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KR20070012119A - Automatic returning system to charging station for moving robot and method thereof - Google Patents

Automatic returning system to charging station for moving robot and method thereof Download PDF

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Publication number
KR20070012119A
KR20070012119A KR1020050066975A KR20050066975A KR20070012119A KR 20070012119 A KR20070012119 A KR 20070012119A KR 1020050066975 A KR1020050066975 A KR 1020050066975A KR 20050066975 A KR20050066975 A KR 20050066975A KR 20070012119 A KR20070012119 A KR 20070012119A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mobile robot
charging station
signal
ultrasonic
charging
Prior art date
Application number
KR1020050066975A
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Korean (ko)
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KR100704486B1 (en
Inventor
김상윤
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Filing date
Publication date
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47LDOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L2201/00Robotic cleaning machines, i.e. with automatic control of the travelling movement or the cleaning operation
    • A47L2201/02Docking stations; Docking operations

Landscapes

  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Electric Vacuum Cleaner (AREA)

Abstract

A method and a system for automatically guiding a moving robot to a charging mount are provided to quickly guide the moving robot to the charging mount by using an RF signal and a supersonic signal with different reception delays. A charging mount(100) includes a supersonic signal receiver(150), a wireless transceiver(160), and a controller(170). The supersonic signal receiver receives a supersonic signal, which is outputted from a moving robot. The wireless transceiver wirelessly transmits and receives a wireless signal to/from the moving robot. The controller receives the supersonic signal and an RF(Radio Frequency) signal, which are received from the wireless transceiver, calculates distance information toward the moving robot by using a reception delay time of the supersonic signal, and transmits tracking information having the calculated distance information to the moving robot via the wireless transceiver.

Description

이동로봇의 자동 충전대 복귀 시스템 및 그 방법{Automatic returning system to charging station for moving robot and method thereof}Automatic returning system to charging station for moving robot and method

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이동로봇의 자동 충전대 복귀 시스템을 개략적으로 도시한 개요도이다. 1 is a schematic diagram schematically showing an automatic charging station return system of a mobile robot according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 따른 충전대를 개략적으로 도시한 블럭도이다. FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating the charging station according to FIG. 1.

도 3은 도 1에 따른 이동로봇의 일례인 청소로봇을 개략적으로 도시한 블럭도이다. 3 is a block diagram schematically illustrating a cleaning robot as an example of the mobile robot according to FIG. 1.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 충전대와 이동로봇의 일례인 청소로봇 간 무선 신호 및 초음파의 송수신 타이밍을 개략적으로 나타낸 다이어그램이다. 4 is a diagram schematically illustrating a transmission and reception timing of a wireless signal and an ultrasonic wave between a cleaning robot, which is an example of a charging stand and a mobile robot, according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이동로봇의 대표적인 일례인 청소로봇의 충전대 복귀 과정을 개략적으로 도시한 흐름도이다. FIG. 5 is a flowchart schematically illustrating a charging stand return process of a cleaning robot, which is a representative example of a mobile robot according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명은 이동로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 통신 방식의 하나인 알에프 신호와 초음파를 이용하여 정확하고 신속하게 이동로봇이 충전대로 복귀 할 수 있는 이동로봇의 충전대 자동 복귀 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a mobile robot, and more particularly, to an automatic recharging table of a mobile robot, which enables the mobile robot to return to the charging station accurately and quickly by using RF signals and ultrasonic waves, which are one of wireless communication methods.

로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일환으로 사용되거나, 인간이 견딜 수 없는 극한의 환경에서 인간을 대신하여 정보를 수집하거나 채집하는데 사용되어 왔다. 이러한 로봇공학 분야는 근래에 들어 최첨단 우주개발산업에 사용되면서 발전을 거듭하여 왔고, 최근에 들어서는 인간 친화적인 가정용 로봇이 개발되기에 까지 이르렀다. 이러한 인간 친화적인 가정용 로봇의 대표적인 예가 바로 청소로봇이다.Robots have been developed for industrial use and as part of factory automation, or have been used to collect or collect information on behalf of humans in extreme environments that humans cannot tolerate. This field of robotics has been developed in recent years as it is used in the cutting-edge space development industry, and until recently, human-friendly home robots have been developed. A representative example of such a human-friendly home robot is a cleaning robot.

이동로봇의 하나인 청소로봇은 주택 또는 사무실과 같은 일정한 청소구역을 스스로 구동하면서, 먼지 또는 이물질을 흡입하는 기기이다. 이 같은 청소로봇은 먼지 또는 이물질을 흡입하는 일반적인 진공 청소기의 구성 이외에 해당 청소로봇을 주행시키는 좌륜 및 우륜모터를 포함하는 주행장치와, 청소구역 내에 있는 다양한 장애물과 충돌하지 않고 주행할 수 있도록 다수의 감지센서와, 장치 전반을 제어하는 마이크로프로세서 등으로 구성되어 있다. A cleaning robot, a mobile robot, is a device that inhales dust or foreign substances while driving itself in a certain cleaning area such as a house or an office. In addition to the construction of a general vacuum cleaner that sucks in dust or foreign matter, such a cleaning robot includes a driving device including a left and right wheel motor for driving the cleaning robot, and a plurality of driving devices for driving without colliding with various obstacles in the cleaning area. It consists of a sensor and a microprocessor that controls the whole device.

한편, 청소로봇과 같은 이동로봇은 일정한 구역을 주행하기 때문에 스스로 배터리의 잔량을 파악하여 기준 값에 미치지 않을 경우 해당 구역의 소정 위치에 설치된 충전대에 자동으로 복귀하여 부족한 배터리의 전원을 충전하고, 다시 작업을 재개하도록 자동 충전 기능을 가지고 있다. On the other hand, since a mobile robot such as a cleaning robot travels in a certain area, it can determine the remaining battery level by itself and automatically return to a charging station installed at a predetermined position in the corresponding area to charge the battery of insufficient battery power. It has an automatic charging function to resume work.

종래의 일반적인 이동로봇의 충전대 자동 복귀 방법은 충전대에 인공표식을 부착하고, 이동로봇이 벽을 따라 주행하다가 충전대에 부착된 표식을 감지하게 함으로써 충전대의 위치를 판단하고 복귀시키는 방법이 있으며, 또다른 방법으로 충 전대에 소정 신호를 발산하는 신호발생 수단을 구비하여 정해진 신호를 발산하고, 이동로봇은 충전대로부터 발산되는 신호를 감지하여 해당 충전대로 복귀시키는 방법이다 The conventional method for automatically returning the charging stand of the mobile robot includes a method of attaching an artificial mark to the charging stand and determining the position of the charging stand by restoring the marking attached to the charging stand while moving the robot along the wall. In this method, a signal generating means for emitting a predetermined signal to the charging station is provided to emit a predetermined signal, and the mobile robot detects a signal emitted from the charging station and returns to the corresponding charging station.

그러나 이와 같은 방법들은 이동로봇의 랜덤주행에 의한 것이므로, 이동로봇의 위치에 따라 충전대로 복귀하는 시간이 달라진다. 이러한 랜덤주행 방식의 충전대 복귀 방법은 충전대에 부착된 인공표식 또는 신호를 감지하기 위한 시간이 길어질 경우 복귀중에 배터리에 저장된 전원이 모두 감소하여 그 구동을 중지하는 문제점을 가지고 있다. However, since these methods are based on the random driving of the mobile robot, the time to return to the charging station varies depending on the location of the mobile robot. The random driving method of recovering the charging stand has a problem in that when the time for detecting an artificial mark or a signal attached to the charging stand becomes long, the power stored in the battery is all reduced and the driving is stopped.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 그 목적은 충전대와 이동로봇 간의 정확한 이격 거리를 판단하여 보다 효과적으로 이동로봇이 충전대로 복귀할 수 있는 이동로봇의 충전대 자동 복귀 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다. The present invention was devised to solve such a problem, and an object thereof is to determine an accurate separation distance between a charging stand and a mobile robot, and to provide an automatic charging stand return system and a method for automatically returning a charging robot to a mobile robot. It is.

