KR20210048063A - 충전 스테이션 - Google Patents

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KR20210048063A
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mobile robot
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plug
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KR1020190131884A
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박승종
한성희
강진원
김재영
은유숙
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 충전 스테이션은, 케이스; 케이스의 배면에 상하로 길게 형성된 리어홀; 케이스의 후방으로 돌출되며 리어홀을 따라 상하로 슬라이딩 되는 플러그; 이동식 로봇이 도킹되는 터미널; 및 터미널을 케이스 내에 위치하는 히든 포지션과 케이스의 전방으로 돌출된 도킹 포지션 사이에서 이동시키는 무빙 메커니즘을 포함할 수 있다.

Description

충전 스테이션{CHARGING STATION}
본 발명은 이동식 로봇을 충전하는 충전 스테이션에 관한 것이다.
일반적으로, 전기적 또는 자기적인 작용을 이용하여 인간의 동작과 닮은 운동을 행하는 기계장치를 로봇이라고 한다. 최근 들어 로봇은 제어기술의 발달로 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 그 예로는 수술 로봇, 가사 도우미 로봇, 서비스 로봇, 우주 항공 원격 로봇, 위험물 처리 로봇 등을 들 수 있다.
특히, 이동식 로봇은 실내에서 이동하며 작업을 수행할 수 있다. 일례로, 로봇 청소기는 실내를 주행하며 바닥면을 청소한다. 다른 예로, 안내 로봇은 공항이나 쇼핑몰 등과 같은 공공 장소에서 사용자들을 안내하며 이동할 수 있다.
이러한 이동식 로봇에는 배터리가 내장되며 상기 배터리는 주기적으로 충전되어야 한다.
종래에는 이동식 로봇의 플러그를 직접 콘센트에 꽂아 충전하는 방식을 사용하였다. 그러나 이러한 방식은 사람이 플러그를 콘센트에 직접 연결/분리해야 하므로 번거로운 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 최근에는 도킹 방식을 채용하고 있다. 예를 들어, 관련 문헌(KR 10-2015-0109470A)에는 이동형 로봇용 도킹 스테이션이 개시된다. 그러나, 상기 관련 문헌에 개시된 도킹 스테이션은 전력 케이블을 사용하므로 콘센트가 구비된 벽면에 충분히 인접하게 설치될 수 없다. 따라서, 도킹 스테이션의 설치를 위해 상대적으로 넓은 공간이 요구되는 한계를 갖는다.
또한, 상기 전력 케이블에 사람이 걸려 넘어지거나, 이동형 로봇이 주행 도중에 상기 전력 케이블에 걸려 플러그가 콘센트에서 분리될 우려가 있다.
KR 10-2015-0109470A (이동형 로봇용 도킹 스테이션, 2015.10.01. 공개)
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 콘센트의 높이에 구애받지 않고 벽에 인접하게 설치 가능한 충전 스테이션을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 이동식 로봇의 충전시에만 터미널이 돌출되도록 하여 안전성이 향상된 충전 스테이션을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스테이션은, 케이스의 배면에 상하로 길게 형성된 리어홀을 따라 상하로 슬라이딩 되는 플러그; 및 이동식 로봇이 도킹되는 터미널을, 케이스 내에 위치하는 히든 포지션과 상기 케이스의 전방으로 돌출된 도킹 포지션 사이에서 이동시키는 무빙 메커니즘을 포함할 수 있다.
상기 충전 스테이션은, 상기 이동식 로봇과 무선 통신하여 상기 이동식 로봇의 위치 정보를 전달받는 리시버; 및 상기 리시버와 통신하고 상기 이동식 로봇이 설정 거리 이내로 접근하면 상기 터미널이 상기 도킹 포지션으로 이동하도록 상기 무빙 메커니즘을 제어하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 리시버는 상기 이동식 로봇의 위치 정보를 전달받을 수 있다. 상기 컨트롤러는, 상기 이동식 로봇이 설정 거리 이내로 접근하고 상기 이동식 로봇의 배터리 잔량이 설정값 미만이면, 상기 터미널이 상기 도킹 포지션으로 이동하도록 상기 무빙 메커니즘을 제어할 수 있다.
상기 충전 스테이션은, 상기 터미널 및 무빙 메커니즘을 승강시키는 승강 메커니즘을 더 포함할 수 있다.
상기 리시버는 이동식 로봇의 타입 정보를 전달받을 수 있다. 상기 컨트롤러는, 상기 승강 메커니즘을 제어하여 상기 터미널을 상기 이동식 로봇의 커넥터에 대응되는 높이로 승강시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 플러그가 케이스의 후방으로 돌출되므로, 충전 스테이션을 벽에 최대한 인접하게 설치할 수 있고, 충전 스테이션의 외관이 디자인적으로 향상될 수 있다. 또한, 사람이나 이동식 로봇이 전선에 걸릴 우려가 없다.
또한, 평상시에 터미널이 케이스 내에 숨겨진 상태이므로, 터미널에 수분이나 사람이 닿을 위험을 최소화할 수 있다.
또한, 이동식 로봇의 접근 거리에 따라 터미널이 케이스에서 돌출될 수 있다. 이로써, 이동식 로봇이 터미널에 용이하게 도킹되어 충전될 수 있다.
또한, 이동식 로봇의 배터리 잔량에 따라 터미널이 케이스에서 돌출될 수 있다. 이로써, 이동식 로봇이 단순히 충전 스테이션 근처를 지나는 경우에 터미널이 불필요하게 돌출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 터미널은 승강 가능하므로, 서로 다른 높이에 커넥터가 구비된 다양한 타입의 이동식 로봇이 용이하게 도킹될 수 있다.
또한, 플러그와 함께 승강하는 리어 커버는 케이스의 내측에서 리어홀을 커버하고, 터미널과 함께 승강하는 프론트 커버는 케이스의 내측에서 프론트홀을 커버할 수 있다. 이로써, 프론트홀 및 리어홀을 통해 수분이나 이물질이 케이스내로 침입하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇을 포함하는 AI 장치를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇과 연결되는 AI 서버를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 AI 시스템을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스테이션에 이동식 로봇이 도킹되는 것을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스테이션이 벽에 설치되는 것을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스테이션의 배면이 도시된 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스테이션의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 회로의 일 예가 도시된 회로도이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스의 내부를 후방에서 바라본 도면이다.
도 10는 도 9에 도시된 무빙 메커니즘 및 그 주변을 확대 도시한 도면이다.
도 11 및 도 12은 본 발명의 일 실시에에 따른 무빙 메커니즘의 구성 및 작용을 설명하기 위한 단면도이다.
도 13는 터미널 승강 메커니즘의 일 예가 도시된 도면이다.
도 14은 플러그 승강 메커니즘의 일 예가 도시된 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스테이션의 간략한 제어 순서가 도시된 순서도이다.
도 16는 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 스테이션에 제1타입인 이동식 로봇이 도킹되는 것을 도시한 도면이다.
도 17은 도 16에 도시된 충전 스테이션에 제2타입인 이동식 로봇이 도킹되는 것을 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 스테이션의 사시도이다.
도 19은 도 18에 도시된 제2케이스가 펼쳐진 상태가 도시된 사시도이다.
도 20는 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 스테이션을 다른 방향에서 바라본 사시도이다.
도 21 및 도 22은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무빙 메커니즘의 구성 및 작용을 설명하기 위한 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.
이하에서, 일 요소가 타 요소에 "체결" 또는 "연결"된다고 기재된 것은, 두 요소가 직접 체결되거나 연결된 것을 의미하거나, 두 요소 사이에 제3의 요소가 존재하고 상기 제3의 요소에 의해 두 요소가 서로 연결되거나 체결된 것을 의미할 수 있다. 반면, 일 요소가 타 요소에 "직접 체결" 또는 "직접 연결"된다고 기재한 것은, 두 요소 사이에 제3의 요소가 존재하지 않는다고 이해될 수 있을 것이다.
<로봇(Robot)>
로봇은 스스로 보유한 능력에 의해 주어진 일을 자동으로 처리하거나 작동하는 기계를 의미할 수 있다. 특히, 환경을 인식하고 스스로 판단하여 동작을 수행하는 기능을 갖는 로봇을 지능형 로봇이라 칭할 수 있다.
로봇은 사용 목적이나 분야에 따라 산업용, 의료용, 가정용, 군사용 등으로 분류할 수 있다.
로봇은 액츄에이터 또는 모터를 포함하는 구동부를 구비하여 로봇 관절을 움직이는 등의 다양한 물리적 동작을 수행할 수 있다. 또한, 이동 가능한 로봇은 구동부에 휠, 브레이크, 프로펠러 등이 포함되어, 구동부를 통해 지상에서 주행하거나 공중에서 비행할 수 있다.
<인공 지능(AI: Artificial Intelligence)>
인공 지능은 인공적인 지능 또는 이를 만들 수 있는 방법론을 연구하는 분야를 의미하며, 머신 러닝(기계 학습, Machine Learning)은 인공 지능 분야에서 다루는 다양한 문제를 정의하고 그것을 해결하는 방법론을 연구하는 분야를 의미한다. 머신 러닝은 어떠한 작업에 대하여 꾸준한 경험을 통해 그 작업에 대한 성능을 높이는 알고리즘으로 정의하기도 한다.
인공 신경망(ANN: Artificial Neural Network)은 머신 러닝에서 사용되는 모델로써, 시냅스의 결합으로 네트워크를 형성한 인공 뉴런(노드)들로 구성되는, 문제 해결 능력을 가지는 모델 전반을 의미할 수 있다. 인공 신경망은 다른 레이어의 뉴런들 사이의 연결 패턴, 모델 파라미터를 갱신하는 학습 과정, 출력값을 생성하는 활성화 함수(Activation Function)에 의해 정의될 수 있다.
인공 신경망은 입력층(Input Layer), 출력층(Output Layer), 그리고 선택적으로 하나 이상의 은닉층(Hidden Layer)를 포함할 수 있다. 각 층은 하나 이상의 뉴런을 포함하고, 인공 신경망은 뉴런과 뉴런을 연결하는 시냅스를 포함할 수 있다. 인공 신경망에서 각 뉴런은 시냅스를 통해 입력되는 입력 신호들, 가중치, 편향에 대한 활성 함수의 함숫값을 출력할 수 있다.
