KR101301005B1 - 사용자 중심의 로봇 제어 장치 및 방법 - Google Patents

사용자 중심의 로봇 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사용자 중심의 로봇 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면에 의하면, 복수 사용자의 통신 장치로부터 로봇이 수행할 작업 요청을 수신하는 사용자 요청 수신부; 사용자 요청 수신부에서 수신한, 로봇이 수행할 작업 요청에서 요청된 작업 속성의 우선순위를 지정하는, 작업 속성 우선순위 지정부; 사용자 요청 수신부에서 수신한, 로봇이 수행할 작업 요청에 기반하여, 로봇의 작업계획을 설정하는 사전 작업계획부; 작업 속성 우선순위 지정부에서 지정된 작업 속성의 우선순위에 기반하여, 사전 작업계획부에서 설정된 로봇의 작업계획을 변경하는, 실시간 작업계획부; 및 실시간 작업계획부에서 변경된 로봇의 작업계획에 기반하여, 로봇을 제어하는 로봇제어부를 포함하는, 로봇 제어 장치가 제공된다.

Description

사용자 중심의 로봇 제어 장치 및 방법{Apparatus and method for executing user-oriented task}
본 발명의 실시예는 사용자 중심의 로봇 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 로봇을 통한 작업 수행시, 복수의 사용자를 고려한 작업의 로봇 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
서비스 로봇은 제한적이고 불확실한 센서 인식 정보와 한정된 로봇 리소스를 극복하고 일상생활에서 사용자가 원하는 기한에 적합하게 서비스를 제공할 수 있어야 한다. 기존의 서비스 로봇은 로봇 매니퓰레이터(manipulator)의 동작 계획과 주행 경로 계획, 멀티 로봇 대상의 공동 작업 할당 및 협업 스케쥴링과 같은 로봇 작업 계획이 적용되어왔다. 그러나 사람이 생활하는 공간에서 서비스를 제공하는 로봇의 경우, 작업을 수행하는 최종 목표는 작업 효율의 향상 이전에 사용자의 편의를 증진시키는 것이다.
한국등록특허 10-0520049는 자율이동로봇을 위한 경로계획방법에 관한 특허로, 주어진 환경상의 지도정보를 이용하여 셀 분해법을 통한 최적의 경로방법(다익스트라 알고리즘)을 이용하여 경로를 생성한 다음 각 특징점(Feature Point) 사이를 장애물을 회피하며 다음 특징점(Feature Point)까지 안전하고 빠르게 주행할 수 있는 이동로봇의 경로계획 생성방법을 제공한다. 또한 한국등록특허10-1048098은 로봇의 경로계획 장치 및 방법에 관한 것으로, 로봇의 주변환경을 탐색하여 상기 로봇(50)의 주변환경에 관한 지도를 작성하는 지도작성부와, 상기 지도작성부를 통하여 작성된 지도상의 장애물을 고정장애물 또는 이동장애물로 분류하는 장애물분류부와, 상기 장애물분류부를 통하여 분류된 고정장애물 또는 이동장애물 중 이동장애물의 포텐셜장에 대해 이동방향으로 가중치를 적용함으로써 이동장애물의 이동경로가 고려된 포텐셜장을 생성하는 방법으로 가상의 합력 벡터를 계산하는 벡터계산부와, 상기 벡터계산부를 통하여 계산된 합력 벡터를 이용하여 로봇의 경로를 계산하는 경로계획부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇의 경로계획장치를 개시한다. 전술한 한국등록특허 10-0520049, 한국등록특허10-1048098와 같은 종래의 기술들은 시스템 요인(system factor)만으로 자율주행을 위한 작업 계획을 수립하였고 로봇의 자원과 소요시간 정보만을 이용하여 시스템의 효율성을 입증하였다.
그러나, 로봇 서비스가 사용자의 편익을 증진하기 위하여 사용 결과가 서비스의 질적인 측면에서 사용자의 편의에 적합한 피드백을 주었고 만족감을 향상시켰는지 보장할 수 없었다. 따라서 사용자의 입장에서 실질적인 서비스 속도의 향상으로 인해 로봇으로부터 편리함과 만족감을 느낄 수 있는 서비스를 제공하는 것을 목적으로 하는 새로운 로봇 작업 계획 방법이 필요성이 대두되었다.
