KR101627132B1 - 로봇 및 그 복구 방법 - Google Patents

Abstract

대칭적으로 구성된 복수 모듈을 복구하는 로봇 및 그 복구방법을 제시한다.

본 발명은 하드웨어 고장 또는 소프트웨어 고장 발생 시 고장난 모듈을 대응하는 모듈로 스스로 복구한다. 따라서 로봇의 자원을 효율적으로 사용할 수 있다.

로봇, 고장, 자기진단, 자기보수, 복구, 수리

Description

로봇 및 그 복구 방법{Robot and recovery method thereof}

본 발명은 로봇 및 그 복구 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고장 발생 시 스스로 복구하는 로봇 및 그 복구 방법에 관한 것이다.

로봇은 어떤 작업이나 조작을 자동적으로 수행하는 장치로서, 다양한 분야에서 인간을 대신하거나 보조하는데 활용되고 있다.

이런 로봇에는 관리자가 없이 계속해서 작업을 수행하는 로봇과, 원격 진단과 관리가 불가능한 환경에서 작업하는 로봇과, 작업 환경상 문제가 발생할 수 밖에 없어 유지 및 관리가 지속적으로 필요한 로봇 등이 있는데, 이러한 자립형 로봇은 고장 발생 시 신속하고 효과적으로 고장을 수리하기 어렵다.

따라서 로봇이 자체적으로 고장 진단하여 스스로 수리하도록 하는 것이 필요하다.

본 발명의 일 측면은, 하드웨어 또는 소프트웨어 고장 발생 시 스스로 복구하는 로봇 및 그 복구 방법을 제시하는데 있다.

본 발명의 다른 측면은, 하드웨어 또는 소프트웨어 고장을 복구하기 위한 자원의 낭비를 방지하는 로봇 및 그 복구 방법을 제시하는데 있다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 로봇은, 대칭적으로 구성된 복수의 모듈과; 상기 복수의 모듈에서 고장이 발생하면 고장난 모듈을 대응하는 모듈로 복구하는 복구부;를 포함한다.

상기 복구부는 새로운 모듈 또는 로봇이 가진 모듈로 교체하는 하드웨어 복구부를 포함한다.

상기 하드웨어 복구부는 센서 신호에 따라 고장 진단하는 고장 진단부와 복구 가능성을 판단하는 복구 판단부와, 복구 동작을 실행하는 복구 실행부를 포함한다.

상기 하드웨어 복구부는 위험 상태를 알리는 위험처리부를 더 포함한다.

상기 복구부는 소프트웨어 모듈을 초기화하여 복구하는 소프트웨어 복구부를 포함한다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 로봇은, 복수의 부품과; 상기 복수의 부품에서 고장이 발생되면 고장 부품을 분리하고 새로운 부품으로 교체하는 복구부;를 포함한다.

상기 복구부는 고장난 부품을 분리하고 로봇이 가진 부품으로 대체한다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 제어방법은, 대칭적으로 구성된 복수의 모듈에 대해 고장 진단하고; 고장난 모듈에 대응하는 모듈을 이용하여 복구하는 것;을 특징으로 한다.

상기 고장 진단은 센서 신호에 따라 고장난 모듈을 인식한다.

상기 복구 동작은 고장난 모듈을 분리하고 새로운 모듈로 교체한다.

상기 복구 동작은 고장난 부품을 분리하고 로봇이 가진 부품으로 대체한다.

상기 고장 진단은 대칭적으로 구성된 소프트웨어 모듈들이 상호 통신하여 진단한다.

상기 복구 동작은 상기 고장난 소프트웨어 모듈에 대응하는 소프트웨어 모듈을 이용하여 초기화한다.

상기 초기화 동작에 의해 복구되지 않으면 하드웨어 교체를 요청한다.

이상과 같은 본 발명에 따르면 하드웨어 고장 또는 소프트웨어 고장 발생 시 대응하는 모듈을 이용하여 스스로 복구할 수 있다. 따라서 본 발명은 고장을 복구하기 위한 별도의 자원을 구비하지 않으며 로봇에 있는 자원을 효율적으로 사용할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 사시도이다.

