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KR100904769B1 - 진로 방해물 감지 장치 및 방법 - Google Patents

진로 방해물 감지 장치 및 방법 Download PDF

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KR100904769B1
KR100904769B1 KR1020080075494A KR20080075494A KR100904769B1 KR 100904769 B1 KR100904769 B1 KR 100904769B1 KR 1020080075494 A KR1020080075494 A KR 1020080075494A KR 20080075494 A KR20080075494 A KR 20080075494A KR 100904769 B1 KR100904769 B1 KR 100904769B1
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KR
South Korea
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distance
reference value
sensor
xsensor
obstacle
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KR1020080075494A
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최대성
이종문
온진욱
Original Assignee
(주)다사로봇
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Abstract

본 발명은 진로 방해물 감지 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단일의 거리감지 센서 및/또는 기울기 측정 센서를 활용하여 전방의 장애물과 낭떠러지 등의 진로 방해물을 감지할 수 있는 진로 방해물 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
장애물, 낭떠러지, 거리감지 센서, 기울기 측정 센서

Description

진로 방해물 감지 장치 및 방법 {Detecting Device Of Obstacle And Method Thereof}
본 발명은 진로 방해물 감지 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단일의 거리감지 센서 및/또는 기울기 측정 센서를 활용하여 전방의 장애물과 낭떠러지 등의 진로 방해물을 감지할 수 있는 진로 방해물 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 관절 로봇용 완구 또는 관절 로봇에 장착되어 진로에 방해가 되는 전방의 장애물(ex, 벽)이나 낭떠러지를 자동으로 감지하기 위한 용도로 적용된다.
종래의 로봇용 완구는 관절 등을 이용하여 이동이 가능하며 전방의 장애물이나 낭떠러지를 자동으로 감지하여 진로를 변경할 수 있는 장치가 상기 로봇용 완구 내에 장착된다.
도 1은 종래의 진로 방해물 감지 장치가 장착된 완구를 도시한 것이다.
종래의 진로 방해물 감지 장치는 도 1의 (가)와 같이 거리감지 센서를 이용 하고 단일 방향으로 측정된 값을 통해 하나의 거리를 산출하는 방식이 사용되고 있다.
보다 구체적으로 전방의 장애물을 감지하기 위해 수평방향으로 설치된 제 1 거리 감지 센서를 이용하여 수평거리(A)를 산출하고, 낭떠러지를 감지하기 위해 수직방향으로 설치된 제 2 거리 감지 센서를 이용하여 수직거리(B)를 산출하여 진로 방해물을 감지하는 방식이다.
또한, 도 1의 (나)와 같이 구동축의 종단에 거리감지 센서를 장착하고 원하는 방향의 거리를 측정하기 위해 구동부위를 움직이는 방식이 사용되고 있다.
그러나 전자의 방식은 다양한 방향의 거리를 측정하기 위해서는 센서가 각각 부착되어야 하므로 제조 단가가 상승하고, 장착되는 로봇의 크기가 커지는 문제가 발생한다. 또한, 거리 측정 센서를 케이스 외관에 노출하거나 빛이 발광/수광할 수 있도록 만들어야 하므로 로봇 디자인 상에 제약이 되는 문제가 있었다.
그리고 후자의 방식 또한 구동축을 사용하여야 하므로 단가가 상승하고 로봇의 크기가 커지는 문제가 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써 본 발명의 목적은 단일의 거리 감지 센서 및/또는 기울기 측정 센서를 활용하여 낭떠러지, 전방 장애물 등의 진행 방해물을 감지할 수 있는 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 진행 방해물 감지 장치는 로봇으로부터 일정한 각도를 가지고 하부를 향하도록 비스듬히 부착되어 진행방향의 하부로 향하는 사선에 위치하는 지면까지의 거리를 측정하는 거리 감지 센서와 지면 사이의 사선 거리 기준값(X)을 산출하여 저장하고, 상기 로봇의 동작에 따라 상기 거리 감지 센서로부터 측정된 값(Xsensor)과 기준값(X)을 비교하여 진행 방해물을 감지하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 관절로봇, 관절 로봇용 완구 등 자동 또는 수동 제어에 의해 스스로 이동 가능한 모든 종류의 기계를 로봇이라 통칭하기로 한다.