한국등록특허 10-0520049 한국등록특허 10-1048098
본 발명의 일 측면에 따르면, 유기적인 확장과 수정이 가능한 로봇의 작업 계획설정을 할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 복수의 사용자를 고려한 로봇의 작업 수행을 달성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 실시간으로 사용자 중심의 작업계획을 설정할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 복수 사용자의 통신 장치로부터 로봇이 수행할 작업 요청을 수신하는 사용자 요청 수신부; 상기 사용자 요청 수신부에서 수신한, 로봇이 수행할 작업 요청에서 요청된 작업 속성의 우선순위를 지정하는, 작업 속성 우선순위 지정부; 상기 사용자 요청 수신부에서 수신한, 로봇이 수행할 작업 요청에 기반하여, 로봇의 작업계획을 설정하는 사전 작업계획부; 상기 작업 속성 우선순위 지정부에서 지정된 작업 속성의 우선순위에 기반하여, 상기 사전 작업계획부에서 설정된 로봇의 작업계획을 변경하는, 실시간 작업계획부; 및 상기 실시간 작업계획부에서 변경된 로봇의 작업계획에 기반하여, 로봇을 제어하는 로봇제어부를 포함하는, 로봇 제어 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 실시간 작업계획부는, 상기 로봇의 작업 위치에 기반하여 상기 사전 작업계획부에서 설정된 로봇의 작업계획을 변경하는, 작업 중심 작업계획부를 포함하는, 로봇 제어 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 작업 중심 작업계획부는, 적어도 하나 이상의 대기작업의 수행 위치가, 상기 로봇이 하나의 작업을 완료한 위치와 일치하는 경우, 상기 일치하는 대기 작업의 대기 순위를 1순위로 변경하는 동일위치 처리부를 포함하는, 로봇 제어 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 작업 중심 작업계획부는, 적어도 하나 이상의 대기작업의 수행 위치가, 상기 로봇이 하나의 작업을 완료한 위치로부터 다음 대기 작업의 수행 위치까지의 경로 상에 존재하는 경우, 상기 일치하는 대기 작업의 대기 순위를 1순위로 변경하는 동일위치 처리부를 포함하는, 로봇 제어 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 작업 중심 작업계획부는, 상기 로봇이 하나의 작업을 완료한 위치 및 적어도 하나 이상의 대기 작업의 수행 위치를 고려하여 대기 작업 순서 또는 작업경로를 변경하는 복합 최단경로 계획부를 포함하는, 로봇 제어 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 실시간 작업계획부는, 상기 사용자 요청 수신부에서 수신한, 로봇이 수행할 작업 요청에 기반하여, 상기 사전 작업계획부에서 설정된 로봇의 작업계획을 변경하는, 사용자 중심 작업계획부를 더 포함하는, 로봇 제어 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 사용자 중심 작업계획부는, 상기 작업 중심 작업계획부에 우선하여, 상기 설정된 로봇의 작업계획을 변경하는, 로봇 제어 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 복수 사용자의 통신 장치로부터 로봇이 수행할 작업 요청을 수신하는 단계; 상기 수신한 로봇이 수행할 작업 요청에서 요청된 작업 속성의 우선순위를 지정하는 단계; 상기 수신한, 로봇이 수행할 작업 요청에 기반하여 로봇의 작업계획을 사전 설정하는 단계; 상기 지정된 작업 속성의 우선순위에 기반하여, 상기 사전 설정된 로봇의 작업계획을 변경하는 단계; 및 상기 변경된 작업계획에 기반하여 로봇을 제어하는 단계를 포함하는, 로봇 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 사전 설정된 로봇의 작업계획을 변경하는 단계는, 상기 로봇의 작업 위치에 기반하여 상기 설정된 작업계획을 변경하는 단계를 더 포함하는, 로봇 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 로봇의 작업 위치에 기반하여 상기 설정된 작업계획을 변경하는 단계는, 적어도 하나 이상의 대기작업의 수행 위치가, 상기 로봇이 하나의 작업을 완료한 위치와 일치하는 경우, 상기 일치하는 대기 작업의 대기 순위를 1순위로 변경하는 단계를 더 포함하는, 로봇 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 로봇의 작업 위치에 기반하여 상기 설정된 작업계획을 변경하는 단계는, 적어도 하나 이상의 대기작업의 수행 위치가, 상기 로봇이 하나의 작업을 완료한 위치로부터 다음 대기 작업의 수행 위치까지의 경로 상에 존재하는 경우, 상기 일치하는 대기 작업의 대기 순위를 1순위로 변경하는 단계를 포함하는, 로봇 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 로봇의 작업 위치에 기반하여 상기 설정된 작업계획을 변경하는 단계는, 상기 로봇이 하나의 작업을 완료한 위치 및 적어도 하나 이상의 대기 작업의 수행 위치를 고려하여 작업 경로를 변경하는 단계를 더 포함하는, 로봇 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 사전 설정된 로봇의 작업계획을 변경하는 단계는, 상기 