KR20190113698A

KR20190113698A - 로봇을 이용한 전기차 충전시스템 및 이를 이용한 충전방법

Info

Publication number: KR20190113698A
Application number: KR1020190114973A
Authority: KR
Inventors: 신창의
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2019-09-18
Publication date: 2019-10-08
Anticipated expiration: 2039-09-18
Also published as: KR102655482B1; US20200361331A1; US11458855B2; WO2019139463A2; WO2019139463A3; KR20240046158A

Abstract

로봇을 이용한 전기차 충전시스템 및 이를 이용한 충전방법이 개시된다. 본 발명의 로봇을 이용한 전기차 충전시스템은, 전기차의 충전소켓에 충전커넥터를 접속시키는 시스템으로서, 충전커넥터를 이동 및 회전시키는 로봇암; 로봇암에 설치되고, 충전소켓의 영상정보를 생성하는 영상획득부; 및 로봇암 및 영상획득부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고, 영상획득부는, 제1 램프 및 제1 조도센서를 포함하는 제1 광제어부; 충전커넥터를 기준으로 제1 광제어부의 반대쪽에 설치되고, 제2 램프 및 제2 조도센서를 포함하는 제2 광제어부; 및 제1 램프 및 제2 램프가 켜진 상태에서 작동하여 촬영하는 카메라를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

로봇을 이용한 전기차 충전시스템 및 이를 이용한 충전방법{ELECTRIC VEHICLE CHARGING SYSTEM USING ROBOT AND METHOD FOR CHARGING ELECTRIC VEHICLE USING SAME}

본 발명은 로봇을 이용한 전기차 충전시스템 및 이를 이용한 충전방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전기차의 배터리를 자동 충전하도록 이루어지는 로봇을 이용한 전기차 충전시스템 및 이를 이용한 충전방법에 관한 것이다.

전기차는 고전압 배터리에서 전기에너지를 전기모터로 공급하여 구동력을 발생시키는 차량으로, 외부 전력 공급을 통해 배터리를 충전해야 한다. 따라서 전력 공급을 위한 충전기가 필요하다.

이와 관련하여 대한민국 공개특허공보 제2018-0046600호에는 전기자동차용 충전장치 및 전기자동차 충전 제어방법이 개시되어 있다. 공개특허공보 제2018-0046600호는, 전기차에 착탈되는 충전 건을 잡는 그랩부; 그랩부를 움직이는 정렬부를 포함하고, 충전 건은 전기차에 충전 전력을 제공하는 전력 모듈에 전기적으로 연결되고, 전기차에 대면되는 키오스크의 거치대에 거치되며, 정렬부는 거치대에 대면되는 제1 위치에 그랩부를 정렬시키거나, 전기차의 커넥터에 대면되는 제2 위치에 그랩부를 정렬시키는 특징이 있다.

공개특허공보 제2018-0046600호에는, 전기차의 커넥터 위치를 파악하기 위한 감지 수단이 개시된다. 감지 수단은 그랩부 또는 정렬부에는 전기차의 커넥터를 촬영하는 촬영부, 촬영부에서 촬영된 이미지의 분석을 통해 전기차의 커넥터 위치를 파악하는 파악부를 포함한다. 촬영부 및 파악부를 통해 전기차의 커넥터 위치가 파악되면, 정렬부는 파악부에 의해 파악된 커넥터의 위치 정보를 이용해 제2 위치를 특정하고, 정렬부는 특정된 제2 위치에 그랩부를 정렬시킬 수 있다.

일반적으로 영상인식에서는 참조영상과 입력영상으로부터 추출된 속성들의 유사성을 비교하여 판정한다. 유사성을 비교하는 방법으로 영역기반 방법은 영상의 전체 영역을 대상으로 특징의 정합에 중심을 둔다.

특히 널리 이용되고 있는 영역기반 방법에서의 인식은 참조영상과 입력영상 간의 거리나 상관도를 유사성의 척도로 이용한다. 거리에 바탕을 둔 유사성 비교는 계산 부하가 적으나 구성성분의 비교는 불가능하며, 대상 영상 간의 평균값 사이에 차이가 심할 경우 분류오차가 크다. 상관도는 구성성분의 비교도 가능하고 지역독립성(location-free)과 척도독립성(scale-free)이 있으나 계산 부하가 큰 제약이 있다.

한편, 거리를 측정하는 방법에는 벡터접근법과 확률적 접근법이 있으며, 상관도 측정법으로는 상호상관(cross-correlation)법과 자기상관(auto-correlation)법이 있다. 일반적으로 상관도에 의한 분류는 참조영상과 입력영상의 유사성을 비교함으로써 가능하다. 그러나 영상 에너지가 위치에 따라 변한다면 인식이 되지 않는 경우가 발생하고, 조명의 선형적인 변화에 매우 민감한 제약이 있다.

따라서, 공개특허공보 제2018-0046600호는, 촬영부에서 촬영된 이미지 즉 입력영상과 기존 입력된 참조영상 간 유사성을 높이기 위해, 전기차의 커넥터를 균일하게 조명하는 조명장치의 설치가 요구된다고 할 수 있다.

그러나 현재 건립된 전기차 충전소는 대부분 일반 주유소와 마찬가지로 사용자가 충전커넥터를 들고 전기차의 충전소켓에 직접 접속시키는 방식으로 운영되고 있으므로, 자동차 주변을 전체적으로 조명하는 직접조명이 설치되어 있다. 따라서, 현재 건립된 전기차 충전소의 조명으로는 충전소켓의 입력영상과 저장된 참조영상의 정합이 사실상 어렵다.

이와 관련하여 미국 등록특허공보 제8628225호에는 전기차용 충전 포트 조명 시스템이 개시되어 있다. 미국 등록특허공보 제8628225호는, 전기차에 전원을 충전하는 충전소스의 전기접속을 위해 전기차에 구비된 충전포트와, 적어도 하나의 조명소스를 가진 독립밀봉모듈을 포함한다. 조명소스는 충전포트 커버의 접촉 또는 이동, 원격 신호 장치, 모션 감지 장치의 신호에 의해 작동하여 충전포트를 조명한다. 조명소스는 베젤 부분의 뒤쪽에 설치되어 충전포트에 빛을 공급한다.

그러나 미국 등록특허공보 제8628225호는, 조명소스가 베젤 부분의 뒤쪽에 설치되어 발광하므로, 베젤 부분은 매우 밝지만 베젤 이외의 부분은 상대적으로 매우 어둡다. 따라서, 미국 등록특허공보 제8628225호는, 베젤 부분과 베젤 이외 부분과의 조도 차이가 극명하여, 입력영상과 참조영상의 분석으로 베젤 부분의 위치만 구분될 수 있는 단점이 있다.

또한, 현재 시판되고 있는 전기차는 대부분 충전소켓(커넥터)에 조명장치가 구비되어 있지 않다. 따라서, 본 발명의 출원인은, 충전소켓의 자체조명 유무에 상관없이 전기차 충전시 촬영된 충전소켓의 입력영상과 저장된 참조영상의 정합이 가능한 충전시스템을 연구하게 되었다.

한편, 충전소켓 주위 자동차 외관은 대체로 균일하게 가공된 곡면을 형성하므로 외부 조명의 빛을 균일하게 난반사(scattered reflection)하게 된다. 그러나 충전소켓의 열린 덮개는 충전소켓 주위 자동차 외관과 불연속적 면을 형성하므로 외부 조명의 빛이 충전소켓 내로 균일하게 입사되는 것을 방해하는 요인으로 작용한다. 따라서, 본 발명의 출원인은 충전소켓의 열린 덮개에서 반사된 빛에 의한 충전소켓 내의 조도 불균형을 해소할 수 있는 방안을 함께 연구하게 되었다.

