KR20230101129A - 바퀴형 이동 로봇의 자세측정센서 보정 및 고장 진단 방법 - Google Patents

바퀴형 이동 로봇의 자세측정센서 보정 및 고장 진단 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각도 정보를 알고 있는 경사지역을 통과하는 로봇의 자세 센싱 정보를 바탕으로 상기 로봇의 센싱 정밀도를 검사하여, 상기 로봇의 자세측정센서를 보정하거나 또는 고장을 판단하는 것을 특징으로 하는 바퀴형 이동 로봇의 자세측정센서 보정 및 고장 진단 방법을 제공한다.

Description

바퀴형 이동 로봇의 자세측정센서 보정 및 고장 진단 방법{CORRECTION AND FAULT DIAGNOSIS METHOD FOR POSTURE MEASUREMENT SENSOR OF WHEELED MOBILE ROBOT}
본 발명은 바퀴형 이동 로봇의 자세측정센서 보정 및 고장 진단 방법에 관한 것이다.
현재 로봇 기술이 급속도로 발전하고 있다. 바퀴형 이동 로봇은 바퀴를 사용해 이동하는 로봇으로서, 공항, 전시관 등의 안내, 의료재활용 휠체어 등의 재활, 건축물 경비, 물류 운반, 전문서비스(절단, 배관탐지) 등 다양한 분야로 확대되고 있다.
바퀴형 이동 로봇은 주행 상황에서 이동 불가, 낙하 등을 방지할 수 있는 구조 안정성 등의 요구사항을 규정하고 있으며 속도, 정지 거리, 최대 경사각 등 성능에 대해서 제조사가 표시하도록 하고 있다.
바퀴형 이동 로봇에 자세측정센서가 장착될 수 있다. 자세측정센서는 로봇의 자세, 방위 등을 측정할 수 있다. 자세측정센서로 가속도센서, 마그넷센서 및 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw)를 구하고 이를 통해 방향 벡터를 산출하는 3축 자이로센서가 사용될 수 있다.
이러한 바퀴형 이동 로봇에 장착되는 자세측정센서의 정상 동작이 로봇의 정상적인 동작에 중요한 영향을 미치기 때문에 자세측정센서의 보정과 고장 진단이 필수적으로 필요하다.
이에 대하여, 본 발명은 자세측정센서의 오차 보정과 고장을 판단하여 고장으로 판단될 경우 사용자에게 고장을 알릴 수 있는 메커니즘을 제시하고자 한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2008-0057928호(2008.06.25. 공개)
전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 자세측정센서의 오차 보정과 고장을 판단하여 고장으로 판단될 경우 사용자에게 고장을 알릴 수 있도록 한 바퀴형 이동 로봇의 자세측정센서 보정 및 고장 진단 방법을 제공하고자 한다.
전술한 목적을 이루기 위해 본 발명은, 각도 정보를 알고 있는 경사지역을 통과하는 로봇의 자세 센싱 정보를 바탕으로 상기 로봇의 센싱 정밀도를 검사하여, 상기 로봇의 자세측정센서를 보정하거나 또는 고장을 판단하는 것을 특징으로 하는 바퀴형 이동 로봇의 자세측정센서 보정 및 고장 진단 방법을 제공한다.
또한, 상기 각도 정보는 롤 각도 또는 피치 각도이다.
또한, 설정된 각도 정보와 상기 경사지역을 통과하면서 획득한 각도 정보를 통해 오차를 측정하여 상기 오차가 설정된 보정 범위 내이면 상기 자세측정센서의 보정을 수행하고, 설정된 보정 범위를 벗어나면 상기 자세측정센서의 고장으로 판단하여 사용자에게 알린다.
또한, 상기 로봇의 위치와 상기 각도 정보는 상기 로봇에 장착된 마이크로컴퓨터의 비휘발성 메모리에 저장된다.
또한, 상기 자세측정센서는 관성측정장치(IMU)이다.