나아가, 장애물과 간섭에 강한 알에프 통신 방법과 정확한 거리 측정을 위한 초음파를 동시에 사용함으로써, 보다 확장된 이동로봇의 충전대 복귀 가능 구역을 제공하는데 있다. Furthermore, by using the RF communication method resistant to obstacles and interference and the ultrasonic wave for accurate distance measurement at the same time, it is to provide a more resilient zone for the charging stand of the mobile robot.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이동로봇의 충전대 자동 복귀 시스템은 이동로봇이 이동 구역을 주행중 배터리의 잔량을 감지하여 충전이 필요하다고 판단될 경우 제자리에서 소정 각도로 360도 회전하면서 알에프 신 호와 초음파 신호를 발산한다. As described above, the charging base automatic return system of the mobile robot according to the preferred embodiment of the present invention rotates 360 degrees at a predetermined angle in place when the mobile robot detects that the battery needs to be charged by detecting the remaining amount of the battery while driving the moving zone. It emits RF signals and ultrasonic signals.

충전대는 이동로봇으로부터 전송되는 알에프 신호와 초음파 신호를 수신한다. 일반적으로 이동로봇의 이동구역은 한정되어 있기 때문에 알에프 신호가 이동로봇으로부터 발산되어 충전대에 도달하기까지의 시간지연은 거의 무시할 수 있다. 따라서, 이동로봇이 알에프 신호 발산과 동시에 충전대는 이를 수신할 수 있다. The charging station receives the RF signal and the ultrasonic signal transmitted from the mobile robot. In general, since the mobile robot has a limited moving area, the time delay until the RF signal is emitted from the mobile robot to reach the charging station is almost negligible. Therefore, the mobile station can receive the RF signal simultaneously with the RF signal emission.

또한, 충전대는 이동로봇으로부터 알에프 신호와 동시에 발산되는 초음파를 수신한다. 초음파는 무시할 정도의 지연시간을 갖는 알에프 신호와 달리 거리에 따른 지연시간을 갖는다. In addition, the charging station receives ultrasonic waves emitted simultaneously with the RF signal from the mobile robot. Ultrasound has a delay time according to a distance unlike an RF signal having a negligible delay time.

충전대는 알에프 신호를 수신한 이후 초음파가 수신되는 지연시간을 이용하여 해당 이동로봇까지의 거리정보를 산출하고, 산출된 거리정보를 포함하는 추적정보를 알에프 신호를 통해 이동로봇으로 전송한다. After receiving the RF signal, the charging station calculates the distance information to the corresponding mobile robot by using the delay time when the ultrasound is received, and transmits the tracking information including the calculated distance information to the mobile robot through the RF signal.

이동로봇은 회전 각도별로 충전대로부터 전송되는 추적정보를 수신하고, 해당 추적정보에서 거리정보를 추출하며, 해당 거리정보들 중 최단거리의 거리정보가 산출된 방향으로 주행방향을 전환한다. The mobile robot receives the tracking information transmitted from the charging station for each rotation angle, extracts the distance information from the tracking information, and switches the driving direction in the direction in which the distance information of the shortest distance among the corresponding distance information is calculated.

따라서, 충전대와 이동로봇간의 정확한 거리를 측정하고, 그에 따라 충전대로 복귀하도록 주행하게 함으로써, 보다 빠른 시간에 효과적으로 충전대로 복귀할 수 있는 장점을 갖는다. Therefore, by measuring the exact distance between the charging station and the mobile robot, and accordingly driving to return to the charging station, there is an advantage that can be effectively returned to the charging station in a faster time.

본 발명의 특징적인 양상에 따라 본 발명에 따른 충전대는 이동로봇으로부터 수신되는 무선 신호 및 초음파 신호의 수신 유무와 초음파 신호의 수신 지연 시간정보와 거리정보를 포함하는 추적정보를 알에프 신호를 통해 이동로봇으로 제공한 다. According to a characteristic aspect of the present invention, the charging station according to the present invention is a mobile robot through the RF signal tracking information including the presence or absence of wireless signals and ultrasonic signals received from the mobile robot and the reception delay time information and distance information of the ultrasonic signals. Provided by.

이에 따라 이동로봇은 이동구역내에서 반사되어 수신되는 초음파의 지연시간과 충전대로부터 제공되는 초음파 신호의 수신 지연 시간을 비교하여 현재 이동로봇이 주행하고 있는 구역에 충전대가 위치하는지 판단하고, 그 판단결과 충전대가 해당 구역에 존재하지 않을 경우, 탈출 알고리즘을 구동하여 해당 지역을 이탈하도록 한다. Accordingly, the mobile robot compares the delay time of the ultrasonic wave reflected and received in the mobile zone with the reception delay time of the ultrasonic signal provided from the charging station, and determines whether the charging station is located in the area where the mobile robot is currently traveling. If the charging station is not present in the area, run the escape algorithm to leave the area.

따라서, 충전대가 위치한 구역 밖에 이동로봇이 주행할 경우보다 강력한 복귀 시스템을 제공할 수 있다. Therefore, it is possible to provide a more powerful return system than when the mobile robot travels outside the region where the charging station is located.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 기술되는 바람직한 실시 예를 통해 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce the present invention.

본 발명의 이동로봇을 이동로봇의 일례인 청소로봇으로 가정하여 상세히 설명하기로 한다. The mobile robot of the present invention will be described in detail on the assumption of a cleaning robot which is an example of the mobile robot.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이동로봇의 자동 충전대 복귀 시스템을 개략적으로 도시한 개요도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이동로봇의 자동 충전대 복귀 시스템은 이동로봇(200)으로부터 출력되는 초음파 신호와 무선 신호를 포함하는 추적정보 요청신호를 수신하여 이동로봇(200)과의 거리정보를 산출하고, 산출된 거리정보를 포함하는 추적신호를 무선으로 송출하는 충전대(100)와, 소정 주기마다 설정된 각도로 회전하며 추적정보 요청신호를 충전대(100)로 전송하고, 충전대(100)로부터 무선으로 전송되는 거리정보를 수신하여 수신된 거리정보중 최단거리정보를 산출하여 그에 따라 상기 충전대(100)로 복귀하는 이동 로봇(200)을 포함하여 구성된다. 1 is a schematic diagram schematically showing an automatic charging station return system of a mobile robot according to an embodiment of the present invention. As shown, the automatic charging station return system of the mobile robot according to the present invention receives the tracking information request signal including the ultrasonic signal and the wireless signal output from the mobile robot 200 to receive the distance information with the mobile robot 200 The charging stage 100 calculates and wirelessly transmits a tracking signal including the calculated distance information, and transmits the tracking information request signal to the charging station 100 by rotating at a predetermined angle every predetermined period, and wirelessly from the charging station 100. Receiving the distance information transmitted to the calculated distance information of the received shortest distance information is configured to include a mobile robot 200 to return to the charging station 100 accordingly.

충전대(100)는 이동로봇(200)을 구동하는데 필요한 전원을 공급하는 배터리를 충전한다. 이동로봇(200)이 임무수행중에 배터리의 잔량을 감지하여 충전이 필요하다고 판단되면, 충전대 복귀 알고리즘에 의해 충전대(100)로 복귀하게 된다. 충전대(100)는 충전대 복귀 알고리즘에 의해 이동로봇(200)이 도킹하면, 이동로봇(200)에 전원을 공급하고, 공급된 전원은 배터리를 충전시킨다. 충전이 종료되면, 이동로봇(200)은 충전대(100)를 이탈하여 수행중이던 임무를 재개한다. Charging station 100 charges a battery for supplying the power required to drive the mobile robot (200). If the mobile robot 200 detects the remaining capacity of the battery while performing the mission and determines that charging is necessary, the mobile robot 200 returns to the charging station 100 by the charging station return algorithm. When the mobile robot 200 is docked by the charging table return algorithm, the charging table 100 supplies power to the mobile robot 200, and the supplied power charges the battery. When charging ends, the mobile robot 200 resumes the mission that was being performed by leaving the charging station 100.

