KR101303889B1 - 최적화 감시 작업을 위한 다수 로봇의 이동 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

최적화 감시 작업을 위한 다수 로봇의 이동 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 위치가 불확실한 동적 목표물을 다수 로봇이 협력하여 탐색하는 동적 목표물 탐색 시스템 및 방법에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명의 일실시예에 따른 동적 목표물 탐색 시스템은 동적 목표물을 탐색하기 위한 적어도 하나 이상의 로봇과, 상기 목표물의 위치를 상기 목표물의 초기 위치 및 속도 정보를 이용하여 미리 구축된 점유 격자 지도 상에 시간에 따라 확장되는 목표물 영역으로 나타내는 목표물 모델링부와, 상기 하나 이상의 로봇이 상기 점유 격자 지도 상에서 미리 설정된 시간 동안 이동할 수 있는 예상 경로를 계산하고, 상기 계산된 예상 경로 및 상기 목표물 모델링부에서 표현된 상기 목표물 영역을 기초로 상기 로봇의 탐색 경로를 계획하는 경로 계획부와, 상기 경로 계획부가 계획한 상기 탐색 경로를 따라 상기 로봇을 움직이도록 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

최적화 감시 작업을 위한 다수 로봇의 이동 제어 시스템 및 방법{Moving Control System and Method for Plural Robots for Optimal Monitoring}
본 발명은 다수 로봇을 이용한 감시 작업 중 사각 영역을 최소화할 수 있도록 하는 최적화 감시 작업을 위한 다수 로봇의 이동 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 로봇을 이용한 감시 기술이 발전함에 따라 로봇을 이용하여 보안 시설, 군사 시설 등에서 감시 작업을 수행하는 경우가 늘어나고 있다. 기존 한국공개특허 제10-2011-0129631호의 경우 무한 궤도 구동 방식과 레일 구동 방식 중에서 어느 하나의 구동 방식을 선택하여 사용할 수 있는 이동형 감시 로봇 시스템을 개시하고 있으며, 한국공개특허 제10-2008-0073993호의 경우 추적 대상을 추적하고, 추적 대상이 처한 상황에 맞는 감시 및 통제 기능을 수행하는 지능형 로봇 감시서비스 시스템을 개시하고 있다.
하지만, 이러한 로봇을 이용한 감시 방법은 한 대의 로봇으로 이루어진 시스템을 사용함으로써 한 대의 로봇으로 커버하지 못하는 사각 영역이 많이 발생한다는 문제점이 생긴다. 이러한 사각 영역을 감시 작업의 효율을 떨어뜨린다.
한국공개특허 제10-2011-0129631호 한국공개특허 제10-2008-0073993호
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다수 로봇을 이용하여 사각 영역을 최소화하면서 감시 작업을 수행할 수 있도록 최적화 감시 작업을 위한 다수 로봇의 이동 제어 시스템 및 밥을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해 본 발명의 일실시예에 따른 최적화 감시 작업을 위한 다수 로봇의 이동 제어 시스템은 감시 영역을 감시하기 위한 선두 로봇과, 상기 선두 로봇을 보조하면서 상기 감시 영역을 감시하기 위한 적어도 하나 이상의 추종 로봇과, 감시 작업 중 사각 영역을 최소화하도록 상기 선두 로봇 및 상기 하나 이상의 추종 로봇의 간격을 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 다수로봇의 이동 제어 시스템은 사각 영역을 분석하는 사각영역 분석부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 사각영역 분석부를 이용하여 미리 설정된 감시 경로 상의 상기 선두 로봇과 상기 추종 로봇 사이의 거리에 따른 사각 영역의 크기를 분석하고, 상기 분석된 사각 영역의 크기가 최소가 되도록 상기 간격을 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 다수로봇의 이동 제어 시스템은 상기 선두 로봇과 상기 하나 이상의 추종 로봇 사이의 거리를 감지하는 거리 감지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 최적화 감시 작업을 위한 다수 로봇의 이동 제어 방법은 선두 로봇을 감시 영역의 미리 설정된 감시 경로로 이동시키면서 사각 영역을 분석하는 단계와, 상기 선두 로봇 및 상기 하나 이상의 추종 로봇을 상기 감시 영역의 상기 미리 설정된 감시 경로로 이동시키면서 상기 분석된 사각 영역의 감소량을 측정하는 단계와, 상기 감시 경로의 동에 따른 상기 사각 영역의 감소량을 데이터베이스로 구축하는 단계와, 상기 구축된 데이터베이스를 기초로 감시 작업 중 상기 사각 영역의 감소량을 최대화하도록 상기 선두 로봇 및 상기 하나 이상의 추종 로봇 사이의 간격을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 다수 로봇의 이동 제어 방법은 감시 작업 중 상기 선두 로봇과 상기 하나 이상의 추종 로봇 사이의 거리를 감지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 최적화 감시 작업을 위한 다수 로봇의 이동 제어 시스템 및 방법에 의하면, 다수 로봇을 이용한 감시 작업에 있어서 사각 영역을 최소화할 수 있도록 다수의 로봇의 간격 등 대형을 제어함으로써 감시 작업의 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다수 로봇의 이동 제어 시스템의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다수 로봇의 이동 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
도 3은 선두 로봇을 이동시키는 경우 발생하는 사각 영역을 표시한 도면이다.
