KR100809350B1

KR100809350B1 - 이동 로봇의 끼임을 방지하는 끼임 판별 장치 및 이를이용한 경계선 추정 방법

Info

Publication number: KR100809350B1
Application number: KR1020060098162A
Authority: KR
Inventors: 박지영; 방석원; 최은영
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-10-09
Filing date: 2006-10-09
Publication date: 2008-03-05
Also published as: US8521329B2; JP5518973B2; JP2008098167A; EP1912104A2; JP2013016206A; JP5198025B2; EP1912104A3; US20080084284A1

Abstract

본 발명은 이동 로봇의 끼임을 방지하는 끼임 판별 장치 및 이를 이용한 경계선 추정 방법으로, 더욱 상세하게는 이동 로봇이 틈 사이에 끼이는 것을 판별하고, 이러한 끼임을 용이하게 탈출할 수 있는 장치와 이러한 끼임 판별 장치에 의해 틈을 가진 장애물의 경계선을 추정하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 끼임을 방지하는 끼임 판별 장치는 이동 로봇의 상부에 부착되어 이동 로봇의 끼임을 판별하는 끼임 판별 장치에 있어서, 이동 로봇의 상부에 위치하는 장애물과 부딪히는 접촉부, 접촉부에 의해 회전 또는 직선 운동을 하는 접촉 작동부 및 접촉 작동부의 회전 또는 직선 이동을 감지하여 상기 장애물의 틈에 이동 로봇의 끼임을 인식하는 감지부를 포함한다.

원격 제어, 실사기반 이동, 이동장치

Description

이동 로봇의 끼임을 방지하는 끼임 판별 장치 및 이를 이용한 경계선 추정 방법{System to detect jamming of mobile robot and method to reckon boundary line using it}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 끼임 판별 장치을 구비한 이동 로봇을 보여주는 도면이다.

도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 끼임 판별 장치를 보여주는 도면이다.

도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 끼임 판별 장치를 보여주는 도면이다.

도 4는 본 발명의 제 3실시예에 따른 끼임 판별 장치를 보여주는 도면이다.

도 5는 본 발명의 제 4실시예에 따른 끼임 판별 장치를 보여주는 도면이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 끼임 판별 장치를 구비한 이동 로봇의 블록도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 끼임 판별에 의해 장애물의 경계를 추정하는 방법의 흐름도이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 장애물의 경계를 추정하는 방법에서 이동 로봇의 움직임을 보여주는 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 설명*

100, 200, 300, 400, 500: 끼임 판별 장치

110: 장애물 150: 이동 로봇

600: 본체 610: 끼임 판별부

620: 구동 제어부

최근에는 산업체에서 이용되는 산업용 로봇뿐만 아니라 일반 가정이나 사무실 등에서 가사일이나 사무 보조로서 로봇이 실용화되고 있다. 이에 해당하는 대표적인 예로서 청소용 로봇, 안내 로봇, 방범 로봇 등을 들 수 있다.

이러한 로봇은 기본적으로 주어진 공간내에서 이동을 하면서 로봇 자신의 고유한 기능을 수행한다. 다만 로봇이 벽면 또는 장애물을 센서 또는 미리 입력된 맵(Map)에 의해 인식하여 그러한 장애물을 회피하면서 주행하게 된다.

종래에는 장애물 또는 단차를 인식하기 위해서 다수의 센서 등을 사용하여 주행하는 방향으로의 부딪힘 또는 추락을 예방하고자 하였다. 다만, 이러한 경우에는 주거 공간에서의 가구 등의 낮은 틈을 장애물로 인식하지 못하고 주행하여 문제가 발생할 수 있다. 틈이라는 용어는 일반적으로 공간 사이에 벌어진 자리를 의미 하지만, 본 발명에서는 바닥과 일정한 높이 사이에 벌어진 공간을 의미하는 용어로 정의된다.

이동 로봇의 하부는 통과할 수 있지만, 상부는 통과할 수 없어 일정한 틈에 이동 로봇이 끼이게 되는 문제가 발생하게 되고, 이동 로봇은 센서 등에 의해 진행 방향으로 장애물을 인식하지 못하므로 계속적인 주행 방향으로의 구동에 의하여 끼임이 심화되고 구동부에 무리한 부하를 주어 구동부가 손상되는 문제가 있었다.

예를 들어, 청소용 로봇의 경우에는 벽 추정(Wall following) 기능을 수행하면서 주로 벽면에 있는 가구 등에 쉽게 끼이는 문제가 있었다.

이러한 이동 로봇의 끼임이 발생하면 사용자가 직접 이동 로봇을 틈에서 빼내거나 수동 조작을 하여 이동 로봇을 탈출시켜야 하는 번거로움이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 안출된 것으로서, 이동 로봇이 틈 사이를 감지하지 못하여 틈에 끼이는 것을 판별하고, 틈에 끼인 이동 로봇을 용이하게 탈출시키는 것을 목적으로 한다.

