KR20160126358A - 드론형 스마트 세차 로봇 - Google Patents

드론형 스마트 세차 로봇 Download PDF

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KR20160126358A
KR20160126358A KR1020150057323A KR20150057323A KR20160126358A KR 20160126358 A KR20160126358 A KR 20160126358A KR 1020150057323 A KR1020150057323 A KR 1020150057323A KR 20150057323 A KR20150057323 A KR 20150057323A KR 20160126358 A KR20160126358 A KR 20160126358A
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KR1020150057323A
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신정민
신필순
권종만
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중소기업은행
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    • B60S3/00—Vehicle cleaning apparatus not integral with vehicles
    • B60S3/04—Vehicle cleaning apparatus not integral with vehicles for exteriors of land vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

본 발명은 드론형 스마트 세차 로봇을 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 드론형 스마트 세차 로봇은 차량 주변을 무인 비행하며 차량의 불결 상태정보와 형상정보를 검출한 다음, 불결 상태정보와 형상정보에 대응하여 맞춤식으로 산출되는 비행경로와 세차 동작 제어신호에 따라 비행하면서 세차가 지능적으로 자동 수행되도록 함으로써 세차를 위한 장소와 시간의 제약이 최소화되는 한편 수시로 간편하고 용이하게 세차를 수행할 수 있고, 기준값 이상으로 불결한 부위만 세차되도록 하여 세차 비용의 절감과 세차 효율의 증대가 도모되는 기술적 특징을 갖는다.
본 발명에 따른 드론형 스마트 세차 로봇은 지상의 관리자에 의한 수동 조작과 설정된 비행 프로그램에 의한 자동 조종 중에서 선택된 어느 하나에 의해 무인 비행하게 되는 비행체 모듈과; 상기 비행체 모듈에 장착되고, 상기 비행체 모듈과 일체로 이동하면서 세차 대상 차량에 대한 스캔을 수행하는 차량 스캐닝 모듈과; 상기 비행체 모듈에 장착되고, 상기 비행체 모듈과 일체로 이동하면서 세차를 수행하는 세차 모듈 및; 상기 비행체 모듈, 차량 스캐닝 모듈, 세차 모듈의 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 구성으로 이루어진다.

Description

드론형 스마트 세차 로봇{Drone-type smart carwash robot}
본 발명은 드론형 스마트 세차 로봇에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 차량 주변을 무인 비행하며 차량의 불결 상태정보와 형상정보를 검출한 다음, 불결 상태정보와 형상정보에 대응하여 맞춤식으로 산출되는 비행경로와 세차 동작 제어신호에 따라 비행하면서 세차가 지능적으로 자동 수행되도록 함으로써 세차를 위한 장소와 시간의 제약이 최소화되는 한편 수시로 간편하고 용이하게 세차를 수행할 수 있고, 기준값 이상으로 불결한 부위만 세차되도록 하여 세차 비용의 절감과 세차 효율의 증대가 도모되는 드론형 스마트 세차 로봇에 관한 것이다.
차량 세차는 사람에 의해 직접 수행되기도 하고, 세차기에 의해 자동으로 수행되기도 한다. 여기서 통상적인 세차기는 수평 및 수직 방향으로 설치된 복수개의 브러쉬가 회전하면서 차량의 정면, 상면, 후면 및 측면을 세차하는 장치로서, 차종의 대상에 따라 대형세차기(버스, 트럭 등에 적용)와 일반세차기(승용차 등에 적용)로 구분되고, 세차 방식에 따라 고정형과 이동형으로 구별된다. 고정형은 지면에 고정 설치된 세차기 케이스 내를 차량이 통과하면서 세차가 이루어지는 세차기이고, 이동형은 차량이 정지된 상태에서 세차기 케이스가 전,후 이동하여 세차가 이루어지는 세차기이다.
그러나 이와 같은 세차기는 차량 세차가 자동으로 간편하고 용이하게 수행되도록 하는 이점이 있으나, 세차기가 구비된 세차장에서만 사용가능하여 차량 세차에 장소와 시간 상의 제약이 따르는 한계가 있었다.
한편 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0261232호 "소형 무인 헬기를 이용한 청소장치"에서는 건물의 외벽이나 유리를 사람이 직접 청소하지 아니하고 기계가 청소하도록 하여 사람이 직접 청소시 발생할 수 있는 안전사고를 미연에 방지하고, 건물 외벽의 구조가 단순하게 평면적이지 아니한 경우에도 작업이 가능한 구조를 가지도록 소형 무인 헬기에 빌딩의 외벽을 청소할 수 있는 청소장치를 장착하고, 지상의 작동자는 거리 센서와 카메라를 통하여 작업 환경을 감시하면서 청소작업을 수행하여 실제 사람이 작업하는 것과 같이 상황의 변화에 맞추어 섬세한 작업이 가능하도록 하는 기술을 제안하고 있는데, 이와 같은 기술을 차량 세차에 적용하여 차량 세차의 효율을 증대시키고, 시간과 장소의 제한이 최소화되도록 할 필요가 있었다.
