KR102067604B1 - 복수의 자율주행 이동 로봇 - Google Patents

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고재환
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Abstract

본 발명은 복수의 자율주행 이동 로봇에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 자율주행 이동 로봇은, 제1 주파수의 음파를 출력하는 발신용 센서와 상기 제1 주파수보다 큰 제2 주파수의 신호를 송수신하는 제1 모듈을 구비하는 제1 이동 로봇 및 상기 제1 주파수의 음파를 수신하는 수신용 센서 및 상기 제2 주파수의 신호를 송수신하는 제2 모듈을 구비하는 제2 이동 로봇을 포함하며, 상기 제2 이동 로봇의 제어부는, 상기 제2 주파수의 신호를 이용하여, 상기 제1 주파수의 음파가 상기 제1 이동 로봇에서 출력된 시각을 동기화하고, 상기 제1 주파수의 음파를 이용하여, 상기 제1 이동 로봇의 상대위치를 결정하는 것을 특징으로 한다.

Description

복수의 자율주행 이동 로봇{A PLURALITY OF AUTONOMOUS MOBILE ROBOTS AND A CONTROLLING METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 복수의 자율주행 이동 로봇에 관한 것이다.
일반적으로 이동 로봇은 사용자의 조작 없이도 소정 구역을 스스로 주행하면서 자동으로 소정의 동작을 수행하는 기기이다. 이동 로봇은 구역 내에 설치된 장애물을 감지하여 장애물에 접근하거나 회피하여 동작을 수행한다.
이러한 이동 로봇은 영역을 주행하면서 청소를 수행하는 로봇 청소기가 포함될 수 있다.
로봇 청소기는, 사용자의 조작 없이 스스로 주행하면서 청소를 수행하는 청소기이다.
이와 같이, 사용자의 조작 없이 스스로 주행하면서 청소를 수행하는 이동 로봇이 개발됨에 따라, 복수의 이동 로봇을 사용자의 조작 없이 상호 협업하면서 청소시키기 위한 개발의 필요성이 대두되고 있다.
선행문헌 WO2017-036532호는 마스터(master) 로봇 청소 장치(이하, 마스터 로봇)가 적어도 하나의 슬레이브(slave) 로봇 청소 장치(이하, 슬레이브 로봇)를 제어하는 방법에 대하여 개시한다.
상기 선행문헌은, 마스터 로봇이 장애물 검출 장치를 이용하여 주위의 장애물을 검출하고, 장애물 검출 장치로부터 파생된 위치 데이터를 이용하여 슬레이브 로봇과 관련된 마스터 로봇의 위치를 결정하는 구성에 대하여 개시한다.
또한, 상기 선행문헌은 무선 근거리 네트워크(WLAN) 기술을 이용하는 서버를 통해 마스터 로봇과 슬레이브 로봇이 통신을 수행하는 구성에 대하여 개시한다.
상기 선행문헌에 따르면, 상기 선행문헌은 마스터 로봇이 슬레이브 로봇의 위치를 판단하는 것만 가능할 뿐, 슬레이브 로봇이 마스터 로봇의 위치를 판단하는 것은 불가능하다.
또한, 상기 선행문헌에 개시된 구성을 이용하여 슬레이브 로봇이 마스터 로봇의 위치를 결정(판단)하려면, 마스터 로봇이 서버를 통하여 슬레이브 로봇에게 마스터 로봇에서 판단된 슬레이브 로봇의 상대 위치 정보를 전송하여야 한다.
그러나, 상기 선행문헌에는, 마스터 로봇이 서버를 통하여 슬레이브 로봇에게 상대 위치 정보를 전송하는 구성에 대하여 개시하지 못한다.
더불어, 마스터 로봇이 상대 위치 정보를 전송한다고 가정하더라도, 마스터 로봇과 슬레이브 로봇은 서버를 통해 통신을 수행하므로, 마스터 로봇 또는 슬레이브 로봇이 서버와의 통신이 어려운 장소에 위치한 경우, 서버와의 통신이 끊길 수 있다.
이 경우, 슬레이브 로봇이 서버로부터 상대 위치 정보를 전송 받지 못하게 되므로, 슬레이브 로봇이 마스터 로봇의 상대 위치를 결정(판단)하기 어렵다는 문제점이 있으며, 이에 따라, 마스터 로봇과 슬레이브 로봇의 추종 제어가 원활하게 이루어지지 않게 된다는 문제점이 있다.
또한, 복수의 자율주행 이동 로봇 간 통신을 통해 원활한 추종 제어를 수행하기 위해서는, 마스터 로봇이 슬레이브 로봇의 전방에 위치하는지 후방에 위치하는지 여부 또는 슬레이브 로봇이 마스터 로봇의 전방에 위치하는지 후방에 위치하는지 여부를 판단하는 것이 필요하다.
그러나, 상기 선행문헌의 경우, 서버를 통해 단순히 마스터 로봇이 슬레이브 로봇에게 상대 위치 정보를 전송하는 것만을 개시하므로, 마스터 로봇이 슬레이브 로봇의 전방에 위치하는지 후방에 위치하는지 여부 또는 슬레이브 로봇이 마스터 로봇의 전방에 위치하는지 후방에 위치하는지 여부를 판단할 수 없다는 문제점도 있다.
본 발명의 일 목적은, 복수의 이동 로봇이 사용자의 개입 없이 최적화된 방법으로 청소를 수행할 수 있는 이동 로봇 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 일 목적은, 복수의 이동 로봇 중 어느 하나가 다른 하나를 최적화된 방법으로 추종 주행하는 것이 가능한 이동 로봇 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 일 목적은, 복수의 이동 로봇의 추종 제어에 사용되는 센서의 비용을 절감할 수 있도록 형성된 이동 로봇 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 일 목적은, 복수의 이동 로봇이 서버와의 통신 상태와는 무관하게 복수의 이동 로봇 사이에서 상호 상대 위치를 파악할 수 있도록 형성된 이동 로봇 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 일 목적은, 복수의 이동 로봇이 각각 전방을 기준으로 다른 이동 로봇이 위치한 방향을 파악하여 원활한 추종 제어를 수행하도록 형성된 이동 로봇 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 일 목적은, 초음파 신호를 이용하여 장애물이 존재하는 경우에도 복수의 이동 로봇이 상호 상대위치를 원활하게 판단할 수 있도록 형성된 이동 로봇 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 일 목적은, UWB(Ultra-WideBand) 신호를 이용하여 초음파 신호의 출력 시각을 동기화하고, 초음파 신호를 통해 측정된 상대위치를 보다 정확하게 보정하도록 형성된 이동 로봇 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른, 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇을 포함하는 복수의 자율주행 이동 로봇은, 제1 주파수의 음파를 출력하는 발신용 센서와 상기 제1 주파수보다 큰 제2 주파수의 신호를 송수신하는 제1 모듈을 구비하는 제1 이동 로봇 및 상기 제1 주파수의 음파를 수신하는 수신용 센서 및 상기 제2 주파수의 신호를 송수신하는 제2 모듈을 구비하는 제2 이동 로봇을 포함하며, 상기 제2 이동 로봇의 제어부는, 상기 제2 주파수의 신호를 이용하여, 상기 제1 주파수의 음파가 상기 제1 이동 로봇에서 출력된 시각을 동기화하고, 상기 제1 주파수의 음파와 상기 제2 주파수의 신호를 이용하여, 상기 제1 이동 로봇의 상대위치를 결정하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제1 주파수의 음파를 출력하는 발신용 센서와 상기 제1 주파수의 음파를 수신하는 수신용 센서는 초음파 센서이고, 상기 제2 주파수의 신호를 송수신하는 제1 및 제2 모듈은 UWB 모듈인 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제1 모듈은, UWB 태그를 포함하고, 상기 제2 모듈은, UWB 앵커를 포함하며, 상기 제1 이동 로봇에는 하나의 발신용 초음파 센서와, 하나의 UWB 태그가 구비되며, 상기 제2 이동 로봇에는 적어도 세 개의 수신용 초음파 센서와, 하나의 UWB 앵커가 구비되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제1 이동 로봇의 제어부는, 상기 발신용 센서를 통해 제1 주파수의 음파를 출력할 때, 상기 제1 모듈을 통해 상기 제2 주파수의 신호를 함께 출력하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제2 이동 로봇의 제어부는, 상기 제2 모듈을 통해 상기 제2 주파수의 신호를 수신하면, 상기 제2 주파수의 신호가 수신된 시각을, 상기 제1 이동 로봇에서 상기 제1 주파수의 음파가 출력된 시각으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제2 이동 로봇의 제어부는, 적어도 세 개의 수신용 센서 통해 상기 제1 주파수의 음파가 각각 수신되면, 상기 제1 이동 로봇에서 상기 제1 주파수의 음파가 출력된 시각 및 상기 제1 주파수의 음파가 상기 적어도 세 개의 수신용 센서에 각각 수신된 시각에 근거하여, 삼각측량 방식을 통해 상기 제1 이동 로봇의 상대위치를 결정하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제2 이동 로봇의 제어부는, 상기 제2 모듈이 상기 제2 주파수의 신호를 출력하도록 상기 제2 모듈을 제어하고, 상기 제1 이동 로봇의 제어부는, 상기 제1 모듈을 통해 상기 제2 주파수의 신호가 수신되는 것에 응답하여, 상기 발신용 센서에서 제1 주파수의 음파를 출력하는 동시에 상기 제1 모듈이 상기 제2 주파수의 신호를 출력하도록 상기 발신용 센서와 상기 제1 모듈을 제어하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제2 이동 로봇의 제어부는, 상기 제2 모듈을 통해 제2 주파수의 신호를 출력한 후, 상기 제1 모듈에서 출력된 제2 주파수의 신호가 상기 제2 모듈을 통해 수신되는 것에 근거하여, 상기 제1 이동 로봇까지의 거리를 결정하고, 상기 결정된 거리를 이용하여, 상기 수신용 센서를 이용하여 결정된 제1 이동 로봇의 상대위치를 보정하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제2 이동 로봇의 제어부는, 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈을 통해 산출된 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈 사이의 거리와, 상기 발신용 센서와 두 개의 수신용 센서 사이의 거리에 근거하여, 상기 제1 이동 로봇의 상대위치를 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 이동 로봇 및 제2 이동 로봇을 포함하는 복수의 자율주행 이동 로봇의 제어방법은, 상기 제1 이동 로봇이 제1 주파수의 음파를 출력하고, 상기 제1 주파수보다 큰 제2 주파수의 신호를 출력하는 단계, 상기 제2 이동 로봇이 상기 제1 주파수의 음파를 수신하고, 상기 제2 주파수의 신호를 수신하는 단계, 상기 제2 이동 로봇이 상기 제2 주파수의 신호를 이용하여 상기 제1 주파수의 음파가 상기 제1 이동 로봇에서 출력된 시각을 동기화하는 단계 및 상기 제2 이동 로봇이 상기 수신된 제1 주파수의 음파와 상기 제2 주파수의 신호를 이용하여, 상기 제1 이동 로봇의 상대위치를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 비용을 절감하면서도, 제1 이동 로봇의 상대위치를 정확하게 파악할 수 있는 복수의 자율주행 이동 로봇을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 초음파 센서를 이용하여 삼각측량 방식을 통해 제1 이동 로봇의 상대위치를 결정한 후 한 쌍의 UWB모듈을 이용하여 상기 상대위치를 보정하여 상대위치의 정확도를 향상시킬 수 있는 복수의 자율주행 이동 로봇을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 본 발명은 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이에서 상호 상대위치를 파악하는 것이 가능하므로, 서버와의 통신 상태에는 무관하게 항상 서로의 상대위치를 파악하여 원활한 추종이 가능한 복수의 자율주행 이동 로봇을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자율주행 이동 로봇의 일 예를 보인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 자율주행 이동 로봇의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 자율주행 이동 로봇의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행 이동 로봇의 예시 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 자율주행 이동 로봇 간의 네트워크 통신을 도시한 개념도이고, 도 5b는 도 5a의 네트워크 통신의 일 예를 도시한 개념도이다.
도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 자율주행 이동 로봇의 추종 주행을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 센서를 이용하여 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇의 상대위치를 결정하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UWB 모듈을 이용하여 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇의 상대위치를 결정하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8a, 도 8b 및 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 센서 및 UWB 모듈을 이용하여 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇의 상대위치를 결정하는 방법을 설명하기 위한 개념도 및 흐름도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 초음파 센서 및 UWB 모듈을 이용하여 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇의 상대위치를 결정하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 12a, 도 12b, 도 12c는 본 발명의 변형 실시 예에 따라, 제1 이동 로봇과 이동 디바이스 간의 추종 등록과 추종 제어를 설명하기 위한 개념도들이다.
이하, 본 발명에 관련된 자율주행 이동 로봇에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다.
먼저, 본 발명에 개시된 “이동 로봇”은, 자율주행이 가능한 ‘(특정기능)용 로봇’, ‘로봇 청소기’, ‘청소용 로봇’, ‘자율주행 청소기’와 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 혼용될 수 있음을 미리 밝혀둔다.
또, 본 발명에 개시된 “복수의 이동 로봇”은 “복수의 로봇 청소기” 또는 “복수의 청소기”로 사용될 수 있다. 또, “제1 이동 로봇”은 “제1로봇”, “제1로봇 청소기”, “제1청소기’, 또는 “선두 청소기”로 명명될 수 있다. 또, “제2 이동 로봇”은 “제2로봇”, “제2로봇 청소기”, “제2청소기’, 또는 “추종 청소기”로 명명될 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 이동 로봇의 예시로, 로봇 청소기를 도시한 것이다.
구체적으로, 도 1은 본 발명에 따른 자율주행 이동 로봇(100)의 일 예를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 자율주행 이동 로봇(100)의 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 자율주행 이동 로봇(100)의 측면도이다.
본 명세서에서 이동 로봇, 자율주행 이동 로봇 및 자율 주행을 수행하는 청소기가 동일한 의미로 사용될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 복수의 자율주행 이동 로봇은 이하 도 1 내지 도 3에 도시된 구성 중 적어도 일부를 포함하여 이루어질 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 자율주행 이동 로봇(100)는 일정 영역을 스스로 주행하면서 바닥을 청소하는 기능을 수행한다. 여기서 말하는 바닥의 청소에는, 바닥의 먼지(이물질을 포함한다)를 흡입하거나 바닥을 걸레질하는 것이 포함된다.
자율주행 이동 로봇(100)는 청소기 본체(110), 청소 유닛(120), 센싱 유닛(130) 및 먼지통(140)을 포함할 수 있다.
청소기 본체(110)에는 자율주행 이동 로봇(100)의 제어를 위한 제어부(미도시)를 포함하여 각종 부품들이 내장 또는 장착된다. 또한, 청소기 본체(110)에는 자율주행 이동 로봇(100)의 주행을 위한 휠 유닛(111)이 구비된다. 휠 유닛(111)에 의해 자율주행 이동 로봇(100)는 전후좌우로 이동되거나 회전될 수 있다.
도 3을 참조하면, 휠 유닛(111)은 메인 휠(111a) 및 서브 휠(111b)을 포함한다.
메인 휠(111a)은 청소기 본체(110)의 양측에 각각 구비되어, 제어부의 제어 신호에 따라 일 방향 또는 타 방향으로 회전 가능하게 구성된다. 각각의 메인 휠(111a)은 서로 독립적으로 구동 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 메인 휠(111a)은 서로 다른 모터에 의해서 구동될 수 있다. 또는, 하나의 모터에 구비된 복수의 서로 다른 축에 의해서 구동될 수 있다.
서브 휠(111b)은 메인 휠(111a)과 함께 청소기 본체(110)를 지지하며, 메인 휠(111a)에 의한 자율주행 이동 로봇(100)의 주행을 보조하도록 이루어진다. 이러한 서브 휠(111b)은 후술하는 청소 유닛(120)에도 구비될 수 있다.
제어부는 휠 유닛(111)의 구동을 제어함으로써, 자율주행 이동 로봇(100)는 바닥을 자율 주행하도록 이루어진다.
한편, 청소기 본체(110)에는 자율주행 이동 로봇(100)에 전원을 공급하는 배터리(미도시)가 장착된다. 배터리는 충전 가능하게 구성되며, 청소기 본체(110)의 저면부에 착탈 가능하게 구성될 수 있다.
도 1에서, 청소 유닛(120)은 청소기 본체(110)의 일측으로부터 돌출된 형태로 배치되어, 먼지가 포함된 공기를 흡입하거나 또는 걸레질을 할 수 있다. 상기 일측은 상기 청소기 본체(110)가 정방향(F)으로 주행하는 측, 즉 청소기 본체(110)의 앞쪽이 될 수 있다.
본 도면에서는, 청소 유닛(120)이 청소기 본체(110)의 일측에서 전방 및 좌우 양측방으로 모두 돌출된 형태를 가지는 것을 보이고 있다. 구체적으로, 청소 유닛(120)의 전단부는 청소기 본체(110)의 일측으로부터 전방으로 이격된 위치에 배치되고, 청소 유닛(120)의 좌우 양단부는 청소기 본체(110)의 일측으로부터 좌우 양측으로 각각 이격된 위치에 배치된다.
청소기 본체(110)가 원형으로 형성되고, 청소 유닛(120)의 후단부 양측이 청소기 본체(110)로부터 좌우 양측으로 각각 돌출 형성됨에 따라, 청소기 본체(110)와 청소 유닛(120) 사이에는 빈 공간, 즉 틈이 형성될 수 있다. 상기 빈 공간은 청소기 본체(110)의 좌우 양단부와 청소 유닛(120)의 좌우 양단부 사이의 공간으로서, 자율주행 이동 로봇(100)의 내측으로 리세스된 형태를 가진다.
