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技術 ロボット本体の嵌まり込みを防止する移動ロボット及び移動ロボット制御方法

出願人 三星電子株式会社
発明者 朴志瑛方錫元崔恩榮
出願日 2012年10月11日 (8年1ヶ月経過) 出願番号 2012-226003
公開日 2013年1月24日 (7年10ヶ月経過) 公開番号 2013-016206
状態 特許登録済
技術分野 電気掃除機(2) 接点の操作機構 移動体の位置、進路、高度又は姿勢の制御
主要キーワード 境界線方向 接触誘導 円板内 掃除用ロボット 住居空間 垂直応力 案内ロボット スイッチセンサ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

隙間に嵌まり込まれることを判別し、このような嵌まり込み状態から容易に脱出できる移動ロボットと、隙間を有する障害物境界線推定して移動する移動ロボット制御方法を提供する。

解決手段

移動ロボットは、ロボット本体の上部に付着されて移動ロボットの嵌まり込みを判別する嵌まり込み判別装置を有し、移動ロボットの上部に位置する障害物と衝突する接触部、接触部によって回転または直線運動をする接触作動部、接触作動部の回転または直線移動感知して障害物の隙間への移動ロボットの嵌まり込みを認識する感知部、嵌まり込みを感知し本体を回転移動する駆動制御部を含む。

概要

背景

最近には、産業体で利用される産業用ロボットだけではなく、一般家庭事務室などで家事や事務補助としてロボットが;実用化されている。これに該当する代表的な例として、掃除用ロボット案内ロボット防犯ロボットなどを挙げられうる。

このようなロボットは、基本的に与えられた空間内で移動しながらロボット自身の固有な機能を行う。但し、ロボットが壁面または障害物センサまたはあらかじめ入力されたマップ(Map)によって認識して、そのような障害物を回避しながら走行する。

従来には、障害物または段差を認識するために多数のセンサなどを使って、走行する方向への衝突または墜落を予防しようとした。但し、このような場合には、住居空間での家具などの低い隙間を障害物として認識できずに走行して問題が発生する。隙間という用語は、一般的に空間の間に開いている部分を意味するが、本発明では底と一定した高さの間に開いている空間を意味する用語として定義される。

移動ロボットの下部は通過できるが、上部は通過できずに一定の隙間に移動ロボットが挟まり込まれる問題が発生し、移動ロボットはセンサなどによって進行方向に障害物を認識できないので継続的な走行方向への駆動によって嵌まり込みが深化され、駆動部に無理な負荷を与えて駆動部が損傷される問題があった。

例えば、掃除用ロボットの場合には、壁推定(Wall following)機能を実行しながら主に壁面にある家具などに嵌まり込まれ易いという問題があった。

このような移動ロボットの嵌まり込みが発生すれば、ユーザが直接移動ロボットを隙間から取り出すか、手動操作をして移動ロボットを脱出させなければならない煩わしさがあった。
韓国公開特許2004−13381

概要

隙間に嵌まり込まれることを判別し、このような嵌まり込み状態から容易に脱出できる移動ロボットと、隙間を有する障害物の境界線を推定して移動する移動ロボット制御方法を提供する。 移動ロボットは、ロボット本体の上部に付着されて移動ロボットの嵌まり込みを判別する嵌まり込み判別装置を有し、移動ロボットの上部に位置する障害物と衝突する接触部、接触部によって回転または直線運動をする接触作動部、接触作動部の回転または直線移動感知して障害物の隙間への移動ロボットの嵌まり込みを認識する感知部、嵌まり込みを感知し本体を回転移動する駆動制御部を含む。

目的

本発明は、前記の問題点を考慮して案出されたものであって、移動ロボットが隙間を感知できず隙間に嵌まり込まれることを判別し、隙間に嵌まり込まれた移動ロボットを容易に脱出させることを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

移動ロボットにおいて、本体と、前記本体の上部に位置する障害物衝突する接触部と、前記接触部によって回転または直線運動をする接触作動部と、前記接触作動部の回転または直線移動感知して前記障害物の隙間に前記本体の嵌まり込みを認識する感知部と、前記本体の嵌り込みが感知されれば、前記本体を回転移動する駆動制御部とを含む、ことを特徴とする移動ロボット。

