KR101488821B1 - 안내 로봇 및 그 시스템 - Google Patents

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배진호
최요한
민수홍
김종화
이종현
팽동국
조일형
강희석
문지영
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제주대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 안내 로봇은, 안내 로봇의 위치식별을 위한 기준위치정보를 수신하는 위치정보수신부와, 상기 위치정보에 기초한 이동 실행을 위한 구동력을 제공하는 구동부와, 상기 구동부에 의한 구동 중 주변 환경을 식별하는 센서부와, 이용자의 서비스 요청 정보를 입력받고, 이에 대응하는 출력 정보를 출력하는 단말부와, 안내서비스 제공을 위한 상품에 관련된 정보 및 사용자 정보를 저장하는 저장부와, 위치정보 제공을 위한 장소의 관리를 위한 중앙관리서버와 통신을 수행하는 통신부 및 상기 수신된 기준위치정보를 기준으로 현재의 위치를 생성한 후 기 설정된 경로 및 상기 센서부의 검출 신호에 따라 이동되도록 구동부를 제어하고, 상기 단말기를 통한 입력 및 출력을 제어하는 중앙처리부를 포함한다.

Description

안내 로봇 및 그 시스템{RECEPTIONIST ROBOT AND THE SYSTEM THEREOF}
본 발명은 매장에서 물품을 검색하고, 진열된 곳을 찾아 안내하는 로봇에 관한 것으로서, 사용자에게 이동 수단, 의자 및 받침대의 기능을 제공하고, 물건을 안내하면서 주위 환경을 인식하여 충돌을 방지할 수 있는, 안내 로봇 및 그 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 대규모의 백화점, 대형마트 등의 매장은 내부 구조가 복잡하고, 상품이 다양하여 이용자들의 편의를 위하여 특정 위치에 안내소를 설치하고 안내원을 상주시키거나, 매장 직원들로부터 안내 서비스를 제공하게 된다.
이러한 종래기술의 안내방식은 안내서비스가 특정위치에서 이루어지게 되므로 이용자가 안내서비스를 제공받기 위해서는 안내원이 상주된 안내소, 또는 매장 직원들을 찾아 부탁을 해야 한다.
즉, 다양한 상품이 진열된 넓은 매장에서 특정 상품을 구매하는 이용자들의 경우에는 안내소 또는 매장 직원을 찾는 것부터 상품 찾기의 이용에 장애가 되는 문제점을 가지게 된다. 즉, 종래기술의 상품 찾기 방식은 구매자에 대한 적극적인 안내서비스를 제공하지 못하는 문제점을 가진다.
또한 상술한 종래기술의 상품 찾기 방식은 매장 내부의 안내를 수행하는 경우에는 별문제가 없으나 구매하고자 하는 상품이 진열된 영역의 주변에 대한 정확한 정보를 제공하지 못하고 있다.
또한, 이러한 상품 찾기 방식은 구매자들이 여러 상품을 찾으러 다니는 데에 많은 시간을 소모하게 하므로, 매장의 복잡성, 매장 직원 수의 부족함, 작업 시간의 비효율적인 낭비 등의 요인이 되고, 크게는 이용인구가 많은 매장의 경우에는 이용자의 이동성을 저하시키는 문제를 유발할 수 있다.
