KR20230061835A - 도킹시 회귀형 반사판을 이용하는 이동 로봇 충전 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 로봇 및 충전 스테이션이 포함된 충전 시스템에 있어서, 상기 충전 스테이션은, 상기 이동 로봇과 마주보는 면에 부착되어 입사되는 광을 반사하는 반사판;을 포함하고, 상기 이동 로봇은, 출력된 레이저 광이 상기 반사판에 의해 반사되는 회귀광을 수신하여 상기 회귀광에 대한 정보를 제공하는 라이다; 및 상기 회귀광에 대한 정보에 기초하여, 상기 이동 로봇과 상기 충전 스테이션간의 도킹을 시도하는 제어부;를 포함하는 이동 로봇 충전 시스템에 관한 것이다.

Description

도킹시 회귀형 반사판을 이용하는 이동 로봇 충전 시스템{Mobile robot charging system using a retroreflective plate when docking}

본 발명은 도킹시 회귀형 반사판을 이용하는 이동 로봇 충전 시스템에 관한 것이다.

최근에는 산업체에서 이용되는 산업용 로봇뿐만 아니라 일반 가정이나 사무실, 관공서 등 건물내에서 가사일이나 사무 보조로서 로봇이 실용화되고 있다. 이에 해당하는 대표적인 예로서 청소 로봇, 안내 로봇, 방범 로봇 등을 들 수 있다. 기본적으로 주어진 공간 내에서 이동을 하면서 로봇 자신의 고유한 기능을 수행하는 로봇들을 이동 로봇으로 명명할 수 있다.

이동 로봇은 내장된 배터리에서 공급되는 전기 에너지로 동작된다. 이동 로봇은 충전 스테이션에서 공급되는 전기 에너지로 배터리의 충전을 해야 한다. 종래 기술에 따른 이동 로봇은 충전 스테이션의 위치를 여러 방식에 의해 인식하고, 도킹함으로써 충전이 진행된다.

도킹을 위해 별도의 센서가 필요하고, 이는 이동 로봇의 제조 단가 상승으로 이어지는 문제가 있었다.

등록번호 제10-1428846호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 이동 로봇에 기 장착된 센서인 라이다를 이용하여 도킹을 시도하는 이동 로봇 충전 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇 충전 시스템은, 반사판에 의한 회귀광에 대한 정보에 기초하여 이동 로봇과 충전 스테이션간의 도킹을 시도한다.

본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇 충전 시스템은, 이동 로봇 및 충전 스테이션이 포함된 충전 시스템에 있어서, 상기 충전 스테이션은, 상기 이동 로봇과 마주보는 면에 부착되어 입사되는 광을 반사하는 반사판;을 포함하고, 상기 이동 로봇은, 출력된 레이저 광이 상기 반사판에 의해 반사되는 회귀광을 수신하여 상기 회귀광에 대한 정보를 제공하는 라이다; 및 상기 회귀광에 대한 정보에 기초하여, 상기 이동 로봇과 상기 충전 스테이션간의 도킹을 시도하는 제어부;를 포함한다.

상기 제어부는, 상기 회귀광의 광량이 기준값 이상인 경우, 상기 이동 로봇과 상기 충전 스테이션간의 도킹을 시도한다.

상기 반사판은, 일면이 노출되고, 상기 일면을 제외한 다른 면은 반사 재질로 형성됨으로써 내부에 포켓을 형성하는 입체 반사 모듈을 복수로 포함한다.

상기 반사판은, 적어도 하나의 프리즘 시트를 포함한다.

상기 라이다는, 적어도 하나의 광생성부를 포함하고, 전기적 신호를 레이저 광으로 전환하여 출력하는 송신부; 적어도 하나의 포토 디텍터를 포함하고, 상기 회귀광을 전기적 신호로 전환하는 수신부; 및 상기 회귀광을 구성하는 적어도 하나의 요소에 기초하여, 상기 회귀광에 대한 정보를 생성하는 프로세서;를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 이동 로봇에 구비된 라이다를 이용해 도킹을 시도함으로써, 이동 로봇의 충전 시스템의 제조 단가를 낮추는 효과가 있다.

둘째, 충전 스테이션에 반사판을 구비함으로써, 라이다에서 회귀광의 수신율이 높아지는 효과가 있다.

셋째, 충전 상황에 맞춰 출력광을 스티어링 함으로써 외부 오브젝트 검출 상황과 충전 상황에 따라 라이다를 모두 사용할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 충전 시스템을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 외관을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 제어 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 라이다의 제어 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 라이다의 상세 블럭도이다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 라이다를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 빔 스티어링부를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 충전 시스템의 플로우 차트이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 출력광 및 회귀광을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 9은 본 발명의 실시예에 따른 라이다의 동작을 설명하는데 참조되는 도면이다.

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

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

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

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

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

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 충전 시스템을 설명하는데 참조되는 도면이다.

도면을 참조하면, 이동 로봇의 충전 시스템(10)은, 이동 로봇(100) 및 충전 스테이션(200)을 포함할 수 있다.

이동 로봇(100)은, 정해진 동작를 수행할 수 있다. 예를 들면, 이동 로봇(100)은, 배송 동작, 방역 동작, 방역 접객 동작, 협동 동작, 청소 동작, 출입 관리 동작, 건물 정보 제공 동작, 살균 동작, 멸균 동작 등을 수행할 수 있다.

이동 로봇(100)은, 충전 스테이션(200)과의 도킹을 통해, 전기적으로 연결된 상태에서 충전 스테이션(200)으로부터 전기 에너지를 제공받아 배터리를 충전할 수 있다.

이동 로봇(100)은, 충전 스테이션(200)과 통신할 수 있다. 예를 들면, 이동 로봇(100)은, 충전 스테이션(200)과 근거리 통신 프로토콜을 이용하여 직접 통신할 수 있다. 예를 들면, 이동 로봇(100)은, 충전 스테이션(200)과 라우터를 매개로 통신할 수 있다.

충전 스테이션(200)은, 상용 전원으로부터 전기 에너지를 공급받아 이동 로봇(100)에 제공할 수 있다. 충전 스테이션(200)은, 상용 전원에 연결된 상태로, 이동 로봇(100)이 도킹되면, 이동 로봇(100)에 전기 에너지를 공급할 수 있다.

충전 스테이션(200)은, 반사판(210)을 포함할 수 있다.