여기서, 상기 제어부는 기울기 변화가 없는 경우 거리 감지 센서로부터 지면까지 수직거리(L)와 상기 거리 감지 센서의 경사각도(θ)로부터 사선 거리 기준값(X)을 산출하여 저장하고, 상기 로봇의 동작에 따라 상기 거리 감지 센서로부터 측정된 값(Xsensor)이 상기 기준값(X)과 같으면 진행 방해물이 없다고 판단하고, 상기 측정된 값(Xsensor)이 상기 기준값(X) 보다 크면 낭떠러지로 판단하고, 상기 측정된 값(Xsensor)이 상기 기준값(X)보다 작으면 장애물로 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 로봇의 이동 및 동작시 수평축으로부터 기울기를 측정하는 기울기 측정 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 기울기 측정 센서는 기울기 센서, 가속도 센서 및 자이로 센서 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제어부는 상기 기울기 측정 센서를 포함하지 않은 상태에서 상기 로봇의 동작시 기울기 변화를 감지할 경우 상기 로봇의 자세(관절각도) 변화로부터 기구학적으로 기울어진 각도(α)를 산출하고 상기 기울어진 각도(α)에 따라 보정된 기준값(X')을 산출하되, 구동 중심점으로부터 지면까지의 거리(H)와 상기 구동 중심점과 거리 감지 센서 사이의 거리(O)를 이용하여 거리 감지 센서로부터 지면 까지의 거리(L')를 산출하고, 상기 산출된 L'값으로부터 보정된 기준값(X')을 산출하여 저장하고, 상기 거리 감지 센서로부터 측정된 값(Xsensor)이 상기 보정된 기준값(X')과 같으면 진행 방해물이 없다고 판단하고, 상기 측정된 값(Xsensor)이 상기 보정된 기준값(X') 보다 크면 낭떠러지로 판단하고, 상기 측정된 값(Xsensor)이 상기 보정된 기준값(X')보다 작으면 장애물로 판단하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 기울기 측정 센서를 포함하여 상기 기울기 측정 센서가 기울기 변화를 감지할 경우 감지된 기울기 각도(α)에 따라 보정된 기준값(X')을 산출하되, 구동 중심점으로부터 지면까지의 거리(H)와 상기 구동 중심점과 거리 감지 센서 사이의 거리(O)를 이용하여 거리 감지 센서로부터 지면까지의 거리(L')을 산출 하고, 상기 산출된 L'값으로부터 보정된 기준값(X')을 산출하여 저장하고, 로봇의 동작시 상기 거리 감지 센서로부터 측정된 값(Xsensor)이 상기 기준값(X')과 같으면 진행 방해물이 없다고 판단하고, 상기 측정된 값(Xsensor)이 상기 기준값(X') 보다 크면 낭떠러지로 판단하고, 상기 측정된 값(Xsensor)이 상기 기준값(X')보다 작으면 장애물로 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 측정된 값(Xsensor)이 상기 보정된 기준값(X')보다 작아서 장애물로 판단하는 경우 상기 측정된 값(Xsensor)와 상기 기울기 각도(α)과 상기 거리 감지 센서의 경사각도(θ)를 이용하여 장애물까지의 상대거리(Y)를 추출하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 진행 방해물 감지 방법은 (a) 진행 방해물이 없는 상태에서 로봇으로부터 일정한 각도를 가지고 하부를 향하도록 비스듬히 부착되어 진행방향의 하부로 향하는 사선에 위치하는 지면까지의 사선 거리 기준값(X)을 산출하여 저장하는 단계와 (b) 상기 거리 감지 센서가 지면까지의 사선 거리 측정값(Xsensor)을 생성하는 단계와 (c) 감지모듈이 상기 기준값(X)과 측정 값(Xsensor)을 비교하여 진행 방해물을 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 (a) 단계는 기울기 변화가 없는 경우 거리 감지 센서로부터 지면까지의 수직 거리(L)와 상기 거리 감지 센서의 경사각도(θ)로부터 지면까지 사선 거리 기준값(X)을 산출하여 저장하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 (a) 단계는 기울기 측정 센서가 없는 경우, 상기 로봇의 동작시기 울기 변화가 있는 경우 제어부가 상기 로봇의 자세(관절각도)의 변화로부터 기구학적으로 기울어진 각도(α)를 산출하고 상기 기울어진 각도(α)에 따라 보정된 기준 값(X')을 산출하되, 구동 중심점으로부터 지면까지의 거리(H)와 상기 구동 중심점과 거리 감지 센서 사이의 거리(O)를 이용하여 거리 감지 센서로부터 지면까지의 거리(L')를 산출하고, 상기 산출된 L'값으로부터 보정된 기준값(X')을 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (a) 단계는 기울기 측정 센서를 포함하여 구성되는 경우 상기 기울기 측정 센서가 기울기를 감지하여 감지된 기울기 각도(α)에 따라 보정된 기준값(X')을 산출하되, 구동 중심점으로부터 지면까지의 거리(H)와 상기 구동 중심점과 거리 감지 센서 사이의 거리(O)를 이용하여 거리 감지 센서로부터 지면까지의 거리(L')을 산출하고, 상기 산출된 L'값으로부터 보정된 기준값(X')을 산출하여 저장하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (c) 단계는 상기 거리 감지 센서로부터 측정된 값(Xsensor)이 상기 기준값(X) 또는 보정된 기준값(X')과 같으면 진행 방해물이 없다고 판단하고, 상기 측정된 값(Xsensor)이 상기 기준값(X) 또는 보정된 기준값(X') 보다 크면 낭떠러지로 판단하고, 상기 측정된 값(Xsensor)이 상기 기준값(X) 또는 보정된 기준값(X')보다 작으면 장애물로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 진행 방해물 감지 장치는 단일의 거리 감지 센서 또는 단일의 거리 감지 센서와 기울기 측정 센서를 이용하여 관절 로봇의 작동이나 이동시 전방의 낭떠러지 또는 전방 장애물 등의 진행 방해물을 감 지할 수 있으므로 생산 단가를 낮출 수 있으며, 센서가 외부로 노출되는 면적이 작아서 로봇 디자인 상에 제약을 제거할 수 있는 탁월한 효과가 발생한다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진행 방해물 감지 장치의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진행 방해물 감지 장치가 부착된 각식 로봇을 도시한 것이다.
도 2 및 3을 참조하면, 본 발명에 따른 진행 방해물 감지 장치는 로봇 전단에 로봇으로부터 일정한 각도를 가지고 하부를 향하도록 비스듬히 부착되어 진행방향의 하부로 향하는 사선에 위치하는 지면까지의 거리를 측정하는 거리 감지 센서(20)와 진행 방해물이 없는 거리 감지 센서와 지면 사이의 사선 거리 기준값(X)을 산출하여 저장하고, 상기 거리 감지 센서로부터 측정된 값(Xsensor)과 기준값(X)을 비교하여 진행 방해물을 감지하는 제어부(10)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 진행방향에 위치하는 낭떠러지나 장애물을 총칭하여 진행 방해물이라 정의하기로 한다.
상기 거리 감지 센서(20)와 제어부(10)는 원 칩(one chip)으로 구성될 수 있으며, 별도로 구성되어 유선 또는 무선으로 데이터를 송신하는 방식으로 구성될 수 있다.
상기 거리 감지 센서(20)는 로봇에서 하부 사선 방향의 지면 또는 방해물까지의 거리를 측정할 수 있도록 설치될 수 있다. 여기서, 상기 거리 감지 센서는 전단 또는 측면 등 진행방향을 감지할 수 있기만 하면 지면으로부터 일정높이를 가진 어떤 위치에도 형성될 수 있으며, 구동축 중심의 높이(H)와 같은 높이에 형성될 수도 있다. 여기서, 상기 거리 감지 센서(20)는 PSD센서, 적외선 센서, 레이저 센서 등 거리를 감지할 수 있는 센서는 무엇이나 사용 가능하다.
그리고 상기 거리 감지 센서의 경사각도(θ)는 임의대로 결정할 수 있으나, 각도가 지나치게 크거나 작을 경우 정확한 센싱이 어려울 수 있으므로 30 ~ 60도 사이에서 설정하는 것이 바람직하다.