대한민국 공개특허공보 제2018-0046600호 (등록일: 2018.05.17) 미국 등록특허공보 제8628225호 (등록일: 2014.01.14)

본 발명의 실시예에 따른 로봇을 이용한 전기차 충전시스템 및 이를 이용한 충전방법은, 주변 조명의 유무나 종류에 상관없이 전기차 충전 과정에서 촬영된 입력영상이 비교되는 참조영상과 높은 유사성을 나타내도록 이루어지는 로봇을 이용한 전기차 충전시스템 및 이를 이용한 충전방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 로봇을 이용한 전기차 충전시스템 및 이를 이용한 충전방법은, 충전소켓의 자체조명 유무에 상관없이 전기차 충전 과정에서 촬영된 입력영상이 비교되는 참조영상과 높은 확률로 정합 가능하도록 이루어지는 전기차 충전시스템 및 이를 이용한 충전방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

아울러, 본 발명의 실시예에 따른 로봇을 이용한 전기차 충전시스템 및 이를 이용한 충전방법은, 충전소켓의 열린 덮개에서 반사된 빛에 의한 충전소켓 내의 조도 불균형을 해소하여 전기차 충전 과정에서 촬영된 입력영상의 유효성이 향상되도록 이루어지는 전기차 충전시스템 및 이를 이용한 충전방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 로봇을 이용한 전기차 충전시스템은, 전기차의 충전소켓에 충전커넥터를 접속시키는 시스템으로서, 상기 충전커넥터를 이동 및 회전시키는 로봇암; 상기 로봇암에 설치되고, 상기 충전소켓의 영상정보를 생성하는 영상획득부; 및 상기 로봇암 및 상기 영상획득부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 영상획득부는, 제1 램프 및 제1 조도센서를 포함하는 제1 광제어부; 상기 충전커넥터를 기준으로 제1 광제어부의 반대쪽에 설치되고, 제2 램프 및 제2 조도센서를 포함하는 제2 광제어부; 및 상기 제1 램프 및 상기 제2 램프가 켜진 상태에서 작동하여 촬영하는 카메라를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 제1 조도센서는 상기 제2 램프가 켜진 상태에서 상기 충전소켓이 반사한 빛의 조도를 측정하고, 상기 제2 조도센서는 상기 제1 램프가 켜진 상태에서 상기 충전소켓이 반사한 빛의 조도를 측정하도록 이루어질 수 있다.

상기 제1 램프와 상기 제2 램프의 중간지점은 상기 로봇암의 회전축과 일치하고, 상기 제1 램프와 상기 제2 램프는 상기 로봇암이 회전할 때 상기 로봇암의 회전축을 중심으로 원주방향으로 이동하도록 이루어질 수 있다.

상기 카메라는, 상기 충전커넥터를 회전시키는 상기 로봇암의 회전축을 중심으로 상기 제1 램프 및 상기 제2 램프와 동일한 사잇각을 형성하도록 이루어질 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제1 조도센서와 상기 제2 조도센서의 측정값 차이가 기준값을 초과하면, 상기 충전소켓의 개방된 덮개에 의한 빛 반사량이 최소화되도록 상기 충전커넥터를 중심으로 상기 로봇암을 회전시킨 후 상기 카메라를 작동시키도록 이루어질 수 있다.

그리고 상기 로봇암은, 상기 충전커넥터를 잡는 몸체; 및 상기 몸체에 회전 가능하게 장착되고, 상기 카메라, 상기 제1 광제어부 및 상기 제2 광제어부가 설치된 회전체를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 조도센서와 상기 제2 조도센서의 측정값 차이가 기준값을 초과하면, 상기 회전체를 회전시키도록 이루어질 수 있다.

상기 회전체에는 내 기어가 결합되고, 상기 몸체에는 스텝모터와 피니언이 설치되며, 상기 제어부는 상기 스텝모터의 작동을 제어하고, 상기 스텝모터가 상기 피니언을 회전시키면, 상기 회전체가 회전하도록 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 로봇을 이용한 전기차 충전시스템은, 전기차의 충전소켓에 충전커넥터를 접속시키는 시스템으로서, 상기 전기차를 기준으로 하는 상기 충전소켓의 위치정보를 저장하는 제어부; 상기 충전커넥터를 이동 및 회전시키는 로봇암; 상기 충전소켓에 빛을 조사하고, 반사된 빛의 조도를 측정하는 제1 광제어부와 제2 광제어부; 및 상기 로봇암에 설치되고, 상기 제1 광제어부 및 상기 제2 광제어부가 빛을 조사한 상태에서 작동하여 촬영하는 카메라를 포함하여 이루어질 수 있다.

이때 상기 제1 광제어부와 상기 제2 광제어부는 상기 충전커넥터를 기준으로 서로 반대쪽에서 상기 로봇암에 설치되고, 상기 제1 광제어부가 빛을 조사할 때 상기 제2 광제어부는 조도를 측정하고, 상기 제2 광제어부가 빛을 조사할 때 상기 제1 광제어부는 조도를 측정하도록 이루어질 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제1 광제어부와 상기 제2 광제어부의 조도측정값 차이가 기준값 이내면, 상기 카메라를 작동시키도록 이루어질 수 있다.

상기 카메라는, 상기 충전커넥터를 회전시키는 상기 로봇암의 회전축을 중심으로 상기 상기 제1 광제어부 및 상기 상기 제2 광제어부와 동일한 사잇각을 형성하도록 이루어질 수 있다.

그리고 상기 제어부는, 상기 제1 광제어부와 상기 제2 광제어부의 조도측정값 차이가 기준값을 초과하면, 상기 충전소켓의 개방된 덮개에 의한 빛 반사량이 최소화되도록 상기 충전커넥터를 중심으로 상기 로봇암을 회전시킨 후 상기 카메라를 작동시키도록 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 로봇을 이용한 전기차 충전시스템을 이용한 충전방법은, 이동단계, 제1 측정단계, 제2 측정단계, 판단단계, 촬영단계, 정합단계 및 접속단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 이동단계는 로봇암이 충전커넥터를 전기차의 충전소켓 앞으로 이동시키는 단계일 수 있고, 상기 제1 측정단계는 상기 로봇암에 설치된 제1 램프를 켜고, 상기 로봇암에 설치된 제2 조도센서가 상기 충전소켓이 반사한 빛의 조도를 측정하는 단계일 수 있다.

상기 제2 측정단계는 상기 로봇암에 설치된 제2 램프를 켜고, 상기 로봇암에 설치된 제1 조도센서가 상기 충전소켓이 반사한 빛의 조도를 측정하는 단계일 수 있고, 상기 판단단계는 상기 제1 조도센서와 상기 제2 조도센서의 측정값 차이가 기준값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계일 수 있다.

상기 제1 조도센서와 상기 제2 조도센서의 측정값 차이가 기준값 이내면, 상기 촬영단계가 개시된다. 상기 촬영단계는 상기 제1 램프 및 상기 제2 램프가 켜진 상태에서 상기 로봇암에 설치된 카메라가 촬영하여 상기 충전소켓의 실시간영상정보를 생성하는 단계일 수 있다.

상기 정합단계는 상기 충전소켓의 실시간영상정보를 상기 충전소켓의 참조영상정보와 정합하여 상기 충전소켓의 실시간위치정보를 생성하는 단계이고, 상기 접속단계는 상기 충전소켓의 실시간위치정보를 기준으로 상기 로봇암이 이동하여 상기 충전커넥터를 상기 충전소켓에 접속시키는 단계이다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 로봇을 이용한 전기차 충전시스템은, 상기 제1 조도센서와 상기 제2 조도센서의 측정값 차이를 기준값과 비교하여 상기 충전소켓의 실시간영상정보와 참조영상정보의 정합 가능성을 판단하도록 이루어질 수 있다.

상기 제1 램프와 상기 제1 조도센서는, 상기 충전커넥터를 기준으로 상기 제2 램프와 상기 제2 조도센서의 반대쪽에 설치되도록 이루어질 수 있다.

