WO2016200169A1 - 장애물 검지장치 및 이를 이용한 검지방법 - Google Patents

장애물 검지장치 및 이를 이용한 검지방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2016200169A1
WO2016200169A1 PCT/KR2016/006117 KR2016006117W WO2016200169A1 WO 2016200169 A1 WO2016200169 A1 WO 2016200169A1 KR 2016006117 W KR2016006117 W KR 2016006117W WO 2016200169 A1 WO2016200169 A1 WO 2016200169A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
laser scanner
obstacle
actuator
obstacle detecting
torsion spring
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/006117
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이경수
오광석
Original Assignee
서울대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울대학교 산학협력단 filed Critical 서울대학교 산학협력단
Publication of WO2016200169A1 publication Critical patent/WO2016200169A1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning

Definitions

  • the present invention relates to an obstacle detection device and a detection method using the same, and more specifically, a detection device for detecting a three-dimensional obstacle located in the front by using the restoring force of the torsion spring and the periodic motion of the one-dimensional laser scanner, and using the same It is a detection method.
  • laser scanners and the like have been mainly used to monitor the surrounding environment of robots, vehicles, and construction machinery.
  • a laser scanner it is a principle to use a 3D laser scanner, but since a 3D laser scanner is not cost effective, it is common to use a 1D laser scanner.
  • the periodic motion of the one-dimensional laser scanner should be used. In this case, the energy consumption is inefficient because the actuator bears most of the power input to the one-dimensional laser scanner.
  • the background art described above is technical information that the inventors possess for the derivation of the present invention or acquired in the derivation process of the present invention, and is not necessarily a publicly known technique disclosed to the general public before the application of the present invention. .
  • An object of the present invention is to provide an obstacle detecting apparatus and a detecting method using the same.
  • a laser scanner capable of measuring one surface
  • a rotary shaft for fixing and rotating the laser scanner a pair of support portions disposed at both ends of the rotary shaft and installed perpendicular to the floor and the It may include a support, an obstacle detection device including a torsion spring connected to the laser scanner and installed around the rotating shaft to apply a restoring force to the laser scanner.
  • the laser scanner may include detecting an obstacle while performing a periodic movement.
  • any one of the problem solving means of the present invention described above by using a one-dimensional laser scanner it is possible to design an obstacle detection device at a lower price than using a 3D laser scanner, thereby spreading the obstacle detection device on the market It becomes easy to do it.
  • the energy required to drive the obstacle detection device than the actuator applies all the power to the laser scanner Has the advantage of being less. And, through this, the obstacle detecting device and the driving actuator can be miniaturized, and the energy consumption can be reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view of an obstacle detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view of an obstacle detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a side view of an obstacle detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exemplary view for explaining a principle of measuring one surface by a laser scanner according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a free body diagram illustrating a damping coefficient of the damping control unit and a stiffness coefficient of the torsion spring in the obstacle detecting apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view illustrating a method of measuring an obstacle by an obstacle detecting apparatus according to an embodiment of the present invention, and is an exemplary view for explaining an input time of an actuator.
  • FIG. 7 is a view illustrating a method for measuring an obstacle by an obstacle detecting apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph of an output of a laser scanner when only a damping controller and a torsion spring are operated without an actuator. .
  • FIG. 8 is a view illustrating a method for measuring an obstacle by an obstacle detecting apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention, which is a graph of an output of a laser scanner when an actuator is input.
  • FIG. 9 is a view illustrating a method of measuring an obstacle by an obstacle detecting apparatus according to an embodiment of the present invention, and is a flowchart of a method of measuring an obstacle by an obstacle detecting apparatus.
  • FIG. 1 is a perspective view of an obstacle detecting apparatus 100 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a front view of the obstacle detecting apparatus 100 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 according to an embodiment It is a side view of the obstacle detection apparatus 100.
  • the laser scanner 70 is connected to the rotating shaft 80, and the obstacle detecting apparatus 100 may detect an obstacle on one surface of the laser scanner 70 through vertical movements of the laser scanner 70.
  • Obstacle detection device 100 as a temporary example of the present invention may include a Hall sensor (10).
  • the hall sensor 10 is configured to sense whether the vertical movement of the laser scanner 70 is normally performed by measuring the position of the laser scanner 70 for each time.
  • the hall sensor 10 may be disposed on any one of the pair of supports 31 and 30 to be described later, in order to measure the position of the laser scanner 70. As shown in FIG. Although shown as being disposed on one side of the left support 31, this is merely an example may be disposed in any one of the left support 31 and the right support (30).
  • the obstacle detecting apparatus 100 may include a pair of support parts 30 and 31.
  • the obstacle detecting apparatus 100 requires the laser scanner 70 to detect obstacles through vertical movements so that the laser scanner 70 may perform stable vertical movements. It may include a configuration that can support the 100 does not move. Thus, the obstacle detecting apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may include a right support part 30 and a left support part 31 installed to face each other.
  • the right support part 30 and the left support part 31 may be arranged in the form of a column perpendicular to the ground.
  • each of the support parts 30 and 31 is illustrated in the form of a square column, but in fact, a cylinder and a hexagonal column are shown. It is possible if it is a columnar shape perpendicular to the back ground.
  • the obstacle detection device 100 to the laser scanner 70 without twisting the up and down periodic movement may include a rotating shaft, the rotating shaft 80 is formed in a cylindrical shape horizontal to the ground Can be.
  • Both ends of the rotating shaft 80 may be connected to the right support part 30 and the left support part 31 of the obstacle detecting device 100 so that the rotating shaft 80 is fixed while the laser scanner 70 performs the up and down periodic movement.
  • the expressions 'left' and 'right' indicating directions are used to illustrate a case in which the right support part 30 and the left support part 31 are arranged as shown in FIG. 1 for convenience of description.
  • the configuration is necessarily arranged to the left and right.
  • the obstacle detecting apparatus 100 may include a laser scanner 70.
  • the laser scanner 70 may detect an obstacle in a predetermined direction based on the light emitted by the laser and reflected back toward the predetermined direction.
  • the laser scanner 70 included in the obstacle detecting apparatus 100 according to the embodiment of the present invention may be coupled to the rotation 80 shaft so as to detect the obstacle through vertical movement.
  • the obstacle detecting apparatus 100 may include an actuator 40 around the left support part 31.
  • DC motor may be used as the actuator 40, the actuator 40 is connected to the gear 50, the performance is determined according to the periodic motion required for the laser scanner 70.
  • the actuator 40 may apply the power required for the periodic movement of the laser scanner 70 to the rotating shaft based on the angular displacement or the angular velocity of the laser scanner 70 measured by the hall sensor 10.
  • the actuator 40 transmits power to the gear when the preset condition is set.
  • the gear may transmit the power to the laser scanner 70 to enable the laser scanner 70 to perform vertical movement.
  • the obstacle detecting apparatus 100 may include a torsion spring 60.
  • the torsion spring 60 includes a left torsion spring 61 and a right torsion spring 62.
  • the left torsion spring 61 and the right torsion spring 62 are installed to surround the rotation shaft 80. Specifically, both ends of the left torsion spring 61 are connected to the laser scanner 70 and the left support 31, and both ends of the right torsion spring 62 are connected to the laser scanner 70 and the right support 30. Through this, the torsion spring 60 can control the vertical movement of the laser scanner 70 using the restoring force.
  • Torsion spring 60 of the present invention can reduce the power consumption of the actuator 40 by assisting a substantial portion of the power that the actuator 40 is to be applied to the restoring force.
  • the damping control unit 20 may be disposed on the right support part 30.
  • the damping control unit 20 may include a screw and adjust a periodic movement frequency of the laser scanner 70 of the obstacle detecting apparatus 100 by adjusting a friction force of the rotating shaft 80 using the screw.
