KR20230052786A - 이동 로봇 - Google Patents

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KR20230052786A
KR20230052786A KR1020220003244A KR20220003244A KR20230052786A KR 20230052786 A KR20230052786 A KR 20230052786A KR 1020220003244 A KR1020220003244 A KR 1020220003244A KR 20220003244 A KR20220003244 A KR 20220003244A KR 20230052786 A KR20230052786 A KR 20230052786A
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antennas
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KR1020220003244A
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김태규
유연식
이경훈
양광모
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삼성전자주식회사
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
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    • B25J19/027—Electromagnetic sensing devices
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Abstract

일 실시예에 따른 이동 로봇은, 본체; 상기 본체를 이동시키는 주행부; 상기 본체의 내부의 최상단에 배치되는 안테나 모듈을 포함하고, 외부 장치와 무선 통신을 수행하는 통신부; 및 상기 통신부를 통하여 상기 외부 장치로부터 수신된 신호에 기초하여 상기 본체가 상기 외부 장치를 향하여 이동하도록 상기 주행부를 제어하는 적어도 하나의 프로세서;를 포함하고, 상기 안테나 모듈은, 기판; 상기 기판의 상면에 배치되는 제1 안테나; 및 상기 기판의 상면에 배치되고, 상기 제1 안테나로부터 동일한 거리로 이격되어 배치되는 복수의 제2 안테나;를 포함한다.

Description

이동 로봇{MOVING ROBOT}
본 발명은 외부 장치와 통신을 수행할 수 있는 이동 로봇에 관한 것이다.
로봇　기술의 발전에 따라 전문화된 학술 분야 또는 대규모의 노동력을 요하는 산업 분야뿐만 아니라 일반적인 가정에도　로봇의 공급이 보편화되고 있다. 또한, 위치가 고정된 채 기능을 수행하는　로봇뿐만 아니라, 위치를　이동할 수 있는　이동형　로봇도 보급되고 있다.
이동형　로봇은 영상 및 센서 데이터 등의 전송, 타 기기와의 연동 및 제어, 그리고 네트워크 연동을 위한 통신망 연결이 필수적인 기기이다. 또한,　이동을 기반으로 하는　이동형　로봇의 특성으로 인해 네트워크 연결은 유선이 아닌 무선 통신에 의한 연동이 필요하다. 이에 따라,　이동형　로봇은 신호의 무선 송수신을 위한 안테나의 적용이 필수적이다.
안테나는 전파의 방사 특성에 따라 주변에 다른 금속물 또는 손실 탄젠트 특성이 높은 재질이 배치되는 경우, 안테나의 특성이 의도하지 않은 방향으로 변화하거나 방사 성능이 하락하게 된다.
기존의　이동형　로봇의 경우, 일반적으로 지향성 안테나를 사용하거나 주행 방향을 지향하도록 안테나를 배치하여, 반사파 수신에 있어 전파의 세기나 위상차에 따라 왜곡이 발생할 수 있다.
본체 내부의 최상단에 안테나를 배치함으로써, 모든 방향에서 RF(radio frequency) 신호를 수신할 수 있도록 하며, 모든 방향에서의 전파 왜곡 및 간섭을 최소화할 수 있는 이동 로봇을 제공한다.
일 실시예에 따른 이동 로봇은, 본체; 상기 본체를 이동시키는 주행부; 상기 본체의 내부의 최상단에 배치되는 안테나 모듈을 포함하고, 외부 장치와 무선 통신을 수행하는 통신부; 및 상기 통신부를 통하여 상기 외부 장치로부터 수신된 신호에 기초하여 상기 본체가 상기 외부 장치를 향하여 이동하도록 상기 주행부를 제어하는 적어도 하나의 프로세서;를 포함하고, 상기 안테나 모듈은, 기판; 상기 기판의 상면에 배치되는 제1 안테나; 및 상기 기판의 상면에 배치되고, 상기 제1 안테나로부터 동일한 거리로 이격되어 배치되는 복수의 제2 안테나;를 포함한다.
상기 이동 로봇은, 상기 본체의 외관을 형성하는 외부 케이스; 및 상기 본체의 내부 공간을 형성하는 내부 케이스;를 포함하고, 상기 안테나 모듈은, 상기 내부 케이스의 상부에 위치하여 상기 내부 케이스 및 상기 외부 케이스 사이에 마련될 수 있다.
상기 기판은, 상기 본체의 수직축과 수직하는 평면으로 마련될 수 있다.
상기 제1 안테나 및 상기 복수의 제2 안테나는, 상기 본체의 수직축과 수직하는 평면을 기준으로 상기 외부 케이스만으로 상기 본체의 외부와 분리될 수 있다.
상기 통신부는, 상기 내부 케이스의 내부에 위치하여 상기 안테나 모듈의 하부에 배치되는 UWB(ultra wide band) 통신 모듈; 및 상기 안테나 모듈 및 상기 UWB 통신 모듈 사이에 배치되고, 상기 안테나 모듈 및 상기 UWB 통신 모듈 사이를 전기적으로 연결하는 커넥터;를 포함할 수 있다.
상기 이동 로봇은, 상기 안테나 모듈 및 상기 UWB 통신 모듈 사이에 배치되고, RF(radio frequency) 신호를 흡수하는 RF 흡수체;를 더 포함할 수 있다.
상기 RF 흡수체는, 상기 내부 케이스의 내부에 마련될 수 있다.
상기 RF 흡수체는, 상기 안테나 모듈의 상기 기판 보다 넓은 면적으로 마련될 수 있다.
상기 이동 로봇은, 상기 UWB 통신 모듈의 하부에 위치하여 상기 통신부 및 상기 적어도 하나의 프로세서가 공간적으로 분리되도록 상기 내부 케이스에 의해 형성된 상기 본체의 내부 공간을 분리하고, RF(radio frequency) 신호의 통과를 차단하는 금속판;을 더 포함할 수 있다.
