KR101164903B1 - 무인로봇의 다중 임무 운용 방법 및 그 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무인로봇이 다중 임무를 자율적ㆍ지속적으로 수행하도록 다중 임무를 운용하는 무인로봇의 다중 임무 운용 방법에 관한 것으로, 상세하게는 외부로부터 임무(Mission)를 입력받아 데이터베이스에 저장하는 임무 입력/저장 단계와, 임무 관리 단계를 포함하며, 상기 임무 관리 단계는, 상기 데이터베이스에 저장된 임무들을 기반으로 임무계획을 생성 또는 수정하는 임무계획 생성/수정 단계와, 상기 임무계획에 따라 무인로봇에 임무를 송신하는 임무 송신 단계와, 상기 무인로봇으로부터 상태정보를 수신하여 상기 임무 계획대로 임무가 수행되고 있는지 감시하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 무인로봇의 다중 임무 운용 방법을 이용하면, 최소한의 운용자 개입을 통한 자율적이고 지속적인 임무 계획 및 수행이 가능하다.

Description

무인로봇의 다중 임무 운용 방법 및 그 시스템 {METHOD FOR OPERATING THE MULTIPLEX MISSION OF UNMANNED ROBOT AND THE SYSTEM}

본 발명은 무인로봇이 다중 임무를 자율적ㆍ지속적으로 수행하도록 다중 임무를 운용하는 무인로봇의 다중 임무 운용 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.

무인로봇의 운용은 근접제어, 원격제어 또는 자율제어에 의하여 수행될 수 있다. 특히, 무인로봇을 자율제어하기 위해서는 운용자의 개입을 최소화하면서 지속적으로 임무를 수행할 것이 요구되며, 이는 임무를 계획화하는 것에 의하여 이루어질 수 있다.

상기 무인로봇의 임무는 일반적으로 상이한 수행 특성을 갖는 하나 이상의 임무 구성요소로 이루어지지만, 통상적인 무인로봇의 임무 운용은 하나의 임무 단위로 수행된다. 따라서, 무인로봇이 시ㆍ공간적으로 지속적인 다중 임무를 수행하도록 하기 위해서 운용자의 개입이 빈번히 발생하여 왔다.

본 발명의 목적은 무인로봇이 자율적ㆍ지속적으로 임무를 수행하도록 하는 무인로봇의 다중 임무 운용 방법 및 그 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 본 발명의 목적을 이루기 위한 무인로봇의 다중 임무 운용 방법은 외부로부터 임무(Mission)를 입력받아 데이터베이스에 저장하는 임무 입력/저장 단계와, 임무 관리 단계를 포함하며, 상기 임무 관리 단계는, 상기 데이터베이스에 저장된 임무들을 기반으로 임무계획을 생성 또는 수정하는 임무계획 생성/수정 단계와, 상기 임무계획에 따라 무인로봇에 임무를 송신하는 임무 송신 단계와, 상기 무인로봇으로부터 상태정보를 수신하여 상기 임무 계획대로 임무가 수행되고 있는지 감시하는 단계를 포함한다.

상기 본 발명의 목적을 이루기 위한 무인로봇의 다중 임무 운용 시스템은 본 발명에 따른 무인로봇의 다중 임무 운용 방법을 실행하는 서버 및 적어도 하나 이상의 무인로봇을 포함한다.

본 발명에 따른 무인로봇의 다중 임무 운용 방법 및 그 시스템을 이용하면, 최소한의 운용자 개입을 통한 자율적이고 지속적인 임무 계획 및 수행이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 무인로봇의 다중 임무 운용 방법의 흐름도이다.
도 2는 무인로봇의 임무와 단위임무에 대한 개략적인 구성도이다.
도 3과 4는 본 발명에서의 임무계획 생성/수정 단계에서의 일 예시도들이다.
도 5는 복수의 무인로봇에 대한 강제적 협업 예시도이다.
도 6은 복수의 무인로봇에 대한 자율적 협업 예시도이다.
도 7은 본 발명에서의 임무 계획 관리 단계의 세부 흐름도이다.
도 8은 본 발명에서의 임무계획 생성/수정 단계에서의 임무에 따른 무인로봇의 운용모드 설정 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에서의 무인로봇이 운용모드를 변경하는 것의 일 실시예를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 무인로봇의 다중 임무 운용 방법의 흐름도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무인로봇의 다중 임무 운용 방법은 외부로부터 임무(Mission)를 입력받아 데이터베이스에 저장하는 임무 입력/저장 단계(S110)와, 임무 관리 단계(S120)를 포함하며, 상기 임무 관리 단계(S120)는, a) 상기 데이터베이스에 저장된 임무들을 기반으로 임무계획을 생성 또는 수정하는 임무계획 생성/수정 단계(S121)와, b) 상기 임무계획에 따라 무인로봇에 임무를 송신하는 임무 송신 단계(S122)와, c) 상기 무인로봇으로부터 상태정보를 수신하여 상기 임무 계획대로 임무가 수행되고 있는지 감시하는 단계(S123)를 포함한다.

