KR101627519B1 - 로봇 원격 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

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김대진
엄성훈
문전일
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Abstract

본 발명은 로봇 원격 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 원격 제어 장치는 사용자 원격 조작 장치로부터 원격 조종의 대상이 되는 필드 로봇의 운용 정보 및 상기 필드 로봇의 작동 모드를 선택 받고, 상기 필드 로봇의 동작을 제어하는 조작 명령 신호를 입력 받는 인터페이스부, 수신된 상기 작동 모드 정보 및 상기 조작 명령 신호에 대응하는 상기 원격 조종의 대상이 되는 필드 로봇의 동작 또는 작업 대상 사물의 동작에 대한 작업 명령 신호를 생성하는 작업 명령 생성부, 상기 사용자로부터 추종 모드가 선택된 경우, 제1 필드 로봇에 대한 상기 작업 명령 신호가 생성되면 제2 필드 로봇의 동작을 제어하는 자율 동작 명령 신호를 생성하고, 상기 사용자로부터 사물 모드가 선택된 경우, 상기 작업 대상 사물에 대한 상기 작업 명령 신호가 생성되면 상기 작업 대상 사물을 동작시키기 위한 상기 제1 필드 로봇 및 상기 제2 필드 로봇의 동작을 제어하는 자율 동작 명령 신호를 생성하는 자율 명령 생성부, 그리고 생성된 상기 자율 동작 신호를 상기 제1 필드 로봇 및 상기 제2 필드 로봇으로 전달하는 통신부를 포함한다.

Description

로봇 원격 제어 장치 및 그 방법{ROBOT REMOTE CONTROL APPARATUS AND METHOD THEREOF}
본 발명은 로봇 원격 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원격지의 비정형 또는 위험한 작업 환경에서 작업자를 대신할 수 있는 필드 로봇간 협업을 통해 특정 작업을 수행하기 위한 로봇 원격 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적인 필드 로봇(Field Robot)은 건설, 토목, 국방, 해저 및 우주 등과 같이 사람의 접근이 어렵거나 위험하며 실시간으로 환경이 변화되는(비정형) 작업 현장에서 작업자를 대신하여 특정 작업을 수행한다.
원격 제어 로봇 시스템(Tele-operating Robot System)은 원격 조종자가 원격 조작 장치를 통해 원격지에 위치한 로봇(필드 로봇 포함)을 조종함으로써 로봇이 작업자 대신 특정 작업을 수행하는 시스템을 의미하며, 작업의 형태에 따라 원격 조종자와 로봇의 구성비가 1:1, 1:N, N:1 및 N:N 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.
현재의 원격 제어 로봇 시스템은 원격 조종자로부터 로봇의 동작 명령을 수집하는 원격 조작 장치 하나와 원격 조작 장치로부터 수신된 동작 명령에 대응되는 작업을 작업자 대신 수행하는 필드 로봇 하나로 구성된 1:1 원격 제어 로봇 시스템이 주를 이룬다.
원격 조종자 한 명이 원격지의 로봇 1기를 제어하는 1:1 원격 제어 방식은 원격 조종자가 로봇의 모든 동작 명령을 생성 및 제어하기 때문에 수행할 작업의 복잡도에 따라 작업 수행에 제약이 많고, 원격 조종자의 작업 피로도가 증가할 수 있다. 또한 특정 작업을 수행하기 위해서 원격 조종자에게 높은 원격 조작 숙련도를 요구하며, 특히 시간 지연이 발생할 경우 실질적인 로봇 원격 제어가 불가능해진다. 그리고 1:1 원격 제어 방식은 하나의 로봇이 가진 작업 공간 및 취급 하중의 제한 때문에 부피가 크거나 중량이 무거운 작업 대상물을 취급하는 작업(가령 대형 밸브 개폐 또는 대형 파이프 교체 작업)에 적합하지 않다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 다수의 1:1 원격 제어 로봇 시스템을 운용할 수 있으나, 운용 시스템의 수가 증가함에 따라 원격 조종자의 수도 증가한다. 이로 인하여 원격 조종자 상호간 통신 및 소통 문제가 발생할 수 있으며, 원격 조종자 수의 증가에 따른 비용 증가 문제도 발생한다.
따라서, 한 명의 원격 조종자가 다수의 필드 로봇 간 협업을 지휘함으로써 상기 1:1 원격 제어 방식으로 접근이 어려운 특정 작업을 수행할 수 있는 1:N 원격 제어 방식의 필드 로봇 통합 제어 장치가 필요하다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 한국공개특허 제2013-0027383호(2013.03.15 공개)에 개시되어 있다.
본 발명은 로봇 원격 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원격지의 비정형 또는 위험한 작업 환경에서 작업자를 대신할 수 있는 필드 로봇간 협업을 통해 특정 작업을 수행하기 위한 로봇 원격 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 하나 이상의 필드 로봇을 제어하기 위한 로봇 원격 제어 장치는 사용자 원격 조작 장치로부터 원격 조종의 대상이 되는 필드 로봇의 정보 및 상기 필드 로봇의 작동 모드를 선택 받고, 상기 필드 로봇의 동작을 제어하는 조작 명령 신호를 입력 받는 인터페이스부, 수신된 상기 작동 모드 정보 및 상기 조작 명령 신호에 대응하는 상기 원격 조종의 대상이 되는 필드 로봇의 동작 또는 작업 대상 사물의 동작에 대한 작업 명령 신호를 생성하는 작업 명령 생성부, 상기 사용자로부터 추종 모드가 선택된 경우, 제1 필드 로봇에 대한 상기 작업 명령 신호가 생성되면 제2 필드 로봇의 동작을 제어하는 자율 동작 명령 신호를 생성하고, 상기 사용자로부터 사물 모드가 선택된 경우, 상기 작업 대상 사물에 대한 상기 작업 명령 신호가 생성되면 상기 작업 대상 사물을 동작시키기 위한 상기 제1 필드 로봇 및 상기 제2 필드 로봇의 동작을 제어하는 자율 동작 명령 신호를 생성하는 자율 명령 생성부, 그리고 생성된 상기 자율 동작 신호를 상기 제1 필드 로봇 및 상기 제2 필드 로봇으로 전달하는 통신부를 포함한다.
또한, 상기 사용자 원격 조작 장치는, 상기 사용자의 움직임을 감지하여 상기 사용자의 움직임에 따른 상기 작업 명령 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 사용자로부터 독점 모드가 선택된 경우, 상기 작업 명령 생성부는, 상기 원격 조종의 대상이 되는 하나의 필드 로봇이 상기 사용자의 움직임과 대응하여 작동하도록 하는 상기 작업 명령 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 사용자로부터 추종 모드가 선택된 경우, 상기 작업 명령 생성부는, 상기 제1 필드 로봇이 상기 사용자의 움직임과 대응하여 작동하도록 하는 상기 작업 명령 신호를 생성하고, 상기 자율 명령 생성부는, 상기 작업 명령 신호와 동일한 상기 자율 동작 명령 신호 또는 상기 작업 명령 신호와 특정 회전 축을 중심으로 대칭되는 상기 자율 동작 명령 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 사용자로부터 사물 모드가 선택된 경우, 상기 자율 명령 생성부는, 상기 작업 대상 사물이 상기 작업 명령 신호에 대응되어 동작되도록 상기 제1 필드 로봇 및 상기 제2 필드 로봇의 동작을 제어하는 상기 자율 동작 명령 신호를 생성할 수 있다.
