KR100902929B1

KR100902929B1 - Mobile robot and its controlling method thereof

Info

Publication number: KR100902929B1
Application number: KR1020070071896A
Authority: KR
Inventors: 류호선
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2007-07-18
Filing date: 2007-07-18
Publication date: 2009-06-15
Also published as: KR20090008720A

Abstract

본 발명은 이동 로봇 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 각각 적어도 두개 이상의 발신부와 수신부를 구비하는 센서유닛이 케이스의 외측면에 배치되며, 이때 발신부 및 수신부가 서로 엇갈리도록 구비된다. 본 발명에 따르면, 다수개의 발신부 및 수신부를 서로 엇갈리도록 배치함으로써, 센서유닛의 발신부 및 수신부의 범위에 방향성을 부여하고, 다수개의 수신부를 통해 수신된 신호를 특정 값에 의해 구분함으로써, 장애물 측정 불가지역을 최소화하여 보다 정확한 장애물 감지가 가능한 이점이 있다.The present invention relates to a mobile robot and a control method thereof, each of the sensor unit having at least two or more transmitters and receivers is disposed on the outer surface of the case, wherein the transmitter and receiver are provided so as to cross each other. According to the present invention, by arranging a plurality of transmitters and receivers to cross each other, to give a direction to the range of the transmitter and the receiver of the sensor unit, and to distinguish the signals received through the plurality of receivers by a specific value, obstacles Minimize the non-measured area to have more accurate obstacle detection.

이동 로봇, 센서유닛, 초음파 센서, 발신부, 수신부 Mobile robot, sensor unit, ultrasonic sensor, transmitter, receiver

Description

이동 로봇 및 그 제어방법{ Mobile robot and its controlling method thereof }Mobile robot and its controlling method

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇이 도시된 사시도,1 is a perspective view showing a mobile robot according to an embodiment of the present invention,

도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 측면도,2 is a side view of a mobile robot according to an embodiment of the present invention;

도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 로봇의 초음파 센서가 도시된 개략 단면도,3 is a schematic cross-sectional view showing an ultrasonic sensor of a mobile robot according to an embodiment of the present invention;

도 4 는 도 3의 초음파 센서가 도시된 도,4 is a view showing the ultrasonic sensor of FIG.

도 5 는 도 3의 초음파 센서에 대한 다른 실시예가 도시된 도,5 shows another embodiment of the ultrasonic sensor of FIG. 3;

도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 센서의 수신 신호가 도시된 도, 그리고6 is a view showing a received signal of the ultrasonic sensor according to an embodiment of the present invention, and

도 7 및 도 8 은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 센서에 의해 얻어진 신호가 도시된 그래프이다.7 and 8 are graphs showing signals obtained by an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 간단한 설명><Simple description of the code for the main part of the drawing>

100: 이동 로봇 110: 케이스100: mobile robot 110: case

112: 범퍼 120: 센서유닛112: bumper 120: sensor unit

121, 121a, 121b: 발신부 125: 수신부121, 121a, 121b: transmitter 125: receiver

125a: 제1 센서 125b: 제2 센서125a: first sensor 125b: second sensor

125c: 제3 센서125c: third sensor

본 발명은 센서의 발신부 및 수신부를 다수개 구비함으로써 장애물 측정 불가능영역을 해소하고자 하는 이동 로봇 및 그에 따른 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mobile robot and a control method thereof to solve the obstacle measurement impossible area by providing a plurality of transmitters and receivers.

이동 로봇는 주택 또는 사무실과 같은 일정 공간을 스스로 이동하면서 먼지 또는 이물질을 흡입한다. Mobile robots inhale dust or foreign substances by moving themselves in a certain space such as a house or office.

여기서, 이동 로봇은 먼지 또는 이물질을 흡입하는 일반적인 진공청소기의 구성과 더불어 이동 로봇를 이동시키는 우륜/좌륜 모터를 포함한 주행수단과, 청소구역 내의 다양한 장애물을 감지/회피하기 위한 감지센서와, 주행수단 및 감지센서 등을 제어하여 청소가 이루어지도록 하는 제어수단으로 구성된다.Here, the mobile robot includes a driving means including a right / left wheel motor for moving the mobile robot along with a configuration of a general vacuum cleaner that sucks dust or foreign matter, a detection sensor for detecting / avoiding various obstacles in the cleaning area, a driving means and It consists of a control means for controlling the detection sensor and the like to be made.