상기 거리 감지 센서로부터 지면까지 수직거리(L)와 지면으로부터 구동축 중심까지의 거리(H)가 동일하고 기울기 변화가 없는 경우에는 상기 제어부(10)는 거리 감지 센서로부터 지면까지 수직거리(L)는 H와 동일하므로 L의 크기를 알 수 있으며, 수학식 X = L/ sinθ를 이용하여 기준값(X)을 산출하여 저장하고, 상기 거리 감지 센서로부터 측정된 값(Xsensor)이 상기 기준값(X)과 같으면 진행 방해물이 없다고 판단하고, 상기 측정된 값(Xsensor)이 상기 기준값(X)보다 크면 낭떠러지로 판단하고, 상기 측정된 값(Xsensor)이 상기 기준값(X)보다 작으면 장애물로 판단할 수 있다.
상기 지면으로부터 구동축 중심까지의 거리(H)는 기울기 변화가 없는 경우 로봇의 다리 높이와 같으며, 각식 로봇의 경우 H는 지면과 접촉하는 다리의 높이를 측정함으로써 구할 수 있으며, 로봇의 구성에 따라 H를 구하는 방법이 달라질 수 있다.
여기서, 상기 측정된 값(Xsensor)이 상기 기준값(X)보다 작아서 장애물로 판단하는 경우 상기 측정된 값(Xsensor)와 상기 거리 감지 센서의 경사각도(θ)를 이용하여 장애물까지의 상대거리(Y, Y=Xsensor×Cosθ)를 추출할 수 있다.
그리고 로봇의 이동이나 동작으로 구동축의 기울기가 변할 경우 기준값(X)이 변하므로 기울기 각도에 따라 기준값을 보정할 필요가 있으며, 로봇의 이동이나 동작시 다리높이가 변하는 경우 로봇의 관절 각도 변화로부터 다리 높이 변화를 알 수 있으며, 상기 변화된 다리 높이와 지면에서 구동축 까지의 거리(H) 관계로부터 기울어진 정도를 산출할 수 있으며, 상기 산출된 기울기 각도(α)를 반영하여 기준값(X)을 보정할 수 있다.
결국, 로봇의 자세 변화에 따른 관절 각도의 변화로부터 기구학적으로 지면과 로봇 또는 로봇용 완구의 기울어진 각도(α)를 계산할 수 있다.
상기 지면과 로봇 또는 로봇용 완구의 기울기 각도(α)의 변화에 따라 보정된 기준값(X')을 산출할 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기구학적으로 기울어진 각도를 산출하는 것을 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 로봇 기준 좌표계(OR)는 기울어진 상태를 기준으로 앞다리와 뒷다리의 좌표를 알 수 있으며, 앞다리와 뒷다리의 좌표는 (Xf, Yf), (Xr, Yr)이므로 기울어진 각도(α)는 atan(ΔY/ΔX)로부터 산출할 수 있다.
여기서, 기울기 각도(α)만 결정되면 보정된 기준값(X') 산출은 하기에 설명할 기울기 측정 센서를 포함하는 경우의 산출방법과 동일하므로 구체적인 방법은 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기울기 측정 센서를 포함하는 진행 방해물 감지장치가 장착된 각식 로봇을 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 진행 방해물 감지장치는 기울기 측정 센서(30)를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 기울기 측정 센서(30)는 기울기 측정이 가능한 기울기 센서, 가속도 센서 또는 자이로 센서가 사용될 수 있다.
그리고 상기 기울기 측정 센서(30)는 기울기 변화를 측정하므로 로봇의 어떠한 위치에도 부착될 수 있다.
본원발명은 상기에서 설명한 바와 같이 기울기 측정 센서(30) 없이 거리 감지 센서(20) 만으로 진행 방해물을 감지할 수 있으나, 센싱의 정확도를 높이기 위해 기울기 측정 센서(30)를 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 거리 감지 센서로부터 지면까지의 거리(X) 산출을 위한 모식도를 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 각식 로봇의 구조에서 보행을 위한 다리는 최소 3축의 Manupulator로 생각할 수 있으며, 하기와 같은 수식은 이를 간단히 표기한 내용이다.