충전대(100)에 관한 설명은 도 2를 통해 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 2는 도 1에 따른 충전대를 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 충전대(100)는 예를 들면 이동로봇(200)의 임무를 수행하는 구역의 소정위치에 설치되며, 일반적인 충전대(100)의 기본적인 구성 외에 이동로봇(200)으로부터 출력되는 초음파 신호를 수신하는 초음파 수신부(150)와, 이동로봇(200)과 무선 신호를 송수신하는 무선 송수신부(160)와, 초음파 신호와 무선 송수신부(160)로부터 수신되는 초음파 신호와 무선 신호를 수신하며, 초음파 신호의 수신 지연 시간을 이용하여 해당 이동로봇(200)과의 이격 거리정보를 산출하고, 산출된 거리정보를 포함하는 추적정보를 이동로봇(200)으로 전송하는 제어부(170)를 포함하여 구성된다. Description of the charging station 100 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating the charging station according to FIG. 1. As shown, the charging station 100 according to an embodiment of the present invention is installed at a predetermined position of the area for performing the task of, for example, the mobile robot 200, and moves in addition to the basic configuration of the general charging station 100 An ultrasonic receiver 150 for receiving an ultrasonic signal output from the robot 200, a wireless transceiver 160 for transmitting and receiving a wireless signal with the mobile robot 200, and the ultrasonic signal and the wireless transceiver 160 received from Receives an ultrasonic signal and a wireless signal, calculates the distance information with the mobile robot 200 using the reception delay time of the ultrasonic signal, and transmits the tracking information including the calculated distance information to the mobile robot 200 It is configured to include a control unit 170.

충전대(100)의 기본 구성은 이동로봇(200)의 도킹 여부를 감지하는 도킹 감지수단(110)과, 도킹한 이동로봇(200)의 배터리 충전을 위한 전원 단자(120)와, 예를 들면, 건물로 공급되는 상용 교류 전원을 이동로봇(200)의 배터리에 사용되는 상용 직류전원을 변환하여 전원 단자(120)로 공급하는 전원 공급부(130)와 이동로봇(200)의 충전 상태를 표시하는 표시수단(140)을 포함한다. 이와 같은 충전대(100)의 기본 구성은 주지 관용의 기술이므로 그 상세한 설명은 생략한다. The basic configuration of the charging station 100 is a docking detecting means 110 for detecting whether the mobile robot 200 is docked, the power supply terminal 120 for charging the battery of the docked mobile robot 200, for example, Display indicating the state of charge of the power supply unit 130 and the mobile robot 200 to convert the commercial DC power supplied to the building to the commercial DC power used for the battery of the mobile robot 200 to supply to the power terminal 120. The means 140 is included. Since the basic configuration of such a charging stand 100 is a well known technique, its detailed description is omitted.

초음파 수신부(150)는 예를 들면, 초음파를 발진하는 송파기에 대응되는 수파기일 수 있으며, 이동로봇(200)으로부터 발진되는 초음파를 수신한다. 초음파는 사람의 귀로는 소리로서 느낄 수 없는 주파수 약 2만 Hz 이상의 음파이다. 초음파는 본질적으로는 가청범위의 음파와 성질이 같으나, 주파수가 높고 따라서 파장이 짧기 때문에 상당히 강한 진동이 생기므로 보통의 소리에서는 볼 수 없는 예를 들면, 방향성과 같은 성질을 나타낸다. The ultrasonic receiver 150 may be, for example, a receiver corresponding to a transmitter that oscillates ultrasonic waves, and receives ultrasonic waves oscillated from the mobile robot 200. Ultrasound is a sound wave with a frequency of about 20,000 Hz or more that cannot be felt by human ears. Ultrasonic waves have essentially the same properties as sound waves in the audible range, but due to their high frequency and thus short wavelength, they generate quite strong vibrations, for example, which are characteristic of directionality.

이를 이용하여 발진 된 초음파가 물체에 의해 반사되어 되돌아오는 시간을 이용하여 거리측정은 물론, 수심을 측정하는 소나(SONAR: sound navigation and ranging), 어군탐지기도 원리는 이것과 같으며, 물질에 의한 흡수도나 물질 중에서의 전파속도의 차이를 측정하여 구조물 내의 손상을 찾아내는 초음파탐사기나 초음파진단기 등도 초음파의 특징을 이용한 것이다. The sonar (SONAR: sound navigation and ranging), which measures the depth, as well as the depth using the time that the ultrasonic wave is reflected by the object and returns, is the same. Ultrasonic probes and ultrasonic diagnostics, which measure the difference in absorption and propagation velocity among materials, also use ultrasonic characteristics.

무선 송수신부(160)는 예를 들면, 알에프 통신 모듈과 같은 일종의 통신 모듈 또는 모뎀으로 구성될 수 있으며, 이동로봇(200)으로부터 전송되는 무선 신호를 수신하고, 제어부(170)에 의해 산출된 이동로봇(200)과 충전대(100)간의 거리정보를 포함하는 추적정보를 이동로봇(200)으로 전송한다. The wireless transceiver 160 may be configured as a kind of communication module or modem, for example, an RF communication module, receives a radio signal transmitted from the mobile robot 200, and calculates the movement calculated by the controller 170. The tracking information including the distance information between the robot 200 and the charging table 100 is transmitted to the mobile robot 200.

이러한 초음파 수신부(150)와, 무선 송수신부(160)는 주지 관용의 기술이므로 그 상세한 설명을 생략한다. Since the ultrasonic receiver 150 and the wireless transceiver 160 are well known techniques, detailed descriptions thereof will be omitted.

제어부(170)는 예를 들면 연산을 담당하는 마이크로 프로세서(270)와, 그에 따른 연산결과 및 충전대(100)를 구동하는 운영프로그램이 저장되는 메모리(260)와, 마이크로 프로세서(270) 구동을 위한 클럭 펄스를 제공하는 펄스발생기와 같은 회로들이 하나의 칩에 구현된 마이크로 컨트롤러로 구성될 수 있으며, 초음파 수신부(150)와 무선 송수신부(160)에 의해 수신된 초음파와 알에프 신호를 이용하여 이동로봇(200)과의 이격거리를 산출하고, 산출된 거리정보를 포함하는 추적정보를 무선 송수신부(160)를 통해 이동로봇(200)으로 전송한다. The controller 170 may include, for example, a microprocessor 270 in charge of a calculation, a memory 260 in which an operation result and an operation program for driving the charging station 100 are stored, and a microprocessor 270 for driving. Circuits such as a pulse generator for providing a clock pulse may be composed of a microcontroller implemented on a single chip, and the mobile robot uses ultrasonic waves and RF signals received by the ultrasonic receiver 150 and the wireless transceiver 160. Calculates the separation distance with the 200, and transmits the tracking information including the calculated distance information to the mobile robot 200 through the wireless transceiver 160.

제어부(170)는 거의 무시할 정도의 지연시간을 갖는 알에프 신호와 거리에 따라 소정의 지연시간을 가지고 수신되는 초음파의 수신 지연시간을 이용하여 이동로봇(200)과의 거리정보를 산출한다. 이동로봇(200)은 알에프 신호와 초음파 신호를 동시에 발산하며, 이때 거의 무시할 정도의 지연시간을 가지고 수신되는 알에프 신호는 초음파 발진 시점의 레퍼런스로 이용된다. The controller 170 calculates distance information with the mobile robot 200 using the reception delay time of the ultrasonic wave received with a predetermined delay time according to the RF signal having a nearly negligible delay time and the distance. The mobile robot 200 simultaneously radiates an RF signal and an ultrasonic signal. In this case, the RF signal received with almost negligible delay time is used as a reference for the ultrasonic oscillation time point.