수신한 로봇이 수행할 작업 요청에 기반하여 상기 설정된 로봇의 작업계획을 변경하는 단계를 더 포함하는, 로봇 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 수신한 로봇이 수행할 작업 요청에 기반하여 상기 설정된 로봇의 작업계획을 변경하는 단계는, 상기 로봇의 작업 위치에 기반하여 상기 설정된 작업계획을 변경하는 단계에 우선하여 상기 설정된 로봇(50)의 작업계획을 변경하는, 로봇 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 로봇 작업 계획 설정시, 사용자 관련 작업정보의 유기적인 확장과 수정이 가능하도록 함과 동시에 이들 기능들을 모듈별로 분리하여 독립적인 관계로 설정함으로써 제안하는 사용자 중심의 작업계획 방법뿐만 아니라 사용자의 필요에 따른 로봇 작업계획을 적용할 수 있다. 즉, 작업 속성의 우선순위를 지정하고, 작업 관련 정보 및 사용자 정보와 이것을 이용하는 모든 기능을 모듈화하여 필요에 맞춰 조립함으로써 확장 가능한 작업계획을 제공하며, 사용자의 만족감을 높이는 효과가 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 하나의 로봇으로 다수의 사용자의 작업요청을 처리할 수 있는 바, 다수의 로봇 계획에 대한 제어 장치를 각각 구축해야 하는 불편함이 줄어드는 효과가 있다. 또한 상황과 장소에 따른 작업 계획의 적용이 용이하며 시간 및 비용 절감효과를 가질 수 있는 이점이 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 개략적인 형태의 사용자 중심의 로봇 제어 장치(1000), 로봇(50) 및 복수의 사용자(10~13)의 관계를 나타낸 도면이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따라 작업계획부(300)의 내부구성을 나타낸 도면이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 제어 방법을 시계열적으로 나타낸 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 개략적인 형태의 사용자 중심의 로봇 제어 장치(1000), 로봇(50) 및 복수의 사용자(10~13)의 관계를 나타낸 도면이다.
도1에서 도시된 바와 같이 사용자(10~13)는 단일의 사용자가 아니라 적어도 하나 이상의 사용자이다. 도1에서는 예시적으로 4명의 사용자를 표현하였지만 이에 제한되는 것은 아니다. 사용자(10~13)들은 로봇(50)의 작업 수행을 요청하는 주체가 되며, 로봇 제어 장치(1000)를 통해서 작업을 요청한다. 본 명세서에서 사용되는 “작업”이라는 용어는 로봇(50)을 통해 이루어질 수 있는 모든 종류의 행위(TASK)를 가리킨다. 예를 들어, 로봇(50)을 통해 물건을 전달하는 작업, 특정 장소를 청소하는 작업, 특정 장소의 모습을 사진 이미지로 저장하는 작업, 특정 장소의 모습을 동영상으로 저장하는 작업, 특정 장소의 음향 정보를 수집하는 작업 등이 있을 수 있다. 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 주로 물건을 전달(delivery)하는 작업을 일 실시예로 설명하나, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니다. 사용자(10~13)은 각각 독립적으로 로봇(50)의 작업 수행을 요청할 수 있는 바, 작업 요청시에 사용자(10 ~ 13) 상호간의 작업 요청가능여부는 각각 서로에 영향을 미치지 아니한다.
일 실시예에서, 사용자는 통신 장치(미도시)를 통해 로봇 제어 장치(1000)에 작업을 요청할 수 있다. 통신 장치(10)는 특정 어플리케이션이 가동될 수 있는 모든 디바이스를 포함할 수 있으며 그 형태를 제한하지 아니한다. 유비쿼터스 즉, 네트워크 기능을 포함하고 있는 어떠한 디바이스도 통신 장치가 될 수 있을 것이다. 실시예에서, 어플리케이션은 디바이스를 통해 작동할 수 있는 임의의 프로그램형태이며, 디바이스의 통신기능, 컨텐츠 재생기능 등을 활용할 수 있다. 예를 들면, 통신 장치(10)는 PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000 단말기 등을 비롯한 핸드헬드(Handheld) 기반 무선 단말기를 전부 포함한다. 특히 통신 장치는 디스플레이, 터치 센서, 모션센서, 진동기, 스피커, 통신모듈 등이 포함된 스마트폰 또는 경우에 따라 소형의 스마트패드일 수 있다. 또한 통신 장치는 예를 들면, 프로세서, 운영 체제 및 애플리케이션 프로그램 인터페이스(API)를 갖춰 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션 및 운영 체제간에 통신을 제공하는 처리 시스템을 포함할 수 있다. 나아가 통신 장치의 처리 시스템은 다양한 소프트웨어 애플리케이션을 실행하도록 구성될 수 있다. 통신 장치는 로봇 제어 장치(1000)를 포함하는 다른 객체와 통신할 수 있으며, 통신을 할 수 있는 임의의 하드웨어나 소프트웨어가 내부에 탑재될 수 있다. 통신 방법은 객체와 객체가 네트워크 기능을 할 수 있는 모든 통신 방법을 포함할 수 있을 것이며 3G, 4G, 혹은 그 이후의 방법의 종류에 제한되지 아니한다. 통신 장치 내부의 각종 센서 정보, 음성 피드백 정보, 진동 피드백 정보를 포함한 송수신이 가능한 모든 정보는 통신 장치를 통해 외부 객체로 전송되거나 수신될 수 있다.