반사판(210)은, 이동 로봇(100)과 마주보는 면에 부착될 수 있다. 반사판(210)은, 이동 로봇(100)이 충전을 위해 충전 스테이션(200) 근처에 위치한 경우, 이동 로봇(100)과 마주보는 면에 부착될 수 있다. 반사판(210)은, 라이다(400)에서 출력되는 광을 수신하기에 적합하게 배치될 수 있다.

반사판(210)은, 라이다(400)에서 입사되는 광을 반사할 수 있다. 반사판은 집광 효과가 높을 수 있다. 반사판은 회귀 효과가 높을 수 있다.

반사판(210)은, 반사 효율이 높은 재질로 형성될 수 있다. 반사판(210)은, 반사 효율이 높은 구조를 가질 수 있다.

반사판(210)은 복수의 입체 반사 모듈을 포함할 수 있다. 입체 반사 모듈은, 일면이 노출되고, 상기 일면을 제외한 다른 면은 반사 재질로 형성됨으로써 내부에 포켓을 형성할 수 있다. 여기서, 노출되는 면은, 이동 로봇(100)과 마주보는 면일 수 있다.

복수의 입체 반사 모듈은, 어레이 형태로 배치될 수 있다. 어레이 형태로 배치된 복수의 입체 반사 모듈로 인해, 반사판(210)의 회귀 효과가 높아지고, 라에다(400)의 회귀광의 광량이 증대될 수 있다.

복수의 입체 반사 모듈이 포함되는 반사판(210)은, 회귀 반사판으로 명명될 수 있다.

반사판(210)은, 적어도 하나의 프리즘 시트를 포함할 수 있다. 프리즘 시트는, 프리즘에서의 굴절에 의한 집광 효과, 휘도 향상 효과 및 휘도 균일화 효과를 제공할 수 있다. 임계각 이상으로 프리즘에 입사한 광을 전반사시킬 수 있다.

이동 로봇(100)은, 라이다(400) 및 제어부(170)를 포함할 수 있다.

라이다(400)는, 출력된 레이저 광이 반사판(210)에 의해 반사되는 회귀광을 수신하여 회귀광에 대한 정보를 제공할 수 있다.

라이다(400)는, 적어도 하나의 광생성부를 포함하고, 전기적 신호를 레이저 광으로 전환하여 출력하는 송신부(도 4의 410), 적어도 하나의 포토 디텍터를 포함하고, 상기 회귀광을 전기적 신호로 전환하는 수신부(도 4의 420) 및 상기 회귀광을 구성하는 적어도 하나의 요소에 기초하여, 상기 회귀광에 대한 정보를 생성하는 프로세서(도 4의 470)를 포함할 수 있다.

회귀광에 대한 정보는 회귀광의 여러 요소에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 회귀광에 대한 정보는, 회귀광의 광량에 대한 정보를 포함할 수 있다.

제어부(170)는, 회귀광에 대한 정보에 기초하여, 이동 로봇과 충전 스테이션 간의 도킹을 시도할 수 있다.

제어부(170)는, 회귀광의 광량이 기 설정된 기준값 이상인 경우, 이동 로봇(100)과 충전 스테이션(200)간의 도킹을 시도할 수 있다.

제어부(170)는, 이동 로봇(100)이 충전 스테이션(200)을 향해 이동하도록 구동부(150)를 제어할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 외관을 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 제어 블럭도이다.

도면을 참조하면, 이동 로봇(100)은, 특정 공간에서 스스로 이동하면서 공기 청정을 수행한다. 이동 로봇(100)은, 자율 주행 이동 로봇으로 명명될 수 있다.

이동 로봇(100)은, 동작부(160)를 포함할 수 있다. 동작부(160)는, 제어부(170)에서 생성된 제어 신호에 따라 구동된다. 이동 로봇(100)은, 공기 청정기능을 수행하는 이동 로봇으로 명명될 수 있다.

이동 로봇(100)은, 자율 주행할 수 있다. 이동 로봇(100)은, 센싱부(110) 및 IMU(115)에서 생성된 데이터에 기초하여 주행 경로를 생성하고, 생성된 경로를 따라 자율 주행할 수 있다.

이동 로봇(100)은, 센싱부(110), IMU(115), 카메라(120), 제1 통신부(125), 입력부(130), 메모리(140), 구동부(150), 동작부(160), 출력부(180), 제어부(170) 및 전원 공급부(190)를 포함할 수 있다.

센싱부(110)는, 이동 로봇(100) 주변의 정보를 제공할 수 있다. 센싱부(110)는, 적어도 하나의 센서에서 생성된 데이터를 제어부(170)에 제공할 수 있다. 제어부(170)는, 센싱부(110)로부터 수신된 데이터에 기초하여, 이동 로봇(100) 외부의 오브젝트를 검출할 수 있다. 오브젝트는, 이동 로봇(100) 주변의 사물, 사람, 구조물 등 이동 로봇(100)의 이동에 직접적 또는 간접적으로 영향을 주는 객체로 정의할 수 있다.

센싱부(110)는, 초음파 센서(111) 및 라이다(400)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 센싱부(110)는, 레이다 또는 적외선 센서를 더 포함할 수 있다.

초음파 센서(111)는, 초음파를 이용하여, 이동 로봇(100) 외부의 오브젝트를 감지할 수 있다.

초음파 센서(111)는, 초음파 송신부, 수신부를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 초음파 센서(111)는, 초음파 송신부, 수신부와 전기적으로 연결되어, 수신되는 신호를 처리하고, 처리된 신호에 기초하여 오브젝트에 대한 데이터를 생성하는 적어도 하나의 제어부를 더 포함할 수 있다. 초음파 센서(111)의 제어부 기능은 제어부(170)에서 구현될 수도 있다.

초음파 센서(340)은, 초음파를 기초로 오브젝트를 검출하고, 검출된 오브젝트의 위치, 검출된 오브젝트와의 거리 및 상대 속도를 검출할 수 있다.

초음파 센서(340)는, 이동 로봇(100)의 전방, 후방 또는 측방에 위치하는 오브젝트를 감지하기 위해 이동 로봇(100) 외부의 적절한 위치에 배치될 수 있다.

라이다(400)는, 레이저 광을 이용하여, 이동 로봇(100) 외부의 오브젝트를 감지할 수 있다.

라이다(400)는, 광 송신부 및 광 수신부를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 라이다(400)는, 광 송신부 및 광 수신부와 전기적으로 연결되어, 수신되는 신호를 처리하고, 처리된 신호에 기초하여 오브젝트에 대한 데이터를 생성하는 적어도 하나의 제어부를 더 포함할 수 있다. 라이다(400)의 제어부 기능은 제어부(170)에서 구현될 수도 있다.