도 4는 추종 로봇이 선두 로봇을 추종하는 경우 추종 로봇이 커버하는 선두 로봇의 사각 영역을 표시한 도면이다.
도 5는 선두 로봇의 이동 경로에 따른 사각 영역을 분석한 그래프이다.
도 6은 선두 로봇과 추종 로봇의 거리에 따른 추종 로봇이 커버할 수 있는 선두 로봇의 사각 영역을 도시한 도면이다.
도 7은 시뮬레이션을 위한 감시 영역의 위성 사진을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 감시 영역을 격자 지도를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 선두 로봇과 추종 로봇의 격자 지도상의 이동 경로를 나타낸 도면이다.
도 10은 선두 로봇 단독으로 감시한 경우와, 본 발명의 일실시예에 따른 다수 로봇의 이동 제어 방법으로 감시 작업을 수행한 경우의 사각 영역을 분석한 도면이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 그러나, 첨부도면 및 이하의 설명은 본 발명에 따른 동적 환경에서의 최적화 감시 작업을 위한 다수 로봇의 이동 제어 시스템 및 방법의 가능한 일실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상은 위 내용에 한정되지 아니한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다수 로봇의 이동 제어 시스템의 개략 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 다수 로봇의 이동 제어 시스템(1)은 사각영역 분석부(10)와 거리 감지부(20)와, 제어부(30)와, 선두 로봇(40)과 추종 로봇(50)을 포함하여 구성된다.
사각영역 분석부(10)는 감시 영역의 미리 설정된 경로로 선두 로봇(40) 또는 추종 로봇(50)을 이동하는 경우 사각 영역의 크기를 분석하는 역할을 한다.
거리 감지부(20)는 감시 작업 중 상기 선두 로봇(40)과 추종 로봇(50) 사이의 거리를 감지하는 역할을 한다.
선두 로봇(40) 및 추종 로봇(50)은 후술할 제어부(30)에 의해서 무선으로 움직임이 제어된다. 도 1에서는 하나의 추종 로봇(50)을 예시하였지만, 추종 로봇(50)은 하나 이상의 로봇으로 구성될 수도 있다.
제어부(30)는 사각영역 분석부(10)에서 분석된 사각 영역의 크기를 기초로 하여 감시 작업 중 상기 선두 로봇(40)과 상기 추종 로봇(50) 사이의 거리를 조절하는 역할을 한다. 즉, 제어부(30)는 선두 로봇(40)과 추종 로봇(50) 동시 이동 중 사각 영역의 크기가 최소가 되는 간격 만큼 선두 로봇(40)과 추종 로봇(50)을 이격시키면서 이동을 제어한다. 이하, 도 2 내지 도 10을 참조하여 구체적인 방법을 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다수 로봇의 이동 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
본 발명에 따른 다수 로봇의 이동 제어 방법은 감시 영역의 미리 설정된 감시 경로가 존재하고, 이 감시 경로로 상기 선두 로봇 단독으로 시험 주행 및 상기 선두 로봇 및 상기 추종 로봇을 동시에 시험 주행하여 사각 영역을 분석하여 데이터베이스를 구축하여야 한다.
먼저, 제어부(30)는 선두 로봇(40)을 감시 경로로 이동시키면서 사각영역 분석부(10)에서 분석되는 사각영역의 크기를 분석한다(S200).
다음, 같은 감시 경로 상에 선두 로봇(40)과 추종 로봇(50) 사이의 거리를 변화시켜 가면서 주행시키면서 선두 로봇(40)과 추종 로봇(50)의 거리에 따른 사각 영역의 감소량을 분석한다(S200).
이렇게 분석된 데이터는 데이터베이스로 구축된다. 이 데이터베이스에는 선두 로봇(40)과 추종 로봇(50)의 거리에 따른 사각영역의 감소량 데이터가 구축되어 있다.
이렇게 데이터베이스가 구축되면, 제어부(30)는 선두 로봇(40)과 추종 로봇(50)을 모두 이용하여 미리 설정된 감시 경로로 감시 작업을 진행한다. 이때, 데이터베이스에 구축된 정보를 기초로 사각영역의 감소량을 최대화하는 추종 로봇(50)과 선두 로봇(40)의 경로를 생성하여(S240), 추종 로봇(50) 및 선두 로봇(40)의 이동을 제어한다.
도 3은 선두 로봇을 이동시키는 경우 발생하는 사각 영역을 표시한 도면이며,도 4는 추종 로봇이 선두 로봇을 추종하는 경우 추종 로봇이 커버하는 선두 로봇의 사각 영역을 표시한 도면이다.