상기 빈 공간에 장애물이 끼이는 경우, 자율주행 이동 로봇(100)가 장애물에 걸려 움직이지 못하는 문제가 초래될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 커버부재(129)가 상기 빈 공간의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수 있다.
커버부재(129)는 청소기 본체(110) 또는 청소 유닛(120)에 구비될 수 있다. 본 실시 예에서는, 청소 유닛(120)의 후단부 양측에 각각 커버부재(129)가 돌출 형성되어, 청소기 본체(110)의 외주면을 덮도록 배치된 것을 보이고 있다.
커버부재(129)는 상기 빈 공간, 즉 청소기 본체(110)와 청소 유닛(120) 간의 빈 공간의 적어도 일부를 메우도록 배치된다. 따라서, 상기 빈 공간에 장애물이 끼이는 것이 방지되거나, 상기 빈 공간에 장애물이 끼이더라도 장애물로부터 용이하게 이탈 가능한 구조가 구현될 수 있다.
청소 유닛(120)에서 돌출 형성된 커버부재(129)는 청소기 본체(110)의 외주면에 지지될 수 있다.
만일, 커버부재(129)가 청소기 본체(110)에서 돌출 형성되는 경우라면, 커버부재(129)는 청소 유닛(120)의 후면부에 지지될 수 있다. 상기 구조에 따르면, 청소 유닛(120)이 장애물과 부딪혀 충격을 받았을 때, 그 충격의 일부가 청소기 본체(110)로 전달되어 충격이 분산될 수 있다.
청소 유닛(120)은 청소기 본체(110)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 청소 유닛(120)이 청소기 본체(110)로 분리되면, 분리된 청소 유닛(120)을 대체하여 걸레 모듈(미도시)이 청소기 본체(110)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
따라서, 사용자는 바닥의 먼지를 제거하고자 하는 경우에는 청소기 본체(110)에 청소 유닛(120)을 장착하고, 바닥을 닦고자 하는 경우에는 청소기 본체(110)에 걸레 모듈을 장착할 수 있다.
청소 유닛(120)이 청소기 본체(110)에 장착시, 상술한 커버부재(129)에 의해 상기 장착이 가이드될 수 있다. 즉, 커버부재(129)가 청소기 본체(110)의 외주면을 덮도록 배치됨으로써, 청소기 본체(110)에 대한 청소 유닛(120)의 상대적 위치가 결정될 수 있다.
청소 유닛(120)에는 캐스터(castor, 123)가 구비될 수 있다. 캐스터(123)는 자율주행 이동 로봇(100)의 주행을 보조하고, 또한 자율주행 이동 로봇(100)를 지지하도록 이루어진다.
청소기 본체(110)에는 센싱 유닛(130)이 배치된다. 도시된 바와 같이, 센싱 유닛(130)은 청소 유닛(120)이 위치하는 청소기 본체(110)의 일측, 즉 청소기 본체(110)의 앞쪽에 배치될 수 있다.
센싱 유닛(130)은 청소기 본체(110)의 상하 방향으로 청소 유닛(120)과 오버랩되도록 배치될 수 있다. 센싱 유닛(130)은 청소 유닛(120)의 상부에 배치되어, 자율주행 이동 로봇(100)의 가장 앞쪽에 위치하는 청소 유닛(120)이 장애물과 부딪히지 않도록 전방의 장애물이나 지형지물 등을 감지하도록 이루어진다.
센싱 유닛(130)은 이러한 감지 기능 외의 다른 센싱 기능을 추가로 수행하도록 구성될 수 있다.
예로써, 센싱 유닛(130)은 주변의 영상을 획득하기 위한 카메라(131)를 포함할 수 있다. 카메라(131)는 렌즈와 영상 센서(image sensor)를 포함할 수 있다. 또한, 카메라(131)는 청소기 본체(110) 주변의 영상을 제어부가 처리할 수 있는 전기적 신호로 변환하며, 예를 들어 상방 영상에 대응되는 전기적 신호를 제어부에 전달할 수 있다. 상방 영상에 대응되는 전기적 신호는 상기 제어부가 청소기 본체(110)의 위치를 검출하는데 사용될 수 있다.
또한, 센싱 유닛(130)은 자율주행 이동 로봇(100)의 주행 면상 또는 주행 경로 상의 벽체, 가구, 및 낭떠러지 등의 장애물을 감지할 수 있다. 또한, 센싱 유닛(130)은 배터리 충전을 수행하는 도킹 기기의 존재를 감지할 수 있다. 또한, 센싱 유닛(130)은 천장 정보를 감지하여서, 자율주행 이동 로봇(100)의 주행 구역 또는 청소 구역을 맵핑(Mapping)할 수 있다.
청소기 본체(110)에는 흡입된 공기 중의 먼지를 분리하여 집진하는 먼지통(140)이 착탈 가능하게 결합된다.
또한, 먼지통(140)에는 먼지통(140)을 덮는 먼지통 덮개(150)가 구비된다. 일 실시 예로, 먼지통 덮개(150)는 청소기 본체(110)에 힌지 결합되어 회동 가능하게 구성될 수 있다. 먼지통 덮개(150)는 먼지통(140) 또는 청소기 본체(110)에 고정되어 먼지통(140)의 상면을 덮은 상태를 유지할 수 있다. 먼지통 덮개(150)가 먼지통(140)의 상면을 덮도록 배치된 상태에서는, 먼지통 덮개(150)에 의해 먼지통(140)이 청소기 본체(110)로부터 분리되는 것이 방지될 수 있다.
먼지통(140)의 일부는 먼지통 수용부(113)에 수용되되, 먼지통(140)의 다른 일부는 청소기 본체(110)의 후방(즉, 정방향(F)에 반대되는 역방향(R))을 향하여 돌출되게 형성될 수 있다.
먼지통(140)에는 먼지가 포함된 공기가 유입되는 입구와 먼지가 분리된 공기가 배출되는 출구가 형성되며, 청소기 본체(110)에 먼지통(140)의 장착시 상기 입구와 출구는 본체(110)의 내측벽에 형성된 개구(155)를 통해 연통되도록 구성된다. 이에 의하여, 청소기 본체(110) 내부의 흡기유로와 배기유로가 형성될 수 있다.
이러한 연결관계에 따라, 청소 유닛(120)을 통하여 유입된 먼지가 포함된 공기는 청소기 본체(110) 내부의 흡기유로를 거쳐, 먼지통(140)으로 유입되고, 먼지통(140)의 필터 내지는 사이클론을 거치면서 공기와 먼지가 상호 분리된다. 먼지는 먼지통(140)에 집진되며, 공기는 먼지통(140)에서 배출된 후 청소기 본체(110) 내부의 배기유로를 거쳐 최종적으로 배기구(112)를 통하여 외부로 배출된다.
이하의 도 4에서는 자율주행 이동 로봇(100)의 구성요소와 관련된 일 실시 예가 설명된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행 이동 로봇(100) 또는 이동 로봇은, 통신부(1100), 입력부(1200), 주행부(1300), 센싱부(1400), 출력부(1500), 전원부(1600), 메모리(1700), 제어부(1800), 청소부(1900) 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
이때, 도 4에 도시한 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 자율주행 이동 로봇이 구현될 수 있음은 물론이다. 또한, 전술한 바와 같이, 본 발명에서 설명되는 복수의 자율주행 이동 로봇은 이하에서 설명된 구성요소들 중 일부만 동일한 구성요소를 포함할 수 있다. 즉, 복수의 자율주행 이동 로봇이 각각 서로 다른 구성요소로 이루어질 수 있다.
이하, 각 구성요소들에 대해 살펴보기로 한다.
우선, 전원부(1600)는 외부 상용 전원에 의해 충전 가능한 배터리를 구비하여 이동 로봇 내로 전원을 공급한다. 전원부(1600)는 이동 로봇에 포함된 각 구성들에 구동 전원을 공급하여, 이동 로봇이 주행하거나 특정 기능을 수행하는데 요구되는 동작 전원을 공급할 수 있다.
이때, 제어부(1800)는 배터리의 전원 잔량을 감지하고, 전원 잔량이 부족하면 외부 상용 전원과 연결된 충전대로 이동하도록 제어하여, 충전대로부터 충전 전류를 공급받아 배터리를 충전할 수 있다. 배터리는 배터리 감지부와 연결되어 배터리 잔량 및 충전 상태가 제어부(1800)에 전달될 수 있다. 출력부(1500)은 제어부에 의해 상기 배터리 잔량을 출력부(1500)에 표시할 수 있다.
배터리는 자율주행 이동 로봇 중앙의 하부에 위치할 수도 있고, 좌, 우측 중 어느 한쪽에 위치할 수도 있다. 후자의 경우, 이동 로봇은 배터리의 무게 편중을 해소하기 위해 균형추를 더 구비할 수 있다.
제어부(1800)는, 인공 지능 기술에 기반하여 정보들을 처리하는 역할을 수행하는 것으로, 정보의 학습, 정보의 추론, 정보의 지각, 자연 언어의 처리 중 적어도 하나를 수행하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.
제어부(1800)는 머신 러닝(machine running) 기술을 이용하여, 청소기 내에 저장된 정보, 이동 단말기 주변의 환경 정보, 통신 가능한 외부 저장소에 저장된 정보 등 방대한 양의 정보(빅데이터, big data)를 학습, 추론, 처리 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 그리고, 제어부(1800)는 상기 머신 러닝 기술을 이용하여 학습된 정보들을 이용하여, 실행 가능한 적어도 하나의 청소기의 동작을 예측(또는 추론)하고, 상기 적어도 하나의 예측된 동작들 중 실현성이 가장 높은 동작이 실행되도록 청소기를 제어할 수 있다.
머신 러닝 기술은 적어도 하나의 알고리즘에 근거하여, 대규모의 정보들을 수집 및 학습하고, 학습된 정보를 바탕으로 정보를 판단 및 예측하는 기술이다. 정보의 학습이란 정보들의 특징, 규칙, 판단 기준 등을 파악하여, 정보와 정보 사이의 관계를 정량화하고, 정량화된 패턴을 이용하여 새로운 데이터들을 예측하는 동작이다.
머신 러닝 기술이 사용하는 알고리즘은 통계학에 기반한 알고리즘이 될 수 있으며, 예를 들어, 트리 구조 형태를 예측 모델로 사용하는 의사 결정 나무(decision tree), 생물의 신경 네트워크 구조와 기능을 모방하는 인공 신경망(neural network), 생물의 진화 알고리즘에 기반한 유전자 프로그래밍(genetic programming), 관측된 예를 군집이라는 부분집합으로 분배하는 군집화(Clustering), 무작위로 추출된 난수를 통해 함수값을 확률로 계산하는 몬테카를로 방법(Monter carlo method) 등이 될 수 있다.
머신 러닝 기술의 한 분야로써, 딥러닝 기술은 인공 신경망(Deap Neuron Network, DNN) 알고리즘을 이용하여, 정보들을 학습, 판단, 처리 중 적어도 하나를 수행하는 기술이다. 인공 신경망(DNN)은 레이어와 레이어 사이를 연결하고, 레이어와 레이어 사이의 데이터를 전달하는 구조를 가질 수 있다. 이러한 딥러닝 기술은 병렬 연산에 최적화된 GPU(graphic processing unit)를 이용하여 인공 신경망(DNN)을 통하여 방대한 양의 정보를 학습할 수 있다.
제어부(1800)는 외부의 서버 또는 메모리에 저장된 트레이닝 데이터를 이용하며, 소정의 물체를 인식하기 위한 특징을 검출하는 학습 엔진을 탑재할 수 있다. 이때, 물체를 인식하기 위한 특징에는 물체의 크기, 형태 및 음영 등을 포함할 수 있다.
구체적으로, 제어부(1800)는 청소기에 구비된 카메라를 통해 획득된 영상 중 일부를 학습 엔진에 입력하면, 상기 학습 엔진은 입력된 영상에 포함된 적어도 하나의 사물 또는 생명체를 인식할 수 있다.
이와 같이, 학습 엔진을 청소기의 주행에 적용하는 경우, 제어부(1800)는 청소기의 주행에 방해되는 의자 다리, 선풍기, 특정 형태의 발코니 틈과 같은 장애물이 청소기 주변에 존재하는지 여부를 인식할 수 있으므로, 청소기 주행의 효율 및 신뢰도를 높일 수 있다.
한편, 위와 같은 학습 엔진은 제어부(1800)에 탑재될 수도 있고, 외부 서버에 탑재될 수도 있다. 학습 엔진이 외부 서버에 탑재된 경우, 제어부(1800)는 분석의 대상인 적어도 하나의 영상을 상기 외부 서버로 전송하도록 통신부(1100)를 제어할 수 있다.
외부 서버는 청소기로부터 전송받은 영상을 학습 엔진에 입력함으로서, 해당 영상에 포함된 적어도 하나의 사물 또는 생명체를 인식할 수 있다. 아울러, 외부 서버는 인식결과와 관련된 정보를 다시 청소기로 전송할 수 있다. 이때, 인식결과와 관련된 정보는 분석의 대상인 영상에 포함된 객체의 개수, 각 개체의 이름과 관련된 정보를 포함할 수 있다.
한편, 주행부(1300)는 모터를 구비하여, 상기 모터를 구동함으로써, 좌, 우측 주바퀴를 양 방향으로 회전시켜 본체를 회전 또는 이동시킬 수 있다. 이때, 상기 좌, 우측 주바퀴는 독립적으로 움직일 수 있다. 주행부(1300)는 이동 로봇의 본체를 전후좌우로 진행시키거나, 곡선주행시키거나, 제자리 회전시킬 수 있다.
한편, 입력부(1200)는 사용자로부터 자율주행 이동 로봇에 대한 각종 제어 명령을 입력받는다. 입력부(1200)는 하나 이상의 버튼을 포함할 수 있고, 예를 들어, 입력부(1200)는 확인버튼, 설정버튼 등을 포함할 수 있다. 확인버튼은 감지 정보, 장애물 정보, 위치 정보, 맵 정보를 확인하는 명령을 사용자로부터 입력받기 위한 버튼이고, 설정버튼은 상기 정보들을 설정하는 명령을 사용자로부터 입력받기 위한 버튼이다.
또한, 입력부(1200)는 이전 사용자 입력을 취소하고 다시 사용자 입력을 받기 위한 입력재설정버튼, 기 설정된 사용자 입력을 삭제하기 위한 삭제버튼, 작동 모드를 설정하거나 변경하는 버튼, 충전대로 복귀하도록 하는 명령을 입력받는 버튼 등을 포함할 수 있다.
또한, 입력부(1200)는 하드 키나 소프트 키, 터치패드 등으로 이동 로봇의 상부에 설치될 수 있다. 또, 입력부(1200)는 출력부(1500)와 함께 터치 스크린의 형태를 가질 수 있다.
한편, 출력부(1500)는, 이동 로봇의 상부에 설치될 수 있다. 물론 설치 위치나 설치 형태는 달라질 수 있다. 예를 들어, 출력부(1500)는 배터리 상태 또는 주행 방식 등을 화면에 표시할 수 있다.
또한, 출력부(1500)는, 센싱부(1400)가 검출한 이동 로봇 내부의 상태 정보, 예를 들어 이동 로봇에 포함된 각 구성들의 현재 상태를 출력할 수 있다. 또, 출력부(1500)는 센싱부(1400)가 검출한 외부의 상태 정보, 장애물 정보, 위치 정보, 지도 정보 등을 화면에 디스플레이할 수 있다. 출력부(1500)는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 중 어느 하나의 소자로 형성될 수 있다.
출력부(1500)는, 제어부(1800)에 의해 수행되는 이동 로봇의 동작 과정 또는 동작 결과를 청각적으로 출력하는 음향 출력 수단을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 출력부(1500)는 제어부(1800)에 의해 생성된 경고 신호에 따라 외부에 경고음을 출력할 수 있다.
이때, 음향 출력 수단(미도시)은 비퍼(beeper), 스피커 등의 음향을 출력하는 수단일 수 있고, 출력부(1500)는 메모리(1700)에 저장된 소정의 패턴을 가진 오디오 데이터 또는 메시지 데이터 등을 이용하여 음향 출력 수단을 통해 외부로 출력할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 로봇은, 출력부(1500)를 통해 주행 영역에 대한 환경 정보를 화면에 출력하거나 음향으로 출력할 수 있다. 또 다른 실시 예에 따라, 이동 로봇은 출력부(1500)를 통해 출력할 화면이나 음향을 단말 장치가 출력하도록, 지도 정보 또는 환경 정보를 통신부(1100)릍 통해 단말 장치에 전송할 수 있다.
메모리(1700)는 자율주행 이동 로봇을 제어 또는 구동하는 제어 프로그램 및 그에 따른 데이터를 저장한다. 메모리(1700)는 오디오 정보, 영상 정보, 장애물 정보, 위치 정보, 지도 정보 등을 저장할 수 있다. 또, 메모리(1700)는 주행 패턴과 관련된 정보를 저장할 수 있다.
상기 메모리(1700)는 비휘발성 메모리를 주로 사용한다. 여기서, 상기 비휘발성 메모리(Non-Volatile Memory, NVM, NVRAM)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지할 수 있는 저장 장치로서, 일 예로, 롬(ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 마그네틱 컴퓨터 기억 장치(예를 들어, 하드 디스크, 디스켓 드라이브, 마그네틱 테이프), 광디스크 드라이브, 마그네틱 RAM, PRAM 등일 수 있다.
한편, 센싱부(1400)는, 외부 신호 감지 센서, 전방 감지 센서, 낭떠러지 감지 센서, 2차원 카메라 센서 및 3차원 카메라 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
외부 신호 감지 센서는 이동 로봇의 외부 신호를 감지할 수 있다. 외부 신호 감지 센서는, 일 예로, 적외선 센서(Infrared Ray Sensor), 초음파 센서(Ultra Sonic Sensor), RF 센서(Radio Frequency Sensor) 등일 수 있다.
