KR101415297B1

KR101415297B1 - 로봇 지도 생성 방법 및 로봇 지도 이용 방법 및 로봇지도를 가지는 로봇

Info

Publication number: KR101415297B1
Application number: KR1020080035250A
Authority: KR
Inventors: 함종규; 정희석; 김광춘
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-04-16
Filing date: 2008-04-16
Publication date: 2014-07-07
Also published as: KR20090109830A

Abstract

본 발명은 로봇 지도 생성 방법 및 로봇 지도 이용 방법 및 로봇 지도를 가지는 로봇에 관한 것으로, 이러한 본 발명은, 특정 공간을 다수의 공간으로 구분하고, 구분한 각 공간에 존재하는 각 물체들의 위치와 물체 정보에 매핑 되는 키-로케이션을 가지는 공간지도를 생성하는 과정과, 상기 물체들이 위치한 공간에 따라 상기 키-로케이션을 그룹화한 공간지도를 작성하는 과정과, 상기 키-로케이션을 그룹화한 공간지도를 디지털화하여 로봇지도로 변환하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 로봇지도 생성 방법 및 생성한 로봇 지도를 이용하는 방법 및 생성한 로봇 지도를 가지는 로봇을 제공한다.

로봇지도, 공간지도

Description

로봇 지도 생성 방법 및 로봇 지도 이용 방법 및 로봇 지도를 가지는 로봇{A method for creating a robot map and using robot map and robot having robot map}

본 발명은 로봇지도 생성 방법 및 로봇지도의 이용 방법 및 로봇 지도를 가지는 로봇에 관한 것으로, 특정 공간에 위치한 물체의 위치 정보 및 물체에 대한 정보를 가지는 로봇지도 및 이러한 로봇지도 생성 방법 및 이용 방법과 이러한 로봇 지도를 가지는 로봇에 관한 것이다.

로봇(Robot)은 자동 조절에 의해 조작이나 이동 등의 일을 수행할 수 있는 기계 장치로서, 인간을 대신하여 여러 작업에 이용되고 있다. 그 동안 로봇 산업은 급속도로 발전해 왔으며, 산업용/특수 작업용 로봇에 대한 연구에서 가정용, 교육용 로봇과 같이 인간의 작업을 돕고 인간의 생활에 즐거움을 주는 목적으로 만들어지는 로봇에 대한 연구로 확대되고 있는 실정이다. 이러한 로봇들은 인간 생활환경 안에서 작업을 수행하기 때문에, 주로 작은 크기의 이동 로봇(Mobile Robot)들이 대부분이다. 이런 이동 로봇의 주행에 관한 연구는 로봇 분야에서 매우 중요한 연구 분야 중 하나이다.

기존의 이동 로봇에 대한 연구는 특정 영역에서 고정되어 있는 형태 또는 미리 정형화된 경로(Path)를 따라서만 이동하는 형태의 로봇에 대해 주로 행해졌다. 하지만, 최근에는 미지의 자유 공간에서 센서(Sensor)나 비전(Vision) 등을 통해 임의의 장애물을 인식하고, 특정한 표시(Landmark)나 장착된 센서에서 획득한 정보를 이용해 자신의 현재 위치를 파악하여 목적지로 충돌 없이 이동하는 로봇에 대한 연구가 이루어지고 있다. 이러한 이동 로봇에 대한 일련의 기능을 SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)이라고 한다. SLAM 기술은 로봇에 장착된 센서나 비전을 이용해서 주변 환경 정보와 자신의 위치 정보를 스스로 인식하는 기술로 많은 연구가 있어 왔으나, 센서 측정 시의 오차와 환경 지도 작성 및 위치 인식에 대한 불확실성 등으로 실제 적용하는 데는 어려움이 따른다.

또한, 로봇의 이동시 그 목표 지점을 사용자가 직접 좌표 값을 입력하여, 그 목표 지점으로 이동시 주변의 물체에 부딪히거나, 목표 지점에 위치한 물체와 충돌하는 등의 문제점이 있다.

따라서 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 감안한 본 발명의 목적은 특정 공간에 존재하는 물체에 대한 위치 정보를 공간에 따라 구분하여 체계적으로 저장하고, 해당 물체에 위치를 전자 기기가 인식할 수 있는 전자적 정보로 나타낸 로봇지도를 생성하는 데에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 로봇지도를 이용하여 경로 생성, 목표 위치 탐색 등에 활용함에 있다. 그리고 본 발명의 또 다른 목적은 로봇지도가 가지는 물체의 위치 정보를 이용하여 해당 물체에 대한 정보를 사용자에게 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 로봇의 로봇지도 생성 방법은, 특정 공간을 다수의 공간으로 구분하고, 구분한 각 공간에 존재하는 각 물체들의 위치와 물체 정보에 매핑 되는 키-로케이션을 가지는 공간지도를 생성하는 과정과, 상기 물체들이 위치한 공간에 따라 상기 키-로케이션을 그룹화한 공간지도를 작성하는 과정과, 상기 키-로케이션을 그룹화한 공간지도를 디지털화하여 로봇지도로 변환하는 과정을 포함한다.

상기 로봇지도는 상기 공간지도를 다수개의 단위 영역으로 구분하고, 구분한 단위 영역에 따라 좌표 값이 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기 로봇지도는 상기 공간지도를 다수개의 단위 영역으로 구분하고, 상기 구분한 단위 영역에 대한 정보를 디지털 값으로 저장하며, 상기 구분한 단위 영역 에 대한 정보는 이동 가능 영역, 이동 불가 영역 및 키-로케이션을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 키-로케이션은 로봇의 크기 및 종류에 따라 로봇의 작업 반경 이동 범위를 고려한 적응 거리만큼 이격된 거리에 생성하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 로봇지도를 이용한 로봇의 이동 방법은, 사용자의 명령 입력에 따라, 특정 공간을 다수의 공간으로 구분하고 구분한 각 공간에 존재하는 각 물체들의 위치와 물체 정보에 매핑 되는 키-로케이션이 상기 물체들이 위치한 공간에 따라 그룹화된 정보를 가지는 로봇지도를 리드하는 과정과, 상기 명령에 해당하는 물체의 특징 정보를 안내하는 과정과, 상기 명령에 해당하는 물체의 키-로케이션을 목표 지점으로 설정하고, 상기 로봇의 현 위치에서 상기 목표 지점까지의 경로를 생성하는 과정과, 상기 목표 지점으로 상기 경로를 따라 이동하는 과정을 포함한다.

상기 로봇지도는 상기 구분한 각 공간에 따라 트리 구조로 저장된 키-로케이션들을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 경로를 생성하는 과정은 현 위치에서 목표 지점인 키-로케이션까지 상기 트리 구조를 통해 경로를 생성하는 것을 특징으로 한다.

상기 안내하는 과정 후, 사용자의 추가 명령이 있으면 상기 추가 명령에 해당하는 물체의 키-로케이션을 이용하여 경로를 생성하는 과정과, 상기 경로를 따라 이동하는 과정을 포함한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 로봇 지도를 가지는 로봇은, 다수의 공간으로 구분된 특정 공간의 구조가 도시된 공간 지도 및 상기 구분한 각 공간에 존재하는 물체들의 물체 정보를 저장하는 저장부; 및 상기 공간지도에 상기 물체들의 위치와 물체 정보에 매핑 되는 키-로케이션을 상기 물체들이 위치한 공간에 따라 그룹화한 공간지도를 생성하고, 상기 키-로케이션을 그룹화한 공간지도를 디지털화하여 로봇지도로 변환하여 상기 저장부에 저장하는 제어부를 포함한다.

