KR100752514B1 - Charging station position detecting system and method using one light emitter - Google Patents
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Abstract
Description
도1은 종래의 발광센서와 수광센서를 이용한 충전스테이션 위치 인식 시스템을 도시하고 있다.1 illustrates a charging station position recognition system using a conventional light emitting sensor and a light receiving sensor.
도2는 본 발명의 구체적 실시예로서 하나의 발광센서를 이용하여 두 개의 분리광을 생성하고, 이를 수광센서가 검출하여 추종하는 경우를 도시하고 있다.FIG. 2 illustrates a case in which two separate lights are generated using one light emitting sensor, and the light receiving sensor detects and follows the light as a specific embodiment of the present invention.
도3은 본 발명의 구체적 실시예로서 하나의 발광센서를 이용하여 두 개의 분리광을 생성하고 이를 이용하여 슬릿 라인을 바닥면에 조사하고 이를 수광센서가 검출하여 추종하는 경우를 도시하고 있다.FIG. 3 illustrates a case in which two separate lights are generated using one light emitting sensor and the slit line is irradiated to the bottom surface using the light emitting sensor, and the light receiving sensor detects and follows the light.
도4는 본 발명의 구체적 실시예를 이용한 자동충전 알고리즘을 도시하고 있다.4 shows an automatic charging algorithm using a specific embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100:이동로봇100: mobile robot
110:수광센서110: light receiving sensor
200:충전스테이션200: charging station
210:발광센서210: light emitting sensor
220:빔스플리트(beam split)220: beam split
230:광학거울230: Optical mirror
240:원통형렌즈240: cylindrical lens
기술분야Field of technology
본 발명은 하나의 발광센서만을 이용하여 충전스테이션의 위치를 추종할 수 있는 충전스테이션 위치 인식 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세히는 충전스테이션(200)에 장착되는 하나의 발광센서(210); 충전스테이션(200)에 장착되며, 상기 발광센서(210)에서 출력되는 빔을 분리하여 다수 개의 분리광을 생성하는 빔스플리트(220); 충전스테이션(200)에 장착되며, 상기 빔스플리트(220)에서 분리된 각각의 분리광을 반사시켜 충전스테이션(200)의 전방으로 조사하는 다수 개의 광학거울(230); 및, 이동로봇(100)에 장착되며, 상기 광학거울(230) 각각에 대응하도록 상기 광학거울(230) 사이의 이격거리와 동일하게 이격되도록 설치되는 다수 개의 수광센서(110);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a charging station position recognition system capable of following the position of the charging station using only one light emitting sensor, and more particularly, one
종래기술Prior art
도1에 도시된 종래의 충전스테이션 위치 인식 시스템에 의하면, 충전스테이 션에 2개의 발광센서(6a, 6b)를 마련하고, 이동로봇(1)에 발광센서와 동일한 높이로 2개의 수광센서(8a, 8b)를 설치하여 발광센서에서 출력되는 광신호의 세기를 측정하여 이동로봇의 진입각도를 조정하고 충전단자(3)의 접속을 시도한다.According to the conventional charging station position recognition system shown in FIG. 1, two
그러나, 현재의 기술로는 충전스테이션에 발광특성이 동일한 2개 이상의 발광센서를 장착하는 것은 고난이도의 작업으로서 제조원가 상승의 원인이 되고, 광신호의 추정 특성이 동일한 수광센서를 구성하는 것도 어려운 작업이다.However, in the current technology, the installation of two or more light emitting sensors having the same light emitting characteristics in the charging station is a difficult task, which leads to an increase in manufacturing cost, and it is also difficult to construct a light receiving sensor having the same characteristics as the estimated characteristics of the optical signal. .
또한, 발광센서는 원뿔형상의 신호세기를 가지는 점광원인 바, 같은 거리에서 광원의 중심을 벗어날수록 광신호의 세기가 달라지고, 이로 인하여 진입 거리 편차(Offset Error)와 진입 각도 편차(Orientation Error)가 발생하는 문제점도 있다.In addition, the light emitting sensor is a point light source having a cone-shaped signal strength. As the light source moves away from the center of the light source at the same distance, the intensity of the optical signal changes, thereby causing an offset error and an orientation error. There is also a problem that occurs.