  • the damping control unit 20 may cause the periodic motion frequency of the laser scanner 70 to be equal to the periodic motion frequency of the laser scanner 70 required for data acquisition, thereby causing resonance with the periodic input of the actuator 40.
  • the resonance frequency is a frequency at which the periodic movement of the laser scanner 70 causes resonance.
  • the amplitude of the rotation shaft 80 and the laser scanner 70 may be maximized.
  • the above-described hall sensor 10 measures the angular displacement or the angular velocity of the laser scanner 70 during the periodic movement of the laser scanner 70.
  • the measured data serves two purposes.
  • the user may adjust the damping control unit 20 to adjust the damping coefficient.
  • the angular velocity and the angular displacement measured by the hall sensor 10 are sent to a central processing unit (not shown), and the central processing unit (not shown) is sent to the actuator 40. It is possible to determine whether the actuator 40 is input by sending a signal.
  • Figure 4 illustrates the vertical movement of the laser scanner 70 according to an embodiment of the present invention. Denotes the maximum angular displacement of the laser scanner 70.
  • the laser scanner 70 sets the balance point 71 at the point where the ground surface G and the bottom of the laser scanner 70 are horizontal, and makes the rotation axis 80 the center of rotation, based on the balance point 71. Up and down cycle exercise.
  • the laser scanner 70 may recognize an obstacle that exists in front of the laser scanner 70 through vertical movement.
  • FIG 5 is an exemplary view for explaining the rotational force applied to the laser scanner 70 according to an embodiment of the present invention.
  • the rotational motion equation may be calculated using the moment of inertia of the actuator 40 according to ⁇ Equation 1>.
  • Is the angular displacement of the laser scanner 70 with respect to the equilibrium point in the equilibrium state Is the angular velocity of the laser scanner 70 based on the equilibrium point in the equilibrium state
  • b is a damping coefficient of the rotary shaft 80
  • c is a damping coefficient due to air resistance
  • k is the stiffness coefficient of the torsion spring 60
  • the moment of inertia of the laser scanner 70 can be calculated according to ⁇ Equation 2>.
  • the stiffness coefficient required for the obstacle detection apparatus 100 to operate at the resonance frequency can be calculated according to Equation (3).
  • the step of adjusting the periodic motion frequency by the obstacle detecting apparatus 100 is controlled by the torsion spring 60 and the damping control unit 20, and changes the stiffness coefficient of the torsion spring 60 according to a desired frequency, or the damping control unit ( The damping coefficient of 20) can be adjusted and used.
  • FIG. 6 is a view for explaining a method of measuring an obstacle by the obstacle detecting apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, and is an exemplary view for explaining an input time of the actuator 40.
  • the laser scanner 70 starts up and down periodic motion when the power is applied from the actuator 40.
  • the laser scanner 70 performs a periodic movement at a predetermined frequency.
  • the predetermined frequency may be a resonance frequency.
  • the central processing unit may check whether the laser scanner 70 performs the up and down period movement at the resonance frequency.
  • the resonance frequency can be obtained by using the rotational inertia of the rotating shaft 80, the torque generated by the air resistance, and the stiffness coefficient of the torsion spring 60.
  • the resonance frequency of the laser scanner 70 can be obtained.
  • the damping control unit 20 may adjust the damping coefficient of the rotation shaft 80 to adjust the periodic movement frequency of the laser scanner 70 to the resonance frequency.
  • the central processing unit (not shown) may be used to determine the maximum angular displacement in order to determine when the actuator 40 is powered. ), Which indicates that the angular displacement measured by the Hall sensor 10 is less than a certain value close to zero, is the maximum angular displacement ( )
  • the maximum amplitude of the laser scanner 70 which moves up and down at resonant frequency is the lower limit of the angular displacement ( ),
  • the actuator 40 starts to apply power to the gear 50. While continuously applying power to the gear 50, the maximum amplitude of the laser scanner 70 is the upper limit of the angular displacement ( If it becomes greater than or equal to the actuator 40, the power is not applied. On the contrary, while no power is applied, the maximum amplitude of the laser scanner 70 is lower than the angular displacement allowable value ( ), The actuator 40 starts to apply power to the gear 50.
  • the laser scanner 70 rotates based on the power generated by the actuator 40, and detects an obstacle on one surface of the laser scanner 70 through the rotational movement.
  • FIG. 7 is an angular displacement graph of the laser scanner 70 when the actuator 40 applies only an initial input when only the damping control unit 20 and the torsion spring 60 are installed when there is no input of the actuator 40.
  • the laser scanner 70 performs the attenuation movement, and thus the variation in the angular displacement after the first input may be reduced.
  • Figure 8 is for explaining a method for measuring the obstacle in the obstacle detection device 100 according to an embodiment of the present invention, when there is an input of the actuator 40, the vertical movement of the laser scanner 70 Is the angular displacement graph of the laser scanner 70.
  • the actuator 40 applies power to the rotating shaft 80 at the equilibrium point 71 where the angular displacement of the laser scanner 70 is zero, due to the restoring force of the torsion spring 60.
  • the actuator 40 can control the vertical movement of the laser scanner 70 with only a small input.
  • the obstacle detecting method according to the embodiment shown in FIG. 9 includes the steps of time series processing in the obstacle detecting method of the obstacle detecting apparatus 100 shown in FIGS. 1 to 8. Therefore, even if omitted below, the above description of the method for detecting the obstacle by the obstacle detecting apparatus shown in FIGS. 1 and 8 may also be applied to the obstacle detecting method according to the embodiment shown in FIG. 9.
  • FIG. 9 is a flowchart of a method for detecting an obstacle using the obstacle detecting apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the stiffness coefficient of the torsional spring 60 and the damping coefficient of the damping control unit 20 may be determined by obtaining a resonance frequency at which the input and the periodic motion frequency of the obstacle detecting device 100 generate resonance (S1001).
  • the damping coefficient and the stiffness coefficient of the rotation axis based on Equation 1, Equation 2, and Equation 3 are determined based on the resonance frequency.
  • the theoretical value of can be determined.
  • the periodic motion frequency is adjusted to allow the entire obstacle detecting apparatus 100 to resonate based on the theoretical value, and the periodic motion frequency adjustment controls the stiffness coefficient of the torsion spring 60 and the damping coefficient of the damping controller 20. It is possible through (S1002).
  • the periodic motion frequency is adjusted in a manner of adjusting the damping coefficient of the damping control unit 20.
  • the damping control unit 20 is adjusted based on the theoretical value.
  • the damping coefficient of the damping control unit 20 may be set by using a friction force generated by the screw by adjusting the screw included in the damping control unit 20.
  • the damping control unit 20 may be initially designed based on a theoretical value, and then controlled by adjusting the damping control unit 20 to check whether the resonance frequency and the periodic motion frequency match.
  • the actuator 40 may be operated (S1003), and the laser scanner 70 may detect an obstacle on the front surface while moving up and down periodically (S1004).
  • the hall sensor 10 can measure the angular displacement and angular velocity of the laser scanner 70 (S1005).
  • the hall sensor 10 transmits the measured angular displacement and angular velocity of the laser scanner 70 to a central processing unit (not shown), and the central processing unit (not shown) uses the periodic movement frequency of the laser scanner 70. And maximum angular displacement ( Calculate
  • the process returns to the step (S1002) of adjusting the periodic motion frequency (S1006).
  • Maximum angular displacement of the laser scanner 70 Is the lower angular displacement tolerance ( If it is greater than or equal to the laser scanner 70 continues to measure the surrounding obstacles, and checks whether the end (S1008), the maximum angular displacement of the laser scanner (70) ) Is the lower angular displacement tolerance ( If less than, the signal is applied again to the actuator 40 via a central processing unit (not shown) to apply power to the laser scanner 70 (S1003).
  • the obstacle detecting device 100 ends the obstacle measurement, and if the obstacle detecting device 100 is not terminated, detecting the obstacle in front of the laser scanner while moving up and down periodically (S1004). Return to (S1008).
  • the functionality provided within the components and 'parts' may be combined into a smaller number of components and 'parts' or separated from additional components and 'parts'.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Transportation (AREA)