또한 종래의 상품 찾기 방식의 경우에는 상품이 진열된 장소를 안내하는 서비스에 한정되어 있을 뿐, 노약자에게 이동 수단, 휴식 수단, 받침 수단 등의 기능을 제공하지 못하고, 또한 상품을 안내하면서 주위 환경을 인식시켜주어 충돌을 방지해주거나 적극적인 인솔에 의한 안내 기능을 제공하지 못하는 한계를 가진다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 그 목적은 매장 사용자에게 상품을 적극적인 인솔로 안내하면서, 주위 환경을 인식시켜주어 충돌을 방지하게 하고, 상황에 따라 이동 수단, 휴식 수단 및 받침 수단의 기능을 제공할 수 있는, 안내 로봇 및 그 시스템을 제공하고자 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 안내 로봇은, 안내 로봇의 위치식별을 위한 기준위치정보를 수신하는 위치정보수신부와, 상기 위치정보에 기초한 이동 실행을 위한 구동력을 제공하는 구동부와, 상기 구동부에 의한 구동 중 주변 환경을 식별하는 센서부와, 이용자의 서비스 요청 정보를 입력받고, 이에 대응하는 출력 정보를 출력하는 단말부와, 안내서비스 제공을 위한 상품에 관련된 정보 및 사용자 정보를 저장하는 저장부와, 위치정보 제공을 위한 장소의 관리를 위한 중앙관리서버와 통신을 수행하는 통신부 및 상기 수신된 기준위치정보를 기준으로 현재의 위치를 생성한 후 기 설정된 경로 및 상기 센서부의 검출 신호에 따라 이동되도록 구동부를 제어하고, 상기 단말기를 통한 입력 및 출력을 제어하는 중앙처리부를 포함한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 안내 로봇 시스템은, 안내 로봇에 의한 상품 안내 서비스의 제공 대상 안내장소 내의 적어도 하나 이상의 위치에 설치되어 상기 안내장소의 기준위치정보를 송출하는 하나 이상의 위치정보출력기와, 상기 기준위치정보를 수신하여 상기 안내서비스의 제공대상 장소 내에서 현재 위치를 인식하여 이동하고, 상품에 관한 정보를 출력하는 안내 로봇 및 상기 안내 로봇과 통신 연결되어 상기 안내 로봇에 대한 제어, 데이터 공유, 데이터 동기화를 수행하는 중앙관리서버를 포함한다.
본 발명의 안내 로봇 및 그 시스템에 의하면, 매장 사용자에게 상품을 적극적인 인솔로 안내하면서, 주위 환경을 인식시켜주어 충돌을 방지하게 하고, 상황에 따라 이동 수단, 휴식 수단 및 받침 수단의 기능을 제공할 수 있다.
또한, 매장 안내 로봇의 이동 제어를 위해 G-SWT(Gaussian-Slide Window Tracker)를 이용함으로써, 가우시안 노이즈에 강인한 알고리즘을 구현하여 기존의 알파 베타 트랙커보다 노이즈에 강인하며, 칼만필터보다 계산량을 줄일 수 있다. 이에 따라 노이즈에 강인한 이동 궤적 추적 알고리즘을 이용한 안내 로봇 이동 제어를 구현할 수 있다.
도 1은 본원 발명의 일 실시예에 따르는 안내 로봇 시스템의 구성도.
도 2는 본원 발명의 안내 로봇의 블록구성도.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 안내 로봇의 이동 제어를 위한 G-SWT 알고리즘을 설명하기 위한 도면.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명의 안내 로봇 및 그의 시스템을 상세히 설명한다.
도 1은 본원 발명의 일 실시예에 따르는 안내 로봇 시스템의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본원발명의 안내 로봇 시스템은, 위치정보출력기(200)에서 출력되는 기준위치정보를 수신하여 상기 안내서비스의 제공대상 장소 내에서 현재 위치를 인식하여 이동하면서 상품에 관련된 정보, 즉 상품이 진열된 위치, 상품의 가격, 상품의 이름, 상품의 제조사 등에 관한 안내서비스를 제공하는 안내 로봇(100)과, 안내 로봇(100)에 의한 상품 안내서비스의 제공대상 안내장소, 즉 상품이 진열된 위치에 설치되어 상기 안내장소의 기준위치정보를 송출하는 적어도 하나 이상의 위치정보출력기(200)와, 안내 로봇(100)과 통신망을 통해 연결되어 안내 로봇(100)에 대한 제어, 데이터 공유, 데이터 동기화를 수행하는 중앙관리서버(300)와, 중앙관리서버(300)로 상품에 관한 정보 및 안내 서비스를 등록하고, 상기 안내 로봇(100)에 의해 제공된 상품에 관한 정보 및 안내 서비스를 수신하는 등의 역할을 수행하는 매장 관리 서버(400) 등으로 구현될 수 있다. 여기서 위치정보출력기(200)는 다른 구성으로서 예컨대 안내 로봇(100)에 구비된 단말기(107)와 GIS(지리정보시스템)가 연동되는 구성으로 구비될 수 있고, 매장의 물품 위치에 관한 정보를 포함하는 데이터 베이스와 연동되는 단말기(107)로 구비될 수도 있다.