상기 각각의 단계에 대하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 임무 입력/저장 단계(S110)에서는 외부로부터 입력수단을 통하여 임무를 입력받는다. 이때, 상기 입력수단으로는 키보드, 마우스 등을 이용한 유선입력수단이 될 수도 있고, PDA 등을 이용한 무선입력수단이 될 수도 있다.

도 2는 무인로봇의 임무와 단위임무에 대한 개략적인 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 임무 입력/저장 단계(S110)에서 입력되는 임무는 수행시간에 대응하는 임무시간슬롯(210)으로 표현이 가능하고, 상기 임무시간슬롯(210)은 단위임무 및 대기시간슬롯(211 ~ 215)로 세분화될 수 있다.

상기 도 2에 나타난 임무 구성을 고려하여, 상기 임무 입력/저장 단계(S110)에서는 상기 입력받은 임무를 단위임무별 수행시간에 대한 정보까지 포함하여 데이터베이스에 저장한다.

다음으로, 상기 임무 관리 단계(S120) 중 상기 임무계획 생성/수정 단계(S121)에서의 역할은 다음과 같다. 만약 종전에 임무계획이 생성된 적이 없다면 상기 데이터베이스에 저장된 임무를 기반으로 임무계획을 생성하게 되고, 종전에 생성된 임무계획이 존재한다면 현재 무인로봇이 수행하고 있는 단위임무의 진행상황에 따라 임무계획을 수정하게 된다.

상기 임무계획의 수정은 임무계획에 단위임무를 삽입/삭제하거나 임무계획을 변경하는 형태로 나타난다. 상기 단위임무의 삽입/삭제라 함은 단순히 단위임무가 임무계획의 말단에 삽입되거나 말단의 임무계획이 삭제되는 경우를 의미하며, 그 외 임무계획의 중간에 단위임무가 삽입되거나 삭제되는 경우는 임무계획의 변경에 포함되는 개념으로 본다.

먼저 단위임무의 삽입/삭제는 임무계획의 변경에 비하여 단순하다. 구체적으로 단위임무의 삽입은 새로운 단위임무가 입력된 경우에 상기 새로운 단위임무를 데이터베이스에 저장하고, 나아가 종전 임무계획의 말단에 단위임무를 추가하게 되며, 임무계획의 삭제는 해당하는 단위임무를 데이터베이스에서 삭제하고 종전 임무계획의 말단에 있는 단위임무를 삭제한다.

이에 비하여, 임무계획의 변경은 다소 복잡한 사상을 기초로 하고 있다. 즉, 임무계획의 변경 단계에서는 단위임무의 계획된 종료 시각과 실제 종료 시각과의 불일치가 발생될 경우 자동으로 단위임무를 변경한다. 추가적으로, 새로운 단위임무가 임무계획의 중간에 삽입되는 경우는 직전 단위임무가 계획된 종료 시각보다 늦게 종료되는 경우와 같은 사상으로 운용되며, 임무계획 중간에 있는 단위임무가 삭제되는 경우는 직전 단위임무가 계획된 종료 시각보다 빨리 종료되는 경우와 같은 사상으로 운용될 수 있다.

이하, 상기 임무계획의 변경에 대하여 도 3과 도 4를 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 도 3과 4는 본 발명에서의 임무계획 생성/수정 단계(S121)에서의 일 예시도들이다.

먼저, 도 3은 무인로봇이 단위임무를 계획된 시간보다 빨리 완료한 경우에 있어서의 임무계획의 변경에 대한 것이다. 도 3의 (a)에서는, 할당된 임무(310)에 있어 앞선 단위임무(311)가 일찍 완료되어 그 다음 단위임무(313)의 수행이 개시되기 전에 빈(Empty) 시간슬롯(312)이 나타나고 있다. 이때 임무계획의 변경은 도 3의 (b) 내지 (d)와 같은 3가지 방법으로 생각해 볼 수 있다.

