KR101380938B1 - 6축 자이로센서를 구비한 원격조종기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 원격조종기를 사용하여 굴삭기와 같은 중장비 및 그 구동장치를 조종하는 중에 조작자의 실수로 조종기가 낙하할 때 센서를 이용하여 이를 검출하여, 낙하 동안에 발생할 수 있는 구동장치의 비의도적인 작동을 방지하기 위해, 조작 전송신호를 차단하기 위한 6축 자이로센서를 구비한 원격조종기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 6축 자이로센서를 구비한 원격조종기는, 조작자의 의도적 또는 비의도적 조작에 의해 조종제어 신호를 발생하는 신호 발생부; 신호 발생부에서 생성된 신호를 6축 자이로센서가 센싱한 조종기의 위치 및 자세 신호에 기반하여 의도적인지 여부를 판단하는 제어장치; 제어장치에서 판단된 신호가 의도적 신호이면 조종제어 신호를 무선 신호로 변환시켜 구동장치로 전송하는 전송부; 전송부에서 전송된 신호에 의해 작동되는 구동장치; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

6축 자이로센서를 구비한 원격조종기 및 그 제어방법{REMOTE CONTROL HAVING A 6-AXIS GYRO SENSOR AND CONTROL METHOD THEROF}

본 발명은 원격조종기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 원격조종기를 사용하여 굴삭기와 같은 중장비 및 그 구동장치를 조종하는 중에 조작자의 실수로 조종기가 낙하할 때 센서를 이용하여 이를 검출하여, 낙하 동안에 발생할 수 있는 구동장치의 비의도적인 작동을 방지하기 위해, 조작 전송신호를 차단하기 위한 6축 자이로센서를 구비한 원격조종기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 원격에 있는 구동장치들, 예컨대 굴삭기, 크롤러(crawler), 지게차, 펌프카 등을 조종하기 위한 근격/원격조종기에는 적어도 하나의 버튼 (Button) 및 아날로그 스틱과 같은 조작 수단이 근격/원격조종기의 본체에 설치되어 있다. 조작자에 의해 조작 수단이 조작되면, 구동장치들을 원격으로 조작하기 위한 조작신호가 근격/원격조종기에서 발생되는데, 특히 원격조종기는 이들 조작신호를 소정의 송신신호로 변환하여 구동장치들, 상세하게는 구동장치들에 설치된 통신 모듈로 전송함으로써 구동장치들이 작동하여 소정의 작업을 수행한다. 여기에서 근격조종기는 유선조종기, 원격조종기는 무선조종기일 수 있으며, 구동장치들은 굴삭기, 크롤러(crawler), 지게차, 펌프카 등의 중장비 및 상기 중장비에 설치된 붐, 아암, 버킷 등의 작업대상물에 직접 접촉하여 작업대상물을 퍼 올리거나 다른 장소로 이동시키는 작업장치일 수 있다.

이와 같이 구동장치가 소정의 작업을 수행하는 동안 조작자는 허리와 같은 신체의 일정부위에 조종기를 착용한 상태로 걷거나 뛰면서 작업방향으로 이동하는 중에도 조종기를 조작하게 되는데, 이때 조작자의 실수로 인해 조종기가 낙하하여 버튼 및 조이스틱이 의도하지 않게 작동되는 오작동 사고가 발생할 수 있으며, 또한 작업 중에 조작자가 휴식을 위해 의도적으로 잠깐 동안 조종기의 전원을 끄지않고 바닥에 내려놓은 경우에도 조이스틱 등에 외부 물체가 접촉되어 의도하지 않은 오작동 인한 사고가 발생할 수 있다.