(특허문헌 1) 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0261232호 "소형 무인 헬기를 이용한 청소장치"
따라서 본 발명은 현재 요구되고 있는 기술개발의 일환으로, 지상의 관리자에 의해 수동 조작되거나 설정된 비행 프로그램에 의해 자동 조종되어 차량 주변을 무인 비행하는 비행체 모듈에 차량 스캐닝 모듈이 구비되어 세차 대상 차량에 대한 스캔이 수행되고, 컨트롤러의 세차 예비정보 산출알고리즘, 비행경로 산출알고리즘, 세차 동작 제어신호 산출알고리즘에 의해 차량의 불결 상태정보와 형상정보 및 이에 대응하는 세차 수행용 비행경로와 세차 동작 제어신호가 맞춤식으로 산출되며, 세차 수행용 비행경로를 따라 비행하는 비행체 모듈의 세차 모듈이 맞춤식으로 산출된 세차 동작 제어신호에 따라 세차를 지능적으로 자동 수행하게 됨에 따라, 세차를 위한 장소와 시간의 제약이 최소화되는 한편 수시로 간편하고 용이하게 세차를 수행할 수 있는 새로운 형태의 드론형 스마트 세차 로봇를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 차량 스캐닝 모듈에 의해 산출되는 차량 불결 상태정보를 통해 기준값 이상으로 불결한 부위만 세차됨에 따라, 세차 비용의 절감과 세차 효율의 증대가 도모되는 새로운 형태의 드론형 스마트 세차 로봇를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고 본 발명은 비행체 모듈에 장착되는 세차 상태 검출모듈에 의해 세차가 수행된 부위(세차 부위)의 상태정보가 검출되고, 세차 부위 상태정보로부터 산출되는 불결 상태값이 불결 상태 기준값 이상일 경우 세차가 다시 수행되도록 함에 따라, 차량 세차가 정밀하고 깔끔하게 수행될 수 있는 새로운 형태의 드론형 스마트 세차 로봇를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 지상의 관리자에 의한 수동 조작과 설정된 비행 프로그램에 의한 자동 조종 중에서 선택된 어느 하나에 의해 무인 비행하게 되는 비행체 모듈과; 상기 비행체 모듈에 장착되고, 상기 비행체 모듈과 일체로 이동하면서 세차 대상 차량에 대한 스캔을 수행하는 차량 스캐닝 모듈과; 상기 비행체 모듈에 장착되고, 상기 비행체 모듈과 일체로 이동하면서 세차를 수행하는 세차 모듈 및; 상기 비행체 모듈, 차량 스캐닝 모듈, 세차 모듈의 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론형 스마트 세차 로봇을 제공한다.
이와 같은 본 발명에 따른 드론형 스마트 세차 로봇에서 상기 차량 스캐닝 모듈은 세차 대상 차량에 대한 3D 스캔을 수행하고, 상기 컨트롤러로 차량 스캔정보를 전달하는 3D 스캐너를 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 드론형 스마트 세차 로봇에서 상기 컨트롤러는 상기 3D 스캐너로부터 전달된 차량 스캔정보로부터 세차 대상 차량의 형상정보, 불결상태 정보를 산출하는 세차 예비정보 산출알고리즘을 구비하여, 산출된 세차 대상 차량의 형상정보와 불결상태 정보에 따라 상기 비행체 모듈과 세차 모듈의 동작을 제어할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 드론형 스마트 세차 로봇에서 상기 컨트롤러는 세차 대상 차량의 형상정보와 불결상태 정보에 대응하는 비행체 모듈의 세차 수행용 비행경로를 산출하는 비행경로 산출알고리즘과; 세차 대상 차량의 불결상태 정보에 대응하는 세차 동작 제어신호를 산출하는 세차 동작 제어신호 산출알고리즘을 포함하여, 세차 수행용 비행경로를 따라 무인 비행하도록 상기 비행체 모듈을 제어하는 동시에 세차 동작 제어신호에 따라 상기 세차 모듈을 제어할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 드론형 스마트 세차 로봇은 상기 세차 모듈에 의해 세차가 수행된 부위(세차 부위)의 상태정보를 검출하는 세차 상태 검출모듈을 더 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 드론형 스마트 세차 로봇에서 상기 세차 상태 검출모듈은 세차 부위의 상태정보를 검출하기 위한 세차 상태정보 검출센서로 이루어지는 것과, 상기 차량 스캐닝 모듈과 일체화된 것 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 드론형 스마트 세차 로봇에서 상기 컨트롤러는 상기 세차 상태 검출모듈로부터 세차 부위 상태정보를 전달받게 되고, 세차 부위 상태정보로부터 불결 상태값을 산출하는 불결 상태값 산출알고리즘과; 불결 상태 기준값이 