또한, 상기 로봇은 상기 로봇의 자세를 측정하는 자세측정센서; 상기 로봇의 자세에 대한 설정된 각도 정보 및 경사지역을 통과하면서 획득한 각도 정보를 저장하는 메모리부; 및 설정된 각도 정보와 경사지역을 통과하면서 획득한 각도 정보를 통해 얻은 오차와 보정을 위한 보정값을 계산하고 고장을 판단하는 연산부; 를 포함한다.
또한, 상기 경사지역은 오르막 경사로 및 내리막 경사로를 포함한다.
본 발명은 자세측정센서의 오차 보정과 고장을 판단하여 고장으로 판단될 경우 사용자에게 고장을 알릴 수 있다.
또한, 본 발명은 각도를 알고 있는 경사지역을 통과할 때마다 자세측정센서의 고장을 진단할 수 있다.
또한, 본 발명은 자세측정센서의 고장상태에서 로봇이 주행할 때 발생하는 위험 상황을 사전에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 자세측정센서의 고장을 분류하여 빠른 진단을 통해 로봇의 정비를 신속하게 진행할 수 있다.
또한, 본 발명은 자세측정센서의 보정이 가능한 경우 보정하여 로봇을 임시로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 배달 로봇 등과 같은 물류 운반 로봇에 적용할 경우 운반 물품의 추락 또는 흔들림을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 문턱 등과 같은 장애물을 지날 수 있는 서빙 로봇 또는 배달 로봇에 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 바퀴형 이동 로봇의 자세측정센서 보정 및 고장 진단 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 로봇이 경사지역을 통과하면서 피치 각도 측정 과정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 로봇이 경사지역을 통과하면서 롤 각도 측정 과정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 대기 중 로봇의 고장 진단이 모든 방향의 경사지역에 대해 수행되는 것을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자세측정센서를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자세측정센서의 정상상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자세측정센서의 고장상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자세측정센서의 고장진단을 위한 로봇 및 로봇이 이동하는 경사지역을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자세측정센서의 고장 진단 방법을 더욱 구체화한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자세측정센서가 정상적일 때 각도 파형을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자세측정센서가 감도 불량일 때 각도 파형을 나타내는 도면이다.
도 12, 13은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자세측정센서가 정렬 불량일 때 각도 파형을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자세측정센서가 장착 불량일 때 각도 파형을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
자세측정센서의 정상 동작이 로봇의 정상적인 동작에 중요한 영향을 미치므로 자세측정센서의 오차 보정과 고장 진단이 필수적이다. 이에 대하여, 본 발명은 자세측정센서의 오차 보정과 고장 진단을 수행할 수 있는 바퀴형 이동 로봇의 자세측정센서 보정 및 고장 진단 방법을 제공한다.
본 발명의 바퀴형 이동 로봇에는 수평 제어를 위한 롤(roll) 각도, 피치(pitch) 각도를 조절할 수 있는 모터가 사용될 수 있다.
본 발명의 로봇은 로봇의 자세를 측정하는 자세측정센서, 로봇의 자세에 대한 설정된 각도 정보(기준값) 및 경사지역을 통과하면서 획득한 각도 정보(측정값)를 저장하는 메모리부 및 설정된 각도 정보(기준 값)와 경사지역을 통과하면서 획득한 각도 정보(측정값)를 통해 얻은 오차와 보정을 위한 보정값을 계산하고 고장을 판단하는 연산부를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 바퀴형 이동 로봇의 자세측정센서 보정 및 고장 진단 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 로봇이 경사지역을 통과하면서 피치 각도 측정 과정을 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 로봇이 경사지역을 통과하면서 롤 각도 측정 과정을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명은 각도 정보를 알고 있는 경사지역(2)을 통과하는 로봇(1)의 자세 센싱 정보를 바탕으로 로봇(1)의 센싱 정밀도를 검사하여, 로봇(1)의 자세측정센서(3)를 보정하거나 또는 고장을 판단할 수 있다.
본 발명의 바퀴형 이동 로봇(1)은 홈(Home) 등과 같은 특정 위치에서 자세측정을 할 수 있고 경사지역(2)을 지날 때 자세를 측정할 수 있다.