라이다(400)는, TOF(Time of Flight) 방식 또는 페이즈 쉬프트(phase-shift) 방식으로 구현될 수 있다.

라이다(400)는, 구동식 또는 비구동식으로 구현될 수 있다.

구동식으로 구현되는 경우, 라이다(400)는, 모터에 의해 회전되며, 이동 로봇(100) 주변의 오브젝트를 검출할 수 있다.

비구동식으로 구현되는 경우, 라이다(400)는, 광 스티어링에 의해, 이동 로봇(100)을 기준으로 소정 범위 내에 위치하는 오브젝트를 검출할 수 있다.

이동 로봇(100)은 복수의 비구동식 라이다를 포함할 수 있다.

라이다(400)는, 레이저 광 매개로, TOF(Time of Flight) 방식 또는 페이즈 쉬프트(phase-shift) 방식에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 검출된 오브젝트의 위치, 검출된 오브젝트와의 거리 및 상대 속도를 검출할 수 있다.

라이다(400)는, 이동 로봇(100)의 전방, 후방 또는 측방에 위치하는 오브젝트를 감지하기 위해 이동 로봇(100) 외부의 적절한 위치에 배치될 수 있다.

레이다는, 전자파 송신부, 수신부를 포함할 수 있다. 레이더는 전파 발사 원리상 펄스 레이더(Pulse Radar) 방식 또는 연속파 레이더(Continuous Wave Radar) 방식으로 구현될 수 있다. 레이더는 연속파 레이더 방식 중에서 신호 파형에 따라 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)방식 또는 FSK(Frequency Shift Keying) 방식으로 구현될 수 있다.

레이더는 전자파를 매개로, TOF(Time of Flight) 방식 또는 페이즈 쉬프트(phase-shift) 방식에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 검출된 오브젝트의 위치, 검출된 오브젝트와의 거리 및 상대 속도를 검출할 수 있다.

레이더는, 이동 로봇(100)의 전방, 후방 또는 측방에 위치하는 오브젝트를 감지하기 위해 이동 로봇(100)의 외부의 적절한 위치에 배치될 수 있다.

적외선 센서는, 적외선 송신부, 수신부를 포함할 수 있다. 적외선 센서는, 적외선 광을 기초로 오브젝트를 검출하고, 검출된 오브젝트의 위치, 검출된 오브젝트와의 거리 및 상대 속도를 검출할 수 있다.

적외선 센서는, 이동 로봇(100)의 전방, 후방 또는 측방에 위치하는 오브젝트를 감지하기 위해 이동 로봇(100)의 외부의 적절한 위치에 배치될 수 있다.

IMU(Inertial Measurement Unit)(115)는, 이동 로봇(100)의 관성을 측정할 수 있다. IMU(115)는, 가속도계와 회전 속도계, 때로는 자력계의 조합을 사용하여 이동 로봇(100)의 특정한 힘, 각도 비율 및 때로는 이동 로봇(100)을 둘러싼 자기장을 측정하는 전자 장치로 설명될 수 있다. 제어부(170)는, IMU(115)로부터 수신되는 데이터에 기초하여 이동 로봇(100)의 자세에 대한 정보를 생성할 수 있다.

IMU(115)는, 가속도 센서, 자이로 센서, 자기 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

카메라(120)는, 이동 로봇(100) 외부 영상을 촬영할 수 있다.

카메라(120)는, 영상을 이용하여 이동 로봇(100) 외부의 오브젝트에 대한 정보를 생성할 수 있다. 카메라(120)는 적어도 하나의 렌즈, 적어도 하나의 이미지 센서 및 이미지 센서와 전기적으로 연결되어 수신되는 신호를 처리하고, 처리되는 신호에 기초하여 오브젝트에 대한 데이터를 생성하는 적어도 하나의 제어부를 포함할 수 있다.

카메라(120)는, 모노 카메라, 스테레오 카메라 중 적어도 어느 하나일 수 있다.

카메라(120)는, 다양한 영상 처리 알고리즘을 이용하여, 오브젝트의 위치 정보, 오브젝트와의 거리 정보 또는 오브젝트와의 상대 속도 정보를 획득할 수 있다.

예를 들면, 카메라(120)는, 획득된 영상에서, 시간에 따른 오브젝트 크기의 변화를 기초로, 오브젝트와의 거리 정보 및 상대 속도 정보를 획득할 수 있다.

예를 들면, 카메라(120)는, 핀홀(pin hole) 모델, 노면 프로파일링 등을 통해, 오브젝트와의 거리 정보 및 상대 속도 정보를 획득할 수 있다.

예를 들면, 카메라(120)는, 스테레오 카메라에서 획득된 스테레오 영상에서 디스패러티(disparity) 정보를 기초로 오브젝트와의 거리 정보 및 상대 속도 정보를 획득할 수 있다.

카메라(120)는, 이동 로봇(100) 외부를 촬영하기 위해 FOV(field of view) 확보가 가능한 위치에 장착될 수 있다.

이동 로봇(100)은, 복수의 카메라(120)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 이동 로봇(100)은, 전방 카메라, 후방 카메라, 좌측방 카메라, 우측방 카메라를 구성된 4채널 카메라를 포함할 수 있다.

한편, 카메라(120)는, 센싱부(110)와 별도로 구성되는 것으로 설명되나, 실시예에 따라, 센싱부(110)의 하위 구성으로 분류될 수 있다.

제1 통신부(125)는, 이동 로봇(100) 외부의 전자 장치(예를 들면, 사용자 단말기, 서버, 다른 이동 로봇)와 신호를 교환할 수 있다.

제1 통신부(125)는, 충전 스테이션(200)과 신호 교환을 할 수 있다. 예를 들면, 제1 통신부(125)는, 직접 충전 스테이션(200)과 신호를 교환을 할 수 있다. 예를 들면, 제1 통신부(125)는, 다른 통신 요소(예를 들면, 라우터, 네트워크)를 거쳐 충전 스테이션(200)과 신호를 교환을 할 수 있다.

제1 통신부(125)는, 외부의 전자 장치와 데이터를 교환할 수 있다.

제1 통신부(125)는, 통신을 수행하기 위해 송신 안테나, 수신 안테나, 각종 통신 프로토콜이 구현 가능한 RF(Radio Frequency) 회로 및 RF 소자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

제1 통신부(125)는, 5G(예를 들면, 뉴 라디오(new radio, NR)) 방식을 이용하여, 이동 로봇(100) 외부의 전자 장치와 통신할 수 있다.