로봇 제어 장치(1000)는 복수의 사용자(10~13)으로부터 작업 요청을 수신하여, 사용자(10~13) 중심의 작업 계획을 설정하고, 설정된 작업 계획에 기반하여 로봇(50)을 제어하여, 로봇(50)으로 하여금 최적화된 작업 수행을 하도록 하는 역할을 한다. 로봇제어장치(1000)는 사용자요청수신부(100), 작업속성우선순위지정부(200), 작업계획부(300), 저장부(400), 로봇 제어부(500)를 포함할 수 있다.
사용자요청수신부(100)는 복수 사용자(10~13)의 작업 요청을 수신하는 역할을 한다. 사용자요청수신부(100)가 수신하는 작업 요청은 사용자 정보, 작업종류 정보(예를 들면, 물건 전달 작업, 청소 작업 등), 작업 위치 정보, 작업 마감 기한 정보를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 작업종류가 물건 전달 작업인 경우, 작업종류 정보는 전달할 물건 정보, 물건 전달 위치 정보를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 작업 종류가 청소 작업인 경우, 청소 종류 정보(진공청소, 물걸레청소, 왁스청소 여부), 청소 할당 시간 정보를 포함할 수 있다. 사용자 요청수신부(100)는 네트워크 기능을할 수 있는 모든 통신 방법을 통해 복수의 사용자(10~13)가 사용하는 통신 장치로부터 작업 요청을 수신할 수 있다. 예를 들어, 무선 LAN(Local Area Network), MAN(Metropolitan Area Network), GSM(Global System for Mobile Network), EDGE(Enhanced Data GSM Environment), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access), CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 와이-파이(Wi-Fi), VoIP(Voice over Internet Protocol), LTE Advanced, IEEE802.16m, WirelessMAN-Advanced, HSPA+, 3GPP Long Term Evolution (LTE), Mobile WiMAX (IEEE 802.16e), UMB (formerly EV-DO Rev. C), Flash-OFDM, iBurst and MBWA (IEEE 802.20) systems, HIPERMAN, Beam-Division Multiple Access (BDMA), Wi-MAX(World Interoperability for Microwave Access) 및 초음파 활용 통신으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 통신 방법으로 통신할 수 있으나 이에 제한되지는 아니한다.
작업속성우선순위지정부(200)는 작업계획부(300)의 작업계획을 세우는 속성들의 우선순위를 지정하는 역할을 한다. 구체적으로 작업속성우선순위지정부(200)는 사용자 중심의 작업 속성의 우선순위 또는 작업 중심의 작업 속성의 우선순위를 지정한다. 작업속성의 우선순위는 필요에 따라서 추가되고 변경될 수 있는 바, 작업속성우선순위지정부(200)는 유연한 확장성을 갖는다.
일 실시예에서, 작업속성우선순위지정부(200)는 사용자(10~13)으로부터 수신한 작업 요청 정보에 포함된 모든 속성에 대한 우선순위를 결정한다. 일 실시예에서, 사용자 정보가 사용자의 직급 정보인 경우 사장, 부사장, 전무이사, 상무이사, 부장, 차장, 과장, 대리, 사원 순으로 우선순위를 결정할 수 있다. 즉 상위 직급자의 작업을 먼저 처리할 수 있도록, 우선순위를 결정하는 것이다. 다른 실시예에서 사용자 정보가 사용자의 직책 정보인 경우 CEO, 본부장, 부서장, 팀장, TF장, 팀원 순으로 우선순위를 결정할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 작업위치정보가 있는 경우, 로봇(50)의 시작점으로부터, 가장 가까운 순으로 우선순위를 지정할 수 있으며, 가장 먼 순으로 계획을 설정하도록 지정할 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 작업마감기한정보가 있는 경우, 마감기한이 짧은 순으로, 우선순위를 결정할 수 있다.
다른 실시예에서, 작업속성우선순위지정부(200)는 작업 자체의 효율을 향상시키기 위한 작업 중심의 작업 속성의 우선순위를 지정한다. 현재 로봇(50)의 작업위치, 작업 환경, 작업 경로에 따라 전체 작업 수행 속도를 향상시키기 위해 우선순위를 지정한다. 일 실시예에서, 적어도 하나 이상의 대기작업의 수행 위치가, 로봇(50)이 하나의 작업을 완료한 위치와 일치하는 경우, 일치하는 대기 작업의 대기 순위를 1순위로 변경하도록 우선순위를 지정할 수 있다. 다른 실시예에서, 적어도 하나 이상의 대기작업의 수행 위치가, 상기 로봇(50)이 하나의 작업을 완료한 위치로부터 다음 대기 작업의 수행 위치까지의 경로 상에 존재하는 경우, 상기 일치하는 대기 작업의 대기 순위를 1순위로 변경하도록 우선순위를 지정할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 로봇(50)이 하나의 작업을 완료한 위치 및 적어도 하나 이상의 대기 작업의 수행 위치를 고려하여 우선순위를 지정할 수 있다.
