KR100860843B1 - 자율 주행 장치 및 방법, 그리고, 이를 이용한 자율 운반장치 - Google Patents

자율 주행 장치 및 방법, 그리고, 이를 이용한 자율 운반장치 Download PDF

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Abstract

자율 주행 장치 및 방법, 그리고, 이를 이용한 자율 운반 장치가 개시된다. 거리측정센서는 목표물감지신호를 목표물에 송신하고 목표물로부터 반사된 목표물감지신호를 수신하여 목표물과의 거리를 측정한다. 방향추적부는 목표물에 휴대된 송신기로부터 전송되는 무선신호를 수신하여 수신된 무선신호를 기초로 방향정보를 산출한다. 이동정보산출부는 거리측정센서가 측정한 거리, 방향추적부가 산출한 방향정보 및 기존의 이동 정보를 기초로 목표물의 이동 방향을 기준으로 목표물의 선두에 위치하는 예측 지점을 산정하고 산정한 예측지점으로 이동하기 위한 이동 정보를 산출한다. 제어부는 이동정보산출부가 산출한 이동 정보를 기초로 각각의 모터의 구동을 제어한다. 본 발명에 따르면 수동적으로 방향을 조절할 필요가 없이 사람의 움직임 경로에 따라 선두에서 이동할 수 있어, 화물과 짐 등을 용이하고 편리하게 운반할 수 있으며, 운반되는 화물과 짐을 용이하게 감시할 수 있어 도난이나 분실 또는 파손을 방지할 수 있다.
자율 주행, 자율 운반, 무선신호, 속도

Description

자율 주행 장치 및 방법, 그리고, 이를 이용한 자율 운반 장치{ Self-control System and method for traveling and Self-control Apparatus for carring luggage using the same}
본 발명은 자율 주행 장치 및 방법, 그리고, 이를 이용한 자율 운반 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 특정 물체의 이동 경로를 추적하여 그 이동 경로에 따라 자율 주행하며 짐 등을 운반하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
대형 마트에서 쇼핑객은 구매할 상품을 담고 이동시키기 위해 카트를 사용한다. 쇼핑시에 이용되는 기존의 카트는 사람에 의해 방향이 조절되고 사람의 힘에 의해 이동 동력을 얻는다. 따라서 기존의 카트는 쇼핑객이 카트의 주행 방향을 신경을 쓰며 원하는 상품을 찾아야 하고, 기존의 카트에 많은 물건이 담긴 경우에 카트를 이동시키기 위해 많은 힘을 쏟아야 한다는 문제점이 있다. 그리고 기존의 카트는 쇼핑객이 상품을 선택하는 동안에 다른 쇼핑객 등에 부딛혀 원하지 않은 곳으로 이동되는 문제점이 있다.
또한 공항에서 비행기 승하선시에 여행객은 짐을 운반하기 위해 여행용 가방을 사용한다. 기존의 여행용 가방은 기존의 카트처럼 사람에 의해 방향이 조절되고 사람의 힘에 의해 이동 동력을 얻는다. 따라서 기존의 여행용 가방은 기존의 카트와 같은 문제점이 있다. 한편, 대형 마트와는 달리 공항에서는 개인 수화물의 분실의 우려가 높다. 그러나 기존의 여행용 가방은 분실방지하기 위해 별도의 도단 방지 수단이 없어 여행객은 항상 자신의 여행용 가방을 감시해야하는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 목표물의 이동 경로를 감지하여 목표물의 이동 경로에 따라 목표물 선두에서 자율 주행을 하는 자율 주행 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 목표물의 이동 경로를 감지하여 목표물의 이동 경로에 따라 목표물 선두에서 자율 주행을 하며 짐을 운반하는 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 목표물의 이동 경로를 감지하여 목표물의 이동 경로에 따라 목표물 선두에서 자율 주행을 하는 자율 주행 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 자율 주행 장치는, 복수의 구동륜과 각각의 구동륜을 회전시키기 위한 각각의 모터를 포함하는 자율 주행 장치에 있어서, 목표물감지신호를 목표물에 송신하고 상기 목표물로부터 반사된 목표물감지신호를 수신하여 상기 목표물과의 거리를 측정하는 거리측정센서; 상기 목표물에 휴대된 송신기로부터 전송되는 무선신호를 수신하여 상기 수신된 무선신호를 기초로 방향정보를 산출하는 방향추적부; 상기 측정된 거리, 산출된 방향정보 및 기존의 이동 정보를 기초로 상기 목표물의 이동 방향을 기준으로 목표물의 선두에 위치하는 예측 지점을 산정하고 상기 산정된 예측지점으로 이동하기 위한 이동 정보를 산출하는 이동정보산출부; 및 상기 산출된 이동 정보를 기초로 각각의 모터의 구동을 제어하는 제어부;를 구비한다.