입력부(130)는, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 것으로, 입력부(130)에서 수집한 데이터는, 제어부(170)에 의해 분석되어, 사용자의 제어 명령으로 처리될 수 있다.

입력부(130)는, 음성 입력부(131), 터치 입력부(132)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 제스쳐 입력부 또는 기계식 입력부를 포함할 수 있다.

음성 입력부(131)는, 사용자의 음성 입력을 전기적 신호로 전환할 수 있다. 전환된 전기적 신호는, 제어부(170)에 제공될 수 있다. 음성 입력부(131)는, 하나 이상의 마이크로 폰을 포함할 수 있다.

터치 입력부(132)는, 사용자의 터치 입력을 전기적 신호로 전환할 수 있다. 전환된 전기적 신호는 제어부(170)에 제공될 수 있다.

터치 입력부(132)는, 사용자의 터치 입력을 감지하기 위한 터치 센서를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 터치 입력부(132)는 디스플레이(181)와 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한, 터치 스크린은, 이동 로봇(100)과 사용자 사이의 입력 인터페이스 및 출력 인터페이스를 함께 제공할 수 있다.

제스쳐 입력부는, 사용자의 제스쳐 입력을 전기적 신호로 전환할 수 있다. 전환된 전기적 신호는 제어부(170)에 제공될 수 있다.

제스쳐 입력부는, 사용자의 제스쳐 입력을 감지하기 위한 적외선 센서 및 이미지 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

기계식 입력부는, 버튼, 돔 스위치(dome switch), 조그 휠 및 조그 스위치 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 기계식 입력부에 의해 생성된 전기적 신호는, 제어부(170)에 제공될 수 있다.

메모리(140)는, 제어부(170)와 전기적으로 연결된다. 메모리(140)는 유닛에 대한 기본데이터, 유닛의 동작제어를 위한 제어데이터, 입출력되는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(140)는, 제어부(170)에서 처리된 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(140)는, 하드웨어적으로, ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다. 메모리(140)는 제어부(170)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램 등, 이동 로봇(100) 전반의 동작을 위한 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(140)는, 제어부(170)와 일체형으로 구현될 수 있다. 실시예에 따라, 메모리(140)는, 제어부(170)의 하위 구성으로 분류될 수 있다.

구동부(150)는, 이동 로봇(100)의 이동 동력을 제공할 수 있다. 구동부(150)는, 동력 생성부 및 동력 전달부를 포함할 수 있다.

동력 생성부는, 전기 에너지를 힘 에너지로 전환할 수 있다. 이를 위해 동력 생성부는, 적어도 하나의 모터로 구성될 수 있다.

동력 전달부는, 동력 생성부에서 생성된 동력을 구동 바퀴에 전달할 수 있다. 동력 전달부는, 적어도 하나의 기어 또는 적어도 하나의 벨트를 포함할 수 있다.

동작부(160)는, 정해진 동작을 수행하기 위한 구성을 포함할 수 있다. 예를 들면, 동작부(160)는, 배송 동작, 방역 동작, 방역 접객 동작, 협동 동작, 청소 동작, 출입 관리 동작, 건물 정보 제공 동작, 살균 동작, 멸균 동작을 수행하기 위한 구성을 개별적으로 포함할 수 있다.

출력부(180)는, 시각 또는 청각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것이다. 출력부(180)는, 디스플레이(181) 및 음향 출력부(182)를 포함할 수 있다.

디스플레이부(181)는, 다양한 정보에 대응되는 그래픽 객체를 표시할 수 있다.

디스플레이(181)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

디스플레이(181)는 터치 입력부(131)와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다.

음향 출력부(182)는, 제어부(170)로부터 제공되는 전기 신호를 오디오 신호로 변환하여 출력한다. 이를 위해, 음향 출력부(182)는, 하나 이상의 스피커를 포함할 수 있다.

제어부(170)는, 이동 로봇(100)의 각 유닛의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어부(170)는 ECU(Electronic Control Unit)로 명명될 수 있다. 제어부(170)는, 센싱부(110), IMU(115), 카메라(120), 제1 통신부(125), 입력부(130), 메모리(140), 구동부(150), 동작부(160) 및 출력부(180)와 전기적으로 연결된다.

제어부(170)는, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.

전원 공급부(190)는, 제어부(170)의 제어에 따라, 이동 로봇(100)을 구성하는 각 유닛들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 특히, 전원 공급부(190)는, 이동 로봇(100) 내부의 배터리 등으로부터 전원을 공급받을 수 있다.

전원 공급부(190)는, 충전부, 릴레이 및 배터리를 포함할 수 있다.

충전부는, 충전 스테이션(200)으로부터 전기 에너지를 공급받을수 있다. 이를 위해, 충전부는, 충전 단자를 포함할 수 있다. 이동 로봇(100)이 충전 스테이션(200)에 도킹되면, 이동 로봇(100)은 충전 스테이션(200)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이동 로봇(100)이 충전 스테이션(200)과 전기적으로 연결된 상태에서, 충전부는, 충전 스테이션(200)으로부터 전기 에너지를 공급받을 수 있다.

릴레이는, 이동 로봇(100)과 충전 스테이션(200)과의 전기적 연결을 단속할 수 있다. 충전 단자가 +단자와 -단자로 구성되는 경우, 릴레이는, +단자 및 - 단자 중 적어도 어느 하나와 연결되어 충전부와 충전 스테이션(200)과의 전기적 연결을 단속할 수 있다.

릴레이는, 제어부(170)에서 제공되는 제어 신호에 따라 온(on) 상태로 유지되거나 오프(off) 상태에서 온(on) 상태로 전환될 수 있다. 릴레이는, 제어부(170)에서 제공되는 제어 신호에 따라 오프(off) 상태로 유지되거나 온(on) 상태에서 오프(off) 상태로 전환될 수 있다.

릴레이는, 릴레이 회로, 릴레이 소자, SSR(solid state relay) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

릴레이가 온(on) 상태인 경우, 충전부와 충전 스테이션(200)은 전기적으로 연결될 수 있다. 이경우, 충전부는 충전 스테이션(200)으로부터 전기 에너지를 공급받을 수 있다.

릴레이가 오프(off) 상태인 경우, 충전부와 충전 스테이션(200)은 전기적으로 끊어질 수 있다. 이경우, 충전부는, 충전 스테이션(200)으로부터 전기 에너지를 공급받을 수 없다.