종래 기술에 따른 이동 로봇은 케이스의 표면에 초음파센서가 설치되어 장애물을 감지한다. 이때, 초음파 센서는 발신부와, 수신부를 포함하는데, 발신부와 수신부는 소정 거리 이격되어 설치되고, 발신부에서 발신된 초음파를 수신부에서 수신함으로서, 장애물을 인식한다. The mobile robot according to the related art detects an obstacle by installing an ultrasonic sensor on the surface of the case. In this case, the ultrasonic sensor includes a transmitter and a receiver, and the transmitter and the receiver are installed at a predetermined distance apart from each other, and receive an ultrasonic wave transmitted from the transmitter at the receiver to recognize an obstacle.

그러나, 종래 기술에 따른 이동 로봇은 장애물을 통해 반사된 신호를 감지하는 범위 및 그 각도가 제한되어 있어, 사각형 기둥과 같이 그 반사 각도가 큰 장애물을 인식하지 못하게 되는 문제점이 있다.However, the mobile robot according to the prior art is limited in the range and angle of detecting the signal reflected through the obstacle, there is a problem that can not recognize the obstacle with a large reflection angle, such as a rectangular column.

따라서, 본 발명의 목적은, 센서의 발신부 및 수신부를 다수개 구비함으로써 장애물 측정 불가능영역을 해소하는 이동 로봇 및 그에 따른 제어방법을 제공함에 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a mobile robot and a control method according to the present invention, which eliminates the obstacle measuring area by providing a plurality of transmitters and receivers.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 이동 로봇은 케이스 및 상기 케이스의 외측면에 대응되도록 배치되며, 각각 적어도 두개 이상의 발신부와 수신부가 서로 엇갈리도록 구비되는 센서유닛을 포함하고, 상기 수신부는, 상기 케이스의 전면 중앙에 배치되는 제1 센서, 상기 제1 센서로부터 좌, 우로 이격되도록 배치되는 제2 센서 및 제3 센서를 포함하며, 상기 수신부는, 상기 제1 센서의 수신감도가 상기 제2 센서 및 제3 센서의 수신감도보다 낮게 설정된다. The mobile robot according to the present invention for solving the above problems is disposed so as to correspond to the case and the outer surface of the case, each of the sensor unit is provided with at least two or more transmitting and receiving unit to cross each other, the receiving unit And a first sensor disposed at a front center of the case, a second sensor disposed at a left side and a right side spaced apart from the first sensor, and a third sensor, wherein the receiver includes: a reception sensitivity of the first sensor; It is set lower than the reception sensitivity of the second sensor and the third sensor.

또한, 본 발명에 따른 이동 로봇은 케이스 및 상기 케이스의 외측면에 대응되도록 배치되며, 각각 적어도 두개 이상의 발신부와 수신부가 서로 엇갈리도록 구비되는 센서유닛을 포함하고, 상기 발신부는, 센서가 혼(horn) 형상을 가지며, 상기 센서의 외측단부가 타원 형상을 갖도록 형성되고, 상기 타원의 장축이 상기 혼의 종단면의 축이 되도록 형성된다. In addition, the mobile robot according to the present invention is disposed so as to correspond to the case and the outer surface of the case, each of the sensor unit including at least two or more transmitters and receivers to cross each other, wherein the transmitter, the sensor is a horn ( It has a horn shape, the outer end of the sensor is formed to have an elliptic shape, the long axis of the ellipse is formed to be the axis of the longitudinal section of the horn.

또한, 본 발명에 따른 이동로봇의 제어방법은 케이스; 상기 케이스의 외측면에 배치되며, 발신부 및 수신부가 구비되는 센서유닛; 및 상기 센서유닛을 제어하는 제어수단을 포함하는 이동로봇의 제어방법에 있어서, 센서의 외측 단부가 타원인, 혼의 형상이고, 상기 타원의 장축이 상기 혼의 종단면의 축이 되도록 형성된, 적어도 두개 이상의 발신부로부터 신호가 송출되는 단계, 상기 송출된 신호가 장애물에 반사되어, 적어도 두개 이상의 수신부를 통해 수신되는 단계 및 상기 수신부를 통해 수신된 신호에 기초하여, 제어수단이 상기 장애물의 위치를 감지하는 단계를 포함하는 이동로봇의 제어방법.In addition, the control method of the mobile robot according to the present invention includes a case; A sensor unit disposed on an outer surface of the case and provided with a transmitter and a receiver; And a control means for controlling the sensor unit, wherein at least two or more feet are formed in a shape of a horn in which an outer end of the sensor is an ellipse, and the long axis of the ellipse is an axis of the longitudinal section of the horn. Transmitting a signal from a bride, reflecting the transmitted signal to an obstacle, receiving the signal through at least two receivers, and detecting a position of the obstacle based on a signal received through the receiver. Control method of the mobile robot comprising a.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 이동 로봇이 도시된 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 이동 로봇의 측면도이다. 1 is a perspective view showing a mobile robot according to the present invention, Figure 2 is a side view of the mobile robot shown in FIG.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(100)은 외관을 형성하는 케이스(110)와, 케이스(110)의 외측면에 대응되도록 배치되어, 각각 적어도 두개 이상의 발신부(121)와 수신부(125)를 구비하는 센서유닛을 포함한다. 이때, 케이스(110)는 소정 높이를 갖는 원형의 디스크 형상으로 형성된다. 센서유닛은 실내의 벽이나 장애물과의 거리를 감지하는 센서로서, 본 발명의 실시예에서는 초음파 센서(120)인 것으로 한다.As shown in FIGS. 1 and 2, the mobile robot 100 is disposed to correspond to the case 110 and the outer surface of the case 110 to form an exterior, and each includes at least two or more transmitters 121. It includes a sensor unit having a receiver 125. At this time, the case 110 is formed in a circular disk shape having a predetermined height. The sensor unit is a sensor that detects a distance from a wall or an obstacle in the room. In the embodiment of the present invention, the sensor unit is an ultrasonic sensor 120.