請求項2

前記接触部は、障害物と衝突しながら回転する円板またはリング状であり、フレームの内部に複数の歯車を含むこと、を特徴とする請求項1に記載の移動ロボット。

請求項3

前記接触作動部は、障害物に衝突して回転する前記接触部の回転を抑制するように前記接触部の歯車に噛み合う止め具を含むこと、を特徴とする請求項2に記載の移動ロボット。

請求項4

前記複数の歯車は、移動ロボットが嵌まり込まれる場合には、前記止め具と噛み合って嵌まり込みが抑制され、移動ロボットが嵌まり込みから脱出するために移動する時には、前記止め具と噛み合わずに解除される形状を有する、ことを特徴とする請求項3に記載の移動ロボット。

請求項5

前記接触作動部は、前記止め具の過度な回転を抑制し、前記止め具が一定した角度に向かうように維持させるスプリングをさらに含む、ことを特徴とする請求項3に記載の移動ロボット。

請求項6

前記感知部は、前記止め具の回転でスイッチを押すことによって作動して嵌まり込みを感知するスイッチセンサを含む、ことを特徴とする請求項3に記載の移動ロボット。

請求項7

前記接触部は、フレームの外部に歯車または突起を有するリングを含む、ことを特徴とする請求項1に記載の移動ロボット。

請求項8

前記接触作動部は、前記リングと固定された中心部とを連結する弾性部材を含む、ことを特徴とする請求項7に記載の移動ロボット。

請求項9

前記感知部は、前記弾性部材の移動によってスイッチを押してオンになることによって移動ロボットの嵌まり込みを感知するスイッチセンサを含む、ことを特徴とする請求項8に記載の移動ロボット。

請求項10

前記接触部は、内部に上下または左右に移動する溝を備えた円板を含む、ことを特徴とする請求項1に記載の移動ロボット。

請求項11

前記接触作動部は、前記円板の上下または左右の動きによって前記溝の内部で収縮することで移動する弾性部材を含む、ことを特徴とする請求項10に記載の移動ロボット。

請求項12

前記感知部は、前記弾性部材の収縮による移動によってスイッチを押すことでオンになって嵌まり込みを感知するスイッチセンサを含む、ことを特徴とする請求項11に記載の移動ロボット。

請求項13

前記接触部は、前記障害物と衝突して押し出される凸板を含む、ことを特徴とする請求項1に記載の移動ロボット。

請求項14

前記接触作動部は、前記凸板を中心に付着され、前記凸板の動きを直線運動でガイドする棒を含む、ことを特徴とする請求項13に記載の移動ロボット。

請求項15

前記感知部は、前記棒の直線運動によってスイッチを押してオンになる嵌まり込みを感知するスイッチセンサを含む、ことを特徴とする請求項14に記載の移動ロボット。

請求項16

(a)移動ロボットにおいて、本体の上部に装着された複数の嵌まり込み判別部のうちいずれか一つで移動ロボットの嵌まり込みを感知する段階と、(b)前記嵌まり込みを感知すると、他の嵌まり込み判別部で嵌まり込みを感知するまで前記本体を回転させる段階と、(c)各嵌まり込み判別部で嵌まり込みが感知される嵌まり込み位置を用いて隙間を有する障害物の境界線推定する段階と、を含むことを特徴とする移動ロボット制御方法

請求項17

前記推定された境界線に沿って移動ロボットを走行させる段階をさらに含む、ことを特徴とする請求項16に記載の移動ロボット制御方法。

請求項18

前記請求項16に記載の方法を遂行するために少なくとも一つのプロセッサを制御するコンピュータ判読可能な命令語を保存するコンピュータが判読可能な媒体

請求項19

移動ロボットにおいて、本体と、前記本体と障害物の間に衝突によって回転または直線運動をする接触作動部、および前記嵌まり込み判別装置の回転または直線運動を感知し前記障害物の隙間に前記移動ロボットの嵌まり込みを認識する感知部と、前記本体の嵌り込みが感知されれば、前記本体を回転移動する駆動制御部と、を含む、移動ロボット。

請求項20

前記移動ロボットの上部に位置する障害物とぶつかる接触部をさらに含む、請求項19に記載の移動ロボット。

技術分野

0001

本発明は、移動ロボットの嵌まり込みを防止する嵌まり込み判別装置及びこれを利用した境界線推定方法であって、より詳細には、移動ロボットが隙間に嵌まり込まれることを判別し、このような嵌まり込み状態から容易に脱出できる装置とこのような嵌まり込み判別装置によって隙間を有する障害物の境界線を推定する方法に関する。

