KR101640789B1 - 이동 로봇을 이용한 감시 경계 시스템 및 그의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 이동 로봇을 이용한 감시 경계 시스템에 있어서, 적어도 하나의 센싱부를 장착한 이동 로봇과 상기 이동 로봇과 통신을 수행하는 서버를 포함하고, 상기 서버는, 감시 영역의 감시와 관련된 복수의 제어 정보 중 적어도 하나의 제어 정보로 이루어지는 임무 계획 정보를 생성하고, 상기 생성된 임무 계획 정보에 따라, 상기 이동 로봇에 장착된 센싱부를 이용하여 감시 영역의 감시가 수행되도록 상기 이동 로봇에 상기 생성된 임무 계획 정보를 전송하며, 상기 이동 로봇은 상기 감시 영역 내에서, 상기 센싱부를 이용하여, 상기 임무 계획 정보에 포함된 적어도 하나의 제어 정보를 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.

Description

이동 로봇을 이용한 감시 경계 시스템 및 그의 제어 방법{GUARD AND SURVEILLANCE SYSTEM USING MOBILE ROBOT AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 전투장에서, 이동 로봇을 이용하여, 운용자 개입 없이 감시 경계 임무를 수행하는 감시 경계 시스템에 관한 것이다.

감시 장비는 이동 가능 여부에 따라, 고정형 감시 장비와, 이동형 감시 장비로 나뉠 수 있다.

감시 카메라와 같은 고정형 감시 장비는 고정된 위치 특성 때문에, 감시 영역이 제한되고, 감시 대상 지역에 대한 감시 사각 지역이 발생하는 문제점이 있었다. 이에, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 종래 감시 경계 시스템에서는, 다수의 고정형 감시 장비를 통하여, 감시 영역을 확장하고, 감시 사각 지역을 최소화하였다.

다만, 이러한 경우에도, 고정형 감시 장비는 필요에 따라 반드시 운용자가 개입하여 장비를 직접 제어하여야 한다. 따라서, 고정형 감시 장비는 감시 사각 지역 발생, 감시 영역의 제한성 등 감시 임무가 수동적 형태로 수행될 수밖에 없다.

또한, 종래 감시 경계 시스템은, 단순 반복적인 특성을 갖는 감시 임무의 모니터링 및 감시 장비 제어에 반드시 운용자가 필요하다는 점에서, 효과적·지속적으로 감시 임무를 수행하는데 어려움이 있었다.

이에, 감시 영역의 제한성 및 감시 사각 지역이 발생하는 문제를 해결하고, 운용자 개입을 최소화하여, 감시 임무 효율성을 높이기 위한 기술의 필요성이 증대되었다.

본 발명은 상기 서술한 문제점을 해결하기 위하여, 이동 로봇을 이용한 감시 경계 시스템 및 그의 제어 방법을 제안한다.

본 발명은 전투 시, 감시 임무의 자동화를 일 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 전투 시, 감시 임무의 효율성을 향상시키고, 감시 사각지역의 발생을 최소화하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 이동 로봇을 이용한 감시 경계 시스템에 있어서, 적어도 하나의 센싱부를 장착한 이동 로봇과 상기 이동 로봇과 통신을 수행하는 서버를 포함하고, 상기 서버는, 감시 영역의 감시와 관련된 복수의 제어 정보 중 적어도 하나의 제어 정보로 이루어지는 임무 계획 정보를 생성하고, 상기 생성된 임무 계획 정보에 따라, 상기 이동 로봇에 장착된 센싱부를 이용하여 감시 영역의 감시가 수행되도록 상기 이동 로봇에 상기 생성된 임무 계획 정보를 전송하며, 상기 이동 로봇은 상기 감시 영역 내에서, 상기 센싱부를 이용하여, 상기 임무 계획 정보에 포함된 적어도 하나의 제어 정보를 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 이동 로봇은 본체와 상기 본체에 장착되며, 상기 이동 로봇이 움직이도록 형성된 구동부와 상기 본체의 주변 환경과 관련된 정보를 감지하도록 형성된 센싱부와 상기 서버와 통신을 수행하도록 형성된 통신부; 및 상기 서버로부터 수신된 임무 계획 정보에 기초하여, 상기 구동부, 상기 센싱부 및 상기 본체를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 제어 정보는 상기 이동 로봇에 장착된 센싱부의 센싱 방향의 제어 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 제어 정보는 이동 로봇이 정지된 상태에서, 상기 감시 영역 중 기 지정된 적어도 하나의 목표 지점을 순차적으로 감시하도록 설정된 제1제어 정보와 감시 영역을 적어도 하나의 구간으로 분할하고, 상기 분할된 구간을 이동 로봇이 이동하면서, 순차적으로 감시하도록 설정된 제2제어 정보와 기 설정된 기준축을 기준으로, 특정 각도 내에 포함된 구간을 순차적으로 감시하도록 설정된 제3제어 정보와 상기 이동 로봇의 위치에 따라, 상기 제1제어 정보, 제2제어 정보 및 제3제어 정보 중 어느 하나의 제어 정보를 수행하도록 설정된 제4제어 정보; 및 감시 영역에 포함된 장벽을 기준으로 감시 영역을 감시하도록 설정된 제5제어 정보;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 제5제어 정보는, 상기 장벽에 대하여 적어도 하나의 장벽점을 검출하고, 상기 장벽점을 기준으로, 상기 이동 로봇에 장착된 센싱부의 센싱 방향을 변경하도록 설정된 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 서버는 상기 감시 영역에 포함된 서로 다른 지점에, 서로 다른 제어 정보를 대응시키고, 상기 서로 다른 지점이 포함된 감시 경로를 설정하여, 임무 계획 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 이동 로봇은, 상기 임무 계획 정보에 따른 임무 수행 중, 복수의 피드백 정보를 생성하고, 상기 복수의 피드백 정보 중 기 설정된 조건에 근거하여, 적어도 하나의 피드백 정보를 상기 서버에 전송하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 기 설정된 조건은, 상기 복수의 제어 정보 별로 미리 설정된 가중치와 관련된 조건인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 이동 가능한 이동 로봇을 이용하여, 미리 계힉된 감시 경계 임무를 자동으로 수행할 수 있다. 이를 통하여, 본 발명은 종래의 고정형 감시 장비 및 운용자 기반의 감시 경계 임무수행 형태가 아닌, 미리 게획된 임무 계획에 따른 실시간 자동적 감시 임무의 수행을 가능하게 한다.