로봇(1)은 머리(10)와, 몸체(20), 양쪽 바퀴(30R)(30L), 양쪽 팔(40R)(40L)을 구비한다. 여기서 R, L은 오른쪽과 왼쪽을 의미한다.

머리(10)에는 로봇 주위를 촬영하는 양쪽 카메라(11R)(11L)를 포함한다.

몸체(20) 외측에는 로봇이 안정적으로 주행하도록 하기 위한 양쪽 센서(21R)(21L)가 설치되며, 몸체(20) 안에는 로봇 구성품에 전원을 각각 제공하는 양쪽 배터리(22R)(22L), 전기 부품이 장착된 양쪽 메인보드(23R)(23L)를 구비한다.

양쪽 팔(40R)(40L)의 일측에 양쪽 손(41R)(41L)이 각각 결합된다.

이와 같이 로봇(1)은 대칭적인 구성을 가진다. 여기서 대칭적인 구성이라 함은 어느 한쪽과 다른 쪽의 구성이 대응하며, 서로 대체할 수 있는 것을 의미한다. 이를 위해 로봇(1)의 부품이 모듈화되어 있고, 하드웨어 측면 뿐만 아니라 소프트웨어 측면에서 품목별로 복수 모듈로 구성한다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(1)에는 각 부품을 교체할 수 있는 결합 구조를 가지고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 제1부품(50)과 제2부품(60)이 착탈할 수 있는 구조로 결합된다. 제1부품(50)의 제1 내지 제3수용부(51)(52)(53)에 제2부품(60)의 제1 내지 제3체결부(61)(62)(63)이 결합된다. 여기서 제1 및 제3수용부(51)(53)와 제1 및 제3체결부(61)(63)는 전기적 신호에 따라 연결 또는 해제할 수 있는 솔레노이드 코일과 플랜지로 구현하며, 제2수용부(52)와 제2체결부(62)는 나사 결합된다. 만약 제2부품(60)에서 고장 발생 시 제1 및 제3수용부(51)(53)에 결합된 제1 및 제3체결부(61)(63)를 해제하기 위한 전기적 신호를 출력하며, 이 해제 상태에서 제2부품(60)을 회전시켜 제1부품(50)에서 분리한다. 이때 로봇의 양 쪽 손(41R)(41L) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 분리작업을 할 수 있다.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 제어블록도이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 발생된 하드웨어 고장을 복구하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

로봇(1)은 로봇제어모듈(100)과 센서제어모듈(110)과 머리제어모듈(120)과 배터리제어모듈(130)과 팔제어모듈(140)과 바퀴제어모듈(150)을 포함한다. 각 제어모듈은 자신이 제어해야 하는 부품들이 서로 대칭적인 구성을 가지게 되어 있으므로 어느 한 편과 다른 편을 각각 분담하여 제어하는 복수의 제어부로 구성한다.

또 로봇(1)은 각 구성품에서 하드웨어 고장 발생 시 복구하는 하드웨어 복구부(200)와 각 구성품에서 소프트웨어 고장 발생 시 복구하는 소프트웨어 복구부(300)를 포함한다.

하드웨어 복구부(200)는 고장진단부(210)와, 복구판단부(220)와, 복구실행부(239)와 위험처리부(240)를 구비한다.

고장진단부(210)는 센서제어모듈(110)에 의해 제어되는 각종 센서로부터 제공받은 신호에 따라 로봇을 구성하는 부품의 고장을 진단하고, 진단 결과를 복구판단부(220)에 제공한다(401).

복구판단부(220)는 진단 결과를 분석하여 복구 가능한 고장인지를 판단한다(403). 여기서 복구 가능한 고장은 새로운 부품으로 교체하면 정상 기능을 수행할 수 있는 경우이다. 복구 가능한 고장이면 복구판단부(220)가 복구 명령을 복구실행부(230)에 인가하여 복구 동작이 시작된다.

복구 명령에 응답하여 복구실행부(230)가 바퀴제어모듈(150)을 구동하여 고장 부품을 수리할 수 있는 스테이션으로 로봇을 이동시킨다(405). 그런 다음 복구 실행부(230)가 팔제어모듈(140)을 구동하여 로봇에서 고장난 부품을 분리한다(407). 그런 다음 고장 부품을 분리된 새로운 부품으로 교체한다(409).

