KR20050063543A - 이동로봇의 위치확인장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동로봇의 위치확인장치 및 방법에 관한 것으로, 일정 영역의 다수의 정해진 위치에, 일정 간격으로 다수의 영구자석이 삽입되는 자석고정수단을 부착하고, 그 다수의 영구자석에 발생하는 자속을 이동로봇이 바이너리 값으로 검출하여 현재 위치를 확인함으로써, 이동로봇의 주행시에 발생하는 위치오차를 보정하도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 일정 영역의 소정 위치에 부착되어, 해당 영역의 위치를 지정하기 위한 위치지정표시신호를 발생하는 위치지정 표시수단과; 이동 로봇의 소정 위치에 부착되어, 상기 위치지정표시신호를 수신하는 위치감지수단과; 소정의 주행패턴에 따라, 이동로봇이 일정 영역 주행을 제어하면서, 상기 위치지정표시신호를 감지하여 그 감지된 위치지정표시신호를 기준위치지정표시신호와 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 현재 위치오류를 보정하도록 제어하는 제어수단을 포함하여 구성한다.

Description

이동로봇의 위치확인장치 및 방법{POSITION CONFIRMATION APPARATUS AND METHOD FOR MOBILE ROBOT}

본 발명은 이동로봇의 위치확인장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 일정 영역의 다수의 정해진 위치에, 일정 간격으로 다수의 영구자석이 삽입되는 자석고정수단을 부착하고, 그 다수의 영구자석에 발생하는 자속을 이동로봇이 바이너리 값으로 검출하여 현재 위치를 확인하도록 한 이동로봇의 위치확인장치 및 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 이동로봇의 대표적인 예인, 로봇청소기는 사용자의 조작 없이도 청소하고자 하는 구역내를 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입함으로써, 청소하고자 하는 구역을 자동으로 청소하는 기기를 말한다.

이러한 로봇청소기는 거리센서를 통해 청소구역내에 설치된 가구나 사무용품, 벽 등의 장애물까지의 거리를 판별하고, 이에 따라 로봇청소기의 좌륜모터와 우륜모터를 선택적으로 구동시킴으로써, 스스로 방향을 전환해가면서 청소구역을 청소한다.

여기서, 상술한 로봇청소기는 주어진 명령에 의해서 자체에 저장되어 있는 맵 정보로 주행하여 청소작업을 수행하는데, 사용자의 명령에 의해 작업을 수행하는 이러한 방식은 레이아웃이 변경되지 않는 한 반복된다.

상술한 맵정보를 생성하기 위한 맵핑동작을 설명한다.

먼저, 로봇청소기는 작업공간의 일정 측면을 따라 이동하여 충전대와의 거리및 방향을 연산하여 위치를 파악하면서 작업공간을 스캔한다.

이때 상기 충전대에서 로봇청소기와 초음파 송신하여 작업공간을 스캔하는 동작을 계속 수행하면서, 상기 로봇청소기와 충전대 사이에 장애물이 존재하는지를 판단하여, 상기 로봇청소기와 충전대 사이에 장애물이 없으면, 계속하여 충전대가 로봇청소기와 초음파로 송수신하여 작업 공간을 스캔하고, 반면에, 상기 로봇청소기와 충전대 사이에 장애물이 있으면, 로봇청소기가 해당 작업 공간을 스캔하다가, 장애물이 없어지면, 충전대에서 로봇청소기와 초음파를 송수신하면서 나머지 작업공간을 스캔한다.

여기서, 상술한 로봇청소기는, 자신의 현재 위치를 바퀴에 설치된 엔코더를이용하여 탐색하게 되는데, 이러한 엔코더를 이용하여 위치를 검출하는 방법은 바퀴의 미끄러짐이나 공회전에 의해 오차가 발생하는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위하여, 작업영역에 소정 간격으로 동일한 모양을 갖는 스티커나 반사판을 비컨으로 부착하고, 로봇청소기가 CCD카메라를 이용하여 비컨을 인식하여 바퀴의 미그러짐이나 공회전에 의해 발생된 오차를 보정하여 로봇 청소기와 충전대 사이의 거리를 인식한다.

