WO2017073888A1 - Obstacle sensing device for autonomous traveling robot and autonomous traveling robot having same - Google Patents

Obstacle sensing device for autonomous traveling robot and autonomous traveling robot having same Download PDF

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WO2017073888A1
WO2017073888A1 PCT/KR2016/008375 KR2016008375W WO2017073888A1 WO 2017073888 A1 WO2017073888 A1 WO 2017073888A1 KR 2016008375 W KR2016008375 W KR 2016008375W WO 2017073888 A1 WO2017073888 A1 WO 2017073888A1
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WO
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obstacle
unit
signal
sensor
robot
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/008375
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
신경철
박성주
이주홍
리브하르트마커스
칼델론 마르코 아우렐리오안달시아
이병용
Original Assignee
(주)유진로봇
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Filing date
Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02Sensing devices

Definitions

  • the present invention relates to an obstacle detecting apparatus and an autonomous driving robot having the same, and more particularly, to an obstacle detecting apparatus for a fast moving autonomous driving robot and an autonomous driving robot having the same.
  • autonomous robots are provided with at least one sensor, it is configured to detect the obstacle.
  • Sensors used in existing autonomous robots include bumper sensors, infrared sensors, ultrasonic sensors, laser sensors, and image sensors.
  • the bumper sensor is a sensor that detects a collision with an obstacle, and is used only for a special purpose autonomous robot such as a cleaning robot due to a disadvantage of determining the obstacle only when it is in contact with the obstacle.
  • Infrared sensor has the advantage that it can measure the distance from obstacles relatively accurately at low cost, but the detection angle is narrow, so that many infrared sensors are arranged in a ring shape, and the sampling time is 20msec. .
  • Ultrasonic sensors have the advantage of wide detection angle and long detection distance.However, due to their low angle resolution, it is difficult to calculate the exact direction and distance of obstacles, and it is difficult to control the vibration of the ultrasonic sensor itself, mounting structure and sound waves. there is a problem.
  • Laser sensors have a wide detection range and accuracy, but they are very expensive.
  • the image sensor has a high cost of the image sensor itself, such as a camera, and it is difficult to implement because it requires image processing technology to distinguish obstacles from the acquired image, and it is expensive and takes a long time to identify obstacles in the image. There is this.
  • an obstacle detecting apparatus capable of quickly and accurately determining the position of an obstacle for a high speed mobile autonomous robot.
  • Another object of the present invention is to provide an autonomous mobile robot including an obstacle detecting apparatus for achieving the above object.
  • Obstacle sensing device for an autonomous mobile robot for achieving the above object is a base; A transceiver coupled to the base so as to rotate about a rotation axis, radiating a predetermined radiation signal to the outside about the rotation axis, and receiving the reflected radiation signal to generate a detection signal; And a case having a reference wall embodied in an arc shape having a predetermined length at a predetermined distance from the transceiving unit and reflecting the signal emitted from the transceiving unit. It includes.
  • the transmission and reception unit is coupled to rotate around the base and the rotation axis, the slip ring for transmitting the detection signal to the outside;
  • a sensor fixing part disposed on an upper portion of the slip ring part and configured to have a pillar shape symmetric about the rotation axis;
  • At least one sensor unit fixed to an outer circumferential surface of the sensor fixing unit and configured to emit and receive the radiation signal to generate the detection signal;
  • a substrate part disposed between the sensor fixing part and the slip ring part to apply power applied through the slip ring part to each of the at least one sensor part. Characterized in that it comprises a.
  • the at least one sensor unit may be symmetrically spaced apart from each other by the same angle with respect to the rotation axis.
  • the substrate unit may amplify the detection signal and transmit the amplified signal to the slip ring unit.
  • Each of the at least one sensor unit emits an infrared signal to the radiation signal, detects an angle at which a signal reflected by the emitted radiation signal is received, and determines a distance at which the radiation signal is reflected (Position Sensitive Device) It is characterized by being implemented with).
  • the reference wall may be implemented to have a length corresponding to the remaining angular range except for the angular range designated to detect the obstacle while the transceiver is rotating.
  • the case is a cover coupled to the upper portion of the base to protect the transceiver; Further provided, wherein the reference wall is characterized in that it is implemented to be separated or combined with the cover.
  • the obstacle detecting apparatus further includes a driving unit for rotating the transceiver, and the driving unit includes a motor; And an interlocking unit connected to the rotating shaft of the motor and the transmitting / receiving unit, and transmitting a rotational force of the motor to the transmitting / receiving unit. Characterized in that it comprises a.
  • the substrate unit includes a micro controller unit (MCU) to analyze the sensing signals applied from each of the at least one sensor unit, and analyze whether the analyzed sensing signals are patterns corresponding to the reference wall, and the at least one To determine the position of each of the sensors.
  • MCU micro controller unit
  • the substrate unit determines a position of the obstacle from the detection signal to generate a position determination signal, and generates the position determination signal externally through the slip ring unit. It characterized in that the transmission to.
  • An autonomous mobile robot for achieving the above another object is a robot case implemented according to the use of the autonomous driving robot;
  • a robot driver configured to move in the robot case to move the robot case;
  • At least one obstacle sensing device disposed at a predetermined position of the robot case to emit a predetermined radiation signal in a predetermined direction, and receive the emitted radiation signal to output a detection signal;
  • the at least one obstacle sensing device includes a base; A transceiver coupled to the base so as to rotate about a rotation axis, radiating the radiation signal to the outside about the rotation axis, and receiving the reflected radiation signal to generate the detection signal; And a case having a reference wall embodied in an arc shape having a predetermined length at a predetermined distance from the transceiving unit and reflecting the signal emitted from the transceiving unit. It includes.
  • the obstacle detecting apparatus for the autonomous robot and the autonomous robot having the same of the present invention detects the obstacle while the transmission and reception unit having at least one sensor unit for detecting the obstacle by radiating and receiving a radiation signal at a predetermined angle. Therefore, it is possible to detect an obstacle in a wide angle range, and the reference barrier spaced apart from the sensor by a uniform distance in the angle range that does not require the detection of the obstacle, the rotation angle of the transceiver without the rotation angle detection sensor Make it easy to determine.
  • the transmission and reception unit is provided with a plurality of sensor units, it is possible to improve the speed of detecting the obstacle and determine the rotation angle, it is possible to accurately determine the position of the obstacle at high speed, it can be manufactured at low cost.
  • FIG. 1 illustrates a configuration of an obstacle detecting apparatus for an autonomous robot according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the obstacle detecting apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a front view of the obstacle detecting apparatus of FIG.
  • FIG. 4 is a side view of the obstacle detecting apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a plan view of the obstacle detecting apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a view for explaining the operation of the receiver rotates in the obstacle detecting apparatus of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates an example for describing an operation of detecting an obstacle by one sensor unit while the receiving unit of the obstacle detecting apparatus shown in FIG. 6 rotates.
  • Fig. 8 shows a pattern of sensing signals generated while one sensor unit is rotating.
  • FIG. 9 illustrates an autonomous driving robot including an obstacle detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 illustrates a configuration of an obstacle detecting apparatus for an autonomous robot according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 2 to 5 respectively show a perspective view, a front view, a side view, and a plan view of the obstacle detecting apparatus of FIG. 1.
  • the obstacle detecting apparatus of the present invention includes a base 10, a transceiver 20, a driver 30, and a case 40.
  • the upper surface of the base 10 is mounted to the transceiver 20 and the driver 30, the lower surface of the base 10 may be coupled to the autonomous driving robot. And although not shown, the base 10 is provided with a coupling means for coupling with the obstacle detection device, the lower surface may be fixed to the obstacle detection device.
  • the transceiver 20 is coupled to the upper surface of the base 10 so as to be rotatable about a rotation axis in a vertical direction.
  • the transceiver 20 includes at least one sensor unit 210, a sensor fixing unit 220, a substrate unit 230, and a slip ring unit 240.
  • the at least one sensor unit 210 transmits and receives a predetermined radiation signal at a predetermined angle, detects an obstacle, generates a detection signal, and transmits the detected signal to the substrate unit 230.
  • Each of the at least one sensor unit 210 includes a transmitter and at least one receiver, and the transmitter emits a predetermined radiation signal, and the at least one receiver receives a signal reflected from the obstacle to measure the position of the obstacle. Generate a sense signal.
  • the signal transmitted and received by the sensor unit 210 may include signals of various frequencies including an optical signal and an ultrasonic signal. However, in the present invention, it is assumed that an infrared signal is transmitted and received. When the sensor unit 210 transmits and receives an infrared signal, the price of the transceiver is low. In addition, the detection angle range for detecting the obstacle is narrow, it is possible to determine the position of the obstacle relatively accurately.
  • each of the at least one sensor unit 210 may be implemented as a PSD (Position Sensitive Device) in which the transmitter and the receiver are integrally formed.
  • PSD Position Sensitive Device
  • the PSD composed of a transmitter and a receiver is a sensor that detects the position of the obstacle by analyzing the angle at which the radiated radiation signal is reflected by the obstacle.
  • the sensor fixing part 220 is disposed above the substrate part 230 and is implemented in a columnar shape so that at least one sensor part 210 is coupled to a predetermined position.
  • the columnar sensor fixing unit 220 is implemented symmetrically about the rotation axis, so that the sensor fixing unit 220 can be stably rotated.
  • the plurality of sensor units 210 are spaced apart from each other by a uniform angle with respect to the rotation axis in the sensor fixing unit 220.
  • each sensor unit 210 detects obstacles at equal time intervals to generate a detection signal, so that the substrate unit 230 may detect the obstacles from the detection signals. It is easy to determine the position.
  • the substrate unit 230 is disposed between the sensor fixing unit 220 and the slip ring unit 240, and includes a printed circuit board and various electronic elements to supply power transmitted from the autonomous robot to at least one sensor unit 210. Supply to each, and receives a detection signal from each of the at least one sensor unit 210, and transmits to the control unit (not shown) of the autonomous running robot. In this case, the substrate 230 may amplify and transmit the sensing signal so that the sensing signal is not distorted or lost while being transmitted to the controller of the autonomous robot.
  • the board unit 230 includes a micro controller unit (MCU), and analyzes a sensing signal applied from each of the at least one sensor unit 210 to determine a position of an obstacle and a position corresponding to the determined position.
  • the determination signal may be generated and transmitted to the controller of the autonomous robot.
  • the slip ring unit 240 includes a rotating plate 241 and a slip ring 242.
  • the rotating plate 241 is coupled with the base 10 to be rotatable about the rotation axis in conjunction with the drive unit 30.
  • As the rotating plate 241 is configured to rotate in conjunction with the driving unit 30, at least one fixed to the substrate unit 230, the sensor fixing unit 220, and the sensor unit 220 disposed on the upper portion of the rotating plate 210. All of the transceiver 210 is rotated about the rotation axis.
  • the slip ring 242 is provided below the rotating plate 241 to allow the autonomous robot to transfer power to the substrate unit 230 even when the substrate unit 230 rotates together with the rotating plate 241.
  • the unit 230 may transmit the detection signal or the position determination signal to the controller of the autonomous robot.
  • the driving unit 30 is fixed to the base 10, and when the power is applied from the autonomous robot, the driving unit 310 and the interlocking unit 320 for transmitting the rotational force of the motor 310 and the rotating plate 241 to the rotating plate 241 are provided. Equipped.
  • the motor 310 may be implemented as, for example, a BrushLess DC (BLDC) motor, and the controller of the autonomous robot may adjust the rotation speed of the motor by adjusting a power applied to the motor 310 by a pulse with modulation (PWM) method. Can be controlled.
  • BLDC BrushLess DC
  • PWM pulse with modulation
  • the interlocking part 320 includes an O-ring 321 and an O-ring holder 322.
  • O-ring holder 322 is implemented in a disc shape and the center of the disc is coupled to the rotation axis of the motor 310, and rotates when the motor 310 is driven.
  • grooves on which the O-rings 321 are mounted are dug in the side surfaces of the O-ring holder 322 and the rotating plate 241 to prevent the O-ring 321 from being separated.
  • the diameter of the rotating plate 240 is larger than the diameter of the O-ring holder 322 to reduce the rotation speed of the motor 310 to rotate at high speed to rotate the rotating plate 240, the torque of the transceiver 20 This is to reduce). That is, by adjusting the ratio of the diameter of the O-ring holder 322 and the rotating plate 240, it is possible to adjust the torque (torque) of the transceiver 20.
  • the O-ring 321 is mounted on the side groove of the O-ring holder 322 and the side groove of the rotating plate 241, and when the O-ring holder 322 rotates, the rotational force is transmitted to rotate the rotating plate 241.
  • the linking unit 320 includes an O-ring 330 and an O-ring holder 322 to transmit the rotational force of the motor 310 to the transceiver 20, but the linking unit 320 ) May be implemented in various structures.