상술한 구성을 가지는 본원 발명의 안내 로봇 시스템에서 안내 로봇(100)은 중앙관리서버(200)와 통신망을 통한 데이터 송수신에 의해 제어되어 매장 안내 장소 내에서 이동되며, 안내장소의 이용자들에게 위치안내, 주변지역 안내를 포함하는 다양한 서비스를 제공할 수 있도록 구성된다.
또한, 안내 로봇(100)은 상황에 따라 사용자를 실어 나르는 이동 수단, 사용자를 앉힐 수 있는 휴식 수단 및 사용자의 키보다 높은 곳에 닿게 해주는 받침 수단의 기능 등을 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 안내 로봇의 위치를 인식하는 방법을 도시하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 실내에 고정된 송신기, 즉 위치정보출력기(200)는 안내 로봇(100)의 위치정보수신부(104)의 시간정보 및 좌표정보를 수신받아 이동체(안내 로봇)의 위치를 인식할 수 있다.
이하 도 3을 참조하여 상술한 기능을 수행하는 안내 로봇(100)의 구성을 상세히 설명한다.
도 3은 본원 발명의 안내 로봇(100)의 블록구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본원 발명의 안내 로봇(100)은, 이동식 안내로봇 자체의 위치식별을 위한 기준위치정보를 위치정보출력기(200)로부터 수신하는 위치정보수신부(104)와, 자율 이동을 위한 구동력을 제공하는 구동부(105)와, 구동부(105)에 의한 구동 중 주변 구조, 환경을 식별하는 센서부(110)와, 이용자의 서비스 요청 정보를 입력받고, 이에 대응하는 정보 및 중앙처리부(103)의 출력정보를 음성 또는 화상 정보 중 적어도 하나 이상의 방식으로 출력하는 단말부(107)와, 안내서비스 제공을 위한 위치정보, 상품정보, 주변지역정보, 사용자 정보를 저장하는 저장부(DB, 108)와, 위치정보 제공을 위한 안내장소의 관리를 위한 중앙관리서버(300)와 통신을 수행하는 통신부(109)와, 충전, 전원의 공급을 위한 전원부(113)를 포함하여 구성될 수 있다.
위치정보수신부(104)는 매장에 설치되어 있는 고정 센서들과 신호를 송수신하여 매장에서 로봇의 위치를 인식할 수 있는 정보를 송수신하는 기능을 수행한다. 이를 위해 사용되는 위치 인식 알고리즘 및 사용되는 센서는 매우 다양하며, 이에 관해 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
센서부(110)는 이동 로봇(100) 주변의 환경과 사용자의 인식에 사용되는 카메라 센서(111), 안내 로봇(100)의 이동 경로 상에 존재하는 이동 방해물로부터의 충돌 방지를 위한 신호 측정 센서로서 구비된 초음파 센서(113), 안내 로봇(100)의 이동 경로 주위의 사람의 유무를 측정하기 위해 구비된 인체 감지 센서(115), 안내 로봇(100)에 사용자의 착석 등을 감지하기 위한 무게 감지 센서(117)로 구비될 수 있다. 이외에도 센서부(110)는 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 지자기 센서(geo-magnetic sensor), 중력 센서(gravity sensor), 기울기 센서(tilt sensor), 모션 센서, 온도 센서, 근접 센서, 환경 센서(Environmental sensor) 등 중 적어도 하나로 구비될 수 있으며, 안내 로봇(100)과 이의 주변의 물리적 변화에 대응하는 본체의 물리적 변화를 검출할 수 있는 센서라면 수용될 수 있다.
