KR0152096B1 - 이동감시용 로보트의 장애물 감지장치 - Google Patents

이동감시용 로보트의 장애물 감지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적외선 수신다이오드의 적외선 수신감도를 일정하게 유지시켜 사용중에 경제적인 손실을 줄이고 안전한 사용을 보장할 수 있는 이동감시용 로보트의 장애물 감지장치에 관한 것으로, 특히 장애물을 감지하기 위한 적외선 수신수단에 주위의 조도에 따라 감도를 보상하도록 감도제어수단을 연결시킴으로써 주위의 조도가 높을 경우 적외선 수신수단에서 장애물로부터 반사되어 오는 적외선을 증폭하여 수신하여서 장애물을 정확히 감지하여 로보트가 장애물을 잘 피해가도록 함으로써 로보트의 동작시 기구물과의 충돌에 의해 발생되는 경제적인 손실이 적어지고 안전한 운행을 할 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있는 이동감시용 로보트의 장애물 감지장치에 관한 것이다.

Description

이동감시용 로보트의 장애물 감지장치
본 발명은 적외선 송신다이오드와 적외선 수신다이오드를 이동감시용 로보트의 상측방향과 정면측 방향에 설치하고, 이 적외선 수신다이오드의 적외선 수신감도를 일정하게 유지시키는 감도제어수단을 설치한 이동감시용 로보트의 장애물 감지장치에 관한 것이다.
이동감시용 로보트는 가정이나 기타 경비가 필요한 곳에 설치되어 사용자의 조작명령을 받아서 일정구역을 이동하면서 침입자가 나타났을 경우 침입자로부터 반사되는 고유주파수의 열적외선을 감지하여 경보를 발하도록 되어 있다.
이러한 이동감시용 로보트에는 상기한 열적외선을 감지하는 열적외선 감지센서외에, 로보트의 주행중에 주행경로상에 위치되는 장애물을 피해가기 위해 장애물을 감지하는 다수의 초음파센서와 적외선센서가 설치되어 있다.
그런데, 종래 이동감시용 로보트는 일정한 지역을 순회하면서 경계를 하던 중, 그 이동경로상에 있는 기구물이나 설치물들을 감지하지 못하여 그 기구물이나 설치물과 충돌하는 일이 종종 있었다.
즉, 초음파센서는 그 반사오차가 크므로 이동경로 상에 있는 장애물을 정확하게 감지하지 못하고, 적외선 센서는 밝은 대낮이나 주위의 조명이 환한 경우에는 그 반사되는 적외선을 감지하는 감도가 떨어져서 이동경로 상에 있는 기구물이나 설치물들을 정확히 감지를 못한다.
따라서, 이러한 초음파센서와 적외선센서를 장착한 종래의 이동감시용 로보트는 이동경로 상에 존재하는 장애물로서 예를 들면 꽃을 담은 화병들과 충돌할 경우 화병이 쓰러져 깨어지고, 기타 주의를 요하는 물체와 충돌할 경우 안전사고를 발생시킴으로써 경제적 손실이 크게 되고 작업안정상에도 큰 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 적외선 수신다이오드의 적외선 수신감도를 일정하게 유지시켜 사용중에 경제적인 손실을 줄이고 안전한 사용을 보장할 수 있는 이동감시용 로보트의 장애물 감지장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 이동감시용 로보트의 장애물 감지장치는, 일정한 직류전원을 출력하는 전원수단과, 상기 전원수단으로부터 직류전원을 받아서 발진주파수신호를 출력하는 발진회로와, 바퀴를 구동하는 바퀴구동수단과, 초음파를 발생시키는 초음파 송신수단과 상기 초음파 송신수단으로부터 발생된 초음파가 장애물에 부딪혀 반사된 초음파를 수신하는 초음파 수신수단으로 이루어진 초음파 센서수단과, 하기 마이크로콤퓨터로부터 출력되는 구동제어신호 및 상기 발진회로로부터의 발진주파수신호를 받아서 이동로보트의 상측 방향으로 적외선을 발신하는 제1적외선 송신수단과, 하기 마이크로콤퓨터로부터 출력되는 구동제어신호 및 상기 발진회로로부터의 발진주파수신호를 받아서 이동로보트의 정면측 방향으로 적외선을 발신하는 제2적외선 송신수단과, 상기 이동로보트 주위의 조도를 감지하여 조도감지신호를 출력하는 조도감지수단과, 상기 조도감지수단으로부터 출력되는 조도감지신호를 받아서 감도제어신호를 출력하는 제1감도제어수단과, 상기 조도감지수단으로부터 출력되는 조도감지신호를 받아서 감도제어신호를 출력하는 제2감도제어수단과, 상기 제1감도제어수단에서 출력하는 감도제어신호에 의해 상기 제1적외선 송신수단으로부터 송신되어 장애물로부터 반사된 적외선 신호를 증폭하여 출력하는 제1적외선 수신수단과, 상기 제2감도제어수단에서 출력하는 감도제어신호에 의해 상기 제2적외선 송신수단으로부터 송신되어 장애물로부터 반사된 적외선신호를 증폭하여 출력하는 제2적외선 수신수단과, 상기 제1적외선 수신수단과 제2적외선 수신수단으로부터 출력되는 적외선 수신신호를 반전시켜 출력하는 적외선 수신신호 전달회로 및, 상기 초음파 송신수단과 상기 제1적외선 송신수단, 상기 제2적외선 송신수단 및 상기 바퀴구동수단에 각각 구동제어신호를 출력함과 더불어, 상기 초음파 수신수단으로부터의 초음파 수신신호 및 상기 적외선 수신신호 전달회로로부터의 적외선 수신신호를 입력받아 장애물의 존재를 판별하면 진행방향을 전환하도록 상기 바퀴구동수단에 구동제어신호를 출력하는 마이크로콤퓨터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 이동감시용 로보트의 장애물 감지장치의 회로구성을 나타낸 블록도.
