KR20220141096A - Obstacle stepping detection device of robot - Google Patents

Abstract

The present invention relates to a device and a method for detecting robot stepping on an obstacle. The device comprises: a first wheel load measurement unit measuring load applied to a first wheel; a second wheel load measurement unit measuring the load applied to a second wheel; a third wheel load measurement unit measuring the load applied to a third wheel; a fourth wheel load measurement unit measuring the load applied to a fourth wheel; and a comparison determination unit determining whether one wheel among the first to fourth wheels steps on an obstacle based on load information of each wheel measured by the first to fourth wheel load measurement units.

Description

로봇의 장애물 밟음 감지 장치 및 감지 방법{OBSTACLE STEPPING DETECTION DEVICE OF ROBOT}A device and method for detecting stepping on an obstacle of a robot {OBSTACLE STEPPING DETECTION DEVICE OF ROBOT}

본 발명은 휠 기반으로 주행하는 로봇의 장애물 밟음 감지 장치 및 감지 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for detecting an obstacle stepping on a wheel-based robot.

일반적으로 주행이 가능한 로봇은 센서들을 이용하여 로봇 주변의 장애물을 감지하고, 감지된 장애물을 회피하여 주행하도록 설계되고 있다.In general, a traversable robot is designed to detect obstacles around the robot using sensors, and to run while avoiding the detected obstacles.

하지만, 센서의 감지 범위가 한정적이고, 센서의 오작동 발생 가능성에 때문에 완벽하게 로봇과 장애물을 충돌을 피할 수가 없다.However, the detection range of the sensor is limited, and due to the possibility of malfunction of the sensor, it is impossible to completely avoid collision with the robot and obstacles.

도 1과 같이, 4개의 휠을 이용하여 주행하는 로봇이 센서(예를 들어, 라이다)의 감지 범위를 벗어난 영역(센서의 사각 지대)에 존재하는 장애물로 인해, 4개의 휠 중 적어도 하나의 휠이 장애물을 밟게 되어 로봇이 멈춘다면 장애물을 빼지 못하여 로봇이 더 이상 주행하지 못하는 경우가 발생될 수 있다.As shown in FIG. 1 , due to an obstacle existing in an area (sensor blind spot) out of the detection range of a sensor (eg, lidar), a robot traveling using four wheels causes at least one of the four wheels If the robot stops because the wheel steps on the obstacle, the robot cannot drive anymore because the obstacle cannot be removed.

또한, 장애물을 밟은 로봇이 가속하거나 방향을 전환하게 되면 추가 피해가 발생할 수도 있다.In addition, additional damage may occur if a robot that steps on an obstacle accelerates or changes direction.

본 발명의 실시예는 4개의 휠을 이용하여 주행하는 로봇이 센서의 사각 지대 또는 센서의 오작동으로 인해 감지되지 않은 장애물을 밟게 되는 상황을 판단할 수 있는 로봇의 장애물 밟음 감지 장치 및 감지 장법을 제공하고자 한다. An embodiment of the present invention provides an obstacle step detection device and detection method for a robot capable of determining a situation in which a robot traveling using four wheels steps on an obstacle that is not detected due to a sensor's blind spot or a malfunction of the sensor want to

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 실시예에 따른 로봇의 장애물 밟음 감지 장치는, 제 1 휠에 인가되는 하중을 측정하는 제 1 휠 하중 측정부, 제 2 휠에 인가되는 하중을 측정하는 제 2 휠 하중 측정부, 제 3 휠에 인가되는 하중을 측정하는 제 3 휠 하중 측정부, 제 4 휠에 인가되는 하중을 측정하는 제 4 휠 하중 측정부 및 상기 제 1 내지 제 4 휠 하중 측정부에서 측정된 각 휠의 하중 정보에 기초하여 상기 제 1 내지 제 4 휠 중 하나의 휠에 대한 장애물의 밟음 여부를 판단하는 비교 판단부를 포함할 수 있다.The robot obstacle step detection device according to an embodiment of the present invention includes a first wheel load measuring unit measuring a load applied to a first wheel, a second wheel load measuring unit measuring a load applied to the second wheel, and a second The load of each wheel measured by the third wheel load measuring unit measuring the load applied to the third wheel, the fourth wheel load measuring unit measuring the load applied to the fourth wheel, and the first to fourth wheel load measuring units and a comparison determination unit configured to determine whether an obstacle is stepped on one of the first to fourth wheels based on the information.