상기 주행부 및 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 금속판의 하부에 마련될 수 있다.
상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 사이의 거리는, UWB 통신의 최고 주파수에 대응하는 파장의 반 이하일 수 있다.
상기 제1 안테나 및 상기 복수의 제2 안테나는, 등방성(isotropic) 안테나일 수 있다.
상기 제1 안테나 및 상기 복수의 제2 안테나의 배열은, 상기 이동 로봇의 횡단면의 중앙에 배치될 수 있다.
상기 복수의 제2 안테나는, 중심축이 상기 제1 안테나의 중심축과 미리 설정된 각도를 이루도록 배치될 수 있다.
상기 제1 안테나 및 상기 복수의 제2 안테나는, 상기 기판에 수평 또는 수직으로 부착될 수 있다.
상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 외부 장치가 신호를 송신한 시간과 상기 제1 안테나가 상기 외부 장치로부터 송신된 신호를 수신한 시간 사이의 차이에 기초하여 상기 외부 장치까지의 거리를 결정할 수 있다.
상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 제1 안테나를 통하여 수신된 신호와 상기 복수의 제2 안테나를 통하여 수신된 신호 사이의 위상차, 및 상기 제1 안테나와 상기 복수의 제2 안테나의 배열 위치에 기초하여 상기 외부 장치와의 각도를 결정할 수 있다.
상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 제1 안테나와 상기 복수의 제2 안테나 중 어느 하나 각각을 통하여 수신된 신호 사이의 위상차, 상기 제1 안테나와 상기 복수의 제2 안테나 중 다른 하나 각각을 통하여 수신된 신호 사이의 위상차, 및 상기 제1 안테나와 상기 복수의 제2 안테나의 배열 위치에 기초하여 상기 외부 장치와의 각도를 결정할 수 있다.
상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 외부 장치까지의 거리 및 상기 외부 장치와의 각도에 기초하여 상기 본체가 상기 외부 장치를 향하여 이동하도록 상기 주행부를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따른 이동 로봇은, 구형(spherical shape)으로 마련되는 본체; 상기 본체를 이동시키는 주행부; 상기 본체의 내부의 최상단에 배치되는 안테나 모듈을 포함하고, 외부 장치와 UWB(ultra wide band) 통신을 수행하는 통신부; 및 상기 통신부를 통하여 상기 외부 장치로부터 수신된 신호에 기초하여 상기 본체가 상기 외부 장치를 향하여 이동하도록 상기 주행부를 제어하는 적어도 하나의 프로세서;를 포함하고, 상기 안테나 모듈은, 상기 본체의 수직축과 수직하는 평면으로 마련되는 기판; 상기 기판의 상면에 배치되고, 신호를 송수신하는 제1 안테나; 상기 기판의 상면에 배치되고, 상기 제1 안테나로부터 미리 설정된 거리로 이격되어 배치되고, 신호를 수신하는 제2 안테나; 및 상기 기판의 상면에 배치되고, 상기 제1 안테나로부터 상기 미리 설정된 거리와 동일한 거리로 이격되어 배치되고, 신호를 수신하는 제3 안테나;를 포함한다.
일 실시예에 따른 이동 로봇에 의하면, 본체 내부의 최상단에 안테나를 배치함으로써, 모든 방향에서 RF(radio frequency) 신호를 수신할 수 있도록 하며, 모든 방향에서의 전파 왜곡 및 간섭을 최소화할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 이동 로봇의 외관도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 이동 로봇의 분해사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 안테나 모듈의 위치를 설명하기 위한 이동 로봇의 측면 개략도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 이동 로봇의 측면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 이동 로봇의 안테나 모듈의 RF(radio frequency) 방사 패턴을 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따른 이동 로봇이 RF 흡수체를 더 포함하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 RF 흡수체의 적용 여부에 따른 안테나에서의 위상 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 RF 흡수체의 적용 여부에 따른 안테나 사이의 위상차를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 안테나가 기판에 수직으로 배치되는 경우를 도시한다.
도 10은 일 실시예에 따른 안테나가 기판에 수평으로 배치되는 경우를 도시한다.
도 11은 일 실시예에 따른 안테나가 기판에 수직으로 배치될 때의 최적 배치를 도시한다.
도 12는 일 실시예에 따른 안테나가 기판에 수직으로 배치될 때의 안테나 배치에 따른 RF 신호의 방사 패턴을 도시한다.
도 13은 일 실시예에 따른 안테나가 기판에 수평으로 배치될 때의 최적 배치를 도시한다.
도 14는 일 실시예에 따른 안테나가 기판에 수평으로 배치될 때의 안테나 배치에 따른 RF 신호의 방사 패턴을 도시한다.
도 15는 일 실시예에 따른 이동 로봇이 외부 장치까지의 거리 및 각도를 결정하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
또한, "~부", "~기", "~블록", "~부재", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 용어들은 FPGA(field-programmable gate array) / ASIC(application specific integrated circuit) 등 적어도 하나의 하드웨어, 메모리에 저장된 적어도 하나의 소프트웨어 또는 프로세서에 의하여 처리되는 적어도 하나의 프로세스를 의미할 수 있다.
　또한, 본 명세서에서 사용한 '정면', '배면', '상면', '하면', '측면', '좌측', '우측', '상부', '하부' 등의 용어는 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이 용어에 의해 각 구성요소의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.
그리고, 본 명세서에서는 각 실시예의 설명에 필요한 구성요소를 설명한 것이므로, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 일부 구성요소는 변경 또는 생략될 수도 있으며, 다른 구성요소가 추가될 수도 있다. 또한, 서로 다른 독립적인 장치에 분산되어 배치될 수도 있다.
나아가, 이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 명세서의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 명세서가 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 이동 로봇의 외관도이다.
