WO2024043385A1 - 이동 로봇 및 그것의 동작방법 - Google Patents

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WO2024043385A1
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WO
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mobile robot
caster
mat area
motion
driving
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김문찬
이일재
박미현
장동선
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LG Electronics Inc
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LG Electronics Inc
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    • G05D2111/10—Optical signals

Definitions

  • the present invention relates to a mobile robot and its operating method, and more specifically, to a guide robot that travels using a wheel module including a plurality of casters and its operating method.
  • a mobile robot refers to a machine capable of autonomous driving to handle given tasks on its own, and is used in various fields. Recently, interest in mobile robots that provide services such as guidance robots that provide various guidance services to users and delivery robots that deliver goods has been steadily increasing.
  • Prior Document 1 discloses that a mobile robot travels while a drive wheel rotates around a drive shaft using rotational force from a drive motor and a plurality of casters rotate together.
  • the manager may consider cleaning the casters of the mobile robot directly, but the mobile robot must be turned over to clean the casters, which may be difficult depending on the type of mobile robot (especially the guide robot) due to its large size and heavy weight. . Additionally, there are difficulties when there are a large number of mobile robots that managers need to manage.
  • a method of periodically replacing casters may be considered.
  • this increases management costs such as parts replacement costs and manpower costs for replacement, and causes additional time required for replacement and testing.
  • the mobile robot may have a structure that makes it difficult to replace casters.
  • an object of the present disclosure is to provide a mobile robot and a method of operating the same that can remove foreign substances accumulated on casters by themselves without replacing the casters.
  • a mobile robot and its operating method are provided that can determine when to remove foreign matter accumulated in the caster and, if necessary, notify the manager that the caster needs to be cleaned. There is another purpose.
  • another purpose is to provide a mobile robot that can self-deform and perform an operation to remove foreign substances from the caster according to the characteristics of the area where the caster cleaning is to be performed, and a method of operating the same. there is.
  • a mobile robot and its operation that can perform an operation mode to remove foreign substances from the caster by minimizing interference with the work being performed.
  • a mobile robot and its operation that can perform an operation mode to remove foreign substances from the caster by minimizing interference with the work being performed.
  • the mobile robot may perform a caster management mode to prevent the floor surface from being damaged due to foreign substances on the casters during normal driving.
  • the mobile robot detects the mat, moves on the mat, and performs a designated motion to remove contamination on the mat, thereby periodically removing foreign substances on the caster.
  • the mobile robot according to the present invention can appropriately vary and perform a motion for removing foreign substances on the casters according to mat characteristics such as shape, size, and position of the mat.
  • the mobile robot according to the present invention can notify the control, initiate the caster management mode, and determine the operation time of the caster management mode based on the sensing result of a sensor capable of detecting contamination of the caster.
  • the mobile robot includes a traveling unit that drives the mobile robot using a wheel module including a plurality of driving wheels and casters; A sensing unit configured to allow the mobile robot to sense a mat area; And a control unit electrically connected to the running unit and the sensing unit, wherein the control unit generates a control signal for detecting the mat area in response to recognizing that the caster management mode has been initiated, and responds to the control signal.
  • the traveling unit may be controlled to position the mobile robot on the recognized mat area based on the recognition, and the mobile robot may be controlled to perform a motion travel to remove contamination from the caster without leaving the mat area. there is.
  • the wheel module is mounted on the bottom plate of the mobile robot, and the caster may include a front caster provided at the front of the bottom of the bottom plate and a rear caster provided at the rear of the bottom of the bottom plate.
  • the control unit may check whether both the front caster and the rear caster are in contact with the floor surface of the mat area and then start the motion travel.
  • control unit continuously monitors whether the front caster and the rear caster are located within the mat area through the sensing unit, and controls the motion driving based on the monitoring result. can be changed.
  • the motion travel includes one of an in-place rotation motion and a back-and-forth travel repetitive motion of the mobile robot while not leaving the mat area, and the control unit determines that each of the plurality of drive wheels moves in a forward direction.
  • Rotational force can be provided to perform rotation and reverse rotation alternately.
  • control unit determines the detailed driving of the motion driving differently based on information about the mat area, and the information includes at least one of the shape, size, position, and area ratio of the mat area. It can be included.
  • the mobile robot may further include a contamination detection sensor mounted around the caster to detect contamination of the caster, and the control unit manages the caster based on a sensing result of the contamination detection sensor. A signal to initiate the mode can be generated.
  • the mobile robot may further include a communication unit that transmits a wireless signal to a control server in response to detection of contamination of the caster as a result of the sensing, and the control unit may transmit a wireless signal through the control server.
  • a signal for initiating the caster management mode may be generated.
  • control unit may vary the execution time of the motion driving according to a sensing result of the pollution detection sensor in the caster management mode.
  • control unit terminates the caster management mode based on the sensing result of the contamination detection sensor, and moves the mobile robot to the position before the caster management mode was started to perform the stored next operation mode. You can control it to do so.
  • control unit controls the traveling unit to move the mobile robot to a charging station when a charging signal is generated, and recognizes the mat area in response to the mobile robot approaching within a reference distance from the charging station.
  • a control signal can be generated to do this.
  • control unit may change the path to include the mat area within the path when the mobile robot satisfies a preset condition while traveling on the set path, and the mobile robot may change the path to include the mat area within the path.
  • control can be made to perform the motion driving.
  • the preset condition is that, when the mobile robot reaches a specific POI within the set path, when the accumulated driving distance of the mobile robot exceeds the threshold distance, the mobile robot enters the designated driving mode.
  • the mat area may be located around the mobile robot and a selection signal for adding the mat area to the path may be received.
  • a method of operating a mobile robot is a method of operating a mobile robot that travels using a wheel module including a plurality of drive wheels and casters, and is operated in a caster management mode by the control unit of the mobile robot. Recognizing that has been initiated; Detecting a mat area using a sensor of the mobile robot; driving the mobile robot so that the mobile robot is positioned on the detected mat area; And It may include performing a motion travel to remove contamination of the caster so that the mobile robot does not leave the mat area.
  • the method of operating the mobile robot may further include checking whether the plurality of casters are all in contact with the bottom surface of the mat area in response to the mobile robot being seated on the mat area.
  • the step of performing the motion driving may include continuously monitoring whether the plurality of casters are located within the mat area while the motion driving is performed, and varying the motion driving based on the monitoring results. It can be included.
  • the step of performing the motion driving is a step of performing at least one of an in-place rotation motion and a back and forth driving repetitive motion of the mobile robot while not leaving the mat area, and performing the motion driving. During this time, it may include providing rotational force so that each of the plurality of drive wheels alternately performs forward rotation and reverse rotation.
  • the step of performing the motion driving further includes the step of differently determining detailed driving of the motion driving based on information about the mat area, and the information may include at least one of the shape, size, location, and area ratio of the mat area.
  • a method of operating the mobile robot includes detecting contamination of the caster using a sensor mounted around the caster; The method may further include generating a signal for initiating the caster management mode based on a sensing result of the contamination detection sensor.
  • the method of operating the mobile robot may further include varying the execution time of the motion travel according to a sensing result of the contamination detection sensor in the caster management mode.
  • the mobile robot can remove foreign substances accumulated on the caster by itself without replacing the caster of the mobile robot. Accordingly, it is possible to prevent scratches, wear, or damage to the running floor surface due to contamination of the casters of the mobile robot.
  • the caster replacement cycle can be extended, and the risk due to caster contamination of the mobile robot can be minimized when the floor surface is made of high-quality materials or in an environment that emphasizes cleanliness.
  • the mobile robot can itself determine when to remove foreign substances accumulated on the caster. If necessary, it can perform caster management mode by notifying the manager that caster cleaning is necessary, allowing for caster management. It can be performed more efficiently.
  • the mobile robot selects and performs an appropriate motion run for each characteristic of the mat area to remove contamination from the caster, monitors whether the caster is in full contact with the floor before the motion run, and moves the mobile robot to the mat area while performing the motion run. By continuously monitoring whether the mobile robot leaves the mat area, it prevents the mobile robot from unintentionally leaving the mat area and damaging the running surface.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a mobile robot related to the present invention.
  • Figure 2 is a block diagram showing an example configuration of a mobile robot related to the present invention.
  • 3A and 3B are partial views showing a plurality of casters in a mobile robot related to the present invention.
  • Figure 4 is a representative flowchart for explaining the operation method of a mobile robot according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is an example diagram for explaining a method for a mobile robot to recognize a mat area according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is an example diagram showing a mobile robot performing a motion to remove caster contamination in a mat area according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is an example diagram for explaining a confirmation operation before motion driving in the caster management mode of a mobile robot according to an embodiment of the present invention
  • Figures 8A, 8B, 8C, and 8D are motion driving related to the characteristics of the mat area. These are different example diagrams to explain the detailed driving of .
  • Figure 9 is a diagram showing an example of a contamination detection sensor mounted on a mobile robot according to an embodiment of the present invention
  • Figure 10 shows a method of initiating the caster management mode by transmitting the contamination detection result to a remote manager terminal through the control server. This is an example for explanation.
  • FIGS. 11A and 11B are diagrams for explaining different examples of performing a caster management mode when a specific condition is satisfied while a mobile robot travels a set path according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 12 shows an example of a settings screen for entering details of the caster management mode through a user terminal in a mobile robot according to an embodiment of the present invention.
  • mobile robot disclosed in this specification refers to a machine that can perform a set task or mission while driving autonomously.
  • mobile robots are used in various public places such as shopping malls such as department stores, accommodations such as hotels, and cultural spaces such as art galleries and libraries, to provide users with welcome greetings, directions, product information, product search, parking guidance, and airports.
  • This can include a guide robot that can provide a variety of information such as information, docent information, and library guidance, a cleaning robot that performs cleaning work in a designated space, and a delivery robot that packs items and delivers them to a designated destination.
  • Figure 1 is a diagram showing an example of a mobile robot 100 related to the present invention.
  • the mobile robot 100 shown in FIG. 1 has the shape of a guide robot as an example for convenience of explanation, but is not limited thereto.
  • the mobile robot 100 related to the present invention may include any type of robot that can travel on its own using a wheel module including a drive wheel and a caster.
  • the mobile robot 100 includes a head 102, a camera 121, a speaker 152, a voice recognition unit (not shown), a touch screen 151, and a traveling unit ( 130).
  • the mobile robot 100 according to the present invention may be implemented by removing some of the means disclosed herein or by further including other means.
  • the appearance of the mobile robot 100 according to the present invention may largely include an upper module including a head 102 and a touch screen 151 and a lower module including a traveling unit 130.
  • the upper module and the lower module may be provided to be detachable from each other.
  • the upper module provides a user interface that can be changed depending on the service environment.
  • the lower module provides a driving function for movement of the guidance robot body.
  • the upper module again forms a body and can be divided into a body part equipped with a touch screen 151 and a head part 102 equipped with a camera 121, etc.
  • a camera may be provided on the body or a touch screen may be placed on the head 102.
  • the camera 121 may be provided on one side of the case of the head portion 102 or on one side of the case of the body portion. Additionally, a plurality of cameras 121 may be provided. In this case, one may be provided on the front of the main body and installed to face forward, and the other may be provided on the side or rear and installed to face side/rear. Accordingly, an angle of view in the 360 range can be formed.
  • the first camera may include, for example, a 3D stereo camera.
  • the 3D stereo camera can perform functions such as obstacle detection, user face recognition, and stereoscopic image acquisition.
  • the mobile robot 100 can detect and avoid obstacles in its moving direction using the first camera, and can recognize the user to perform various control operations.
  • the second camera may include, for example, a SLAM (Simultaneous Localization And Mapping) camera.
  • the slam camera tracks the current location of the camera through feature point matching and creates a 3D map based on this.
  • the mobile robot 100 can determine its current location using the second camera.
  • the camera 121 can recognize objects within the viewing angle range and perform photo and video shooting functions.
  • the camera 121 may include at least one of a camera sensor (eg, CCD, CMOS, etc.), a photo sensor (or image sensor), and a laser sensor.
  • the camera 121 and the laser sensor can be combined with each other to detect the touch of the sensing object for a 3D stereoscopic image.
  • a photo sensor can be laminated on the display element, and this photo sensor is configured to scan the movement of a detection object close to the touch screen. More specifically, the photo sensor mounts photo diodes and TR (transistors) in rows/columns and scans the contents placed on the photo sensor using electrical signals that change depending on the amount of light applied to the photo diode. In other words, the photo sensor calculates the coordinates of the sensing object according to the amount of change in light, and through this, location information of the sensing object can be obtained.
  • the camera 121 can distinguish and recognize the materials of objects within the viewing angle range. For example, the camera 121 can determine the material of the floor on which the mobile robot 100 runs, the change in the material of the floor, and the location where the change in the material of the floor begins/ends within the range of the angle of view.
  • the sound output unit 152 performs a function of informing the user of information to be provided by voice, and may be in the form of a speaker, for example. Specifically, the response or search result corresponding to the user's voice received through the sound receiver 122 and the voice recognition unit (not shown) provided in the mobile robot 100 is output as a voice through the sound output unit 152. do.
  • This sound output unit 152 may be provided on the outer peripheral surface of the head unit 102 or the body unit provided with the touch screen 151. Additionally, the sound output unit 152 may output sound information related to a screen (eg, menu screen, advertisement screen, etc.) displayed on the touch screen 151.
  • the sound receiver 122 performs a function of receiving a user's voice, etc., and may be in the form of a microphone, for example.
  • the audio receiver 122 processes external audio signals into electrical audio data, and various noise removal algorithms can be implemented to remove noise generated in the process of receiving external audio signals.
  • the touch screen 151 may be located longitudinally in one direction of the body and may display a screen to provide visual information, for example, guidance information. Additionally, the touch screen 151 may include a display module, a touch sensor, and a pressure sensor.
  • the touch screen 151 may be implemented to open and close the interior of the body portion, for example, by combining it with a movement guide means. Additionally, the touch screen 151 may be implemented to be fastened to the body using, for example, a fixing member.
  • the touch screen 151 is provided at the rear with respect to the head 102.
  • it may be additionally provided at the rear in addition to the front.
  • the head 102 may be rotated 180 degrees before moving along the set path, thereby changing the appearance of the touch screen 151 as if it were located at the rear.
  • the touch screen 151 performs a function of displaying visual information (e.g., route information, inquiry information) related to the currently provided service.
  • the user can view the touch screen 151 installed at the rear of the mobile robot 100 while moving along the mobile robot 100.
  • the touch screen 151 may be provided on both the front and rear sides of the main body, respectively.
  • the first touch screen provided on the front of the main body and the second touch screen provided on the rear of the main body have different screens (e.g., a screen for interacting with the user on the first touch screen, an advertising screen on the second touch screen, etc.) This can be displayed.
  • a display unit may be provided on the front of the head unit 102 to display various facial expression changes of the guide robot.
  • the traveling unit 130 performs movement and rotation of the main body of the mobile robot 100.
  • the traveling unit 130 may include a plurality of driving wheels 135a and 135b, a driving motor, and a plurality of casters 131a and 131b.
  • the driving of the traveling unit 130 is controlled according to control commands received by the control unit, and notifications may be provided through output means such as LED before and after driving.
  • the traveling unit 130 rotates with a plurality of drive wheels 135a and 135b and a plurality of casters 131a and 131b in uniform contact with the ground, and the plurality of drive wheels 135a and 135b receive rotational force from the drive motor. By doing so, the mobile robot 100 can be driven.
  • Figure 2 is a block diagram showing an exemplary detailed configuration of a mobile robot 100 related to the present invention.
  • the mobile robot 100 includes a communication unit 110, an input unit 120, a traveling unit 130, a sensing unit 140, an output unit 150, a memory 170, a control unit 180, and a power unit ( 190), etc. may be included.
  • the components shown in FIG. 2 are not essential for implementing a mobile robot, so the mobile robot described herein may have more or fewer components than the components listed above.
  • the communication unit 110 may include one or more modules that enable wireless communication between the mobile robot 100 and an external server, for example, an artificial intelligence server, or an external terminal. Additionally, the communication unit 110 may include one or more modules that connect the mobile robot 100 to one or more networks.
  • the communication unit 110 includes, for example, Wireless LAN (WLAN), Wireless-Fidelity (Wi-Fi), Wireless Fidelity (Wi-Fi) Direct, Digital Living Network Alliance (DLNA), Wireless Broadband (WiBro), and WiMAX ( Uses wireless Internet communication technologies such as World Interoperability for Microwave Access (HSDPA), High Speed Downlink Packet Access (HSDPA), High Speed Uplink Packet Access (HSUPA), Long Term Evolution (LTE), and Long Term Evolution-Advanced (LTE-A). This allows communication with artificial intelligence servers, etc.
  • WLAN Wireless LAN
  • Wi-Fi Wireless Fidelity
  • Wi-Fi Wireless Fidelity
  • DLNA Digital Living Network Alliance
  • WiBro Wireless Broadband
  • WiMAX Uses wireless Internet communication technologies such as World Interoperability for Microwave Access (HSDPA), High Speed Downlink Packet Access (HSDPA), High Speed Uplink Packet Access (HSUPA), Long Term Evolution (LTE), and Long Term Evolution-Adv
  • the communication unit 110 uses short-range communication technologies such as BluetoothTM, Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), Ultra Wideband (UWB), ZigBee, and Near Field Communication (NFC). You can use to communicate with external terminals, etc.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • IrDA Infrared Data Association
  • UWB Ultra Wideband
  • ZigBee ZigBee
  • NFC Near Field Communication
  • the input unit 120 includes a camera 121 or video input unit for inputting video signals, a sound receiving unit 122 for inputting audio signals, for example, a microphone, and a user input unit (not shown) for receiving information from a user. , for example, touch keys, push keys (mechanical keys, etc.). Signal data, voice data, and image data collected by the input unit 120 may be analyzed and processed into control commands.
  • the traveling unit 130 performs movement and rotation of the main body of the mobile robot 100.
  • the traveling unit 130 may include a plurality of driving wheels, a driving motor, and a plurality of casters.
  • the driving of the traveling unit 130 is controlled according to control commands received by the control unit 180, and notifications may be provided through the light output unit 153, such as an LED, before and after driving.
  • the sensing unit 140 may include one or more sensors for sensing at least one of information within the mobile robot, information on the surrounding environment surrounding the mobile robot, and user information.
  • the sensing unit 140 includes a proximity sensor 141, an illumination sensor, a touch sensor, an acceleration sensor, a magnetic sensor, and a gravity sensor ( G-sensor, gyroscope sensor, motion sensor, RGB sensor, infrared sensor, fingerprint scan sensor, ultrasonic sensor, optical Sensors (optical sensors, e.g., cameras (see 121)), microphones, battery gauges, environmental sensors (e.g., barometers, hygrometers, thermometers, radiation sensors, heat sensors, gas It may include at least one of a detection sensor, etc.), a chemical sensor (e.g., an electronic nose, a healthcare sensor, a biometric sensor, etc.).
