KR100824317B1 - 로봇의 동작 제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇을 실행하는 다수개의 시나리오가 서로 충돌되지 않고 적절하게 채택 실행되도록 하는 로봇의 동작 제어시스템에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 동시간에 대립되는 동작 실행 시나리오 중에서 이를 설정된 조건이나 상태, 동작 실행의 목적, 외부 사용자의 명령 등을 종합하여 적절한 시나리오를 선택하는 시나리오선택부를 둠으로써 다수의 시나리오가 충돌되어 적절한 로봇제어가 이루어지지 않는 문제점을 해소하며 시나리오로딩, 시나리오선택, 시나리오실행의 과정이 자발적으로 이루어지는 로봇의 동작 제어시스템에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 동작 실행에 관련하여 구비되는 다수의 시나리오를 가지는 로봇의 동작 제어시스템에 있어서, 로봇의 메모리부에 저장되며 동작 실행을 명령하는 다수의 시나리오와, 외부로부터 음성 또는 영상정보를 검출하는 외부정보입력부와, 외부정보입력부로부터 음성 또는 영상정보를 전송받아 이벤트를 검출하는 이벤트검출부와, 상기 메모리부를 활성화하여 이벤트검출부로부터 전송된 이벤트를 통해 설정된 조건이나 상태에 해당하는 시나리오를 로딩하는 시나리오로딩부와, 상기 시나리오로딩부에 의해 로딩된 시나리오가 2개 이상인 경우 일정 시나리오를 선택하는 시나리오선택부와, 상기 시나리오선택부에 의해 선택된 시나리오에 따라 로봇의 동작 실행을 제어하는 로봇동작실행부를 포함하여 이루어진다.

이벤트, 시나리오, 로봇, 동작 제어, 시나리오로딩, 시나리오선택

Description

로봇의 동작 제어시스템{Motion Control System of Robot}

도 1은 본 발명에 따른 로봇의 동작 제어시스템의 개략적 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 XML형태의 CPE를 예시적으로 나타내는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 XML형태의 APE를 예시적으로 나타내는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 XML형태의 CPE와 APE 및 이를 연결하는 커넥터를 예시적으로 나타내는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 메모리부 20 : 외부정보입력부

30 : 이벤트검출부 40 : 시나리오로딩부

50 : 시나리오선택부 60 : 로봇동작실행부

일반 가정에서 발생할 수 있는 상황을 시나리오화 하여 로봇이 능동적으로 사용자에게 대응할 수 있는 로봇의 동작 제어는 외부 사용자의 명령이나 현 로봇의 동작 실행 상태, 기타 여러 가지 조건들을 고려해야 한다. 본 발명은 로봇을 실행 하는 다수개의 시나리오가 서로 충돌되지 않고 적절하게 채택 실행되도록 하는 로봇의 동작 제어시스템에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 동시간에 대립되는 동작 실행 시나리오 중에서 이를 설정된 조건이나 상태, 동작 실행의 우선순위, 외부 사용자의 명령 등을 종합하여 적절한 시나리오를 선택하는 시나리오선택부를 둠으로써 다수의 시나리오가 충돌되어 적절한 로봇제어가 이루어지지 않는 문제점을 해소하며 시나리오로딩, 시나리오선택, 시나리오실행의 과정이 자발적으로 이루어지는 로봇의 동작 제어시스템에 관한 것이다.

일반적으로 로봇에는 동작을 구현하기 위한 시나리오(태스크)들이 구비되어 있다.

로봇의 목적, 구성, 용도 등에 따라 다르지만 이러한 시나리오는 적게는 10개에서 많게는 1000여개 이상이 저장되어 구현되고 있다.

이러한 시나리오들은 사용자의 입력이나 로봇의 상태에 따라 조건에 합당한 시나리오들이 선택되고, 발현되고, 그에 따라 액션을 취하도록 구성된다.