도 1을 참조하면, 이동　로봇(1)은 주변 환경을 인식하고, 자율 주행 및 정보 수집이 가능하며, 사용자에게 정보를 전달하는 등 다양한 기능을 수행하는 장치이다.
이동　로봇(1)은 음성, 소리 및 영상 인식을 기반으로 주변 환경을 인식할 수 있다. 또한,　이동　로봇(1)은 무선 통신을 통해 외부 장치와 통신을 수행할 수 있으며, 외부 장치의 위치를 식별하거나 외부 장치를 제어할 수 있다.
이동　로봇(1)은 주행부를 포함함으로써 물리적　이동이 가능하고, 이를 통해 실내 및 실외를 포함하는 사용자의 환경 전반에 걸쳐　이동　로봇(1)의 다양한 기능을 실행할 수 있다.
예를 들어, 이동 로봇(1)은 외부 장치의 위치를 식별하고 외부 장치를 향하여 이동할 수 있다. 외부 장치가 애완 동물이 착용할 수 있는 웨어러블 장치에 해당하는 경우 이동 로봇(1)은 웨어러블 장치의 위치를 식별함으로써 애완 동물의 위치를 식별하고, 애완 동물을 향하여 이동하여 애완 동물을 케어하거나 애완 동물에 관한 정보를 수집하여 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 이동　로봇(1)은 가정 내에 배치된 TV, 청소기, 세탁기 등의 가전 기기와 상호 작용하여 기능 실행 및 정보를 수집하고, 수집한 정보를 애완 동물을 포함한 가족 구성원에게 전달할 수 있다. 이에 따라, 가정 내 모든 구성원과 가전 기기를 연결할 수 있다.
또한,　이동　로봇(1)은 사용자가 부재하는 경우에도 가정 내 환경을 지속적으로 확인, 점검하여 애완 동물을 포함한 도움이 필요한 가족 구성원과 사용자를 연결할 수 있다. 또한, 이동 로봇(1)은 물리적　이동을 통하여 가정 내 다른 가전 기기를 확인, 조작할 수 있다. 이를 통해, 가정 내 안전을 도모하고 보안을 강화할 수 있다.
일 실시예에 따른　이동　로봇(1)은 가정 내에서 업무를 수행하는 형태로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 다양한 실시예에 따른　로봇　장치로 구현될 수 있다.
일 실시예에 따른　이동　로봇(1)은, 본체(10)의 외관을 형성하는 외부 케이스(30)를 포함할 수 있다. 즉, 이동 로봇(1)의 본체(10)의 외관은, 외부 케이스(30)에 의해 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 외부 케이스(30)는, 본체(10)의 측면을 형성하는 제1 측면 케이스(31) 및 제2 측면 케이스(32)와, 본체(10)의 상부를 덮는 상부 케이스(33)와, 본체(10)의 하부를 덮는 하부 케이스(34)를 포함할 수 있다.
이때, 제1 측면 케이스(31), 제2 측면 케이스(32), 상부 케이스(3) 및 하부 케이스(34)는, 동일한 곡률(Curvature)을 가질 수 있고, 이에 따라　이동　로봇(1)의 본체(10)는 구형(spherical shape)으로 마련될 수 있다.
다만, 이동 로봇(1)의 외관은, 상기 예에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상으로 마련될 수 있다. 더욱이, 본체(10)의 외관을 형성하는 외부 케이스(30) 역시, 상기 예에 한정되는 것은 아니며, 상기 예와 달리 일체형으로 마련되는 것 역시 가능하다.
또한, 이동 로봇(1)은, 본체(10)를 이동시키는 바퀴(21)를 포함할 수 있다. 이동 로봇(1)은, 한 쌍의 바퀴(21) 각각의 회전 속도 및 회전 방향을 제어하여 이동할 수 있다.
또한, 이동 로봇(1)의 본체(10)에는 주변 환경을 센싱할 수 있는 각종 센서(미도시)가 마련될 수 있다. 예를 들어, 이동 로봇(1)의 본체(10)에는 전방을 촬영하는 카메라, 주변 객체를 식별하는 센서(예: 적외선 센서, 라이다 센서, 또는 레이더 센서 등) 또는 주변 음성을 식별하는 마이크 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 이동 로봇(1)의 분해사시도이고, 도 3은 일 실시예에 따른 안테나 모듈의 위치를 설명하기 위한 이동 로봇(1)의 측면 개략도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 이동 로봇(1)의 측면도이고, 도 5는 일 실시예에 따른 이동 로봇(1)의 안테나 모듈의 RF 방사 패턴을 도시한다.
도 2를 참고하면, 일 실시예에 따른 이동 로봇(1)은, 본체(10)의 내부 공간을 형성하는 내부 케이스(40)를 포함할 수 있다.
외부 케이스(30)는, 내부 케이스(40)를 둘러쌈으로써, 본체(10)의 외관을 형성할 수 있으며, 내부 케이스(40)에 의해 형성된 내부 공간에는 본체(10)를 이동시키는 주행부(20)와, 이동 로봇(1)을 제어하는 적어도 하나의 프로세서(75)가 마련되는 메인 보드(70)가 포함될 수 있다.
일 실시예에 따른 주행부(20)는, 모터(23), 기어(25), 배터리(27), 액츄에이터(Actuator)(미도시), 베어링(미도시), 바퀴(21) 등을 포함할 수 있다. 주행부(20)는, 적어도 하나의 프로세서(75)의 제어에 기초하여 바퀴(21)로 회전력을 전달하도록 모터(23)를 제어할 수 있으며, 이에 따라 이동 로봇(1)이 이동할 수 있다.
일 실시예에 따른 적어도 하나의 프로세서(75)는　이동　로봇(1)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 적어도 하나의 프로세서(75)는 중앙처리장치(central processing unit, CPU), 어플리케이션 프로세서(application processor, AP), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor, CP) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 프로세서(75)는 마이크로컨트롤러(Micro Control Unit, MCU)일 수 있다.