또한, 이동 로봇에 장착된 다수의 센싱 정보 및 피드백 정보에 대하여, 선택·가변적인 통신대역폭 가중치 할당 방법의 적용을 통하여 운용자로 하여금 보다 효과적인 임무 모니터링을 가능하게 해 준다.

또한 본 발명은 종래의 고정형 감시장비 운용 및 운용자 기반의 감시경계 임무 수행 간에 발생되는 제반 문제점을 해소할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이동 로봇을 이용하여, 감시 임무를 수행하는 감시 경계 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 이동 로봇을 나타낸 블록도이고, 도 2b는 본 발명에 따른 이동 로봇을 나타낸 개념도이다.
도 3는 구간감시 개념도이다.
도 4은 지점감시 개념도이다.
도 5은 지향감시 개념도이다.
도 6은 프로파일감시 개념도이다.
도 7은 장벽감시 개념도이다.
도 8은 로봇의 자율주행 간 주행로 형태에 따른 장벽점 선정 개념도이다.
도 9는 센싱부의 지향각 및 스텝구동각 개념도이다.
도 10은 임무 계획 정보를 나타낸 개념도이다.

감시 경계 시스템이란, 국경선, 국가 기반 시설, 공장, 플랜트 등 감시가 필요한 장소에 감시 장비를 설치하고, 감시 장비가 설치된 장소의 영상을 입력받아, 감시 장비가 설치된 장소에 있는 사람 또는 사물을 실시간으로 감시 또는 추적하는 시스템이다.

한편, 감시 경계 시스템은, 이동 가능한 이동 로봇을 이용하여, 감시가 필요한 장소를 감시할 수 있다. 이러한 감시 경계 시스템에서 사용하는 이동 로봇들은 다수의 감시 장비를 장착하고, 감시 영역 내에서, 자유롭게 이동하면서, 감시를 수행할 수 있다. 여기에서, 감시 영역은, 감시 경계 시스템에 의하여 감시가 필요한 영역을 의미한다. 예를 들어, 감시 영역은 국경선, 국가 기반 시설, 공장, 플랜트, 공항/항만 등의 장소가 될 수 있다.

감시 경계 시스템은, 감시 경계 시스템에 포함된 이동 로봇들을 자율 주행하게 함으로써, 운용자의 개입 없이도, 감시 영역 내의 효율적인 감시를 가능하게 한다. 여기에서, 운용자는 감시 경계 시스템을 운용하는 사람을 의미한다.

이하에서는 전투 또는 비전투 시, 국경선 등에 대하여, 감시 장비가 장착된 이동 로봇을 이용하여, 운용자의 개입 없이도, 효율적으로 감시 경계 시스템을 제어하는 방법에 대하여, 도면과 함께 보다 구체적으로 살펴본다.

본 발명은 일반적으로 전투 또는 전쟁을 위한 국방용으로 사용되나, 이에 한정되는 것이 아니라, 상기 살명한 감시 경계 시스템을 이용하는 공장, 플랜트 등에도 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이동 로봇을 이용하여, 감시 임무를 수행하는 감시 경계 시스템을 나타낸 개념도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 감시 경계 시스템(100)은, 이동 로봇(200)과, 서버(300)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 감시 경계 시스템(100)은 상기 이동 로봇(200)과 상기 서버(300) 간의 통신을 위하여, 네트워크를 구축할 수 있다.

상기 서버(300)는 통신을 통하여, 상기 이동 로봇(200)이 감시 영역을 감시 또는 정찰하도록, 상기 이동 로봇(200)을 제어할 수 있다. 또한, 상기 서버(300)는 이동 로봇이 감시 임무를 수행하도록, 통신을 통하여, 이동 로봇에 임무 계획 정보를 전송할 수 있다.

상기 감시 임무는, 감시 영역에 존재하는 사람 및 사물을 감지하고, 이를 가공하여 감시 정보를 생성하거나, 감지 알림을 출력하는 등 감지된 정보를 기초로 수행되는 여러 가지 동작들을 의미한다. 예를 들어, 감시 임무는, 이동 로봇이 이동 로봇에 장착된 카메라를 통하여, 감시 영역 내에 존재하는 사람 또는 사물에 대응되는 이미지를 촬영하는 이동 로봇의 동작이 될 수 있다. 또 다른 예로, 감시 임무는 촬영된 이미지로부터 사람 또는 사물을 검출하는 서버의 동작을 의미할 수 있다. 이렇게 감시 경계 시스템에서, 감시와 관련된 다양한 구성 요소들의 동작을 “감시 임무” 또는 “임무”로 정의할 수 있다.