상기 로봇지도는 상기 공간지도를 다수개의 단위 영역으로 구분하고, 상기 구분한 단위 영역에 대한 정보를 디지털 값으로 저장하며, 상기 구분한 단위 영역에 대한 정보는 이동 가능 영역, 이동 불가 영역 및 키-로케이션을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 로봇을 이동시키기 위한 이동 수단부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 명령에 해당하는 물체의 키-로케이션을 목표 지점으로 설정하고, 상기 로봇의 현 위치에서 상기 목표 지점까지의 경로를 생성하며, 상기 목표 지점으로 상기 경로를 따라 이동하도록 상기 이동 수단부를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 로봇 지도는 상기 구분한 각 공간에 따라 트리 구조로 저장된 키-로케이션들을 가지며, 상기 제어부는 현 위치에서 목표 지점인 키-로케이션까지 상기 트리 구조를 통해 경로를 생성하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 명령에 해당하는 물체의 특징 정보를 안내하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 공간지도를 이용하여 공간에 존재하는 물체들의 정보를 그 물체의 점유 영역에 따라 체계적으로 구분하는 색인인 키-로케이션을 통해 로봇지도를 생성하므로, 로봇이 체계적인 위치 정보 검색 및 이의 활용이 가능하다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 로봇지도는 각 물체에 물체 정보를 가지므로, 사용자에게 해당 물체에 대한 정보를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 시스템에 대해서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 로봇 시스템은 센서 태크(Sensor Tag)(10) 및 로봇(100)을 포함한다.

본 발명의 실시 예에서는 유비쿼터스 환경을 가정한다. 유비쿼터스 환경 하에서 사용자는 센서 태그(sensor tag)(10)를 휴대 할 수 있다. 센서 태그(sensor tag)(10)는 사용자가 휴대 가능한 형태로 제작되어, 사용자의 위치 정보를 로봇(100)에 제공하기 위해 사용된다. 사용자의 휴대를 위해 센서 태그(10)는 사용자가 널리 휴대하는 단말기에 장착시킬 수 있다. 이러한 센서 태그(10)는 대표적인 예로 RF id 등을 들 수 있다. 본 발명의 실시 예서는 센서 태그(10)는 통신 모듈(RF transceiver 등)을 구비하여 로봇(100)에게 위치 정보를 제공한다. 이러한 위치 정보를 로봇(100)에게 제공하는 경우, 센서 태그(30)는 기 설정된 개인을 식별하기 위한 식별 정보를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 로봇(100)은 센서 태그(30)를 통해 사용자의 위치를 알 수 있으며, 사용자가 키-로케이션(key-location)에 해당하는 위치를 지나갈 경우, 로봇(100)은 해당 키-로케이션에 대응하는 물체 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 실시 예에 따른 로봇(100)의 기능 블록을 설명하기로 한다. 이는 본 발명의 설명에 필요한 구성들만 설명될 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 로봇(100)은 무선 통신부(110), 유선 입력부(120), 이동 수단부(130), 저장부(140), 카메라부(150), 표시부(160), 센서부(170) 및 제어부(180)를 포함한다.

무선 통신부(110) 및 유선 입력부(120)는 기본적으로 사용자로부터 명령을 수신하기 위한 장치이며, 수신한 명령을 제어부(170)로 전달한다. 여기서, "명령"이라 함은 로봇이 사용자에게 제공할 수 있는 기능을 수행하도록 하는 입력 신호이다. 예를 들면, 로봇이 특정 물체를 집어 오라는 명령을 수행할 수 있도록 설계된 경우, 사용자는 로봇에게 "특정 물체를 집어 오라"는 명령을 입력할 수 있다.

또한, 무선 통신부(110) 및 유선 입력부(120)는 사용자로부터 공간지도를 입력 받을 수 있다. 그리고 무선 통신부(110) 및 유선 입력부(120)는 공간지도가 표현하는 공간에 존재하는 물체에 대한 정보(이하, "물체 정보"로 축약함)를 입력 받는다. 여기서, 물체 정보는 공간지도에 물체의 점유면적 및 중심점을 표시하고, 표시한 중심점에서 키-로케이션(key-location)을 산출하기 위한 것이다. 물체 정보에 대한 설명은 하기에서 더 자세히 하기로 한다.

무선 통신부(110)는 사용자로부터 명령, 공간지도, 물체 정보를 "명령 입력 장치"를 통해 무선으로 입력 받는다. "명령 입력 장치"는 무선 송신 수단이며, 무선 송신을 수행하기 위한 장치를 말한다.

무선 통신부(110)는 "명령 입력 장치"의 종류에 따라 다양한 형태로 구현 가능하다. 예컨대, 사용자의 명령 입력 장치가 적외선 신호를 사용하는 리모트 컨트롤러(remote controller)인 경우, 무선 통신부(110)는 적외선 수신 포트로 구현될 수 있다. 또한, 사용자의 명령 입력 장치가, 근거리 개인 통신 장치, 예컨대, 블루투스, 무선랜 등과 같은 프로토콜을 이용한 장치인 경우, 무선 통신부(110)는 블루투스 모듈, 무선랜 송수신 모듈 등으로 구현될 수 있다. 그리고 사용자의 명령 입력 장치가 광대역 무선 통신망을 이용한 통신 장치, 예컨대, CDMA, GSM의 통신 프 로토콜을 이용할 수 있는 통신 장치(예컨대, 이동통신단말기)인 경우, 무선 통신부(110)는 CDMA, GSM 망으로부터 데이터를 송수신할 수 있는 장치로 구현될 수 있다.

유선 입력부(120)는 제어부(170)와 유선으로 직접 연결되는 입력 장치이며, 예컨대, 키보드(keyboard)와 같은 키 입력 수단 등이 될 수 있다. 유선 입력부(120)는 사용자로부터 명령, 공간지도, 물체 및 물체에 대한 정보를 유선으로 직접 입력 받는다.

이동 수단부(130)는 제어부(170)의 제어에 따라 제어부(170)가 제공한 경로를 통해 로봇을 이동시킨다. 이를 위하여, 이동 장치부(130)는 실제로 이동하기 위한 수단인 이동 장치와, 그 이동 장치를 제어하기 위한 제어 모듈을 포함한다. 여기서, 이동 장치부(130)는 그 이동 장치로 바퀴, 4족, 6족, 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.

저장부(140)는 소위 하드디스크(hard disk)와 같은 스토리지 디바이스(storage device), 소위 디램(DRAM)과 같은 메모리(memory)를 포함하며, 스토리지 디바이스 및 메모리는 착탈 가능한 형태로 구현될 수 있다. 저장부(140)는 착탈 가능하도록 소정의 착탈 장비를 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 저장부(140)는 본 발명의 실시 예에 따른 물체 정보, 공간지도 및 로봇지도를 저장한다. 여기서, 저장부(140)는 무선 입력부(110) 또는 유선 입력부(120)를 통해 입력받은 물체 정보, 공간지도를 저장한다.