또한 상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 자율 주행 방법은, 복수의 구동륜과 각각의 구동륜을 회전시키기 위한 각각의 모터를 제어하는 자율 주행 방법에 있어서, 목표물에 휴대된 송신기로부터 전송되는 무선신호를 수신하는 무선신호수신단계; 상기 수신된 무선신호를 기초로 방향정보를 산출하는 방향정보산출단계; 목표물감지신호를 상기 목표물에 송신하고 상기 목표물로부터 반사된 목표물감지신호를 수신하여 상기 목표물과의 거리를 측정하는 거리측정단계; 상기 측정된 거리, 산출된 방향정보 및 기존의 회전 정보 및 주행 속도를 기초로 상기 목표물의 이동 방향을 기준으로 목표물의 선두에 위치하는 예측 지점을 산정하는 예측지점산정단계; 상기 산출된 예측 지점으로 방향을 회전시키기 위한 회전 정보를 산출하고 산출된 회전 정보를 기초로 각각의 모터의 개별 주행 속도 산출하며, 상기 자율 주행 장치로부터 상기 예측 지점과의 거리와 사전에 설정된 거리의 차이값을 기초로 주행 속도를 산출하는 이동정보산출단계; 상기 산출된 각각의 모터의 개별 주행 속도를 기초로 상기 각각의 모터의 구동을 제어하는 회전제어단계; 상기 산출된 주행 속도를 기초로 상기 각각의 모터의 구동을 제어하는 속도제어단계;를 갖는다.
또한 상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 자율 주행 방법은, 복수의 구동륜, 각각의 구동륜을 회전시키기 위한 각각의 모터, 방향전환 수단을 제어하는 자율 주행 방법에 있어서, 목표물에 휴대된 송신기로부터 전송되는 무선신호를 수신하는 무선신호수신단계; 상기 수신된 무선신호를 기초로 방향정보를 산출하는 방향정보산출단계; 목표물감지신호를 상기 목표물에 송신하고 상기 목표물로부터 반사된 목표물감지신호를 수신하여 상기 목표물과의 거리를 측정하는 거리측정단계; 상기 측정된 거리, 산출된 방향정보 및 기존의 회전 정보 및 주행 속도를 기초로 상기 목표물의 이동 방향을 기준으로 목표물의 선두에 위치하는 예측 지점을 산정하는 예측지점산정단계; 상기 산출된 예측 지점으로 방향을 회전시키기 위한 회전 정보 및 상기 자율 주행 장치로부터 상기 예측 지점과의 거리와 사전에 설정된 거리의 차이값을 기초로 주행 속도를 산출하는 이동정보산출단계; 상기 산출된 회정 정보를 기초로 상기 방향전환수단을 제어하는 회전제어단계; 상기 산출된 주행 속도를 기초로 상기 각각의 모터의 구동을 제어하는 속도제어단계;를 갖는다.
또한 상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 자율 운반 장치는, 복수의 구동륜과 각각의 구동륜을 회전시키기 위한 각각의 모터를 포함하는 짐을 운반하는 자율 운반 장치에 있어서, 목표물감지신호를 목표물에 송신하고 상기 목표물로부터 반사된 목표물감지신호를 수신하여 상기 목표물과의 거리를 측정하는 거리측정센서; 상기 목표물에 휴대된 송신기로부터 전송되는 무선신호를 수신하며 상기 정면과 좌우면에 일정한 간격으로 설치되는 복수의 방향측정센서; 상기 측정된 거리, 산출된 방향정보 및 자율 주행 장치의 이동 정보를 기초로 상기 목표물의 이동 방향을 기준으로 목표물의 선두에 위치하는 예측 지점을 산정하고 상기 산정된 예측지점으로 이동하기 위한 이동 정보를 산출하는 이동정보산출부; 및 상기 산출된 이동 정보를 기초로 각각의 모터의 구동을 제어하는 제어부;를 구비한다.
본 발명에 따른 자율 주행 장치 및 방법에 의하면 목표물의 이동에 따라 목표물의 이동 방향과 이동 속도를 정확하게 감지하여 목표물의 선두에서 일정한 거리를 유지하며 자율적으로 이동할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 자율 주행 장치를 이용한 본 발명에 따른 자율 운반 장치는 사람의 의한 방향 설정이나 조정 없이 자율적으로 짐 등의 물체를 운반할 수 있다. 특히 본 발명에 따른 자율 운반 장치는 대형 마트에서 기존의 카트 대신 사용되는 경우에 쇼핑객의 이동에 맞추어 자율적으로 이동됨으로 쇼핑객이 손수 카트를 이동시키는 불편함을 해소한다. 또한 본 발명에 따른 자율 운반 장치는 공항에서 여행용 가방 대신 사용되는 경우에 여행용 가방의 이동의 불편함이 해소될 뿐만 아니라, 여행용 가방이 여행자의 시야에서 이동하므로 도난, 분실 및 파손되는 것을 방지하는 효과가 있다.
이에 의해, 일정한 거리를 유지하며 움직인 사람을 추적하며 이동할 수 있으며, 이로 인해 자율적으로 수하물이나 짐 등을 운반할 수 있다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 자율 주행 장치에 대한 바람직한 일 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 자율 주행 장치(100)는 거리측정센서(110), 방향추적부(120), 이동정보산출부(130), 메모리(140), 제어부(150), 우륜 모터(160), 좌륜 모터(170), 구동륜(162, 164, 172, 174), 클리프센서(180) 및 제동장치(190)를 구비한다.
거리측정센서(110)는 목표물감지신호를 목표물에 송신하고 목표물로부터 반사된 목표물감지신호를 수신하여 목표물과의 거리를 측정한다. 목표물감지신호는 목표물에 의해 반사되는 특성이 있는 전파이며, 일예로 초음파가 있다. 거리측정센서(110)는 본 발명에 따른 자율 주행 장치의 후면, 좌우 측면에 설치되어 후면 및 좌 우 측면 방향으로 목표물감지신호를 송신하여 후미에 위치하는 목표물로부터 반사된 목표물감지신호를 수신한다. 즉 후면 및 좌우 측면에 각각 거리측정센서(110)가 설치되어 사전에 설정된 소정의 주기로 동시에 목표물 감지 신호를 송신하여 목표물로부터 반사된 목표물 감지신호를 수신하여 목표물과의 거리를 산출한다. 여기서 사전에 설정된 소정의 주기는 목표물의 이동 속도에 따라 조정 가능하며, 이동 속도가 빠른 경우에는 주기를 짧게 하고 이동 속도가 느린 경우에는 주기를 길게 한다. 또한 목표물은 이동가능한 객체로서 일예로 인체를 들 수가 있다.