이와 함께, 틈이 있는 장애물의 경계선을 감지하여 이동 로봇으로 하여금 틈이 있는 장애물을 회피하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 끼임을 방지하는 끼임 판별 장치는 이동 로봇의 상부에 부착되어 이동 로봇의 끼임을 판별하는 끼임 판별 장치에 있어서, 이동 로봇의 상부에 위치하는 장애물과 부딪히는 접촉부; 상기 접촉부에 의해 회전 또는 직선 운동을 하는 접촉 작동부; 및 상기 접촉 작동부의 회전 또는 직선 이동을 감지하여 상기 장애물의 틈에 이동 로봇의 끼임을 인식하는 감지부를 포함한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 끼임 판별 장치를 구비한 이동 로봇은 이동 로봇의 몸체를 이루는 본체; 상기 본체가 틈 사이에 끼임을 판단하는 끼임 판별부; 및 상기 끼임이 판단된 후에 본체의 이동을 제어하는 구동 제어부를 포함한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 끼임 판별부를 이용한 경계선 추정 방법은 (a) 이동 로봇의 상부에 장착된 복수의 끼임 판별부 중 어느 하나에서 이동 로봇의 끼임을 감지하는 단계; (b) 상기 끼임을 감지 후에 다른 끼임 판별부에서 끼임을 감지할 때까지 이동 로봇을 회전하는 단계; 및 (c) 각 끼임 판별부에서 끼임이 감지되는 끼임 위치를 이용하여 틈을 가진 장애물의 경계선을 추정하는 단계를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태 로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 끼임 판별 장치(100)는 도 1에서 보는 바와 같이 이동 로봇(150)의 상부에 탑재되어 사용될 수 있다. 이동 로봇(150)은 벽면 등과 같이 높이 방향으로의 틈이 없는 경우에는 장애물(110)로 감지하여 회피할 수 있다. 다만, 틈이 있는 경우에 이동 로봇은 장애물이 없는 것으로 판단하여 계속적인 이동에 의하여 이동 로봇의 상부가 틈의 모서리에 부딪히게 되고, 계속적인 주행에 의해 이동 로봇이 틈에 끼일 수 있다.

끼임 판별 장치(100)는 로봇이 틈 사이에 완전히 끼이기 전에 그러한 끼임을 억제하면서 끼임을 판별하는 장치로서, 도 1에서와 같이 이동 로봇의 상부에 끼임 판별 장치를 장착할 수 있다. 끼임 판별 장치(100)는 이동 로봇 상부에 위치하여 이동 로봇이 주행 방향의 상부에 위치하는 장애물(110)과 접촉하여 이동 로봇이 틈 사이에 완전히 끼이는 것을 방지할 수 있다.

도 2은 본 발명의 제 1실시예에 따른 끼임 판별 장치를 보여준다.

본 발명의 제 1실시예에 따른 끼임 판별 장치(200)는 접촉부(210), 접촉 작동부(230) 및 감지부(250)를 포함한다.

접촉부(210)는 틈 위에 위치하는 장애물(110)과 접촉할 수 있다. 접촉부가 없는 경우에는 이동 로봇이 주행하면서 이동 로봇의 상부가 장애물과 부딪힌다. 다만 끼임 판별 장치(200)를 이동 로봇에 장착함으로써 접촉부(210)가 장애물(110)에 부딪히게 되어 이동 로봇의 상부가 장애물과 부딪히지 않게 된다. 도 2에서와 같이 접촉부는 원형의 링(Ring) 또는 원판이 될 수 있다. 링 또는 원판은 중심부를 가지며, 테두리 내부에 도 2에서와 같은 형상의 톱니(220)를 가질 수 있다. 접촉부는 틈의 상부에 위치한 장애물과 부딪히는 경우에 회전축(260)을 중심으로 회전할 수 있다.

접촉 작동부(230)는 원형의 접촉부(210)가 장애물과의 접촉에 의하여 움직이는 경우에 접촉부의 움직임에 의해 접촉 작동부(230)가 직선 또는 회전운동을 하게 된다. 도 2에서의 접촉 작동부는 원형 접촉부의 회전축(260)에 부착되고 원형 접촉부의 내부 톱니(220)에 맞물릴 수 있는 멈춤쇠(230)로 이루어진다. 멈춤쇠(230)는 몸통이 바(Bar)의 형태이고, 끝부분은 원형 접촉부의 내부 톱니(220)에 맞물리는 톱니날로 이루어진다. 멈춤쇠(230)는 원형의 접촉부(210)가 장애물(110)과의 접촉에 의해 시계방향으로 회전하는 경우에 접촉부의 회전에 의해 따라서 회전할 수 있다. 다시 말해서, 원형의 접촉부 내부에 있는 톱니에 멈춤쇠가 맞물려서 톱니의 움직임에 따라 멈춤쇠도 회전할 수 있다. 다만, 원형의 접촉부가 시계반대방향으로 회전하는 경우에는 톱니의 형상과 멈춤쇠의 끝부분이 맞물리지 않도록 되어 멈춤쇠 가 원형의 접촉부의 회전에 따라 회전하지 않는다.