안내 로봇(100)은 이용자가 매장 안내 서비스를 제공받을 수 있도록 안내 로봇(100)의 일부에 탈착 가능한 단말기(107)를 포함하고, 전체 외관은 이동 가능한 의자 형태로 바퀴와 받침대부를 포함하여 구현될 수 있다. 상기 받침대부는 지면과 평행하도록 평평하고, 높이가 조절되는 구조로 구비될 수 있다.
이러한 구성을 가지는 안내 로봇(100)은 위치정보수신부(104)가 기준위치정보를 수신하여 매장 내에서의 안내 로봇(100)의 현재 위치를 식별하고, 하부에 위치하는 바퀴로 구성된 구동부(105)를 내장하여 이동 가능하게 구현되며, 이동시 주변 장애물과의 충돌을 방지하기 위하여 주변 환경의 구조를 감지하여 식별할 수 있도록 초음파 센서(113)를 몸체 내부에 구비할 수 있다. 그리고 도 2의 각 블록 구성을 이루는 회로, 전기부품 등은 안내 로봇(100)의 몸체 내부에 배치되고, 도 2의 각 블록 구성에 포함되어 이용자와 인터페이스를 구현하거나, 외부 환경을 식별하기 위한 구성들은 안내 로봇(100)의 외부표면에 노출되도록 배치될 수 있다.
상기 위치정보수신부(104)는 안내 로봇(100)의 안내장소 내에서의 현재위치를 판단할 수 있도록 안내장소의 특정 위치에 기 설치된 다수의 위치정보출력기(200)에서 초음파, RF신호 등의 형태로 출력되는 기준위치정보를 수신하기 위한 위치정보수신기가 구비되며, 이러한 위치정보수신기는 도 2의 위치정보수신부(104)의 일 구성으로서 기준위치정보가 초음파신호로 전송되는 경우에는 초음파수신기의 형태로 구현되고, 이와 달리 기준위치정보가 RF신호로 전송되는 경우에는 RF신호수신용 안테나로 구현된다.
상기 위치정보수신기를 구비한 안내 로봇(100)은 안내장소의 특정 위치에 기 설치된 다수의 위치정보출력기(200)에서 초음파, RF신호 등의 형태로 출력되는 기준위치정보를 수신하여 안내장소 내에서의 현재의 위치를 판별하게 된다.
다음으로, 입력부와 출력부를 포함하는 단말부(107)는 입력부의 구성인 안내장소를 촬영하기 위한 카메라와 이용자의 음성정보 또는 주변의 소리 정보 등을 입력받기 위한 마이크를 포함할 수 있다. 단말부(107)는 이용자와 상호작용을 수행하기 위해 상기 입력부로서 카메라, 마이크, 입력버튼 등을 구비하고, 출력부로서 주표시부, 스피커, LED 등을 구비할 수 있다.
상기 입력부는 키패드(key pad), 돔 스위치(dome switch), 터치패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성될 수 있고, 단말기의 외부에 버튼 형태로 구현될 수 있으며, 일부 버튼들은 터치 패널(touch panel)로 구현될 수도 있다.
다음으로, 센서부(110)를 이루는 각 구성 중 안내 로봇(100)의 외면에 구비되는 구성을 설명하면 다음과 같다.
본원 발명의 안내 로봇(100)은 앞서 언급한 바와 같이 주변 환경의 감지, 이용자의 감지를 위한 다양한 적외선, 초음파 센서를 센서부(110)의 형태로 구비하게 된다. 이러한 센서부(110)의 구성 중 이용자 감지를 위한 센서는 초음파 센서와 적외선 센서가 사용될 수 있다.