Figure 112008055628277-pat00001
즉 이동을 목적으로 한 다리와 기울기 측정 센서를 통해 지면에서 거리 감지 센서(20)까지의 변환 행렬을 구할 수 있으며 이를 통해서 전방 장애물이나 낭떠러지가 없을 경우 거리 감지 센서로부터 지면까지의 거리(X')를 산출할 수 있다. 여기서 산출된 거리 감지 센서로부터 지면까지의 거리와 실제 센서값(Xsensor)을 비교함으로써 장애물과 낭떠러지를 구분할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제어부(10)는 상기 기울기 측정 센서(30)가 기울기를 감지할 경우 감지된 기울기 각도(α)에 따라 보정된 기준값(X)을 산출하되, 구동 중심점으로부터 지면까지의 거리(H)와 상기 구동 중심점과 거리 감지 센서 사이의 거리(O)를 이용하여 거리 감지 센서로부터 지면까지의 거리(L, L = H + Osinα)를 산출하고, 상기 산출된 L 값으로부터 수학식 X = L/ sin(θ-α)를 이용하여 보정된 기준값(X')을 산출하여 저장하고, 상기 거리 감지 센서로부터 측정된 값(Xsensor)이 상기 기준값(X')과 같으면 진행 방해물이 없다고 판단하고, 상기 측정된 값(Xsensor)이 상기 기준값(X') 보다 크면 낭떠러지로 판단하고, 상기 측정된 값(Xsensor)이 상기 기준값(X')보다 작으면 장애물로 판단한다. 상기 측정된 값(Xsensor)이 상기 기준값(X')보다 작아서 장애물로 판단하는 경우 상기 측정된 값(Xsensor)와 상기 기울기 각도(α)과 상기 거리 감지 센서의 경사각도(θ)를 이 용하여 장애물까지의 상대거리[Y, Y=Xsensor×Cos(θ-α)]를 추출할 수 있다.
상기 제어부(10)는 각종 변수 및 산출된 X 또는 X' 값을 저장하는 메모리(120)와 상기 메모리에 저장된 X 또는 X' 값과 거리 감지 센서로부터 측정된 Xsensor 값을 비교하여 낭떠러지 및 전방 장애물을 판단하는 감지모듈(110)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 각종 변수는 지면으로부터 구동축 중심의 높이(H), 로봇의 작동이나 이동시 로봇 다리의 관절 변화에 따른 구동축 중심의 높이(△H) 변화 값과 거리 감지 센서의 지면까지의 수직거리(L), 상기 구동 중심점과 거리 감지 센서 사이의 거리(O)를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 진행 방해물 감지 방법에 대해 살펴보기로 한다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진행 방해물 감지 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 먼저 지면까지의 수직 거리(L)로부터 로봇 또는 로봇 완구의 지면까지 사선 거리 기준값(X)을 산출하여 저장한다.(S110)
여기서, 기울기 변화가 없는 경우 지면으로부터 구동축 중심까지의 거리(H)와 거리 감지 센서로부터 지면까지의 수직 거리(L)가 동일하여 L크기를 알 수 있으며 수학식 X = L/ sinθ를 이용하여 로봇으로부터 지면까지 사선 거리 기준값(X)을 산출하여 저장한다. 상기 H값은 로봇의 종류와 크기에 따라 다르게 결정될 수 있으며 미리 결정되어 저장되는 값이다.
만일, 기울기 변화가 있다면 로봇의 다리높이가 변화하므로 L값이 변화된 다. 여기서, 기울기 측정 센서가 없는 경우 다리높이의 굽힘 정도(관절각도)에 따라 변화되는 다리높이를 알 수 있으며, 상기 변화된 다리 높이와 H값을 이용하여 기울기 각도(α)를 결정할 수 있다.
한편, 기울기 측정 센서를 포함하는 경우 상기 기울기 측정 센서가 기울기 변화를 감지하여 기울기 각도(α)를 실시간으로 판단할 수 있다. 여기서, 기울기 측정 센서가 없는 경우에도 로봇의 이동이나 동작시 기울기를 알 수 있으나, 이는 유추를 통해 산출된 수치이므로 정확성이 떨어질 수 있으므로 기울기 측정 센서를 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 기울기 각도(α)가 있는 경우 이에 따라 보정된 기준값(X')을 산출하되, 구동 중심점으로부터 지면까지의 거리(H)와 상기 구동 중심점과 거리 감지 센서 사이의 거리(O)를 이용하여 거리 감지 센서로부터 지면까지의 거리(L, L = H + Osinα)을 산출하고, 상기 산출된 L 값으로부터 수학식 X = L/ sin(θ-α)를 이용하여 보정된 기준값(X')을 산출하여 저장한다.