Abstract

본 발명은 "장애물 검지 장치 및 이를 이용한 검지방법"에 관한 것이다. 본 발명의 제1측면에 의하면, 일면 측정이 가능한 레이저 스캐너, 상기 레이저 스캐너를 고정시키고 회전시킬 수 있는 회전축, 상기 회전축의 양 끝에 배치되되 바닥과 수직으로 설치되는 한 쌍의 지지부 및 상기 지지부, 상기 레이저 스캐너와 연결되고 회전축을 감싸도록 설치되어 상기 레이저 스캐너에 복원력을 인가하는 비틀림 스프링을 포함할 수 있다. 이와 같은 본 발명에 의하면 비틀림 스프링의 복원력과 공진의 개념을 이용하여 레이저 스캐너를 주기 운동을 시킴으로써 레이저 스캐너에 액츄에이터로 모든 입력을 넣어주는 것보다 장애물 검지장치 구동에 필요한 에너지가 적다는 장점이 있다. 그리고, 이를 통해서 장애물 검지 장치 및 구동 액츄에이터 등을 소형화할 수 있고, 에너지 소비량도 줄일 수 있다.

Description

장애물 검지장치 및 이를 이용한 검지방법
본 발명은 장애물 검지장치 및 이를 이용한 검지방법에 관한 발명으로, 보다 구체적으로는 비틀림 스프링의 복원력과 1차원 레이저 스캐너의 주기 운동을 이용하여 전면에 위치하는 3차원 장애물을 검지하는 검지장치 및 이를 이용한 검지방법이다.
종래 로봇 또는 차량, 건설기계의 주변환경을 모니터링하기 위해서 레이저 스캐너 등이 주로 사용되어 왔다. 레이저 스캐너의 경우 3D레이저 스캐너를 사용하는 것이 원칙이나, 3D 레이저 스캐너는 비용 측면에서 효율적이지 못하여 1차원 레이저 스캐너를 사용하는 것이 일반적이다. 그런데 1차원 레이저 스캐너를 사용하여 전면부를 정확히 측정하기 위해서는 1차원 레이저 스캐너의 주기 운동을 이용해야 하고, 이 경우 1차원 레이저 스캐너에 입력되는 동력의 대부분을 액츄에이터가 부담하기 때문에 에너지 소모가 비효율적이라는 문제가 있었다
이에, 선행기술문헌 한국특허 출원번호 10-2013-0106702호(2D 레이저 스캐너와 회전수단 및 전 방향 고정 카메라를 이용한 3차원 정보 제공 장치)에서는 2D 레이저 스캐너를 일정각도로 주기 운동을 시켜 3D 정보를 얻는 장애물 검지 장치를 기술하고 있다.
다만, 선행기술문헌은 상술된 문제를 해결하지 못하고, 상술된 문제점을 해결하기 위한 기술이 필요하게 되었다.
한편, 전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명의 목적은 장애물 검지장치 및 이를 이용한 검지방법을 제공하는 데 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 일면 측정이 가능한 레이저 스캐너, 상기 레이저 스캐너를 고정시키고 회전시킬 수 있는 회전축,상기 회전축의 양 끝에 배치되되 바닥과 수직으로 설치되는 한 쌍의 지지부 및 상기 지지부, 상기 레이저 스캐너와 연결되고 회전축을 감싸도록 설치되어 상기 레이저 스캐너에 복원력을 인가하는 비틀림 스프링을 포함하는, 장애물 검지 장치를 포함할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 2 측면에 따르면 상기 장애물 검지 장치가 장애물을 검지하는 방법으로서, 상기 비틀림 스프링을 이용하여 상기 레이저 스캐너의 주기 운동 주파수를 조절하는 단계 및 상기 레이저 스캐너가 주기 운동을 하면서 장애물을 검지하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 1차원 레이저 스캐너를 사용함으로써 3D 레이저 스캐너를 사용하는 것보다 저렴한 가격으로 장애물 검지장치의 설계가 가능하고, 이를 통해서 장애물 검지장치를 시중에 보급하기가 용이해진다.
또한, 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 비틀림 스프링의 복원력과 공진의 개념을 이용하여 레이저 스캐너를 주기 운동시킴으로써 액츄에이터가 레이저 스캐너에 모든 동력을 인가하는 것보다 장애물 검지장치 구동에 필요한 에너지가 적다는 장점이 있다. 그리고, 이를 통해서 장애물 검지 장치 및 구동 액츄에이터 등을 소형화할 수 있고, 에너지 소비량도 줄일 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 검지 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 검지 장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 검지 장치의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캐너가 일면을 측정하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 검지 장치에 있어서, 댐핑 제어부의 댐핑 계수, 비틀림 스프링의 강성계수를 설명하기 위한 자유물체도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 검지 장치가 장애물을 측정하는 방법을 설명하기 위한 것으로, 액츄에이터의 입력 시점을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 검지 장치가 장애물을 측정하는 방법을 설명하기 위한 것으로, 액츄에이터의 입력이 없이, 댐핑 제어부와 비틀림 스프링만이 작동할 때의 레이저 스캐너의 출력의 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 검지 장치가 장애물을 측정하는 방법을 설명하기 위한 것으로, 액츄에이터의 입력이 있을 때, 레이저 스캐너의 출력의 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 검지 장치가 장애물을 측정하는 방법을 설명하기 위한 것으로, 장애물 검지 장치가 장애물을 측정하는 방법의 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우를 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 레이저 스캐너(70)를 이용한 장애물 검지 장치(100) 및 장애물 검지 장치(100)를 이용한 장애물 검지 방법에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 검지 장치(100)의 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 검지 장치(100)의 정면도이고, 도 3은 일실시예에 따른 장애물 검지 장치(100)의 측면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 장애물 검지 장치(100)는 회전축(80)에 레이저 스캐너(70)가 연결되고, 레이저 스캐너(70)의 상하 주기 운동을 통해 일면의 장애물을 검지할 수 있다.