이동 로봇은 외부 신호 감지 센서를 이용하여 충전대가 발생하는 안내 신호를 수신하여 충전대의 위치 및 방향을 확인할 수 있다. 이때, 충전대는 이동 로봇이 복귀 가능하도록 방향 및 거리를 지시하는 안내 신호를 발신할 수 있다. 즉, 이동 로봇은 충전대로부터 발신되는 신호를 수신하여 현재의 위치를 판단하고 이동 방향을 설정하여 충전대로 복귀할 수 있다.
한편, 전방 감지 센서는, 이동 로봇의 전방, 구체적으로 이동 로봇의 측면 외주면을 따라 일정 간격으로 설치될 수 있다. 전방 감지 센서는 이동 로봇의 적어도 일 측면에 위치하여, 전방의 장애물을 감지하기 위한 것으로서, 전방 감지 센서는 이동 로봇의 이동 방향에 존재하는 물체, 특히 장애물을 감지하여 검출 정보를 제어부(1800)에 전달할 수 있다. 즉, 전방 감지 센서는, 이동 로봇의 이동 경로 상에 존재하는 돌출물, 집안의 집기, 가구, 벽면, 벽 모서리 등을 감지하여 그 정보를 제어부(1800)에 전달할 수 있다.
전방 감지 센서는, 일 예로, 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서, 지자기 센서 등일 수 있고, 이동 로봇은 전방 감지 센서로 한 가지 종류의 센서를 사용하거나 필요에 따라 두 가지 종류 이상의 센서를 함께 사용할 수 있다.
일 예로, 초음파 센서는 일반적으로 원거리의 장애물을 감지하는 데에 주로 사용될 수 있다. 초음파 센서는 발신부와 수신부를 구비하여, 제어부(1800)는 발신부를 통해 방사된 초음파가 장애물 등에 의해 반사되어 수신부에 수신되는 지의 여부로 장애물의 존부를 판단하고, 초음파 방사 시간과 초음파 수신 시간을 이용하여 장애물과의 거리를 산출할 수 있다.
또한, 제어부(1800)는 발신부에서 방사된 초음파와, 수신부에 수신되는 초음파를 비교하여, 장애물의 크기와 관련된 정보를 검출할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1800)는 수신부에 더 많은 초음파가 수신될수록, 장애물의 크기가 큰 것으로 판단할 수 있다.
일 실시 예에서, 복수(일 예로, 5개)의 초음파 센서가 이동 로봇의 전방 측면에 외주면을 따라 설치될 수 있다. 이때, 바람직하게 초음파 센서는 발신부와 수신부가 교대로 이동 로봇의 전면에 설치될 수 있다.
즉, 발신부는 본체의 전면 중앙으로부터 좌, 우측에 이격되도록 배치될 수 있고, 수신부의 사이에 하나 또는 둘 이상의 발신부가 배치되어 장애물 등으로부터 반사된 초음파 신호의 수신 영역을 형성할 수 있다. 이와 같은 배치로 센서의 수를 줄이면서 수신 영역을 확장할 수 있다. 초음파의 발신 각도는 크로스토크(crosstalk) 현상을 방지하도록 서로 다른 신호에 영향을 미치지 아니하는 범위의 각을 유지할 수 있다. 또한, 수신부들의 수신 감도는 서로 다르게 설정될 수 있다.
또한, 초음파 센서에서 발신되는 초음파가 상향으로 출력되도록 초음파 센서는 일정 각도만큼 상향으로 설치될 수 있고, 이때, 초음파가 하향으로 방사되는 것을 방지하기 위해 소정의 차단 부재를 더 포함할 수 있다.
한편, 전방 감지 센서는, 전술한 바와 같이, 두 가지 종류 이상의 센서를 함께 사용할 수 있고, 이에 따라, 전방 감지 센서는 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서 등 중 어느 한 가지 종류의 센서를 사용할 수 있다.
일 예로, 전방 감지 센서는 초음파 센서 이외에 다른 종류의 센서로 적외선 센서를 포함할 수 있다.
적외선 센서는 초음파 센서와 함께 이동 로봇의 외주면에 설치될 수 있다. 적외선 센서 역시, 전방이나 측면에 존재하는 장애물을 감지하여 장애물 정보를 제어부(1800)에 전달할 수 있다. 즉, 적외선 센서는, 이동 로봇의 이동 경로 상에 존재하는 돌출물, 집안의 집기, 가구, 벽면, 벽 모서리 등을 감지하여 그 정보를 제어부(1800)에 전달한다. 따라서, 이동 로봇은 본체가 장애물과의 충돌없이 특정 영역 내에서 이동할 수 있다.
한편, 낭떠러지 감지 센서(또는 클리프 센서(Cliff Sensor))는, 다양한 형태의 광 센서를 주로 이용하여, 이동 로봇의 본체를 지지하는 바닥의 장애물을 감지할 수 있다.
즉, 낭떠러지 감지 센서는, 바닥의 이동 로봇의 배면에 설치되되, 이동 로봇의 종류에 따라 다른 위치에 설치될 수 있음은 물론이다. 낭떠러지 감지 센서는 이동 로봇의 배면에 위치하여, 바닥의 장애물을 감지하기 위한 것으로서, 낭떠러지 감지 센서는 상기 장애물 감지 센서와 같이 발광부와 수광부를 구비한 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서, PSD(Position Sensitive Detector) 센서 등일 수 있다.
일 예로, 낭떠러지 감지 센서 중 어느 하나는 이동 로봇의 전방에 설치되고, 다른 두 개의 낭떠러지 감지 센서는 상대적으로 뒤쪽에 설치될 수 있다.
예를 들어, 낭떠러지 감지 센서는 PSD 센서일 수 있으나, 복수의 서로 다른 종류의 센서로 구성될 수도 있다.
PSD 센서는 반도체 표면저항을 이용해서 1개의 p-n접합으로 입사광의 단장거리 위치를 검출한다. PSD 센서에는 일축 방향만의 광을 검출하는 1차원 PSD 센서와, 평면상의 광위치를 검출할 수 있는 2차원 PSD 센서가 있으며, 모두 pin 포토 다이오드 구조를 가질 수 있다. PSD 센서는 적외선 센서의 일종으로서, 적외선을 이용하여, 적외선을 송신한 후 장애물에서 반사되어 돌아오는 적외선의 각도를 측정하여 거리를 측정한다. 즉, PSD 센서는 삼각측량방식을 이용하여, 장애물과의 거리를 산출한다.
PSD 센서는 장애물에 적외선을 발광하는 발광부와, 장애물로부터 반사되어 돌아오는 적외선을 수광하는 수광부를 구비하되, 일반적으로 모듈 형태로 구성된다. PSD 센서를 이용하여, 장애물을 감지하는 경우, 장애물의 반사율, 색의 차이에 상관없이 안정적인 측정값을 얻을 수 있다.
제어부(1800)는 낭떠러지 감지 센서가 지면을 향해 발광한 적외선의 발광신호와 장애물에 의해 반사되어 수신되는 반사신호 간의 적외선 각도를 측정하여, 낭떠러지를 감지하고 그 깊이를 분석할 수 있다.
한편, 제어부(1800)는 낭떠러지 감지 센서를 이용하여 감지한 낭떠러지의 지면 상태에 따라 통과 여부를 판단할 수 있고, 판단 결과에 따라 낭떠러지의 통과 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1800)은 낭떠러지 감지 센서를 통해 낭떠러지의 존재 여부 및 낭떠러지 깊이를 판단한 다음, 낭떠러지 감지 센서를 통해 반사 신호를 감지한 경우에만 낭떠러지를 통과하도록 한다.
다른 예로, 제어부(1800)은 낭떠러지 감지 센서를 이용하여 이동 로봇의 들림 현상을 판단할 수도 있다.
한편, 2차원 카메라 센서는, 이동 로봇의 일면에 구비되어, 이동 중 본체 주변과 관련된 이미지 정보를 획득한다.
옵티컬 플로우 센서(Optical Flow Sensor)는, 센서 내에 구비된 이미지 센서로부터 입력되는 하방 영상을 변환하여 소정 형식의 영상 데이터를 생성한다. 생성된 영상 데이터는 메모리(1700)에 저장될 수 있다.
또한, 하나 이상의 광원이 옵티컬 플로우 센서에 인접하여 설치될 수 있다. 하나 이상의 광원은, 이미지 센서에 의해 촬영되는 바닥면의 소정 영역에 빛을 조사한다. 즉, 이동 로봇이 바닥면을 따라 특정 영역을 이동하는 경우에, 바닥면이 평탄하면 이미지 센서와 바닥면 사이에는 일정한 거리가 유지된다. 반면, 이동 로봇이 불균일한 표면의 바닥면을 이동하는 경우에는 바닥면의 요철 및 장애물에 의해 일정 거리 이상 멀어지게 된다. 이때 하나 이상의 광원은 조사되는 빛의 양을 조절하도록 제어부(1800)에 의해 제어될 수 있다. 상기 광원은 광량 조절이 가능한 발광 소자, 예를 들어 LED(Light Emitting Diode) 등일 수 있다.
옵티컬 플로우 센서를 이용하여, 제어부(1800)는 이동 로봇의 미끄러짐과 무관하게 이동 로봇의 위치를 검출할 수 있다. 제어부(1800)은 옵티컬 플로우 센서에 의해 촬영된 영상 데이터를 시간에 따라 비교 분석하여 이동 거리 및 이동 방향을 산출하고, 이를 근거로 이동 로봇의 위치를 산출할 수 있다. 옵티컬 플로우 센서를 이용하여 이동 로봇의 하방에 대한 이미지 정보를 이용함으로써, 제어부(1800)는 다른 수단에 의해 산출한 이동 로봇의 위치에 대하여 미끄러짐에 강인한 보정을 할 수 있다.
3차원 카메라 센서는 이동 로봇의 본체 일면 또는 일부분에 부착되어, 상기 본체의 주위와 관련된 3차원 좌표 정보를 생성할 수 있다.
즉, 3차원 카메라 센서는 이동 로봇과 피촬영 대상체의 원근거리를 산출하는 3차원 뎁스 카메라(3D Depth Camera)일 수 있다.
구체적으로, 3차원 카메라 센서는 본체의 주위와 관련된 2차원 영상을 촬영할 수 있으며, 촬영된 2차원 영상에 대응되는 복수의 3차원 좌표 정보를 생성할 수 있다.
일 실시 예에서 3차원 카메라 센서는 기존의 2차원 영상을 획득하는 카메라를 2개 이상 구비하여, 상기 2개 이상의 카메라에서 획득되는 2개 이상의 영상을 조합하여, 3차원 좌표 정보를 생성하는 스테레오 비전 방식으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 실시 예에 따른 3차원 카메라 센서는 본체의 전방을 향해 하측으로 제1 패턴의 광을 조사하는 제1 패턴 조사부와, 상기 본체의 전방을 향해 상측으로 제2 패턴의 광을 조사하는 제2 패턴 조사부 및 본체의 전방의 영상을 획득하는 영상 획득부를 포함할 수 있다. 이로써, 상기 영상 획득부는 상기 제1 패턴의 광과 상기 제2 패턴의 광이 입사된 영역의 영상을 획득할 수 있다.
또 다른 실시 예에서 3차원 카메라 센서는 단일 카메라와 함께 적외선 패턴을 조사하는 적외선 패턴 방출부를 구비하고, 적외선 패턴 방출부에서 조사된 적외선 패턴이 피촬영 대상체에 투영된 모양을 캡쳐함으로써, 3차원 카메라 센서와 피촬영 대상체 사이의 거리를 측정할 수 있다. 이러한 3차원 카메라 센서는 IR(Infra Red) 방식의 3차원 카메라 센서일 수 있다.
또 다른 실시 예에서 3차원 카메라 센서는 단일 카메라와 함께 빛을 방출하는 발광부를 구비하고, 발광부에서 방출되는 레이저 중 피촬영 대상체로부터 반사되는 일부를 수신하며, 수신된 레이저를 분석함으로써, 3차원 카메라 센서와 피촬영 대상체 사이의 거리를 측정할 수 있다. 이러한 3차원 카메라 센서는 TOF(Time of Flight) 방식의 3차원 카메라 센서일 수 있다.
구체적으로, 위와 같은 3차원 카메라 센서의 레이저는 적어도 일방향으로 연장된 형태의 레이저를 조사하도록 구성된다. 일 예에서, 상기 3차원 카메라 센서는 제1 및 제2 레이저를 구비할 수 있으며, 상기 제1 레이저는 서로 교차하는 직선 형태의 레이저를 조사하고, 제2 레이저는 단일의 직선 형태의 레이저를 조사할 수 있다. 이에 따르면, 최하단 레이저는 바닥 부분의 장애물을 감지하는 데에 이용되고, 최상단 레이저는 상부의 장애물을 감지하는 데에 이용되며, 최하단 레이저와 최상단 레이저 사이의 중간 레이저는 중간 부분의 장애물을 감지하는 데에 이용된다.
한편, 통신부(1100)는 단말 장치 및/또는 특정 영역 내 위치한 타 기기(본 명세서에서는 "가전 기기"라는 용어와 혼용하기로 한다)와 유선, 무선, 위성 통신 방식들 중 하나의 통신 방식으로 연결되어 신호와 데이터를 송수신한다.
통신부(1100)는 특정 영역 내에 위치한 타 기기와 데이터를 송수신할 수 있다. 이때, 타 기기는 네트워크에 연결하여 데이터를 송수신할 수 있는 장치이면 어느 것이어도 무방하며, 일 예로, 공기 조화 장치, 난방 장치, 공기 정화 장치, 전등, TV, 자동차 등과 같은 장치일 수 있다. 또한, 상기 타 기기는, 문, 창문, 수도 밸브, 가스 밸브 등을 제어하는 장치 등일 수 있다. 또한, 상기 타 기기는, 온도, 습도, 기압, 가스 등을 감지하는 센서 등일 수 있다.
또한, 통신부(1100)는 특정 영역 또는 일정 범위 내에 위치한 다른 자율주행 이동 로봇(100)와 통신할 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 제1 자율주행 이동 로봇(100a)와 제2 자율주행 이동 로봇(100b)는 네트워크 통신(50)을 통해 서로 데이터를 주고 받을 수 있다. 또한, 제1 자율주행 이동 로봇(100a) 및/또는 제2 자율주행 이동 로봇(100b)는 네트워크 통신(50) 또는 다른 통신을 통해 단말기(300)로부터 수신되는 제어명령에 의해 청소 관련 동작을 수행하거나 또는 대응되는 동작을 수행할 수 있다.
즉, 비록 도시되지는 않았지만, 복수의 자율주행 이동 로봇(100a, 100b)가 제1 네트워크 통신을 통해서는 단말기(300)와 통신을 수행하고, 제2 네트워크 통신을 통해서는 상호간에 통신을 수행할 수 있다.
여기에서, 네트워크 통신(50)은 WLAN(Wireless LAN), WPAN(Wireless Personal Area Network), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), WiBro(Wireless Broadband), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access), Zigbee, Z-wave, Blue-Tooth, RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultrawide-Band), Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 등과 같은 무선 통신 기술 중 적어도 하나를 이용한 근거리 통신을 의미할 수 있다.
도시된 네트워크 통신(50)은 서로 통신하고자 하는 자율주행 이동 로봇의 통신방식이 무엇인지에 따라 달라질 수 있다.
도 5a에서, 제1 자율주행 이동 로봇(100a)의 및/또는 제2 자율주행 이동 로봇(100b)는 각각의 센싱 유닛을 통해 센싱된 정보를 네트워크 통신(50)을 통해 단말기(300)에 제공할 수 있다. 또한, 단말기(300)는 수신된 정보를 기초로 생성된 제어명령을 네트워크 통신(50)을 통해 제1 자율주행 이동 로봇(100a)의 및/또는 제2 자율주행 이동 로봇(100b)에 전달할 수 있다.
또한, 도 5a에서, 제1 자율주행 이동 로봇(100a)의 통신부와 제2 자율주행 이동 로봇(100b)의 통신부가 직접 무선 통신하거나 다른 공유기(미도시) 등을 매개로 간접 무선 통신하여, 주행 상태에 관한 정보 및 서로의 위치 정보 등을 파악할 수 있다.
일 예에서, 제2 자율주행 이동 로봇(100b)는 제1 자율주행 이동 로봇(100a)로부터 수신되는 제어명령에 따라 주행 동작 및 청소 동작을 수행할 수 있다. 이러한 경우, 제1 자율주행 이동 로봇(100a)는 마스터 청소기로, 제2 자율주행 이동 로봇(100b)는 슬레이브 청소기로 동작한다고 말할 수 있다. 또는, 제2 자율주행 이동 로봇(100b)는 제1 자율주행 이동 로봇(100a)를 추종한다고 말할 수 있다. 또는, 경우에 따라서는 제1 자율주행 이동 로봇(100a)와 제2 자율주행 이동 로봇(100b)가 서로 협업한다고 말할 수도 있다.
이하 도 5b에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행을 수행하는 복수의 청소기(100a, 100b)를 포함하는 시스템이 설명된다.
도 5b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 시스템은, 자율 주행을 수행하는 복수의 청소기(100a, 100b), 네트워크(50), 서버(500), 및 복수의 단말기(300a, 300b)을 포함할 수 있다.
이 중 복수의 청소기(100a, 100b)와, 네트워크(50), 그리고 적어도 하나의 단말기(300a)는 건물(10) 내에 배치되고, 다른 단말기(300b)와 서버(500)는 외부에 위치할 수 있다.