종래의 원격조종기에서는, 구동장치가 소정의 작업을 수행할 때, 안전사고를 방지하는 신호 차단 메카니즘이 부재하고, 비상시에 구동장치를 조작자가 직접 온/오프시키는 비상정지 스위치 이외에는 구동장치로 전송되는 조작신호가 의도적인지 또는 비의도적인지를 판단하여 구동장치를 작동시키는 조작신호를 유지하거나 차단할 수 없었다. 또한 비의도적인 조작신호인지를 판단하여 구동장치의 작동 오류를 사전에 방지하는 시스템이 부재하여 조작자에 대한 주기적 안전교육을 통해서만 조작 실수로 인한 안전사고를 사전에 방지하고자 하였다.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 근격/원격 조정기, 특히 원격조종기를 조작하는 조작자의 의도적 사용 유무 및 조작자의 실수로 인한 조종기의 낙하 상태의 검출을 통해 조작자가 의도적으로 또는 비의도적으로 조종기를 조작했는지의 유무를 센서를 통해서 감지하여 구동장치에 전송되는 조작신호(데이터 송신)를 유지시키거나 차단하여 작업장의 안전 사고를 방지하는 6축 자이로센서를 구비한 원격조종기 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기의 문제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 6축 자이로센서를 구비한 원격조종기는, 조작자의 의도적 또는 비의도적 조작에 의해 조종제어 신호를 발생하는 신호 발생부; 상기 신호 발생부에서 생성된 신호를 6축 자이로센서가 센싱한 원격조종기의 위치 및 자세 신호에 기반하여 의도적인지 여부를 판단하는 제어장치; 상기 제어장치에서 판단된 신호가 의도적 신호이면 조종제어 신호를 무선 신호로 변환시켜 구동장치로 전송하는 전송부; 상기 전송부에서 전송된 무선 신호에 의해 작동되는 구동장치; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제어장치는, 6축 자이로센서가 센싱한 조종기의 위치 및 자세 신호가 미리 정해진 6축 자이로센서(gyro sensor)의 위치 및 자세 신호 범위 내에 있으면 의도적 조작으로 판단하고, 6축 자이로센서(gyro sensor)의 위치 및 자세 신호 범위 외에 있으면 비의도적 신호로 판단한다.

또한, 상기 6축 자이로센서를 구비한 원격조종기의 제어방법은, 원격조종기의 의도적 또는 비의도적 조작에 의해 조종제어 신호가 발생하는 단계; 6축 자이로센서에 의해 조종기의 자세 및 위치가 센싱되는 단계; 상기 센싱된 신호에 기반하여 제어장치가 의도적 조작 여부를 판단하는 단계; 상기 센싱된 신호가 의도적 조작으로 판명된 경우 전송부로 조종제어 신호를 전송하는 단계; 상기 전송부에서 조정제어신호를 무선신호로 변환시켜 구동장치로 전송하는 단계; 상기 무선신호에 의해 구동장치가 작동하는 단계; 를 포함한다.

이상에서 설명한 것과 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 6축 자이로센서를 구비한 원격조종기 및 그 제어방법은, 조정기의 의도적 사용 유무를 검출할 수 있는 센서를 조종기에 장착함으로써 의도적 조작의 유무를 판단하는 별도의 검출 장치를 제작하여 설치할 필요 없으며, 조종기의 제어방법 및 시스템 구성에 맞게 센서 자유도를 선택적으로 사용할 수 있고, 6축 자이로센서를 이용하여 조종기의 조작 상태를 판단하므로 비의도적 사용으로 인한 작업물체 낙하시 조종기의 안전 메카니즘 신호를 발생할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 6축 자이로센서를 구비한 원격조종기의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 6축 자이로센서를 구비한 원격조종기의 제어방법의 흐름도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 발명은 굴삭기와 같은 중장비를 조종하는 원격조종기를 사용하여 중장비를 조정하는 중에 조작자의 실수로 조정기가 낙하시에 조종기에 설치된 센서, 바람직하게는 6축 자이로센서를 이용하여 조종기의 위치 및 자세를 검출하여, 낙하 동안에 발생할 수 있는 구동장치의 비의도적인 동작을 방지하기 위해, 구동장치로 전송되는 조작 무선신호를 차단하기 위한 6축 자이로센서를 구비한 원격조종기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하여, 하기에서는 본 발명에 따른 6축 자이로센서를 구비한 원격조종기의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 발명에 따른 구동장치를 조종하는, 6축 자이로센서(110)를 구비한 원격조종기는, 의도적 또는 비의도적 조작에 의해 조종제어 신호를 발생하는 신호 발생부(10); 상기 신호 발생부(10)에서 생성된 신호를 6축 자이로센서(110)가 센싱한 원격조종기의 위치 및 자세 신호에 기반하여 의도적인지 여부를 판단하는 제어장치(111); 상기 제어장치(111)에서 판단된 신호가 의도적 신호이면 조종제어 신호를 무선 신호로 변환시켜 구동장치(13)로 전송하는 전송부(12); 상기 전송부(12)에서 전송된 무선 신호에 의해 작동되는 구동장치(13)를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제어장치(111)는, 6축 자이로센서(110)가 센싱한 조종기의 위치 및 자세 신호가 미리 정해진 6축 자이로센서(gyro sensor,110))의 위치 및 자세 신호 범위 내에 있으면 의도적 조작으로 판단하고, 6축 자이로센서(gyro sensor)의 위치 및 자세 신호 범위 외에 있으면 비의도적 신호로 판단한다. 신호 발생부(10)는 구동장치(13)를 직접 조종하는 조이스틱이나 조작 버튼일 수 있다. 또한 본 명세서에서는 설명되지 않으나 6축 자이로센서(110) 및 제어장치(111)는 일반적인 제어부(11)에 포함될 수 있다.