작업계획부(300)는 복수의 사용자(10~13)의 작업 요청에 따라 로봇(50)의 사전 작업 계획 및 실시간 작업 계획을 설정하는 역할을 한다. 작업 계획부(300)는 도2에서 상세하게 설명하도록 한다.
저장부(400)는 로봇 제어 장치(1000)가 로봇(50)의 작업계획을 설정하기 위하여 참조하는 데이터들을 저장하는 역할을 한다. 작업속성우선순위지정부(200)에서 지정한 속성 정보, 로봇(50)이 활동하는 작업 환경 정보, 사용자가 요청한 작업 정보를 저장할 수 있다. 이 실시예에서 작업 환경 정보는, 로봇(50)이 활동 가능한 작업구역 전체를 나타낸 지도 정보, 작업 구역 내에서 로봇(50)이 이동할 수 있는 경로를 나타낸 지도 정보를 포함할 수 있다.
로봇 제어부(500)는 작업계획부(300)에서 생성된 작업계획에 기반하여 실제로 로봇(50)을 제어하는 역할을 한다. 일 실시예에서, 로봇(50)의 행동을 제어하는 일련의 제어 정보를 생성하여, 로봇(50)에게 전송하여 로봇(50)을 제어할 수 있다.
로봇(50)은 로봇 제어 장치(1000)의 제어를 받아 복수의 사용자(10~13)가 요청한 작업을 수행하는 역할을 한다. 일 실시예에서 로봇(50)은 인간과 같은 외관과 형태를 가지고 두 발로 걷는 등 이동할 수 있다. 또한 두 팔이 달려 있어 손으로 뭔가를 조작할 수 있는 기능을 가질 수도 있다. 즉 로봇(50)은 휴머노이드 로봇일 수 있으며 복수의 관절을 가지고 있을 수도 있다. 휴머노이드 로봇은 각 관절을 조절하는 것에 의해 팔 다리 등의 부위의 자세를 바꿀 수도 있다. 다른 실시예에서 로봇(50)은 로봇 구성요소의 일부만 휴머노이드 구성을 할 수도 있다. 예를 들어 상체 부위는 인간의 외관과 형태이나, 하체 부위는 바퀴를 연결하여 이동의 편리성을 용이하게 할 수도 있다. 일 실시예에서, 로봇(50)은 제어부(미도시), 동작부(미도시) 를 포함할 수도 있다. 로봇(50)은 로봇 제어 장치(1000)로부터 작업 계획 정보를 전송받고 제어부(미도시)를 통하여 동작부(미도시)를 제어하여 로봇(50)의 위치 또는 동작을 변경시켜 작업을 수행할 수 있다.
도2는 본 발명의 실시예에 따라 작업계획부(300)의 내부구성을 나타낸 도면이다. 작업계획부(300)는 작업 속성 우선순위 지정부(200)에서 정해진 속성들을 선택하고, 속성들의 우선순위에 따라서, 작업을 계획한다. 작업계획부(300)는 사전작업계획부(310)와 실시간 작업계획부(310)를 포함할 수 있다.
사전작업계획부(310)는 복수 사용자(10~13)로부터의 작업 요청에 기반하여 로봇(50)의 작업계획을 사전 설정하는 역할을 한다. 일 실시예에서 작업속성 우선순위 지정부(200)에서 지정된 우선순위를 참조하여, 사용자(10~13)로부터 수신한 사용자 정보, 작업 마감기한 정보를 근거로 작업의 순서를 정할 수 있다. 사용자의 직급 또는 직책이 높은 순위일수록, 마감시간이 빠른 순서대로 높은 순위를 부여하여 전체 대기 작업의 순서를 정할 수 있다.
실시간작업계획부(320)는 작업속성 우선순위 지정부(200)에서 지정된 우선순위를 참조하여 실시간으로 사전작업계획부(310)에서 설정된 로봇(50)의 작업계획을 변경하는 역할을 한다. 실시간작업계획부(320)는 사용자 중심 작업계획부(321) 및 작업 중 작업계획부(322)를 포함할 수 있다.