또한, 생성된 상기 작업 명령 신호, 상기 자율 동작 명령 신호 및 상기 필드 로봇으로부터 수신된 작업 수행 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하며, 상기 사용자로부터 재생 모드가 선택된 경우, 상기 자율 명령 생성부는, 기 저장된 상기 작업 명령 신호 및 상기 자율 동작 명령 신호 중에서 반복하여 수행할 작업 명령 신호에 대응되는 자율 동작 명령 신호를 추출하여 생성할 수 있다.
또한, 상기 통신부가 상기 필드 로봇으로부터 위치 정보, 음향 정보, 영상 정보, 접촉 정보 중에서 적어도 하나를 포함하는 작업 수행 정보를 수신하는 경우, 상기 자율 명령 생성부는, 상기 작업 수행 정보에 대응되도록 상기 자율 동작 명령 신호를 수정하거나, 상기 사용자 원격 조작 장치로 상기 작업 수행 정보를 전송하고, 상기 사용자 원격 조작 장치로부터 수정된 상기 조작 명령 신호를 수신하여, 상기 수정된 조작 명령 신호에 대응하도록 상기 자율 동작 명령 신호를 수정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 하나 이상의 필드 로봇을 제어하기 위한 로봇 원격 제어 장치의 제어 방법은 사용자 원격 조작 장치로부터 원격 조종의 대상이 되는 필드 로봇의 정보 및 상기 필드 로봇의 작동 모드를 선택 받고, 상기 필드 로봇의 동작을 제어하는 조작 명령 신호를 입력 받는 단계, 수신된 상기 작동 모드 정보 및 상기 조작 명령 신호에 대응하는 상기 원격 조종의 대상이 되는 필드 로봇의 동작 또는 작업 대상 사물의 동작에 대한 작업 명령 신호를 생성하는 단계, 상기 사용자로부터 추종 모드가 선택된 경우, 제1 필드 로봇에 대한 상기 작업 명령 신호가 생성되면 제2 필드 로봇의 동작을 제어하는 자율 동작 명령 신호를 생성하고, 상기 사용자로부터 사물 모드가 선택된 경우, 상기 작업 대상 사물에 대한 상기 작업 명령 신호가 생성되면 상기 작업 대상 사물을 동작시키기 위한 상기 제1 필드 로봇 및 상기 제2 필드 로봇의 동작을 제어하는 자율 동작 명령 신호를 생성하는 단계, 그리고 생성된 상기 자율 동작 신호를 상기 제1 필드 로봇 및 상기 제2 필드 로봇으로 전달하는 단계를 포함한다.
따라서 본 발명에 따르면 로봇 원격 제어 장치 및 그 방법을 이용함으로써, 기존의 1:1 원격 제어 로봇 시스템의 기술적 한계로 적용이 불가능했던 옥외 작업 분야에 원격 제어 로봇 시스템을 적용할 수 있다.
또한, 원격 조종자의 작업 개입 정도를 최소화하여 원격 조종자의 작업 피로도 상승으로 인한 작업 효율성 및 품질의 저하, 안전 사고 발생 등의 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 원격 제어 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 원격 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 독점 모드에서의 로봇 원격 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 원격 조작 장치의 화면의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 추종 모드에서의 로봇 원격 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 사물 모드에서의 로봇 원격 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 재생 모드에서의 로봇 원격 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 원격 제어 시스템의 구성 및 신호 흐름을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 원격 제어 시스템의 작동 모드 별 제어 신호 흐름을 나타낸 도면이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 원격 제어 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 1과 같이, 로봇 원격 제어 시스템은 사용자 원격 조작 장치(100), 로봇 원격 제어 장치(200) 및 하나 이상의 필드 로봇(301, 302)를 포함하며, 로봇 원격 제어 장치(200)는 네트워크(network)를 통하여 사용자 원격 조작 장치(100) 및 필드 로봇(301, 302)와 연결된다.
여기서, 네트워크는 각각의 장치 및 필드 로봇 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크의 일 예는, 블루투스(Bluetooth), NFC, 지그비(Zigbee), Wi-Fi, WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment) 등의 근거리 통신 또는 3G, 4G, LTE, LTE-A 등의 이동통신망과 같은 원거리 통신이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.
특히, 원격지에 위치한 사용자 원격 조작 장치(100)와 로봇 원격 제어 장치(200)는 원거리 통신으로 연결될 수 있으며, 실제 작업 현장에 위치한 필드 로봇(301, 302)과 로봇 원격 제어 장치(200)는 근거리 통신으로 연결될 수 있다.
먼저, 사용자 원격 조작 장치(100)는 사용자로부터 원격 조종의 대상이 되는 필드 로봇의 정보, 필드 로봇의 작동 모드 정보를 입력 받아 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송한다. 그리고 사용자 원격 조작 장치(100)는 원격 조종자의 움직임을 감지하여 움직임에 따른 조작 명령 신호를 생성하고, 생성된 조작 명령 신호를 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송한다.
또한, 사용자 원격 조작 장치(100)는 필드 로봇(301, 302)이 감지한 작업 수행 정보를 로봇 원격 제어 장치(200)로부터 수신하여 사용자에게 출력할 수 있으며, 사용자로부터 수정된 조작 명령 신호를 입력 받아 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송할 수 있다.
다음으로 로봇 원격 제어 장치(200) 필드 로봇(301, 302)과 인접한 장소인 실제 작업 현장에 위치하여 하나 이상의 필드 로봇(301, 302)을 관리하고, 사용자 원격 조작 장치(100)와 필드 로봇(301, 302) 간의 중계 역할을 수행한다.
로봇 원격 제어 장치(200)는 원격지에 위치한 사용자 원격 조작 장치(100)로부터 원격 조종의 대상이 되는 필드 로봇의 정보, 작동 모드 정보를 수신하고, 하나 이상의 필드 로봇(301, 302)을 제어하기 위한 조작 명령 신호를 수신하며, 선택된 작동 모드에 대응하는 작업 명령 신호 및 자율 동작 명령 신호를 생성하여 필드 로봇(301, 302)으로 전송함으로써 해당 필드 로봇(301, 302)을 제어한다.