하지만 이와 같은 로봇의 다수 시나리오가 같은 조건에 의해 N개 이상 충돌될 때, 로봇의 구동부는 하나이므로 어떤 시나리오를 선택해서 실행해야 할지 문제가 된다.

따라서 특정 시나리오는 다른 시나리오를 종료해야 하기도 하고, 또 외부 입력에 의해 진행되고 있는 시나리오가 제대로 진행되지 못하고 중단되기도 하는데, 단순히 진행중이던 시나리오가 중단되는 것은 로봇의 실행 오류를 유발하거나 시스템의 손상을 가져올 수 있다.

따라서, 다수개의 시나리오가 같은 조건에서 동시간대에 충돌할 경우 이를 적절하게 대응하여 구현할 수 있는 로봇 제어시스템의 제공이 요구된다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 동시간에 대립되는 동작 실행 시나리오 중에서 이를 설정된 조건이나 상태, 동작 실행의 우선순위, 외부 사용자의 명령 등을 종합하여 적절한 시나리오를 선택하는 시나리오선택부를 둠으로써 다수의 시나리오가 충돌되어 적절한 로봇제어가 이루어지지 않는 문제점을 해소하고, 관련 시나리오를 XML로 표현되게 함으로써, 로봇 제어 기능의 추가/삭제/변경이 용이하도록 하기 위함이다. 요약하건데, 본 발명은 시나리오로딩, 시나리오선택, 시나리오실행의 과정을 통해 이루어지며, 상기 문제점 및 용이함을 동시에 해결할 수 있는 로봇의 동작 제어시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.

본 발명은 동작 실행에 관련하여 구비되는 다수의 시나리오를 가지는 로봇의 동작 제어시스템에 있어서, 로봇의 메모리부에 저장되며 동작 실행을 명령하는 다수의 시나리오와, 외부로부터 음성 또는 영상정보를 검출하는 외부정보입력부와, 외부정보입력부로부터 음성 또는 영상정보를 전송받아 이벤트를 검출하는 이벤트검출부와, 상기 메모리부를 활성화하여 이벤트검출부로부터 전송된 이벤트를 통해 설정된 조건이나 상태에 해당하는 시나리오를 로딩하는 시나리오로딩부와, 상기 시나리오로딩부에 의해 로딩된 시나리오가 2개 이상인 경우 일정 시나리오를 선택하는 시나리오선택부와, 상기 시나리오선택부에 의해 선택된 시나리오에 따라 로봇의 동작 실행을 제어하는 로봇동작실행부를 포함하여 이루어진다.

여기서 상기 로봇의 메모리부에 저장되는 시나리오는 피이(PE;Primitive Execution)와 커넥터(Connector)로 구성되며, 각 시나리오에는 이름, ID 또는 우선순위를 포함하는 시나리오 정보와, 피이와 커넥터의 시나리오 내 위치정보 및 피이와 커넥터와의 관계 정보가 포함되며, 상기 피이는 씨피이(CPE;Conditional PE)와 에이피이(APE;Actional PE)로 구성되며, 상기 커넥터가 씨피이와 에이피이를 연결한다.

또한 상기 외부정보입력부에는 외부에 키패드를 포함하는 입력수단이 더 설치되어 사용자로부터 명령정보가 입력되도록 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 로봇의 동작 제어시스템에 관해 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇의 동작 제어시스템의 개략적 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명은 크게 로봇의 메모리부(10)에 저장되며 동작 실행을 명령하는 다수의 시나리오와, 외부로부터 음성 또는 영상정보를 검출하는 외부정보입력부(20)와, 외부정보입력부(20)로부터 음성 또는 영상정보를 전송받아 이벤트를 검출하는 이벤트검출부(30)와, 상기 메모리부(10)를 활성화하여 이벤트검출부(30)로부터 전송된 이벤트를 통해 설정된 조건이나 상태에 해당하는 시나리오를 로딩하는 시나리오로딩부(40)와, 상기 시나리오로딩부(40)에 의해 로딩된 시나리오가 2개 이상인 경우 일정 시나리오를 선택하는 시나리오선택부(50)와, 상기 시나리 오선택부(50)에 의해 선택된 시나리오에 따라 로봇의 동작 실행을 제어하는 로봇동작실행부(60)로 구성된다.