모델 파라미터는 학습을 통해 결정되는 파라미터를 의미하며, 시냅스 연결의 가중치와 뉴런의 편향 등이 포함된다. 그리고, 하이퍼파라미터는 머신 러닝 알고리즘에서 학습 전에 설정되어야 하는 파라미터를 의미하며, 학습률(Learning Rate), 반복 횟수, 미니 배치 크기, 초기화 함수 등이 포함된다.
인공 신경망의 학습의 목적은 손실 함수를 최소화하는 모델 파라미터를 결정하는 것으로 볼 수 있다. 손실 함수는 인공 신경망의 학습 과정에서 최적의 모델 파라미터를 결정하기 위한 지표로 이용될 수 있다.
머신 러닝은 학습 방식에 따라 지도 학습(Supervised Learning), 비지도 학습(Unsupervised Learning), 강화 학습(Reinforcement Learning)으로 분류할 수 있다.
지도 학습은 학습 데이터에 대한 레이블(label)이 주어진 상태에서 인공 신경망을 학습시키는 방법을 의미하며, 레이블이란 학습 데이터가 인공 신경망에 입력되는 경우 인공 신경망이 추론해 내야 하는 정답(또는 결과 값)을 의미할 수 있다. 비지도 학습은 학습 데이터에 대한 레이블이 주어지지 않는 상태에서 인공 신경망을 학습시키는 방법을 의미할 수 있다. 강화 학습은 어떤 환경 안에서 정의된 에이전트가 각 상태에서 누적 보상을 최대화하는 행동 혹은 행동 순서를 선택하도록 학습시키는 학습 방법을 의미할 수 있다.
인공 신경망 중에서 복수의 은닉층을 포함하는 심층 신경망(DNN: Deep Neural Network)으로 구현되는 머신 러닝을 딥 러닝(심층 학습, Deep Learning)이라 부르기도 하며, 딥 러닝은 머신 러닝의 일부이다. 이하에서, 머신 러닝은 딥 러닝을 포함하는 의미로 사용된다.
<자율 주행(Self-Driving)>
자율 주행은 스스로 주행하는 기술을 의미하며, 자율 주행 차량은 사용자의 조작 없이 또는 사용자의 최소한의 조작으로 주행하는 차량(Vehicle)을 의미한다.
예컨대, 자율 주행에는 주행중인 차선을 유지하는 기술, 어댑티브 크루즈 컨트롤과 같이 속도를 자동으로 조절하는 기술, 정해진 경로를 따라 자동으로 주행하는 기술, 목적지가 설정되면 자동으로 경로를 설정하여 주행하는 기술 등이 모두 포함될 수 있다.
차량은 내연 기관만을 구비하는 차량, 내연 기관과 전기 모터를 함께 구비하는 하이브리드 차량, 그리고 전기 모터만을 구비하는 전기 차량을 모두 포괄하며, 자동차뿐만 아니라 기차, 오토바이 등을 포함할 수 있다.
이때, 자율 주행 차량은 자율 주행 기능을 가진 로봇으로 볼 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇을 포함하는 AI 장치(100)를 나타낸다.
AI 장치(100)는 TV, 프로젝터, 휴대폰, 스마트폰, 데스크탑 컴퓨터, 노트북, 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 태블릿 PC, 웨어러블 장치, 셋톱박스(STB), DMB 수신기, 라디오, 세탁기, 냉장고, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지, 로봇, 차량 등과 같은, 고정형 기기 또는 이동 가능한 기기 등으로 구현될 수 있다.
도 1을 참조하면, 단말기(100)는 통신부(110), 입력부(120), 러닝 프로세서(130), 센싱부(140), 출력부(150), 메모리(170) 및 프로세서(180) 등을 포함할 수 있다.
통신부(110)는 유무선 통신 기술을 이용하여 다른 AI 장치(100a 내지 100e)나 AI 서버(200) 등의 외부 장치들과 데이터를 송수신할 수 있다. 예컨대, 통신부(110)는 외부 장치들과 센서 정보, 사용자 입력, 학습 모델, 제어 신호 등을 송수신할 수 있다.
이때, 통신부(110)가 이용하는 통신 기술에는 GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), LTE(Long Term Evolution), 5G, WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth??), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등이 있다.
입력부(120)는 다양한 종류의 데이터를 획득할 수 있다.
이때, 입력부(120)는 영상 신호 입력을 위한 카메라, 오디오 신호를 수신하기 위한 마이크로폰, 사용자로부터 정보를 입력 받기 위한 사용자 입력부 등을 포함할 수 있다. 여기서, 카메라나 마이크로폰을 센서로 취급하여, 카메라나 마이크로폰으로부터 획득한 신호를 센싱 데이터 또는 센서 정보라고 할 수도 있다.
입력부(120)는 모델 학습을 위한 학습 데이터 및 학습 모델을 이용하여 출력을 획득할 때 사용될 입력 데이터 등을 획득할 수 있다. 입력부(120)는 가공되지 않은 입력 데이터를 획득할 수도 있으며, 이 경우 프로세서(180) 또는 러닝 프로세서(130)는 입력 데이터에 대하여 전처리로써 입력 특징점(input feature)을 추출할 수 있다.
러닝 프로세서(130)는 학습 데이터를 이용하여 인공 신경망으로 구성된 모델을 학습시킬 수 있다. 여기서, 학습된 인공 신경망을 학습 모델이라 칭할 수 있다. 학습 모델은 학습 데이터가 아닌 새로운 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론해 내는데 사용될 수 있고, 추론된 값은 어떠한 동작을 수행하기 위한 판단의 기초로 이용될 수 있다.
이때, 러닝 프로세서(130)는 AI 서버(200)의 러닝 프로세서(240)과 함께 AI 프로세싱을 수행할 수 있다.
이때, 러닝 프로세서(130)는 AI 장치(100)에 통합되거나 구현된 메모리를 포함할 수 있다. 또는, 러닝 프로세서(130)는 메모리(170), AI 장치(100)에 직접 결합된 외부 메모리 또는 외부 장치에서 유지되는 메모리를 사용하여 구현될 수도 있다.
센싱부(140)는 다양한 센서들을 이용하여 AI 장치(100) 내부 정보, AI 장치(100)의 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 획득할 수 있다.
이때, 센싱부(140)에 포함되는 센서에는 근접 센서, 조도 센서, 가속도 센서, 자기 센서, 자이로 센서, 관성 센서, RGB 센서, IR 센서, 지문 인식 센서, 초음파 센서, 광 센서, 마이크로폰, 라이다, 레이더 등이 있다.
출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시킬 수 있다.
이때, 출력부(150)에는 시각 정보를 출력하는 디스플레이부, 청각 정보를 출력하는 스피커, 촉각 정보를 출력하는 햅틱 모듈 등이 포함될 수 있다.
메모리(170)는 AI 장치(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장할 수 있다. 예컨대, 메모리(170)는 입력부(120)에서 획득한 입력 데이터, 학습 데이터, 학습 모델, 학습 히스토리 등을 저장할 수 있다.
프로세서(180)는 데이터 분석 알고리즘 또는 머신 러닝 알고리즘을 사용하여 결정되거나 생성된 정보에 기초하여, AI 장치(100)의 적어도 하나의 실행 가능한 동작을 결정할 수 있다. 그리고, 프로세서(180)는 AI 장치(100)의 구성 요소들을 제어하여 결정된 동작을 수행할 수 있다.
이를 위해, 프로세서(180)는 러닝 프로세서(130) 또는 메모리(170)의 데이터를 요청, 검색, 수신 또는 활용할 수 있고, 상기 적어도 하나의 실행 가능한 동작 중 예측되는 동작이나, 바람직한 것으로 판단되는 동작을 실행하도록 AI 장치(100)의 구성 요소들을 제어할 수 있다.
이때, 프로세서(180)는 결정된 동작을 수행하기 위하여 외부 장치의 연계가 필요한 경우, 해당 외부 장치를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 해당 외부 장치에 전송할 수 있다.
프로세서(180)는 사용자 입력에 대하여 의도 정보를 획득하고, 획득한 의도 정보에 기초하여 사용자의 요구 사항을 결정할 수 있다.
이때, 프로세서(180)는 음성 입력을 문자열로 변환하기 위한 STT(Speech To Text) 엔진 또는 자연어의 의도 정보를 획득하기 위한 자연어 처리(NLP: Natural Language Processing) 엔진 중에서 적어도 하나 이상을 이용하여, 사용자 입력에 상응하는 의도 정보를 획득할 수 있다.
이때, STT 엔진 또는 NLP 엔진 중에서 적어도 하나 이상은 적어도 일부가 머신 러닝 알고리즘에 따라 학습된 인공 신경망으로 구성될 수 있다. 그리고, STT 엔진 또는 NLP 엔진 중에서 적어도 하나 이상은 러닝 프로세서(130)에 의해 학습된 것이나, AI 서버(200)의 러닝 프로세서(240)에 의해 학습된 것이거나, 또는 이들의 분산 처리에 의해 학습된 것일 수 있다.
프로세서(180)는 AI 장치(100)의 동작 내용이나 동작에 대한 사용자의 피드백 등을 포함하는 이력 정보를 수집하여 메모리(170) 또는 러닝 프로세서(130)에 저장하거나, AI 서버(200) 등의 외부 장치에 전송할 수 있다. 수집된 이력 정보는 학습 모델을 갱신하는데 이용될 수 있다.
프로세서(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, AI 장치(100)의 구성 요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 프로세서(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, AI 장치(100)에 포함된 구성 요소들 중 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇과 연결되는 AI 서버(200)를 나타낸다.
도 2를 참조하면, AI 서버(200)는 머신 러닝 알고리즘을 이용하여 인공 신경망을 학습시키거나 학습된 인공 신경망을 이용하는 장치를 의미할 수 있다. 여기서, AI 서버(200)는 복수의 서버들로 구성되어 분산 처리를 수행할 수도 있고, 5G 네트워크로 정의될 수 있다. 이때, AI 서버(200)는 AI 장치(100)의 일부의 구성으로 포함되어, AI 프로세싱 중 적어도 일부를 함께 수행할 수도 있다.