背景技術

0002

最近には、産業体で利用される産業用ロボットだけではなく、一般家庭事務室などで家事や事務補助としてロボットが;実用化されている。これに該当する代表的な例として、掃除用ロボット案内ロボット防犯ロボットなどを挙げられうる。

0003

このようなロボットは、基本的に与えられた空間内で移動しながらロボット自身の固有な機能を行う。但し、ロボットが壁面または障害物をセンサまたはあらかじめ入力されたマップ(Map)によって認識して、そのような障害物を回避しながら走行する。

0004

従来には、障害物または段差を認識するために多数のセンサなどを使って、走行する方向への衝突または墜落を予防しようとした。但し、このような場合には、住居空間での家具などの低い隙間を障害物として認識できずに走行して問題が発生する。隙間という用語は、一般的に空間の間に開いている部分を意味するが、本発明では底と一定した高さの間に開いている空間を意味する用語として定義される。

0005

移動ロボットの下部は通過できるが、上部は通過できずに一定の隙間に移動ロボットが挟まり込まれる問題が発生し、移動ロボットはセンサなどによって進行方向に障害物を認識できないので継続的な走行方向への駆動によって嵌まり込みが深化され、駆動部に無理な負荷を与えて駆動部が損傷される問題があった。

0006

例えば、掃除用ロボットの場合には、壁推定(Wall following)機能を実行しながら主に壁面にある家具などに嵌まり込まれ易いという問題があった。

0007

このような移動ロボットの嵌まり込みが発生すれば、ユーザが直接移動ロボットを隙間から取り出すか、手動操作をして移動ロボットを脱出させなければならない煩わしさがあった。
韓国公開特許2004−13381

発明が解決しようとする課題

0008

本発明は、前記の問題点を考慮して案出されたものであって、移動ロボットが隙間を感知できず隙間に嵌まり込まれることを判別し、隙間に嵌まり込まれた移動ロボットを容易に脱出させることを目的とする。

0009

これと共に、隙間がある障害物の境界線を感知して移動ロボットが隙間がある障害物を回避することを目的とする。

0010

本発明は、前述した目的に制限されず、言及されていないさらなる目的は、下記から当業者に明確に理解されるであろう。

課題を解決するための手段

0011

前述した目的を果たすための本発明の一実施形態による移動ロボットの嵌まり込みを防止する嵌まり込み判別装置は、移動ロボットの上部に付着されて移動ロボットの嵌まり込みを判別する嵌まり込み判別装置において、移動ロボットの上部に位置する障害物と衝突する接触部と、前記接触部によって回転または直線運動をする接触作動部と、前記接触作動部の回転または直線移動を感知して、前記障害物の隙間に移動ロボットの嵌まり込みを認識する感知部とを含む。

0012

前述した目的を果たすための本発明の一実施形態による嵌まり込み判別装置を備えた移動ロボットは、移動ロボットの胴体を成す本体と、前記本体の隙間へに嵌まり込みを判断する嵌まり込み判別部と、前記嵌まり込みが判断された後に本体の移動を制御する駆動制御部とを含む。

0013

前述した目的を果たすための本発明の一実施形態による嵌まり込み判別部を利用した境界線の推定方法は、(a)移動ロボットの上部に装着された複数の嵌まり込み判別部のうちいずれか一つで移動ロボットの嵌まり込みを感知する段階と、(b)前記嵌まり込みを感知した後に他の嵌まり込み判別部で嵌まり込みを感知するまで移動ロボットを回転させる段階と、(c)各嵌まり込み判別部で嵌まり込みが感知される嵌まり込み位置を用いて隙間を有する障害物の境界線を推定する段階とを含む。

0014

前述した目的を果たすための本発明の一実施形態による嵌まり込みを防止する嵌まり込み判別装置は、移動ロボットの上部に付着されて移動ロボットの嵌まり込みを判別する嵌まり込み判別装置において、前記嵌まり込み判別装置と障害物の間に衝突によって回転および直線運動をする接触作動部と、および前記嵌まり込み判別装置の回転または直線運動を感知して前記障害物の隙間を前記移動ロボットの嵌まり込みを認識する感知部を含む。