이를 해결하기 위하여, 작업영역에 소정 간격으로 동일한 모양을 갖는 스티커나 반사판을 비컨으로 부착하고, 로봇청소기가 CCD카메라를 이용하여 비컨을 인식하여 바퀴의 미끄러짐이나 공회전에 의해 발생된 오차를 보정하여 로봇 청소기와 충전대 사이의 거리를 인식한다.

그러나, 상술한 바와같이, CCD카메라와 비컨을 이용한 로봇 청소기의 위치 검출방법은, 작업영역의 조명 밝기가 변한다거나 스티커나 반사판과 유사한 모양의 사물이 인식되면 오히려 거리 오차를 누적시키고, 또한, 조명밝기가 임계치 이하로 낮아지거나 높아지면 CCD 카메라가 비컨을 인식하지 못하여 로봇 청소기가 자신의 위치를 확인하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 일정 영역의 다수의 정해진 위치에, 일정 간격으로 다수의 영구자석이 삽입되는 자석고정수단을 부착하고, 그 다수의 영구자석에 발생하는 자속을 이동로봇이 바이너리 값으로 검출하여 현재 위치를 확인함으로써, 이동로봇의 주행시에 발생하는 위치오차를 보정하도로 한 이동로봇의 위치확인장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일정 영역의 소정 위치에 부착되어, 해당 영역의 위치를 지정하기 위한 위치지정표시신호를 발생하는 위치지정 표시수단과; 이동 로봇의 소정 위치에 부착되어, 상기 위치지정표시신호를 수신하는 위치감지수단과; 소정의 주행패턴에 따라, 이동로봇이 일정 영역 주행을 제어하면서, 상기 위치지정표시신호를 감지하여 그 감지된 위치지정표시신호를 기준위치지정표시신호와 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 현재 위치오류를 보정하도록 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일정 영역의 소정 위치에 부착된 위치지정표시수단에서, 해당 영역의 위치를 지정하기 위한 위치지정표시신호를 발생하는 과정과; 소정의 주행 패턴에 따라, 이동로봇이 소정 영역을 주행하면서, 상기 위치지정표시신호의 감지여부를 판단하는 과정과; 상기 판단결과, 위치지정표시신호가 감지되면 그 위치지정표시신호를 기준 위치지정표시신호와 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 위치 오차를 보정하는 과정과; 상기 보정된 위치를 맵에 적용하여 주행하는 과정으로 수행함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 이동로봇의 위치확인장치 및 방법에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명 이동로봇의 위치확인장치에 대한 구성을 보인 개략도이다.

도1에 도시한 바와같이 본 발명은, 일정 영역의 소정 위치에 부착되어, 해당 영역의 위치를 지정하기 위한 위치지정 표시신호를 발생하는 위치지정 표시수단 (PD)과; 이동 로봇의 소정 위치에 부착되어, 상기 위치지정 표시신호를 수신하는 위치감지수단(1)과; 소정의 주행패턴에 따라, 이동로봇이 일정 영역 주행을 제어하면서, 상기 위치지정 표시신호를 감지하여 그 감지된 위치지정 표시신호를 기준위치지정 표시신호와 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 현재 위치오류를 보정하도록 제어하는 제어수단(미도시)을 포함하여 구성한다.

도2는 본 발명 이동로봇의 위치확인방법에 대한 동작흐름도이다.

도2에 도시한 바와같이 본 발명은, 일정 영역의 소정 위치에 부착된 위치지정표시수단에서, 해당 영역의 위치를 지정하기 위한 위치지정표시신호를 발생하는 과정(SP1)과; 소정의 주행 패턴에 따라, 이동로봇이 소정 영역을 주행하면서, 상기 위치지정표시신호의 감지여부를 판단하는 과정(SP2,SP3)과; 상기 판단결과, 위치지정표시신호가 감지되면 그 위치지정표시신호를 기준 위치지정표시신호와 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 위치 오차를 보정하는 과정(SP4.SP5)과; 상기 보정된 위치를 맵에 적용하여 주행하는 과정(SP6)으로 이루어지며, 이와같은 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 위치 지정 표시수단(PD)은, 일정 영역의 소정 위치에 부착되어, 해당 영역의 위치를 지정하기 위한 위치 지정 표시신호를 발생하는데(SP1), 즉 적어도 한개 이상의 자석이 삽입되어 고정되는 자석고정수단에서, 그 자석이 삽입되는 위치에 따라 일정 영역을 구분하는 고유 아이디인 위치지정표시신호를 바이너리와 그 위치지정 표시신호의 고유 아이디를 판별하기 위한 플래그신호를 출력한다.