상기 임무 계획 정보는 미리 설정된 감시 임무와 관련된 복수의 제어 정보들을 감시 경로와 연관시켜, 생성될 수 있다. 상기 임무 계획 정보를 생성하는 방법은 도 3부터 도 9에서 보다 구체적으로 설명하므로, 여기에서 그 자세한 설명은 생략한다.

상기 이동 로봇(200)과 상기 서버(300)는 네트워크를 통하여 통신을 수행할 수 있다.

상기 이동 로봇(200)은 하나 또는 그 이상이 될 수 있다. 즉, 상기 감시 경계 시스템은, 하나 또는 그 이상의 이동 로봇(200)을 이용하여, 감시 영역의 감시 및 정찰을 수행할 수 있다. 이하에서는, 하나의 이동 로봇(200)을 기준으로 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라, 복수의 이동 로봇이 포함된 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

상기 이동 로봇은, 통신을 통하여, 서버로부터 임무 계획 정보를 수신할 수 있다. 그 후, 상기 이동 로봇은 상기 수신된 임무 계획 정보에 근거하여, 감시 영역의 감시 또는 정찰을 위한 감시 임무를 수행할 수 있다. 예를 들어, 이동 로봇은, 임무 계획 정보로부터 이동 로봇의 현재 위치에서 수행될 제어 정보를 검출하고, 상기 검출된 제어 정보에 기초하여, 감시 임무를 수행할 수 있다.

또한, 상기 이동 로봇(200)은, 감시 임무의 수행 중, 통신을 통하여, 임무 수행도와 관련된 정보를 서버(300)에 전송할 수 있다. 즉, 이동 로봇(200)은 감시 영역의 감시/정찰 뿐만 아니라, 감시/정찰의 수행도와 관련된 피드백을 서버에 제공할 수 있다. 이를 통하여, 본 발명에 따른 감시 경계 시스템은, 운용자의 직접적인 개입 없이도, 이동 로봇을 통하여 감시/정찰 임무를 수행할 뿐만 아니라, 감시/정찰 임무가 정확하게 수행되고 있는지 여부에 대한 피드백을 제공할 수 있다. 이에, 감시 경계 시스템의 운용자는, 피드백 정보를 통하여, 이동 로봇을 이용한 감시가 정확하게 수행되고 있는지 확인할 수 있으며, 나아가, 잘못 수행되고 있는 경우, 이동 로봇을 수동 제어하여, 정확한 감시가 수행되도록 할 수 있다.

한편 서버(300)는, 이동 로봇으로부터 임무 수행도와 관련된 정보를 수신할 수도 있고, 별도의 감시 장비를 통하여, 이동 로봇의 임무 수행 상태와 관련된 정보를 감지할 수도 있다.

이상에서는 이동 로봇을 이용한 감시 경계 시스템에 대하여 설명하였다. 이를 통하여, 운용자는 직접적인 개입을 하지 않고도, 이동 로봇을 이용하여 감시 영역의 감시 임무를 수행할 수 있다.

이하에서는, 상기 감시 경계 시스템(100)을 구성하는 이동 로봇에 대하여 설명한다. 도 2a는 본 발명에 따른 이동 로봇을 나타낸 블록도이고, 도 2b는 본 발명에 따른 이동 로봇을 나타낸 개념도이다.

도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 이동 로봇은, 구동부(210), 메모리(220), 센싱부(230), 통신부(240) 및 제어부(250)를 포함할 수 있다.

구동부(210)는 이동 로봇이 감시 영역 내에서 이동하도록 형성될 수 있다. 상기 구동부(210)는 적어도 하나의 이동 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 구동부(210)는 적어도 하나의 바퀴를 포함할 수 있다.

상기 메모리(220)는 이동 로봇의 구동에 필요한 각종 정보들을 저장할 수 있다. 예를 들어, 상기 메모리(220)에는 이동 로봇에 설치된 각종 응용 프로그램 정보, 동작 정보 및 임무 계획 정보 등이 저장될 수 있다.

상기 센싱부(230)는 복수의 센서들을 통하여, 이동 로봇의 주변 환경과 관련된 정보를 센싱하도록 형성될 수 있다. 상기 복수의 센서들은, 이미지 센서, 근접 센서, 초음파 센서, 적외선 센서 등이 될 수 있다. 예를 들어, 상기 센싱부(230)는 복수의 이미지 센서들을 구비한 복수의 카메라일 수 있다. 이 경우, 이동 로봇은, 상기 복수의 카메라를 통하여, 이동 로봇의 주변 환경에 대응되는 이미지를 촬영할 수 있다.

상기 통신부(240)는 서버와 유선 또는 무선으로 통신을 수행하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 통신부(240)는 감시 경계 시스템에서 제공하는 네트워크에 접속하여 서버(300)와 이동 로봇(200) 간의 통신을 수행할 수 있다. 이러한 통신부(240)는, 이동통신 모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신 모듈, 위치정보 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 위치 정보부(250)는 이동 로봇의 위치를 획득하도록 형성될 수 있다. 상기 위치 정보부(250)에는 GPS(Grobal Positioning System) 모듈, WiFi(Wireless fidelity) 모듈 등이 포함될 수 있다.