일 실시예에 있어서, 상기 비교 판단부는, 상기 제 1 내지 제 4 휠 하중 측정부에서 측정된 각 휠의 하중 정보들 하중 크기 순으로 정렬시키고, 상위 3개의 하중 정보들에 대한 평균 값을 산출하며, 상기 평균 값과 하중 크기가 제일 작은 하중 값의 차이가 기설정된 범위를 초과하면 상기 제 1 내지 제 4 휠 중 하나의 휠이 장애물을 밟고 있다고 판단할 수 있다.In an embodiment, the comparison determination unit aligns the load information of each wheel measured by the first to fourth wheel load measurement units in the order of load size, and calculates an average value for the top three load information, , when the difference between the average value and the load value having the smallest load magnitude exceeds a preset range, it may be determined that one of the first to fourth wheels is stepping on the obstacle.

일 실시예에 있어서, 상기 비교 판단부는, 상기 제 1 내지 제 4 휠 하중 측정부에서 측정된 각 휠의 하중 정보들 중 크기가 증가된 3개의 휠의 하중에 대한 평균 값을 산출하고, 상기 평균 값과 하중이 감소된 1개의 휠의 하중 값의 차이가 기설정된 범위를 초과하면 상기 제 1 내지 제 4 휠 중 하나의 휠이 장애물을 밟고 있다고 판단할 수 있다.In an embodiment, the comparison determination unit calculates an average value for the loads of three wheels whose size is increased among the load information of each wheel measured by the first to fourth wheel load measurement units, and the average When the difference between the value and the load value of one wheel with reduced load exceeds a preset range, it may be determined that one of the first to fourth wheels is stepping on the obstacle.

일 실시예에 있어서, 로봇의 장애물 밟음 감지 장치는, 상기 비교 판단부가 상기 제 1 내지 제 4 휠 중 하나의 휠이 장애물을 밟고 있다고 판단하면, 상기 제 1 내지 제 4 휠에 제공되는 토크를 모두 제거하는 휠 토크 제어부를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, when the obstacle stepping detection device of the robot determines that one of the first to fourth wheels is stepping on the obstacle, the comparison determining unit applies all torques provided to the first to fourth wheels. It may further include a wheel torque control unit to remove.

일 실시예에 있어서, 로봇의 장애물 밟음 감지 장치는, 상기 비교 판단부가 상기 제 1 내지 제 4 휠 중 하나의 휠이 장애물을 밟고 있다고 판단하면, 상기 제 1 내지 제 4 휠에 이전 방향과 반대 방향의 토크를 제공하는 휠 토크 제어부를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, when the obstacle stepping detection device of the robot determines that one of the first to fourth wheels is stepping on the obstacle, the first to fourth wheels are directed to the first to fourth wheels in a direction opposite to the previous direction. It may further include a wheel torque control unit for providing a torque of.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 로봇의 장애물 밟음 감지 방법은, 로봇을 주행하게 하는 4개의 휠에 인가되는 하중을 측정하여 4개의 휠 각각에 대한 하중 정보를 생성하는 휠 하중 측정 단계, 상기 휠 하중 측정 단계에서 측정된 4개의 휠 각각에 대한 하중 정보를 하중 크기 순으로 정렬시키는 정렬 단계, 상기 정렬 단계에서 하중 크기 순으로 정렬된 각 휠의 하중 정보 중 상위 4개의 하중 값에 대한 평균 값을 산출하는 평균 값 산출 단계, 및 상기 평균 값과 상기 하중 정보 중 크기가 제일 작은 하중 값의 차가 기설정된 범위를 초과하는지의 여부를 판단하는 비교 단계를 포함할 수 있다.A method for detecting stepping on an obstacle of a robot according to another embodiment of the present invention includes a wheel load measurement step of measuring the load applied to four wheels for driving the robot and generating load information for each of the four wheels, the wheel The sorting step of arranging the load information for each of the four wheels measured in the load measurement step in the order of the load size, and the average value of the top four load values among the load information of each wheel sorted in the order of the load size in the arranging step The method may include calculating an average value, and determining whether a difference between the average value and a load value having the smallest magnitude among the load information exceeds a preset range.

다른 일 실시예에 있어서, 로봇의 장애물 밟음 감지 방법은, 상기 비교 단계에서 상기 평균 값과 상기 하중 정보 중 크기가 제일 작은 하중 값의 차가 기설정된 범위를 초과하면 상기 4개의 휠에 전달되는 토크를 모두 제거하라는 명령을 생성하는 토크 명령 단계를 더 포함할 수 있다.In another embodiment, in the method for detecting stepping on an obstacle of a robot, when the difference between the average value and the smallest load value among the load information in the comparison step exceeds a preset range, the torque transmitted to the four wheels It may further include a torque command step of generating a command to remove all.