접촉 작동부(230)에서는 멈춤쇠가 일정한 각도를 향하는 방향으로 있도록 유지시켜주는 스프링(240)을 포함할 수 있다. 스프링(240)은 멈춤쇠를 일정한 각도에 있도록 유지시키며 접촉부가 시계방향으로 회전하는 경우에 멈춤쇠가 회전하지 않도록 반작용을 작용시켜 이동 로봇의 전진을 방해할 수 있다. 그리하여 이동 로봇이 틈 사이에 약하게 끼이도록 유도할 수 있다. 반대로 접촉부(210)가 시계반대방향으로 회전하여 끼임을 탈출시에는 멈춤쇠가 반대로 움직이는 경우에도 감지부와 떨어져 일정한 거리만큼의 간격을 유지하도록 할 수 있다.

감지부(250)는 상기 접촉 유도부의 움직임에 의해 상기 장애물과 접촉하였음을 인식하는 역할을 한다. 감지부(250)는 접촉 유도부에 의해 켜지거나 꺼지는 스위치 센서(250)가 될 수 있다. 따라서 도 2(a)에서와 같이 접촉 유도부인 멈춤쇠가 시계방향으로 회전하는 경우에는 감지부인 스위치 센서에 멈춤쇠가 닿게 되고, 멈춤쇠가 스위치 센서를 눌러서 스위치 센서를 켜지게 한다. 따라서 스위치 센서는 틈 위에 위치한 장애물과 접촉하였음을 감지할 수 있다. 이와 반대로 도 2(b)에서와 같이 멈춤쇠가 센서와 떨어지는 경우에는 스위치 센서가 꺼지게 되어, 접촉부와 장애물과 떨어져 있음을 알 수 있다. 이를 통하여 이동 로봇이 끼임 상태인지 끼임을 탈출한 상태인지 알 수 있다.

본 발명의 제 1실시예에 따른 끼임 판별 장치의 작용은 다음과 같다.

이동 로봇의 진행 방향에 틈이 있어, 이동 로봇이 진행하는 경우에 틈 사이에 끼일 수 있는 환경이라고 가정한다. 이동 로봇이 진행하여 원형의 접촉부(210) 에 부딪히게 되고, 원형의 접촉부는 시계방향으로 회전할 수 있다. 접촉부가 회전하게 되면 휘어진 바 형태의 멈춤쇠(230)는 접촉 작동부의 역할을 한다. 멈춤쇠는 원형의 접촉부의 톱니와 맞물리면서 회전하게 되고, 이러한 회전은 감지부(250)의 스위치 센서를 작동시켜 이동 로봇으로 하여금 틈 사이에 끼임을 알려준다.

이와 함께, 끼임 상태가 판단되어 끼임을 탈출하려할 때에는 이동 로봇의 구동 제어부에 의해 후진을 할 수 있다. 후진에 의해서 이동 로봇을 끼인 방향의 뒤로 이동시키면 원형의 접촉부가 시계반대방향으로 회전하게 된다. 시계반대방향으로의 회전하면서 멈춤쇠는 쉽게 풀리게 되고, 이에 의하여 스위치 센서가 꺼지게 된다. 그리하여, 이동 로봇은 끼임에서 탈출하였음을 알 수 있다.

도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 끼임 판별 장치를 보여준다.

본 발명의 제 2실시예에 따른 끼임 판별 장치(300)는 접촉부(310), 접촉 작동부(330) 및 감지부(350)를 포함한다.

접촉부(310)는 원형으로 이루어진 링(Ring)으로 이루어져 있고, 링 테두리 바깥에 톱니(320)를 포함할 수 있다. 또는 톱니가 아니더라도 장애물과 접촉시에 미끄러지지 아니하고 접촉하여 움직이도록 돌기를 포함할 수 있다. 접촉부(310)는 링 형태로서 속이 비어 있고, 장애물과의 접촉에 의해 회전 또는 뒤로 밀릴 수 있다. 따라서 이러한 접촉부의 움직임을 감지함으로써 이동 로봇의 끼임을 판별할 수 있다.