거리측정센서(110)는 다음의 수학식 1에 의해 목표물감지신호를 반사한 목표물과의 거리를 산출한다.
Figure 112007058722375-pat00001
여기서, D는 목표물과의 거리이고, V는 목표물감지신호의 속도이며, T는 목표물감지신호의 이동 시간으로 목표물감지신호가 수신된 시간에서 목표물감지신호가 송신된 시간을 감산하여 산출된다.
방향추적부(120)는 목표물에 휴대된 송신기로부터 전송되는 무선신호를 수신하여 수신된 무선신호를 기초로 방향정보를 산출한다. 이를 위해 방향추적부(120)는 방향측정센서(122)와 방향정보산출부(124)를 구비한다.
방향측정센서(122)는 목표물에 휴대된 송신기로부터 전송되는 무선신호를 수신한다. 목표물에 휴대된 송신기는 목표물이 자유로이 이동하므로 본 발명에 따른 자율 주행 장치로부터 다양한 위치에 놓일 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 자율 주행 장치는 목표물에 휴대된 송신기의 방향을 찾기 위해 복수 개의 방향측정센서(122)를 구비한다.
도 2는 본 발명에 따른 방향측정센서의 배치에 대한 바람직한 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하며, 13개의 방향측정센서(122)가 본 발명에 따른 자율 주행 장치(100)의 후면(210)에 균일한 간격 d를 이루며 설치된다. 또한 자율 주행 장치(100)에서 후면(210)으로 향하는 방향을 기준으로 좌면(230)과 우면(250) 각각의 면에 각 12개 방향측정센서(122)가 균일한 간격 d를 이루며 설치된다.
방향정보산출부(124)는 각각의 방향측정센서(122)의 무선신호의 수신 여부를 기초로 목표물에 휴대된 송신기의 방향정보를 산출한다.
도 3은 각각의 방향측정센서(122)와 연관된 각도 정보를 산출하는 방법을 도 시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 각각의 방향측정센서(122)와 연관된 각도 정보(Θ)는 다음의 수학식 2에 의해 산출된다.
Figure 112007058722375-pat00002
여기서, r(310)은 본 발명에 따른 자율 주행 장치의 중심점부터 각각의 방향측정센서(322)까지의 거리이며, d(320)는 각각의 방향측정센서(322)와 x축(330)과의 거리이다.
방향정보산출부(124)는 수학식 2에 각각의 방향측정센서(122)와 연관된 각도를 산출하거나 사전에 저장된 각각의 방향측정센서(122)와 그 연관된 각도를 메모리에 저장하여 메모리로부터 각각의 방향측정센서(122)의 연관된 각도를 액세스할 수 있다.
방향정보산출부(124)는 다음의 수학식 3에 의해 방향정보를 산출한다.
Figure 112007058722375-pat00003
여기서 θ는 방향정보이고, Si는 무선신호를 수신한 방향측정센서(122)가 나타내는 회전각이며, n은 무선신호를 수신한 방향측정센서(122)의 개수이다.
이동정보산출부(130)는 거리측정센서(110)가 측정한 거리, 방향추적부(120)가 산출한 방향정보 및 기존의 이동 정보를 기초로 목표물의 이동 방향을 기준으로 목표물의 선두에 위치하는 예측 지점을 산정하고 산정된 예측지점으로 이동하기 위한 이동 정보를 산출한다. 여기서 이동 정보는 본 발명에 따른 자율 주행 장치(100)의 개별 주행 속도, 주행 속도 및 예측 지점으로 방향을 회전시키기 위한 회전 정보를 포함한다.
도 4는 본 발명에 따른 자율 주행 장치가 예측 지점을 산출하는 방법을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 이동정보산출부(130)는 본 발명에 따른 자율 주행 장치의 현재 위치(410)에서 기존 위치(420)까지의 거리 및 방향을 나타내는 거리벡터(411)를 기존의 이동 정보를 기초로 산출한다. 즉 이동 정보의 주행속도에 거리측정센서(110)의 거리 측정 주기를 승산하여 거리벡터(411)의 크기를 산출하고 이동 정보의 회전 정보를 통해 거리벡터(411)의 방향 정보를 산출할 수 있다. 그리고 이동정보산출부(130)는 기존 위치(420)에서 측정한 기존의 목표물의 위치(440)까지의 거리 및 방향을 나타내는 거리벡터(421)의 크기 및 방향을 기존 위치(420)에서 거리측정센서(110)가 측정한 거리 및 방향추적부(120)가 산출한 방향정보를 통해 산출한다. 그리고 이동정보산출부(130)는 현재 위치(410)에서 측정한 목표물의 현재 위치(430)까지의 거리 및 방향을 나타내는 거리벡터(421)의 크기 및 방향을 현재 위치(411)에서 거리측정센서(110)가 측정한 거리 및 방향추적부(120)가 산출한 방향정보를 통해 산출한다. 그리고 이동정보산출부(130)는 목표물의 기존 위치(440)에서 현재 위치(430)까지의 거리 크기 및 방향을 나타내는 거리벡터(441)를 다음의 수학식 4에 의해 산출한다.