제2도는 제1도에 도시된 블록도의 상세회로도.
제3도는 제2도에 도시된 제1적외선 발생 다이오드와 제2적외선 발생 다이오드 및 제1적외선 수신 다이오드가 이동감시용 로보트에 설치된 위치를 도시한 도면.
제4도는 제2도의 각 위치에서의 파형도.
제5도는 제2도에 도시된 전치증폭기에서 전치증폭기의 입력단자(I2)에 연결된 저항의 저항값과 전치증폭기의 전압이득과의 상관관계를 나타낸 그래프.
제6도는 본 발명에 따른 장애물감지장치를 장착한 이동감시용 로보트의 감지센서들의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 전원수단 7 : 발진회로
13 : 마이크로콤퓨터 15 : 키입력수단
19 : 바퀴구동수단 21 : 초음파 송신수단
23 : 초음파 수신수단 25 : 제1적외선 송신수단
27 : 제2적외선 송신수단 43 : 조도감지수단
49 : 제1감도제어수단 51 : 제2감도제어수단
59 : 제1적외선 수신수단 65 : 제2적외선 수신수단
67 : 적외선 수신신호 전달회로
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 이동감시용 로보트의 장애물 감지장치에 대해 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 이동감시용 로보트의 장애물 감지장치의 회로구성을 나타낸 블록도이고, 제2도는 제1도에 도시된 블록도의 상세회로도이며, 제3도는 제2도에 도시된 제1적외선 발생 다이오드와 제2적외선 발생 다이오드 및 정면측 방향을 감지하는 적외선 수신 다이오드가 이동감시용 로보트에 설치된 위치를 도시한 도면이고, 제4도는 제2도의 각 위치에서의 파형도이며, 제5도는 제2도에 도시된 전치증폭기에서, 전치증폭기의 입력단자(I2)에 연결된 저항의 저항값과 전치증폭기의 전압이득과의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
제1도와 제2도에 있어서, 도면부호 1은 전원수단으로서, 이 전원수단(1)은 밧데리(3)와, 이 밧데리(3)와 연결되어 사용자가 원하는 일정전압을 출력하는 정전압수단(5)으로 이루어진다.
또한, 도면부호 7은 상기 전원수단(1)으로부터 직류전원을 받아서 발진주파수신호를 출력하는 발진회로로서, 이 발진회로(7)는 2개의 낸드게이트(9, 11)와 저항(R1, R5), 커패시터(C1) 및 수정발진기(XT)로 이루어진다.
그리고, 도면부호 13은 상기 전원수단(1)으로부터 일정한 직류전압을 공급받아 이동로보트의 동작에 필요한 각 구동신호를 출력하는 마이크로콤퓨터이며, 도면부호 15는 사용자의 동작명령을 입력받아서 그 동작명령신호를 상기 마이크로콤퓨터(13)에 출력하는 키입력수단으로서, 이 키입력수단(15)은 이동감시용 로보트(17)의 표면에 설치된 키보드로 구성된다.
또한, 동도면에서 도면부호 19는 상기 마이크로콤퓨터(13)로부터 출력되는 구동신호에 따라 바퀴(20)를 구동하는 바퀴구동수단이다. 그리고, 도면부호 21은 상기 마이크로콤퓨터(13)로부터 출력되는 동작신호에 의해 초음파를 발생시키는 초음파 송신수단이고, 도면부호 23은 상기 초음파 송신수단(21)으로부터 발생된 초음파가 장애물에 부딪혀 반사된 초음파를 수신하여 감지신호를 마이크로콤퓨터(13)에 입력하는 초음파 수신수단이다. 상기 초음파 송신수단(21) 및 초음파 수신수단(23)은, 제6도에 도시한 바와 같이 로보트(17)의 하부 전면에 장착되어 전방에 위치한 장애물(69)을 감지한다.
그리고, 도면부호 25는 상기 마이크로콤퓨터(13)의 출력단(01)으로부터 출력되는 동작명령신호를 받아서 이동로보트의 상측방향으로 적외선을 발신하는 제1적외선 송신수단이며, 도면부호 27은 상기 마이크로콤퓨터(14)의 출력단(01)으로부터 출력되는 동작명령신호를 받아서 이동로보트의 정면측 방향으로 적외선을 발신하는 제2적외선 송신수단이다.