제어부(170)는 알에프 신호의 수신 시점부터 초음파가 초음파 수신부(150)로 수신될 때까지의 지연시간을 측정하여 이동로봇(200) 간의 거리를 산출한다. 이러한 거리 계산은 수학식 1과 같은 방법으로 계산된다. 여기서 D는 거리정보, T는 초음파의 지연시간(msec), V는 초음파의 음속을 나타댄다. The controller 170 calculates a distance between the mobile robots 200 by measuring a delay time from the reception of the RF signal until the ultrasound is received by the ultrasound receiver 150. This distance calculation is calculated in the same manner as in equation (1). Where D is distance information, T is the delay time (msec) of the ultrasonic wave, and V is the sound velocity of the ultrasonic wave.

Figure 112005040113570-PAT00001
Figure 112005040113570-PAT00001

예를 들어 설명하면, 초음파의 음속이 340m/s이고, 알에프 신호 수신 후 초 음파가 5msec의 지연시간을 가지고 수신되었을 경우 제어부(170)는 1.7m의 거리정보를 산출하여 무선 송수신부(160)를 통해 이동로봇(200)으로 전송한다. For example, when the sound velocity of the ultrasonic wave is 340 m / s and the ultrasonic wave is received with a delay time of 5 msec after the RF signal is received, the controller 170 calculates the distance information of 1.7 m and the wireless transceiver 160 Through the mobile robot 200 is transmitted through.

이동로봇(200)은 탑재된 프로그램에 따라 정해진 구역을 스스로 이동하면서 임무를 수행한다. 상용화된 대표적인 예로 청소로봇(200)을 들 수 있으며, 청소로봇(200)은 정해진 구역을 자유롭게 주행하면서, 먼지 또는 이물질을 흡입하는 이동로봇(200)이다. The mobile robot 200 performs its mission while moving itself in a predetermined area according to the loaded program. A typical commercialized example may be a cleaning robot 200. The cleaning robot 200 is a mobile robot 200 that sucks dust or foreign substances while freely traveling a predetermined area.

본 발명에 따른 이동로봇(200)은 도 3을 통해 상세히 설명하기로 하며, 아울러 본 발명의 이동로봇(200)을 그 일례인 청소로봇(200)으로 가정하여 설명하기로 한다. The mobile robot 200 according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3, and the mobile robot 200 according to the present invention will be described on the assumption that the mobile robot 200 is an example of the cleaning robot 200.

도 3은 도 1에 따른 이동로봇의 일례인 청소로봇을 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 청소로봇(200)은 그 기본 구성 이외에 소정 주기로 충전대(100)로 초음파 신호를 발산하는 초음파 송수신부(280)와, 초음파 송수신부(280)에 의해 발산되는 초음파와 동시에 충전대(100)로 무선 신호를 발산하며, 충전대(100)로부터 출력되는 거리정보를 포함하는 추적정보를 수신하는 무선 통신 모듈(290)과, 청소로봇(200)을 주행시키는 주행부(230)와, 청소로봇(200)의 구동 프로그램이 저장되며, 충전대(100)로부터 전송되는 추적정보가 저장되는 메모리(260)와, 청소로봇(200)의 장치 전반을 제어하는 마이크로 프로세서(270)를 포함하여 구성된다. 3 is a block diagram schematically illustrating a cleaning robot as an example of the mobile robot according to FIG. 1. As shown, the cleaning robot 200 according to the preferred embodiment of the present invention, in addition to its basic configuration, the ultrasonic transceiver 280 and the ultrasonic transceiver 280 for emitting an ultrasonic signal to the charging station 100 at a predetermined cycle. The wireless signal is emitted to the charging station 100 at the same time by the ultrasonic wave emitted by the wireless communication module 290, receiving the tracking information including the distance information output from the charging station 100, the cleaning robot 200 traveling The driving unit 230, the driving program of the cleaning robot 200 is stored, the memory 260 to store the tracking information transmitted from the charging station 100, and the microcontroller for controlling the overall device of the cleaning robot 200 It is configured to include a processor 270.

청소로봇(200)의 기본 구성을 살펴보면 청소구역 내의 먼지 또는 이물질을 감지하는 먼지 감지센서를 포함하고, 먼지 감지센서에 의해 감지된 먼지 또는 이물 질을 흡입하는 흡입수단(210)과, 흡입수단(210)에 의해 집진 된 먼지 및 이물질을 수납하는 먼지수납수단(220)과, 청소로봇(200)을 주행시키는 주행부(230)와, 흡입수단(210) 및 주행부(230)의 구동 전원을 공급하는 배터리(240)와, 소정 주기마다 배터리(240)의 잔량을 감지하여 그 값이 소정 값 이하일 경우 배터리 충전 요청 신호를 출력하는 배터리 감지회로(250)와, 청소로봇(200)의 장치 전반을 제어하는 마이크로프로세서를 포함하여 구성된다. Looking at the basic configuration of the cleaning robot 200 includes a dust detection sensor for detecting dust or foreign matter in the cleaning area, the suction means 210 for sucking the dust or foreign matter detected by the dust detection sensor, and the suction means ( Dust storage means 220 for storing the dust and foreign matter collected by the 210, the driving unit 230 for driving the cleaning robot 200, the driving power of the suction means 210 and the driving unit 230 The battery 240 for supplying, the battery detection circuit 250 for detecting the remaining amount of the battery 240 every predetermined period and outputs a battery charge request signal when the value is less than the predetermined value, and the overall apparatus of the cleaning robot 200 It is configured to include a microprocessor for controlling.

이러한 청소로봇(200)의 기본 구성중 흡입수단(210), 먼지수납수단(220), 배터리(240) 및 배터리 감지회로(250)는 이미 주지된 구성이 될 수 있어 그 상세한 설명은 생략한다. In the basic configuration of the cleaning robot 200, the suction means 210, the dust storage means 220, the battery 240 and the battery detection circuit 250 may be a well-known configuration, the detailed description thereof will be omitted.

메모리(260)는 예를 들면, EEPROM 또는 플래시 메모리와 같은 비휘발성 메모리 소자로 구성되며, 청소로봇(200)의 구동을 위한 운영 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 본 발명의 특징적인 양상에 따라 충전대(100)의 무선 송수신부(160)로부터 전송되는 거리정보를 포함하는 추적정보를 저장한다. 이렇게 메모리(260)에 저장된 운영 프로그램과 추적정보는 마이크로프로세서(150)에 의해 엑세스 제어된다. The memory 260 is configured of, for example, a nonvolatile memory device such as an EEPROM or a flash memory, and stores an operating program for driving the cleaning robot 200. In addition, according to a characteristic aspect of the present invention stores the tracking information including the distance information transmitted from the wireless transceiver 160 of the charging station 100. The operating program and the tracking information stored in the memory 260 are controlled by the microprocessor 150.

초음파 송수신부(280)는 초음파를 발생하여 충전대(100)의 초음파 수신부(150)로 발신하는 초음파 송신부와 초음파 수신부를 하나의 회로로 구현한 것으로 일종의 송수신 모듈이다. The ultrasonic transceiver 280 implements an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver that generate ultrasonic waves and transmit the ultrasonic waves to the ultrasonic receiver 150 of the charging station 100.

초음파 송신부는 마이크로 프로세서(270)의 제어신호에 따라 초음파를 발생하여 발신하며, 초음파 수신부는 초음파 송신부에 의해 발신된 초음파가 반사되어 돌아오는 반사파를 수신한다. The ultrasonic transmitter generates and transmits ultrasonic waves according to the control signal of the microprocessor 270, and the ultrasonic receiver receives the reflected wave from which the ultrasonic waves transmitted by the ultrasonic transmitter are reflected.

무선 통신 모듈(290)은 예를 들면, 알에프 통신 모듈과 같은 일종의 통신 모뎀으로 구성될 수 있으며, 충전대(100)로 알에프 신호를 출력하고, 충전대(100)로부터 거리정보를 포함하는 추적정보를 수신한다. The wireless communication module 290 may be configured as a kind of communication modem such as an RF communication module, for example, outputs an RF signal to the charging station 100, and receives tracking information including distance information from the charging station 100. do.