다른 일 실시예에 있어서, 로봇의 장애물 밟음 감지 방법은, 상기 비교 단계에서 상기 평균 값과 상기 하중 정보 중 크기가 제일 작은 하중 값의 차가 기설정된 범위를 초과하면 상기 4개의 휠에 이전 방향과 반대 방향의 토크를 제공하라는 명령을 생성하는 토크 명령 단계를 더 포함할 수 있다.In another embodiment, in the method for detecting stepping on an obstacle by a robot, when the difference between the average value and the smallest load value among the load information in the comparison step exceeds a preset range, the four wheels are rotated in the opposite direction to the previous direction. The method may further include a torque command step of generating a command to provide a directional torque.

본 기술은 4개의 휠을 이용하여 주행하는 로봇이 센서의 사각 지대 또는 센서의 오작동으로 인해 감지되지 않은 장애물을 밟게 되는 상황을 판단하여 장애물을 밟은 휠의 토크를 제거하거나 전체 휠의 토크를 제거하여 밟힌 장애물에 더 이상 힘이 가해지는 것을 방지함으로써 추가 피해를 막을 수 있는 장점이 있다.This technology determines the situation in which a robot traveling using four wheels steps on an obstacle that is not detected due to a sensor's blind spot or a malfunction of the sensor, and removes the torque of the wheel that stepped on the obstacle or removes the torque of the entire wheel. It has the advantage of preventing additional damage by preventing further force from being applied to the stepped obstacle.

이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.In addition, various effects directly or indirectly identified through this document may be provided.

도 1은 4개의 휠을 이용하여 주행하는 로봇을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 장애물 밟음 감지 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 장애물 밟음 감지 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 장애물 밟음 감지 방법을 설명하기 위한 순서도를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 장애물 밟음 감지 장치 및 감지 방법을 설명하기 위한 그래프이다.1 is a view for explaining a robot that travels using four wheels.
2 is a view for explaining an obstacle step detection device of a robot according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing the configuration of an obstacle step detection device for a robot according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a flowchart for explaining a method for detecting stepping on an obstacle of a robot according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph for explaining an apparatus and method for detecting stepping on an obstacle of a robot according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function interferes with the understanding of the embodiment of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the essence, order, or order of the components are not limited by the terms. In addition, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

이하, 도 2 내지 도 5을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5 .

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 장애물 밟음 감지 장치를 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining an obstacle step detection device of a robot according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 로봇은 도 2에 도시된 바와 같이, 4개의 휠이 로봇의 전방 오른쪽, 전방 왼쪽, 후방 오른쪽 및 후방 왼쪽에 각각 배치되어 주행하는 로봇일 수 있다. As shown in FIG. 2 , the robot according to the embodiment of the present invention may be a robot in which four wheels are disposed on the front right, front left, rear right and rear left sides of the robot, respectively, and travels.

도 2를 참조하면, 로봇이 정상 주행을 할 경우 4개의 휠에는 로봇의 하중이 골고루 분산될 수 있다.Referring to FIG. 2 , when the robot runs normally, the load of the robot may be evenly distributed on the four wheels.

하지만, 4개의 휠 중 하나의 휠이 물체(장애물)을 밟았을 경우 3개의 휠에 하중이 가중되고, 나머지 하나의 휠에 하중이 경감될 수 있다.However, when one of the four wheels steps on an object (obstacle), a load may be added to the three wheels, and the load to the other wheel may be reduced.

예를 들어, 도 2의 물체 밟음을 참조하면, A, B, C, D의 위치에 각각 배치되는 4개의 휠 중 C의 위치에 배치된 휠이 물체(장애물)을 밟았을 경우 A, B, C의 위치에 배치된 휠들에 로봇의 하중이 증가하고, D의 위치에 배치된 휠에는 로봇의 하중이 감소될 수 있다.For example, referring to stepping on an object in FIG. 2 , when a wheel disposed at a position C of four wheels disposed at positions A, B, C, and D steps on an object (obstacle), A, B, The load of the robot may be increased on the wheels arranged at the position C, and the load of the robot may be decreased on the wheels arranged at the position D.

이와 같이, 4개의 휠을 이용하여 주행하는 로봇이 정상 주행 중 하나의 휠이 장애물을 밟으면, 3개의 휠에는 로봇의 하중이 증가하고 나머지 하나의 휠에는 로봇의 하중이 감소될 수 있다.As such, when a robot traveling using four wheels steps on an obstacle during normal driving, the load of the robot may be increased on three wheels and the load of the robot may be reduced on the other wheel.