AI 서버(200)는 통신부(210), 메모리(230), 러닝 프로세서(240) 및 프로세서(260) 등을 포함할 수 있다.
통신부(210)는 AI 장치(100) 등의 외부 장치와 데이터를 송수신할 수 있다.
메모리(230)는 모델 저장부(231)를 포함할 수 있다. 모델 저장부(231)는 러닝 프로세서(240)을 통하여 학습 중인 또는 학습된 모델(또는 인공 신경망, 231a)을 저장할 수 있다.
러닝 프로세서(240)는 학습 데이터를 이용하여 인공 신경망(231a)을 학습시킬 수 있다. 학습 모델은 인공 신경망의 AI 서버(200)에 탑재된 상태에서 이용되거나, AI 장치(100) 등의 외부 장치에 탑재되어 이용될 수도 있다.
학습 모델은 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 학습 모델의 일부 또는 전부가 소프트웨어로 구현되는 경우 학습 모델을 구성하는 하나 이상의 명령어(instruction)는 메모리(230)에 저장될 수 있다.
프로세서(260)는 학습 모델을 이용하여 새로운 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 AI 시스템(1)을 나타낸다.
도 3을 참조하면, AI 시스템(1)은 AI 서버(200), 로봇(100a), 자율 주행 차량(100b), XR 장치(100c), 스마트폰(100d) 또는 가전(100e) 중에서 적어도 하나 이상이 클라우드 네트워크(10)와 연결된다. 여기서, AI 기술이 적용된 로봇(100a), 자율 주행 차량(100b), XR 장치(100c), 스마트폰(100d) 또는 가전(100e) 등을 AI 장치(100a 내지 100e)라 칭할 수 있다.
클라우드 네트워크(10)는 클라우드 컴퓨팅 인프라의 일부를 구성하거나 클라우드 컴퓨팅 인프라 안에 존재하는 네트워크를 의미할 수 있다. 여기서, 클라우드 네트워크(10)는 3G 네트워크, 4G 또는 LTE(Long Term Evolution) 네트워크 또는 5G 네트워크 등을 이용하여 구성될 수 있다.
즉, AI 시스템(1)을 구성하는 각 장치들(100a 내지 100e, 200)은 클라우드 네트워크(10)를 통해 서로 연결될 수 있다. 특히, 각 장치들(100a 내지 100e, 200)은 기지국을 통해서 서로 통신할 수도 있지만, 기지국을 통하지 않고 직접 서로 통신할 수도 있다.
AI 서버(200)는 AI 프로세싱을 수행하는 서버와 빅 데이터에 대한 연산을 수행하는 서버를 포함할 수 있다.
AI 서버(200)는 AI 시스템(1)을 구성하는 AI 장치들인 로봇(100a), 자율 주행 차량(100b), XR 장치(100c), 스마트폰(100d) 또는 가전(100e) 중에서 적어도 하나 이상과 클라우드 네트워크(10)을 통하여 연결되고, 연결된 AI 장치들(100a 내지 100e)의 AI 프로세싱을 적어도 일부를 도울 수 있다.
이때, AI 서버(200)는 AI 장치(100a 내지 100e)를 대신하여 머신 러닝 알고리즘에 따라 인공 신경망을 학습시킬 수 있고, 학습 모델을 직접 저장하거나 AI 장치(100a 내지 100e)에 전송할 수 있다.
이때, AI 서버(200)는 AI 장치(100a 내지 100e)로부터 입력 데이터를 수신하고, 학습 모델을 이용하여 수신한 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성하여 AI 장치(100a 내지 100e)로 전송할 수 있다.
또는, AI 장치(100a 내지 100e)는 직접 학습 모델을 이용하여 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성할 수도 있다.
이하에서는, 상술한 기술이 적용되는 AI 장치(100a 내지 100e)의 다양한 실시 예들을 설명한다. 여기서, 도 3에 도시된 AI 장치(100a 내지 100e)는 도 1에 도시된 AI 장치(100)의 구체적인 실시 예로 볼 수 있다.
<AI+로봇>
로봇(100a)은 AI 기술이 적용되어, 안내 로봇, 운반 로봇, 청소 로봇, 웨어러블 로봇, 엔터테인먼트 로봇, 펫 로봇, 무인 비행 로봇 등으로 구현될 수 있다.
로봇(100a)은 동작을 제어하기 위한 로봇 제어 모듈을 포함할 수 있고, 로봇 제어 모듈은 소프트웨어 모듈 또는 이를 하드웨어로 구현한 칩을 의미할 수 있다.
로봇(100a)은 다양한 종류의 센서들로부터 획득한 센서 정보를 이용하여 로봇(100a)의 상태 정보를 획득하거나, 주변 환경 및 객체를 검출(인식)하거나, 맵 데이터를 생성하거나, 이동 경로 및 주행 계획을 결정하거나, 사용자 상호작용에 대한 응답을 결정하거나, 동작을 결정할 수 있다.
여기서, 로봇(100a)은 이동 경로 및 주행 계획을 결정하기 위하여, 라이다, 레이더, 카메라 중에서 적어도 하나 이상의 센서에서 획득한 센서 정보를 이용할 수 있다.
로봇(100a)은 적어도 하나 이상의 인공 신경망으로 구성된 학습 모델을 이용하여 상기한 동작들을 수행할 수 있다. 예컨대, 로봇(100a)은 학습 모델을 이용하여 주변 환경 및 객체를 인식할 수 있고, 인식된 주변 환경 정보 또는 객체 정보를 이용하여 동작을 결정할 수 있다. 여기서, 학습 모델은 로봇(100a)에서 직접 학습되거나, AI 서버(200) 등의 외부 장치에서 학습된 것일 수 있다.
이때, 로봇(100a)은 직접 학습 모델을 이용하여 결과를 생성하여 동작을 수행할 수도 있지만, AI 서버(200) 등의 외부 장치에 센서 정보를 전송하고 그에 따라 생성된 결과를 수신하여 동작을 수행할 수도 있다.
로봇(100a)은 맵 데이터, 센서 정보로부터 검출한 객체 정보 또는 외부 장치로부터 획득한 객체 정보 중에서 적어도 하나 이상을 이용하여 이동 경로와 주행 계획을 결정하고, 구동부를 제어하여 결정된 이동 경로와 주행 계획에 따라 로봇(100a)을 주행시킬 수 있다.
맵 데이터에는 로봇(100a)이 이동하는 공간에 배치된 다양한 객체들에 대한 객체 식별 정보가 포함될 수 있다. 예컨대, 맵 데이터에는 벽, 문 등의 고정 객체들과 화분, 책상 등의 이동 가능한 객체들에 대한 객체 식별 정보가 포함될 수 있다. 그리고, 객체 식별 정보에는 명칭, 종류, 거리, 위치 등이 포함될 수 있다.
또한, 로봇(100a)은 사용자의 제어/상호작용에 기초하여 구동부를 제어함으로써, 동작을 수행하거나 주행할 수 있다. 이때, 로봇(100a)은 사용자의 동작이나 음성 발화에 따른 상호작용의 의도 정보를 획득하고, 획득한 의도 정보에 기초하여 응답을 결정하여 동작을 수행할 수 있다.
<AI+로봇+자율주행>
로봇(100a)은 AI 기술 및 자율 주행 기술이 적용되어, 안내 로봇, 운반 로봇, 청소 로봇, 웨어러블 로봇, 엔터테인먼트 로봇, 펫 로봇, 무인 비행 로봇 등으로 구현될 수 있다.
AI 기술과 자율 주행 기술이 적용된 로봇(100a)은 자율 주행 기능을 가진 로봇 자체나, 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a) 등을 의미할 수 있다.
자율 주행 기능을 가진 로봇(100a)은 사용자의 제어 없이도 주어진 동선에 따라 스스로 움직이거나, 동선을 스스로 결정하여 움직이는 장치들을 통칭할 수 있다.
자율 주행 기능을 가진 로봇(100a) 및 자율 주행 차량(100b)은 이동 경로 또는 주행 계획 중 하나 이상을 결정하기 위해 공통적인 센싱 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 자율 주행 기능을 가진 로봇(100a) 및 자율 주행 차량(100b)은 라이다, 레이더, 카메라를 통해 센싱된 정보를 이용하여, 이동 경로 또는 주행 계획 중 하나 이상을 결정할 수 있다.
자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a)은 자율 주행 차량(100b)과 별개로 존재하면서, 자율 주행 차량(100b)의 내부에서 자율 주행 기능에 연계되거나, 자율 주행 차량(100b)에 탑승한 사용자와 연계된 동작을 수행할 수 있다.
이때, 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a)은 자율 주행 차량(100b)을 대신하여 센서 정보를 획득하여 자율 주행 차량(100b)에 제공하거나, 센서 정보를 획득하고 주변 환경 정보 또는 객체 정보를 생성하여 자율 주행 차량(100b)에 제공함으로써, 자율 주행 차량(100b)의 자율 주행 기능을 제어하거나 보조할 수 있다.
또는, 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a)은 자율 주행 차량(100b)에 탑승한 사용자를 모니터링하거나 사용자와의 상호작용을 통해 자율 주행 차량(100b)의 기능을 제어할 수 있다. 예컨대, 로봇(100a)은 운전자가 졸음 상태인 경우로 판단되는 경우, 자율 주행 차량(100b)의 자율 주행 기능을 활성화하거나 자율 주행 차량(100b)의 구동부의 제어를 보조할 수 있다. 여기서, 로봇(100a)이 제어하는 자율 주행 차량(100b)의 기능에는 단순히 자율 주행 기능뿐만 아니라, 자율 주행 차량(100b)의 내부에 구비된 네비게이션 시스템이나 오디오 시스템에서 제공하는 기능도 포함될 수 있다.