다음으로, 거리 감지 센서가 지면까지의 사선 거리를 측정(Xsensor)한다. (S120).
그 후, 감지모듈이 상기 기준값(X) 또는 기울기가 변화가 있는 경우 보정된 기준값(X')와 측정 값(Xsensor)을 비교하여 진행 방해물을 감지한다.(S130)
보다 구체적으로, 상기 거리 감지 센서로부터 측정된 값(Xsensor)이 상기 기준값(X) 또는 기울기가 있는 경우 보정된 기준값(X')과 같으면 진행 방해물이 없다고 판단하고, 상기 측정된 값(Xsensor)이 상기 기준값(X) 또는 기울기 변화가 있는 경우 보정된 기준값(X') 보다 크면 낭떠러지로 판단하고, 상기 측정된 값(Xsensor)이 상기 기준값(X) 또는 기울기 변화가 있는 경우 보정된 기준값(X')보다 작으면 장애물로 판단한다. 이를 통해 낭떠러지, 장애물 등의 진행 방해물을 정확하게 감지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 진로 방해물 감지 장치가 장착된 완구를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진행 방해물 감지 장치의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진행 방해물 감지 장치가 부착된 각식 로봇을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기구학적으로 기울어진 각도를 산출하는 것을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기울기 측정 센서를 포함하는 진행 방해물 감지장치가 장착된 각식 로봇을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 거리 감지 센서로부터 지면까지의 거리(X) 산출을 위한 모식도를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진행 방해물 감지 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.

Claims (13)

  1. 관절 로봇으로부터 일정한 각도를 가지고 하부를 향하도록 비스듬히 부착되어 진행방향의 하부로 향하는 사선에 위치하는 지면까지의 거리를 측정하는 거리 감지 센서(20)와; 진행 방해물이 없는 상태에서 상기 거리 감지 센서와 지면까지의 사이의 사선 거리 기준값(X)을 산출하여 저장하고, 로봇의 동작에 따라 상기 거리 감지 센서로부터 측정된 값(Xsensor)과 기준값(X)을 비교하여 진행 방해물을 감지하는 제어부(10)를 포함하되;
    상기 제어부(10)는
    상기 관절 로봇의 동작시 기울기 변화가 있는 경우 상기 로봇의 자세(관절각도)변화로부터 기구학적으로 기울어진 각도(α)에 따라 보정된 기준값(X')을 산출하여 상기 관절 로봇의 동작에 따라 상기 거리 감지 센서로부터 측정된 값(Xsensor)과 상기 보정된 기준값(X')을 비교하여 진행방해물을 감지하는 것을 특징으로 하는 진행 방해물 감지 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(10)는
    상기 관절 로봇의 동작시 기울기 변화가 있는 경우
    구동 중심점으로부터 지면까지의 거리(H)와 상기 구동 중심점과 거리 감지 센서 사이의 거리(O)를 이용하여 거리 감지 센서(20)로부터 지면까지의 거리(L')를 산출하여 상기 산출된 L'값으로부터 보정된 기준값(X')을 산출하여 저장하고,
    상기 로봇의 동작에 따라 상기 거리 감지 센서로부터 측정된 값(Xsensor)이 상기 보정된 기준값(X')과 같으면 진행 방해물이 없다고 판단하고, 상기 측정된 값(Xsensor)이 상기 보정된 기준값(X')보다 크면 낭떠러지로 판단하고, 상기 측정된 값(Xsensor)이 상기 보정된 기준값(X')보다 작으면 장애물로 판단하는 것을 특징으로 하는 진행 방해물 감지 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 로봇의 동작시 기울기 변화가 있는 경우 상기 관절 로봇의 기울어진 각도(α)를 측정하는 기울기 측정 센서(30)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진행 방해물 감지 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 기울기 측정 센서(30)는
    기울기 센서, 가속도 센서 및 자이로 센서 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 진행 방해물 감지 장치.