설정되어 있고, 상기 불결 상태값 산출알고리즘으로부터 산출된 불결 상태값이 불결 상태 기준값 이상인지 여부를 판별하는 불결 판단알고리즘과; 상기 불결 상태값 산출알고리즘으로부터 산출된 불결 상태값이 불결 상태 기준값 이상일 경우 해당 세차 부위에 대한 세차가 다시 수행되도록 상기 비행체 모듈과 세차 모듈의 동작을 제어하기 위한 동작제어신호을 생성하는 세차 재수행 제어알고리즘을 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 드론형 스마트 세차 로봇에서 상기 비행체 모듈은 상기 차량 스캐닝 모듈, 세차 모듈이 장착되는 메인 프레임과; 상기 메인 프레임에 수직으로 설치되는 하나 이상의 프로펠러로 이루어지는 수직이동 추진장치와; 상기 메인 프레임에 수평으로 설치되는 하나 이상의 프로펠러로 이루어지는 수평이동 추진장치를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 드론형 스마트 세차 로봇에서 상기 세차 모듈은 세정액을 분사하는 세정액 분사기구와; 세차 대상 차량의 표면을 닦는 와이퍼를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 드론형 스마트 세차 로봇에서 상기 세차 모듈은 비행체 모듈의 메인 프레임 저면 중앙부로부터 돌출되고, 상하방향 길이 조절이 가능한 수직 지지대에 상기 세정액 분사기구와 와이퍼가 고정되도록 할 수 있다.
이와 달리 상기 세차 모듈은 비행체 모듈의 메인 프레임 저면에 서로 이격 배치되는 착륙용 레그에 회전 이동가능하게 고정되는 수평 지지대에 상기 세정액 분사기구와 와이퍼가 고정되도록 할 수도 있으며, 상기 세차 모듈은 비행체 모듈의 메인 프레임 저면 중앙부로부터 돌출되는 다관절 로봇 암에 상기 세정액 분사기구와 와이퍼가 고정되도록 할 수도 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 드론형 스마트 세차 로봇은 설정 위치에 설치되고, 세정액 공급장치와 와이퍼 교체장치가 구비된 베이스 스테이션을 더 포함하여, 상기 비행체 모듈이 상기 베이스 스테이션에 착륙하여 세정액의 공급과 보충, 와이퍼의 교체를 수행할 수 있도록 할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 드론형 스마트 세차 로봇에서 상기 컨트롤러는 상기 베이스 스테이션의 위치정보를 메모리에 저장하여 관리하는 베이스 스테이션 위치정보 관리유닛과; 상기 베이스 스테이션의 위치로 상기 비행체 모듈을 자동 조종하여 착륙시키고, 상기 베이스 스테이션에서 세차가 진행되는 차량으로 상기 비행체 모듈을 자동 조종하여 이동시키는 자동조종 비행 관리유닛과; 차량에 대한 세차 수행 도중 세정액의 보충이나 와이퍼의 교체를 위하여 비행체 모듈이 베이스 스테이션으로 이동하는 시점에서의 세차 진행상황 정보를 검출하여 메모리에 저장하고, 베이스 스테이션에서 차량으로 복귀한 비행체 모듈의 세차 모듈이 상기 세차 진행상황 정보로부터 직전 세차 진행상황에 연속해서 이후의 세차가 진행되도록 하는 세차 진행상황 검출-관리 유닛을 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 드론형 스마트 세차 로봇은 상기 비행체 모듈과 베이스 스테이션 중에서 선택된 어느 하나에 설치되어 무선 충전을 수행하는 무선충전 모듈을 더 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 드론형 스마트 세차 로봇에서 상기 컨트롤러는 관리자에 의한 세차시간 스케줄 설정에 따라 관리자의 존재 유무와 상관없이 세차시간 스케줄에 따른 설정 시각에 상기 비행체 모듈이 자동 조종에 의해 무인 비행하면서 상기 차량 스캐닝 모듈과 세차 모듈에 의해 차량 세차가 수행되도록 하는 예약 세차 관리유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 드론형 스마트 세차 로봇에 의하면, 드론(drone)에 의한 무인 비행으로 차량 세차가 수행되어 세차를 위한 장소와 시간의 제약이 최소화되고, 수시로 간편하고 용이하게 세차를 수행할 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명에 의한 드론형 스마트 세차 로봇에 의하면, 차량 스캐닝 모듈에 의해 산출되는 차량 불결 상태정보를 통해 기준값 이상으로 불결한 부위만 세차되므로, 세차 비용이 절감되고, 세차 효율이 증대되는 효과가 있다. 이와 더불어 본 발명에 의한 드론형 스마트 세차 로봇에 의하면, 세차 부위가 충분히 세차되지 않은 상태를 자동 검출하여 세차가 다시 수행되도록 하므로, 차량 세차가 정밀하고 깔끔하게 수행되는 효과가 있다.