본 발명의 일시시예인 장애물 검지 장치(100)는 홀센서(10)를 포함할 수 있다.
홀센서(10)는 시각별 레이저 스캐너(70)의 위치를 측정하여 레이저 스캐너(70)의 상하 주기 운동이 정상적으로 이루어지고 있는지를 센싱하는 구성이다. 홀센서(10)는 레이저 스캐너(70)의 위치를 측정하기 위해서 후술할 한 쌍의 지지부(31, 30) 중 어느 하나에 배치될 수 있는데, 도 1에 도시된 바에 따르면 홀센서(10)는 좌측지지부(31)의 일측면에 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 일 예시일 뿐 좌측지지부(31) 및 우측지지부(30) 중 어느 하나에 배치될 수 있다.
또한 본 발명의 일실시예인 장애물 검지 장치(100)는 한 쌍의 지지부(30, 31)를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일실시예인 장애물 검지 장치(100)는 레이저 스캐너(70)가 상하 주기 운동을 통해서 장애물을 검지해야 하므로 레이저 스캐너(70)가 안정적으로 상하 주기운동을 하도록 전체 장애물 검지 장치(100)가 움직이지 않도록 지지할 수 있는 구성이 포함될 수 있다. 이에, 본 발명의 일실시예인 장애물 검지 장치(100)는 서로 대향되도록 설치된 우측지지부(30) 및 좌측지지부(31)를 포함할 수 있다.
우측지지부(30) 및 좌측지지부(31)는 지면에 수직한 기둥의 형태로 배치될 수 있는데, 도 1에서는 각각의 지지부(30, 31)를 사각기둥의 형태로 도시하였으나 실제로는 원기둥, 육각기둥 등 지면에 수직한 기둥 형상이면 가능하다.
한편, 레이저 스캐너(70)가 상하 주기운동을 비틀림없이 하기 위해서 본 발명의 일실시예인 장애물 검지 장치(100)는 회전축을 포함할 수 있는데, 회전축(80)은 지면과 수평으로 형성되는 원기둥 형태가 될 수 있다.
레이저 스캐너(70)가 상하 주기운동을 하는 동안 회전축(80)이 고정되기 위해서 회전축(80) 양단은 각각 장애물 검지 장치(100)의 우측지지부(30) 및 좌측지지부(31)에 연결될 수 있다.
여기서 방향을 나타내는 '좌측'과 '우측'이란 표현은, 설명의 편의를 위해 도 1에 도시된 바와 같이 우측지지부(30) 및 좌측지지부(31)가 배열된 경우를 예시로 들기 위해 사용된 것일뿐, 실제 장애물 검지 장치(100)에서 해당 구성이 반드시 좌우측으로 배열된다는 의미는 아니다.
한편 본 발명의 일 실시예인 장애물 검지 장치(100)는 레이저 스캐너(70)를 포함할 수 있다.
레이저 스캐너(70)는 소정의 방향을 향해 레이저를 조사하고 반사되어 돌아오는 빛에 기초하여 소정의 방향에 있는 장애물을 검지할 수 있다. 본 발명의 일실시예인 장애물 검지 장치(100)에 포함된 레이저 스캐너(70)는 상하 주기운동을 통해 장애물을 검지할 수 있도록 회전(80)축에 결합될 수 있다.
장애물 검지 장치(100)는 좌측지지부(31)의 주변에 액츄에이터(40)를 포함할 수 있다. 액츄에이터(40)로 DC 모터가 이용될 수 있는데, 액츄에이터(40)는 기어(50)와 연결되며, 레이저 스캐너(70)에 요구되는 주기운동에 따라 성능이 결정된다. 액츄에이터(40)는 홀 센서(10)가 측정한 레이저 스캐너(70)의 각변위 또는 각속도를 기초로 레이저 스캐너(70)의 주기운동에 필요한 동력을 회전축에 인가할 수 있다.
구체적으로 액츄에이터(40)는 기 설정된 조건이 되면 동력을 기어에 전달하게 되는데, 기어는 해당 동력을 레이저 스캐너(70)에 전달하여 레이저 스캐너(70)가 상하 주기운동이 가능하도록 할 수 있다.
장애물 검지 장치(100)는 비틀림 스프링(60)을 포함할 수 있다. 비틀림 스프링(60)은 좌측비틀림스프링(61) 및 우측비틀림스프링(62)을 포함하는데 좌측비틀림스피링(61) 및 우측비틀림스프링(62)은 회전축(80)을 감싸도록 설치된다. 구체적으로 좌측비틀림스프링(61)의 양단은 레이저 스캐너(70) 및 좌측지지부(31)에 연결되고, 우측비틀림스프링(62)의 양단은 레이저스캐너(70) 및 우측지지부(30)에 연결된다. 이를 통해 비틀림스프링(60)은 복원력을 이용하여 레이저 스캐너(70)의 상하 주기 운동을 제어할 수 있다.
본 발명의 비틀림 스프링(60)은 액츄에이터(40)가 인가해야 하는 동력의 상당 부분을 복원력으로 보조함으로써 액츄에이터(40)의 전력 소모를 줄여줄 수 있다.
한편, 우측지지부(30)에는 댐핑 제어부(20)가 배치될 수 있다.
댐핑 제어부(20)는 나사를 포함하고 나사를 이용해서 회전축(80)의 마찰력을 조절함으로써 장애물 검지장치(100)의 레이저 스캐너(70)의 주기 운동 주파수를 조절할 수 있다.
즉, 댐핑 제어부(20)는 레이저 스캐너(70)의 주기 운동 주파수가, 데이터 취득 시 요구되는 레이저 스캐너(70)의 주기 운동 주파수와 같도록 하여 액츄에이터(40)의 주기적인 입력과 공진을 일으킬 수 있도록 한다.
이때 공진주파수는 레이저 스캐너(70)의 주기운동이 공진을 일으키는 주파수이다.
레이저 스캐너(70)의 주기 운동 주파수를 공진주파수와 일치시킬 경우, 회전축(80)과 레이저 스캐너(70)의 진폭은 최대로 커질 수 있다.
이때 전술한 홀 센서(10)는 레이저 스캐너(70)의 주기 운동시 레이저 스캐너(70)의 각변위나 각속도를 측정하게 된다. 측정한 데이터는 두 가지 용도로 사용된다.
첫째, 주기 운동 주파수가 모터의 주기적인 입력이 공진을 일으키는지 확인하여 공진이 일어나지 않는다면 사용자는 댐핑 제어부(20)를 조절하여 댐핑 계수를 조절할 수 있다.