본 발명의 실시예에 따른 로봇의 장애물 밟음 감지 장치 및 감지 방법은 4개의 휠에 대한 하중을 감지하여 3 개의 휠이 받는 하중이 증가하고 나머지 하나의 휠이 받는 하중이 감소할 경우 4개의 휠 중 하나의 휠이 장애물을 밟고 있다고 판단할 수 있다.The apparatus and method for detecting stepping on an obstacle of a robot according to an embodiment of the present invention senses the load on the four wheels, and when the load on the three wheels increases and the load on the other wheel decreases, one of the four wheels It can be determined that one wheel is stepping on the obstacle.

더욱 상세히 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 장애물 밟음 감지 장치 및 감지 방법은 4개의 휠 중 하중이 증가한 3개의 휠에 대한 하중 평균 값과 나머지 하나의 휠 하중 값이 기설정된 범위를 초과하면 4개의 휠 중 하나의 휠이 장애물을 밟고 있다고 판단할 수 있다.More specifically, in the apparatus and method for detecting stepping on an obstacle for a robot according to an embodiment of the present invention, the average load value for three wheels with increased load among the four wheels and the other wheel load value exceed a preset range Then, it can be determined that one of the four wheels is stepping on the obstacle.

4개의 휠을 구동하여 주행하는 로봇은 본 발명의 실시예에 따른 장애물 밟음 감지 장치를 포함할 수 있다.A robot driving by driving four wheels may include an obstacle step detection device according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 장애물 밟음 감지 장치의 구성을 나타내는 도면이다.3 is a diagram showing the configuration of an obstacle step detection device for a robot according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 장애물 밟음 감지 장치는 로봇의 내부에 구현될 수 있다. 이때, 휠 토크 제어부(60)는 로봇의 내부 제어 유닛들과 일체로 형성될 수 있으며, 별도의 장치로 구현되어 별도의 연결 수단에 의해 로봇의 제어 유닛들과 연결될 수도 있다. Referring to FIG. 3 , the apparatus for detecting stepping on an obstacle of a robot according to an embodiment of the present invention may be implemented inside the robot. In this case, the wheel torque control unit 60 may be integrally formed with the robot's internal control units, or may be implemented as a separate device and connected to the robot's control units by a separate connection means.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 장애물 밟음 장치는 제 1 휠 하중 측정부(10), 제 2 휠 하중 측정부(20), 제 3 휠 하중 측정부(30), 제 4 휠 하중 측정부(40), 비교 판단부(50) 및 휠 토크 제어부(60)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the obstacle stepping device for the robot according to the embodiment of the present invention includes a first wheel load measuring unit 10 , a second wheel load measuring unit 20 , a third wheel load measuring unit 30 , and a second 4 It may include a wheel load measurement unit 40 , a comparison determination unit 50 , and a wheel torque control unit 60 .

제 1 휠 하중 측정부(10)는 제 1 휠이 받는 하중을 측정할 수 있다.The first wheel load measuring unit 10 may measure a load received by the first wheel.

제 2 휠 하중 측정부(20)는 제 2 휠이 받는 하중을 측정할 수 있다.The second wheel load measuring unit 20 may measure a load received by the second wheel.

제 3 휠 하중 측정부(30)는 제 3 휠이 받는 하중을 측정할 수 있다.The third wheel load measuring unit 30 may measure the load received by the third wheel.

제 4 휠 하중 측정부(40)는 제 4 휠이 받는 하중을 측정할 수 있다.The fourth wheel load measuring unit 40 may measure the load received by the fourth wheel.

이때, 제 1 내지 제 4 휠 각각은 로봇의 전방 좌측, 전방 우측, 후방 좌측 및 후방 우측에 각각 배치될 수 있다.In this case, each of the first to fourth wheels may be disposed on the front left, front right, rear left and rear right sides of the robot, respectively.

또한, 제 1 내지 제 4 휠 하중 측정부(10, 20, 30, 40) 각각은 휠에 부착된 타이어의 공기압을 감지하여 휠이 받는 하중을 측정하도록 구성될 수 있다. In addition, each of the first to fourth wheel load measuring units 10 , 20 , 30 , and 40 may be configured to measure the load received by the wheel by sensing the air pressure of the tire attached to the wheel.