또한, 초음파센서 외에 매장 내의 연기 등으로 인해 육안 식별이 어려운 경우 안내 로봇(100) 주변의 영상신호를 생성하기 위한 적외선 센서의 일종으로서의 IR스캐너가 구비될 수 있다. 상기 IR스캐너는 로봇의 하단부에 장치하여 어두운 밤이나 연기, 안개, 혹은 가시광선에 대해서 불투명한 물질도 투과하는 특성을 이용해 인명구조나 야간 식별과 같은 방범, 방재 기능 수행을 돕는다.
도면에는 미 도시되어 있으나 센서부(110)는 레이저를 송신한 후 반사되는 레이저를 수신한 후 주변의 장애물 정보를 생성하여 상기 중앙제어부로 출력하는 레이저 송수신부를 더 포함하여 구성될 수도 있으며, 주변 구조, 장애물 식별을 위한 종래기술의 다양한 감지센서들이 구비될 수 있다.
다음으로, 이동식 안내로봇(100)의 주행을 위한 구성 중 초음파송수신부를 설명한다. 본원 발명의 안내로봇(100)의 구성 중 주행 중 장애물과의 충돌시 충격흡수를 위해 하체부에 구성되는 범퍼의 전면에 초음파송신기와 초음파수신기가 구비되고, 안내로봇(100)의 배면에 위치하는 이용자 등의 장애요인의 식별을 위하여 안내로봇(100)의 몸체부의 배면에도 초음파송신기와 초음파수신기 및 적외선센서가 구비될 수 있다. 초음파송수신부는 초음파송신기와 초음파수신기를 이용하여 주행 중 주위의 구조물의 위치와 형태를 식별하여 장애물, 이용자 등과의 충돌 방지 및 안전주행을 가능하게 한다. 그리고 적외선 센서에 의해 보행 중인 이용자들을 식별하여 안내로봇(100)이 이동 중 보행중인 이용자들과의 충돌을 방지하게 된다.
또한 본원발명의 안내로봇(100)은 전원부(113)를 충전식 배터리 형태로 구현될 수 있고, 이 경우 배터리는 안내로봇(100)의 하체부의 배면측에 내장되며, 하체부의 일측에는 잔류 배터리량을 확인할 수 있도록 하는 배터리량 표시기가 구비되고, 하체부의 배면부에는 전원충전을 수행하기 위한 전원소켓과, 전원소켓을 안내장소의 충전 스테이션에 설치되어 있는 전원콘센트와 자동으로 결합시키기 위하여 충전 스테이션에 구비되는 전원콘센트의 위치를 검출할 수 있도록 하는 도킹센서가 구비될 수 있다.
이외에도 본원발명의 안내 로봇(100)은 이용자에게 이용자가 선택한 상품과 연관된 다른 상품에 관한 정보, 선택한 상품의 사용 방법, 제조 일자, 유통 기한, 제조사, 인지도, 구매평, 가격, 성분, 효과 등의 다양한 정보를 제공할 수 있도록 구성될 수 있다.
이하 상술한 구성을 가지는 본원발명의 안내 로봇(100) 및 그의 시스템에 의한 동작 과정 및 서비스 제공 과정을 예를 들어 설명하기로 한다.
본 발명의 안내 로봇이 도서관에서 안내를 담당할 경우의 예를 들어보기로 한다. 우선 안내 로봇(100)은 배정받은 사용자가 로봇의 주위에 가면 로봇이 활성화된다. 예컨대, 사용자가 안내 로봇(100)의 단말기(107)에 자신의 아이디와 비밀번호를 입력하여 사용자 인증을 받거나, 카드 인식, 또는 사용자 지문이나 안구 인식 등을 통하여 사용자 인증을 받을 수 있다.
