KR20230089680A - 이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치 - Google Patents

이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치는, 이동 서비스 로봇의 주행 시 로봇의 가속도, 회전 및 방향을 계측하여 제어부로 전송하는 센서부와; 제어부로부터의 트레이 각도 조정 제어신호를 수신하여, 트레이 구동 모터를 구동하여 트레이의 각도를 조정하는 구동부와; 이동 서비스 로봇의 주행 시 로봇의 구동 모터의 회전축의 회전에 따라 전기를 생성하여 트레이에 설치되어 있는 전자석 코일에 전기를 공급함으로써 전자석을 발현하여 로봇의 이동 및 트레이의 각도 조정 시 트레이에 적재된 음식물 용기를 자력(磁力)으로 붙잡아주어 음식물 용기의 이동이나 이탈을 방지하는 전자석부; 및 상기 센서부, 구동부 및 전자석부의 상태를 각각 체크하고, 센서부로부터의 계측값을 수신하여 이를 바탕으로 트레이의 조정 각도를 결정하여 트레이 각도 조정 제어신호를 구동부로 전송하는 제어부를 포함한다.

Description

이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치{Food spill prevention apparatus in moving service robot}
본 발명은 이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 음식물 용기를 적재하는 트레이의 구조를 각도 조정이 가능하도록 구성하고, 트레이에 적재된 용기를 전자석에 의해 고정함으로써 용기 내의 음식물 유출을 방지하고, 트레이에서 용기의 이동이나 이탈을 방지할 수 있는 이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이동 서비스 로봇은 출발 → 가속주행 → 정속주행 → 감속주행→ 정지와 같은 순서로 동작하게 된다. 이때, 이동 서비스 로봇의 트레이에 음식물이 담긴 용기를 적재하고 주행하는 경우, 로봇의 출발과 정지 등의 상태에서는 관성 작용에 의해 용기 내부의 음식물이 외부로 유출될 수 있다.
현재 일반적인 이동 서비스 로봇의 사용 환경은 평탄하고 고른 바닥 면을 주행하는 것을 기본으로 한다. 하지만, 이동 서비스 로봇이 이동할 때, 로봇의 자체의 진동이나 바닥의 이물질로 인한 평탄도 저하로 트레이에 적재된 음식물 용기가 이동하거나 이탈되는 상황이 발생한다. 이를 방지하기 위하여 로봇을 저속으로 주행하거나, 트레이의 형태를 용기를 고정할 수 있는 형태로 변형하여 사용하는 방식을 취하고 있다. 이에 따라, 다양한 용기를 취급하기 위하여 트레이를 교체하거나, 특정 모양의 용기만 취급해야 하고, 서비스 로봇의 이동 속도를 제한해야 하는 문제가 있다.
한편, 한국 공개특허공보 제10-2017-0112487호(특허문헌 1)에는 "레스토랑의 지능형 서비스 로봇시스템"이 개시되어 있는 바, 복수의 테이블이 고정 설치되고, 상기 테이블 각각의 사이로 이동로가 형성되며, 상기 이동로의 바닥면에 이동라인이 형성된 레스토랑홀과; 프레임과, 상기 프레임을 상기 이동라인을 따라 이동시키도록 상기 프레임의 하부에 설치된 이동부 및 상기 프레임에 설치되어 음식물이 담긴 트레이를 파지할 수 있도록 그립퍼가 구비된 매니퓰레이터를 포함하는 웨이터로봇과; 상기 레스토랑홀의 입구에 인접하게 설치되고, 상기 웨이터로봇을 제어할 수 있도록 각각의 제어신호를 전송하는 카운터제어부와; 상기 웨이터로봇의 프레임에 설치되고, 상기 카운터제어부와 무선통신을 수행하여 상기 카운터제어부의 제어신호에 맞게 상기 웨이터로봇을 제어하는 로봇제어부를 포함하고, 상기 웨이터로봇은 주문된 음식물이 담긴 트레이를 주방으로부터 건네받아 해당 손님의 테이블 위에 운반하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 특허문헌 1의 경우, 웨이터로봇이 손님을 안내하고, 메뉴주문을 받으며, 주문한 음식물을 가져다 줄 수 있어 레스토랑의 점원을 대체하여 최적화된 시스템 및 알고리즘을 제시할 수 있는 장점이 있기는 하나, 웨이터로봇은 단순히 주문된 음식물이 담긴 트레이를 주방으로부터 건네받아 해당 손님의 테이블 위에 운반하는 것이 전부이며, 웨이터로봇의 이동 시 트레이에 놓여 있는 음식물이 담긴 용기로부터 음식물이 유출되거나, 용기가 트레이에서 움직이거나 이탈하는 것을 방지하기 위한 수단에 대해서는 구체적으로 제시하지 못하고 있다.