또한, 제 1 내지 제 4 휠 하중 측정부(10, 20, 30, 40) 각각은 로드셀(load cell) 또는 스트레인 게이지(strain gauge)를 이용하여 서스펜션이나 휠 축에 인가되는 하중을 측정하도록 구성될 수도 있다.In addition, each of the first to fourth wheel load measurement units 10, 20, 30, 40 may be configured to measure the load applied to the suspension or wheel shaft using a load cell or a strain gauge. may be

비교 판단부(50)는 제 1 내지 제 4 휠 하중 측정부(10, 20, 30, 40) 각각으로부터 측정된 각 휠의 하중 정보를 제공 받을 수 있다.The comparison determination unit 50 may receive information on the weight of each wheel measured from each of the first to fourth wheel load measurement units 10 , 20 , 30 , and 40 .

비교 판단부(50)는 제 1 내지 제 4 휠 하중 측정부(10, 20, 30, 40)로부터 제공되는 각 휠의 하중 정보들을 비교 판단하여 4개의 휠 중 하나에 장애물이 밟혀있는지를 판단할 수 있다.The comparison determination unit 50 compares and determines the load information of each wheel provided from the first to fourth wheel load measurement units 10, 20, 30, 40 to determine whether an obstacle is stepped on one of the four wheels. can

예를 들어, 비교 판단부(50)는 각 휠의 하중 정보들을 하중 크기 순으로 정렬시키고, 상위 3개의 하중 정보들에 대한 평균 값을 산출하며, 상위 3개의 하중 정보 평균 값과 나머지 하나의 하중 정보의 차이가 기설정된 범위를 초과하면 4개의 휠 중 하나의 휠이 장애물을 밟고있다고 판단할 수 있다.For example, the comparison determination unit 50 sorts the load information of each wheel in the order of load size, calculates an average value for the top three load information, and the average value of the top three load information and the other load If the difference in information exceeds a preset range, it may be determined that one of the four wheels is stepping on the obstacle.

다른 예를 들면, 비교 판단부(50)는 각 휠의 하중 정도들중 크기가 증가된 3개의 휠에 대한 하중에 대한 평균 값을 산출하고, 산출된 평균 값과 나머지 하나의 하중 크기가 기설정된 범위를 초과하면 4개의 휠 중 하나의 휠이 장애물을 밟고 있다고 판단할 수 있다.For another example, the comparison determination unit 50 calculates an average value of the loads for three wheels with an increased size among the load degrees of each wheel, and the calculated average value and the other load size are preset. If the range is exceeded, it may be determined that one of the four wheels is stepping on the obstacle.

만약, 비교 판단부(50)에서 4개의 휠 중 하나의 휠이 장애물을 밟고 있다고 판단하면, 비교 판단부(50)는 휠 토크 제어부(60)에 4개의 휠에 제공되는 토크를 제거(토크 = 0)하라는 명령을 전달할 수 있다.If the comparison determination unit 50 determines that one of the four wheels is stepping on the obstacle, the comparison determination unit 50 removes the torque provided to the four wheels to the wheel torque control unit 60 (torque = 0) can be sent.

다른 한편, 비교 판단부(50)에서 4개의 휠 중 하나의 휠이 장애물을 밟고 있다고 판단하면, 비교 판단부(50)는 휠 토크 제어부(60)에 이전 방향과 반대 방향의 토크를 4개의 휠에 제공하라는 명령을 전달할 수 있다.On the other hand, if the comparison determination unit 50 determines that one of the four wheels is stepping on the obstacle, the comparison determination unit 50 applies a torque in the opposite direction to the previous direction to the wheel torque control unit 60 of the four wheels. You can pass a command to provide

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 장애물 밟음 감지 방법을 설명하기 위한 순서도를 나타내는 도면이다.4 is a view showing a flowchart for explaining a method for detecting stepping on an obstacle of a robot according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 장애물 밟음 감지 방법은 휠 하중 측정 단계(S1), 정렬 단계(S2), 평균 값 산출 단계(S3), 비교 단계(S4), 제 1 토크 명령 단계(S5) 및 제 2 토크 명령 단계(S6)를 포함할 수 있다.4 , the method for detecting stepping on an obstacle of a robot according to an embodiment of the present invention includes a wheel load measurement step (S1), an alignment step (S2), an average value calculation step (S3), a comparison step (S4), the first It may include a torque command step (S5) and a second torque command step (S6).

휠 하중 측정 단계(S1)는 로봇을 주행하게 하는 4개의 휠에 인가되는 하중을 측정하여 4개의 휠 각각에 대한 하중 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The wheel load measurement step S1 may include generating load information for each of the four wheels by measuring the loads applied to the four wheels for driving the robot.