0015

前述した目的を果たすための本発明の一実施形態による嵌まり込む判別部を利用した境界線推定媒体は前記方法を遂行するためにコンピュータ判読可能な命令語を保存する。

発明の効果

0016

本発明は、次のような効果が一つあるいはそれ以上がある。

0017

第一に、隙間に移動ロボットが嵌まり込まれる現象を防止する機械的構造を具現して移動ロボットが隙間に完全に嵌まり込まれることを防止できる。

0018

第二に、移動ロボットが隙間に完全に嵌まり込まれず、脱出が容易に嵌まり込み判別装置を装着して移動ロボットが嵌まり込みによって走行が止められることを防止できる。

0019

第三に、複数の嵌まり込み判別装置を用いて隙間を有する障害物の境界線を推定して移動ロボットが境界線を回避して走行させうる。

0020

本発明は、前述した効果に制限されず、言及されていないさらなる効果は、特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解されるであろう。

発明を実施するための最良の形態

0021

その他の実施形態の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。

0022

本発明の利点及び特徴、そしてそれらの達成方法は、添付図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば、明確になる。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されず、相異なる多様な形態で具現でき、単に本実施形態は本発明の開示を完全にし、当業者に発明の範ちゅうを完全に知らせるために提供され、本発明は特許請求の範囲によってのみ定義される。明細書全体にわたって同一参照符号は、同一構成要素を指称する。

0023

以下、本発明の好ましい実施形態について添付された図面を参照して、さらに詳しく説明する。

0024

図1は、本発明の一実施形態による嵌まり込み判別装置を備えた移動ロボットを示す図である。本発明の一実施形態による嵌まり込み判別装置100は、図1で示すように移動ロボット150の上部に搭載されて使われうる。移動ロボット150は、壁面のように高さ方向への隙間がない場合には、障害物110として感知して回避できる。但し、隙間のある場合に移動ロボットは、障害物がないと判断して継続的な移動によって移動ロボットの上部が隙間の角に衝突するようになり、継続的な走行によって移動ロボットが隙間に嵌まり込まれ得る
嵌まり込み判別装置100は、ロボットが隙間に完全に嵌まり込まれる前に、そのような嵌まり込みを抑制しながら嵌まり込みを判別する装置であって、図1のように移動ロボットの上部に嵌まり込み判別装置を装着できる。嵌まり込み判別装置100は、移動ロボット上部に位置して移動ロボットが走行方向の上部に位置する障害物110と接触して移動ロボットが隙間に完全に嵌まり込まれることを防止できる。

0025

図2A図2Bは、本発明の第1実施形態による嵌まり込み判別装置を示す。

0026

本発明の第1実施形態による嵌まり込み判別装置200は、接触部210、接触作動部230及び感知部250を含む。

0027

接触部210は、隙間の上に位置する障害物110と接触できる。接触部がない場合には、移動ロボットが走行しながら移動ロボットの上部が障害物と衝突する。但し、嵌まり込み判別装置200を移動ロボットに装着することで接触部210が障害物110に衝突するようになり、移動ロボットの上部が障害物と衝突しない。図2Aおよび図2Bのように接触部は、円形リングまたは円板になりうる。リングまたは円板は中心部を有し、フレームの内部に図2のような形状の歯車220を有しうる。接触部は、隙間の上部に位置した障害物と衝突する場合に回転軸260を中心に回転できる。

0028

接触作動部230は、円形の接触部210が障害物との接触によって動く場合に、接触部の動きによって接触作動部230が直線または回転運動をする。図2での接触作動部は、円形接触部の回転軸260に付着されて円形接触部の内部歯車220に噛み合う止め具230からなる。止め具230は、胴体がバー(Bar)の形態であり、端部は円形接触部の内部歯車220に噛み合う歯車刃からなる。止め具230は、円形の接触部210が障害物110との接触によって時計回りに回転する場合に、接触部の回転によってともに回転できる。言い替えれば、円形の接触部内部にある歯車に止め具が噛み合って歯車の動きによって止め具も回転できる。但し、円形の接触部が反時計回りに回転する場合には、歯車の形状と止め具の端部が噛み合わなくなって止め具が円形の接触部の回転によって回転しない。

0029

接触作動部230では、止め具が一定した角度に向かう方向にあるように維持させるスプリング240を含みうる。スプリング240は、止め具を一定した角度にあるように維持させ、接触部が時計回りに回転する場合に、止め具が回転しないように反作用を作用させて移動ロボットの前進を妨害できる。そして、移動ロボットが隙間に弱く嵌まり込まれるように誘導できる。反対に、接触部210が反時計回りに回転して嵌まり込みから脱出時には、止め具が反対に動く場合にも感知部と離れて一定した距離ほどの間隔を維持させうる。