도 1과 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 드론형 스마트 세차 로봇의 구성 예시도;
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 드론형 스마트 세차 로봇의 사시도;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 드론형 스마트 세차 로봇의 장치 구성도;
도 7과 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 드론형 스마트 세차 로봇의 제어 구성도;
도 9는 베이스 스테이션을 구비하는 본 발명의 실시예에 따른 드론형 스마트 세차 로봇의 예시도;
도 10은 베이스 스테이션을 구비하는 본 발명의 실시예에 따른 드론형 스마트 세차 로봇의 제어 구성도;
도 11은 무선충전 모듈을 구비하는 본 발명의 실시예에 따른 드론형 스마트 세차 로봇의 구성블록도;
도 12는 예약 세차 관리유닛을 갖는 컨트롤러를 구비하는 본 발명의 실시예에 따른 드론형 스마트 세차 로봇의 제어 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 12에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 드론(drone), 무인 비행기, 차량 세차, 3D 스캐너, 카메라, 원격 제어기 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
본 발명의 실시예에 따른 드론형 스마트 세차 로봇(100)은 도 1에서와 같이 비행체 모듈(10), 차량 스캐닝 모듈(20), 세차 모듈(30), 컨트롤러(40)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있는데, 도 2에서와 같이 세차 상태 검출모듈(70)을 더 포함하는 구성으로 이루어질 수도 있다.
비행체 모듈(10)은 지상의 관리자에 의해 수동 조작되거나, 설정된 비행 프로그램에 의해 자동 조종되면서 무인 비행하게 되는 것이다. 여기서 비행체 모듈(10)의 자동 조종은 관리자에 의한 세차시간 스케줄 설정에 따라 관리자의 존재 유무와 상관없이 세차시간 스케줄에 따른 설정 시각에 비행체 모듈(10)이 자동 조종에 의해 무인 비행하게 되는 것이다. 이와 같은 비행체 모듈(10)은 도 3 내지 도 5에서와 같이 메인 프레임(11), 수직이동 추진장치(12), 수평이동 추진장치(13)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
메인 프레임(11)은 차량 스캐닝 모듈(20), 세차 모듈(30), 세차 상태 검출모듈(70)이 장착되는 몸체 부위이다. 수직이동 추진장치(12)는 메인 프레임(11)에 수직으로 설치되는 하나 이상의 프로펠러(14)로 이루어지는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 수직이동 추진장치(12)는 서로 이격 배치된 복수개의 프로펠러(14)로 이루어진다. 수평이동 추진장치(13)는 메인 프레임(11)에 수평으로 설치되는 하나 이상의 프로펠러(14)로 이루어질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 수평이동 추진장치(13)는 메인 프레임(11) 하부에 배치되는 하나의 프로펠러(14)로 이루어진다. 여기서 수평이동 추진장치(13)는 프로펠러가 아닌 에어 분사형 추진기 구조로 이루어질 수도 있다.
물론 비행체 모듈(10)은 상기와 다른 비행체 구성의 다양한 구조로 이루어질 수 있다.
차량 스캐닝 모듈(20)은 비행체 모듈(10)에 장착되는 것으로, 비행체 모듈(10)과 일체로 이동하면서 세차 대상 차량(1)에 대한 스캔을 수행한다. 이와 같은 차량 스캐닝 모듈(20)은 세차 대상 차량에 대한 3D 스캔을 수행하고, 컨트롤러(40)로 차량 스캔정보를 전달하는 3D 스캐너(21)를 포함할 수 있다. 여기서 3D 스캐너(21)는 도 3의 (a)에서와 같이 촬영각도가 제한되는 일반 카메라(22)로 이루어거나, 도 3의 (b)에서와 같이 전방위 촬영이 가능한 반구형 카메라(23)로 이루어질 수 있다.
세차 모듈(30)은 비행체 모듈(10)에 장착되는 것으로, 비행체 모듈(10)과 일체로 이동하면서 세차 대상 차량(1)에 대한 세차를 수행한다. 이와 같은 세차 모듈(30)은 도 3과 도 4에서와 같이 세정액을 분사하는 세정액 분사기구(31)와 세차 대상 차량의 표면을 닦는 와이퍼(32)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다. 와이퍼(32)로는 천 소재, 섬유 소재, 스펀지 등이 사용될 수 있다.