자세측정센서(3)는 로봇(1)에 장착될 수 있다. 자세측정센서는 경사 지역(2)의 경사를 측정할 수 있는 센서이다. 자세측정센서(3)에는 제한이 없다. 예컨대 자세측정센서(3)는 관성측정장치(IMU, Inertial Measurement Unit)일 수 있다.
관성측정장치(IMU)는 바퀴형 이동 로봇의 속도와 방향, 중력, 가속도를 측정할 수 있다. 관성측정장치(IMU) 기반의 위치추정은 가속도계, 각속도계, 지자기계 및 고도계를 이용하여 로봇의 움직임 상황을 인식하는 방식으로 이루어질 수 있다.
바퀴형 이동 로봇에 장착되는 관성측정장치(IMU)에는 3축 가속도계와 3축 각속도계가 내장되어 있어 진행방향, 횡방향, 높이방향의 가속도와 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw) 각속도의 측정이 가능하며, 관성측정장치(IMU)로부터 얻어지는 가속도와 각속도를 적분하여 바퀴형 이동 로봇의 속도와 자세각의 산출이 가능하다.
자세측정센서(3)는 설정된 각도 정보(기준 값)와 경사지역(2)을 통과하면서 획득한 각도 정보(측정값)를 통해 오차를 측정할 수 있다.
설정된 각도 정보는 롤(roll) 각도 또는 피치(pitch) 각도일 수 있다.
로봇(1)의 위치와 설정된 각도 정보는 로봇(1)에 장착된 마이크로컴퓨터(microcomputer, 마이컴)의 비휘발성메모리(non-volatile memory)에 저장될 수 있다.
예컨대, 로봇(1)은 명령을 수행할 때 경사지역(2)을 최소 1번 통과하게 되고 이때 자세측정센서(3)가 경사지역(2)의 최대 경사 각도와 최소 경사 각도를 측정할 수 있다. 홈 위치를 시작점으로 할 때 로봇(1)이 명령을 수행할 때마다 오차를 확인하고 자세측정센서의 보정 또는 고정 진단을 수행할 수 있다.
로봇(1)이 경사지역(2)을 지나가면서 측정한 오차가 설정된 보정 범위 내이면 자세측정센서(3)의 보정을 수행할 수 있다.
로봇(1)이 경사지역(2)을 지나가면서 측정한 오차가 설정된 보정 범위를 벗어나면 자세측정센서(3)의 고장으로 판단의 사용자에게 알릴 수 있다.
사용자에게 고장 알림 방법은, 소리 등과 같은 경고음 또는 경고등(warning light)과 같이 시각적인 경고를 통해 고장을 사용자에게 알릴 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 대기 중 로봇의 고장 진단이 모든 방향의 경사지역에 대해 수행되는 것을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 로봇(1)은 홈의 충전 스테이션과 같은 기준위치에서 대기하고 있다가 모든 방향의 경사지역(2)을 통과하면서 오차를 측정을 수행할 수 있다.
이하 본 발명의 바퀴형 이동 로봇의 자세측정센서 보정 및 고장 진단 방법 대해 더욱 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자세측정센서를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 자세측정센서(3)의 정상 동작이 로봇(1)의 정상적인 동작에 중요한 여향을 미치기 때문에 로봇(1)의 정상 동작을 위해 자세측정센서(3)의 오차 보정과 고장 진단이 이루어지는 것이 바람직하다.
홈 포지션 등과 같은 특정 영역에 자세측정센서(3)의 보정 및 고장 진단을 위한 특정 경사로를 가지는 경사지역(2)이 구비될 수 있다. 로봇(1)이 명령 수행 시 경사지역(2)의 특정 경사로를 통과하는 과정에서 자세측정센서(3)의 오차를 확인할 수 있다. 사용자가 로봇(1)의 대기 중에도 주기적으로 자세측정센서(3)의 오차를 확인할 수 있는 구성을 마련하는 것이 바람직하다.