접촉 작동부(330)는 중심이 고정되어 있고, 중심에서 수축이 가능한 탄성부재에 의해 지지되고 있다. 접촉 작동부(330)는 접촉부가 장애물과 부딪혀 회전 또 는 뒤로 밀려지는 경우에 이러한 움직임을 감지부(350)로 전달하는 역할을 한다. 접촉부는 장애물과 부딪히는 역할을 하고, 접촉 작동부는 접촉부의 움직임에 의해 감지부의 센서를 작동시키는 역할을 한다. 도 3에서의 접촉 작동부는 고정된 중심부에 연결된 탄성부재(330)이다. 탄성부재(330)는 접촉부를 중심부(360)에 연결시키고, 장애물과 접촉하지 않는 경우에는 접촉부가 중심부(360)에서 일정 거리를 유지하도록 한다. 중심부(360)에서 180도 또는 90도 등의 일정한 각도 간격으로 배치되는 탄성부재(330)에 의해 접촉부(310)와 연결될 수 있다. 탄성부재는 스프링, 고무 소재, 수축 가능한 고분자 소재 등이 될 수 있다. 접촉 작동부인 탄성부재는 접촉부가 장애물과 부딪혀 밀려나는 경우에 중심부와 연결 상태를 유지하면서 접촉부의 움직임에 의해 탄성부재도 수축 또는 늘어나면서 이동할 수 있다.

감지부(350)는 접촉 작동부(330)에 뒤에 장착하여 접촉 작동부의 움직임에 의해 스위치가 켜져 이동 로봇의 끼임을 판별하는 역할을 한다. 감지부는 누름에 의해 스위치가 켜지는 스위치 센서(350) 등이 될 수 있다. 접촉부가 장애물에 의해 중심을 중심으로 회전 또는 뒤로 밀려지는 경우에 접촉 작동부도 함께 이동하면서 접촉 작동부 뒤에 있는 감지부를 켤 수 있다. 따라서 감지부(350)는 이동 로봇이 틈 사이에 끼임을 감지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제 3실시예에 따른 끼임 판별 장치를 보여준다.

본 발명의 제 3실시예에 따른 끼임 판별 장치(400)는 접촉부(410), 접촉 작동부(430) 및 감지부(450)를 포함한다.

접촉부(410)는 원판 형태이며, 중심부에 상하 또는 좌우로 움직이는 통로인 홈(430)이 구비되어 있다. 접촉부는 틈 사이에 상부에 위치한 장애물이 원판 접촉부에 부딪히는 경우에 접촉부는 상하 또는 좌우로 움직일 수 있으며, 도 4에서는 예시적으로 상하로 움직이도록 되어 있다.

접촉 작동부(440)는 접촉부의 움직임에 의해 직선 운동을 하는 역할을 한다. 접촉 작동부는 도 4에서 도시하는 바와 같이 원판 내부에 홈(430)에 의해 원판 접촉부의 움직이는 경로를 제공한다. 이와 함께 홈에는 탄성부재(440)를 구비하므로써 장애물과 접촉이 없는 경우에는 일정한 위치로 유지시킬 수 있다. 탄성부재는 접촉부가 장애물과 부딪혀서 낮아지는 경우에 중심에서 위에 위치한 탄성부재는 수축되어 접촉부(410)의 움직임에 따라 아래로 무게중심이 이동할 수 있다. 따라서 접촉부의 움직임이 의해 접촉 작동부(440)인 탄성부재도 이동하는 효과를 가질 수 있다. 이와 함께 홈에 구비된 탄성부재(440)에 의해 접촉부을 지지하는 역할을 한다. 탄성부재는 스프링, 고무 소재, 수축 가능한 고분자 소재 등이 될 수 있다.

감지부(450)는 홈의 내부에 위치하여 접촉부의 움직임을 감지하는 센서의 역할을 한다. 접촉 작동부인 홈에 위치한 탄성부재(440)가 장애물과의 접촉에 의해 압축되므로, 탄성부재의 이동에 의해 스위치를 누름으로 인하여 스위치 센서가 켜질 수 있다. 따라서 감지부(450)는 탄성부재의 움직임에 의해 눌러져서 작동되는 스위치 센서(450)가 될 수 있다.

도 5는 본 발명의 제 4실시예에 따른 끼임 판별 장치를 보여준다.

본 발명의 제 4실시예에 따른 끼임 판별 장치(500)는 접촉부(510), 접촉 작동부(530) 및 감지부(550)를 포함한다.

도 5를 참조하면, 접촉부(510)는 이동 로봇이 주행하는 방향과 수직 방향 사이의 소정의 각도로 향하는 볼록한 우산 모양의 판을 이룬다. 따라서 접촉부가 틈의 상부에 위치한 장애물과 부딪혀서 미끄러질 수 있도록 한다. 다만 접촉부를 지지하고 접촉부의 움직임을 유도하는 접촉 작동부에 의해 접촉부는 미끄러지면서 일정 거리만큼 아래로 하강할 수 있다.