도 3의 (b)에서는 상기 빈 시간슬롯(312)에 대기(Dummy)를 삽입하여 수행시키는 방법을 나타내고 있고, 도 3의 (c)에서는 상기 빈 시간슬롯(312)을 없애기 위하여 상기 다음 단위임무(313)의 개시 시점을 상기 앞선 단위임무(311)의 종료 시점으로 앞당기는 방법을 나타내고 있으며, 도 3의 (d)에서는 상기 빈 시간슬롯(312)만큼 상기 앞선 단위임무(311)의 종료 시점을 늦추는 방법을 나타내고 있다. 이와 같은 방법을 통해서, 상기 앞선 단위임무(311)가 계획보다 일찍 종료되더라도 무인로봇의 활용을 위한 운용자의 개입을 배제할 수 있다.

다음으로, 도 4는 무인로봇이 단위임무를 계획된 시간보다 늦게 완료한 경우에 있어서의 임무계획의 변경에 대한 것이다. 도 4의 (a)에서는, 할당된 임무(410)에 있어 처음 단위임무(411)가 계획된 완료 시점보다 늦게 완료되어 두번째 단위임무(412)의 수행시간을 잠식하고 있다. 이때 임무계획의 변경은 도 4의 (b) 내지 (e)와 같은 4가지 방법으로 생각해 볼 수 있다.

도 4의 (b)에서는 상기 두번째 단위임무(512) 이후의 단위임무의 개시 시점을 상기 첫번째 단위임무(411)의 종료시점으로 연기하는 방법을 나타내고 있고, 도 4의 (c)에서는 상기 두번째 단위임무(412)의 수행계획을 취소하고 대신 남는 시간동안 대기(Dummy)를 삽입하여 수행시키는 방법을 나타내고 있고, 도 4의 (d)에서는 상기 두번째 단위임무(412)의 수행계획을 취소하고 상기 첫번째 단위임무(411)의 종료시점부터 상기 세번째 단위임무(413) 이후의 수행 개시시점을 앞당기는 방법을 나타내고 있으며, 도 4의 (e)에서는 상기 두번째 단위임무(412)의 수행시간을 단축하여 수행시키는 방법을 나타내고 있다. 이와 같은 방법을 통해서, 상기 앞선 단위임무(411)가 계획보다 늦게 종료된 경우에도 상기와 같은 계획 변경을 통하여 무인로봇의 원활한 임무 수행을 가능하게 할 수 있다. 이때, 상기 계획의 변경을 쉽게 행하기 위하여, 상기 임무계획 생성/수정 단계에서는 상기 임무 계획의 수행에 문제가 발생할 경우를 대비한 예비 임무 계획을 생성해 놓을 수도 있다.

한편, 상기 임무계획의 변경 방법은 어떤 단위임무에 후속하는 하나 이상의 단위임무 전체 또는 일부에 대하여도 적용이 가능하다. 또한, 임무에 포함된 하나 이상의 단위임무가, 상기 단위임무의 개시시점, 또는 종료시점, 또는 수행시간에 대하여 변경이 불가능한 것을 제약조건으로 설정한 불변 단위임무의 생성도 가능하다.

또한, 상기 임무계획 생성/수정 단계(S121)에서는 복수의 무인로봇이 협업하여 임무를 수행할 수 있도록 임무를 계획할 수 있다. 또한, 상기 복수의 무인로봇의 협업은, 협업을 강제하는 강제적 협업과 자율적 협업으로 구분될 수 있다. 이와 관련하여서는 도 5와 도 6을 참조하여 구체적으로 살펴보도록 한다.

도 5는 복수의 무인로봇에 대한 강제적 협업 예시도이고, 도 6은 복수의 무인로봇에 대한 자율적 협업 예시도이다.

먼저, 도 5를 참조하면, 임무(510)를 수행함에 있어, 첫번째 단위임무(511)를 계획된 종료시점에 종료하지 못하는 등의 계획 차질이 발생하고, 후속하는 단위임무(512)가 불변 단위임무인 경우가 나타나고 있다. 이때, 계획된 임무의 수행을 위하여, 복수의 무인로봇을 투입하여 로봇 A는 첫번째 단위임무(511)를 지속적으로 수행하되,로봇 B가 후속하는 단위 임무(512)를 수행하도록 강제할 수 있으며, 이를 강제적 협업이라고 한다.