적어도 하나의 프로세서(75)는 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 프로세서에 연결된 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 프로세서(75)는 다른 구성요소들 중 적어도 하나로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드하여 처리하고, 다양한 데이터를 비휘발성 메모리에 저장할 수 있다.
일 실시예에 따른 이동 로봇(1)은 외부 장치와 무선 통신을 수행하는 통신부(50)를 포함할 수 있다.
통신부(50)는 RF 신호를 송수신할 수 있는 안테나 모듈(51)과, RF 신호를 생성 및 처리하는 UWB(ultra wide band) 통신 모듈(53)을 포함할 수 있다.
이를 통해, 통신부(50)는, 외부 장치와 UWB 통신을 수행할 수 있으며, 적어도 하나의 프로세서(75)는, 통신부(50)를 통하여 외부 장치로부터 수신된 신호에 기초하여 본체(10)가 외부 장치를 향하여 이동하도록 주행부(20)를 제어할 수 있다. 이에 대한 설명은 뒤에서 다시 자세히 설명하도록 한다.
안테나 모듈(51)은, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본체(10)의 내부의 최상단에 배치될 수 있다. 즉, 안테나 모듈(51)은, 본체(10)의 내부에 포함되는 부품 중 가장 높은 위치에 위치할 수 있다. 다시 말해, 이동 로봇(1)의 수직축(z축) 방향에서 이동 로봇(1)의 주행면(바닥면)으로부터 가장 높은 위치에 위치할 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 프로세서(75), UWB 통신 모듈(53) 및 주행부(20)는, 안테나 모듈(51)의 하부에 위치할 수 있다.
구체적으로, 안테나 모듈(51)은, 내부 케이스(40)의 상부에 위치하여 내부 케이스(40) 및 외부 케이스(30)(상부 케이스(33)) 사이에 마련될 수 있다.
이때, UWB 통신 모듈(53)은, 내부 케이스(40)의 내부에 위치하여 안테나 모듈(52)의 하부에 배치될 수 있으며, 커넥터(55)에 의해 안테나 모듈(52)과 연결될 수 있다.
통신부(50)는 안테나 모듈(52) 및 UWB 통신 모듈(53) 사이에 배치되어 안테나 모듈(52) 및 UWB 통신 모듈(53) 사이를 전기적으로 연결하는 커넥터(55)를 포함할 수 있다. 커넥터(55)는, RF 신호를 전달할 수 있는 RF 케이블에 해당할 수 있으며, 안테나 모듈(52)의 하부에 배치될 수 있다.
이처럼, 안테나 모듈(51)은, 본체(10)의 내부의 최상단에 배치됨으로써, 본체(10)의 수직축(Z축)과 수직하는 평면(XY평면)을 기준으로 외부 케이스(30)만으로 본체(10)의 외부와 분리될 수 있다.
이를 통해, 안테나 모듈(51)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(1)의 주행 방향(전방)뿐만 아니라 모든 방향에서 다른 부품이나 구조물에 의한 전파 왜곡 및 간섭을 받지 않고 RF 신호를 방사할 수 있다. 결과적으로, 안테나 모듈(51)은, 모든 방향에서의 RF 신호 수신 오차를 최소화할 수 있으며, 이동 로봇(1)은, 외부 장치의 위치와 관계 없이 외부 장치와의 거리 및 각도 측정 오차를 최소화할 수 있다.
안테나 모듈(51)은, 기판(511)과 기판(511)의 상면에 배치되는 복수의 안테나(513)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 기판(511)은 본체(10)의 수직축(Z축)과 수직하는 평면(XY평면)으로 마련될 수 있으며, 이를 통해 복수의 안테나(513)가 이동 로봇(1)의 주행면과 평행한 면으로 RF 신호를 방사할 수 있도록 하여 이동 로봇(1)이 주행할 수 있는 모든 방향에 대하여 동일한 이득의 방사 패턴을 형성할 수 있다.
일 실시예에 따른 복수의 안테나(513)는, 등방성(isotropic) 안테나로 마련될 수 있다. 이동 로봇(1)은, 복수의 안테나(513)의 배열을 통하여, 모든 방향 즉, 360도로 형성되는 방사 패턴을 가질 수 있다.
이때, 복수의 안테나(513)의 배열은, 실시예에 따라, 이동 로봇(1)의 횡단면(XY 평면)의 중앙에 배치될 수 있다. 즉, 복수의 안테나(513)의 배열은, 본체(10)의 내부의 최상단에 위치하면서도 횡단면의 중앙에 배치됨으로써, 모든 방향에서 등방성 무지향(omni-directional) 특성의 방사 패턴을 형성할 수 있도록 한다. 복수의 안테나(513)의 배열에 대하여는 뒤에서 다시 자세히 설명하도록 한다.
일 실시예에 따른 이동 로봇(1)은, UWB 통신 모듈(53)의 하부에 위치하여 통신부(50) 및 적어도 하나의 프로세서(75)가 공간적으로 분리되도록 내부 케이스(40)에 의해 형성된 본체(10)의 내부 공간을 분리하고, RF 신호의 통과를 차단하는 금속판(60)을 포함할 수 있다.
즉, 금속판(60)은, 금속 재질로 마련되어 RF 신호의 차폐막으로 기능할 수 있으며, 본체(10)의 내부 공간을 분리할 수 있다.
다시 말해, 통신부(50)는, 금속판(60)의 상부에 마련될 수 있으며, 주행부(20) 및 적어도 하나의 프로세서(75)는 금속판(60)의 하부에 마련될 수 있다.
이를 통해, 통신부(50)는, 금속판(60)에 의해 적어도 하나의 프로세서(75), 주행부(20) 등 다른 부품과 공간적으로 분리될 수 있다. 이를 통해, 다른 부품에 의해 통신부(50)에서 발생할 수 있는 전자파에 의한 간섭이 최소화될 수 있다.