물체 정보는 기본적으로 타 물체와 식별하기 위한 식별정보를 가진다. 또한, 물체 정보는 점유 정보 및 특징 정보를 가질 수 있다. 점유 정보는 물체가 공간지도상에 어떻게 배치되며, 공간지도에서 점유하는 면적이 어느 정도인지 알 수 있도록 하는 정보이다. 따라서 점유 정보는 평면도 상에서 바라본 물체의 크기, 모양, 및 점유 면적 등을 포함한다. 또한, 점유 정보는 물체의 중심점을 포함한다. 또한, 특징 정보는 해당 물체의 특징에 따라 사용자에게 정보를 제공하기 위한 정보이다. 예컨대, 특징 정보는 해당 물체가 "냉장고"인 경우, 냉장고에 저장된 내용물 및 각 내용물의 유통 기한이 될 수 있다. 또한, 특징 정보는 해당 물체가 정수기, 공기청정기, 및 에어컨디셔너와 같은 물체인 경우, 구비한 필터와 필터 교환 주기가 될 수 있다. 이와 같은 특징 정보를 이용하여 사용자에게 정보를 제공하기 위한 것으로, 하기에서 보다 자세히 설명할 것이다.

또한, 저장부(140)는 물체 정보를 포함하는 공간지도를 이용하여 생성된 로봇지도를 저장한다. 여기서, 로봇지도는 공간지도에 이동 가능 영역, 이동 불가 영역 및 키-로케이션을 적용한 것을 로봇이 인식 가능한 디지털 값으로 변환한 것이다. 이러한 공간지도 및 로봇지도에 대해서는 하기에서 더 자세히 설명하기로 한다.

카메라부(150)는 로봇에 장착되어 로봇과 소정 거리 이격된 특정 물체를 촬영하여 촬영한 영상을 표시부(170) 및 제어부(180)에 제공한다. 카메라부(150)는 카메라 모듈(미도시), 신호처리장치(미도시) 및 영상처리장치(미도시)를 구비한다. 카메라 모듈은 피사체를 촬영하며, 촬영된 피사체인, 광학적 화상 신호를 전기적 화상 신호로 변환하는 카메라 센서를 구비한다. 여기서 카메라 센서는 CCD센서를 사용함이 바람직하다. 신호처리장치는 카메라 모듈로부터 출력되는 아날로그 화상 신호를 디지털 화상 신호로 변환한다. 여기서 신호처리장치는 DSP(Digital Signal Processor)로 구현함이 바람직하다. 영상처리장치는 신호처리장치에서 출력되는 화상 신호를 표시하기 위한 화면 화상 신호를 발생하는 기능을 수행한다. 영상처리장치는 제어부(180)의 제어에 따라 수신되는 화상 신호를 표시부(170)의 규격에 맞춰 화면 화상 신호로 출력한다.

센서부(170)는 카메라부(150)와 동기되어, 현재 카메라부(150)가 촬영하는 특정 물체와 로봇과의 거리를 감지할 수 있다. 이를 위하여 센서부(160)는 거리 감지를 위한 센서를 구비할 수 있다. 예컨대, 적외선 센서를 이용하여 물체와 로봇과의 거리를 감지할 수 있다. 센서부(160)는 특정 물체와 로봇과의 거리를 감지하여 제어부(180)로 제공한다. 또한, 센서부(160)는 본 실시예에 따른 로봇의 공간 이동 시, 공간에 대한 정보를 획득하는 부분이다. 센서부(160)는 적외선 센서(Infrared sensor), 터치 센서(Touch sensor), 휴먼 센서(Human sensor) 등의 센서를 구비할 수 있다. 적외선 센서는 적외선을 이용하여 온도, 압력의 세기 등을 감지하여, 감지 결과를 제어부(180)로 전달한다. 터치 센서는 사용자로부터의 접촉 등을 감지하고, 외부 접촉에 의한 압력을 감지하여 감지 결과를 제어부(180)로 전달한다. 휴먼 센서는 인체에서 방출되는 적외선 양의 변화 상태를 포착하여 인체를 감지하는 PIR(Pyroelectronic Infrared) 센서 등으로 구성될 수 있고, 인체를 감지하여 감지 결과를 제어부(180)로 전달한다. 센서부(160)는 로봇이 로봇지도를 통해 특정 공간 이동 시, 공간에 대한 정보를 획득한다.

표시부(170)는 현재 로봇의 상태 정보(예컨대, 위치, 배터리 등)를 시각적으로 안내하기 위한 화면, 로봇이 제공하는 서비스를 안내하고 그 서비스를 사용자가 입력하도록 안내하는 시각적 인터페이스(GUI, Graphic User Interface) 등을 제공한다. 이러한 표시부(170)는 터치스크린 형태로 형성될 수 있다. 터치스크린 형태로 표시부(170)가 형성된 경우, 표시부(170)는 유선 입력부(120)의 기능 중 일부 또는 전부를 수행할 수 있다.

제어부(180)는 로봇의 전반적인 기능을 제어하기 위한 것으로, 본 발명의 실시 예에 따른 제어부(180)는 공간의 구조가 도시된 공간지도에 물체 정보를 포함시키고, 물체 정보가 포함된 공간지도에서 키-로케이션을 도출한다. 그런 다음, 제어부(180)는 이러한 공간지도를 이용하여 로봇지도를 생성하고, 생성한 로봇지도를 이용하여 로봇을 이동시킨다. 키-로케이션을 생성하기 위하여, 제어부(180)는 저장부(140)에 기 저장된 공간지도 및 물체 정보를 리드(read)하고, 리드한 공간지도에 로봇의 크기 및 작업 반경 등을 고려한 설정 거리를 적용하여, 키-로케이션을 도출한다. 이때, 키-로케이션은 그룹화 할 수 있다. 키-로케이션에 대한 설명은 하기에서 더 자세히 설명하기로 한다.

그런 다음, 무선 및 유선 입력부(110, 120)를 통해 "명령"을 입력받을 시, 제어부(170)는 해당 명령을 수행하기 위한 위치(키-로케이션)로 이동하도록 이동 장치부(130)를 제어한다. 이때, 로봇은 물체에 대응하는 키-로케이션으로 이동한다. 여기서, 제어부(170)는 이동 장치부(130)에 이동할 키-로케이션 및 현 위치에서 이동할 키-로케이션까지의 경로를 제공한다.

제어부(180)는 물체 정보 중 점유 정보를 획득하기 위한 방법으로, 카메라부(150)로부터 수신한 영상 및 센서부(160)로부터 수신한 정보를 이용하여 물체를 인식하고, 물체의 크기, 중심점, 위치 등을 산출할 수 있다.

또한, 제어부(180)는 무선 통신부(110)를 통해 센서 태그(30)로부터 사용자의 위치를 수신한다. 이때, 사용자가 키-로케이션(key-location)에 해당하는 위치를 지나갈 경우, 제어부(180)은 해당 키-로케이션에 대응하는 물체의 특징 정보를 사용자에게 알린다. 이때, 제어부(180)는 표시부(170)를 통해 해당 특징 정보를 시각적으로 표시하고, 오디오 처리부를 통해 해당 특징 정보를 음성 신호로 알릴 수 있다.

그러면, 상술한 공간지도에 대해서 설명하기로 한다. 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 공간지도를 설명하기 위한 도면이다. 먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 공간지도는 특정 공간을 분할하고, 분할한 각 영역의 공간지도를 따로 생성할 수 있다. 예컨대, 특정 주택에 대한 공간지도를 생성하는 경우, 그 주택을 주택에 속한 각 방, 복도, 거실 등으로 분할하여, 분할한 각 공간의 공간지도를 따로 생성할 수 있다.