정렬 단계(S2)는 4개의 휠 각각에 대한 하중 정보를 하중 크기 순으로 정렬시키는 단계를 포함할 수 있다.The arranging step (S2) may include arranging load information for each of the four wheels in the order of load magnitude.

평균 값 산출 단계(S3)는 하중 크기 순으로 정렬된 각 휠의 하중 정보 중 상위 3개의 하중 값에 대한 평균 값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.The step of calculating the average value ( S3 ) may include calculating an average value of the top three load values among the load information of each wheel arranged in the order of the load size.

비교 단계(S4)는 평균 값 산출 단계(S3)에서 산출된 평균 값과 각 휠의 하중 정보 중 크기가 제일 작은 하중 값의 차가 기설정된 범위(예를 들어, 문턱 값)를 초과하는지의 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.In the comparison step (S4), it is determined whether the difference between the average value calculated in the average value calculation step (S3) and the load value with the smallest size among the load information of each wheel exceeds a preset range (eg, a threshold value). It may include a step of judging.

만약, 비교 단계(S4)에서 상위 3개의 하중 평균 값과 제일 작은 하중 값의 차가 기설정된 범위를 초과하면(Yes) 제 1 토크 명령 단계(S5)가 수행될 수 있다.If, in the comparison step S4, the difference between the average value of the top three loads and the smallest load value exceeds a preset range (Yes), the first torque command step S5 may be performed.

한편, 비교 단계(S4)에서 상위 3개의 하중 평균 값가 제일 작은 하중 값의 차가 기설정된 범위 이하이면(No) 제 2 토크 명령 단계(S6)가 수행될 수 있다.Meanwhile, in the comparison step S4 , if the difference between the load values having the smallest upper three load average values is less than or equal to a preset range (No), the second torque command step S6 may be performed.

제 1 토크 명령 단계(S5)는 각 휠에 전달되는 토크를 모두 제거하라는 명령은 생성하는 단계로서, 각 휠에 전달되는 토크 값이 제로(zero)가 될 수 있는 명령을 생성하는 단계일 수 있다. 이때, 로봇은 장애물을 밟은 상태에서 각 휠에 전달되는 토크가 0이 되므로, 로봇을 밀거나 휠에 밟힌 장애물을 빼기에 용이할 수 있다.The first torque command step S5 is a step of generating a command to remove all torque transmitted to each wheel, and may be a step of generating a command in which the torque value transmitted to each wheel becomes zero. . At this time, since the torque transmitted to each wheel becomes 0 while the robot steps on the obstacle, it may be easy to push the robot or remove the obstacle stepped on the wheel.

한편, 제 1 토크 명령 단계(S5)는 각 휠에 전달되는 토크를 이전 방향과 반대 방향의 토크를 생성하도록 하는 명령을 생성하는 단계를 포함할 수도 있다. 이때, 로봇은 주행하던 방향과 반대 방향으로 주행할 수 있다.Meanwhile, the first torque command step S5 may include generating a command to generate torque in a direction opposite to the previous direction by using the torque transmitted to each wheel. At this time, the robot may travel in a direction opposite to the direction in which it was traveling.

제 2 토크 명령 단계(S6)는 각 휠에 전달되는 토크를 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 로봇은 주행하던 방향으로 계속 주행할 수 있다.The second torque command step S6 may include maintaining the torque transmitted to each wheel. At this time, the robot may continue to travel in the direction it was traveling.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 장애물 밟음 감지 장치 및 감지 방법을 설명하기 위한 그래프이다.5 is a graph for explaining an apparatus and method for detecting stepping on an obstacle of a robot according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 로봇이 장애물을 밟지 않는 정상 주행일 경우 4 개의 휠에 인가되는 하중 각각은 기설정된 변동 폭을 벗어나지 않을 수 있다.Referring to FIG. 5 , when the robot travels normally without stepping on an obstacle, each of the loads applied to the four wheels may not deviate from a preset fluctuation range.

즉, 4개의 휠에 인가되는 하중 각각이 기설정된 변동 폭을 벗어나지 않으면 로봇은 장애물을 밟지 않고 주행하고 있다고 판단할 수 있다.That is, if each of the loads applied to the four wheels does not deviate from the preset fluctuation range, it can be determined that the robot is traveling without stepping on the obstacle.

로봇이 주행하는 상황에서 이벤트 발생(4개의 휠 중 1개의 휠이 장애물을 밟을 경우)하면 4개의 휠 중 3개의 휠에 인가되는 하중이 증가하고 나머지 하나의 휠에 인가되는 하중은 감소할 수 있다.When an event occurs while the robot is driving (if one of the four wheels steps on an obstacle), the load applied to three of the four wheels increases and the load applied to the other wheel may decrease. .