왜냐하면, 종래의 충전스테이션 위치 인식 시스템에 관한 도1을 보면, 6a, 6b가 발광센서로, 8a, 8b가 수광센서로 도시되어 있는데, 발광특성이 동일한 2개 이상의 발광센서를 선별하여 정확히 수직방향으로 정열하여 장착하기가 매우 어렵기 때문에 같은 거리에서 두 쌍의 발광센서 및 수광센서가 평행하게 마주보고 있는 경우라 하더라도(도1(a)참조) 수광센서가 인식하는 광량이 다를 수 있으며, 이로 인하여 수광센서에서 인식되는 광량만으로 충전스테이션의 위치와 방향을 찾아가는 경우 수광센서에서는 동일한 광량값을 지시하지만 실재 두 쌍의 발광센서 및 수광센서는 같은 거리 상에 위치하지 않아 물리적으로 진입 거리 편차와 진입 각도 편차가 발생하는 것이다.1, 6a and 6b are shown as light emitting sensors and 8a and 8b as light receiving sensors. Since the light emitting sensor and the light receiving sensor are facing each other in parallel at the same distance (see FIG. 1 (a)), the amount of light recognized by the light receiving sensor may be different. Therefore, when searching for the location and direction of the charging station only by the amount of light recognized by the light receiving sensor, the light receiving sensor indicates the same light value, but the actual two pairs of the light emitting sensor and the light receiving sensor are not located at the same distance. An angle deviation occurs.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명은 하나의 점광원만을 이용하여 광신호 특성이 동일한 다수 개의 분리광을 생성하고 이를 추정하는 방법으로 충전스테이션의 위치를 찾아가고, 진입 거리 편차(Offset Error)와 진입 각도 편차(Orientation Error)를 최소화할 수 있는 수단을 제공함을 그 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention creates a plurality of split light having the same optical signal characteristics using only one point light source and estimates the location of the charging station and offset distance (Offset Error). ) And means for minimizing the Orientation Error.
상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명의 기술적 구성은 다음과 같다.Technical composition of the present invention created to achieve the above object is as follows.
본 발명은 충전스테이션(200)에 장착되는 하나의 발광센서(210); 충전스테이션(200)에 장착되며, 상기 발광센서(210)에서 출력되는 빔을 분리하여 다수 개의 분리광을 생성하는 빔스플리트(220); 충전스테이션(200)에 장착되며, 상기 빔스플리트(220)에서 분리된 각각의 분리광을 반사시켜 충전스테이션(200)의 전방으로 조사하는 다수 개의 광학거울(230); 및, 이동로봇(100)에 장착되며, 상기 광학거울(230) 각각에 대응하도록 상기 광학거울(230) 사이의 이격거리와 동일하게 이격되도록 설치되는 다수 개의 수광센서(110);를 포함하여 구성되어, 상기 수광센서(110)는 이에 대응하는 상기 광학거울(230) 각각에서 조사되는 분리광을 검출하여 추종하는 것을 특징으로 한다.The present invention is one
또한, 본 발명은 충전스테이션(200)에 장착되며, 상기 광학거울(230) 각각에 대응하도록 상기 광학거울(230) 사이의 이격거리와 동일하게 이격되고, 상기 광학 거울(230) 각각에서 조사되는 분리광을 하향 경사를 이루도록 투과시켜 충전스테이션(200)의 전방 바닥면에 슬릿 라인을 조사하는 다수 개의 원통형렌즈(240);가 더 포함되고, 상기 수광센서(110)는 충전스테이션(200)의 전방 바닥면에 조사된 각각의 슬릿 라인을 검출하여 추종하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is mounted on the
이하에서는 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a specific embodiment of the present invention will be described in more detail.
도2는 본 발명의 구체적 실시예로서 하나의 발광센서를 이용하여 두 개의 분리광을 생성하고, 이를 수광센서가 검출하여 추종하는 경우를 도시하고 있다.FIG. 2 illustrates a case in which two separate lights are generated using one light emitting sensor, and the light receiving sensor detects and follows the light as a specific embodiment of the present invention.