주행부(230)는 마이크로프로세서(150)로부터 출력되는 제어신호에 따라 좌륜 및 우륜모터(231, 232)를 구동시켜 청소로봇(200)을 주행시킨다. 주행부(230)의 좌륜 및 우륜모터(231, 232)는 청소로봇(200)을 주행시키는 좌/우 바퀴와 연결되어 있다. 따라서, 좌륜 및 우륜모터(231, 232)의 회전속도와 방향에 따라 청소로봇(200)은 전후좌우로 주행한다. The driving unit 230 drives the cleaning robot 200 by driving the left and right wheel motors 231 and 232 according to a control signal output from the microprocessor 150. The left and right wheel motors 231 and 232 of the driving unit 230 are connected to the left and right wheels for driving the cleaning robot 200. Therefore, the cleaning robot 200 travels forward, backward, left, and right according to the rotation speeds and directions of the left and right wheel motors 231 and 232.

마이크로프로세서(150)는 주행부(230)의 동작을 제어하는 주행 제어부(271)와, 소정 주기마다 설정된 각도로 회전하도록 주행 제어부(271)로 제어신호를 출력하고, 회전에 따라 초음파 및 무선 신호를 발산하도록 무선 통신 모듈(290)과 초음파 송수신부(280)로 제어신호룰 출력하며, 충전대(100)로부터 산출된 거리정보를 포함하는 추적정보를 수신하여 수신된 거리정보 중 최단거리정보로 산출된 회전 방향으로 청소로봇(200)이 주행하도록 주행 제어부(271)로 제어신호를 출력하는 자동 복귀 처리부(272)를 포함하여 구성된다. The microprocessor 150 outputs a control signal to the driving control unit 271 for controlling the operation of the driving unit 230 and the driving control unit 271 to rotate at a predetermined angle every predetermined period, and according to the rotation, ultrasonic and wireless signals. Outputs a control signal to the wireless communication module 290 and the ultrasonic transceiver 280 to emit a signal, and receives the tracking information including the distance information calculated from the charging station 100 to calculate the shortest distance information among the received distance information. And an automatic return processing unit 272 for outputting a control signal to the travel control unit 271 so that the cleaning robot 200 travels in the rotation direction.

주행 제어부(271)는 청소로봇(200)의 운영 프로그램으로부터 출력되는 제어명령에 따라 청소로봇(200)을 주행시키는 주행부(230)를 제어한다. The driving control unit 271 controls the driving unit 230 for driving the cleaning robot 200 according to a control command output from the operation program of the cleaning robot 200.

자동 복귀 처리부(272)는 배터리 감지회로(250)로부터 출력되는 배터리 충전 요청에 따라 제자리에서 설정된 각도로 360도 회전하도록 주행 제어부(271)로 제어 신호를 출력함과 동시에 회전하는 각도별로 초음파 송수신부(280)와 무선 통신 모듈(290)로부터 초음파와 알에프 신호가 동시에 충전대(100)로 발산되도록 제어신호를 출력한다. The automatic return processor 272 outputs a control signal to the driving controller 271 so as to rotate 360 degrees at an angle set in place according to the battery charge request output from the battery detection circuit 250 and at the same time rotates the ultrasonic transmitter / receiver. The control signal is output so that the ultrasonic wave and the RF signal from the wireless communication module 290 and the wireless communication module 290 are simultaneously emitted to the charging station 100.

이러한 알에프 신호와 초음파 신호는 청소로봇(200)이 회전하는 각도에 따라 서로 다른 대역을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 이는 청소로봇(200)의 회전 각도별로 발산되는 초음파와 알에프 신호에 따라 산출되는 거리정보를 포함하는 추적정보를 손쉽게 구분하기 위함이다. The RF signal and the ultrasonic signal may preferably have different bands according to the angle at which the cleaning robot 200 rotates. This is to easily distinguish the tracking information including the distance information calculated according to the ultrasonic wave and the RF signal emitted by the rotation angle of the cleaning robot 200.

또한, 충전대(100)에 의해 산출된 거리정보를 포함하는 추적정보를 수신하여 메모리(260)에 저장하고, 회전 각도별로 충전대(100)의 제어부(170)에 의해 산출된 거리정보 중에서 최단 거리의 거리정보를 추출하고, 그에 해당하는 각도정보를 엑세스하여 해당 방향으로 청소로봇(200)이 주행하도록 주행 제어부(271)로 제어신호를 출력한다. In addition, the tracking information including the distance information calculated by the charging station 100 is received and stored in the memory 260, and the shortest distance of the distance information calculated by the control unit 170 of the charging station 100 for each rotation angle The distance information is extracted, and the control signal is output to the driving controller 271 so that the cleaning robot 200 travels in the corresponding direction by accessing the angle information corresponding thereto.

또한, 자동 복귀 처리부(272)는 충전대(100)로부터 전송되는 거리정보들을 비교하여 해당 거리정보가 가까운 방향으로 청소로봇(200)이 진행하도록 주행 제어부(271)로 제어신호를 출력할 수 있다. 자동 복귀 처리부(272)는 초음파와 알에프 신호 발신시마다 충전대(100)로부터 전송되는 추적정보에서 추출한 최단거리정보들을 메모리(260)에 저장하며, 차순으로 수신되는 추적정보에서 추출한 최단거리정보와 비교하여 비교결과 최단거리정보가 작아지는 방향으로 청소로봇(200)이 주행하도록 주행 제어부(271)로 제어신호를 출력한다. In addition, the automatic return processing unit 272 may compare the distance information transmitted from the charging station 100 and output a control signal to the driving controller 271 so that the cleaning robot 200 proceeds in a direction in which the corresponding distance information is close. The automatic return processing unit 272 stores the shortest distance information extracted from the tracking information transmitted from the charging station 100 whenever the ultrasonic signal and the RF signal are transmitted to the memory 260, and compares the shortest distance information extracted from the tracking information received sequentially. As a result of the comparison, a control signal is output to the driving control unit 271 so that the cleaning robot 200 travels in the direction in which the shortest distance information becomes small.

부가적으로 자동 복귀 처리부(272)는 배터리 충전 요청 신호가 수신되면 소 정 시간을 주기로 주기적으로 초음파와 알에프 신호를 발신하거나, 주행중에 장애물로 인해 진행 방향이 전환되는 것과 같이 청소로봇(200)이 방향을 전환할 때마다 인 초음파와 알에프 신호를 발신하고 충전대(100)로부터 추적정보를 수신함으로써, 충전대(100)까지의 최적의 방향을 결정하여 복귀할 수 있는 장점을 갖는다. In addition, the automatic return processing unit 272 periodically transmits ultrasonic waves and RF signals at predetermined time intervals when the battery charge request signal is received, or the cleaning robot 200 changes the traveling direction due to obstacles while driving. Every time the direction is changed, the ultrasonic wave and the RF signal are transmitted and the tracking information is received from the charging station 100, thereby determining the optimum direction up to the charging station 100 and having the advantage of returning.

본 발명의 특징적인 양상에 따라 본 발명에 따른 충전대(100)로부터 청소로봇(200)으로 전송되는 추적정보는 청소로봇(200)으로부터 수신되는 무선 신호 및 초음파 신호의 수신 유무와 초음파 신호의 수신 지연 시간정보를 포함하며, 이에 따라 자동 복귀 처리부(272)는 초음파 송수신부(280)에 의해 발산된 초음파가 청소구역 내에서 반사되어 되돌아오기까지의 지연시간과, 충전대(100)로부터 전송된 수신 지연 시간정보를 비교하여 해당 충전대(100)가 위치한 방향으로 주행중인지 판단한다. According to a characteristic aspect of the present invention, the tracking information transmitted from the charging stand 100 according to the present invention to the cleaning robot 200 may be received from the cleaning robot 200, and may be received or not received. The automatic return processing unit 272 includes the time information, and thus the delay time until the ultrasonic wave emitted by the ultrasonic transceiver unit 280 is reflected and returned from the cleaning zone, and the reception delay transmitted from the charging station 100. The time information is compared to determine whether the vehicle is driving in the direction in which the charging station 100 is located.