로봇(1)이 특정 오르막 경사로 및 내리막 경사로를 가지는 특정 경사지역(2)을 주행할 때 자세측정센서(3)의 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw) 등과 같은 각도를 측정하여 자세측정센서(3)의 고장 진단을 수행할 수 있다.
전원 불량 또는 자세측정센서(3)의 손상으로 인한 불량 상태는 통신 가능 여부와 자세측정센서(3) 데이터의 정합성 테스트를 통해 확인할 수 있다.
자세측정센서(3)의 정렬 불량 또는 장착 불량은 진동이나 조립불량으로 자세측정센서(3)가 정확하게 조립되지 안된 상태일 수 있다. 사용자에게 자세측정센서(3)의 정렬 불량 또는 장착 불량을 알림으로써 사용자는 자세측정센서(3)의 조립 상태를 확인하고 자세측정센서(3)의 재 조립을 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자세측정센서의 정상상태를 나타내는 도면이다.
도 6의 (a)는 자세측정센서(3)의 설정 감도에 부합하는 감도일 경우 자세측정센서(3)의 감도를 정상상태로 판단할 수 있다. 도 6의 (b)는 로봇(1)의 설정 좌표와 자세측정센서(3)의 설정 좌표가 일치 상태일 경우 자세측정센서(3)의 정렬을 정상상태로 판단할 수 있다. 도 6의 (c)는 로봇(1)의 설정 좌표와 자세측정센서(3)의 설정 좌표가 일치 상태일 경우 자세측정센서(3)의 조립을 정상상태로 판단할 수 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자세측정센서의 고장상태를 나타내는 도면이다.
도 7의 (a)는 자세측정센서(3)의 감도가 설정된 정상 감도 범위보다 감도가 크거나 작은 상태일 경우 자세측정센서(3)의 감도를 불량상태로 판단할 수 있다. 도 7의 (b)는 로봇(1)의 설정 좌표와 자세측정센서(3)의 설정 좌표가 불일치하게 로봇(1)에 조립되거나 또는 로봇(1)의 사용에 따라 자세측정센서(3)가 설정 좌표에서 틀어진 상태가 될 경우 자세측정센서(3)의 정렬을 불량상태로 판단할 수 있다. 도 7의 (c)는 자세측정센서(3)가 로봇(1)에 불량 조립상태로 로봇(1)에 고정이 잘 안되어 진동에 의해 자세측정센서(3)의 흔들림이 발생할 경우 자세측정센서(3)의 조립은 불량상태로 판단할 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자세측정센서의 고장진단을 위한 로봇 및 로봇이 이동하는 경사지역을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 바퀴형 이동 로봇(1)이 이동하는 경사지역(2)은 오르막 경사로(2a, slope_up) 및 내리막 경사로(2b, slope_down)를 포함할 수 있다. 오르막 경사로(2a) 또는 내리막 경사로(2b)의 각도 정보는 로봇(1)의 메모리부에 입력될 수 있다. 각도 정보는 롤(roll) 각도 또는 피치(pitch) 각도 등일 수 있다.
일예로서 오르막 경사로(2a)의 롤 각도의 고장 판단의 기준 값은 0도일 수 있다. 내리막 경사로(2b)의 롤 각도의 고장 판단의 기준 값은 0도일 수 있다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자세측정센서의 고장 진단 방법을 더욱 구체화한 순서도이다.
각도 정보를 알고 있는 경사지역(2)의 오르막 경사로(2a) 또는 내리막 경사로(2b)를 통과하는 로봇(1)의 자세 센싱 정보를 바탕으로 로봇(1)의 센싱 정밀도를 검사하여, 자세측정센서(3)의 감도 불량 검출 시 자세측정센서(3)의 감도 보정이 가능한지 확인하여 보정 가능하면 보정을 진행한다.