0030

感知部250は、前記接触誘導部の動きによって前記障害物と接触したことを認識する役割を果たす。感知部250は、接触誘導部によってオンになるかオフになるスイッチセンサ250になりうる。したがって、図2Aのように接触誘導部である止め具が時計回りに回転する場合には、感知部であるスイッチセンサに止め具が触れるようになって、止め具がスイッチセンサを押してスイッチセンサをオンにする。したがって、スイッチセンサは、隙間の上に位置した障害物と接触したことを感知できる。これと反対に、図2Bのように止め具がセンサと離れる場合には、スイッチセンサがオフになって、接触部と障害物と離れていることが分かる。これによって移動ロボットが嵌まり込み状態であるか、嵌まり込みから脱出した状態であるかが分かる。

0031

本発明の第1実施形態による嵌まり込み判別装置の作用は、次のようである。

0032

移動ロボットの進行方向に隙間があって、移動ロボットが進行する場合に隙間に挟まり込まれ得る環境と仮定する。移動ロボットが進行して円形の接触部210に衝突するようになり、円形の接触部は時計回りに回転できる。接触部が回転すれば、曲ったバー状の止め具230は接触作動部の役割を果たす。止め具は、円形の接触部の歯車と噛み合いながら回転し、このような回転は感知部250のスイッチセンサを作動させて移動ロボットに隙間に嵌まり込みを知らせる。
これと共に、嵌まり込み状態が判断されて嵌まり込みから脱出しようとする時には、移動ロボットの駆動制御部によって後進することができる。後進によって移動ロボットを嵌まり込まれた方向の後に移動させれば、円形の接触部が反時計回りに回転する。反時計回りへ回転しながら止め具は容易に解除され、これによってスイッチセンサがオフになる。そして、移動ロボットは、嵌まり込みから脱出することが分かる。

0033

図3は、本発明の第2実施形態による嵌まり込み判別装置を示す。

0034

本発明の第2実施形態による嵌まり込み判別装置300は、接触部310、接触作動部330及び感知部350を含む。

0035

接触部310は、円形からなるリングでなされており、リングフレームの外側に歯車320を含みうる。または、歯車ではないとしても障害物との接触時に滑らずに接触して動くように突起を含みうる。接触部310は、リング状であって、内部が空いており、障害物との接触によって回転または後に押し出されうる。したがって、このような接触部の動きを感知することで移動ロボットの嵌まり込みを判別できる。

0036

接触作動部330は、中心が固定されており、中心で収縮が可能な弾性部材によって支持されている。接触作動部330は、接触部が障害物と衝突して回転または後に押し出される場合に、このような動きを感知部350に伝達する役割を果たす。接触部は、障害物と衝突する役割をし、接触作動部は接触部の動きによって感知部のセンサを作動させる役割を果たす。図3での接触作動部は、固定された中心部に連結された弾性部材330である。弾性部材330は、接触部を中心部360に連結させ、障害物と接触しない場合には接触部が中心部360から一定距離を維持する。中心部360で180°または90°などの一定した角度間隔に配される弾性部材330によって接触部310と連結されうる。弾性部材は、スプリング、ゴム素材、収縮可能な高分子素材などになりうる。接触作動部である弾性部材は、接触部が障害物と衝突して押し出される場合に中心部と連結状態を維持しながら接触部の動きによって弾性部材も収縮または伸びながら移動できる。

0037

感知部350は、接触作動部330の後に装着して接触作動部の動きによってスイッチがオンになって移動ロボットの嵌まり込みを判別する役割を果たす。感知部は、押すことによってスイッチがオンになるスイッチセンサ350などになりうる。接触部が障害物によって中心を中心に回転または後に押し出される場合に接触作動部もともに移動しながら接触作動部の後にある感知部をオンにしうる。したがって、感知部350は、移動ロボットが隙間に嵌まり込みを感知できる。

0038

図4は、本発明の第3実施形態による嵌まり込み判別装置を示す。

0039

本発明の第3実施形態による嵌まり込み判別装置400は、接触部410、接触作動部430及び感知部450を含む。

0040

接触部410は、円板形態であり、中心部に上下または左右に動く通路である溝430が備わっている。接触部は、隙間に上部に位置した障害物が円板接触部に衝突する場合に、接触部は上下または左右に動くことができ、図4では例示的に上下に動くようになっている。