한국 공개특허공보 제10-2017-0112487호(2017.10.12.)
본 발명은 상기와 같은 사항을 종합적으로 감안하여 창출된 것으로서, 움직이는 물체의 가속도에 따른 관성력을 상쇄시키는 방향으로 트레이의 각도를 조정함으로써 트레이에 적재된 용기 내의 음식물이 유출되는 것을 방지하고, 트레이의 구조를 전자석 구조로 하고, 용기에는 전자석에 반응하는 수단을 강구함으로써 용기의 이동이나 이탈을 방지할 수 있는 이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치는,
이동 서비스 로봇의 몸체의 소정 부위에 설치되며, 이동 서비스 로봇의 주행 시 가속도계를 이용하여 가속도를 계측하고, 자이로스코프를 이용하여 회전 및 방향을 계측하여 제어부로 전송하는 센서부와;
상기 이동 서비스 로봇의 음식물 용기 적재용 트레이에 설치되며, 제어부로부터의 트레이 각도 조정 제어신호를 수신하여, 트레이 구동 모터를 구동하여 트레이의 각도를 조정하는 구동부와;
상기 이동 서비스 로봇의 몸체의 소정 부위에 설치되며, 이동 서비스 로봇의 주행 시 로봇의 구동 모터의 회전축의 회전에 따라 전기를 생성하여 상기 트레이에 설치되어 있는 전자석 코일에 전기를 공급함으로써 전자석을 발현하여 로봇의 이동 및 트레이의 각도 조정 시 트레이에 적재된 음식물 용기를 자력(磁力)으로 붙잡아주어 음식물 용기의 이동이나 이탈을 방지하는 전자석부; 및
상기 이동 서비스 로봇의 몸체의 소정 부위에 설치되며, 상기 센서부, 구동부 및 전자석부의 상태를 각각 체크하고, 상기 센서부로부터의 계측값을 수신하여 이를 바탕으로 상기 트레이의 조정 각도를 결정하여 트레이 각도 조정 제어신호를 상기 구동부로 전송하는 제어부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 센서부는 관성 측정장치(Inertial Measurement Unit)로 구성될 수 있다.
또한, 상기 구동부는 트레이의 각도를 조정함에 있어서, 트레이의 X축 방향(수평 방향) 및 Y축 방향(수직 방향)으로 미리 설정된 일정 각도 범위에서 트레이의 각도를 각각 조정하도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 구동부는 상기 이동 서비스 로봇의 주행 시 로봇의 가속도와 방향에 따라 트레이의 X축 방향(수평 방향) 및 Y축 방향(수직 방향)의 각도를 자동으로 조정하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 전자석부는,
상기 이동 서비스 로봇의 구동 모터의 회전축에 설치되어 이동 서비스 로봇의 이동 시 회전축의 회전에 따라 전기를 생성하는 발전기와; 상기 트레이에 내장설치되며, 상기 발전기로부터 생성된 전기를 공급받아 자기장을 형성하는 전자석 코일; 및 상기 전자석 코일에 근접되도록 상기 트레이에 내장 설치되며, 상기 전자석 코일에 의해 형성된 자기장에 의해 자화되어 전자석을 발현하는 강자성 코어를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 강자성 코어는 페라이트(ferrite) 코어로 구성될 수 있다.
또한, 상기 음식물 용기는 상기 트레이의 강자성 코어의 자화에 따른 자력에 반응하는 자력 반응 부재가 용기의 하면부에 내장 설치된 구조로 구성될 수 있다.
이때, 상기 자력 반응 부재는 고무철지로 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 움직이는 물체의 가속도에 따른 관성력을 상쇄시키는 방향으로 트레이의 각도를 조정함으로써 트레이에 적재된 용기 내의 음식물이 유출되는 것을 방지할 수 있고, 트레이의 구조를 전자석 구조로 하고, 용기에는 전자석에 반응하는 수단을 강구함으로써 트레이로부터 용기의 이동이나 이탈을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치의 전자석부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치의 내부 시스템 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 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 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치를 나타낸 것으로서, 도 1은 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 전자석부의 구성을 나타낸 도면이며, 도 3은 장치의 내부 시스템 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명에 따른 이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치(100)는 센서부(110), 구동부(120), 전자석부(130) 및 제어부(140)를 포함하여 구성된다.