또한, 케이스(110)에는 충돌 시 충격을 완충하는 범퍼(112)가 구비된다. In addition, the case 110 is provided with a bumper 112 to cushion the impact during the collision.

한편, 도 1 및 도 2에는 도시되지 않았으나, 케이스(110)의 내부에는 공기 흡입장치, 흡입노즐유닛, 그리고 흡입노즐유닛과 연통되는 집진장치가 구비된다. 또한, 케이스(110)의 바닥에는 적어도 하나의 보조 바퀴가 구비되어, 케이스(110)의 하면이 바닥에 직접 접촉되는 것을 방지하고, 이동 로봇(100)과 바닥 사이의 마찰을 최소화한다. 또한, 이동 로봇(100)의 구동을 제어하는 각종 전장부품이 배치된 제어수단이 구비되고, 제어수단의 각 부품에 전원을 공급하는 배터리가 구비된다.Meanwhile, although not shown in FIGS. 1 and 2, the case 110 includes an air suction device, a suction nozzle unit, and a dust collector in communication with the suction nozzle unit. In addition, at least one auxiliary wheel is provided at the bottom of the case 110 to prevent the bottom surface of the case 110 from directly contacting the floor and to minimize friction between the mobile robot 100 and the floor. In addition, a control means in which various electric components for controlling the driving of the mobile robot 100 are arranged is provided, and a battery is provided for supplying power to each component of the control means.

이때, 제어수단은 초음파 센서(120)를 통해 수신된 적어도 두개 이상의 신호 에 기초하여 장애물의 위치를 감지하고, 감지된 장애물의 위치에 따라 이동 로봇(100)의 움직임을 제어한다.At this time, the control means detects the position of the obstacle based on at least two signals received through the ultrasonic sensor 120, and controls the movement of the mobile robot 100 in accordance with the detected position of the obstacle.

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 초음파 센서를 좀 더 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the ultrasonic sensor will be described in more detail with reference to FIGS. 3 to 5.

먼저, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 센서의 개략적인 구성이 도시된 단면도이다. 도 3을 참조하면, 케이스(110)의 외측면에 구비된 초음파 센서(120)는 적어도 두개 이상의 발신부(121) 및 수신부(125)가 서로 엇갈리도록 구비된다. 따라서, 다양한 각도로 신호를 방사하고, 장애물에 반사된 신호를 다양한 각도에서 수신함에 따라, 종래의 이동 로봇에 의한 벽면 반사각 등을 감지함으로써 장애물 측정 불가 영역을 줄일 수 있게 된다.First, Figure 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the ultrasonic sensor 120 provided on the outer surface of the case 110 may be provided such that at least two or more transmitters 121 and receivers 125 cross each other. Therefore, as the signal is radiated at various angles and the signal reflected at the obstacle is received at various angles, the obstacle measurement area cannot be reduced by detecting a wall reflection angle by a conventional mobile robot.

다시 말해, 수신부(125)는 케이스(110)의 전면 중앙에 배치되는 제1 센서(125a), 제1 센서(125a)로부터 좌, 우로 이격되도록 배치되는 제2 센서(125b) 및 제3 센서(125c)를 포함한다. 이때, 제1 센서(125a)의 수신감도가 제2 센서(125b) 및 제3 센서(125c)의 수신감도 보다 낮게 설정된다. In other words, the receiver 125 may include a first sensor 125a disposed at the front center of the case 110, a second sensor 125b disposed at a left side and a right side spaced apart from the first sensor 125a, and a third sensor ( 125c). In this case, the reception sensitivity of the first sensor 125a is set lower than the reception sensitivity of the second sensor 125b and the third sensor 125c.