또는, 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a)은 자율 주행 차량(100b)의 외부에서 자율 주행 차량(100b)에 정보를 제공하거나 기능을 보조할 수 있다. 예컨대, 로봇(100a)은 스마트 신호등과 같이 자율 주행 차량(100b)에 신호 정보 등을 포함하는 교통 정보를 제공할 수도 있고, 전기 차량의 자동 전기 충전기와 같이 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하여 충전구에 전기 충전기를 자동으로 연결할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스테이션에 이동식 로봇이 도킹되는 것을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스테이션이 벽에 설치되는 것을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스테이션의 배면이 도시된 도면이다.
본 실시예에 따른 충전 스테이션(20)은 이동식 로봇(11)을 충전할 수 있다. 이동식 로봇(11)은 자율 주행할 수 있으며, 충전 스테이션(20)에 도킹하여 충전될 수 있다. 이동식 로봇(11)은 앞서 설명한 로봇(100a) 또는 자율 주행 차량(100b)을 의미할 수 있다.
충전 스테이션(20)은 케이스(21)와, 플러그(24)와, 터미널(25)을 포함할 수 있다.
케이스(21)는 충전 스테이션(20)의 외관을 형성할 수 있다. 케이스(21)는 상하로 길게 형성될 수 있다. 케이스(21)는 대략 박스 형상일 수 있다. 케이스(21)에는 내부 공간이 형성될 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 케이스(21)의 외면 중 벽(W)을 향하는 일면을 배면으로 정의하고, 케이스(21)의 외면 중 상기 일면의 반대면을 전면으로 정의하여 설명한다.
케이스(21)는 케이스 본체(22)와 커버(23)를 포함할 수 있다. 케이스 본체(21)의 배면은 개방될 수 있고, 커버(23)는 케이스 본체(21)의 개방된 배면을 커버할 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며 케이스 본체(22)의 전면이 개방되고 커버(23)가 케이스 본체(22)의 전면을 커버하는 구성도 가능함은 물론이다.
따라서, 케이스 본체(22)와 커버(23)를 분리하여 케이스(21)의 내부를 용이하게 유지보수할 수 있다.
플러그(24)는 벽(W)에 구비된 콘센트(C)에 끼워질 수 있다. 이로써 충전 스테이션(20)이 외부의 전원으로부터 전력을 공급받을 수 있다. 플러그(24)는 케이스(21)에서 후방으로 돌출될 수 있다. 따라서, 충전 스테이션(20)을 벽(W)에 최대한 인접하게 설치할 수 있다.
케이스(21)의 배면에는 플러그(24)가 배치된 리어홀(23a)이 형성될 수 있다. 리어홀(23a)은 케이스 커버(23)의 배면에 형성될 수 있다. 리어홀(23a)은 상하로 길게 형성될 수 있다.
플러그(24)는 리어홀(23a)을 따라 상하로 슬라이딩될 수 있다. 즉, 리어홀(23a)은 플러그(24)의 승강을 가이드할 수 있다. 따라서, 충전 스테이션(20)은 벽(W)에 구비된 콘센트(C)의 높이에 구애받지 않고 용이하게 설치할 수 있다. 좀 더 상세히, 작업자는 콘센트(C)에 플러그(24)를 끼운 상태에서 충전 스테이션(20)을 바닥면(F)에 안정적으로 안착시킬 수 있다.
또한, 충전 스테이션(20)은 리어홀(23a)을 커버하는 리어 커버(26)를 더 포함할 수 있다. 리어 커버(26)는 케이스(21)의 내측에서 리어홀(23a)을 커버할 수 있다. 이로써 리어홀(23a)을 통해 케이스(21) 내로 수분이나 이물질이 침입하는 것을 방지할 수 있다.
리어 커버(26)는 플러그(24)와 함께 승강할 수 있다. 플러그(24)는 리어 커버(26)의 배면에 체결될 수 있고, 리어홀(23a)을 통해 후방으로 돌출될 수 있다. 리어 커버(26)는, 플러그(24)가 승강하더라도 리어홀(23a) 전체를 커버하도록 상하로 충분히 길게 형성될 수 있다.
한편, 터미널(25)에는 이동식 로봇(11)이 도킹될 수 있다. 좀 더 상세히, 터미널(25)에는 이동식 로봇(11)의 커넥터(12)가 도킹되어 접속될 수 있다. 이동식 로봇(11)은 커넥터(12)가 충전 스테이션(20)을 향하는 상태에서 충전 스테이션(20)으로 접근하여 커넥터(12)와 터미널(25)을 도킹시킬 수 있다. 커넥터(12)와 접속된 터미널(25)을 통해 이동식 로봇(11)에 내장된 배터리가 충전될 수 있다.
터미널(25)은 케이스(21)에서 전방으로 돌출될 수 있다. 좀 더 상세히, 터미널(25)은 케이스(21) 내에 위치하는 히든 포지션(HP)(도 11 참조)과, 케이스(25)의 전방으로 돌출된 도킹 포지션(DP)(도 12 참조) 사이에서 이동할 수 있다.
터미널(25)이 히든 포지션(HP)에 위치하면, 터미널(25)은 케이스(21) 내에 숨겨질 수 있다. 따라서, 수분등의 이물질이나 사람이 터미널(25)에 닿을 위험을 최소화할 수 있다. 터미널(25)이 도킹 포지션(DP)에 위치하면, 이동식 로봇은 터미널(25)에 도킹하여 충전을 수행할 수 있다.
터미널(25)은 한 쌍이 구비될 수 있다. 한 쌍의 터미널(25) 중 어느 하나는 양단자이고 다른 하나는 음단자일 수 있다.
케이스(21)의 전면에는 터미널(25)이 통과하는 프론트홀(22a)이 형성될 수 있다. 프론트홀(22a)은 케이스 본체(22)의 전면에 형성될 수 있다. 프론트홀(22a)은 상하로 길게 형성될 수 있다. 프론트 홀(22a)은 서로 나란하게 좌우로 이격되며 한 쌍의 터미널(25)이 각각 통과하는 한 쌍이 구비될 수 있다.
터미널(25)은 프론트홀(22a)을 통해 케이스(21)의 전방으로 돌출되거나, 프론트홀(22a)을 통해 케이스(21)의 내부로 숨겨질 수 있다.
또한, 터미널(25)은 프론트 홀(22a)을 따라 승강할 수 있다. 즉, 프론트 홀(22a)은 터미널(25)의 승강을 가이드할 수 있다. 따라서, 서로 다른 높이에 커넥터(12)가 구비된 다양한 타입의 이동식 로봇(11)이 터미널(25)에 용이하게 도킹될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스테이션의 구성도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 회로의 일 예가 도시된 회로도이다.
본 실시에에 따른 충전 스테이션(20)은, 충전회로(41), 컨트롤러(42), 통신유닛(43), 무빙 메커니즘(50), 터미널 승강 메커니즘(60) 및 플러그 승강 메커니즘(70)을 더 포함할 수 있다.
충전회로(41)는 케이스(21)에 내장될 수 있다. 충전회로(41)는 플러그(24) 및 터미널(25)과 전기적으로 연결될 수 있다. 충전회로(41)는 플러그(24)를 통해 외부에서 유입된 전력을 전달받고, 터미널(25)을 통해 이동식 로봇(11)의 배터리를 충전시킬 수 있다.
충전회로(41)의 회로 구성은 도 8에 도시된 회로도로 한정되지 않으며, 필요에 따라 당업자가 적절히 변경할 수 있다.
일례로, 충전회로(41)는 퓨즈(41a)와, 온도센서(41b)와, 배리스터(41c)(Varistor)와, 라인 필터(41d)(line filter)와, 정류 다이오드(Rectifier diode)(41e)와, 코일(41f)을 포함할 수 있다. 충전회로(41)에 포함된 구성은 필요에 따라 추가, 삭제, 변경될 수 있다.
퓨즈(41a)는 플러그(24)를 통해 과도한 전류가 인가된 경우에 전류의 흐름을 차단할 수 있다. 퓨즈(41a)는 설정 전류보다 큰 전류가 흐르면 전류를 차단하도록 구성될 수 있다.
온도센서(41b)는 충전회로(41)의 온도를 감지할 수 있다. 퓨즈(41a)는 온도센서(41b)의 감지 온도가 기설정된 온도보다 높으면 전류를 차단하도록 구성될 수 있다. 이로써, 충전회로(41)가 과열되는 것을 방지할 수 있다.
배리스터(41c)는 인가된 전압에 따라 비선형적으로 저항값이 변화하는 저항 소자일 수 있다. 따라서, 배리스터(41c)는 과도한 전압이 인가된 충전회로(41)를 보호할 수 있다.
라인 필터(41d)는 플러그(24)에서 충전회로(41)로 들어온 노이즈를 제거할 수 있다.
정류 다이오드(41e)는 플러그(24)를 통해 인가된 교류를 직류로 정류시킬 수 있다. 정류 다이오드(41e)는 상용 교류를 직류로 정류시킬 수 있다.
코일(41f)는 터미널(25)과 연결되고, 정류 다이오드(41e)에서 정류된 직류를 터미널(25)로 안내할 수 있다.
충전회로(41) 및 그에 포함된 각 구성들은 주지의 구성이므로 상세한 설명은 생략한다.
컨트롤러(42)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 컨트롤러(42)는 케이스(21)에 내장될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
컨트롤러(42)는 충전회로(41)와 통신하여 충전회로(41)를 제어할 수 있다. 컨트롤러는 충전회로를 제어하여 이동식 로봇의 충전을 개시하거나 정지시킬 수 있다. 컨트롤러(42)는 이동식 로봇의 배터리 상태에 따라 충전 전류 및 충전 전압을 달리하여 충전을 수행하도록 충전회로(41)를 제어할 수 있다.
통신 유닛(43)은 이동식 로봇(11)과 통신할 수 있다. 즉, 이동식 로봇(11)에는 충전 스테이션(20)의 통신 유닛(43)과 통신하는 통신 유닛이 구비될 수 있다.
통신 유닛(43)은 근거리 무선통신 장치일 수 있다. 예를 들어, 통신 유닛(43)은 블루투스(Bluetooth), 와이파이(WiFi), 지그비(Zig bee), NFC(Near Field Communication), 적외선 통신(Infrared Ray communication) 중 적어도 하나의 방식으로 통신을 수행할 수 있다.