그리고 사용자가 단말기(107)를 통해 찾고자 하는 책을 검색하여 찾았을 경우, 도서관의 데이터베이스, 즉 중앙관리서버(300)와 연동하여 소장, 대여 상태 등에 관한 정보를 사용자에게 알려주고, 해당하는 책을 서고에 소장하고 있을 경우, 사용자가 안내를 요청하면 안내 로봇(100)은 사용자에게 착석 모드 또는 비착석 모드의 실행 선택을 요청한다. 여기서, 사용자가 착석 모드를 선택하고, 안내 로봇(100)에 구비된 안전벨트와 벨트 착용 및 착석이 완료되면, 안내 로봇(100)은 위치정보수신부(104)를 통해 자신의 위치를 인식하고, 이동 목적지인 서고 간의 경로를 선택하여 이동한다. 이때, 안내 로봇(100) 자신의 위치와 이동 목적지 간의 최단 경로를 선택할 수 있다. 그리고, 카메라, 초음파 센서 등을 통해 주변 환경을 인식하고, 이를 통해 주변 환경의 장애물로부터 충돌을 방지할 수 있다. 이동 목적지에 도달하면, 안내 로봇(100)은 이동을 멈추고 사용자에게 도착한 상태를 알려준다. 사용자가 안내 로봇(100)에 높낮이 조절 요청을 함에 따라 받침대부의 높이가 조절되고, 사용자는 높낮이가 조절된 받침대부에 올라 자신의 키보다 높이 있는 책을 꺼낼 수 있다. 이후, 사용자가 착석 모드를 선택하면, 안내 로봇(100)은 사용자가 앉을 수 있는 최적의 높이로 맞춰지고, 서적을 받칠 수 있는 책 받침대를 제공할 수 있다. 그리고 안내 로봇(100)은 사용자가 착석을 하면 이동하지 않도록 제자리에 고정될 수 있다.
본 발명의 매장 안내 로봇은 착석과 비착석 모드가 있다. 특히, 착석모드의 경우 사용자의 안전이 우선시 되므로 노이즈에 강인한 이동 궤적 추적 알고리즘을 이용한 로봇 이동제어가 필요하다.
노이즈에 의해 안내 로봇(100)의 위치나 주행에 있어 발생된 오차가 누적되면, 결국 안내 로봇의 위치를 정확히 추정할 수 없게 되기 때문이다.
이러한 문제를 해결하기 위해 매장 안내 로봇 시스템에서 계산되는 로봇 위치에는 일반적으로 가우시안 노이즈가 부가되어 있으며, 이러한 노이즈에 의해 발생 되는 로봇 이동 에러를 제거해야 한다.
본 발명에서는 중앙처리부(103)가 로봇의 이동 제어를 위해 G-SWT (Gaussian-Slide Window Tracker)를 이용할 수 있다. SWT는 가우시안 노이즈에 강인한 알고리즘으로 기존의 알파 베타 트랙커보다 노이즈에 강인하며, 칼만필터 보다 계산량이 적은 장점을 가지고 있다.
구체적으로 중앙처리부(103)는 안내 로봇(100) 전방의 영상을 카메라 센서 등을 통해 캡쳐한다. 그리고 상기 캡쳐된 영상으로부터 특징점의 위치 및 공간 내의 표식의 위치를 추출한다. 여기서 상기 캡쳐된 영상을 지형 인식 모델링을 통해 3차원 복원하여 상기 추출된 특징점의 위치 및 공간 상의 표식의 위치를 추출할 수 있다. 그리고 추출된 상기 특징점의 위치를 G-SWT를 이용하여 매주기 계산하여 상기 특징점의 위치 및 상기 안내로봇의 위치를 갱신함으로써, 안내 로봇의 이동을 제어할 수 있다.
상기 중앙처리부(103)는, 상기 안내 로봇의 이동 거리를 D라 할 때, 하기의 식과 같이
Figure 112013078572423-pat00001
이동 거리의 평균에 에러 보정을 위한 웨이트 값인 마이크로미터(μ)를 곱하여 상기 이동 거리 D를 구한다.