  • the O-ring holder 322 of the linking unit 320 may be implemented in a gear structure together with the rotary plate 240, and may be configured to transmit the rotational force of the motor 310 to the rotary plate 240, and the O-ring holder 322.
  • a gear for relaying torque between the rotating plate 240 may be added.
  • the case 40 is coupled to the upper end of the base 10 to protect the transceiver 20 and the drive unit 30 from external impact.
  • at least one sensor unit 210 of the transceiver unit 20 is configured to protrude upward of the case 40 so as to detect an obstacle.
  • the case 40 is formed with a reference wall 410 for determining the rotation angle of the transceiver 20 in the direction in which the obstacle detection device does not need to detect the obstacle.
  • the reference wall 410 is implemented in the shape of an arc uniformly spaced at a predetermined distance (for example, within 10 cm) around the axis of rotation of the transceiver 20 on the outside of the transceiver 20. Accordingly, the transceiver 20 rotates to generate a uniform sensing signal while the at least one sensor 210 is directed in a direction corresponding to the reference wall 410.
  • the length of the reference wall 410 may be implemented to have a length corresponding to a predetermined angle with respect to the rotation axis of the transceiver 20.
  • the reference wall 410 may be implemented to have a length surrounding the rear 180 degree range, and the front 270 degree range may be implemented.
  • the reference wall 410 can be implemented with a length that encloses the rear 90 degree range. 1 to 5 illustrate an example in which the obstacle detecting apparatus is set to detect a front 180 degree range.
  • the actual reference wall 410 has a length that wraps the predetermined angle range smaller than 180 degrees in consideration of the radiation signal emission angle and the reception angle of the transmitter and the at least one receiver of the at least one sensor unit 210 at the front 180 degrees. It is preferable to implement, and thus, FIGS. 1 to 5 illustrate that the reference wall 410 is implemented to have a length surrounding the rear 160 degree range.
  • the reference wall 410 is provided to provide a reference for determining a rotation angle of the transceiver 20, the reference wall 410 is not implemented to have a length corresponding to the entire rear 180 degree range, and is formed only in a partial region within the rear 180 degree range. It may be implemented. However, when the reference wall 410 is disposed only in some areas of the angular range not detected by the obstacle detecting apparatus, the transceiver 20 does not distinguish between the obstacle and the structure of the autonomous robot, and thus, the structure of the autonomous robot is not included. The detection signal or position determination signal may be generated to cause the autonomous robot to malfunction.
  • a rotation angle sensor for detecting the rotation angle of the rotating plate 240 or the O-ring holder 322 may be used to determine the rotation angle of the transceiver 20.
  • the angle of rotation of the unit 20 may be limited or a reference distance (for example, 20 cm) for determining an obstacle may be set in advance to distinguish the structure of the autonomous robot from an obstacle.
  • a reference distance for example, 20 cm
  • manufacturing cost increases in order to provide a rotation angle sensor.
  • the rotation angle of the transceiver 20 is limited, the driving direction of the motor 310 must be changed, so that the control is difficult, and the load on the motor 310 is large, and the obstacle detection cycle is not uniform. There is.
  • the obstacle detection distance is limited, there is a limitation that the short-range obstacle cannot be detected.
  • the reference wall 410 is provided to not only determine the rotation state of the transceiver 20, but also the reference wall 410 even if the motor rotates in the same direction without restriction on the obstacle detection distance. By preventing the structure of the autonomous robot from being detected, the possibility of the autonomous robot malfunctioning can be reduced.
  • the reference wall 410 may be implemented integrally with the case 40, but the reference wall 410 may be implemented to be separated from and coupled to the case 40.
  • the case 40 except for the reference wall may be referred to as a cover.
  • the reference wall 410 when the reference wall 410 is implemented to be separated and coupled with the case 40, the reference wall 410 may be coupled to different positions at different lengths in consideration of the position where the obstacle sensing device is disposed in the autonomous mobile robot. Can be configured.
  • the detection angle range is set narrow so as to distinguish the position of the obstacle of the infrared sensor, a plurality of infrared sensors were required to detect the obstacle in a wide range.
  • the transceiver 20 including the at least one sensor unit 210 rotates, even if only one sensor unit 210 is provided, an obstacle in all directions can be detected.
  • the sensor unit 210 does not detect an obstacle while rotating the area where the reference wall 410 is disposed.
  • the transceiver 20 may include a plurality of sensor units 210 disposed at equal angles with respect to the rotation axis in the sensor fixing unit 220.
  • the transceiver unit 20 includes two sensor units 210 disposed at opposite angles, that is, opposite to each other, at the sensor fixing unit 220, one sensor unit 210 may be a reference wall 410. The other sensor unit 210 may detect the obstacle while facing the direction.
  • the transceiver 20 includes a plurality of sensor units 210 disposed at equal angles with respect to the rotation axis, the torque is reduced when the transceiver 20 rotates, so that the load of the motor 310 is reduced.
  • FIGS. 1 to 5 illustrate an example of a transceiver 20 having four sensor units 210 in order to reduce torque when the transceiver 20 rotates and to increase the accuracy of obstacle detection and rotation angle. .
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an operation of rotating a receiver in an obstacle detecting apparatus of the present invention
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an operation of detecting an obstacle by one sensor unit while the receiver of the obstacle detecting apparatus shown in FIG. 6 rotates.
  • FIG. 8 illustrates a pattern of a sensing signal generated while one sensor unit rotates.
  • the obstacle detecting apparatus of FIG. 6 also shows a transceiver 20 having four sensor units 210, similarly to FIGS. 1 to 5, and the four sensor units 210 rotate the axis of rotation of the transceiver 20. It is arranged evenly spaced at 90 degrees intervals from each other. 6 to 7, each of the at least one sensor unit 210 is assumed to be implemented as an infrared-based PSD for transmitting and receiving an infrared signal to detect the obstacle. Accordingly, the sensor part facing the left direction among the four sensor parts 210 may be referred to as the first PSD sensor PSD1, and the remaining three sensor parts in the clockwise direction may be referred to as the second to fourth PSD sensors PSD1 to PSD4, respectively. .
  • the transceiver 20 is rotated clockwise in the plan view of FIG.
  • the rotation direction and the rotation speed of the transceiver 20 may be controlled by controlling the motor 310 from a controller (not shown) of the autonomous mobile robot.
  • Each of the four PSD sensors PSD1 to PSD4 transmits and receives a radiation signal in response to a control signal applied at a predetermined sampling period from the controller (not shown) or the substrate unit 230 of the autonomous robot, and performs a sampling operation. Output the signal.
  • the controller of the autonomous robot can analyze the rotational speed of the transceiver 20 by controlling the driving of the motor 310, and transmits the control signals to the four PSD sensors PSD1 to PSD4 corresponding to the analyzed rotational speed.
  • the obstacle detection device may adjust the angular resolution of detecting the obstacle.
  • the board unit 230 includes an MCU configured to generate a position determination signal by analyzing a sensing signal in the board unit 230 itself, the board unit 230 determines the rotation speed and the current position of the sensor unit 20 from the sensing signal. As a result, the obstacle detection device may adjust the angular resolution of detecting the obstacle.
  • the control unit or the board unit 230 of the autonomous driving robot applies the control signals to the four PSD sensors PSD1 to PSD4 according to the sampling period. However, the sampling period is applied to the PSD sensors PSD1 to PSD4 itself. It may be set in advance and configured to not receive a control signal.
  • the controller (not shown) of the autonomous robot may control the motor 310 to adjust the angular resolution.
  • the control unit (not shown) of the autonomous robot or the substrate unit 230 analyzes the rotation angle of the transceiver 20, irrespective of the sampling period, so that each time the transceiver 20 rotates by a predetermined sampling angle, sampling is performed.
  • the control signal may be transmitted to the PSD sensors PSD1 to PSD4 to perform the operation.
  • each of the four PSD sensors PSD1 to PSD4 may perform a sampling operation 20 times while the transceiver 20 rotates once to output a detection signal.
  • the first PSD sensor PSD1 emits a radiation signal at an initial sampling position S1. By transmitting and receiving and sampling, a detection signal is generated.
  • a PSD sensor has a detection section (eg, 10 cm to 1.5 m) that can detect an obstacle in advance at design time.
  • a sensing distance section for detecting an obstacle is predetermined in the PSD sensor, the PSD sensor recognizes that the obstacle is not detected even if an obstacle exists farther than the designated sensing distance section.
  • the PSD sensor does not normally detect an obstacle disposed at a position closer than the sensing distance section, and thus does not output a sensing signal of a level corresponding to the distance to the obstacle for an obstacle disposed at a position closer than the sensing distance section. This outputs a sense signal of a level lower than that of the undetected state.
  • the first PSD sensor PSD1 is rotated in the clockwise direction by the driving of the motor 310, and after being rotated 16 degrees after the sampling period, the first PSD sensor PSD1 is again sampled at the second sampling position S2 to generate a detection signal.
  • the first PSD sensor PSD1 performs 20 sampling operations during one rotation, and as shown in FIG. 7, the first PSD sensor PSD1 has no obstacle at the initial sampling position S1.
  • the sensing signal is output at a reference signal level (for example, 300 mV in FIG. 8).
  • the first PSD sensor PSD1 is the same for the second, fourth, fifth, seventh, eighth, tenth, and eleventh sampling positions S2, S4, S5, S7, S8, S10, and S11.
  • the detection signal is output at the reference signal level.
  • the first PSD sensor PSD1 includes the third, seventh, and third obstacles. And sensing signals at different levels according to the distance from the obstacle at the ninth sampling positions S3, S6, and S9.
  • the sensing signal is output at a higher level (600mV, 800mV, 1100mV) as the distance from the obstacle becomes closer.
  • the reference point is closer to a position closer to the preset detection distance section (for example, 1 cm from the first PSD sensor PSD1).
  • Wall 410 is disposed.
  • the first PSD sensor PSD1 may generate a detection signal at a level lower than the level at which no obstacle is detected. In 8, the output is 100mV).
  • the PSD sensor may output different levels of detection signals according to the distance even for obstacles disposed at a distance shorter than the detection distance section.
  • the reference wall 410 is uniform from the rotating first PSD sensor PSD1. Since it is embodied in the shape of an arc spaced by one distance, the first PSD sensor PSD1 outputs a detection signal having a uniform level lower than the level at which no obstacle is detected.
  • the controller (not shown) or the substrate unit 230 of the autonomous robot may analyze the detection signal to detect the rotation sensor.
  • the position of the first PSD sensor PSD1 can be determined without the provision.
  • FIGS. 1 to 8 illustrate an arc-shaped reference wall 410 as the simplest example of the reference wall 410.
  • the arc-shaped reference wall 410 illustrated in FIGS. 1 to 8 allows the sensor unit 210 to output a sense signal of a uniform level while rotating the position where the reference wall 410 is disposed, and thus the transceiver unit ( In the case where 20) includes a small number (for example, 1 to 3) of sensor units 210, there is a limit in determining the exact position. That is, even if the detection signal of the sensor unit 210 facing the direction corresponding to the reference wall 410 of each sensor unit 210 is analyzed, the current position of the sensor unit 210 faces the reference wall 410. It can only be appreciated that it is difficult to precisely determine which position it is facing in the reference wall 410. This can be solved in such a manner that the transceiver 20 includes four or more sensor units 210 as shown in FIGS. 1 to 8.
  • the second PSD sensor PSD2 is determined. And by analyzing the detection signal of the fourth PSD sensor PSD4 together, it is possible to more accurately determine the position of the first PSD sensor PSD1.
  • the reference wall 410 by deforming the reference wall 410 in another way, it can be configured to more accurately determine the rotation angle of the sensor unit 210 that is directed toward the reference wall 410 even with a small number of sensor units 210. .
  • FIG. 9 illustrates an autonomous driving robot including an obstacle detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • three obstacle detecting apparatuses 2, 3, and 4 are disposed at the upper, front, and rear side edges of the autonomous robot 1, respectively.
  • the first obstacle detecting device 2 disposed at the upper edge of the traveling direction detects the front of the autonomous robot 1
  • the second obstacle detecting device 3 disposed at the front detects the right obstacle of the autonomous robot.
  • the third obstacle detecting device 4 disposed at the rear side edge detects the rear of the autonomous robot.
  • the obstacle detecting apparatus of the present invention may be disposed at various positions of the autonomous robot 1.
  • Each obstacle sensing device 2, 3, or 4 may be driven by the control of a controller (not shown) of the autonomous robot 1, and may be transmitted as it is or amplified to the controller of the autonomous robot 1.
  • the detection signal may be analyzed to determine the location of the obstacle, a location determination signal corresponding to the determined location of the obstacle may be generated, and transmitted to the controller of the autonomous driving robot 1.
  • the controller of the autonomous robot 1 analyzes the detection signal or the position determination signal in consideration of the position of each obstacle detecting device 2, 3, 4, so as to advance the position of the obstacle around the autonomous robot 1. Can be determined.