통신 유닛(43)은 이동식 로봇으로 정보를 송신하는 트랜스미터(44)와, 이동식 로봇으로부터 정보를 수신하는 리시버(45)를 포함할 수 있다. 일례로, 통신 유닛(43)이 적외선 통신 방식을 사용하면, 트랜스 미터(44)는 적외선 송신기이고 리시버(45)는 적외선 수신기일 수 있다.
컨트롤러(42)는 통신 유닛(43)을 제어할 수 있다. 좀 더 상세히, 컨트롤러(42)는 트랜스미터(44)와 통신하고, 충전 스테이션(20)과 관련된 정보를 트랜스미터(44)를 통해 이동식 로봇(11)으로 송신할 수 있다. 컨트롤러(42)는 리시버(45)와 통신하고, 이동식 로봇(11)으로부터 리시버(45)로 전달된 정보를 전달받을 수 있다.
컨트롤러(42)는 무빙 메커니즘(50)을 제어할 수 있다. 무빙 메커니즘(50)은 터미널(25)을 전후로 이동시킬 수 있다. 좀 더 상세히, 무빙 메커니즘(50)은 터미널(25)을 히든 포지션(HP)(도 11 참조)과 도킹 포지션(DP)(도 12 참조) 사이에서 이동시킬 수 있다.
컨트롤러(42)는 터미널 승강 메커니즘(60)을 제어할 수 있다. 터미널 승강 메커니즘(60)은 터미널(25)을 상하로 승강시킬 수 있다. 즉, 터미널 승강 메커니즘(60)은 터미널(25)의 높이를 조절할 수 있다.
컨트롤러(42)는 플러그 승강 메커니즘(70)을 제어할 수 있다. 플러그 승강 메커니즘(70)은 플러그(24)를 상하로 슬라이딩시킬 수 있다. 즉, 플러그 승강 메커니즘(70)은 플러그(24)의 높이를 조절할 수 있다.
다만, 충전 스테이션(20)이 플러그 승강 메커니즘(70)을 포함하지 않고, 작업자가 플러그(24)의 높이를 수동으로 조절하는 구성도 가능하다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스의 내부를 후방에서 바라본 도면이고, 도 10는 도 9에 도시된 무빙 메커니즘 및 그 주변을 확대 도시한 도면이고, 도 11 및 도 12은 본 발명의 일 실시에에 따른 무빙 메커니즘의 구성 및 작용을 설명하기 위한 단면도이다.
충전 스테이션(20)은 프론트홀(22a)(도 5 참조) 커버하는 프론트 커버(27)를 더 포함할 수 있다. 프론트 커버(27)는 케이스(20)의 내측에서 프론트홀(22a)을 커버할 수 있다. 이로써 프론트홀(22a)을 통해 케이스(21) 내로 수분이나 이물질이 침입하는 것을 방지할 수 있다.
프론트 커버(27)는 한 쌍의 프론트홀(22a)을 각각 커버하는 한 쌍이 구비될 수 있다. 한 쌍의 프론트 커버(27)는 서로 나란하게 좌우로 이격될 수 있다.
프론트 커버(27)는 터미널(25)와 함께 승강할 수 있다. 좀 더 상세히, 프론트 커버(27)는 터미널 승강 메커니즘(50)의 서포터(57)에 체결되어 터미널(25)과 함께 승강할 수 있다.
프론트 커버(27)는, 터미널(25)이 승강하더라도 프론트홀(22a) 전체를 커버하도록 상하로 충분히 길게 형성될 수 있다.
프론트 커버(27)에는 터미널(25)이 통과하는 관통공(27a)이 형성될 수 있다. 관통공(27a)은 프론트 홀(22a)과 연통될 수 있다. 터미널(25)은 관통공(27a)과 프론트홀(22a)을 순차적으로 통과하여 케이스(21)의 전방으로 돌출될 수 있다.
케이스(21)의 내면에는 프론트홀(22a)과 연통되고 프론트 커버(27)의 승강을 가이드하는 가이드홈(22b)이 형성될 수 있다. 가이드홈(22b)은 케이스(21)의 전방측 내면이 전방으로 함몰되어 형성될 수 있다. 프론트 커버(27)는 가이드홈(22b)에 삽입된 상태를 유지하며 승강할 수 있다.
가이드홈(22b)은 상하로 길게 형성될 수 있다. 가이드 홈(22b)의 상하 길이는 프론트 커버(27)의 상하 길이보다 길 수 있다.
가이드홈(22b)는 한 쌍의 프론트 커버(27)를 각각 가이드하는 한 쌍이 구비될 수 있다. 한 쌍의 가이드홈(22b)는 서로 나란하게 좌우로 이격될 수 있다.
이하, 무빙 메커니즘(50)의 구성에 대해 상세히 설명한다.
앞서 설명한 바와 같이, 무빙 메커니즘(50)은 터미널(25)을 히든 포지션(HP)과 도킹 포지션(DP) 사이에서 이동시킬 수 있다. 무빙 메커니즘(50)은 케이스(21)에 내장될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이 터미널(25)이 히든 포지션(HP)에 위치하면, 터미널(25)은 케이스(21) 내에 위치하여 외부로의 노출이 최소화될 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이 터미널(25)이 도킹 포지션(DP)에 위치하면, 터미널(25)은 케이스(21)의 전방으로 돌출되어 이동식 로봇(11)이 도킹될 수 있다.
좀 더 상세히, 무빙 메커니즘(50)은 하우징(51)과, 모터(52)와, 샤프트(55)와, 휠(56)과, 서포터(57)을 포함할 수 있다.
하우징(51)은 대략 좌우로 길게 형성된 원통 형상일 수 있다. 하우징(51)에는 내부 공간이 형성될 수 있다.
하우징(51)에는 터미널(25)이 연결될 수 있다. 따라서, 터미널(25)은 하우징(51)과 함께 전후로 이동할 수 있다.
모터(52)는 하우징(51)의 내부에 위치할 수 있다. 모터(52)의 회전축은 좌우로 길게 형성될 수 있다. 모터(52)는 컨트롤러(42)(도 7 참조)에 의해 제어될 수 있다.
샤프트(55)는 모터(52)에 의해 회전할 수 있다. 좀 더 상세히, 모터(52)의 회전력은 복수개의 기어(53)(54)에 의해 샤프트(55)로 전달될 수 있다. 일례로, 복수개의 기어(53)(54)는 모터(52)의 회전축에 연결된 원동 기어(53)와, 원동 기어(53)와 치합되고 샤프트(55)와 함께 회전하는 종동 기어(54)를 포함할 수 있다. 종동 기어(54)는 샤프트(55)에 체결될 수 있다.
다만 이에 한정되는 것은 아니며, 샤프트(55)가 모터(52)에 직접 연결되는 것도 가능하다.
샤프트(55)는 좌우로 길게 형성될 수 있다. 샤프트(55)는 하우징(51)을 관통할 수 있다. 샤프트(55)의 좌우 길이는 하우징(51)의 좌우 길이보다 길 수 있다.
샤프트(55)의 양단에는 횔(56)이 연결될 수 있고, 휠(56)은 샤프트(55)와 함께 회전할 수 있다. 즉, 샤프트(55)는 휠(56)의 구동축으로 작용할 수 있다. 휠(56)은 샤프트(55)의 양단에 각각 연결된 한 쌍이 구비될 수 있다.
서포터(57)은 상면 및 배면이 개방된 박스 형상일 수 있다. 좀 더 상세히, 서포터(57)은 수평한 로어 패널과, 상기 로어 패널의 양측단에 수직하게 연결된 한 쌍의 사이드 패널과, 상기 로어 패널의 전단에 연결되고 상기 한 쌍의 사이드 패널을 연결하는 프론트 패널을 포함할 수 있다.
하우징(51), 샤프트(55) 및 휠(56)은 서포터(57)의 내부에 위치할 수 있다. 좀 더 상세히, 하우징(51), 샤프트(55) 및 휠(56)은 상기 한 쌍의 사이드 패널의 사이에 위치하고, 상기 로어 패널의 상측에 위치할 수 있다.
서포터(57)은 휠(56)을 지지할 수 있고, 휠(56)은 서포터(57)에 접한 상태에서 굴러갈 수 있다. 따라서, 휠(56)의 회전 방향에 따라 하우징(51) 및 하우징(51)에 연결된 터미널(25)이 전후로 이동할 수 있다.
좀 더 상세히, 서포터(57)에는 휠(56)이 접하는 단차홈(58)이 형성될 수 있다. 단차홈(58)은 상기 로어 플레이트의 상면에 전후로 길게 형성될 수 있다. 단차홈(58)은 상기 로어 플레이트의 상면에서 하측으로 단차지게 형성될 수 있다. 단차홈(58)은 휠(56)의 전진 및 후진을 가이드할 수 있다.
단차홈(58)은 한 쌍의 휠(56)이 각각 접하는 한 쌍이 구비될 수 있다. 한 쌍의 단차홈(58)은 서로 나란하게 좌우로 이격될 수 있다.
휠(56)이 서포터(57)에 대해 미끄러지지 않고 원활하게 굴러가기 위해, 휠(56)의 둘레에는 높은 마찰력을 갖는 재질로 형성된 벨트가 장착될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 서포터(57)는 프론트 커버(27)에 체결될 수 있다.
서포터(57)에는 터미널(25)이 통과하는 개구(57a)가 형성될 수 있다. 개구(57a)는 서포터(57)의 전면에 전후 관통되어 형성될 수 있다. 즉, 개구(57a)는 상기 프론트 패널에 형성될 수 있다.
개구(57a)는 프론트 커버(27)의 관통공(27a)과 연통될 수 있다. 개구(57a)는 관통공(27a)의 후방에 위치할 수 있다. 개구(57a)는 한 쌍의 관통공(27a)과 각각 연통되는 한 쌍이 구비될 수 있다.
이하, 무빙 메커니즘(50)의 작용에 대해 설명한다.
모터(52)가 샤프트(55) 및 휠(56)을 일 방향(예를 들어, 시계 방향)으로 회전시키면, 하우징(51) 및 하우징(51)에 연결된 터미널(25)은 전진할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 터미널(25)은 서포터(57)의 개구(57a)와, 프론트 커버(27)의 관통공(27a)과, 케이스(21)의 프론트 홀(22a)을 순차적으로 통과하여 케이스(21)의 전방으로 돌출될 수 있다.