그리고 로봇 원격 제어 장치(200)는 필드 로봇(301, 302)으로부터 작업 수행 정보를 수신하고, 수신된 작업 수행 정보를 이용하여 필드 로봇(301, 302)이 작업 현장에 적응적으로 동작할 수 있도록 하는 작업 명령 신호 및 자율 동작 명령 신호를 생성할 수도 있다.
마지막으로 필드 로봇(301, 302)은 실제 작업 현장에 위치하며, 로봇 원격 제어 장치(200)로부터 수신된 작업 명령 신호 및 자율 동작 명령 신호에 대응되도록 동작한다.
그리고 필드 로봇(301, 302)은 각종 센서를 이용하여, 위치 정보, 음향 정보, 영상 정보, 접촉 정보 중에서 적어도 하나를 포함하는 작업 수행 정보를 감지할 수 있으며, 감지된 작업 수행 정보를 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송함으로써 작업 현장의 상황에 맞는 작업 명령 신호 및 자율 동작 명령 신호를 수신하여 동작할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 원격 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2에 나타낸 것처럼, 로봇 원격 제어 장치(200)는 인터페이스부(210), 작업 명령 생성부(220), 자율 명령 생성부(230), 통신부(240) 및 저장부(250)를 포함한다.
먼저, 인터페이스부(210)는 사용자 원격 조작 장치(100)와의 통신을 수행한다. 인터페이스부(210)는 사용자 원격 조작 장치(100)로부터 원격 조종의 대상이 되는 필드 로봇의 정보 및 필드 로봇의 작동 모드 정보를 수신하고, 필드 로봇의 동작 또는 작업 대상 사물을 제어하는 조작 명령 신호를 입력 받는다.
또한, 인터페이스부(210)는 필드 로봇으로부터 수신된 작업 수행 정보를 사용자 원격 조작 장치(100)로 전송할 수도 있다.
그리고 작업 명령 생성부(220)는 수신된 작동 모드 정보 및 조작 명령 신호에 대응하는 작업 명령 신호를 생성한다. 여기서 작업 명령 신호는 원격 조종의 대상이 되는 필드 로봇(301) 또는 작업 대상 사물의 동작에 관한 신호이다.
작업 명령 생성부(220)는 사용자로부터 독점 모드 또는 추종 모드가 선택된 경우, 원격 조종의 대상이 되는 필드 로봇(301)이 조작 명령 신호에 대응하는 동작을 수행하도록 하는 작업 명령 신호를 생성한다.
반면, 사용자로부터 사물 모드가 선택된 경우, 작업 명령 생성부(220)는 작업 대상 사물을 조작 명령 신호에 대응되도록 동작시키기 위한 작업 명령 신호를 생성한다. 이때, 생성된 작업 명령 신호는 작업 대상 사물의 동작에 관한 것이다.
다음으로 자율 명령 생성부(230)는 추종 모드가 선택된 경우, 제1 필드 로봇(301)에 대한 작업 명령 신호에 대응되는 자율 동작 명령 신호를 생성한다. 여기서 자율 동작 명령 신호는 제2 필드 로봇(302)의 동작을 제어하기 위한 것이다.
사용자로부터 사물 모드가 선택된 경우, 자율 명령 생성부(230)는 작업 대상 사물을 작업 명령 신호에 대응되도록 동작시키기 위하여 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)을 제어하는 자율 동작 명령 신호를 생성한다.
또한, 사용자가 재생 모드를 선택한 경우, 자율 명령 생성부(230)는 사용자로부터 반복 수행하도록 선택 받은 작업 명령 신호에 대응되는 자율 동작 명령 신호를 추출하여 생성한다.
그리고 통신부(240)는 로봇 원격 제어 장치(200)와 하나 이상의 필드 로봇(301, 302)간의 통신을 담당하며, 생성된 자율 동작 명령 신호를 해당 필드 로봇(301, 302)으로 전송한다. 또한 통신부(240)는 사용자로부터 추종 모드가 선택된 경우, 생성된 작업 명령 신호를 원격 조종의 대상이 되는 필드 로봇(301)으로 전송할 수도 있다.
마지막으로 저장부(250)는 생성된 작업 명령 신호 및 자율 동작 명령 신호를 저장한다. 그리고 필드 로봇(301, 302)으로부터 작업 수행 정보를 수신하는 경우, 수신된 작업 수행 정보를 더 저장할 수도 있다.
사용자로부터 재생 모드가 선택된 경우, 자율 명령 생성부(230)는 저장부(250)에 저장된 작업 명령 신호, 자율 동작 명령 신호 및 작업 수행 정보 중에서 해당되는 자율 동작 명령 신호를 추출하여 해당 필드 로봇(301, 302)으로 전송한다.
이하에서는 도 3 내지 도 9를 통하여 본 발명의 실시예에 따른 로봇 원격 제어 방법에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 독점 모드에서의 로봇 원격 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 원격 조작 장치의 화면의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3과 같이, 사용자 원격 조작 장치(100)는 사용자로부터 원격 조종의 대상이 되는 필드 로봇의 정보 및 독점 모드를 선택 받고(S310), 선택 받은 필드 로봇의 정보 및 작동 모드 정보를 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송한다(S315).
이때, 사용자 원격 조작 장치(100)는 사용자로부터 복수의 필드 로봇(301, 302) 중에서 제1 필드 로봇을 원격 조종의 대상이 되는 필드 로봇으로 선택 받고, 작동 모드로 독점 모드를 선택 받은 것으로 가정한다. 여기서 독점 모드는 사용자가 선택한 하나의 필드 로봇(301)의 동작을 제어하는 모드로 1:1 원격 제어 방식이다.
사용자 원격 조작 장치(100)는 S310 단계에서 독점 모드, 추종 모드, 사물 모드 및 재생 모드 중에서 어느 하나의 모드를 작동 모드로 선택 받을 수도 있고, 도 4와 같은 화면을 출력하여 사용자로부터 작동 모드를 선택 받을 수도 있다.
도 4에 나타낸 것처럼, 원격 조종자인 사용자가 자신이 수행할 작업이 어느 작동 모드에 속하는지 여부를 판단하지 못하는 경우, 사용자 원격 조작 장치(100)는 각 작동 모드의 대표적인 예시 상황을 사용자에게 출력하여 작동 모드를 선택 받을 수 있으며, 이를 통하여 사용자는 편리하게 작동 모드를 선택할 수 있다.
예를 들어, 도 4에서 사용자가 작업물 나르기를 선택할 경우, 사용자 원격 조작 장치(100)는 작동 모드로 독점 모드가 선택된 것으로 입력 받는다. 또한, 사용자 원격 조작 장치(100)는 사용자로부터 작업 대상 사물의 부피 또는 중량 정보를 추가로 입력 받아 하나의 필드 로봇으로 가능한 작업일 경우 작동 모드로 독점 모드를 선택하고, 작업 대상 사물의 부피, 중량이 커서 하나의 필드 로봇으로 수행하기 어려운 경우에는 추종 모드를 선택할 수도 있다.