복수의 청소기(100a, 100b)는, 스스로 주행하며 청소를 수행하는 청소기로서, 자율 주행 및 자율 청소를 수행할 수 있다. 복수의 청소기(100a, 100b)는, 주행 기능 및 청소 기능 외에, 내부에 각각 통신부(1100)를 구비할 수 있다.
또한, 복수의 청소기(100a, 100b), 서버(500), 및 복수의 단말기(300a, 300b)는 네트워크(50)를 통해 서로 연결되어 서로 데이터를 교환할 수 있다. 이를 위해, 비록 도시되지는 않았지만, AP(access point; AP) 장치 등의 무선 공유기를 더 포함할 수 있다. 이러한 경우, 내부 네트워크(10) 내에 위치한 단말기(300a)는, 상기 AP 장치를 통해 복수의 청소기(100a, 100b) 중 적어도 하나와 접속함으로써, 청소기에 대한 모니터링, 원격제어 등을 수행할 수 있다. 또한, 외부 네트워크에 위치한 단말기(300b)도, 상기 AP 장치를 통해 복수의 청소기(100a, 100b) 중 적어도 하나와 접속함으로써, 청소기에 대한 모니터링, 원격제어 등을 수행할 수 있게 된다.
서버(500)는 이동 단말기(300b)를 통해서 직접 무선 연결될 수 있다. 또는, 서버(500)는 이동 단말기(300b)를 통하지 않고 복수의 청소기(100a, 100b) 중 적어도 하나와 연결될 수도 있다.
서버(500)는 프로그램 처리가능한 프로세서를 포함할 수 있으며, 각종 알고리즘을 구비할 수 있다. 예로서, 서버(500)는 머신 러닝(machine learning) 및/또는 데이터 마이닝(data mining)의 수행과 관련된 알고리즘을 구비할 수 있다. 또 예로써, 서버(500)는, 음성 인식 알고리즘을 구비할 수 있다. 이러한 경우, 음성 데이터 수신시, 수신되는 음성 데이터를, 텍스트 형식의 데이터로 변환하여, 출력할 수 있다.
서버(500)는, 복수의 청소기(100a, 100b)에 대한 펌웨어 정보, 운전 정보(코스 정보 등)를 저장하고, 복수의 청소기(100a, 100b)에 대한 제품 정보를 등록할 수 있다. 예를 들어, 서버(500)는, 청소기 제조자가 운영하는 서버이거나 또는 공개된 애플리케이션 스토어 운영자가 운영하는 서버일 수 있다.
다른 예에서, 상기 서버(500)는 내부 네트워크(10) 내에 구비되어, 홈 기기들에 대한 상태 정보를 저장하거나, 홈 기기에서 공유되는 컨텐츠를 저장하는 홈 서버일 수도 있다. 서버(500)가 홈 서버인 경우, 이물질과 관련된 정보, 예를 들어, 이물질 이미지 등을 저장할 수 있다.
한편, 복수의 청소기(100a, 100b)는 지그비(Zigbee), 지-웨이브(Z-wave), 블루투스(Blue-Tooth), 초광대역 무선기술(Ultra-wide Band) 등을 통해 직접 무선 연결될 수 있다. 이러한 경우, 복수의 청소기(100a, 100b)는 서로의 위치 정보 및 주행 정보를 교환할 수 있다.
이때, 복수의 청소기(100a, 100b) 중 어느 하나는 마스터 청소기(100a)가 되고, 다른 하나는 슬레이브 청소기(100b)가 될 수 있다.
이러한 경우, 제1 이동 로봇(100a)가 제2 이동 로봇(100b)의 주행 및 청소를 제어할 수 있다. 또, 제2 이동 로봇(100b)는 제1 이동 로봇(100a)를 추종하며 주행 및 청소를 수행할 수 있다. 여기에서, 제2 이동 로봇(100b)가 제1 이동 로봇(100a)를 추종한다는 것은, 제2 이동 로봇(100b)가 제1 이동 로봇(100a)와 적절한 거리를 유지하면서 제1 이동 로봇(100a)를 좇아서 주행 및 청소를 수행하는 것을 의미한다.
도 5c를 참조하면, 제1 이동 로봇(100a)는 제2 이동 로봇(100b)가 제1 이동 로봇(100a)를 추종하도록 제2 이동 로봇(100b)를 제어한다.
이를 위해, 제1 이동 로봇(100a)와 제2 이동 로봇(100b)는 상호 통신이 가능한 특정 영역 내에 존재하며, 제2 이동 로봇(100b)는 적어도 제1 이동 로봇(100a)의 상대 위치를 파악하고 있어야 한다.
예로써, 제1 이동 로봇(100a)의 통신부와 제2 이동 로봇(100b)의 통신부가 상호 IR 신호, 초음파 신호, 반송파 주파수, 임펄스 신호 등을 교환하고, 삼각측량 등을 통해 이를 분석하여 제1 이동 로봇(100a)와 제2 이동 로봇(100b)의 이동변위를 산출함으로써 제1 이동 로봇(100a)와 제2 이동 로봇(100b)의 상대 위치를 파악할 수 있다. 다만, 이러한 방식에 한정되지 않고, 전술한 다양한 무선 통신 기술 중 하나를 사용하여 삼각측량 등 통해 제1 이동 로봇(100a)와 제2 이동 로봇(100b)의 상대 위치를 파악할 수 있을 것이다.
제1 이동 로봇(100a)는 제2 이동 로봇(100b) 간의 상대 위치가 인식되면, 제2 이동 로봇(100b)는 제1 이동 로봇(100a)에 저장된 맵 정보 또는 서버나 단말기 등에 저장된 맵 정보를 기준으로 제어될 수 있다. 또한, 제2 이동 로봇(100b)는 제1 이동 로봇(100a)에서 센싱된 장애물 정보를 공유할 수 있다. 또한, 제2 이동 로봇(100b)는 제1 이동 로봇(100a)에서 수신되는 제어명령(예, 주행방향, 주행속도, 정지 등의 주행과 관련된 제어명령)에 의해 동작을 수행할 수 있다.
구체적으로, 제2 이동 로봇(100b)는 제1 이동 로봇(100a)의 주행 경로를 따라 주행하면서 청소를 수행한다. 다만, 제1 이동 로봇(100a)와 제2 이동 로봇(100b)의 진행방향이 항상 일치하지는 않는다. 예를 들어, 제1 이동 로봇(100a)가 상/하/좌/우로 이동하거나 회전하는 경우, 제2 이동 로봇(100b)는 소정 시간 후에 상/하/좌/우로 이동하거나 회전하므로, 현재 진행방향이 서로 달라질 수 있다.
또한, 제1 이동 로봇(100a)의 주행 속도(Va)와 제2 이동 로봇(100b)의 주행 속도(Vb)는 서로 다를 수 있다.
제1 이동 로봇(100a)는 제1 이동 로봇(100a)와 제2 이동 로봇(100b)의 통신가능한 거리를 고려하여, 제2 이동 로봇(100b)의 주행 속도(Vb)를 가변하도록 제어할 수 있다. 예로써, 제1 이동 로봇(100a)와 제2 이동 로봇(100b)가 일정 거리 이상으로 멀어지면, 제1 이동 로봇(100a)는 제2 이동 로봇(100b)의 주행 속도(Vb)가 이전보다 빨라지도록 제어할 수 있다. 또, 제1 이동 로봇(100a)와 제2 이동 로봇(100b)가 일정 거리 이상으로 가까워지면 제2 이동 로봇(100b)의 주행 속도(Vb)가 이전보다 느리도록 제어하거나 또는 소정 시간 정지하도록 제어할 수 있다. 이를 통해, 제2 이동 로봇(100b)가 제1 이동 로봇(100a)를 계속 추종하며 청소를 수행할 수 있다.
본 발명에서는 제1 이동 로봇(100a)의 후방과 전방에 각각 수신용 센서를 두어, 제1 이동 로봇(100a)의 제어부가 제2 이동 로봇(100b)로부터 수신되는 광 신호의 수신방향을 전방과 후방으로 구별하여 인식할 수 있다. 이를 위해, 제1 이동 로봇(100a)의 후방에는 UWB 모듈이 구비되고 전방에는 UWB 모듈 또는 다수의 광 센서가 이격 배치될 수 있다. 제1 이동 로봇(100a)는 제2 이동 로봇(100b)로부터 수신되는 광 신호의 수신방향을 인식하여, 제2 이동 로봇(100b)가 제1 이동 로봇(100a)의 후방에서 따라오고 있는지 또는 역전되어 전방에 위치하고 있는지를 판단할 수 있다.
본 발명의 제1 자율주행 이동 로봇(100a)는 제1 이동 로봇 또는 제1 이동 로봇(100a)로, 제2 자율주행 이동 로봇(100b)는 제2 이동 로봇 제2 이동 로봇(100b)로 명명될 수 있다.
본 명세서에서는, 제1 자율주행 이동 로봇(100a)를 제1 이동 로봇(100a)로, 제2 자율주행 이동 로봇(100b)를 제2 이동 로봇(100b)로 명명하여 설명하기로 한다.
또한, 본 명세서에서는, 설명의 편의상, 제1 이동 로봇(100a)는 제2 이동 로봇(100b)보다 앞선 방향에서 주행하는 선도 청소기의 역할을 수행하고, 제2 이동 로봇(100b)는 상기 제1 이동 로봇(100a)를 추종하는 후발 청소기의 역할을 수행하는 것으로 설명하기로 한다.
본 발명은 제1 이동 로봇(100a)와 제2 이동 로봇(100b)가 사용자의 개입 없이, 상호 추종하면서 주행 및 청소를 수행할 수 있다.
이를 위해서는, 제1 이동 로봇(100a)가 제2 이동 로봇(100b)의 위치를 파악하거나, 제2 이동 로봇(100b)가 제1 이동 로봇(100a)의 위치를 파악하는 것이 필요하다. 이는, 제1 이동 로봇(100a)과 제2 이동 로봇(100b)의 상대위치를 파악하는 것을 의미할 수 있다.
본 발명은, 다양한 방식을 이용하여, 제1 이동 로봇(100a)와 제2 이동 로봇(100b)의 상대위치를 파악할 수 있다.
예를 들어, 본 발명은, 제1 이동 로봇(100a)의 통신부와 제2 이동 로봇(100b)의 통신부가 상호 IR 신호, 초음파 신호, 반송파 주파수, 임펄스 신호 등을 교환하고, 교환된 신호를 이용하여 삼각측량 방식을 통해 제1 이동 로봇(100a)와 제2 이동 로봇(100b)의 상대 위치를 파악할 수 있다.
더불어, 본 발명은, 전술한 다양한 무선 통신 기술 중 하나(예를 들어, 지그비(Zigbee), 지-웨이브(Z-wave), 블루투스(Blue-Tooth) 및 초광대역 무선기술(Ultra-wide Band) 중 하나)를 사용하여 삼각측량 등 통해 제1 이동 로봇(100a)와 제2 이동 로봇(100b)의 상대 위치를 파악할 수 있다.
두 장치의 상대위치를 구하는 삼각측량 방식은 일반적인 기술이므로, 본 명세서에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 센서를 이용하여 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇의 상대위치를 결정하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명은, 제1 이동 로봇(100a)와 제2 이동 로봇(100b)의 상대위치를 파악하기 위해, 발신용 광 센서(적외선 센서, 또는 레이저 센서)와 수신용 광 센서(적외선 센서 또는 레이저 센서)를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 발신용 적외선 센서는 1개일 수 있고, 상기 수신용 적외선 센서는 3개일 수 있다.
예를 들어, 상기 발신용 적외선 센서는, 복수의 청소기 중 제1 이동 로봇(100a)에 장착되고, 상기 수신용 적외선 센서는 제2 이동 로봇(100b)에 장착될 수 있다.
본 명세서에서, 적외선 센서는, 적외선 파장대(예를 들어, 25 마이크로미터 이상) 중 특정 파장 또는 특정 파장대의 파장을 갖는 적외선을 발신하거나 수신할 수 있는 센서일 수 있다.
여기서, 상기 적외선 센서는, 제1 종류의 센서(600a, 600b)로 명명될 수 있다.
도 6a에 도시된 것과 같이, 상기 제1 종류의 센서(적외선 센서)는, 제1 종류의 발신용 센서(600a)와 제1 종류의 수신용 센서(600b)를 포함할 수 있다.
상기 발신용 적외선 센서(600a)는, 선도 청소기인 제1 이동 로봇(100a)에 구비될 수 있으며, 일 예로, 제1 이동 로봇(100a) 본체의 외주면에 장착될 수 있다.
상기 수신용 적외선 센서(600b)는, 후행 청소기인 제2 이동 로봇(100b)에 구비될 수 있다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 수신용 적외선 센서(600b)는 복수 개 일 수 있다.
예를 들어, 상기 수신용 적외선 센서(600b)는, 수신용 제1 적외선 센서(610b-1), 수신용 제2 적외선 센서(610b-2) 및 수신용 제3 적외선 센서(610-b)를 포함할 수 있으며, 상기 수신용 제1 내지 제3 적외선 센서(610b-1, 610b-2, 610b-3)는, 제2 이동 로봇(100b) 본체의 외주면에 장착될 수 있으며, 서로 다른 위치에 배치될 수 있다.
이 경우, 상기 수신용 제1 내지 제3 적외선 센서(610b-1, 610b-2, 610b-3)는, 제2 이동 로봇(100b) 본체의 외주면에서 서로 이격되어 배치될 수 있다.
한편, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부(1800)는, 제1 이동 로봇(100a)에 구비된 발신용 적외선 센서(600a)로부터 출력된 레이저 광을 수신용 적외선 센서(600b)를 통해 수신할 수 있다.
이 때, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부(1800)는, 수신용 적외선 센서(600b)에 포함된 수신용 제1 내지 제3 적외선 센서들(610b-1, 610b-2, 610b-3)에서 각각 수신된 레이저 광의 세기를 측정할 수 있다.
제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 수신용 제1 내지 제3 적외선 센서들(610b-1, 610b-2, 610b-3)에서 측정된 레이저 광의 세기에 근거하여, 삼각측량 방식을 적용할 수 있다.
레이저 광의 세기를 이용한 삼각측량 방식에 대하여 간단히 설명하면, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 수신용 제1 적외선 센서(610b-1)로 수신된 레이저 광의 세기에 근거하여, 수신용 제1 적외선 센서(610b-1)를 기준으로 한 제1 거리(D1)를 산출할 수 있다.
이 때, 상기 제1 거리(D1)은 레이저 광의 세기와 스케일의 곱에 의해 결정되며, 스케일은 실험을 통해 결정될 수 있다.
예를 들어, 상기 반경은 레이저 광의 세기가 클수록 짧아질 수 있다. 즉, 상기 반경과 레이저 광의 세기는 반비례할 수 있다.
마찬가지로, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 수신용 제2 적외선 센서(610b-2)로 수신된 레이저 광의 세기에 근거하여, 수신용 제2 적외선 센서(610b-2)를 기준으로 한 제2 거리(D2)를 산출할 수 있다.
또한, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 수신용 제3 적외선 센서(610b-3)로 수신된 레이저 광의 세기에 근거하여, 수신용 제3 적외선 센서(610b-3)를 기준으로 한 제3 거리(D3)를 산출할 수 있다.
이후, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 도 6b에 도시된 것과 같이, 각 수신용 적외선 센서를 중심으로 각 적외선 센서에서 산출된 제1 내지 제3 거리 (D1, D2, D3)를 반경하로 하는 세 개의 원(C1, C2, C3)을 그리고, 3개의 원이 교차하는 지점(또는 교점)(P)을 추출(산출, 결정, 판단)할 수 있다. 제2 이동 로봇의 제어부는, 상기 교차하는 지점을 제1 이동 로봇의 위치(보다 정확하는 발신용 적외선 센서의 위치)로 결정할 수 있다.
이 때, 상기 수신용 제1 내지 제3 적외선 센서(610b-1, 610b-2, 610b-3)는, 제2 이동 로봇(100b)에서 서로 다른 위치에 배치되며, 배치된 위치 좌표는 제2 이동 로봇(100b)의 제어부에 기 저장되어 있을 수 있다.
또한, 상기 수신용 제1 내지 제3 적외선 센서(610b-1, 610b-2, 610b-3)는, 제1 이동 로봇(100a)의 발신용 적외선 센서(600a)를 기준으로 서로 다른 이격 거리를 갖게 되므로, 제1 종류의 발신용 센서(600a)에서 출력된 레이저 광을 수신하는 세기가 달라질 수 있다.
따라서, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 상기 수신용 제1 내지 제3 센서(610b-1, 610b-2, 610b-3)를 통해 수신되는 레이저 광의 세기에 근거하여 각 센서를 중심으로 한 제1 내지 제3 거리(D1, D2, D3)를 결정하고, 상기 제1 내지 제3 거리를 반경으로 하는 각 원(C1, C2, C3)들의 교점(P)을 제1 이동 로봇(100a)의 위치로 결정할 수 있다.
구체적으로, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부(1800a)는, 제1 적외선 센서(610b-1)를 중심점으로 하며 상기 제1 거리를 반경으로 하는 제1 원과, 제2 적외선 센서(610b-2)를 중심점으로 하며 상기 제2 거리를 반경으로 하는 제2 원과, 제3 적외선 센서(710b-3)를 중심점으로 하며 상기 제3 거리를 반경으로 하는 제3 원의 교차되는 지점을 제1 이동 로봇의 위치좌표(공간좌표)로 산출할 수 있다.
즉, 상기 교점(P)은 공간좌표로 형성될 수 있으며, 상기 공간좌표를 이용하여 제1 이동 로봇(100a)와 제2 이동 로봇(100b)의 상대위치를 파악할 수 있다.