터미널(25)은 기설정된 도킹 포지션(DP)까지 전진할 수 있다.
모터(52)가 샤프트(55) 및 휠(56)을 반대 방향(예를 들어, 반시계 방향)으로 회전시키면, 하우징(51) 및 하우징(51)에 연결된 터미널(25)은 후진할 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 터미널(25)은 케이스(21)의 내부로 들어올 수 있고, 케이스(21)의 전방으로 돌출되지 않을 수 있다. 터미널(25)의 단부가 프론트 홀(22a) 내에 위치하는 경우에도 터미널(25)이 케이스(21)의 내부에 위치한다고 정의할 수 있다.
터미널(25)은 기설정된 히든 포지션(HP)까지 후진할 수 있다.
한편, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 충전회로(41)는 터미널(25) 및 플러그(24)와 전기적으로 연결될 수 있다. 충전회로(41)는 케이스(21)에 내장될 수 있다. 도 11 및 도 12에는 충전회로(41)가 무빙 메커니즘(50)의 후방에 위치한 상태가 도시되나 이에 한정되는 것은 아니며 충전 회로는 무빙 메커니즘의 상측 또는 하측에 위치할 수 있다.
충전회로(41)와 터미널(25)을 연결하는 전선은 커넥터(25)에 직접 전류를 인가할 수 있다. 다만, 하우징(51)이 도체이면 상기 전선은 하우징(51)을 경유하여 터미널(25)에 전류를 인가하는 것도 가능함은 물론이다.
충전회로(41)와 터미널(25)을 연결하는 전선은 충분히 길게 형성될 수 있다. 따라서, 터미널(25)이 승강하거나 전후로 이동하더라도 충전회로(41)와 터미널(25) 사이의 전기적 연결이 용이하게 유지될 수 있다.
충전회로(41)와 플러그(24)을 연결하는 전선은 충분히 길게 형성될 수 있다. 따라서, 플러그(24)이 승강하더라도 충전회로(41)와 플러그(24) 사이의 전기적 연결이 용이하게 유지될 수 있다.
도 13는 터미널 승강 메커니즘의 일 예가 도시된 도면이다.
터미널 승강 메커니즘(60)은 터미널(25) 및 무빙 메커니즘(50)을 승강시킬 수 있다. 터미널 승강 메커니즘(60)은 케이스(21)에 내장될 수 있다.
좀 더 상세히, 터미널 승강 메커니즘(60)은 모터(61)와, 리드 스크류(62)와, 브라켓(63)을 포함할 수 있다.
모터(61)는 리드 스크류(62)에 연결되고, 리드 스크류(62)를 회전시킬 수 있다. 모터(61)의 회전축은 수직하게 배치될 수 있다. 모터(61)는 리드 스크류(62)의 하단에 연결될 수 있다.
리드 스크류(62)는 수직하게 구비될 수 있다. 리드 스크류(62)는 모터(61)에 의해 회전할 수 있다. 리드 스크류(62)의 외둘레에는 수나사산이 형성될 수 있다.
브라켓(63)은 서포터(57)와 체결될 수 있으며, 리드 스크류(62)를 따라 승강할 수 있다. 브라켓(63)에는 리드 스크류(62)가 통과하는 연결공이 형성될 수 있다. 상기 연결공의 내둘레에는 상기 리드 스크류(62)의 외둘레에 형성된 수나사산과 대응되는 암나사산이 형성될 수 있다. 따라서, 리드 스크류(62)가 일 방향으로 회전하면 브라켓(63)은 서포터(57)와 함께 상승할 수 있고, 리드 스크류(62)가 반대 방향으로 회전하면 브라켓(63)은 서포터(57)와 함께 하강할 수 있다. 즉, 무빙 메커니즘(50) 및 무빙 메커니즘(50)에 연결된 터미널(25)은 브라켓(63)과 함께 승강할 수 있다.
또한, 프론트 커버(27)는 서포터(57)에 체결되므로 프론트 커버(27)도 무빙 메커니즘(50) 및 터미널(25)과 함께 승강할 수 있다.
다만, 터미널 승강 메커니즘(60)의 방식이 상기 구성에 한정되는 것은 아니다.
일례로, 터미널 승강 메커니즘(60)은 모터에 의해 회전하는 웜 휠(worm wheel)과, 상기 웜 휠에 치합된 웜(worm)과, 상기 웜과 함께 회전하며 승강하는 수직 샤프트를 포함할 수 있다. 상기 수직 샤프트는 서포터(57)에 체결될 수 있다.
다른 예로, 터미널 승강 메커니즘(60)은 모터에 의해 회전하는 피니언(pinion)과, 상기 피니언에 치합된 랙(rack)과, 상기 랙에 체결되고 승강하는 수직바(bar)를 포함할 수 있다. 상기 수직바는 서포터(57)에 체결될 수 있다.
도 14은 플러그 승강 메커니즘의 일 예가 도시된 도면이다.
플러그 승강 메커니즘(70)은 플러그(24) 및 리어 커버(26)를 승강시킬 수 있다. 플러그 승강 메커니즘(70)은 케이스(21)에 내장될 수 있다.
좀 더 상세히, 플러그 승강 메커니즘(70)은 모터(71)와, 피니언(72)와, 랙(73)을 포함할 수 있다.
모터(71)는 피니언(72)에 연결되고, 피니언(72)을 회전시킬 수 있다. 모터(71)의 회전축은 수평하게 배치될 수 있다.
피니언(72)은 랙(73)과 치합될 수 있다. 랙(73)은 리어 커버(26)의 전면에 체결될 수 있다. 랙(73)은 상하로 길게 형성될 수 있다.
따라서, 피니언(72)가 일 방향으로 회전하면 랙(73)은 리어 커버(26)와 함께 상승할 수 있고, 피니언(72)가 반대 방향으로 회전하면 랙(73)은 리어 커버(26)와 함께 하강할 수 있다. 즉, 리어 커버(26) 및 리어 커버(26)에 연결된 플러그(24)은 랙(73)과 함께 승강할 수 있다.
다만, 플러그 승강 메커니즘(70)의 방식이 상기 구성에 한정되는 것은 아니다. 일례로, 플러그 승강 메커니즘(70)은 모터에 의해 회전하는 리드 스크류와, 리드 스크류를 따라 승강하며 리어 커버(26)에 체결된 브라켓을 포함할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스테이션의 간략한 제어 순서가 도시된 순서도이다.
도 15에 도시된 제어 순서는 예시적인 것이며, 제어 방법에 포함된 각 단계는 추가, 삭제 및 변경될 수 있다. 또한, 둘 이상의 단계가 동시에 실시되거나 실시 순서가 변경될 수 있다.
통신 유닛(43)의 리시버(45)는 이동식 로봇(11)으로부터 이동식 로봇(11)과 관련된 정보를 수신할 수 있다(S11). 이동식 로봇(11)과 관련된 정보는, 이동식 로봇(11)의 타입 정보와, 위치 정보와, 배터리 정보를 포함할 수 있다.
컨트롤러(42)는 이동식 로봇(11)의 타입 정보로부터 이동식 로봇(11)에 구비된 커넥터(12)의 높이를 인지할 수 있다.
컨트롤러(42)는 이동식 로봇(11)의 위치 정보로부터, 충전 스테이션(20)에 대한 이동식 로봇(11)의 접근 거리를 인지할 수 있다.
컨트롤러(42)는 이동식 로봇(11)의 배터리 정보로부터, 이동식 로봇(11)에 내장된 배터리의 상태 및 잔량을 인지할 수 있다.
컨트롤러(42)는 이동식 로봇(11)의 배터리의 잔량이 기설정된 설정값 미만이고, 이동식 로봇(11)이 설정 거리 이내로 접근하면 터미널(25)을 도킹 포지션(DP)으로 이동시킬 수 있다(S12)(S13)(S14).
좀 더 상세히, 컨트롤러(42)는 터미널 승강 메커니즘(60)을 제어하여 이동식 로봇(11)에 구비된 커넥터(12)에 대응되는 높이로 터미널(25)을 승강시킬 수 있다. 또한, 컨트롤러(42)는 무빙 메커니즘(50)을 제어하여 터미널(25)을 케이스(21)의 전방으로 돌출시킬 수 있다.
따라서, 이동식 로봇(11)의 커넥터(12)는 터미널(25)에 원활하게 도킹될 수 있다.
다만, 이동식 로봇(11)의 배터리 잔량과 무관하게, 이동식 로봇(11)이 설정 거리 이내로 접근하면 터미널(25)을 도킹 포지션(DP)으로 이동시키는 제어도 가능하다.
컨트롤러(42)는, 이동식 로봇(11)이 터미널(25)에 도킹되면 충전회로(41)를 제어하여 충전을 개시할 수 있다(S15)(16). 컨트롤러(42)는 이동식 로봇(11)의 배터리 상태 및 잔량에 따라 충전 전류 및 충전 전압을 달리하여 충전을 수행하도록 충전회로(41)를 제어할 수 있다.
컨트롤러(42)는 이동식 로봇(11)의 충전이 완료되면 충전을 종료할 수 있다(S17). 이후, 이동식 로봇(11)은 터미널(25)에서 분리될 수 있고, 컨트롤러(42)는 무빙 메커니즘(50)을 제어하여 터미널(25)을 히든 포지션(HP)으로 이동시킬 수 있다.
상기 제어에 의해, 터미널(25)은 평상시에는 케이스(21) 내에 숨겨질 수 있고 이동식 로봇의 충전시에만 케이스(21)에서 돌출될 수 있다. 이로써, 평상시에 수분등의 이물질이나 사람이 터미널(25)에 닿을 위험을 최소화할 수 있다.
도 16는 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 스테이션에 제1타입인 이동식 로봇이 도킹되는 것을 도시한 도면이고, 도 17은 도 16에 도시된 충전 스테이션에 제2타입인 이동식 로봇이 도킹되는 것을 도시한 도면이고, 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 스테이션의 사시도이고, 도 19은 도 18에 도시된 제2케이스가 펼쳐진 상태가 도시된 사시도이고, 도 20는 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 스테이션을 다른 방향에서 바라본 사시도이다.