그리고 파이프 설치와 같이 사용자가 필드 로봇의 동작을 제어하는 것보다 작업 대상 사물의 동작을 제어하는 것이 더 간편한 작업인 경우, 사용자 원격 조작 장치(100)는 해당 작업의 작업 모드로 사물 모드를 선택한다. 또한 밸브 회전과 같이 하나 이상의 필드 로봇이 협업(동작을 서로 따라 하거나 대칭적인 동작을 수행)하여 작동하여야 하는 작업인 경우, 사용자 원격 조작 장치(100)는 추종 모드를 선택할 수 있다.
다음으로 사용자 원격 조작 장치(100)는 사용자로부터 조작 명령 신호를 수신하고(S320), 수신된 조작 명령 신호를 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송한다(S325).
사용자 원격 조작 장치(100)는 원격 조종자인 사용자의 움직임을 감지하여 사용자의 움직임에 따른 조작 명령 신호를 생성한다. 이때, 사용자 원격 조작 장치(100)는 조이스틱, 터치패드, 트랙볼, 포인팅 스틱 등의 장치를 이용하여 사용자의 움직임을 감지하거나, 각종 센서를 이용한 모션 인식으로 사용자의 움직임을 감지할 수도 있다.
다음으로 로봇 원격 제어 장치(200)는 수신한 조작 명령 신호에 대응하는 작업 명령 신호를 생성하고(S330), 생성된 작업 명령 신호를 원격 조종의 대상이 되는 필드 로봇(301)으로 전송한다(S335).
독점 모드에서, 로봇 원격 제어 장치(200)는 필드 로봇(301)이 수신된 조작 명령 신호에 대응하는 동작을 수행하도록 제어하는 작업 명령 신호를 생성한다. 예를 들어, 작업 대상 사물의 위치를 이동시키기 위한 조작 명령 신호를 수신한 경우, 로봇 원격 제어 장치(200)는 원하는 위치로 필드 로봇(301)을 이동시키도록 하는 작업 명령 신호를 생성하여 필드 로봇(301)로 전송한다.
그리고 작업 명령 신호를 수신한 필드 로봇(301)은 작업 명령 신호에 대응되는 동작을 수행하고, 작업 수행 정보를 감지한다(S340).
예를 들어, S330 단계에서 작업 대상 사물의 위치를 이동시키고자 필드 로봇을 제어하는 작업 명령 신호를 수신한 경우, 필드 로봇(301)은 작업 대상 사물을 들어올려, 수신된 작업 명령 신호에 대응하도록 위치로 이동하는 동작을 수행한다.
그리고 필드 로봇(301)은 작업을 수행하는 과정에서 각종 센서를 이용하여 작업 수행 정보를 감지한다. 이때, 필드 로봇(301)은 위치 정보, 접촉 정보 등의 물리적 작업 수행 정보와 음향 정보, 영상 정보 등의 환경적 작업 수행 정보 중에서 적어도 하나를 감지할 수 있다.
또한, 필드 로봇(301)은 감지된 작업 수행 정보를 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송하며(S345), 로봇 원격 제어 장치(200)는 수신된 작업 수행 정보를 사용자 원격 조작 장치(100)로 전송한다(S347).
필드 로봇(301)이 S340 단계에서 감지한 작업 수행 정보는 S347 단계를 통하여 사용자 원격 조작 장치(100)로 전달되며, 사용자 원격 조작 장치(100)는 수신된 작업 수행 정보를 사용자가 확인할 수 있는 형태로 출력한다.
그리고 사용자 원격 조작 장치(100)는 사용자로부터 수정된 조작 명령을 수신한다(S350). 사용자로부터 수정된 조작 명령을 수신하는 단계는 조작 명령을 수신하는 S320 단계와 실질적으로 동일한 바, 중복되는 설명은 생략한다.
사용자는 S340 단계에서 필드 로봇(301)이 감지한 작업 수행 정보를 이용하여 실제 작업 현장의 상황을 실시간으로 전달받을 수 있으며, 이를 통하여 필드 로봇(301)을 제어하기 위한 조작 명령 신호를 실시간으로 생성하여 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송할 수 있다.
예를 들어, 사용자는 필드 로봇(301)이 감지한 위치 정보를 통하여 필드 로봇(301)을 더 이동시킬지 여부를 판단하여, 다음 조작 명령을 생성할 수도 있고, 필드 로봇(301)이 촬영한 영상 정보를 통하여 필드 로봇(301) 앞에 위치한 장애물을 인지하고, 조작 명령을 수정할 수도 있다.
다음으로 로봇 원격 제어 장치(200)는 사용자 원격 조작 장치(100)로부터 수정된 조작 명령을 수신하고(S355), 수정된 조작 명령 신호에 대응하도록 작업 명령 신호를 수정한다(S360).
그리고 로봇 원격 제어 장치(200)는 수정된 작업 명령 신호를 필드 로봇(301)로 전송하여(S365), 해당 필드 로봇(301)이 수정된 동작을 수행하도록 한다.
설명의 편의상, 사용자 원격 조작 장치(100)가 수신된 작업 수행 정보를 출력하고, 사용자로부터 수정된 조작 명령을 수신하여 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송하는 것으로 설명하였으나 이에 한정하지 않고, 로봇 원격 제어 장치(200)는 필드 로봇(301)으로부터 수신한 작업 수행 정보를 이용하여 자동으로 작업 명령 신호를 수정하고, 수정된 작업 명령 신호를 필드 로봇(301)으로 전송할 수 있다.
예를 들어, 압축 작업을 수행하도록 필드 로봇(301)을 원격 조종하는 경우, 필드 로봇(301)은 S340 단계에서 압축을 수행하는 필드 로봇(301)의 팔 말단부에 장착된 접촉 정보 수집용 센서를 이용하여 접촉 정보를 수집할 수 있다.
그리고 접촉 정보를 포함하는 작업 수행 정보를 수신한 로봇 원격 제어 장치(200)는 필드 로봇(301)과 외부의 작업 환경 및 접촉 상황을 가상의 질량-댐퍼-스프링 시스템으로 모델링 한 후, 질량, 댐퍼 및 스프링 관련 인자들을 조절하여 필드 로봇이 작업 대상 사물을 압축할 때 압축되는 길이, 속도, 가속도에 관련된 필드 로봇(301)의 작동을 제어하는 작업 명령 신호를 수정할 수 있다.
또한, 이동하는 작업을 수행 중인 필드 로봇(301)의 앞에 벽이 위치한 것으로 감지된 경우, 로봇 원격 제어 장치(200)는 필드 로봇(301)이 벽 너머로 이동할 수 있도록 경로를 보정하여 작업 명령 신호를 자동으로 수정할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 추종 모드에서의 로봇 원격 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저, 사용자 원격 조작 장치(100)는 사용자로부터 마스터 역할을 수행하는 제1 필드 로봇의 정보, 슬레이브 역할을 수행하는 제2 필드 로봇의 정보 및 추종 모드를 선택 받고(S510), 선택 받은 필드 로봇의 정보 및 작동 모드 정보를 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송한다(S520).