또한, 충전대(100)로부터 전송되는 추적정보에서 초음파 신호의 수신 유무를 확인하여 초음파 신호가 수신되지 않았을 경우 즉, 초음파 신호가 충전대(100)에 전송되지 않았을 경우에는 청소로봇(200)이 고립된 지역에 위치하였다고 판단하고, 해당 지역을 탈출하도록 주행 제어부(271)로 제어한다. In addition, when the ultrasonic signal is not received by checking whether the ultrasonic signal is received from the tracking information transmitted from the charging stand 100, that is, when the ultrasonic signal is not transmitted to the charging stand 100, the cleaning robot 200 is isolated. It is determined that it is located in the area, and controlled by the driving control unit 271 to escape the area.

상술한 자동 복귀 처리부(272)의 구동 과정은 도 4와 도 5를 통해 보다 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 충전대와 이동로봇의 일례인 청소로봇 간 무선 신호 및 초음파의 송수신 타이밍을 개략적으로 나타낸 다이어그램이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이동로봇의 대표적인 일례인 청소로봇의 충전대 복귀 과정을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 도시된 바 와 같이, 본 발명에 따른 이동로봇의 충전대 복귀 방법은 청소로봇(200)의 구동 명령을 예를 들면, 청소로봇(200)에 구비된 입력버튼이나 구입시에 함께 제공된 리모콘의 입력버튼을 누르면(S101), 청소로봇(200)은 구동명령을 입력받아 충전대(100)로부터 이탈한다. The above-described driving process of the automatic return processing unit 272 will be described in more detail with reference to FIGS. 4 and 5. Figure 4 is a schematic diagram showing the timing of the transmission and reception of the wireless signal and ultrasonic waves between the cleaning robot which is an example of the charging station and the mobile robot according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a mobile robot according to an embodiment of the present invention It is a flow chart schematically showing the process of returning the charging stand of the cleaning robot as a representative example. As shown, the method for returning the charging table of the mobile robot according to the present invention, for example, the driving command of the cleaning robot 200, for example, the input button provided in the cleaning robot 200 or the input button of the remote control provided at the time of purchase Press (S101), the cleaning robot 200 receives a driving command to leave the charging station 100.

마이크로프로세서(150)는 주행 제어부(271)와 청소구역내의 먼지 및 이물질을 감지하여 흡입하는 흡입수단(210)으로 제어신호를 출력하여 청소하도록 한다(S103). The microprocessor 150 outputs a control signal to the suction control unit 210 for detecting and inhaling dust and foreign matter in the driving control unit 271 and the cleaning area so as to be cleaned (S103).

청소로봇(200)의 전압감지회로(180)는 소정 주기마다 배터리(240)의 전압을 측정하는데 이는 배터리(240)의 잔량 전압을 감지하여 자동 충전시기를 판단하기 위함이다. 전압감지회로(180)는 감지된 전압과 메모리(260)에 저장된 기준 전압값과 비교하여 감지된 전압이 기준 전압값 미만일 경우 마이크로프로세서(150)의 자동 복귀 처리부(272)로 충전 요청 신호를 출력한다(S105). The voltage sensing circuit 180 of the cleaning robot 200 measures the voltage of the battery 240 at predetermined intervals in order to determine the automatic charging time by detecting the remaining voltage of the battery 240. The voltage detecting circuit 180 outputs a charge request signal to the automatic return processor 272 of the microprocessor 150 when the detected voltage is less than the reference voltage value by comparing the detected voltage with a reference voltage value stored in the memory 260. (S105).

자동 복귀 처리부(272)는 초음파 송수신부(280)와 무선 통신 모듈(290)로 초음파와 알에프 신호를 포함하는 추적정보 요청신호를 발신하도록 제어신호를 출력한다. 이때 주행 제어부(271)는 제어신호에 따라 일정한 간격으로 청소로봇(200)이 360도 회전할 수 있도록 주행부(230)를 제어한다(S107). The automatic return processor 272 outputs a control signal to the ultrasonic transmitter / receiver 280 and the wireless communication module 290 to transmit a tracking information request signal including the ultrasound and RF signals. At this time, the driving control unit 271 controls the driving unit 230 to rotate the cleaning robot 200 by a predetermined interval in accordance with the control signal (S107).

청소로봇(200)으로부터 발신된 초음파와 알에프 신호는 충전대(100)의 초음파 수신부(150)와 무선 송수신부(160)로 전송된다. 충전대(100)의 제어부(170)는 알에프 신호가 수신된 시점부터 초음파가 수신될 때까지의 시간 즉, 수신 지연시간을 카운트하여 청소로봇(200)의 거리를 산출한다. Ultrasonic and RF signals transmitted from the cleaning robot 200 are transmitted to the ultrasonic receiver 150 and the wireless transceiver 160 of the charging table 100. The control unit 170 of the charging station 100 calculates the distance of the cleaning robot 200 by counting a time from the time when the RF signal is received until the ultrasound is received, that is, the reception delay time.

또한, 충전대(100)의 제어부(170)는 산출된 거리정보와 무선 신호 및 초음파 신호의 수신 유무와 초음파 신호의 수신 지연 시간정보를 포함하는 추적정보를 청소로봇(200)으로 무선 송수신부(160)를 통해 전송하고, 청소로봇(200)의 무선 통신 모듈(290)은 이를 수신하여 자동 복귀 처리부(272)로 출력한다(S109). 이때 충전대(100)의 제어부(170)는 초음파 신호가 수신되지 않을 경우 알에프 신호의 수신 유무만을 청소로봇(200)으로 전송한다. In addition, the control unit 170 of the charging station 100 is a wireless transmitting and receiving unit 160 to the tracking information including the calculated distance information, the presence or absence of the reception of the ultrasonic signal and the ultrasonic signal and the reception delay time of the ultrasonic signal to the cleaning robot 200 ), And the wireless communication module 290 of the cleaning robot 200 receives it and outputs it to the automatic return processing unit 272 (S109). At this time, when the ultrasonic signal is not received, the control unit 170 of the charging station 100 transmits only the reception of the RF signal to the cleaning robot 200.

자동 복귀 처리부(272)는 소정 각도로 회전하면서 발신한 추적정보 요청 신호에 따라 충전대(100)에 의해 산출되어 전송되는 추적정보에서 거리정보들을 추출하고, 추출된 거리정보들중 최단 거리정보가 추출된 각도의 방향으로 청소로봇(200)이 진행 하도록 주행 제어부(271)로 제어신호를 출력한다(S111). The automatic return processor 272 extracts distance information from the tracking information calculated and transmitted by the charging station 100 according to the tracking information request signal transmitted while rotating at a predetermined angle, and the shortest distance information is extracted from the extracted distance information. The control robot 271 outputs a control signal to the traveling control unit 271 so that the cleaning robot 200 proceeds in the direction of the angle (S111).

한편, 청소로봇(200)의 자동 복귀 처리부(272)는 초음파 송수신부(280)에 의해 발신된 초음파가 청소로봇(200)이 위치한 지역 내에서 반사되어 돌아오는 반사파를 수신하여 해당 반사파의 수신 지연 시간정보를 메모리(260)에 저장한다. On the other hand, the automatic return processing unit 272 of the cleaning robot 200 receives the reflected wave returned by the ultrasonic wave transmitted by the ultrasonic transmitting and receiving unit 280 in the area where the cleaning robot 200 is located to delay the reception of the reflected wave. The time information is stored in the memory 260.

자동 복귀 처리부(272)는 충전대(100)로부터 알에프 신호에 의해 전송되는 추적정보에서 초음파 수신 여부를 체크하고, 초음파 수신 지연 시간과 반사파의 수신 지연시간을 비교함으로써 해당 청소로봇(200)의 진행 방향이 맞는지를 체크한다(S113). The automatic return processing unit 272 checks whether the ultrasonic wave is received from the tracking information transmitted by the RF signal from the charging station 100 and compares the ultrasonic wave delay time with the reflected delay time of the reflected wave, thereby moving the cleaning robot 200 in the direction of movement. Check whether this is correct (S113).