이하, 앞서 설명한 일 실시예와 중복되는 내용은 생략하고 차이점을 중심으로 설명한다.
본 실시예에 따른 충전 스테이션(20)은 이동식 로봇(11a)(11b)을 충전할 수 있다. 이동식 로봇(11a)(11b)은 자율 주행할 수 있으며, 충전 스테이션(20)에 도킹하여 충전될 수 있다. 이동식 로봇(11a)(11b)은 앞서 설명한 로봇(100a) 또는 자율 주행 차량(100b)을 의미할 수 있다.
이동식 로봇(11a)(11b)은 커넥터(12a)(12b)의 위치에 따라 제1타입 이동식 로봇(11a)과 제2타입 이동식 로봇(11b)으로 구분될 수 있다. 제1타입 이동식 로봇(11a)의 커넥터(12a)는 제1타입 이동식 로봇(11a)의 배면에 구비될 수 있고 후방을 향할 수 있다. 제2타입 이동식 로봇(11b)의 커넥터(12b)는 제2타입 이동식 로봇(11b)의 저면에 구비될 수 있고 하방을 향할 수 있다.
충전 스테이션(20)은 제1케이스(80)와, 제2케이스(90)와, 플러그(24)와, 터미널(25)을 포함할 수 있다.
제1케이스(80) 및 제2케이스(90)는 충전 스테이션(20)의 외관을 형성할 수 있다. 제1케이스(80) 및 제2케이스(90)는 상하로 길게 형성될 수 있다. 제1케이스(80) 및 제2케이스(90)는 대략 박스 형상일 수 있다. 제1케이스(80) 및 제2케이스(90)에는 내부 공간이 형성될 수 있다.
제1케이스(80) 및 제2케이스(90)는 서로 힌지 연결될 수 있다.
좀 더 상세히, 제1케이스(80)와 제2케이스(90)를 연결하는 힌지축(81)은 좌우 방향으로 길게 형성될 수 있다. 힌지축(81)은 제1케이스(80)의 전면 하단과 제2케이스(90)의 배면 하단을 연결할 수 있다.
제2케이스(90)는, 제1케이스(80)의 전면을 커버하는 제1위치(P1)와, 제1위치(P1)에서 하측으로 회전하여 수평하게 배치되는 제2위치(P2) 사이에서 회전할 수 있다. 제1위치(P1)는 제2케이스(90)가 세워진 상태의 위치를 의미하고, 제2위치(P2)는 제2케이스(90)가 눕혀진 상태의 위치를 의미할 수 있다.
제1케이스(80)의 내부 공간과 제2케이스(90)의 내부 공간은 서로 연통될 수 있다. 일례로, 힌지축(81)에는 제1케이스(80)의 내부 공간과 제2케이스(90)의 내부 공간을 연통시키는 연통홀(미도시)가 형성될 수 있다. 따라서, 상기 연통홀을 통과하는 전선에 의해 제1케이스(80)에 내장된 구성과 제2케이스(90)에 내장된 구성이 전기적으로 연결될 수 있다.
플러그(24)는 제1케이스(80)에서 후방으로 돌출될 수 있다. 제1케이스(80)의 배면에는 플러그(24)가 배치된 리어홀(80a)이 형성될 수 있다. 리어홀(80a)은 상하로 길게 형성될 수 있다. 플러그(24)는 리어홀(80a)을 따라 상하로 슬라이딩될 수 있다. 즉, 리어홀(80a)은 플러그(24)의 승강을 가이드할 수 있다.
플러그 승강 메커니즘(70)(도 7 참조)은 제1케이스(80)에 내장될 수 있다. 플러그 승강 메커니즘(70)은 플러그(24)를 승강시킬 수 있다.
또한, 충전회로(41)(도 7 참조)는 제1케이스(80) 또는 제2케이스(90)에 내장될 수 있다. 제2케이스(90)가 슬림하게 형성되기 위해, 충전회로(41)는 제1케이스(80)에 내장됨이 바람직하다.
한편, 터미널(25)에는 이동식 로봇(11a)(11b)이 도킹될 수 있다. 좀 더 상세히, 터미널(25)에는 이동식 로봇(11a)(11b)의 커넥터(12a)(12b)가 도킹되어 접속될 수 있다. 커넥터(12a)(12b)와 접속된 터미널(25)을 통해 이동식 로봇(11a)(11b)에 내장된 배터리가 충전될 수 있다.
터미널(25)은 제2케이스(90)에서 외측으로 돌출될 수 있다. 좀 더 상세히, 터미널(25)은 제2케이스(90) 내에 위치하는 히든 포지션과, 제2케이스(90)의 외측으로 돌출된 도킹 포지션 사이에서 이동할 수 있다.
제2케이스(90)의 위치에 따라 도킹 포지션은 달라질 수 있다.
좀 더 상세히, 제2케이스(90)가 제1위치(P1)에 위치한 상태이면 터미널(25)은 제2케이스(90)의 전방으로 돌출될 수 있고, 제1타입 이동식 로봇(11a)이 터미널(25)에 도킹될 수 있다.
제2케이스(90)가 제2위치(P2)에 위치한 상태이면 터미널(25)은 제2케이스(90)의 상방으로 돌출될 수 있고, 제2타입 이동식 로봇(11b)이 터미널(25)에 도킹될 수 있다.
제2케이스(90)의 양면에는 터미널(25)이 통과하는 홀(90a)(90b)이 형성될 수 있다. 좀 더 상세히, 제2케이스(90)의 제1면(91)에는 제1홀(90a)이 형성될 수 있고, 제2케이스(90)의 제2면(92)에는 제2홀(90b)이 형성될 수 있다.
제2케이스(90)가 제1위치(P1)에 위치한 상태이면 제1면(91)은 전방을 향하고, 제2면(92)은 후방을 향할 수 있다. 제2케이스(90)가 제2위치(P2)에 위치한 상태이면 제1면(91)은 하방을 향하고, 제2면(92)은 상방을 향할 수 있다.
홀(90a)(90b)은 일 방향으로 길게 형성될 수 있다. 상기 일 방향은 제2케이스(90)가 제1위치(P1)에 위치한 상태이면 상하 방향이고, 제2케이스(90)가 제2위치(P2)에 위치한 상태이면 전후 방향일 수 있다.
제1홀(90a) 및 제2홀(90b) 각각은 서로 나란하게 이격된 한 쌍이 구비될 수 있다.
제2케이스(90)가 제1위치(P1)에 위치한 상태이면 터미널(25)은 제1홀(90a)을 통해 제2케이스(90)의 전방으로 돌출되거나, 제1홀(90a)을 통해 제2케이스(90)의 내부로 숨겨질 수 있다.
제2케이스(90)가 제2위치(P2)에 위치한 상태이면 터미널(25)은 제2홀(90b)을 통해 제2케이스(90)의 상측으로 돌출되거나, 제2홀(90b)을 통해 제2케이스(90)의 내부로 숨겨질 수 있다.
앞서 설명한 터미널 승강 메커니즘(60)(도 7 참조)는 제2케이스(90)에 내장될 수 있다.
제2케이스(90)가 제1위치(P1)에 위치한 상태이면, 터미널 승강 메커니즘(60)은 터미널(25)을 상하로 이동시킬 수 있다. 제1홀(90a)는 터미널(25)의 상하 이동을 가이드할 수 있다.
제2케이스(90)가 제2위치(P2)에 위치한 상태이면, 터미널 승강 메커니즘(60)은 터미널(25)을 전후로 이동시킬 수 있다. 제2홀(90b)는 터미널(25)의 전후 이동을 가이드할 수 있다.
도 21 및 도 22은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무빙 메커니즘의 구성 및 작용을 설명하기 위한 단면도이다.
본 실시예에 따른 무빙 메커니즘(50)은 제2케이스(90)에 내장될 수 있다.
무빙 메커니즘(50)은 하우징(51)과, 모터(52)와, 샤프트(55)와, 피니언(56)과, 서포터(57)와, 랙(58)과, 구속 바디(59)를 포함할 수 있다.
터미널(25)은 하우징(51)의 일측에 연결되고 제1홀(90a)을 향하는 제1터미널(25a)과, 하우징(51)의 타측에 연결되고 제2홀(90b)을 향하는 제2터미널(25b)을 포함할 수 있다.
샤프트(55)의 양단에는 피니언(56)이 연결될 수 있고, 피니언(56)은 샤프트(55)와 함께 회전할 수 있다. 즉, 샤프트(55)는 피니언(56)의 구동축으로 작용할 수 있다. 피니언(56)은 샤프트(55)의 양단에 각각 연결된 한 쌍이 구비될 수 있다.
제2케이스(90)가 세워진 상태를 기준으로, 서포터(57)은 상면이 개방된 박스 형상일 수 있다. 좀 더 상세히, 서포터(57)은 수평한 로어 패널과, 상기 로어 패널의 양측단에 수직하게 연결된 한 쌍의 사이드 패널과, 상기 로어 패널의 전단에 연결되고 상기 한 쌍의 사이드 패널을 연결하는 프론트 패널과, 상기 로어 패널의 후단에 연결되고 상기 한 쌍의 사이드 패널을 연결하는 리어 패널을 포함할 수 있다.
랙(58)은 피니언(56)과 치합될 수 있다. 제2케이스(90)가 세워진 상태를 기준으로, 랙(58)은 전후 방향으로 길게 형성될 수 있으며 서포터(57)의 로어 플레이트의 상면에 형성될 수 있다. 랙(58)은 서로 나란하게 이격된 한 쌍이 구비될 수 있다.
무빙 메커니즘(50)이 휠 대신 랙(58)과 피니언(56)을 포함함으로써, 제2케이스(90)가 눕혀진 상태에서 무빙 메커니즘(50)은 터미널(25a)(25b)을 상하로 용이하게 이동시킬 수 있다.
제2케이스(90)가 제1위치(P1)에 위치하면, 피니언(56)의 회전 방향에 따라 하우징(51) 및 하우징(51)에 연결된 터미널(25a)(25b)은 전후로 이동할 수 있다.
