KR20220000277A

KR20220000277A - 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템

Info

Publication number: KR20220000277A
Application number: KR1020200078034A
Authority: KR
Inventors: 정환진; 정동현; 정정훈
Original assignee: 주식회사 에이치아이테크
Priority date: 2020-06-25
Filing date: 2020-06-25
Publication date: 2022-01-03
Also published as: KR102358847B1

Abstract

본 발명은 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 의한 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템은, 외형을 이룸과 더불어 상부에는 물건의 적재가 가능한 몸체와, 상기 몸체의 일측에 구비되며 몸체가 이송될 수 있도록 하는 구동부와, 상기 몸체의 일측에 구비되며 몸체에 적재된 물건의 낙하를 방지하는 가이드부와, 상기 몸체의 일측에 구비되며 구동부 및 가이드부의 제어를 위한 데이터를 수집하는 센서부와, 상기 센서부를 통해 얻어진 데이터를 이용하여 구동부 및 가이드부를 제어하는 제어 시스템을 포함하여 구성되고, 상기 가이드부는 외형을 이루는 가이드부 몸체와, 상기 몸체의 일측에 구비되며 가이드부 몸체가 몸체에 결합되도록 하는 결합부와, 상기 가이드부 몸체의 일측에 구비되며 가이드부 몸체의 지지력을 보강하는 리브와, 상기 가이드부 몸체의 일면에 형성되며 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 래크와, 상기 몸체의 내부에 구비되며 래크에 동력을 제공하는 피니언을 포함하여 구성된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 제1 위치 산출 단계와 제2 위치 산출 단계를 통해 얻어진 태그의 위치 데이터를 한번 더 융합함으로써 보다 정밀도 높은 추종 데이터를 얻을 수 있으며, 제1 피니언 구동 단계 및 제2 피니언 구동 단계를 통해 적재물의 적재 시 또는 몸체와 태그가 인접하게 될 경우 가이드부 몸체가 자동으로 이송될 수 있게 된다.

Description

적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템{Following robot system with load guide}

본 발명은 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 센서부를 이루는 복수개의 센서를 통해 추종 데이터 및 적재물 유무 데이터를 얻고, 이를 이용하여 정밀도 높은 복합 항법을 제공함과 더불어 가이드부가 자동 이송될 수 있도록 하는 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 추종 로봇은, 센서를 이용하여 사용자 또는 특정 사물을 추종하도록 구성된 장치이다.

상기한 추종 로봇은, 다양한 형태로 이루어질 수 있으나 통상 사용자 또는 특정 사물을 추종하여 영상을 촬영하거나 일을 보조하는 등의 역할을 한다.

이러한 추종 로봇은, 추종 데이터를 얻기 위한 센서와, 추종 데이터를 통해 이동하는 바퀴 등을 포함하여 구성된다.

이와 관련하여 한국 등록 특허 제10-1726696호에서는, 이동 대상에 장착되는 제1 카메라와, 이동 로봇에 장착되는 제2 카메라를 포함하고, 상기 제1 카메라와 제2 카메라를 통해 이동 대상의 추종 경로를 산출함으로써 이동 대상을 추종하는 이동 대상을 이동 로봇이 추종하는 추종 시스템이 개시된다.

그러나, 이러한 종래의 기술에 따른 이동 대상을 이동 로봇이 추종하는 추종 시스템은 제1 카메라와 제2 카메라를 통해 얻어지는 일방향 데이터를 통해 이동 대상을 추종함으로써 오류 발생에 취약한 단점이 있었던 것이다.

더불어, 특정 상황에서 제1 카메라 또는 제2 카메라 중 어느 하나가 제 기능을 못할 경우가 발생하게 되면 추종 데이터를 얻기 어려워진다는 단점이 있었다.

또한, 종래 기술에 따른 이동 대상을 이동 로봇이 추종하는 추종 시스템은 여타 물건의 적재에는 적합하지 않았던 것이다.