비교 결과 충전대(100)의 초음파 수신 지연시간이 반사파의 수신 지연시간보다 짧을 경우(CASE 1), 충전대(100)가 청소로봇(200)의 가시거리에 있다고 판단하고, 해당 진행 방향을 유지하도록 한다. As a result of comparison, when the ultrasonic reception delay time of the charging station 100 is shorter than the reception delay time of the reflected wave (CASE 1), it is determined that the charging station 100 is in the visible distance of the cleaning robot 200 and maintains the corresponding direction. .

충전대(100)의 초음파 수신 지연시간이 반사파의 수신 지연시간보다 길 경우(CASE 2), 에는 청소로봇(200)으로부터 발신된 초음파가 구역 내에서 반사되어 충전대(100)로 전송된 것이므로, 자동 복귀 처리부(272)는 충전대(100)가 가시거리에 있으나 청소로봇(200)의 진행방향이 다른 방향이라고 판단하고, 그 위치에서 수신된 최단 거리정보에 따른 방향으로의 전환하도록 제어신호를 주행 제어부(271)로 전송한다. When the ultrasonic reception delay time of the charging station 100 is longer than the reception delay time of the reflected wave (CASE 2), since the ultrasonic wave transmitted from the cleaning robot 200 is reflected in the zone and transmitted to the charging station 100, the automatic return is performed. The processor 272 determines that the charging stand 100 is in the visible range, but the moving direction of the cleaning robot 200 is in a different direction, and the control unit transmits a control signal to the direction according to the shortest distance information received at the location. 271).

충전대(100)로부터 수신되는 추적정보에서 초음파의 수신이 없었을 경우 즉, 알에프 신호는 수신하였으나 초음파는 수신하지 못한 경우(CASE 3), 자동 복귀 처리부(272)는 청소로봇(200)이 예를 들면, 충전대(100)는 거실에 있으나 청소로봇(200)은 방에 위치한 것과 같이 충전대(100)가 위치한 구역이 아닌 다른 구역에 위치한다고 판단하여 해당 지역을 이탈하도록 주행 구동부로 제어신호를 출력한다. When the ultrasonic wave is not received from the tracking information received from the charging station 100, that is, when the RF signal is received but the ultrasonic wave is not received (CASE 3), the automatic return processing unit 272 is the cleaning robot 200, for example, The charging stand 100 is located in the living room, but the cleaning robot 200 determines that the charging stand 100 is located in another area other than the area in which the charging stand 100 is located, and outputs a control signal to the driving driver to leave the area.

청소로봇(200)의 자동 복귀 처리부(272)는 충전대(100)와 도킹 가능한 위치에 도달할 때까지 상술한 과정을 반복하며, 도킹 가능한 위치에 도달하였을 경우 충전대(100) 도킹 알고리즘에 따라 충전대(100)와 도킹하여 배터리(240)를 충전한다(S115), (S117). The automatic return processing unit 272 of the cleaning robot 200 repeats the above-described process until the docking position with the charging station 100 is reached, and when the docking position is reached, the charging station 100 according to the docking algorithm of the charging station 100 ( Docking with 100 to charge the battery 240 (S115) (S117).

이와 같은 양상에 따라 청소로봇(200)의 배터리(240)의 충전이 필요할 경우 충전대(100)로의 최단거리로 예상되는 방향으로 청소로봇(200)을 주행시키며, 충전대(100) 복귀 중에도 상술한 과정을 반복함으로써, 보다 정확하고 효과적인 충전대 복귀가 가능한 장점을 갖는다. According to this aspect, when the battery 240 of the cleaning robot 200 needs to be charged, the cleaning robot 200 is driven in the direction expected to be the shortest distance to the charging stand 100, and the above-described process is performed even during the return of the charging stand 100. By repeating, the more accurate and effective charging station return has the advantage that it is possible.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이동로봇의 자동 충전대 복귀 시스템 및 그 방법은 수신 지연이 거의 없는 알에프 신호와 거리에 따라 수신 지연시간이 다른 초음파를 이용하여 충전대와 이동로봇 간의 거리를 산출하고, 산출된 거리정보 중 최단거리가 산출된 방향으로 이동로봇이 주행하게 함으로써, 보다 빠른 시간에 효과적으로 충전대로 복귀할 수 있는 장점을 갖는다. As described above, the automatic charging station return system and method of the mobile robot according to the present invention calculates the distance between the charging station and the mobile robot by using an ultrasonic signal having a different reception delay time according to the RF signal and the distance with little reception delay, By allowing the mobile robot to travel in the direction in which the shortest distance is calculated among the calculated distance information, it is possible to effectively return to the charging station at a faster time.

또한, 충전대 복귀 중에도 상술한 과정을 반복함으로써, 보다 정확하고 강력한 충전대 복귀 시스템을 제공할 수 있는 장점을 갖는다. In addition, by repeating the above-described process during charging station return, there is an advantage that can provide a more accurate and powerful charging station return system.

이상에서 본 발명은 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명되었지만 여기에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 당업자라면 자명하게 도출 가능한 많은 변형 예들을 포괄하도록 의도된 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어져야 한다. The present invention has been described above with reference to preferred embodiments, but is not limited thereto, and is interpreted by the appended claims, which are intended to cover many modifications that will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Should be done.

Claims (11)