상기 제어부(260)은 상기 구동부(210), 메모리(220), 센싱부(230) 및 통신부(240)을 제어하여, 이동 로봇의 전반적인 제어를 수행할 수 있다. 여기에서, 이동 로봇의 제어는, 이동 로봇을 이용하여 감시 임무를 수행하기 위한 이동 로솝의 동작 제어일 수 있다.

보다 구체적으로, 이동 로봇의 제어는 감시 경계를 위한 임무 계획을 수행하기 위한 제어, 임무 수행 상태를 감시하기 위한 제어, 운영자에 의한 수동 제어 등이 포함될 수 있다.

상기 감시 경계를 위한 임무 계획을 수행하기 위한 제어는, 이동 로봇의 자율 주행을 위한 제어, 이동 로봇의 센싱부(230)를 통하여 주변 환경에 대응되는 이미지를 촬영하기 위한 제어 등이 포함될 수 있다.

상기 임무 수행 상태를 감시하기 위한 제어는, 주변 환경에 대응되는 이미지를 촬영하기 위한 제어, 촬영된 이미지를 서버에 전송하기 위한 제어를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 제어부(180)는 임무 계획 정보에 근거하여, 센싱부(230)를 통하여 감시 영역 중 특정 지점에 대응되는 이미지를 촬영하도록, 센싱부(230) 및 구동부(210)를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부(180)는 특정 지점의 촬영을 위하여, 이동 로봇을, 특정 지점과 인접한 영역에 위치시키도록, 구동부(210)를 제어하고, 특정 지점에 대응되는 영상을 촬영하도록 센싱부(230)를 제어할 수 있다. 여기에서, 센싱부(230)의 제어는, 센싱부(230)를 통하여 영상을 입력받고, 입력된 영상을 촬영 및 저장하는 이동 로봇의 동작을 의미할 수 있다.

도 2b를 참조하면, 이동 로봇(200)은, 본체(270) 및 상기 본체에 장착된 복수의 센서를 포함한 센싱부(230)를 포함할 수 있다.

상기 센싱부(230)는, 감시 임무를 수행하기 위한 감시 카메라들(231a, 231b)과 자율 주행을 위한 주행 카메라들(232a, 232b, 233, 234a, 234b)이 포함될 수 있다.

상기 주행 카메라들(232a, 232b, 233, 234a, 234b)은 이동 로봇의 자율 주행을 위하여, 이동 로봇의 주변 환경에 대응되는 이미지 정보를 획득할 수 있다. 이동 로봇의 주변 환경에 대응되는 이미지 정보를 모두 획득하기 위하여, 상기 주행 카메라들(232a, 232b, 233, 234a, 234b)은 본체의 서로 다른 영역 상에 이격하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 주행 카메라들(232a, 232b, 233, 234a, 234b)은 본체의 전면, 후면, 좌측면 및 우측면에 각각 배치될 수 있다.

또한, 상기 주행 카메라들(232a, 232b, 233, 234a, 234b)은 주간 및 야간 자율 주행을 위한 카메라들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 주행 카메라들은 적외선 카메라를 포함할 수 있다.

이상에서는, 본 발명에 따른 감시 경계 시스템에 포함된 이동 로봇에 대하여 설명하였다.

이하에서는 본 발명에 따른 감시 경계 시스템에서, 임무 계획 정보를 생성하는 방법에 대하여 설명한다. 도 3에서, 도 10는 임무 계획 정보에 포함된 각각의 임무들을 설명한 개념도들이다.

본 발명에 따른 감시 경계 시스템(100)에서, 서버(300)는 이동 로봇을 이용하여 감시 영역의 감시/정찰을 수행하기 위하여, 임무 계획 정보를 생성할 수 있다. 상기 이동 로봇은, 상기 임무 계획 정보에 포함된 적어도 하나의 제어 정보에 기초하여, 감시 영역의 감시 임무를 수행할 수 있다.

상기 임무 계획 정보는, 운용자의 제어 명령에 의하여 생성될 수 있다. 상기 서버(300)는 운용자로부터 임무 계획 정보를 생성하기 위한 제어 명령이 입력되는 것에 근거하여, 임무 계획 정보를 생성할 수 있다.

상기 임무 계획 정보는 감시/정찰과 관련된 이동 로봇의 제어와 관련된 제어 정보를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 임무 계획 정보는, 이동 로봇를 구성하는 구성 요소들의 제어와 관련된 정보들을 포함할 수 있다.

상기 임무 계획 정보는, 이동 로봇의 제어와 관련된 적어도 하나의 제어 정보들로 구성될 수 있다. 이때, 운용자는, 상기 임무 계획 정보를 구성하는 적어도 하나의 제어 정보를 직접 선택할 수 있다. 이때, 임무 계획 정보에는, 적어도 하나의 제어 정보들이 수행될 순서를 나타내는 수행 시간이 함께 설정될 수 있다.