한국 등록 특허 제10-1726696호

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같이 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 센서부를 이루는 복수개의 센서를 통해 추종 데이터 및 적재물 유무 데이터를 얻고, 이를 이용하여 정밀도 높은 복합 항법을 제공함과 더불어 가이드부가 자동 이송될 수 있도록 하는 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 외형을 이룸과 더불어 상부에는 물건의 적재가 가능한 몸체와, 상기 몸체의 일측에 구비되며 몸체가 이송될 수 있도록 하는 구동부와, 상기 몸체의 일측에 구비되며 몸체에 적재된 물건의 낙하를 방지하는 가이드부와, 상기 몸체의 일측에 구비되며 구동부 및 가이드부의 제어를 위한 데이터를 수집하는 센서부와, 상기 센서부를 통해 얻어진 데이터를 이용하여 구동부 및 가이드부를 제어하는 제어 시스템을 포함하여 구성되고, 상기 가이드부는 외형을 이루는 가이드부 몸체와, 상기 몸체의 일측에 구비되며 가이드부 몸체가 몸체에 결합되도록 하는 결합부와, 상기 가이드부 몸체의 일측에 구비되며 가이드부 몸체의 지지력을 보강하는 리브와, 상기 가이드부 몸체의 일면에 형성되며 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 래크와, 상기 몸체의 내부에 구비되며 래크에 동력을 제공하는 피니언을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 센서부는 사용자가 착용할 수 있는 의류 형태 또는 사용자의 의류에 부착 가능한 형태로 이루어지며 특정 정보가 내장되어 있는 태그와, 상기 몸체의 일측에 구비되어 전방을 촬영하며, 상기 태그의 정보를 인식함으로써 태그가 위치된 방향을 인식하는 카메라와, 상기 몸체의 일측에 구비되며, 레이저 펄스를 발생하고 반사되는 레이저 펄스에 의해 여타 물체와의 거리를 측정하는 라이다 센서와, 상기 몸체의 일측에 구비되며, 초음파를 발생하고 반사되는 초음파에 의해 여타 물체와의 거리를 측정하는 초음파 센서와, 상기 가이드부 몸체의 일측에 구비되며 적외선을 발생하고 반사되는 적외선에 의하여 여타 물체를 감지하는 적외선 센서를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 제어 시스템은, 상기 카메라가 태그를 인식함으로써 태그의 방향 데이터를 얻는 태그 인식 단계와, 상기 라이다 센서가 레이저 펄스를 발생함으로써 주변 사물과의 거리 데이터를 얻는 라이다 인식 단계와, 상기 초음파 센서가 초음파를 발생함으로써 주변 사물과의 거리 데이터를 얻는 초음파 인식 단계와, 상기 태그 인식 단계를 통해 얻어진 태그의 방향 데이터와, 상기 라이다 인식 단계를 통해 얻어진 거리 데이터를 융합함으로써 태그의 위치 데이터를 산출하는 제1 위치 산출 단계와, 상기 태그 인식 단계를 통해 얻어진 태그의 방향 데이터와, 상기 초음파 인식 단계를 통해 얻어진 거리 데이터를 융합함으로써 태그의 위치 데이터를 산출하는 제2 위치 산출 단계와, 상기 제1 위치 산출 단계와 제2 위치 산출 단계를 통해 얻어진 태그의 위치 데이터를 융합함으로써 태그 추종 데이터를 산출하는 추종 데이터 산출 단계와, 상기 추종 데이터 산출 단계를 통해 얻어진 추종 데이터를 이용하여 구동부를 구동하는 구동 단계를 포함하고, 이를 통해 몸체가 태그를 추종할 수 있도록 하며, 상기 제어 시스템은 상기 적외선 센서가 적외선을 발생함으로써 몸체의 상부에 놓여지는 적재물의 유무 데이터를 얻는 적재물 감지 단계와, 상기 적재물 감지 단계를 통해 몸체의 상부에 적재물이 감지될 경우 피니언을 구동함으로써 가이드부 몸체를 상측으로 이동시키는 제1 피니언 구동 단계와, 상기 추종 데이터 산출 단계를 통해 얻어진 추종 데이터를 통해 태그가 몸체와 인접하게 위치될 경우 피니언을 구동함으로써 가이드부 몸체를 하측으로 이동시키는 제2 피니언 구동 단계를 더 포함하고, 이를 통해 적재물의 적재 시 가이드부 몸체가 일측으로 이송될 수 있도록 함을 특징으로 한다.

상기 결합부는, 몸체의 일측에 구비되며 외형을 이루는 제1 결합 몸체와, 상기 제1 결합 몸체의 일측에 구비되며 외형을 이루는 제2 결합 몸체와, 상기 제2 결합 몸체가 제1 결합 몸체에 회전 가능하도록 결합하는 힌지와, 상기 제2 결합 몸체의 일측에 구비되며 제2 결합 몸체가 제1 결합 몸체와 선택적으로 결합될 수 있도록 하는 고정 볼트를 포함하며, 상기 가이드부 몸체는 결합부에 의하여 탈착 가능함을 특징으로 한다.

상기 제1 결합 몸체 및 제2 결합 몸체에는 가이드부 몸체가 삽입되는 삽입부가 형성되며, 상기 제1 결합 몸체에는 피니언의 기어부가 안착되는 안착부;및 고정 볼트가 체결되는 체결홈이 더 형성됨을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에서는 카메라와 라이다 센서와 초음파 센서가 구비되고, 이들을 통해 얻어진 데이터를 처리함으로써 보다 정밀도 높은 위치 데이터를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

본 발명에서는 제1 위치 산출 단계와 제2 위치 산출 단계를 통해 얻어진 태그의 위치 데이터를 한번 더 융합함으로써 보다 정밀도 높은 추종 데이터를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

본 발명에서는 적외선 감지 센서가 더 구비되고, 이를 통해 가이드부 몸체가 자동으로 이송될 수 있도록 함으로써 보다 편리하게 적재물의 이탈을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템의 바람직한 실시예의 구성을 보인 측면도
도 2는 본 발명에 의한 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템의 바람직한 실시예의 구성을 보인 상부 사시도
도 3은 본 발명에 의한 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템의 바람직한 실시예의 구성을 보인 저부 사시도
도 4는 본 발명에 의한 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템의 바람직한 실시예를 구성하는 결합부를 보인 확대도
도 5는 본 발명에 의한 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템의 바람직한 실시예를 구성하는 제1 결합 몸체를 보인 정면도
도 6은 본 발명에 의한 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템의 바람직한 실시예를 구성하는 제어 시스템의 흐름을 보인 흐름도