한편, 발신부(121)는 케이스(110)의 전면 중앙으로부터 좌, 우 측면에 이격되도록 배치된다. 즉, 수신부(125)의 제1 센서(125a) 및 제2 센서(125b) 사이에 적어도 하나의 센서(121a)가 배치되고, 제1 센서(125a) 및 제3 센서(125c) 사이에 적어도 하나의 센서(121b)가 각각 배치된다. 또한, 발신부(121)는 각 센서(121a, 121b)를 통해 동시에 초음파를 발진한다. 이때, 각 센서(121a, 121b)를 통해 발진되는 초음파의 발진각도는 서로 다른 신호에 영향을 미치지 않는 범위의 각을 유지 함으로써, 크로스토크(crosstalk) 현상이 발생되지 않도록 한다.On the other hand, the transmitting unit 121 is disposed to be spaced apart from the left and right side from the front center of the case 110. That is, at least one sensor 121a is disposed between the first sensor 125a and the second sensor 125b of the receiver 125, and at least one between the first sensor 125a and the third sensor 125c. Sensors 121b are disposed respectively. In addition, the transmitter 121 simultaneously oscillates ultrasonic waves through the sensors 121a and 121b. At this time, the oscillation angle of the ultrasonic wave oscillated through the sensors 121a and 121b maintains an angle within a range that does not affect the different signals, so that no crosstalk phenomenon occurs.

도 4는 도 3에 도시된 초음파 센서의 발신부 및 수신부를 도시한 도면으로서, 도 4의 (a)는 발신부, (b)는 수신부의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a transmitter and a receiver of the ultrasonic sensor illustrated in FIG. 3, wherein FIG. 4A is a diagram illustrating a schematic configuration of a transmitter and a receiver.

먼저, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 발신부(121)는 센서(121a, 121b)가 혼(horn) 형상을 가지도록 형성된다. 여기서, 센서(121a, 121b)는 외측 단부가 타원 형상을 갖도록 형성되는데, 이때 타원은 장축이 종단면의 축이 되도록 형성된다. 즉, 타원의 단축이 이동 로봇(100)의 수평방향을 이룸에 따라, 이동 로봇(100)의 수평방향으로 넓은 영역을 감지할 수 있어, 침대나 쇼파 밑과 같이 높이가 낮은 공간으로의 주행이 가능하도록 한다.First, as shown in (a) of FIG. 4, the transmitter 121 is formed such that the sensors 121a and 121b have a horn shape. Here, the sensors (121a, 121b) is formed so that the outer end has an elliptic shape, the ellipse is formed so that the long axis is the axis of the longitudinal section. That is, as the shortening of the ellipse forms the horizontal direction of the mobile robot 100, the wide area of the mobile robot 100 can be detected in the horizontal direction of the mobile robot 100, so that driving to a space having a low height such as under a bed or a sofa can be prevented. Make it possible.

이때, 제1 센서(125a)는 침대나 쇼파 밑과 같이 높이가 낮은 공간을 주행할 경우에 장애물을 감지할 정도의 감도로 설정하도록 한다. 물론, 제2 센서(125b) 및 제3 센서(125c)는 일반적인 주행 시 장애물을 감지할 정도로 감도를 설정해야하므로, 제1 센서(125a)보다는 수신감도를 높게 설정한다.In this case, the first sensor 125a is set to a sensitivity enough to detect an obstacle when traveling in a space having a low height such as under a bed or a sofa. Of course, since the second sensor 125b and the third sensor 125c should set sensitivity enough to detect an obstacle when driving in general, the reception sensitivity is set higher than that of the first sensor 125a.

도 4의 (b)를 참조하면, 수신부(125)는 스캐닝 방식으로 콘텐서 마이크로폰(condenser microphone)이 구비된다. 여기서, 콘덴서 마이크로폰은 소리(초음파)에 의해서 진동판이 진동하면 콘덴서의 용량이 변하게 되어 축적되는 전하가 변하게 되고, 그 결과 소리의 변화에 따른 전류가 흐르게 된다. 이때, 제어수단가 전류 신호를 감지함으로써, 수신부(125)를 통해 수신된 초음파를 감지하게 되는 것이다.Referring to FIG. 4B, the receiver 125 is provided with a condenser microphone in a scanning manner. Here, in the condenser microphone, when the diaphragm vibrates due to sound (ultrasound), the capacitance of the condenser changes, and the accumulated charge changes, and as a result, a current flows due to the change of sound. In this case, the control means detects the current signal, thereby detecting the ultrasonic waves received through the receiver 125.

도 5는 도 3의 다른 실시예가 도시된 도면으로서, 도 5의 (a)는 수신부의 제1 센서에 대한 다른 실시예가 도시된 도이고, (b)는 수신부의 제2 센서 및 제3 센 서에 대한 다른 실시예가 도시된 도면이다.5 is a diagram illustrating another embodiment of FIG. 3, (a) of FIG. 5 illustrates another embodiment of a first sensor of a receiver, and (b) shows a second sensor and a third sensor of the receiver. Another embodiment is shown.