또한, 상기 임무 계획 정보에는, 감시 경로를 나타내는 경로 정보가 포함될 수 있다. 경로 정보는 이동 로봇의 자율 주행 시, 움직이는 경로를 나타낸 정보이다. 이때, 상기 임무 계획 정보에는, 경로 정보와 제어 정보들을 연관시킨 연관 정보가 더 포함될 수 있다. 예를 들어, 경로 정보에 포함된 제1지점에 제1제어 정보가 대응되어 있고, 경로 정보에 포함된 제2지점에 제2제어 정보가 포함될 수 있다.

상기 임무 계획 정보에 포함된 제어 정보들은, 지점감시(TS : target surveillance), 구간감시(SS : sectional surveillance), 지향감시(DS : directional surveillance), 프로파일감시(PS : profile surveillance) 및 장벽감시(FS : fence surveillance) 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 상기 임무에는 이동 로봇의 움직임을 정의하기 위한 이동(MV : movement) 및 대기(SB : stand-by)가 더 포함될 수 있다.

상기 지점감시는 이동 로봇이 정지된 상태에서, 감시 영역 중 기 지정된 적어도 하나의 목표 지점(또는 목표점)을 순차적으로 감시하도록 설정된 제어 정보를 포함할 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 목표 지점은 (a, e, t)의 세 가지 정보로 결정될 수 있다. 여기에서, a는 방위각(azimuth), e는 고각(elevation angle), 그리고 t는 해당하는 목표 지점에 대한 감시 시간을 의미한다.

또한, 상기 지점감시에는 상기 적어도 하나의 목표 지점의 감시 순서가 설정될 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 상기 지정감시에는, 4개의 목표 지점(#1, #2, #3, #4)이 포함되며, 각 목표지점은, #1 → #2 → #3 → #4 순서대로, 감시 순서가 설정될 수 있다.

이 경우, 이동 로봇의 제어부(260)는 임무 계획 정보에 포함된 지정감시에 근거하여, 각 지정된 목표지점을 #1 → #2 → #3 → #4 순서대로, 감시하도록 센싱부(230) 및 구동부(210)를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 이동 로봇의 제어부(260)는, 제1목표지점(#1)의 감시를 위하여, 제1목표지점(#1)으로 이동 로봇이 이동되도록 구동부(210)을 제어할 수 있다. 그 후 제어부(260)는 제1목표지점(#1)에 대응되는 이미지를 촬영하도록 센싱부(230)를 제어할 수 있다. 상기 제1목표지점(#1)의 감시가 완료되면, 상기 제어부(260)는 제2목표지점(#2)을 감시하도록 구동부(210) 및 센싱부(230)를 제어할 수 있다. 이에 대한 제어는, 앞서 제1목표지점과 유사하므로 그 설명은 생략한다.

상기 지정감시에는 각 지점마다 추가적인 설정 정보를 더 포함할 수 있다. 상기 설정 정보는, 촬영 배율 정보, 촬영 횟수 정보, 촬영 각도 정보 등이 될 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(260)는 상기 설정 정보에 기초하여, 영상이 촬영되도록, 상기 센싱부(230)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(260)는 기 설정된 촬영 배율에 따라, 목표 지점에 대응되는 이미지를 촬영할 수 있다.

상기 구간감시는 기 설정된 기준 방향을 기준으로, 센싱부(230) 제어 범위에 따른 적어도 하나의 감시 구간을 설정하고, 상기 적어도 하나의 감시 구간을 감시하도록 설정된 제어 정보이다.

상기 기 설정된 기준 방향은 이동 로봇의 설계자에 의하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 기 설정된 기준 방향은 이동 로봇 본체의 길이 방향이거나, 진북 방향일 수 있다. 또한, 상기 기 설정된 기준 방향은 통상의 기술자에 의하여 용이하게 변경될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 구간감시는, 기 설정된 기준 방향을 기준으로, 감시 영역을 적어도 하나의 구간으로 분할하고, 상기 분할된 구간을 이동 로봇이 이동하면서, 순차적으로 감시하도록 설정될 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 감시 구간은 시작점(as, es)과 끝점(ae, ee) 사이의 구간이다. 또한, 상기 감시 구간은 방위각과 고각에 따라 설정될 수 있다.

상기 제어부(260)는 상기 임무 계획 정보에 포함된 구간감시에 기초하여, 감시 영역을 감시하도록, 센싱부(230) 및 구동부(210)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(260)는 구간 감시에 기초한 감시 구간 내에서, 이동 로봇이 이동하도록 상기 구동부(210)를 제어하고, 상기 이동 로봇이 이동하면서, 상기 감시 구간에 대응되는 영상을 촬영하도록 센싱부(230)를 제어할 수 있다.

즉, 상기 지점감시는 로봇이 정지한 상태에서, 목표 지점을 감시하고, 상기 구간감시는 로봇이 이동하면서, 감지 구간을 감지할 수 있다.

상기 지향감시는 기 설정된 기준축을 기준으로 기 설정된 각도 내에 포함된 감시 구간을 감시하도록 설정된 제어 정보를 포함할 수 있다.

상기 기 설정된 기준축은, 이동 로봇의 설계자에 의하여 설계될 수 있다. 예를 들어, 기준축은 이동 로봇의 길이 방향에 대응되는 방향을 갖는 축이거나, 특정 점(a,e)과 이동 로봇 간을 연결하는 직선에 대응되는 축일 수 있다.

도 5를 참조하면, 상기 감시 구간은, 기준축을 기준으로, 시계 방향으로 기 설정된 각도 내에 포함된 영역에 대응되는 구간(A)일 수 있다.