이상에서는 안테나 모듈(51)을 본체(10) 내부의 최상단에 배치하여 모든 방향에서 일정한 이득을 갖는 방사 패턴을 형성하고 이를 통해 모든 방향에서의 신호를 오차없이 수신할 수 있는 것에 대하여 자세히 설명하였다.
이하에서는 안테나 모듈(51)과 UWB 통신 모듈(53) 사이에 RF 흡수체가 마련되는 실시예에 대하여 자세히 설명하도록 한다.
도 6은 일 실시예에 따른 이동 로봇(1)이 RF 흡수체를 더 포함하는 경우를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 일 실시예에 따른 RF 흡수체의 적용 여부에 따른 안테나(513)에서의 위상 변화를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 일 실시예에 따른 RF 흡수체의 적용 여부에 따른 안테나(513) 사이의 위상차를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 이동 로봇(1)은, 안테나 모듈(51)과 UWB 통신 모듈(53) 사이에 RF 흡수체(80)를 더 포함할 수 있다.
RF 흡수체(80)는, 안테나(513)에서 방사된 RF 신호를 흡수할 수 있으며, 안테나(513)에서 방사된 RF 신호가 UWB 통신 모듈(53)에 의해 반사되어 외부로 방사되는 것을 방지할 수 있다.
이때, RF 흡수체(80)는, 기 공지된 유형의 RF 흡입 물질로 마련될 수 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이, 안테나 모듈(51)의 기판(511) 보다 넓은 면적으로 마련될 수 있다. 이를 통해, 안테나(513)에서 방사된 RF 신호가 UWB 통신 모듈(53)에서 반사되는 것을 효율적으로 방지할 수 있다.
또한, RF 흡수체(80)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 내부 케이스(40)의 내부에 마련될 수 있으며, 내부 케이스(40)의 내부 상에서 UWB 통신 모듈(53)의 상 측에 마련되어, 안테나(513)에서 방사되는 RF 신호가 UWB 통신 모듈(53)로 전개하는 것을 방지할 수 있다.
이처럼, RF 흡수체(80)는, 안테나(513)에서 방사되는 RF 신호가 UWB 통신 모듈(53)에 의해 반사됨으로써 발생할 수 있는 위상 변화를 최소화할 수 있으며, 최종적으로 외부 장치와의 각도 측정 오차를 최소화할 수 있다.
구체적으로, 이동 로봇(1)의 회전에 따른 안테나(513)에서의 수신 RF 신호의 위상은, RF 흡수체(80)를 적용하지 않는 경우, 도 7의 좌측 그래프와 같이, 이동 로봇(1)의 회전에 따라 위상 변화가 크며, 이동 로봇(1)의 회전 위치가 상이함에도 불구하고 주파수에 따라 위상이 중첩되는 지점이 발생할 수 있다.
이에 반해, RF 흡수체(80)를 적용하는 경우에는 UWB 통신 모듈(53)에서의 반사를 통한 위상 변화를 최소화할 수 있어, 도 7의 우측 그래프와 같이, 이동 로봇(1)의 회전에 따라 위상 변화가 작으며, 주파수에 따라 위상이 중첩되는 지점이 발생하지 않을 수 있다.
이와 같이, 하나의 안테나(513)에서의 위상 변화를 최소화하여 이동 로봇(1)의 회전에 따라 위상이 중첩되지 않을 수 있으므로, 안테나(513) 사이의 위상차 역시 선형적으로 결정될 수 있다.
구체적으로, 도 8에 도시된 바와 같이, RF 흡수체(80)가 적용되는 경우, RF 흡수체(80)가 적용되기 전보다 안테나(513) 사이의 위상차(Phase Difference Of Arrival; PDOA)가 중첩 구간 없이 선형적으로 나타날 수 있다. 이때, PDOA_1은, 복수의 안테나(513) 중 어느 한 쌍의 안테나 사이의 위상차이며, PDOA_2는, 복수의 안테나(513) 중 다른 한 쌍의 안테나 사이의 위상차일 수 있다.
즉, 고정된 위치의 외부 장치의 위치 검색을 위해 외부 장치로부터 송신되는 RF 신호를 수신하는 이동 로봇(1)은 회전하며 다양한 각도에서의 RF 신호를 수신할 수 있으며, 복수의 안테나(513) 사이의 위상차를 결정하여 외부 장치의 위치를 결정할 수 있다.
이때, 위상차가 이동 로봇(1)의 회전 위치에 따라 중첩되는 구간이 발생한다면 외부 장치의 정확한 위치 측정이 어려울 수 있으므로, 이동 로봇(1)의 회전에 따라 선형적인 위상차 변화가 필요하다.
이처럼, RF 흡수체(80)가 마련됨에 따라, UWB 통신 모듈(53)에서의 반사를 통한 RF 신호의 위상 변화를 최소화하여 안테나(513) 사이의 위상차가 이동 로봇(1)의 회전에 따라 선형적으로 변할 수 있도록 한다.
이상에서는 RF 흡수체(80)를 더 포함하는 실시예에 대하여 자세히 설명하였다.
이하에서는 안테나 모듈(51)의 복수의 안테나(513)의 배열에 대하여 자세히 설명하도록 한다.
도 9은 일 실시예에 따른 안테나(513)가 기판(511)에 수직으로 배치되는 경우를 도시하고, 도 10은 일 실시예에 따른 안테나(513)가 기판(511)에 수평으로 배치되는 경우를 도시한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 안테나 모듈(51)은, 기판(511)과 기판(511)의 상면에 배치되는 복수의 안테나(513)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 복수의 안테나(513)는, 제1 안테나(513a)와, 제1 안테나(513a)로부터 동일한 거리로 이격되어 배치되는 복수의 제2 안테나(513b)를 포함할 수 있다.