도 5에 도시된 바와 같이, 수신부(125)는 각각 적어도 하나의 제1 센서(125a), 제2 센서(125b) 및 제3 센서(125c)가 구비되는 것으로 한다. 다시 말해, 도 5의 (a)와 같이, 중앙부에 구비된 제1 센서(125a)를 하나 또는 그 이상 설치함으로써, 중앙부의 수신율을 높게 한다. 한편, 도 5의 (b)와 같이, 좌측 및 우측에 구비된 제2 센서(125b) 및 제3 센서(125c)를 하나 또는 그 이상 설치함으로써, 다양한 각도의 장애물을 감지하는 것이 가능하도록 한다.As shown in FIG. 5, the receiver 125 is provided with at least one first sensor 125a, a second sensor 125b, and a third sensor 125c, respectively. In other words, as shown in FIG. 5A, by providing one or more first sensors 125a provided in the central portion, the reception ratio of the central portion is increased. On the other hand, as shown in Figure 5 (b), by installing one or more of the second sensor (125b) and the third sensor (125c) provided on the left and right, it is possible to detect obstacles of various angles.

물론, 도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 센서(125a), 제2 센서(125b) 및 제3 센서(125c)의 수량을 모두 변경하여 설치할 수 있다. 이는, 수신부(125)의 센서에 한정되는 것은 아니며, 발신부(121)의 센서에도 적용 가능하다.Of course, as shown in (a) and (b) of FIG. 5, the quantity of the first sensor 125a, the second sensor 125b, and the third sensor 125c may be changed and installed. This is not limited to the sensor of the receiver 125, and may be applicable to the sensor of the transmitter 121.

도 6은 본 발명의 수신부를 통해 감지된 신호에 대한 실시예가 도시된 예시도이다. 6 is an exemplary view illustrating an embodiment of a signal detected through the receiver of the present invention.

먼저, 도 6의 (a)는 수신부를 통해 수신된 초음파 신호가 변환된 아날로그 신호를 도시한 도이다. 또한, 도 6의 (b)와 같이, 수신된 신호는 증폭기를 통과하며 증폭된 후, 대역 통과 필터(band pass filter)를 거쳐 필터링 된다. First, FIG. 6A illustrates an analog signal obtained by converting an ultrasound signal received through a receiver. In addition, as shown in FIG. 6B, the received signal is amplified while passing through an amplifier and then filtered through a band pass filter.

여기서, 제어수단은 발신부를 통해 송출된 신호가 수신부를 통해 수신되기까지의 시간, 보다 정확하게는 수신부를 통해 수신된 신호가 필터링된 후, 필터링된 신호 레벨과 기준치(α)를 비교하여, 필터링 된 신호가 기준치(α)를 초과하는 순간(T1)까지 걸린 시간(Time Of Flight, 이하 'TOF'라 칭함)을 산출한다. 또한, 제어수단은 산출된 TOF 값에 기초하여 장애물에 대한 거리 및 방향을 감지한다. 'TOF' 값을 이용하여 장애물을 감지하는 실시예는 도 7 및 도 8을 참조한다.Here, the control means is a time until the signal transmitted through the transmitter is received through the receiver, more precisely after the signal received through the receiver is filtered, and compared the filtered signal level and the reference value (α), the filtered A time of flight (hereinafter referred to as "TOF") until the signal T1 exceeds the reference value α is calculated. In addition, the control means detects the distance and direction to the obstacle based on the calculated TOF value. An embodiment of detecting an obstacle using a 'TOF' value will be described with reference to FIGS. 7 and 8.

도 7은 도 3에 도시된 초음파 센서에 대한 실시예가 도시된 도로서, 도 6의 (a)는 원통형 장애물 '가'에 대해 감지된 신호로부터 산출된 TOF 값을 도시한 도이고, (b)는 다각형 장애물 '나'에 대해 감지된 신호로부터 산출된 TOF 값을 도시한 도이다. 도 8은 도 7의 (a)를 좀 더 상세히 설명하게 위해 참조되는 도면이다. FIG. 7 is a diagram illustrating an embodiment of the ultrasonic sensor illustrated in FIG. 3. FIG. 6A illustrates a TOF value calculated from a signal detected for a cylindrical obstacle 'ga', and (b). Is a diagram showing the TOF value calculated from the detected signal for the polygon obstacle 'I'. FIG. 8 is a diagram referred to for explaining FIG. 7A in more detail.