원격에 있는 구동장치(13)들, 예컨대 굴삭기, 크롤러(crawler), 지게차, 펌프카 등을 조종하기 위한 근격/원격조종기는 일반적으로 조작자가 착용하고 작업하는 장소로 구동장치(13)를 좌우 또는 상하로 이동시키면서 작업을 하는데, 이때 조작자는 작업이 원할히 되도록 구동장치의 위치 및 방향을 확인하는데, 이때 구동장치와 동일한 방향으로 보행하거나 뛰어서 이동하게 된다. 이 경우 조종기에 설치된 6축 자이로센서(110)로 부터 발생하는 위치 및 자세 이탈 신호를 비의도적 조작 신호로 제어장치(111)가 판단하여 조종제어 신호가 전송부(12)로 전송되지 않도록 차단함으로써 구동장치(13)의 작동이 멈추게 된다. 이와 같은 조종기에서의 비의도적 조작이 아닌 경우에도 제어장치(111)는, 낙하와 같이 조종기가 수직 하방으로 또는 좌우로 흔들리면서 낙하하는 경우로 판단하여, 오류적 판단을 하게 되므로, 구동장치를 멈추게 하는 것이다.

상기와 같은 오류적 판단을 방지하고자 6축 자이로센서(110)로 부터 센싱되는 위치 및 자세 신호의 범위를 한정하여, 상기 정해진 범위 내에서의 수평이동, 수직이동 및 축 회전은 원격조종기 조작자의 의도적 조작으로 인한 신호로 제어장치가 판단하도록 설정하고, 상기 정해진 범위 이외에서 센싱되는 위치 및 자세 신호는 비의도적인 조작으로 인한 신호로 설정한다.

즉 조종기, 특히 원격 조종기는 탈부착 가능하게 조작자의 신체에 착용하기 때문에 원격 조종기를 작동하는 동안에 조작자가 의도하지 않게 신체에서 이탈되는 비의도적 낙하가 발생하기 쉽다. 또한 구동장치를 조종하기 위해 조종기에 늘 손을 올려놓고 아래로 누르면서 조종기를 작동하기 때문에 하부쪽인 중력 방향으로 하중이 작용하여 조종기가 의도하지 않게 낙하(落下) 사고가 발생하게 된다.