다음으로, 도 6의 경우에, 단위임무(611)를 하나의 무인로봇으로 수행할 수 있더라도, 상기 단위임무(611)를 복수의 무인로봇이 분담하여 수행하도록 할 수 있으며, 이를 자율적 협업이라고 한다.

한편, 상기 임무 송신 단계 및 임무 감시 단계에서는 RF(Radio Frequency) 통신을 이용하여 무인로봇과 정보를 송/수신하도록 구성할 수 있다.

도 7은 본 발명에서의 임무 관리 단계(S120)의 세부 흐름도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에서의 임무 관리 단계(S120)는, a) 상기 데이터베이스에 저장된 임무들을 기반으로 임무계획을 생성 또는 수정하는 임무계획 생성/수정 단계(S121)와, b) 상기 임무계획에 따라 무인로봇에 임무를 송신하는 임무 송신 단계(S122)와, c) 상기 무인로봇으로부터 상태정보를 수신하여 상기 임무 계획대로 임무가 수행되고 있는지 감시하는 단계(S123)를 포함한다.

또한, 상기 임무 관리 단계(S120)는, 상기 임무 감시 단계(S123)에서, 상기 임무 계획대로 임무가 수행되고 있는지 판단하고 상기 임무 계획대로 임무가 수행되고 있지 않은 경우 다시 상기 a) 단계부터 반복하는 단계(S124)와, 상기 임무 감시 단계에서, 현재 무인로봇에서 수행한 임무가 마지막 임무인지 판단하는 단계(S125)를 더 포함할 수 있으며, 이때, 현재 무인로봇에서 수행한 임무가 마지막 임무가 아닌 것으로 판단한 경우에는 다음 임무에 대하여 다시 상기 c) 단계를 수행하도록 구성할 수 있다.

본 발명에 따른 무인로봇의 다중 임무 운용 방법은 무인로봇의 경로를 계획하는 경로계획 단계를 더 포함하도록 구성할 수도 있다. 이와 같은 경로계획은 무인로봇을 효율적으로 운용하기 위해서 필요한 구성이며, 특히 복수의 무인로봇을 동시에 운용할 때에 더욱 효과적으로 임무계획을 설립할 수 있다.

나아가, 상기 무인로봇의 다중 임무 운용 방법은 복수의 무인로봇에 대한 임무 계획을 전체적으로 관리할 수 있는 임무계획맵 생성 단계를 더 포함하도록 구성할 수 있다. 이와 같이 전체 무인로봇에 대한 임무계획을 통합 관리하면 무인로봇의 협업 체계를 더욱 효율적으로 운용할 수 있음은 명확하다.

도 8은 본 발명에서의 임무계획 생성/수정 단계(S121)에서의 임무에 따른 무인로봇의 운용모드 설정 방법을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명에서의 무인로봇이 운용모드를 변경하는 것의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 단위임무를 수행함에 있어, 상기 단위임무와 관련된 운용모드가 n개로 식별되면, 하위모드 설정값을 사전에 데이터베이스에 저장할 수 있다. 따라서, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 저장된 하위모드 설정값을 활용하여 단위임무의 변경이 발생되면 무인로봇의 운용모드는 이전 단위임무(910)에 대한 설정값(911)에서 다음 단위임무(920)에 대한 설정값(921)으로 자동으로 변경되어 적용된다.

이와 같이, 임무계획 생성/수정 단계(S121)에서는 단위임무별로 무인로봇의 운용모드를 설정/저장하고, 단위임무가 전환됨에 따라 전환된 단위임무를 수행하도록 운용모드를 변경하여 적용하는 단계를 더 포함하도록 구성할 수 있다.

상기 본 발명에 따른 무인로봇의 다중 임무 운용 방법은 컴퓨터에 상기 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로 구성될 수도 있다.

또한, 상기 본 발명에 따른 무인로봇의 다중 임무 운용 방법을 실행하는 서버 및 적어도 하나 이상의 무인로봇을 포함하도록 하는 무인로봇의 다중 임무 운용 시스템을 구성하는 것도 가능하다.