상기 제1적외선 송신수단(25)은 낸드게이트(29)와, 상기 낸드게이트(29)의 출력단에 베이스단이 연결된 제1트랜지스터(TR1)와, 상기 제1트랜지스터(TR1)의 콜렉터단에 베이스단이 연결된 제2트랜지스터(TR2) 및, 상기 제2트랜지스터(TR2)의 콜렉터단에 직렬로 설치된 제1적외선 발생 다이오드(31)와 제2적외선 발생 다이오드(33)로 이루어진다. 상기 제1적외선 발생 다이오드(31)와 제2적외선 발생 다이오드(33)는 제6도에 도시한 바와 같이 로보트(17)의 하부에 설치된 범퍼부(73)의 상면에 장착되어 이동감시용 로보트(17)의 상측방향으로 적외선을 송신하도록 되어 있다. 그리고, 도시는 생략했지만 상기 제1적외선 발생 다이오드(31)와 제2적외선 발생 다이오드(33)는 제6도에 도시한 범퍼부(73)의 상면의 좌우에서 적외선을 상방 정중앙을 향하게 발사하도록 약간 비스듬하게 위치되며, 후술하는 적외선 수신 다이오드(61)가 상기 제1 및 제2적외선 발생 다이오드(31, 33)사이에 위치된다. 따라서, 제6도에 도시한 바와 같이 상방 장애물(71)에서 반사된 적외선이 적외선 수신 다이오드(61)로 정확히 방향설정되도록 할 수 있다.
상기 제2적외선 송신수단(27)도 낸드게이트(35)와, 상기 낸드게이트(35)의 출력단에 베이스단이 연결된 제3트랜지스터(TR3)와, 상기 제3트랜지스터(TR3)의 콜렉터단에 베이스단이 연결된 제4트랜지스터(TR4) 및, 상기 제4트랜지스터(TR4)의 콜렉터단에 직렬로 설치된 제3적외선 발생 다이오드(37)와 제4적외선 발생 다이오드(39)로 이루어진다. 상기 제3적외선 발생 다이오드(37)와 제4적외선 발생 다이오드(39)는 제3도에 도시된 바와 같이 이동감시용 로보트(17)의 정면의 좌우에서 적외선을 이동로보트의 전방 정중앙을 향하게 발사하도록 약간 비스듬히 위치된다. 이는 전방 장애물(69)에서 반사된 적외선이 적외선 수신 다이오드(41)로 정확히 방향설정되도록 하기 위한 것이다.
상기 제1적외선 송신수단(25)과 제2적외선 송신수단(27)에 구성된 낸드게이트(29, 35)의 입력단자는 상기 마이크로콤퓨터(13)로부터 출력되는 구동펄스를 수신하기 위해 마이크로콤퓨터(13)의 출력단자(01, 02)에 각각 연결되며, 상기 낸드게이트(29, 35)의 다른 입력단자는 발진주파수신호를 공급받기 위해 상기 발진회로(7)의 출력단자에 연결된다.
그리고, 도면부호 43은 이동감시용 로보트(17) 주위의 조도를 감지하여 조도감지신호를 출력하는 조도감지수단으로써, 이 조도감지수단(43)은 저항(R2, R3, R4)과 카드늄센서저항(Rcds)으로 이루어진 브릿지회로(45)와, 이 브릿지회로(45)에 연결되어 주위가 어두울 경우 높은 값의 양의 전압값을 출력하고 주위가 밝을 경우 낮은 값의 양의 전압값을 출력하는 반전증폭회로(47)로 구성된다.
상기 반전증폭회로(47)의 출력단은 제1감도제어수단(49)과 제2감도제어수단(51)에 연결되며, 상기 제1감도제어수단(49)은 다수의 기준전압(Vref0, Vref1, Vref2, Vref3)을 출력하는 기준전압 출력회로(53)와, 상기 반전증폭회로(47)로부터 조도감지신호를 받아서 이 조도감지신호와 상기 다수의 기준전압(Vref0, Vref1, Vref2, Vref3)을 비교하여 비교신호를 출력하는 비교회로(55)와, 상기 비교회로(55)로부터 출력되는 비교신호를 받아서 이 비교신호에 상응하는 전압이득결정신호를 출력하는 전압이득신호 출력회로(57)로 구성된다.
한편, 상기 기준전압출력회로(53)는 정전압수단(5)에 연결되어 직류전압을 분압하는 저항(R5~R12)과, 이 저항들(R5~R12)에 의해 4단계로 각각 다르게 설정된 기준전압(Vref0, Vref1, Vref2, Vref3)을 상기 비교회로(55)에 전달하는 연산증폭기(OP1, OP2, OP3, OP4)로 이루어진다.