이동로봇의 충전대 자동 복귀 시스템에 있어서,In the charging station automatic return system of a mobile robot, 상기 이동로봇으로부터 출력되는 초음파 신호와 무선 신호를 포함하는 추적정보 요청신호를 수신하여 상기 이동로봇과의 거리정보를 산출하고, 산출된 거리정보를 포함하는 추적신호를 무선으로 송출하는 충전대와;A charging table configured to receive a tracking information request signal including an ultrasonic signal and a wireless signal output from the mobile robot, calculate distance information with the mobile robot, and wirelessly transmit a tracking signal including the calculated distance information; 소정 주기마다 설정된 각도로 회전하며 상기 추적정보 요청신호를 상기 충전대로 전송하고, 상기 충전대로부터 무선으로 전송되는 거리정보를 수신하여 수신된 거리정보중 최단거리정보를 산출하여 그에 따라 상기 충전대로 복귀하는 이동로봇;It rotates at a set angle every predetermined period and transmits the tracking information request signal to the charging station, receives distance information wirelessly transmitted from the charging station, calculates the shortest distance information from the received distance information, and returns to the charging station accordingly. Mobile robot; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 충전대 자동 복귀 시스템. Charging station automatic return system of the mobile robot, comprising a. 제 1 항에 있어서, 상기 충전대가:The method of claim 1, wherein the charging station is: 상기 이동로봇으로부터 출력되는 초음파 신호를 수신하는 초음파 수신부와;An ultrasonic receiver for receiving an ultrasonic signal output from the mobile robot; 상기 이동로봇과 무선 신호를 송수신하는 무선 송수신부와;A wireless transceiver for transmitting and receiving a wireless signal with the mobile robot; 상기 초음파 신호와 무선 송수신부로부터 수신되는 초음파 신호와 무선 신호를 수신하며, 상기 초음파 신호의 수신 지연 시간을 이용하여 해당 이동로봇과의 이격 거리정보를 산출하고, 산출된 거리정보를 포함하는 추적정보를 상기 무선 송수신부를 통해 상기 이동로봇으로 전송하는 제어부;Receives an ultrasonic signal and a wireless signal received from the ultrasonic signal and the wireless transceiver, calculates distance information with the mobile robot using the reception delay time of the ultrasonic signal, and tracking information including the calculated distance information Control unit for transmitting to the mobile robot through the wireless transceiver; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 충전대 자동 복귀 시스템. Charging station automatic return system of the mobile robot, comprising a. 제 1 항에 있어서, 상기 이동로봇이:The method of claim 1, wherein the mobile robot: 소정 주기로 상기 충전대로 초음파 신호를 발산하는 초음파 송수신부와;An ultrasonic transceiver unit configured to emit an ultrasonic signal to the charging station at a predetermined cycle; 상기 초음파 송수신부에 의해 발산되는 초음파와 동시에 상기 충전대로 무선 신호를 발산하며, 상기 충전대의 무선 송수신부로부터 출력되는 거리정보를 포함하는 추적정보를 수신하는 무선 통신 모듈과;A wireless communication module for emitting a radio signal simultaneously with the ultrasonic wave emitted by the ultrasonic transceiver unit and receiving tracking information including distance information output from the wireless transceiver unit of the charging station; 상기 이동로봇을 주행시키는 주행부와;A driving unit for driving the mobile robot; 상기 이동로봇의 구동 프로그램이 저장되며, 상기 충전대로부터 전송되는 추적정보가 저장되는 메모리와;A memory storing a driving program of the mobile robot and storing tracking information transmitted from the charging station; 상기 이동로봇의 장치 전반을 제어하며, Controls the overall device of the mobile robot, 제어신호에 따라 상기 주행부의 구동을 제어하는 주행 제어부와,A driving control unit controlling driving of the driving unit according to a control signal; 소정 주기마다 설정된 각도로 회전하도록 상기 주행 제어부로 제어신호를 출력하고, Outputting a control signal to the traveling control unit to rotate at a predetermined angle every predetermined period, 상기 이동로봇의 회전에 따라 회전에 따라 초음파 및 무선 신호를 발산하도록 상기 무선 통신 모듈과 초음파 송수신부로 제어신호를 출력하며, Outputs a control signal to the wireless communication module and the ultrasonic transceiver to emit ultrasonic waves and wireless signals in accordance with the rotation of the mobile robot, 상기 충전대로부터 산출된 거리정보를 포함하는 추적정보를 수신하여 수신된 거리정보 중 최단거리정보로 산출된 회전 방향으로 상기 이동로봇이 주행하도록 상기 주행 제어부로 제어신호를 출력하는 자동 복귀 처리부를 포함하는 마이크로 프로세서;Receiving the tracking information including the distance information calculated from the charging station and including an automatic return processing unit for outputting a control signal to the traveling control unit to run the mobile robot in the rotation direction calculated as the shortest distance information of the received distance information; Microprocessor; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 충전대 자동 복귀 시스템. Charging station automatic return system of the mobile robot, comprising a. 제 3 항에 있어서, 상기 추적정보가:The method of claim 3, wherein the tracking information is: 상기 이동로봇으로부터 수신되는 무선 신호 및 초음파 신호의 수신 유무와 초음파 신호의 수신 지연 시간정보를 포함하며;And whether there is a reception of the wireless signal and the ultrasonic signal received from the mobile robot and the reception delay time information of the ultrasonic signal; 상기 자동 복귀 처리부가:The automatic return processing unit: 상기 초음파 송수신부에 의해 발산된 초음파가 이동구역 내에서 반사되어 되돌아오기까지의 지연시간과, 상기 충전대로부터 전송된 수신 지연 시간정보를 비교하여 해당 충전대가 위치한 방향으로 주행중인지 판단하는 것;Comparing the delay time until the ultrasonic wave emitted by the ultrasonic transceiver unit is reflected in the moving area and returning with the reception delay time information transmitted from the charging station to determine whether the driving unit is in the direction in which the charging station is located; 을 특징으로 하는 이동로봇의 자동 충전대 복귀 시스템. Automatic charging station return system of the mobile robot, characterized in that. 제 4 항에 있어서, 상기 자동 복귀 처리부자동 복귀 처리부송되는 추적정보에서 초음파 신호의 수신 유무를 확인하여 초음파 신호가 수신되지 않았을 경우 고립된 지역에 위치하였다고 판단하고, 해당 지역을 이탈하도록 주행 제어부로 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 자동 충전대 복귀 방법. The apparatus of claim 4, wherein the automatic return processing unit determines whether the ultrasonic signal is received from the tracking information sent by the automatic return processing unit, and determines that the ultrasonic signal is located in the isolated area when the ultrasonic signal is not received. Automatic charging station return method of a mobile robot, characterized in that for outputting a control signal. 제 1 항 내지 제 5 항에 있어서,The method according to claim 1, wherein 상기 이동로봇이 청소로봇인 것을 특징으로 하는 이동로봇의 충전대 자동 복귀 시스템.Charging table automatic return system of the mobile robot, characterized in that the mobile robot is a cleaning robot. 이동로봇의 충전대 복귀 방법에 있어서,In the method of returning the charging stand of the mobile robot, 소정 주기마다 설정된 각도로 회전하며 충전대로 초음파 및 무선 신호를 발 산하는 단계와;Rotating at a predetermined angle every predetermined period and emitting ultrasonic and wireless signals to a charging station; 상기 충전대로부터 회전각도에 따른 각각의 초음파 및 무선 신호에 의해 산출된 거리정보를 포함하는 추적정보를 수신하는 단계와;Receiving tracking information including distance information calculated by each ultrasonic wave and a wireless signal according to a rotation angle from the charging station; 수신된 거리정보 중 상기 충전대와의 최단거리를 산출하고, 최단 거리가 산출된 방향으로 상기 이동로봇이 주행하도록 제어신호를 출력하는 단계;Calculating a shortest distance from the charging station among the received distance information, and outputting a control signal to allow the mobile robot to travel in the direction in which the shortest distance is calculated; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 충전대 복귀 방법.Charging stand return method of the mobile robot, characterized in that it comprises a. 제 7 항에 있어서, 상기 충전대의 거리 산출 방법이:8. The method of claim 7, wherein the distance calculation method of the charging station is: 상기 이동로봇으로부터 출력되는 초음파의 수신 지연시간을 통해 산출하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 충전대 복귀 방법.Charging table return method of the mobile robot, characterized in that it is calculated through the reception delay time of the ultrasonic wave output from the mobile robot. 제 7 항에 있어서, 상기 추적정보가:8. The method of claim 7, wherein the tracking information is: 상기 이동로봇으로부터 수신되는 무선 신호 및 초음파 신호의 수신 유무와 초음파 신호의 수신 지연 시간정보를 포함하며;And whether there is a reception of the wireless signal and the ultrasonic signal received from the mobile robot and the reception delay time information of the ultrasonic signal; 상기 방법이:The above method is: 상기 초음파 송수신부에 의해 발산된 초음파가 반사되어 되돌아오기까지의 지연시간과, 상기 충전대로부터 전송된 수신 지연 시간정보를 비교하여 해당 충전대가 위치한 방향으로 주행중인지 판단하는 단계;Comparing the delay time until the ultrasonic wave emitted by the ultrasonic transceiver unit is reflected and the reception delay time information transmitted from the charging station to determine whether the driving unit is traveling in the direction in which the charging station is located; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 충전대 복귀 방법. Charging stand return method of the mobile robot, characterized in that it further comprises. 제 9 항에 있어서, 상기 방법이:The method of claim 9 wherein the method is: 상기 충전대로부터 전송되는 추적정보에서 초음파 신호의 수신 유무를 확인하여 초음파 신호가 수신되지 않았을 경우 고립된 지역에 위치하였다고 판단하고, 탈출 알고리즘을 수행하는 단계;Checking the presence or absence of an ultrasonic signal from the tracking information transmitted from the charging station, determining that the ultrasonic signal is located in an isolated area when the ultrasonic signal is not received, and performing an escape algorithm; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 충전대 복귀 방법.Charging stand return method of the mobile robot, characterized in that it further comprises. 제 7 항 내지 제 10 항에 있어서, The method according to claim 7 to 10, 상기 이동로봇이 청소로봇인 것을 특징으로 하는 이동로봇의 충전대 복귀 방법. Charging table return method of the mobile robot, characterized in that the mobile robot is a cleaning robot.
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