도 2a에 실제 공간을 도시하였다. 도 2b는 도 2a에 도시된 바와 같은 실제 공간을 공간지도로 도시한 것이다. 도 2b를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 공간지도는 내벽(점선으로 표시), 외벽(실선으로 표시), 및 기둥 등의 특정 공간에 대한 구조가 도시된다. 또한, 공간의 구조가 도시된 공간지도에 물체를 배치한다. 도 2b에는 테이블, 의자, 소파, 싱크대 등만 도시되었지만, 이러한 물체에 한정되 는 것이 아니며, 여기서, 물체는 특정 공간에 배치되는 모든 사물을 의미한다. 예컨대, 물체는 탁자, 의자, TV, 냉장고 등의 가구가 될 수 있으며, 가구 이외에도 생활 용품, 잡화 등이 될 수 있다. 또한, 물체는 소화기 등과 같은 특수 목적에 사용되는 것이 될 수 있다. 즉, 공간의 구조와는 달리, 공간과 분리하여 이동할 수 있는 모든 물체를 의미한다.

상술한 모든 물체는 그 물체 정보로 "중심점"을 가지며, 중심점은 각 물체를 식별하기 위한 식별자가 될 수 있다. 이러한 물체의 중심점은 그 물체의 무게 중심을 평면도 상에서 물체를 바라보았을 때의 위치가 되는 것이 바람직하다. 그러나 물체의 중심점은 필요에 따라 설정에 의해 사용자가 지정할 수 있다. 특히, 중심점은 로봇에게도 적용된다.

상술한 바와 같이, 공간지도는 공간상의 구조와 물체의 배치가 표시된다. 공간지도에 물체를 배치하기 위해서는, 물체 정보 중 점유 정보가 필요하다.

점유 정보는 물체가 공간지도상에 어떻게 배치되며, 공간지도에서 점유하는 면적이 어느 정도인지 알 수 있도록 하는 정보이다. 따라서 점유 정보는 평면도 상에서 바라본 물체의 크기, 모양, 및 점유 면적 등을 포함한다. 특히, 점유 정보는 앞서 설명한 물체의 중심점을 더 포함한다.

또한, 공간지도에 표시되지는 않지만, 각 물체는 그 물체 정보로 각 물체에 매핑된 특징 정보를 가진다. 특징 정보는 해당 물체의 특징에 따라 사용자에게 정보를 제공하기 위한 정보이다. 예컨대, 특징 정보는 해당 물체가 "냉장고"인 경우, 냉장고에 저장된 내용물 및 각 내용물의 유통 기한이 될 수 있다. 또한, 특징 정보 는 해당 물체가 정수기, 공기청정기, 및 에어컨디셔너와 같은 물체인 경우, 구비한 필터와 필터 교환 주기가 될 수 있다.

여기서, 사용자는 점유 정보 및 특징 정보를 포함하는 물체 정보를 무선 통신부(110) 및 유선 입력부(120) 중 어느 하나를 통해 입력할 수 있다. 한편, 로봇은 점유 정보 등을 자동으로 생성할 수 있다. 이때, 로봇은 물체를 "물체 인식 방법"을 통해 인식하고 해당 물체의 점유 정보를 자동으로 생성할 수 있다. 이때, 제어부(180)는 카메라부(150)를 통해 해당 물체의 영상을 입력 받고, "물체 인식 방법"을 통해 해당 물체를 인식한다. 그런 다음, 인식한 물체를 식별하기 위한 식별자를 할당 한 후, 센서부(160)를 통해 현재 위치와 물체와의 거리 및 물체의 크기를 측정하고, 측정한 물체의 위치 및 크기에 따라, 물체의 중심점을 도출할 수 있다. "물체 인식 방법"은 상술한 방법 외에 이 출원 시점에서 다양한 방법을 이용할 수 있다. 예컨대, CCD/IR 센서 등을 이용할 수 있다. 이와 같이, 물체 정보는 사용자가 입력하거나, 물체 정보 중 일부는 로봇이 자동으로 생성할 수 있다.

또한, 공간지도는 상술한 물체의 중심점에 대응한 키-로케이션(key-location)을 가진다. 키-로케이션은 로봇이 특정 물체에 상응하는 특정 명령을 수행하기 위해 이동해야하는 목표 지점이다. 예컨대, 로봇이 "소화기를 들고 오라는 명령"을 입력받은 경우, 로봇은 소화기 앞의 특정 지점으로 이동하여 그 지점에서 소화기를 들어 올리고 사용자에게 돌아 갈 것이다. 여기서, 키-로케이션은 소화기 앞의 특정 지점을 의미한다.

그러면, 상술한 키-로케이션을 설정하는 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 키-로케이션을 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

우선, 키-로케이션은 설정 거리(Cd, c-distance, configuration-distance)를 적용하여 생성된다. 설정 거리(Cd)는 기본적으로 로봇이 물체나 공간의 구조와 부딪히지 않을 수 있는 공간을 적용하기 위한 요소이다. 이러한 이유로, 설정 거리(Cd)는 로봇에 따른 이동 가능 범위 및 작업 반경을 고려하여 설정된다.

도 3a에 로봇(100)과 물체인 소화기(310)가 도시되었다. 로봇(100)과 소화기(310)는 각각 중심점(101, 311)을 가진다. 도시된 바에 따르면, 소화기(310)의 중심점(311)과 로봇(100)의 중심점(101)을 연결한 선분이 있다. 여기서, 그 선분에 속하는 소화기의 최외각 점(302)을 도출할 수 있다. 또한, 이 최외각 점(302)에서 로봇(100)의 중심점(101)을 연결하는 선분의 길이가 설정 거리(Cd)가 된다. 한편, 최외각 점(302)에서 소화기의 중심점(311)까지의 거리는 물체 거리(Od, Object distance)가 된다. 이때, 로봇(100)의 중심점(101)이 키-로케이션이된다. 이와 같이, 이러한 설정 거리(Cd)를 고려하여 물체와 소정 간격 이격된 위치에 키-로케이션을 설정한다.

도 3b에 로봇(100)과 물체인 미닫이문(320)이 도시되었다. 로봇(100) 및 미닫이문(320)은 각각 중심점(101, 321)을 가진다. 도시된 바와 같이, 미닫이문(320)의 중심점(321)과 로봇(100)의 중심점(101)을 연결한 선분이 있다. 여기서, 물체 거리(Od, Object distance)는 무시할 수 있다. 따라서 도 3b에서는 물체의 중심점(321)에서 로봇(100)의 중심점(101)을 연결하는 선분의 길이가 설정 거리(Cd)가 된다. 이때, 로봇(100)의 중심점(101)이 키-로케이션이 된다. 이와 같이, 이러한 설정 거리를 고려하여 물체와 소정 간격 이격된 위치에 키-로케이션을 설정한다.