그리고, 상기 비교회로(55)는 4개의 비교기(OP5, OP6, OP7, OP8)로 이루어지며, 이 비교기(OP5~OP8)의 비반전단자는 상기 연산증폭기(OP1~OP4)의 출력신호를 수신하기 위해 상기 연산증폭기(OP1~OP4)의 출력단자에 각각 연결되며, 상기 각 비교기(OP5~OP8)의 반전단자는 상기 조도감지수단(43)의 출력신호를 수신하기 위해 상기 반전증폭회로(47)의 저항(R13)에 연결된다.
상기 비교회로(55)의 출력신호를 수신하는 전압이득신호 출력회로(57)는 기준되는 저항값을 갖는 기준저항(RS)과, 상기 비교회로(55)의 출력단에 연결되어 상기 비교회로(55)로부터 출력되는 비교신호에 의해 온오프되는 4개의 아날로그 스위치(S1, S2, S3, S4)와, 상기 아날로그 스위치(S1~S4)에 각각 직렬로 연결되어서 상기 아날로그 스위치(S1~S4)가 온될 경우 상기 기준저항(RS)과 병렬로 연결되는 저항(R14~R17)으로 이루어진다.
한편, 상술한 제2감도제어수단(51)은 상기 제1감도제어수단(49)과 동일한 형태의 구성을 갖는다.
한편, 상기 전압이득 신호출력회로(57)로부터 출력되는 출력신호가 입력되는 제1적외선 수신수단(59)은 적외선을 수신하는 적외선수신 다이오드(61)와, 이 적외선수신 다이오드(61)로부터 출력되는 적외선 수신신호를 받아서 이 적외선 수신신호를 상기 제1감도제어수단(49)으로부터 공급되는 전압이득신호에 상응하는 증폭도로 증폭하여 출력하는 전치증폭기(63)와, 이 전치증폭기(63)의 회로안정을 위해 설치된 커패시터(C1, C3)와, 상기 전치증폭기(63)가 수신하는 적외선 수신신호의 중심 주파수를 결정하는 저항(R19) 및 커패시터(C4)와, 상기 전치증폭기(63)에 정전압수단(5)의 직류전원을 연결하는 저항(R21)으로 이루어진다.
상기 제1적외선 수신수단(59)의 적외선 다이오드(61)는 이동감시용 로보트(17)의 상측방향으로부터 반사되는 적외선을 수신하도록 제6도에 도시한 바와 같이 이동감시용 로보트(17)에 설치된다.
한편, 상기 제2감도제어수단(51)의 출력신호가 입력되는 제2적외선 수신수단(65)은 상기 제1적외선 수신수단(59)과 동일한 형태의 구성을 갖고, 단지 상기 제2적외선 수신수단(65)에 구비된 적외선수신 다이오드(41)는 제3도에 도시된 바와 같이 이동감시용 로보트(17)의 정면측 방향으로부터 반사되는 적외선을 수신하도록 이동감시용 로보트(17)의 정면측 방향으로 설치된다.
그리고, 상기 제1적외선 수신수단(59)의 출력신호와 상기 제2적외선 수신수단(65)의 출력신호가 입력되는 적외선수신신호 전달회로(67)는, 상기 제1적외선 수신수단(59)의 출력신호와 상기 제2적외선 수신수단(65)의 출력신호의 레벨에 따라 온오프되어 상기 제1적외선 수신수단(59)의 출력신호와 제2적외선 수신수단(65)의 출력신호를 반전시켜 상기 마이크로콤퓨터(13)에 입력하는 트랜지스터(TR5)와 이 트랜지스터(TR5)의 동작을 보조하는 저항(R23, R25)으로 구성된다.
본 발명의 일실시예에서는 장애물감지수단으로서 초음파 감지수단[초음파 송신/수신수단(21, 23)]과 적외선 감지수단[제1 및 제2적외선 송신/수신수단(25, 27, 59, 65)]을 사용함으로써, 초음파 감지수단의 반사오차로 인해 이동경로 상에 있는 장애물을 정확하게 감지하지 못하는 점을 적외선 감지수단에 의해 보완할 수 있고, 또한 적외선 감지수단의 주위 조도에 따른 감지성능 열화의 발생을 초음파 감지수단에 의해 보완할 수 있도록 되어 있다. 더욱이, 본 발명의 일실시예에서는 조도감지수단(43)과 제1 및 제2감도제어수단(49, 51)을 채용하여 적외선 감지수단의 감지성능을 한층 보완하도록 되어 있다.
이와 같이 구성된 이동감시용 로보트의 장애물 감지장치의 작용효과를 다음에 설명한다.
동작을 위한 초기조건으로서 주위가 어두운 상태로 가정한다.
먼저, 도시되지 않은 전원스위치가 온되면 밧데리(3)로부터 정전압수단(5)으로 직류전원이 공급되고, 정전압수단(5)에서는 5V의 일정전압이 마이크로콤퓨터(13)의 입력단자(I1)와 발진회로(7)의 전원단자 및 조도감지수단(43)의 전원단자에 공급된다. 조도감지수단(43)에 전원이 공급되면, 로보트(17)의 주위가 어둡기 때문에 조도감지수단(43)의 브릿지회로(45)의 X점의 전위와 Y점의 전위가 동일하며, 반전증폭회로(47)의 출력단에서는 X점의 전위와 같은 크기의 전위가 제1감도제어수단(49)과 제2감도제어수단(51)의 비교회로로 출력된다.