한편, 상기 판단단계에서 상기 제1 조도센서와 상기 제2 조도센서의 측정값 차이가 기준값을 초과하면, 상기 충전소켓의 개방된 덮개에 의한 빛 반사량이 최소화되도록 상기 충전커넥터를 중심으로 상기 로봇암을 회전시킨 다음 상기 제1 측정단계부터 재수행하도록 이루어질 수 있다.

그리고 상기 이동단계는, 전이동단계, 전촬영단계, 전정합단계, 예상단계 및 후이동단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 전이동단계는, 상기 충전소켓의 참조위치정보를 기준으로 상기 로봇암이 이동하여 상기 충전커넥터를 상기 충전소켓 앞으로 위치시키는 단계일 수 있고, 상기 전촬영단계는 상기 제1 램프 및 상기 제2 램프가 켜진 상태에서 상기 카메라가 상기 충전소켓의 닫힌 덮개를 촬영하여 상기 덮개의 실시간영상정보를 생성하는 단계일 수 있다.

상기 전정합단계는 상기 덮개의 실시간영상정보를 상기 덮개의 참조영상정보와 정합하여 상기 덮개의 실시간위치정보를 생성하는 단계일 수 있고, 상기 예상단계는 상기 덮개의 실시간위치정보와 상기 충전소켓의 상대위치정보를 기준으로 상기 충전소켓의 예상위치정보를 생성하는 단계일 수 있다.

그리고 상기 후이동단계는 상기 충전소켓의 예상위치정보를 기준으로 상기 로봇암이 이동하여 상기 충전커넥터를 상기 충전소켓 앞으로 위치시키는 단계일 수 있다.

상기 후이동단계가 완료되면, 상기 덮개가 개방되어 상기 충전소켓이 노출되고, 상기 로봇암은 상기 충전소켓으로 조사되는 상기 제1 램프 및 상기 제2 램프의 광량이 높아지도록 상기 충전소켓 쪽으로 이동할 수 있다.

상기 이동단계 이전에, 감시카메라가 상기 전기차의 번호판을 촬영하여 상기 전기차의 기본정보 저장 여부를 판단하는 검색단계가 수행될 수 있다. 이때 상기 검색단계에서 상기 전기차의 기본정보가 검색되지 않으면, 출력부에 상기 전기차의 기본정보 입력창이 출력되며, 상기 전기차의 기본정보는 차종과 상기 충전소켓의 참조위치정보를 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 전기차 충전시스템을 이용한 충전방법은, 이동단계, 제1 측정단계, 제2 측정단계, 판단단계, 촬영단계, 정합단계 및 접속단계를 포함하여 이루어질 수 있다. 이때 로봇암에는 카메라, 제1 광제어부 및 제2 광제어부가 설치되고, 상기 제1 광제어부는 제1 램프 및 제1 조도센서를 포함하고, 상기 제2 광제어부는 제2 램프 및 제2 조도센서를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 이동단계는 상기 로봇암이 충전커넥터를 잡고 충전소켓 앞으로 이동하는 단계일 수 있고, 상기 제1 측정단계는 상기 제1 램프가 상기 충전소켓에 빛을 조사하고, 상기 제2 조도센서가 반사된 빛의 조도를 측정하는 단계일 수 있으며, 상기 제2 측정단계는 상기 제2 램프가 상기 충전소켓에 빛을 조사하고, 상기 제1 조도센서가 반사된 빛의 조도를 측정하는 단계일 수 있다.

상기 판단단계는 상기 제1 조도센서와 상기 제2 조도센서의 측정값 차이가 기준값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계일 수 있고, 상기 촬영단계는 상기 제1 조도센서와 상기 제2 조도센서의 측정값 차이가 기준값 이내면, 상기 제1 램프 및 상기 제2 램프가 켜진 상태에서 상기 카메라가 촬영하여 상기 충전소켓의 실시간영상정보를 생성하는 단계일 수 있다.

그리고 상기 정합단계는 상기 충전소켓의 실시간영상정보를 상기 충전소켓의 참조영상정보와 정합하여 상기 충전소켓의 실시간위치정보를 생성하는 단계일 수 있고, 상기 접속단계는 상기 충전소켓의 실시간위치정보를 기준으로 상기 로봇암이 이동하여 상기 충전커넥터를 상기 충전소켓에 접속시키는 단계일 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 전기차 충전시스템을 이용한 충전방법은, 상기 제1 조도센서와 상기 제2 조도센서의 측정값 차이를 기준값과 비교하여 상기 충전소켓의 실시간영상정보의 유효성을 판단하도록 이루어질 수 있다.

상기 제2 광제어부는, 상기 충전커넥터를 기준으로 상기 제1 광제어부의 반대쪽에 설치되고, 상기 판단단계에서 상기 제1 조도센서와 상기 제2 조도센서의 측정값 차이가 기준값을 초과하면, 상기 충전소켓의 개방된 덮개에 의한 빛 반사량이 최소화되도록 상기 충전커넥터를 중심으로 상기 로봇암을 회전시킨 다음 상기 제1 측정단계부터 재수행하도록 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 제1 조도센서와 제2 조도센서의 측정값 차이가 기준값을 초과하면, 충전커넥터를 중심으로 로봇암을 회전시켜 충전소켓의 개방된 덮개에 의한 빛 반사량을 최소화함으로써, 주변 조명의 유무나 종류에 상관없이 전기차 충전 과정에서 촬영된 입력영상이 비교되는 참조영상과 높은 유사성을 나타내도록 이루어지는 로봇을 이용한 전기차 충전시스템을 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 제1 조도센서와 제2 조도센서의 측정값 차이를 기준값과 비교하여 충전소켓의 실시간영상정보와 참조영상정보의 정합 가능성을 판단함으로써, 충전소켓의 자체조명 유무에 상관없이 전기차 충전 과정에서 촬영된 입력영상이 비교되는 참조영상과 높은 확률로 정합 가능하도록 이루어지는 전기차 충전시스템을 이용한 충전방법을 제공할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명의 실시예에 의하면, 판단단계에서 제1 조도센서와 제2 조도센서의 측정값 차이가 기준값을 초과하면, 충전커넥터를 중심으로 로봇암을 회전시켜 충전소켓의 개방된 덮개에 의한 빛 반사량을 최소화함으로써, 충전소켓의 열린 덮개에서 반사된 빛에 의한 충전소켓 내의 조도 불균형을 해소하여 전기차 충전 과정에서 촬영된 입력영상의 유효성이 향상되도록 이루어지는 전기차 충전시스템을 이용한 충전방법을 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇을 이용한 전기차 충전시스템을 나타내는 사시도.
도 2는 도 1의 로봇을 이용한 전기차 충전시스템의 로봇암을 나타내는 부분확대도.
도 3은 도 1의 로봇을 이용한 전기차 충전시스템의 로봇암이 충전커넥터를 잡은 상태를 나타내는 부분확대도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전시스템을 이용한 충전방법을 나타내는 순서도.
도 5는 도 4의 전기차 충전시스템을 이용한 충전방법의 이동단계를 나타내는 평면도.
도 6은 도 4의 전기차 충전시스템을 이용한 충전방법의 제1 측정단계 및 제2 측정단계를 나타내는 평면도.
도 7은 도 4의 전기차 충전시스템을 이용한 충전방법의 판단단계 이후 로봇암이 회전한 상태를 나타내는 평면도.
도 8은 도 4의 전기차 충전시스템을 이용한 충전방법의 제1 측정단계 및 제2 측정단계를 나타내는 정면도.
도 9는 도 4의 전기차 충전시스템을 이용한 충전방법의 판단단계 이후 로봇암이 회전한 상태를 나타내는 정면도.
도 10은 도 4의 전기차 충전시스템을 이용한 충전방법의 접속단계를 나타내는 평면도.
도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇을 이용한 전기차 충전시스템의 로봇암을 나타내는 정면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇을 이용한 전기차 충전시스템을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 로봇을 이용한 전기차 충전시스템의 로봇암을 나타내는 부분확대도이고, 도 3은 도 1의 로봇을 이용한 전기차 충전시스템의 로봇암이 충전커넥터를 잡은 상태를 나타내는 부분확대도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇을 이용한 전기차 충전시스템(10)은, 전기차(1)의 충전소켓(1A)에 충전커넥터(410)를 접속시키는 시스템으로서, 전기차(1)가 정차위치에 정차하면, 전기차(1)의 배터리를 자동 충전하도록 이루어지며, 로봇암(100), 영상획득부(200), 제어부(300) 및 충전기(400)를 포함하여 구성된다.