설정 거리는, 앞서 설명한 바와 같이, 로봇의 종류에 따라 설정한다. 설정 거리를 설정하기 위해 고려해야 할 것은 로봇의 형태 및 크기, 로봇의 이동 수단 등이 있다. 예컨대, 로봇과 물체가 부딪히지 않을 정도의 적정 거리인 설정 거리(Cd)를 유지하는 것이 중요하다. 또한, 로봇 팔을 가진 로봇인 경우, 로봇 팔을 이용하여 물건을 집을 수 있는 적정 거리(설정 거리)를 유지하는 것이 중요하다. 또한, 로봇의 이동 수단에 따라 로봇이 이동할 수 없는 위치가 있다. 예컨대, 로봇의 이동 장치부(130)의 이동 장치가 옆걸음을 할 수 없는 경우, 옆걸음을 할 수 있는 이동 장치를 가진 로봇과는 다른 키-로케이션을 생성할 수 있다.

이와 같이, 상술한 바와 같이, 설정 거리(Cd)는 로봇이 특정 물체에 대한 적정 거리를 유지하고, 사용자의 명령에 따라 작업을 수행하기 위한 적정 거리를 의미한다. 따라서 본 발명의 실시 예에 따른 키-로케이션은 상술한 설정 거리(Cd)를 고려한 위치에 설정된다.

상술한 바와 같이 물체의 키-로케이션을 설정한 후, 키-로케이션을 그룹화 한다. 그러면, 키-로케이션을 그룹화 하는 방법을 설명하기로 한다. 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시 예에 따른 키-로케이션의 그룹화를 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도 4a 내지 도 4c는 특정 공간의 공간지도의 일부분이며, 특정 공간의 평면도이다.

이를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 키-로케이션의 그룹화는 다음과 같다. 먼저, 어느 일 물체의 점유 영역과 타 물체의 점유 영역이 공간상 겹치는 경우 일 물체 및 타 물체의 키-로케이션을 그룹화 한다. 도 4a에 탁자(401)위에 컴퓨터 본체(403), 모니터(405) 및 프린터(407)가 놓여 있는 것을 평면도상에서 도시하였다. 도시한 바와 같이, 물체들(401 내지 407)은 공간상 점유 영역이 겹친다. 이러한 경우, 물체들(401 내지 407)의 키-로케이션을 그룹화 하고, 그룹화한 물체들의 대표 키-로케이션을 설정한다. 예컨대, 탁자(401)의 키-로케이션(409)을 대표 키-로케이션으로 설정한다.

또한, 어느 일 물체의 점유 영역에 타 물체의 키-로케이션이 포함된 경우, 어느 일 물체 및 타 물체의 키 로케이션을 그룹화 한다. 도 4b에 책상(410)과 걸상(430)을 도시하였다. 도면부호 411은 책상(410)의 중심점이며, 도면부호 431은 걸상(430)의 중심점이다. 또한, 도면부호 413은 책상(410)의 키-로케이션이며, 도면부호 433은 걸상(430)의 키-로케이션이다. 도시한 바와 같이, 걸상의 점유 영역은 책상의 키-로케이션을 포함한다. 이러한 경우 책상(410) 및 걸상(430)의 키-로케이션을 그룹화하고, 걸상(430)의 키-로케이션을 대표 키-로케이션으로 설정한다.

다음으로, 구분된 일 공간의 키-로케이션들을 그룹화 할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 공간지도 생성 시, 광역 공간(예컨대, 주택)을 다수의 공간으로 구분할 수 있다. 이러한 광역 공간 및 광역 공간을 다수로 구분한 공간지도를 도 4c에 도시하였다.

도시한 바와 같이, 광역 공간(400)을 공간 A, B, C, D(450, 460, 470, 480)로 구분하였다. 각 공간 A, B, C, D(450, 460, 470, 480)는 내부에 다수개의 물체 들(도시하지 않음)을 포함하고, 그 물체들을 그룹화 하여 대표 씨-로케이션을 설정한다. 도시한 바와 같이, 도면 부호 451, 461, 471, 및 481은 공간 A, B, C, D(450, 460, 470, 480) 내부의 물체들의 대표 씨-로케이션이다. 이러한 씨-로케이션 및 대표 씨-로케이션은 트리구조 형태로 저장될 수 있다. 이때, 공간 A, B, C, D(450, 460, 470, 480) 내부의 물체들의 씨-로케이션은 설정한 각 대표 씨-로케이션의 하위 씨-로케이션이 된다.

이와 같이, 광역 공간을 다수의 공간으로 구분하고, 각 구분한 공간 내부의 물체들의 대표 씨-로케이션을 생성함으로써, 구분한 공간 중 어느 일 공간에 속하는 위치에서 타 공간의 특정 물체에 해당하는 명령을 로봇이 입력 받은 경우, 전역 경로 생성에 이용된다.

예컨대, 현재 로봇의 위치가 도면부호 X에 있다고 가정한다. 또한, 도면 부호 401은 냉장고이며, 냉장고(401)의 씨-로케이션은 도면부호 Y라고 가정한다. 이때, 로봇은 사용자로부터 "냉장고 안의 물을 가져오라"는 명령을 입력받았다고 가정한다.

그러면, 로봇은 냉장고(401)가 어느 대표 키-로케이션에 위치한 물체인지 검색하고, 그런 다음, 로봇은 냉장고(401)의 대표 씨-로케이션(471)으로 먼저 이동한다. 이때, 로봇은 순차로 공간의 대표 씨-로케이션인 461, 481 및 471 순으로 순차로 이동할 것이다. 이어서, 로봇은 대표 씨-로케이션의 하위 씨-로케이션에서 냉장고(401)의 씨-로케이션인 Y로 이동하여, "냉장고 안의 물을 가져오라"는 명령을 수행한다. 이와 같이, 대표 씨-로케이션은 전역 경로 생성에 이용될 수 있다.

지금까지, 본 발명의 실시 예에 따른 공간지도에 대해서 살펴보았다. 이하로는 전술한 공간지도를 이용한 로봇지도 생성 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇지도를 설명하기 위한 도면이다.

로봇지도는 공간지도를 단위 영역으로 분할하고, 분할한 단위 영역은 그 위치 좌표로 X-Y 좌표계를 이용할 수 있으며, 각 단위 영역에 대한 위치 좌표는 행렬을 이용하여 저장될 수 있다. 여기서, 평면인 2차원 좌표에 대해서만 설명했지만, 2차원 좌표에 고도를 더 고려한 3차원의 좌표도 가능하며, 로봇의 관절을 고려한 3차원 좌표를 사용할 수 있다. 다만, 발명의 요지를 명확히 하기 위하여, 2차원 좌표계로 설명하기로 한다. 따라서 로봇지도에서 씨-로케이션 및 대표 씨-로케이션 등의 위치 정보는 단위 영역의 좌표 값으로 2차원 행렬로 나타낼 수 있다. 예컨대, 도면 부호 550은 로봇 지도의 어느 일 단위 영역이며, 이 단위 영역의 좌표는 (14, 15)이며, 좌표 (14, 15)로 색인된다.