0041

接触作動部440は、接触部の動きによって直線運動をする役割を果たす。接触作動部は、図4で図示するように円板内部に溝430によって円板接触部の動く経路を提供する。これと共に、溝には、弾性部材440を備えることで障害物と接触がない場合には、一定した位置に維持させうる。弾性部材は、接触部が障害物と衝突して低くなる場合に、中心で上に位置した弾性部材は収縮されて接触部410の動きによって下に重さ中心が移動できる。したがって、接触部の動きによって接触作動部440である弾性部材も移動する効果を有しうる。これと共に、溝に備えられた弾性部材440によって接触部を支持する役割を果たす。弾性部材は、スプリング、ゴム素材、収縮可能な高分子素材などになりうる。

0042

感知部450は、溝の内部に位置して接触部の動きを感知するセンサの役割を果たす。接触作動部である溝に位置した弾性部材440が障害物との接触によって圧縮されるので、弾性部材の移動によってスイッチを押すによってスイッチセンサがオンになる。したがって、感知部450は、弾性部材の動きによって押し出されて作動するスイッチセンサ450になりうる。

0043

図5は、本発明の第4実施形態による嵌まり込み判別装置を示す。本発明の第4実施形態による嵌まり込み判別装置500は、接触部510、接触作動部530及び感知部550を含む。

0044

図5を参照するに、接触部510は、移動ロボットが走行する方向と垂直方向との間の所定の角度に向う凸状の状の板を成す。したがって、接触部が隙間の上部に位置した障害物と衝突して滑るようにする。但し、接触部を支持して接触部の動きを誘導する接触作動部によって接触部は滑りながら一定距離ほど下に下降できる。

0045

接触作動部530は、接触部に付着されて接触部が一定した経路を移動するように通路を提供する。接触作動部は、接触部が障害物と衝突して押し出される力によって直線運動ができる。図5のように接触作動部は通路を備え、接触部が押し下がる場合に接触部が移動する通路を提供する。これと共に、接触作動部は、接触部が障害物と接触する動きを感知部に伝達する役割を果たす。接触作動部は、接触部に結合されて直線のバー(Bar)からなり、これを弾性部材によって支持できる。例えば、スプリングなどの弾性部材によって接触部を一定した高さに維持させうる。

0046

感知部550は、接触作動部が移動することを感知する役割を果たす。接触部が障害物との接触によって動き、これを接触作動部が直線運動によって移動しながら感知部に伝達する。感知部は、接触作動部の移動を感知することで接触部が障害物と接触したことを感知する。嵌まり込み判別装置500が移動ロボットの上部に装着される構造によって接触部の動きがあることで移動ロボットが隙間に嵌まり込みを感知できる。

0047

感知部550は、接触作動部の動きによってスイッチが作動するスイッチセンサになりうる。感知部は、接触部が障害物に衝突しない場合には、接触作動部に連結されているがスイッチオフになっており、接触部が障害物と接触して接触部が動けば接触作動部の下降によってスイッチをオンにしうる。したがって、スイッチをオンにすることによって移動ロボットの駆動制御部は、移動を止めて後進することができる。

0048

図6は、本発明の一実施形態による嵌まり込み判別装置を備えた移動ロボットのブロック図である。

0049

本発明の一実施形態による嵌まり込み判別装置を備えた移動ロボットは、本体600、嵌まり込み判別部610及び駆動制御部620を含む。

0050

本体600は、移動ロボットが駆動制御部620、嵌まり込み判別部610及び移動ロボット固有の機能を行う機能実行部などが装着される空間を提供する。本体は必要によって多様な形態に製作されることができ、図1で図示したように平面上を動かす輪130または無限軌道を備えた平たい状になりうる。

0051

嵌まり込み判別部610は、移動ロボットの移動の中に隙間に移動ロボットが嵌まり込みを判別する役割を果たす。嵌まり込み判別部は、すでに前述した嵌まり込み判別装置100、200、300、400、500であって、接触部、接触作動部及び感知部を含む。すでに前で嵌まり込み判別装置について詳しく言及し、構成要素である接触部、接触作動部及び感知部についても詳しく説明したので詳細な説明は省略する。
但し、嵌まり込み判別部610によって移動ロボットの嵌まり込みを判別できながら移動ロボットが隙間に完全に嵌まり込まれることを防止できる。これは嵌まり込み判別部によって移動ロボットが隙間に嵌まり込まれる過程で完全に隙間に嵌まり込まれることを抑制させ、移動ロボットが駆動制御部の作動によって容易に脱出するようにできる。したがって、嵌まり込み判別部によって移動ロボットが嵌まり込みから容易に脱出する作用を説明する。嵌まり込み判別部と嵌まり込み判別装置とは同一なものであって、移動ロボットでの構成要素は嵌まり込み判別部であるが独立的な装置として嵌まり込み判別装置と呼ばれうる。