여기서 세차 모듈(30)은 도 3의 (a)에서와 같이 비행체 모듈(10)의 메인 프레임(11) 저면 중앙부로부터 돌출되고, 상하방향 길이 조절이 가능한 수직 지지대(33)에 세정액 분사기구(31)와 와이퍼(32)가 고정되도록 할 수 있다. 또한 세차 모듈(30)은 도 3의 (b)에서와 같이 비행체 모듈(10)의 메인 프레임(11) 저면에 서로 이격 배치되는 착륙용 레그(111)에 회전 이동가능하게 고정되는 수평 지지대(34)에 세정액 분사기구(31)와 와이퍼(32)가 고정되도록 할 수 있다. 그리고 세차 모듈(30)은 도 4에서와 같이 비행체 모듈(10)의 메인 프레임(11) 저면 중앙부로부터 돌출되는 다관절 로봇 암(35)에 세정액 분사기구(31)와 와이퍼(32)가 고정되도록 할 수 있다. 다관절 로봇 암(35)에 세정액 분사기구(31)와 와이퍼(32)가 고정되는 구조에서는 사람의 손 동작을 구현할 수 있어 세차 효율이 증대되게 된다. 여기서 세차모듈(30)은 수직 지지대(33)를 구비하는 구조, 수평 지지대(34)를 구비하는 구조, 다관절 로봇 암(35)을 구비하는 구조가 둘 이상 복합된 구성을 가져 세차 형태에 따라 선택적으로 특정 구조가 사용될 수 있도록 할 수 있다.
세차 상태 검출모듈(70)은 세차 모듈(30)에 의해 세차가 수행된 부위(세차 부위)의 상태정보를 검출하는 것이다. 이를 위하여 세차 상태 검출모듈(70)은 세차 부위의 상태정보를 검출하기 위한 세차 상태정보 검출센서로 이루어질 수 있다. 이와 달리 세차 상태 검출모듈(70)은 차량 스캐닝 모듈(20)과 일체화될 수도 있다.
컨트롤러(40)는 도 1의 (a)에서와 같이 관리자가 소지하는 원격 제어기(50)로 이루어져 비행체 모듈(10), 차량 스캐닝 모듈(20), 세차 모듈(30), 세차 상태 검출모듈(70)의 동작을 원격 제어하거나, 도 1의 (b)에서와 같이 비행체 모듈(10)에 설치되어 비행체 모듈(10), 차량 스캐닝 모듈(20), 세차 모듈(30), 세차 상태 검출모듈(70)와 직접 연결되어 제어를 수행하는 것으로, 컨트롤러(40)가 비행체 모듈(10)에 설치되는 경우 관리자는 조작기(60)를 통해 컨트롤러(40)에 각종 제어신호를 전송할 수 있다.
여기서 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러(40)는 도 6에서와 같이 세차 예비정보 산출알고리즘(41), 비행경로 산출알고리즘(42), 세차 동작 제어신호 산출알고리즘(43)을 구비할 수 있다.
세차 예비정보 산출알고리즘(41)는 차량 스캐닝 모듈(20)의 3D 스캐너(21)로부터 전달된 차량 스캔정보로부터 세차 대상 차량의 형상정보, 불결상태 정보를 산출하는 알고리즘이다. 세차 대상 차량의 형상정보, 불결상태 정보의 산출은 차량 스캔정보에 포함된 영상정보에 대한 영상분석을 통해 수행될 수 있다. 비행경로 산출알고리즘(42)은 세차 대상 차량의 형상정보와 불결상태 정보에 대응하는 비행체 모듈(10)의 세차 수행용 비행경로를 산출하는 알고리즘이다. 세차 수행용 비행경로는 세차 대상 차량의 형상과 불결부위의 위치와 불결상태 정도(degree value)를 설정된 경로생성 알고리즘에 적용함으로써 산출될 수 있는데, 경로생성 알고리즘은 신경망 알고리즘, 유전자 알고리즘, 퍼지 알고리즘 등이 적용될 수 있다. 세차 동작 제어신호 산출알고리즘(43)은 세차 대상 차량의 불결상태 정보에 대응하는 세차 동작 제어신호를 산출하는 알고리즘이다. 이와 같은 세차 동작 제어신호 산출알고리즘(43)은 차량의 불결상태 정도나 불결 부위 범위 등을 수치화하여 불결상태 정도값이나 불결 부위 위치값에 맞추어 세정액 분사량, 세정액 분사범위, 불결 부위에 대한 와이퍼 가압력, 와이퍼 동작패턴 등의 세차 동작 제어값을 산출할 수 있다.