이때, 사용자 원격 조작 장치(100)는 사용자로부터 추종 모드를 작동 모드로 선택 받은 것으로 가정한다. 여기서 추종 모드는 사용자로부터 입력 받은 조작 명령 신호에 대응하는 동작을 수행하는 마스터 필드 로봇과 마스터 필드 로봇의 동작을 추종하는 자율 동작 명령 신호에 대응하는 동작을 수행하는 슬레이브 필드 로봇이 서로 협업하여 작동하는 모드를 의미한다.
그리고 사용자 원격 조작 장치(100)는 사용자로부터 조작 명령 신호를 수신하고(S530), 수신된 조작 명령 신호를 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송한다(S540).
다음으로 로봇 원격 제어 장치(200)는 수신한 조작 명령 신호에 대응하는 작업 명령 신호를 생성하고(S550), 생성된 작업 명령 신호를 제1 필드 로봇(301)로 전송한다(S560).
S510 단계 내지 S560 단계는 도 3의 S310 단계 내지 S335 단계와 실질적으로 동일한 바, 중복되는 설명은 생략한다.
또한 로봇 원격 제어 장치(200)는 생성된 작업 명령 신호에 대응하는 자율 동작 명령 신호를 생성하고(S570), 생성된 자율 동작 명령 신호를 제2 필드 로봇(302)으로 전송한다(S580).
여기서 자율 동작 명령 신호는 작업 명령 신호와 동일하거나, 작업 명령 신호와 특정 회전 축을 중심으로 대칭되는 동작을 수행하도록 제2 필드 로봇(302)을 제어하는 신호이다.
작업 명령 신호를 수신한 제1 필드 로봇(301)과 자율 동작 명령 신호를 수신한 제2 필드 로봇(302)은 각각 명령 신호에 대응되는 작업을 수행하고, 작업 수행 정보를 감지한다(S590, S593).
또한 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)은 감지된 작업 수행 정보를 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송한다(S595). 이때, 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)은 감지된 작업 수행 정보를 사용자 원격 조작 장치(100)로도 전송할 수 있으며, 로봇 원격 제어 장치(200)가 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)으로부터 수신한 작업 수행 정보를 사용자 원격 조작 장치(100)로 전송할 수도 있다.
그리고 로봇 원격 제어 장치(200)는 생성된 작업 명령 신호, 자율 동작 명령 신호 및 작업 수행 정보를 저장한다(S600).
로봇 원격 제어 장치(200)가 저장한 작업 명령 신호, 자율 동작 명령 신호 및 작업 수행 정보는 후술할 재생 모드에서 추출되어 자율 동작 명령 신호로 생성될 수 있으며, 사용자로부터 조작 명령 신호를 수신하지 않고도 필드 로봇(301, 302)의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 원격 제어 시스템은 도 3의 S347 단계 내지 S365 단계를 수행하여 필드 로봇(301, 302)이 감지한 작업 수행 정보에 대응되도록 작업 명령 신호를 수정하여 필드 로봇(301,302)을 조종할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 사물 모드에서의 로봇 원격 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저, 사용자 원격 조작 장치(100)는 사용자로부터 원격 조종의 대상이 되는 필드 로봇의 정보 및 사물 모드를 선택 받고(S610), 선택 받은 필드 로봇의 정보 및 작동 모드 정보를 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송한다(S620).
그리고 사용자 원격 조작 장치(100)는 사용자로부터 조작 명령 신호를 수신하고(S630), 수신된 조작 명령 신호를 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송한다(S640).
다음으로 로봇 원격 제어 장치(200)는 작업 대상 사물에 대한 작업 명령 신호를 생성한다(S650). 여기서 작업 명령 신호는 파이프의 회전 등과 같이 비 대칭적으로 수행되는 작업 대상 사물의 목표 동작을 의미하는 신호이다.
S610 단계 내지 S650 단계는 도 3의 S310 단계 내지 S330 단계와 실질적으로 동일한 바, 중복되는 설명은 생략한다.
또한, 로봇 원격 제어 장치(200)는 생성된 작업 명령 신호에 대응하는 자율 동작 명령 신호를 생성하고(S660), 생성된 자율 동작 명령 신호를 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)으로 전송한다(S670). 이때, 자율 동작 명령 신호는 작업 대상 사물이 목표 동작을 수행하도록 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)을 제어하기 위한 신호를 의미한다.
그리고 자율 동작 명령 신호를 수신한 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)은 자율 동작 명령 신호에 대응되는 작업을 수행한다(S680, S683).
또한 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)은 감지된 작업 수행 정보를 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송한다(S685). 이때, 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)은 감지된 작업 수행 정보를 사용자 원격 조작 장치(100)로도 전송할 수 있으며, 로봇 원격 제어 장치(200)가 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)으로부터 수신한 작업 수행 정보를 사용자 원격 조작 장치(100)로 전송할 수도 있다.
작업 수행 정보를 수신한 로봇 원격 제어 장치(200)는 생성된 작업 명령 신호, 자율 동작 명령 신호 및 작업 수행 정보를 저장한다(S690). 이때 저장된 작업 명령 신호, 자율 동작 명령 신호 및 작업 수행 정보는 사용자가 재생 모드를 선택한 경우 자율 동작 명령 신호로 활용된다.
그리고 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 원격 제어 시스템은 도 3의 S347 단계 내지 S365 단계를 더 수행하여 필드 로봇(301, 302)이 감지한 작업 수행 정보에 대응되도록 작업 명령 신호를 수정하여 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)을 조종할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 재생 모드에서의 로봇 원격 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 상기 재생 모드는 가령 밸브 개폐와 같은 단순 반복 적인 동작이 필요한 작업을 수행하는 경우 사용자의 조작 작업 피로도 상승 방지를 위해 제안된 원격 제어 방법이다.
먼저, 사용자 원격 조작 장치(100)는 사용자로부터 원격 조종의 대상이 되는 필드 로봇의 정보 및 재생 모드를 선택 받고(S710), 선택 받은 필드 로봇의 정보 및 재생 모드 정보를 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송한다(S720).
이때, 작동 모드 정보는 재생 모드며, 작동 모드 정보에는 반복을 희망하는 작업 명령의 정보 및 반복 횟수 정보가 더 포함되어 있다.
S710 단계 및 S720 단계는 도 3의 S310 단계 및 S315 단계와 실질적으로 동일한 바, 중복되는 설명은 생략한다.
다음으로 로봇 원격 제어 장치(200)는 반복 수행할 작업 명령 신호에 대응되는 자율 동작 명령 신호를 추출한다(S730).