  • the guidance robot disclosed in this specification can utilize information sensed by at least two of these sensors by combining them.
  • the sensing unit 140 may include a driving-related sensor 142 that detects obstacles, ground conditions, etc.
  • the sensing unit 140 may include a contamination detection sensor 143 for removing foreign substances from the plurality of casters or driving wheels of the traveling unit 130.
  • this contamination detection sensor 143 may be one of a camera, IR sensor, or other vision sensor mounted around the detailed configuration of the driving unit 130.
  • the proximity sensor 141 examples include a transmissive photoelectric sensor, a direct reflection photoelectric sensor, a mirror reflection photoelectric sensor, a high-frequency oscillation type proximity sensor, a capacitive proximity sensor, a magnetic proximity sensor, and an infrared proximity sensor. Additionally, the proximity sensor 141 may include at least one of a navigation camera, an ultrasonic sensor, a lidar, and a ToF sensor, through which the approach and location of a sensing object (eg, a user) can be recognized.
  • a navigation camera an ultrasonic sensor
  • a lidar and a ToF sensor
  • the output unit 150 is intended to generate output related to vision, hearing, or tactile senses, and may include at least one of a touch screen 151, an audio output unit 152, and an optical output unit 153.
  • the touch screen 151 can implement a touch screen by forming a layered structure or being integrated with the touch sensor. This touch screen functions as a user input unit that provides an input interface between the mobile robot 100 and the user, and can simultaneously provide an output interface.
  • the light output unit 153 uses light from a light source to output a signal to notify the occurrence of an event in the mobile robot 100. For example, when a movement command is delivered to the traveling unit 130 of the mobile robot 100, a signal for notifying movement is output through the optical output unit 153.
  • the control unit 180 may include a learning processor 181 to perform operations related to the artificial intelligence technology of the guidance robot.
  • the learning processor 181 can learn one or more models composed of an artificial neural network using learning data.
  • the learning processor 181 may be configured to receive, classify, store, and output information to be used for data mining, data analysis, intelligent decision-making, and machine learning algorithms and techniques.
  • the learning processor 181 receives, detects, generates, and stores predefined information or information output in other ways through the mobile robot, or receives, detects, and generates information through other components, devices, and terminals. It may include one or more memory units configured to store sensed, generated, predefined or output data.
  • the learning processor 181 may be integrated into the mobile robot or may include memory. In one embodiment, the learning processor 181 may be implemented through the memory 170. However, it is not limited to this, and the learning processor 181 may be implemented in an external memory related to the mobile robot 100, or may be implemented through a memory included in a server capable of communicating with the mobile robot 100. In another embodiment, the learning processor 181 may be implemented through memory maintained in a cloud computing environment, or other remote memory accessible by the guidance robot through a communication method such as a network.
  • Learning processor 181 typically processes data to identify, index, classify, manipulate, store, retrieve, and output data for use in supervised or unsupervised learning, data mining, predictive analytics, or other machine learning techniques. This is done to store it in one or more databases.
  • the information stored in the learning data unit can be used by a plurality of control units (processors) included in the control unit 180 or the guidance robot that uses at least one of different types of data analysis, machine learning algorithms, and machine learning technologies. there is. Examples of such algorithms and techniques include the k-Nearest neighbor system, fuzzy logic (e.g., possibility theory), neural networks, and Boltzmann machines.
  • the control unit 180 may determine or predict executable operations of the guidance robot based on information determined or generated using data analysis, machine learning algorithms, and machine learning technology. To this end, the control unit 180 may request, search, receive, or utilize data from the learning processor 181.
  • the control unit 180 may perform various functions implementing a knowledge-based system, an inference system, and a knowledge acquisition system, and may include a system for uncertain inference (e.g., a fuzzy logic system), an adaptive system, a machine learning system, and an artificial intelligence system. It can perform a variety of functions, including neural networks.
  • control unit 180 enables voice and natural language processing, such as an I/O processing module, an environmental condition module, a speech-to-text (STT) processing module, a natural language processing module, a workflow processing module, and a service processing module.
  • voice and natural language processing such as an I/O processing module, an environmental condition module, a speech-to-text (STT) processing module, a natural language processing module, a workflow processing module, and a service processing module.
  • Each of the sub-modules may have access to one or more systems or data and models in the mobile robot, or a subset or superset thereof.
  • objects to which each of the sub-modules has access rights may include scheduling, vocabulary index, user data, task flow model, service model, and automatic speech recognition (ASR) system.
  • ASR automatic speech recognition
  • control unit 180 may be configured to detect and detect what the user requests based on the user's intention or context conditions expressed in user input or natural language input based on data from the learning processor 181. It may be possible. When the operation of the mobile robot is determined based on the data analysis, machine learning algorithm, and machine learning technology performed by the learning processor 181, the control unit 180 controls the components of the mobile robot to execute the determined operation. You can control it. The control unit 180 may execute the determined operation by controlling the mobile robot based on the control command.
  • the memory 170 stores data supporting various functions of the mobile robot 100.
  • the memory 170 may store a number of application programs (application programs or applications) running on the mobile robot 100, data for operating the mobile robot 100, and commands. Additionally, the memory 170 may store variable call words for performing a voice conversation function with a user.
  • the memory 170 is, for example, a flash memory type, a hard disk type, a solid state disk type, an SDD type (Silicon Disk Drive type), and a multimedia card micro type ( multimedia card micro type), card type memory (e.g. SD or XD memory, etc.), random access memory (RAM), static random access memory (SRAM), read-only memory (ROM), EEPROM ( It may include at least one type of storage medium among electrically erasable programmable read-only memory (PROM), programmable read-only memory (PROM), magnetic memory, magnetic disk, and optical disk.
  • PROM electrically erasable programmable read-only memory
  • PROM programmable read-only memory
  • magnetic memory magnetic disk
  • optical disk optical disk.
  • the control unit 180 typically controls the overall operation of the mobile robot 100 in addition to operations related to the application program.
  • the control unit 180 processes signals, data, information, etc. input or output through the components discussed above, runs an application program stored in the memory 170, or controls the driving unit 130 to provide appropriate information or information to the user. Functions can be provided or processed.
  • the power supply unit 190 receives external power and internal power under the control of the control unit 180 and supplies power to each component included in the mobile robot 100.
  • This power unit 190 may include a battery, and the battery may be a built-in battery or a replaceable battery.
  • At least some of the above components may operate in cooperation with each other to implement the operation, control, or control method of the guide robot according to various embodiments described below. Additionally, the operation, control, or control method of the guide robot may be implemented on the guide robot by driving at least one application program stored in the memory 170.
  • various embodiments disclosed below may be implemented in a recording medium readable by a computer or similar device using, for example, software, hardware, or a combination thereof.
  • the mobile robot 100 related to the present invention travels using a plurality of drive wheels, a drive motor, and a plurality of casters.
  • FIGS. 3A and 3B are partial views showing a plurality of casters 131a and 131b included in the traveling unit 130 of the guide robot according to the present invention.
  • the traveling unit 130 of the mobile robot 100 uses a wheel module including drive wheels 135a and 135b and casters 131a and 131b to drive the mobile robot 100. .
  • a plurality of wheel modules may be mounted on the bottom plate 101B of the mobile robot 100.
  • the plurality of wheel modules may include a left wheel module provided on the left and a right wheel module provided on the right based on the moving direction of the mobile robot.
  • the left wheel module and the right wheel module are symmetrical left and right and can be installed on the floor plate 101B so that they are spaced apart in the left and right directions.
  • the wheel module may be used to include both a left wheel module and a right wheel module.
  • the wheel module may include a plurality of driving wheels (135a, 135b), a plurality of casters (131a, 131b), a plurality of link arms (133a, 133b), a guide pin, a hinge means, and a driving motor.
  • Each of the plurality of drive wheels 135a and 135b rotates by receiving rotational force from the drive motor, thereby enabling the mobile robot 100 to move.
  • Each of the plurality of driving wheels 135a and 135b may be connected to the rotation shaft of the drive motor or to a reducer connected to the rotation shaft of the drive motor.
  • Each of the plurality of link arms 133a and 133b may have a structure in which a link motor arm and a link back arm are linked.
  • a plurality of driving wheels 135a and 135b and a plurality of casters 131a and 131b may be distributed on a plurality of link arms 133a and 133b.
  • Each link motor arm and link back arm may be horizontal.
  • the plurality of casters 131a and 131b may include a front caster 131a and a rear caster 131b.
  • a plurality of front casters 131a and rear casters 131b may be provided, for example, two each.
  • the front caster 131a may be installed at the front of each link motor arm of the plurality of link arms 133a and 133b.
  • the rear caster 131b may be installed at the rear of each link back arm of the plurality of link arms 133a and 133b.
  • the front caster 131a may include a caster body and a front wheel.
  • the caster body may be installed on the front part of each link motor arm and may include a vertical axis installed on each link motor arm.
  • the front wheel may be arranged on the caster body to rotate around a horizontal axis.
  • the rear caster 131b may include a caster body and a rear wheel.
  • the caster body may be installed on the rear portion of each link back arm and may include a vertical axis installed on each link back arm.
  • the rear wheel may be arranged on the caster body to rotate around a horizontal axis.
  • the plurality of driving wheels 135a and 135b, the plurality of front casters 131a and the rear casters 131b can be rotated while in uniform contact with the ground, and the mobile robot 100 has a plurality of driving wheels 135a and 135b. ) can be driven by rotation.
  • the mobile robot 100 repeatedly travels by the traveling unit 130, foreign matter (eg, sand, dirt, hair, thread, etc.) accumulates on the plurality of casters 131a and 131b.
  • the plurality of casters 131a and 131b scratch the floor, and the marble wax layer and stone surface of the floor may be worn or damaged.
  • an operation method for periodically removing accumulated foreign substances on the plurality of casters 131a and 131b of the mobile robot 100 has been implemented.
  • this is detected and notified to the manager, and an operation method is implemented to remove the foreign substances while minimizing interference with the work being performed.
  • Figure 4 is a representative flowchart for explaining the operating method 400 of a mobile robot according to an embodiment of the present invention.
  • the operation method 400 begins with step 410 where the control unit 180 of the mobile robot 100 recognizes that the caster management mode has started.
  • the caster management mode refers to an operation mode for removing contaminants from at least some of the casters 131a and 131b provided in the mobile robot 180. Broadly speaking, it includes operation modes divided into moving the mobile robot 100 to a specific area and performing a motion drive to remove contamination over a specific area.
  • the caster management mode may be initiated based on a signal generated according to input or condition satisfaction. Specifically, when the administrator performs an input to perform the caster management mode on the mobile robot 100, or when a set condition is satisfied and the mobile robot 100 determines that caster cleaning is necessary, the mobile robot 100 When the control unit 180 generates a start signal for the caster management mode, the caster management mode can be started.
  • control unit 180 of the mobile robot 100 performs step 420 of detecting the mat area using the sensor of the mobile robot 100.
  • the mat area refers to an area where a floor mat including a foreign matter suction/collection function is installed.
  • the type or material of the floor mat there is no particular limitation on the type or material of the floor mat, but foreign substances (e.g., dust, sand, soil, hair, thread, etc.) attached to the running part of the mobile robot 100, especially the casters 131a and 131b, can be easily removed. It can be made of a form or material that can be collected by, for example, a suction hole and a rough material.
  • foreign substances e.g., dust, sand, soil, hair, thread, etc.
  • the floor mat may be a coil mat.
  • the floor mat may be a dust suction mat with a sterilizing function.
  • the floor mat may be a cleaning mat that has at least one motor and is capable of collecting dust by suction.
  • the floor mat may be formed to include a plurality of suction holes or may be formed in a multi-layered structure to improve the foreign matter suction/collection function.
  • the mobile robot 100 detects the mat area by comparing the material, color, etc. of the floor surface on which the mobile robot 100 runs through a sensor, for example, the camera 121, with the material, color, etc. of the mat area. You can.
  • detecting the mat area may include detecting the location of the mat area, the shape (eg, size, shape, etc.) of the mat area, and a point at which the mobile robot 100 can easily rest.
  • detecting the mat area may include recognizing information about the distance, direction, path, obstacles in the path, etc. from the current location of the mobile robot 100 to the location of the area where the floor mat is installed. there is.
  • detecting the mat area means that the control unit 180 of the mobile robot 100 recognizes whether the mat area is a square, a long rectangle in one direction, a circle, and/or the total area is greater than or equal to a reference value. It may include:
  • the mat Sensing an area may include detecting these entry and exit points.
  • control unit 180 When the mat area is detected in this way, the control unit 180 performs a step of transmitting a travel command to the traveling unit 130 of the mobile robot so that the mobile robot 100 is positioned on the detected mat area (430).
  • control unit 180 determines a point where the mobile robot 100 will climb in the detected mat area, and corrects the posture of the mobile robot 100 to face the determined point (e.g., the direction of the determined point moves). (so that it comes to the front based on the traveling direction of the robot 100), and then, the movement of the mobile robot 100 can be controlled so that it passes the determined point and lands on the mat area.
  • the point where the mobile robot 100 will climb may be determined based on the current posture and driving direction of the mobile robot 100.
  • the point where the mobile robot 100 will climb may be determined as a point where the mobile robot can easily rest, for example, a point with the lowest height from the floor.
  • control unit 180 when the mobile robot 100 is seated on the mat area, the control unit 180 additionally performs a process to check whether the plurality of casters 131a and 131b are all in contact with the bottom surface of the mat area. can do.
  • the mobile robot 100 can repeatedly run back and forth on the mat area or rotate left and right until it evenly touches the surface. This operation is not included in the motion for cleaning the caster.
  • control unit 180 may output a feedback signal notifying the start of caster cleaning.
  • This feedback signal may be performed in one or more of the following ways: visual information through the touch screen 151, voice/tone output through the audio output unit 152, and LED blinking through the optical output unit 153.
  • the mobile robot 100 When the mobile robot 100 is seated on the mat area, it starts traveling in motion to remove contaminants from the casters, and at this time, the mobile robot 100 is continuously monitored to see if it leaves the mat area (440). That is, the control unit 180 of the mobile robot 100 causes the mobile robot 100 to run a predetermined motion to remove contamination from the casters 131a and 131b within the mat area.
  • the fact that the mobile robot 100 does not leave the mat area may mean that the casters 131a and 131b are located within the mat area.
  • Whether the casters 131a and 131b are located within the mat area can be monitored, for example, through the camera 121 of the mobile robot or the contamination detection sensor 143 installed on the floor plate 101B.
  • control unit 180 continuously monitors whether the casters 131a and 131b are located within the mat area while a predetermined motion is performed to remove contamination of the casters 131a and 131b within the mat area. And, the determined motion driving can be varied based on the monitoring results.
  • changing the predetermined motion driving may include not only the motion method itself, but also changing the current rotation direction or reducing the moving distance/interval.
  • Motion driving to remove contaminants from the casters of the mobile robot 100 may mean that the mobile robot 100 moves in a predetermined motion within the mat area to remove foreign substances on the casters.
  • control unit 180 may control the traveling unit 130 so that the mobile robot 100 performs at least one of an in-place rotation motion and a repetitive forward and backward travel motion while the mobile robot 100 does not leave the mat area.
  • control unit 180 may provide rotational force so that each of the plurality of driving wheels 135a and 135b alternates between forward and reverse rotations as a motion movement to remove foreign substances stuck on the caster. Accordingly, as the front caster (131a) and rear caster (131b) linked to each of the plurality of drive wheels (135a, 135b) rotate in opposite directions, that is, rotate in the forward and reverse directions, foreign substances on the casters fall off and remain in the mat area. can be captured.
  • the detailed driving of the motion driving to remove foreign substances on the caster may be determined differently based on information about the mat area.
  • the information about the mat area may include at least one of the shape, size, location, and area ratio of the mat area.
  • the mobile robot may repeatedly rotate clockwise and counterclockwise as a detailed driving of the motion driving.
  • the mobile robot can repeat forward and backward movements as a detailed driving of the motion driving.
  • the mobile robot related to the present invention recognizes a mat area upon initiation of the caster management mode to prevent damage to the floor surface due to casters with foreign substances, and moves to be on the recognized mat area, By performing appropriate motion driving without leaving the mat area, foreign substances on the casters can be removed on their own without the help of an administrator.
  • FIG. 5 is a diagram specifically explaining how a mobile robot recognizes a mat area in relation to step 420 of FIG. 4 .
  • the mobile robot 100 may stop the task being performed or stop moving, and perform a motion to confirm the location of the mat area to be visited.
  • the mat area is an area where a floor mat is installed to remove foreign substances from the casters, and may be located around the mobile robot 100 or may be preset at a designated location in a certain space.
  • the mat area may be determined to be located close to the current location of the mobile robot 100.
  • the mobile robot 100 can activate the camera 121 and detect whether a mat area is located within the viewing angle range. While detecting the location of the mat area, the mobile robot 100 may rotate in place or travel in a zigzag or spiral manner over a certain range of areas.
  • the mat area may be determined to be one of the mat areas included within or nearby the path set for the mobile robot 100.
  • the mobile robot 100 may utilize pre-stored map information and route information to detect the location of a mat area included in or close to the route to be driven from the current location of the mobile robot 100. there is.
  • map information and path information By using the map information and path information in this way, if the mat area is not around the mobile robot 100, the mat area can be detected and determined faster than detecting the location through the camera 121.
  • the mobile robot 100 approaches a mat area within the path or close to the path, it operates to accurately detect the mat area and its location through the camera 121.
  • the control unit 180 of the mobile robot 100 may recognize the mat area 200 by comparing and analyzing the floor surface within the viewing angle range 501 of the camera 121.
  • a comparative analysis is conducted to determine whether there is a difference in material, color, ground height, etc. between the floor of the mat area 200 and the floor other than the mat area. Thus, it is possible to confirm and recognize that the mat area 200 exists.
  • the control unit 180 moves the mobile robot 100 forward and determines the size of the detected mat area 200. It is checked whether is increasing, and the mobile robot 100 is moved to the mat area 200 while correcting the posture of the mobile robot 100 in the direction in which the size of the detected mat area 200 increases.
  • the process in which the mobile robot 100 moves toward the mat area 200 is somewhat similar to the process in which the mobile robot 100 attempts to dock at a charging station to charge its battery. However, there is a difference in that it moves while independently checking the size of the mat area 200 included within the field of view range 501 of the mobile robot 100 rather than based on a signal.