이 경우에 신체에 착용된 조종기가 느슨하게 되어 의도하지 않게 움직이거나, 신체에서 해제되어 지면으로 낙하하는 경우가 발생하게 된다. 이러한 경우 조종기에 설치되어 있는 버튼 또는 조이스틱이 원하지 않게 작동되어 구동장치들이 작동되는 오작동의 사고가 발생할 수 있다. 특히 조이스틱의 경우에는 조종기로부터 외부로 돌출되어 설치되어 있는데, 돌출 설치는 조종기가 낙하시에나 비의도적으로 움직였을 때 지면 및 외부 물체에 의한 눌림으로 인해 오작동되는 경우가 많다. 이를 방지하고자, 기구적인 장치, 예컨대 비상 스위치 등을 적용하여 오작동인 경우 빠르게 구동장차를 멈추게 할 수는 있으나, 근본적인 해결책은 되지 못한다. 본 발명은 비의도적인 낙하의 경우 짧게는 수십 ms(밀리 초)에 6축 자이로센서(110)가 이를 검출하여 제어장치(111)가 조종제어 신호를 전송부(12)에 전송하지 못하게 함으로써 조종기의 비의도적인 동작 상태를 원천적으로 막을 수 있어서, 구동장치(13)의 오작동을 차단할 수 있다,

이와 같은 오작동으로 인해 야기되는 구동장치의 비정상적인 동작은 전체 시스템 손상 및 작업장에서의 안전사고를 일으킬 수 있으므로, 조종기가 신체로부터의 낙하와 같이 위치 및 방향(자세)을 이탈하는 것을 센싱하여, 센싱된 신호가 조작자가 의도하지 않은 것으로 판명될 때 전송부(12)에서 구동장치(13)로 작동(무선)신호를 못 보내도록 제어장치(111)가 전송부(12)로 전송하는 조종 제어신호를 차단함으로서 구동장치(13)가 작동되지 않게 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 6축 자이로센서를 구비한 원격조종기의 제어방법에 대하여 설명하기로 한다. 본 발명의 원격조종기의 제어방법은, 원격조종기의 의도적 또는 비의도적 조작에 의해 조종제어 신호가 발생하는 단계; 6축 자이로센서(110)에 의해 원격조종기의 자세 및 위치가 센싱되는 단계; 상기 센싱된 신호에 기반하여 제어장치(111)가 의도적 조작 여부를 판단하는 단계; 상기 센싱된 신호가 의도적 조작으로 판명된 경우 전송부(12)로 조종제어 신호를 전송하는 단계; 상기 전송부(12)에서 조정제어신호를 무선신호로 변환시켜 구동장치(13)로 전송하는 단계; 상기 무선신호에 의해 구동장치(13)가 작동하는 단계; 를 포함한다.

바람직하게는, 상기 6축 자이로센서(110)에 의해 센싱된 신호가 제어장치(111)에서 비의도적 조작으로 판명된 경우, 제어장치(111)는 전송부(12)로 전송되는 조종제어 신호를 차단하고 시작 단계로 복귀하는 단계를 더 포함하고, 상기 전송부(12)로 전송되는 조종제어 신호의 차단으로 인해, 전송부(12)는 무선 신호를 구동장치(13)로 전송하지 않아 구동장치가 작동되지 않는다.

상세하게는, 원격조종기에 설치된 6축 자이로센서(110)로 부터 6축의 x,y,z축의 변위속도, x,y,z축의 각속도를 입력받아 조작상태의 상황 인지를 제어장치(111)가 제어 알고리즘을 통해 원격조종기의 조작 여부 및 어떠한 조작 상태인지를 판별한다. 또한 제어장치(111)는, 조종기의 낙하 여부를 판별하여, 의도적(정상상태)인지 또는 비의도적(위험상태)를 구분하여, 비의도적인 경우 유/무선 신호를 차단함과 동시에 각종 데이터를 저장 후 조종기 전체의 전원을 오프하게 된다. 즉, 6축 자이로센서(110)에 의해 상기 원격조종기의 상태, 예컨대 위치 및 자세가 낙하 등의 비도적인 상태인 것으로 탐지되어, 원격조종기가 비의도적으로 동작하는 것으로 제어장치(111)에 의해 검출되면, 구동장치의 오작동을 방지하고자 하는 안전메카니즘이 가동되어, 제어장치(111)가 전송부(12)에서 구동장치(13)로 전송되는 무선신호를 차단하여 구동장치를 멈추게 한다. 즉, 전송부를 오프시키고, 기존의 조종기의 작동 데이터를 저장하면서 오류를 정정한 후, 조종기의 파워를 오프시키는 제어의 연속 흐름을 갖춘다. 본 발명에서 원격조종기에 어떤 센서를 사용할 것인가, 또한 조종기의 비의도적 낙하의 범위, 즉 조종기의 위치 및 자세의 변화 범위를 어느 범위로 까지 해야할 것인가는 원격조종기를 사용하여 작업시 중장비 및 구동장치의 작업 행태 및 조작자의 행동 범위 등을 고려하는 것이 바람직하다.