이러한 구성을 통해, 본 발명은 저렴한 적외선 센서를 이용하여 복수의 청소기의 상대위치를 파악할 수 있는 이동 로봇을 제공할 수 있다.
한편, 적외선 센서를 이용하는 경우, 제1 이동 로봇(100a)와 제2 이동 로봇(100b) 사이에 장애물이 존재하는 경우, 레이저 광의 수신이 차단되어 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇의 상대위치를 정확하게 파악할 수 없다는 문제가 있다.
이를 해결하기 위해, 본 발명은 도 6a 및 도 6b에서 설명한 바와 같이, 발신용/수신용 적외선 센서 대신 UWB(Ultra Wide Band) 모듈을 이용하여 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇의 상대위치를 측정할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UWB 모듈을 이용하여 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇의 상대위치를 결정하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
앞서 설명한 것과 같이, UWB 모듈(또는 UWB 센서)은, 제1 이동 로봇(100a) 및 제2 이동 로봇(100b)의 통신부(1100)에 포함될 수 있다. 또한, UWB모듈이 제1 이동 로봇(100a)와 제2 이동 로봇(100b)의 상대위치를 센싱하는데 이용된다는 측면에서 보면, 상기 UWB 모듈은, 제1 이동 로봇(100a) 및 제2 이동 로봇(100b)의 센싱부(1400)에 포함될 수도 있다.
제1 이동 로봇(100a)는, 초광대역 신호를 전달하기 위한 발신용 UWB 모듈(700a)을 구비할 수 있다. 상기 발신용 UWB 모듈은, 제2 종류의 발신용 센서 또는 UWB 태그(tag)로 명명될 수 있다.
또한, 제2 이동 로봇(100b)는, 제1 이동 로봇(100a)에 구비된 발신용 UWB 모듈(700a)에서 출력된 초광대역 신호를 수신하는 수신용 UWB 모듈(700b)을 구비할 수 있다. 상기 수신용 UWB 모듈은, 제2 종류의 수신용 센서 또는 UWB 앵커(anchor)로 명명될 수 있다.
UWB 모듈간 송수신되는 초광대역 신호(또는 UWB 신호)는, 특정 공간 이내에서 원활하게 송수신이 가능하다.
이에 따라, 제1 이동 로봇(100a)와 제2 이동 로봇(100b) 사이에 장애물이 존재한다 하더라도, 제1 이동 로봇(100a)와 제2 이동 로봇(100b)가 특정 공간 이내에 존재하면, 초광대역 신호의 송수신이 가능하다. 이는 즉, 정확도가 높아진다는 것을 의미할 수 있다.
본 발명의 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇은, UWB 태그와 UWB 앵커 사이에서 송수신되는 신호의 시간을 측정하여, 상기 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이의 거리(이격거리)를 파악할 수 있다.
일반적으로, 상기 UWB 태그와 UWB 앵커는 모두 UWB 모듈로서, UWB 신호를 송수신하도록 형성된 모듈을 의미할 수 있다.
일 예로, 다른 이동 로봇(100a)의 상대위치를 계산(결정)하는 로봇(100b)에 구비된 UWB모듈을 UWB앵커로 명명하고, 상대위치의 파악 대상이 되는 로봇(100a)에 구비된 UWB 모듈을 UWB태그로 명명할 수 있다.
구체적으로, 예를 들어, 복수의 이동 로봇(100a, 100b) 각각에 하나의 UWB 센서를 구비하거나 또는 제1이동 로봇(100a)에는 단일의 UWB 센서를 이를 추종하는 제2이동 로봇(100b)에는 단일의 UWB 센서 및 하나 이상의 안테나를 구비하거나 또는 적어도 두 개의 UWB 센서를 장착함으로써, 제1이동 로봇(100a)는 서로 다른 두 시점(t1, t2)에서 상기 제1이동 로봇(100a)로부터 제2이동 로봇(100b) 까지의 이격거리를 측정할 수 있다.
제1이동 로봇(100a)의 UWB 센서와 제2이동 로봇(100b)의 UWB 센서는 서로에게 초광대역 신호를 방사하여, 서로를 맞고 반사되어 들어오는 시간인 ToA(Time Of Arrival)(또는 ToF(Time of Flight))을 이용하여 거리 및 상대속도가 측정된다. 다만, 이에 한정되지 않으며, TDoA(Time Difference of Arrival) 또는 AoA(Angle of Arrival) 측위 기술을 이용하여 복수의 이동 로봇(100a, 100b)의 상대 위치를 파악할 수 있다.
예를 들어, 도 7b에 도시된 것과 같이, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부(1800)는 제2 이동 로봇의 UWB 앵커에서 제1 신호(Radio message 1)를 출력할 수 있다.
상기 제1 신호는 제1 이동 로봇(100a)의 UWB 태그에 수신될 수 있다.
제1 이동 로봇(100a)의 제어부(1800)는, 상기 제1 신호의 수신에 응답하여, 제2 신호(Radio message 2)를 출력할 수 있다.
상기 제2 이동 로봇(100b)의 제어부(1800)는, UWB 앵커(700b)를 통해 상기 제2 신호를 수신할 수 있다.
상기 제2 신호에는, 제1 이동 로봇(100a)에서 제1 신호를 수신한 시각과 제2 신호를 발신한 시각에 근거하여 산출된 지연시간(t_reply) 정보를 포함할 수 있다.
제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 상기 제1 신호를 출력한 시각(t1)과 상기 제2 신호를 수신한 시각(t2)과 상기 제2 신호에 포함된 지연시간(t-reply)를 이용하여, 상기 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이의 신호전송시간 TOF(Time of Flight)를 산출할 수 있다.
또한, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부(1800)는, 상기 제1 신호를 출력한 시각(t1)과 상기 제2 신호를 수신한 시각(t2)과 상기 제2 신호에 포함된 지연시간(t-reply)를 이용하여, 제1 이동 로봇(100a)와 제2 이동 로봇(100b) 사이의 거리(Distance)(정확하게는, UWB 태그와 UWB 앵커 사이의 거리)를 산출할 수 있다. 여기서, 도 7b의 c는, 빛의 속도를 의미한다.
AoA(Angle of Arrival) 측위 기술을 이용하여 제1이동 로봇(100a)와 제2이동 로봇(100b)가 서로의 상대 위치를 파악하는 방법은 다음과 같다. AoA(Angle of Arrival) 측위 기술을 이용하기 위해서는 제1이동 로봇(100a)와 제2이동 로봇(100b) 각각에 별도의 수신기 안테나를 하나 또는 복수개 구비해야한다. 제1이동 로봇(100a)와 제2이동 로봇(100b)는 각각에 구비된 수신기 안테나에 수신되는 신호 수신 각도의 차이(또는 위상차)를 이용하여 서로의 상대 위치를 파악할 수 있다. 이를 위해, 제1이동 로봇(100a)와 제2이동 로봇(100b) 각각은 수신기 안테나 배열로부터 들어오는 정확한 신호방향을 감지할 수 있어야 한다.
제1이동 로봇(100a)와 제2이동 로봇(100b) 각각에서 발생한 신호, 예를 들어 UWB 신호 등은 특정 지향성 안테나에만 수신되므로, 서로는 수신된 신호의 각도를 파악할 수 있다. 제1이동 로봇(100a)와 제2이동 로봇(100b) 각각에 설치된 수신기 안테나의 위치는 알려져있음을 전제로, 수신기 안테나의 위치와 신호 수신 방향을 근거로 제1이동 로봇(100a)와 제2이동 로봇(100b) 서로의 상대 위치를 계산할 수 있다.
이때에, 수신기 안테나가 1개 설치된 경우에는 일정한 범위의 공간에서 2D 위치를 계산할 수 있고, 수신기 안테나를 2개 이상을 설치하면 3D 위치를 계산할 수 있다. 후자의 경우 신호 수신 방향을 정확히 파악하기 위해 수신기 안테나 간의 이격거리(d)로 위치 계산에 사용된다.
예를 들어, 제1 이동 로봇(100a)에 하나의 UWB 태그가 구비되고, 제2 이동 로봇(100b)에 적어도 두 개의 UWB 앵커가 구비될 수 있다. 이 때, 제2 이동 로봇(100b)은, 제1 이동 로봇(100a)의 UWB 태그에서 송출된 UWB신호를 적어도 두 개의 UWB 앵커를 통해 각각 수신할 수 있다.
이 후, 제2 이동 로봇(100b)은, 적어도 두 개의 UWB 앵커를 통해 수신된 UWB 신호들의 위상차와, 상기 적어도 두 개의 UWB앵커 사이의 이격거리를 이용하여, 제2 이동 로봇(100b)의 전방 방향을 기준으로 제1 이동 로봇(100a)이 위치한 위치정보(또는 각도정보)를 판단할 수 있다.
즉, 본 발명의 제2 이동 로봇은, ToF 방식을 이용하여 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이의 거리 정보를 추출하고, AoA 방식을 이용하여 제2 이동 로봇의 전방 방향을 기준으로 제1 이동 로봇이 위치한 방향정보(또는 각도정보)를 결정할 수 있다. 또한, 상기 제2 이동 로봇은, 상기 거리정보와 상기 각도정보를 이용하여, 제1 이동 로봇의 상대위치를 결정할 수 있다.
한편, 도 7a에 도시된 것과 같이, 제2 이동 로봇(100b)에는, 복수의 UWB 앵커(복수의 수신용 UWB 모듈)가 구비될 수 있다.
예를 들어, 제2 이동 로봇(100b)에는, 3개의 UWB 앵커가 구비될 수 있으며, 상기 3개의 UWB 앵커는, 제1 UWB 앵커(710b-1), 제2 UWB 앵커(710b-2) 및 제3 UWB 앵커(710b-3)를 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 복수의 UWB 앵커를 이용하여, 제1 이동 로봇(100a)와 제2 이동 로봇(100b)의 상대위치(공간좌표)를 산출할 수 있다. 3개의 UWB 앵커와 하나의 UWB 태그를 이용하여 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇의 상대위치를 구하는 것은, 도 6b에서 설명한 삼각측량 방식을 동일/유사하게 유추적용할 수 있다.
예를 들어, 제2 이동 로봇(100b)는, 제1 내지 제3 UWB 앵커(710b-1, 710b-2, 710b-3) 각각을 제어하여, 제1 내지 제3 UWB 앵커와 제1 이동 로봇(100a)에 구비된 UWB 태그(700a) 사이의 거리를 추출할 수 있다.
제2 이동 로봇(100b)에 구비된 각 UWB 앵커와 제1 이동 로봇(100a)에 구비된 UWB 태그(700a) 사이의 거리(이격거리)를 추출하는 것은, 도 7b에서 설명한 내용을 동일/유사하게 유추적용할 수 있다.
예를 들어, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부(1800a)는, 제1 UWB 앵커(710b-1)와 UWB 태그(700a) 사이의 제1 거리, 제2 UWB 앵커(710b-2)와 UWB 태그(700a) 사이의 제2 거리 및 제3 UWB 앵커(710b-3)와 UWB 태그(700a) 사이의 제3 거리를 각각 추출할 수 있다.
이후, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부(1800a)는, 제1 UWB 앵커(710b-1)를 중심점으로 하며 상기 제1 거리를 반경으로 하는 제1 원과, 제2 UWB 앵커(710b-2)를 중심점으로 하며 상기 제2 거리를 반경으로 하는 제2 원과, 제3 UWB 앵커(710b-3)를 중심점으로 하며 상기 제3 거리를 반경으로 하는 제3 원의 교차되는 지점을 제1 이동 로봇의 위치좌표(공간좌표)로 산출할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 하나의 UWB 태그(700a)와 3개의 UWB 앵커(710b-1, 710b-2, 710b-3)를 이용하여 삼각측량 방식을 이용하여 제1 이동 로봇(100a)와 제2 이동 로봇(100b)의 상대위치(또는 공간좌표)를 산출할 수 있다.
즉, 하나의 UWB 태그와 하나의 UWB 앵커를 이용하는 경우, 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이의 거리는 추출이 가능하지만, 상대위치(즉 공간좌표)의 추출은 불가능하다. 이에 따라, 본 발명은, 하나의 UWB 태그와 세 개의 UWB 앵커를 이용하여, 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇의 상대위치까지 추출할 수 있다.
한편, 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇의 상대위치를 추출하기 위해서 하나의 UWB 태그와 세 개의 UWB 앵커를 이용하게 되면, 정확도는 가장 높지만, 비용도 증가한다는 문제점이 있다.
도 6a 및 도 6b에서 살펴본 적외선 센서를 이용하는 경우, 레이저 특성에 따라 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이에 장애물이 존재하면, 레이저 송수신이 차단된다. 이에 따라, 적외선 센서만을 이용하는 경우, 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇의 상대위치 측정이 부정확해지는 문제가 있다.
또한, 도 7a 및 도 7b에서 살펴본 UWB 모듈을 이용하는 경우, 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이의 장애물 존재여부와 관계없이, 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇의 상대위치를 정확하게 추출할 수 있다. 그러나, 비용이 증가하는 문제가 있다.
이하에서는, 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이의 정확한 상대위치 측정과 더불어 비용을 줄이기 위한 본 발명의 다양한 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명은, 앞서 설명한 문제점을 보완 및 해결하기 위해, 초음파 센서를 이용하여 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇의 상대위치를 측정할 수 있다.
도 8a, 도 8b 및 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 센서 및 UWB 모듈을 이용하여 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇의 상대위치를 결정하는 방법을 설명하기 위한 개념도 및 흐름도이다.
상기 초음파 센서는, 제1 주파수의 음파를 출력하거나 수신하는 센서일 수 있다.
여기서, 상기 제1 주파수는, 20kHz 이상의 주파수를 의미할 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해, 상기 제1 주파수의 신호를 초음파 신호로 설명하기로 한다.
초음파 신호는 매개 물질을 진동시켜 전달되는 파동의 일종인 음파의 특성을 갖는다. 이로 인해, 초음파 신호는, 진행 방향에 장애물이 존재하더라도, 반사, 굴절, 회절 등이 일어나게 되어 목적지까지 전달되는 것이 가능하다.
이로 인해, 초음파 신호를 이용하는 경우, 레이저 광을 이용하는 경우보다 장애물에 강인한 특성을 가지며, 장애물이 존재하는 경우에도 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이의 초음파 신호 전달이 원활이 이루어지게 되어, 상대 위치를 판단하는 것이 가능하게 된다.도 8a를 참조하면, 본 발명의 제1 이동 로봇(100a)는, 발신용 초음파 센서(800a)를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 발신용 초음파 센서는, 제3 종류의 발신용 센서로 명명될 수 있다.
상기 발신용 초음파 센서는, 제1 주파수의 음파를 출력하는 발신용 센서일 수 있다.
상기 발신용 초음파 센서는, 일 예로, 제1 이동 로봇(100a)의 후방을 향해 초음파 신호를 출력하도록 형성될 수 있다. 즉, 제1 이동 로봇(100a)에 구비된 발신용 초음파 센서는, 제1 이동 로봇(100a)의 전방으로는 초음파 신호가 출력되지 않고, 후방으로 초음파 신호가 출력되도록 배치될 수 있다.
이 경우, 제1 이동 로봇(100a)에 구비된 발신용 초음파 센서는, 제1 이동 로봇(100a)의 후방을 향하는 소정 영역(예를 들어, 제1 이동 로봇(100a)의 후방을 기준으로 -90도~+90도 사이의 각도를 갖는 범위) 내에서 초음파 신호를 출력하도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1 이동 로봇(100a)의 발신용 초음파 센서 주변에는, 상기 발신용 초음파 센서가 상기 제1 이동 로봇의 후방을 향하는 소정 영역으로 초음파 신호를 송신하도록, 차단부재(1000a, 도 10 참조)가 형성될 수 있다.
다른 예로, 상기 제1 이동 로봇(100a)의 발신용 초음파 센서는, 제1 이동 로봇의 후방으로 초음파 신호를 출력하도록, 제1 이동 로봇의 상측 후방 또는 제1 이동 로봇의 측면 중 후방에 위치한 영역에 배치될 수 있다.
다만, 이에 한정되지 않고, 상기 제1 이동 로봇(100a)에 구비된 발신용 초음파 센서는, 전방위로 초음파 신호를 출력하도록 형성될 수도 있다. 이 경우, 차단부재(1000a)는 존재하지 않을 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 이동 로봇(100b)는, 수신용 초음파 센서(800b)를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 수신용 초음파 센서는, 제3 종류의 수신용 센서로 명명될 수 있다. 상기 수신용 초음파 센서(800b)는 복수개일 수 있으며, 일 예로, 제1 초음파 센서(810b-1), 제2 초음파 센서(810b-2) 및 제3 초음파 센서(810b-3)를 포함할 수 있다.
상기 수신용 초음파 센서는, 상기 제1 주파수의 음파를 수신하는 수신용 센서일 수 있다.
즉, 상기 제1 주파수의 음파를 출력하는 발신용 센서와 상기 제1 주파수의 음파를 수신하는 수신용 센서는 초음파 센서일 수 있다.
상기 제1 내지 제3 초음파 센서(810b-1, 810b-2, 810b-3)은 제2 이동 로봇(100b)의 서로 다른 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제3 초음파 센서는, 삼각기법을 적용하기 원활하도록, 상기 제1 내지 제3 초음파 센서를 연결한 선들에 의해 형성되는 도형이 삼각형이 되도록 삼각 배치될 수 있다.