도 8을 참조하면, 먼저 가운데 하단의 검은색은 이동 로봇(100)의 형태를 도시한 것이고, 그래프에 도시된 수치는 각 영역(A 내지 E)에서의 TOF 값을 나타낸다. 이때, 이동 로봇(100)의 중앙부인 'C 영역'의 끝단에는 수신부(125)의 제1 센서(125a)가, 'A 영역'의 끝단에는 수신부(125)의 제2 센서(125b)가, 그리고 'E 영역'의 끝단에는 수신부(125)의 제3 센서(125c)가 구비된다. 또한, 'B 영역'의 끝단과 'D 영역'의 끝단에는 발신부(121)의 센서(121a, 121b)가 각각 구비된다.Referring to FIG. 8, first, the black bottom center shows the shape of the mobile robot 100, and the numerical values shown in the graph represent TOF values in the respective areas A to E. FIG. At this time, the first sensor 125a of the receiver 125 is at the end of the 'C region' which is the center of the mobile robot 100, and the second sensor 125b of the receiver 125 is at the end of the 'A region'. The third sensor 125c of the receiver 125 is provided at the end of the 'E region'. Further, sensors 121a and 121b of the transmitter 121 are provided at the end of the 'B area' and the 'D area', respectively.

이때, 'B 영역'과 'D 영역'의 끝단에 구비된 발신부(121)의 센서(121a, 121b)로부터 동시에 초음파가 발진되면, 발진된 신호는 장애물에 반사되어 제1 센서(125a), 제2 센서(125b) 및 제3 센서(125c)를 통해 수신된다. 제어수단은 수신부(125)를 통해 수신된 신호에 대한 TOF 값을 산출하고, 산출된 값에 따라 'A 영역' 내지 'E 영역'을 구분하게 된다.At this time, when ultrasonic waves are simultaneously oscillated from the sensors 121a and 121b of the transmitting unit 121 provided at the ends of the 'B region' and the 'D region', the oscillated signal is reflected by an obstacle to the first sensor 125a, It is received through the second sensor 125b and the third sensor 125c. The control unit calculates a TOF value for the signal received through the receiver 125 and distinguishes the 'A region' from the 'E region' according to the calculated value.

제어수단은 'A 영역', 'C 영역' 및 'E 영역'의 위치로부터 수신된 신호에 대해 제1 센서(125a), 제2 센서(125b) 및 제3 센서(125c)의 수신 각도를 설정한다. 또한, 제어수단은 'A 영역' 내지 'E 영역'의 TOF 값에 기초하여, 제1 센서(125a), 제2 센서(125b) 및 제3 센서(125c)로부터 장애물의 거리값을 각각 산출한다. 한편, 제어수단은 발신부(121)의 센서(121a, 121b)가 구비된 'B 영역' 및 'D 영역'의 TOF 값을 이용하여, 이동 로봇(100)으로부터 장애물이 위치한 방향을 감지하게 된다. 이때, 제어수단은 감지된 장애물에 대해 산출된 TOF 값으로부터 장애물의 형태도 감지할 수 있게 된다.The control means sets the reception angles of the first sensor 125a, the second sensor 125b, and the third sensor 125c with respect to the signals received from the positions of the 'A region', the 'C region', and the 'E region'. do. Further, the control means calculates the distance value of the obstacle from the first sensor 125a, the second sensor 125b, and the third sensor 125c, respectively, based on the TOF values of the 'region A' to the 'E region'. . Meanwhile, the control means detects a direction in which an obstacle is located from the mobile robot 100 by using TOF values of 'B area' and 'D area' provided with the sensors 121a and 121b of the transmitter 121. . At this time, the control means may also detect the shape of the obstacle from the TOF value calculated for the detected obstacle.

또한, 도 7의 (b)의 경우도, 상기와 같이 장애물 '나'에 대해 산출된 TOF 값으로부터 거리 및 방향을 산출하는 것이 가능하며, 감지된 신호의 영역으로부터 장애물 '나'의 형태로 감지할 수 있게 된다.In addition, in the case of FIG. 7B, it is possible to calculate a distance and a direction from the TOF value calculated for the obstacle 'I' as described above, and detect the shape of the obstacle 'I' from the detected signal region. You can do it.

여기서 본 실시예에서는 초음파 센서를 예로 들어 설명하였으나, 상기 센서유닛은 초음파 센서에 국한되지 않고, 신호를 발생시켜 반사된 신호를 수신하는 모든 센서를 포함한다. In this embodiment, the ultrasonic sensor has been described as an example, but the sensor unit is not limited to the ultrasonic sensor, and includes all sensors that generate signals and receive reflected signals.

이하, 상기와 같이 구성되는 이동 로봇의 동작을 좀 더 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the mobile robot configured as described above will be described in more detail.