만약 복구 가능한 고장이 아니면, 예를 들어 배터리의 방전 등 로봇이 작업 수행을 지속하기 어려운 상황에 처하는 위험 상태인지 판단한다(411). 이때 위험 상태가 아니라고 판단되면 복구하지 못한 부품을 마킹하여 저장한다(413). 이후 관리자가 저장된 정보를 검색하여 마킹된 부품을 수리한다.

위험 상태라고 판단되면, 복구판단부(230)가 고장 발생된 부품을 대체할 수 있는 대체 부품으로 수리할 수 있는지 판단한다(415). 여기서 대체 부품이라 함은 고장 발생된 부품과 동일하지는 않으나 응급 조치할 수 있는 수준으로 동작되게 하는 로봇이 가진 부품이다. 이것은 로봇의 다른 부분에서 부품을 가져와서 고장 발생된 부분을 고장 수리하는 것으로, 현재 발생된 고장을 응급 조치하기 위한 것이다. 대체 부품을 수리할 수 있으면 복구 실행부(230)가 팔제어모듈(140) 또는 바퀴제어모듈(150)를 구동하여 로봇에서 대체 부품을 분리한다(417). 이때 로봇의 양쪽 손(41R)(41L) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 분리 작업한다. 그런 다음 고장 부품을 분리된 대체 부품으로 교체한다(409).

만약 위험 상태이고 대체 가능하지도 않으면, 복구 판단부(220)가 위험 처리 명령을 위험처리부(240)에 인가한다. 이에 따라 위험처리부(240)는 보호 모드로 전환한다. 보호 모드로 전환되면, 위험처리부(240)가 로봇에서 작업 중인 데이터를 저장하고, 위험 상태를 알리기 위해 경보한다(419).

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 소프트웨어 고장을 복구하는 동작을 설명하기 위한 제어블록도이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 발생된 소프트웨어 고장을 복구하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

도시한 바와 같이, 각 제어모듈(100)(110)(120)(130(140)(150)은 자신이 제어해야 하는 대상을 분담하여 제어하는 복수의 제어부로 구성한다. 이를 위해 복수의 제어부는 소프트웨어 모듈을 각각 구비하며, 소프트 웨어 모듈들은 대칭적으로 구성되고, 이들은 상대측과 통신하여 이상을 감시한다.

로봇제어모듈(100)은 로봇의 오른쪽 모듈을 제어하는 제1로봇제어부(100R)와 로봇의 왼쪽 모듈을 제어하는 제2로봇제어부(100L)를 구비한다. 제1로봇 제어부(100R)와 제2로봇제어부(100L)는 각각 운영 프로그램, 통신 프로그램 등 복수의 소프트웨어모듈을 구비한다.

센서제어모듈(110)은 오른쪽 센서(21R)를 제어하는 제1센서제어부(110R)와 왼쪽 센서(21L)를 제어하는 제2센서제어부(110L)를 구비한다.

머리제어모듈(120)은 오른쪽 카메라(11R)를 제어하는 제1머리제어부(120R)와 왼쪽 카메라(11L)를 제어하는 제2머리제어부(120L)를 구비한다.

배터리제어모듈(130)은 오른쪽 배터리(22R)를 제어하는 제1배터리제어부(130R)와 왼쪽 배터리(22L)를 제어하는 제2배터리제어부(130L)를 구비한다.

팔제어모듈(140)은 오른쪽 팔(40R)을 제어하는 제1팔제어부(140R)와 왼쪽 팔(40L)을 제어하는 제2팔제어부(140L)를 구비한다.

바퀴제어모듈(150)은 오른쪽 바퀴(30R)를 제어하는 제1바퀴제어부(150R)와 왼쪽 바퀴(30L)를 제어하는 제2바퀴제어부(150L)를 구비한다.

복수의 제어모듈은 소프트웨어 복구부(300)에 연결된다. 소프트웨어 복구부(300)는 고장진단부(310)와, 복구 실행부(320)와, 변경부(330)와 초기화부(340)를 포함한다. 여기서 소프트웨어 복구부는 복수의 제어모듈에서 각각 구비하는 것으로 구성할 수도 있다.