접촉 작동부(530)는 접촉부에 부착되고 접촉부가 일정한 경로를 이동하도록 통로를 제공한다. 접촉 작동부는 접촉부가 장애물과 부딪혀 밀려나가는 힘에 의하여 직선 운동을 할 수 있다. 도 5에서와 같이 접촉 작동부는 통로를 구비하여, 접촉부가 밀려 내려오는 경우에 접촉부가 이동하는 통로를 제공한다. 이와 함께, 접촉 작동부는 접촉부가 장애물과 접촉하는 움직임을 감지부로 전달하는 역할을 한다. 접촉 작동부는 접촉부에 결합되어 직선의 바(Bar)로 이루어 질 수 있고, 이를 탄성 부재에 의하여 지지할 수 있다. 예를 들어 스프링 등의 탄성 부재에 의해 접촉부를 일정한 높이로 유지되도록 할 수 있다.

감지부(550)는 접촉 작동부가 이동하는 것을 감지하는 역할을 한다. 접촉부가 장애물과의 접촉에 의해 움직이고, 이를 접촉 작동부가 직선 운동에 의해 이동하면서 감지부에 전달한다. 감지부는 접촉 작동부의 이동을 감지함으로써 접촉부가 장애물과 접촉하였음을 감지한다. 끼임 판별 장치(500)가 이동 로봇의 상부에 장착되는 구조로 인하여 접촉부의 움직임이 있는 것으로 이동 로봇이 틈 사이에 끼임을 감지할 수 있다.

감지부(550)는 접촉 작동부의 움직임에 의하여 스위치가 작동하는 스위치 센 서가 될 수 있다. 감지부는 접촉부가 장애물에 부딪히지 아니하는 경우에는 접촉 작동부에 연결되어 있지만 스위치가 꺼져 있고, 접촉부가 장애물과 접촉하여 접촉부가 움직이면 접촉 작동부의 하강에 의해 스위치를 켤 수 있다. 따라서 스위치를 켬으로 인해서 이동 로봇의 구동 제어부는 이동을 멈추고 후진을 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 끼임 판별 장치를 구비한 이동 로봇은 본체(600), 끼임 판별부(610) 및 구동 제어부(620)를 포함한다.

본체(600)는 이동 로봇이 구동 제어부(620), 끼임 판별부(610) 및 이동 로봇 고유의 기능을 수행하는 기능 수행부 등이 장착되는 공간을 제공한다. 본체는 필요에 따라 다양한 형태로 제작될 수 있으며, 도 1에서 도시한 바와 같이 평면 위를 움직이는 바퀴(130) 또는 무한퀘도를 구비한 납작한 형상이 될 수 있다.

끼임 판별부(610)는 이동 로봇의 이동 중에 틈 사이에 이동 로봇이 끼임을 판별하는 역할을 한다. 끼임 판별부는 이미 앞에서 언급한 끼임 판별 장치(100, 200, 300, 400, 500)로서 접촉부, 접촉 작동부 및 감지부를 포함한다. 이미 앞에서 끼임 판별 장치에 대해 자세히 언급하였으며, 구성 요소인 접촉부, 접촉 작동부 및 감지부에 대하여도 자세히 설명하였으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 끼임 판별부(610)에 의해 이동 로봇의 끼임을 판별할 수 있으면서 이동 로봇이 틈 사이에 완전히 끼이는 것을 방지할 수 있다. 이는 끼임 판별부에 의해 이동 로봇이 틈 사이에 끼이게 되는 과정에서 완전하게 틈 사이게 끼이는 것을 억제시켜 이동 로봇이 구동 제어부의 작동에 의해 용이하게 탈출하도록 할 수 있다. 따라서 끼임 판별부에 의해서 이동 로봇이 끼임에서 쉽게 탈출하는 작용을 설명하기로 한다. 끼임 판별부와 끼임 판별 장치는 동일한 것으로서, 이동 로봇에서의 구성요소는 끼임 판별부이지만 독립적인 장치로서 끼임 판별 장치로 불려질 수 있다.

본 발명에 일 실시예들에 따르면 끼임을 판별한 후에는 끼임을 탈출하는 것이 필요하다. 끼임을 탈출하는 방안으로는 이동 로봇에 의해 끼임 방향과 반대 방향으로 이동 로봇을 이동시키는 방법이 있다. 다만, 끼임이 아주 강하게 이루어진 경우에는 이동 로봇의 구동력에 의해서도 끼임을 탈출할 수 없는 문제가 있을 수 있어 이미 언급한 끼임 판별 장치에서 끼임을 쉽게 탈출하는 구조적인 작용은 다음과 같다.