Abstract

An obstacle sensing device for an autonomous traveling robot and an autonomous traveling robot having the same are disclosed. The present invention comprises: a base; a transmission and reception unit coupled to the base so as to rotate around a rotary shaft, emitting a predetermined emission signal to the outside around the rotary shaft, and receiving a reflected emission signal so as to generate a sensing signal; and a case having a reference wall, which is implemented in a circular arc shape of a predetermined length at a preset distance from the transmission and reception unit around the rotary shaft so as to reflect a signal emitted from the transmission and reception unit.

Description

자율 주행 로봇을 위한 장애물 감지 장치 및 이를 구비하는 자율 주행 로봇Obstacle sensing device for autonomous robot and autonomous robot having same
본 발명은 장애물 감지 장치 및 이를 구비하는 자율 주행 로봇에 관한 것으로, 특히 고속 이동 자율 주행 로봇을 위한 장애물 감지 장치 및 이를 구비하는 자율 주행 로봇에 관한 것이다.The present invention relates to an obstacle detecting apparatus and an autonomous driving robot having the same, and more particularly, to an obstacle detecting apparatus for a fast moving autonomous driving robot and an autonomous driving robot having the same.
로봇 기술의 발전에 따라 스스로 경로를 서정하고 이동하는 자율 주행 로봇의 활용도가 높아지고 있다. 기존의 자율 주행 로봇은 청소 로봇과 같이 제한된 공간 내에서 작업을 수행하는 경우가 대부분으로, 자율 주행 로봇의 이동 속도에 대해 크게 고려되지 않았다. 그러나 최근에는 자율 주행 로봇의 활용 용도가 증가됨에 따라 교육용 로봇, 방범용 로봇, 안내 로봇, 배달 로봇 및 간호 로봇과 같이 자율 주행 로봇이 확장된 공간 또는 제한되지 않은 공간에서 작업을 수행하는 경우가 빈번하게 발생하고 있다. 따라서 확장된 공간 또는 제한되지 않은 공간에서의 작업을 원활하게 수행할 수 있도록, 자율 주행 로봇의 이동 속도가 중요한 이슈가 되고 있다.With the development of robot technology, the use of autonomous robots that set and move their own routes is increasing. Conventional autonomous robots often perform tasks in limited spaces, such as cleaning robots, and do not consider largely the movement speed of the autonomous robots. Recently, however, as the use of autonomous robots increases, the autonomous robots often work in an expanded or unrestricted space, such as educational robots, security robots, guide robots, delivery robots, and nursing robots. Is happening. Therefore, the movement speed of the autonomous robot has become an important issue in order to smoothly perform work in an expanded space or an unlimited space.
자율 주행 로봇의 이동 속도를 증대시키기 위해서는 모터와 같이 로봇의이동을 위해 구비되는 구동 수단을 개선하는 것보다, 장애물의 감지 범위, 감지 속도 및 감지 정확도를 향상시키는 것이 더욱 중요하다. 즉 자율 주행 로봇이 효과적으로 장애물을 감지하고, 감지된 장애물을 회피하여 이동할 수 있도록 구성되어야 한다. 따라서 자율 주행 로봇들은 적어도 하나의 센서를 구비하여, 장애물을 감지할 수 있도록 구성된다.In order to increase the moving speed of the autonomous robot, it is more important to improve the detection range, the detection speed, and the detection accuracy of the obstacle than to improve the driving means provided for the movement of the robot such as a motor. That is, the autonomous robot should be configured to effectively detect obstacles and move by avoiding the detected obstacles. Therefore, autonomous robots are provided with at least one sensor, it is configured to detect the obstacle.
기존의 자율 주행 로봇에 이용되는 센서에는 범퍼 센서, 적외선 센서, 초음파 센서, 레이저 센서 및 영상 센서 등이 있다. 범퍼 센서는 장애물과의 충돌을 감지하는 센서로서, 장애물과 접촉 시에만 장애물을 판별할 수 있다는 단점으로 인해, 청소 로봇과 같이 특별한 용도의 자율 주행 로봇에만 이용된다. 적외선 센서는 저비용으로 장애물과의 거리를 비교적 정확하게 측정할 수 있다는 장점이 있으나 감지 각도가 좁아 다수개의 적외선 센서가 링 형태로 배치되어 하고, 샘플링 시간이 20msec 수준으로 장애물 감지 속도가 늦다는 단점이 있다. 초음파 센서는 감지 각도가 넓고 탐지 거리가 길다는 장점이 있으나, 각도 분해능(angle resolution)이 낮아 장애물의 정확한 방향 및 거리를 계산하기 어렵고, 초음파 센서 자체 진동, 장착 구조 및 음파의 파형 제어 등이 어렵다는 문제가 있다. 레이저 센서는 넓은 감지 범위와 정확성을 가지나, 가격이 매우 높다는 단점이 있다. 영상 센서는 카메라와 같은 영상 센서 자체의 가격이 높을 뿐만 아니라, 획득된 영상으로부터 장애물을 판별하기 위해서는 영상처리 기술이 필요하여 구현이 어렵고, 고비용이 소요될 뿐만 아니라 영상에서 장애물을 판별하는 시간 길다는 단점이 있다.Sensors used in existing autonomous robots include bumper sensors, infrared sensors, ultrasonic sensors, laser sensors, and image sensors. The bumper sensor is a sensor that detects a collision with an obstacle, and is used only for a special purpose autonomous robot such as a cleaning robot due to a disadvantage of determining the obstacle only when it is in contact with the obstacle. Infrared sensor has the advantage that it can measure the distance from obstacles relatively accurately at low cost, but the detection angle is narrow, so that many infrared sensors are arranged in a ring shape, and the sampling time is 20msec. . Ultrasonic sensors have the advantage of wide detection angle and long detection distance.However, due to their low angle resolution, it is difficult to calculate the exact direction and distance of obstacles, and it is difficult to control the vibration of the ultrasonic sensor itself, mounting structure and sound waves. there is a problem. Laser sensors have a wide detection range and accuracy, but they are very expensive. The image sensor has a high cost of the image sensor itself, such as a camera, and it is difficult to implement because it requires image processing technology to distinguish obstacles from the acquired image, and it is expensive and takes a long time to identify obstacles in the image. There is this.
따라서 고속 이동 자율 주행 로봇을 위해 저비용으로 빠르고 정확하게 장애물의 위치를 판별할 수 있는 장애물 감지 장치가 요구되고 있다.Accordingly, there is a demand for an obstacle detecting apparatus capable of quickly and accurately determining the position of an obstacle for a high speed mobile autonomous robot.
본 발명의 목적은 자율 이동 로봇을 위해 저비용으로 빠르고 정확하게 장애물을 감지할 수 있는 장애물 감지 장치를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide an obstacle detecting apparatus capable of quickly and accurately detecting obstacles at low cost for an autonomous mobile robot.
본 발명의 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 장애물 감지 장치를 포함하는 자율 이동 로봇을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an autonomous mobile robot including an obstacle detecting apparatus for achieving the above object.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 자율 이동 로봇을 위한 장애물 감지 장치는 베이스; 상기 베이스에 회전축을 중심으로 회전하도록 결합되고, 기지정된 방사 신호를 회전축을 중심으로 외부로 방사하고, 반사된 상기 방사 신호를 수신하여, 감지 신호를 생성하는 송수신부; 및 상기 회전축을 중심으로 상기 송수신부로부터 기설정된 거리에 미리 지정된 길이의 원호형으로 구현되어 상기 송수신부에서 방사되는 상기 신호를 반사하는 기준 벽을 구비하는 케이스; 를 포함한다.Obstacle sensing device for an autonomous mobile robot according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a base; A transceiver coupled to the base so as to rotate about a rotation axis, radiating a predetermined radiation signal to the outside about the rotation axis, and receiving the reflected radiation signal to generate a detection signal; And a case having a reference wall embodied in an arc shape having a predetermined length at a predetermined distance from the transceiving unit and reflecting the signal emitted from the transceiving unit. It includes.
상기 송수신부는 상기 베이스와 회전 축을 중심으로 회전하도록 결합되고, 상기 감지 신호를 외부로 전송하는 슬립링부; 상기 슬립링부의 상부에 배치되고, 상기 회전 축을 중심으로 대칭인 기둥 형상으로 구현되는 센서 고정부; 각각 상기 센서 고정부의 외주면에 고정되고, 상기 방사 신호를 방사 및 수신하여 상기 감지 신호를 생성하는 적어도 하나의 센서부; 및 상기 센서 고정부와 상기 슬립링부 사이에 배치되어 상기 슬립링부를 통해 인가되는 전원을 상기 적어도 하나의 센서부 각각으로 인가하는 기판부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.The transmission and reception unit is coupled to rotate around the base and the rotation axis, the slip ring for transmitting the detection signal to the outside; A sensor fixing part disposed on an upper portion of the slip ring part and configured to have a pillar shape symmetric about the rotation axis; At least one sensor unit fixed to an outer circumferential surface of the sensor fixing unit and configured to emit and receive the radiation signal to generate the detection signal; And a substrate part disposed between the sensor fixing part and the slip ring part to apply power applied through the slip ring part to each of the at least one sensor part. Characterized in that it comprises a.
적어도 하나의 센서부는 복수개로 구비되는 경우, 상기 회전축을 중심으로 서로 동일한 각도만큼 이격되어 대칭으로 배치되는 것을 특징으로 한다.When the plurality of at least one sensor unit is provided, the at least one sensor unit may be symmetrically spaced apart from each other by the same angle with respect to the rotation axis.
상기 기판부는 상기 감지 신호를 증폭하여 상기 슬립링부로 전송하는 것을 특징으로 한다.The substrate unit may amplify the detection signal and transmit the amplified signal to the slip ring unit.
상기 적어도 하나의 센서부 각각은 적외선 신호를 상기 방사 신호로 방사하고, 방사된 상기 방사 신호가 반사된 신호가 수신되는 각도를 검출하여, 상기 방사 신호가 반사된 거리를 판별하는 PSD(Position Sensitive Device)로 구현되는 것을 특징으로 한다.Each of the at least one sensor unit emits an infrared signal to the radiation signal, detects an angle at which a signal reflected by the emitted radiation signal is received, and determines a distance at which the radiation signal is reflected (Position Sensitive Device) It is characterized by being implemented with).
상기 기준 벽은 상기 송수신부가 회전하면서 장애물을 감지하도록 지정된 각도 범위를 제외한 나머지 각도 범위에 대응하는 길이로 구현되는 것을 특징으로 한다.The reference wall may be implemented to have a length corresponding to the remaining angular range except for the angular range designated to detect the obstacle while the transceiver is rotating.
상기 케이스는 상기 송수신부를 보호하기 위해 상기 베이스의 상부에 결합되는 커버; 를 더 구비하고, 상기 기준 벽은 상기 커버와 분리 또는 결합되도록 구현되는 것을 특징으로 한다.The case is a cover coupled to the upper portion of the base to protect the transceiver; Further provided, wherein the reference wall is characterized in that it is implemented to be separated or combined with the cover.
상기 장애물 감지 장치는 상기 송수신부를 회전시키기 위한 구동부를 더 구비하고, 상기 구동부는 모터; 및 상기 모터의 회전축 및 상기 송수신부에 연결되어, 상기 모터의 회전력을 상기 송수신부로 전달하는 연동부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.The obstacle detecting apparatus further includes a driving unit for rotating the transceiver, and the driving unit includes a motor; And an interlocking unit connected to the rotating shaft of the motor and the transmitting / receiving unit, and transmitting a rotational force of the motor to the transmitting / receiving unit. Characterized in that it comprises a.
상기 기판부는 MCU(Micro Controller Unit)를 구비하여 상기 적어도 하나의 센서부 각각에서 인가되는 상기 감지 신호를 분석하고, 분석된 감지 신호가 상기 기준 벽에 대응하는 패턴인지 여부를 분석하여, 상기 적어도 하나의 센서 각각의 위치를 판별하는 것을 특징으로 한다.The substrate unit includes a micro controller unit (MCU) to analyze the sensing signals applied from each of the at least one sensor unit, and analyze whether the analyzed sensing signals are patterns corresponding to the reference wall, and the at least one To determine the position of each of the sensors.