상기 제1 내지 제3 초음파 센서는, 제2 이동 로봇(100b)의 전방에서 수신되는 초음파 신호를 수신하도록 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 제1 내지 제3 초음파 센서는, 제2 이동 로봇(100b)의 전방에서 수신되는 초음파 신호를 수신하는 것이 가능하며, 상기 제2 이동 로봇(100b)의 후방에서 수신되는 초음파 신호는 수신하지 않도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 내지 제3 초음파 센서는, 상기 제2 이동 로봇(100b)의 전방을 향하는 소정 영역(예를 들어, 제2 이동 로봇(100b)의 전방을 기준으로 -90도~+90도 사이의 각도를 갖는 범위) 내에서 초음파 신호를 수신하도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 제2 이동 로봇(100a)의 수신용 제1 내지 제3 초음파 센서 주변에는, 상기 제1 내지 제3 초음파 센서가 상기 제2 이동 로봇의 전방을 향하는 소정 영역에서 전송되는 초음파 신호를 수신하도록, 차단부재(1000b, 도 10 참조)이 형성될 수 있다.
다른 예로, 상기 제2 이동 로봇(100b)의 제1 내지 제3 초음파 센서는, 제2 이동 로봇의 전방에서 전송되는 초음파 신호만을 수신하도록, 제2 이동 로봇의 상측 전방 또는 제2 이동 로봇의 측면 중 전방에 위치한 영역에 배치될 수 있다.
다만, 이에 한정되지 않고, 제1 내지 제3 초음파 센서는, 전방위에서 수신되는 초음파 신호를 수신하도록 형성될 수도 있다. 이 경우, 차단부재(1000b)는 존재하지 않을 수 있다.본 발명은, 도 6b에서 설명한 바와 같이, 하나의 발신용 초음파 센서와 세 개의 수신용 초음파 센서를 이용하여, 삼각측량 방식을 적용하여 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇의 상대위치를 측정할 수 있다.
구체적으로, 제1 이동 로봇에 구비된 발신용 초음파 센서(800a)에서 출력된 초음파가 제1 초음파 센서(810b-1)에서 수신되면, 제2 이동 로봇의 제어부는, 상기 발신용 초음파 센서(800a)에서 제1 초음파 센서(810b-1)까지 초음파 신호가 전달된 시간과 초음파 신호의 속도에 근거하여, 상기 발신용 초음파 센서와 제1 초음파 센서 사이의 제1 거리(D1)를 산출할 수 있다.
마찬가지로, 제2 이동 로봇의 제어부는, 상기 발신용 초음파 센서(800a)와 제2 초음파 센서(810b-2) 사이의 제2 거리(D2) 및 상기 발신용 초음파 센서(800a)와 제3 초음파 센서(810b-3) 사이의 제3 거리(D3)를 산출할 수 있다.
이후, 제2 이동 로봇의 제어부는, 도 8b에 도시된 것과 같이, 제1 초음파 센서(810b-1)를 중심으로 하며 제1 거리(D1)를 반경으로 하는 제1 원(C1), 제2 초음파 센서(810b-2)를 중심으로 하며 제2 거리(D2)를 반경으로 하는 제2 원(C2) 및 제3 초음파 센서(810b-3)를 중심으로 하며 제3 거리(D3)를 반경으로 하는 제3 원(C3)의 교점(P)(또는 공간좌표)을 결정할 수 있다.
이후, 제2 이동 로봇의 제어부는, 상기 교점(P)을 제1 이동 로봇의 위치로 결정할 수 있다.
한편, 초음파 센서를 이용하는 경우, 발신용 초음파 센서에서 초음파 신호를 출력한 시각을 제2 이동 로봇에서 알아야 삼각기법을 적용할 수 있다.
이를 위해, 본 발명은, UWB 기술을 이용할 수 있다.
예를 들어, 본 발명은 한 쌍의 UWB 모듈을 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇에 구비하고, 발신용 초음파 센서를 통해 초음파 신호를 출력할 때, UWB 모듈을 통해 초광대역 신호를 함께 전송할 수 있다.
일반적으로, UWB 모듈에서 출력되는 초광대역 신호는, 초음파 신호보다 월등히 빠른 속도로 목적지까지 전달될 수 있다. 일 예로, 상기 초광대역 신호는 광속을 가질 수 있다.
본 발명은 UWB 모듈을 이용하여, 초음파 신호가 출력된 시간(초음파 신호 출력 시간)을 동기화할 수 있다. 이를 통해, 초음파 신호와 초광대역 신호를 수신하는 제2 이동 로봇은, 상기 초광대역 신호를 이용하여 초음파 신호가 제1 이동 로봇에서 언제 출력되었는지를 판단할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은, 제2 이동 로봇이 세 개의 초음파 센서를 구비하여 삼각기법을 적용할 수 있는 경우에도, 초음파 신호가 출력되는 시간을 판단하기 위해 UWB 모듈을 사용할 수 있다.
상기 UWB 모듈은, 앞서 설명한 제1 주파수(초음파)보다 큰 제2 주파수의 신호를 송수신할 수 있다. 상기 제2 주파수는, 일 예로, 3.1~10.6GHz 사이의 주파수를 가질 수 있다.
상기 UWB 모듈은, 3.1~10.6GHz 사이의 특정 주파수를 갖는 신호를 송수신하거나, 3.1~10.6GHz 사이에 존재하는 주파수대역의 신호를 송수신할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 UWB 모듈이 송수신하는 제2 주파수의 신호가 초광대역 신호인 것으로 설명하기로 한다.
상기 UWB 모듈은, UWB 태그(700a) 및 UWB 앵커(720b)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 UWB 태그(700a)과 UWB 앵커(720b)는 각각 한 개일 수 있으며, 상기 UWB 태그(700a)와 상기 UWB 앵커(720b)는 한 쌍의 UWB 모듈로 명명될 수 있다.
상기 UWB 모듈은, 통신부(1100)에 포함될 수 있으며, 별도의 모듈(또는 센싱부)로 형성될 수도 있다.
제1 이동 로봇에는 발신용 UWB 모듈(UWB 태그)(제2 주파수의 신호를 송수신하는 제1 모듈)(700a)가 구비되고, 제2 이동 로봇에는, 수신용 UWB 모듈(UWB 앵커) (제2 주파수의 신호를 송수신하는 제2 모듈) (700b)가 구비될 수 있다.
즉, 상기 제2 주파수의 신호를 송수신하는 제1 및 제2 모듈은 UWB 모듈일 수 있다.
상기 제1 모듈은 UWB 태그를 포함하고, 상기 제2 모듈은 UWB 앵커를 포함할 수 있다.
제1 이동 로봇의 제어부는, 발신용 초음파 신호를 출력할 때, UWB 태그를 통해 초광대역 신호를 동시에 출력할 수 있다.
이 경우, 제2 이동 로봇의 UWB 앵커에는 초광대역 신호가 수신되고, 이후, 제1 내지 제3 초음파 센서(810b-1, 810b-2, 810b-3)를 통해 초음파 신호가 수신될 수 있다. 이는, 초광대역 신호의 전송속도가 초음파 신호보다 빠르기 때문이다.
제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 제2 주파수의 신호를 이용하여, 제1 주파수의 음파가 상기 제1 이동 로봇(100a)에서 출력된 시간을 동기화할 수 있다.
이 때, 제2 이동 로봇의 제어부는, UWB 앵커를 통해 초광대역 신호가 수신된 시각을 발신용 초음파 센서에서 초음파 신호가 출력된 시각으로 결정할 수 있다.
다시 말해, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 제2 모듈(UWB 앵커)를 통해 제2 주파수의 신호가 수신되면, 상기 제2 주파수의 신호가 수신된 시각을 제1 이동 로봇의 발신용 센서(발신용 초음파 센서)에서 초음파 신호를 출력한 시각으로 동기화할 수 있다.
제2 이동 로봇의 제어부는, 상기 결정된 시각을 기준으로, 제1 내지 제3 초음파 센서를 통해 초음파 신호가 수신된 시간을 측정하여 상기 제1 내지 제3 거리를 측정하고, 삼각측량 방식을 적용하여 제1 이동 로봇의 상대위치(또는 공간좌표)를 결정할 수 있다.
다른 예로, 본 발명은, UWB 기술을 적용하지 않고, 초음파 센서만을 이용하여 발신용 초음파 센서에서 초음파 신호가 출력된 시각을 결정할 수 있다.
일 예로, 제1 이동 로봇의 제어부는, 발신용 초음파 센서를 통해 초음파 신호를 출력할 때, 상기 초음파 신호를 출력한 출력시간정보가 포함된 초음파 신호를 출력할 수 있다.
이 경우, 제2 이동 로봇의 제어부는, 제1 내지 제3 초음파 센서에서 초음파 신호가 수신되면, 상기 수신된 신호에 포함된 출력시간정보와 상기 초음파 신호가 수신된 시간에 근거하여, 제1 내지 제3 초음파 센서 각각에서부터 발신용 초음파 센서 사이의 거리(제1 내지 제3 거리)를 추출할 수 있다. 이후, 제어부는, 제1 내지 제3 거리에 근거하여, 삼각측량 방식을 이용하여 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇의 상대위치를 측정할 수 있다.
다른 예로, 제1 이동 로봇의 제어부는, 발신용 초음파 센서를 출력한 출력시간정보를 통신부를 통해 제2 이동 로봇으로 전송할 수 있다. 이 경우, 제2 이동 로봇의 제어부는, 통신부를 통해 수신된 출력시간정보에 근거하여, 제1 이동 로봇의 발신용 초음파 센서에서 초음파가 출력된 시각을 파악할 수 있다.
한편, 본 발명은, 한 쌍의 UWB 모듈을 이용함으로써, 보다 정확한 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇의 상대위치를 결정할 수 있다.
구체적으로, 제2 이동 로봇의 제어부는, 제1 이동 로봇에 구비된 UWB 태그(700a)와 제2 이동 로봇에 구비된 UWB 앵커(720b)를 통해, 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이의 거리(이격 거리)를 결정할 수 있다. 이와 관련된 내용은 도 7b에서 설명한 내용으로 갈음한다.
제2 이동 로봇의 제어부는, 하나의 발신용 초음파 센서와 세 개의 수신용 초음파 센서를 통해 측정된 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이의 상대위치를, 상기 한 쌍의 UWB모듈을 통해 측정된 이격거리를 이용하여 보정할 수 있다.
이는, UWB 모듈을 통해 산출된 값의 정확도가 초음파 센서를 통해 산출된 값의 정확도보다 높기 때문이다.
즉, 하나의 발신용 초음파 센서와 세 개의 초음파 센서를 이용하는 경우, 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇의 상대위치(공간좌표)를 산출할 수 있는 반면, 한 쌍의 UWB 모듈을 이용하는 경우, 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇의 상대위치를 산출할 순 없지만, 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이의 거리(이격거리)는 산출할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 제2 이동 로봇의 제어부는, 한 쌍의 UWB 모듈을 통해 측정된 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이의 거리를 이용하여, 하나의 발신용 초음파 센서와 세 개의 초음파 센서를 통해 산출된 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇의 상대위치(공간좌표)를 보정할 수 있다.
이러한 구성을 통해, 본 발명은, 한 쌍의 UWB만 이용함으로써 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 초음파 센서를 이용함으로써, 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이에 장애물이 존재하는 경우에도 삼각측량 방식을 적용하여 상대위치를 추출할 수 있는 최적화된 이동 로봇을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은, 초음파 센서를 이용하여 측정된 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇의 상대위치를, 정확도가 높은 UWB 모듈을 통해 측정된 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이의 거리값을 이용하여 보정함으로써, 상기 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇의 상대위치의 정확도를 향상시킬 수 있는 새로운 제어방법을 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 내용은, 도 9에서 설명하는 흐름도를 참조하면 보다 명확해질 것이다.
우선, 본 발명의 복수의 자율주행 이동 로봇은, 제1 이동 로봇(100a)와 제2 이동 로봇(100b)를 포함할 수 있다.
제2 이동 로봇(100b)는, 제1 이동 로봇(100a)를 추종하여 주행할 수 있다.
이를 위해, 제2 이동 로봇(100b)는 제1 이동 로봇(100a)의 상대위치를 결정하기 위한 제어를 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 자율주행 이동 로봇의 제어방법은, 상기 제1 이동 로봇이 제1 주파수의 음파를 출력하고, 상기 제1 주파수보다 큰 제2 주파수의 신호를 출력하는 단계, 상기 제2 이동 로봇이 상기 제1 주파수의 음파를 수신하고, 상기 제2 주파수의 신호를 수신하는 단계, 상기 제2 이동 로봇이 상기 제2 주파수의 신호를 이용하여 상기 제1 주파수의 음파가 상기 제1 이동 로봇에서 출력된 시각을 동기화하는 단계 및 상기 제2 이동 로봇이 상기 수신된 제1 주파수의 음파를 이용하여, 상기 제1 이동 로봇의 상대위치를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 이동 로봇(100a)는, 제1 주파수의 음파(초음파)를 출력하는 센서(발신용 초음파 센서)와 상기 제1 주파수보다 큰 제2 주파수의 신호(초광대역 신호)를 송수신하는 모듈(UWB 모듈)을 구비할 수 있다.
또한, 제2 이동 로봇(100b)는, 상기 제1 주파수의 음파(초음파)를 수신하는 복수의 센서(수신용 초음파 센서)와 상기 제2 주파수의 신호(초광대역 신호)를 송수신하는 모듈(UWB 모듈)을 구비할 수 있다.
상기 제2 이동 로봇은, 제1 주파수의 음파(초음파)와 제2 주파수의 신호(초광대역 신호)를 이용하여, 상기 제1 이동 로봇의 상대위치를 결정할 수 있다.
즉, 상기 제1 주파수의 음파는 초음파를 의미하고, 상기 제1 주파수의 음파를 출력하거나 수신하는 센서는 초음파 센서이다.
또한, 상기 제2 주파수의 신호는 초광대역 신호를 의미하며, 상기 제2 주파수의 신호를 송수신하는 모듈은 UWB 모듈이다.
상기 UWB 모듈은, UWB 태그와 UWB 앵커를 포함할 수 있다.
제1 이동 로봇(100a)에는, 하나의 발신용 초음파 센서와, 하나의 UWB 태그가 구비될 수 있다.
제2 이동 로봇(100b)에는, 적어도 세 개의 수신용 초음파 센서와 하나의 UWB 앵커가 구비될 수 있다.
도 9를 참조하면, 우선, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 제1 이동 로봇(100a)의 상대위치를 파악하기 위한 트리거(Trigger) 신호로서, UWB 앵커를 통해 제2 주파수의 신호를 출력할 수 있다.
제1 이동 로봇(100a)의 제어부는, UWB 태그를 통해 제2 주파수의 신호가 수신되는 것에 응답하여, 발신용 초음파 센서에서 제1 주파수의 음파를 출력하는 동시에 UWB 태그가 상기 제2 주파수의 신호를 출력하도록 상기 발신용 초음파 센서와 UWB 태그를 제어할 수 있다(S902).
다시 말해, 제1 이동 로봇(100a)는, 상기 제2 주파수의 신호가 UWB 태그를 통해 수신되는 것에 근거하여, 제1 주파수의 음파와 상기 제1 주파수보다 큰 제2 주파수의 신호를 출력할 수 있다.
즉, 제1 이동 로봇(100a)의 제어부는, 발신용 초음파 센서에서 제1 주파수의 음파를 출력할 때, UWB 태그에서 제2 주파수의 신호를 함께 출력할 수 있다.
제2 이동 로봇의 제어부는, UWB 앵커를 통해 상기 UWB 태그에서 출력된 제2 주파수의 신호를 수신할 수 있다(S904).
즉, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 상기 제1 주파수의 음파와 상기 제2 주파수의 신호를 수신할 수 있다.
이후, 제2 이동 로봇의 제어부는, 상기 제2 주파수의 신호가 수신된 시각을, 상기 제1 이동 로봇(100a)(구체적으로, 발신용 초음파 센서)에서 상기 제1 주파수의 음파가 출력된 시각으로 결정할 수 있다(S906).
즉, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 상기 제2 주파수의 신호를 이용하여, 상기 제1 주파수의 음파가 상기 제1 이동 로봇에서 출력된 시각을 동기화할 수 있다.
제2 이동 로봇의 제어부는, 상기 적어도 세 개의 수신용 초음파 센서를 통해 제1 주파수의 음파를 각각 수신할 수 있다(S908).
제2 이동 로봇의 제어부는, 상기 제1 이동 로봇에서 제1 주파수의 음파가 출력된 시각 및 상기 제1 주파수의 음파가 상기 적어도 세 개의 수신용 초음파 센서에 각각 수신된 시각에 근거하여, 삼각측량 방식을 통해 제1 이동 로봇의 상대위치를 결정할 수 있다(S910).
다시 말해, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 상기 수신된 제1 주파수의 음파를 이용하여, 상기 제1 이동 로봇의 상대위치를 결정할 수 있다.
즉, 상기 제1 이동 로봇에서 제1 주파수의 음파가 출력된 시각과 제1 주파수의 음파가 수신용 초음파 센서에 수신된 시각 사이의 시간은, 상기 발신용 초음파 센서(800a)에서 수신용 초음파 센서까지 초음파 신호가 전달된 시간을 의미할 수 있다.
구체적으로, 도 8b에 도시된 것과 같이, 제1 이동 로봇에 구비된 발신용 초음파 센서(800a)에서 출력된 초음파 신호가 제1 초음파 센서(810b-1)에서 수신되면, 제2 이동 로봇의 제어부는, 상기 발신용 초음파 센서(800a)에서 제1 초음파 센서(810b-1)까지 초음파 신호가 전달된 시간과 초음파 신호의 속도에 근거하여, 상기 발신용 초음파 센서와 제1 초음파 센서 사이의 제1 거리(D1)를 산출할 수 있다.
마찬가지로, 제2 이동 로봇의 제어부는, 상기 발신용 초음파 센서(800a)와 제2 초음파 센서(810b-2) 사이의 제2 거리(D2) 및 상기 발신용 초음파 센서(800a)와 제3 초음파 센서(810b-3) 사이의 제3 거리(D3)를 산출할 수 있다.