도 2(a)에서와 같은 끼임 판별 장치에서는 끼임이 이루어지면서 멈춤쇠(230)와 톱니(220)의 맞물림에 의해 더 이상의 끼임이 깊게 이루어 지지 않도록 할 수 있다. 이와 함께 스위치가 작동함에 의해 이동 로봇을 멈추도록 한다. 그리고 이동 로봇이 끼인 방향의 반대로 이동하는 경우(도 2(b))에는 멈춤쇠(230)와 접촉부와의 톱니(220)와 자동으로 풀려지도록 하여 이동 로봇의 탈출을 용이하도록 한다.

도 3에서는 링(310)을 지지하는 탄성부재(330)를 구비함으로써, 이동 로봇이 끼이게 되더라도 링이 하강하면서 회전할 수 있다. 따라서 링이 틈의 상부에 있는 장애물에 끼이게 되는 것이 아니라 장애물에 의해 일정 부분 회전하면서 뒤로 밀려나게 된다. 다만 이동 로봇을 다시 끼임의 반대 방향으로 이동시키면 밀려나 있던 접촉부(310)는 다시 탄성부재에 의하여 중심을 찾게 되고 따라서 간편하게 끼임을 탈출 할 수 있다.

도 4에서는 접촉부(410)가 원형으로 이루어져 끼임에 의해 접촉부는 아래로 하강할 수 있다. 접촉부의 접촉면이 매끄러운 곡률을 가짐으로써 장애물과의 접촉면적 및 접촉에 의해 발생하는 마찰력을 줄임으로써 이동 로봇을 적은 힘으로 후진 시킬 수 있다. 따라서 끼임의 반대 방향으로의 이동 로봇을 이동시키면 원판 접촉부(410)에 별다른 저항 없이 이동 로봇을 탈출 시킬 수 있다.

도 5에서는 이동 로봇이 틈 사이에 끼이면 접촉부의 둥근 면에 의해 접촉부가 미끌어지며 하강할 수 있다. 따라서 이동 로봇이 멈춘 후에 뒤로 후진을 하더라도 장애물과 접촉부 사이에 걸리는 것이 없기에 용이하게 끼임을 탈출할 수 있다. 다만, 장애물과 접촉부 사이에 수직응력에 의한 마찰력이 작용하지만 접촉부의 표면이 매끄럽게 처리되어 마찰계수가 작기 때문에 마찰력이 작게 된다. 따라서 이동 로봇이 장애물에 끼임이 있은 후에 별다른 저항없이 끼임의 반대 방향으로 후진하여 끼임을 탈출할 수 있다.

이와 같이, 도 2내지 5에 도시되는 끼임 판별 장치는 끼임을 판별하는 역할뿐만 아니라 끼임이 발생한 후에 쉽게 탈출할 수 있는 구조로 되어 있다. 이는 다시 말해서 이동 로봇이 틈 사이에 완전히 끼이는 것을 방지한다는 의미로 이해될 수 있다.

다시 도 6을 참고하면, 구동 제어부(620)는 이동 로봇의 이동을 제어하는 역할을 한다. 구동 제어부는 모터 또는 엔진 등의 동력을 발생시키는 동력부와 동력 이 전달되어 회전이 되는 바퀴 또는 무한 궤도를 포함한다. 구동 제어부는 끼임 판별부에서 끼임을 감지한 경우에 끼임을 탈출할 수 있도록 이동 로봇을 제어한다. 구동 제어부는 끼임이 감지되면 진행 방향으로의 이동을 멈춘다. 그리고 진행 방향의 반대방향으로 후진을 할 수 있다. 일반적으로 끼임 판별부가 단순히 끼임만을 판별한다면 이동 로봇의 진행하는 관성력에 의해 틈 사이에 완전히 끼이게 되는 문제가 발생할 수 있지만, 본 발명의 일 실시예에서의 끼임 판별부에서는 끼임 판별과 함께 끼임이 있은 후에 탈출이 용이한 구조로 이루어져 이동 로봇의 구동 제어부의 구동력에 의해 끼임을 탈출할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 끼임 판별에 의해 장애물의 경계를 추정하는 방법의 흐름도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 장애물의 경계를 추정하는 방법에서 이동 로봇의 움직임을 보여준다.

본 발명의 일 실시예에 따른 끼임 판별에 의해 장애물의 경계를 추정하는 방법은 이동 로봇이 주행하는 단계(S700), 끼임 판별부 중 어느 하나에서 이동 로봇의 끼임을 감지하는 단계(S710), 다른 끼임 판별부에서 끼임을 감지할 때까지 이동 로봇을 회전하는 단계(S720), 각 끼임 판별부에 끼임 위치를 이용하여 장애물의 경계선을 추정하는 단계(S730) 및 이동 로봇을 탈출 시킨 후 추정된 경계선을 따라 주행하는 단계(S740)를 포함할 수 있다.