  • the field of view range 501 of the camera 121 of the mobile robot 100 includes the floor surface that meets the main body of the mobile robot 100 in the vertical direction, as shown in FIG. 5, the field of view range 501 is within the field of view range 501. It can be said that the time when the size of the included mat area 200 decreases corresponds to the time when the mobile robot 100 moves over the mat area 200.
  • the control unit 180 while the entire matte area 200 is included in the field of view range 501 of the camera 121, the control unit 180 provides information about the matte area 200 through image analysis (e.g., shape, size, position, area ratio, etc.) of the mat area 200, and based on the acquired information and the current position of the mobile robot 100, determine the size of the mat area 200 on which the mobile robot 100 will sit. Coordinate points can be calculated.
  • image analysis e.g., shape, size, position, area ratio, etc.
  • the control unit 180 determines the relative distance to the calculated coordinate point. While calculating in real time, the driving unit 130 can be controlled to drive slowly toward the coordinate point.
  • the control unit 180 when it is detected that an obstacle exists around or on the mat area 200 through the obstacle sensor of the mobile robot 100, the control unit 180 avoids the obstacle and moves the mat area to the mat area. You can try pointing to the coordinate point of (200), and if you fail, you can output a voice message notifying the presence of an obstacle, or maintain a standby state for a certain period of time.
  • the mobile robot 100 When the mobile robot 100 lands on the coordinate point in the mat area 200, it is checked through the camera 121 that the mobile robot 100 is safely located in the mat area 200, preferably in the mat area. Check whether it is located in the center of (200).
  • control unit 180 outputs a feedback signal indicating that the specified motion begins before performing the specified motion to remove foreign substances from the caster. can do.
  • FIG. 6 is a diagram specifically explaining how a mobile robot performs a motion to remove caster contamination in a mat area in relation to step 430 of FIG. 4 .
  • the mobile robot 100 Once it is confirmed that the mobile robot 100 is safely seated on the mat area 200, it can now perform a designated motion to remove foreign substances from the caster.
  • motion travel is performed so that the wheels of the casters (131a, 131b) rotate in the opposite direction to the normal traveling direction. can do. Additionally, for more reliable removal of foreign substances, the same operation may be repeated several times or a motion movement may be performed by alternately changing the rotation direction of the wheels of the casters 131a and 131b.
  • foreign substances e.g., hair, thread, etc.
  • the predetermined motion for removing foreign substances of the casters 131a and 131b is to maintain the mobile robot 100 without leaving the mat area 200, and to rotate the mobile robot 100 in place on the mat area 200 and It may include an operation of performing at least one of repeated forward and backward driving motions. For example, as shown in FIG. 6, the in-place rotation motion 611 and the forward and backward travel repetition motion 612 can be performed alternately.
  • control unit 180 generates a control signal to provide rotational force so that each of the plurality of driving wheels 135a and 135b of the traveling unit 130 alternately performs forward rotation and reverse rotation. It can be transmitted to each drive motor.
  • the execution time of the designated motion for removing foreign substances of the casters 131a and 131b is proportional to the accumulated mileage of the mobile robot 100, or based on the detection result of remaining foreign substances if it is possible to check (recognize) whether the foreign substances have been removed. This can be decided.
  • the controller 180 may increase the execution time of a given motion for removing foreign substances as the accumulated travel distance of the mobile robot 100 increases. After the predetermined motion is completed, it can be operated to reset the accumulated mileage.
  • control unit 180 determines whether the extent to which foreign substances in the casters 131a and 131b have been removed does not decrease below a certain range as a result of confirmation through a sensor or the like, or if a difference greater than a certain range is not detected compared to before performing the operation. , it can be operated to repeat the specified motion from the beginning.
  • the control unit 180 of the mobile robot 100 ensures that the main body of the mobile robot 100, more precisely, the casters 131a and 131b, do not leave the mat area 200 while performing a predetermined motion to remove foreign substances from the caster. Continuously monitor whether or not
  • the size and ratio of the mat area 200 included in the view angle range 601 are continuously checked through the camera 121 of the mobile robot, and the mobile robot 100 is monitored in real time. You can perform specified motions while correcting your posture.
  • the corresponding driving wheels 135a and 135b are moved to the inside of the mat area 200.
  • the direction of rotation can control the direction of rotation.
  • the control unit 180 of the mobile robot 100 detects both the front caster 131a and the rear caster 131b through a sensing unit, for example, a camera 121 or an IP sensor. It is possible to continuously monitor whether the device is located within the mat area 200. Additionally, the control unit 180 may vary the motion travel so that both casters 131a and 131b are within the mat area, based on the monitoring results.
  • a sensing unit for example, a camera 121 or an IP sensor. It is possible to continuously monitor whether the device is located within the mat area 200. Additionally, the control unit 180 may vary the motion travel so that both casters 131a and 131b are within the mat area, based on the monitoring results.
  • Figure 7 is an example diagram for explaining a confirmation operation before a mobile robot moves in a caster management mode according to an embodiment of the present invention.
  • an additional process may be included to check whether the casters of the mobile robot 100 are all in contact with the bottom surface of the mat area 200 before performing the specified motion.
  • a camera or the like is mounted around the caster, it is possible to check whether the caster is in full contact with the bottom surface of the mat area 200 by analyzing the image obtained through the camera.
  • the drive wheel is briefly and quickly repeated a certain number of times in the forward and reverse directions before performing the specified motion, so that the suspension effect is transmitted to all casters, so that the caster is in the mat area 200.
  • the initial posture movement can be performed so that all contacts are made with the floor surface.
  • FIGS. 8A, 8B, 8C, and 8D are different example diagrams for explaining detailed motion driving related to the characteristics of the mat area.
  • the mobile robot 100 may determine detailed driving motions differently based on information about the mat area 200, that is, the shape, size, location, area ratio, etc. of the mat area 200.
  • the mat area is an area where a floor mat is installed to remove foreign substances from casters, and may be set to a predetermined value smaller than the actual size of the floor mat. For example, if the floor mat is 1m in width and height, the mat area may be 0.9 to 0.95m. This is to ensure that the mobile robot 100 does not completely leave the mat area while performing a designated motion travel on the mat area.
  • the control unit 180 may change the details of the motion travel based on the shape or area ratio of the mat area 200 so that the mobile robot does not leave the mat area 200 while performing the motion travel.
  • control unit 180 may operate to perform a normal spiral rotation motion if the shape of the mat is square. Also, for example, if the shape of the mat is rectangular, the control unit 180 may control the traveling unit 130 to perform a spiral rotation motion in which the edges are distorted in the long direction.
  • control unit 180 may pre-store detailed driving details matching each shape of the mat area 200 in the memory 170 of the mobile robot 100, and then display the mat area 200 confirmed through the camera 121.
  • the detailed driving that matches the shape of may be obtained from the memory 170 and operated to perform the detailed driving.
  • the control unit 180 may change the details of the motion travel based on the size of the mat area 200 so that the mobile robot does not leave the mat area 200 while performing the motion travel.
  • the in-place rotation motion 611 can be expanded into a spiral rotation motion, and the forward and backward travel repetitive motion 612 can be operated to vary longer.
  • the control unit 180 can change the detailed driving motion of the driving motion according to the location where the mat area 200 is installed so as to take into account the surrounding situation.
  • the detailed driving at this time can be considered to include not only the operation of the wheel module to remove foreign substances from the caster, but also external notifications.
  • control unit 180 further reduces the driving speed of the wheel module for safety and displays to the outside that the caster management mode is being performed.
  • LED output or guidance sound output can be used in parallel.
  • Figures 8a and 8b are examples of a case in which the shape of the mat area is close to a square and the area is narrow, and an in-place spiral motion is performed as a predetermined motion travel.
  • the mobile robot 100 may perform an in-place rotation motion or an in-place spiral rotation motion so as not to deviate too much from its seated position.
  • FIG. 8A is an example of a mobile robot performing a spiral in-place motion 801 in a counterclockwise direction on a mat area 200.
  • the wheel of the caster 131 rotates forward or backward while moving along the spiral motion 801.
  • the control unit 180 operates a drive motor linked with the left drive wheel 135a so that the left drive wheel 135a of the mobile robot rotates forward based on the actual moving direction 801r of the mobile robot.
  • the right driving wheel 135b of the mobile robot provides driving force to the drive motor linked with the right driving wheel 135b to rotate in the reverse direction.
  • a larger driving force is transmitted to the drive motor linked with the left drive wheel (135a) than the drive motor linked with the right drive wheel (135b), so that the rotation speed of the right drive wheel (135b) increases with the rotation of the left drive wheel (135a). It can be adjusted to be slower than the speed.
  • the control unit 180 is linked with the left driving wheel 135a of the mobile robot so that the left driving wheel 135a rotates in the reverse direction based on the actual moving direction 802r of the mobile robot.
  • the right driving wheel 135b of the mobile robot provides driving force to the drive motor linked with the right driving wheel 135b to rotate in the forward direction.
  • a smaller driving force is transmitted to the drive motor linked with the left drive wheel (135a) than the drive motor linked with the right drive wheel (135b), so that the rotation speed of the right drive wheel (135b) increases with the rotation of the left drive wheel (135a).
  • the speed can be adjusted to be faster.
  • Figure 8c is a case where the area of the mat area is large, and is an example of performing zigzag driving with a set motion.
  • the mobile robot 100 may perform motion travel in the backward direction 803, which is opposite to the forward direction, which is the normal traveling direction.
  • driving force is transmitted to the drive motors linked to both the left drive wheel 135a and the right drive wheel 135b of the mobile robot so that they rotate in the backward direction. Accordingly, the wheels of the front caster and rear caster linked to the left driving wheel 135a also rotate in the reverse direction, and the wheels of the front caster and rear caster linked to the right driving wheel 135b also rotate in the reverse direction.
  • zigzagging may be performed once more in the vertical direction, or zigzagging the same path in the forward direction may be performed.
  • Figure 8d is an example of a case where only a specific motion driving is possible depending on the shape of the mat area.
  • the mat area 200 of FIG. 8D is installed in a form composed of piece mats 200A and 200B so that only the left and right wheels can pass like a rail.
  • the left and right drive wheels 135a and 135 of the mobile robot 100 move forward or backward simultaneously and at the same speed, thereby removing foreign substances on the linked casters 131a and 131b. .
  • the mobile robot 100 performed a series of operations to remove foreign substances on the caster periodically or according to a command to start the caster management mode.
  • the caster management mode can be performed at a set cycle.
  • the floor As soon as it is discovered that a large amount of foreign matter is on the caster. It would be even more desirable if it could be removed.
  • Figure 9 is a diagram showing an example of a contamination detection sensor mounted on a guidance robot according to an embodiment of the invention
  • Figure 10 shows a method of initiating the caster management mode by transmitting the contamination detection result to a remote manager terminal through the control server. This is an example for explanation.
  • caster contamination is detected around the front caster (131a) linked to the left driving wheel (135a) and the front caster (131a) linked to the right driving wheel (135b) on the bottom plate of the mobile robot.
  • a sensor for this purpose that is, a contamination detection sensor 143, may be installed.
  • a contamination detection sensor 143 is installed on each of the rear part of the front caster 131a linked to the left driving wheel 135a and the rear part of the front caster 131a linked to the right driving wheel 135b, for example.
  • a camera or IR sensor may be installed. And, by analyzing the image or signal acquired through the contamination detection sensor 143, the degree of contamination of the caster linked to the left driving wheel 135a or the caster linked to the right driving wheel 135b can be determined periodically or in real time. there is.
  • the contamination detection sensor 143 does not directly monitor the contamination level of the caster, but detects the curvature of the floor surface on which the mobile robot 100 travels to determine whether the caster management mode is necessary.
  • the control unit 180 detects the curvature of the floor surface on which the mobile robot 100 runs using an IR sensor mounted at a specific position on the floor plate or main body frame of the mobile robot 100, and detects the curvature of the detected curvature. By recognizing the difference value, you can determine whether the caster needs cleaning.
  • the mobile robot 100 based on the fact that the mobile robot 100 requires periodic battery charging, when the mobile robot 100 attempts to dock or undock from the charging station using a camera mounted on the charging station, , the adsorption of foreign substances and the degree of contamination of the caster can also be monitored.
  • the sensing result of the contamination detection sensor 143 is transmitted to the control unit 180 of the mobile robot 100. If it is determined that the caster management mode needs to be performed because the contamination level of the caster is above the standard range, the control unit 180 may generate a corresponding signal.
  • the control unit 180 may itself generate a signal to initiate the caster management mode based on the generated signal.
  • the start of the caster management mode can be recorded in memory 170 or the like.
  • control unit 180 may operate to transmit the generated signal to the manager's terminal through the communication unit 110 and perform the caster management mode through the manager.
  • the control server 1000 transmits the caster foreign matter sensing result to the remote manager terminal 500 (2).
  • this execution command is transmitted to the mobile robot 100 through the control server 100, thereby executing the caster management mode. can be initiated (3).
  • control unit 180 of the mobile robot can vary the execution time of the motion driving in the caster management mode according to the sensing results of the contamination detection sensor 143 before and after performing the caster management mode.
  • the motion travel time in the caster management mode can be further increased.
  • caster management You can further increase the mode's motion driving time or change the detailed driving method.
  • the caster management mode can be terminated.
  • control unit 180 of the mobile robot may end the caster management mode based on the sensing result of the contamination detection sensor 1430.
  • the control unit 180 may start the caster management mode.
  • the mobile robot 100 can be moved to the previous position and controlled to continue performing the next stored operation mode. For example, docking at a charging station to perform charging, which is the next operation mode of the mobile robot 100. can be performed.
  • FIGS. 11A and 11B are diagrams for explaining different examples of performing a caster management mode when a specific condition is satisfied while a guide robot travels a set path according to an embodiment of the present invention.
  • the performance cycle of the caster management mode must be optimally set in consideration of the contamination level of the caster of the mobile robot 100 and the replacement cycle of the floor mat. We will describe various embodiments for this purpose.
  • the control unit 180 may operate to generate a control signal to initiate the caster management mode when the mobile robot 100 satisfies a preset condition.
  • the preset conditions are after completing a set work or task, or at certain times (e.g., about every 6 to 8 hours), or after completing a specific driving course, at a specific point (POI).
  • the cumulative driving distance reaches a certain value or exceeds a threshold, which may include one or more of the following: the mobile robot 100 approaches the charging station for charging or undocks from the charging station after charging is completed. You can.
  • Figure 11a is an example of performing the caster management mode when charging or releasing the mobile robot.
  • control unit 180 of the mobile robot 100 may control the traveling unit 130 so that the mobile robot 100 moves to the charging station 300 to charge the battery.
  • the mobile robot 100 may generate a control signal to recognize the surrounding mat area 200.
  • the mobile robot 100 is positioned so that the charging terminal 191 (FIG. 3a) provided on the upper part of the bottom plate of the mobile robot 100 is in front of the charging station 300. It has been corrected.
  • the mat area 100 may be located on a (virtual) docking path to the charging station 300.
  • the mat area 200 may be installed in front of the charging station 300.
  • control unit 180 of the mobile robot 100 sends a control signal to recognize the surrounding mat area 200 rather than the working position after undocking. You can also create .
  • the mat area 200 may be installed in a designated common area, like a charging station.
  • the map of the mobile robot 100 may include information about the common area where the mat area 200 is installed.
  • FIG. 11B shows an example of performing a caster management mode by including a mat area in the set travel path when a travel path is set for the mobile robot 100.
  • control unit 180 may change the route to include a mat area for cleaning casters within the set route.
  • control unit 180 While the mobile robot 100 is traveling along a set path, if it is detected that a mat area 200 exists around the mobile robot 100, the control unit 180 transmits this to the administrator terminal or records it as map information.
  • the operation of detecting the presence of the surrounding mat area 200 may be performed based on the sensing result of the contamination detection sensor for the caster described above.
  • Figure 11b is an example screen of changing the path to include a mat area based on the administrator's response.
  • a query 1102 about whether to change the route including the detected mat area 200 may be displayed on the screen 1101 of the administrator terminal.
  • query 1102 if a route change is selected, the route is reset to include the mat area 200 detected by the mobile robot 100. Thereafter, when the mobile robot 100 enters the mat area within the path, the control unit 180 controls the traveling unit 130 to perform a motion travel to remove foreign substances from the caster.
  • the administrator can set the mobile robot 100 to automatically include a mat area around the route in the route whenever it discovers it through the screen 1101.
  • the maximum number of mat areas that the mobile robot 100 can add to the path (eg, 3) may be limited.
  • Figure 12 shows an example of a settings screen for entering details of the caster management mode through a user terminal in a guidance robot according to an embodiment of the present invention.
  • the settings screen related to execution of the caster management mode may include selection of the mat area 200, selection of motion travel to remove foreign substances from the caster, and input for starting the caster management mode. .
  • a list of selectable mat areas 200 may be displayed.
  • the selectable mat areas included in the list are classified based on criteria such as the installation location of the mat area 200, its shape, whether it is included in the set path, and its location close to the current location of the mobile robot 100. and can be determined.
  • the motion in the caster management mode is displayed on the second screen 1220 along with location information 1223 about the determined mat area.
  • An item 1222 for selecting driving may be displayed.
  • the start of the caster management mode is displayed on the third screen 1230 along with simulation information 1233 regarding the determined motion driving.
  • An input item 1232 may be displayed.
  • the mobile robot 100 moves to the cleaning mat in front of the entrance and performs a narrow rotation mode, thereby performing a caster management mode to remove foreign substances on the casters.
  • the mobile robot can remove foreign substances accumulated on the caster by itself without replacing the caster of the mobile robot. Accordingly, it is possible to prevent scratches, wear, or damage to the running floor surface due to contamination of the casters of the mobile robot. Additionally, by periodically cleaning the casters, the caster replacement cycle can be extended, and the risk due to caster contamination of the mobile robot can be minimized when the floor surface is made of high-quality materials or in an environment that emphasizes cleanliness. In addition, by sensing the contamination level of the caster, the mobile robot can itself determine when to remove foreign substances accumulated on the caster.
  • the mobile robot selects and performs an appropriate motion run for each characteristic of the mat area to remove contamination from the caster, monitors whether the caster is in full contact with the floor before the motion run, and moves the mobile robot to the mat area while performing the motion run. By continuously monitoring whether the mobile robot leaves the mat area, it prevents the mobile robot from unintentionally leaving the mat area and damaging the running surface.