즉, 로봇이 주행하는 도중 하나의 휠이 장애물을 밟을 경우 하중이 증가한 3개의 휠에 인가되는 하중의 평균 값과 나머지 하나의 휠에 인가되는 하중 값의 차는 기설정된 변동 폭을 벗어날 수 있다.That is, when one wheel steps on an obstacle while the robot is driving, the difference between the average value of the load applied to the three wheels with increased load and the load value applied to the other wheel may be out of the preset fluctuation range.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 장애물 밟음 감지 장치 및 감지 방법은 4개의 휠에 인가되는 각각의 하중을 측정하고, 측정된 하중 값들 중 상위 3개의 평균 하중 값과 나머지 하중 값의 차가 기설정된 범위를 초과하면 4개의 휠 중 하나의 휠이 장애물을 밟았다고 판단할 수 있다.As described above, the apparatus and method for detecting stepping on an obstacle of a robot according to an embodiment of the present invention measure each load applied to four wheels, and among the measured load values, the top three average load values and the remaining load values When the car of ' exceeds the preset range, it may be determined that one of the four wheels stepped on the obstacle.

본 발명의 실시예에 따른 로봇의 장애물 밟음 감지 장치 및 감지 방법은 4개의 휠 중 하나의 휠이 장애물을 밟았다고 판단되면 4개의 휠에 제공되는 토크의 값을 제로로 만들거나 이전 방향과 반대 방향의 토크를 4개의 휠에 제공하는 명령을 생성할 수 있다.When it is determined that one of the four wheels stepped on the obstacle, the robot's obstacle stepping detection device and method according to an embodiment of the present invention makes the value of the torque provided to the four wheels zero or the opposite direction to the previous direction A command can be generated to provide torque of 4 wheels.

본 발명의 실시예에 따른 로봇의 장애물 밟음 감지 장치 및 감지 방법은 가감속에 의해 로봇의 무게 중심의 이동되면 각 휠에 인가되는 하중이 계속 변화되므로, 로봇이 가속 또는 감속 주행을 할 경우 기설정된 범위(변동 폭)을 등속도 주행시보다 크게 설정할 수 있다.Since the load applied to each wheel continues to change when the center of gravity of the robot is moved by acceleration/deceleration, the apparatus and method for detecting stepping on an obstacle of a robot according to an embodiment of the present invention, when the robot accelerates or decelerates, a preset range (variation width) can be set to be larger than during constant speed driving.

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. The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (8)