이동 로봇이 주행하는 단계(S700)는 이동 로봇이 일정한 공간 상에서 주행하는 단계를 말한다. 이동 로봇은 복수의 끼임 판별부를 이동 로봇의 전방 상부에 구비하며, 본 발명의 일 실시예에서는 도 8에서와 같이 두개의 끼임 판별부를 구비하 고 있다.

이동 로봇이 틈이 있는 위치로 주행하여, 두개의 끼임 판별부 중에서 어느 하나의 끼임 판별부(100)가 먼저 끼임을 감지할 수 있다(S710). 끼임 판별부의 접촉부가 장애물과 부딪히고 접촉 작동부의 움직임에 의해 스위치 센서 등이 켜짐으로써 끼임을 감지할 수 있다.

끼임이 감지되면 다른 끼임 판별부가 끼임을 감지할 때까지 이동 로봇을 제자리에서 회전시키는 단계를 수행한다(S720). 도 8(a)에서 이동 로봇의 주행하는 중에 왼쪽에 장착된 끼임 판별부(100)에서 끼임을 감지한 후 도 8(b)와 같이 이동 로봇을 제자리에서 회전시킴으로 오른쪽에 장착된 끼임 판별부(100)에서 끼임을 감지하도록 한다. 끼임 판별부에 의해 끼임이 감지되더라도 틈이 일정한 라인(Line)을 이루고 있는 경우에는 그러한 경계를 추정할 수 없으므로 끼임 판별부를 복수개를 두어서 끼임이 되는 것을 상대적으로 파악하여 틈이 이루는 경계선(800)을 추정할 수 있다.

따라서 어느 하나의 끼임 판별부(100)에서 끼임을 감지후에 이동 로봇을 제자리에서 회전시키면서 다른 하나의 끼임 판별부에서 끼임을 감지한다. 첫번째 끼인 위치를 로봇이 가진 좌표계를 통해 계산할 수 있으며, 이것을 기준 좌표계로 변환할 수 있다. 두번재 끼인 위치 또한 로봇 좌표계를 기준으로 계산할 수 있고 이를 기준 좌표계로 변환할 수 있다. 따라서 얻어진 두 점의 위치를 이용하여 기준 좌표계에서의 장애물 경계선(800)을 추정할 수 있다.

경계선이 추정되면 이동 로봇은 끼임을 탈출한 후 계속 주행할 수 있다. 끼 임을 탈출하기 위해서는 일정한 간격만큼 구동 제어부에 의해 이동 로봇을 후진시킨다. 구해진 경계의 방향에 평행하게 주행하기 위해 이동 로봇의 헤딩 앵글(Heading angle)을 경계선 방향으로 이동 로봇을 회전 시킨 후 직진시킴으로 틈새에 끼이지 아니하고 주행을 계속할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

상기한 바와 같은 본 발명은 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상이 있다.

첫째, 틈 사이에 이동 로봇이 끼이게 되는 현상을 방지하는 기계적 구조를 구현하여 이동 로봇이 틈 사이에 완전히 끼이는 것을 방지할 수 있다.

둘째, 이동 로봇이 틈 사이에 완전히 끼이지 않고 탈출이 용이하도록 끼임 판별 장치를 장착하여 이동 로봇이 끼임에 의해 주행이 정지되는 것을 방지할 수 있다.

셋째, 복수의 끼임 판별 장치를 이용하여 틈새를 가진 장애물의 경계선을 추정하여 이동 로봇이 경계선을 회피하며 주행하도록 할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

Claims

이동 로봇의 상부에 부착되어 이동 로봇의 끼임을 판별하는 끼임 판별 장치에 있어서,

이동 로봇의 상부에 위치하는 장애물과 부딪히는 접촉부;

상기 접촉부에 의해 회전 또는 직선 운동을 하는 접촉 작동부; 및

상기 접촉 작동부의 회전 또는 직선 이동을 감지하여 상기 장애물의 틈에 이동 로봇의 끼임을 인식하는 감지부를 포함하는, 끼임을 방지하는 끼임 판별 장치.
제 1항에 있어서, 상기 접촉부는

장애물과 부딪히면서 회전하는 원판 또는 링(Ring) 형상이고, 테두리 내부에 복수의 톱니를 포함하는, 끼임을 방지하는 끼임 판별 장치.
제 2항에 있어서, 상기 접촉 작동부는

장애물에 부딪혀 회전하는 상기 접촉부의 회전을 억제하도록 상기 복수의 톱니에 맞물리는 멈춤쇠를 포함하는, 끼임을 방지하는 끼임 판별 장치.
제 3항에 있어서, 상기 복수의 톱니는