충전부는, 배터리를 충전할 수 있다. 충전부는, 충전 스테이션(200)으로부터 공급받는 전기 에너지로 배터리를 충전할 수 있다.

배터리는, 반복 충전이 가능한 이차 전지를 포함할 수 있다. 배터리는, 이동 로봇(100)의 각 유닛에 전기 에너지를 공급할 수 있다. 배터리는, 구동부(150)에 전기 에너지를 공급할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 라이다의 제어 블럭도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 라이다의 상세 블럭도이다.

도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 라이다를 설명하는데 참조되는 도면이다.

도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 빔 스티어링부를 설명하는데 참조되는 도면이다.

도면을 참조하면, 도면을 참조하면, 라이다(400)는 송신부(410), 수신부(420), 메모리(440), 인터페이스부(430), 프로세서(470) 및 전원 공급부(490)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 라이다(400)는 각 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 더 포함할 수도 있다.

송신부(410)는, 송신 신호를 생성하여 출력할 수 있다. 송신부(410)는, 프로세서(470)의 제어를 받을 수 있다.

송신부(410)는, 광을 출력할 수 있다. 예를 들면, 송신부(410)는, 광의 형태로, 송신 신호를 출력할 수 있다. 송신부(410)는, 광생성부(417)를 포함할 수 있다. 광생성부(417)는, 전기적 신호를 광으로 전환할 수 있다. 예를 들면, 광생성부(417)는, 레이저 광 생성부를 포함할 수 있다. 이경우, 송신 신호는 광신호로 구현될 수 있다.

송신부(410)는, 광생성부(417)에서 생성된 광에 기초한 광을 스티어링할 수 있다.

송신부(410)는, 스티어링되는 광을 통해, 스캐닝을 수행할 수 있다.

송신부(410)는, 광생성부(417), 광스플리터(510), 웨이브 가이드부(520) 및 광 스티어링부(530)를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 광스플리터(510) 및 웨이브 가이드부(520)는, 광 스티어링부(530)의 하위 구성요소로 분류될 수 있다. 특히, 광스플리터(510) 및 웨이브 가이드부(520)는, 제1 광 스티어링부(600)의 하위 구성 요소로 분류될 수 있다.

광생성부(417)는, 송신 신호에 대응하는 광을 생성하여, 광신호를 출력할 수 있다. 광생성부(417)는 출력광(810)을 생성하여, 외부로 출력할 수 있다.

광생성부(417)는, 광의 기초가 되는 출력광(810)을 생성하여 출력할 수 있다.

광생성부(417)에서 생성되는 광은, 레이저(Laser)일 수 있다.

광스플리터(510)는, 광생성부(417)에서 생성된 출력광(810)을 분광할 수 있다.

웨이브 가이드부(wave guide)(520)는, 유입되는 광을 가이드할 수 있다. 웨이브 가이드부(520)는, 광스플리터(510)에서 분광된 광을 광 스티어링부(530)로 가이드할 수 있다. 예를 들면, 웨이브 가이드부(520)는, 광스플리터(510)에 의해 분광된 광을 제1 광 스티어링부(600)로 가이드할 수 있다.

광 스티어링부(530)는, 광생성부(417)에서 생성된 광의 광스트리어링을 수행할 수 있다. 광 스티어링부(530)는, 유입되는 광의 경로를 지속적으로 변경할 수 있다. 광 스티어링부(530)는, 스티어링되는 광을 통해, 스캐닝을 수행할 수 있다.

광 스티어링부(530)는, 제1 광 스티어링부(600) 및 제2 광 스티어링부(700)를 포함할 수 있다.

제1 광 스티어링부(600)는, 광을 제1 방향으로 스티어링할 수 있다. 제1 광 스티어링부(600)는, 어레이드 웨이브가이드 그레이팅(AWG : arrayed waveguide grating)을 포함할 수 있다.

제2 광 스티어링부(700)는, 광을 제2 방향으로 스티어링할 수 있다. 제2 광 스티어링부(700)는, 그레이팅 커플러(grating coupler)를 포함할 수 있다. 제2 광 스티어링부(700)는, 어레이드 웨이브가이드 그레이팅(AWG : arrayed waveguide grating)을 포함할 수 있다.

제1 광 스티어링부(600)가 어레이드 웨이브가이드 그레이팅을 포함하는 경우, 제2 스티어링부(600)는, 어레이드 웨이브가이드 그레이팅의 복수의 출력 광경로에 각각 대응되도록 배치되는 복수의 그레이팅 커플러를 포함할 수 있다.

한편, 실시예에 따라, 송신부(410)는, 광스플리터(510) 대신 광커플러(미도시)를 포함할 수 있다. 광커플러는, 분광 또는 합광을 수행할 수 있다. 여기서, 광커플러는, 스타 커플러(star coupler)일 수 있다.

실시예에 따라, 송신부(410)는, 히터(482) 및 피에조(484)를 선택적으로 또는 조합하여 더 포함할 수 있다.

히터(482)는, 웨이브 가이드부(520)에 열을 제공할 수 있다. 예를 들면, 히터(482)는, 수신되는 전기 신호에 기초하여, 웨이브 가이드부(520)에 분광된 광의 개별 위상을 변경하기 위한 열을 제공할 수 있다.

히터(482)는, 전기 에너지를 열에너지로 변환하는 소자를 포함할 수 있다. 예를 들면, 히터(482)는, 페티에(Peltier) 효과를 이용하여 전기 에너지를 열 에너지로 변환하여, 웨이브 가이드부(520)에 열을 제공할 수 있다.

히터(482)가 웨이브 가이드부(520)에 열을 제공함으로써, 웨이브 가이드부(520)에 포함된 코어(521)의 굴절률이 변할 수 있다. 이경우, 웨이브 가이드부(520)에서 가이드되는 광의 위상이 바뀔 수 있다. 이와 같이 바뀌는 광의 위상을 이용하여, 라이다(400)는 광 스티어링을 수행할 수 있다.

이러한 히터(482)는, 프로세서(470)의 제어에 따라 동작될 수 있다.

피에조(484)는, 웨이브 가이드부(520) 압력을 제공할 수 있다. 예를 들면, 피에조는 수신되는 전기 신호에 기초하여, 웨이브 가이드부(520)에 분광된 광의 개별 위상을 변경하기 위한 압력을 제공할 수 있다.

피에조(484)는, 압전소자를 포함할 수 있다. 예를 들면, 피에조(484)는, 역압전효과를 이용하여, 웨이브 가이드부(520)에 압력을 제공할 수 있다.