이하 본 발명에 의한 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템에 대한 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1 내지 도 6에는 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템의 일 실시예가 도시되어 있다. 즉, 도 1에는 본 발명에 의한 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템의 바람직한 실시예의 구성을 보인 측면도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명에 의한 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템의 바람직한 실시예의 구성을 보인 상부 사시도가 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명에 의한 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템의 바람직한 실시예의 구성을 보인 저부 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명에 의한 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템의 바람직한 실시예를 구성하는 결합부를 보인 확대도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명에 의한 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템의 바람직한 실시예를 구성하는 제1 결합 몸체를 보인 정면도가 도시되어 있으며, 도 6에는 본 발명에 의한 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템의 바람직한 실시예를 구성하는 제어 시스템의 흐름을 보인 흐름도가 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템은, 외형을 이룸과 더불어 상부에는 물건의 적재가 가능한 몸체(100)와, 상기 몸체(100)의 일측에 구비되며 몸체(100)가 이송될 수 있도록 하는 구동부(200)와, 상기 몸체(100)의 일측에 구비되며 몸체(100)에 적재된 물건의 낙하를 방지하는 가이드부(500)와, 상기 몸체(100)의 일측에 구비되며 구동부(200) 및 가이드부(500)의 제어를 위한 데이터를 수집하는 센서부(300)와, 상기 센서부(300)를 통해 얻어진 데이터를 이용하여 구동부(200) 및 가이드부(500)를 제어하는 제어 시스템(400) 등을 포함하여 구성되고, 상기 가이드부(500)는 외형을 이루는 가이드부 몸체(510)와, 상기 몸체(100)의 일측에 구비되며 가이드부 몸체(510)가 몸체(100)에 결합되도록 하는 결합부(600)와, 상기 가이드부 몸체(510)의 일측에 구비되며 가이드부 몸체(510)의 지지력을 보강하는 리브(511)와, 상기 가이드부 몸체(510)의 일면에 형성되며 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 래크(512)와, 상기 몸체(100)의 내부에 구비되며 래크에 동력을 제공하는 피니언(520) 등을 포함하여 구성된다.

상기 몸체(100)는, 육면체와 유사한 형상으로 이루어지며, 상부에는 다양한 물건의 적재가 가능함과 더불어 상부를 제외한 부분에는 다양한 부품이 장착되기 위한 것이다.

그리고, 상기 몸체(100)의 하부에는 구동부(200)가 구비된다.

상기 구동부(200)는, 상기 몸체(100)를 지면으로부터 이격되도록 함과 더불어 이동시키기 위한 것으로, 센서부(300)와 제어 시스템(400)을 통해 얻어진 추종 데이터를 통하여 몸체(100)가 태그(310)를 추종할 수 있도록 하는 것이다.

이러한, 구동부(200)는 몸체의 일측에 구비되며 몸체(100)를 일측으로 이동시키는 제1 후방 바퀴(210) 및 제2 후방 바퀴(220)와, 몸체(100)의 일측에 구비되며 제1 후방 바퀴(210) 및 제2 후방 바퀴(220)에 동력을 제공하는 제1 모터(211) 및 제2 모터(221)와, 몸체(100)의 일측에 구비되며 제1 후방 바퀴(210) 및 제2 후방 바퀴(220)와 함께 몸체가 균형을 이룰 수 있도록 하는 전방 바퀴(230) 등을 포함하여 구성된다.

상기 제1 후방 바퀴(210) 및 제2 후방 바퀴(220)는, 몸체(100)를 이송시키기 위한 것으로, 몸체(100)의 후방측 하부에 구비된다.

그리고, 상기 전방 바퀴(230)는 몸체(100)의 전방측 하부에 구비되는 것으로, 제1 후방 바퀴(210) 및 제2 후방 바퀴(220)와 함께 몸체(100)가 균형을 이룰 수 있도록 하는 것이다.

이러한, 전방 바퀴(230)는 본 발명에 의한 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템에서는 하나의 바퀴로 구성됨을 예로 하였으나, 두개로 이루어지는 것도 가능할 것이다.

상기 가이드부 몸체(510)는, 사각 링(ring)과 유사한 형상으로 이루어지는 것으로, 복수개로 이루어진다.

이러한, 가이드부 몸체(510)는 몸체(100)의 상부에 적재된 적재물이 몸체(100)의 외측으로 이탈되는 것을 방지하는 부위이다.

이와 함께, 가이드부 몸체(510)를 이루는 네 프레임 중 수직되게 위치되는 어느 한 프레임의 내측면에는 래크(512)가 형성된다.

상기 래크(512)는, '∧' 형상의 요철이 복수개로 반복 형성되는 것으로, 피니언(520)이 제공하는 회전 운동을 직선 운동으로 바꾸어주는 부위이다.

이러한, 래크(512)에 의하여 피니언(520)의 회전 운동은 직선 운동으로 변환될 수 있을 것이다.

상기 피니언(520)은, 몸체(100)의 내부에 구비되는 것으로, 모터가 내장되어 회전 동력을 제공하는 부위이다.

이러한, 피니언(520)은 몸체(100)의 내부에 구비되나, 래크(512)로 동력을 전달하는 기어부는 결합부(600)의 내부에 위치함과 더불어 래크(512)와 접할 수 있도록 구비됨이 바람직하다.

그리고, 상기 리브(511)는 가이드부 몸체(510)의 상부 및 하부를 이음으로써 가이드부 몸체(510)의 지지력을 보강하기 위한 것으로, 복수개가 구비될 수 있을 것이다.

이러한, 리브(511)에 의하여 몸체(100)에 적재된 적재물을 가이드부 몸체(510)가 지지함에 있어 지지력이 보강될 뿐만 아니라, 적재물이 가이드부 몸체(510) 내부를 관통 이탈하는 것을 방지하게 되는 것이다.

더불어, 몸체(100)의 양 측면에는 결합부(600)가 구비된다.