V1=V2-V3-V4
여기서, V1은 거리벡터(441)이고 V2는 거리벡터(412)이며, V3은 거리벡터(411)이고 V4는 거리벡터(421)이다.
이동정보산출부(130)는 산출한 거리벡터(441)부터 다음의 수학식 5에 의해 예측 지점(450)을 산출한다.
V1=tV2+V3+V4
여기서 V1은 본 발명에 따른 자율 주행 장치의 현재 위치(410)로부터 예측 지점(450)까지의 거리벡터(413)이고, t는 사전에 설정된 1보다 큰 상수값이며, V2, V3 및 V4는 각각 거리벡터(441), 거리벡터(411), 거리벡터(421)이다.
예측 지점은 자율 주행 장치(100)의 현재 위치(410)로부터 거리벡터(413)가 가리키는 지점이 된다. 그리고 t는 목표물에 이동 속도에 따라 설정된 값으로 이동 속도가 크면 큰 값을 갖도록 설정되며, 이동 속도가 작은 경우에는 작은 값을 갖도록 설정된다.
도 5는 본 발명에 따른 자율 주행 장치가 출발 위치에서 예측 지점을 산출하는 방법을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 초기 상태에서 목표물의 이동으로 본 발명에 따른 자율 주행 장치가 출발하는 경우에는 기존의 이동 정보 및 기존 위치에서 거리측정센서(110)가 측정한 거리, 방향추적부(120)가 산출한 방향정보는 없다. 이에 따라 이 동정보산출부(130)는 다음의 수학식 6에 의해 예측 지점을 산출한다.
V1=-tV2 + V2
여기서 V1은 본 발명에 따른 자율 주행 장치의 출발 위치(510)로부터 예측 지점(530)까지의 거리벡터(512)이고, V2는 출발 위치(510)로부터 목표물(520)까지의 거리 및 방향을 나타내는 거리벡터(511)이다. 거리벡터(511)는 출발 시 거리측정센서(110)가 측정한 거리, 방향추적부(120)가 산출한 방향정보를 통해 산출된다.
이동정보산출부(130)는 산출된 거리벡터(413, 512)를 산출하여 예측 지점을 산정하고, 산출된 거리벡터(413, 511)의 크기 및 방향을 각각 산정된 예측지점으로 이동하기 위한 이동 정보로 산출한다. 즉 산출된 거리벡터(413, 512)의 크기는 예측지점과의 거리가 되고 산출된 거리벡터(413, 511)의 방향은 예측 지점으로 방향을 회전시키기 위한 회전 정보로 변환 된다.
이동정보산출부(130)는 산출한 회전 정보를 기초로 각각의 모터의 개별 주행 속도를 산출하고 산출한 예측 지점과의 거리와 사전에 설정된 거리의 차이값을 기초로 주행 속도를 산출한다.
이동정보산출부(130)는 현재 모터의 주행속도(V)에 방향정보(θ)에 따라 우륜 모터(150)와 좌륜 모터(160)의 각각의 개별 주행 속도(V1, V2)를 산출한다. 만일 방향정보가(θ)가 음의 값이면, 이동정보산출부(130)는 현재 모터의 주행속도(V)를 증가시켜 개별 주행 속도(V1)를 산출하고 현재 모터의 주행속도(V)를 감소시켜 개별 주행 속도(V2)를 산출한다. 방향정보(θ)가 '0'이면, 이동정보산출부(130)는 현재 모터의 주행속도(V)와 동일한 속도로 개별 주행 속도(V1)와 개별 주행 속도(V2)를 산출한다. 방향정보(θ)가 양의 값이면, 이동정보산출부(130)는 현재 모터의 주행속도(V)를 감소시켜 개별 주행 속도(V1)를 산출하고 현재 모터의 주행속도(V)를 증가시켜 개별 주행 속도(V2)를 산출한다. 이동정보산출부(130)는 개별 주행 속도의 산출시에 현재 모터의 주행속도(V)의 증가량과 감소량의 크기를 산출하는 일예로 다음의 수학식 7에 의해 산출한다.
Figure 112007058722375-pat00004
여기서 Δ는 증가량 또는 감소량의 절대값이다.
개별 주행 속도가 산출된 일예로 방향정보(θ)가 0이면 V1과 V2는 V와 같은 값으로 산출되면, 다른 예로 방향정보(θ)가 -90이면 V1은 V2보다 5/3배 크다.
다음으로 이동정보산출부(130)가 주행 속도(V')로 산출함에 있어서, 만일 거리측정센서(110)가 측정한 거리와 사전에 설정된 거리의 차이값이 동일하면 이동정보산출부(130)는 현재 모터의 주행 속도(V)를 그대로 주행 속도(V')로 산출한다. 여기서, 사전에 설정된 거리는 사용자에 의해 임의로 조절이 가능하다. 만일 차이값이 음수이면 이동정보산출부(130)는 현재 모터의 주행 속도(V)를 감소시켜 주행 속도(V')를 산출하고, 차이값이 양수이면 이동정보산출부(130)는 현재 모터의 주행 속도(V)를 증가시켜 주행 속도(V')를 산출한다. 이때, 증가량과 감소량의 절대값은 차이값의 절대값에 비례하여 결정되며, 일예로 다음의 수학식 8에 의해 구해진다.
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여기서 Λ는 증가량 또는 감소량의 절대값이고, T는 차이값의 절대값이며, a는 사람의 평균 걷는 속도를 실험적으로 측정하여 산출된 상수값이다.