0052

本発明の一実施形態によれば、嵌まり込みを判別した後には嵌まり込みから脱出することが必要である。嵌まり込みから脱出する方案としては、移動ロボットによって嵌まり込み方向と反対方向に移動ロボットを移動させる方法がある。但し、非常に強く嵌まり込まれた場合には、移動ロボットの駆動力によっても嵌まり込みから脱出できない問題があり、すでに言及した嵌まり込み判別装置で嵌まり込みを易しく脱出する構造的な作用は、次のようである。

0053

図2Aのような嵌まり込み判別装置では、嵌まり込まれている状態で、止め具230と歯車220との噛み合いによってそれ以上嵌まり込みが深くならないようにできる。これと共に、スイッチが作動するによって移動ロボットを止めるようにする。そして、移動ロボットが嵌まり込まれた方向の反対に移動する場合(図2B)には、止め具230と接触部の歯車220とが自動に解除されるようにして移動ロボットの脱出を容易にする。

0054

図3では、リング310を支持する弾性部材330を備えることによって、移動ロボットが嵌まり込まれるようになってもリングが下降しながら回転できる。したがって、リングが隙間の上部にある障害物に嵌まり込まれるものではなく、障害物によって一定部分回転しながら後に押し出される。但し、移動ロボットをまた嵌まり込みの反対方向に移動させれば、押し出されていた接触部310は、また弾性部材によって中心を取り戻し、したがって、簡便に嵌まり込みから脱出できる。

0055

図4では、接触部410が円形からなり、嵌まり込みによって接触部は下に下降できる。接触部の接触面が滑らかな曲率を有することで障害物との接触面積及び接触によって発生する摩擦力を減らすことで移動ロボットを少ない力で後進させうる。したがって、嵌まり込みの反対方向への移動ロボットを移動させれば、円板接触部410に何の抵抗なしに移動ロボットから脱出させうる。

0056

図5では、移動ロボットが隙間に挟まり込めば、接触部の丸い面によって接触部が滑りながら下降できる。したがって、移動ロボットが止められた後に、後に後進をしても障害物と接触部との間にかかるものがないために容易に嵌まり込みから脱出できる。但し、障害物と接触部との間に垂直応力による摩擦力が作用するが、接触部の表面が滑っこく処理されて摩擦系数が小さいために摩擦力が小さくなる。したがって、移動ロボットが障害物に嵌まり込みがあった後に何の抵抗なしに嵌まり込みの反対方向に後進して嵌まり込みから脱出できる。

0057

このように、図2ないし図5に図示される嵌まり込み判別装置は、嵌まり込みを判別する役割だけではなく嵌まり込みが発生した後に容易に脱出できる構造になっている。これは言い替えれば、移動ロボットが隙間に完全に嵌まり込まれることを防止するという意味で理解されうる。

0058

また図6を参照するに、駆動制御部620は、移動ロボットの移動を制御する役割を果たす。駆動制御部は、モーターまたはエンジンなどの動力を発生させる動力部と動力が伝達されて回転する輪または無限軌道を含む。駆動制御部は、嵌まり込み判別部で嵌まり込みを感知した場合に、嵌まり込みから脱出できるように移動ロボットを制御する。駆動制御部は、嵌まり込みが感知されれば進行方向への移動を止める。そして、進行方向の反対方向に後進することができる。一般的に嵌まり込み判別部が単純に嵌まり込みのみを判別したら移動ロボットの進行する慣性力によって隙間に完全に嵌まり込まれる問題が発生できるが、本発明の一実施形態での嵌まり込み判別部では嵌まり込み判別とともに嵌まり込みがあった後に脱出が容易な構造からなり、移動ロボットの駆動制御部の駆動力によって嵌まり込みから脱出できる。

0059

図7は、本発明の一実施形態による嵌まり込み判別によって障害物の境界を推定する方法のフローチャートであり、図8Aおよび図8Bは、本発明の一実施形態による障害物の境界を推定する方法で移動ロボットの動きを示す。