로봇암(100)은 충전커넥터(410)를 이동 및 회전시키는 구성으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 다축 로봇팔(R)의 단부를 의미할 수 있다. 여기서 '로봇암(100)이 충전커넥터(410)를 이동시킴'의 의미는 다축 로봇팔(R)의 작동에 의한 로봇암(100)의 이동을 의미할 수 있다. 그리고 '로봇암(100)이 충전커넥터(410)를 회전시킴'의 의미는 다축 로봇팔(R)의 작동에 의한 로봇암(100)의 회전을 의미할 수 있다.

대한민국 공개특허공보 제2018-0046600호를 참조하면, 지면에 레일을 설치하면, 로봇팔(R)은 지면의 레일을 따라 이동될 수도 있다. 대한민국 공개특허공보 제2018-0046600호를 참조하면, 로봇암(100)은 이동형 로봇에 이동 및/또는 회전 가능하게 장착될 수도 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 로봇암(100)에는 충전커넥터(410)를 잡는 그리퍼(100G)가 장착된다. 그리퍼(100G)는 서로 가까워진 상태에서 충전커넥터(410)를 잡거나, 서로 멀어져서 충전커넥터(410)를 놓을 수 있다.

영상획득부(200)은 충전소켓(1A)의 실시간영상정보를 생성하는 구성으로서, 로봇암(100)에 설치된다. 상기한 '충전소켓(1A)의 실시간영상정보'는 카메라(230)가 실시간으로 촬영한 충전소켓(1A)의 이미지데이터를 의미한다. 영상획득부(200)은 제1 광제어부(210), 제2 광제어부(220) 및 카메라(230)를 포함하여 구성된다.

도 2 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 광제어부(210)과 제2 광제어부(220)은 (그리퍼(100G)가 충전커넥터(410)를 잡은 상태에서) 충전커넥터(410)를 기준으로 서로 반대쪽에서 로봇암(100)에 설치된다. 따라서, 제1 광제어부(210)과 제2 광제어부(220) 간 거리는 로봇암(100)의 수평방향 폭보다 더 길 수 있다.

제1 광제어부(210)은 제1 램프(211) 및 제1 조도센서(212)를 포함하여 구성되고, 제2 광제어부(220)은 제2 램프(221) 및 제2 조도센서(222)를 포함하여 구성된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 램프(211) 및 제2 램프(221)는 평행한 조사방향을 형성한다. 제1 램프(211) 및 제2 램프(221)는 LED 램프로 구비될 수 있다.

도 8을 참조하면, 제1 램프(211)와 제2 램프(221)의 중간지점은 로봇암(100)의 회전축과 일치할 수 있다. 따라서, 로봇암(100)이 회전할 때 제1 램프(211)와 제2 램프(221)는 로봇암(100)의 회전축을 중심으로 원주방향으로 이동할 수 있다.

카메라(230)는 충전소켓(1A)을 촬영하는 구성으로서, 로봇암(100)에 설치된다. 카메라(230)는 제1 램프(211) 및 제2 램프(221)가 켜진 상태에서 충전소켓(1A)을 촬영한다.

도 8을 참조하면, 카메라(230)는 로봇암(100)의 회전축을 중심으로 제1 램프(211) 및 제2 램프(221)와 동일한 사잇각을 형성한 위치에서 로봇암(100)에 설치될 수 있다. 즉, 카메라(230)는 로봇암(100)의 회전축을 중심으로 제1 램프(211) 및 제2 램프(221)와 각각 90도의 사잇각을 형성할 수 있다.

제1 조도센서(212)는 제2 램프(221)가 켜진 상태에서 반사된 빛의 조도를 측정하고, 제2 조도센서(222)는 제1 램프(211)가 켜진 상태에서 반사된 빛의 조도를 측정한다. 따라서, 반사면이 로봇암(100)의 회전축을 중심으로 대칭이면, 제1 조도센서(212)의 측정값과 제2 조도센서(222)의 측정값은 동일할 수 있다.

그러나 상기한 '반사면'은 충전소켓(1A)의 덮개(1B)가 열린 상태에서 대략 충전소켓(1A)을 중심으로 하는 전기차(1)의 한쪽 면을 의미한다. 충전소켓(1A)을 중심으로 하는 전기차(1)의 한쪽 면은 로봇암(100)의 회전축을 중심으로 대칭일 수 없으므로, 제1 조도센서(212)의 측정값과 제2 조도센서(222)의 측정값이 동일할 확률은 매우 낮다.

도 1에 도시된 바와 같이, 충전기(400)는 전기차(1) 배터리에 전기에너지를 공급하는 구성으로서, 로봇암(100)의 이동/회전거리 안에 구비된다. 로봇암(100)은 충전기(400)에 구비된 충전커넥터(410)를 전기차(1)의 충전소켓(1A) 앞으로 이동시키게 된다.

충전기(400)는 급속충전기(400) 또는 완속충전기(400)일 수 있다. 충전기(400)에는 하나 이상의 충전커넥터(410)가 구비될 수 있다. 즉, 충전커넥터(410)는 AC단상 5핀, AC3상 7핀, DC차데모 10핀, DC콤보 7핀 중 하나 이상일 수 있다.

제어부(300)는 로봇암(100) 및 영상획득부(200)의 작동을 제어하는 구성으로서, 로봇암(100) 및 영상획득부(200)과 유무선 통신하는 서버일 수 있다.

제어부(300)는, 제1 조도센서(212)와 제2 조도센서(222)의 측정값 차이가 기준값을 초과한 경우, 충전소켓(1A)의 개방된 덮개(1B)에 의한 빛 반사량이 최소화되도록 충전커넥터(410)를 중심으로 로봇암(100)을 회전시키고 나서 카메라(230)를 작동시킨다. 상기한 제어부(300)의 로봇암(100) 및 영상획득부(200)의 제어는 이하의 전기차 충전시스템을 이용한 충전방법(S100)에서 자세하게 설명하고자 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전시스템을 이용한 충전방법을 나타내는 순서도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전시스템을 이용한 충전방법(S100)은, 검색단계(S110), 이동단계(S120), 제1 측정단계(S130), 제2 측정단계(S140), 판단단계(S150), 촬영단계(S160), 정합단계(S170) 및 접속단계(S180)를 포함하여 이루어질 수 있다. 제어부(300)는 전기차 충전시스템을 이용한 충전방법(S100)의 각 단계에서 로봇암(100) 및 영상획득부(200)의 작동을 단계적으로 제어하게 된다.

검색단계(S110)는, 제어부(300)가 전기차(1)의 기본정보 저장 여부를 판단하는 단계로서, 감시카메라(500)가 전기차(1)의 번호판을 촬영하면서 개시된다. 도 1을 참조하면, 감시카메라(500)는 정차선(L)으로 이동하는 전기차(1)의 번호판을 자동으로 촬영한다.

대한민국 등록특허공보 제883889호 차량의 윤곽 이미지를 이용한 차종 인식장치 및 방법, 대한민국 등록특허공보 제1016011호 차량 번호인식 방범 CCTV 시스템 및 그 동작방법에 개시된 바와 같이, 자동차의 번호판을 촬영하여 차량번호를 인식하는 기술은 공지된 기술이므로 이의 자세한 설명은 생략하고자 한다.