분할한 단위 영역에 대한 정보는 디지털 값으로 표현될 수 있다. 로봇지도는 각 단위 영역별로 공간지도에 표시된 지형, 지물 및 물체를 표시하기 위하여, 이동 가능 영역 및 이동 불가 영역을 구분하여 표시한다. 이동 가능 영역은 지형, 지물 및 물체가 없는 곳을 의미한다. 그리고 이동 불가 영역은 지형, 지물 또는 물체가 있는 곳을 의미한다. 확장하여, 이동 가능 영역은 지형, 지물, 및 물체에 대응하여, 설정 거리만큼 이격된 위치가 될 수 있다. 특히, 지형, 지물, 또는 물체가 있는 곳은 지형, 지물 및 물체의 높이를 표현할 수 있다. 예컨대, 이동 가능 영역은 "0"의 값으로 표시하고, 그렇지 않은 영역은 "1" 이상의 값으로 표시한다. 이때, 1 이상의 값은 지형, 지물 및 물체의 높이를 표현하기 위한 것으로, 숫자가 높을수록 지형, 지물 및 물체의 높이가 높음을 의미한다. 한편, 데이터의 량을 줄여 표현하기 위해, 각 단위 영역에 대한 정보를 1 비트(bit)로 이용하여 표현하는 경우, 각 단위 영역이 로봇이 이동 가능 영역이면, 비트값 "0"으로 표시하고, 이동 불가 영역이면, 비트값 "1"로 표시할 수 있다.

도 5a는 공간지도이며, 도 5a에 책상(510)과 책상의 키-로케이션(511), 걸상(520)과 걸상의 키-로케이션(521)이 도시되었다. 책상의 키-로케이션(511)과 걸상(520)의 점유 영역이 겹치므로, 책상(510) 및 걸상의 키-로케이션(521)은 그룹화 된다. 또한, 그룹화 된 키-로케이션들의 대표 키-로케이션은 걸상의 키-로케이션(515)이 된다. 이러한 도 5a를 이용하여 생성한 로봇지도가 도 5b에 도시되었다. 도시한 바와 같이, 로봇지도는 공간 지도를 단위 영역으로 분할하고, 각 단위 영역의 정보를 디지털 값으로 저장한다. 도 5a에서 분할한 단위 영역은 (1, 1) 내지 (16, 16)의 좌표 값을 가진다. 분할한 단위 영역에 대한 정보로 각 영역 중 이동 가능 영역은 "0"의 값을, 이동 불가 영역은 "1"의 값을 가진다. 여기서, 책상 및 걸상이 점유하고 있는 영역(이동 불가 영역)에 대한 정보는 "1"로 저장되며, 책상 및 걸상이 점유하고 있지 않은 영역(이동 가능 영역)에 대한 정보는 "0"으로 저장될 수 있다.

또한, 책상의 키-로케이션(511) 및 걸상의 키-로케이션(515)은 각각 (7, 8) 및 (11, 8)로 저장되며, 책상 및 걸상의 대표 키-로케이션(515)은 (11, 8)로 저장된다. 이때, 대표 키-로케이션(515)은 하위에 책상의 키-로케이션(511) 및 걸상의 키-로케이션(515)을 포함하는 구조로 저장된다. 따라서 사용자는 대표 키-로케이션을 통해 하위의 책상 또는 걸상의 키-로케이션을 검색할 수 있다.

상술한 공간지도 및 로봇지도에 대한 설명을 바탕으로 본 발명의 실시 예에 따른, 로봇지도 생성 방법을 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇지도 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.

앞서 설명한 바와 같이, 로봇지도는 공간지도를 바탕으로 생성된다. 따라서 로봇(100)은 그 저장부에 공간지도를 미리 저장한다. 공간지도는 사용자가 입력할 수 있다. 여기서, 로봇은 저장부에 공간지도를 저장한 상태라고 가정한다. 또한, 키-로케이션을 산출하기 위해, 로봇(100)은 물체 정보를 미리 저장한다. 물체 정보는 점유 정보 및 특징 정보를 포함한다. 물체 정보는 사용자가 입력하거나, 로봇이 자동으로 생성할 수 있다. 이때, 로봇(100)은 카메라부(150)를 통해 해당 물체의 영상을 입력 받고, 물체 인식을 통해 해당 물체를 식별하기 위한 식별자를 할당 한 후, 센서부(160)를 통해 현재 위치와 물체와의 거리 및 물체의 크기를 측정하고, 측정한 물체의 위치 및 크기에서 물체의 중심점을 도출할 수 있다. 상술한 바와 같이, 로봇(100)은 공간 지도 및 물체 정보를 저장부(140)에 미리 저장된 상태라고 가정한다.

제어부(190)는 S601 공간지도 및 물체 정보를 리드(read)한다. 여기서, 공간지도는 해당 공간의 구조가 도시된 지도이다. 앞서 설명한 바와 같이, 공간지도는 광역의 공간을 다수개의 공간으로 구분한 각각의 공간지도를 포함한다.

제어부(190)는 S603 단계에서 각 물체를 공간지도에 배치한다. 즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 제어부(190)는 S603 단계에서 앞서 리드한 각 물체의 물체 정보에 따라 해당 물체를 공간지도 상에 배치한다. 해당 물체를 공간지도 상에 배치할 시, 물체의 크기, 모양, 점유 영역은 해당 공간지도의 축척에 맞춰 조절된다. 물체를 공간지도에 배치하면 물체 정보에 따라 공간지도 상에서 물체의 점유 영역 및 중심점 등이 표시된다.

그런 다음, 제어부(190)는 S605 단계에서 공간지도에 물체의 중심점 및 설정 거리(Cd)를 고려하여 각 물체에 대응하는 키-로케이션을 생성한다. 이는 도 3a 및 도 3b에서 설명한 바와 같이, 로봇의 종류에 따라 설정 거리(Cd)를 고려하여 키-로케이션을 생성한다.

이어서, 제어부(190)는 S607 단계에서 키-로케이션들을 그룹화한다. 그룹화는 도 4a 내지 도 4c에서 설명한 바와 같이, 첫째, 어느 일 물체의 점유 영역과 타 물체의 점유 영역이 공간상 겹치는 경우 일 물체 및 타 물체의 키-로케이션을 그룹화 한다. 둘째, 어느 일 물체의 점유 영역에 타 물체의 키-로케이션이 포함된 경우, 어느 일 물체 및 타 물체의 키 로케이션을 그룹화 한다. 셋째, 구분된 공간의 각 공간의 키-로케이션들을 그룹화 한다.

제어부(190)는 S609 단계에서 그룹화된 키-로케이션을 가지는 공간지도를 로봇지도로 변환한다. 즉, 공간지도를 이용하여 로봇지도를 생성한다.

상술한 바와 같이, 로봇지도는 공간지도를 단위 영역으로 분할하고, 분할한 단위 영역은 각각의 위치 좌표를 가진다. 또한, 분할한 단위 영역에 대한 정보는 디지털 값으로 저장된다. 로봇지도에서, 키-로케이션의 위치는 분할한 각 단위 영 역의 좌표 값으로 저장되며, 또한, 그룹화된 키-로케이션들은 대표 키-로케이션과 각 키-로케이션이 매핑 되어 저장된다. 또한, 각 물체의 물체 정보는 각 물체의 키-로케이션에 매핑 되어 저장된다. 따라서 키-로케이션을 통해 해당 물체의 위치와 물체 정보를 알 수 있다.