이와 같이, 본 발명에 따른 무인로봇의 다중 임무 운용 방법 및 그 시스템을 이용하면, 최소한의 운용자 개입을 통한 자율적이고 지속적인 임무 계획 및 수행이 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용이 가능함은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 다음의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

210 : 임무 시간슬롯
211 ~ 215 : 단위임무 및 대기시간슬롯
220 : 단위임무 시간슬롯 221 ~ 225 : 단위임무 및 대기(Dummy)
310, 320, 330, 340 : 임무 시간슬롯
311, 313, 321, 323, 331, 332, 341, 342 : 단위임무 시간슬롯
312 : 빈(empty) 시간슬롯 322 : 대기 시간슬롯
410, 420, 430, 440, 450 : 임무 시간슬롯
411, 413, 414, 421~423, 431, 433, 441, 442, 451~453 : 단위임무 시간슬롯
412 : 빈 시간슬롯 432 : 대기 시간슬롯
510 ~ 520 : 임무 시간슬롯 511, 512 : 단위임무 시간슬롯
610 ~ 620 : 임무 시간슬롯 611, 612 : 단위임무 시간슬롯
910, 920 : 단위임무 911, 921 : 단위임무에 대한 설정값

Claims (13)

1. 외부로부터 임무(Mission)를 입력받아 데이터베이스에 저장하는 임무 입력/저장 단계; 및
   임무 관리 단계를 포함하며,
   상기 임무 관리 단계는,
   a) 상기 데이터베이스에 저장된 임무들을 기반으로 복수의 무인로봇이 협업하여 임무를 수행할 수 있도록 임무계획을 생성 또는 수정하는 임무계획 생성/수정 단계와, b) 상기 임무계획에 따라 무인로봇에 임무를 송신하는 임무 송신 단계와, c) 상기 무인로봇으로부터 상태정보를 수신하여 상기 임무 계획대로 임무가 수행되고 있는지 감시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인로봇의 다중 임무 운용 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 임무계획 생성/수정 단계에서는 단위임무의 계획된 종료 시각과 실제 종료 시각과의 불일치가 발생될 경우 자동으로 단위임무를 변경하는 것을 특징으로 하는 무인로봇의 다중 임무 운용 방법.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 무인로봇의 협업은, 협업을 강제하는 강제적 협업과 자율적 협업으로 구분되는 것을 특징으로 하는 무인로봇의 다중 임무 운용 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 임무계획 생성/수정 단계는 상기 임무 계획의 수행에 문제가 발생할 경우를 대비한 예비 임무 계획을 생성하는 것을 특징으로 하는 무인로봇의 다중 임무 운용 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 임무 송신 단계 및 임무 감시 단계에서는 RF(Radio Frequency) 통신을 이용하여 무인로봇과 정보를 송/수신하는 것을 특징으로 하는 무인로봇의 다중 임무 운용 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 임무 관리 단계는,
   상기 임무 감시 단계에서, 상기 임무 계획대로 임무가 수행되고 있는지 판단하고 상기 임무 계획대로 임무가 수행되고 있지 않은 경우 다시 상기 a) 단계부터 반복하는 단계와,
   상기 임무 감시 단계에서, 현재 무인로봇에서 수행한 임무가 마지막 임무인지 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인로봇의 다중 임무 운용 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 임무 감시 단계에서, 현재 무인로봇에서 수행한 임무가 마지막 임무가 아닌 것으로 판단한 경우에는 다음 임무에 대하여 다시 상기 c) 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 무인로봇의 다중 임무 운용 방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 무인로봇의 다중 임무 운용 방법은 무인로봇의 경로를 계획하는 경로계획 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인로봇의 다중 임무 운용 방법.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 무인로봇의 다중 임무 운용 방법은 복수의 무인로봇에 대한 임무 계획을 전체적으로 관리할 수 있는 임무계획맵 생성 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인로봇의 다중 임무 운용 방법.
11. 제 1 항에 있어서,
    임무계획 생성/수정 단계(S121)에서는 단위임무별로 무인로봇의 운용모드를 설정/저장하고, 단위임무가 전환됨에 따라 전환된 단위임무를 수행하도록 운용모드를 변경하여 적용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인로봇의 다중 임무 운용 방법.
12. 컴퓨터에, 제1항 내지 제2항 및 제4항 내지 제11항 중 어느 하나의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
13. 제1항 내지 제2항 및 제4항 내지 제11항 중 어느 하나의 방법을 실행하는 서버 및 적어도 하나 이상의 무인로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 무인로봇의 다중 임무 운용 시스템.
    
    

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