상기한 '전기차(1)의 기본정보'는 차종과 충전소켓(1A)의 참조위치정보를 포함한다. 현재 시판되고 있는 전기차(1)에서 충전소켓(1A)은 전기차(1)의 앞쪽(앞범퍼 위쪽)이나 양쪽 측면(앞바퀴 위쪽, 뒷바퀴 위쪽) 중 한 부분에 설치되고 있다. 상기한 '충전소켓(1A)의 참조위치정보'는 해당 전기차(1)의 기준위치를 기준으로 충전소켓(1A)의 상대위치를 의미한다.

상기한 '전기차(1)의 기준위치'는 전기차(1)의 특정부품의 위치를 의미할 수 있다. 여기서 특정부품은 번호판을 의미할 수 있다. 따라서, 제어부(300)에 해당 전기차(1)의 기본정보가 저장되어 있으면, 번호판의 위치를 기준으로 충전소켓(1A)의 상대위치를 알 수 있다. 제어부(300)는 전기차(1)의 기본정보를 통해 정차선(L)에 정지한 전기차(1)의 충전소켓(1A)의 위치를 판단하게 된다.

만일, 검색단계(S110)에서 전기차(1)의 기본정보가 검색되지 않으면, 제어부(300)는 출력부에 전기차(1)의 기본정보 입력창을 출력시킨다. 출력부는 충전기(400)의 디스플레이 화면을 의미할 수 있다.

제어부(300)는 출력부를 제어하여 안내음성을 출력할 수도 있다. 해당 전기차(1)의 운전자는 기본정보 입력창에 전기차(1)의 기본정보를 입력하게 된다. 검색단계(S110)가 완료되면, 이동단계(S120)가 개시된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 이동단계(S120)는 로봇암(100)이 충전커넥터(410)를 전기차(1)의 충전소켓(1A) 앞으로 이동시키는 단계로서, 전이동단계(S121), 전촬영단계(S160), 전정합단계(S123), 예상단계(S124) 및 후이동단계(S125)를 포함하여 이루어질 수 있다.

전이동단계(S121)는 로봇암(100)이 이동하여 충전커넥터(410)를 충전소켓(1A) 앞으로 위치시키는 단계로서, 제어부(300)는 충전소켓(1A)의 참조위치정보를 기준으로 충전커넥터(410)를 충전소켓(1A) 앞으로 위치시킨다. 충전소켓(1A)의 덮개(1B)는 이동단계(S120)의 마지막에 개방된다. 즉, 전이동단계(S121)에서 충전커넥터(410)는 덮개(1B)를 바라본 상태가 된다.

전촬영단계(S160)는 카메라(230)가 충전소켓(1A)의 닫힌 덮개(1B)를 촬영하여 덮개(1B)의 실시간영상정보를 생성하는 단계이다. 전촬영단계(S160)에서 카메라(230)는 제1 램프(211) 및 제2 램프(221)가 켜진 상태에서 충전소켓(1A)의 닫힌 덮개(1B)를 촬영하게 된다. 상기한 '덮개(1B)의 실시간영상정보'는 카메라(230)가 실시간으로 촬영한 덮개(1B)의 이미지데이터를 의미한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 전정합단계(S123)는 덮개(1B)의 실시간영상정보를 덮개(1B)의 참조영상정보와 정합하여 덮개(1B)의 실시간위치정보를 생성하는 단계이다. 여기서 '덮개(1B)의 참조영상정보'는 덮개(1B)와 덮개(1B) 주위의 형상적 특징이 양호하게 나타난 이미지데이터를 의미한다. 여기서 형상적 특징은 조도, 색도 및/또는 채도를 의미할 수 있다.

덮개(1B)가 닫힌 상태에서 제1 램프(211) 및 제2 램프(221)가 조사한 빛은 대략 덮개(1B)를 중심으로 하는 반사면에서 반사된 후 카메라(230)의 렌즈로 진입한다. 여기서 '반사면'은 대략 덮개(1B)를 중심으로 하는 전기차(1)의 한쪽 면을 의미한다.

덮개(1B)가 닫힌 상태에서 덮개(1B)를 중심으로 하는 전기차(1)의 한쪽 면은 대체로 부드러운 곡면을 형성하므로, 제1 램프(211) 및 제2 램프(221)가 조사한 빛은 전기차(1)의 한쪽 면에서 고르게 난반사되어 카메라(230)의 렌즈로 진입한다.

따라서, 덮개(1B)의 실시간영상정보에는 덮개(1B)와 덮개(1B) 주위의 형상적 특징이 양호하게 나타나게 된다. 이때, 덮개(1B)의 실시간영상정보는 참조영상정보와 높은 확률로 유사성이 인식될 수 있다.

상기한 '덮개(1B)의 실시간위치정보'는 덮개(1B)의 실시간 위치데이터를 의미한다. 즉, 전정합단계(S123)에서 제어부(300)는 덮개(1B)의 실시간영상정보와 참조영상정보의 정합을 통해 전기차(1)의 기준위치를 기준으로 덮개(1B)의 실시간위치정보를 생성하게 된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 예상단계(S124)는 덮개(1B)의 실시간위치정보와 충전소켓(1A)의 상대위치정보를 기준으로 충전소켓(1A)의 예상위치정보를 생성하는 단계이다. 상기한 '충전소켓(1A)의 상대위치정보'는 덮개(1B)의 위치데이터를 기준으로 하는 충전소켓(1A)의 상대적 위치데이터를 의미한다.

후이동단계(S125)는 충전소켓(1A)의 예상위치정보를 기준으로 로봇암(100)이 이동하여 충전커넥터(410)를 충전소켓(1A) 앞으로 위치시키는 단계이다. 충전소켓(1A)의 예상위치정보는 덮개(1B)의 실시간위치정보를 기준으로 하므로 덮개(1B)의 부분적 파손이나 덮개(1B)의 노후화 등의 요인에 의해 실제 충전소켓(1A)의 위치와 오차가 있을 수 있다.

그러나 상기한 오차를 감안하더라도, 후이동단계(S125)에서 충전커넥터(410)는 전이동단계(S121)에서의 위치와 비교하여 충전소켓(1A)의 접속방향 전방에 보다 정확하게 위치하게 된다. 도 5를 참조하면, 후이동단계(S125)가 완료되면, 덮개(1B)가 개방(S126)되어 충전소켓(1A)이 노출된다.

도 5는 도 4의 전기차 충전시스템을 이용한 충전방법의 이동단계를 나타내는 평면도이고, 도 6은 도 4의 전기차 충전시스템을 이용한 충전방법의 제1 측정단계 및 제2 측정단계를 나타내는 평면도이고, 도 7은 도 4의 전기차 충전시스템을 이용한 충전방법의 판단단계 이후 로봇암이 회전한 상태를 나타내는 평면도이다.

도 8은 도 4의 전기차 충전시스템을 이용한 충전방법의 제1 측정단계 및 제2 측정단계를 나타내는 정면도이고, 도 9는 도 4의 전기차 충전시스템을 이용한 충전방법의 판단단계 이후 로봇암이 회전한 상태를 나타내는 정면도이고, 도 10은 도 4의 전기차 충전시스템을 이용한 충전방법의 접속단계를 나타내는 평면도이다.

도 5 내지 도 7에서 일점쇄선은 충전소켓(1A)의 중앙에서 법선방향으로 연장된 가상선이다. 충전커넥터(410)는 가상선 방향으로 이동하여 충전소켓(1A)에 접속되어야 한다. 도 5 내지 도 9에서 점선은 제1 램프(211) 및 제2 램프(221)에서 조사된 빛을 의미한다. 도 8 및 도 9에서 이점쇄선은 덮개(1B)를 의미한다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 이동단계(S120)가 완료되면, 제1 측정단계(S130)와 제2 측정단계(S140)가 순서대로 개시된다. 덮개(1B)가 열리면, 덮개(1B)와 충전커넥터(410)의 충돌 가능성이 해제된다.