상기 기판부는 상기 적어도 하나의 센서의 위치가 상기 기준 벽에 대응하는 패턴이 아니면 상기 감지 신호로부터 상기 장애물의 위치를 판별하여 위치 판별 신호를 생성하고, 생성된 위치 판별 신호를 상기 슬립링부를 통해 외부로 전송하는 것을 특징으로 한다.If the position of the at least one sensor is not a pattern corresponding to the reference wall, the substrate unit determines a position of the obstacle from the detection signal to generate a position determination signal, and generates the position determination signal externally through the slip ring unit. It characterized in that the transmission to.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 자율 이동 로봇은 자율 주행 로봇의 사용 용도에 따라 구현된 로봇 케이스; 상기 로봇 케이스 내에 구현되어 상기 로봇 게이스를 이동시키는 로봇 구동부; 상기 로봇 케이스의 기설정된 위치에 배치되어, 지정된 방향으로 기지정된 방사 신호를 방사하고, 방사된 상기 방사 신호를 수신하여 감지 신호를 출력하는 적어도 하나의 장애물 감지 장치; 및 상기 적어도 하나의 장애물 감지 장치 각각으로부터 상기 감지 신호를 인가받고, 상기 적어도 하나의 장애물 감지 장치 각각의 배치 위치에 따라 상기 감지 신호를 분석하여 상기 장애물의 존재 여부 및 위치를 판별하며, 판별된 상기 장애물을 회피하여 이동할 수 있도록 상기 로봇 구동부를 제어하는 제어부; 를 포함하고, 상기 적어도 하나의 장애물 감지 장치 각각은 베이스; 상기 베이스에 회전축을 중심으로 회전하도록 결합되고, 상기 방사 신호를 회전축을 중심으로 외부로 방사하고, 반사된 상기 방사 신호를 수신하여, 상기 감지 신호를 생성하는 송수신부; 및 상기 회전축을 중심으로 상기 송수신부로부터 기설정된 거리에 미리 지정된 길이의 원호형으로 구현되어 상기 송수신부에서 방사되는 상기 신호를 반사하는 기준 벽을 구비하는 케이스; 를 포함한다.An autonomous mobile robot according to an embodiment of the present invention for achieving the above another object is a robot case implemented according to the use of the autonomous driving robot; A robot driver configured to move in the robot case to move the robot case; At least one obstacle sensing device disposed at a predetermined position of the robot case to emit a predetermined radiation signal in a predetermined direction, and receive the emitted radiation signal to output a detection signal; And receiving the detection signal from each of the at least one obstacle detection device, and analyzing the detection signal according to an arrangement position of each of the at least one obstacle detection device to determine the presence and the location of the obstacle. A controller for controlling the robot driver to move to avoid an obstacle; The at least one obstacle sensing device includes a base; A transceiver coupled to the base so as to rotate about a rotation axis, radiating the radiation signal to the outside about the rotation axis, and receiving the reflected radiation signal to generate the detection signal; And a case having a reference wall embodied in an arc shape having a predetermined length at a predetermined distance from the transceiving unit and reflecting the signal emitted from the transceiving unit. It includes.
따라서, 본 발명의 자율 주행 로봇을 위한 장애물 감지 장치 및 이를 구비하는 자율 주행 로봇은 기설정된 각도로 방사 신호를 방사 및 수신하여 장애물을 감지하는 적어도 하나의 센서부를 구비하는 송수신부가 회전하면서 장애물을 감지하므로 넓은 각도 범위에서 장애물을 감지할 수 있으며, 장애물의 감지가 필요하지 않은 각도 범위에 센서부로부터 균일한 거리만큼 이격된 기준 장벽이 구비되어, 회전 각도 감지 센서를 구비하지 않고서도 송수신부의 회전 각도를 용이하게 판별할 수 있도록 한다. 또한 송수신부가 복수개의 센서부를 구비하여, 장애물을 감지 및 회전 각도를 판별하는 속도를 향상 시킬 수 있어, 고속으로 장애물의 위치를 정확하게 판별할 수 있으며, 저비용으로 제조할 수 있다.Therefore, the obstacle detecting apparatus for the autonomous robot and the autonomous robot having the same of the present invention detects the obstacle while the transmission and reception unit having at least one sensor unit for detecting the obstacle by radiating and receiving a radiation signal at a predetermined angle. Therefore, it is possible to detect an obstacle in a wide angle range, and the reference barrier spaced apart from the sensor by a uniform distance in the angle range that does not require the detection of the obstacle, the rotation angle of the transceiver without the rotation angle detection sensor Make it easy to determine. In addition, the transmission and reception unit is provided with a plurality of sensor units, it is possible to improve the speed of detecting the obstacle and determine the rotation angle, it is possible to accurately determine the position of the obstacle at high speed, it can be manufactured at low cost.
도1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 로봇을 위한 장애물 감지 장치의 구성을 나타낸다.1 illustrates a configuration of an obstacle detecting apparatus for an autonomous robot according to an embodiment of the present invention.
도2 는 도1 의 장애물 감지 장치의 사시도를 나타낸다.FIG. 2 is a perspective view of the obstacle detecting apparatus of FIG. 1.
도3 은 도1 의 장애물 감지 장치의 정면도를 나타낸다.3 is a front view of the obstacle detecting apparatus of FIG.
도4 는 도1 의 장애물 감지 장치의 측면도를 나타낸다.4 is a side view of the obstacle detecting apparatus of FIG. 1.
도5 는 도1 의 장애물 감지 장치의 평면도를 나타낸다.5 is a plan view of the obstacle detecting apparatus of FIG. 1.
도6 은 본 발명의 장애물 감지 장치에서 수신부가 회전하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the operation of the receiver rotates in the obstacle detecting apparatus of the present invention.
도7 은 도6 에 도시된 장애물 감지 장치의 수신부가 회전하는 동안 하나의 센서부가 장애물을 감지하는 동작을 설명하기 위한 일 예를 나타낸다.FIG. 7 illustrates an example for describing an operation of detecting an obstacle by one sensor unit while the receiving unit of the obstacle detecting apparatus shown in FIG. 6 rotates.
도8 은 하나의 센서부가 회전하는 동안 발생하는 감지 신호의 패턴을 나타낸다.Fig. 8 shows a pattern of sensing signals generated while one sensor unit is rotating.
도9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 장애물 감지 장치를 구비하는 자율 주행 로봇을 나타낸다.9 illustrates an autonomous driving robot including an obstacle detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In addition, in order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings indicate the same members.
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 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it may further include other components, without excluding the other components unless otherwise stated. In addition, the terms "... unit", "... unit", "module", "block", etc. described in the specification mean a unit for processing at least one function or operation, which means hardware, software, or hardware. And software.
도1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 로봇을 위한 장애물 감지 장치의 구성을 나타내고, 도2 내지 도5 는 각각 도1 의 장애물 감지 장치의 사시도, 정면도, 측면도 및 평면도를 나타낸다.1 illustrates a configuration of an obstacle detecting apparatus for an autonomous robot according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 5 respectively show a perspective view, a front view, a side view, and a plan view of the obstacle detecting apparatus of FIG. 1.
도1 내지 도5 를 참조하면 본 발명의 장애물 감지 장치는 베이스(10), 송수신부(20), 구동부(30) 및 케이스(40)를 구비한다.1 to 5, the obstacle detecting apparatus of the present invention includes a base 10, a transceiver 20, a driver 30, and a case 40.
베이스(10)의 상부면에는 송수신부(20)과 구동부(30)가 거치되고, 베이스(10)의 하부면은 자율 주행 로봇에 결합될 수 있다. 그리고 도시되지 않았으나, 베이스(10)에는 장애물 감지 장치와 결합되기 위한 결합 수단이 구비되어, 하부면이 장애물 감지 장치에 고정될 수 있다.The upper surface of the base 10 is mounted to the transceiver 20 and the driver 30, the lower surface of the base 10 may be coupled to the autonomous driving robot. And although not shown, the base 10 is provided with a coupling means for coupling with the obstacle detection device, the lower surface may be fixed to the obstacle detection device.
송수신부(20)는 베이스(10)의 상부면과 수직 방향의 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 결합된다. 송수신부(20)는 적어도 하나의 센서부(210), 센서 고정부(220), 기판부(230) 및 슬립링부(240)를 구비한다.The transceiver 20 is coupled to the upper surface of the base 10 so as to be rotatable about a rotation axis in a vertical direction. The transceiver 20 includes at least one sensor unit 210, a sensor fixing unit 220, a substrate unit 230, and a slip ring unit 240.
적어도 하나의 센서부(210)는 각각 기설정된 각도로 기지정된 방사 신호를 송수신하여 장애물을 감지하여 감지 신호를 생성하여 기판부(230)로 전송한다. 적어도 하나의 센서부(210) 각각은 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 구비하여, 송신기가 기지정된 방사 신호를 방사하고, 적어도 하나의 수신기가 장애물 등에 반사된 신호를 수신하여 장애물의 위치를 측정하기 위한 감지 신호를 생성한다.The at least one sensor unit 210 transmits and receives a predetermined radiation signal at a predetermined angle, detects an obstacle, generates a detection signal, and transmits the detected signal to the substrate unit 230. Each of the at least one sensor unit 210 includes a transmitter and at least one receiver, and the transmitter emits a predetermined radiation signal, and the at least one receiver receives a signal reflected from the obstacle to measure the position of the obstacle. Generate a sense signal.
여기서 센서부(210)가 송수신하는 신호는 광 신호, 초음파 신호를 포함한 다양한 주파수의 신호가 포함될 수 있으나, 본 발명에서는 일예로 적외선(infrared) 신호를 송수신하는 것으로 가정한다. 센서부(210)가 적외선 신호를 송수신하는 경우, 송수신기의 가격이 저렴하다는 장점이 있다. 또한 장애물을 감지하는 감지 각도 범위가 좁아, 장애물의 위치를 상대적으로 정확하게 판별할 수 있다.Here, the signal transmitted and received by the sensor unit 210 may include signals of various frequencies including an optical signal and an ultrasonic signal. However, in the present invention, it is assumed that an infrared signal is transmitted and received. When the sensor unit 210 transmits and receives an infrared signal, the price of the transceiver is low. In addition, the detection angle range for detecting the obstacle is narrow, it is possible to determine the position of the obstacle relatively accurately.
특히 본 발명에서 적어도 하나의 센서부(210) 각각은 일예로 송신기와 수신기가 일체로 구성된 PSD(Position Sensitive Device)로 구현될 수 있다. 송신기와 수신기가 일체로 구성된 PSD는 방사된 방사 신호가 장애물에 반사되어 수신되는 각도를 분석함으로써 장애물의 위치를 감지하는 센서이다.In particular, in the present invention, each of the at least one sensor unit 210 may be implemented as a PSD (Position Sensitive Device) in which the transmitter and the receiver are integrally formed. The PSD composed of a transmitter and a receiver is a sensor that detects the position of the obstacle by analyzing the angle at which the radiated radiation signal is reflected by the obstacle.
센서 고정부(220)는 기판부(230)의 상부에 배치되며, 기둥 형상으로 구현되어, 적어도 하나의 센서부(210)가 기지정된 위치에 결합된다. 여기서 기둥 형상의 센서 고정부(220)는 회전축을 중심으로 대칭으로 구현되어, 센서 고정부(220)가 안정적으로 회전 가능하도록 한다. 한편 센서부(210)가 복수개로 구비되는 경우, 복수개의 센서부(210)는 센서 고정부(220)에서 회전축을 중심으로 서로 균일한 각도만큼 이격되어 배치되는 것이 바람직하다. 이는 센서 고정부(220)에 배치되는 복수개의 센서부(210)가 센서 고정부(220)과 함께 회전할 때, 회전 중심이 회전축 상에서 유지될 수 있도록 하여, 구동부(30)에 부하가 증가되지 않도록 한다. 또한 복수개의 센서부(210)가 균일하게 이격되어 배치되면, 각각의 센서부(210)가 균등한 시간 간격으로 장애물을 감지하여 감지 신호를 생성하므로, 기판부(230)가 감지 신호로부터 장애물의 위치를 판별하기 용이하다.The sensor fixing part 220 is disposed above the substrate part 230 and is implemented in a columnar shape so that at least one sensor part 210 is coupled to a predetermined position. Here, the columnar sensor fixing unit 220 is implemented symmetrically about the rotation axis, so that the sensor fixing unit 220 can be stably rotated. On the other hand, when a plurality of sensor unit 210 is provided, it is preferable that the plurality of sensor units 210 are spaced apart from each other by a uniform angle with respect to the rotation axis in the sensor fixing unit 220. This allows the rotation center to be maintained on the rotation axis when the plurality of sensor units 210 disposed on the sensor fixing unit 220 rotate together with the sensor fixing unit 220, so that the load on the driving unit 30 is not increased. Do not. In addition, when the plurality of sensor units 210 are uniformly spaced apart, each sensor unit 210 detects obstacles at equal time intervals to generate a detection signal, so that the substrate unit 230 may detect the obstacles from the detection signals. It is easy to determine the position.