X점의 전위와 같은 크기의 전위가 제1감도제어수단(49)에 입력되면 이 전위는 Vref0Vref1Vref2Vref3로 설정되어 있는 기준전위들중 모든 기준전위(Vref0, Vref1, Vref2, Vref3)보다 크기 때문에 비교회로(55)에서는 로우레벨의 신호들이 출력되고, 전압이득신호 출력회로(57)의 아날로그 스위치(S1~S4)가 오프되어 제1적외선 수신수단(59)의 전치증폭기(63)의 입력단자(I2)에는 고정저항(RS)의 값에 상응하는 전압이득신호가 입력된다.
또한, 상기 X점의 전위와 같은 크기의 전위가 제2감도제어수단(51)에 입력되면 이 전위도 제2감도제어수단에 미리 설정되어 있는 비교전압들보다 크기 때문에 제2감도제어수단의 비교회로(55)에서는 로우레벨의 신호들이 출력되고 전압이득신호출력의 아날로그 스위치(S1~S4)들이 오프되어 제2적외선 수신수단(65)의 전치증폭기(63)의 입력단자(I2)에는 고정저항값에 따른 전압이득신호가 입력된다.
또한, 상기 발진회로(7)의 낸드게이트(9)에 직류전압이 공급되면 상기 수정발진자(XT)에 직류전압이 인가되어 낸드게이트(11)의 출력단자에서 제4도(a)에 도시된 바와 같은 38KHZ의 발진신호가 출력된다.
또한, 상기 마이크로콤퓨터(13)의 입력단자(I1)에 전원이 공급되면 마이크로콤퓨터(13)가 동작가능상태가 되며, 다음에 상기 키입력수단(15)에 사용자가 동작명령을 입력하면, 키입력수단(15)은 마이크로콤퓨터(13)의 입력단자(I2)로 동작 명령신호를 출력한다.
다음으로, 마이크로콤퓨터(13)는 입력단자(I2)를 통해 입력된 동작명령신호에 따라 출력단자(03)를 통하여 바퀴구동수단(19)에 하이레벨의 구동신호를 출력하고, 동시에 출력단자(04)를 통하여 초음파 송신수단(21)에 동작신호를 출력하며, 동시에 출력단자(01, 02)를 통하여 제1적외선 송신수단(25)과 제2적외선 송신수단(27)에 상호 교번적으로 동작신호를 출력한다. 상기 바퀴구동수단(19)에 하이레벨의 구동신호가 출력되면 바퀴가 회전하여 이동감시용 로보트(17)가 이동한다. 동시에 상기 출력단자(04)를 통하여 하이레벨의 동작신호가 출력되면, 초음파 송신수단(21)에서는 도시되지 않은 초음파 발진기를 동작시켜 초음파를 이동로보트(17)의 주위에 송신한다. 동시에 마이크로콤퓨터(13)는 상술한 바와 같이 상기 출력단자(01, 02)를 통하여 제4도(b) 및 제4도(c)에 도시된 바와 같이 상호 교번적으로 펄스파형이 출력하며 이 펄스파형은 단위펄스의 주파수는 500Hz이고, 이 500Hz의 주파수가 100ms 동안 발생되고 다음 100ms 동안은 발생되지 않는 동작이 반복되어서 이루어진다. 상기 펄스파형(b, c)은 낸드게이트(29, 35)의 입력단자에 입력된다.
이때, 낸드게이트(29, 35)의 입력단자에는 마이크로콤퓨터(13)로부터의 펄스파형(b, c)과 상술한 발진회로(7)로부터의 발진신호(a)가 동시에 입력되기 때문에 낸드게이트(29, 35)의 출력단자로부터 제4도(d) 및 제4도(e)에 도시된 바와 같이 38KHz로 변조된 펄스파형이 상호 교번적으로 출력된다. 펄스파형(d, e)이 낸드게이트(29, 35)의 출력단자로부터 출력되면, 트랜지스터(TR1, TR3)와 트랜지스터(TR2, TR4)가 펄스파형(d, e)과 같은 주파수로 온오프되어 제1, 2적외선 발생 다이오드(31, 33)와 제3, 제4적외선 발생 다이오드(37, 39)로부터 펄스파형(d, e)과 같은 주파수로 각각 적외선이 발신된다.