이후, 제2 이동 로봇의 제어부는, 도 8b에 도시된 것과 같이, 제1 초음파 센서(810b-1)를 중심으로 하며 제1 거리(D1)를 반경으로 하는 제1 원(C1), 제2 초음파 센서(810b-2)를 중심으로 하며 제2 거리(D2)를 반경으로 하는 제2 원(C2) 및 제3 초음파 센서(810b-3)를 중심으로 하며 제3 거리(D3)를 반경으로 하는 제3 원(C3)의 교점(P)(또는 공간좌표)을 결정할 수 있다.
이후, 제2 이동 로봇의 제어부는, 상기 교점(P)을 제1 이동 로봇(100a)의 상대위치로 결정할 수 있다.
한편, 제2 이동 로봇의 제어부는, S902단계 이전에 UWB 앵커를 통해 제2 주파수의 신호(트리거 신호)를 출력한 후, 상기 S904 단계에서 제1 이동 로봇(100a)에 구비된 UWB 태그에서 출력된 제2 주파수의 신호가 상기 UWB 앵커를 통해 수신되는 것에 근거하여, 제1 이동 로봇까지의 거리를 결정할 수 있다(S912).
상기 UWB 태그 및 UWB 앵커를 이용하여 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이의 거리를 구하는 방법은, 도 7b에서 설명한 내용으로 갈음하기로 한다.
이후, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 상기 제1 이동 로봇까지의 거리를 이용하여, 상기 적어도 세 개의 수신용 초음파 센서를 이용하여 결정된 제1 이동 로봇의 상대위치를 보정할 수 있다.
예를 들어, 제2 이동 로봇의 제어부에는, 세 개의 수신용 초음파 센서가 구비된 각각의 좌표정보를 기 저장되어 있을 수 있다.
제2 이동 로봇의 제어부는, 상기 수신용 초음파 센서의 좌표정보에 근거하여 제2 이동 로봇의 일 지점(예를 들어, UWB 앵커가 구비된 좌표)을 기준으로, 삼각측량 방식에 의해 산출된 제1 이동 로봇의 상대위치에 해당하는 공간좌표를 결정할 수 있다.
이후, 제2 이동 로봇의 제어부는, UWB 태그 및 UWB 앵커를 통해 측정된 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이의 거리(보다 정확하게는 UWB 태그와 UWB 앵커 사이의 거리)를 이용하여, 상기 제2 이동 로봇의 일 지점을 기준으로 한 제1 이동 로봇의 상대위치에 해당하는 공간좌표를 보정할 수 있다.
이는, UWB 모듈을 통해 측정된 거리의 정확도가 초음파 센서를 통해 측정된 거리보다 정확하기 때문이다.
한편, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, UWB 앵커를 통해 제2 주파수의 신호가 수신된 시각에서, 상기 제2 주파수의 신호가 제1 이동 로봇에서 제2 이동 로봇으로 전송되는 시간(TOF)만큼 이전의 시각을 제1 주파수의 신호가 제1 이동 로봇의 발신용 초음파 센서에서 출력된 시각으로 결정할 수도 있다.
도 7b에 도시된 것과 같이, UWB 태그 및 UWB 앵커 사이의 거리를 산출하는 과정에서, 제2 이동 로봇의 제어부는, 제1 이동 로봇에서 제2 이동 로봇까지 제2 주파수의 신호(초광대역 신호)가 전송되는 시간(TOF)을 산출할 수 있다.
이에 따라, 제2 이동 로봇의 제어부는, 초음파 센서를 이용하여 제1 이동 로봇의 상대위치를 산출할 때, 제1 이동 로봇의 상대위치의 정확도를 높이기 위해, 상기 제2 주파수가 UWB 앵커를 통해 수신된 시각에서 상기 전송되는 시간(TOF)만큼 이전의 시각을, 상기 제1 주파수의 음파가 발신용 초음파 센서에서 출력된 시각으로 결정할 수 있다.
그러나, 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이의 거리가 가깝고, 제1 주파수의 음파(초음파)의 전송속도보다 제2 주파수의 신호(초광대역 신호)의 전송속도가 월등히 빠르다는 점을 감안하면, 상기 TOF는 무시할만큼 작을 수 있다.
이러한 경우, 제2 이동 로봇의 제어부는, UWB 앵커를 통해 제2 주파수의 신호가 수신된 시각을, 제1 이동 로봇의 발신용 초음파 센서에서 제1 주파수의 음파가 출력된 시각으로 결정해도 무방하다.
이후, 제2 이동 로봇의 제어부는, 제1 이동 로봇의 상대위치에 관한 정보를 통신부를 통해 제1 이동 로봇으로 전송할 수 있다. 또한, 제2 이동 로봇의 제어부는, 제1 이동 로봇의 상대 위치에 근거하여, 제1 이동 로봇을 추종하도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 이동 로봇의 제어부는, 제1 주파수의 음파와 제2 주파수의 신호를 이용하여, 제1 이동 로봇의 상대 위치를 결정할 수 있다.
구체적으로, 제2 이동 로봇의 제어부는, 2 개의 수신용 초음파 센서(수신용 센서)와 1쌍의 UWB 모듈을 이용하여 삼각측량 기법을 통해 제1 이동 로봇의 상대위치를 판단할 수 있다.
상기 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 상기 제1 모듈(UWB 태그)과 상기 제2 모듈(UWB 앵커)을 통해 산출된 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈 사이의 거리와, 상기 발신용 센서와 두 개의 수신용 센서 사이의 거리에 근거하여, 상기 제1 이동 로봇의 상대위치를 결정할 수 있다.
예를 들어, 제2 이동 로봇에는, 두 개의 수신용 초음파 센서(수신용 센서)와 UWB 앵커(제2 모듈)이 구비되고, 제1 이동 로봇에는 하나의 발신용 초음파 센서(발신용 센서)와 UWB 태그(제1 모듈)이 구비될 수 있다.
제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, UWB 앵커과 UWB 태그 사이에 송수신되는 초광대역 신호(제2 주파수의 신호)에 근거하여, 제1 이동 로봇에서 초음파 신호가 출력된 시각을 결정(동기화)할 수 있다. 또한, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 도 7a 및 도 7b의 제어방법을 통해 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈 사이의 거리를 산출할 수 있다.
이후, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 상기 제1 이동 로봇에서 초음파 신호가 출력된 시각 및 상기 두 개의 수신용 초음파 센서에서 각각 초음파 신호가 수신된 시각 및 초음파 신호의 속도에 근거하여, 제1 초음파 센서(810b-1)와 발신용 초음파 센서(800a) 사이의 거리 및 제2 초음파 센서(810b-2)와 발신용 초음파 센서(800a) 사이의 거리를 산출할 수 있다.
제2 이동 로봇(100a)의 제어부는, 제1 초음파 센서(810b-1)를 중심으로, 발신용 초음파 센서(800a)와 제1 초음파 센서(810b-1) 사이의 거리를 반경으로 하는 제1 원, 제2 초음파 센서(810b-2)를 중심으로, 발신용 초음파 센서(800a)와 제2 초음파 센서(810b-2) 사이의 거리를 반경으로 하는 제2 원 및 UWB 앵커(720b)를 중심으로 UWB 앵커(720b)와 UWB 모듈(700a) 사이의 거리를 반경으로 하는 제3 원의 교점을 제1 이동 로봇의 상대 위치로 결정할 수 있다.
즉, 본 발명은, 2개의 수신용 초음파 센서, 1개의 발신용 초음파 센서 및 한 쌍의 UWB 모듈을 이용해 제1 이동 로봇의 상대위치를 판단할 수 있다.
한편, 본 발명의 복수의 자율주행 이동 로봇은, 제1 이동 로봇(100a)에 구비된 발신용 초음파 센서가 제1 이동 로봇(100a)의 후방을 향하는 소정 영역 내에서 초음파 신호를 출력하도록 형성되고, 제2 이동 로봇(100b)에 구비된 수신용 초음파 센서가 제2 이동 로봇(100b)의 전방을 향하는 소정 영역 내에서 전송되는 초음파 신호를 수신하도록 형성될 수 있다.
이하에서는, 제1 이동 로봇(100a)에 구비된 발신용 초음파 센서가 제1 이동 로봇(100a)의 후방을 향해 초음파 신호를 출력하고, 제2 이동 로봇(100b)에 구비된 수신용 초음파 센서가 제2 이동 로봇(100b)의 전방에서 전송되는 초음파 신호만을 수신하는 경우, 제2 이동 로봇이 제1 이동 로봇의 상대위치를 판단하는 방법에 대하여 설명한다.
도 10을 참조하면, 제1 이동 로봇(100a)의 발신용 초음파 센서(800a)가 후방을 향해 초음파 신호를 출력하고, 제2 이동 로봇(100b)의 수신용 초음파 센서(810b-1, 810b-2)가 전방에서 전송되는 초음파 신호를 수신하도록 형성되는 경우, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 2개 이하의 수신용 초음파 센서(810b-1, 810b-2)만을 사용하여 제1 이동 로봇(100a)의 상대위치를 결정할 수 있다.
제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, UWB 앵커를 통해 초광대역 신호가 수신되었으나, 수신용 초음파 센서를 통해 초음파 신호를 수신하지 못한 경우, 도 11의 (a) 및(b)에 도시된 것과 같이, 제2 이동 로봇(100b)가 제1 이동 로봇(100a)의 전방에 위치한 경우이거나, 도 11의 (c)에 도시된 것과 같이, 제2 이동 로봇(100b)가 제1 이동 로봇(100a)의 후방에 위치하였으나, 제1 이동 로봇(100a)와 제2 이동 로봇(100b)가 서로 반대되는 방향을 바라보는 것으로 판단할 수 있다.
여기서, 서로 반대되는 방향을 바라보는 것은, 일 예로, 제1 이동 로봇(100a)가 +F1방향을 바라보고, 제2 이동 로봇(100b)가 ?F1방향을 바라보는 것을 의미할 수 있다.
도 11의 (a) 및 (b)에 도시된 것과 같이, 제2 이동 로봇(100b)가 제1 이동 로봇(100a)의 전방에 위치한 경우, 제1 이동 로봇(100a)의 발신용 초음파 센서(800a)가 제1 이동 로봇(100a)의 후방을 향해 초음파 신호를 출력하도록 형성되므로, 제2 이동 로봇(100b)가 바라보는 방향과는 무관하게 항상 초음파 신호를 수신할 수 없다.
한편, 도 11의 (c)에 도시된 것과 같이, 제2 이동 로봇(100b)와 제1 이동 로봇(100a)가 서로 반대되는 방향을 바라보고 있으나, 제2 이동 로봇(100b)가 제1 이동 로봇(100a)의 후방에 위치한 경우, 제2 이동 로봇(100b)가 제1 이동 로봇을 바라보도록 회전되면, 제2 이동 로봇(100b)는 제1 이동 로봇에서 출력된 초음파 신호를 수신할 수 있게 된다.
이에, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 제1 이동 로봇(100a)에서 출력된 초음파 신호를 수신할 수 있도록 제2 이동 로봇을 회전시키거나 이동시킬 수 있다.
예를 들어, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, UWB 앵커를 통해 초광대역 신호가 수신되었으나, 수신용 초음파 센서를 통해 초음파 신호를 수신하지 못한 경우, 제2 이동 로봇(100b)를 제자리에서 회전시킬 수 있다.
이후, 제2 이동 로봇(100b)의 수신용 초음파 센서(810b-1, 810b-2)를 통해 초음파 신호가 수신되면, 도 11의 (c)의 배치 상태에서, 도 10의 배치 상태(즉, 제2 이동 로봇(100b)가 제1 이동 로봇(100a)의 후방에 위치하며, 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇이 서로 같은 방향을 바라보는 상태)가 되었음을 판단할 수 있다.
반면, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, UWB 앵커를 통해 초광대역 신호가 수신되었으나, 수신용 초음파 센서를 통해 초음파 신호를 수신하지 못함에 따라 제2 이동 로봇(100b)를 제자리에서 회전하였음에도 불구하고 초음파 신호를 수신하지 못한 경우, 현재 제1 이동 로봇(100a)와 제2 이동 로봇(100b)가 도 11의 (a) 또는 (b)의 배치 상태에 있다고 판단할 수 있다.
이 경우, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 회전을 중단하고, UWB 모듈을 이용하여, 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이의 거리가 가까워지는 방향으로 제2 이동 로봇(100b)를 이동시킬 수 있다.
제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, UWB 모듈을 통해 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이의 거리를 측정할 수 있으며, 제2 이동 로봇(100b)의 이동에 따라 상기 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이의 거리가 가까워지는 방향으로 제2 이동 로봇을 이동시킬 수 있다.
이후, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 제2 이동 로봇(100b)의 이동에 따라 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이의 거리가 가까워지다가 다시 멀어지는 것으로 판단되면, 제2 이동 로봇의 이동을 중단할 수 있다.
제2 이동 로봇(100b)의 이동에 따라 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이의 거리가 가까워지다가 다시 멀어지는 것으로 판단된다는 것은, 제2 이동 로봇이 제1 이동 로봇을 향해 이동되다가 제1 이동 로봇을 지나쳐 제1 이동 로봇의 후방에 위치하도록 이동되었다는 것을 의미할 수 있다. 이 경우, 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇은 도 11의 (c)의 배치 상태가 될 수 있다.
이후, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 이동된 위치에서 제2 이동 로봇을 회전시킬 수 있다. 이후, 상기 회전을 수행하던 중 초음파 신호가 수신되면, 제2 이동 로봇의 제어부는, 제2 이동 로봇의 회전을 중지시킬 수 있다.
제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 상기 회전을 수행하던 중 초음파 신호가 수신되면, 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇이 도 10의 배치 상태(즉, 제2 이동 로봇(100b)가 제1 이동 로봇(100a)의 후방에 위치하며, 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇이 서로 같은 방향(+F1방향)을 바라보는 상태)가 되었음을 판단할 수 있다.
이와 같이, 제2 이동 로봇(100b)가 제1 이동 로봇(100a)의 후방에 위치하며, 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇이 서로 같은 방향을 바라보는 상태가 되는 경우, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 적어도 하나의 수신용 초음파 센서를 이용하여 제1 이동 로봇의 상대 위치를 결정할 수 있다.
예를 들어, 수신용 초음파 센서가 2개인 경우, 제2 이동 로봇의 제어부는, 제1 초음파 센서(810b-1)를 중심으로 제1 초음파 센서(810b-1)와 발신용 초음파 센서(800a) 사이의 거리를 반경으로 하는 제1 원과, 제2 초음파 센서(810b-2)를 중심으로 제2 초음파 센서(810b-2)와 발신용 초음파 센서(800a) 사이의 거리를 반경으로 하는 제2 원의 두 개의 교점 중 제2 이동 로봇의 전방에 위치한 교점을 제1 이동 로봇의 상대위치로 결정할 수 있다.
이 경우, 제2 이동 로봇의 제어부는, UWB 모듈(제1 모듈 및 제2 모듈)을 통해 측정된 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이의 거리를 추가로 이용하여, 삼각측량 기법을 통해 제1 이동 로봇의 상대위치를 결정할 수도 있다.
다른 예로, 수신용 초음파 센서가 1개인 경우, 제2 이동 로봇의 제어부는, 제1 초음파 센서(810b)를 중심으로 제1 초음파 센서(810b-1)와 발신용 초음파 센서(800a) 사이의 거리를 반경으로 하는 제1 원과, UWB앵커(720b)를 중심으로 UWB앵커와 UWB태그를 통해 측정된 거리를 반경으로 하는 제2 원의 두 개의 교점 중 제2 이동 로봇의 전방에 위치한 교점을 제1 이동 로봇의 상대위치로 결정할 수 있다.
한편, 제1 이동 로봇에 구비된 발신용 초음파 센서가 전방위로 초음파 신호를 출력하고, 제2 이동 로봇에 구비된 수신용 초음파 센서가 제2 이동 로봇의 전방에서 전송되는 초음파 신호만을 수신하도록 형성되는 경우, 도 11의 (b) 및 (c)의 배치 상태이면, 제2 이동 로봇이 초음파 신호를 수신하지 못한다.
이 경우, 제2 이동 로봇의 제어부는 초음파 신호를 수신할 때까지 제2 이동 로봇을 회전시킬 수 있다.
제2 이동 로봇의 제어부는, 초음파 신호가 수신되면, 회전을 중단시키고, 앞서 설명한 것과 같이, 적어도 하나의 수신용 초음파 센서를 이용하여 제1 이동 로봇의 상대 위치를 결정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 비용을 절감하면서도, 제1 이동 로봇의 상대위치를 정확하게 파악할 수 있는 복수의 자율주행 이동 로봇을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 초음파 센서를 이용하여 삼각측량 방식을 통해 제1 이동 로봇의 상대위치를 결정한 후 한 쌍의 UWB모듈을 이용하여 상기 상대위치를 보정하여 상대위치의 정확도를 향상시킬 수 있는 복수의 자율주행 이동 로봇을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 본 발명은 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 사이에서 상호 상대위치를 파악하는 것이 가능하므로, 서버와의 통신 상태에는 무관하게 항상 서로의 상대위치를 파악하여 원활한 추종이 가능한 복수의 자율주행 이동 로봇을 제공할 수 있다.
본 명세서에서 설명한 제1 이동 로봇(100a)에 수행되는 기능/동작/제어방법은, 제1 이동 로봇(100a)의 제어부 또는 제2 이동 로봇(100b)의 제어부에 의해 수행될 수 있고, 제2 이동 로봇(100b)에 수행되는 기능/동작/제어방법은, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부 또는 제1 이동 로봇(100a)의 제어부에 의해 수행될 수 있다.
