위치를 파악하고, 도킹부(210)에 인접하도록 이동할 수 있다.
530 단계에서, 자율 이동장치(100)가 도킹 스테이션(200)에 기 설정된 거리 이내로 인접하면, 자율 이동장치(100)는 복수 개의 연결부(111)를 도킹부(210)에 접촉시키는 제2 모드로 구동될 수 있다. 예를 들어, 자율 이동장치(100)는 도킹부(210)와 약 100mm 이상 약 500mm 이내로 인접할 때까지 제1 모드로 구동될 수 있다. 자율 이동장치(100)는 기 설정된 거리 이내로 도킹부(210)에 인접한 후 복수 개의 연결부(111)가 각각 대응되는 커넥터(211)에 접촉시키는 제2 모드로 구동될 수 있다. 제2 모드는 컴플라이언스 제어를 통해 수행될 수 있다.
제2 모드에서, 자율 이동장치(100)는 복수 개의 연결부(111)가 모두 대응되는 커넥터(211)에 각각 접촉되었는지 여부를 검출함으로써 접촉이 정상적으로 실행되었는지 여부를 판단할 수 있다. 복수 개의 연결부(111)가 모두 대응되는 커넥터(211)에 접촉된 경우, 자율 이동장치(100)는 도킹부(210)의 정상 위치에서 접촉이 정상적으로 실행되었다고 판단할 수 있다.
제2 모드에서, 복수 개의 연결부(111)가 모두 대응되는 커넥터(211)에 접촉되지 않은 경우, 자율 이동장치(100)는 접촉이 비정상적으로 실행되었다고 판단할 수 있다. 자율 이동장치(100)는 접촉되지 않은 연결부(111)를 검출하고, 접촉되지 않은 연결부(111)가 커넥터(211)에 접촉되도록 이동할 수 있다. 이 경우, 자율 이동장치(100)는 컴플라이언스 제어를 통해 모든 연결부(111)가 대응되는 커넥터(211)에 접촉시킬 수 있다.
540 단계에서, 자율 이동장치(100)는 연결부(111)와 도킹부(210)의 접촉이 정상적으로 실행되었다고 판단하면, 연결부(111)와 도킹부(210)를 연결할 수 있다. 자율 이동장치(100)는 복수 개의 연결부(111)가 모두 도킹부(210)에 접촉된 경우 접촉이 정상적으로 실행되었다고 판단할 수 있다. 이 경우, 자율 이동장치(100)는 연결부(111)와 도킹부(210)를 물리적으로 체결할 수 있다.
또한 자율 이동장치(100)는 복수 개의 연결부(111)가 모두 대응되는 도킹부(210)에 접촉되지 않은 경우, 접촉되지 않은 연결부(111)를 검출하고, 접촉되지 않은 연결부(111)가 도킹부(210)에 접촉되도록 구동될 수 있다. 이 경우, 자율 이동장치(100)는 컴플라이언스 제어를 통해 연결부(111)를 도킹부(210)에 접촉시킬 수 있다.
본 실시예들과 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 자율 이동장치
110: 본체
111: 연결부
120: 구동부
130: 프로세서
140, 240: 거리 감지 센서
200: 도킹 스테이션
210: 도킹부
211: 커넥터
220: 이동요소
230: 컨트롤러

Claims (17)