피에조(484)가 웨이브 가이드부(520)에 압력을 제공함으로써, 웨이브 가이드부(520)에 포함된 코어(521)의 굴절률이 변할 수 있다. 이경우, 웨이브 가이드부(520)에서 가이드되는 광의 위상이 바뀔 수 있다. 이와 같이 바뀌는 광의 위상을 이용하여, 라이다(400)는 광 스티어링을 수행할 수 있다.

이러한 피에조(484)는, 프로세서(470)의 제어에 따라 동작될 수 있다.

수신부(420)는, 수신 신호를 획득할 수 있다. 여기서, 수신 신호는 송신 신호가 오브젝트에 반사되어 되돌아오는 신호이다. 수신부(420)는, 프로세서(470)의 제어를 받을 수 있다.

수신부(420)는, 광이 오브젝트에 반사되어 되돌아오는 회귀광(820)을 획득할 수 있다.

광 신호를 매개로 오브젝트를 검출하는 경우, 수신부(420)는, 포토 디텍터(421)를 포함할 수 있다. 포토 디텍터(421)는, 광을 전기로 전환할 수 있다. 예를 들면, 포토 디텍터(421)는, 포토 다이오드(PD)를 포함할 수 있다.

수신부(420)는, 포토 다이오드(PD) 어레이를 포함할 수 있다. 이경우, 하나의 포토 다이오드는 하나의 픽셀을 형성할 수 있다. 프로세서(470)는, 포토 다이오드 어레이의 각각의 포토 다이오드에서 센싱되는 정보에 기초하여, 이미지를 생성할 수 있다.

수신부(420)는, 스캐닝되는 출력광(810) 각각의 지점에서 회귀광(820)을 수신할 수 있다.

예를 들면, 제1 지점을 향해 출력광(810)이 출력되면, 수신부(420)는, 제1 지점에서 되돌아오는 회귀광(820)을 수신할 수 있다. 또한, 제2 지점을 향해 출력광(810)이 출력되면, 수신부는, 제2 지점에서 되돌아오는 회귀광(820)을 수신할 수 있다. 이와 같이, 수신부(420)는, 연속적인 복수의 지점에서 되도록아오는 회귀광(820)을 수신하여, 각 지점에서의 회귀광(820)을 센싱할 수 있다. 이때, 각 지점은 하나의 픽셀로 정의될 수 있다. 프로세서(470)는, 각 지점에서 센싱되는 정보에 기초하여, 이미지를 생성할 수 있다.

메모리(440)는, 프로세서(470)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램 등, 라이다(400) 전반의 동작을 위한 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(440)는, 하드웨어적으로, ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 등과 같은 다양한 저장기기 일 수 있다.

인터페이스부(430)는, 라이다(400)에 연결되는 장치와 데이터를 교환하는 통로 역활을 수행할 수 있다. 인터페이스부(430)는 전기적으로 연결된 유닛으로부터 데이터를 수신하고, 프로세서(470)에서 처리 또는 생성되는 신호를 전기적으로 연결된 유닛으로 전송할 수 있다. 인터페이스부(430)는 제어부(170)와 데이터를 교환하는 통로 역할을 수행할 수 있다.

인터페이스부(430)는, 제어부(170)로부터 정보 또는 데이터를 수신할 수 있다.

인터페이스부(430)는, 프로세서(470)에서 생성된 신호, 데이터 또는 정보를, 이동 로봇(100)내 다른 구성으로 제공할 수 있다.

프로세서(470)는, 라이다(400) 내의 각 유닛과 전기적으로 연결되어 각 유닛의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.

프로세서(470)는, 송신 신호와 반사 신호를 비교하여, 오브젝트 정보를 획득할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(470)는 출력광(810)과 회귀광(820)을 비교하여 오브젝트 정보를 획득할 수 있다.

구체적으로, 프로세서(470)는, 출력광(810)과 회귀광(820)의 TOF(Time of Flight) 또는 위상변화(phase shift) 연산하여, 오브젝트 정보를 획득할 수 있다.

여기서, 오브젝트 정보는, 오브젝트의 존재 유무 정보, 오브젝트와의 거리 정보, 오브젝트와의 상대 속도 정보, 오브젝트의 위치 정보를 포함할 수 있다.

프로세서(470)는, 출력광(810) 및 수신광에 기초하여 오브젝트의 이미지를 생성할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(470)는, 각각의 픽셀에 대응되는, 출력광(810) 및 수신광을 서로 비교하여 오브젝트의 이미지를 생성할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(470)는, 각 픽셀에 대응하는 출력광(810) 및 회귀광(820)을 비교하여, 각 픽셀당 TOF 또는 위상 변화를 연산하여 오브젝트의 이미지를 생성할 수 있다.

프로세서(470)는, 인터페이스부(430)를 통해, 내부 센싱부(125) 또는 외부 센싱부(126)로부터 주행 상황 정보를 수신할 수 있다. 프로세서(470)는, 주행 상황 정보에 기초하여, 송신부(410)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(470)는, 주행 상황 정보에 기초하여, 광을 제1 방향 또는 제2 방향으로 스티어링 할 수 있다.

주행 상황 정보는, 이동 로봇의 센싱 정보 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

이동 로봇의 센싱 정보는, 센싱부(110)를 통해 센싱되어 생성된 정보일 수 있다. 예를 들면, 이동 로봇의 센싱 정보는, 이동 로봇 자세 정보, 이동 로봇 방향 정보, 이동 로봇 위치 정보, 이동 로봇 각도 정보, 이동 로봇 속도 정보, 이동 로봇 가속도 정보, 이동 로봇 기울기 정보, 이동 로봇 전진/후진 정보 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

이동 로봇의 센싱 정보는, 이동 로봇 외부에 위치하는 오브젝트 정보를 포함할 수 있다. 오브젝트 정보는, 오브젝트의 존재 유무 정보, 오브젝트와의 거리 정보, 오브젝트와의 상대 속도 정보, 오브젝트의 위치 정보를 포함할 수 있다.

주행 상황 정보는, 주변에 위치하는 오브젝트 정보일 수 있다. 여기서, 오브젝트 정보는, 프로세서(470)에서, 회귀광(820)을 기초로 생성된 정보일 수 있다.

프로세서(470)는, 회귀광(820)을 기초로 오브젝트 정보를 생성하고, 생성된 오브젝트 정보에 기초하여, 출력광(810)의 광스티어링의 각도를 조정할 수 있다.

프로세서(470)는, 주행 상황 정보에 기초하여, 출력광(810)의 광스티어링의 각도를 조정할 수 있다.