또한 이동 정보 산출부(130)는 클리프센서(180)가 측정한 바닥면과의 거리를 수신하여, 직전에 수신한 바닥면과의 거리의 차이를 구하여 바닥면과의 거리의 변화량을 산출한다. 상기 산출된 변화량이 사전에 설정된 값보다 크면 정지신호를 출력한다. 사전에 설정된 값은 제작자 또는 사용자에 의해 설정될 수 있으며, 일예로 구동륜(162, 164, 172, 174)의 크기의 10분 1로 설정된다.
이동 정보 산출부(130)는 산출한 이동 정보 및 거리측정센서(110)가 측정한 거리, 방향추적부(120)가 산출한 방향정보를 메모리(140)에 저장한다. 즉 이동 정보 산출부(130)는 이동 정보인 회전 정보, 개별 주행 속도, 주행 속도를 메모리(140)에 저장하고 예측 지점을 산정할 때 메모리에 저장된 이동 정보를 기존의 이동 정보로 이용한다.
제어부(150)는 이동정보산출부(130)가 산출한 이동 정보를 기초로 각각의 모터의 구동을 제어한다. 먼저 제어부(150)는 이동정보산출부(130)가 산출한 각각의 모터의 개별 주행 속도를 기초로 각각의 모터의 구동을 제어하여 방향을 회전시킨 다. 즉 제어부(150)는 각각의 개별 주행 속도(V1, V2)로 각각의 우륜 모터(150)와 좌륜 모터(160)의 회전수를 조절하여, 본 발명에 따른 자율 주행 장치의 정면이 송신기를 휴대한 목표물을 향하도록 방향을 회전시킨다.
또한 제어부(150)는 목표물과 사전에 설정된 거리를 유지하도록 이동정보산출부(130)가 산출한 주행 속도(V')를 기초로 우륜 모터(150)와 좌륜 모터(160)의 구동을 제어한다. 즉 제어부(150)는 동일한 주행 속도(V')로 각각의 우륜 모터(150)와 좌륜 모터(160)의 회전수를 동일하게 조절하여 본 발명에 따른 자율 주행 장치가 목표물과 사전에 설정된 거리를 유지하며 이동하게 한다.
또한 제어부(150)는 이동 정보 산출부(130)에 의해 출력된 정지신호를 수신하면 주행을 정지하도록 제어를 수행한다. 즉 제어부(150)는 제동장치(190)를 제어하여 구동륜(162, 164, 172, 174)의 구동을 멈추게 한다.
우륜 모터(150)와 좌륜 모터(160)는 구동륜1, 구동륜2, 구동륜3, 구동륜4(170)를 회전시키기 위한 모터이며, 제어부(150)에 의해 그 구동이 제어된다. 여기서, 구동륜1, 구동륜2는 우륜 모터(150)에 의해 회전되면, 구동륜3, 구동륜4는 좌륜 모터(160)에 의해 회전된다.
모터와 구동륜의 일실시 예로 구동륜1과 구동륜2는 무한괘도의 바퀴로 구성되고, 마찬가지로 구동륜3과 구동륜4도 무한괘도의 바퀴로 구성된다. 우륜 모터와 좌륜 모터는 각각 기어 박스를 통해서 구동륜1과 구동륜2, 구동륜3과 구동륜4에 회전동력을 전달한다. 이에 따라 모터의 토크를 최대한으로 이용하게 되어 본 발명에 따른 자율 주행 장치는 적은 동력으로도 25kg 하중을 갖는 물건을 운반할 수 있다.
클리프센서(180)는 바닥면으로 적외선을 송신하고 송신된 적외선이 반사되어 되돌아오는데 걸린 시간을 기초로 바닥면과의 거리를 측정한다. 클리프센서(180)는 본 발명에 따른 자율 주행 장치의 하부에 설치되어, 사전에 설정된 시간간격으로 주기적으로 클리프센서(180)로부터 바닥면까지의 거리를 측정한다. 일예로 시간간격은 0.2초 단위로 설정되며 주행속도에 맞추어 측정주기가 변경된다. 클리프센서(180)가 측정한 바닥면과의 거리는 이동 정보 산출부(130)로 입력된다. 클리프센서(180) 통해서 바닥면이 계단이나 절벽으로 이루어졌을 때 주행을 정지시켜 추락을 방지할 수 있다.
제동장치(190)는 구동륜(162, 164, 172, 174)의 구동을 정지시킨다. 즉 제어부(150)에 제어를 받아 구동륜(162, 164, 172, 174)의 구동을 정지시켜 본 발명에 따른 자율 주행 장치의 이동을 멈추게 한다.
도 6은 본 발명에 따른 자율 주행 장치에 대한 바람직한 다른 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 6을 참조하면, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 자율 주행 장치(600)는 거리측정센서(110), 방향추적부(120), 이동정보산출부(130), 메모리(140), 제어부(650), 우륜 모터(160), 좌륜 모터(170), 구동륜(662, 664, 672, 674), 클리프센서(180), 제동장치(190) 및 방향전환수단(680)을 구비한다.
도 6의 실시예의 거리측정센서(110), 방향추적부(120), 이동정보산출부(130), 메모리(140), 우륜 모터(160), 좌륜 모터(170), 클리프센서(180), 제동장 치(190)는 상술한 도 1의 실시예의 자율 주행 장치(100)의 거리측정센서(110), 방향추적부(120), 이동정보산출부(130), 메모리(140), 우륜 모터(160), 좌륜 모터(170), 클리프센서(180), 제동장치(190)와 대응되는 구성요소이다.