상기 결합부(600)는, 몸체(100)의 일측에 구비되며 외형을 이루는 제1 결합 몸체(610)와, 상기 제1 결합 몸체(610)의 일측에 구비되며 외형을 이루는 제2 결합 몸체(620)와, 상기 제2 결합 몸체(620)가 제1 결합 몸체(610)에 회전 가능하도록 결합하는 힌지(630)와, 상기 제2 결합 몸체(620)의 일측에 구비되며 제2 결합 몸체가 제1 결합 몸체(610)와 선택적으로 결합될 수 있도록 하는 고정 볼트(640)를 포함하며, 상기 가이드부 몸체(510)는 결합부(600)에 의하여 탈착 가능하게 구비되는 것이다.

상기 제1 결합 몸체(610)는, 육면체와 유사한 형상으로 이루어지며, 몸체(100)의 양 측면에 구비되는 것으로, 결합부(600)가 몸체(100)에 지지될 수 있도록 하는 것이다.

이러한, 제1 결합 몸체(610)는 복수개가 구비될 수 있을 것이다.

상기 제2 결합 몸체(620)는, 육면체와 유사한 형상으로 이루어지며, 제1 결합 몸체(610)와 결합되어 결합부(600)의 외형을 이루는 것이다.

이러한, 제2 결합 몸체(620)는 복수개가 구비될 수 있을 것이다.

상기 힌지(630)는, 상기 제1 결합 몸체(610) 및 제2 결합 몸체(620)를 결합하는 것으로, 제2 결합 몸체(620)가 제1 결합 몸체(610)에 구속되어 회전 가능하도록 하는 것이다.

상기 고정 볼트(640)는, 제2 결합 몸체(620)의 외측면에 구비되는 것으로, 제1 결합 몸체(610)와 선택적으로 고정 결합하기 위한 것이다.

이러한, 고정 볼트(640)의 외측 끝단에는 사용자가 용이하게 체결 및 분리할 수 있도록 하는 손잡이가 더 형성됨이 바람직하다.

한편, 상기 제1 결합 몸체(610) 및 제2 결합 몸체(620)에는 가이드부 몸체(510)가 삽입되는 삽입부(611)가 형성된다.

즉, 상기 제1 결합 몸체(610)에는 삽입부(611)가 제2 결합 몸체(620) 방향으로 함몰 형성되며, 제2 결합 몸체(620)에는 삽입부(611)가 제1 결합 몸체(610) 방향으로 함몰 형성됨으로써 제1 결합 몸체(610) 및 제2 결합 몸체(620)에 각각 형성된 삽입부(611)가 접하게 될 경우 가이드부 몸체(510)의 일부가 삽입되는 홀이 형성되는 것이다.

더불어, 상기 제1 결합 몸체(610)에는 피니언(520)의 기어부가 안착되는 안착부(612) 및 고정 볼트(640)가 체결되는 체결홈(613)이 더 형성된다.

상기 안착부(612)는, 제1 결합 몸체(610)의 외측면으로부터 내측 방향으로 함몰 형성되는 것으로, 제1 결합 몸체(610)에 형성되는 삽입부(611)와 인접하게 위치되어 안착부(612)에 안착된 피니언(520)의 기어부가 삽입부(611)에 삽입되는 가이드부 몸체(510)의 래크(512)와 접할 수 있도록 형성됨이 바람직하다.

상기 체결홈(613)은, 제1 결합 몸체(610)의 외측면으로부터 내측 방향으로 함몰 형성됨과 더불어 내륜에는 고정 볼트(640)에 형성되는 나사와 대응되는 암나사가 형성되어 고정 볼트(640)와 결합됨으로써 제1 결합 몸체(610)와 제2 결합 몸체(620)가 체결될 수 있도록 하는 것이다.

한편, 상기 센서부(300)는 사용자가 착용할 수 있는 의류 형태 또는 사용자의 의류에 부착 가능한 형태로 이루어지며 특정 정보가 내장되어 있는 태그(310)와, 상기 몸체(100)의 일측에 구비되어 전방을 촬영하며 상기 태그(310)의 정보를 인식함으로써 태그(310)가 위치된 방향을 인식하는 카메라(320)와, 상기 몸체(100)의 일측에 구비되며 레이저 펄스를 발생하고 반사되는 레이저 펄스에 의해 여타 물체와의 거리를 측정하는 라이다 센서(330)와, 상기 몸체(100)의 일측에 구비되며 초음파를 발생하고 반사되는 초음파에 의해 여타 물체와의 거리를 측정하는 초음파 센서(340)와, 상기 가이드부 몸체(510)의 일측에 구비되며 적외선을 발생하고 반사되는 적외선에 의하여 여타 물체를 감지하는 적외선 센서(350) 등을 포함하여 구성된다.

상기 카메라(320)는, 몸체(100)의 전방측에 구비되어 전방을 촬영함으로써 태그(310)의 방향을 계속적으로 인식하기 위한 것이다.

이러한, 카메라(320)는 몸체(100)의 전방측을 촬영하여 태그(310)의 방향을 인식할 뿐만 아니라, 깊이 센서 또는 RGB 센서 등이 더 포함되어 깊이 또는 색상을 인식할 수도 있을 것이다.

한편, 태그(310)는 사용자가 착용할 수 있는 의류 형태 또는 의류에 부착 가능한 형태로 이루어지는 것으로, 특정 정보를 내장하고 있어 인식되는 대상의 역할을 하는 것이다.

즉, 카메라(320)는 전방을 촬영하고, 촬영된 영상을 기준으로 특정 위치에 태그(310)가 있음을 인지함으로써 카메라(320)를 기준으로 태그(310)의 방향을 인지하게 되는 것이다.

그리고, 몸체(100)의 전방측에는 라이다 센서(330)가 구비된다.

상기 라이다 센서(330)는, 몸체(100)의 전방측에 구비되어 레이저 펄스를 발생시킴으로써 여타 물체와의 거리를 인식하기 위한 것이다.