위치 지정 표시수단(PD)의 부착 위치는, 다양한 실시가 가능하다.

즉, 벽면의 소정 위치에 부착된 위치지정 표시수단(PD)에서, 해당영역의 위치를 지정하기 위한 위치지정표시신호를 발생하거나, 또는 모서리의 소정 위치에 부착된 위치지정표시수단(PD)에서, 해당영역의 위치를 지정하기 위한 위치지정표시신호를 발생한다.

특히, 상기 모서리는, 연결되는 면이 직각인 경우가 이동로봇이 손쉽게 탐색할 수 있다.

상기 위치지정 표시수단(PD)은, 도3에 도시한 바와같이, 적어도 한개 이상의 자석이 일정간격을 두고 삽입되어 고정되는 자석고정수단으로 이루어진다.

상기 자석고정수단은, 일정 영역을 구분하는 고유 아이디인 위치지정표시신호를, 자석이 삽입되는 위치에 따라, 바이너리로 표시하고, 또한 위치 지정 표시수단(PD)임을 알리기 위한 플래그용 자석을 포함하여 구성한다.

여기서, 상기 위치지정 표시수단(PD)은, 벽면의 일정 부분에 부착되어 현재 위치를 표시하거나, 또는 모서리의 일정부분에 부착되어 현재 위치를 표시한다.

이때, 상기 위치지정 표시수단(PD)은, 이동로봇이 파악하기 쉽도록 연결되는 면이 서로 직각인 모서리에 부착한다.

이러한 상태에서, 이동로봇이 사용자의 명령에 의해, 일정 영역을 소정 주행패턴으로 주행하면서(SP2), 제어수단(미도시)은 위치지정표시감지수단(1)을 통해 위치지정 표시신호가 감지되는지를 판단한다(SP3).

여기서, 상기 위치지정표시감지수단(1)은 상기 자석고정수단에서 출력되는 자속신호를 감지하기 위하여, 그 자석고정수단과 일대일 대응되게 구성된다.

그 다음, 상기 제어수단(미도시)은 위치지정표시신호가 감지되면, 그 그 위치지정표시신호를 기준 위치지정표시신호와 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 위치 오차를 보정하도록 제어하는데, 즉 감지된 위치 지정 표시신호의 바이너리 값을, 기저장된 기준 위치 지정표시신호의 바이너리값들과 비교하고, 그 비교결과 바이너리 값이 일치하면, 그 바이너리값이 일치되는 영역의 위치정보를 이용하여 현재 위치를 보정하도록 제어한다(SP4,SP5).

여기서, 상기 제어수단(미도시)은, 일실시예로, 각 벽면의 위치를 지정하는 고유 아이디를 표시하는 바이너리와, 그 바이너리에 해당되는 벽면에 대한 실제 맵상의 위치정보를 저장하는 저장수단을 구비하여, 감지된 위치지정표시신호의 바이너리와 기저장된 위치지정표시신호의 바이너리가 일치하면, 그 일치되는 바이너리에 해당되는 벽면의 위치정보로 현재 위치정보를 보정하도록 제어한다.

다른 실시예로, 상기 제어수단(미도시)은, 각 모서리의 위치를 지정하는 고유아이디를 표시하는 바이너리와, 그 바이너리에 해당되는 벽면에 대한 실제 맵상의 위치정보를 저장하는 저장수단을 구비하여, 감지된 위치지정 표시신호의 바이너리와 기저장된 위치지정표시신호의 바이너리가 일치하면, 그 일치되는 바이너리에 해당되는 모서리의 위치정보로 현재 위치정보를 보정하도록 제어한다.