각도 정보를 알고 있는 경사지역(2)의 오르막 경사로(2a) 또는 내리막 경사로(2b)를 통과하는 로봇(1)의 자세 센싱 정보를 바탕으로 로봇(1)의 센싱 정밀도를 검사하여, 자세측정센서(3)의 정렬 불량 검출 시 자세측정센서(3)의 정렬 불량 상태 표시를 통해 사용자가 정비를 용이하게 진행할 수 있다. 예컨대 자세측정센서(3)의 정렬 불량 상태 표시는 불빛, 소리 등과 같이 시각 또는 청각적인 방법으로 표시할 수 있다.
각도 정보를 알고 있는 경사지역(2)의 오르막 경사로(2a) 또는 내리막 경사로(2b)를 통과하는 로봇(1)의 자세 센싱 정보를 바탕으로 로봇(1)의 센싱 정밀도를 검사하여, 자세측정센서(3)의 장착 불량 검출 시 자세측정센서(3)의 장착 불량 상태 표시를 통해 사용자가 정비를 용이하게 진행할 수 있다. 예컨대 장착 불량 상태 표시는 불빛, 소리 등과 같이 시각 또는 청각적인 방법으로 표시할 수 있다.
로봇(1)이 설정 좌표의 y축 방향으로 이동이 불가능한 경우, 자세측정센서(3)의 롤(roll) 각도 진단은 생략할 수 있다.
도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자세측정센서가 정상적일 때 각도 파형을 나타내는 도면이다.
바퀴형 이동 로봇(1)이 등속으로 경사지역(2)의 오르막 경사로(2a) 또는 내리막 경사로(2b)를 통과 시 자세측정센서(3)가 정상일 경우 도 10과 같은 각도 파형을 얻을 수 있다.
도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자세측정센서가 감도 불량일 때 각도 파형을 나타내는 도면이다.
도 11에서 점선 각도 파형은 정상 피치 각도 파형을 나타낸다. 바퀴형 이동 로봇(1)이 등속으로 경사지역(2)의 오르막 경사로(2a) 또는 내리막 경사로(2b)를 통과 시 자세측정센서(3)의 감도가 불량일 경우 도 11과 같은 실선 각도 파형을 얻을 수 있다.
피치 각도 감도 불량 판정 조건은, 각도 정보를 알고 있는 경사지역(2)의 오르막 경사로(2a) 또는 내리막 경사로(2b)를 통과하는 로봇(1)의 자세 센싱 정보를 바탕으로 로봇(1)의 센싱 정밀도를 검사하여, 획득한 오르막 경사로(2a) 및 내리막 경사로(2b)의 피치 각도 정보가 설정 오차 범위를 초과하고, 획득한 오르막 경사로(2a) 및 내리막 경사로(2b)의 롤 각도 정보가 설정 오차 범위를 만족하면, 피치 각도 감도 불량으로 판정할 수 있다.
피치 각도 감도 불량 판정 조건은,
Figure pat00001
Figure pat00002
와 같은 식에 의해 얻을 수 있다.
자세측정센서(3)가 감도 불량이지만 설정 기준 값과 측정 값의 비율이 같으면 이 비율을 가지고 측정값의 보정을 진행할 수 있다.
도 12, 13은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자세측정센서가 정렬 불량일 때 각도 파형을 나타내는 도면이다.
도 12에서 점선 각도 파형은 정상 피치 각도 파형과 정상 롤 각도 파형을 나타낸다. 바퀴형 이동 로봇(1)이 등속으로 경사지역(2)의 오르막 경사로(2a) 또는 내리막 경사로(2b)를 통과 시 자세측정센서(3)의 정렬 불량일 경우 도 12와 같은 실선 각도 파형을 얻을 수 있다. 자세측정센서(3)의 정렬 불량은 요(yaw) 각도가 설정 요 각도보다 얼마나 틀어져 있는지를 의미한다. 그래서 요(yaw) 각도가 +방향인지 -방향인지에 따라서 파형이 다르게 나올 수 있다.