구동륜(662, 672)은 본 발명에 따른 자율 주행 장치의 앞바퀴를 의미하고 구동륜(664, 674)은 본 발명에 따는 자율 주행 장치의 뒷바퀴를 의미한다.
방향전환수단(680)은 구동륜(662, 672)을 회전시켜 본 발명에 따른 자율 주행 장치의 방향을 전환시킨다.
제어부(650)는 이동정보산출부(130)가 산출한 회전 정보를 기초로 방향전환수단(680)을 제어하여 본 발명에 따른 자율 주행 장치(600)의 방향을 전환시키고 이동정보산출부(130)가 산출한 주행 속도를 기초로 우륜 모터(160), 좌륜 모터(170)를 구동을 제어하여 본 발명에 따른 자율 주행 장치(600)가 예측 지점으로 이동하게 한다. 제어부(650)가 방향전환수단(680)을 제어하여 방향을 전환함으로써, 본 발명에 따른 자율 주행 장치(600)는 보다 신속하고 정확하게 예측 지점으로 방향을 전환할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 자율 주행 방법에 대한 바람직한 일 실시예의 수행 과정을 도시한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 방향측정센서(122)는 목표물에 휴대된 송신기로부터 전송되는 무선신호를 수신한다(S700). 방향정보산출부(124)는 방향측정센서(122)가 수신한 무선신호를 기초로 방향정보를 산출한다(S710). 거리측정센서(110)는 목표물감지신호를 목표물에 송신하고 목표물로부터 반사된 목표물감지신호를 수신하여 목 표물과의 거리를 측정한다(S720). 여기서 목표물감지신호는 목표물에 의해 반사되는 특성이 있는 전파이며, 일예로 초음파가 있다. 이동정보산출부(130)는 거리측정센서(110)가 측정한 거리, 방향정보산출부(124)가 산출한 방향정보 및 기존의 회전 정보 및 주행 속도를 기초로 목표물의 이동 방향을 기준으로 목표물의 선두에 위치하는 예측 지점을 산정한다(S730). 다음으로 이동정보산출부(130)는 산출한 예측 지점으로 방향을 회전시키기 위한 회전 정보를 산출하고 산출한 회전 정보를 기초로 각각의 모터의 개별 주행 속도 및 본 발명에 따른 자율 주행 장치로부터 산출한 예측 지점과의 거리와 사전에 설정된 거리의 차이값을 기초로 주행 속도를 산출한다(S740). 여기서 이동정보산출부(130)는 산출한 회전 정보, 개별 주행 속도, 주행 속도, 거리측정센서(110)가 측정한 거리 및 방향정보산출부(124)가 산출한 방향정보를 메모리(40)에 저장한다.
제어부(150)는 이동정보산출부(130)가 산출한 각각의 모터의 개별 주행 속도를 기초로 우륜 모터(150)과 좌륜 모토(160)의 구동을 제어한다(S750). 다음으로 제어부(150)는 이동정보산출부(130)가 산출한 주행 속도를 기초로 우륜 모터(150)와 좌륜 모토(160)의 구동을 제어한다(S760).
다음으로 클리프센서(180)는 바닥면으로 적외선을 송신하고 송신된 적외선이 반사되어 되돌아오는데 걸린 시간을 기초로 바닥면과의 거리를 측정한다(S770). 이동 정보 산출부(130)는 측정된 바닥면과의 거리와 종전에 측정된 바닥면과의 거리로부터 변화량을 산출하고 상기 산출된 변화량이 사전에 설정된 값보다 크면 정지신호를 출력한다(S780). 제어부(150)는 정지신호가 출력되면 주행을 정지하도록 제 어한다(S790).
도 8은 본 발명에 따른 자율 주행 방법에 대한 바람직한 다른 실시예의 수행 과정을 도시한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 방향측정센서(122)는 목표물에 휴대된 송신기로부터 전송되는 무선신호를 수신한다(S800). 방향정보산출부(124)는 방향측정센서(122)가 수신한 무선신호를 기초로 방향정보를 산출한다(S810). 거리측정센서(110)는 목표물감지신호를 목표물에 송신하고 목표물로부터 반사된 목표물감지신호를 수신하여 목표물과의 거리를 측정한다(S820). 여기서 목표물감지신호는 목표물에 의해 반사되는 특성이 있는 전파이며, 일예로 초음파가 있다. 이동정보산출부(130)는 거리측정센서(110)가 측정한 거리, 방향정보산출부(124)가 산출한 방향정보 및 기존의 회전 정보 및 주행 속도를 기초로 목표물의 이동 방향을 기준으로 목표물의 선두에 위치하는 예측 지점을 산정한다(S830). 다음으로 이동정보산출부(130)는 산출한 예측 지점으로 방향을 회전시키기 위한 회전 정보를 산출하고 본 발명에 따른 자율 주행 장치로부터 산출한 예측 지점과의 거리와 사전에 설정된 거리의 차이값을 기초로 주행 속도를 산출한다(S840). 여기서 이동정보산출부(130)는 산출한 회전 정보, 주행 속도, 거리측정센서(110)가 측정한 거리 및 방향정보산출부(124)가 산출한 방향정보를 메모리(40)에 저장한다.
제어부(650)는 이동정보산출부(130)가 산출한 각각의 모터의 개별 주행 속도를 기초로 우륜 모터(150)와 좌륜 모토(160)의 구동을 제어한다(S850). 다음으로 제어부(150)는 이동정보산출부(130)가 산출한 주행 속도를 기초로 우륜 모터(150) 와 좌륜 모토(160)의 구동을 제어한다(S860).