이와 같은 컨트롤러(40)는 세차 수행용 비행경로를 따라 무인 비행하도록 비행체 모듈(10)을 제어하는 동시에 세차 동작 제어신호에 따라 세차 모듈(30)을 제어하게 된다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러(40)는 도 7에서와 같이 불결 상태값 산출알고리즘(44), 불결 판단알고리즘(45), 세차 재수행 제어알고리즘(46)을 구비할 수 있다.
불결 상태값 산출알고리즘(44)은 세차 상태 검출모듈(70)로부터 세차 부위 상태정보를 전달받게 되고, 세차 부위 상태정보로부터 불결 상태값을 산출하는 알고리즘이다. 여기서 불결 상태값은 불결한 정도를 수치화한 값일 수 있다. 불결 판단알고리즘(45)은 불결 상태 기준값이 설정되어 있고, 불결 상태값 산출알고리즘(44)으로부터 산출된 불결 상태값이 불결 상태 기준값 이상인지 여부를 판별하는 알고리즘이다. 세차 재수행 제어알고리즘(46)은 불결 상태값 산출알고리즘(44)으로부터 산출된 불결 상태값이 불결 상태 기준값 이상일 경우 해당 세차 부위에 대한 세차가 다시 수행되도록 비행체 모듈(10)과 세차 모듈(30)의 동작을 제어하기 위한 동작제어신호을 생성하는 알고리즘이다.
한편 본 발명의 실시예에 따른 드론형 스마트 세차 로봇(100)은 도 9에서와 같이 설정 위치에 설치되고, 세정액 공급장치(81)와 와이퍼 교체장치(82)가 구비된 베이스 스테이션(80)를 구비할 수 있다. 세정액이나 와이퍼의 교체나 보충이 필요할 경우, 비행체 모듈(10)은 베이스 스테이션(80)로 이동 후 착륙하여 세정액의 공급과 보충, 와이퍼의 교체를 수행하게 된다.
이를 위하여 컨트롤러(40)는 도 10에서와 같이 베이스 스테이션 위치정보 관리유닛(47), 자동조종 비행 관리유닛(48a), 세차 진행상황 검출-관리 유닛(48b)을 구비하게 된다.
베이스 스테이션 위치정보 관리유닛(47)은 베이스 스테이션(80)의 위치정보를 메모리에 저장하여 관리하는 유닛이다. 여기서 베이스 스테이션(80)의 위치정보는 컨트롤러(40)에 의해 실시간으로 검색 및 검출될 수도 있다. 컨트롤러(40)에 베이스 스테이션(80)의 위치정보가 미리 설정되어 저장될 수도 있다.
자동조종 비행 관리유닛(48a)은 베이스 스테이션(80)의 위치로 비행체 모듈(10)을 자동 조종하여 착륙시키고, 베이스 스테이션(80)에서 세차가 진행되는 차량으로 비행체 모듈(10)을 자동 조종하여 이동시키는 유닛이다.
세차 진행상황 검출-관리 유닛(48b)은 차량에 대한 세차 수행 도중 세정액의 보충이나 와이퍼의 교체를 위하여 비행체 모듈(10)이 베이스 스테이션(80)으로 이동하는 시점에서의 세차 진행상황 정보를 검출하여 메모리에 저장하고, 베이스 스테이션(80)에서 차량으로 복귀한 비행체 모듈(10)의 세차 모듈(30)이 세차 진행상황 정보로부터 직전 세차 진행상황에 연속해서 이후의 세차가 진행되도록 하는 유닛이다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 드론형 스마트 세차 로봇(100)은 도 11에서와 같이 비행체 모듈(10)과 베이스 스테이션(80)에 무선충전 모듈(90)이 설치되도록 할 수 있다. 이와 같은 무선충전 모듈(90)은 무선 충전을 수행하여 베이스 스테이션(80)과 비행체 모듈(10)에 전원을 공급하게 된다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 드론형 스마트 세차 로봇(100)은 도 12에서와 같이 컨트롤러(40)는 예약 세차 관리유닛(49)을 구비하여 세차시간 스케줄 설정과 예약 세차 제어가 수행되도록 할 수 있다. 이를 위하여 예약 세차 관리유닛(49)은 관리자에 의한 세차시간 스케줄 설정에 따라 관리자의 존재 유무와 상관없이 세차시간 스케줄에 따른 설정 시각에 비행체 모듈(10)이 자동 조종에 의해 무인 비행하면서 차량 스캐닝 모듈(20)과 세차 모듈(30)에 의해 차량 세차가 수행되도록 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 드론형 스마트 세차 로봇(100)은 차량 주변을 무인 비행하는 비행체 모듈(10)에 차량 스캐닝 모듈(20)이 구비되어 세차 대상 차량(1)에 대한 스캔이 수행되고, 컨트롤러(40)의 세차 예비정보 산출알고리즘(41), 비행경로 산출알고리즘(42), 세차 동작 제어신호 산출알고리즘(43)에 의해 차량의 불결 상태정보와 형상정보 및 이에 대응하는 세차 수행용 비행경로와 세차 동작 제어신호가 맞춤식으로 산출되며, 세차 수행용 비행경로를 따라 비행하는 비행체 모듈(10)의 세차 모듈(30)이 맞춤식으로 산출된 세차 동작 제어신호에 따라 세차를 지능적으로 자동 수행하게 되므로, 세차를 위한 장소와 시간의 제약이 최소화되는 한편 수시로 간편하고 용이하게 세차를 수행할 수 있게 된다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 드론형 스마트 세차 로봇(100)은 차량 스캐닝 모듈(20)에 의해 산출되는 차량 불결 상태정보를 통해 기준값 이상으로 불결한 부위만 세차될 수 있으므로, 세차 비용의 절감과 세차 효율의 증대가 도모된다. 