여기서, 라이다 센서(330)는 몸체(100)의 전방측에 구비되어 전방으로 약 170°의 범위를 가지며 레이저 펄스를 발생시키고, 여타 물체에 의해 반사되어 회수되는 레이저 펄스를 통해 여타 물체와 라이다 센서(330) 간의 거리를 측정하는 것이다.

또한, 몸체(100)의 측면부에는 초음파 센서(340)가 구비된다.

상기 초음파 센서(340)는, 몸체의 측면부에 복수개로 구비되어 초음파를 발생시킴으로써 여타 물체와의 거리를 인식하기 위한 것이다.

여기서, 초음파 센서(340)는 몸체(100)의 측면부, 즉 상면 또는 하면을 제외한 전후좌우면에 구비됨으로써 전후좌우에 위치된 여타 물체와 각각의 초음파 센서(340) 간의 거리를 측정하는 것이다.

이와 함께, 가이드부 몸체(510)의 상단 내측면에는 적외선 센서(350)가 구비된다.

상기 적외선 센서(350)는, 복수개의 가이드부 몸체(510)의 상단 내측면에 복수개로 구비되어 적외선을 발생시킴으로써 몸체(100)의 상부에 적재된 적재물을 인식하기 위한 것이다.

또한, 몸체(100)의 하부에는 전원부(110)가 구비된다.

상기 전원부(110)는, 센서부(300) 및 제어 시스템(400)과 구동부(200)에 전원을 인가하기 위한 것으로, 배터리에 해당되는 것이다.

한편, 몸체(100)의 전방부에는 제어 시스템(400)이 구비된다.

상기 제어 시스템(400)은, 육면체와 유사한 형상으로 이루어지며, 센서부(300)를 통해 얻어진 정보를 처리함으로써 구동부(200) 및 가이드부(500)를 제어하는 것이다.

상기 제어 시스템(400)은, 상기 카메라(320)가 태그(310)를 인식함으로써 태그(310)의 방향 데이터를 얻는 태그 인식 단계(S11)와, 상기 라이다 센서(330)가 레이저 펄스를 발생함으로써 주변 사물과의 거리 데이터를 얻는 라이다 인식 단계(S12)와, 상기 초음파 센서(340)가 초음파를 발생함으로써 주변 사물과의 거리 데이터를 얻는 초음파 인식 단계(S13)와, 상기 태그 인식 단계(S11)를 통해 얻어진 태그(310)의 방향 데이터와 상기 라이다 인식 단계(S12)를 통해 얻어진 거리 데이터를 융합함으로써 태그(310)의 위치 데이터를 산출하는 제1 위치 산출 단계(S21)와, 상기 태그 인식 단계(S11)를 통해 얻어진 태그(310)의 방향 데이터와 상기 초음파 인식 단계(S13)를 통해 얻어진 거리 데이터를 융합함으로써 태그(310)의 위치 데이터를 산출하는 제2 위치 산출 단계(S22)와, 상기 제1 위치 산출 단계(S21)와 제2 위치 산출 단계(S22)를 통해 얻어진 태그(310)의 위치 데이터를 융합함으로써 태그(310) 추종 데이터를 산출하는 추종 데이터 산출 단계(S30)와, 상기 추종 데이터 산출 단계(S30)를 통해 얻어진 추종 데이터를 이용하여 구동부(200)를 구동하는 구동 단계(S41) 등을 포함하고, 이를 통해 몸체(100)가 태그(310)를 추종할 수 있도록 하며, 상기 제어 시스템(400)은 상기 적외선 센서(350)가 적외선을 발생함으로써 몸체(100)의 상부에 놓여지는 적재물의 유무 데이터를 얻는 적재물 감지 단계(S14)와, 상기 적재물 감지 단계(S14)를 통해 몸체(100)의 상부에 적재물이 감지될 경우 피니언(520)을 구동함으로써 가이드부 몸체(510)를 상측으로 이동시키는 제1 피니언 구동 단계(S23)와, 상기 추종 데이터 산출 단계(S30)를 통해 얻어진 추종 데이터를 통해 태그(310)가 몸체(100)와 인접하게 위치될 경우 피니언(520)을 구동함으로써 가이드부 몸체(510)를 하측으로 이동시키는 제2 피니언 구동 단계(S42) 등을 더 포함하고, 이를 통해 적재물의 적재 시 가이드부 몸체(510)가 일측으로 이송될 수 있도록 구성된다.

상기 태그 인식 단계(S11)는, 카메라(320)를 통해 전방을 촬영하고, 카메라(320)를 통해 촬영된 영상에서 태그(310)를 인식하여 카메라(320)를 기준으로 태그(310)의 방향 데이터를 얻는 것이다.

이러한, 태그 인식 단계(S11)는 카메라(320)가 넓은 범위의 촬영을 위해 화각이 넓은 광각 렌즈가 적용됨에 따라 광각 렌즈 중심에서 멀어질수록 영상의 왜곡이 발생할 수 있으므로 이를 보정해주는 것이다.

이와 같은, 태그 인식 단계(S11)는 실시간으로 계속해서 수행됨이 바람직하다.

상기 라이다 인식 단계(S12)는, 라이다 센서(330)를 통해 레이저 펄스를 발생하고, 반사되는 레이저 펄스를 통해 라이다 센서(330)의 인식 범위 내에 존재하는 여타 물체와 라이다 센서(330) 간의 거리를 측정함으로써 주변 사물과의 거리 데이터를 얻는 것이다.

이러한, 라이다 인식 단계(S12)는 실시간으로 계속해서 수행됨이 바람직하다.