자세측정센서(3)의 정렬 불량 요(yaw) +방향 판정 조건은, 각도 정보를 알고 있는 경사지역(2)의 오르막 경사로(2a) 또는 내리막 경사로(2b) 통과하는 로봇(1)의 자세 센싱 정보를 바탕으로 로봇(1)의 센싱 정밀도를 검사하여, 획득한 오르막 경사로(2a) 및 내리막 경사로(2b)의 피치 각도 정보가 설정 오차 범위를 초과하고 획득한 오르막 경사로(2a) 및 내리막 경사로(2b)의 롤 각도 정보가 설정 오차 범위를 초과하면 자세측정센서(3)의 정렬 불량으로 판정할 수 있다.
자세측정센서(3)의 정렬 불량 요(yaw) +방향 판정 조건은,
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
와 같은 식에 의해 얻을 수 있다.
도 13에서 점선 각도 파형은 정상 피치 각도 파형과 정상 롤 각도 파형을 나타낸다. 바퀴형 이동 로봇(1)이 등속으로 경사지역(2)의 오르막 경사로(2a) 또는 내리막 경사로(2b)를 통과 시 자세측정센서(3)의 정렬 불량일 경우 도 13과 같은 실선 각도 파형을 얻을 수 있다. 자세측정센서(3)의 정렬 불량은 요(yaw) 각도가 설정 요 각도보다 얼마나 틀어져 있는지를 의미한다. 그래서 요(yaw) 각도가 +방향인지 -방향인지에 따라서 파형이 다르게 나올 수 있다.
자세측정센서(3)의 정렬 불량 요(yaw) -방향 판정 조건은, 각도 정보를 알고 있는 경사지역(2)의 오르막 경사로(2a) 또는 내리막 경사로(2b) 통과하는 로봇(1)의 자세 센싱 정보를 바탕으로 로봇(1)의 센싱 정밀도를 검사하여, 획득한 오르막 경사로(2a) 및 내리막 경사로(2b)의 피치 각도 정보가 설정 오차 범위를 초과하고 획득한 오르막 경사로(2a) 및 내리막 경사로(2b)의 롤 각도 정보가 설정 오차 범위를 초과하면 자세측정센서(3)의 정렬 불량으로 판정할 수 있다.
자세측정센서(3)의 정렬 불량 요(yaw) -방향 판정 조건은,
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
와 같은 식에 의해 얻을 수 있다.
도 14는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자세측정센서가 장착(조립) 불량일 때 각도 파형을 나타내는 도면이다.
도 14에서 점선 각도 파형은 정상 피치 각도 파형과 정상 롤 각도 파형을 나타낸다. 바퀴형 이동 로봇(1)이 등속으로 경사지역(2)의 오르막 경사로(2a) 또는 내리막 경사로(2b)를 통과 시 자세측정센서(3)의 장착 불량일 경우 도 14와 같은 실선 각도 파형을 얻을 수 있다. 로봇(1)의 움직임에 따라 자세측정센서(3)가 흔들리기 때문에 제로 디그리 크로싱(Zero Degree crossing) 포인트가 불일치하고, 설정 기준값 대비 측정값의 비율이 계속 흔들릴 수 있다.
자세측정센서(3)의 장착 불량 또는 자세측정센서(3)의 불량 판정 조건은, 도 14의 각도 파형과 같이 각도 정보를 알고 있는 경사지역(2)의 오르막 경사로(2a) 또는 내리막 경사로(2b) 통과하는 로봇(1)의 자세 센싱 정보를 바탕으로 로봇(1)의 센싱 정밀도를 검사하여, 획득한 오르막 경사로(2a) 및 내리막 경사로(2b)의 피치 각도 정보가 설정 오차 범위를 초과하고 획득한 오르막 경사로(2a) 및 내리막 경사로(2b)의 롤 각도 정보가 설정 오차 범위를 초과하면 자세측정센서(3)의 장착 불량 또는 자세측정센서(3)의 불량으로 판정할 수 있다.
자세측정센서(3)의 장착 불량 또는 자세측정센서(3)의 불량 판정 조건은,
Figure pat00009
와 같은 식에 의해 얻을 수 있다.