  1. 도킹 스테이션에 자율 도킹되는 자율 이동장치로서,
    상기 도킹 스테이션에 연결되는 적어도 하나의 연결부를 포함하는 본체;
    상기 본체를 이동시키는 구동부; 및
    상기 구동부를 제어하는 프로세서;를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 본체를 상기 도킹 스테이션으로 인접시키는 제1 모드 및 상기 연결부를 상기 도킹 스테이션의 도킹부에 접촉시키는 제2 모드로 상기 구동부의 동작을 제어하는, 자율 이동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 모드에서 상기 본체와 상기 도킹 스테이션 사이의 거리가 기 설정된 거리 이내로 인접하도록 상기 구동부를 제어하는, 자율 이동 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 본체와 상기 도킹 스테이션 사이의 거리를 측정하는 거리 감지 센서;를 더 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 거리 감지 센서에서 측정된 상기 거리에 기초하여 상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로 상기 구동부의 제어를 변경하는, 자율 이동장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제2 모드에서 상기 본체에 작용하는 힘에 추종하여 상기 연결부가 상기 도킹부에 접촉되도록 상기 구동부를 컴플라이언스 제어(compliance control)하는, 자율 이동장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는 복수 개 마련되고,
    상기 도킹부에는 상기 복수 개의 연결부에 각각 대응되는 복수 개의 커넥터가 마련되며,
    상기 프로세서는,
    상기 복수 개의 연결부가 모두 대응되는 상기 커넥터에 각각 접촉되었는지 여부를 검출하고, 상기 복수 개의 연결부가 모두 대응되는 상기 커넥터에 각각 접촉된 경우 접촉이 정상적으로 실행되었다고 판단하는, 자율 이동장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    접촉이 정상적으로 실행되었다고 판단한 경우 상기 연결부와 상기 커넥터가 물리적으로 체결되도록 상기 구동부를 제어하는, 자율 이동장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 복수 개의 연결부가 모두 대응되는 상기 복수 개의 커넥터에 접촉되지 않은 경우 접촉이 비정상적으로 실행되었다고 판단하고, 접촉되지 않은 상기 연결부를 검출하며, 상기 접촉되지 않은 연결부가 대응되는 상기 커넥터에 접촉되도록 상기 구동부를 제어하는, 자율 이동장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    기 설정된 시간 또는 기 설정된 횟수에 대하여 상기 연결부가 상기 도킹부에 접촉하도록 상기 구동부를 제어하고, 상기 기 설정된 시간 또는 상기 기 설정된 횟수를 초과할 경우 도킹을 중단하도록 상기 구동부를 제어하는, 자율 이동장치.
  9. 자율 이동장치가 도킹되는 도킹 스테이션으로서,
    상기 자율 이동장치에 연결되는 도킹부;
    상기 도킹부를 이동시키는 이동요소; 및
    상기 이동요소를 제어하는 컨트롤러;를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 자율 이동장치가 상기 도킹부에 인접하면 상기 도킹부를 상기 자율 이동장치의 연결부에 접촉시키도록 상기 이동요소의 동작을 제어하는, 도킹 스테이션.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 자율 이동장치와 상기 도킹 스테이션 사이의 거리를 측정하는 거리 감지 센서;를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 거리 감지 센서에서 측정된 상기 거리에 기초하여 상기 도킹부가 상기 연결부에 접촉되도록 상기 이동요소를 제어하는, 도킹 스테이션.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 도킹부가 상기 연결부에 접촉되도록 상기 이동요소를 컴플라이언스 제어(compliance control)하는, 도킹 스테이션.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 도킹부는 복수 개의 커넥터를 포함하고,
    상기 자율 이동장치에는 상기 복수 개의 커넥터에 각각 대응되는 복수 개의 연결부가 마련되며,
    상기 컨트롤러는,
    상기 복수 개의 커넥터가 모두 대응되는 상기 연결부에 각각 접촉되었는지 여부를 검출하고, 상기 복수 개의 커넥터가 모두 대응되는 상기 연결부에 각각 접촉된 경우 접촉이 정상적으로 실행되었다고 판단하는, 도킹 스테이션.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 복수 개의 커넥터가 모두 대응되는 상기 연결부에 각각 접촉되지 않은 경우 접촉이 비정상적으로 실행되었다고 판단하고, 접촉되지 않은 상기 커넥터를 검출하며, 상기 접촉되지 않은 커넥터가 대응되는 상기 연결부에 접촉되도록 상기 이동요소를 제어하는, 도킹 스테이션.
  14. 도킹 스테이션에 자율 도킹하는 자율 이동장치의 제어방법으로서,
    상기 자율 이동장치가 도킹을 개시하는 단계;
    상기 자율 이동장치가 상기 도킹 스테이션의 도킹부로 이동하는 제1 모드로 구동하는 단계;
    상기 자율 이동장치가 상기 도킹 스테이션에 기 설정된 거리 이내로 인접하면, 상기 자율 이동장치가 복수 개의 연결부를 상기 도킹부의 커넥터에 접촉시키는 제2 모드로 구동하는 단계; 및
    상기 연결부와 상기 도킹부의 접촉이 정상적으로 실행되었다고 판단하면, 상기 연결부와 상기 도킹부를 연결하는 단계;를 포함하는 자율 이동장치의 제어방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 모드는,
    상기 자율 이동장치에 작용하는 힘에 추종하여 상기 연결부가 상기 도킹부에 접촉되도록 상기 자율 이동장치를 컴플라이언스 제어하는 것을 포함하는, 자율 이동장치의 제어방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제2 모드는,
    상기 복수 개의 연결부가 모두 대응되는 상기 커넥터에 각각 접촉되었는지 여부를 검출하고, 상기 복수 개의 연결부가 모두 대응되는 상기 커넥터에 각각 접촉된 경우 접촉이 정상적으로 실행되었다고 판단하는 것을 포함하는, 자율 이동장치의 제어방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제2 모드는,
    상기 복수 개의 연결부가 모두 대응되는 상기 커넥터에 접촉되지 않은 경우 접촉이 비정상적으로 실행되었다고 판단하고, 접촉되지 않은 상기 연결부를 검출하며, 상기 접촉되지 않은 연결부가 대응되는 상기 커넥터에 접촉되도록 상기 자율 이동장치를 제어하는 것을 포함하는, 자율 이동장치의 제어방법.



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