제1 안테나(513a)는, 실시예에 따라, RF 신호를 송신하고 수신할 수 있는 송/수신 복합용 안테나에 해당할 수 있으며, 제2 안테나(513b)는, RF 신호를 수신만할 수 있는 수신 전용 안테나일 수 있다. 다만, 제1 안테나(513a) 및 제2 안테나(513b)의 유형은, 실시예에 따라, 다양한 안테나 유형으로 마련될 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여 제2 안테나(513b)가 두개로 마련되는 것을 일 예로 설명하도록 한다. 다만, 제2 안테나(513b)의 개수는 상기 예에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라, 다양한 개수로 마련될 수 있다.
일 실시예에 따른 복수의 안테나(513)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 내부 케이스(40)의 상부에 위치하는 기판(511)에 수직으로 부착될 수 있다. 이 경우, 복수의 안테나(513)는, 모노폴(mono pole) 패치 안테나 타입으로 구성될 수 있다. 다만, 복수의 안테나(513)의 타입은, 상기 예에 한정되는 것은 아니며, 기판(511)에 수직으로 부착되는 경우에도 등방성의 방사 패턴을 형성할 수 있는 타입이면 제한이 없다.
또한, 일 실시예에 따른 복수의 안테나(513)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 내부 케이스(40)의 상부에 위치하는 기판(511)에 수평으로 부착될 수 있다. 이 경우, 복수의 안테나(513)는, 패치 안테나 타입으로 구성될 수 있다. 다만, 복수의 안테나(513)의 타입은, 상기 예에 한정되는 것은 아니며, 기판(511)에 수평으로 부착되는 경우에도 등방성의 방사 패턴을 형성할 수 있는 타입이면 제한이 없다.
앞서 설명한 바와 같이, 복수의 제2 안테나(513b)는, 제1 안테나(513a)로부터 동일한 거리로 이격되어 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 안테나(513a) 및 복수의 제2 안테나(513b) 중 어느 하나(513b-1) 사이의 거리(d1)와, 제1 안테나(513a) 및 복수의 제2 안테나(513b) 중 다른 하나(513b-2) 사이의 거리(d2)는 동일할 수 있다.
이처럼, 복수의 제2 안테나(513b)가 제1 안테나(513a)로부터 동일한 거리로 이격되어 배치됨으로써, 이동 로봇(1)은 모든 방향에 대하여 외부 장치와의 각도를 정확히 계산할 수 있다. 외부 장치와의 각도 계산에 대하여는 뒤에서 다시 자세히 설명하도록 한다.
이때, 안테나 사이의 거리(d1, d2)는, 실시예에 따라, UWB 통신의 최고 주파수에 대응하는 파장의 반(예를 들어, 18mm 내지 20mm) 이하일 수 있다. 이를 통해, 이동 로봇(1)은 모든 방향에 대하여 외부 장치와의 각도를 정확히 계산할 수 있다.
이하에서는 복수의 안테나(513)의 최적 배치에 대하여 설명하도록 한다.
도 11은 일 실시예에 따른 안테나(513)가 기판(511)에 수직으로 배치될 때의 최적 배치를 도시하고, 도 12는 일 실시예에 따른 안테나(513)가 기판(511)에 수직으로 배치될 때의 안테나 배치에 따른 RF 신호의 방사 패턴을 도시하고, 도 13은 일 실시예에 따른 안테나(513)가 기판(511)에 수평으로 배치될 때의 최적 배치를 도시하고, 도 14은 일 실시예에 따른 안테나(513)가 기판(511)에 수평으로 배치될 때의 안테나 배치에 따른 RF 신호의 방사 패턴을 도시한다.
일 실시예에 따른 복수의 제2 안테나(513b)는, 중심축이 제1 안테나(513a)의 중심축과 미리 설정된 각도를 이루도록 배치될 수 있다. 즉, 제2 안테나(513b)를 제1 안테나(513a)로부터 미리 설정된 각도로 회전하여 배치함으로써, 제1 안테나(513a)의 방사 에너지가 제2 안테나(513b)와 커플링된 후 방사될 수 있도록 하여 복수의 안테나(513) 사이의 간섭을 최소화할 수 있다.
이처럼, 이동 로봇(1)에서는, 복수의 안테나(513)가 서로 미리 설정된 각도를 이루도록 배치됨으로써, 안테나(513) 사이의 간섭을 최소화하고, 이를 통해 특정 각도에서 방사 이득이 저하되는 문제를 해결하여 모든 방향에서 균일한 방사 이득이 제공될 수 있다.
예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 복수의 안테나(513)가 기판(511)에 수직으로 배치되는 경우, 복수의 제2 안테나(513b) 각각의 중심축은, 제1 안테나(513a)의 중심축과 미리 설정된 각도(예를 들어, 90도)를 이룰 수 있다.
도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 복수의 안테나(513) 각각의 중심축이 평행하는 경우, 도면에서의 화살표가 지시하는 지점과 같이, 안테나(513) 사이의 간섭에 의해 특정 각도에서 방사 이득이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
이에 반해, 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수의 제2 안테나(513b) 각각의 중심축이 제1 안테나(513a)의 중심축과 미리 설정된 각도를 이루는 경우, 제1 안테나(513a)의 방사 에너지가 제2 안테나(513b)와 커플링된 후 방사될 수 있도록 하여 복수의 안테나(513) 사이의 간섭을 최소화할 수 있다. 이를 통해 특정 각도에서 방사 이득이 저하되는 문제를 해결하여 모든 방향에서 균일한 방사 이득이 제공될 수 있다.
또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 복수의 안테나(513)가 기판(511)에 수평으로 배치되는 경우, 복수의 제2 안테나(513b) 각각의 중심축은, 제1 안테나(513a)의 중심축과 미리 설정된 각도(예를 들어, 120도)를 이룰 수 있다.