로봇지도는 키-로케이션을 가지며, 키-로케이션은 특정 물체와 매핑된 위치 정보이다. 즉, 키-로케이션은 특정 물체와 로봇간에 설정 거리를 고려한 위치 정보를 제공한다. 이는 로봇이 이동시 목표 위치를 설정하는 데에 이용될 수 있다. 상술한 바와 같이, 키-로케이션을 가지는 로봇지도는 키-로케이션을 통해 다음과 같은 정보를 제공할 수 있다. 첫째, 키-로케이션은 특정 공간을 구분하고, 구분된 공간의 물체들을 그룹화한, 대표 키-로케이션을 가진다. 따라서 키-로케이션은 구분된 공간들을 연결하는 공간 연결 관계를 제공할 수 있다. 이러한 이유로 키-로케이션은 로봇의 전역 경로 생성에 이용될 수 있다. 또한, 키-로케이션은 매핑되는 물체의 물체 정보를 가지므로, 특정 물체의 물체 정보 중 특징 정보를 검색하기 위한 색인으로써 활용될 수 있다.

그러면, 상술한 바와 같은 로봇지도의 활용 예에 대해서 설명하기로 한다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 키-로케이션을 가지는 로봇지도를 이용한 로봇의 작업 수행 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 7을 참조하면, 제어부(180)는 S701 단계에서 "명령"을 입력 받고, S703 단계에서 로봇 지도를 리드한다. S701 단계에서 제어부(180)는 "명령"을 무선 통신부(110), 유선 입력부(120) 중 어느 하나를 통해 수신할 수 있다. 여기서, "명령" 은 특정 물체에 대응하는 명령이다. 예컨대, "물을 가져와"라는 명령은 물이 있는 물체에 대응하는 명령이다. 따라서 "물을 가져와"라는 명령을 입력받은 제어부(180)는 S703 단계에서 로봇 지도를 리드하여 물이 있는 물체에 해당하는 물체 정보를 검색한다. 예컨대, 물이 있는 물체는 냉장고라고 가정한다. 그러면, 제어부는 S705 단계에서 물체의 키-로케이션을 색인하여 해당 물체의 특징 정보가 존재하는지 판단한다. 판단 결과 물체의 특징 정보가 있는 경우, S707 단계에서 특징 정보를 안내한다. 한편, 안내할 특징 정보가 없는 경우 제어부(180)는 S713 단계로 진행한다. 여기서, 기 설정된 특징 정보는 물체가 냉장고인 경우, 냉장고에 저장된 음식의 유통 기한이 될 수 있다. 특징 정보의 안내는 "음식의 유통 기한"에 대한 정보를 제공할 수 있다. 예컨대, 로봇은 사용자에게 음식의 유통기한이 얼마 남지 않았음을 안내하거나, 유통기한이 지난 음식을 안내할 수 있다. 사용자는 특징 정보를 안내를 받고, 추가 명령을 입력할 수 있다. 예컨대, "유통기한이 지난 음식을 버리라"는 추가 명령을 입력할 수 있다. 따라서 제어부(180)는 S709 단계에서 추가 명령이 입력되면, S711 단계에서 추가 명령에 따른 이동 경로를 설정한다. 예컨대, 제어부(180)는 S709 단계에서 "유통기한이 지난 음식을 버리라"는 추가 명령을 입력받으면, S711 단계에서 냉장고 및 쓰레기통 순의 이동 경로를 설정할 것이다. 이때, 경로 설정은 이동하고자 하는 물체의 키-로케이션을 추출하고, 현 위치에서 추출한 키-로케이션까지 이동 경로를 설정한다. 한편, 특징 정보가 존재하지 않은 경우, 제어부(180)는 S713 단계에서 최초 명령(S701 단계)에 따른 경로를 설정한다.

이어서, 제어부(180)는 S715 단계에서 로봇이 생성한 이동 경로를 따라 키- 로케이션(목표 지점)까지 이동하도록 이동 수단부(130)를 제어한다.

목표 지점에서 제어부(180)는 S717 단계에서 명령에 따른 작업을 수행하도록 로봇을 제어한다. 작업이 완료된 후, 제어부(180)는 S719 단계에서 이동 수단부(130)를 제어하여 본래 위치로 귀환한다.

그러면, 상술한 S711 및 S713 단계의 경로 생성 방법에 대해서 좀 더 자세히 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 지도를 이용한 경로 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 설명하기로 한다. 도 8은 도 4c의 키-로케이션들을 그룹화하고, 그룹화한 키-로케이션들의 트리구조이다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 그룹화한 키-로케이션들은 로봇지도로 변환 시 도 8에 도시한 바와 같은 구조로 저장될 수 있다.

도 8 및 도 4c를 참조하면, 키-로케이션 a, b, c, d(451, 461, 471, 481)는 공간 A, B, C, D에 존재하는 키-로케이션들의 대표 키-로케이션이다. 즉, 키-로케이션 a, b, c, d(451, 461, 471, 481)는 하위에 키-로케이션 a1, a2, b1, b2, Y, d1 및 d2를 가진다. 특히, 키-로케이션 a1은 하위에 키-로케이션 a11, a12, a13, a14를 가지며, 키-로케이션 a2는 하위에 키-로케이션 a21, a22를 가지고, 키-로케이션 b1은 하위에 키-로케이션 b11, b12를 가진다.

예컨대, 도 4a에서 설명한 바와 같이, 키-로케이션들을 그룹화하면, 키-로케이션 a11, a12, a13 및 a14는 탁자, 본체, 모니터 및 프린터의 키-로케이션이며, 키-로케이션 a1은 탁자의 키-로케이션이 될 수 있다.

또한, 도 4b에서 설명한 바와 같이, 키-로케이션들을 그룹화하면, 키-로케이션 a21 및 a22는 걸상 및 책상의 키-로케이션이 될 수 있고, 키-로케이션 a2는 걸상의 키-로케이션이 될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면 공간지도를 로봇지도로 변환 시 그룹화한 키-로케이션들을 도 8에 도시한 바와 같은 트리 구조로 저장할 수 있다. 이러한 로봇지도를 이용한 경로 설정 방법에 대해서 살펴보기로 한다.

사용자가 특정 물체(440)에 대응하는 "명령"을 로봇에 입력하면, 로봇은 해당 물체(440)의 키-로케이션인 키-로케이션 Y(443)를 목표 지점으로 추출한다. 그런 다음, 로봇의 현 위치 X(441)에서 목표 지점(443)까지의 경로를 설정한다.

이때, 로봇은 자신이 위치한 공간 B에서 목표 지점이 위치한 공간 C로 이동해야 하므로, 먼저, 자신이 위치한 공간 B의 대표 키-로케이션으로 이동하고, 그런 다음, 목표 지점이 위치한 공간 C의 대표 키-로케이션인 키-로케이션 c(471)로 이동하는 경로를 설정한다. 또한, 키-로케이션 c(471)의 하위의 키-로케이션 Y(443)로 이동 경로를 설정한다. 이와 같이, 키-로케이션을 이용하면 공간간의 연결 관계를 도출할 수 있어, 전역 경로 설정을 체계적으로 수행할 수 있다.

다음으로, 상술한 바와 같은 로봇지도를 이용한 정보 제공 방법을 설명하기로 한다. 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 정보 제공 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 9에서 본 발명은 유비쿼터스 환경을 가정한다. 유비쿼터스 환경에서 특정 공간은 무선 센서 네트워크, 개인 통신 네트워크 등의 네트워크 망이 가설되어 있 는 상태라고 가정한다.

제어부(180)는 S901 단계에서 사용자의 현 위치를 검색한다. 사용자의 위치 검색은 사용자가 구비한 센서 태그(sensor tag)(10)의 위치를 통해 검색할 수 있다. 이때, 검색 결과, 사용자가 현재 특정 키-로케이션에 해당하는 위치에 있는 경우, 제어부는 S903 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우, 제어부(180)는 프로세스를 종료한다.