각 제어모듈에서 서로 대응되는 소프트웨어 모듈들이 서로 통신하여 상대측에서 고장이 발생하였는지 감시한다(501). 고장 진단부(310)가 상대측 소프트웨어 모듈에서 고장이 발생된 상태를 인식한다. 어느 한쪽에서 고장이 발생되면 고장 발생된 소프트웨어 모듈의 삭제를 요청한다. 이에 따라 해당 소프트웨어 모듈이 삭제된다(503).

복구실행부(320)가 소프트웨어 모듈을 복구하기 위한 소프트웨어 모듈을 선택한다(505), 이 선택된 소프트웨어 모듈이 변경부(330)에 저장된다. 이때 변경부(330)에서 소프트웨어 모듈이 수정 또는 업데이트된다. 그러면 초기화부(340)가 변경부(330)의 선택된 소프트웨어 모듈을 전송하여 고장 발생된 소프트웨어 모듈을 초기화 시킨다(507)(509).

고장 발생하였던 소프트웨어 모듈과 상대측 소프트웨어 모듈이 서로 통신하여 고장 진단하고, 정상적으로 동작되는지 판단한다(511)(513). 정상이면 그대로 종료한다.

단계 513의 판단 결과 정상이 아니면 복구 가능한 고장인지 판단한다(515). 여기서 복구 가능한 고장은 소프트웨어 모듈을 교체하면 정상 동작되는 경우이다.

단계 515의 판단 결과 복구가 가능하면, 전술한 바와 같이 다른 소프트웨어 모듈을 다시 선택하여 복구하는 동작을 수행하기 위하여 단계 503으로 진행한다.

단계 513의 판단 결과 복구가 가능하지 않으면, 통신 불능 또는 부품의 결함으로 인한 하드웨어 고장으로 인식하여 하드웨어 교체를 요청한다(517).

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 사시도이다.

도 2는 도 1의 로봇에서 부품들의 결합 구조를 간략하게 도시한 도면이다.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 제어블록도이다.

도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 발생된 하드웨어 고장을 복구하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 소프트웨어 고장을 복구하는 동작을 설명하기 위한 제어블록도이다.

도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 발생된 소프트웨어 고장을 복구하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명

1 : 로봇

200 : 하드웨어 복구부

300 : 소프트웨어 복구부

Claims (14)

1. 대칭적으로 구성된 복수의 모듈과;

   상기 복수의 모듈에서 고장이 발생하면 고장난 모듈을 대응하는 모듈로 복구하는 복구부;를 포함하되,

   상기 복구부는, 고장난 모듈을 검출하고, 고장난 모듈이 검출된 경우 상기 고장난 모듈이 복구 가능한지 판단하고, 판단 결과 상기 고장난 모듈이 복구가 가능한 경우 대칭적으로 상응하는 다른 모듈을 이용하여 복구를 수행하고,

   상기 고장난 모듈이 복구가 불가능할 경우, 로봇이 위험 상태인지 여부를 판단하고,

   상기 로봇이 위험 상태인 경우 상기 로봇이 가진 대체 부품으로 수리 가능한지 여부를 판단하고, 상기 대체 부품으로 수리 가능한 경우 상기 로봇에서 상기 대체 부품을 분리한 후 상기 고장난 모듈을 상기 대체 부품으로 교체하고,

   상기 로봇이 위험 상태이고 상기 대체 부품으로 수리 불가능한 경우, 보호 모드로 전환하고,

   상기 로봇이 위험 상태가 아닌 경우, 복구하지 못한 부품을 마킹하여 저장하되,

   상기 대체 부품은 상기 고장난 모듈과 상이하나 상기 로봇이 응급 조치할 수 있는 수준으로 동작되게 하는 부품을 포함하는 로봇.
2. 제1항에 있어서,

   상기 복구부는 새로운 모듈 또는 로봇이 가진 모듈로 교체하는 하드웨어 복구부를 포함하는 로봇.
3. 제2항에 있어서,

   상기 하드웨어 복구부는 센서 신호에 따라 고장 진단하는 고장 진단부와 복구 가능성을 판단하는 복구 판단부와, 복구 동작을 실행하는 복구 실행부를 포함하는 로봇.
4. 제3항에 있어서,