제 1 휠에 인가되는 하중을 측정하는 제 1 휠 하중 측정부;
제 2 휠에 인가되는 하중을 측정하는 제 2 휠 하중 측정부;
제 3 휠에 인가되는 하중을 측정하는 제 3 휠 하중 측정부;
제 4 휠에 인가되는 하중을 측정하는 제 4 휠 하중 측정부; 및
상기 제 1 내지 제 4 휠 하중 측정부에서 측정된 각 휠의 하중 정보에 기초하여 상기 제 1 내지 제 4 휠 중 하나의 휠에 대한 장애물의 밟음 여부를 판단하는 비교 판단부;
를 포함하는 로봇의 장애물 밟음 감지 장치.
a first wheel load measuring unit for measuring a load applied to the first wheel;
a second wheel load measuring unit for measuring a load applied to the second wheel;
a third wheel load measuring unit for measuring a load applied to the third wheel;
a fourth wheel load measuring unit for measuring a load applied to the fourth wheel; and
a comparison determination unit configured to determine whether an obstacle is stepped on one of the first to fourth wheels based on the load information of each wheel measured by the first to fourth wheel load measurement units;
A robot obstacle step detection device comprising a.
청구항 1에 있어서,
상기 비교 판단부는,
상기 제 1 내지 제 4 휠 하중 측정부에서 측정된 각 휠의 하중 정보들 하중 크기 순으로 정렬시키고, 상위 3개의 하중 정보들에 대한 평균 값을 산출하며, 상기 평균 값과 하중 크기가 제일 작은 하중 값의 차이가 기설정된 범위를 초과하면 상기 제 1 내지 제 4 휠 중 하나의 휠이 장애물을 밟고 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇의 장애물 밟음 감지 장치.
The method according to claim 1,
The comparison determination unit,
The load information of each wheel measured by the first to fourth wheel load measurement units is arranged in the order of load size, an average value of the top three load information is calculated, and the average value and the load with the smallest load size When the difference between the values exceeds a preset range, it is determined that one of the first to fourth wheels is stepping on the obstacle.
청구항 1에 있어서,
상기 비교 판단부는,
상기 제 1 내지 제 4 휠 하중 측정부에서 측정된 각 휠의 하중 정보들 중 크기가 증가된 3개의 휠의 하중에 대한 평균 값을 산출하고, 상기 평균 값과 하중이 감소된 1개의 휠의 하중 값의 차이가 기설정된 범위를 초과하면 상기 제 1 내지 제 4 휠 중 하나의 휠이 장애물을 밟고 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇의 장애물 밟음 감지 장치.
The method according to claim 1,
The comparison determination unit,
Among the load information of each wheel measured by the first to fourth wheel load measurement units, an average value for the loads of three wheels with an increased size is calculated, and the average value and the load of one wheel with a reduced load are calculated. When the difference between the values exceeds a preset range, it is determined that one of the first to fourth wheels is stepping on the obstacle.
청구항 1에 있어서,
상기 비교 판단부가 상기 제 1 내지 제 4 휠 중 하나의 휠이 장애물을 밟고 있다고 판단하면, 상기 제 1 내지 제 4 휠에 제공되는 토크를 모두 제거하는 휠 토크 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 장애물 밟음 감지 장치.
The method according to claim 1,
When the comparison determination unit determines that one of the first to fourth wheels is stepping on an obstacle, the robot further comprises a wheel torque control unit that removes all torques provided to the first to fourth wheels. obstacle step detection device.
청구항 1에 있어서,
상기 비교 판단부가 상기 제 1 내지 제 4 휠 중 하나의 휠이 장애물을 밟고 있다고 판단하면, 상기 제 1 내지 제 4 휠에 이전 방향과 반대 방향의 토크를 제공하는 휠 토크 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 장애물 밟음 감지 장치.
The method according to claim 1,
When the comparison determination unit determines that one of the first to fourth wheels is stepping on the obstacle, the first to fourth wheels may further include a wheel torque control unit configured to provide torque in a direction opposite to the previous direction to the first to fourth wheels. The robot's obstacle step detection device.
로봇을 주행하게 하는 4개의 휠에 인가되는 하중을 측정하여 4개의 휠 각각에 대한 하중 정보를 생성하는 휠 하중 측정 단계;
상기 휠 하중 측정 단계에서 측정된 4개의 휠 각각에 대한 하중 정보를 하중 크기 순으로 정렬시키는 정렬 단계;
상기 정렬 단계에서 하중 크기 순으로 정렬된 각 휠의 하중 정보 중 상위 4개의 하중 값에 대한 평균 값을 산출하는 평균 값 산출 단계; 및
상기 평균 값과 상기 하중 정보 중 크기가 제일 작은 하중 값의 차가 기설정된 범위를 초과하는지의 여부를 판단하는 비교 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 장애물 밟음 감지 방법.
A wheel load measurement step of measuring the load applied to the four wheels for driving the robot to generate load information for each of the four wheels;
an arranging step of arranging load information for each of the four wheels measured in the wheel load measurement step in order of load magnitude;
an average value calculation step of calculating an average value for the top four load values among the load information of each wheel sorted in the order of load size in the arranging step; and
a comparison step of determining whether a difference between the average value and the load value having the smallest magnitude among the load information exceeds a preset range;
A method for detecting stepping on an obstacle of a robot comprising a.
청구항 6에 있어서,
상기 비교 단계에서 상기 평균 값과 상기 하중 정보 중 크기가 제일 작은 하중 값의 차가 기설정된 범위를 초과하면 상기 4개의 휠에 전달되는 토크를 모두 제거하라는 명령을 생성하는 토크 명령 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 장애물 밟음 감지 방법.
7. The method of claim 6,
In the comparison step, when the difference between the average value and the smallest load value among the load information exceeds a preset range, the method further includes a torque command step of generating a command to remove all torques transmitted to the four wheels. A method for detecting stepping on obstacles by a robot characterized by its features.
청구항 6에 있어서,
상기 비교 단계에서 상기 평균 값과 상기 하중 정보 중 크기가 제일 작은 하중 값의 차가 기설정된 범위를 초과하면 상기 4개의 휠에 이전 방향과 반대 방향의 토크를 제공하라는 명령을 생성하는 토크 명령 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 장애물 밟음 감지 방법.

7. The method of claim 6,
In the comparison step, if the difference between the average value and the smallest load value among the load information exceeds a preset range, a torque command step of generating a command to provide torque in the opposite direction to the previous direction to the four wheels is further performed. A method for detecting stepping on an obstacle of a robot, comprising:

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