따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 로봇암(100)은 (충전소켓(1A)으로 조사된 제1 램프(211) 및 제2 램프(221)의 광량이 높아지도록) 덮개(1B) 개방(S126) 후 충전소켓(1A) 쪽으로 더 이동할 수 있다.

도 6을 참조하면, 제1 측정단계(S130)는 로봇암(100)에 설치된 제1 램프(211)를 켜고, 로봇암(100)에 설치된 제2 조도센서(222)가 충전소켓(1A)이 반사한 빛의 조도를 측정하는 단계이다.

제2 측정단계(S140)는 로봇암(100)에 설치된 제2 램프(221)를 켜고, 로봇암(100)에 설치된 제1 조도센서(212)가 충전소켓(1A)이 반사한 빛의 조도를 측정하는 단계이다.

즉, 제2 조도센서(222)는 제1 램프(211)가 켜진 상태에서 반사된 빛의 조도를 측정하고, 제1 조도센서(212)는 제2 램프(221)가 켜진 상태에서 반사된 빛의 조도를 측정한다. 따라서, 반사면이 로봇암(100)의 회전축을 중심으로 대칭이면, 제1 조도센서(212)의 측정값과 제2 조도센서(222)의 측정값은 동일할 수 있다.

그러나 상기한 '반사면'은 충전소켓(1A)의 덮개(1B)가 열린 상태에서 대략 충전소켓(1A)을 중심으로 하는 전기차(1)의 한쪽 면을 의미한다. 덮개(1B)가 열린 상태에서 충전소켓(1A)을 중심으로 하는 전기차(1)의 한쪽 면은 로봇암(100)의 회전축을 중심으로 대칭일 수 없으므로, 이때 제1 조도센서(212)의 측정값과 제2 조도센서(222)의 측정값은 차이를 갖는다. 특히 열린 덮개(1B)는 상기한 반사면의 대칭성을 해치는 가장 큰 요인으로 작용한다.

따라서, 열린 덮개(1B)가 제1 램프(211) 및 제2 램프(221)의 조사방향 전방에 가깝게 위치할수록, 충전소켓(1A)의 실시간영상정보와 충전소켓(1A)의 참조영상정보의 정합 가능성은 감소한다. 여기서 '충전소켓(1A)의 참조영상정보'는 충전소켓(1A)과 충전소켓(1A) 주위의 형상적 특징이 양호하게 나타난 이미지데이터를 의미한다. 여기서 형상적 특징은 조도, 색도 및/또는 채도를 의미할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 판단단계(S150)는 제1 조도센서(212)와 제2 조도센서(222)의 측정값 차이가 기준값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계이다.

상술한 바와 같이, 덮개(1B)가 닫힌 상태에서 덮개(1B)를 중심으로 하는 전기차(1)의 한쪽 면은 대부분 부드러운 곡면을 형성하므로, 제1 램프(211) 및 제2 램프(221)가 조사한 빛은 전기차(1)의 한쪽 면에서 고르게 난반사되어 카메라(230)의 렌즈로 진입한다.

그러나 덮개(1B)가 열린 상태에서는 덮개(1B)에서 불규칙하게 반사된 빛의 영향에 의해 충전소켓(1A)과 주변에서 난반사된 빛에 불균형이 발생한다. 따라서, 덮개(1B)가 열린 상태에서는 제1 조도센서(212)의 측정값과 제2 조도센서(222)의 측정값은 차이를 가질 수밖에 없다.

상기한 '기준값'은 실험데이터에 근거해서 도출되는 값이다. 즉, 상기한 '기준값'은 제1 측정단계(S130)와 제2 측정단계(S140)를 수행하여 제1 조도센서(212)와 제2 조도센서(222)의 측정값 차이를 기록하고 나서, 충전소켓(1A)의 실시간영상정보를 생성하여 참조영상정보와 정합을 하는 실험을 반복 수행하여 도출될 수 있다. 실험은 차종별, 충전소켓(1A)과 영상획득부(200)의 거리별 등 다양한 조건하에 진행될 수 있다.

기준값은 통계적 값으로서 충전소켓(1A)의 실시간영상정보의 유효성을 판단하는 기준이 된다. 다른 표현으로는, 기준값은 충전소켓(1A)의 실시간영상정보와 참조영상정보의 정합 가능성을 판단하는 기준이 된다.

즉, 제1 조도센서(212)와 제2 조도센서(222)의 측정값 차이가 기준값 이내면, 통계적 데이터에 근거하여 충전소켓(1A)의 실시간영상정보와 참조영상정보의 정합 가능성이 크다고 판단할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1 조도센서(212)와 제2 조도센서(222)의 측정값 차이가 기준값 이내면, 촬영단계(S160)가 개시된다. 촬영단계(S160)는 제1 램프(211) 및 제2 램프(221)가 켜진 상태에서 로봇암(100)에 설치된 카메라(230)가 촬영하여 충전소켓(1A)의 실시간영상정보를 생성하는 단계이다.

정합단계(S170)는 충전소켓(1A)의 실시간영상정보를 충전소켓(1A)의 참조영상정보와 정합하여 충전소켓(1A)의 실시간위치정보를 생성하는 단계이다. 상기한 '충전소켓(1A)의 실시간위치정보'는 충전소켓(1A)의 실시간 위치데이터를 의미한다.

즉, 정합단계(S170)에서 제어부(300)는 충전소켓(1A)의 실시간영상정보와 참조영상정보의 정합을 통해 전기차(1)의 기준위치를 기준으로 충전소켓(1A)의 실시간위치정보를 생성하게 된다.

도 10에 도시된 바와 같이, 접속단계(S180)는 충전소켓(1A)의 실시간위치정보를 기준으로 로봇암(100)이 이동하여 충전커넥터(410)를 충전소켓(1A)에 접속시키는 단계이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 판단단계(S150)에서 제1 조도센서(212)와 제2 조도센서(222)의 측정값 차이가 기준값을 초과하면, 회전단계(S151)가 개시된다. 회전단계(S151)는 충전커넥터(410)를 중심으로 로봇암(100)을 회전시키는 단계이다. 회전단계(S151)에서 로봇암(100)은 회전축을 중심으로 회전하게 된다.

도 6 및 도 8은 열린 덮개(1B)가 제2 램프(221)의 조사방향 전방에 가깝게 위치한 상태를 나타낸다. 열린 덮개(1B)가 제1 램프(211) 및 제2 램프(221)의 조사방향 전방에 가깝게 위치할수록, 충전소켓(1A)의 실시간영상정보와 충전소켓(1A)의 참조영상정보의 정합 가능성은 감소한다. 즉, 도 6 및 도 8은 제1 조도센서(212)와 제2 조도센서(222)의 측정값 차이가 기준값을 초과한 상태를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.

회전단계(S151)에서 로봇암(100)은 설정각도만큼 회전한다. 회전단계(S151)에서 로봇암(100)을 회전시키는 목적은, 제1 램프(211) 및 제2 램프(221)의 조사방향을 열린 덮개(1B)로부터 멀어지게 하는데에 있다.

전기차(1)의 충전소켓(1A) 덮개(1B)는 주로 옆으로 개폐되거나 위아래로 개폐된다. 따라서 제1 램프(211)와 제2 램프(221)가 수평방향으로 이격된 상태에서 설정각도는 90도 내외를 의미할 수 있다.

도 7 및 도 9는 로봇암(100)이 설정각도만큼 회전된 상태를 나타낸다. 제1 램프(211)와 제2 램프(221)의 중간지점은 로봇암(100)의 회전축과 일치할 수 있다. 따라서, 로봇암(100)이 회전할 때 제1 램프(211)와 제2 램프(221)는 로봇암(100)의 회전축을 중심으로 원주방향으로 이동할 수 있다.