먼저, 초음파 센서(120)의 발신부(121)에서는 2개 이상의 센서를 통해 동시에 초음파를 발신하고, 이때 발신된 초음파 신호는 소정 영역으로 방사된다. First, the transmitting unit 121 of the ultrasonic sensor 120 simultaneously transmits ultrasonic waves through two or more sensors, and the transmitted ultrasonic signals are radiated to a predetermined area.

방사된 초음파 신호는 장애물에서 반사되고, 이때 반사된 신호는 수신부(125)의 제1 센서(125a), 제2 센서(125b) 및 제3 센서(125c)를 통해 수신된다.The emitted ultrasonic signal is reflected from an obstacle, and the reflected signal is received through the first sensor 125a, the second sensor 125b, and the third sensor 125c of the receiver 125.

한편, 제어수단은 제1 센서(125a), 제2 센서(125b) 및 제3 센서(125c)를 통해 각각 수신된 신호의 수신시간 및 수신된 신호의 레벨 등에 기초하여 TOF 값을 산출한다. 이때, 수신된 신호의 레벨과 기 설정된 기준치(α)를 비교하여, 송출 신호가 수신되어, 수신 신호의 레벨이 기준치(α)를 초과하는 순간(T1)까지 걸린 시간을 산출한다. Meanwhile, the control unit calculates a TOF value based on the reception time of the signal received through the first sensor 125a, the second sensor 125b, and the third sensor 125c and the level of the received signal. At this time, the level of the received signal is compared with the preset reference value α, and a transmission signal is received to calculate the time taken until the moment T1 when the level of the received signal exceeds the reference value α.

이때, 제어수단은 산출된 TOF 값에 기초하여 장애물과의 거리 및 방향을 감지하고, 감지된 결과값에 따라 이동 로봇(100)의 움직임을 제어한다.At this time, the control means detects the distance and direction to the obstacle based on the calculated TOF value, and controls the movement of the mobile robot 100 according to the detected result value.

이상과 같이 본 발명에 의한 이동 로봇 및 그 제어방법은 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않고, 본 발명의 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 당업자에 의해 응용이 가능하다.As described above, the mobile robot and the control method thereof according to the present invention have been described with reference to the illustrated drawings, but are not limited to the embodiments and drawings disclosed herein, and those skilled in the art within the scope of protection of the technical idea of the present invention. Application is possible.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 이동 로봇 및 그 제어방법은 다수개의 발신부 및 수신부를 서로 엇갈리도록 배치함으로써, 센서유닛의 발신부 및 수신부의 범위에 방향성을 부여하고, 다수개의 수신부를 통해 수신된 신호를 특정 값에 의해 구분함으로써, 장애물 측정 불가지역을 최소화하여 보다 정확한 장애물 감지가 가능한 이점이 있다.As described above, the mobile robot and its control method of the present invention by placing a plurality of transmitters and receivers to cross each other, giving a direction to the range of the transmitter and the receiver of the sensor unit, and received through a plurality of receivers By dividing the signal by a specific value, there is an advantage that the obstacle can be detected more accurately by minimizing the area where the obstacle cannot be measured.

또한, 수평방향으로 넓은 영역을 감지할 수 있어, 침대나 쇼파 밑과 같이 높이가 낮은 공간으로의 주행이 용이한 이점이 있다.In addition, it is possible to detect a wide area in the horizontal direction, there is an advantage that it is easy to travel to a low height space, such as under the bed or sofa.

Claims

케이스; 및case; And

상기 케이스의 외측면에 대응되도록 배치되며, 각각 적어도 두개 이상의 발신부와 수신부가 서로 엇갈리도록 구비되는 센서유닛;을 포함하고, It is disposed so as to correspond to the outer surface of the case, each of the sensor unit provided with at least two or more transmitter and receiver to cross each other;

상기 수신부는, 상기 케이스의 전면 중앙에 배치되는 제1 센서; The receiving unit may include a first sensor disposed at the front center of the case;

상기 제1 센서로부터 좌, 우로 이격되도록 배치되는 제2 센서 및 제3 센서;를 포함하며, And a second sensor and a third sensor disposed to be spaced apart from the first sensor left and right.

상기 수신부는, 상기 제1 센서의 수신감도가 상기 제2 센서 및 제3 센서의 수신감도 보다 낮게 설정되는 이동로봇.The receiving unit, wherein the reception sensitivity of the first sensor is set lower than the reception sensitivity of the second sensor and the third sensor.

케이스; 및case; And

상기 발신부는, 센서가 혼(horn) 형상을 가지며, 상기 센서의 외측단부가 타원 형상을 갖도록 형성되고, 상기 타원의 장축이 상기 혼의 종단면의 축이 되도록 형성된 이동로봇.The transmitting unit has a horn (horn) shape of the sensor, the outer end of the sensor is formed to have an elliptic shape, the long axis of the ellipse is formed so that the axis of the longitudinal section of the horn.