또한, 본 발명은 제2 이동 로봇(100b)가 제1 이동 로봇(100a)의 상대 위치를 결정할 수 있다.
이는, 제1 이동 로봇(100a)가 선도 청소기이고, 제2 이동 로봇(100b)가 제1 이동 로봇(100b)를 추종하는 후발 청소기이므로, 제2 이동 로봇(100b)가 제1 이동 로봇(100a)의 상대 위치를 파악함으로써, 제2 이동 로봇(100b)가 제1 이동 로봇(100a)를 추종 주행하는데 더 용이하며, 추종의 정확성 및 상대위치를 파악(연산)하는 시간을 줄일 수 있는 이점이 있다.
제1 이동 로봇은 기 설정된 알고리즘에 따라 장애물을 파악하고, 맵 정보를 작성하며, 청소 진행 방향을 결정하는 등 많은 연산을 수행해야 하므로, 제2 이동 로봇이 제1 이동 로봇의 상대위치를 파악하여 제1 이동 로봇의 연산 부담을 덜 수 있다.
한편, 본 명세서에서는, 제2 이동 로봇(100b)가 제1 이동 로봇(100a)의 상대 위치를 파악하는 것을 위주로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다.
일반적으로, 복수의 자율주행 이동 로봇이 존재하고, 이들의 추종 제어가 이루어 지는 경우, 선도 청소기인 제1 이동 로봇에 구비되는 구성요소의 사양(스펙)이 제2 이동 로봇에 구비되는 구성요소의 사양보다 좋기 때문에, 제1 이동 로봇이 제2 이동 로봇의 상대위치를 결정(판단)하여, 정확성 및 신속성을 증가시킬 수도 있다.
이에 따라, 본 발명은 제1 이동 로봇(100a)가 제2 이동 로봇(100b)의 상대 위치를 결정할 수도 있다.
이를 위해, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 복수의 수신용 초음파 센서를 통해 측정된 거리 정보를 통신부를 통해 제1 이동 로봇으로 전송할 수 있다.
제1 이동 로봇(100a)의 제어부는, 수신된 거리 정보를 이용하여 제2 이동 로봇(100b)의 상대 위치(또는 제2 이동 로봇(100b)를 기준으로 한 제1 이동 로봇(100a)의 상대 위치)를 결정할 수 있다.
또한, 본 발명은 제1 이동 로봇(100a)가 제2 이동 로봇(100b)의 상대 위치를 결정(판단)하기 위해, 제1 이동 로봇(100a)가 제2 이동 로봇(100b)에 구비된 구성을 포함하고, 제2 이동 로봇(100b)가 제1 이동 로봇(100a)에 구비된 구성을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 이동 로봇(100a)에는 복수의 수신용 초음파 센서가 구비되고, 제2 이동 로봇(100b)에는, 하나의 발신용 초음파 센서가 구비될 수 있다. 또한, 제1 이동 로봇(100a)에는, UWB 앵커가 구비되고, 제2 이동 로봇(100b)에는 UWB 태그가 구비될 수 있다.
이 경우, 제1 이동 로봇(100a)의 제어부는, 본 명세서에서 설명한 제2 이동 로봇(100b)의 제어부가 수행하는 기능/동작/제어방법을 수행할 수 있고, 제2 이동 로봇(100b)의 제어부는, 본 명세서에서 설명한 제1 이동 로봇(100a)의 제어부가 수행하는 기능/동작/제어방법을 수행할 수 있다.
제1 이동 로봇(100a)가 제2 이동 로봇(100b)의 상대 위치를 결정하는 경우, 제1 이동 로봇(100a)는, 결정된 제2 이동 로봇(100b)의 상대 위치 정보를 제2 이동 로봇(100b)로 전송할 수 있다. 또한, 제2 이동 로봇(100b)는, 수신된 제2 이동 로봇의 상대 위치 정보에 근거하여, 제1 이동 로봇(100a)의 상대 위치를 결정할 수 있다.
제1 이동 로봇(100a)가 제2 이동 로봇(100b)의 상대 위치를 결정할지, 제2 이동 로봇(100b)가 제1 이동 로봇(100a)의 상대 위치를 결정할지는, 제품 생산 당시 결정될 수 있으며, 사용자 설정에 의해 결정/변경될 수 있다.
도 12a, 도 12b, 도 12c는 전술한 본 발명의 실시 예들에 따른 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇 간의 추종 제어의 변형 예로서, 여기에서는, 제1 이동 로봇과 이동 디바이스 간의 추종 제어를 구체적으로 설명하겠다. 여기서의 추종 제어는, 이동 디바이스가 제1 이동 로봇의 이동 경로를 추종하며 주행하는 것만을 의미한다.
도 12a를 참조하면, 제1 이동 로봇(100a)는 제2 이동 로봇 대신 이동 디바이스(200)와 통신하여, 이동 디바이스(200)의 추종을 제어할 수 있다.
여기서, 상기 이동 디바이스(200)는 청소 기능을 구비하지 않을 수 있고, 주행 기능을 구비한 것이라면 어떠한 전자 디바이스도 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 이동 디바이스(200)는 주행 기능을 구비한 제습기, 가습기, 공기청정기, 공기조화기, 스마트 TV, 인공지능 스피커, 디지털 촬영장치 등의 제한되지 않는 다양한 종류의 홈 디바이스 또는 기타 전자 디바이스를 모두 포함할 수 있다.
또, 상기 이동 디바이스(200)은 주행 기능을 구비한 것으로 충분하며, 스스로 장애물을 감지하거나 정해진 목적지까지 주행하는 네비게이션 기능은 갖추지 않을 수 있다.
제1 이동 로봇(100a)는 네비게이션 기능과 장애물 감지 기능을 모두 갖춘 이동 로봇으로, 이동 디바이스(200)의 추종을 제어할 수 있다. 제1 이동 로봇(100a)는 건식 청소기든 습식 청소기든 무방하다.
제1 이동 로봇(100a)와 이동 디바이스(200)는 네트워크(미도시)를 통해 통신할 수도 있겠으나, 상호간에 직접 통신하는 것이 가능하다.
여기서, 네트워크를 이용한 통신은 예를 들어 WLAN, WPAN, Wi-Fi, Wi-Fi Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), WiBro(Wireless Broadband), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access) 등을 사용한 통신일 수 있다. 그리고, 상호간의 직접 통신은, 예를 들어 UWB(Ultrawide-Band) Zigbee, Z-wave, Blue-Tooth, RFID, 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA) 등을 사용하여 수행될 수 있다.
제1 이동 로봇(100a)와 이동 디바이스(200)가 근접 거리에 있는 경우이면, 제1 이동 로봇(100a)에서의 조작을 통해, 이동 디바이스(200)가 제1 이동 로봇(100a)를 추종하도록 설정하는 것이 가능하다.
제1 이동 로봇(100a)와 이동 디바이스(200)가 떨어져 있는 경우이면, 비록 도시되지는 않았지만, 외부 단말기(300, 도 5a)에서의 조작을 통해, 이동 디바이스(200)가 제1 이동 로봇(100a)를 추종하도록 설정할 수 있다.
구체적으로, 외부 단말기(300, 도 5a)와의 네트워크 통신을 통해, 제1 이동 로봇(100a)와 이동 디바이스(200) 간의 추종 관계가 설정될 수 있다. 여기서, 외부 단말기(300)는 유무선 통신이 가능한 전자기기로, 예를 들어 태블릿, 스마트폰, 노트북 등일 수 있다. 외부 단말기(300)에는 제1 이동 로봇(100a)에 의한 추종 제어와 관련된 애플리케이션(이하, ‘추종 관련 애플리케이션’)이 하나 이상 설치될 수 있다. 사용자는 외부 단말기(300)에 설치된 추종 관련 애플리케이션을 실행하여, 제1 이동 로봇(100a)에 의해 추종 제어될 이동 디바이스(200)를 선택 및 등록할 수 있다. 추종 제어될 이동 디바이스(200)가 등록되면, 외부 단말기는 이동 디바이스의 제품 정보를 인식할 수 있고, 이러한 제품 정보는 네트워크를 통해 제1 이동 로봇(100a)에 제공될 수 있다.
외부 단말기(300)는 제1 이동 로봇(100a) 및 등록된 이동 디바이스(200)와 통신하여, 제1 이동 로봇(100a)의 위치와 등록된 이동 디바이스(200)의 위치를 파악할 수 있다. 이후, 외부 단말기(300)로부터 전송되는 제어신호에 따라 제1 이동 로봇(100a)가 등록된 이동 디바이스(200)의 위치로 주행하거나 또는 등록된 이동 디바이스(200)가 제1 이동 로봇(100a)의 위치로 이동한다. 제1 이동 로봇(100a)와 등록된 이동 디바이스(200) 간의 상대 위치가 전술한 정해진 추종거리 이내인 것이 감지되면, 그 시점부터 제1 이동 로봇(100a)에 의한 이동 디바이스(200)의 추종 제어가 개시된다. 이후부터는 외부 단말기(300)의 개입 없이 제1 이동 로봇(100a)와 이동 디바이스(200) 간의 직접 통신에 의하여, 추종 제어가 수행된다.
이와 같은 추종 제어의 설정은, 외부 단말기(300)의 조작에 의하여 해지되거나 또는 제1 이동 로봇(100a)와 이동 디바이스(200)가 정해진 추종거리를 벗어남에 따라 자동으로 종료될 수 있다.
사용자는 제1 이동 로봇(100a)나 외부 단말기(300)을 통한 조작에 의해, 제1 이동 로봇(100a)에 의해 제어될 이동 디바이스(200)를 변경, 추가, 제거할 수 있다. 예를 들어 도 12b를 참조하면, 제1 이동 로봇(100a)는 또 다른 청소기(200a 또는 100b), 공기 청소기(200b), 가습기(200c), 제습기(200d) 중 적어도 하나 이상의 이동 디바이스(200)에 대하여 추종 제어를 수행할 수 있다.
일반적으로, 상기 이동 다바이스(200)의 본연의 기능, 제품 크기, 주행 능력은 제1 이동 로봇(100a)의 기능, 크기, 주행 능력과 차이가 있으므로, 이동 디바이스(200)가 제1 이동 로봇(100a)의 이동 경로를 그대로 추종하기에는 무리가 있다. 예를 들어, 주행모드, 공간의 지형적 특성, 장애물의 크기 등에 따라 이동 디바이스(200)가 제1 이동 로봇(100a)의 이동 경로를 추종하기 어려운 예외 상황이 존재할 수 있다. 이러한 예외 상황을 고려하여, 이동 디바이스(200)는 제1 이동 로봇(100a)의 이동 경로를 인지하고 있더라도 이동 경로의 일부를 생략하고 주행하거나 대기할 수 있다. 이를 위해, 전술한 예외 상황에 해당되는지 여부를 제1 이동 로봇(100a)에서 감지하고, 이동 디바이스(200)로 하여금 제1 이동 로봇(100a)의 이동 경로에 대응되는 데이터들을 메모리 등에 저장하게 한 다음, 상황에 따라 저장된 데이터들 중 일부를 삭제하고 주행하거나 또는 주행 정지 상태로 대기하도록 제어할 수 있다.
도 12c는 제1 이동 로봇(100a)와 이동 디바이스(200) 예를 들어 주행 기능을 구비한 공기 청정기(200b)의 추종 제어의 예시를 보인 것이다. 제1 이동 로봇(100a)와 공기 청정기(200b)는 서로의 상대 위치를 파악하기 위한 통신모듈(A, B)을 각각 구비할 수 있다. 상기 통신모듈(A, B)은 IR 신호, 초음파 신호, 반송파 주파수, 또는 임펄스 신호를 방출하고 수신하는 모듈들 중 하나일 수 있다. 통신모듈(A, B)를 통한 상대 위치 파악은 위에서 자세히 설명하였으므로 여기서는 설명을 생략하겠다. 공기 청정기(200b)는 제1 이동 로봇(100a)로부터 주행명령(예, 주행명령, 주행방향 및 주행속도를 포함한 주행변경, 주행정지 등)에 대응되는 주행 정보를 수신하고, 수신된 주행 정보에 따라 주행하며, 공기 정화를 수행한다. 그에 따라, 제1 이동 로봇(100a)가 작동하는 청소 공간에 대해 실시간으로 공기 정화가 이루어질 수 있다. 또한, 제1 이동 로봇(100a)는 이동 디바이스(200)의 제품 정보를 파악하고 있으므로, 전술한 예외 상황에서 공기 청정기(200b)가 제1 이동 로봇(100a)의 주행 정보를 기록하고, 일부를 삭제하고 주행하거나 또는 주행 정지 상태로 대기하도록 제어할 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 제어부(1800)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (10)

  1. 제1 이동 로봇과 제2 이동 로봇을 포함하는 복수의 자율주행 이동 로봇으로서,
    제1 주파수의 음파를 출력하는 발신용 센서와 상기 제1 주파수보다 큰 제2 주파수의 신호를 송수신하는 제1 모듈을 구비하는 제1 이동 로봇; 및
    상기 제1 주파수의 음파를 수신하는 수신용 센서 및 상기 제2 주파수의 신호를 송수신하는 제2 모듈을 구비하는 제2 이동 로봇을 포함하며,
    상기 제2 이동 로봇의 제어부는,
    상기 제2 주파수의 신호를 이용하여, 상기 제1 주파수의 음파가 상기 제1 이동 로봇에서 출력된 시각을 동기화하고, 상기 제1 주파수의 음파를 이용하여, 상기 제1 이동 로봇의 상대위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 복수의 자율주행 이동 로봇.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 주파수의 음파를 출력하는 발신용 센서와 상기 제1 주파수의 음파를 수신하는 수신용 센서는 초음파 센서이고, 상기 제2 주파수의 신호를 송수신하는 제1 및 제2 모듈은 UWB 모듈인 것을 특징으로 하는 복수의 자율주행 이동 로봇.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 모듈 은, UWB 태그를 포함하고,
    상기 제2 모듈은, UWB 앵커를 포함하며,
    상기 제1 이동 로봇에는 하나의 발신용 초음파 센서와, 하나의 UWB 태그가 구비되며,
    상기 제2 이동 로봇에는 적어도 세 개의 수신용 초음파 센서와, 하나의 UWB 앵커가 구비되는 것을 특징으로 하는 복수의 자율주행 이동 로봇.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 이동 로봇의 제어부는,
    상기 발신용 센서를 통해 제1 주파수의 음파를 출력할 때, 상기 제1 모듈을 통해 상기 제2 주파수의 신호를 함께 출력하는 것을 특징으로 하는 복수의 자율주행 이동 로봇.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 이동 로봇의 제어부는,
    상기 제2 모듈을 통해 상기 제2 주파수의 신호를 수신하면, 상기 제2 주파수의 신호가 수신된 시각을, 상기 제1 이동 로봇에서 상기 제1 주파수의 음파가 출력된 시각으로 결정하는 것을 특징으로 하는 복수의 자율주행 이동 로봇.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 이동 로봇의 제어부는,
    적어도 세 개의 수신용 센서 통해 상기 제1 주파수의 음파가 각각 수신되면, 상기 제1 이동 로봇에서 상기 제1 주파수의 음파가 출력된 시각 및 상기 제1 주파수의 음파가 상기 적어도 세 개의 수신용 센서에 각각 수신된 시각에 근거하여, 삼각측량 방식을 통해 상기 제1 이동 로봇의 상대위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 복수의 자율주행 이동 로봇.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 이동 로봇의 제어부는,
    상기 제2 모듈이 상기 제2 주파수의 신호를 출력하도록 상기 제2 모듈을 제어하고,
    상기 제1 이동 로봇의 제어부는,
    상기 제1 모듈을 통해 상기 제2 주파수의 신호가 수신되는 것에 응답하여, 상기 발신용 센서에서 제1 주파수의 음파를 출력하는 동시에 상기 제1 모듈이 상기 제2 주파수의 신호를 출력하도록 상기 발신용 센서와 상기 제1 모듈을 제어하는 것을 특징으로 하는 복수의 자율주행 이동 로봇.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 이동 로봇의 제어부는,
    상기 제2 모듈을 통해 제2 주파수의 신호를 출력한 후, 상기 제1 모듈에서 출력된 제2 주파수의 신호가 상기 제2 모듈을 통해 수신되는 것에 근거하여, 상기 제1 이동 로봇까지의 거리를 결정하고,
    상기 결정된 거리를 이용하여, 상기 수신용 센서를 이용하여 결정된 제1 이동 로봇의 상대위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 복수의 자율주행 이동 로봇.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 이동 로봇의 제어부는,
    상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈을 통해 산출된 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈 사이의 거리와, 상기 발신용 센서와 두 개의 수신용 센서 사이의 거리에 근거하여, 상기 제1 이동 로봇의 상대위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 복수의 자율주행 이동 로봇.
  10. 제1 이동 로봇 및 제2 이동 로봇을 포함하는 복수의 자율주행 이동 로봇의 제어방법으로서,
    상기 제1 이동 로봇이 제1 주파수의 음파를 출력하고, 상기 제1 주파수보다 큰 제2 주파수의 신호를 출력하는 단계;
    상기 제2 이동 로봇이 상기 제1 주파수의 음파를 수신하고, 상기 제2 주파수의 신호를 수신하는 단계;
    상기 제2 이동 로봇이 상기 제2 주파수의 신호를 이용하여 상기 제1 주파수의 음파가 상기 제1 이동 로봇에서 출력된 시각을 동기화하는 단계; 및
    상기 제2 이동 로봇이 상기 수신된 제1 주파수의 음파를 이용하여, 상기 제1 이동 로봇의 상대위치를 결정하는 단계를 포함하는 복수의 자율주행 이동 로봇의 제어방법.
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