그리고 본 발명의 실시예에 따른 드론형 스마트 세차 로봇(100)은 비행체 모듈(10)에 장착되는 세차 상태 검출모듈(70)에 의해 세차 부위의 상태정보가 검출되고, 세차 부위 상태정보로부터 산출되는 불결 상태값이 불결 상태 기준값 이상일 경우 세차가 다시 수행되도록 하므로, 차량 세차가 정밀하고 깔끔하게 수행될 수 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 드론형 스마트 세차 로봇을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
1 : 세차 대상 차량 10 : 비행체 모듈
11 : 메인 프레임 111 : 착륙용 레그
12 : 수직이동 추진장치 13 : 수평이동 추진장치
14 : 프로펠러 20 : 차량 스캐닝 모듈
21 : 3D 스캐너 22 : 일반 카메라
23 : 반구형 카메라 30 : 세차 모듈
31 : 세정액 분사기구 32 : 와이퍼
33 : 수직 지지대 34 : 수평 지지대
35 : 다관절 로봇 암 40 : 컨트롤러
41 : 세차 예비정보 산출알고리즘 42 : 비행경로 산출알고리즘
43 : 세차 동작 제어신호 산출알고리즘 44 : 불결 상태값 산출알고리즘
45 : 불결 판단알고리즘 46 : 세차 재수행 제어알고리즘
47 : 베이스 스테이션 위치정보 관리유닛 48a : 자동조종 비행 관리유닛
48b : 세차 진행상황 검출-관리 유닛 49 : 예약 세차 관리유닛
50 : 원격 제어기 60 : 조작기
70 : 세차 상태 검출모듈 80 : 베이스 스테이션
81 : 세정액 공급장치 82 : 와이퍼 교체장치
90 : 무선충전 모듈 100 : 드론형 스마트 세차 로봇

Claims (16)

  1. 지상의 관리자에 의한 수동 조작과 설정된 비행 프로그램에 의한 자동 조종 중에서 선택된 어느 하나에 의해 무인 비행하게 되는 비행체 모듈과;
    상기 비행체 모듈에 장착되고, 상기 비행체 모듈과 일체로 이동하면서 세차 대상 차량에 대한 스캔을 수행하는 차량 스캐닝 모듈과;
    상기 비행체 모듈에 장착되고, 상기 비행체 모듈과 일체로 이동하면서 세차를 수행하는 세차 모듈 및;
    상기 비행체 모듈, 차량 스캐닝 모듈, 세차 모듈의 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론형 스마트 세차 로봇.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 차량 스캐닝 모듈은 세차 대상 차량에 대한 3D 스캔을 수행하고, 상기 컨트롤러로 차량 스캔정보를 전달하는 3D 스캐너를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론형 스마트 세차 로봇.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 3D 스캐너로부터 전달된 차량 스캔정보로부터 세차 대상 차량의 형상정보, 불결상태 정보를 산출하는 세차 예비정보 산출알고리즘을 구비하여, 산출된 세차 대상 차량의 형상정보와 불결상태 정보에 따라 상기 비행체 모듈과 세차 모듈의 동작을 제어하게 되는 것을 특징으로 하는 드론형 스마트 세차 로봇.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 세차 대상 차량의 형상정보와 불결상태 정보에 대응하는 비행체 모듈의 세차 수행용 비행경로를 산출하는 비행경로 산출알고리즘과; 세차 대상 차량의 불결상태 정보에 대응하는 세차 동작 제어신호를 산출하는 세차 동작 제어신호 산출알고리즘을 포함하여,
    세차 수행용 비행경로를 따라 무인 비행하도록 상기 비행체 모듈을 제어하는 동시에 세차 동작 제어신호에 따라 상기 세차 모듈을 제어하는 것을 특징으로 하는 드론형 스마트 세차 로봇.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 세차 모듈에 의해 세차가 수행된 부위(세차 부위)의 상태정보를 검출하는 세차 상태 검출모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론형 스마트 세차 로봇.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 세차 상태 검출모듈은 세차 부위의 상태정보를 검출하기 위한 세차 상태정보 검출센서로 이루어지는 것과, 상기 차량 스캐닝 모듈과 일체화된 것 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 드론형 스마트 세차 로봇.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 세차 상태 검출모듈로부터 세차 부위 상태정보를 전달받게 되고, 세차 부위 상태정보로부터 불결 상태값을 산출하는 불결 상태값 산출알고리즘과;