제어부(180)는 S903 단계에서 사용자가 위치한 키-로케이션에 매핑되는 물체의 특징 정보가 존재하는지 판단한다. 상기 판단 결과, 특징 정보가 존재하면, 제어부(180)는 S905 단계에서 특징 정보를 안내한다. 여기서, 특징 정보는 물체가 정수기인 경우, 정수기의 필터 교환 주기가 될 수 있다. 따라서 로봇은 사용자에게 필터의 교환 시기가 도래함을 안내하거나, 필터의 교환주기가 지나서 교환해야 함을 안내할 수 있다. 이와 같이, 특정 물체에 대한 정보(특징 정보)를 안내함에 따라 자주 잊어버리게 되는 집안일을 알려줌으로써 생활의 편리함을 제공할 수 있다.

상술한 바와 같이, 로봇지도는 특정 공간에 존재하는 물체에 대한 위치 정보를 제공하며, 그 물체에 대한 정보를 제공한다. 이때, 공간의 점유 영역에 따라 그 물체에 대한 정보를 검색할 수 있는 색인인 키-로케이션을 제공함으로써, 위치 정보와 물체 정보를 동시에 제공할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 로봇지도 생성 방법 및 시스템은 전술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 중심 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 이는 본원발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 시스템을 설명하기 위한 도면.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 공간지도를 설명하기 위한 도면.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 키-로케이션을 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시 예에 따른 키-로케이션의 그룹화를 설명하기 위한 도면.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇지도를 설명하기 위한 도면.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇지도 생성 방법을 설명하기 위한 도면.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 키-로케이션을 가지는 로봇지도를 이용한 로봇의 작업 수행 방법을 설명하기 위한 흐름도.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 지도를 이용한 경로 생성 방법을 설명하기 위한 도면.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 정보 제공 방법을 설명하기 위한 흐름도.

Claims

로봇의 로봇지도 생성 방법에 있어서,

특정 공간을 다수의 공간으로 구분하고, 구분한 각 공간에 존재하는 각 물체들의 위치와 물체 정보에 매핑 되는 키-로케이션을 가지는 공간지도를 생성하는 과정과,

상기 물체들이 위치한 공간에 따라 상기 키-로케이션을 그룹화한 공간지도를 작성하는 과정과,

상기 키-로케이션을 그룹화한 공간지도를 디지털화하여 로봇지도로 변환하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 로봇지도 생성방법.
제1항에 있어서,

상기 로봇지도는

상기 공간지도를 다수개의 단위 영역으로 구분하고, 구분한 단위 영역에 따라 좌표 값이 설정되는 것을 특징으로 하는 로봇의 로봇지도 생성방법.
제1항에 있어서,

상기 로봇지도는

상기 공간지도를 다수개의 단위 영역으로 구분하고, 상기 구분한 단위 영역에 대한 정보를 디지털 값으로 저장하며, 상기 구분한 단위 영역에 대한 정보는 이 동 가능 영역, 이동 불가 영역 및 키-로케이션을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 로봇지도 생성 방법.
제1항에 있어서,

상기 키-로케이션은

로봇의 크기 및 종류에 따라 로봇의 작업 반경 이동 범위를 고려한 적응 거리만큼 이격된 거리에 생성하는 것을 특징으로 하는 로봇의 로봇지도 생성 방법.
로봇지도를 이용한 로봇의 이동 방법에 있어서,

사용자의 명령 입력에 따라,

특정 공간을 다수의 공간으로 구분하고 구분한 각 공간에 존재하는 각 물체들의 위치와 물체 정보에 매핑 되는 키-로케이션이 상기 물체들이 위치한 공간에 따라 그룹화된 정보를 가지는 로봇지도를 리드하는 과정과,

상기 명령에 해당하는 물체의 특징 정보를 안내하는 과정과,

상기 명령에 해당하는 물체의 키-로케이션을 목표 지점으로 설정하고, 상기 로봇의 현 위치에서 상기 목표 지점까지의 경로를 생성하는 과정과,

상기 목표 지점으로 상기 경로를 따라 이동하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇지도를 이용한 로봇의 이동 방법.
제5항에 있어서,

상기 로봇지도는

상기 구분한 각 공간에 따라 트리 구조로 저장된 키-로케이션들을 가지는 것을 특징으로 하는 로봇지도를 이용한 로봇의 이동 방법.
제6항에 있어서,

상기 경로를 생성하는 과정은

현 위치에서 목표 지점인 키-로케이션까지 상기 트리 구조를 통해 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 로봇지도를 이용한 로봇의 이동 방법.
제6항에 있어서,

상기 안내하는 과정 후,

사용자의 추가 명령이 있으면 상기 추가 명령에 해당하는 물체의 키-로케이션을 이용하여 경로를 생성하는 과정과,

상기 경로를 따라 이동하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇지도를 이용한 로봇의 이동 방법.
다수의 공간으로 구분된 특정 공간의 구조가 도시된 공간 지도 및 상기 구분한 각 공간에 존재하는 물체들의 물체 정보를 저장하는 저장부; 및

상기 공간지도에 상기 물체들의 위치와 물체 정보에 매핑 되는 키-로케이션을 상기 물체들이 위치한 공간에 따라 그룹화한 공간지도를 생성하고, 상기 키-로 케이션을 그룹화한 공간지도를 디지털화하여 로봇지도로 변환하여 상기 저장부에 저장하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇지도를 가지는 로봇.
제9항에 있어서,

상기 로봇지도는

상기 공간지도를 다수개의 단위 영역으로 구분하고, 구분한 단위 영역에 따라 좌표 값이 설정되는 것을 특징으로 하는 로봇지도를 가지는 로봇.
제9항에 있어서,

상기 로봇지도는

상기 공간지도를 다수개의 단위 영역으로 구분하고, 상기 구분한 단위 영역에 대한 정보를 디지털 값으로 저장하며, 상기 구분한 단위 영역에 대한 정보는 이동 가능 영역, 이동 불가 영역 및 키-로케이션을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇지도를 가지는 로봇.
제9항에 있어서,

상기 키-로케이션은

로봇의 크기 및 종류에 따라 로봇의 작업 반경 이동 범위를 고려한 적응 거리만큼 이격된 거리에 생성하는 것을 특징으로 하는 로봇지도를 가지는 로봇.
제9항에 있어서,

상기 로봇을 이동시키기 위한 이동 수단부를 더 포함하며,

상기 제어부는 사용자의 명령 입력에 해당하는 물체의 키-로케이션을 목표 지점으로 설정하고, 상기 로봇의 현 위치에서 상기 목표 지점까지의 경로를 생성하며, 상기 목표 지점으로 상기 경로를 따라 이동하도록 상기 이동 수단부를 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇지도를 가지는 로봇.
제13항에 있어서,

상기 로봇 지도는 상기 구분한 각 공간에 따라 트리 구조로 저장된 키-로케이션들을 가지며,

상기 제어부는 현 위치에서 목표 지점인 키-로케이션까지 상기 트리 구조를 통해 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 로봇지도를 가지는 로봇.
제13항에 있어서,

상기 제어부는 상기 명령에 해당하는 물체의 특징 정보를 안내하는 것을 특징으로 하는 로봇지도를 가지는 로봇.