이동 로봇은, 상기 지향감시에 기초하여, 감시/정찰을 수행하는 경우, 특정 방향으로 이동하면서 감시/정찰 임무를 수행할 수 있다.

상기 프로파일감시는 감시 경로를 나타내는 경로 정보(600)에 포함된 각각의 지점마다 서로 다른 임무를 수행하도록 설정한 제어방법이다. 보다 구체적으로, 도 6을 참조하면, 상기 프로파일감시는, 각 지점(w1, w2, w3, w4)에, 상기 지점감시(TS), 구간감시(SS) 및 지향감시(DS) 중에서 어느 하나의 임무를 대응시키고, 상기 이동 로봇이 각 지점에 위치한 경우, 각 지점에 대응된 임무를 수행하도록 설정한 제어방법이다.

예를 들어, 상기 제어부(260)는, 현재 위치가 제1지점(w1)에 해당하면, 제1지점(w1)에 대응된 지점감시에 기초하여 이동 로봇을 제어하고, 현재 위치가 제2지점(w2)에 해당하면, 제2지점(w2)에 대응된 구간감시에 기초하여 이동 로봇을 제어할 수 있다. 따라서, 이동 로봇은 각 지점의 특성에 적합한 제어방법으로 감시 영역의 감시 임무를 수행할 수 있다.

상기 각 지점에 대응되는 임무는 운용자에 의하여 설정되거나, 각 지점의 특성 정보에 따라 설정될 수 있다. 여기에서, 각 지점의 특성 정보는, 각 지점의 지형과 관련된 정보로, 서버에 미리 저장된 정보일 수 있다.

상기 장벽감시는 감시 영역에 장벽(fence)이 위치한 경우, 장벽의 길이 방향을 기준으로, 감시가 수행되도록 설정된 제어방법이다.

상기 장벽감시에는 장벽과 관련된 정보가 저장될 수 있다. 상기 장벽과 관련된 정보는 장벽의 길이 방향, 장벽의 두께, 장벽에 포함된 특정 장벽점 등의 정보를 포함할 수 있다.

상기 장벽감시를 생성하기 위하여, 우선, 서버(300)는 장벽의 길이 방향을 따라, K개의 장벽점을 설정할 수 있다.

그리고, 서버(300)는 센싱부(230)의 센싱 방향을 설정할 수 있다. 상기 센싱 방향은 센싱부(230)의 지향 방향을 의미한다. 이러한 센싱 방향은 이동 로봇의 위치별로, 특정 장벽점을 향하는 방향으로 설정될 수 있다.

상기 센싱 방향은 지향각(δ)으로 정의되며, 상기 지향각(δ)은 하기의 [수학식 1]에 따라 도출될 수 있다. 여기에서, 지향각(δ)은 도 9와 같이, 센싱부(230)가 현재 위치에서 감지할 수 있는 감지 범위이다.

[수학식 1]

상기 [수학식 1]에서

는 벡터 a의 방위각,

는 특정 장벽점을 나타내는 벡터,

은 이동 로봇의 위치를 나타내는 벡터,

는 이동 로봇의 이동 속도를 고려한 방위각에 대한 보정각을 의미한다.

상기 특정 장벽점(

)은 하기의 [수학식 2]에 의하여 도출될 수 있다. 상기 특정 장벽점(

)은 장벽에 포함된 복수의 장벽점들 중 이동 로봇의 속도, 이동 로봇의 위치 및 장벽점의 위치에 근거하여, 어느 하나의 장벽점으로 결정될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 특정 장벽점(

)은 하기의 [수학식 2]와 같이, 이동 로봇의 속도 벡터 및 이동 로봇과 장벽점 사이의 상대 위치를 나타내는 벡터의 내적이 최소화되는 장벽점으로 설정될 수 있다. 이는, 이동 로봇의 이동 방향에 대하여 최대한 수직방향에 위치한 장벽점일 수 있다.

[수학식 2]

상기 [수학식 2]에서,

는 이동 로봇의 이동 속도를 나타내는 속도 벡터이다. 나머지 기호들은, 수학식 1과 동일한 의미로써, 그 설명은 생략한다.

이를 통하여, 본 발명에 따른 감시 경계 시스템은, 장벽의 형태와 상관 없이, 효율적으로 장벽 감시를 수행할 수 있다.

한편, 상기 특정 장벽점(

)은 앞서 설명한 방식과 다른 방식에 의하여서도 도출될 수 있다. 예를 들어, 상기 특정 장벽점(

)은 이동 로봇과의 상대 거리가 최소인 장벽점이 될 수 있다. 다만, 이 방법은 도 7에 도시된 바와 같이, 이동 로봇의 주행 경로와 장벽의 상대적인 형태에 의하여, 일부 장벽점이 도출되지 않아, 감시의 사각지역이 발생되는 문제가 있다.

한편, 도 8을 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이, [수학식 2]에 의하여, 특정 장벽점(

)을 도출하고, 도출된 특정 장벽점을 이용하여, 센싱 방향(

)을 도출하는 경우, 감시 사각지역은 발생되지 않으나, 이동 단말기의 위치에 따라, 장벽점(

,

,

)이 빈번하게 교체되는 현상이 발생할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 감시 경계 시스템은, 장벽을 따라 감시를 수행하는 경우, 감시 영역에 대한 공간적인 연속성을 유지하기 힘들고, 감시 영역을 순차적으로 감시하는데 제한이 될 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 감시 경계 시스템의 서버(300)는 하기와 같은 방식으로 특정 장벽점을 검출할 수 있다.