상기 초음파 인식 단계(S13)는, 초음파 센서(340)를 통해 초음파를 발생하고, 반사되는 초음파를 통해 각각의 초음파 센서(340)의 인식 범위 내에 존재하는 여타 물체와 각각의 초음파 센서(340) 간의 거리를 측정함으로써 주변 사물과의 거리 데이터를 얻는 것이다.

이러한, 초음파 인식 단계(S13)는 실시간을 계속해서 수행됨이 바람직하다.

상기 제1 위치 산출 단계(S21)는, 태그 인식 단계(S11)를 통해 얻어진 태그(310)의 방향 데이터와, 라이다 인식 단계(S12)를 통해 얻어진 거리 데이터를 융합함으로써 태그(310)의 위치 데이터를 얻는 것이다.

이러한, 제1 위치 산출 단계(S21)는 태그 인식 단계(S11)를 통해 얻어진 데이터와, 라이다 인식 단계(S12)를 통해 얻어진 데이터의 기준점이 다르므로 이를 보정함과 더불어 라이다 인식 단계(S12)는 주변 사물과의 거리를 모두 측정함에 따라 태그(310)를 포함한 주변 사물 전체와의 거리를 측정하게 되고, 태그 인식 단계(S11)를 통해 얻어진 데이터와 융합됨으로써 비로소 태그(310)의 위치 데이터를 얻게 되는 것이다.

이처럼, 제1 위치 산출 단계(S21)를 통해 얻어진 태그(310)의 위치 데이터는 카메라(320) 또는 라이다 센서(330)를 기준으로 태그(310)의 방향 및 거리를 포함하는 것이다.

상기 제2 위치 산출 단계(S22)는, 태그 인식 단계(S11)를 통해 얻어진 태그(310)의 방향 데이터와, 초음파 인식 단계(S13)를 통해 얻어진 거리 데이터를 융합함으로써 태그(310)의 위치 데이터를 얻는 것이다.

이러한, 제2 위치 산출 단계(S22)는 태그 인식 단계(S11)를 통해 얻어진 데이터와, 초음파 인식 단계(S13)를 통해 얻어진 데이터의 기준점이 다르므로 이를 보정함과 더불어 초음파 인식 단계(S13)는 주변 사물과의 거리를 모두 측정함에 따라 태그(310)를 포함한 주변 사물 전체와의 거리를 측정하게 되고, 태그 인식 단계(S11)를 통해 얻어진 데이터와 융합됨으로써 비로소 태그(310)의 위치 데이터를 얻게 되는 것이다.

이처럼, 제2 위치 산출 단계(S22)를 통해 얻어진 태그(310)의 위치 데이터는 카메라(320) 또는 초음파 센서(340)를 기준으로 태그(310)의 방향 및 거리를 포함하는 것이다.

상기 추종 데이터 산출 단계(S30)는, 제1 위치 산출 단계(S21)와 제2 위치 산출 단계(S22)를 통해 얻어진 태그(310)의 위치 데이터를 융합함으로써 구동부(200)를 제어하는 추종 데이터를 얻는 것이다.

이러한, 제1 위치 산출 단계(S21) 또는 제2 위치 산출 단계(S22)를 통해 얻어진 태그(310)의 위치 데이터만으로도 태그(310)를 추종하도록 할 수는 있으나, 특정 상황에서의 센서 인식 오류 및 보다 정밀도 높은 추종 제어를 위하여 제1 위치 산출 단계(S21)와 제2 위치 산출 단계(S22)를 통해 얻어진 데이터를 융합하는 추종 데이터 산출 단계(S30)를 거쳐 추종 데이터를 얻도록 하는 것이다.

상기 구동 단계(S41)는, 상기 추종 데이터 산출 단계(S30)를 통해 얻어진 추종 데이터를 이용하여 구동부(200)를 구동하는 것이다.

이 때, 몸체(100)는 태그와 일정 거리를 유지한 상태로 추종함이 바람직할 것이다.

상기한 바와 같은, 제1 위치 산출 단계(S21) 및 제2 위치 산출 단계(S22)와 추종 데이터 산출 단계(S30) 및 구동 단계(S41)는 실시간으로 계속해서 수행되어 태그(310)를 추종함이 바람직하다.

한편, 상기 구동 단계(S41)는 상기 추종 데이터 산출 단계(S30)를 통해 얻어진 추종 데이터를 이용하여 태그(310)가 몸체의 좌측 또는 우측 방향에 위치될 경우 구동부를 이루는 두개의 모터 중 어느 하나의 모터만 구동함으로써 회전 이동하도록 프로그래밍 된다.

즉, 구동 단계(S41)는 추종 데이터 산출 단계(S30)를 통해 몸체(100)가 태그를 추종함에 있어서 몸체(100)를 기준으로 태그(310)가 좌측 또는 우측 방향에 위치될 경우 제1 모터(211)를 구동함으로써 제1 후방 바퀴(210)를 회전시키거나 제2 모터(221)를 구동함으로써 제2 후방 바퀴(220)를 회전시켜 좌회전 또는 우회전이 가능하고, 이를 통해 몸체(100)는 태그(310)와 수직되게 배치되어 태그(310)를 추종할 수 있도록 함이 바람직하다.

더불어, 상기 구동 단계(S41)는 상기 추종 데이터 산출 단계(S30)를 통해 얻어진 추종 데이터를 이용하여 태그(310)를 제외한 장애물을 감지하고, 감지된 장애물을 회피하며 태그(310)를 추종할 수 있도록 프로그래밍 된다.