센서부(110)는 이동 서비스 로봇(90)의 몸체의 소정 부위에 설치되며, 이동 서비스 로봇(90)의 주행 시 가속도계를 이용하여 가속도를 계측하고, 자이로스코프를 이용하여 회전 및 방향을 계측하여 제어부(140)로 전송한다. 이와 같은 센서부(110)는 관성 측정장치(Inertial Measurement Unit; IMU)로 구성될 수 있다. 여기서, 관성 측정장치에 대해 조금 더 설명을 부가하면, 관성 측정장치는 이동 물체의 속도와 방향, 중력, 가속도를 측정하는 장치이다. IMU의 기본 구성요소는 3차원 공간에서 자유로운 움직임을 측정하는 자이로스코프(gyroscope), 가속도계, 지자계 센서이다. 자이로스코프는 정해진 기준방향을 감지하고, 가속도계는 속도변화를 측정하여 이동 물체의 롤(Roll), 요(yaw), 피치(pitch) 등을 감지한다. 가속도계는 이동 관성을, 자이로스코프는 회정 관성을, 지자계 센서는 방위각을 측정한다.
구동부(120)는 상기 이동 서비스 로봇(90)의 음식물 용기 적재용 트레이 (115)에 설치되며, 제어부(140)로부터의 트레이 각도 조정 제어신호를 수신하여, 트레이 구동 모터를 구동하여 트레이의 각도를 조정한다. 여기서, 이와 같은 구동부(120)는 트레이의 각도를 조정함에 있어서, 트레이의 X축 방향(수평 방향) 및 Y축 방향(수직 방향)으로 미리 설정된 일정 각도 범위에서 트레이의 각도를 각각 조정하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 구동부(120)는 이동 서비스 로봇(90)의 주행 시 로봇의 가속도와 방향에 따라 트레이(115)의 X축 방향(수평 방향) 및 Y축 방향(수직 방향)의 각도를 자동으로 조정하도록 구성될 수 있다. 이와 같이 이동 서비스 로봇의 가속도와 방향에 따라 X축 및 Y축 방향의 각도를 자동으로 조정(즉, 움직이는 물체의 가속도에 따른 관성력을 상쇄시키는 방향으로 트레이의 각도를 자동으로 조정)함으로써 용기 안의 음식물의 유출을 방지할 수 있게 된다.
전자석부(130)는 상기 이동 서비스 로봇(90)의 몸체의 소정 부위에 설치되며, 이동 서비스 로봇(90)의 주행 시 로봇의 구동 모터(90m)의 회전축(90r)의 회전에 따라 전기를 생성하여 상기 트레이(115)에 설치되어 있는 전자석 코일(132)에 전기를 공급함으로써 전자석을 발현하여 로봇(90)의 이동 및 트레이(115)의 각도 조정 시 트레이에 적재된 음식물 용기(95)를 자력(磁力)으로 붙잡아주어 음식물 용기(95)의 이동이나 이탈을 방지한다. 여기서, 이와 같은 전자석부(130)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 이동 서비스 로봇의 구동 모터(90m)의 회전축(90r)에 설치되어 이동 서비스 로봇(90)의 이동 시 회전축(90r)의 회전에 따라 전기를 생성하는 발전기(131)와; 상기 트레이(115)에 내장 설치되며, 상기 발전기(131)로부터 생성된 전기를 공급받아 자기장을 형성하는 전자석 코일(132); 및 상기 전자석 코일(132)에 근접되도록 상기 트레이(115)에 내장 설치되며, 상기 전자석 코일(132)에 의해 형성된 자기장에 의해 자화되어 전자석을 발현하는 강자성 코어(133)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 상기 강자성 코어(133)는 페라이트(ferrite) 코어로 구성될 수 있다. 또한, 상기 트레이(115)의 재질로는 플라스틱 또는 실리콘 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 음식물 용기(95)는 상기 트레이(115)의 강자성 코어(133)의 자화에 따른 자력에 반응하는 자력 반응 부재(95a)가 용기의 하면부에 내장 설치된 구조로 구성될 수 있다. 이때, 상기 자력 반응 부재(95a)는 고무철지로 구성될 수 있다. 그러나 자력 반응 부재(95a)로서 이와 같은 고무철지로 한정되는 것은 아니며, 자력에 반응할 수 있는 재질이면 모두 사용 가능하다.