상술한 바와 같이 적외선을 발신하면서 이동감시용 로보트(17)가 이동하던 중 로보트(17)의 경로 일예로, 제6도에 도시한 바와 같이 로보트(17)의 상방향에 장애물(71)이 나타나면 장애물(71)로부터 적외선이 반사되어 적외선수신 다이오드(61)에 수신된다. 이 수신되는 파형은 제4도(d)에 도시된 바와 같은 파형이며, 이 적외선 수신파형(d)은 전치증폭기(63)의 입력단자(I3)에 입력되어서 전치증폭기(63)의 다른 입력단자(I2)에 입력된 전압이득신호의 크기에 따라 증폭되어서 출력단자(01)로 출력되며, 이 출력파형은 제4도(f)와 같다. 이 출력파형(f)은 트랜지스터(TR5)를 거쳐서 제4도(h)에 도시된 바와 같은(①에 해당되는) 펄스파형으로 마이크로콤퓨터(13)의 입력단자(I3)에 입력된다.
이와 같이 펄스파형(h)이 마이크로콤퓨터(13)의 입력단자(I3)에 입력되면 마이크로콤퓨터(13)는 로보트(17)의 상측방향에 장애물이 있다고 판단하여 바퀴구동수단(19)에 동작신호를 출력하여 로보트(17)의 진행방향을 변경한다.
한편, 상기와 같이 로보트(17)의 상방향이 아닌 정면방향에 장애물(69)이 나타났을 경우에는 제2적외선 수신수단(65)에 구비된 적외선수신 다이오드(41; 제1적외선 수신수단의 61과 별도의 동일부품)에 제4도(e)에 도시된 바와 같이 파형이 전치증폭기[제1적외선 수신수단의 63과 별도의 동일부품]의 입력단자(I3)에 입력되어 전치증폭기[제1적외선 수신수단의 63과 별도의 동일부품]의 입력단자(I2)에 입력된 전압이득신호의 크기에 따라 전치증폭기에서 증폭되어서 제4도(g)에 도시된 바와 같은 펄스파형으로 출력되며, 이 펄스파형(g)은 트랜지스터(TR5)를 거쳐 제4도(h)에 도시된 바와 같은(②에 해당되는) 펄스파형으로 마이크로콤퓨터(13)의 입력단자(I3)에 입력된다.
이와 같이 펄스파형(h)이 마이크로콤퓨터(13)에 입력되면 마이크로콤퓨터(13)는 로보트(17)의 정면방향에 장애물이 있다고 판단하여 바퀴구동수단(19)에 동작신호를 출력하여 로보트(17)의 진행방향을 변경한다.
이와 같이 로보트(17)가 장애물(69)을 감지하면서 장애물(69)을 피하여 이동을 하던중, 주위가 밝아지면 적외선 수신수단(59, 65)의 감도가 떨어지므로 이를 상대적으로 감도를 높이기 위하여 전치증폭기(63)의 입력단자(I2)에 연결된 기준저항(RS) 값을 작게 할 필요가 있다. 이를 상세히 설명하면 상기 조도감지수단(43)의 카드늄센서저항(Rcds)이 주위가 밝아짐에 따라 저항값이 작아져 브릿지회로(45)의 X점전위가 Y점전위보다 높아지며, 반전증폭회로(47)의 연산증폭기(OP9)의 출력단자 전위는 (X점전위-Y점전위)×(R59/R60)의 값만큼 Y점 전위보다 낮아지게 된다.
제1감도제어수단(49)에 입력되는 감지신호의 전압크기가 일예로 기준전압 출력회로(53)의 연산증폭기(OP3)에서 출력되는 기준전위(Vref2)보다 낮을 경우 비교회로(55)의 연산증폭기(OP5, OP6, OP7)의 출력단에서는 하이레벨의 신호가 출력되고, 연산증폭기(OP8)의 출력단에서는 로우레벨의 신호가 출력된다. 따라서, 전압이득신호 출력회로(57)의 아날로그 스위치(S1, S2, S3)가 온되며, 아날로그 스위치(S4)는 오프된다. 따라서, 전치증폭기(63)의 입력단자(I2)에 연결된 저항의 저항값은 기준저항(RS)과 저항(R14), 저항(R15), 저항(R16)이 병렬로 연결되어 이루어진 합성 저항값이므로 기준저항(RS) 하나로 이루어진 저항값보다 낮아지며, 제5도의 저항대 상대전압이득 특성곡선에서 알 수 있는 바와 같이 전치증폭기(63)에는 저항(RS) 하나로 이루어진 저항값에 상응하는 전압이득신호보다 높은 전압이득이 얻어지므로 전치증폭기(63)는 상기 적외선수신 다이오드(61)에서 수신되는 수신신호를 보다 높은 증폭도로 증폭하여 출력단자(01)에서 출력한다.
따라서, 주위가 밝아서 조도가 높은 경우 상측방향 적외선수신 다이오드(61)에서 수신되는 신호의 감도가 떨어진 것을 그만큼 증폭하여 출력하므로 수신되는 신호의 감도가 저하되는 것을 보상할 수 있게 된다.