로봇 원격 제어 장치(200)는 기 저장된 작업 명령 신호 중에서 사용자가 반복을 희망하는 작업 명령의 정보에 대응하는 자율 동작 명령 신호를 추출하여 생성한다.
예를 들어, 사용자가 추종 모드로 밸브를 개폐 시키는 작업을 수행한 경우, 로봇 원격 제어 장치(200)는 해당 작업의 작업 명령 신호와 생성된 자율 동작 명령 신호를 저장한다. 상기 밸브를 로봇 간 협업을 통해 360도 이상 연속적으로 회전시킬 경우 로봇 간 간섭 문제로 인해 각각의 로봇을 밸브 회전 중심축을 중심으로 각 로봇의 최초 위치(가령 원형 밸브일 경우 로봇과 밸브 휠이 접촉되는 위치)에서 특정 각도만큼 반복 회전시키는 동작이 필요하다. 상기 동작을 수행하기 위해 사용자 원격 조작 장치(100)는 사용자로부터 해당 작업 명령의 정보를 선택 받고, 반복 횟수를 입력 받는다.
사용자 원격 조작 장치(100)로부터 재생 모드 정보를 수신한 로봇 원격 제어 장치(200)는 기 저장된 작업 명령 신호 중에서 밸브를 일정 각도 회전시키는 작업에 대한 자율 동작 명령 신호를 추출한다.
그리고 로봇 원격 제어 장치(200)는 추출하여 생성된 자율 동작 명령 신호를 S710 단계에서 선택 받은 필드 로봇인 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)으로 전송한다(S740).
마지막으로, 자율 동작 명령 신호를 수신한 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)은 자율 동작 명령 신호에 대응되는 작업을 수행한다(S750, S760).
제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)은 작업을 수행하면서 작업 수행 정보를 감지할 수도 있으며, 감지한 작업 수행 정보를 로봇 원격 제어 장치(200) 및 사용자 원격 조작 장치(100)로 전송할 수 있다(S770).
또한, 필드 로봇(301, 302)가 사용자 원격 조작 장치(100)로 작업 수행 정보를 직접 전송하지 않고, 로봇 원격 제어 장치(200)가 사용자 원격 조작 장치(100)로 작업 수행 정보를 전송할 수도 있다.
그리고 로봇 원격 제어 장치(200)는 S730 단계에서 추출된 자율 동작 명령 신호와 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)로부터 수신한 작업 수행 정보를 저장한다(S780).
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 원격 제어 시스템은 S770 단계 및 S780 단계를 수행하여 필드 로봇(301, 302)이 감지한 작업 수행 정보에 대응되도록 작업 명령 신호를 수정하여 필드 로봇(301,302)을 조종할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 원격 제어 시스템의 구성 및 신호 흐름을 나타낸 도면이다.
도 8과 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 원격 제어 시스템은 독점 모드, 추종 모드, 사물 모드 및 재생 모드로 구분되어 동작할 수 있다.
먼저, 사용자가 독점 모드를 선택한 경우, 로봇 원격 제어 장치(200)의 작업 명령 생성부(220)는 원격 조종의 대상이 되는 필드 로봇(301)이 조작 명령 신호에 대응하는 동작을 수행하도록 하는 작업 명령 신호를 생성하여 해당 필드 로봇(301)으로 전송함으로써 해당 필드 로봇(301)을 원격 조종한다.
그리고 추종 모드가 선택된 경우, 로봇 원격 제어 장치(200)의 작업 명령 생성부(220)는 원격 조종의 대상이 되는 제1 필드 로봇(301)에 대한 작업 명령 신호를 생성하고, 자율 명령 생성부(230)는 제2 필드 로봇(302)의 동작을 제어하기 위한 자율 동작 명령 신호를 생성하며, 생성된 작업 명령 신호 및 자율 동작 명령 신호를 각각 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)으로 전송하여 원격 조종한다.
사용자로부터 사물 모드가 선택된 경우, 작업 명령 생성부(220)는 수신된 조작 명령 신호에 대응하는 작업 명령 신호를 생성한다. 여기서 작업 명령 신호는 작업 대상 사물의 목표 동작에 관한 신호이다. 그리고 자율 명령 생성부(230)는 작업 대상 사물을 작업 명령 신호에 대응되도록 동작시키기 위하여 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)을 제어하는 자율 동작 명령 신호를 생성하고, 생성된 자율 동작 명령 신호를 각각 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)으로 전송한다.
추종 모드 및 사물 모드가 선택된 경우, 로봇 원격 제어 장치(200)는 생성한 작업 명령 신호 및 자율 동작 명령 신호를 저장부(250)에 저장할 수 있다.
마지막으로, 사용자로부터 재생 모드가 선택된 경우 자율 명령 생성부(230)는 저장부9250)에 기 저장된 작업 명령 신호 및 자율 동작 명령 신호 중에서 반복하여 수행할 작업 명령 신호에 대응되는 자율 동작 명령 신호를 추출하여 생성하고, 생성된 자율 동작 명령 신호를 필드 로봇으로 전송한다.
이때, 로봇 원격 제어 장치(200)는 데이터 편집부 및 반복 재생 횟수 결정부를 더 포함할 수 있으며, 데이터 편집부는 추출된 추출한 자율 동작 명령 신호를 편집 또는 수정할 수 있고, 반복 재생 횟수 결정부는 사용자가 재생 모드를 선택할 때 입력한 반복 횟수를 이용하여 해당 자율 동작 명령 신호를 반복할 횟수를 지정할 수 있다.
각각의 작동 모드와 무관하게, 인터페이스부(210)는 사용자 원격 조작 장치(100)와의 통신을 담당하고, 통신부(240)는 필드 로봇(301, 302)와의 통신을 담당하며, 필드 로봇(301, 302)이 작업 수행 정보를 감지하는 경우, 통신부(240)는 작업 수행 정보를 수신하고, 인터페이스부(210)는 수신된 작업 수행 정보를 사용자 원격 조작 장치(100)로 전달한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 원격 제어 시스템의 작동 모드 별 제어 신호 흐름을 나타낸 도면이다.
도 9에서, Xd는 필드 로봇의 목표 운동 정보를 나타내는 조작 명령 신호를 의미하고, Xr은 필드 로봇의 실제 운동 정보인 작업 수행 정보를 의미하며, Xc는 작업 수행 정보를 기반으로 수정된 필드 로봇의 작업 명령 신호 및 자율 동작 명령 신호를 의미하고, Xt는 작업 대상 사물의 목표 동작을 나타내는 조작 명령 신호를 의미하며, F는 필드 로봇과 주위 작업 환경과의 접촉력 정보를 의미한다.