즉, 구동 단계(S41)는 몸체(100)가 태그(310)를 추종하는 과정에서 태그(310)를 제외한 장애물의 감지가 병행되며, 이를 통해 장애물은 회피하면서 태그(310)를 추종할 수 있도록 하는 것이다.

이와 같은 과정을 통해 본 발명에 의한 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템은 센서부(300) 및 제어 시스템(400)이 계속해서 데이터를 수집 및 처리함으로써 태그(310)를 추종하게 되는 것이다.

한편, 상기 적재물 감지 단계(S14)는 적외선 센서(350)를 통해 적외선을 발생하고, 반사되는 적외선을 통해 적외선 센서(350)의 인식 거리 내에 존재하는 여태 물체를 감지함으로써 몸체(100)의 상부에 적재되는 적재물의 유무를 감지하게 되는 것이다.

이러한, 적재물 감지 단계(S14)는 실시간으로 계속해서 수행됨이 바람직하다.

상기 제1 피니언 구동 단계(S23)는, 적재물 감지 단계(S14)를 통해 몸체(100)의 상부에 적재물이 감지될 경우 피니언(520)을 구동시킴으로써 가이드부 몸체(510)가 상측으로 이동될 수 있도록 하는 것이다.

즉, 몸체(100)의 상부에는 적재물이 적재될 수 있으며, 적재물이 적재되었을 경우 적외선 센서(350)가 이를 감지함으로써 가이드부 몸체(510)가 상측으로 소정 거리 이동될 수 있도록 하고, 이를 반복함으로써 가이드부 몸체(510)는 적외선 센서(350)에 의하여 적재물이 감지되지 않을 때 까지 상측으로 이송되게 된다.

또한, 몸체(100)의 상부에 적재물이 적재될 경우 몸체(100)의 좌측 및 우측에 구비되는 각각의 가이드부 몸체(510)가 동시에 상측으로 이송될 수도 있을 것이다. 이는, 가이드부(500)가 적재물의 이탈을 방지하기 위한 것인 바, 적재물이 몸체(100)의 좌측 또는 우측으로 이탈되는 모든 경우를 방지하기 위한 것이다.

더불어, 적외선 센서(350)는 복수개로 구비됨에 따라 서로 다른 가이드부 몸체(510)를 각각 이송시킬 수도 있을 것이다.

상기 제2 피니언 구동 단계(S42)는, 상기 추종 데이터 산출 단계(S30)를 통해 얻어진 추종 데이터를 통해 태그(310)가 몸체(100)와 인접하게 위치될 경우 피니언(520)을 구동함으로써 가이드부 몸체(510)가 하측으로 이동될 수 있도록 하는 것이다.

즉, 태그(310)가 몸체(100)측으로 이동하여 몸체(100)와 인접하게 될 경우 태그(310)를 부착한 사용자가 몸체(100)의 상측에 적재물을 적재하거나, 적재된 적재물을 제거하기 위한 것으로 판단하여 가이드부 몸체(510)가 하측으로 자동 이송될 수 있도록 함으로써 적재물의 적재 및 제거가 편리하게 된다.

또한, 본 발명에 의한 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템에는 자이로 센서와 같은 위치 제어를 위한 센서가 더 구비되어 몸체(100)가 전복되거나, 과도한 경사를 가지게 될 경우 비상 정지를 할 수 있도록 함과 더불어 몸체(100)가 좌측 또는 우측으로 소정 각도 이상 경사지게 될 경우 몸체(100)의 상부에 적재된 적재물이 몸체(100)의 측면 방향으로 이탈할 수 있으므로 태그(310)가 부착된 사용자가 몸체(100)와 인접하게 되더라도 제2 피니언 구동 단계(S42)가 실행되지 않도록 할 수도 있을 것이다.

이와 같은 과정을 통해 본 발명에 의한 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템은 센서부(300) 및 제어 시스템(400)이 계속해서 데이터를 수집 및 처리함으로써 가이드부 몸체(510)가 상측 또는 하측으로 자동 이송될 수 있게 되는 것이다.

한편, 가이드부(500)는 적외선 센서(350)를 통해 자동을 이송되도록 구성하였으나, 별도의 수동 제어 버튼이 구비되어 수동으로 제어할 수 있도록 구성될 수도 있을 것이다.

즉, 본 발명에 의한 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템에서는 카메라와 라이다 센서와 초음파 센서가 구비되고, 이들을 통해 얻어진 데이터를 처리함으로써 보다 정밀도 높은 위치 데이터를 얻을 수 있게 된 것이다.

또한, 본 발명에 의한 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템에서는 제1 위치 산출 단계와 제2 위치 산출 단계를 통해 얻어진 태그의 위치 데이터를 한번 더 융합함으로써 보다 정밀도 높은 추종 데이터를 얻을 수 있게 된 것이다.