또한, 상기 조도감지수단(43)의 비교회로로부터 높은 조도에 상응하는 감지 신호가 제2감도제어수단(51)에 입력되면, 제2감도제어수단(51)으로부터는 상기 감지신호에 상응하는 전압이득신호가 상기 제2적외선 수신수단(65)에 출력되어 전치증폭기는 상기 적외선수신 다이오드(41)에서 수신되는 신호를 상기 전압이득신호에 상응하는 높은 증폭도로 증폭하여 출력단자에서 출력한다. 따라서 주위가 밝아져 조도가 높을 경우 정면방향의 적외선수신 다이오드(41)에서 수신되는 신호의 감도가 떨어지는 것을 보상할 수 있게 된다.
한편, 상술한 본 발명의 일실시예에 의한 이동감시 로보트의 장애물 감지장치의 작용에 있어서, 상기 마이크로콤퓨터(13)에서 제4도(b) 및 제4도(c)에 도시된 바와 같이 500Hz의 구동펄스로 된 신호를 출력하기 때문에 상기 제1적외선 수신수단(59)과 제2적외선 수신수단(65)은 TV나 VTR에 사용되는 원격제어신호와, 상기 장애물로부터 반사되는 적외선 수신신호를 혼동하지 않게 되며, 또 상기 제1, 제2 적외선 수신수단(59, 65)에서 상기 500Hz의 구동펄스로 된 신호를 제4도(d) 및 제4도(e)에 도시된 바와 같이 38KHz의 신호로 변조하기 때문에 이 변조된 신호가 멀리 전파될 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 이동감시용 로보트의 장애물 감지장치에 의하면, 장애물을 감지하기 위한 적외선 수신수단에 주위의 조도에 따라 감도를 보상하도록 감도제어수단을 연결시킴으로써 주위의 조도가 높더라도 적외선 수신수단에서 장애물로부터 반사되어오는 적외선을 증폭하여 수신하여서 장애물을 정확히 감지하여 로보트가 장애물을 잘 피해가도록 함으로써 로보트의 동작시 기구물과의 충돌에 의해 발생되는 경제적 손실이 적어지고 안전한 운행을 할 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 일정한 직류전원을 출력하는 전원수단과, 상기 전원수단으로부터 직류전원을 받아서 발진주파수신호를 출력하는 발진회로와, 바퀴를 구동하는 바퀴구동수단과, 초음파를 발생시키는 초음파 송신수단과, 상기 초음파 송신수단으로부터 발생된 초음파가 장애물에 부딪혀 반사된 초음파를 수신하는 초음파 수신수단으로 이루어진 초음파 센서수단과, 하기 마이크로콤퓨터로부터 출력되는 구동제어신호 및 상기 발진회로로부터의 발진주파수신호를 받아서 이동로보트의 상측 방향으로 적외선을 발신하는 제1적외선 송신수단과, 하기 마이크로콤퓨터로부터 출력되는 구동제어신호 및 상기 발진회로로부터의 발진주파수신호를 받아서 이동로보트의 정면측 방향으로 적외선을 발신하는 제2적외선 송신수단과, 상기 이동로보트 주위의 조도를 감지하여 조도감지신호를 출력하는 조도감지수단과, 상기 조도감지수단으로부터 출력되는 조도감지신호를 받아서 감도제어신호를 출력하는 제1감도제어수단과, 상기 조도감지수단으로부터 출력되는 조도감지신호를 받아서 감도제어신호를 출력하는 제2감도제어수단과, 상기 제1감도제어수단에서 출력하는 감도제어신호에 의해 상기 제1적외선 송신수단으로부터 송신되어 장애물로부터 반사된 적외선 신호를 증폭하여 출력하는 제1적외선 수신수단과, 상기 제2감도제어수단에서 출력하는 감도제어신호에 의해 상기 제2적외선 송신수단으로부터 송신되어 장애물로부터 반사된 적외선신호를 증폭하여 출력하는 제2적외선 수신수단과, 상기 제1적외선 수신수단과 제2적외선 수신수단으로부터 출력되는 적외선 수신신호를 반전시켜 출력하는 적외선 수신신호 전달회로 및, 상기 초음파 송신수단과 상기 제1적외선 송신수단, 상기 제2적외선 송신수단 및 상기 바퀴구동수단에 각각 구동제어신호를 출력함과 더불어, 상기 초음파 수신수단으로부터의 초음파 수신신호 및 상기 적외선 수신신호 전달회로로부터의 적외선 수신신호를 입력받아 장애물의 존재를 판별하면 진행방향을 전환하도록 상기 바퀴구동수단에 구동제어신호를 출력하는 마이크로콤퓨터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동감시용 로보트의 장애물 감지장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전원수단은 밧데리(3)와, 이 밧데리(3)와 연결되어 사용자가 원하는 일정전압을 출력하는 정전압수단(5)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동감시용 로보트의 장애물 감지장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1적외선 송신수단(25)은 상기 마이크로컴퓨터의 구동제어신호와 상기 발진회로의 발진주파수신호를 논리연산하여 출력하는 낸드게이트(29)와, 이 낸드게이트(29)의 출력단에 베이스단이 연결된 제1트랜지스터(TR1)와, 이 제1트랜지스터(TR1)의 콜렉터단에 베이스단이 연결된 제2트랜지스터(TR2)와, 상기 제2트랜지스터(TR2)의 콜렉터단에 직렬로 설치된 제1적외선 발생 다이오드(31)와 제2적외선 발생 다이오드(33)로 이루어지며, 이 제1적외선 발생 다이오드(31)와 제2적외선 발생 다이오드(33)는 이동감시용 로보트(17)의 상측방향으로 적외선을 송신하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 이동감시용 로보트의 장애물 감지장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2적외선 송신수단은 상기 마이크로컴퓨터의 구동제어신호와 상기 