본 발명에서의 원격조정기 조작자의 의도적 상태는 구동장치를 작동시키기 위한 정상적인 조작 상태를 의미하며, 비의도적 상태는 비정상적인 조작 상태, 즉 구동장치가 조작자의 조종과는 무관하게 작동되는 위험상태를 의미한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 게시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10.신호 발생부 11.제어부
110.6축 자이로센서 111.제어장치
12.전송부 13.구동장치

Claims (6)

1. 구동장치를 조종하는, 6축 자이로센서를 구비한 원격조종기에 있어서,
   조작자의 의도적 또는 비의도적 조작에 의해 조종제어 신호를 발생하는 신호 발생부;
   상기 신호 발생부에서 생성된 신호를 6축 자이로센서가 센싱한 조종기의 위치 및 자세 신호에 기반하여 의도적인지 여부를 판단하는 제어장치;
   상기 제어장치에서 판단된 신호가 의도적 신호이면 조종제어 신호를 무선 신호로 변환시켜 구동장치로 전송하는 전송부;
   상기 전송부에서 전송된 신호에 의해 작동되는 구동장치; 를 포함하며, 상기 제어장치는, 6축 자이로센서가 센싱한 조종기의 위치 및 자세 신호가 미리 정해진 6축 자이로센서(gyro sensor)의 위치 및 자세 신호 범위 내에 있으면 의도적 조작으로 판단하고, 6축 자이로센서(gyro sensor)의 위치 및 자세 신호 범위 외에 있으면 비의도적 신호로 판단하는 것을 특징으로 하는 6축 자이로센서를 구비한 원격조종기.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 신호발생부는 버튼 이거나 조이스틱 인 것을 특징으로 하는 6축 자이로센서를 구비한 원격조종기.
   
4. 구동장치를 조종하는, 6축 자이로센서를 구비한 원격조종기의 제어방법에 있어서,
   상기 제어방법은,
   원격조종기의 의도적 또는 비의도적 조작에 의해 조종제어 신호가 발생하는 단계;
   6축 자이로센서에 의해 조종기의 자세 및 위치가 센싱되는 단계;
   상기 센싱된 신호에 기반하여 제어장치가 의도적 조작 여부를 판단하는 단계;
   상기 센싱된 신호가 의도적 조작으로 판명된 경우 전송부로 조종제어 신호를 전송하는 단계;
   상기 전송부에서 조정제어신호를 무선신호로 변환시켜 구동장치로 전송하는 단계;
   상기 무선신호에 의해 구동장치가 작동하는 단계; 를 포함하며,
   상기 센싱된 신호에 기반하여 제어장치가 의도적 조작 여부를 판단하는 단계는, 6축 자이로센서가 센싱한 조종기의 위치 및 자세 신호가 미리 정해진 6축 자이로센서의 위치 및 자세 신호 범위 내에 있으면 의도적 조작으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 6축 자이로센서에 의해 센싱된 신호가 제어장치에서 비의도적 조작으로 판명된 경우, 제어장치는 전송부로 전송되는 조종제어 신호를 차단하고 시작 단계로 복귀하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 전송부로 전송되는 조종제어 신호의 차단으로 인해, 전송부는 무선 신호를 구동장치로 전송하지 않아 구동장치가 작동되지 않는 것을 특징으로 하는 제어방법.
   
   
   

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