로봇암(100)이 설정각도만큼 회전하면, 열린 덮개(1B)는 제2 램프(221)의 조사방향 전방에서 멀어지게 된다. 따라서, 충전소켓(1A)의 개방된 덮개(1B)에 의한 빛 반사량은 최소화된다.

회전단계(S151) 이후, 제1 측정단계(S130)와 제2 측정단계(S140)가 재수행된다. 즉, 제1 측정단계(S130)와 제2 측정단계(S140)는, 열린 덮개(1B)가 제2 램프(221)의 조사방향 전방에서 멀어진 상태에서 재수행된다. 따라서, 이후 판단단계(S150)에서 제1 조도센서(212)와 제2 조도센서(222)의 측정값 차이는 기준값보다 작아질 수 있다.

따라서, 촬영단계(S160), 정합단계(S170) 및 접속단계(S180)가 순차적으로 재수행된다. 접속단계(S180)에서 로봇암(100)은 충전소켓(1A)의 실시간위치정보를 기준으로 회전 및 이동하여 충전커넥터(410)를 충전소켓(1A)에 접속시키게 된다.

도 11 및 도 12는 로봇암의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 도 11은 열린 덮개가 제2 램프의 조사방향 전방에 가깝게 위치한 상태를 나타내고, 도 12는 회전체가 설정각도만큼 회전된 상태를 나타낸다. 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 로봇암(100)은 몸체(110) 및 회전체(120)를 포함하여 구성될 수 있다.

몸체(110)는 충전커넥터(410)를 이동 및 회전시키는 구성으로서, 다축 로봇팔(R)의 단부를 의미할 수 있다. 몸체(110)에는 충전커넥터(410)를 잡는 그리퍼(100G)가 장착된다. 회전체(120)는 몸체(110)에 회전 가능하게 장착된 구성으로서, 제1 광제어부(210) 및 제2 광제어부(220)이 설치된다.

도시되지는 않았으나, 회전체(120)에는 내 기어가 결합되고, 몸체(110)에는 스텝모터와 피니언이 설치될 수 있다. 스텝모터가 피니언을 회전시키면, 회전체(120)가 회전하게 된다. 제어부(300)는 회전단계(S151)에서 스텝모터의 작동을 제어하게 된다.

도 8 및 도 9에 도시된 일 실시예의 로봇암(100)은, 회전단계(S151)에서 설정각도만큼 회전된 경우, 접속단계(S180)에서 대략 설정각도만큼 재회전되어야 한다. 이는 후이동단계(S125)에서 로봇암(100)이 충전소켓(1A)의 예상위치정보를 기준으로 이동했기 때문이다.

도 11 및 도 12에 도시된 다른 실시예의 로봇암(100)은, 회전단계(S151)에서 회전체(120)만 회전하기 때문에, 접속단계(S180)에서는 충전소켓(1A)의 실시간위치정보를 기준으로 설정각도보다 작은 각도만큼 회전 후 이동하여 충전커넥터(410)를 충전소켓(1A)에 접속시킬 수 있다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10 : 충전시스템
100 : 로봇암 S100 : 충전방법
100G : 그리퍼 S110 : 검색단계
110 : 몸체 S120 : 이동단계
120 : 회전체 S121 : 전이동단계
R : 로봇 S122 : 전촬영단계
200 : 영상획득부 S123 : 전정합단계
210 : 제1 광제어부 S124 : 예상단계
211 : 제1 램프 S125 : 후이동단계
212 : 제1 조도센서 S130 : 제1 측정단계
220 : 제2 광제어부 S140 : 제2 측정단계
221 : 제2 램프 S150 : 판단단계
222 : 제2 조도센서 S151 : 회전단계
230 : 카메라 S160 : 촬영단계
300 : 제어부 S170 : 정합단계
400 : 충전기 S180 : 접속단계
410 : 충전커넥터
500 : 감시카메라
1 : 전기차
1A : 충전소켓
1B : 덮개
L : 정차선