더불어, 본 발명에 의한 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템에서는 적외선 감지 센서가 더 구비되고, 이를 통해 가이드부 몸체가 자동으로 이송될 수 있도록 함으로써 보다 편리하게 적재물의 이탈을 방지할 수 있게 된 것이다.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술 범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

100. 몸체 110. 전원부
200. 구동부 210. 제1 후방 바퀴
211. 제1 모터 220. 제2 후방 바퀴
221. 제2 모터 230. 전방 바퀴
300. 센서부 310. 태그
320. 카메라 330. 라이다 센서
340. 초음파 센서 350. 적외선 센서
400. 제어 시스템 500. 가이드부
510. 가이드부 몸체 511. 리브
512. 래크 520. 피니언
600. 결합부 610. 제1 결합 몸체
611. 삽입부 612. 안착부
613. 체결홈 620. 제2 결합 몸체
630. 힌지 640. 고정 볼트
S11. 태그 인식 단계 S12. 라이다 인식 단계
S13. 초음파 인식 단계 S14. 적재물 감지 단계
S21. 제1 위치 산출 단계 S22. 제2 위치 산출 단계
S23. 제1 피니언 구동 단계 S30. 추종 데이터 산출 단계
S41. 구동 단계 S42. 제2 피니언 구동 단계

Claims

외형을 이룸과 더불어 상부에는 물건의 적재가 가능한 몸체;
상기 몸체의 일측에 구비되며, 몸체가 이송될 수 있도록 하는 구동부;
상기 몸체의 일측에 구비되며, 몸체에 적재된 물건의 낙하를 방지하는 가이드부;
상기 몸체의 일측에 구비되며, 구동부 및 가이드부의 제어를 위한 데이터를 수집하는 센서부;
상기 센서부를 통해 얻어진 데이터를 이용하여 구동부 및 가이드부를 제어하는 제어 시스템;을 포함하여 구성되고,
상기 가이드부는,
외형을 이루는 가이드부 몸체;
상기 몸체의 일측에 구비되며, 가이드부 몸체가 몸체에 결합되도록 하는 결합부;
상기 가이드부 몸체의 일측에 구비되며, 가이드부 몸체의 지지력을 보강하는 리브;
상기 가이드부 몸체의 일면에 형성되며, 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 래크;
상기 몸체의 내부에 구비되며, 래크에 동력을 제공하는 피니언;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 센서부는,
사용자가 착용할 수 있는 의류 형태 또는 사용자의 의류에 부착 가능한 형태로 이루어지며, 특정 정보가 내장되어 있는 태그;
상기 몸체의 일측에 구비되어 전방을 촬영하며, 상기 태그의 정보를 인식함으로써 태그가 위치된 방향을 인식하는 카메라;
상기 몸체의 일측에 구비되며, 레이저 펄스를 발생하고 반사되는 레이저 펄스에 의해 여타 물체와의 거리를 측정하는 라이다 센서;
상기 몸체의 일측에 구비되며, 초음파를 발생하고 반사되는 초음파에 의해 여타 물체와의 거리를 측정하는 초음파 센서;
상기 가이드부 몸체의 일측에 구비되며, 적외선을 발생하고 반사되는 적외선에 의하여 여타 물체를 감지하는 적외선 센서;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제어 시스템은,
상기 카메라가 태그를 인식함으로써 태그의 방향 데이터를 얻는 태그 인식 단계;
상기 라이다 센서가 레이저 펄스를 발생함으로써 주변 사물과의 거리 데이터를 얻는 라이다 인식 단계;
상기 초음파 센서가 초음파를 발생함으로써 주변 사물과의 거리 데이터를 얻는 초음파 인식 단계;
상기 태그 인식 단계를 통해 얻어진 태그의 방향 데이터와, 상기 라이다 인식 단계를 통해 얻어진 거리 데이터를 융합함으로써 태그의 위치 데이터를 산출하는 제1 위치 산출 단계;
상기 태그 인식 단계를 통해 얻어진 태그의 방향 데이터와, 상기 초음파 인식 단계를 통해 얻어진 거리 데이터를 융합함으로써 태그의 위치 데이터를 산출하는 제2 위치 산출 단계;
상기 제1 위치 산출 단계와 제2 위치 산출 단계를 통해 얻어진 태그의 위치 데이터를 융합함으로써 태그 추종 데이터를 산출하는 추종 데이터 산출 단계;
상기 추종 데이터 산출 단계를 통해 얻어진 추종 데이터를 이용하여 구동부를 구동하는 구동 단계;를 포함하고, 이를 통해 몸체가 태그를 추종할 수 있도록 하며,
상기 제어 시스템은,
상기 적외선 센서가 적외선을 발생함으로써 몸체의 상부에 놓여지는 적재물의 유무 데이터를 얻는 적재물 감지 단계;
상기 적재물 감지 단계를 통해 몸체의 상부에 적재물이 감지될 경우 피니언을 구동함으로써 가이드부 몸체를 상측으로 이동시키는 제1 피니언 구동 단계;
상기 추종 데이터 산출 단계를 통해 얻어진 추종 데이터를 통해 태그가 몸체와 인접하게 위치될 경우 피니언을 구동함으로써 가이드부 몸체를 하측으로 이동시키는 제2 피니언 구동 단계;를 더 포함하고, 이를 통해 적재물의 적재 시 가이드부 몸체가 일측으로 이송될 수 있도록 함을 특징으로 하는 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 결합부는,
몸체의 일측에 구비되며, 외형을 이루는 제1 결합 몸체;
상기 제1 결합 몸체의 일측에 구비되며, 외형을 이루는 제2 결합 몸체;
상기 제2 결합 몸체가 제1 결합 몸체에 회전 가능하도록 결합하는 힌지;
상기 제2 결합 몸체의 일측에 구비되며, 제2 결합 몸체가 제1 결합 몸체와 선택적으로 결합될 수 있도록 하는 고정 볼트;를 포함하며,
상기 가이드부 몸체는 결합부에 의하여 탈착 가능함을 특징으로 하는 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 제1 결합 몸체 및 제2 결합 몸체에는 가이드부 몸체가 삽입되는 삽입부;가 형성되며, 상기 제1 결합 몸체에는 피니언의 기어부가 안착되는 안착부; 및 고정 볼트가 체결되는 체결홈;이 더 형성됨을 특징으로 하는 적재물 가이드가 장착된 추종 로봇 시스템.