여기서 상기 시나리오는 로봇이 외부환경 또는 외부입력을 인식하여 이를 동작에까지 실행하기 위한 프로세서를 말하는 것으로써 이는 PE(Primitive Execution, 동작제어의 기반 최소단위)과 커넥터(Connector)로 구성된다.

여기서 상기 PE는 다시 씨피이(CPE;Conditional PE, 조건 PE), 에이피이(APE;Actional PE, 행위 PE)로 구성된다. CPE와 APE의 연결 정보는 커넥터(Connector)에 의해서 표현이 된다.

상기 메모리부(10)는 여러가지 형태의 시나리오를 저장하기 위해 마련되며, 외부정보입력부(20)는 외부로부터 음성 또는 영상정보를 검출하기 위해 마련된다.

여기서 음성정보 검출수단으로는 마이크 등을 들 수 있으며, 영상정보 검출수단으로는 카메라 등을 들 수 있다.

또한 키패드 등에 의해 입력된 사용자 입력정보 또한 외부정보입력부(20)를 통해 입력된다.

이러한 외부정보입력부(20)에 의해 검출되는 음성 또는 영상정보들은 이벤트검출부(30)에 의해 이벤트 검출과정을 거치는데, 이러한 이벤트는 로봇이 인식하여야 하는 CPE를 검색하기 위함이다.

따라서, 외부로부터 검출되는 이벤트와 동일한 CPE가 있는지 여부는 시나리오로딩부(40)에서 담당하는데, 동일한 CPE를 포함하는 다수개의 시나리오가 존재하는 경우 모두 활성화한다.

상기 시나리오선택부(50)는 이러한 다수개의 시나리오가 존재할 경우 이 중에서 충돌되지 않도록 하나의 시나리오를 선택하기 위함이다.

이하에서는 이러한 시나리오선택부(50)의 선택 메카니즘을 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 XML형태의 CPE를 예시적으로 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 XML형태의 APE를 예시적으로 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 XML형태의 CPE와 APE 및 이를 연결하는 커넥터를 예시적으로 나타내는 도면이다.

도 2 내지 도 4는 시나리오선택부(50)가 충돌되는 시나리오를 선택하기 위해 구체적인 시나리오의 구성에 대해 도시한 것으로써, 전술하였듯이 시나리오는 CPE, APE 및 이를 연결하는 커넥터로 구성된다.

도 2는 음성인식에 관한 XML형태의 CPE를 나타내는 것이고, 도 3은 음성합성에 관한 XML형태의 APE를 나타내는 것이다.

또한 커넥터의 경우 이러한 CPE와 APE를 연결해주는 기능을 담당하는데, 예를 들어 도 2 및 도 3에서 언급된 CPE와 APE를 연결하면, 하나의 간단한 시나리오가 연결되고, 음성인식이 가령 'A'란 단어가 인식되면(CPE), 'B'를 말하라(APE)에 정보가 입력된다.

또한 'A'란 단어가 인식될 때, B 또는 C 를 말하라는 시나리오는

CPE(IfVoiceRecognized) -> APE1(PlayTTS)

-> APE2(PlayTTS)

으로 표현될 수 있다.

여기에서 APE1 과 APE2를 랜덤으로 선택해야 하는 중간 연결체가 필요한데, 이 역할을 커넥터가 하게 되는 것이다.

또한 시나리오는 메모리부(10)에 XML형태로 저장되며, 이와 함께 각 시나리오에는 시나리오의 이름, ID 또는 우선순위를 포함하는 시나리오 정보와, 피이와 커넥터의 시나리오 내 위치정보 및 피이와 커넥터와의 관계 정보가 함께 저장된다.