발진회로의 발진주파수신호를 논리연산하여 출력하는 낸드게이트(35)와, 이 낸드게이트(35)의 출력단에 베이스단이 연결된 제3트랜지스터(TR3)와, 이 제3트랜지스터(TR3)의 콜렉터단에 베이스단이 연결된 제4트랜지스터(TR4)와, 상기 제4트랜지스터(TR4)의 콜렉터단에 직렬로 설치된 제3적외선 발생 다이오드(37)와 제4적외선 발생 다이오드(39)로 이루어지며, 상기 제3적외선 발생 다이오드(37)와 제4적외선 발생 다이오드(39)는 이동감시용 로보트의 정면의 좌우에서 초음파를 이동로보트의 정면의 정중앙을 향하게 발사하도록 비스듬히 위치되는 것을 특징으로 하는 이동감시용 로보트의 장애물 감지장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 조도감지수단은 저항(R2~R4)과 카드늄센서저항(Rcds)로 구성된 브릿지회로(45)와, 이 브릿지회로(45)에 연결되어 주위가 어두울 경우 높은 값의 양의 전압값을 출력하고 주위가 밝을 경우 낮은 값의 양의 전압값을 출력하는 반전증폭회로(47)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동감시용 로보트의 장애물 감지장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1감도제어수단과 제2감도제어수단은, 다수의 기준전압(Vref0, Vref1, Vref2, Vref3)을 출력하는 기준전압출력회로와, 상기 조도감지수단으로부터 조도감지신호를 받아서 이 조도감지신호와 상기 다수의 기준전압(Vref0, Vref1, Vref2, Vref3)을 비교하여 비교신호를 출력하는 비교회로와, 상기 비교회로로부터 출력되는 비교신호를 받아서 이 비교신호에 상응하는 전압이득결정신호를 출력하는 전압이득신호 출력회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동감시용 로보트의 장애물 감지장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 기준전압출력회로는 정전압수단에 연결되어 직류전압을 분압하는 저항(R5~R12)과, 이 저항들(R5~R12)에 의해 4단계로 각각 다르게 설정된 기준전압(Vref0, Vref1, Vref2, Vref3)을 상기 비교회로에 전달하는 연산증폭기(OP1, OP2, OP3, OP4)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동감시용 로보트의 장애물 감지장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 비교회로는 상기 기준전압출력회로의 연산증폭기(OP1, OP2, OP3, OP4)의 출력신호를 수신하기 위해 상기 기준전압 출력회로의 연산증폭기(OP1, OP2, OP3, OP4)의 출력단자에 비반전단자가 연결되고, 상기 조도감지수단의 출력신호를 수신하기 위해 상기 조도감지수단의 출력단자에 반전단자가 연결된 다수의 비교기(OP5, OP6, OP7, OP8)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동감시용 로보트의 장애물 감지장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 전압이득신호 출력회로는 기준저항(RS)과, 상기 비교회로의 비교신호에 의해 온오프되는 아날로그 스위치(S1~S4)와, 상기 아날로그 스위치(S1~S4)에 각각 직렬로 연결되어서 상기 아날로그 스위치(S1~S4)가 온될 경우 상기 기준저항(RS)과 병렬로 연결되는 저항(R14~R17)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동감시용 로보트의 장애물 감지장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1적외선 수신수단(59)에는 적외선 수신 다이오드(61)가 구비되며, 이 적외선 수신 다이오드(61)는 이동감시용 로보트(17)의 상측방향으로부터 반사되는 적외선을 수신하도록 이동감시용 로보트(17)의 상측방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 이동감시용 로보트의 장애물 감지장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제2적외선 수신수단(65)에는 적외선 수신 다이오드(41)가 구비되며 이 적외선 수신 다이오드(41)는 이동감시용 로보트(17)의 정면측 방향으로부터 반사되는 적외선을 수신하도록 이동감시용 로보트(17)의 정면측 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 이동감시용 로보트의 장애물 감지장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 적외선 수신신호 전달회로(67)는 상기 제1적외선 수신수단(59)의 출력신호와 상기 제2적외선 수신수단(65)의 출력신호의 레벨에 따라 온오프되어 상기 제1적외선 수신수단(59)의 출력신호와 제2적외선 수신수단(65)의 출력신호를 반전시켜 상기 마이크로콤퓨터(13)에 입력하는 트랜지스터(TR5)와 이 트랜지스터(TR5)의 동작을 보조하는 저항(R23, R25)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동감시용 로보트의 장애물 감지장치.
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