  6. 삭제
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부(10)는
    상기 기울기 측정 센서(30)가 기울기 변화를 감지할 경우 감지된 기울기 각도(α)에 따라 보정된 기준값(X')을 산출하되,
    구동 중심점으로부터 지면까지의 거리(H)와 상기 구동 중심점과 거리 감지 센서 사이의 거리(O)를 이용하여 거리 감지 센서(20)로부터 지면까지의 거리(L')을 산출하고,
    상기 산출된 L'값으로부터 보정된 기준값(X')을 산출하여 저장하고,
    로봇의 동작시 상기 거리 감지 센서로부터 측정된 값(Xsensor)이 상기 보정된 기준값(X')과 같으면 진행 방해물이 없다고 판단하고, 상기 측정된 값(Xsensor)이 상기 보정된 기준값(X') 보다 크면 낭떠러지로 판단하고, 상기 측정된 값(Xsensor)이 상기 보정된 기준값(X')보다 작으면 장애물로 판단하는 것을 특징으로 하는 진행 방해물 감지 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부(10)는
    상기 측정된 값(Xsensor)이 상기 보정된 기준값(X')보다 작아서 장애물로 판단하는 경우 상기 측정된 값(Xsensor)와 상기 기울기 각도(α)와 상기 거리 감지 센서(20)의 경사각도(θ)를 이용하여 장애물까지의 상대거리(Y)를 추출하는 것을 특징으로 하는 진행 방해물 감지 장치.
  9. (a) 관절 로봇 동작시 기울기 변화가 없는 경우 제어부(10)가 진행 방해물이 없는 상태에서 관절 로봇으로부터 일정한 각도를 가지고 하부를 향하도록 비스듬히 장착된 거리 감지 센서(20)로부터 지면까지 사선 거리 기준값(X)을 산출하여 저장하고,
    상기 관절 로봇 동작시 기울기 변화가 있는 경우 상기 제어부(10)가 상기 로봇의 자세(관절각도) 변화로부터 기구학적으로 기울어진 각도(α)를 산출하고 상기 기울어진 각도(α)에 따라 보정된 기준값(X')을 산출하는 단계;
    (b) 관절 로봇의 동작에 따라 상기 거리 감지 센서가 지면 또는 물체까지의 사선 거리 측정값(Xsensor)을 생성하는 단계와;
    (c) 상기 제어부(10)가 기울기가 변화가 없는 경우 상기 기준값(X)와 측정값(Xsensor)를 비교하고, 기울기 변화가 있는 경우 상기 보정된 기준값(X')과 측정값(Xsensor)을 비교하여 진행방해물을 감지하는 단계를 포함하는 진행 방해물 감지 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 (a) 단계는
    상기 관절 로봇의 동작시 기울기 변화가 있는 경우 제어부(10)가 상기 로봇의 자세(관절각도) 변화로부터 기구학적으로 기울어진 각도(α)를 산출하고 상기 기울어진 각도(α)에 따라 보정된 기준값(X')을 산출하되,
    구동 중심점으로부터 지면까지의 거리(H)와 상기 구동 중심점과 거리 감지 센서(20) 사이의 거리(O)를 이용하여 거리 감지 센서로부터 지면까지의 거리(L')을 산출하고, 상기 산출된 L'값으로부터 보정된 기준값(X')을 산출하는 것을 특징으로 하는 진행 방해물 감지 방법.
  11. 삭제
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 (a) 단계는
    기울기 측정 센서(30)가 기울기를 감지할 경우 감지된 기울기 각도(α)에 따라 보정된 기준값(X')을 산출하되,
    구동 중심점으로부터 지면까지의 거리(H)와 상기 구동 중심점과 거리 감지 센서(20) 사이의 거리(O)를 이용하여 거리 감지 센서로부터 지면까지의 거리(L')를 산출하고,
    상기 산출된 L'값으로부터 보정된 기준값(X')을 산출하여 저장하는 것을 특징으로 하는 진행 방해물 감지 방법.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 (c) 단계는
    상기 거리 감지 센서(20)로부터 측정된 값(Xsensor)이 상기 보정된 기준값(X')과 같으면 진행 방해물이 없다고 판단하고, 상기 측정된 값(Xsensor)이 상기 기준값(X) 또는 보정된 기준값(X') 보다 크면 낭떠러지로 판단하고, 상기 측정된 값(Xsensor)이 상기 기준값(X) 또는 보정된 기준값(X')보다 작으면 장애물로 판단하는 것을 특징으로 하는 진행 방해물 감지 방법.
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