이와 같은 G-SWT 알고리즘에 관해 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 4와 같이 로봇의 이동 궤적은 짧은 구간에서 선형이라고 가정하며, 아래 그림과 같이 이동 거리 D는 과거 이동거리의 평균에 에러 보정을 위한 weight 값인 μ를 곱하여 계산한다. 여기서 로봇의 짧은 이동 구간은 선형이다.
도 5는 G-SWT 알고리즘을 도시한다. 여기서 위치 측정시 샘플 단위로 이동 업데이트는 길이 D이며 이것은 과거 이동거리의 평균화로 예측 이동 좌표
Figure 112013078572423-pat00002
를 계산할 수 있으며, Measurement update는 α-β트랙커와 같은 방식으로 계산한다.
도 6은 G-SWT의 계산 예를 나타낸다. 가우시안 노이즈가 심하게 부가된 비선형 1차원 데이터이라도 본 발명의 알고리즘은 정확하게 위치를 추적하여 로봇의 안전한 이동을 유지시킬 수 있다.
AWGN: N~(0, 1)의 가우시안 노이즈가 부가된 비선형 2차원 데이터에 대해 본 발명의 알고리즘은 정확하게 위치를 추적하여 로봇의 안전한 이동을 유지시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명에 의하면 G-SWT 알고리즘을 통해 노이즈가 제거된 안내 로봇의 위치를 매장의 실내 GIS와 연동하여 원하는 위치에 로봇을 안전하게 이동시킬 수 있으며, 웹 캠, 초음파 센서 등의 측정 데이터를 이용하여 상황을 인지함으로써, 장애물과의 충돌 방지 등 안내 로봇, 사용자 및 매장의 상황(다른 사용자)의 안전을 극대화할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 안내 로봇 및 그의 시스템의 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
100: 안내 로봇 103: 중앙처리부
104: 위치정보수신부 105: 구동부
107: 단말부 108: 저장부
109: 통신부 110: 센서부
113: 전원부

Claims (11)

  1. 안내 로봇의 위치식별을 위한 기준위치정보를 수신하는 위치정보수신부;
    상기 위치정보에 기초한 이동 실행을 위한 구동력을 제공하는 구동부;
    상기 구동부에 의한 구동 중 주변 환경을 식별하는 센서부;
    이용자의 서비스 요청 정보를 입력받고, 이에 대응하는 출력 정보를 출력하는 단말부;
    안내서비스 제공을 위한 상품에 관련된 정보 및 사용자 정보를 저장하는 저장부;
    위치정보 제공을 위한 장소의 관리를 위한 중앙관리서버와 통신을 수행하는 통신부; 및
    상기 수신된 기준위치정보를 기준으로 현재의 위치를 생성한 후 기 설정된 경로 및 상기 센서부의 검출 신호에 따라 이동되도록 구동부를 제어하고, 상기 단말부를 통한 입력 및 출력을 제어하는 중앙처리부를 포함하고,
    상기 중앙처리부는,
    상기 안내 로봇의 이동을 G-SWT(Gaussian-Slide Window Tracker)를 이용하여 제어하는 것을 특징으로 하는, 안내 로봇.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 중앙처리부는,
    상기 안내 로봇 전방의 영상을 캡쳐하고, 상기 캡쳐된 영상으로부터 특징점을 추출하며, 상기 캡쳐된 영상을 3차원 복원하여 상기 추출된 특징점의 위치 및 공간 상의 표식의 위치를 추출하고, 추출된 상기 특징점의 위치를 G-SWT를 이용하여 매주기 계산하여 상기 특징점의 위치 및 상기 안내로봇의 위치를 갱신하는 것을 특징으로 하는, 안내 로봇.
  4. 제1항에 있어서, 상기 중앙처리부는,
    상기 안내 로봇의 이동 거리를 D라 할 때, 하기의 식과 같이
    Figure 112014102493525-pat00003

    이동 거리의 평균에 에러 보정을 위한 웨이트 값인 마이크로미터(μ)를 곱하여 상기 이동 거리 D를 구하는 것을 특징으로 하는, 안내 로봇.