상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 일정 영역의 다수의 정해진 위치에, 일정 간격으로 다수의 영구자석이 삽입되는 자석고정수단을 부착하고, 그 다수의 영구자석에 발생하는 자속을 이동로봇이 바이너리 값으로 검출하여 현재 위치를 확인함으로써, 이동로봇의 주행시에 발생하는 슬립등에 의한 누적되는 위치 오차를 보정하는 효과가 있다.

도1은 본 발명 이동로봇의 위치확인장치에 대한 일실시예의 구성을 보인 개략도.

도2는 본 발명 이동로봇의 위치확인방법에 대한 동작흐름도.

도3은 도1에 있어서, 위치지정표시수단의 구성을 보인 개략도.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

1:위치 지정 표시 감지수단 PD:위치 지정 표시수단

Claims (24)

1. 일정 영역의 소정 위치에 부착되어, 해당 영역의 위치를 지정하기 위한 위치지정표시신호를 발생하는 위치지정 표시수단과;

   이동 로봇의 소정 위치에 부착되어, 상기 위치지정표시신호를 수신하는 위치지정표시감지수단과;

   소정의 주행패턴에 따라, 이동로봇이 일정 영역 주행을 제어하면서, 상기 위치지정표시신호를 감지하여 그 감지된 위치지정표시신호를 기준위치지정표시신호와 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 현재 위치오류를 보정하도록 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 위치 인식장치.
2. 제1 항에 있어서, 위치지정 표시수단은, 적어도 한개 이상의 자석이 일정간격을 두고 삽입되어 고정되는 자석고정수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동로봇의 위치 인식장치.
3. 제2 항에 있어서, 자석고정수단은, 일정 영역을 구분하는 고유 아이디인 위치지정표시신호를, 자석이 삽입되는 위치에 따라, 바이너리로 표시하는 이동로봇의 위치 인식장치.
4. 제3 항에 있어서, 자속 고정수단은, 위치 지정 표시수단임을 알리기 위한 플래그용 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 위치 인식장치.
5. 제1 항에 있어서, 위치지정 표시수단은, 벽면의 일정 부분에 부착되는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 위치인식장치.
6. 제1 항에 있어서, 위치지정 표시수단은, 모서리의 일정부분에 부착되는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 위치 인식장치.
7. 제 6항에 있어서,모서리는 연결되는 면이 서로 직각인 것을 특징으로 하는 이동로봇의 위치 인식장치.
8. 제1 항에 있어서, 제어수단은, 각 벽면의 위치를 지정하는 고유 아이디를 표시하는 바이너리와, 그 바이너리에 해당되는 벽면에 대한 실제 맵상의 위치정보를 저장하는 저장수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 위치 인식장치.
9. 제1 항에 있어서, 제어수단은, 각 모서리의 위치를 지정하는 고유아이디를 표시하는 바이너리와, 그 바이너리에 해당되는 모서리에 대한 실제 맵상의 위치정보를 저장하는 저장수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 위치 인식장치.
10. 제1 항에 있어서, 제어수단은, 감지된 위치지정표시신호의 바이너리와 기저장된 위치지정표시신호의 바이너리가 일치하면, 그 일치되는 바이너리에 해당되는 벽면의 위치정보로 현재 위치정보를 보정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 위치 인식장치.
11. 제1 항에 있어서, 제어수단은, 감지된 위치지정 표시신호의 바이너리와 기저장된 위치지정표시신호의 바이너리가 일치하면, 그 일치되는 바이너리에 해당되는 모서리의 위치정보로 현재 위치정보를 보정하도록 제어하는 것을 특징으로 하느 이동로봇의 위치 인식장치.
12. 일정 영역의 소정 위치에 부착된 위치지정표시수단에서, 해당 영역의 위치를 지정하기 위한 위치지정표시신호를 발생하는 과정과;

    소정의 주행 패턴에 따라, 이동로봇이 소정 영역을 주행하면서, 상기 위치지정표시신호의 감지여부를 판단하는 과정과;

    상기 판단결과, 위치지정표시신호가 감지되면 그 위치지정표시신호를 기준 위치지정표시신호와 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 위치 오차를 보정하는 과정과;