다음으로 클리프센서(180)는 바닥면으로 적외선을 송신하고 송신된 적외선이 반사되어 되돌아오는데 걸린 시간을 기초로 바닥면과의 거리를 측정한다(S870). 이동 정보 산출부(130)는 측정된 바닥면과의 거리와 종전에 측정된 바닥면과의 거리로부터 변화량을 산출하고 상기 산출된 변화량이 사전에 설정된 값보다 크면 정지신호를 출력한다(S880). 제어부(150)는 정지신호가 출력되면 주행을 정지하도록 제어한다(S890).
본 발명에 따른 자율 운반 장치는 거리측정센서, 방향측정센서, 방향정보산출부, 이동정보산출부, 제어부, 우륜 모터, 좌륜 모터, 구동륜, 클리프센서 및 제동장치를 구비한다. 본 발명에 따른 자율 운반 장치에 구비된 거리측정센서, 이동정보산출부, 제어부, 우륜 모터, 좌륜 모터, 구동륜, 클리프센서 및 제동장치는 각각 본 발명에 따른 자율 주행 장치에 구비된 각각의 거리측정센서(110), 이동정보산출부(130), 제어부(150), 우륜 모터(160), 좌륜 모터(170), 구동륜(162, 164, 172, 174), 클리프센서(180) 및 제동장치(190)와 대응하는 구성요소로, 구체적인 설명은 생략한다. 또한 본 발명에 따른 자율 운반 장치에 구비된 방향측정센서 및 방향정보산출부는 각각 본 발명에 따른 자율 주행 장치에 구비된 방향측정센서(122) 및 방향정보산출부(124)와 대응하는 구성요소로, 구체적인 설명은 생략한다.
또한 본 발명에 따른 자율 운반 장치는 다른 일시예로 거리측정센서, 방향측정센서, 방향정보산출부, 이동정보산출부, 제어부, 우륜 모터, 좌륜 모터, 구동륜, 클리프센서, 제동장치 및 방향전환수단을 구비한다. 여기서 구동륜, 제어부, 방향전환수단을 본 발명에 따른 자율 운반 장치에 구비된 구동륜(662, 664, 672, 674), 제어부(650), 방향전환수단(680)과 대응하는 구성요소로, 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 장치에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 장치에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 자율 주행 장치에 대한 바람직한 일 실시예의 구성을 도시한 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 방향측정센서의 배치에 대한 바람직한 일 실시예를 도시한 도면,
도 3은 각각의 방향측정센서(122)와 연관된 각도 정보를 산출하는 방법을 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 자율 주행 장치가 예측 지점을 산출하는 방법을 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 자율 주행 장치가 출발 위치에서 예측 지점을 산출하는 방법을 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 자율 주행 장치에 대한 바람직한 다른 실시예의 구성을 도시한 블록도,
도 7은 본 발명에 따른 자율 주행 방법에 대한 바람직한 일 실시예의 수행 과정을 도시한 흐름도, 그리고,
도 8은 본 발명에 따른 자율 주행 방법에 대한 바람직한 일 실시예의 수행 과정을 도시한 흐름도이다.

Claims (15)

  1. 복수의 구동륜과 각각의 구동륜을 회전시키기 위한 각각의 모터를 포함하는 자율 주행 장치에 있어서,
    목표물감지신호를 목표물에 송신하고 상기 목표물로부터 반사된 목표물감지신호를 수신하여 상기 목표물과의 거리를 측정하는 거리측정센서;
    상기 목표물에 휴대된 송신기로부터 전송되는 무선신호를 수신하여 상기 수신된 무선신호를 기초로 방향정보를 산출하는 방향추적부;
    상기 측정된 거리, 산출된 방향정보 및 기존의 이동 정보를 기초로 상기 목표물의 이동 방향을 기준으로 목표물의 선두에 위치하는 예측 지점을 산정하고 상기 산정된 예측지점으로 이동하기 위한 이동 정보를 산출하는 이동정보산출부; 및
    상기 산출된 이동 정보를 기초로 각각의 모터의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 이동정보산출부는 상기 이동 정보로 상기 예측 지점으로 방향을 회전시키기 위한 각각의 모터의 개별 주행 속도 및 상기 자율 주행 장치로부터 상기 예측 지점과의 거리와 사전에 설정된 거리의 차이값을 기초로 주행 속도를 산출하고,
    상기 제어부는 상기 산출된 주행 속도를 기초로 상기 각각의 모터의 구동을 제어하여 방향을 회전시키고 상기 산출된 주행 속도를 기초로 상기 각각의 모터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 자율 주행 장치는,
    주행 방향을 전환하기 위한 방향전환수단을 더 포함하고,
    상기 이동정보산출부는 상기 이동 정보로 상기 예측 지점으로 방향을 회전시키기 위한 회전 정보 및 상기 자율 주행 장치로부터 상기 예측 지점과의 거리와 사전에 설정된 거리의 차이값을 기초로 주행 속도를 산출하고,
    상기 제어부는 상기 산출된 회전 정보를 기초로 상기 방향전환수단을 제어하여 방향을 회전시키고 상기 산출된 주행 속도를 기초로 상기 각각의 모터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 방향추적부는,
    상기 목표물에 휴대된 송신기로부터 전송되는 무선신호를 수신하는 복수의 방향측정센서; 및
    상기 각각의 방향측정센서의 무선신호의 수신 여부를 기초로 방향정보를 산출하는 방향정보산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 복수의 방향측정센서는 추적 방향을 후면으로 하여 후면과 좌우면에 일정한 간격으로 설치되는 것을 특징으로 하는 자율 주행 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 자율 주행 장치는,
    바닥면으로 적외선을 송신하고 송신된 적외선이 반사되어 되돌아오는데 걸린 시간을 기초로 바닥면과의 거리를 측정하는 클리프센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 이동정보산출부는 상기 측정된 바닥면과의 거리의 변화량을 산출하고 상기 산출된 변화량이 사전에 설정된 값보다 크면 정지신호를 출력하고,
    상기 제어부는 상기 정지신호를 수신하면 주행을 정지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 장치.