둘째, 액츄에이터(40)의 입력을 조절하기 위해서, 홀 센서(10)가 측정한 각속도 및 각변위는 중앙처리장치(미도시)로 보내지고, 중앙처리장치(미도시)는 액츄에이터(40)로 신호를 보내 액츄에이터(40)의 입력여부를 결정할 수 있다.
도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 레이저 스캐너(70)의 상하 주기 운동을 그린 것이다.
Figure PCTKR2016006117-appb-I000001
는 레이저 스캐너(70)의 최대 각변위를 의미한다.
레이저 스캐너(70)는 지표면(G)과 레이저 스캐너(70)의 바닥이 수평이 되는 지점을 평형점(71)으로 하고, 회전축(80)을 회전중심으로 하되, 평형점(71)을 기준으로 상하 주기 운동을 하게 된다. 레이저 스캐너(70)는 상하 주기 운동을 통해서 레이저 스캐너(70)의 전면에 존재 하는 장애물을 인식할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캐너(70)에 인가되는 회전력을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5에서
Figure PCTKR2016006117-appb-I000002
은 액추에이터(모터)에 의해 발생하는 토크,
Figure PCTKR2016006117-appb-I000003
는 비틀림 스프링에 의한 복원 토크,
Figure PCTKR2016006117-appb-I000004
는 회전축과의 마찰에 의해 만들어지는 댐핑토크, 그리고
Figure PCTKR2016006117-appb-I000005
는 공기저항에 의해 발생하는 토크이다. d는 레이저 스캐너(70)의 질량중심에서부터 회전축(80)까지의 직선 거리를 나타내며 향후 회전운동방정식 도출을 위한 회전관성을 계산하기 위해 사용된다.
회전운동방정식은 <수학식 1>에 따라 액츄에이터(40)의 관성모멘트를 이용하여 계산할 수 있다.
Figure PCTKR2016006117-appb-I000006
이 때,
Figure PCTKR2016006117-appb-I000007
는 평형상태에서 평형점을 기준으로 한 레이저 스캐너(70)의 각변위이고
Figure PCTKR2016006117-appb-I000008
는 평형 상태에서 평형점을 기준으로 한 레이저 스캐너(70)의 각속도,
Figure PCTKR2016006117-appb-I000009
는 평형 상태에서 평형점을 기준으로 한 레이저 스캐너(70)의 각가속도, b는 회전축(80)의 댐핑계수, c는 공기저항에 의한 댐핑계수,
Figure PCTKR2016006117-appb-I000010
는 회전축(80)에 대한 회전관성, k는 비틀림 스프링(60)의 강성계수,
Figure PCTKR2016006117-appb-I000011
은 액츄에이터(40)가 회전축(80)에 공급하는 동력을 의미한다.
레이저 스캐너(70)의 관성모멘트는 <수학식 2>에 따라 계산할 수 있다.
Figure PCTKR2016006117-appb-I000012
Figure PCTKR2016006117-appb-I000013
는 회전축(80)에 대한 회전관성,
Figure PCTKR2016006117-appb-I000014
는 레이저 스캐너(70)의 질량중심에 대한 회전관성, m은 레이저 스캐너(70)의 질량이고 d는 레이저 스캐너(70)의 질량중심과 회전축(80) 중심 간의 거리를 나타낸다.
이 때, 장애물 검지 장치(100)가 공진주파수로 작동하기 위해서 필요한 강성계수는 <수학식3>에 따라 계산할 수 있다.
Figure PCTKR2016006117-appb-I000015
Figure PCTKR2016006117-appb-I000016
는 장애물 검지 장치(100)가 공진주파수로 작동하기 위해서 필요한 강성계수이고,
Figure PCTKR2016006117-appb-I000017
는 공진주파수,
Figure PCTKR2016006117-appb-I000018
는 회전축(80)에 대한 회전관성, b는 회전축(80)의 댐핑계수,c는 공기저항에 의한 댐핑계수를 의미한다.
장애물 검지 장치(100)가 주기 운동 주파수를 조절하는 단계는 비틀림 스프링(60)과 댐핑 제어부(20)에 의해서 조절되는데, 원하는 주파수에 따라 비틀림 스프링(60)의 강성계수를 변경하거나, 댐핑 제어부(20)의 댐핑계수를 조절하여 사용 가능하다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 검지 장치(100)가 장애물을 측정하는 방법을 설명하기 위한 것으로, 액츄에이터(40)의 입력 시점을 설명하기 위한 예시도이다.
레이저 스캐너(70)는 액츄에이터(40)에서 동력이 인가되면 상하 주기운동을 시작한다. 이때 레이저 스캐너(70)는 소정의 주파수로 주기운동을 하게 되는데, 전술한 바와 같이 소정의 주파수는 공진주파수가 될 수 있다.
우선 중앙처리장치(미도시)는 레이저 스캐너(70)가 공진주파수에서 상하주기운동을 하고 있는지 확인할 수 있다. 전술한 수학식 1에서 회전축(80)에 대한 회전관성, 공기저항에 의해 발생하는 토크 및 비틀림 스프링(60)의 강성계수를 이용하면 공진주파수를 구할 수 있는데, 레이저 스캐너(70)가 해당 공진주파수로 운동하고 있지 않은 경우 중앙처리장치는 댐핑 제어부(20)로 하여금 회전축(80)의 댐핑계수를 조절토록 하여 레이저 스캐너(70)의 주기운동 주파수를 공진주파수로 조절할 수 있다.
중앙처리장치(미도시)는 액츄에이터(40)가 동력을 인가하는 시점을 결정하기 위해서 최대 각변위(
Figure PCTKR2016006117-appb-I000019
)를 인지하는데, 이는 홀 센서(10)가 계측한 각속도가 0에 가까운 일정 값 미만일 때의 각변위를 최대 각변위(
Figure PCTKR2016006117-appb-I000020
)로 둘 수 있다.
공진주파수로 상하 주기 운동하는 레이저 스캐너(70)의 최대 진폭이 각변위 하한 허용치(
Figure PCTKR2016006117-appb-I000021
) 이하가 되면 액츄에이터(40)는 기어(50)에 동력을 인가하기 시작한다. 기어(50)에 동력을 지속적으로 인가되던 중 레이저 스캐너(70)의 최대 진폭이 각변위 상한 허용치(