0060

本発明の一実施形態による嵌まり込み判別によって障害物の境界を推定する方法は、移動ロボットが走行する段階(S700)、嵌まり込み判別部のうちいずれか一つで移動ロボットの嵌まり込みを感知する段階(S710)、他の嵌まり込み判別部で嵌まり込みを感知するまで移動ロボットを回転させる段階(S720)、各嵌まり込み判別部に嵌まり込み位置を用いて障害物の境界線を推定する段階(S730)及び移動ロボットを脱出させた後、推定された境界線に沿って走行する段階(S740)を含みうる。

0061

移動ロボットが走行する段階(S700)は、移動ロボットが一定した空間上で走行する段階を言う。移動ロボットは、複数の嵌まり込み判別部を移動ロボットの前方上部に備え、本発明の一実施形態では図8Aおよび図8Bのように二つの嵌まり込み判別部を備えている。

0062

移動ロボットが隙間がある位置に走行して、二つの嵌まり込み判別部の中で何れか一つの嵌まり込み判別部100が先に嵌まり込みを感知できる(S710)。嵌まり込み判別部の接触部が障害物と衝突して接触作動部の動きによってスイッチセンサなどがオンになることによって嵌まり込みを感知できる。

0063

嵌まり込みが感知されれば、他の嵌まり込み判別部が嵌まり込みを感知するまで移動ロボットをもとの場所で回転させる段階を実行する(S720)。図8Aで、移動ロボットの走行中に左側に装着された嵌まり込み判別部100で嵌まり込みを感知した後、図8Bのように移動ロボットをもとの場所で回転させることで右側に装着された嵌まり込み判別部100で嵌まり込みを感知するようにする。嵌まり込み判別部によって嵌まり込みが感知されても隙間が一定したライン(Line)を成している場合には、そのような境界を推定できないので嵌まり込み判別部を複数個を置いて嵌まり込まれることを相対的に把握して隙間が成す境界線800を推定できる。

0064

したがって、何れか一つの嵌まり込み判別部100で嵌まり込みを感知した後に移動ロボットをもとの場所で回転させながら他の一つの嵌まり込み判別部で嵌まり込みを感知する。一番目の嵌まり込まれた位置をロボットが有した座標系によって計算でき、これを基準座標系に変換できる。二番目の嵌まり込まれた位置もロボット座標系を基準に計算でき、これを基準座標系に変換できる。したがって、得られた二つの点の位置を用いて基準座標系での障害物境界線800を推定できる。

0065

境界線が推定されれば、移動ロボットは嵌まり込みから脱出した後、ずっと走行できる。嵌まり込みから脱出するためには、一定した間隔ほど駆動制御部によって移動ロボットを後進させる。求められた境界の方向に平行に走行するために移動ロボットのヘッディングアングル(Heading angle)を境界線方向に移動ロボットを回転させた後、直進させることで隙間に挟まり込まれずに走行を続くことができる。

0066

以上、添付された図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、当業者ならば本発明がその技術的思想や必須的な特徴から外れしない範囲内でいろいろに置き換え、変形及び変更が可能なので他の具体的な形態に実施できるということを理解できるであろう。したがって、前述した実施形態は、あらゆる面で例示的なものであり、限定的ではないと理解せねばならない。

0067

本発明は、移動ロボットの嵌まり込みを防止する嵌まり込み判別装置及びこれを利用した境界線の推定方法に関連する技術分野に適用されうる。

図面の簡単な説明

0068

本発明の一実施形態による嵌まり込み判別装置を備えた移動ロボットを示す図である。
本発明の第1実施形態による嵌まり込み判別装置を示す図である。
本発明の第1実施形態による嵌まり込み判別装置を示す図である。
本発明の第2実施形態による嵌まり込み判別装置を示す図である。
本発明の第3実施形態による嵌まり込み判別装置を示す図である。
本発明の第4実施形態による嵌まり込み判別装置を示す図である。
本発明の一実施形態による嵌まり込み判別装置を備えた移動ロボットのブロック図である。
本発明の一実施形態による嵌まり込み判別によって障害物の境界を推定する方法のフローチャートである。
本発明の一実施形態による障害物の境界を推定する方法で移動ロボットの動きを示す図である。
本発明の一実施形態による障害物の境界を推定する方法で移動ロボットの動きを示す図である。

0069

100、200、300、400、500 嵌まり込み判別装置
110障害物
130 輪
150移動ロボット
210、310、410、510 接触部
220、230歯車
240スプリング
250、350、450、550感知部
260回転軸
360 中心部
430 溝
600 本体
610 嵌まり込み判別部
620駆動制御部
800 障害物境界線

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