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Abstract

이동 로봇 및 이동 로봇의 동작 방법에 개시된다. 본 발명에 따른 이동 로봇은 캐스터에 묻은 이물질을 주기적으로 제거하는 것과 관련된 기술을 개시한다. 이를 위해, 이동 로봇은 복수의 구동휠과 캐스터를 포함하는 휠 모듈을 이용하여 이동 로봇을 주행하는 동안, 캐스터 관리 모드가 개시되었음이 인식된 것에 응답하여, 센서를 이용하여 주변의 매트 영역을 감지하고, 인식된 매트 영역 위에 상기 이동 로봇이 위치하도록 이동한 후, 이동 로봇이 해당 매트 영역을 벗어나지 않으면서 캐스터의 오염을 제거하도록 정해진 모션 주행을 수행한다. 그에 따라, 이동 로봇의 캐스터에 묻은 이물질로 인해, 이동 로봇이 주행하면서 긁힘 등으로 인해 바닥면이 손상되는 것을 최소화할 수 있다.

Description

이동 로봇 및 그것의 동작방법
본 발명은 이동 로봇 및 그것의 동작방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 복수의 캐스터를 포함한 휠모듈을 사용하여 주행하는 안내 로봇 및 그것의 동작 방법에 관한 것이다.
이동 로봇은 주어진 작업을 스스로 처리하기 위해 자율주행이 가능한 기계를 의미하며, 다양한 분야에서 활용되고 있다. 최근에는, 사용자에게 다양한 안내 서비스를 제공하는 안내 로봇, 물건을 배송하는 배송 로봇 등의 서비스를 제공하는 이동 로봇에 대한 관심이 꾸준히 증가하고 있다.
한국 공개특허공보 10-2020-0085661(선행문헌1) 에 의하면, 이동 로봇의 일 예로, 구동휠과 캐스터를 포함하는 이동 로봇이 개시된다. 구체적으로, 선행문헌1에는, 구동모터에 의한 회전력에 의해 구동축을 중심으로 구동휠이 회전하고, 복수의 캐스터들이 함께 회전하면서 이동 로봇이 주행하는 것을 개시한다.
한편, 이동 로봇이 예를 들어 실내에서 사용되는 경우, 반복된 주행으로 인해 구동휠과 캐스터에 먼지 등의 이물질이 누적된다. 구동휠의 경우 구동모터에 의한 회전력 제공에 따라 이물질이 자연스럽게 탈락하는 경우가 많으나, 캐스터의 경우 더욱 많은 이물질이 누적된다.
이와 같이 캐스터에 묻은 이물질은 이동 로봇이 주행하는 바닥면, 예를 들어 대리석 바닥면을 사포(Sand Paper)처럼 긁게되어, 시간이 지나면서 대리석 왁스층 과 석재 표면이 마모된다.
이에, 이동 로봇의 캐스터를 관리자가 직접 청소하는 것을 고려할 수 있으나, 캐스터를 청소하기 위해 이동 로봇을 뒤집어야하는데, 이동 로봇의 종류(특히, 안내 로봇)에 따라 크기가 크고 무거워서 어려움이 있을 수 있다. 또한, 관리자가 관리해야할 이동 로봇의 개수가 많은 경우에도 어려움이 있다.
이에, 주기적으로 캐스터를 교체하는 방법을 고려할 수도 있다. 그러나, 이는 부품교체비용과 교체를 위한 인력비용 등의 관리비용을 증가시키며, 교체 및 테스트를 위한 추가 소요시간을 발생시킨다. 또한, 경우에 따라서는 이동 로봇이 캐스터 교체가 어려운 구조로 이루어진 경우가 있을 수 있다.
이에, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 캐스터의 교체 없이, 캐스터에 누적된 이물질을 이동 로봇 스스로 제거할 수 있는 이동 로봇 및 그것의 동작방법을 제공하는데 일 목적이 있다.
또한, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 이동 로봇 스스로 캐스터에 누적된 이물질을 제거해야할 시점을 결정할 수 있고, 필요한 경우 관리자에게 캐스터 청소가 필요함을 알릴 수 있는 이동 로봇 및 그것의 동작방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 캐스터 청소가 수행될 영역의 특성에 따라 캐스터의 이물질을 제거하기 위한 동작을 스스로 변형하여 진행할 수 있는 이동 로봇 및 그것의 동작방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 이동 로봇에 설정된 경로가 있거나 작업중인 경우, 수행중인 작업의 방해를 최소화하여 캐스터의 이물질을 제거하기 위한 동작모드를 수행할 수 있는 이동 로봇 및 그것의 동작방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 이동 로봇은, 통상의 주행에 따라 캐스터에 묻은 이물질로 인해 바닥면이 손상되지 않도록, 캐스터 관리 모드를 수행할 수 있다. 캐스터 관리 모드에서는, 이동 로봇이 매트를 감지하여 매트 위로 이동하여, 매트 위에서 오염 제거를 위해 정해진 모션을 수행함으로써, 캐스터에 묻은 이물질을 주기적으로 제거할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이동 로봇은, 매트의 형상, 크기, 위치 등과 같은 매트 특성에 따라 캐스터에 묻은 이물질을 제거하기 위한 모션을 적절히 가변하여 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이동 로봇은, 캐스터의 오염을 감지할 수 있는 센서의 센싱 결과를 기초로, 관제에 알림, 캐스터 관리 모드의 개시, 캐스터 관리 모드의 동작 시간을 결정할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 이동 로봇은, 복수의 구동휠과 캐스터를 포함하는 휠 모듈을 이용하여 이동 로봇을 주행시키는 주행부; 상기 이동 로봇이 매트 영역을 감지하도록 이루어진 센싱부; 및 상기 주행부 및 상기 센싱부와 전기적으로 연결된 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 캐스터 관리 모드가 개시되었음이 인식된 것에 응답하여 상기 매트 영역을 감지하기 위한 제어신호를 생성하고, 상기 제어신호에 기초하여 인식된 상기 매트 영역 위에 상기 이동 로봇이 위치하도록 상기 주행부를 제어하고, 상기 이동 로봇이 상기 매트 영역을 벗어나지 않으면서 상기 캐스터의 오염을 제거하기 위한 모션 주행을 수행하도록 상기 주행부를 제어할 수 있다.
또한, 실시 예에서, 상기 휠모듈은 상기 이동 로봇의 바닥 플레이트에 장착되며, 상기 캐스터는, 상기 바닥 플레이트의 저면 전방에 구비된 프론트 캐스터와 저면 후방에 구비된 리어 캐스터를 포함할 수 있고, 상기 제어부는, 상기 이동 로봇이 상기 매트 영역 위에 안착된 것에 응답하여, 상기 프론트 캐스터와 상기 리어 캐스터가 상기 매트 영역의 바닥면에 모두 접촉하였는지를 확인한 후 상기 모션 주행을 개시할 수 있다.
또한, 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 모션 주행이 수행되는 동안, 상기 센싱부를 통해 상기 프론트 캐스터와 상기 리어 캐스터가 상기 매트 영역 내에 위치하는지를 지속적으로 감시하고, 상기 감시 결과에 기초하여 상기 모션 주행을 가변할 수 있다.
또한, 실시 예에서, 상기 모션 주행은, 상기 매트 영역을 벗어나지 않는 상태에서 상기 이동 로봇의 제자리 회전모션 및 전후 주행 반복 모션 중 어느 하나를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 복수의 구동휠 각각이 정방향 회전 및 역방향 회전을 교번하여 수행하도록 회전력을 제공할 수 있다.
또한, 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 매트 영역에 관한 정보에 기초하여 상기 모션 주행의 세부 주행을 다르게 결정하고, 상기 정보는, 상기 매트 영역의 형상, 크기, 위치, 면적비율 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 실시 예에서, 상기 이동 로봇은 상기 캐스터 주변에 장착되어 상기 캐스터의 오염을 감지하는 오염 감지 센서를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부는, 상기 오염 감지 센서의 센싱 결과에 기초하여 상기 캐스터 관리 모드를 개시하기 위한 신호를 생성할 수 있다.
또한, 실시 예에서, 상기 이동 로봇은, 상기 센싱 결과 상기 캐스터의 오염이 감지된 것에 응답하여, 관제 서버로 무선 신호를 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부는, 상기 관제 서버를 통해 상기 무선 신호에 대응되는 실행 응답이 관리자 단말로부터 상기 통신부에 수신된 것에 응답하여, 상기 캐스터 관리 모드를 개시하기 위한 신호를 발생시킬 수 있다.
또한, 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 캐스터 관리 모드에서, 상기 오염 감지 센서의 센싱 결과에 따라 상기 모션 주행의 수행시간을 가변할 수 있다.
또한, 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 오염 감지 센서의 센싱 결과에 기초하여 상기 캐스터 관리 모드를 종료하고, 상기 이동 로봇이 상기 캐스터 관리 모드가 개시되기 전 위치로 이동하여 저장된 다음 동작 모드를 수행하도록 제어할 수 있다.
또한, 실시 예에서, 상기 제어부는, 충전신호가 생성되면 상기 이동 로봇이 충전 스테이션으로 이동하도록 상기 주행부를 제어하고, 상기 이동 로봇이 상기 충전 스테이션으로부터 기준거리 이내로 근접한 것에 응답하여 상기 매트 영역을 인식하기 위한 제어신호를 생성할 수 있다.
또한, 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 이동 로봇이 설정된 경로를 주행하는 동안 기설정된 조건을 만족하면, 상기 경로 내에 상기 매트 영역을 포함하도록 경로를 변경할 수 있고, 상기 이동 로봇이 상기 경로 내의 매트 영역에 진입하면 상기 모션 주행을 수행하도록 제어할 수 있다.
또한, 실시 예에서, 상기 기설정된 조건은, 상기 이동 로봇이 상기 설정된 경로 내 특정 POI 에 도달한 경우, 상기 이동 로봇의 누적 주행 거리가 임계거리를 초과한 경우, 상기 이동 로봇이 정해진 주행 모드를 완료한 경우, 상기 이동 로봇 주변에 상기 매트 영역이 위치하고 상기 매트 영역을 경로에 추가하는 선택 신호가 수신된 경우 중 어느 하나일 수 있다.
나아가, 본 발명의 실시 예에 따른 이동 로봇의 동작 방법은, 복수의 구동휠과 캐스터를 포함하는 휠 모듈을 이용하여 주행하는 이동 로봇의 동작 방법으로서,상기 이동 로봇의 제어부에 의해, 캐스터 관리 모드가 개시되었음을 인식하는 단계; 상기 이동 로봇의 센서를 이용하여 매트 영역을 감지하는 단계; 상기 감지된 매트영역 위에 상기 이동 로봇이 위치하도록 상기 이동 로봇을 주행하는 단계; 및상기 이동 로봇이 상기 매트 영역 위를 벗어나지 않도록 상기 캐스터의 오염을 제거하기 위한 모션 주행을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 실시 예에서, 상기 이동 로봇의 동작방법은, 상기 이동 로봇이 상기 매트 영역 위에 안착된 것에 응답하여, 상기 복수의 캐스터가 상기 매트 영역의 바닥면에 모두 접촉하였는지를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 모션 주행을 수행하는 단계는, 상기 모션 주행이 수행되는 동안, 상기 복수의 캐스터가 상기 매트 영역 내에 위치하는지를 지속적으로 감시하고, 상기 감시 결과에 기초하여 상기 모션 주행을 가변하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 실시 예에서, 상기 모션 주행을 수행하는 단계는, 상기 매트 영역을 벗어나지 않는 상태에서 상기 이동 로봇의 제자리 회전모션 및 전후 주행 반복 모션 중 적어도 하나를 수행하는 단계이며, 상기 모션 주행을 수행하는 동안, 상기 복수의 구동휠 각각이 정방향 회전 및 역방향 회전을 교번하여 수행하도록 회전력을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 실시 예에서, 상기 이동 로봇의 동작방법에서, 상기 모션 주행을 수행하는 단계는, 상기 매트 영역에 관한 정보에 기초하여 상기 모션 주행의 세부 주행을 다르게 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 정보는, 상기 매트 영역의 형상, 크기, 위치, 면적비율 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 실시 예에서, 상기 이동 로봇의 동작방법은, 상기 캐스터 주변에 장착된 센서에 의해, 상기 캐스터의 오염을 감지하는 단계; 상기 오염 감지 센서의 센싱 결과에 기초하여 상기 캐스터 관리 모드를 개시하기 위한 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 실시 예에서, 상기 이동 로봇의 동작방법은, 상기 캐스터 관리 모드에서, 상기 오염 감지 센서의 센싱 결과에 따라 상기 모션 주행의 수행시간을 가변하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 예에 따른 이동 로봇 및 그것의 동작방법에 의하면, 이동 로봇의 캐스터의 교체 없이, 캐스터에 누적된 이물질을 이동 로봇 스스로 제거할 수 있다. 그에 따라, 이동 로봇의 캐스터 오염으로 인해 주행 바닥면에 스크래치가 발생하거나, 마모 또는 훼손되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 주기적으로 캐스터를 청소함으로써, 캐스터 교체 주기를 연장시킬 수 있고, 바닥면이 고급 재질인 경우 또는 깨끗함을 강조하는 환경에서 이동 로봇의 캐스터 오염으로 인한 리스크(risk)를 최소화할 수 있다.
또한, 캐스터의 오염도를 센싱하여, 센싱 결과 이동 로봇 스스로 캐스터에 누적된 이물질을 제거해야할 시점을 결정할 수 있고, 필요한 경우 관리자에게 캐스터 청소가 필요함을 알려서 캐스터 관리 모드를 수행할 수 있으므로, 캐스터 관리를 보다 효율적으로 수행할 수 있다.
또한, 이동 로봇이 캐스터의 오염을 제거할 매트 영역의 특성별로 적절한 모션 주행을 선택하여 수행하고, 모션 주행 전 캐스터가 바닥면에 모두 접촉하였는지를 감시하고, 모션 주행을 수행하는 동안 이동 로봇이 매트 영역을 벗어나지 않는지 여부를 지속적으로 감시함으로써, 이동 로봇이 매트 영역을 비의도적으로 벗어나서 주행 바닥면을 오히려 손상하는 일이 발생하지 않게 한다.
도 1은 본 발명과 관련된 이동 로봇의 예시를 보여주는 도면이다.
도 2 본 발명과 관련된 이동 로봇의 예시 구성을 보인 블록도이다.
도 3a, 도 3b는 본 발명과 관련된 이동 로봇에서, 복수의 캐스터와 관련된 부분도를 보인 도면들이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 로봇의 동작방법을 설명하기 위한 대표 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 로봇이 매트 영역을 인식하는 방법을 설명하기 위한 예시 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 로봇이 매트 영역에서 캐스터 오염 제거를 위한 모션을 수행하는 보인 예시 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 로봇이 캐스터 관리 모드의 모션 주행 전 확인 동작을 설명하기 위한 예시도이고, 도 8a, 도 8b, 도 8c, 도 8d는 매트 영역의 특성과 관련된 모션 주행의 세부 주행을 설명하기 위한 서로 다른 예시도들이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 로봇에 장착된 오염 감지 센서의 예시를 보인 도면이고, 도 10은 오염 감지 결과를 관제 서버를 통해 원격 관리자 단말로 전송하여 캐스터 관리 모드를 개시하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 로봇이 설정된 경로를 주행하는 동안 특정 조건 만족시 캐스터 관리 모드를 수행하는 서로 다른 예시를 설명하기 위한 도면들이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 로봇에서 사용자 단말을 통해 캐스터 관리 모드의 세부 사항을 입력하는 설정 화면의 예시를 보인 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 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 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 명세서에 개시된 "이동 로봇"은 자율주행 하면서 정해진 작업 또는 미션을 수행할 수 있는 기계를 의미한다. 이동 로봇은, 예를 들어, 백화점 등의 쇼핑몰, 호텔 등의 숙박시설, 미술관, 도서관 등의 문화 공간 등의 다양한 공공장소에서 사용자에게 웰컴 인사, 길 안내, 상품안내, 상품검색, 주차 안내, 공항 정보, 도슨트 정보, 도서관 안내 등의 다양한 정보를 제공할 수 있는 안내 로봇, 정해진 공간에서 청소작업을 수행하는 청소 로봇, 물건을 담아 지정된 목적지로 배송하는 배송 로봇 등을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 이동 로봇(100)의 예시를 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 이동 로봇(100)은 설명의 편의를 위해 안내 로봇의 형상을 예시로 하였으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 본 발명과 관련된 이동 로봇(100)은 구동휠 및 캐스터를 포함한 휠모듈을 이용하여 스스로 주행할 수 있는 임의 형태의 로봇을 모두 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이동 로봇(100)은, 헤드(102), 카메라(121), 스피커(152), 음성인식부(미도시), 터치스크린(151), 및 주행부(130)를 포함하여 이루어질 수 있다. 다만, 경우에 따라서는 여기에 개시된 수단 중 일부를 제거하거나 또는 다른 수단을 더 포함하여, 본 발명에 따른 이동 로봇(100)이 구현될 수도 있다.
본 발명에 따른 이동 로봇(100)의 외관은 크게, 헤드(102)와 터치스크린(151)를 포함하는 상부모듈과 주행부(130)를 포함하는 하부모듈을 포함하여 이루어질 수 있다. 상부모듈과 하부모듈은 상호간에 탈착 가능하도록 구비될 수 있다.
상기 상부모듈은, 서비스 환경에 따라 변경 가능한 사용자 인터페이스(User Interface)를 제공한다. 상기 하부모듈은 안내 로봇 본체의 이동을 위한 주행기능을 제공한다.
상기 상부모듈은, 다시 몸체를 형성하며, 터치스크린(151)이 구비된 바디부와, 카메라(121) 등이 구비된 헤드부(102)로 구분될 수 있다. 그러나, 경우에 따라서는 바디부에 카메라가 구비되거나 헤드부(102)에 터치스크린이 배치되는 형태로 구현될 수도 있다.
카메라(121)는 헤드부(102)의 케이스 일측 또는 바디부의 케이스 일측에 구비될 수 있다. 또, 상기 카메라(121)는 복수 개 구비될 수 있다. 이러한 경우, 하나는 본체의 전면에 구비되어 전방을 향하도록 설치되고, 다른 하나는 측면 또는 후면에 구비되어 측방/후방을 향하도록 설치될 수 있다. 그에 따라, 360 범위의 화각을 형성할 수 있다.
카메라(121)가 복수 개 구비되는 경우, 제1카메라는 예를 들어 3D 스테레오 카메라를 포함할 수 있다. 상기 3D 스테레오 카메라는 장애물 감지, 사용자 얼굴인식, 입체영상 획득 등의 기능을 수행할 수 있다. 이동 로봇(100)은 제1카메라를 이용하여 자신의 이동방향에 존재하는 장애물을 감지하여 회피할 수 있고, 사용자를 인식하여 각종 제어동작을 수행할 수 있다. 또, 제2카메라는 예를 들어 슬램(Simultaneous Localization And Mapping) 카메라를 포함할 수 있다. 상기 슬램카메라는 특징점 매칭을 통하여 카메라의 현 위치를 추적하고 이를 기초로 3차원 지도를 작성하는 기능을 수행한다. 이동 로봇(100)은 제2카메라를 이용하여 자신의 현재 위치를 파악할 수 있다.