도 14의 (a)에 도시된 바와 같이, 복수의 안테나(513) 각각의 중심축이 평행하는 경우, 도면에서의 화살표가 지시하는 지점과 같이, 안테나(513) 사이의 간섭에 의해 특정 각도에서 방사 이득이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
이에 반해, 도 14의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수의 제2 안테나(513b) 각각의 중심축이 제1 안테나(513a)의 중심축과 미리 설정된 각도를 이루는 경우, 제1 안테나(513a)의 방사 에너지가 제2 안테나(513b)와 커플링된 후 방사될 수 있도록 하여 복수의 안테나(513) 사이의 간섭을 최소화할 수 있다. 이를 통해 특정 각도에서 방사 이득이 저하되는 문제를 해결하여 모든 방향에서 균일한 방사 이득이 제공될 수 있다.
이상에서는 복수의 안테나(513)의 배열에 대하여 자세히 설명하였다. 이하에서는 복수의 안테나(513)를 통하여 외부 장치와의 거리 및 각도를 결정하고 외부 장치를 향하여 이동하도록 주행부(20)를 제어하는 것에 대하여 설명하도록 한다.
도 15는 일 실시예에 따른 이동 로봇(1)이 외부 장치까지의 거리 및 각도를 결정하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 일 실시예에 따른 적어도 하나의 프로세서(75)는, 외부 장치(2)가 신호를 송신한 시간과 제1 안테나(513a)가 외부 장치(2)로부터 송신된 신호를 수신한 시간 사이의 차이에 기초하여 외부 장치(2)까지의 거리(L)를 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 적어도 하나의 프로세서(75)는, 제1 안테나(513a)를 통하여 수신된 신호와 복수의 제2 안테나(513b)를 통하여 수신된 신호 사이의 위상차, 및 제1 안테나(513a)와 복수의 제2 안테나(513b)의 배열 위치에 기초하여 외부 장치(2)와의 각도(θ)를 결정할 수 있다.
구체적으로, 적어도 하나의 프로세서(75)는, 제1 안테나(513a)와 복수의 제2 안테나(513b) 중 어느 하나(513b-1) 각각을 통하여 수신된 신호 사이의 위상차, 제1 안테나(513a)와 복수의 제2 안테나(513b) 중 다른 하나 각각을 통하여 수신된 신호 사이의 위상차, 및 제1 안테나(513a)와 복수의 제2 안테나(513b)의 배열 위치에 기초하여 외부 장치(2)와의 각도(θ)를 결정할 수 있다.
이를 위해, 적어도 하나의 프로세서(75)는, 제1 안테나(513a)와 복수의 제2 안테나(513b) 중 어느 하나(513b-1) 각각을 통하여 수신된 신호 사이의 위상차(Φ1) 및 제1 안테나(513a)와 복수의 제2 안테나(513b) 중 다른 하나 각각을 통하여 수신된 신호 사이의 위상차(Φ2)를 <수학식 1>에 적용하여 합성 위상차(Φs)를 결정할 수 있다.
<수학식 1>
Figure pat00001
여기서, α는, 제1 안테나(513a) 및 복수의 제2 안테나(513b) 중 어느 하나(513b-1) 사이의 평행선에 대한 법선 벡터와 이동 로봇(1)의 전방을 향하는 벡터 사이의 각도이다. 또한, β는, 제1 안테나(513a) 및 복수의 제2 안테나(513b) 중 다른 하나(513b-2) 사이의 평행선에 대한 법선 벡터와 이동 로봇(1)의 전방을 향하는 벡터 사이의 각도이다.
적어도 하나의 프로세서(75)는, 합성 위상차(Φs)를 <수학식 2>에 적용하여 외부 장치(2)와의 각도(θ)를 결정할 수 있다.
<수학식 2>
Figure pat00002
이때, λ는, 안테나(513)에 의해 수신되는 RF 신호의 파장에 해당할 수 있으며, d는 안테나(513) 사이의 거리에 해당할 수 있다.
또한, 적어도 하나의 프로세서(75)는, <수학식 3>에 기초하여 외부 장치(2)와의 각도(θ)가 이동 로봇(1)의 전방을 기준으로 하는 것인지 아니면 이동 로봇(1)의 후방을 기준으로 하는 것인지 결정할 수 있다.
<수학식 3>
Figure pat00003
이때, 적어도 하나의 프로세서(75)는, FR이 0보다 크면 외부 장치(2)가 전방에 위치하여 외부 장치(2)와의 각도(θ)가 이동 로봇(1)의 전방을 기준으로 하는 것으로 결정할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 프로세서(75)는, FR이 0보다 작으면 외부 장치(2)가 후방에 위치하여 외부 장치(2)와의 각도(θ)가 이동 로봇(1)의 후방을 기준으로 하는 것으로 결정할 수 있다.
이후, 적어도 하나의 프로세서(75)는, 외부 장치(2)까지의 거리 및 외부 장치(2)와의 각도에 기초하여 본체(10)가 외부 장치(2)를 향하여 이동하도록 주행부(20)를 제어할 수 있다.