독점 모드가 선택된 경우, 사용자 원격 조작 장치(100)는 제1 필드 로봇(필드 로봇 #1, 301)을 조종하기 위한 조작 명령 신호인 Xd1을 생성하여 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송한다. Xd1을 수신한 로봇 원격 제어 장치(200)는 작업 명령 신호인 Xc1을 생성하여 제1 필드 로봇(301)으로 전송함으로써 제1 필드 로봇(301)을 제어한다.
그리고 로봇 원격 제어 장치(200)는 제1 필드 로봇(301)으로부터 수신된 작업 수행 정보인 Xr1, F1을 사용자 원격 조작 장치(100)로 전송하고, 사용자 원격 조작 장치(100)는 위치 기반 임피던스 제어 방식을 이용하여 수정된 조작 명령 신호를 생성하여 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송한다. 수정된 조작 명령 신호를 수신한 로봇 원격 제어 장치(200)는 작업 명령 신호를 수정하여 Xc1을 생성하고, 생성된 Xc1을 제1 필드 로봇(301)으로 전송한다.
또한 독점 모드로 선택된 경우 원격 조종 대상이 되는 필드 로봇이 다른 필드 로봇으로 전환되는 경우의 신호 흐름은 도 9에 도시한 바와 같이, 로봇 원격 제어 장치(200)의 스위칭 동작으로 제어될 수 있다.
다음으로 추종 모드가 선택된 경우, 사용자 원격 조작 장치(100)는 제1 필드 로봇(301)을 조종하기 위한 조작 명령 신호인 Xd1을 생성하여 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송한다. Xd1을 수신한 로봇 원격 제어 장치(200)는 작업 명령 신호인 Xc1 및 자율 동작 명령 신호인 Xc2를 생성하여 각각 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)으로 전송하여, 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)을 제어한다.
그리고 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)은 각각 작업 수행 정보인 Xr1, F1과 Xr2, F2을 생성하여 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송하고, 로봇 원격 제어 장치(200)는 수신한 Xr1, F1, Xr2, F2을 사용자 원격 조작 장치(100)로 전송하며, 사용자 원격 조작 장치(100)는 수신한 Xr1, F1, Xr2, F2을 기반으로 위치 기반 임피던스 제어 방식을 통하여 수정된 조작 명령 신호를 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송한다. 수정된 조작 명령 신호를 수신한 로봇 원격 제어 장치(200)는 작업 명령 신호를 수정하여 Xc1 및 Xc2를 생성하여 각각 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)으로 전송한다.
또한 사물 모드가 선택된 경우, 사용자 원격 조작 장치(100)는 작업 대상 사물의 목표 동작을 의미하는 조작 명령 신호인 Xt를 생성하여 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송한다. 그리고 원격 로봇 제어 장치(200)는 자율 동작 명령 신호인 Xc1 및 Xc2를 생성하여 각각 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)으로 전송한다.
그리고 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)가 감지한 작업 수행 정보인 Xr1, F1과 Xr2, F2는 로봇 원격 제어 장치(200)를 거쳐 사용자 원격 조작 장치(100)로 전송되며, 사용자 원격 조작 장치(100)는 수신한 Xr1, F1, Xr2, F2을 기반으로 위치 기반 임피던스 제어 방식을 통하여 수정된 조작 명령 신호를 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송한다. 수정된 조작 명령 신호를 수신한 로봇 원격 제어 장치(200)는 자율 동작 명령 신호를 수정하여 수정된 Xc1 및 Xc2를 생성하여 각각 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)으로 전송한다.
마지막으로, 재생 모드가 선택된 경우, 사용자 원격 조작 장치(100)는 반복할 작업 명령의 정보 및 반복 횟수가 포함된 Xt를 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송하고, 로봇 원격 제어 장치(200)는 Xt신호에 대응하는 자율 동작 명령 신호인 Xc1 및 Xc2를 추출하여 각각 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)으로 전송한다.
그리고 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)으로부터 작업 수행 정보인 Xr1, F1과 Xr2, F2를 수신하여 사용자 원격 조작 장치(100)로 전송한다. 또한 사용자 원격 조작 장치(100)가 위치 기반 임피던스 제어 방식으로 생성한 수정된 조작 명령 신호를 로봇 원격 제어 장치(200)로 전송하면, 로봇 원격 제어 장치(200)는 자율 동작 명령 신호인 Xc1 및 Xc2를 수정하여 각각 제1 필드 로봇(301) 및 제2 필드 로봇(302)로 전송한다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면 로봇 원격 제어 장치 및 그 방법을 이용함으로써, 기존의 1:1 원격 제어 로봇 시스템의 기술적 한계로 적용이 불가능했던 옥외 작업 분야에 원격 제어 로봇 시스템을 적용할 수 있다.
또한, 원격 조종자의 작업 개입 정도를 최소화하여 원격 조종자의 작업 피로도 상승으로 인한 작업 효율성 및 품질의 저하, 안전 사고 발생 등의 문제를 해결할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100 : 사용자 원격 조작 장치 200 : 로봇 원격 제어 장치
210 : 인터페이스부 220 : 작업 명령 생성부
230 : 자율 명령 생성부 240 : 통신부
250 : 저장부 301, 302 : 필드 로봇

Claims (14)

  1. 하나 이상의 필드 로봇을 제어하기 위한 로봇 원격 제어 장치에 있어서,
    사용자 원격 조작 장치로부터 원격 조종의 대상이 되는 필드 로봇의 운용 정보 및 상기 필드 로봇의 작동 모드를 선택 받고, 상기 필드 로봇의 동작을 제어하는 조작 명령 신호를 입력받는 인터페이스부,
    수신된 상기 작동 모드 정보 및 상기 조작 명령 신호에 대응하는 상기 원격 조종의 대상이 되는 필드 로봇의 동작 또는 작업 대상 사물의 동작에 대한 작업 명령 신호를 생성하는 작업 명령 생성부,
    상기 사용자로부터 추종 모드가 선택된 경우, 제1 필드 로봇에 대한 상기 작업 명령 신호가 생성되면 제2 필드 로봇의 동작을 제어하는 자율 동작 명령 신호를 생성하고, 상기 사용자로부터 사물 모드가 선택된 경우, 상기 작업 대상 사물에 대한 상기 작업 명령 신호가 생성되면 상기 작업 대상 사물을 동작시키기 위한 상기 제1 필드 로봇 및 상기 제2 필드 로봇의 동작을 제어하는 자율 동작 명령 신호를 생성하는 자율 명령 생성부,