Figure PCTKR2016006117-appb-I000022
)이상이 되면 액츄에이터(40)는 동력을 인가하지 않게 된다. 반대로 동력을 인가하지 않던 중, 레이저 스캐너(70)의 최대 진폭이 각변위 하한 허용치(
Figure PCTKR2016006117-appb-I000023
) 이하가 되면 액츄에이터(40)는 기어(50)에 동력을 인가하기 시작한다.
레이저 스캐너(70)는 액츄에이터(40)에 의해 발생된 동력에 기초하여 회전운동을 하게 되고, 회동운동을 통해 레이저 스캐너(70)의 일면에 있는 장애물을 검지할 수 있다.
도 7은, 액츄에이터(40)의 입력이 없을 때 댐핑 제어부(20)와 비틀림 스프링(60)만이 설치된 상태에서 액츄에이터(40)가 초기 입력만을 가한 경우 레이저 스캐너(70)의 각변위 그래프이다.
도 7에서 도시된 바와 같이, 액츄에이터(40)의 지속적인 동력인가가 없는 경우 레이저 스캐너(70)는 감쇠 운동을 하게 되므로 첫 입력 이후 각변위의 변동폭이 줄어듦을 알 수 있다.
반면, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 검지 장치(100)가 장애물을 측정하는 방법을 설명하기 위한 것으로, 액츄에이터(40)의 입력이 있을 때, 레이저 스캐너(70)의 상하 주기 운동시 레이저 스캐너(70)의 각변위 그래프이다.
도 8에서 도시된 바와 같이, 액츄에이터(40)는 레이저 스캐너(70)의 각변위가 0인 평형점(71)에서 동력을 회전축(80)에 가하게 되는데, 비틀림 스프링(60)의 복원력으로 인해, 액츄에이터(40)는 아주 작은 입력만으로도 레이저 스캐너(70)의 상하 주기 운동을 제어할 수 있다.
이하에서는 도 9를 이용하여 장애물 검지 장치(100)이 장애물을 검지방법 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 9에 도시된 실시예에 따른, 장애물 검지방법은 도 1 내지 8에 도시된 장애물 검지 장치(100)의 장애물 검지방법에서 시계열적으로 처리되는 단계들을 포함한다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라고 하더라도 도 1 및 8에 도시된 장애물 검지장치가 장애물을 검지하는 방법에 관하여 이상에서 기술한 내용은 도 9에 도시된 실시예에 따른 장애물 검지방법에도 적용될 수 있다.
한편, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 검지 장치(100)를 이용한 장애물을 검지방법 방법의 순서도이다.
먼저 장애물 검지 장치(100)의 입력과 주기운동 주파수가 공진이 발생하는 공진주파수를 구하여 이론적인 비틀림 스프링(60)의 강성계수, 댐핑 제어부(20)의 댐핑 계수를 결정할 수 있다(S1001).
예를 들면, 설계 단계에서 필요한 공진주파수가 결정되어 있을 경우, 공진주파수를 기준으로 상기 <수학식 1>, <수학식 2>, <수학식 3>을 기준으로 회전축에 의한 댐핑계수와 강성계수의 이론 값을 결정할 수 있다.
그리고, 이론값에 기초하여 전체 장애물 검지 장치(100)가 공진될 수 있도록 주기 운동 주파수를 조절하되, 주기 운동 주파수 조절은 비틀림 스프링(60)의 강성계수와 댐핑 제어부(20)의 댐핑 계수를 조절을 통해서 가능하다(S1002).
예를 들면, 이론적인 값이 결정된 비틀림 스프링(60)을 설치한 후, 댐핑 제어부(20)의 댐핑계수를 조절하는 방식으로 조절하는 방식으로 주기 운동 주파수를 조절한다.
그리고, 상기 이론 값을 기준으로 댐핑 제어부(20)를 조절한다. 댐핑 제어부(20)의 댐핑계수는 댐핑 제어부(20)에 포함되어 있는 나사를 조절하여 나사에서 발생하는 마찰력을 이용하여 설정될 수 있다. 댐핑 제어부(20)의 경우 처음에는 이론 값을 기초로 하여 설계한 후, 댐핑 제어부(20)를 조절해가면서 공진주파수와 주기 운동 주파수가 일치하는지 확인하는 방식으로 제어할 수 있다.
장애물 검지 장치(100)의 동작 초기에는 액츄에이터(40)가 동작하면서(S1003) 레이저 스캐너(70)가 상하 주기 운동하면서 전면의 장애물을 검지할 수 있다(S1004). 이 때, 홀센서(10)가 레이저 스캐너(70)의 각변위 및 각속도를 측정할 수 있다(S1005).
홀 센서(10)는 측정한 레이저 스캐너(70)의 각변위 및 각속도를 중앙처리장치(미도시)에 전달하고, 중앙처리장치(미도시)는 이를 이용하여 레이저 스캐너(70)의 주기 운동 주파수 및 최대 각변위(
Figure PCTKR2016006117-appb-I000024
)를 계산한다.
공진주파수와 주기 운동 주파수가 동일한 경우에는 레이저 스캐너의 각변위가 각변위 하한 허용치(
Figure PCTKR2016006117-appb-I000025
) 이상인지 확인(S1007)하고, 공진주파수와 주기 운동 주파수가 상이한 경우, 주기 운동 주파수를 조절하는 단계(S1002)로 돌아간다(S1006).
레이저 스캐너(70)의 최대 각변위(
Figure PCTKR2016006117-appb-I000026
)가 각변위 하한 허용치(
Figure PCTKR2016006117-appb-I000027
)이상이 될 경우 레이저 스캐너(70)가 주변 장애물을 계속 측정하면서, 종료여부를 확인(S1008)하게 되고, 레이저 스캐너(70)의 최대 각변위(
Figure PCTKR2016006117-appb-I000028
)가 각변위 하한 허용치(
Figure PCTKR2016006117-appb-I000029
)미만일 경우 중앙처리장치(미도시)를 거쳐 액츄에이터(40)에 다시 신호를 인가하여 레이저 스캐너(70)에 동력을 인가(S1003)하게 된다(S1007).
장애물 검지 장치(100)를 종료할 경우 장애물 검지 장치(100)는 장애물 측정을 종료하고, 장애물 검지 장치(100)를 종료하지 않는다면 다시 레이저 스캐너가 상하 주기 운동하면서 전면의 장애물을 검지하는 단계(S1004)로 돌아가게 된다(S1008).
구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로부터 분리될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (11)