또한, 카메라(121)는 화각범위 내의 오브젝트를 인식할 수 있고, 사진 및 동영상 촬영의 기능을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 카메라(121)는 카메라 센서(예를 들어, CCD, CMOS 등), 포토 센서(또는 이미지 센서) 및 레이저 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 카메라(121)와 레이저 센서는 서로 조합되어, 3차원 입체영상에 대한 감지대상의 터치를 감지할 수 있다. 포토 센서는 디스플레이 소자에 적층될 수 있는데, 이러한 포토 센서는 터치 스크린에 근접한 감지대상의 움직임을 스캐닝하도록 이루어진다. 보다 구체적으로, 포토 센서는 행/열에 Photo Diode와 TR(Transistor)를 실장하여 Photo Diode에 인가되는 빛의 양에 따라 변화되는 전기적 신호를 이용하여 포토 센서 위에 올려지는 내용물을 스캔한다. 즉, 포토 센서는 빛의 변화량에 따른 감지대상의 좌표 계산을 수행하며, 이를 통하여 감지대상의 위치정보가 획득될 수 있다.
또한, 카메라(121)는 화각범위 내의 오브젝트의 재질을 구별하여 인식할 수 있다. 예를 들어, 카메라(121)는 화각범위 내에서, 이동 로봇(100)이 주행하는 바닥면의 재질, 바닥면의 재질변화, 바닥면의 재질변화가 시작/종료되는 위치를 파악할 수 있다.
음향 출력부(152)는 사용자에게 제공될 정보를 음성으로 알려주는 기능을 수행하며, 예를 들어 스피커 형태일 수 있다. 구체적으로, 이동 로봇(100)에 구비된 음향 수신부(122)와 음성 인식부(미도시)를 통해 수신된 사용자의 음성에 대응되는 응답이나 검색 결과를 음향 출력부(152)를 통해 음성으로 출력된다. 이러한 음향 출력부(152)는 헤드부(102)나 터치스크린(151)이 구비된 바디부의 외주면에 마련될 수 있다. 또한, 음향 출력부(152)는 터치스크린(151)에 디스플레이된 화면(예, 메뉴화면, 광고화면 등)과 관련된 음성 정보를 출력할 수 있다.
음향 수신부(122)는 사용자의 음성 등을 수신하는 기능을 수행하며, 예를 들어 마이크로폰 형태일 수 있다. 음향 수신부(122)는 외부의 음향 신호를 전기적인 음성 데이터로 처리하며, 외부의 음향 신호를 입력 받는 과정에서 발생되는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 구현될 수 있다.
터치스크린(151)은 바디부의 일 방향에 길이방향으로 위치할 수 있고, 시각적인 정보, 예를 들어 안내 정보를 제공하기 위하여 화면을 표시할 수 있다. 또, 상기 터치스크린(151)은 디스플레이모듈, 터치센서, 압력센서를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 터치스크린(151)은 예를 들어 이동가이드수단과 결합하여 바디부의 내부를 개폐하도록 구현될 수 있다. 또, 상기 터치스크린(151)은 예를 들어 고정부재를 사용하여 바디부에 결속되어 고정되도록 구현될 수도 있다.
또, 비록 자세히 도시되지는 않았지만, 이동 로봇(100)이 사용자에게 길을 안내하기 위하여 설정된 경로로 선 이동하는 경우를 고려하여, 상기 터치스크린(151)은 헤드(102)를 기준으로 후방에 구비되거나, 또는 전방 외에 후방에도 추가로 구비될 수 있다. 또는, 설정된 경로로 선 이동하기에 앞서 헤드(102)가 180도 회전하여, 터치스크린(151)이 후방에 위치한 것처럼 외관을 변형시킬 수도 있다.
이러한 경우 터치스크린(151)에는 현재 제공되는 서비스와 관련된 시각정보(예, 길 안내 정보, 질의 정보)를 표시하는 기능을 수행한다. 사용자는 이동 로봇(100)을 따라 이동하면서, 이동 로봇(100)의 후방에 설치된 터치스크린(151)를 볼 수 있다.
또한, 상기 터치스크린(151)은 본체의 전면 및 후면 양측에 각각 구비될 수 있다. 이러한 경우, 본체의 전면에 구비된 제1 터치스크린와 본체의 후면에 구비된 제2 터치스크린에 서로 다른 화면(예, 제1 터치스크린에는 사용자와 인터랙션하는 화면, 제2 터치스크린에는 광고 화면 등)이 디스플레이될 수 있다. 또한, 헤드부(102)의 전면에는 안내 로봇의 다양한 표정변화가 출력하기 위한 디스플레이부가 구비될 수 있다.
주행부(130)는 이동 로봇(100) 본체의 이동, 회전을 수행한다. 이를 위해, 주행부(130)는 복수의 구동휠(135a, 135b), 구동모터, 및 복수의 캐스터(131a, 131b)를 포함하여 이루어질 수 있다. 주행부(130)의 구동은 제어부에 의해 수신된 제어명령에 따라 제어되며, 구동 전 후에 LED 등의 출력수단을 통한 알림이 제공될 수 있다.
주행부(130)는 복수의 구동휠(135a, 135b), 복수의 캐스터(131a, 131b)가 지면과 균일하게 닿은 상태에서 복수의 구동휠(135a, 135b)이 구동모터로부터 회전력을 제공받아 회전함으로써, 이동 로봇(100)을 주행시킬 수 있다.
도 2 본 발명과 관련된 이동 로봇(100)의 예시적 세부구성을 보인 블록도이다.
본 발명에 따른 이동 로봇(100)은 통신부(110), 입력부(120), 주행부(130), 센싱부(140), 출력부(150), 메모리(170), 제어부(180) 및 전원부(190) 등을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 구성요소들은 이동 로봇을 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 이동 로봇은 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
통신부(110)는, 이동 로봇(100)과 외부서버, 예를 들어 인공 지능 서버, 또는 외부단말 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또, 상기 통신부(110)는, 이동 로봇(100)을 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.
상기 통신부(110)는, 예를 들어 WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), WiBro(Wireless Broadband), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등의 무선 인터넷 통신 기술을 사용하여 인공지능 서버 등과 통신을 수행할 수 있다. 또, 상기 통신부(110)는 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등의 근거리 통신 기술을 사용하여 외부 단말 등과 통신을 수행할 수 있다.
입력부(120)는, 영상 신호 입력을 위한 카메라(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 음향 수신부(122), 예를 들어 마이크로폰(microphone), 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(미도시, 예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(120)에서 수집한 신호데이터, 음성 데이터, 이미지 데이터는 분석되어 제어명령으로 처리될 수 있다.
주행부(130)는 이동 로봇(100) 본체의 이동, 회전을 수행한다. 이를 위해, 주행부(130)는 복수의 구동휠, 구동모터, 복수의 캐스터를 포함하여 이루어질 수 있다. 주행부(130)의 구동은 제어부(180)에 의해 수신된 제어명령에 따라 제어되며, 구동 전 후 LED 등의 광출력부(153)를 통한 알림이 제공될 수 있다.
센싱부(140)는 이동 로봇 내 정보, 이동 로봇을 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(140)는 근접센서(141, proximity sensor), 조도 센서(illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라(121 참조)), 마이크로폰(microphone), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 안내 로봇은, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.
또한, 상기 센싱부(140)는 장애물, 바닥 상태 등을 감지하는 주행 관련 센서(142)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 센싱부(140)는 주행부(130)의 복수의 캐스터나 구동휠에 묻은 이물질을 감자히기 위한 오염 감지 센서(143)를 포함할 수 있다. 이러한 오염 감지 센서(143)는 예를 들어 주행부(130)의 세부구성이 분배 설치된 주변에 장착된 카메라, IR 센서, 그 밖의 비전센서 중 하나일 수 있다.
근접 센서(141)의 예로는 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전 용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다. 또, 근접 센서(141)는 네비 카메라, 초음파 센서, 라이다(lidar), ToF 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 이를 통해 감지대상(예, 사용자)의 접근 및 위치를 인식할 수 있다.
출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 터치스크린(151), 음향출력부(152), 광 출력부(153) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 터치스크린(151)은 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 이동 로봇(100)과 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부로써 기능함과 동시에, 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.
광 출력부(153)는 광원의 빛을 이용하여 이동 로봇(100)의 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다. 예를 들어, 이동 로봇(100)의 주행부(130)에 이동명령이 전달된 경우, 이동을 알리기 위한 신호가 광 출력부(153)를 통해 출력된다.
제어부(180)는 안내 로봇의 인공 지능 기술와 관련된 동작을 수행하기 위하여 러닝프로세서(181)를 포함할 수 있다.
러닝프로세서(181)는 학습 데이터를 이용하여 인공신경망으로 구성된 하나 이상의 모델을 학습할 수 있다. 러닝프로세서(181)는 데이터 마이닝(data mining), 데이터 분석, 지능형 의사결정 및 머신 러닝 알고리즘 및 기술을 위해 이용될 정보를 수신, 분류, 저장 및 출력하도록 구성될 수 있다. 러닝프로세서(181)는 이동 로봇을 통해 수신, 검출, 감지, 생성, 사전 정의된 정보 또는 상기 이동 로봇을 통해 다른 방식으로 출력된 정보를 저장하거나, 다른 구성, 장치 및 단말기에 의하여 수신, 검출, 감지, 생성, 사전 정의 또는 출력된 데이터를 저장하도록 구성된 하나 이상의 메모리 유닛을 포함할 수 있다.
러닝프로세서(181)는 이동 로봇에 통합되거나, 메모리를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 러닝프로세서(181)는 메모리(170)를 통해 구현될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 러닝프로세서(181)는 이동 로봇(100)과 관련된 외부 메모리에 구현되거나, 이동 로봇(100)과 통신 가능한 서버에 포함된 메모리를 통해 구현될 수 있다. 다른 일 실시 예에서, 러닝프로세서(181)는 클라우드 컴퓨팅 환경에서 유지되는 메모리, 또는 네트워크와 같은 통신 방식을 통해 안내 로봇에 의해 액세스 가능한 다른 원격 메모리를 통해 구현될 수 있다.
러닝프로세서(181)는 일반적으로 감독 또는 감독되지 않은 학습, 데이터 마이닝, 예측 분석 또는 다른 머신 러닝 기술에서 사용하기 위한 데이터를 식별, 색인화, 분류, 조작, 저장, 검색 및 출력하기 위해, 상기 데이터를 하나 이상의 데이터베이스에 저장하도록 이루어진다. 러닝데이터부에 저장된 정보는 서로 다른 유형의 데이터 분석, 기계 학습 알고리즘 및 기계 학습 기술 중 적어도 하나를 사용하는 제어부(180) 또는 안내 로봇에 포함된 복수의 제어부들(프로세서들)에 의하여 이용될 수 있다. 이러한 알고리즘 및 기법의 예로는 K 최근접 이웃 시스템(k-Nearest neighbor system), 퍼지 논리(fuzzy logic)(예를 들어, 가능성 이론(possibility theory)), 신경 회로망(neural networks), 볼츠만 머신(Boltzmann machines), 벡터 양자화, 펄스 신경망(pulsed neural nets), 서포트 벡터 머신(support vector machines), 최대-마진 분류기(maximum margin classifiers), 힐 클라이밍(hill-climbing), 유도 논리 시스템(inductive logic systems), 베이지안 네트워크(baysian networks), 페트리 네트(petri nets) (예를 들어, 유한 상태 기계(finite state machines), 밀리 머신(mealy machines), 무어 유한 상태 머신(moore finite state machines)), 분류 트리(classifier trees)(예를 들어, 퍼셉트론 트리(perceptron trees), 서포트 벡터 트리(support vector trees), 마코브 트리(markov trees), 트리-숲 결정(decision tree forests), 랜덤 숲(random forests)), 목마전 모형 및 시스템(pandemonium models and systems), 클러스터링(clustering), 인공 지능 플래닝(artificially intelligent planning), 인공 지능 예측(artificially intelligent forecasting), 데이터 퓨전(data fusion), 센서 퓨전(sensor fusion), 이미지 퓨전(image fusion), 강화 학습(reinforcement learning), 증강 현실(augmented reality), 패턴 인식(pattern recognition), 자동 플래닝(automated planning) 등이 있다.
제어부(180)는 데이터 분석, 머신 러닝 알고리즘 및 머신 러닝 기술을 사용하여 결정 또는 생성된 정보에 기초하여, 안내 로봇의 실행 가능한 동작을 결정 또는 예측할 수 있다. 이를 위해, 제어부(180)는 러닝프로세서(181)의 데이터를 요청, 검색, 수신 또는 활용할 수 있다. 제어부(180)는 지식 기반 시스템, 추론 시스템 및 지식 획득 시스템 등을 구현하는 다양한 기능을 수행할 수 있으며, 불확실한 추론을 위한 시스템(예를 들어, 퍼지 논리 시스템), 적응 시스템, 기계 학습 시스템, 인공 신경망 등을 포함하는 다양한 기능을 수행할 수 있다.
또한, 제어부(180)는 I/O 처리 모듈, 환경 조건 모듈, 음성-텍스트(STT) 처리 모듈, 자연 언어 처리 모듈, 작업 흐름 처리 모듈 및 서비스 처리 모듈 등과 같은 음성 및 자연 언어 처리를 가능하게 하는 서브 모듈들을 포함할 수 있다. 서브 모듈들 각각은 이동 로봇에서 하나 이상의 시스템 또는 데이터 및 모델, 또는 이들의 서브셋 또는 수퍼셋에 대한 접근권한을 가질 수 있다. 여기서, 서브 모듈들 각각이 접근권한을 가지는 대상은 스케줄링, 어휘 인덱스, 사용자 데이터, 태스크 플로우 모델, 서비스 모델 및 자동 음성 인식(ASR) 시스템을 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 제어부(180)는 러닝프로세서(181)에서의 데이터에 기초하여 사용자 입력 또는 자연 언어 입력으로 표현된 문맥 조건 또는 사용자의 의도에 기초하여 사용자가 요구하는 것을 검출하고 감지하도록 구성될 수도 있다. 러닝프로세서(181)에 의해 수행된 데이터 분석, 머신 러닝 알고리즘 및 머신 러닝기술을 바탕으로, 이동 로봇의 동작이 결정되면, 제어부(180)는 이러한 결정된 동작을 실행하기 위하여, 이동 로봇의 구성 요소들을 제어할 수 있다. 제어부(180)는 제어 명령에 근거하여, 이동 로봇을 제어함으로써, 결정된 동작을 실행할 수 있다.
메모리(170)는 이동 로봇(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(170)는 이동 로봇(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application))과, 이동 로봇(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(170)는 사용자와 음성 대화 기능을 수행하기 위한 가변가능한 호출어를 저장할 수 있다.
메모리(170)는, 예를 들어 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
제어부(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에, 통상적으로 이동 로봇(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(180)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하거나, 주행부(130)를 제어함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.
전원부(190)는 제어부(180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 이동 로봇(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원부(190)는 배터리를 포함할 수 있고, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.
상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 안내 로봇의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 상기 안내 로봇의 동작, 제어, 또는 제어방법은 상기 메모리(170)에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 안내 로봇상에서 구현될 수 있다.
또한, 이하에 개시된 다양한 실시 예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.
한편, 본 발명에 관련된 이동 로봇(100)은 복수의 구동휠, 구동모터, 및 복수의 캐스터를 이용하여 주행을 수행한다.
도 3a, 도 3b는 본 발명과 관련된 안내 로봇의 주행부(130)에 포함되는 복수의 캐스터(131a, 131b)와 관련된 부분도를 보인 도면들이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 이동 로봇(100)의 주행부(130)는 구동휠(135a, 135b)과 캐스터(131a, 131b)를 포함한 휠모듈을 이용하여 이동 로봇(100)을 주행시킨다.
휠모듈은 이동 로봇(100)의 바닥 플레이트(101B)에 복수개 장착될 수 있다. 이러한 경우, 복수의 휠모듈은, 이동 로봇의 진행방향을 기준으로 좌측에 마련된 좌측 휠모듈, 우측에 마련된 우측 휠모듈을 포함할 수 있다. 좌측 휠모듈과 우측 휠모듈은 좌우 대칭되고, 좌우 방향으로 이격되도록 바닥 플레이트(101B)에 설치될 수 있다. 이하에서, 휠모듈은 좌측 휠모듈과 우측 휠모듈을 모두 포함하는 것으로 사용될 수 있다.
휠모듈은, 복수의 구동휠(135a, 135b), 복수의 캐스터(131a, 131b), 복수의 링크 아암(133a, 133b), 그 밖에 가이드 핀, 힌지수단, 구동모터를 포함할 수 있다.
복수의 구동휠(135a, 135b) 각각은 구동모터로부터 회전력을 제공받아 회전함으로서, 이동 로봇(100)이 이동할 수 있게 한다. 복수의 구동휠(135a, 135b) 각각은 구동모터의 회전축에 연결되거나 또는 구동모터의 회전축과 연결된 감속기에 연결될 수 있다.
복수의 링크 아암(133a, 133b) 각각은 링크 모터 아암와, 링크 백 아암이 연동된 구조일수 있다. 복수의 구동휠(135a, 135b)와 복수의 캐스터(131a, 131b)는 복수의 링크 아암(133a, 133b)에 분산 배치될 수 있다. 각 링크 모터 아암과 링크 백 아암은 수평하게 이루어질 수 있다.
복수의 캐스터(131a, 131b)는 프론트 캐스터(131a)와 리어 캐스터(131b)를 포함할 수 있다. 프론트 캐스터(131a)와 리어 캐스터(131b)는 복수개, 예를 들어 2개씩 구비될 수 있다.
프론트 캐스터(131a)는 복수의 링크 아암(133a, 133b)의 각 링크 모터 아암의 전방부에 설치될 수 있다. 리어 캐스터(131b)는 복수의 링크 아암(133a, 133b)의 각 링크 백 아암의 후방부에 설치될 수 있다.
프론트 캐스터(131a)는 캐스터 바디와 프론트 휠을 포함할 수 있다. 이때, 캐스터 바디는 각 링크 모터 아암의 전방부에 설치될 수 있고, 각 링크 모터 아암에 설치되는 수직축을 포함할 수 있다. 또한, 프론트 휠은 캐스터 바디에 수평축을 중심으로 회전되게 배치될 수 있다.
리어 캐스터(131b)는 캐스터 바디와 리어 휠을 포함할 수 있다. 이때, 캐스터 바디는 각 링크 백 아암의 후방부에 설치될 수 있고, 각 링크 백 아암에 설치되는 수직축을 포함할 수 있다. 또한, 리어 휠은 캐스터 바디에 수평축을 중심으로 회전되게 배치될 수 있다.