작업중심작업계획부(322)는 로봇(50)의 작업 위치 또는 작업 환경에 기반하여 사전작업계획부(310)에서 설정된 로봇(50)의 작업계획을 변경하는 역할을 한다. 구체적으로 작업중심작업계획부(322)는 동일위치처리부(325), 동일경로처리부(326), 복합최단경로처리부(327)를 포함할 수 있다.
동일위치처리부(325)는 적어도 하나 이상의 대기작업의 수행 위치가, 로봇(50)이 하나의 작업을 완료한 위치와 일치하는 경우, 일치하는 대기 작업의 대기 순위를 1순위로 변경하도록 작업의 우선순위를 지정할 수 있다. 즉 작업을 수행할 때마다, 작업이 종료된 시점에서 로봇(50)이 마지막으로 작업을 수행한 위치와 다음 수행할 작업의 위치가 동일한 작업이 있는지 탐색한다. 이는 특정 위치에서 가능한 한 많은 작업을 수행하도록 함으로써 로봇의 이동시간을 줄여, 로봇 시스템의 성능을 향상시키기 위함이다. 일반적으로 사용자인 사람도 복수의 작업을 수행할 때, 이와 같은 형식으로 작업을 수행하기도 한다. 동일경로처리부(326)는 적어도 하나 이상의 대기작업의 수행 위치가, 로봇(50)이 하나의 작업을 완료한 위치로부터 다음 대기 작업의 수행 위치까지의 경로 상에 존재하는 경우, 일치하는 대기 작업의 대기 순위를 1순위로 변경하도록 작업의 우선순위를 지정할 수 있다. 저장부(40)에 저장되어 있는 작업 환경 정보를 참조하여, 로봇(50)이 다음 작업의 목적지를 향해 이동하는 경로에 위치한 작업이 있는지 대기 작업 목록 중에서 탐색하고, 해당 작업이 존재하는 경우 그 자리에서 해당 작업을 수행하고 원래의 목적지로의 이동을 재개한다.
복합최단경로처리부(327)는 로봇(50)이 하나의 작업을 완료한 위치 및 적어도 하나 이상의 대기 작업의 수행 위치를 고려하여 작업의 우선순위 또는 작업 경로를 지정할 수 있다. 이웃하는 두 작업 사이의 최단 경로들의 합이 반드시 전체 작업 경로가 가장 짧은 경로라는 것을 담보하지는 못한다. 예를 들어 A, B, C 의 작업을 연속하여 처리하는 경우 A->B의 최단경로와 B->C 사이의 최단 경로의 합이 A->B->C로 가는 다른 경로의 길이보다 긴 경우가 발생할 수 있다. A->C 사이의 거리에 비해, A->B, B->C 사이의 거리 모두가 상당히 긴 경우가 그런 예이다. 이와 같이, 저장부(400)에 저장된 작업환경정보(작업 환경 지도 정보)와 로봇 작업 정보를 활용하여, 로봇(50)의 현재위치에서 시작하여 바로 다음에 수행할 작업의 수행위치뿐만 아니라 그 다음 작업 위치까지 도달하는 최단 경로를 연산하여 로봇(50)이 해당 경로를 이용해 목적지에 도착하도록 로봇(50)의 이동 경로를 설정한다. 이를 Smart Detour 기능이라고도 한다.
사용자 중심 작업 계획부(321)는 사용자의 작업 요청에 기반하여 상기 설정된 로봇(50)의 작업계획을 변경하는 역할을 한다. 작업 중심의 작업 속성의 우선순위에 따라 작업을 처리하다 보면, 작업 효율성은 증가할 수 있으나, 특정 작업들의 처리순서가 계속 밀려 작업마감기한이 초과되는 지연 문제가 발생할 수 있다. 사용자 중심 작업 계획부(321)는 이러한 경우가 발생하지 않도록 하기 위해 반복적으로 대기 작업 목록에 있는 가장 상위 작업의 마감시간을 이용해 최소한 해당작업이 시작되어야 하는 시점을 계산하고, 현재 시간이 마감시간을 위해 연산된 시점이 되면 해당 작업을 1순위 작업으로 순위를 변경하는 마감시한 모니터(dead line monitor) 이벤트를 발생시킨다. 일실시예에서, 마감시한 모니터 이벤트가 발생하는 경우에는, 전술한 작업중심작업계획부(322), 즉 동일위치처리부(325), 동일경로처리부(326), 복합최단경로처리부(327)의 작업계획변경내용을 무시하고, 가장 최우선으로 고려되어 처리될 수 있다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇제어방법을 시계열적으로 나타낸 도면이다. 먼저 로봇 제어 장치(1000)는 복수 사용자(10~13)로부터 작업 요청을 수신한다(S300). 로봇 제어 장치(1000)는 복수 사용자(10~13)가 사용하는 통신 장치 등의 각종 디바이스를 통하여 작업 요청을 수신할 수 있다. 통신 장치와 로봇 제어 장치(1000)의 통신방법은 유/무선 통신을 포함하며, 특별히 제한되지 아니한다. 그 후 작업속성 우선순위 지정부(200)에서 지정된 작업 속성을 확인한다(S301). 설정에 따라 작업속성의 우선순위가 변경될 수 있기 때문에, 가장 최근 업데이트된 작업속성의 우선순위를 따른다. 