   상기 하드웨어 복구부는 위험 상태를 알리는 위험처리부를 더 포함하는 로 봇.
5. 제1항에 있어서,

   상기 복구부는 소프트웨어 모듈을 초기화하여 복구하는 소프트웨어 복구부를 포함하는 로봇.
6. 복수의 부품과;

   상기 복수의 부품에서 고장이 발생되면 고장 부품을 분리하고 새로운 부품으로 교체하는 복구부;를 포함하되,

   상기 복구부는, 고장 부품을 검출하고, 고장 부품이 검출된 경우 상기 고장 부품이 복구 가능한지 판단하고,

   판단 결과 상기 고장 부품이 복구가 가능한 경우, 대칭적으로 상응하는 다른 부품을 이용하여 복구를 수행하고,

   고장난 모듈이 복구가 불가능할 경우, 로봇이 위험 상태인지 여부를 판단하고,

   상기 로봇이 위험 상태인 경우 상기 로봇이 가진 대체 부품으로 수리 가능한지 여부를 판단하고, 상기 대체 부품으로 수리 가능한 경우 상기 로봇에서 상기 대체 부품을 분리한 후 상기 고장난 모듈을 상기 대체 부품으로 교체하고,

   상기 로봇이 위험 상태이고 상기 대체 부품으로 수리 불가능한 경우, 보호 모드로 전환하고,

   상기 로봇이 위험 상태가 아닌 경우 복구하지 못한 부품을 마킹하여 저장하되,

   상기 대체 부품은 상기 고장난 모듈과 상이하나 상기 로봇이 응급 조치할 수 있는 수준으로 동작되게 하는 부품을 포함하는 로봇.
7. 제6항에 있어서,

   상기 복구부는 고장난 부품을 분리하고 로봇이 가진 부품으로 대체하는 로봇.
8. 대칭적으로 구성된 복수의 모듈에 대해 고장 모듈을 검출하고;

   고장 모듈이 검출된 경우, 상기 고장 모듈이 복구 가능한지 판단하고;

   판단 결과 상기 고장 모듈이 복구가 가능한 경우, 고장난 모듈에 대칭적으로 대응하는 모듈을 이용하여 복구하고;

   상기 고장난 모듈이 복구가 불가능할 경우, 로봇이 위험 상태인지 여부를 판단하고;

   상기 로봇이 위험 상태인 경우 상기 로봇이 가진 대체 부품으로 수리 가능한지 여부를 판단하고, 상기 대체 부품으로 수리 가능한 경우 상기 로봇에서 상기 대체 부품을 분리한 후 상기 고장난 모듈을 상기 대체 부품으로 교체하되, 상기 대체 부품은 상기 고장난 모듈과 상이하나 상기 로봇이 응급 조치할 수 있는 수준으로 동작되게 하는 부품을 포함하고;

   상기 로봇이 위험 상태이고 상기 대체 부품으로 수리 불가능한 경우, 보호 모드로 전환하고;

   상기 로봇이 위험 상태가 아닌 경우, 복구하지 못한 부품을 마킹하여 저장하는 것;을 포함하는 로봇의 복구 방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 고장 진단은 센서 신호에 따라 고장난 모듈을 인식하는 로봇의 복구 방법.
10. 제8항에 있어서,

    상기 복구 동작은 고장난 모듈을 분리하고 새로운 모듈로 교체하는 로봇의 복구방법.
11. 삭제
12. 제8항에 있어서,

    상기 고장 진단은 대칭적으로 구성된 소프트웨어 모듈들이 상호 통신하여 진 단하는 로봇의 복구방법.
13. 제8항에 있어서,

    상기 복구 동작은 고장난 소프트웨어 모듈에 대응하는 소프트웨어 모듈을 이용하여 초기화하는 로봇의 복구방법.
14. 제13항에 있어서,

    상기 초기화 동작에 의해 복구되지 않으면 하드웨어 교체를 요청하는 로봇의 복구방법.

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