프로세서(470)는, 출력광(810)의 광스티어링의 각도를 조정함으로써, 출력광(810)의 화각(FOV : field of view)을 조정할 수 있다.

프로세서(470)는, 출력광(810)의 광스티어링의 각도를 조정함으로써, 오브젝트의 감지 영역을 설정할 수 있다.

구체적으로, 프로세서(470)는, 수평 방향의 출력광(810)의 광스티어링의 좌우 각도를 조정할 수 있다. 프로세서(470)는, 수직 방향의 출력광(810)의 광스티어링의 상하 각도를 조정할 수 있다.

프로세서(470)는, 히터(482)를 제어하여, 광스플리터(510)에 의해 분광된 광의 개별 위상을 변경할 수 있다.

프로세서(470)는, 피에조(484)를 제어하여, 광스플리터(510)에 의해 분광된 광의 개별 위상을 변경할 수 있다.

프로세서(470)는, 출력광(810) 및 회귀광(820)을 기초로, 뎁스맵을 생성할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(470)는, 각 픽셀에 대응하는 출력광(810) 및 회귀광(820)을 비교하여, 각 픽셀당 TOF 또는 위상 변화를 연산하여, 뎁스맵을 생성할 수 있다.

프로세서(470)는, 뎁스맵 상에 기 설정된 관심 영역(ROI : Region of interest)의 뎁스값을 기초로, 외란(disturbance) 발생 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(470)는, 관심 영역의 뎁스값을 누적하여 메모리(440)에 저장할 수 있다. 프로세서(470)는, 누적 저장된 뎁스값의 평균값과, 새로 획득된 관심 영역의 뎁스값의 차이를 기초로, 외란 발생 여부를 판단할 수 있다.

프로세서(470)는, 하드웨어적으로, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.

한편, 실시예에 따라,

한편, 실시예에 따라, 라이다(400)는, 자세 감지부(450) 및 자세 조정부(460)를 더 포함할 수 있다.

자세 감지부(470)는 라이다(400)의 자세를 감지할 수 있다. 라이다(400)는, 이동 로봇 전방, 후방 또는 측방에 위치하는 오브젝트를 향해 송신 신호를 송출하고, 오브젝트에 반사되는 수신 신호를 획득하기 위해, 적합한 자세를 취해야 한다. 외부의 충격 등으로 인해, 라이다(400)의 자세가 변한 경우, 자세 감지부(470)는 라이다(400)의 자세의 변화를 감지한다.

자세 감지부(470)는 라이다(400)의 자세를 감지하기 위해, 적외선 센서, 볼트 체결 센서(예를 들면, Bolt Magnet 센서) 및 자이로 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

자세 조정부(460)는 자세 감지부(470)에서 감지한 자세에 기초하여, 라이다(400)의 자세를 조정한다. 자세 조정부(460)는 모터 등의 구동 수단을 포함하고, 프로세서(470)의 제어에 따라, 송신 신호 송출 및 수신 신호 획득에 적합하도록, 라이다(400)의 자세를 조정한다.

프로세서(470)는 자세 감지부(470)로부터 감지된 자세 정보를 수신한다. 프로세서(470)는 수신된 자세 정보를 기초로, 자세 조정부(460)를 제어한다.

실시예에 따라, 프로세서(470)는 라이다(400)의 자세를 유지한 상태에서, 송신 신호에서 광의 방향 및 크기를 제어할 수 있다.

한편, 프로세서(470)는 자세 감지부(470)를 통해 감지된 라이다(400)의 자세에 변화가 발생하는 경우, 인터페이스부(430)를 통해, 제어부(170)에 관련 정보를 제공할 수 있다. 이경우, 제어부(170)는 출력부(1500)를 통해, 사용자가 인지할 수 있도록 라이다(400)의 자세 변화 정보를 출력할 수 있다.

송신부(410)는 파형 발생기(waveform generator)(411), 변조기(modulator)(414) 및 광생성부(417)를 포함할 수 있다.

파형 발생기(411)는, 송신 신호를 생성할 수 있다. 이를 위해, 파형 발생기(411)는, VCO(Voltage Control Oscillator) 등의 발진 소자를 포함할 수 있다. 한편, 실시예에 따라, 오실레이터는 복수로 구비될 수 있다.

변조기(414)는, 파형 발생기(411)에서 생성된 송신 신호를 광생성부에서 발생되는 광에 싣는다.

광생성부(417)는, 송신 신호에 대응되는 광을 생성하여, 광신호를 외부로 출력할 수 있다. 광생성부(417)는 출력광(810)을 생성하여, 외부로 출력할 수 있다.

광생성부(417)에서 생성되는 광은, 레이저(Laser)일 수 있다.

한편, 송신부(410)는 증폭부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 증폭부(미도시)는, 증폭 회로를 포함하여, 파형 발생기(411)에서 생성되는 신호를 증폭하여, 변조기(414)에 제공할 수 있다.

수신부(420)는, 포토 디텍터(photo detector)(421) 및 믹서(mixer)(424)를 포함할 수 있다.

포토 디텍터(421)는, 수신광을 전기적 신호로 전환할 수 있다. 포토 디텍터(421)는, 송신부(410)에서 출력된 광신호가 오브젝트에 반사되는 회귀광(820)신호를 수신하여 전기적 신호로 전환할 수 있다.

믹서(424)는, 파형 발생기(411)에서 생성된 신호와 포토 디텍터(421)에서 수신된 신호를 상관 연산하여 두 신호의 차이를 출력할 수 있다.

예를 들면, 믹서(424)는, 송신부(410)에서 출력되는 송신 신호와 수신부(420)에서 수신되는 수신 신호의 시간 차이에 해당하는 TOF 정보를 생성할 수 있다.

예를 들면, 믹서(424)는, 파형 발생기(411)에서 생성된 송신 신호와 포토 디텍터(421)에서 수신된 수신 신호를 믹싱(Mixing)하여, 송신 신호와 수신 신호의 주파수 차이에 해당하는 신호를 생성할 수 있다.

수신 신호와 송신 신호로 얻어지는 신호의 주파수는, 비트 주파수로 명명될 수 있다. 믹서(424)에서 출력되는 주파수는, 비트 주파수일 수 있다.

프로세서(470)는, 송신 신호와 수신 신호의 주파수 차이에 해당하는 신호를 기초로 오브젝트 정보를 획득할 수 있다.

한편, 수신부(420)는, 필터(미도시) 및 증폭기(미도시)를 더 포함할 수 있다.