그 후 복수 사용자(10~13)로부터의 작업 요청에 기반하여 로봇(50)의 작업계획을 사전 설정 한다(S303). 일 실시예에서 작업속성 우선순위 지정부(200)에서 지정된 우선순위를 참조하여, 사용자(10~13)로부터 수신한 사용자 정보, 작업 마감기한 정보를 근거로 작업의 순서를 정할 수 있다. 이후 사전 작업계획에 의해 설정된 대기작업들이 모두 처리될 때까지, 실시간으로 작업계획을 변경해가면서, 로봇(50)으로 하여금 작업을 처리하게 한다(S303). 먼저 가장 상위에 올라있는 작업에 대하여 처리한다(S304). 작업 정보에 따라 처리하는데, 작업정보는 작업 장소, 작업 종류 정보 등이 포함될 수 있다. 작업이 완료된 후, 로봇(50)이 마지막으로 작업을 수행한 위치와 다음 수행할 작업의 위치가 동일한 작업이 있는지 탐색한다(S305). 해당 작업이 존재하는 경우 탐색된 대기작업의 우선순위를 1순위로 하여, 작업 계획을 변경 한다(S306). 그 후 저장부(40)에 저장되어 있는 작업 환경 정보를 참조하여, 로봇(50)이 다음 작업의 목적지를 향해 이동하는 경로에 위치한 작업이 있는지 대기 작업 목록 중에서 탐색한다(S307). 해당 작업이 존재하는 경우 탐색된 대기작업의 우선순위를 1순위로 하여, 작업 계획을 변경 한다(S308). 이후 현재의 작업 경로가, 모든 대기 작업을 고려한 복합 최단 경로인지 여부를 판단한다(S309). 복합최단 경로가 아닌 경우, 하나의 작업을 완료한 위치 및 적어도 하나 이상의 대기 작업의 수행 위치를 고려하여 우선순위를 지정하여 작업계획 또는 작업경로를 변경한다(S310). 또한 신규 작업이 새로 사용자(10~13)으로부터 요청된 경우(s311), 실시간으로 작업계획을 수정한다(S312). 실시간 작업 계획의 수정은 사전작업계획 수립(S302)와 동일한 원리로 진행될 수 있다. 또한 S305, S307, S309의 판별과정을 통해 다른 대기 작업을 수행하도록 작업계획이 변경되는 경우에도, 사용자 중심 작업 계획에서 문제가 발생할 수 있는 경우, S305, S307, S309의 작업계획 변경에도 불구하고, 사용자 중심으로 실시간 작업계획을 수정한다(S314). 대기 작업수가 남아있지 않을 때까지, S303에서 S314까지의 단계를 반복하고, 대기작업이 모두 처리되면, 로봇 제어 방법은 종료된다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10, 11, 12, 13: 사용자
50: 로봇
100: 사용자 요청 수신부
200: 작업 속성 우선순위 지정부
300: 작업계획부
310: 사전 작업 계획부
320: 실시간 작업 계획부
321: 사용자 중심 작업 계획부
322: 작업 중심 작업 계획부
325: 동일 위치 처리부
326: 동일 경로 처리부
327: 복합 최단 경로 처리부
400: 저장부
500: 로봇 제어부
1000: 로봇 제어 장치

Claims (14)

  1. 복수 사용자의 통신 장치로부터 로봇이 수행할 작업 요청을 수신하는 사용자 요청 수신부;
    상기 사용자 요청 수신부에서 수신한, 로봇이 수행할 작업 요청에서 요청된 작업 속성의 우선순위를 지정하는, 작업 속성 우선순위 지정부;
    상기 사용자 요청 수신부에서 수신한, 로봇이 수행할 작업 요청에 기반하여, 로봇(50)의 작업계획을 설정하는 사전 작업계획부;
    상기 작업 속성 우선순위 지정부에서 지정된 작업 속성의 우선순위에 기반하여, 상기 사전 작업계획부에서 설정된 로봇의 작업계획을 변경하는, 실시간 작업계획부; 및
    상기 실시간 작업계획부에서 변경된 로봇의 작업계획에 기반하여, 로봇을 제어하는 로봇제어부를 포함하고,
    상기 실시간 작업계획부는, 상기 로봇이 하나의 작업을 완료한 위치 및 적어도 하나 이상의 대기 작업의 수행 위치를 비교하여 대기 작업 순서 또는 작업경로를 변경하는 작업 중심 작업계획부를 포함하는, 로봇 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 작업 중심 작업계획부는, 적어도 하나 이상의 대기작업의 수행 위치가, 상기 로봇이 하나의 작업을 완료한 위치와 일치하는 경우, 상기 일치하는 대기 작업의 대기 순위를 1순위로 변경하는 동일위치 처리부를 포함하는, 로봇 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 작업 중심 작업계획부는, 적어도 하나 이상의 대기작업의 수행 위치가, 상기 로봇이 하나의 작업을 완료한 위치로부터 다음 대기 작업의 수행 위치까지의 경로 상에 존재하는 경우, 상기 경로 상에 존재하는 대기 작업의 대기 순위를 1순위로 변경하는 동일경로 처리부를 포함하는, 로봇 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 작업 중심 작업계획부는,