기판부(230)는 센서 고정부(220)와 슬립링부(240) 사이에 배치되며, 인쇄회로 기판과 각종 전자 소자를 구비하여, 자율 주행 로봇에서 전송되는 전원을 적어도 하나의 센서부(210) 각각으로 공급하고, 적어도 하나의 센서부(210) 각각으로부터 감지 신호를 인가받아, 자율 주행 로봇의 제어부(미도시)로 전달한다. 이때 기판부(230)는 감지 신호가 자율 주행 로봇의 제어부로 전달되는 도중에 왜곡이나 소실되지 않도록 증폭하여 전달 할 수 있다.The substrate unit 230 is disposed between the sensor fixing unit 220 and the slip ring unit 240, and includes a printed circuit board and various electronic elements to supply power transmitted from the autonomous robot to at least one sensor unit 210. Supply to each, and receives a detection signal from each of the at least one sensor unit 210, and transmits to the control unit (not shown) of the autonomous running robot. In this case, the substrate 230 may amplify and transmit the sensing signal so that the sensing signal is not distorted or lost while being transmitted to the controller of the autonomous robot.
경우에 따라서 기판부(230)는 MCU(Micro Controller Unit)를 구비하여, 적어도 하나의 센서부(210) 각각으로부터 인가되는 감지 신호를 분석하여 장애물의 위치를 판별하고, 판별된 위치에 대응하는 위치 판별 신호를 생성하여, 자율 주행 로봇의 제어부로 전송할 수도 있다.In some cases, the board unit 230 includes a micro controller unit (MCU), and analyzes a sensing signal applied from each of the at least one sensor unit 210 to determine a position of an obstacle and a position corresponding to the determined position. The determination signal may be generated and transmitted to the controller of the autonomous robot.
슬립링부(240)는 회전판(241)과 슬립링(242)을 구비한다. 회전판(241)은 구동부(30)와 연동되어 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 베이스(10)와 결합된다. 회전판(241)이 구동부(30)와 연동되어 회전되도록 구성됨에 따라 회전판(210)의 상부에 배치되는 기판부(230)와 센서 고정부(220) 및 센서부(220)에 고정되는 적어도 하나의 송수신부(210)가 모두 회전축을 중심으로 회전하게 된다.The slip ring unit 240 includes a rotating plate 241 and a slip ring 242. The rotating plate 241 is coupled with the base 10 to be rotatable about the rotation axis in conjunction with the drive unit 30. As the rotating plate 241 is configured to rotate in conjunction with the driving unit 30, at least one fixed to the substrate unit 230, the sensor fixing unit 220, and the sensor unit 220 disposed on the upper portion of the rotating plate 210. All of the transceiver 210 is rotated about the rotation axis.
그리고 슬립링(242)은 회전판(241)의 하부에 구비되어, 회전판(241)과 함께 기판부(230)가 회전하여도 자율 주행 로봇이 전원을 기판부(230)로 전달할 수 있도록 하고, 기판부(230)는 감지 신호 또는 위치 판별 신호를 자율 주행 로봇의 제어부로 전달할 수 있도록 한다.The slip ring 242 is provided below the rotating plate 241 to allow the autonomous robot to transfer power to the substrate unit 230 even when the substrate unit 230 rotates together with the rotating plate 241. The unit 230 may transmit the detection signal or the position determination signal to the controller of the autonomous robot.
구동부(30)는 베이스(10)에 고정되고 자율 주행 로봇에서 전원이 인가되면 구동되어 회전하는 모터(310)와 모터(310)의 회전력을 회전판(241)로 전달하기 위한 연동부(320)을 구비한다. 모터(310)는 일예로 BLDC(BrushLess DC) 모터로 구현될 수 있으며, 자율 주행 로봇의 제어부는 모터(310)로 인가되는 전원을 PWM(Pulse With Modulation) 방식으로 조절함으로써, 모터의 회전 속도를 제어할 수 있다.The driving unit 30 is fixed to the base 10, and when the power is applied from the autonomous robot, the driving unit 310 and the interlocking unit 320 for transmitting the rotational force of the motor 310 and the rotating plate 241 to the rotating plate 241 are provided. Equipped. The motor 310 may be implemented as, for example, a BrushLess DC (BLDC) motor, and the controller of the autonomous robot may adjust the rotation speed of the motor by adjusting a power applied to the motor 310 by a pulse with modulation (PWM) method. Can be controlled.
연동부(320)는 오링(O-ring)(321)과 오링 거치대(322)를 구비한다. 오링 거치대(322)는 원판형으로 구현되고 원판의 중심이 모터(310)의 회전축과 결합되어, 모터(310)가 구동되면 회전한다. 그리고 오링 거치대(322)의 측면과 회전판(241)의 측면에는 오링(321)이 거치되는 홈이 파여져, 오링(321)의 이탈을 방지한다. 이때 오링 거치대(322)의 지름보다 회전판(240)의 지름이 큰 것은 모터(310)의 고속으로 회전하는 회전 속도를 경감하여 회전판(240)이 회전되도록 하여, 송수신부(20)의 토크(torque)를 줄일 수 있도록 하기 위함이다. 즉 오링 거치대(322)와 회전판(240)의 지름의 비를 조절함으로써, 송수신부(20)의 토크(torque)를 조절할 수 있다.The interlocking part 320 includes an O-ring 321 and an O-ring holder 322. O-ring holder 322 is implemented in a disc shape and the center of the disc is coupled to the rotation axis of the motor 310, and rotates when the motor 310 is driven. In addition, grooves on which the O-rings 321 are mounted are dug in the side surfaces of the O-ring holder 322 and the rotating plate 241 to prevent the O-ring 321 from being separated. At this time, the diameter of the rotating plate 240 is larger than the diameter of the O-ring holder 322 to reduce the rotation speed of the motor 310 to rotate at high speed to rotate the rotating plate 240, the torque of the transceiver 20 This is to reduce). That is, by adjusting the ratio of the diameter of the O-ring holder 322 and the rotating plate 240, it is possible to adjust the torque (torque) of the transceiver 20.
오링(321)은 오링 거치대(322)의 측면홈과 회전판(241)의 측면홈에 거치되어 오링 거치대(322)가 회전하면, 회전판(241)의 회전하도록 회전력을 전달한다.The O-ring 321 is mounted on the side groove of the O-ring holder 322 and the side groove of the rotating plate 241, and when the O-ring holder 322 rotates, the rotational force is transmitted to rotate the rotating plate 241.
도1 에서는 연동부(320)가 오링(O-ring)(330)과 오링 거치대(322)를 구비하여 모터(310)의 회전력을 송수신부(20)로 전달하는 것으로 설명하였으나, 연동부(320)는 다양한 구조로 구현될 수 있다. 일예로 연동부(320)의 오링 거치대(322)는 회전판(240)과 함께 기어 구조로 구현되어, 모터(310)의 회전력을 회전판(240)으로 전달하도록 구성될 수 있으며, 오링 거치대(322)와 회전판(240) 사이에 회전력 중계를 위한 기어가 추가될 수도 있다.In FIG. 1, the linking unit 320 includes an O-ring 330 and an O-ring holder 322 to transmit the rotational force of the motor 310 to the transceiver 20, but the linking unit 320 ) May be implemented in various structures. For example, the O-ring holder 322 of the linking unit 320 may be implemented in a gear structure together with the rotary plate 240, and may be configured to transmit the rotational force of the motor 310 to the rotary plate 240, and the O-ring holder 322. And a gear for relaying torque between the rotating plate 240 may be added.
케이스(40)는 베이스(10)의 상단에 결합되어 송수신부(20)와 구동부(30)를 외부 충격으로부터 보호한다. 다만 본 발명에서 송수신부(20)의 적어도 하나의 센서부(210)는 장애물을 감지할 수 있도록 케이스(40)의 상부로 돌출될 수 있도록 구성된다. 또한 본 발명에서 케이스(40)는 장애물 감지 장치가 장애물을 감지하지 않아도 되는 방향에 송수신부(20)의 회전 각도를 판별하기 위한 기준 벽(410)이 형성된다. 기준 벽(410)은 송수신부(20)의 외곽에 송수신부(20)의 회전축을 중심으로 기설정된 거리(예를 들면 10cm 이내)로 균일하게 이격된 원호의 형상으로 구현된다. 따라서 송수신부(20)가 회전하여, 적어도 하나의 센서부(210)가 기준벽(410)에 대응하는 방향으로 향하는 동안 균일한 감지 신호를 발생하도록 한다.The case 40 is coupled to the upper end of the base 10 to protect the transceiver 20 and the drive unit 30 from external impact. However, in the present invention, at least one sensor unit 210 of the transceiver unit 20 is configured to protrude upward of the case 40 so as to detect an obstacle. In addition, in the present invention, the case 40 is formed with a reference wall 410 for determining the rotation angle of the transceiver 20 in the direction in which the obstacle detection device does not need to detect the obstacle. The reference wall 410 is implemented in the shape of an arc uniformly spaced at a predetermined distance (for example, within 10 cm) around the axis of rotation of the transceiver 20 on the outside of the transceiver 20. Accordingly, the transceiver 20 rotates to generate a uniform sensing signal while the at least one sensor 210 is directed in a direction corresponding to the reference wall 410.
이때 기준 벽(410)의 길이는 송수신부(20)의 회전축을 중심으로 기설정된 각도에 대응하는 길이를 갖도록 구현될 수 있다. 일예로 장애물 감지 장치가 자율 주행 로봇의 전면에 배치되어 전방 180도 범위를 감지하도록 설정되는 경우에, 기준 벽(410)은 후방 180도 범위를 감싸는 길이로 구현될 수 있으며, 전방 270도 범위를 감지하도록 설정되는 경우에, 기준 벽(410)은 후방 90도 범위를 감싸는 길이로 구현될 수 있다. 도1 내지 5 에서는 일예로 장애물 감지 장치가 전방 180도 범위를 감지하도록 설정된 경우를 도시하였다. 다만 장애물 감지 장치가 전방 180도 범위를 감지하기 위해서는 적어도 하나의 센서부(210)가 전방 180도 범위에서 기준 장벽에 의해 가려지는 영역이 존재하지 않아야 한다. 따라서 실제 기준 벽(410)은 전방 180도에 적어도 하나의 센서부(210)의 송신기 및 적어도 하나의 수신기의 방사 신호 방사 각도 및 수신 각도를 고려하여 180도보다 작은 기설정된 각도 범위를 감싸는 길이로 구현되는 것이 바람직하며, 이에 도1 내지 도5 에서는 기준 벽(410)이 후방 160도 범위를 감싸는 길이로 구현되는 것을 예시하였다.In this case, the length of the reference wall 410 may be implemented to have a length corresponding to a predetermined angle with respect to the rotation axis of the transceiver 20. For example, when the obstacle detecting device is disposed in front of the autonomous robot and is set to detect the front 180 degree range, the reference wall 410 may be implemented to have a length surrounding the rear 180 degree range, and the front 270 degree range may be implemented. When set to sense, the reference wall 410 can be implemented with a length that encloses the rear 90 degree range. 1 to 5 illustrate an example in which the obstacle detecting apparatus is set to detect a front 180 degree range. However, in order for the obstacle detecting apparatus to detect the front 180 degree range, there should be no area where at least one sensor unit 210 is covered by the reference barrier in the front 180 degree range. Therefore, the actual reference wall 410 has a length that wraps the predetermined angle range smaller than 180 degrees in consideration of the radiation signal emission angle and the reception angle of the transmitter and the at least one receiver of the at least one sensor unit 210 at the front 180 degrees. It is preferable to implement, and thus, FIGS. 1 to 5 illustrate that the reference wall 410 is implemented to have a length surrounding the rear 160 degree range.
기준 벽(410)은 송수신부(20)의 회전 각도를 판별하기 위한 기준을 제공하기 위해 구비되므로, 후방 180도 범위 전체에 대응하는 길이로 구현되지 않고, 후방 180도 범위 내의 일부 영역에만 형성되도록 구현될 수도 있다. 그러나 기준 벽(410)이 장애물 감지 장치가 감지하지 않는 각도 범위 중 일부 영역에만 배치되는 경우, 송수신부(20)는 장애물과 자율 주행 로봇의 구조물을 구분하지 못하기 때문에, 자율 주행 로봇의 구조물에 대한 감지 신호 또는 위치 판별 신호를 생성하게 되어 자율 주행 로봇이 오동작을 할 가능성이 있다.Since the reference wall 410 is provided to provide a reference for determining a rotation angle of the transceiver 20, the reference wall 410 is not implemented to have a length corresponding to the entire rear 180 degree range, and is formed only in a partial region within the rear 180 degree range. It may be implemented. However, when the reference wall 410 is disposed only in some areas of the angular range not detected by the obstacle detecting apparatus, the transceiver 20 does not distinguish between the obstacle and the structure of the autonomous robot, and thus, the structure of the autonomous robot is not included. The detection signal or position determination signal may be generated to cause the autonomous robot to malfunction.