우선, 서버(300)는 제1장벽점(

)을 앞서 설명한 [수학식 2]를 통하여 도출할 수 있다. 그 후, 서버(300)는 다음 장벽점(

) 선정에 있어서 이전에 선정된 장벽점(

)은 더 이상 고려치 않는다. 이를 통하여, 본 발명에 따른 감시 경계 시스템은 장벽점 도출과 관련된 연산량을 감소시킬 수 있다.

(확인 요청) 도 8을 참조하여 구체적으로 설명하면, 이동 로봇이 #1에 위치하는 경우, 서버(300)는 [수학식 2]에 따라, 제1장벽점(

)을 도출할 수 있다. 그 후, 상기 이동 로봇이 #1에서, #2로 이동하는 경우, 서버(300)는 이동 로봇의 이동 방향의 전환으로 인하여, 수학식 2를 만족하는 제2장벽점(

)을 도출할 수 있다. 또한, 서버(300)는 상기 이동 로봇이 #2의 위치에서, #3의 위치로 이동하면, 수학식 2에 따라, 제3장벽점(

)이 도출된다.

한편, 이동 로봇이 #4 및 #5에 위치하는 경우, 서버(300)는 수학식 2에 다라, 제2장벽점(

)을 다시 도출하게 되나, 이는, 앞서 #2위치에서 도출된 장벽점으로, 장벽점을 변경하지 않고, 제3장벽점을 유지한다.

한편, 수학식 1과 수학식 2에 따른 특정 장벽점 도출 및 센싱 방향 설정은 사전에 장벽점을 충분히 설정하지 않았거나, 이동 로봇의 이동 속도가 빠를 경우, 감시 사각지역의 발생을 야기시키는 문제점이 발생할 수 있다. 감시 사각지역의 발생을 최소화하기 위하여, 본 발명에 따른 감시 경계 시스템은, 실시간으로 센싱 방향, 즉, 지향각(

)을 계산하여, 센싱부(230)를 제어할 수 있다.

[수학식 3]

: 장벽점

가 최초 선정된 로봇의 위치

: 장벽점의 도출 주기

: 센싱부의 감시 지속시간

: 이동 로봇이 장벽점

선정한 지점에서

를 선정하는 지점까지의 이동거리

: 구간

에서의 이동 로봇의 평균속도

우선, 연산량을 줄이기 위하여,

,

및

는 과거 이동 로봇의 운용 이력을 나타내는 정보로부터 도출할 수 있다. 이 경우, 센싱부의 스탭 구동각(

)은

로 계산된다. 따라서 장벽점

의 도출 이후,

시간이 지난 후, 지향각을 계산한다. 여기에서, 센싱부의 스탭 구동각은, 도 9에 도시된 바와 같이, 센싱부가 한번 동작 시, 감지하는 감지 범위를 의미한다.

이 경우, 본 발명에 따른 감시 경계 시스템은 장벽점이 이동 로봇의 위치(

)에 따라 변하지 않고, 장벽점 (

)를 최초 선정한 로봇의 위치(

)를 고려함으로써, 이동 로봇의 위치 및 이동방향에 상관없이

∼

구간의 장벽에 대하여 감시 사각지역의 발생 없이 연속·순차적인 감시 임무를 수행할 수 있다.

상기 서버(300)는 상기 장벽점 및 경로 정보에 근거하여, 장벽 감시를 생성할 수 있다. 도 10을 참조하면, 서버(300)는 경로 정보에 포함된 각 지점마다, 지점 감시, 구간감시, 지향감시, 프로파일감시 및 장벽감시 중 어느 하나를 대응시켜, 임무 계획 정보를 생성할 수 있다.

그 후, 상기 서버(300)는 통신을 통하여, 상기 임무 계획 정보를 이동 로봇(200)에 전송할 수 있다. 이 경우, 이동 로봇은, 경로 정보에 따라, 감시 영역을 이동하면서, 각 위치에 대응되는 제어 정보에 따라 자동으로 감시 임무를 수행할 수 있다.

이하에서는 이동 로봇이 감시 계획 정보에 따라, 감시 영역의 감시 임무의 수행 중, 서버에 피드백 정보를 제공하는 방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 감시 경계 시스템의 이동 로봇(200)은 감시 임무를 수행하는 중, 감시 경계 임무의 수행도를 나타내는 피드백 정보를 실시간으로, 또는 주기적으로, 서버(300)에 전송할 수 있다. 상기 피드백 정보는 이동 로봇에 장착된 이미지 센서를 통하여, 촬영된 이미지 정보일 수 있다.

한편, 본 발명의 따른 감시 경계 시스템의 네트워크는, 정보를 전송할 수 있는 전송량이 한정되어 있다. 이에, 본 발명에 따른 이동 로봇는, 효율적인 네트워크 사용을 위하여, 기 설정된 조건에 따라, 피드백 정보의 전송과 관련된 전송 제어할 수 있다. 상기 기 설정된 조건은 제어 방법의 종류와 관련된 조건일 수 있다.