여기서 상기 우선순위는 시나리오선택부(50)에서 현재 APE를 만족하는 시나리오가 다수개 충돌할 경우 이 중에서 실행하여야 하는 시나리오를 선택하는데 있어 중요한 기준이 된다.

즉, 우선순위는 다수개 단계로 설정할 수 있으나, 일반적으로 다음과 같이 네가지 형태로 분류할 수 있다.

이러한 분류는 예시적인 것으로 본 발명은 이에 한정되지 않음은 물론이다.

우선, 가장 우선순위가 높은 것으로 "VERY_HIGH"가 있는데, 여기에는 시스템 또는 인터페이스 시나리오(sys/interface 시나리오)가 이러한 우선순위를 가진다.

즉, 사용자 인터페이스 관련 시나리오 또는 로봇 관리/서비스 정책 시나리오 등이 여기에 해당된다 할 것이다.

다음으로는 "HIGH"가 있는데, 여기에는 충전 본능 시나리오 등이 해당된다.

다음으로는 "NORMAL"이 있으며 사용자 반응 시나리오 등이 해당되고, "LOW" 우선순위로는 사용자 가이드 시나리오 및 그 외 기타 일반 시나리오 등이 해당된다.

따라서, 시나리오의 선택은 내외부 입력에 대해서 조건을 만족하는 동일한 CPE를 포함하는 N개 이상의 시나리오가 존재할 경우 이 중에서 하나의 시나리오를 선택하여야 하는데, 이러한 선택과정은

『1. 현 입력에 대해서, 조건을 만족하는 CPE를 포함하면서, 그 다음 APE를 실행할 N개의 시나리오 검색

2. N개의 시나리오들간의 우선 순위로 대상 선별

3. 단계 2에서 같은 우선 순위로 N개 이상 나올 경우는 랜덤하게 1개를 선택』

과 같이 이루어진다.

위와 같은 경우는 현재 로봇이 실행하고 있는 시나리오가 없는 경우로서 현재 실행하고 있는 시나리오가 1개 있을 경우에는,

『1. 현재 실행되고 있는 시나리오보다 우선 순위가 동일하거나 높은 시나리오에 한해서, 조건 만족 CPE를 포함하면서, 그 다음 APE를 실행할 N개의 시나리오 검색

2. 실행되고 있는 시나리오보다 우선 순위가 높으면, 실행되고 있는 시나리오를 중단하고, 새로 선택된 시나리오 실행

3. 우선순위가 동일하면 현재 실행되고 있는 시나리오의 APE들과 선택된 시나리오의 APE간의 충돌 여부를 확인

4. 단계 3에서 충돌이 없으면 선택된 시나리오를 실행

5. 단계 3에서 충돌이 있으면 실행되고 있는 시나리오를 중단하고 (단, sys/interface 제외) 선택된 시나리오를 실행』

과 같이 이루어진다.

만일 실행되고 있는 시나리오가 N개 이상일 경우는 실행되고 있는 시나리오 기준으로 위의 과정을 N회 반복하면 될 것이다.

한편 상기 로봇동작실행부(60)은 시나리오선택부(50)에 의해서 선택된 시나리오들을 CPE, APE 및 커넥터들의 위치정보에 따라 실행한다.

PE와 커넥터는 내부적으로 아래와 같은 상태 정보를 가지고 있으며 로봇동작실행부(60)는 각 PE와 Connector의 상태정보를 이용하여, 병렬적으로 여러개의 시나리오를 동시에 실행가능한 구조로 구성된다.

『INITIATED, : PE, Connector 초기 상태

RUNNING, : PE, Connector의 실행 중 상태, 실행부에 의해 다시 호출됨

WAITING : PE,Connector의 실행 중 상태이나, 실행부에 의해 다시 호출되지 않고, 이벤트를 기다림

TERMINATED, : PR, Connector의 비정상 종료 상태

COMPLETED : 정상 종료 상태』

이와 같이 시나리오를 구성하는 PE, 커넥터들이 절차적으로 정상 종료가 되면 시나리오는 완결되고 다시 처음 입력 대기 상태인 초기 상태로 된다.