이처럼, 본 발명은, 안테나 모듈(51)을 본체(10) 내부의 최상단에 위치시킴으로써, 모든 방향에서의 방사 이득이 균일한 방사 패턴을 형성할 수 있으며, 이를 통해 외부 장치(2)가 어느 방향에 있든지 외부 장치(2)가 송신한 RF 신호를 오차 없이 수신할 수 있다. 결과적으로, 본 발명은, 외부 장치(2)로부터 송신된 RF 신호를 오차 없이 수신하여 외부 장치(2)의 위치를 정확히 측정할 수 있어 외부 장치(2)까지의 이동을 보장할 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(read only memory), RAM(random access memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
1: 이동 로봇 10: 본체
20: 주행부 30: 외부 케이스
40: 내부 케이스 50: 통신부
51: 안테나 모듈 53: UWB 통신 모듈
55: 커넥터 60: 금속판
70: 메인 보드 75: 적어도 하나의 프로세서
511: 기판 513: 안테나

Claims (20)

  1. 본체;
    상기 본체를 이동시키는 주행부;
    상기 본체의 내부의 최상단에 배치되는 안테나 모듈을 포함하고, 외부 장치와 무선 통신을 수행하는 통신부; 및
    상기 통신부를 통하여 상기 외부 장치로부터 수신된 신호에 기초하여 상기 본체가 상기 외부 장치를 향하여 이동하도록 상기 주행부를 제어하는 적어도 하나의 프로세서;를 포함하고,
    상기 안테나 모듈은,
    기판;
    상기 기판의 상면에 배치되는 제1 안테나; 및
    상기 기판의 상면에 배치되고, 상기 제1 안테나로부터 동일한 거리로 이격되어 배치되는 복수의 제2 안테나;를 포함하는 이동 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동 로봇은,
    상기 본체의 외관을 형성하는 외부 케이스; 및
    상기 본체의 내부 공간을 형성하는 내부 케이스;를 포함하고,
    상기 안테나 모듈은,
    상기 내부 케이스의 상부에 위치하여 상기 내부 케이스 및 상기 외부 케이스 사이에 마련되는 이동 로봇.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기판은,
    상기 본체의 수직축과 수직하는 평면으로 마련되는 이동 로봇.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 안테나 및 상기 복수의 제2 안테나는,
    상기 본체의 수직축과 수직하는 평면을 기준으로 상기 외부 케이스만으로 상기 본체의 외부와 분리되는 이동 로봇.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 통신부는,
    상기 내부 케이스의 내부에 위치하여 상기 안테나 모듈의 하부에 배치되는 UWB(ultra wide band) 통신 모듈; 및
    상기 안테나 모듈 및 상기 UWB 통신 모듈 사이에 배치되고, 상기 안테나 모듈 및 상기 UWB 통신 모듈 사이를 전기적으로 연결하는 커넥터;를 포함하는 이동 로봇.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이동 로봇은,
    상기 안테나 모듈 및 상기 UWB 통신 모듈 사이에 배치되고, RF(radio frequency) 신호를 흡수하는 RF 흡수체;를 더 포함하는 이동 로봇.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 RF 흡수체는,
    상기 내부 케이스의 내부에 마련되는 이동 로봇.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 RF 흡수체는,
    상기 안테나 모듈의 상기 기판 보다 넓은 면적으로 마련되는 이동 로봇.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 이동 로봇은,
    상기 UWB 통신 모듈의 하부에 위치하여 상기 통신부 및 상기 적어도 하나의 프로세서가 공간적으로 분리되도록 상기 내부 케이스에 의해 형성된 상기 본체의 내부 공간을 분리하고, RF(radio frequency) 신호의 통과를 차단하는 금속판;을 더 포함하는 이동 로봇.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 주행부 및 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 금속판의 하부에 마련되는 이동 로봇.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 사이의 거리는,
    UWB 통신의 최고 주파수에 대응하는 파장의 반 이하인 이동 로봇.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나 및 상기 복수의 제2 안테나는,
    등방성(isotropic) 안테나인 이동 로봇.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나 및 상기 복수의 제2 안테나의 배열은,
    상기 이동 로봇의 횡단면의 중앙에 배치되는 이동 로봇.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제2 안테나는,
    중심축이 상기 제1 안테나의 중심축과 미리 설정된 각도를 이루도록 배치되는 이동 로봇.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나 및 상기 복수의 제2 안테나는,
    상기 기판에 수평 또는 수직으로 부착되는 이동 로봇.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 외부 장치가 신호를 송신한 시간과 상기 제1 안테나가 상기 외부 장치로부터 송신된 신호를 수신한 시간 사이의 차이에 기초하여 상기 외부 장치까지의 거리를 결정하는 이동 로봇.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 제1 안테나를 통하여 수신된 신호와 상기 복수의 제2 안테나를 통하여 수신된 신호 사이의 위상차, 및 상기 제1 안테나와 상기 복수의 제2 안테나의 배열 위치에 기초하여 상기 외부 장치와의 각도를 결정하는 이동 로봇.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 제1 안테나와 상기 복수의 제2 안테나 중 어느 하나 각각을 통하여 수신된 신호 사이의 위상차, 상기 제1 안테나와 상기 복수의 제2 안테나 중 다른 하나 각각을 통하여 수신된 신호 사이의 위상차, 및 상기 제1 안테나와 상기 복수의 제2 안테나의 배열 위치에 기초하여 상기 외부 장치와의 각도를 결정하는 이동 로봇.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 외부 장치까지의 거리 및 상기 외부 장치와의 각도에 기초하여 상기 본체가 상기 외부 장치를 향하여 이동하도록 상기 주행부를 제어하는 이동 로봇.
  20. 구형(spherical shape)으로 마련되는 본체;
    상기 본체를 이동시키는 주행부;
    상기 본체의 내부의 최상단에 배치되는 안테나 모듈을 포함하고, 외부 장치와 UWB(ultra wide band) 통신을 수행하는 통신부; 및
    상기 통신부를 통하여 상기 외부 장치로부터 수신된 신호에 기초하여 상기 본체가 상기 외부 장치를 향하여 이동하도록 상기 주행부를 제어하는 적어도 하나의 프로세서;를 포함하고,
    상기 안테나 모듈은,
    상기 본체의 수직축과 수직하는 평면으로 마련되는 기판;
    상기 기판의 상면에 배치되고, 신호를 송수신하는 제1 안테나;
    상기 기판의 상면에 배치되고, 상기 제1 안테나로부터 미리 설정된 거리로 이격되어 배치되고, 신호를 수신하는 제2 안테나; 및
    상기 기판의 상면에 배치되고, 상기 제1 안테나로부터 상기 미리 설정된 거리와 동일한 거리로 이격되어 배치되고, 신호를 수신하는 제3 안테나;를 포함하는 이동 로봇.
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