발광센서(210)는 도2에 도시된 바와 같이 충전스테이션(200)에 하나만 설치된다.Only one
발광센서(210)에서 출력되는 빔(beam)은 충전스테이션(200)에 장착된 빔스플리트(220)를 통과하고, 빔스플리트(220)에서 다수 개의 분리광이 생성된다.The beam output from the
첨부도면에는 3개의 분리광이 생성되는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 3개에 한정되는 것은 아니며, 필요한 경우에는 4개 이상의 분리광을 생성할 수도 있다.Although three separate lights are shown in the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to three, and may generate four or more separated lights if necessary.
광학거울(230)은 충전스테이션(200)에 장착되어 빔스플리트(220)에서 분리된 각각의 분리광을 반사시켜 충전스테이션(200)의 전방으로 조사한다.The
첨부도면에는 분리광 가운데 2개만을 전방으로 조사하였으나, 필요한 경우에는 3개 이상의 분리광을 전방으로 조사할 수도 있도록 3개 이상의 광학거울(230)이 사용될 수도 있다.In the accompanying drawings, only two of the split lights are irradiated forward, but if necessary, three or more
수광센서(110)는 이동로봇(100)에 장착되는데, 광학거울(230) 각각에 대응하도록 광학거울(230) 사이의 이격거리와 동일하게 이격되도록 설치된다.The
첨부도면에는 2개의 분리광이 전방으로 조사되는 바, 수광센서는 이러한 분리광을 검출할 수 있도록 2개가 사용되었으나, 만약 3개 이상의 분리광이 전방으로 조사된다면 수광센서(110)도 3개 이상이 구비될 수 있다. In the accompanying drawings, two separate light beams are irradiated to the front, and two light receiving sensors are used to detect such separated light. However, if three or more separate light beams are irradiated to the front, three or more
수광센서(110)는 광학거울(230)을 통하여 충전스테이션(200)의 전방으로 조사되는 분리광을 검출하여 추종하게 되고 결과적으로 이동로봇(100)을 충전스테이션(200) 방향으로 유도하게 된다.The light receiving
도3은 본 발명의 구체적 실시예로서 하나의 발광센서를 이용하여 두 개의 분리광을 생성하고 이를 이용하여 슬릿 라인을 바닥면에 조사하고 이를 수광센서가 검출하여 추종하는 경우를 도시하고 있다.FIG. 3 illustrates a case in which two separate lights are generated using one light emitting sensor and the slit line is irradiated to the bottom surface using the light emitting sensor, and the light receiving sensor detects and follows the light.
이 경우에도 발광센서(210)는 하나만 사용된다.In this case, only one
발광센서(210)에서 출력되는 빔(beam)은 충전스테이션(200)에 장착된 빔스플리트(220)를 통과하고, 빔스플리트(220)에서 다수 개의 분리광이 생성된다.The beam output from the
광학거울(230)은 충전스테이션(200)에 장착되어 빔스플리트(220)에서 분리된 각각의 분리광을 반사시켜 충전스테이션(200)의 전방으로 조사한다.The
도3에 도시된 구체적 실시예의 경우에는 원통형렌즈(240)가 더 구비된다.In the specific embodiment shown in FIG. 3, the
원통형렌즈(240)는 충전스테이션(200)에 장착되며, 광학거울(230) 각각에 대응하도록 광학거울(230) 사이의 이격거리와 동일하게 이격되고, 광학거울(230) 각각에서 조사되는 분리광을 하향 경사를 이루도록 투과시켜 충전스테이션(200)의 전 방 바닥면에 슬릿 라인을 조사한다.
원통형렌즈(240)도 광학거울(230)의 수량에 따라 3개 이상이 사용될 수도 있다.Three or more
도3의 경우 이동로봇(100)에 설치되는 수광센서(110)는 충전스테이션(200)의 전방 바닥면에 조사된 각각의 슬릿 라인을 검출하여 추종하게 되고, 결과적으로 이동로봇(100)을 충전스테이션(200) 방향으로 유도하게 된다. In the case of FIG. 3, the
이와 같은 본 발명의 구체적 실시예는 다음과 같은 자동충전 과정을 수행하게 된다.Such a specific embodiment of the present invention is to perform the following automatic charging process.