제어부(140)는 상기 이동 서비스 로봇(90)의 몸체의 소정 부위에 설치되며, 상기 센서부(110), 구동부(120) 및 전자석부(130)의 상태를 각각 체크하고, 상기 센서부(110)로부터의 계측값을 수신하여 이를 바탕으로 상기 트레이(115)의 조정 각도를 결정하여 트레이 각도 조정 제어신호를 상기 구동부(120)로 전송한다. 이와 같은 제어부(140)는 마이크로프로세서나 마이크로컨트롤러 등으로 구성될 수 있다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치(100)에 있어서, 트레이(115)에 내장 설치되어 전자석을 구성하는 전자석 코일(132) 및 강자성 코어(133)는 이동 서비스 로봇(90)의 이동 중에 발전기(131)에 의해 생성된 전기를 공급받아 전자석을 발현하는 바, 강자성 코어(133)는 로봇의 이동 중에만 자화가 이루어지고, 로봇의 정지 시에는 전자석 코일(132)에 전기 공급이 자동으로 차단되어 강자성 코어(133)의 자화도 풀리게 된다. 따라서, 이동 서비스 로봇(90)과의 별도의 통신 없이 자화와 비자화의 상태가 자동으로 이루어지며, 트레이(115)에 설치된 전자석 코일(132) 및 강자성 코어(133)에 의한 자화를 위해 별도의 전원을 필요로 하지 않는다. 이에 따라 이동 서비스 로봇(90)의 전력 소모에 크게 영향을 주지 않게 된다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치는 움직이는 물체의 가속도에 따른 관성력을 상쇄시키는 방향으로 트레이의 각도를 조정함으로써 트레이에 적재된 용기 내의 음식물이 유출되는 것을 방지할 수 있고, 트레이의 구조를 전자석 구조로 하고, 용기에는 전자석에 반응하는 수단을 강구함으로써 트레이로부터 용기의 이동이나 이탈을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
90: 이동 서비스 로봇 90m: 로봇 구동 모터
90r: 회전축 95: 음식물 용기
95a: 고무철지
100: (본 발명)이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치
110: 센서부 115: 트레이
120: 구동부 130: 전자석부
131: 발전기 132: 전자석 코일
133: 강자성 코어 140: 제어부

Claims (8)

  1. 이동 서비스 로봇의 몸체의 소정 부위에 설치되며, 이동 서비스 로봇의 주행 시 가속도계를 이용하여 가속도를 계측하고, 자이로스코프를 이용하여 회전 및 방향을 계측하여 제어부로 전송하는 센서부와;
    상기 이동 서비스 로봇의 음식물 용기 적재용 트레이에 설치되며, 제어부로부터의 트레이 각도 조정 제어신호를 수신하여, 트레이 구동 모터를 구동하여 트레이의 각도를 조정하는 구동부와;
    상기 이동 서비스 로봇의 몸체의 소정 부위에 설치되며, 이동 서비스 로봇의 주행 시 로봇의 구동 모터의 회전축의 회전에 따라 전기를 생성하여 상기 트레이에 설치되어 있는 전자석 코일에 전기를 공급함으로써 전자석을 발현하여 로봇의 이동 및 트레이의 각도 조정 시 트레이에 적재된 음식물 용기를 자력(磁力)으로 붙잡아주어 음식물 용기의 이동이나 이탈을 방지하는 전자석부; 및
    상기 이동 서비스 로봇의 몸체의 소정 부위에 설치되며, 상기 센서부, 구동부 및 전자석부의 상태를 각각 체크하고, 상기 센서부로부터의 계측값을 수신하여 이를 바탕으로 상기 트레이의 조정 각도를 결정하여 트레이 각도 조정 제어신호를 상기 구동부로 전송하는 제어부를 포함하는 이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는 관성 측정장치(Inertial Measurement Unit)로 구성된 이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는 트레이의 각도를 조정함에 있어서, 트레이의 X축 방향(수평 방향) 및 Y축 방향(수직 방향)으로 미리 설정된 일정 각도 범위에서 트레이의 각도를 각각 조정하도록 구성된 이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 이동 서비스 로봇의 주행 시 로봇의 가속도와 방향에 따라 트레이의 X축 방향(수평 방향) 및 Y축 방향(수직 방향)의 각도를 자동으로 조정하도록 구성된 이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전자석부는,
    상기 이동 서비스 로봇의 구동 모터의 회전축에 설치되어 이동 서비스 로봇의 이동 시 회전축의 회전에 따라 전기를 생성하는 발전기와;
    상기 트레이에 내장 설치되며, 상기 발전기로부터 생성된 전기를 공급받아 자기장을 형성하는 전자석 코일; 및
    상기 전자석 코일에 근접되도록 상기 트레이에 내장 설치되며, 상기 전자석 코일에 의해 형성된 자기장에 의해 자화되어 전자석을 발현하는 강자성 코어를 포함하여 구성된 이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 강자성 코어는 페라이트(ferrite) 코어로 구성된 이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 음식물 용기는 상기 트레이의 강자성 코어의 자화에 따른 자력에 반응하는 자력 반응 부재가 용기의 하면부에 내장 설치된 구조로 구성된 이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 자력 반응 부재는 고무철지로 구성된 이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치.
KR1020210178271A 2021-12-14 2021-12-14 이동 서비스 로봇의 음식물 유출 방지장치 KR102586021B1 (ko)

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