KR101866048B1 - 다중 로봇의 임무할당을 위한 로봇의 과업 적합도 산정방법 - Google Patents

다중 로봇의 임무할당을 위한 로봇의 과업 적합도 산정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각 로봇 별로 과업을 할당하고, 로봇과 과업의 적합도를 산정하여 최적의 상태로 각 로봇에 과업이 할당되도록 하는 다중 로봇의 임무할당을 위한 로봇의 과업 적합도 산정방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른, 다중 로봇의 임무할당을 위한 로봇의 과업 적합도 산정방법은, 복수의 로봇을 구비한 다중 로봇 시스템에서 상기 각 로봇이 할당된 과업들을 완수하여 상기 다중 로봇 시스템이 임무를 수행할 수 있도록 각 로봇에 과업을 할당하는 방법에 있어서, 로봇과 과업의 적합도를 산출하기 위하여, 상기 다중 로봇 시스템에 과업을 부여할 로봇을 입력하고, 상기 임무를 구성하고 상기 다중 로봇 시스템을 통하여 수행되어야 하는 과업들을 입력하는 초기입력단계(S110)와, 상기 초기입력단계(S110)에서 입력된 과업을 분석하여, 상기 과업을 수행하는 데 필요한 장비의 구성비를 산출하는 과업 분석단계(S120)와, 상기 초기입력단계(S110)에서 입력된 로봇들에 장착된 장비를 분석하여, 상기 로봇에 장착된 장비를 평가하는 로봇 장비 분석단계(S130)와, 상기 과업 분석단계(S120)에서 구해진 각 장비의 구성비와 상기 로봇 장비 분석단계(S130)에서 평가된 각 장비의 점수를 조합하여, 각 로봇과 과업 간의 적합도를 계산하는 적합도 계산단계(S140)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다중 로봇의 임무할당을 위한 로봇의 과업 적합도 산정방법{COMPUTING METHOD FOR SUITABILITY OF TASK FOR DISTRIBUTION OF MISSION IN MULTIPLE ROBOT SYSTEM}
본 발명은 여러 종류의 로봇을 제어하는 다중 로봇 시스템에서 각 로봇별로 임무를 할당하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각 로봇 별로 과업을 할당하고, 로봇과 과업의 적합도를 산정하여 최적의 상태로 각 로봇에 과업이 할당되도록 하는 다중 로봇의 임무할당을 위한 로봇의 과업 적합도 산정방법에 관한 것이다.
로봇 기반 임무통제는 로봇에게 어떤 과업을 할당하느냐가 임무의 성공여부가 결정된다. 임무에는 다양한 종류의 로봇이 다수가 사용될 수 있다. 과업은 임무로부터 세분화된 단위임무로서 분야마다 다르게 정의되고, 과업마다 다른 속성(시간, 위치, 임무장비)들을 갖는다.
따라서, 로봇과 과업의 특성을 고려한 임무 할당이 필요하다.
종래기술에 따르면 임무계획단계에서 운용자가 사용할 로봇들을 선택하고, 수동으로 로봇마다 수행해야 할 과업을 입력했었다. 그러나, 로봇이 많아지고, 임무가 복잡해지면, 상기 운용자가 각각의 개별 로봇별로 과업을 수동을 할당하는 것은 한계가 있고, 상기 운용자가 수동으로 입력한다 하더라도 최적화되지 못하여, 각 로봇을 효율적으로 운용하지 못하여 임무를 완수하기가 어려워지는 문제점이 있다.
도 1에는 운용자가 각 로봇별로 과업을 할당하는 일례가 도시되어 있는데, 운용자가는 각 로봇마다 서로 다른 종류의 과업을 할당하여 다중 로봇 시스템에서 임무 계획을 한다. 예컨대, 감시형과 전투Ⅰ형의 5개의 로봇을 사용하여, 각 로봇마다 2~3개의 과업을 시간 순으로 수행하도록 한다. 각 로봇에는 이종(異種)의 작업을 수행하도록 입력할 수도 있고, 필요에 따라서는 도 1의 5번 로봇과 같이, 동종(同種)의 작업을 수행하도록 입력할 수도 있다.
다중 로봇 시스템에서 각 로봇에 할당할 수 있는 과업은 다음과 같이 분류할 수 있다.
종 류 정의
대기 로봇이 원격제어가 가능하도록 임무장비를 대기하는 과업
이동 지정된 경로를 수동/자동으로 이동하는 과업
지뢰탐지 로봇이 이동하면서, 지뢰를 탐지하는 과업
고정감시 지정된 장소에서 감시하는 과업
이동감시 로봇이 이동하면서, 감시하는 과업
<표 1> 다중 로봇의 과업 종류 및 정의
<표 1>에는 군수분야에서 다중 로봇 시스템을 위해 정의된 과업이다. 대기, 이동, 지뢰탐지, 고정감시, 이동감시 등과 같은 과업 종류가 있다. 여기서, 고정감시와 이동감시의 차이점은 로봇의 이동여부에 따라 차이가 있고, 감시라는 과업으로 하나로 식별가능하다.
하지만, 운용자가 제어해야 할 로봇의 수가 많지 않으면, 상기와 같이 운용자가 수동으로 각 로봇에 과업을 할당하여 임무를 수행할 수 있지만, 로봇의 수와 상기 로봇이 수행해야 할 과업의 수가 증가하면, 상기 운용자가 상기 로봇별로 과업을 할당하지 못하거나, 할당되더라도 각 과업의 성공율이 낮아진다.