    생성된 상기 자율 동작 신호를 상기 제1 필드 로봇 및 상기 제2 필드 로봇으로 전달하는 통신부, 그리고
    생성된 상기 작업 명령 신호, 상기 자율 동작 명령 신호 및 상기 필드 로봇으로부터 수신된 작업 수행 정보를 저장하는 저장부를 포함하며,
    상기 인터페이스부는 상기 필드 로봇의 작동 모드의 예시 상황을 사용자에게 출력하여 사용자로부터 작동 모드를 선택받으며,
    상기 사용자로부터 추종 모드가 선택된 경우,
    상기 작업 명령 생성부는 상기 제1 필드 로봇이 상기 사용자의 움직임과 대응하여 작동하도록 하는 상기 작업 명령 신호를 생성하고,
    상기 자율 명령 생성부는 상기 작업 명령 신호와 동일한 상기 자율 동작 명령 신호 또는 상기 작업 명령 신호와 특정 회전 축을 중심으로 대칭되는 상기 자율 동작 명령 신호를 생성하며,
    상기 사용자로부터 재생 모드가 선택된 경우,
    상기 자율 명령 생성부는 기 저장된 상기 작업 명령 신호 및 상기 자율 동작 명령 신호 중에서 반복하여 수행할 작업 명령 신호에 대응되는 자율 동작 명령 신호를 추출하여 생성하는 로봇 원격 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 원격 조작 장치는,
    상기 사용자의 움직임을 감지하여 상기 사용자의 움직임에 따른 상기 조작 명령 신호를 생성하는 로봇 원격 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 사용자로부터 독점 모드가 선택된 경우,
    상기 작업 명령 생성부는,
    상기 원격 조종의 대상이 되는 하나의 필드 로봇이 상기 사용자의 움직임과 대응하여 작동하도록 하는 상기 작업 명령 신호를 생성하는 로봇 원격 제어 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 사용자로부터 사물 모드가 선택된 경우,
    상기 자율 명령 생성부는,
    상기 작업 대상 사물이 상기 작업 명령 신호에 대응되어 동작되도록 상기 제1 필드 로봇 및 상기 제2 필드 로봇의 동작을 제어하는 상기 자율 동작 명령 신호를 생성하는 로봇 원격 제어 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 통신부가 상기 필드 로봇으로부터 위치 정보, 음향 정보, 영상 정보, 접촉 정보 중에서 적어도 하나를 포함하는 작업 수행 정보를 수신하는 경우,
    상기 자율 명령 생성부는,
    상기 작업 수행 정보에 대응되도록 상기 자율 동작 명령 신호를 수정하거나,
    상기 사용자 원격 조작 장치로 상기 작업 수행 정보를 전송하고, 상기 사용자 원격 조작 장치로부터 수정된 상기 조작 명령 신호를 수신하여, 상기 수정된 조작 명령 신호에 대응하도록 상기 자율 동작 명령 신호를 수정하는 로봇 원격 제어 장치.
  8. 하나 이상의 필드 로봇을 제어하기 위한 로봇 원격 제어 장치의 제어 방법에 있어서,
    사용자 원격 조작 장치로부터 원격 조종의 대상이 되는 필드 로봇의 운용 정보 및 상기 필드 로봇의 작동 모드를 선택 받고, 상기 필드 로봇의 동작을 제어하는 조작 명령 신호를 입력받는 단계,
    수신된 상기 작동 모드 정보 및 상기 조작 명령 신호에 대응하는 상기 원격 조종의 대상이 되는 필드 로봇의 동작 또는 작업 대상 사물의 동작에 대한 작업 명령 신호를 생성하는 단계,
    상기 사용자로부터 추종 모드가 선택된 경우, 제1 필드 로봇에 대한 상기 작업 명령 신호가 생성되면 제2 필드 로봇의 동작을 제어하는 자율 동작 명령 신호를 생성하고, 상기 사용자로부터 사물 모드가 선택된 경우, 상기 작업 대상 사물에 대한 상기 작업 명령 신호가 생성되면 상기 작업 대상 사물을 동작시키기 위한 상기 제1 필드 로봇 및 상기 제2 필드 로봇의 동작을 제어하는 자율 동작 명령 신호를 생성하는 단계,
    생성된 상기 자율 동작 신호를 상기 제1 필드 로봇 및 상기 제2 필드 로봇으로 전달하는 단계, 그리고
    생성된 상기 작업 명령 신호, 상기 자율 동작 명령 신호 및 상기 필드 로봇으로부터 수신된 작업 수행 정보를 저장하는 단계를 포함하며,
    상기 조작 명령 신호를 입력받는 단계는,
    상기 필드 로봇의 작동 모드의 예시 상황을 사용자에게 출력하여 사용자로부터 작동 모드를 선택받으며,
    상기 사용자로부터 추종 모드가 선택된 경우,
    상기 작업 명령 신호를 생성하는 단계는,
    상기 제1 필드 로봇이 상기 사용자의 움직임과 대응하여 작동하도록 하는 상기 작업 명령 신호를 생성하고,
    상기 자율 동작 명령 신호를 생성하는 단계는,
    상기 작업 명령 신호와 동일한 상기 자율 동작 명령 신호 또는 상기 작업 명령 신호와 특정 회전 축을 중심으로 대칭되는 상기 자율 동작 명령 신호를 생성하며,
    상기 사용자로부터 재생 모드가 선택된 경우,
    상기 작업 명령 신호를 생성하는 단계는,
    기 저장된 상기 작업 명령 신호 및 상기 자율 동작 명령 신호 중에서 반복하여 수행할 작업 명령 신호에 대응되는 자율 동작 명령 신호를 추출하여 생성하는 로봇 원격 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 사용자 원격 조작 장치는,
    상기 사용자의 움직임을 감지하여 상기 사용자의 움직임에 따른 상기 조작 명령 신호를 생성하는 로봇 원격 제어 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 사용자로부터 독점 모드가 선택된 경우,
    상기 작업 명령 신호를 생성하는 단계는,
    상기 원격 조종의 대상이 되는 하나의 필드 로봇이 상기 사용자의 움직임과 대응하여 작동하도록 하는 상기 작업 명령 신호를 생성하는 로봇 원격 제어 방법.
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 사용자로부터 사물 모드가 선택된 경우,
    상기 작업 명령 신호를 생성하는 단계는,
    상기 작업 대상 사물이 상기 작업 명령 신호에 대응되어 동작되도록 상기 제1 필드 로봇 및 상기 제2 필드 로봇의 동작을 제어하는 상기 자율 동작 명령 신호를 생성하는 로봇 원격 제어 방법.
  13. 삭제
  14. 제8항에 있어서,
    상기 필드 로봇으로부터 위치 정보, 음향 정보, 영상 정보, 접촉 정보 중에서 적어도 하나를 포함하는 작업 수행 정보를 수신하는 경우,
    상기 작업 명령 신호를 생성하는 단계는,
    상기 작업 수행 정보에 대응되도록 상기 자율 동작 명령 신호를 수정하거나,
    상기 사용자 원격 조작 장치로 상기 작업 수행 정보를 전송하고, 상기 사용자 원격 조작 장치로부터 수정된 상기 조작 명령 신호를 수신하여, 상기 수정된 조작 명령 신호에 대응하도록 상기 자율 동작 명령 신호를 수정하는 로봇 원격 제어 방법.
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