기준 벽(410)을 구비하지 않더라도, 회전판(240) 또는 오링 거치대(322)의 회전 각도를 감지하기 위한 회전 각도 감지 센서를 구비하여, 송수신부(20)의 회전 각도를 판별할 수 있으며, 송수신부(20)가 회전하는 각도를 제한하거나, 장애물을 판정하기 위한 기준 거리(예를 들면 20 cm)를 미리 설정하여 자율 주행 로봇의 구조물과 장애물을 구분하도록 구성할 수도 있다. 그러나 회전 각도 감지 센서를 구비하기 위해서는 제조 비용이 상승하는 문제가 있다. 그리고 송수신부(20)의 회전 각도를 제한하는 경우, 모터(310)의 구동 방향이 변경되어야 하므로 제어가 어렵고, 모터(310)에 부하가 크게 걸리게 될 뿐만 아니라 장애물 검출 주기가 균일하지 않게 된다는 문제가 있다. 또한 장애물 검출 거리에 제한을 두게 됨에 따라 근거리 장애물을 검출하지 못하는 제약이 발생한다.Even if the reference wall 410 is not provided, a rotation angle sensor for detecting the rotation angle of the rotating plate 240 or the O-ring holder 322 may be used to determine the rotation angle of the transceiver 20. The angle of rotation of the unit 20 may be limited or a reference distance (for example, 20 cm) for determining an obstacle may be set in advance to distinguish the structure of the autonomous robot from an obstacle. However, there is a problem in that manufacturing cost increases in order to provide a rotation angle sensor. In addition, when the rotation angle of the transceiver 20 is limited, the driving direction of the motor 310 must be changed, so that the control is difficult, and the load on the motor 310 is large, and the obstacle detection cycle is not uniform. There is. In addition, as the obstacle detection distance is limited, there is a limitation that the short-range obstacle cannot be detected.
이에 본 발명에서는 기준 벽(410)을 구비하여, 송수신부(20)의 회전 상태를 판별할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 장애물 검출 거리에 대한 제약 없이 모터가 동일 방향으로 회전하더라도, 기준 벽(410)에 의해 자율 주행 로봇의 구조물이 검출되지 않도록 함으로써, 자율 주행 로봇이 오동작을 할 가능성을 줄일 수 있다. 기준 벽(410)는 케이스(40)에 일체형으로 구현될 수 있으나, 기준 벽(410)은 케이스(40)와 분리, 결합되도록 구현되어도 무방하다. 기준 벽이 케이스(40)와 분리, 결합되도록 구성된 경우, 기준벽을 제외한 케이스(40)를 커버(cover)라 할 수 있다. 또한 기준 벽(410)이 케이스(40)와 분리, 결합되도록 구현되는 경우, 기준 벽(410)은 자율 이동 로봇에서 장애물 감지 장치가 배치되는 위치를 고려하여, 다양한 위치에 서로 다른 길이로 결합되도록 구성될 수 있다.In the present invention, the reference wall 410 is provided to not only determine the rotation state of the transceiver 20, but also the reference wall 410 even if the motor rotates in the same direction without restriction on the obstacle detection distance. By preventing the structure of the autonomous robot from being detected, the possibility of the autonomous robot malfunctioning can be reduced. The reference wall 410 may be implemented integrally with the case 40, but the reference wall 410 may be implemented to be separated from and coupled to the case 40. When the reference wall is configured to be separated and coupled with the case 40, the case 40 except for the reference wall may be referred to as a cover. In addition, when the reference wall 410 is implemented to be separated and coupled with the case 40, the reference wall 410 may be coupled to different positions at different lengths in consideration of the position where the obstacle sensing device is disposed in the autonomous mobile robot. Can be configured.
기존에 적외선 신호를 송수신하여 장애물을 감지하는 경우에는, 적외선 센서의 장애물의 위치를 구분할 수 있도록 감지 각도 범위가 좁게 설정됨으로써, 넓은 범위에서 장애물을 감지하기 위해서는 복수개의 적외선 센서가 필요하였다. 그러나 본 발명에서는 적어도 하나의 센서부(210)를 구비하는 송수신부(20)가 회전함에 따라 센서부(210)가 하나만 구비되더라도 전 방향에서의 장애물을 감지할 수 있다. 다만 송수신부(20)가 하나의 센서부(210)만을 구비하는 경우에, 센서부(210)가 기준 벽(410)이 배치된 영역을 회전하는 동안 장애물을 감지하지 못한다. 이러한 문제를 해소하기 위해 송수신부(20)는 센서 고정부(220)에 회전 축을 중심으로 서로 균등한 각도로 배치되는 복수개의 센서부(210)을 구비할 수 있다. 일예로 송수신부(20)가 서로 센서 고정부(220)에서 서로 180도 각도, 즉 반대편에 배치되는 2개의 센서부(210)를 구비하면, 하나의 센서부(210)가 기준 벽(410) 방향을 향하고 있는 동안 다른 센서부(210)가 장애물을 감지할 수 있다. 그리고 송수신부(20)가 회전축을 중심으로 서로 균등한 각도로 배치되는 복수개의 센서부(210)를 구비하면, 송수신부(20)가 회전할 때, 토크가 줄어들게 되어 모터(310)의 부하가 경감될 뿐만 아니라 슬립링(242)의 마모가 줄어들어, 장애물 감지 장치의 내구성이 증가하는 장점도 있다.Conventionally, when detecting an obstacle by transmitting and receiving an infrared signal, the detection angle range is set narrow so as to distinguish the position of the obstacle of the infrared sensor, a plurality of infrared sensors were required to detect the obstacle in a wide range. However, according to the present invention, as the transceiver 20 including the at least one sensor unit 210 rotates, even if only one sensor unit 210 is provided, an obstacle in all directions can be detected. However, when the transceiver 20 includes only one sensor unit 210, the sensor unit 210 does not detect an obstacle while rotating the area where the reference wall 410 is disposed. In order to solve this problem, the transceiver 20 may include a plurality of sensor units 210 disposed at equal angles with respect to the rotation axis in the sensor fixing unit 220. For example, when the transceiver unit 20 includes two sensor units 210 disposed at opposite angles, that is, opposite to each other, at the sensor fixing unit 220, one sensor unit 210 may be a reference wall 410. The other sensor unit 210 may detect the obstacle while facing the direction. In addition, when the transceiver 20 includes a plurality of sensor units 210 disposed at equal angles with respect to the rotation axis, the torque is reduced when the transceiver 20 rotates, so that the load of the motor 310 is reduced. In addition to reducing the wear of the slip ring 242, there is an advantage that the durability of the obstacle detection device increases.
특히 도1 내지 도5 에서는 송수신부(20)의 회전 시에 토크를 줄이고, 장애물 검출 및 회전 각도의 정확도를 높이기 위해 4개의 센서부(210)를 구비하는 송수신부(20)를 일예로 도시하였다.In particular, FIGS. 1 to 5 illustrate an example of a transceiver 20 having four sensor units 210 in order to reduce torque when the transceiver 20 rotates and to increase the accuracy of obstacle detection and rotation angle. .
도6 은 본 발명의 장애물 감지 장치에서 수신부가 회전하는 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도7 은 도6 에 도시된 장애물 감지 장치의 수신부가 회전하는 동안 하나의 센서부가 장애물을 감지하는 동작을 설명하기 위한 일 예를 나타내며, 도8 은 하나의 센서부가 회전하는 동안 발생하는 감지 신호의 패턴을 나타낸다.FIG. 6 is a diagram illustrating an operation of rotating a receiver in an obstacle detecting apparatus of the present invention, and FIG. 7 is a diagram illustrating an operation of detecting an obstacle by one sensor unit while the receiver of the obstacle detecting apparatus shown in FIG. 6 rotates. FIG. 8 illustrates a pattern of a sensing signal generated while one sensor unit rotates.
도6 의 장애물 감지 장치 또한 도1 내지 도5 와 마찬가지로, 4개의 센서부(210)를 구비하는 송수신부(20)를 도시하였으며, 4개의 센서부(210)는 송수신부(20)의 회전 축을 중심으로 서로 90도 간격으로 균등하게 이격되어 배치되어 있다. 그리고 도6 내지 도7 에서도 적어도 하나의 센서부(210) 각각은 적외선 신호를 송수신하는 적외선 기반 PSD로 구현되어 장애물을 감지하는 것으로 가정한다. 이에 4개의 센서부(210) 중 왼쪽 방향을 향하는 센서부를 제1 PSD 센서(PSD1)라 하고, 시계 방향으로 나머지 3개의 센서부를 각각 제2 내지 제4 PSD 센서(PSD1 ~ PSD4)라 할 수 있다.The obstacle detecting apparatus of FIG. 6 also shows a transceiver 20 having four sensor units 210, similarly to FIGS. 1 to 5, and the four sensor units 210 rotate the axis of rotation of the transceiver 20. It is arranged evenly spaced at 90 degrees intervals from each other. 6 to 7, each of the at least one sensor unit 210 is assumed to be implemented as an infrared-based PSD for transmitting and receiving an infrared signal to detect the obstacle. Accordingly, the sensor part facing the left direction among the four sensor parts 210 may be referred to as the first PSD sensor PSD1, and the remaining three sensor parts in the clockwise direction may be referred to as the second to fourth PSD sensors PSD1 to PSD4, respectively. .
또한 송수신부(20)는 도6 의 평면도에서 시계 방향으로 회전하는 것으로 가정한다. 여기서 송수신부(20)의 회전 방향 및 회전 속도는 자율 이동 로봇의 제어부(미도시)에서 모터(310)를 제어하여 조절할 수 있다. 4개의 PSD 센서(PSD1 ~ PSD4) 각각은 자율 주행 로봇의 제어부(미도시) 또는 기판부(230)에서 기설정된 샘플링 주기로 인가되는 제어 신호에 응답하여 방사 신호를 송수신하여 샘플링 동작을 수행하고, 감지 신호를 출력한다. 자율 주행 로봇의 제어부는 모터(310)의 구동을 제어함으로써, 송수신부(20)의 회전 속도를 분석할 수 있으며, 분석된 회전 속도에 대응하여 제어 신호를 4개의 PSD 센서(PSD1 ~ PSD4)로 인가함으로써, 장애물 감지 장치가 장애물을 감지하는 각도 분해능(resolution)을 조절할 수 있다. 기판부(230)는 MCU를 구비하여 기판부(230) 자체에서 감지 신호를 분석하여 위치 판별 신호를 생성할 수 있도록 구성된 경우에, 감지 신호로부터 센서부(20)의 회전 속도 및 현재 위치를 판별할 수 있으므로, 장애물 감지 장치가 장애물을 감지하는 각도 분해능(resolution)을 조절할 수 있다. 상기에서는 자율 주행 로봇의 제어부 또는 기판부(230)가 샘플링 주기에 따라 4개의 PSD 센서(PSD1 ~ PSD4)로 제어 신호를 인가하는 것으로 설명하였으나, PSD 센서(PSD1 ~ PSD4)들 자체에 샘플링 주기가 미리 설정되어, 제어 신호를 인가받지 않도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 자율 주행 로봇의 제어부(미도시)는 모터(310)를 제어하여 각도 분해능(resolution)을 조절할 수 있다. 또한 자율 주행 로봇의 제어부(미도시) 또는 기판부(230)는 샘플링 주기와 무관하게 송수신부(20)의 회전 각도를 분석하여, 송수신부(20)가 미리 지정된 샘플링 각도만큼 회전할 때마다 샘플링을 수행하도록 PSD 센서(PSD1 ~ PSD4)로 제어 신호를 전송할 수도 있다.In addition, it is assumed that the transceiver 20 is rotated clockwise in the plan view of FIG. Here, the rotation direction and the rotation speed of the transceiver 20 may be controlled by controlling the motor 310 from a controller (not shown) of the autonomous mobile robot. Each of the four PSD sensors PSD1 to PSD4 transmits and receives a radiation signal in response to a control signal applied at a predetermined sampling period from the controller (not shown) or the substrate unit 230 of the autonomous robot, and performs a sampling operation. Output the signal. The controller of the autonomous robot can analyze the rotational speed of the transceiver 20 by controlling the driving of the motor 310, and transmits the control signals to the four PSD sensors PSD1 to PSD4 corresponding to the analyzed rotational speed. By applying, the obstacle detection device may adjust the angular resolution of detecting the obstacle. When the board unit 230 includes an MCU configured to generate a position determination signal by analyzing a sensing signal in the board unit 230 itself, the board unit 230 determines the rotation speed and the current position of the sensor unit 20 from the sensing signal. As a result, the obstacle detection device may adjust the angular resolution of detecting the obstacle. In the above description, the control unit or the board unit 230 of the autonomous driving robot applies the control signals to the four PSD sensors PSD1 to PSD4 according to the sampling period. However, the sampling period is applied to the PSD sensors PSD1 to PSD4 itself. It may be set in advance and configured to not receive a control signal. In this case, the controller (not shown) of the autonomous robot may control the motor 310 to adjust the angular resolution. In addition, the control unit (not shown) of the autonomous robot or the substrate unit 230 analyzes the rotation angle of the transceiver 20, irrespective of the sampling period, so that each time the transceiver 20 rotates by a predetermined sampling angle, sampling is performed. The control signal may be transmitted to the PSD sensors PSD1 to PSD4 to perform the operation.