  1. 일면 측정이 가능한 레이저 스캐너;
    상기 레이저 스캐너를 고정시키고 회전시킬 수 있는 회전축;
    상기 회전축의 양 끝에 배치되되 바닥과 수직으로 설치되는, 한 쌍의 지지부; 및
    일단이 상기 지지부 중 어느 하나와 연결되고, 타단이 상기 레이저 스캐너와 연결되며 회전축을 감싸도록 설치되어 상기 레이저 스캐너에 복원력을 인가하는 비틀림 스프링을 적어도 하나 포함하는, 장애물 검지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 스캐너는 회전축에 부착되어 회전축을 중심축으로 주기 운동하는, 장애물 검지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비틀림 스프링의 복원력을 이용하여 레이저 스캐너와 바닥이 평행한 지점을 레이저 스캐너 주기운동의 평형점으로 조절하는, 장애물 검지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지부에 부착되어 상기 레이저 스캐너의 각변위 및 각속도 중 적어도 하나를 측정하는 홀 센서를 더 포함하는, 장애물 검지 장치.
  5. 제1항에 있어서
    상기 지지부에 부착되고 상기 회전축의 회전마찰을 이용하여 상기 레이저 스캐너의 주기 운동 주파수를 조절하는 댐핑 제어부를 더 포함하는, 장애물 검지 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 지지부 주변에 설치되어 상기 홀 센서의 신호를 받아들여 상기 회전축에 동력을 인가하는 액츄에이터를 더 포함하는, 장애물 검지 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 상기 스캐너의 최대 각변위가 일정 값 이하가 되었을 때 동력을 인가하는, 장애물 검지 장치.
  8. 제1항의 장애물 검지 장치가 장애물을 검지하는 방법으로서,
    상기 비틀림 스프링을 이용하여 상기 레이저 스캐너의 주기 운동 주파수를 조절하는 단계; 및
    상기 레이저 스캐너가 주기 운동을 하면서 장애물을 검지하는 단계를 포함하는, 장애물 검지 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 장애물 검지 장치는 적어도 하나 이상의 홀 센서를 포함하고,
    상기 홀 센서가 상기 레이저 스캐너의 각변위 및 각속도 중 적어도 하나를 측정하는 단계를 더 포함하는, 장애물 검지 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 장애물 검지 장치는 액츄에이터를 포함하고,
    상기 액츄에이터는 상기 레이저 스캐너의 각변위가 일정 값 이하일 경우, 동력을 회전축에 인가하는 단계를 더 포함하는, 장애물 검지 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 장애물 검지 장치는 댐핑 제어부를 포함하고,
    상기 레이저 스캐너의 주기 운동 주파수를 조절하는 단계는,
    상기 댐핑 제어부와 상기 비틀림 스프링을 이용하여 상기 레이저 스캐너의 주기 운동 주파수를 조절하는, 장애물 검지 방법.
PCT/KR2016/006117 2015-06-11 2016-06-09 장애물 검지장치 및 이를 이용한 검지방법 WO2016200169A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2015-0082933 2015-06-11
KR1020150082933A KR101698130B1 (ko) 2015-06-11 2015-06-11 장애물 검지장치 및 이를 이용한 검지방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016200169A1 true WO2016200169A1 (ko) 2016-12-15