    불결 상태 기준값이 설정되어 있고, 상기 불결 상태값 산출알고리즘으로부터 산출된 불결 상태값이 불결 상태 기준값 이상인지 여부를 판별하는 불결 판단알고리즘과;
    상기 불결 상태값 산출알고리즘으로부터 산출된 불결 상태값이 불결 상태 기준값 이상일 경우 해당 세차 부위에 대한 세차가 다시 수행되도록 상기 비행체 모듈과 세차 모듈의 동작을 제어하기 위한 동작제어신호을 생성하는 세차 재수행 제어알고리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 드론형 스마트 세차 로봇.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 비행체 모듈은 상기 차량 스캐닝 모듈, 세차 모듈이 장착되는 메인 프레임과;
    상기 메인 프레임에 수직으로 설치되는 하나 이상의 프로펠러로 이루어지는 수직이동 추진장치와;
    상기 메인 프레임에 수평으로 설치되는 하나 이상의 프로펠러로 이루어지는 수평이동 추진장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론형 스마트 세차 로봇.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 세차 모듈은 세정액을 분사하는 세정액 분사기구와;
    세차 대상 차량의 표면을 닦는 와이퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론형 스마트 세차 로봇.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 세차 모듈은 비행체 모듈의 메인 프레임 저면 중앙부로부터 돌출되고, 상하방향 길이 조절이 가능한 수직 지지대에 상기 세정액 분사기구와 와이퍼가 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 드론형 스마트 세차 로봇.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 세차 모듈은 비행체 모듈의 메인 프레임 저면에 서로 이격 배치되는 착륙용 레그에 회전 이동가능하게 고정되는 수평 지지대에 상기 세정액 분사기구와 와이퍼가 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 드론형 스마트 세차 로봇.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 세차 모듈은 비행체 모듈의 메인 프레임 저면 중앙부로부터 돌출되는 다관절 로봇 암에 상기 세정액 분사기구와 와이퍼가 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 드론형 스마트 세차 로봇.
  13. 제 9항에 있어서,
    설정 위치에 설치되고, 세정액 공급장치와 와이퍼 교체장치가 구비된 베이스 스테이션을 더 포함하여,
    상기 비행체 모듈은 상기 베이스 스테이션에 착륙하여 세정액의 공급과 보충, 와이퍼의 교체를 수행할 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 드론형 스마트 세차 로봇.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 베이스 스테이션의 위치정보를 메모리에 저장하여 관리하는 베이스 스테이션 위치정보 관리유닛과;
    상기 베이스 스테이션의 위치로 상기 비행체 모듈을 자동 조종하여 착륙시키고, 상기 베이스 스테이션에서 세차가 진행되는 차량으로 상기 비행체 모듈을 자동 조종하여 이동시키는 자동조종 비행 관리유닛과;
    차량에 대한 세차 수행 도중 세정액의 보충이나 와이퍼의 교체를 위하여 비행체 모듈이 베이스 스테이션으로 이동하는 시점에서의 세차 진행상황 정보를 검출하여 메모리에 저장하고, 베이스 스테이션에서 차량으로 복귀한 비행체 모듈의 세차 모듈이 상기 세차 진행상황 정보로부터 직전 세차 진행상황에 연속해서 이후의 세차가 진행되도록 하는 세차 진행상황 검출-관리 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 드론형 스마트 세차 로봇.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 비행체 모듈과 베이스 스테이션 중에서 선택된 어느 하나에 설치되어 무선 충전을 수행하는 무선충전 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론형 스마트 세차 로봇.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 관리자에 의한 세차시간 스케줄 설정에 따라 관리자의 존재 유무와 상관없이 세차시간 스케줄에 따른 설정 시각에 상기 비행체 모듈이 자동 조종에 의해 무인 비행하면서 상기 차량 스캐닝 모듈과 세차 모듈에 의해 차량 세차가 수행되도록 하는 예약 세차 관리유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론형 스마트 세차 로봇.
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