  8. 복수의 구동륜과 각각의 구동륜을 회전시키기 위한 각각의 모터를 제어하는 자율 주행 방법에 있어서,
    목표물에 휴대된 송신기로부터 전송되는 무선신호를 수신하는 무선신호수신단계;
    상기 수신된 무선신호를 기초로 방향정보를 산출하는 방향정보산출단계;
    목표물감지신호를 상기 목표물에 송신하고 상기 목표물로부터 반사된 목표물감지신호를 수신하여 상기 목표물과의 거리를 측정하는 거리측정단계;
    상기 측정된 거리, 산출된 방향정보 및 기존의 회전 정보 및 주행 속도를 기초로 상기 목표물의 이동 방향을 기준으로 목표물의 선두에 위치하는 예측 지점을 산정하는 예측지점산정단계;
    상기 산출된 예측 지점으로 방향을 회전시키기 위한 회전 정보를 산출하고 산출된 회전 정보를 기초로 각각의 모터의 개별 주행 속도 산출하며, 상기 자율 주행 장치로부터 상기 예측 지점과의 거리와 사전에 설정된 거리의 차이값을 기초로 주행 속도를 산출하는 이동정보산출단계;
    상기 산출된 각각의 모터의 개별 주행 속도를 기초로 상기 각각의 모터의 구동을 제어하는 회전제어단계;
    상기 산출된 주행 속도를 기초로 상기 각각의 모터의 구동을 제어하는 속도제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 방법.
  9. 복수의 구동륜, 각각의 구동륜을 회전시키기 위한 각각의 모터, 방향전환수단을 제어하는 자율 주행 방법에 있어서,
    목표물에 휴대된 송신기로부터 전송되는 무선신호를 수신하는 무선신호수신단계;
    상기 수신된 무선신호를 기초로 방향정보를 산출하는 방향정보산출단계;
    목표물감지신호를 상기 목표물에 송신하고 상기 목표물로부터 반사된 목표물 감지신호를 수신하여 상기 목표물과의 거리를 측정하는 거리측정단계;
    상기 측정된 거리, 산출된 방향정보 및 기존의 회전 정보 및 주행 속도를 기초로 상기 목표물의 이동 방향을 기준으로 목표물의 선두에 위치하는 예측 지점을 산정하는 예측지점산정단계;
    상기 산출된 예측 지점으로 방향을 회전시키기 위한 회전 정보 및 상기 자율 주행 장치로부터 상기 예측 지점과의 거리와 사전에 설정된 거리의 차이값을 기초로 주행 속도를 산출하는 이동정보산출단계;
    상기 산출된 회정 정보를 기초로 상기 방향전환수단을 제어하는 회전제어단계;
    상기 산출된 주행 속도를 기초로 상기 각각의 모터의 구동을 제어하는 속도제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 방법.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 자율 주행 방법은,
    바닥면으로 적외선을 송신하고 송신된 적외선이 반사되어 되돌아오는데 걸린 시간을 기초로 바닥면과의 거리를 측정하는 바닥면거리측정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 측정된 바닥면과의 거리의 변화량을 산출하고 상기 산출된 변화량이 사전에 설정된 값보다 크면 정지신호를 출력하는 정지신호출력단계; 및
    상기 정지신호가 출력되면 주행을 정지하도록 제어하는 주행정지단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 방법.
  12. 복수의 구동륜과 각각의 구동륜을 회전시키기 위한 각각의 모터를 포함하는 짐을 운반하는 자율 운반 장치에 있어서,
    목표물감지신호를 목표물에 송신하고 상기 목표물로부터 반사된 목표물감지신호를 수신하여 상기 목표물과의 거리를 측정하는 거리측정센서;
    상기 목표물에 휴대된 송신기로부터 전송되는 무선신호를 수신하며 상기 정면과 좌우면에 일정한 간격으로 설치되는 복수의 방향측정센서;
    상기 측정된 거리, 산출된 방향정보 및 자율 주행 장치의 이동 정보를 기초로 상기 목표물의 이동 방향을 기준으로 목표물의 선두에 위치하는 예측 지점을 산정하고 상기 산정된 예측지점으로 이동하기 위한 이동 정보를 산출하는 이동정보산출부; 및
    상기 산출된 이동 정보를 기초로 각각의 모터의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 운반 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 자율 운반 장치는,
    바닥면으로 적외선을 송신하고 송신된 적외선이 반사되어 되돌아오는데 걸린 시간을 기초로 바닥면과의 거리를 측정하는 클리프센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 운반 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 이동정보산출부는 상기 측정된 바닥면과의 거리의 변화량을 산출하고 상기 산출된 변화량이 사전에 설정된 값보다 크면 정지신호를 출력하고,
    상기 제어부는 상기 정지신호를 수신하면 주행을 정지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 운반 장치.
  15. 제 8항 또는 제 9항에 기재된 자율 주행 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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