보다 구체적으로, 이동 로봇은 임무 계획 정보에 복수의 제어 방법(예를 들어, T개)이 포함되어 있고, 복수의 피드백 정보(예를 들어, C개)가 전송 예정인 경우, 특정 제어 방법(t)의 수행 시, 특정 피드백 정보(c)에 대한 통신 대역폭 가중치(BWc : Band Width)는 [수학식 4]에 따라 결정될 수 있다.

이때, 전체 피드백 정보에 할당된 통신대역폭의 합은 최대 전송속도(

)와 같다.

[수학식 4]

,

상기 수학식 4에서,

는 특정 피드백 정보(c)의 상태(status)를 의미하는데, 피드백 정보의 이상 유무에 따라 1 또는 0의 값을 가질 수 있다. 만일, Sc가 특정 피드백 정보의 이상을 의미하는 0일 경우

는 0으로 할당된다.

는 이동 로봇의 상태를 의미하는데, 이동 로봇의 이동 유무에 따라 서로 다른 값을 가질 수 있다. 보다 구체적으로,

는 이동 로봇이 이동하면서 특정 제어 방법(t)에 따라 임무를 수행할 경우와 이동 로봇이 정지한 상태에서 특정 제어 방법(t)에 따라 임무를 수행하는 경우, 서로 다른 값을 갖는다.

은 빛(light)의 상태를 의미하는데, 일례로, 주간 또는 야간에 따라 상이한 값을 갖는다.

하기의 표는 이해를 돕기 위한 것으로써, 제어 방법의 종류별로 피드백 정보의 통신대역폭 가중치 할당의 예이다. 이는 최대 전송속도를 1로 설정하여 단순·예시적인 제어 방법의 수행 중, 7개 피드백 정보에 대한 가중치 할당 예시적 경우를 보여준다.

이상에서 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 위에서 기술하지 않은 사항이라 하더라도, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않으며 당 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

Claims (8)

1. 이동 로봇을 이용한 감시 경계 시스템에 있어서,
   적어도 하나의 센싱부를 장착한 이동 로봇;
   상기 이동 로봇과 통신을 수행하는 서버를 포함하고,
   상기 서버는,
   감시 영역의 감시와 관련된 복수의 제어 정보 중 적어도 하나의 제어 정보로 이루어지는 임무 계획 정보를 생성하고,
   상기 생성된 임무 계획 정보에 따라, 상기 이동 로봇에 장착된 센싱부를 이용하여 감시 영역의 감시가 수행되도록 상기 이동 로봇에 상기 생성된 임무 계획 정보를 전송하며,
   상기 이동 로봇은
   상기 감시 영역 내에서, 상기 센싱부를 이용하여, 상기 임무 계획 정보에 포함된 적어도 하나의 제어 정보를 순차적으로 수행하고,
   상기 복수의 제어 정보는
   이동 로봇이 정지된 상태에서, 상기 감시 영역 중 기 지정된 적어도 하나의 목표 지점을 순차적으로 감시하도록 설정된 제1제어 정보;
   감시 영역을 적어도 하나의 구간으로 분할하고, 상기 분할된 구간을 이동 로봇이 이동하면서, 순차적으로 감시하도록 설정된 제2제어 정보;
   기 설정된 기준축을 기준으로, 특정 각도 내에 포함된 구간을 순차적으로 감시하도록 설정된 제3제어 정보;
   상기 이동 로봇의 위치에 따라, 상기 제1제어 정보, 제2제어 정보 및 제3제어 정보 중 어느 하나의 제어 정보를 수행하도록 설정된 제4제어 정보; 및
   감시 영역에 포함된 장벽을 기준으로 감시 영역을 감시하도록 설정된 제5제어 정보;를 포함하는 것을 특징으로 하는 감시 경계 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 이동 로봇은
   본체;
   상기 본체에 장착되며, 상기 이동 로봇이 움직이도록 형성된 구동부;
   상기 본체의 주변 환경과 관련된 정보를 감지하도록 형성된 센싱부;
   상기 서버와 통신을 수행하도록 형성된 통신부; 및
   상기 서버로부터 수신된 임무 계획 정보에 기초하여, 상기 구동부, 상기 센싱부 및 상기 본체를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 감시 경계 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 제어 정보는
   상기 이동 로봇에 장착된 센싱부의 센싱 방향의 제어 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 감시 경계 시스템.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 제5제어 정보는,
   상기 장벽에 대하여 적어도 하나의 장벽점을 검출하고,
   상기 장벽점을 기준으로, 상기 이동 로봇에 장착된 센싱부의 센싱 방향을 변경하도록 설정된 것을 특징으로 하는 감시 경계 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 서버는
   상기 감시 영역에 포함된 서로 다른 지점에, 서로 다른 제어 정보를 대응시키고,
   상기 서로 다른 지점이 포함된 감시 경로를 설정하여, 임무 계획 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 감시 경계 시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 이동 로봇은,
   상기 임무 계획 정보에 따른 임무 수행 중, 복수의 피드백 정보를 생성하고,
   상기 복수의 피드백 정보 중 기 설정된 조건에 근거하여, 적어도 하나의 피드백 정보를 상기 서버에 전송하는 것을 특징으로 하는 감시 경계 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 기 설정된 조건은,
   상기 복수의 제어 정보 별로 미리 설정된 가중치와 관련된 조건인 것을 특징으로 하는 감시 경계 시스템.

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