예컨대, Y축 방향으로도 이동 가능한 로봇(1)의 경우, 자세 측정 센서 정상 여부, 자세측정센서(3)의 피치(pitch) 측정 이상 여부, 롤(roll) 각도 과감도 보정 가능여부, 롤(roll) 각도 과감도 보정 불가능 여부, 롤(roll) 각도 저감도 보정 가능 여부, 롤(roll) 각도 저감도 보정 불가능 여부, 자세측정센서 정렬 불량 요(Yaw(+)) 방향, 자세측정센서 정렬 불량 요(Yaw(-)) 방향, 자세측정센서(3) 장착 불량 또는 자세측정센서(3)의 동작 불량 여부 등을 추가로 진단할 수 있다.
살펴본 바와 같이 본 발명은 자세측정센서의 오차 보정과 고장을 판단하여 고장으로 판단될 경우 사용자에게 고장을 알릴 수 있다. 또한, 본 발명은 각도를 알고 있는 경사지역을 통과할 때마다 자세측정센서의 고장을 진단할 수 있다. 또한, 본 발명은 자세측정센서의 고장상태에서 로봇이 주행할 때 발생하는 위험 상황을 사전에 방지할 수 있다. 또한, 본 발명은 자세측정센서의 고장을 분류하여 빠른 진단을 통해 로봇의 정비를 신속하게 진행할 수 있다. 또한, 본 발명은 자세측정센서의 보정이 가능한 경우 보정하여 로봇을 임시로 사용할 수 있다. 또한, 본 발명은 배달 로봇 등과 같은 물류 운반 로봇에 적용할 경우 운반 물품의 추락 또는 흔들림을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명은 문턱 등과 같은 장애물을 지날 수 있는 서빙 로봇 또는 배달 로봇에 적용할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 로봇
2 : 경사지역
2a : 오르막 경사로
2b : 내리막 경사로
3 : 자세측정센서

Claims (7)

  1. 각도 정보를 알고 있는 경사지역을 통과하는 로봇의 자세 센싱 정보를 바탕으로 상기 로봇의 센싱 정밀도를 검사하여, 상기 로봇의 자세측정센서를 보정하거나 또는 고장을 판단하는 것을 특징으로 하는 바퀴형 이동 로봇의 자세측정센서 보정 및 고장 진단 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각도 정보는,
    롤 각도 또는 피치 각도인 것을 특징으로 하는 바퀴형 이동 로봇의 자세측정센서 보정 및 고장 진단 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    설정된 각도 정보와 상기 경사지역을 통과하면서 획득한 각도 정보를 통해 오차를 측정하여 상기 오차가 설정된 보정 범위 내이면 상기 자세측정센서의 보정을 수행하고, 설정된 보정 범위를 벗어나면 상기 자세측정센서의 고장으로 판단하여 사용자에게 알리는 것을 특징으로 하는 바퀴형 이동 로봇의 자세측정센서 보정 및 고장 진단 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 로봇의 위치와 상기 각도 정보는,
    상기 로봇에 장착된 마이크로컴퓨터의 비휘발성 메모리에 저장되는 것을 특징으로 하는 바퀴형 이동 로봇의 자세측정센서 보정 및 고장 진단 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 자세측정센서는,
    관성측정장치(IMU)인 것을 특징으로 하는 바퀴형 이동 로봇의 자세측정센서 보정 및 고장 진단 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 로봇은,
    상기 로봇의 자세를 측정하는 자세측정센서;
    상기 로봇의 자세에 대한 설정된 각도 정보 및 경사지역을 통과하면서 획득한 각도 정보를 저장하는 메모리부; 및
    설정된 각도 정보와 경사지역을 통과하면서 획득한 각도 정보를 통해 얻은 오차와 보정을 위한 보정값을 계산하고 고장을 판단하는 연산부;
    를 포함하는 바퀴형 이동 로봇의 자세측정센서 보정 및 고장 진단 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 경사지역은,
    오르막 경사로 및 내리막 경사로를 포함하는 바퀴형 이동 로봇의 자세측정센서 보정 및 고장 진단 방법.
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