  5. 제1항에 있어서, 상기 센서부는,
    열, 이용자 감지를 위한 적외선 센서 및 적외선 스캐너;
    초음파를 발생하고 주변의 장애물로부터 수신되는 초음파를 수신한 후 주변의 장애물 정보를 생성하여 상기 중앙처리부로 출력하는 초음파송수신부와;
    레이저를 송신한 후 반사되는 레이저를 수신한 후 주변의 장애물 정보를 생성하여 상기 중앙처리부로 출력하는 레이저 송수신부 중 적어도 하나 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 안내 로봇.
  6. 제1항에 있어서, 상기 안내 로봇은,
    이용자의 착석이 가능하고 높낮이 조절이 가능한 받침대부, 상기 받침대부를 이동시키는 바퀴, 안전벨트 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 안내 로봇.
  7. 제1항에 있어서, 상기 구동부는,
    상기 이용자가 검색 요청한 상품이 진열된 위치로 이동하는, 안내 로봇.
  8. 제1항에 있어서, 상기 단말부는,
    상기 이용자가 검색 요청한 상품과 연관된 다른 상품에 관한 정보, 검색한 상품의 사용 방법, 제조 일자, 유통 기한, 제조사, 인지도, 구매평, 가격, 성분, 효과 중 적어도 하나를 출력하는 것을 특징으로 하는, 안내 로봇.
  9. 제1항에 있어서, 상기 단말부는,
    상기 이동 로봇에 탈착 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는, 안내 로봇.
  10. 안내 로봇에 의한 상품 안내 서비스의 제공 대상 안내장소 내의 적어도 하나 이상의 위치에 설치되어 상기 안내장소의 기준위치정보를 송출하는 하나 이상의 위치정보출력기;
    상기 기준위치정보를 수신하여 상기 안내서비스의 제공대상 장소 내에서 현재 위치를 인식하여 이동하고, 상품에 관한 정보를 출력하는 안내 로봇; 및
    상기 안내 로봇과 통신 연결되어 상기 안내 로봇에 대한 제어, 데이터 공유, 데이터 동기화를 수행하는 중앙관리서버를 포함하여 구성되고,
    상기 안내 로봇은,
    착석/비착석 모드에 따라 이동 수단, 휴식 수단 및 받침 수단 중 적어도 하나의 서비스를 제공하는 것을 특징으로 하는 안내 로봇 시스템.
  11. 삭제
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200101529A (ko) * 2019-01-31 2020-08-28 엘지전자 주식회사 이동 로봇 및 이의 제어 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100024363A (ko) * 2008-08-23 2010-03-05 김인상 승용 가능한 놀이기구용 대형 2족 보행 로봇과 그를 이용한 놀이공원 시스템
KR101012288B1 (ko) * 2008-07-11 2011-02-08 주식회사 로보테크 이동식 안내로봇 및 그 시스템
KR20130060952A (ko) * 2011-11-30 2013-06-10 동명대학교산학협력단 서비스로봇 원격제어 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101012288B1 (ko) * 2008-07-11 2011-02-08 주식회사 로보테크 이동식 안내로봇 및 그 시스템
KR20100024363A (ko) * 2008-08-23 2010-03-05 김인상 승용 가능한 놀이기구용 대형 2족 보행 로봇과 그를 이용한 놀이공원 시스템
KR20130060952A (ko) * 2011-11-30 2013-06-10 동명대학교산학협력단 서비스로봇 원격제어 시스템

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200101529A (ko) * 2019-01-31 2020-08-28 엘지전자 주식회사 이동 로봇 및 이의 제어 방법
WO2020159277A3 (ko) * 2019-01-31 2020-10-01 엘지전자 주식회사 이동 로봇 및 이의 제어 방법
KR102206388B1 (ko) * 2019-01-31 2021-01-22 엘지전자 주식회사 이동 로봇 및 이의 제어 방법

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