    상기 로봇이 하나의 작업을 완료한 위치에서 시작하여 바로 다음에 수행할 작업의 수행 위치 및 그 다음 작업의 수행 위치까지 도달하는 최단 경로를 연산하여 상기 로봇의 이동 경로를 설정하는 복합 최단경로 처리부를 포함하는, 로봇 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 실시간 작업계획부는, 상기 사용자 요청 수신부에서 수신한, 로봇이 수행할 작업 요청에 기반하여, 상기 사전 작업계획부에서 설정된 로봇의 작업계획을 변경하는, 사용자 중심 작업계획부를 더 포함하는, 로봇 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 사용자 중심 작업계획부는, 상기 작업 중심 작업계획부에 우선하여, 상기 설정된 로봇(50)의 작업계획을 변경하는, 로봇 제어 장치.
  8. 복수 사용자의 통신 장치로부터 로봇이 수행할 작업 요청을 수신하는 단계;
    상기 수신한 로봇이 수행할 작업 요청에서 요청된 작업 속성의 우선순위를 지정하는 단계;
    상기 수신한, 로봇이 수행할 작업 요청에 기반하여 로봇의 작업계획을 사전 설정하는 단계;
    상기 지정된 작업 속성의 우선순위에 기반하여, 상기 사전 설정된 로봇의 작업계획을 변경하는 단계; 및
    상기 변경된 작업계획에 기반하여 로봇을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 사전 설정된 로봇의 작업계획을 변경하는 단계는, 상기 로봇이 하나의 작업을 완료한 위치 및 적어도 하나 이상의 대기 작업 수행 위치를 비교하여 대기 작업 순서 또는 작업경로를 변경하는 단계인 것을 특징으로 하는 로봇 제어 방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 로봇이 하나의 작업을 완료한 위치 및 적어도 하나 이상의 대기 작업의 수행 위치를 비교하여 대기 작업 순서 또는 작업경로를 변경하는 단계는, 적어도 하나 이상의 대기작업의 수행 위치가, 상기 로봇이 하나의 작업을 완료한 위치와 일치하는 경우, 상기 일치하는 대기 작업의 대기 순위를 1순위로 변경하는 단계를 더 포함하는, 로봇 제어 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 로봇이 하나의 작업을 완료한 위치 및 적어도 하나 이상의 대기 작업의 수행 위치를 비교하여 대기 작업 순서 또는 작업경로를 변경하는 단계는, 적어도 하나 이상의 대기작업의 수행 위치가, 상기 로봇이 하나의 작업을 완료한 위치로부터 다음 대기 작업의 수행 위치까지의 경로 상에 존재하는 경우, 상기 경로 상에 존재하는 대기 작업의 대기 순위를 1순위로 변경하는 단계를 포함하는, 로봇 제어 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 로봇이 하나의 작업을 완료한 위치 및 적어도 하나 이상의 대기 작업의 수행 위치를 비교하여 대기 작업 순서 또는 작업경로를 변경하는 단계는, 상기 로봇이 하나의 작업을 완료한 위치에서 시작하여 바로 다음에 수행할 작업의 수행 위치 및 그 다음 작업의 수행 위치까지 도달하는 최단 경로를 연산하여 상기 로봇의 이동 경로를 설정하는 단계를 포함하는, 로봇 제어 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 사전 설정된 로봇의 작업계획을 변경하는 단계는, 상기 수신한 로봇이 수행할 작업 요청에 기반하여 상기 설정된 로봇의 작업계획을 변경하는 단계를 더 포함하는, 로봇 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 수신한 로봇이 수행할 작업 요청에 기반하여 상기 설정된 로봇의 작업계획을 변경하는 단계는, 상기 로봇이 하나의 작업을 완료한 위치 및 적어도 하나 이상의 대기 작업의 수행 위치를 비교하여 대기 작업 순서 또는 작업 경로를 변경하는 단계에 우선하여 상기 설정된 로봇의 작업계획을 변경하는, 로봇 제어 방법.
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