본 발명에서는 샘플링 주기가 20msec로서, 4개의 PSD 센서(PSD1 ~ PSD4)는 16도의 각도 분해능으로 샘플링을 수행하는 것으로 가정한다. 따라서 송수신부(20)가 1회전하는 동안 4개의 PSD 센서(PSD1 ~ PSD4) 각각은 20번 샘플링 작업을 수행하여 감지 신호를 출력할 수 있다.In the present invention, it is assumed that the sampling period is 20 msec, and the four PSD sensors PSD1 to PSD4 perform sampling at an angular resolution of 16 degrees. Accordingly, each of the four PSD sensors PSD1 to PSD4 may perform a sampling operation 20 times while the transceiver 20 rotates once to output a detection signal.
도6 에서 제1 PSD 센서(PSD1)를 기준으로 도7 및 도8 을 참조하여 본 발명의 장애물 감지 장치의 동작을 설명하면, 제1 PSD 센서(PSD1)가 초기 샘플링 위치(S1)에서 방사 신호를 송수신하여 샘플링함으로써, 감지 신호를 생성한다.Referring to FIGS. 6 and 8, the operation of the obstacle detecting apparatus of the present invention will be described with reference to the first PSD sensor PSD1 in FIG. 6. The first PSD sensor PSD1 emits a radiation signal at an initial sampling position S1. By transmitting and receiving and sampling, a detection signal is generated.
통상적으로 PSD 센서는 장애물을 감지할 수 있는 감지 구간(일예로 10cm ~ 1.5m)이 설계 시에 미리 지정된다. PSD 센서에 장애물을 감지할 수 있는 감지 거리 구간이 미리 지정됨에 따라, 지정된 감지 거리 구간보다 먼 거리에 장애물이 존재하더라도 PSD 센서는 장애물이 감지되지 않은 상태로 인지한다.In general, a PSD sensor has a detection section (eg, 10 cm to 1.5 m) that can detect an obstacle in advance at design time. As a sensing distance section for detecting an obstacle is predetermined in the PSD sensor, the PSD sensor recognizes that the obstacle is not detected even if an obstacle exists farther than the designated sensing distance section.
반면 PSD 센서는 감지 거리 구간보다 가까운 위치에 배치된 장애물 또한 정상적으로 감지하지 못하여, 감지 거리 구간보다 가까운 위치에 배치된 장애물에 대해서는 장애물과의 거리에 대응하는 레벨의 감지 신호를 출력하는 것이 아니라, 장애물이 감지되지 않은 상태의 레벨보다 낮은 레벨의 감지 신호를 출력한다.On the other hand, the PSD sensor does not normally detect an obstacle disposed at a position closer than the sensing distance section, and thus does not output a sensing signal of a level corresponding to the distance to the obstacle for an obstacle disposed at a position closer than the sensing distance section. This outputs a sense signal of a level lower than that of the undetected state.
그리고 모터(310)의 구동에 의해 제1 PSD 센서(PSD1)는 시계방향으로 회전하게 되고, 샘플링 주기 이후 16도만큼 회전한 이후에 제2 샘플링 위치(S2)에서 다시 샘플링하여 감지 신호를 생성하고 회전한다.The first PSD sensor PSD1 is rotated in the clockwise direction by the driving of the motor 310, and after being rotated 16 degrees after the sampling period, the first PSD sensor PSD1 is again sampled at the second sampling position S2 to generate a detection signal. Rotate
이렇게 제1 PSD 센서(PSD1)는 1회전하는 동안 20회 샘플링 작업을 수행하고, 도7 에 도시된 바와 같이, 제1 PSD 센서(PSD1)는 초기 샘플링 위치(S1)에는 장애물이 존재하지 않으므로, 도8 과 같이 기준 신호 레벨(도8 에서는 일 예로 300mV)로 감지 신호를 출력한다. 유사하게 제1 PSD 센서(PSD1)는 제2, 제4, 제5, 제7, 제8, 제10 및 제11 샘플링 위치(S2, S4, S5, S7, S8, S10, S11)에 대해서도 동일하게 감지 신호를 기준 신호 레벨로 출력한다.In this way, the first PSD sensor PSD1 performs 20 sampling operations during one rotation, and as shown in FIG. 7, the first PSD sensor PSD1 has no obstacle at the initial sampling position S1. As illustrated in FIG. 8, the sensing signal is output at a reference signal level (for example, 300 mV in FIG. 8). Similarly, the first PSD sensor PSD1 is the same for the second, fourth, fifth, seventh, eighth, tenth, and eleventh sampling positions S2, S4, S5, S7, S8, S10, and S11. The detection signal is output at the reference signal level.
그러나 도7 에서 3개의 장애물이 제3, 제7 및 제9 샘플링 위치(S3, S6, S9)에 위치하고 있으므로, 도8 에 도시된 바와 같이, 제1 PSD 센서(PSD1)는 제3, 제7 및 제9 샘플링 위치(S3, S6, S9)에서 장애물과의 거리에 따라 서로 다른 레벨로 감지 신호를 출력한다. 도8 에서 감지 신호는 장애물과의 거리가 가까울수록 더 높은 레벨(600mV, 800mV, 1100mV)로 출력됨을 확인할 수 있다.However, in FIG. 7, three obstacles are located at the third, seventh, and ninth sampling positions S3, S6, and S9, and as shown in FIG. 8, the first PSD sensor PSD1 includes the third, seventh, and third obstacles. And sensing signals at different levels according to the distance from the obstacle at the ninth sampling positions S3, S6, and S9. In FIG. 8, it can be seen that the sensing signal is output at a higher level (600mV, 800mV, 1100mV) as the distance from the obstacle becomes closer.
한편 제1 PSD 센서(PSD1)가 제12 내지 제20 샘플링 위치(S16 ~ S20)를 향하는 동안에는 미리 설정된 감지 거리 구간보다 더욱 가까운 위치(예를 들면 제1 PSD 센서(PSD1)로부터 1cm 거리)에 기준 벽(410)이 배치되어 있다.On the other hand, while the first PSD sensor PSD1 faces the twelfth to twentieth sampling positions S16 to S20, the reference point is closer to a position closer to the preset detection distance section (for example, 1 cm from the first PSD sensor PSD1). Wall 410 is disposed.
제1 PSD 센서(PSD1)으로부터 기준 벽(410)까지의 거리가 기설정된 감지 거리 구간보다 짧으므로, 제1 PSD 센서(PSD1)는 감지 신호를 장애물이 감지되지 않은 상태의 레벨보다 낮은 레벨(도8 에서는 일예로 100mV)로 출력한다.Since the distance from the first PSD sensor PSD1 to the reference wall 410 is shorter than a preset detection distance section, the first PSD sensor PSD1 may generate a detection signal at a level lower than the level at which no obstacle is detected. In 8, the output is 100mV).
PSD 센서는 감지 거리 구간보다 짧은 거리에 배치된 장애물에 대해서도 거리에 따라 서로 다른 레벨의 감지 신호를 출력할 수 있으나, 본 발명에서 기준 벽(410)는 회전하는 제1 PSD 센서(PSD1)로부터 균일한 거리로 이격된 원호의 형상으로 구현되므로, 제1 PSD 센서(PSD1)는 장애물이 감지되지 않은 상태의 레벨보다 낮은 균일한 레벨의 감지 신호를 출력한다.The PSD sensor may output different levels of detection signals according to the distance even for obstacles disposed at a distance shorter than the detection distance section. However, in the present invention, the reference wall 410 is uniform from the rotating first PSD sensor PSD1. Since it is embodied in the shape of an arc spaced by one distance, the first PSD sensor PSD1 outputs a detection signal having a uniform level lower than the level at which no obstacle is detected.
기준 벽(410)이 배치되는 위치 및 거리와 기준 벽(410)의 길이는 미리 알고 있으므로, 자율 주행 로봇의 제어부(미도시) 또는 기판부(230)는 감지 신호를 분석함으로써, 회전 감지 센서를 구비하지 않고도 현재 제1 PSD 센서(PSD1)의 위치를 판단 할 수 있다.Since the position and distance at which the reference wall 410 is disposed and the length of the reference wall 410 are known in advance, the controller (not shown) or the substrate unit 230 of the autonomous robot may analyze the detection signal to detect the rotation sensor. The position of the first PSD sensor PSD1 can be determined without the provision.
도1 내지 8 에서는 기준 벽(410)의 가장 단순한 일예로서, 원호형의 기준벽(410)을 도시하였다. 도1 내지 도8 에 도시된 원호형의 기준벽(410)은 센서부(210)가 기준 벽(410)이 배치된 위치를 회전하는 동안 균일한 레벨의 감지 신호를 출력하도록 하므로, 송수신부(20)가 적은 수(예를 들면 1 ~ 3개)의 센서부(210)를 구비하는 경우에, 정확한 위치를 판별하기에는 한계가 있다. 즉 각각의 센서부(210) 중 기준 벽(410)에 대응하는 방향을 향하고 있는 센서부(210)의 감지 신호를 분석하여도, 현재 센서부(210)의 위치가 기준 벽(410)을 향하고 있음을 인지할 수 있을 뿐, 기준 벽(410)에서 어떤 위치를 향하고 있는지 정밀하게 판별하기 어렵다. 이는 도1 내지 도8 에 도시된 바와 같이, 송수신부(20)가 4개 이상의 복수개의 센서부(210)를 구비하도록 하는 방식으로 해결 할 수 있다.1 to 8 illustrate an arc-shaped reference wall 410 as the simplest example of the reference wall 410. The arc-shaped reference wall 410 illustrated in FIGS. 1 to 8 allows the sensor unit 210 to output a sense signal of a uniform level while rotating the position where the reference wall 410 is disposed, and thus the transceiver unit ( In the case where 20) includes a small number (for example, 1 to 3) of sensor units 210, there is a limit in determining the exact position. That is, even if the detection signal of the sensor unit 210 facing the direction corresponding to the reference wall 410 of each sensor unit 210 is analyzed, the current position of the sensor unit 210 faces the reference wall 410. It can only be appreciated that it is difficult to precisely determine which position it is facing in the reference wall 410. This can be solved in such a manner that the transceiver 20 includes four or more sensor units 210 as shown in FIGS. 1 to 8.
예를 들어, 제1 PSD 센서(PSD1)의 감지 신호를 분석하여, 제1 PSD 센서(PSD1)의 현재 위치가 기준 벽(410) 방향을 향하고 있는 것으로 판단될 때, 제2 PSD 센서(PSD2) 및 제4 PSD 센서(PSD4)의 감지 신호를 함께 분석함으로써, 제1 PSD 센서(PSD1)의 위치를 더욱 정확하게 판별할 수 있다.For example, when the detection signal of the first PSD sensor PSD1 is analyzed to determine that the current position of the first PSD sensor PSD1 is toward the reference wall 410, the second PSD sensor PSD2 is determined. And by analyzing the detection signal of the fourth PSD sensor PSD4 together, it is possible to more accurately determine the position of the first PSD sensor PSD1.
그러나 다른 방법으로 기준 벽(410)을 변형함으로써, 적은 수의 센서부(210)로도 기준 벽(410) 방향으로 향하고 있는 센서부(210)의 회전 각도를 더욱 정확하게 판별할 수 있도록 구성할 수 있다.However, by deforming the reference wall 410 in another way, it can be configured to more accurately determine the rotation angle of the sensor unit 210 that is directed toward the reference wall 410 even with a small number of sensor units 210. .
도9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 장애물 감지 장치를 구비하는 자율 주행 로봇을 나타낸다.9 illustrates an autonomous driving robot including an obstacle detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
도9 에서는 일예로 3개의 장애물 감지 장치(2, 3, 4)가 각각 자율 주행 로봇(1)의 진행 방향 상단, 정면 및 후방 측단 모서리에 배치되는 경우를 도시하였다. 진행 방향 상단 모서리에 배치된 제1 장애물 감지 장치(2)는 자율 주행 로봇(1)의 전방을 감지하며, 정면에 배치된 제2 장애물 감지 장치(3)은 자율 주행 로봇의 우측 장애물을 감지한다. 또한 후방 측단 모서리에 배치된 제3 장애물 감지 장치(4)는 자율 주행 로봇의 후방을 감지한다. 이외에도 본 발명의 장애물 감지 장치는 자율 주행 로봇(1)의 다양한 위치에 배치될 수 있다.In FIG. 9, for example, three obstacle detecting apparatuses 2, 3, and 4 are disposed at the upper, front, and rear side edges of the autonomous robot 1, respectively. The first obstacle detecting device 2 disposed at the upper edge of the traveling direction detects the front of the autonomous robot 1, and the second obstacle detecting device 3 disposed at the front detects the right obstacle of the autonomous robot. . In addition, the third obstacle detecting device 4 disposed at the rear side edge detects the rear of the autonomous robot. In addition, the obstacle detecting apparatus of the present invention may be disposed at various positions of the autonomous robot 1.