아울러 로봇동작실행부(60)은 시나리오의 실행시 키패드 등을 통한 사용자 입력정보 또는 예기치 못한 시나리오 발현으로 현재 시나리오를 중단하거나, 혹은 일정 기간 동안 특정 시나리오를 불능(Disable)상태로 만들거나, 시나리오의 실행이 완료된 후에 일정 대기 시간을 두어 해당 시나리오가 바로 다시 로딩되지 않도 록 하거나, 시나리오의 전체 진행 시간을 고려하여 타임아웃(Timeout)에 해당하면 비정상 종료시키거나, 시나리오의 발현 이후 해당 시나리오가 완료되기 전에 오버레이(Overlay) 형식으로 다시 시작하는 경우 등을 처리하도록 구성함이 바람직하다.

또한 시나리오들 간이 배타적 관계일 경우 이를 설정하도록 하여 충돌되지 않도록 할 수 있는데, 예를 들면 특정 A와 B 시나리오가 배타적이라고 설정하면, A가 실행될 경우, B가 종료되고, B가 실행될 경우 A가 종료된다.

또한 메인 시나리오에서의 서브 시나리오를 설정하도록 하여 중복 실행하도록 구성할 수도 있다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

상기에서 기술된 바와 같이 본 발명은 동시간에 대립되는 동작 실행 시나리오 중에서 이를 설정된 조건이나 상태, 동작 실행의 우선순위, 외부 사용자의 명령 등을 종합하여 적절한 시나리오를 선택하는 시나리오선택부를 둠으로써 다수의 시나리오가 충돌되어 적절한 로봇제어가 이루어지지 않는 문제점을 해소할 수 있으 며, 시나리오를 XML로 표현되게 함으로써, 로봇의 제어 기능이 시나리오별로 연계되어, 기능 자체의 추가/삭제/변경함에 있어 용이한 방법이다.

또한 시나리오로딩, 시나리오선택, 시나리오실행의 과정이 자발적으로 이루어진다.

Claims (4)

1. 동작 실행에 관련하여 구비되는 다수의 시나리오를 가지는 로봇의 동작 제어시스템에 있어서,

   로봇의 메모리부에 저장되는 다수의 시나리오와,

   외부로부터 음성 또는 영상정보를 검출하는 외부정보입력부와,

   외부정보입력부로부터 음성 또는 영상정보를 전송받아 이벤트를 검출하는 이벤트검출부와,

   상기 메모리부를 활성화하여 이벤트검출부로부터 전송된 이벤트를 통해 설정된 조건이나 상태에 해당하는 시나리오를 로딩하는 시나리오로딩부와,

   상기 시나리오로딩부에 의해 로딩된 시나리오가 2개 이상인 경우 일정 시나리오를 선택하는 시나리오선택부와,

   상기 시나리오선택부에 의해 선택된 시나리오에 따라 로봇의 동작 실행을 제어하는 로봇동작실행부를 포함하여 이루어지되,

   상기 로봇의 메모리부에 저장되는 시나리오는 피이(PE;Primitive Execution)와 커넥터(Connector)로 구성되며, 각 시나리오에는 이름, ID 또는 우선순위를 포함하는 시나리오 정보와, 피이와 커넥터의 시나리오 내 위치정보 및 피이와 커넥터와의 관계 정보가 포함되어 저장되는 것을 특징으로 하는 로봇의 동작 제어시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 피이는 씨피이(CPE;Conditional PE)와 에이피이(APE;Actional PE)로 구성되며, 상기 커넥터가 씨피이와 에이피이를 연결하는 것을 특징으로 하는 로봇의 동작 제어시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 외부정보입력부에는 외부에 키패드를 포함하는 입력수단이 더 설치되어 사용자로부터 명령정보가 입력되도록 하는 것을 특징으로 하는 로봇의 동작 제어시스템.
4. 삭제

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