Family

ID=57504223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/006117 WO2016200169A1 (ko) 2015-06-11 2016-06-09 장애물 검지장치 및 이를 이용한 검지방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101698130B1 (ko)
WO (1) WO2016200169A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3460519A1 (en) * 2017-09-25 2019-03-27 Hexagon Technology Center GmbH Laser scanner
CN110884489B (zh) * 2019-12-18 2021-07-06 常州市武进悦达电声器材有限公司 一种新能源汽车用底盘四周障碍物探测预警装置
KR20210078136A (ko) 2019-12-18 2021-06-28 공혜인 자동차 안전벨트 및 음주운전측정시스템
CN114346829B (zh) * 2022-01-24 2023-11-10 怀仁永兴智能科技有限公司 一种陶瓷餐具用连续的底部加工装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050040586A (ko) * 2003-10-29 2005-05-03 기아자동차주식회사 차량 선회시 장애물 감지 장치 및 방법
KR20080005639A (ko) * 2006-07-10 2008-01-15 현대자동차주식회사 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더 및 이의제어 방법
KR100899820B1 (ko) * 2009-03-03 2009-05-27 국방과학연구소 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치 및 판별방법
KR20150018787A (ko) * 2012-04-17 2015-02-24 커먼웰쓰 사이언티픽 앤 인더스트리알 리서치 오거니제이션 3차원 스캐닝 빔 및 촬상 시스템
KR20150047215A (ko) * 2013-10-24 2015-05-04 현대모비스 주식회사 회전형 라이다 센서를 이용한 타겟 차량 감지 장치 및 회전형 라이다 센서

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05169285A (ja) * 1991-12-19 1993-07-09 Sumitomo Electric Ind Ltd レ−ザスキャナ

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050040586A (ko) * 2003-10-29 2005-05-03 기아자동차주식회사 차량 선회시 장애물 감지 장치 및 방법
KR20080005639A (ko) * 2006-07-10 2008-01-15 현대자동차주식회사 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더 및 이의제어 방법
KR100899820B1 (ko) * 2009-03-03 2009-05-27 국방과학연구소 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치 및 판별방법
KR20150018787A (ko) * 2012-04-17 2015-02-24 커먼웰쓰 사이언티픽 앤 인더스트리알 리서치 오거니제이션 3차원 스캐닝 빔 및 촬상 시스템
KR20150047215A (ko) * 2013-10-24 2015-05-04 현대모비스 주식회사 회전형 라이다 센서를 이용한 타겟 차량 감지 장치 및 회전형 라이다 센서

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160147140A (ko) 2016-12-22
KR101698130B1 (ko) 2017-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016200169A1 (ko) 장애물 검지장치 및 이를 이용한 검지방법
Begey et al. Dynamic control of parallel robots driven by flexible cables and actuated by position-controlled winches
JP3775284B2 (ja) エンジンベンチシステムおよびエンジン特性の測定方法
WO2016153147A1 (ko) 3차원 미소 중력 케이블 구동 장치
CN104932509B (zh) 挠性航天器主动振动抑制地面测试系统
CN102507218A (zh) 机械臂式轮胎综合性能仿真试验平台
Kumagai et al. Development of a three-dimensional ball rotation sensing system using optical mouse sensors
CN101731005A (zh) 使用前庭眼反射原理的眼活动控制器
CN101791159B (zh) 一种六自由度并联机构头盔伺服系统
US20220099510A1 (en) Optical force sensors
JP2015215333A (ja) 三次元変位計測装置と三次元変位計測システム
JP7241799B2 (ja) トルク補償用スタンドおよび方法
WO2012091197A1 (en) Wheel drive vehicle and wheel contact sensing method of the same
WO2021246635A1 (ko) 이동 로봇
WO2017183919A1 (ko) 탄성 구동 장치
WO2015186864A1 (ko) 삼차원 프린터의 베드 수평정렬 장치
CN114739548A (zh) 一种伺服测试系统
WO2014148723A1 (ko) 휠체어용 다이나모미터 교정기, 이를 포함하는 휠체어용 다이나모미터 및 이를 이용하는 휠체어용 다이나모미터 교정 방법
CN107067912A (zh) 一种可以感知振动的倒立摆机电系统
JP5264656B2 (ja) 多自由度アクティブ制振装置
CN114162355B (zh) 一种体感微低重力模拟装置的主动补偿组件及模拟装置
KR20120008471A (ko) 추진축 비틀림 계측시스템
WO2011027933A1 (ko) 모터의 모션제어를 위한 비례미적분 제어장치 및 그 제어방법
JP5697149B2 (ja) 加速度センサ特性評価方法及びプログラム
US7020542B2 (en) Apparatus for measuring and fixing the three-dimensional location of medical instrument

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16807809

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16807809

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1