제2케이스(90)가 제2위치(P2)에 위치하면, 피니언(56)의 회전 방향에 따라 하우징(51) 및 하우징(51)에 연결된 터미널(25a)(25b)은 상하로 이동할 수 있다.
서포터(57)에는 제1터미널(25a)이 통과하는 제1개구(57a)와, 제2터미널(25b)이 통과하는 제2개구(57b)가 형성될 수 있다. 제1개구(57a)는 서포터(57)의 전면에 전후 관통되어 형성될 수 있고, 제2개구(57b)는 서포터(57)의 배면에 전후 관통되어 형성될 수 있다.
제1개구(57a)는 제1홀(90a)과 연통될 수 있고, 제2개구(57b)는 제2홀(90b)과 연통될 수 있다. 제1개구(57a) 및 제2개구(57b)는 각각 한 쌍이 구비될 수 있다.
구속바디(59)는 서포터(57)의 내부에 구비될 수 있다. 구속바디(59)는 하우징(51)과 피니언(56´)의 사이에 배치될 수 있다. 구속바디(59)에는 샤프트(55)가 통과하는 장공(59a)이 형성될 수 잇다.
제2케이스(90)가 세워진 상태를 기준으로, 장공(59a)은 전후로 길게 형성될 수 있고, 샤프트(55)는 장공을 따라 전후로 이동할 수 있으며, 상하 방향에 대해 구속될 수 있다.
따라서, 구속바디(59)는 제2케이스(90)가 제1케이스(80)에 대해 회동하는 과정에서, 피니언(56)이 랙(58´)에서 분리되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 무빙 메커니즘(50)의 작용에 대해 설명한다.
제2케이스(90)가 제1위치(P1)에 위치한 상태에서, 모터(52)가 샤프트(55) 및 피니언(56)을 일 방향으로 회전시키면, 하우징(51) 및 하우징(51)에 연결된 터미널(25a)(25b)은 전진할 수 있다.
제1터미널(25a)은 서포터(57)의 제1개구(57a)와, 제2케이스(90)의 제1홀(90a)을 순차적으로 통과하여 제2케이스(90)의 전방으로 돌출될 수 있다.
제1터미널(25a)은 기설정된 도킹 포지션까지 전진할 수 있다.
제2케이스(90)가 제1위치(P1)에 위치한 상태에서, 모터(52)가 샤프트(55) 및 피니언(56)을 타 방향으로 회전시키면, 하우징(51) 및 하우징(51)에 연결된 터미널(25a)(25b)은 후진할 수 있다.
제1터미널(25a)은 제2케이스(90)의 내부로 들어올 수 있고, 제2케이스(90)의 전방으로 돌출되지 않을 수 있다.
제1터미널(25a)은 기설정된 히든 포지션까지 후진할 수 있다. 이 때 제2터미널(25b)도 제2케이스(90)의 내부에 위치할 수 있다.
제1터미널(25a)의 단부가 제1홀(90a) 내에 위치하는 경우에도 제1터미널(25a)이 제2케이스(90)의 내부에 위치한다고 정의할 수 있다. 제2터미널(25b)의 단부가 제2홀(90b) 내에 위치하는 경우에도 제2터미널(25b)이 제2케이스(90)의 내부에 위치한다고 정의할 수 있다.
제2케이스(90)가 제2위치(P2)에 위치한 상태에서, 모터(52)가 샤프트(55) 및 피니언(56)을 상기 타 방향으로 회전시키면, 하우징(51) 및 하우징(51)에 연결된 터미널(25a)(25b)은 상승할 수 있다.
제2터미널(25b)은 서포터(57)의 제2개구(57b)와, 제2케이스(90)의 제2홀(90b)을 순차적으로 통과하여 제2케이스(90)의 상방으로 돌출될 수 있다.
제2터미널(25b)은 기설정된 도킹 포지션까지 상승할 수 있다.
제2케이스(90)가 제2위치(P2)에 위치한 상태에서, 모터(52)가 샤프트(55) 및 피니언(56)을 상기 일 방향으로 회전시키면, 하우징(51) 및 하우징(51)에 연결된 터미널(25a)(25b)은 하강할 수 있다.
제2터미널(25b)은 제2케이스(90)의 내부로 들어올 수 있고, 제2케이스(90)의 상방으로 돌출되지 않을 수 있다.
제2터미널(25b)은 기설정된 히든 포지션까지 하강할 수 있다. 이 때 제1터미널(25a)도 제2케이스(90)의 내부에 위치할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
20: 충전 스테이션 21: 케이스
24: 플러그 25: 터미널
41: 충전회로 42: 컨트롤러
45: 리시버 50: 무빙 메커니즘
60: 터미널 승강 메커니즘 70: 플러그 승강 메커니즘

Claims (18)

  1. 케이스;
    상기 케이스의 배면에 상하로 길게 형성된 리어홀;
    상기 케이스의 후방으로 돌출되며 상기 리어홀을 따라 상하로 슬라이딩 되는 플러그;
    이동식 로봇이 도킹되는 터미널; 및
    상기 터미널을, 상기 케이스 내에 위치하는 히든 포지션과 상기 케이스의 전방으로 돌출된 도킹 포지션 사이에서 이동시키는 무빙 메커니즘을 포함하는 충전 스테이션.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스에 내장되고, 상기 터미널 및 플러그와 전기적으로 연결된 충전 회로를 더 포함하는 충전 스테이션.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플러그를 상하로 슬라이딩 시키는 승강 메커니즘을 더 포함하는 충전 스테이션.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 플러그와 함께 슬라이딩되며 상기 케이스의 내측에서 상기 리어홀을 커버하는 리어 커버를 더 포함하는 충전 스테이션.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동식 로봇과 무선 통신하여 상기 이동식 로봇의 위치 정보를 전달받는 리시버;
    상기 리시버와 통신하고, 상기 이동식 로봇이 설정 거리 이내로 접근하면 상기 터미널이 상기 도킹 포지션으로 이동하도록 상기 무빙 메커니즘을 제어하는 컨트롤러를 더 포함하는 충전 스테이션.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동식 로봇과 무선 통신하여 상기 이동식 로봇의 위치 정보 및 배터리 상태 정보를 전달받는 리시버; 및
    상기 리시버와 통신하고, 상기 이동식 로봇이 설정 거리 이내로 접근하고 상기 이동식 로봇의 배터리 잔량이 설정값 미만이면, 상기 터미널이 상기 도킹 포지션으로 이동하도록 상기 무빙 메커니즘을 제어하는 컨트롤러를 더 포함하는 충전 스테이션.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 무빙 메커니즘은,
    모터;
    상기 모터에 의해 회전하는 샤프트;
    상기 샤프트에 연결되고 전후로 이동하는 휠;
    상기 휠을 지지하는 서포터를 포함하는 충전 스테이션.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 터미널 및 무빙 메커니즘을 승강시키는 승강 메커니즘; 및
    상기 케이스의 전면에 상하로 길게 형성되고 상기 터미널이 통과하는 프론트홀을 더 포함하는 충전 스테이션.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 이동식 로봇과 무선 통신하여 상기 이동식 로봇의 타입 정보를 전달받는 리시버; 및
    상기 승강 메커니즘을 제어하여 상기 터미널을 상기 이동식 로봇의 커넥터에 대응되는 높이로 승강시키는 컨트롤러를 더 포함하는 충전 스테이션.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 터미널과 함께 승강하며, 상기 케이스의 내측에서 상기 프론트홀을 커버하는 프론트 커버를 더 포함하는 충전 스테이션.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 케이스의 내면에는, 상기 프론트홀과 연통되고 상기 프론트 커버의 승강을 가이드하는 가이드홈이 형성된 충전 스테이션.
  12. 제1케이스;
    상기 제1케이스의 배면에 상하로 길게 형성된 리어홀;
    상기 제1케이스의 후방으로 돌출되며 상기 리어홀을 따라 상하로 슬라이딩 되는 플러그;
    상기 제1케이스와 힌지 연결되고, 상기 제1케이스의 전면을 커버하는 제1위치와, 상기 제1위치에서 하측으로 회전하여 수평하게 배치되는 제2위치 사이에서 회전하는 제2케이스;
    상기 제2케이스에 구비되며 이동식 로봇이 도킹되는 터미널; 및
    상기 터미널을, 상기 제2케이스 내에 위치하는 히든 포지션과 상기 제2케이스의 외측으로 돌출된 도킹 포지션 사이에서 이동시키는 무빙 메커니즘을 포함하는 충전 스테이션.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1케이스 또는 제2케이스에 내장되고, 상기 플러그 및 터미널과 전기적으로 연결된 충전 회로를 더 포함하는 충전 스테이션.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 터미널은,
    상기 제2케이스가 상기 제1위치에 위치하면 상기 제2케이스의 전방으로 돌출되고,
    상기 제2케이스가 상기 제2위치에 위치하면 상기 제2케이스의 상방으로 돌출되는 충전 스테이션.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 플러그를 상하로 슬라이딩 시키는 승강 메커니즘을 더 포함하는 충전 스테이션.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 플러그와 함께 슬라이딩되며 상기 제1케이스의 내측에서 상기 리어홀을 커버하는 리어 커버를 더 포함하는 충전 스테이션.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 이동식 로봇과 무선 통신하여 상기 이동식 로봇의 위치 정보를 전달받는 리시버;
    상기 리시버와 통신하고, 상기 이동식 로봇이 설정 거리 이내로 접근하면 상기 터미널이 상기 도킹 포지션으로 이동하도록 상기 무빙 메커니즘을 제어하는 컨트롤러를 더 포함하는 충전 스테이션.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 이동식 로봇과 무선 통신하여 상기 이동식 로봇의 위치 정보 및 배터리 상태 정보를 전달받는 리시버; 및
    상기 리시버와 통신하고, 상기 이동식 로봇이 설정 거리 이내로 접근하고 상기 이동식 로봇의 배터리 잔량이 설정값 미만이면, 상기 터미널이 상기 도킹 포지션으로 이동하도록 상기 무빙 메커니즘을 제어하는 컨트롤러를 더 포함하는 충전 스테이션.
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