복수의 구동휠(135a, 135b)과, 복수의 프론트 캐스터(131a)와 리어 캐스터(131b)는 지면과 균일하게 닿은 상태에서 회전될 수 있으며, 이동 로봇(100) 복수의 구동휠(135a, 135b)의 회전에 의해 주행할 수 있다.
복수의 프론트 캐스터(131a)가 지면의 형상에 따라 상승되거나 하강되면, 그에 대응되는 복수의 구동휠(135a, 135b)이 하강하거나 상승하며, 그에 따라 서스펜션 효과가 발생한다. 이러한 서스펜션 효과는 연동된 복수의 리어 캐스터(131b)에서도 발생한다.
한편, 이와 같이 주행부(130)에 의한 이동 로봇(100)의 반복 주행에 따라, 복수의 캐스터(131a, 131b)에는 이물질(예, 먼저, 모래, 흙, 머리카락, 실 등)이 누적된다. 이러한 경우, 복수의 캐스터(131a, 131b)가 바닥면을 긁게 되어, 바닥면의 대리석 왁스층, 석재표면 등이 마모되거나 훼손될 수 있다.
이에, 본 명세서에서는, 이동 로봇(100)의 복수의 캐스터(131a, 131b)에 누적된 이물질을 주기적으로 제거하기 위한 동작 방법을 구현하였다. 또한, 복수의 캐스터(131a, 131b)에 이물질을 누적된 경우 이를 감지하여 관리자에게 알리고, 수행중인 작업의 방해를 최소화하며 이물질을 제거할 수 있는 동작 방법을 구현하였다.
이하, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 로봇의 동작방법(400)을 설명하기 위한 대표 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 동작방법(400)은 이동 로봇(100)의 제어부(180)가 캐스터 관리 모드가 개시되었음을 인식하는 단계(410)로 개시된다.
캐스터 관리 모드는, 이동 로봇(180)에 구비된 캐스터(131a, 131b) 중 적어도 일부에 묻은 오염물을 제거하기 위한 동작 모드를 의미한다. 크게, 특정 영역으로 이동 로봇(100)을 이동하기, 특정 영역 위에서 오염울 제거를 위한 모션 주행 수행하기로 구분되는 동작 모드를 포함한다.
캐스터 관리 모드는, 입력 또는 조건만족에 따라 발생하는 신호에 근거하여 개시될 수 있다. 구체적으로, 관리자가 이동 로봇(100)에 캐스터 관리 모드를 수행하기 위한 입력을 수행한 경우, 또는 정해진 조건을 만족하여 이동 로봇(100) 스스로 캐스터 청소가 필요하다고 판단한 경우, 이동 로봇(100)의 제어부(180)가 캐스터 관리 모드의 개시신호가 생성함으로서, 개스터 관리 모드가 개시될 수 있다.
다음, 이동 로봇(100)의 제어부(180)가, 이동 로봇(100)의 센서를 이용하여매트 영역을 감지하는 단계(420)를 수행한다.
여기에서, 매트 영역이란 이물질 흡입/포집 기능을 포함하는 바닥매트가 설치된 영역을 의미한다.
이때, 바닥매트의 종류나 재질에 특별한 제한이 없으나, 이동 로봇(100)의 주행부, 특히 캐스터(131a, 131b)에 묻은 이물질(예, 먼지, 모래, 흙, 머리카락, 실 등)을 쉽게 탈락시켜 포집할 수 있는 형태나 재질, 예를 들어 흡입공이 있고 까칠한 재질로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 상기 바닥매트는 코일매트일 수 있다. 또, 예를 들어, 상기 바닥매트는 살균 기능을 갖는 먼지흡입매트일 수 있다. 또, 예를 들어, 상기 바닥매트는 적어도 하나의 모터를 구비하여 흡입력에 의해 먼지 집진이 가능한 구조의 청소매트일 수 있다. 또한, 상기 바닥매트는 이물질 흡입/포집 기능을 향상시키기 위해 다수의 흡입공을 포함하도록 형성되거나 또는 다층구조로 형성될 수 있다.
이동 로봇(100)은 센서, 예를 들어 카메라(121)를 통해, 이동 로봇(100)이 주행하는 바닥면의 재질, 컬러 등을 상기 매트 영역의 재질, 컬러 등과 비교하여, 매트 영역을 감지할 수 있다.
여기에서, 상기 매트 영역을 감지한다는 것은, 매트 영역의 위치, 매트 영역의 형상(예, 크기, 모양, 등), 이동 로봇(100)이 안착하기 쉬운 지점을 감지하는 것을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 매트 영역을 감지한다는 것은, 이동 로봇(100)의 현재 위치로부터 바닥매트가 설치된 영역의 위치까지의 이격거리, 방향, 경로, 경로상의 장애물 등에 관한 정보를 인식하는 것을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 매트 영역을 감지한다는 것은, 매트 영역이 정사각형인지, 한쪽방향이 긴 직사각형인지, 원형인지, 그리고/또는 전체 면적이 기준값 이상인지를 이동 로봇(100)의 제어부(180)가 인식하는 것을 포함할 수 있다.
또, 예를 들어, 매트 영역에 이동 로봇(100)이 오르고 내리기 용이한 입출구지점(예, 바닥매트의 가장자리 중 적층구조가 다른 지점보다 낮거나 완만한 지점 또는 모서리 등)이 있는 경우, 상기 매트 영역을 감지한다는 것은 이러한 입출구지점을 검출하는 것을 포함할 수 있다.
이와 같이 매트 영역이 감지되면, 제어부(180)는 감지된 매트영역 위에 이동 로봇(100)이 위치하도록, 이동 로봇의 주행부(130)에 주행명령을 전달하는 단계를 수행한다(430).
실시 예에 따라, 제어부(180)는 감지된 매트 영역에서 이동 로봇(100)이 오를 지점을 결정하고, 결정된 지점을 향하도록 이동 로봇(100)의 자세를 교정(예, 결정된 지점의 방향이 이동 로봇(100)의 주행방향을 기준으로 정면에 오도록)하고, 이후, 이동 로봇(100)이 상기 결정된 지점을 통과하여 매트 영역에 안착하도록 주행을 제어할 수 있다.
이때, 이동 로봇(100)이 오를 지점은 이동 로봇(100)의 현재 자세 및 주행방향에 기초하여 결정될 수 있다. 또는, 이동 로봇(100)이 오를 지점은 이동 로봇이 쉽게 안착할 수 있는 지점, 예를 들어 바닥면과의 높이가 가장 낮은 지점으로 결정될 수 있다.
또한, 실시 예에 따라, 이동 로봇(100)이 상기 매트 영역 위에 안착되면, 제어부(180)는 복수의 캐스터(131a, 131b)가 매트 영역의 바닥면에 모두 접촉하였는지를 확인하는 과정을 추가로 수행할 수 있다.
이는, 이동 로봇(100)이 매트 영역 위에 안착한 후에도, 캐스터(131a, 131b) 중 일부가 매트 영역의 바닥면으로부터 떠 있거나 매트영역의 바닥면으로 높이가 다른 상태에서 청소를 위한 모션을 개시하지 않게 하기 위함이다.
확인 결과, 복수의 캐스터(131a, 131b) 중 적어도 일부가 매트 영역의 바닥면으로부터 떠 있거나 매트영역의 바닥면으로 높이가 다른 상태라면, 복수의 캐스터(131a, 131b) 모두가 매트 영역의 바닥면과 균일하게 닿을때까지 이동 로봇(100)매트 영역위에서 앞뒤로 반복 주행하거나 좌우로 제자리회전할 수 있다. 이러한 동작은, 캐스터 청소를 위한 모션에는 포함하지 않는다.
실시 예에서, 이동 로봇(100)이 매트 영역 위에 안착한 것에 응답하여, 제어부(180)는 캐스터 청소 시작을 알리는 피드백 신호를 출력할 수 있다. 이러한 피드백 신호는, 터치 스크린(151)을 통해 시각 정보, 음향 출력부(152)를 통한 음성/신호음 출력, 광출력부(153)를 통한 LED 깜빡임 중 하나 이상의 방식으로 수행될 수 있다.
이동 로봇(100)이 매트 영역 위에 안착되면, 캐스터의 오염물을 제거하기 위한 모션 주행을 개시하며, 이때 이동 로봇(100)이 상기 매트 영역을 벗어나지않는지를 지속적으로 감시한다(440). 즉, 이동 로봇(100)의 제어부(180)는 이동 로봇(100)이 매트 영역 내에서 캐스터(131a, 131b)의 오염을 제거하기 위한 정해진 모션 주행을 수행한다.
여기에서, 이동 로봇(100)이 매트 영역을 벗어나지 않는다는 것은, 캐스터(131a, 131b)가 매트 영역 내에 위치하는 것을 의미할 수 있다.
캐스터(131a, 131b)가 매트 영역 내에 위치하는지 여부는, 예를 들어 이동 로봇의 카메라(121) 또는 바닥 플레이트(101B)에 설치된 오염 감지 센서(143)를 통해 감시될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제어부(180)는 매트 영역 내에서 캐스터(131a, 131b)의 오염을 제거하기 위한 정해진 모션 주행이 수행되는 동안, 캐스터(131a, 131b)가 매트 영역 내에 위치하는지를 지속적으로 감시하고, 상기 감시 결과에 기초하여 정해진 모션 주행을 가변할 수 있다.
여기에서, 정해진 모션 주행을 가변하는 것은, 모션 방식 자체 뿐만 아니라, 현재 회전방향을 변경하거나, 이동 거리/간격을 감소시키는 것을 포함할 수 있다.
이동 로봇(100)의 캐스터의 오염물을 제거하기 위한 모션 주행은 캐스터에 묻은 이물질을 제거할 수 있도록, 이동 로봇(100)이 매트 영역 내에서 미리 정해진 모션으로 움직이는 것을 의미할 수 있다.
구체적으로, 제어부(180)는 이동 로봇(100)이 매트 영역을 벗어나지 않는 상태에서 제자리 회전모션 및 전후 주행 반복 모션 중 적어도 하나를 수행하도록 주행부(130)를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(180)는 캐스터에 묻은 이물질을 제거하기 위한 모션 주행으로, 복수의 구동휠(135a, 135b) 각각이 정방향 회전과 역방향 회전을 교번하여 수행하도록 회전력을 제공할 수 있다. 그에 따라, 복수의 구동휠(135a, 135b) 각각에 연동된 프론트 캐스터(131a)와 리어 캐스터(131b)가 서로 대향되는 회전, 즉 정방향 회전과 역방향 회전 하면서 캐스터에 묻은 이물질이 탈락되어 매트 영역에 포집될 수 있다.
실시 예에서, 캐스터에 묻은 이물질을 제거하기 위한 모션 주행의 세부 주행은, 상기 매트 영역에 관한 정보에 기초하여 상기 모션 주행의 세부 주행을 다르게 결정될 수 있다. 여기에서, 상기 매트 영역에 관한 정보는 매트 영역의 형상, 크기, 위치, 면적비율 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 매트 영역의 형상이 원형 또는 정사각형이면, 이동 로봇이 시계방향과 반시계방향으로 제자리회전을 반복하는 것을 상기 모션 주행의 세부주행으로 수행할 수 있다. 또, 매트 영역의 형상이 좁고 긴 모양이면, 이동 로봇이 전진과 후진을 반복하는 것을 상기 모션 주행의 세부주행으로 수행할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명과 관련된 이동 로봇은, 이물질이 묻은 캐스터로 인해 바닥면이 손상되지 않도록, 캐스터 관리 모드의 개시에 따라 매트 영역을 인식하고, 인식된 매트 영역 위에 오도록 이동한 다음, 매트 영역을 벗어나지 않는 적절한 모션 주행을 수행함으로써, 관리자의 도움 없이 캐스터에 묻은 이물질을 스스로 제거할 수 있다.
도 5는, 도 4의 단계(420)과 관련하여, 이동 로봇이 매트 영역을 인식하는 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
이동 로봇(100)은 캐스터 관리 모드가 개시되었음이 인식된 것에 응답하여, 수행중인 작업을 중단하거나 또는 이동을 중단하고, 찾아갈 매트 영역의 위치를 확인하기 위한 모션을 수행할 수 있다.
매트 영역은, 캐스터의 이물질을 제거하기 위한 바닥매트가 설치된 영역으로, 이동 로봇(100)의 주변에 위치할 수도 있고, 일정 공간 애 지정된 위치에 미리 설정될 수 있다 .
실시 예에서, 상기 매트 영역은 이동 로봇(100)의 현재 위치에서 가까운 위치에 있는 것으로 결정될 수 있다.
이를 위해, 상기 이동 로봇(100)은 카메라(121)를 활성화하고, 화각범위 내에 매트 영역이 위치하는지를 탐지할 수 있다. 매트 영역의 위치를 탐지하는 동안, 이동 로봇(100)은 제자리 회전을 수행하거나 또는 일정 범위의 영역을 지그재그 또는 나선형으로 주행할 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 상기 매트 영역은 이동 로봇(100)에 설정된 경로 내에 포함된 또는 가까운 매트 영역 중 하나로 결정될 수 있다.
이를 위해, 상기 이동 로봇(100)은 기저장된 맵 정보와 경로 정보를 활용하여, 이동 로봇(100)의 현재 위치로부터 주행할 경로 내에서 포함되거나 주행할 경로로부터 가까운 매트 영역의 위치를 탐지할 수 있다. 이와 같이 맵 정보와 경로 정보를 사용하게 되면, 매트 영역이 이동 로봇(100) 주변에 있지 않은 경우, 카메라(121)를 통해 위치를 탐지하는 것보다 빠르게 매트 영역을 탐지 및 결정할 수 있다. 다만, 이때에도 이동 로봇(100)이 경로 내 또는 경로로부터 가까운 매트 영역에 근접하면, 카메라(121)를 통해 매트 영역 및 그것의 위치를 정확히 감지하도록 동작한다.
이동 로봇(100)의 제어부(180)는 카메라(121)의 화각범위(501) 내의 바닥면을 비교 및 분석하여, 매트 영역(200)을 인식할 수 있다.
예를 들어, 도 5의 화각범위(501)에 매트 영역(200)이 탐지되면, 매트 영역(200)의 바닥과 매트 영역이 아닌 바닥면은 재질, 컬러, 지면높이 등에 차이가 있음을 비교 분석하여, 매트 영역(200)이 존재하는 것을 확인 및 인식할 수 있다.
이와 같이 매트 영역(200)의 존재를 카메라(121)를 통해 확실히 확인하는 것은, 매트 영역의 지정 위치에 실제 바닥매트가 존재하지 않을 수 있음을 가정한 것이다. 매트 영역의 지정 위치에 실제 바닥매트가 없음에도 캐스터 이물질 제거를 위한 모션이 시작되면, 캐스터로 인해 해당 위치의 바닥면이 훼손될 수 있기 때문이다.
이와 같이, 이동 로봇(100)의 화각범위(501) 내에 매트 영역(200)의 일부가 탐지되면, 제어부(180)는 이동 로봇(100)을 전방으로 주행하면서 탐지된 매트 영역(200)의 크기가 증가하는지를 확인하고, 탐지된 매트 영역(200)의 크기가 증가하는 방향으로 이동 로봇(100)의 자세를 교정하면서, 매트 영역(200)으로 이동 로봇(100)을 이동시킨다.
이동 로봇(100)이 매트 영역(200)을 향해 움직이는 과정은, 이동 로봇(100)이 배터리 충전을 위해 충전 스테이션에 도킹을 시도하는 것과 일부 유사하다. 다만, 신호에 기초하지 않고 이동 로봇(100)의 화각범위(501) 내 포함되는 매트 영역(200)의 크기를 스스로 확인하면서 이동한다는 점에서 차이가 있다.
한편, 도 5에서, 이동 로봇(100)이 매트 영역(200)에 일정거리 내로 접근하는 동안은 화각범위(501) 내에 포함되는 매트 영역이 증가하나, 이동 로봇(100)이 매트 영역(200)에 더욱 접근하면 할수록 화각범위(501) 내에 포함되는 매트 영역의 크기는 다시 감소된다.
이동 로봇(100)의 카메라(121)의 화각범위(501)가, 도 5에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(100) 본체와 수직방향으로 만나는 바닥면을 포함하는 경우, 화각범위(501) 내에 포함되는 매트 영역(200)의 크기가 감소하는 시점은 이동 로봇(100)이 매트 영역(200) 위로 이동하는 시점에 대응된다고 말할 수 있다.
이에, 일 실시 예는, 카메라(121)의 화각범위(501)에 매트 영역(200) 전체가 포함되는 동안, 제어부(180)가, 이미지 분석을 통해 매트 영역(200)에 관한 정보(예, 매트 영역(200)의 형상, 크기, 위치, 면적비율 등)를 획득하고, 획득된 정보와 이동 로봇(100)의 현재 위치에 기초하여 이동 로봇(100)이 안착할 매트 영역(200) 상에서의 좌표 포인트(point)를 산출할 수 있다.
그리고, 이동 로봇(100)의 위치가 화각범위(501) 내에 포함되는 매트 영역(200)의 크기가 감소하는 지점에 도달하면, 제어부(180)는 상기 산출된 좌표 포인트(point)와의 상대거리를 실시간으로 계산하면서, 좌표 포인트(point)를 향해 천천히 주행하도록 주행부(130)를 제어할 수 있다.
비록 도시되지는 않았지만, 이동 로봇(100)의 장애물 센서를 통해, 매트 영역(200) 주변에 또는 매트 영역(200) 위에 장애물이 존재하는 것으로 검출된 경우, 제어부(180)는 장애물을 피하여 매트 영역(200)의 좌표 포인트(point)를 향하도록 시도해 보고, 실패시 장애물의 존재를 알리는 음성 메시지를 출력하거나, 일정 시간 동안 대기 상태를 유지할 수 있을 것이다.
이동 로봇(100)이 매트 영역(200)에서 상기 좌표 포인트(point)에 안착하면, 카메라(121)를 통해, 이동 로봇(100)이 매트 영역(200)에 안전하게 위치하였는지, 바람직하게는 매트 영역(200)의 중앙(center)에 위치하였는지를 확인하다.
확인 결과, 이동 로봇(100)이 매트 영역(200)에 안전하게 안착한 것이 인지되면, 제어부(180)는 캐스터의 이물질 제거를 위해 정해진 모션을 수행하기 전, 정해진 모션 수행이 시작됨을 알리는 피드백 신호를 출력할 수 있다.