Claims

전기차의 충전소켓에 충전커넥터를 접속시키는 시스템으로서,
상기 충전커넥터를 이동 및 회전시키는 로봇암;
상기 로봇암에 설치되고, 상기 충전소켓의 영상정보를 생성하는 영상획득부; 및
상기 로봇암 및 상기 영상획득부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 영상획득부는,
제1 램프 및 제1 조도센서를 포함하는 제1 광제어부;
상기 충전커넥터를 기준으로 제1 광제어부의 반대쪽에 설치되고, 제2 램프 및 제2 조도센서를 포함하는 제2 광제어부; 및
상기 제1 조도센서와 상기 제2 조도센서의 측정값 차이가 기준값 이내면, 상기 제1 램프 및 상기 제2 램프가 켜진 상태에서 작동하여 촬영하는 카메라를 포함하고,
상기 제1 조도센서는 상기 제2 램프가 켜진 상태에서 상기 충전소켓이 반사한 빛의 조도를 측정하고, 상기 제2 조도센서는 상기 제1 램프가 켜진 상태에서 상기 충전소켓이 반사한 빛의 조도를 측정하는,
로봇을 이용한 전기차 충전시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 램프와 상기 제2 램프의 중간지점은 상기 로봇암의 회전축과 일치하고, 상기 제1 램프와 상기 제2 램프는 상기 로봇암이 회전할 때 상기 로봇암의 회전축을 중심으로 원주방향으로 이동하는,
로봇을 이용한 전기차 충전시스템.
제2항에 있어서,
상기 카메라는, 상기 충전커넥터를 회전시키는 상기 로봇암의 회전축을 중심으로 상기 제1 램프 및 상기 제2 램프와 동일한 사잇각을 형성하는,
로봇을 이용한 전기차 충전시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 조도센서와 상기 제2 조도센서의 측정값 차이가 기준값을 초과하면, 상기 충전소켓의 개방된 덮개에 의한 빛 반사량이 최소화되도록, 상기 충전커넥터를 중심으로 상기 로봇암을 회전시킨 후 상기 카메라를 작동시키는,
로봇을 이용한 전기차 충전시스템.
제1항에 있어서,
상기 로봇암은,
상기 충전커넥터를 잡는 몸체; 및
상기 몸체에 회전 가능하게 장착되고, 상기 카메라, 상기 제1 광제어부 및 상기 제2 광제어부가 설치된 회전체를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 제1 조도센서와 상기 제2 조도센서의 측정값 차이가 기준값을 초과하면, 상기 회전체를 회전시키는,
로봇을 이용한 전기차 충전시스템.
제5항에 있어서,
상기 회전체에는 내 기어가 결합되고,
상기 몸체에는 스텝모터와 피니언이 설치되며,
상기 제어부는 상기 스텝모터의 작동을 제어하고,
상기 스텝모터가 상기 피니언을 회전시키면, 상기 회전체가 회전하는,
로봇을 이용한 전기차 충전시스템.
전기차의 충전소켓에 충전커넥터를 접속시키는 시스템으로서,
상기 전기차를 기준으로 하는 상기 충전소켓의 위치정보를 저장하는 제어부;
상기 충전커넥터를 이동 및 회전시키는 로봇암;
상기 충전소켓에 빛을 조사하고, 반사된 빛의 조도를 측정하는 제1 광제어부와 제2 광제어부; 및
상기 로봇암에 설치되고, 상기 제1 광제어부 및 상기 제2 광제어부가 빛을 조사한 상태에서 작동하여 촬영하는 카메라를 포함하고,
상기 제1 광제어부와 상기 제2 광제어부는 상기 충전커넥터를 기준으로 서로 반대쪽에서 상기 로봇암에 설치되고,
상기 제1 광제어부가 빛을 조사할 때 상기 제2 광제어부는 조도를 측정하고, 상기 제2 광제어부가 빛을 조사할 때 상기 제1 광제어부는 조도를 측정하며,
상기 제어부는, 상기 제1 광제어부와 상기 제2 광제어부의 조도측정값 차이가 기준값 이내면, 상기 카메라를 작동시키는,
로봇을 이용한 전기차 충전시스템.
제7항에 있어서,
상기 카메라는, 상기 충전커넥터를 회전시키는 상기 로봇암의 회전축을 중심으로 상기 상기 제1 광제어부 및 상기 상기 제2 광제어부와 동일한 사잇각을 형성하는,
로봇을 이용한 전기차 충전시스템.
제7항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 광제어부와 상기 제2 광제어부의 조도측정값 차이가 기준값을 초과하면, 상기 충전소켓의 개방된 덮개에 의한 빛 반사량이 최소화되도록 상기 충전커넥터를 중심으로 상기 로봇암을 회전시킨 후 상기 카메라를 작동시키는,
로봇을 이용한 전기차 충전시스템.
로봇암이 충전커넥터를 전기차의 충전소켓 앞으로 이동시키는 이동단계;
상기 로봇암에 설치된 제1 램프를 켜고, 상기 로봇암에 설치된 제2 조도센서가 상기 충전소켓이 반사한 빛의 조도를 측정하는 제1 측정단계;
상기 로봇암에 설치된 제2 램프를 켜고, 상기 로봇암에 설치된 제1 조도센서가 상기 충전소켓이 반사한 빛의 조도를 측정하는 제2 측정단계;
상기 제1 조도센서와 상기 제2 조도센서의 측정값 차이가 기준값을 초과하는지 여부를 판단하는 판단단계;
상기 제1 조도센서와 상기 제2 조도센서의 측정값 차이가 기준값 이내면, 상기 제1 램프 및 상기 제2 램프가 켜진 상태에서 상기 로봇암에 설치된 카메라가 촬영하여 상기 충전소켓의 실시간영상정보를 생성하는 촬영단계;
상기 충전소켓의 실시간영상정보를 상기 충전소켓의 참조영상정보와 정합하여 상기 충전소켓의 실시간위치정보를 생성하는 정합단계; 및
상기 충전소켓의 실시간위치정보를 기준으로 상기 로봇암이 이동하여 상기 충전커넥터를 상기 충전소켓에 접속시키는 접속단계를 포함하고,
상기 제1 조도센서와 상기 제2 조도센서의 측정값 차이를 기준값과 비교하여 상기 충전소켓의 실시간영상정보와 참조영상정보의 정합 가능성을 판단하는,
전기차 충전시스템을 이용한 충전방법.
제10항에 있어서,
상기 제1 램프와 상기 제1 조도센서는, 상기 충전커넥터를 기준으로 상기 제2 램프와 상기 제2 조도센서의 반대쪽에 설치되는,
전기차 충전시스템을 이용한 충전방법.
제10항에 있어서,
상기 판단단계에서 상기 제1 조도센서와 상기 제2 조도센서의 측정값 차이가 기준값을 초과하면, 상기 충전소켓의 개방된 덮개에 의한 빛 반사량이 최소화되도록 상기 충전커넥터를 중심으로 상기 로봇암을 회전시킨 다음 상기 제1 측정단계부터 재수행하는,
전기차 충전시스템을 이용한 충전방법.
제10항에 있어서,
상기 이동단계는,
상기 충전소켓의 참조위치정보를 기준으로 상기 로봇암이 이동하여 상기 충전커넥터를 상기 충전소켓 앞으로 위치시키는 전이동단계;
상기 제1 램프 및 상기 제2 램프가 켜진 상태에서 상기 카메라가 상기 충전소켓의 닫힌 덮개를 촬영하여 상기 덮개의 실시간영상정보를 생성하는 전촬영단계;
상기 덮개의 실시간영상정보를 상기 덮개의 참조영상정보와 정합하여 상기 덮개의 실시간위치정보를 생성하는 전정합단계;
상기 덮개의 실시간위치정보와 상기 충전소켓의 상대위치정보를 기준으로 상기 충전소켓의 예상위치정보를 생성하는 예상단계; 및
상기 충전소켓의 예상위치정보를 기준으로 상기 로봇암이 이동하여 상기 충전커넥터를 상기 충전소켓 앞으로 위치시키는 후이동단계를 포함하는,
전기차 충전시스템을 이용한 충전방법.
제13항에 있어서,
상기 후이동단계가 완료되면, 상기 덮개가 개방되어 상기 충전소켓이 노출되고, 상기 로봇암은 상기 충전소켓으로 조사되는 상기 제1 램프 및 상기 제2 램프의 광량이 높아지도록 상기 충전소켓 쪽으로 이동하는,
전기차 충전시스템을 이용한 충전방법.
제10항에 있어서,
상기 이동단계 이전에, 감시카메라가 상기 전기차의 번호판을 촬영하여 상기 전기차의 기본정보 저장 여부를 판단하는 검색단계가 수행되는,
전기차 충전시스템을 이용한 충전방법.
제15항에 있어서,
상기 검색단계에서 상기 전기차의 기본정보가 검색되지 않으면, 출력부에 상기 전기차의 기본정보 입력창이 출력되고,
상기 전기차의 기본정보는 차종과 상기 충전소켓의 참조위치정보를 포함하는,
전기차 충전시스템을 이용한 충전방법.
로봇암에는 카메라, 제1 광제어부 및 제2 광제어부가 설치되고,
상기 제1 광제어부는 제1 램프 및 제1 조도센서를 포함하고,
상기 제2 광제어부는 제2 램프 및 제2 조도센서를 포함하며,
상기 로봇암이 충전커넥터를 잡고 충전소켓 앞으로 이동하는 이동단계;
상기 제1 램프가 상기 충전소켓에 빛을 조사하고, 상기 제2 조도센서가 반사된 빛의 조도를 측정하는 제1 측정단계;
상기 제2 램프가 상기 충전소켓에 빛을 조사하고, 상기 제1 조도센서가 반사된 빛의 조도를 측정하는 제2 측정단계;
상기 제1 조도센서와 상기 제2 조도센서의 측정값 차이가 기준값을 초과하는지 여부를 판단하는 판단단계; 및
상기 제1 조도센서와 상기 제2 조도센서의 측정값 차이가 기준값 이내면, 상기 제1 램프 및 상기 제2 램프가 켜진 상태에서 상기 카메라가 촬영하여 상기 충전소켓의 실시간영상정보를 생성하는 촬영단계를 포함하고,
상기 제1 조도센서와 상기 제2 조도센서의 측정값 차이를 기준값과 비교하여 상기 충전소켓의 실시간영상정보의 유효성을 판단하는,
전기차 충전시스템을 이용한 충전방법.
제17항에 있어서,
상기 충전소켓의 실시간영상정보를 상기 충전소켓의 참조영상정보와 정합하여 상기 충전소켓의 실시간위치정보를 생성하는 정합단계; 및
상기 충전소켓의 실시간위치정보를 기준으로 상기 로봇암이 이동하여 상기 충전커넥터를 상기 충전소켓에 접속시키는 접속단계를 포함하는,
전기차 충전시스템을 이용한 충전방법.
제17항에 있어서,
상기 제2 광제어부는, 상기 충전커넥터를 기준으로 상기 제1 광제어부의 반대쪽에 설치되는,
전기차 충전시스템을 이용한 충전방법.
제17항에 있어서,
상기 판단단계에서 상기 제1 조도센서와 상기 제2 조도센서의 측정값 차이가 기준값을 초과하면, 상기 충전소켓의 개방된 덮개에 의한 빛 반사량이 최소화되도록 상기 충전커넥터를 중심으로 상기 로봇암을 회전시킨 다음 상기 제1 측정단계부터 재수행하는,
전기차 충전시스템을 이용한 충전방법.