도 3에서 빨간색으로 표시된 부분이 선두 로봇(40)이 단독으로 감시 작업을 수행한 경우의 사각 영역을 의미한다. 한편, 도 4에서는 선두 로봇(40)과 추종 로봇(50)이 동시에 감시 작업을 수행한 경우에 초록색으로 표시된 부분이 추종 로봇(50)이 커버한 선두 로봇(40)의 사각 영역을 의미한다.
즉, 추종 로봇(50)이 같이 감시 작업을 수행하면 사각 영역이 커버된다는 점을 확인할 수 있다.
도 5는 사각영역 분석부(10)에 의해 선두 로봇(40) 단독으로 감시 작업을 수행한 경우 경로에 따른 사각 영역을 분석한 그래프이다. 한편, 도 6은 선두 로봇(40)과 추종 로봇(50)이 동시에 감시 작업을 수행한 경우 추종 로봇(50)이 커버한 선두 로봇(40)의 사각 영역을 두 로봇 사이의 간격에 따라 분석한 그래프이다.
도 6에서 선두 로봇(40)의 이동 경로에 따라 추종 로봇(40)이 커버한 사각 영역의 값이 가장 클 때의 거리만큼 선두 로봇(40)과 추종 로봇(50)과의 간격을 제어하면, 사각 영역의 감소량을 최대화할 수 있음을 알 수 있다.
이하 도 7 내지 도 10에서는 본 발명의 일실시예에 따른 다수 로봇의 이동 제어 시스템으로 시뮬레이션을 한 경우를 예로 들어 본 발명에 따른 효과를 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 다수 로봇을 이용하여 감시 작업을 수행한 감시 영역의 위성 사진이다. 도 8에는 도 7의 감시 영역을 격자 지도로 변환하여 나타낸 도면이다. 도 9에 도시된 선과 같이 감시 경로를 미리 설정하여 작업을 수행하였다.
실험한 결과 도 10과 같은 결과가 나타났다. 즉, 파란 그래프는 선두 로봇(40) 단독으로 감시를 수행한 경우의 사각 영역이고, 붉은 그래프는 선두 로봇(40)과 추종 로봇(50)을 함께 감시 작업한 경우의 사각 영역을 나타낸다. 도 10에 표시된 바와 같이 사각 영역이 전체적으로 약 40 % 감소하였다.
본 발명에 따른 최적화 감시 작업을 위한 다수 로봇의 이동 제어 시스템은 이와 같은 방법으로 사각 영역을 최소화하도록 다수 로봇의 간격을 조절함으로써 감시 작업의 효율성을 향상시킬 수 있다.
1 : 다수 로봇의 이동 제어 시스템 10 : 사각영역 분석부
20 : 거리 감지 30 : 제어부
40 : 선두 로봇 50 : 추종 로봇

Claims (5)

  1. 감시 영역을 감시하기 위한 선두 로봇;
    상기 선두 로봇을 보조하면서 상기 감시 영역을 감시하기 위한 적어도 하나 이상의 추종 로봇;
    감시 작업 중 사각 영역을 최소화하도록 상기 선두 로봇 및 상기 하나 이상의 추종 로봇의 간격을 조절하는 제어부; 및
    사각 영역을 분석하는 사각영역 분석부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 사각영역 분석부를 이용하여 미리 설정된 감시 경로 상의 상기 선두 로봇과 상기 추종 로봇 사이의 거리에 따른 사각 영역의 크기를 분석하고, 상기 분석된 사각 영역의 크기가 최소가 되도록 상기 간격을 조절하는 것을 특징으로 하는 최적화 감시 작업을 위한 다수 로봇의 이동 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 선두 로봇과 상기 하나 이상의 추종 로봇 사이의 거리를 감지하는 거리 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 최적화 감시 작업을 위한 다수 로봇의 이동 제어 시스템.
  4. 감시 영역을 감시하기 위한 선두 로봇과 적어도 하나 이상의 추종 로봇을 이용한 최적화 감시 작업을 위한 다수 로봇의 이동 제어 방법에 있어서,
    상기 선두 로봇을 상기 감시 영역의 미리 설정된 감시 경로로 이동시키면서 사각 영역을 분석하는 단계;
    상기 선두 로봇 및 상기 하나 이상의 추종 로봇을 상기 감시 영역의 상기 미리 설정된 감시 경로로 이동시키면서 상기 분석된 사각 영역의 감소량을 측정하는 단계; 및
    상기 감시 경로의 이동에 따른 상기 사각 영역의 감소량을 데이터베이스로 구축하는 단계;
    상기 구축된 데이터베이스를 기초로 감시 작업 중 상기 사각 영역의 감소량을최대화하도록 상기 선두 로봇 및 상기 하나 이상의 추종 로봇 사이의 간격을 제어하는 단계를 포함하는 최적화 감시 작업을 위한 다수 로봇의 이동 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    감시 작업 중 상기 선두 로봇과 상기 하나 이상의 추종 로봇 사이의 거리를 감지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 최적화 감시 작업을 위한 다수 로봇의 이동 제어 방법.
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