도 6은 도 4의 단계(430)과 관련하여, 이동 로봇이 매트 영역에서 캐스터 오염 제거를 위한 모션을 수행하는 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
이동 로봇(100)이 매트 영역(200) 위에 안전하게 안착한 것이 확인되면, 이제 캐스터의 이물질 제거를 위한 정해진 모션을 수행할 수 있다.
매트 영역(200)에서의 주행 모션을 통해, 매트 영역(200)과 캐스터(131a, 131b)의 휠간의 마찰력을 이용하여 이동 로봇(100)의 캐스터(131a, 131b)에 묻은 이물질을 제거할 수 있다.
이때, 캐스터(131a, 131b)에 감기는 형태의 이물질(예, 머리카락, 실 등)을 제거하기 위해, 캐스터(131a, 131b)의 휠이 통상의 주행방향과 반대방향으로 회전하도록 모션 주행을 수행할 수 있다. 또한, 보다 확실한 이물질 제거를 위해, 동일한 동작을 여러번 반복하거나 또는 캐스터(131a, 131b)의 휠의 회전방향을 교번하여 변경하는 모션 주행을 수행할 수 있다.
캐스터(131a, 131b)의 이물질 제거를 위한 정해진 모션은, 이동 로봇(100)이 매트 영역(200)을 벗어나지 않는 상태를 유지하면서, 이동 로봇(100)이 매트 영역(200) 위에서 제자리 회전모션 및 전후 주행 반복 모션 중 적어도 하나를 수행하는 동작을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 제자리 회전모션(611)과 전후주행 반복 모션(612)을 교번하여 수행할 수 있다.
이를 위해, 상기 제어부(180)는, 주행부(130)의 복수의 구동휠(135a, 135b) 각각이 정방향 회전과 역방향 회전을 교번하여 수행하도록 회전력을 제공하기 위한 제어신호를 생성하여, 연동된 각 구동모터에 전달할 수 있다.
캐스터(131a, 131b)의 이물질 제거를 위한 정해진 모션의 수행 시간은, 이동 로봇(100)의 누적 주행거리에 비례하거나, 이물질 제거여부를 확인(인식)할 수 있는 경우 남은 이물질의 감지 결과에 근거하여 결정될 수 있다.
예를 들어, 제어부(180)는 이동 로봇(100)의 누적 주행거리가 길수록 이물질 제거를 위한 정해진 모션의 수행 시간을 증가시킬 수 있다. 이후 정해진 모션이 완료되면, 누적 주행거리를 리셋(reset)하도록 동작할 수 있다.
또는, 예를 들어, 제어부(180)는 센서 등을 통한 확인 결과 캐스터(131a, 131b)의 이물질이 제거된 정도가 일정범위 미만으로 감소되지 않거나 또는 수행전과 비교하여 일정범위 이상 차이가 검출되지 않으면, 정해진 모션을 처음부터 다시 반복하도록 동작할 수 있다.
이동 로봇(100)의 제어부(180)는, 캐스터의 이물질을 제거하기 위해 정해진 모션을 수행하는 동안, 이동 로봇(100) 본체가, 보다 정확히는 캐스터(131a, 131b)가 매트 영역(200)을 벗어나지 않는지 여부를 지속적으로 감시한다.
이를 위해, 도 6에 도시된 바와 같이, 이동 로봇의 카메라(121)를 통해, 화각범위(601)에 포함되는 매트 영역(200)의 크기와 비율을 계속 확인하여, 실시간으로 이동 로봇(100)의 자세를 교정하면서 정해진 모션을 수행할 수 있다.
예를 들어, 이동 로봇(100)의 캐스터(131a, 131b) 중 적어도 일부가 매트 영역(200)의 경계면에 근접한 경우, 매트 영역(200)의 안쪽으로 이동하도록, 대응되는 구동휠(135a, 135b)의 회전방향을 제어할 수 있다.
구체적으로, 이동 로봇(100)의 제어부(180)는 모션 주행이 수행되는 동안, 센싱부, 예를 들어 카메라(121) 또는 IP 센서를 통해, 프론트 캐스터(131a)와 리어 캐스터(131b)가 모두 매트 영역(200) 내에 위치하는지를 지속적으로 감시할 수 있다. 또한, 제어부(180)는 상기 감시 결과에 기초하여, 캐스터(131a, 131b) 모두가 매트 영역 내에 들어오도록, 모션 주행을 가변할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 로봇이 캐스터 관리 모드의 모션 주행 전 확인 동작을 설명하기 위한 예시 도면이다.
일 실시 예에서는, 정해진 모션 수행 전, 이동 로봇(100)의 캐스터가 매트 영역(200)의 바닥면에 모두 접촉하였는지를 확인하는 추가 과정을 포함할 수 있다.
예를 들어, 캐스터 주변에 카메라 등이 장착된 경우, 카메라릍 통해 획득된 이미지를 분석하여, 캐스터가 매트 영역(200)의 바닥면에 모두 접촉하였는지 여부를 확인할 수 있다.
다른 예로, 캐스터 주변에 카메라가 장착되지 않은 경우, 정해진 모션을 수행하기 전 구동휠을 정방향과 역방향으로 일정횟수 짧고 빠르게 반복하여, 모든 캐스터에 서스펜션 효과가 전달되도록 함으로서, 캐스터가 매트 영역(200)의 바닥면에 모두 접촉하도록 초기 자세 동작을 수행할 수 있다.
도 7을 참조하면, 매트 영역의 바닥면(701)에 좌우측 구동휠(135a, 135b), 연동된 캐스터(131a)가 모두 접촉하고 있는지를 확인한다. 이는, 매트 영역이 설치 주변에 카메라나 IR 센서가 있는 경우, 또는 캐스터(131a) 주변에 카메라가 장착된 경우, 이미지 분석을 통해 확인할 수 있다.
또한, 이동 로봇(100)의 좌우 프레임 엣지의 수직선과 바닥면(701)이 만나는 가상의 선(702a, 702b)이 매트 영역의 경계 내에 모두 포함되는지를 확인한다. 이는, 캐스터(131a)가 바닥면에 모두 접촉하는지 여부를 확인하는 것과 유사하다. 이와 같이 이동 로봇(100)의 좌우 프레임 엣지가 매트 영역 내에 들어오는지를 확인하는 것은, 적어도 캐스터(131a)가 본체의 좌우 프레임 엣지 사이에 장착된 것을 전제한 것이다. 따라서, 이동 로봇(100)의 형상에 따라서는 캐스터(131a)의 바디가 매트 영역의 경계 내에 모두 포함되는지를 직접 확인해야할 수 있다.
이와 같이, 모션 주행이 수행되기 전, 캐스터(131a, 131b)가 매트 영역의 바닥면에 모두 접촉하였는지를 확인함으로써, 일부 캐스터에는 마찰력이 발생하지 않아 이물질이 제거되지 않는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 적어도 캐스터(131a, 131b)가 매트 영역의 경계 내에 들어오는지를 확인함으로써, 매트 영역을 벗어난 위치에서 모션 주행을 수행하여 바닥이 마모 또는 훼손되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
도 8a, 도 8b, 도 8c, 도 8d는 매트 영역의 특성과 관련된 모션 주행의 세부 주행을 설명하기 위한 서로 다른 예시도들이다.
실시 예에서, 이동 로봇(100)은 매트 영역(200)에 관한 정보, 즉 매트 영역(200)의 형상, 크기, 위치, 면적비율 등에 기초하여 모션 주행의 세부 주행을 다르게 결정할 수 있다.
매트 영역은, 캐스터의 이물질을 제거하기 위한 바닥매트가 설치된 영역으로, 실제 바닥매트의 크기보다 소정값 작게 설정될 수 있다. 예를 들어, 바닥매트가 가로*세로가 각각 1m인 경우, 매트 영역은 0.9~0.95m 값일 수 있다. 이는, 이동 로봇(100)이 매트 영역 위에서 지정된 모션 주행을 수행하는 동안 매트 영역을 완전히 벗어나지 않도록 하기 위함이다.
제어부(180)는 이동 로봇이 모션 주행을 수행하는 동안 매트 영역(200)을 벗어나지 않도록, 매트 영역(200)의 형상 또는 면적비율에 기초하여 모션 주행의 세부 주행을 변경할 수 있다.
예를 들어, 제어부(180)는 나선형 회전 모션의 수행시, 매트의 형상이 정사각형이면 정나선형 회전 모션을 수행하도록 동작할 수 있다. 또, 예를 들어, 매트의 형상이 직사각형이면, 제어부(180)는 모서리가 긴 방향으로 찌그러진 형태의 나선형 회전 모션을 수행하도록 주행부(130)를 제어할 수 있다.
또는, 상기 제어부(180)는 매트 영역(200)의 형상별 매칭되는 세부 주행을 이동 로봇(100)의 메모리(170)에 미리 저장하였다가, 카메라(121)를 통해 확인된 매트 영역(200)의 형상에 매칭되는 세부 주행을 메모리(170)로부터 획득하여, 세부 주행을 수행하도록 동작할 수도 있다.
상기 제어부(180)는 이동 로봇이 모션 주행을 수행하는 동안 매트 영역(200)을 벗어나지 않도록, 매트 영역(200)의 크기에 기초하여 모션 주행의 세부 주행을 변경할 수 있다.
예를 들어, 매트 영역(200)의 크기가 작으면, 안착된 위치에서 많이 이동하지 않도록, 제자리 회전 모션(611)만 수행하여 캐스터의 이물질을 제거할 수 있다. 반면, 매트 영역(200)의 크기가 큰 경우이면, 제자리 회전 모션(611)을 나선형 회전 모션으로 확장하고, 전후주행 반복 모션(612)의 전후 주행거리를 보다 길게 가변하여 주행하도록 동작할 수 있다.
상기 제어부(180)는, 주변의 상황을 고려할 수 있도록, 매트 영역(200)이 설치된 위치에 따라 모션 주행의 세부 주행을 변경할 수 있다. 이때의 세부 주행은, 캐스터의 이물질 제거를 위한 휠모듈의 동작 뿐만 아니라, 외부 알림까지 포함하는 것으로 고려될 수 있다.
예를 들어, 매트 영역(200)의 위치 주변이 사람의 이동이 잦거나 복잡한 것으로 결정되면, 제어부(180)는, 안전을 위해 휠모듈의 구동속도를 보다 감소시키고, 캐스터 관리 모드 수행중임을 외부에서 인식할 수 있도록, LED 출력 또는 안내음 출력을 병행할 수 있다.
이하, 매트 영역의 특성별로, 캐스터의 이물질 제거를 위한 모션 주행의 세부 주행의 예시들을 살펴보겠다.
도 8a 및 도 8b는 매트 영역의 형상이 정사각형에 가깝고 면적이 좁은 경우로, 제자리 나선형 모션을 정해진 모션 주행으로 수행하는 예시이다. 이러한 경우, 이동 로봇(100)이 안착된 위치로부터 많이 벗어나지 않도록 제자리 회전모션 또는 제자리 나선형 회전모션을 수행할 수 있다.
도 8a는 이동 로봇이 매트 영역(200) 위에서 반시계방향으로 나선형 제자리모션(801)을 수행하는 예시이다. 캐스터(131)의 휠은 나선형 제자리모션(801)을 따라 움직이면서 정방향회전 또는 역방향회전한다.
이를 위해, 우측 도면을 참조하면, 제어부(180)는 이동 로봇의 좌측 구동휠(135a)이 실제 이동 로봇의 진행 방향(801r)을 기준으로 정방향 회전하도록 좌측 구동휠(135a)과 연동된 구동모터에 구동력을 제공한다. 이와 함께, 이동 로봇의 우측 구동휠(135b)은 역방향 회전하도록 우측 구동휠(135b)과 연동된 구동모터에 구동력을 제공한다. 이때, 좌측 구동휠(135a)과 연동된 구동모터에는 우측 구동휠(135b)과 연동된 구동모터 보다 큰 구동력을 전달하여, 우측 구동휠(135b)의 회전속도가 좌측 구동휠(135a)의 회전속도 보다 느리도록 조절할 수 있다.
이와 같은 제어에 의해, 좌측 구동휠(135a)과 연동된 프론트 캐스터와 리어 캐스터는 정방향 회전하게 되고, 우측 구동휠(135b)과 연동된 프론트 캐스터와 리어 캐스터는 역방향 회전하게 된다.
이후, 도 8b에 도시된 바와 같이 이동 로봇이 매트 영역(200) 위에서 시계방향으로 나선형 제자리모션(802)을 수행하면, 이제, 반시계방향으로 나선형 제자리모션(801)하였을 때 정방향 회전하였던 프론트 캐스터와 리어 캐스터는 역방향 회전하고, 역방향으로 회전하였던 프론트 캐스터와 리어 캐스터는 정방향 회전하게 된다.
구체적으로, 도 8b의 우측 도면을 참조하면, 제어부(180)는 이동 로봇의 좌측 구동휠(135a)이 실제 이동 로봇의 진행 방향(802r)을 기준으로 역방향 회전하도록 좌측 구동휠(135a)과 연동된 구동모터에 구동력을 제공한다. 이와 함께, 이동 로봇의 우측 구동휠(135b)은 정방향 회전하도록 우측 구동휠(135b)과 연동된 구동모터에 구동력을 제공한다. 이때, 좌측 구동휠(135a)과 연동된 구동모터에는 우측 구동휠(135b)과 연동된 구동모터 보다 작은 구동력을 전달하여, 우측 구동휠(135b)의 회전속도가 좌측 구동휠(135a)의 회전속도 보다 빨라지도록 조절할 수 있다.
이와 같이, 이동 로봇(100)의 한 쌍의 프론트 캐스터와 리어 캐스터가 정방향 회전하는 동안 나머지 한 쌍의 프론트 캐스터와 리어 캐스터를 역방향 회전하고, 이어서 회전방향이 교번하도록 모션 주행을 수행함으로써, 매트 영역(200)의 마찰력을 이용하여 캐스터(131a, 131b)에 묻은 이물질을 이동 로봇(100) 스스로 제거할 수 있다.
도 8c는 매트 영역의 면적이 넓은 경우로서, 지그재그 주행을 정해진 모션 주행으로 수행하는 예시이다. 이때, 이동 로봇(100)은 통상의 주행방향인 전진방향과 반대되는 후진방향(803)을 모션 주행을 수행할 수 있다.
이를 위해, 이동 로봇의 좌측 구동휠(135a)과 우측 구동휠(135b) 모두 후진방향으로 회전하도록 각각에 연동된 구동모터에 구동력이 전달된다. 그에 따라, 좌측 구동휠(135a)에 연동된 프론트 캐스터와 리어 캐스터의 휠들도 후진방향으로 회전하며, 우측 구동휠(135b)에 연동된 프론트 캐스터와 리어 캐스터의 휠들도 후진방향으로 회전하게 된다.
이와 같이, 평소에 주로 주행하는 전진방향과 반대되는 후진방향으로 캐스터(131a, 131b)의 휠들이 회전하도록 모션 주행을 수행함으로써, 캐스터(131a, 131b)에 묻은 이물질을 보다 확실하게 탈락시킬 수 있다.
비록 도시되지 않았지만, 도 8c에서 매트 영역(200)을 지그재그로 주행한 후, 이어서 세로방향으로 지그재그 주행을 한번더 수행하거나 또는 동일한 경로를 전진방향으로 지그재그 주행하도록 동작할 수 있다.
도 8d는 매트 영역의 형상에 따라 특정 모션 주행만 가능한 경우의 예시이다. 예를 들어, 도 8d의 매트 영역(200)은 레일(rail)처럼 좌우측 바퀴만 지나갈 수 있도록, 조각 매트들(200A, 200B)로 구성된 형태로 설치되었다. 이러한 형태의 매트 영역에서는 이동 로봇(100)의 좌우측 구동휠(135a, 135)이 동시에 그리고 동일속도로 전진하거나 또는 후진하는 방식으로, 연동된 캐스터(131a, 131b)에 묻은 이물질을 제거할 수 있다.
이상에서는, 이동 로봇(100)이 주기적으로 또는 캐스터 관리 모드의 개시명령에 따라 캐스터에 묻은 이물질을 제거하기 위한 일련의 동작을 수행하였다.
일반적으로는, 누적 주행거리가 증가할수록 캐스터의 오염도도 증가하기 때문에, 설정된 주기로 캐스터 관리 모드를 수행할 수 있겠으나, 바닥면의 훼손을 최소화하기 위해서는 캐스터에 다량의 이물질이 묻었다는 것을 발견한 즉시 제거될 수 있다면 더욱 바람직 할 것이다.
이를 위해, 이하에서는 도 9 및 도 10을 참조하여, 캐스터의 이물질 흡착을 감시하는 방법과 감시 결과 캐스터의 이물질을 보다 신속하게 제거하는 방법을 설명하겠다.
도 9는 발명의 실시 예에 따른 안내 로봇에 장착된 오염 감지 센서의 예시를 보인 도면이고, 도 10은 오염 감지 결과를 관제 서버를 통해 원격의 관리자 단말로 전송하여 캐스터 관리 모드를 개시하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
먼저, 도 9를 참조하면, 이동 로봇의 바닥 플레이트에서, 좌측 구동휠(135a)과 연동된 프론트 캐스터(131a)와 우측 구동휠(135b)과 연동된 프론트 캐스터(131a) 주변에 캐스터 오염을 감지하기 위한 센서, 즉 오염 감지 센서(143)가 장착될 수 있다.
구체적으로, 좌측 구동휠(135a)과 연동된 프론트 캐스터(131a)의 후방부와 우측 구동휠(135b)과 연동된 프론트 캐스터(131a)의 후방부 각각에 오염 감지 센서(143), 예를 들어 카메라 또는 IR 센서가 설치될 수 있다. 그리고, 오염 감지 센서(143)를 통해 획득된 이미지 또는 신호를 분석하여, 좌측 구동휠(135a)과 연동된 캐스터 또는 우측 구동휠(135b)과 연동된 캐스터의 오염도를 주기적으로 또는 실시간으로 파악할 수 있다.
한편, 비록 도시되지는 않았지만, 오염 감지 센서(143)가 캐스터의 오염도를 직접 감시하지 않고, 이동 로봇(100)이 주행한 바닥면의 굴곡을 감지하여 캐스터 관리 모드의 수행이 필요한지를 결정할 수 있다. 이를 위해, 제어부(180)는 이동 로봇(100)의 바닥 플레이트나 본체 프레임의 특정 위치에 장착된 IR 센서를 이용하여 이동 로봇(100)이 주행한 바닥면의 굴곡을 감지하고, 감지된 굴곡의 차이값을 인식하여 캐스터의 청소 필요여부를 결정할 수 있다.