(1) 이동로봇(100)의 충전이 필요하면 충전지역으로 이동로봇(100)을 이동시킨다.(1) If the
(2) 충전지역에서 수광센서(110)를 이용하여 광학거울(230) 각각에서 조사되는 분리광을 검출하거나, 충전스테이션(200)의 전방 바닥면에 조사된 각각의 슬릿 라인을 검출하기 위하여 이동로봇(100)은 회전과 지그재그 진행을 번갈아 수행하고, 하나의 분리광 또는 슬릿 라인이 검출되면 나머지 분리광 또는 슬릿 라인을 검출하기 위하여 이동로봇은 회전과 지그재그 진행을 지속적으로 수행한다.(2) In order to detect the separated light irradiated from each of the
(3) 수광센서(110) 각각에 대응하는 분리광 또는 슬릿 라인이 모두 검출되면 이를 추종하도록 이동로봇(100)을 충전스테이션(200) 방향으로 이동시킨다.(3) When all of the split light or the slit line corresponding to each of the
다시 말하면, 수광센서(110) 각각에 대응하는 분리광 또는 슬릿 라인이 계속 검출되도록 진행방향을 제어하며, 만약 진행과정에서 수광센서(110) 각각에 대응하는 분리광 또는 슬릿 라인이 모두 검출되지 않으면 이동로봇(100)은 회전과 지그재 그 진행을 번갈아 수행하여 다시 수광센서(110) 각각에 대응하는 분리광 또는 슬릿 라인이 모두 검출되도록 한다.In other words, the traveling direction is controlled so that the split light or the slit line corresponding to each of the
(4) 이동로봇(100)의 범퍼에 장착된 접촉센서가 동작하거나, 충전스테이션(200)의 전방 바닥면에 조사되는 각각의 슬릿 라인이 더 이상 검출되지 않으면 이를 충전스테이션(200)에 도달한 것으로 판단하고 이동로봇(100)을 일정 거리 후진시킨 후 180 °회전시키고 후진으로 충전스테이션(200)에 접근시킨다.(4) When the contact sensor mounted on the bumper of the
(5) 이동로봇(100)의 범퍼에 장착된 접촉센서가 동작하고, 이동로봇(100)의 밧데리 충전레벨이 상승하면 이를 충전단자의 접속이 이루어진 것으로 판단하고 충전을 계속 진행한다.(5) The contact sensor mounted on the bumper of the
상기한 바와 같이 본 발명의 구체적 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 내용을 설명하였으나, 본 발명의 보호범위가 반드시 이러한 구체적 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양한 설계변경이나 주지관용 기술의 부가나 삭제의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.While the technical content of the present invention has been described with reference to specific embodiments of the present invention as described above, the protection scope of the present invention is not necessarily limited to these specific embodiments, and does not change the gist of the technical idea of the present invention. In the case of various design changes and addition or deletion of technology for the main office within the scope, it is clear that they belong to the protection scope of the present invention.
상기한 기술적 구성의 본 발명에 의하면, 하나의 점광원만을 이용하여 광신호 특성이 동일한 다수 개의 분리광을 생성하고 이를 추정하는 방법으로 충전스테이션의 위치를 찾아가는 바, 진입 거리 편차(Offset Error)와 진입 각도 편 차(Orientation Error)를 최소화 하고, 간단한 광학적 구성을 통하여 제작원가를 절감할 수 있다.According to the present invention of the above-described technical configuration, by using only one point light source to generate a plurality of split light having the same optical signal characteristics and to estimate the location of the charging station, the offset distance (Offset Error) and Minimize the Orientation Error and reduce the manufacturing cost through simple optical configuration.
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KR1020060134960A KR100752514B1 (en) | 2006-12-27 | 2006-12-27 | Charging station position detecting system and method using one light emitter |
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WO2024063291A1 (en) * | 2022-09-22 | 2024-03-28 | 엘지전자 주식회사 | Robot cleaner system having docking station, and method for controlling robot cleaner |
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2006
- 2006-12-27 KR KR1020060134960A patent/KR100752514B1/en not_active IP Right Cessation
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