필터(미도시)는, 믹서(424)에서 생성된 신호를 필터링할 수 있다.

증폭기(미도시)는, 믹서(424)에서 생성된 신호 또는 믹서(424)에서 생성되어 필터(미도시)를 거친 신호를 증폭하여, 프로세서(470)에 제공할 수 있다.

프로세서(470)는, FFT(Fast Fourier Transform)부(471), 처리부(474) 및 DAC(Digital to analog converter)부(477)를 포함할 수 있다.

FFT부(471)는, 고속 푸리에 변환을 통해, 믹서(424)에서 출력되는 신호의 주파수를 측정할 수 있다. FFT부(471)는, 송신 신호와 수신 신호의 주파수 차이에 해당하는 신호를 고속 푸리에 변환하여, PS(Phase shift) 정보를 생성할 수 있다.

실시예에 따라, FFT부(471)는 생략될 수 있다.

처리부(474)는, 오브젝트 정보를 획득할 수 있다. 믹서(424)에서 제공되는 송신 신호와 수신 신호의 차이를 기초로 오브젝트 정보를 획득할 수 있다.

처리부(474)는, TOF 또는 위상변화에 기초하여, 오브젝트 정보를 획득할 수 있다.

처리부(474)는, 믹서(424)에서 제공되는 TOF 정보에 기초하여 오브젝트 정보를 획득할 수 있다.

처리부(474)는, PS 정보를 기초로 오브젝트 정보를 획득할 수 있다.

오브젝트 정보는, 오브젝트 존재 유무에 대한 정보, 오브젝트와의 거리 정보, 오브젝트와의 상대 속도 정보, 오브젝트의 위치 정보를 포함할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 충전 시스템의 플로우 차트이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 출력광 및 회귀광을 설명하는데 참조되는 도면이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 라이다의 동작을 설명하는데 참조되는 도면이다.

도면을 참조하면, 제어부(170)는 기 설정된 동작을 수행하도록 구동부(150) 및 동작부(160)를 제어할 수 있다(S710).

제어부(170)는, 충전이 필요한지 판단할 수 있다(S720). 예를 들면, 제어부(170)는, 배터리의 잔량에 기초하여, 충전이 필요한지 판단할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 기 설정된 동작을 수행하기 위한 전기 에너지와 배터리 잔량을 비교하여 충전이 필요한지 판단할 수 있다.

제어부(170)는, 충전이 필요한 것으로 판단되는 경우, 광을 상하 방향으로 스티어링할 수 있다(S730). 상하 방향은 상술한 제2 방향으로 설명될 수 있다. 충전 스테이션(200)에 포함되는 반사판(210)은 충전 스테이션(200)의 하부에 배치될 수 있다.

기 설정된 동작을 수행할 때 제어부(170)는, 오브젝트 검출을 위해 이동 로봇(100)에 장착된 라이다의 수평 방향 중심으로 광을 출력하고, 충전이 필요할 때 제어부(170)는, 반사판(210) 검출을 위해 상하 방향 특히 아래 방향으로 광을 스티어링 할 수 있다.

제어부(170)는, 반사판(210)이 검출되는지 판단할 수 있다(S740).

반사판(210)은, 사용자의 시야에 들어오지 않게 충전 스테이션(200)의 충전 스테이션(200)의 일면 하부에 배치될 수 있다. 반사판(210)은, 도킹시 이동 로봇(100)과 마주보는 면에 부착될 수 있다. 반사판(210)는, 입사되는 광을 반사할 수 있다.

반사판(210)은 집광 효과 및 회귀 효과가 높게 형성되어 입사되는 광의 대부분을 다시 이동 로봇(100)을 향해 반사시킬 수 있다. 제어부(170)는, 수신부(420)를 통해 수신되는 회귀광(820)의 광량에 기초하여, 반사판(210) 검출 여부를 판단할 수 있다.

반사판(210)이 검출되면, 제어부(170)는, 반사판(210)을 향해 광을 타케팅할 수 있다(S750). 제어부(170)는, 수평 방향으로 광을 스티어링하면서 회귀광(820)의 광량이 가장 높은 지점을 향해 광을 타게팅할 수 있다.

타게팅 된 상태에서, 제어부(170)는, 회귀광(820)의 광량이 기준값 이상인지 판단할 수 있다(S760).

회귀광(820)의 광량이 기준값 이상으로 판단되는 경우, 제어부(170)는, 이동 로봇(100)과 충전 스테이션(200)의 도킹을 시도할 수 있다(S770).

회귀광(820)의 광량이 기준값 이상으로 판단되는 경우, 제어부(170)는, 이동 로봇(100)의 위치 좌표가 도킹에 적합한 위치로 판단할 수 있다.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 상기 컴퓨터는 프로세서 또는 제어부를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

10 : 이동 로봇 충전 시스템
100 : 이동 로봇
200 : 충전 스테이션

Claims (5)

1. 이동 로봇 및 충전 스테이션이 포함된 충전 시스템에 있어서,
   상기 충전 스테이션은,
   상기 이동 로봇과 마주보는 면에 부착되어 입사되는 광을 반사하는 반사판;을 포함하고,
   상기 이동 로봇은,
   출력된 레이저 광이 상기 반사판에 의해 반사되는 회귀광을 수신하여 상기 회귀광에 대한 정보를 제공하는 라이다; 및
   상기 회귀광에 대한 정보에 기초하여, 상기 이동 로봇과 상기 충전 스테이션간의 도킹을 시도하는 제어부;를 포함하는 이동 로봇 충전 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 회귀광의 광량이 기준값 이상인 경우, 상기 이동 로봇과 상기 충전 스테이션간의 도킹을 시도하는 이동 로봇 충전 시스템.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 반사판은,
   일면이 노출되고, 상기 일면을 제외한 다른 면은 반사 재질로 형성됨으로써 내부에 포켓을 형성하는 입체 반사 모듈을 복수로 포함하는 이동 로봇 충전 시스템.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 반사판은,
   적어도 하나의 프리즘 시트를 포함하는 이동 로봇 충전 시스템.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 라이다는,
   적어도 하나의 광생성부를 포함하고, 전기적 신호를 레이저 광으로 전환하여 출력하는 송신부;
   적어도 하나의 포토 디텍터를 포함하고, 상기 회귀광을 전기적 신호로 전환하는 수신부; 및
   상기 회귀광을 구성하는 적어도 하나의 요소에 기초하여, 상기 회귀광에 대한 정보를 생성하는 프로세서;를 포함하는 이동 로봇 충전 시스템.
   
   

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