또 다른 예로, 이동 로봇(100)은 주기적으로 배터리 충전이 필요한 점을 근거로, 충전 스테이션에 장착된 카메라를 이용하여, 이동 로봇(100)이 충전 스테이션에 도킹 시도하거나 도킹해제를 시도하는 경우에, 캐스터의 이물질 흡착여부 및 오염정도를 감시할 수도 있다.
한편, 오염 감지 센서(143)의 센싱 결과는 이동 로봇(100)의 제어부(180)에 전달된다. 제어부(180)는 캐스터의 오염도가 기준범위 이상이여서 캐스터 관리 모드의 수행이 필요하다고 판단된 경우, 대응되는 신호를 생성할 수 있다.
제어부(180)는 생성된 신호에 기초하여 캐스터 관리 모드를 개시하기 위한 신호를 스스로 생성할 수 있다. 이러한 경우, 캐스터 관리 모드의 개시를 메모리(170) 등에 기록할 수 있다.
또는, 제어부(180)는 생성된 신호를 통신부(110)를 통해, 관리자의 단말로 전송하여, 관리자를 통해 캐스터 관리 모드가 수행되도록 동작할 수 있다.
도 10을 참조하면, 이동 로봇(100)의 캐스터 이물질 센싱 결과 캐스터의 오염이 감지된 경우, 캐스터 청소가 필요한지 여부를 결정하여, 지정된 관제 서버(1000)로 전송한다(①). 관제 서버(1000)는, 캐스터 이물질 센싱 결과를 원격의 관리자 단말(500)로 전송한다(②). 관리자가 관리자 단말(500)에 수신된 센싱 결과에 대한 응답으로, 캐스터 관리 모드를 실행명령을 입력하면, 이러한 실행명령이 관제 서버(100)를 통해 이동 로봇(100)에 전달되어, 캐스터 관리 모드가 개시될 수 있다(③).
한편, 비록 도시되지 않았지만, 이동 로봇의 제어부(180)는 캐스터 관리 모드의 수행 전후, 오염 감지 센서(143)의 센싱 결과에 따라 캐스터 관리 모드의 모션 주행의 수행시간을 가변할 수 있다 .
예를 들어, 오염 감지 센서(143)의 센싱 결과, 캐스터의 오염정도가 청소가 필요하면서 임계레벨 이상인 것으로 결정되면, 캐스터 관리 모드의 모션 주행 시간을 더 증가시킬 수 있다. 또는, 예를 들어 캐스터 관리 모드의 모션 주행을 수행하는 동안 또는 적어도 1회의 모션 주행 수행 후, 오염 감지 센서(143)의 센싱 결과, 캐스터의 오염 제거 정도가 이전과 크게 달라지지 않은 경우, 캐스터 관리 모드의 모션 주행 시간을 더 증가시키거나 세부 주행 방식을 변경할 수 있다.
캐스터 관리 모드의 모션 주행이 완료되고, 오염 감지 센서의 센싱 결과가 기준치 이하로 감소되면, 캐스터 관리 모드를 종료할 수 있다.
구체적으로, 이동 로봇의 제어부(180)는, 오염 감지 센서(1430의 센싱 결과에 기초하여 캐스터 관리 모드를 종료할 수 있다. 캐스터 관리 모드가 종료되면, 제어부(180)는 캐스터 관리 모드가 개시되기 전 위치로 이동 로봇(100)을 이동시키고, 저장된 다음 동작 모드를 이어서 수행하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 이동 로봇(100)의 다음 동작 모드인 충전을 수행하기 위해 충전 스테이션에 도킹하는 동작을 수행할 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시 예에 따른 안내 로봇이 설정된 경로를 주행하는 동안 특정 조건 만족시 캐스터 관리 모드를 수행하는 서로 다른 예시를 설명하기 위한 도면들이다.
캐스터의 이물질을 제거하기 위해 사용되는 매트 영역에 설치된 바닥매트는 소모품이므로, 이동 로봇(100)의 캐스터의 오염정도와 바닥매트의 교체주기를 고려하여, 캐스터 관리 모드의 수행주기가 최적으로 설정하기 위한 다양한 실시예들을 설명하겠다.
제어부(180)는 이동 로봇(100)이 기설정된 조건 만족시에 스스로 캐스터 관리 모드를 개시하기 위한 제어신호를 생성하도록 동작할 수 있다.
이때, 기설정된 조건은, 설정된 작업(work) 또는 태스크(task)를 완료한 후, 또는 일정시간마다(예, 약 6~8시간마다), 특정 주행코스를 완료한 후, 특정 지점(POI)를 지날때, 누적 주행거리가 일정값에 도달하거나 임계값을 초과한 경우, 이동 로봇(100)이 충전을 위해 충전 스테이션에 근접하거나 충전 완료후 충천 스테이션으로부터 도킹 해제하는 경우 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 11a는 이동 로봇의 충전시 또는 충전 해제시 캐스터 관리 모드를 수행하는 예시이다.
이동 로봇(100)의 제어부(180)는, 배터리 부족으로 충전신호가 생성되면, 배터리 충전을 위해 이동 로봇(100)이 충전 스테이션(300)으로 이동하도록 주행부(130)를 제어할 수 있다.
그에 따라, 이동 로봇(100)이 충전 스테이션(300)으로부터 기준거리 이내로 근접한 것이 감지되면, 이동 로봇(100)은 주변의 매트 영역(200)을 인식하기 위한 제어신호를 생성할 수 있다.
이때, 이동 로봇(100)은 충전 스테이션(300)에의 도킹을 위해, 이동 로봇(100)의 바닥 플레이트 상부에 구비된 충전 단자(191, 도 3a)가 충전 스테이션(300)의 전방에 오도록 자세를 교정한 상태이다.
따라서, 이동 로봇(100)이 매트 영역(200)에 보다 신속하고 안전하게 안착하도록, 매트 영역(100)은 충전 스테이션(300)에의 (가상의) 도킹 경로 상에 위치할 수 있다. 예를 들어, 도 11a에 도시된 바와 같이, 매트 영역(200)이 충전 스테이션(300)의 전방에 결합하여 설치될 수 있다.
한편, 이동 로봇(100)의 제어부(180)는, 일단 충전 스테이션(300)에서 배터리 충전 후, 충전이 완료되면, 도킹 해제 후 작업 위치가 아닌 주변의 매트 영역(200)을 인식하기 위한 제어신호를 생성할 수도 있다.
또 다른 예에서는, 충전 스테이션처럼 매트 영역(200)이 지정된 공용영역에 설치될 수 있다. 이러한 경우, 이동 로봇(100)의 맵에 매트 영역(200)이 설치된 공용영역에 대한 정보가 포함될 수 있을 것이다.
도 11b는 이동 로봇(100)에 주행 경로가 설정된 경우, 설정된 주행 경로에 매트 영역을 포함하여 캐스터 관리 모드를 수행하는 예시를 보여준다.
이를 위해, 제어부(180)는, 이동 로봇(100)이 설정된 경로를 주행하는 동안 기설정된 조건을 만족하면, 설정된 경로 내에 캐스터 청소를 위한 매트 영역을 포함하도록 경로를 변경할 수 있다.
이동 로봇(100)이 설정된 경로에 따라 주행하는 동안, 이동 로봇(100) 주변에 매트 영역(200)이 존재하는 것으로 감지되면, 제어부(180)는 이를 관리자 단말로 전송하거나 맵 정보로 기록한다.
이때, 주변 매트 영역(200)의 존재 감지 동작은, 전술한 캐스터에 대한 오염 감지 센서의 센싱 결과에 기초하여 수행될 수 있다.
도 11b는 관리자의 응답에 기초하여 매트 영역을 포함하도록 경로를 변경하는 예시 화면이다. 관리자 단말의 화면(1101)에는, 감지된 매트 영역(200)을 포함하여 경로를 변경할지에 대한 질의(1102)가 디스플레이될 수 있다. 질의(1102)에 대한 응답으로, 경로 변경이 선택되면, 이동 로봇(100)에 의해 감지된 매트 영역(200)을 포함하도록 경로가 재설정된다. 이후, 이동 로봇(100)이 경로 내의 매트 영역에 진입하면, 제어부(180)는 캐스터의 이물질 제거를 위한 모션 주행을 수행하도록 주행부(130)를 제어한다.
한편, 관리자는 화면(1101)을 통해, 이동 로봇(100)이 경로 주변의 매트 영역을 발견할때마다 경로에 자동 포함하도록 설정할 수 있다. 이러한 경우, 이동 로봇(100)이 경로에 추가할 수 있는 매트 영역의 최대 개수(예, 3개)가 제한될 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 안내 로봇에서 사용자 단말을 통해 캐스터 관리 모드의 세부 사항을 입력하는 설정 화면의 예시를 보인 것이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 캐스터 관리 모드의 실행과 관련된 설정 화면은 매트 영역(200)의 선택, 캐스터의 이물질 제거를 위한 모션 주행의 선택, 캐스터 관리 모드의 개시를 위한 입력을 포함할 수 있다.
제1화면(1210)에, 매트 영역(200)의 선택을 위한 항목(1211)을 선택하면, 선택가능한 매트 영역(200)의 리스트가 표시될 수 있다. 이때, 상기 리스트에 포함되는 선택가능한 매트 영역은, 매트 영역(200)의 설치 위치, 형태, 설정된 경로내 포함여부, 이동 로봇(100)의 현재위치를 기준으로 가까운 위치 등과 같은 기준에 근거하여 분류 및 결정될 수 있다.
예를 들어, 사용할 매트 영역(200)으로 '입구앞 청소 매트'가 결정되면(1221), 제2화면(1220)에, 결정된 매트 영역에 관한 위치정보(1223)와 함께, 캐스터 관리 모드의 모션 주행을 선택하기 위한 항목(1222)이 표시될 수 있다.
예를 들어, 적용할 모션 주행으로, '좁은 곳 회전 모드'가 결정되면(1231), 제3화면(1230)에, 결정된 모션 주행에 관한 시뮬레이션 정보(1233)와 함께, 캐스터 관리 모드의 개시를 위한 입력 항목(1232)이 표시될 수 있다.
입력 항목(1232)에 선택입력이 수신되면, 이동 로봇(100)은 입구앞 청소 매트로 이동하여, 좁은 곳 회전 모드를 수행함으로써, 캐스터에 묻은 이물질 제거를 위한 캐스터 관리 모드를 수행할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 이동 로봇 및 그것의 동작방법에 의하면, 이동 로봇의 캐스터의 교체 없이, 캐스터에 누적된 이물질을 이동 로봇 스스로 제거할 수 있다. 그에 따라, 이동 로봇의 캐스터 오염으로 인해 주행 바닥면에 스크래치가 발생하거나, 마모 또는 훼손되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 주기적으로 캐스터를 청소함으로써, 캐스터 교체 주기를 연장시킬 수 있고, 바닥면이 고급 재질인 경우 또는 깨끗함을 강조하는 환경에서 이동 로봇의 캐스터 오염으로 인한 리스크(risk)를 최소화할 수 있다. 또한, 캐스터의 오염도를 센싱하여, 센싱 결과 이동 로봇 스스로 캐스터에 누적된 이물질을 제거해야할 시점을 결정할 수 있고, 필요한 경우 관리자에게 캐스터 청소가 필요함을 알려서 캐스터 관리 모드를 수행할 수 있으므로, 캐스터 관리를 보다 효율적으로 수행할 수 있다. 또한, 이동 로봇이 캐스터의 오염을 제거할 매트 영역의 특성별로 적절한 모션 주행을 선택하여 수행하고, 모션 주행 전 캐스터가 바닥면에 모두 접촉하였는지를 감시하고, 모션 주행을 수행하는 동안 이동 로봇이 매트 영역을 벗어나지 않는지 여부를 지속적으로 감시함으로써, 이동 로봇이 매트 영역을 비의도적으로 벗어나서 주행 바닥면을 오히려 손상하는 일이 발생하지 않게 한다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 복수의 구동휠과 캐스터를 포함하는 휠 모듈을 이용하여 이동 로봇을 주행시키는 주행부;
    상기 이동 로봇이 매트 영역을 감지하도록 이루어진 센싱부; 및
    상기 주행부 및 상기 센싱부와 전기적으로 연결된 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    캐스터 관리 모드가 개시되었음이 인식된 것에 응답하여 상기 매트 영역을 감지하기 위한 제어신호를 생성하고,
    상기 제어신호에 기초하여 인식된 상기 매트 영역 위에 상기 이동 로봇이 위치하도록 상기 주행부를 제어하고, 상기 이동 로봇이 상기 매트 영역을 벗어나지 않으면서 상기 캐스터의 오염을 제거하기 위한 모션 주행을 수행하도록 상기 주행부를 제어하는,
    이동 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 휠 모듈은 상기 이동 로봇의 바닥 플레이트에 장착되며,
    상기 캐스터는, 상기 바닥 플레이트의 저면 전방에 구비된 프론트 캐스터와 저면 후방에 구비된 리어 캐스터를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 이동 로봇이 상기 매트 영역 위에 안착된 것에 응답하여, 상기 프론트 캐스터와 상기 리어 캐스터가 상기 매트 영역의 바닥면에 모두 접촉하였는지를 확인한 후 상기 모션 주행을 개시하는,
    이동 로봇.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모션 주행이 수행되는 동안,
    상기 센싱부를 통해 상기 프론트 캐스터와 상기 리어 캐스터가 상기 매트 영역 내에 위치하는지를 지속적으로 감시하고, 감시 결과에 기초하여 상기 모션 주행을 가변하는,
    이동 로봇.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모션 주행은,
    상기 매트 영역을 벗어나지 않는 상태에서 상기 이동 로봇의 제자리 회전모션 및 전후 주행 반복 모션 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 구동 휠 각각이 정방향 회전 및 역방향 회전을 교번하여 수행하도록 회전력을 제공하는,
    이동 로봇.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 매트 영역에 관한 정보에 기초하여 상기 모션 주행의 세부 주행을 다르게 결정하고,
    상기 정보는, 상기 매트 영역의 형상, 크기, 위치, 면적비율 중 적어도 하나를 포함하는,
    이동 로봇.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 캐스터 주변에 장착되어 상기 캐스터의 오염을 감지하는 오염 감지 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 오염 감지 센서의 센싱 결과에 기초하여 상기 캐스터 관리 모드를 개시하기 위한 신호를 생성하는,
    이동 로봇.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 센싱 결과 상기 캐스터의 오염이 감지된 것에 응답하여, 관제 서버로 무선 신호를 전송하는 통신부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 관제 서버를 통해 상기 무선 신호에 대응되는 실행 응답이 관리자 단말로부터 상기 통신부에 수신된 것에 응답하여, 상기 캐스터 관리 모드를 개시하기 위한 신호를 발생시키는,
    이동 로봇.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 캐스터 관리 모드에서, 상기 오염 감지 센서의 센싱 결과에 따라 상기 모션 주행의 수행시간을 가변하는,
    이동 로봇.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 오염 감지 센서의 센싱 결과에 기초하여 상기 캐스터 관리 모드를 종료하고, 상기 이동 로봇이 상기 캐스터 관리 모드가 개시되기 전 위치로 이동하여 저장된 다음 동작 모드를 수행하도록 제어하는,
    이동 로봇.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    충전신호가 생성되면 상기 이동 로봇이 충전 스테이션으로 이동하도록 상기 주행부를 제어하고,
    상기 이동 로봇이 상기 충전 스테이션으로부터 기준거리 이내로 근접한 것에 응답하여 상기 매트 영역을 인식하기 위한 제어신호를 생성하는,
    이동 로봇.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 이동 로봇이 설정된 경로를 주행하는 동안 기설정된 조건을 만족하면, 상기 경로 내에 상기 매트 영역을 포함하도록 경로를 변경하고,
    상기 이동 로봇이 상기 경로 내의 매트 영역에 진입하면 상기 모션 주행을 수행하도록 제어하는,
    이동 로봇.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기설정된 조건은,
    상기 이동 로봇이 상기 설정된 경로 내 특정 POI 에 도달한 경우, 상기 이동 로봇의 누적 주행 거리가 임계거리를 초과한 경우, 상기 이동 로봇이 정해진 주행 모드를 완료한 경우, 상기 이동 로봇 주변에 상기 매트 영역이 위치하고 상기 매트 영역을 경로에 추가하는 선택 신호가 수신된 경우 중 어느 하나인,
    이동 로봇.
  13. 복수의 구동휠과 복수의 캐스터를 포함하는 휠 모듈을 이용하여 주행하는 이동 로봇의 동작 방법으로서,
    상기 이동 로봇의 제어부에 의해, 캐스터 관리 모드가 개시되었음을 인식하는 단계;
    상기 이동 로봇의 센서를 이용하여 매트 영역을 감지하는 단계;
    상기 감지된 매트영역 위에 상기 이동 로봇이 위치하도록 상기 이동 로봇을 주행하는 단계; 및
    상기 이동 로봇이 상기 매트 영역 위를 벗어나지 않도록 상기 캐스터의 오염을 제거하기 위한 모션 주행을 수행하는 단계를 포함하는,
    이동 로봇의 동작방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 이동 로봇이 상기 매트 영역 위에 안착된 것에 응답하여, 상기 복수의 캐스터가 상기 매트 영역의 바닥면에 모두 접촉하였는지를 확인하는 단계를 더 포함하고,
    상기 모션 주행을 수행하는 단계는,
    상기 모션 주행이 수행되는 동안, 상기 복수의 캐스터가 상기 매트 영역 내에 위치하는지를 지속적으로 감시하고, 감시 결과에 기초하여 상기 모션 주행을 가변하는 단계를 포함하는,
    이동 로봇의 동작 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 모션 주행을 수행하는 단계는,
    상기 매트 영역을 벗어나지 않는 상태에서 상기 이동 로봇의 제자리 회전모션 및 전후 주행 반복 모션 중 적어도 하나를 수행하는 단계이며,
    상기 모션 주행을 수행하는 동안, 상기 복수의 구동휠 각각이 정방향 회전 및 역방향 회전을 교번하여 수행하도록 회전력을 제공하는 단계를 포함하는,
    이동 로봇의 동작 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 모션 주행을 수행하는 단계는,
    상기 매트 영역에 관한 정보에 기초하여 상기 모션 주행의 세부 주행을 다르게 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 정보는, 상기 매트 영역의 형상, 크기, 위치, 면적비율 중 적어도 하나를 포함하는,
    이동 로봇의 동작 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 캐스터 주변에 장착된 센서에 의해, 상기 캐스터의 오염을 감지하는 단계;
    상기 센서의 센싱 결과에 기초하여 상기 캐스터 관리 모드를 개시하기 위한 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는,
    이동 로봇의 동작 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 캐스터 관리 모드에서, 상기 센서의 오염 감지 센싱 결과에 따라 상기 모션 주행의 수행시간을 가변하는 단계를 더 포함하는
    이동 로봇의 동작 방법.
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