이동 로봇이 끼이게 되는 경우에는 상기 멈춤쇠와 맞물려 끼임이 억제되고, 이동 로봇이 끼임 탈출을 위한 이동시에는 상기 멈춤쇠와 맞물리지 않고 풀려지는 형상을 가지는, 끼임을 방지하는 끼임 판별 장치.
제 3항에 있어서, 상기 접촉 작동부는

상기 멈춤쇠의 과도한 회전을 억제하며 상기 멈춤쇠가 일정한 각도로 향하도록 유지시키는 스프링을 더 포함하는, 끼임을 방지하는 끼임 판별 장치.
제 3항에 있어서, 상기 감지부는

상기 멈춤쇠의 회전으로 스위치를 누름으로써 작동되어 끼임을 감지하는 스위치 센서를 포함하는, 끼임을 방지하는 끼임 판별 장치.
제 1항에 있어서, 상기 접촉부는

테두리 외부에 톱니 또는 돌기를 가지는 링(Ring)을 포함하는, 끼임을 방지하는 끼임 판별 장치.
제 7항에 있어서, 상기 접촉 작동부는

상기 링과 고정된 중심부를 연결하는 탄성부재를 포함하는, 끼임을 방지하는 끼임 판별 장치.
제 8항에 있어서, 상기 감지부는

상기 탄성부재의 이동에 의해 스위치를 눌러 켜지게 됨으로써 이동 로봇의 끼임을 감지하는 스위치 센서를 포함하는, 끼임을 방지하는 끼임 판별 장치.
제 1항에 있어서, 상기 접촉부는

내부에 상하 또는 좌우로 이동하는 홈을 구비한 원판을 포함하는, 끼임을 방지하는 끼임 판별 장치.
제 10항에 있어서, 상기 접촉 작동부는

상기 원판의 상하 또는 좌우의 움직임에 의해 상기 홈 내부에서 수축함으로써 이동되는 탄성부재를 포함하는, 끼임을 방지하는 끼임 판별 장치.
제 11항에 있어서, 상기 감지부는

상기 탄성부재의 수축에 의한 이동에 의해 스위치를 누름으로 켜지게 되어 끼임을 감지하는 스위치 센서를 포함하는, 끼임을 방지하는 끼임 판별 장치.
제 1항에 있어서, 상기 접촉부는

상기 장애물과 부딪혀 밀려나는 볼록한 판을 포함하는, 끼임을 방지하는 끼임 판별 장치.
제 13항에 있어서, 상기 접촉 작동부는

상기 볼록한 판을 중심에 부착되고, 상기 볼록한 판의 움직임을 직선 운동으 로 가이드하는 막대를 포함하는, 끼임을 방지하는 끼임 판별 장치.
제 14항에 있어서, 상기 감지부는

상기 막대의 직선 운동에 의해 스위치를 눌러 켜지게 되는 끼임을 감지하는 스위치 센서를 포함하는, 끼임을 방지하는 끼임 판별 장치.
이동 로봇의 몸체를 이루는 본체;

상기 본체가 틈 사이에 끼임을 판단하는 끼임 판별부; 및

상기 끼임이 판단된 후에 본체의 이동을 제어하는 구동 제어부를 포함하고,

상기 끼임 판별부는

이동 로봇의 상부에 위치하는 장애물과 부딪힘에 의해 회전 또는 직선의 움직임이 있고, 이러한 움직임을 감지하여 이동 로봇의 끼임을 판별하는, 끼임 판별 장치를 구비한 이동 로봇.
제 16항에 있어서, 상기 끼임 판별부는

이동 로봇의 상부에 위치하는 장애물과 부딪히는 접촉부;

상기 접촉부에 의해 회전 또는 직선 운동을 하는 접촉 작동부; 및

상기 접촉 작동부의 회전 또는 직선 이동을 감지하여 상기 장애물의 틈에 이동 로봇의 끼임을 인식하는 감지부를 포함하는, 끼임 판별 장치를 구비한 이동 로봇.
(a) 이동 로봇의 상부에 장착된 복수의 끼임 판별부 중 어느 하나에서 이동 로봇의 끼임을 감지하는 단계;

(b) 상기 끼임을 감지 후에 다른 끼임 판별부에서 끼임을 감지할 때까지 이동 로봇을 회전하는 단계; 및

(c) 각 끼임 판별부에서 끼임이 감지되는 끼임 위치를 이용하여 틈을 가진 장애물의 경계선을 추정하는 단계를 포함하는, 끼임 판별부를 이용한 경계선 추정 방법.
제 18항에 있어서,

상기 추정된 경계선을 따라 이동 로봇을 주행시키는 단계를 더 포함하는, 끼임 판별부를 이용한 경계선 추정 방법.