제 2 항에 있어서,The method of claim 2,

상기 제1 센서로부터 좌, 우로 이격되도록 배치되는 제2 센서 및 제3 센서;를 포함하고, And a second sensor and a third sensor disposed to be spaced apart from left and right from the first sensor.

삭제delete

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2,

상기 발신부는, 상기 케이스의 전면 중앙으로부터 좌, 우 측면에 이격되도록 배치되는 이동로봇.The transmitting unit is disposed so as to be spaced apart from the left and right sides from the front center of the case.

제 1 항에 있어서,The method of claim 1,

상기 발신부는, 센서가 혼(horn) 형상을 가지도록 형성된 이동로봇.The transmitter is a mobile robot formed so that the sensor has a horn (horn) shape.

제 6 항에 있어서,The method of claim 6,

상기 센서는, 외측 단부가 타원 형상을 갖도록 형성된 이동로봇.The sensor is a mobile robot formed so that the outer end has an elliptic shape.

제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein

상기 타원은, 장축이 종단면의 축이 되도록 형성된 이동로봇.The ellipse is a mobile robot formed so that the long axis is the axis of the longitudinal section.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2,

상기 센서유닛은 초음파 센서인 이동로봇.The sensor unit is a mobile robot that is an ultrasonic sensor.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2,

상기 센서유닛을 통해 수신된 적어도 두 개 이상의 신호에 기초하여, 상기 신호의 레벨이 기준치를 초과하기까지 걸린 시간(TOF, Time Of Flight)을 감지하여, 장애물까지의 거리 또는 방향을 측정하는 제어수단을 더 포함하는 이동로봇.Based on at least two signals received through the sensor unit, the control means for detecting the time (TOF, Time Of Flight) taken until the level of the signal exceeds the reference value, to measure the distance or direction to the obstacle The mobile robot further includes.

케이스; 상기 케이스의 외측면에 배치되며, 발신부 및 수신부가 구비되는 센서유닛; 및 상기 센서유닛을 제어하는 제어수단을 포함하는 이동로봇의 제어방법에 있어서,case; A sensor unit disposed on an outer surface of the case and provided with a transmitter and a receiver; In the control method of the mobile robot comprising a control means for controlling the sensor unit,

센서의 외측 단부가 타원인, 혼의 형상이고, 상기 타원의 장축이 상기 혼의 종단면의 축이 되도록 형성된, 적어도 두개 이상의 발신부로부터 신호가 송출되는 단계;Sending out a signal from at least two transmitters in the shape of a horn, the outer end of the sensor being elliptical, the long axis of the ellipse being the axis of the longitudinal section of the horn;

상기 송출된 신호가 장애물에 반사되어, 적어도 두개 이상의 수신부를 통해 수신되는 단계; 및The transmitted signal is reflected by an obstacle and received through at least two receiving units; And

상기 수신부를 통해 수신된 신호에 기초하여, 제어수단이 상기 장애물의 위치를 감지하는 단계를 포함하는 이동로봇의 제어방법.And a control means for detecting the position of the obstacle based on the signal received through the receiver.

제 11 항에 있어서,The method of claim 11,

상기 신호 송출단계는 상기 적어도 두개 이상의 발신부를 통해 동시에 초음파가 발진되도록 상기 제어수단이 상기 발신부를 제어하는 이동로봇의 제어방법.The signal transmitting step is a control method of a mobile robot, the control means for controlling the transmitter so that the ultrasonic wave is oscillated simultaneously through the at least two or more transmitters.

제 11 항에 있어서,The method of claim 11,

상기 위치 감지단계는 상기 제어수단이 상기 적어도 두개 이상의 수신부를 통해 수신된 신호의 레벨이 기준치를 초과하기까지 걸린 시간(TOF, Time Of Flight)을 감지하여, 상기 장애물까지의 거리를 측정하는 이동로봇의 제어방법. In the position sensing step, the control means detects a time of flight (TOF) before the level of the signal received through the at least two receivers exceeds a reference value, and measures a distance to the obstacle. Control method.

제 11 항에 있어서,The method of claim 11,

상기 위치 감지단계는 상기 제어수단이 상기 적어도 두개 이상의 수신부를 통해 수신된 신호의 레벨이 기준치를 초과하기까지 걸린 시간(TOF, Time Of Flight)을 감지하여, 상기 장애물이 위치한 방향을 측정하는 이동로봇의 제어방법.In the position sensing step, the control means detects a time of flight (TOF) before the level of the signal received through the at least two receivers exceeds a reference value, and measures the direction in which the obstacle is located. Control method.