각각의 장애물 감지 장치(2, 3, 4) 자율 주행 로봇(1)의 제어부(미도시)의 제어에 의해 구동되어 감지 신호를 그대로 또는 증폭하여 자율 주행 로봇(1)의 제어부로 전송할 수 있다. 또는 감지 신호를 분석하여 장애물의 위치를 판별하고, 판별된 장애물의 위치에 대응하는 위치 판별 신호를 생성하여, 자율 주행 로봇(1)의 제어부로 전송할 수 있다. 이에 자율 주행 로봇(1)의 제어부는 각각의 장애물 감지 장치(2, 3, 4)의 위치를 고려하여 감지 신호 또는 위치 판별 신호를 분석함으로써, 자율 주행 로봇(1) 주위의 장애물의 위치를 사전에 판별할 수 있다.Each obstacle sensing device 2, 3, or 4 may be driven by the control of a controller (not shown) of the autonomous robot 1, and may be transmitted as it is or amplified to the controller of the autonomous robot 1. Alternatively, the detection signal may be analyzed to determine the location of the obstacle, a location determination signal corresponding to the determined location of the obstacle may be generated, and transmitted to the controller of the autonomous driving robot 1. Accordingly, the controller of the autonomous robot 1 analyzes the detection signal or the position determination signal in consideration of the position of each obstacle detecting device 2, 3, 4, so as to advance the position of the obstacle around the autonomous robot 1. Can be determined.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (14)

  1. 베이스; Base;
    상기 베이스에 회전축을 중심으로 회전하도록 결합되고, 기지정된 방사 신호를 회전축을 중심으로 외부로 방사하고, 반사된 상기 방사 신호를 수신하여, 감지 신호를 생성하는 송수신부; 및 A transceiver coupled to the base so as to rotate about a rotation axis, radiating a predetermined radiation signal to the outside about the rotation axis, and receiving the reflected radiation signal to generate a detection signal; And
    상기 회전축을 중심으로 상기 송수신부로부터 기설정된 거리에 미리 지정된 길이의 원호형으로 구현되어 상기 송수신부에서 방사되는 상기 신호를 반사하는 기준 벽을 구비하는 케이스; 를 포함하는 장애물 감지 장치.A case having a reference wall embodied in an arc shape having a predetermined length at a predetermined distance from the transmitting and receiving unit with respect to the rotation axis to reflect the signal emitted from the transmitting and receiving unit; Obstacle detection device comprising a.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 송수신부는 The method of claim 1, wherein the transceiver unit
    상기 베이스와 회전 축을 중심으로 회전하도록 결합되고, 상기 감지 신호를 외부로 전송하는 슬립링부; A slip ring unit coupled to the base and the rotation axis to rotate about the base, and transmitting the detection signal to the outside;
    상기 슬립링부의 상부에 배치되고, 상기 회전 축을 중심으로 대칭인 기둥 형상으로 구현되는 센서 고정부; A sensor fixing part disposed on an upper portion of the slip ring part and configured to have a pillar shape symmetric about the rotation axis;
    각각 상기 센서 고정부의 외주면에 고정되고, 상기 방사 신호를 방사 및 수신하여 상기 감지 신호를 생성하는 적어도 하나의 센서부; 및 At least one sensor unit fixed to an outer circumferential surface of the sensor fixing unit and configured to emit and receive the radiation signal to generate the detection signal; And
    상기 센서 고정부와 상기 슬립링부 사이에 배치되어 상기 슬립링부를 통해 인가되는 전원을 상기 적어도 하나의 센서부 각각으로 인가하는 기판부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 장애물 감지 장치.A substrate part disposed between the sensor fixing part and the slip ring part to apply power applied through the slip ring part to each of the at least one sensor part; Obstacle sensing device comprising a.
  3. 제2 항에 있어서, 적어도 하나의 센서부는 The method of claim 2, wherein the at least one sensor unit
    복수개로 구비되는 경우, 상기 회전축을 중심으로 서로 동일한 각도만큼 이격되어 대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 장애물 감지 장치.When provided in plural, obstacle detection apparatus, characterized in that arranged symmetrically spaced apart by the same angle with respect to the rotation axis.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 기판부는 The method of claim 3, wherein the substrate portion
    상기 감지 신호를 증폭하여 상기 슬립링부로 전송하는 것을 특징으로 하는 장애물 감지 장치.Obstacle detection device, characterized in that for amplifying and transmitting the detection signal to the slip ring.
  5. 제3 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 센서부 각각은 The method of claim 3, wherein each of the at least one sensor unit
    적외선 신호를 상기 방사 신호로 방사하고, 방사된 상기 방사 신호가 반사된 신호가 수신되는 각도를 검출하여, 상기 방사 신호가 반사된 거리를 판별하는 PSD(Position Sensitive Device)로 구현되는 것을 특징으로 하는 장애물 감지 장치.Characterized in that it is implemented as a PSD (Position Sensitive Device) for emitting an infrared signal to the radiation signal, detects the angle at which the signal reflected by the emitted radiation signal is received, and determines the distance reflected by the radiation signal Obstacle detection device.
  6. 제3 항에 있어서, 상기 기준 벽은 The method of claim 3, wherein the reference wall is
    상기 송수신부가 회전하면서 장애물을 감지하도록 지정된 각도 범위를 제외한 나머지 각도 범위에 대응하는 길이로 구현되는 것을 특징으로 하는 장애물 감지 장치.Obstacle detection device is characterized in that the transceiver is implemented with a length corresponding to the remaining angle range except the angle range specified to detect the obstacle while rotating.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 케이스는 The method of claim 6, wherein the case
    상기 송수신부를 보호하기 위해 상기 베이스의 상부에 결합되는 커버; 를 더 구비하고, 상기 기준 벽은 상기 커버와 분리 또는 결합되도록 구현되는 것을 특징으로 하는 장애물 감지 장치.A cover coupled to an upper portion of the base to protect the transceiver; The obstacle detecting device further comprises, wherein the reference wall is implemented to be separated or combined with the cover.
  8. 제6 항에 있어서, 상기 장애물 감지 장치는 The method of claim 6, wherein the obstacle detecting device
    상기 송수신부를 회전시키기 위한 구동부를 더 구비하고, Further comprising a drive unit for rotating the transceiver,
    상기 구동부는 The driving unit
    모터; 및 motor; And
    상기 모터의 회전축 및 상기 송수신부에 연결되어, 상기 모터의 회전력을 상기 송수신부로 전달하는 연동부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 장애물 감지 장치.An interlocking unit connected to the rotating shaft of the motor and the transmitting / receiving unit, and transmitting a rotational force of the motor to the transmitting / receiving unit; Obstacle sensing device comprising a.
  9. 제6 항에 있어서, 상기 기판부는 The method of claim 6, wherein the substrate portion
    MCU(Micro Controller Unit)를 구비하여 상기 적어도 하나의 센서부 각각에서 인가되는 상기 감지 신호를 분석하고, 분석된 감지 신호가 상기 기준 벽에 대응하는 패턴인지 여부를 분석하여, 상기 적어도 하나의 센서 각각의 위치를 판별하는 것을 특징으로 하는 장애물 감지 장치.A microcontroller unit (MCU) is provided to analyze the detection signal applied from each of the at least one sensor unit, and analyze whether the analyzed detection signal is a pattern corresponding to the reference wall, and each of the at least one sensor Obstacle sensing device, characterized in that for determining the position of.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 기판부는The method of claim 9, wherein the substrate portion
    상기 적어도 하나의 센서의 위치가 상기 기준 벽에 대응하는 패턴이 아니면 상기 감지 신호로부터 상기 장애물의 위치를 판별하여 위치 판별 신호를 생성하고, 생성된 위치 판별 신호를 상기 슬립링부를 통해 외부로 전송하는 것을 특징으로 하는 장애물 감지 장치.If the position of the at least one sensor is not a pattern corresponding to the reference wall to determine the position of the obstacle from the detection signal to generate a position determination signal, and transmits the generated position determination signal to the outside through the slip ring unit Obstacle sensing device, characterized in that.
  11. 자율 주행 로봇의 사용 용도에 따라 구현된 로봇 케이스; A robot case implemented according to a use purpose of the autonomous robot;
    상기 로봇 케이스 내에 구현되어 상기 로봇 게이스를 이동시키는 로봇 구동부; A robot driver configured to move in the robot case to move the robot case;
    상기 로봇 케이스의 기설정된 위치에 배치되어, 지정된 방향으로 기지정된 방사 신호를 방사하고, 방사된 상기 방사 신호를 수신하여 감지 신호를 출력하는 적어도 하나의 장애물 감지 장치; 및 At least one obstacle sensing device disposed at a predetermined position of the robot case to emit a predetermined radiation signal in a predetermined direction, and receive the emitted radiation signal to output a detection signal; And
    상기 적어도 하나의 장애물 감지 장치 각각으로부터 상기 감지 신호를 인가받고, 상기 적어도 하나의 장애물 감지 장치 각각의 배치 위치에 따라 상기 감지 신호를 분석하여 상기 장애물의 존재 여부 및 위치를 판별하며, 판별된 상기 장애물을 회피하여 이동할 수 있도록 상기 로봇 구동부를 제어하는 제어부; 를 포함하고, The detection signal is received from each of the at least one obstacle detection device, and the presence and absence of the obstacle is determined by analyzing the detection signal according to an arrangement position of each of the at least one obstacle detection device. A control unit controlling the robot driving unit to move around the system; Including,
    상기 적어도 하나의 장애물 감지 장치 각각은 Each of the at least one obstacle detecting device
    베이스; Base;
    상기 베이스에 회전축을 중심으로 회전하도록 결합되고, 상기 방사 신호를 회전축을 중심으로 외부로 방사하고, 반사된 상기 방사 신호를 수신하여, 상기 감지 신호를 생성하는 송수신부; 및 A transceiver coupled to the base so as to rotate about a rotation axis, radiating the radiation signal to the outside about the rotation axis, and receiving the reflected radiation signal to generate the detection signal; And
    상기 회전축을 중심으로 상기 송수신부로부터 기설정된 거리에 미리 지정된 길이의 원호형으로 구현되어 상기 송수신부에서 방사되는 상기 신호를 반사하는 기준 벽을 구비하는 케이스; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 로봇.A case having a reference wall embodied in an arc shape having a predetermined length at a predetermined distance from the transmitting and receiving unit with respect to the rotation axis to reflect the signal emitted from the transmitting and receiving unit; Autonomous driving robot comprising a.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 송수신부는 The method of claim 11, wherein the transceiver unit
    상기 베이스와 회전 축을 중심으로 회전하도록 결합되고, 상기 감지 신호를 외부로 전송하는 슬립링부; A slip ring unit coupled to the base and the rotation axis to rotate about the base, and transmitting the detection signal to the outside;
    상기 슬립링부의 상부에 배치되고, 상기 회전 축을 중심으로 대칭인 기둥 형상으로 구현되는 센서 고정부; A sensor fixing part disposed on an upper portion of the slip ring part and configured to have a pillar shape symmetric about the rotation axis;
    각각 상기 센서 고정부의 외주면에 고정되고, 상기 방사 신호를 방사 및 수신하여 상기 감지 신호를 생성하는 적어도 하나의 센서부; 및 At least one sensor unit fixed to an outer circumferential surface of the sensor fixing unit and configured to emit and receive the radiation signal to generate the detection signal; And
    상기 센서 고정부와 상기 슬립링부 사이에 배치되어 상기 슬립링부를 통해 인가되는 전원을 상기 적어도 하나의 센서부 각각으로 인가하는 기판부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 로봇.A substrate part disposed between the sensor fixing part and the slip ring part to apply power applied through the slip ring part to each of the at least one sensor part; Autonomous driving robot comprising a.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 기준 벽은 The method of claim 12, wherein the reference wall is
    상기 송수신부가 회전하면서 장애물을 감지하도록 지정된 각도 범위를 제외한 나머지 각도 범위에 대응하는 길이로 구현되는 것을 특징으로 하는 자율 주행 로봇.And a length corresponding to the remaining angle range except for the specified angle range to detect the obstacle while the transceiver is rotating.
  14. 제13 항에 있어서, 상기 장애물 감지 장치는 The method of claim 13, wherein the obstacle detecting device
    상기 송수신부를 회전시키기 위한 구동부를 더 구비하고, Further comprising a drive unit for rotating the transceiver,
    상기 구동부는 The driving unit
    상기 제어부의 제어에 따라 지정되는 회전 속도 및 회전 방향으로 구동되는 모터; 및 A motor driven at a rotational speed and a rotational direction specified according to the control of the controller; And
    상기 모터의 회전축 및 상기 송수신부에 연결되어, 상기 모터의 회전력을 상기 송수신부로 전달하는 연동부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 로봇.An interlocking unit connected to the rotating shaft of the motor and the transmitting / receiving unit, and transmitting a rotational force of the motor to the transmitting / receiving unit; Autonomous driving robot comprising a.
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