    상기 보정된 위치를 맵에 적용하여 주행하는 과정으로 수행함을 특징으로 하는 이동로봇의 위치인식방법.
13. 제 12항에 있어서, 각 영역의 위치를 지정하는 고유아이디를 표시하는 바이너리와 그 바이너리에 해당되는 영역의 위치정보를 저장하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 위치 인식방법.
14. 제 12항에 있어서, 각 벽면의 위치를 지정하는 고유 아이디를 표시하는 바이너리와 그 바이너리에 해당되는 벽면에 대한 실제 맵상의 위치정보를 저장하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 위치 인식방법.
15. 제12 항에 있어서, 각 모서리의 위치를 지정하는 고유아이디를 표시하는 바이너리와 그 바이너리에 해당되는 벽면에 대한 실제 맵상의 위치정보를 저장하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 위치 인식방법.
16. 제 12항에 있어서, 일정 영역의 소정 위치에 부착된 위치지정표시수단에서, 해당 영역의 위치를 지정하기 위한 위치지정표시신호를 발생하는 과정은,

    적어도 한개 이상의 자석이 삽입되어 고정되는 자석고정수단에서, 그 자석이 삽입되는 위치에 따라 일정 영역을 구분하는 고유 아이디인 위치지정표시신호를 바이너리로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 위치 인식방법.
17. 제 16항에 있어서, 일정 영역을 구분하는 고유 아이디인 위치지정 표시신호를 바이너리로 출력하는 단계는,

    위치지정 표시신호의 고유 아이디를 판별하기 위한 플래그신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 위치 인식방법.
18. 제12항에 있어서, 일정 영역의 소정 위치에 부착된 위치지정표시수단에서, 해당 영역의 위치를 지정하기 위한 위치지정표시신호를 발생하는 과정은,

    벽면의 소정 위치에 부착된 위치지정표시수단에서, 해당영역의 위치를 지정하기 위한 위치지정표시신호를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 위치 인식방법.
19. 제18 항에 있어서,벽면의 소정 위치에 부착된 위치지정표시수단에서, 해당영역의 위치를 지정하기 위한 위치지정표시신호를 발생하는 단계는,

    적어도 한개 이상의 자석이 삽입되어 고정되는 자석고정수단에서,

    그 자석이 삽입되는 위치에 따라, 일정 벽면을 구분하는 고유 아이디인 위치지정표시신호를 바이너리로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 위치 인식방법.
20. 제19 항에 있어서, 일정 벽면을 구분하는 고유 아이디인 위치지정표시신호를 바이너리로 출력하는 단계는,

    위치지정 표시신호의 고유 아이디를 판별하기 위한 플래그신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 위치 인식방법.
21. 제12항에 있어서, 일정 영역의 소정 위치에 부착된 위치지정표시수단에서, 해당 영역의 위치를 지정하기 위한 위치지정표시신호를 발생하는 과정은,

    모서리의 소정 위치에 부착된 위치지정표시수단에서, 해당영역의 위치를 지정하기 위한 위치지정표시신호를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 위치 인식방법.
22. 제21 항에 있어서,모서리의 소정 위치에 부착된 위치지정표시수단에서, 해당영역의 위치를 지정하기 위한 위치지정표시신호를 발생하는 단계는,

    적어도 한개 이상의 자석이 삽입되어 고정되는 자석고정수단에서,

    그 자석이 삽입되는 위치에 따라, 일정 모서리를 구분하는 고유 아이디인 위치지정표시신호를 바이너리로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 위치 인식방법.
23. 제22 항에 있어서, 일정 모서리를 구분하는 고유 아이디인 위치지정표시신호를 바이너리로 출력하는 단계는,

    위치지정 표시신호의 고유 아이디를 판별하기 위한 플래그신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 위치 인식방법.
24. 제12 항에 있어서, 위치지정표시신호가 감지되면 그 위치지정표시신호를 기준 위치지정표시신호와 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 위치 오차를 보정하는 과정은,

    감지된 위치 지정 표시신호의 바이너리 값을, 기저장된 기준 위치 지정표시신호의 바이너리값들과 비교하는 단계와;

    상기 비교결과, 바이너리 값이 일치하면, 그 바이너리값이 일치되는 영역의 위치정보를 이용하여 현재 위치를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 위치 인식방법.