이러한 문제를 해결하고자, 로봇과 과업을 특정기준에 따라 시스템이 자동으로 과업을 할당하고, 운용자는 할당된 결과를 직접 보완하여 최종적으로 임무를 실행토록 하는 방법이 개발 중이다.
자동할당을 위한 선택기준은 거리, 연료, 시간, 성공률 등 다양한 요소가 될 수 있다
이때, 로봇의 임무가 성공적으로 수행되는 것이 중요한데, 상기 로봇의 임무가 성공적으로 수행되었다는 것은 각 로봇에 할당된 과업이 성공적으로 수행되었다는 것을 의미한다. 각 로봇에 할당된 개별과업이 성공하기 위해서는 해당 과업을 수행하기에 가장 접합한 로봇을 선택하여 과업을 할당해야 한다. 상기 로봇과 상기 과업 사이에 적합한 정도를 수치화한 것이 '적합도'가 되고, 상기 적합도가 높을수록 과업의 성공가능성은 높아진다.
종래의 적합도 기반의 최적할당 방법은 적합도를 목적함수로 정의하고, 거리, 시간, 연료 등을 제약조건을 설정하여, 목적함수가 최대가 되는 로봇과 과업의 조합을 발견하여 찾게 된다. 하지만, 적합도를 산정하는 방법에 대하여 구체적으로 제시된 예는 없었다.
한편, 하기의 선행기술문헌에는 '무인　로봇의　임무를 생성하는 장치, 및 무인　로봇의　임무를 생성하는 방법'에 관한 기술이 개시되어 있다.
KR 10-1037200 B1
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 임무를 달성하기 위해 각 개별 로봇별로 과업을 할당하고, 할당된 과업과 로봇의 적합도를 수치화함으로써, 임무의 성공적인 수행이 가능토록 하는 다중 로봇의 임무할당을 위한 로봇의 과업 적합도 산정방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중 로봇의 임무할당을 위한 로봇의 과업 적합도 산정방법은, 복수의 로봇을 구비한 다중 로봇 시스템에서 상기 각 로봇이 할당된 과업들을 완수하여 상기 다중 로봇 시스템이 임무를 수행할 수 있도록 각 로봇에 과업을 할당하는 방법에 있어서, 로봇과 과업의 적합도를 산출하기 위하여, 상기 다중 로봇 시스템에 과업을 부여할 로봇을 입력하고, 상기 임무를 구성하고 상기 다중 로봇 시스템을 통하여 수행되어야 하는 과업들을 입력하는 초기입력단계와, 상기 초기입력단계에서 입력된 과업을 분석하여, 상기 과업을 수행하는 데 필요한 장비의 구성비를 산출하는 과업 분석단계와, 상기 초기입력단계에서 입력된 로봇들에 장착된 장비를 분석하여, 상기 로봇에 장착된 장비를 평가하는 로봇 장비 분석단계와, 상기 과업 분석단계에서 구해진 각 장비의 구성비와 상기 로봇 장비 분석단계에서 평가된 각 장비의 점수를 조합하여, 각 로봇과 과업 간의 적합도를 계산하는 적합도 계산단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 과업 분석단계는, 상기 과업을 수행하는데 필요한 장비를 식별하는 필요장비 식별단계와, 상기 필요장비 식별단계에서 식별된 장비들의 구성비를 계산하는 임무장비 구성비 계산단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 로봇 장비 분석단계는, 상기 각 로봇에 장착된 임무장비를 식별하는 보유장비 식별단계와, 상기 각 로봇에 장착된 임무장비를 평가하여 점수화하는 임무장비 점수 계산단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 임무장비 점수 계산단계 이후에는, 상기 임무장비에 고장이 발생한 경우, 상기 임무장비 점수 계산단계에서 계산된 점수를 정해진 비율로 감하는 고장이력 반영 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 적합도 계산단계 이후에는, 해당 과업에 선행되어야 하는 과업의 유무에 따라 상기 적합도 계산단계에서 구한 적합도에 가중치는 반영하는 과업 선행관계 가중치 적용단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 과업 선행관계 가중치 적용단계에서는, 해당 과업 이전에 수행되어야 하는 과업의 수가 증가할수록 가중치가 높아지는 것을 특징으로 한다.
상기 과업 선행관계 가중치 적용단계에서, 가중치는 아래 식으로 구해지는 것을 특징으로 한다.
Figure 112016083271327-pat00001
(단, factori는 i번째 과업의 가중치)
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 다중 로봇의 임무할당을 위한 로봇의 과업 적합도 산정방법에 따르면, 각 개별 로봇별로 할당된 과업의 적합 여부를 수치화함으로써, 각 개별로봇의 과업 적합성 여부를 손쉽게 확인할 수 있다.
이로부터, 다중 로봇 시스템에서 관리해야할 로봇의 수가 증가하더라도, 임무가 성공할 수 있도록 각 로봇에 자동으로 과업을 할당할 수 있으므로, 다중 로봇을 통제하는 지휘통제시스템의 적용이 가능하다.
도 1은 종래기술에 따라 운용자가 수동으로 각 로봇에 적용되는 다중 로봇 시스템에서 과업 기반의 임무계획 예를 도시한 도면.
도 2는 다중 로봇 시스템에서 개별 로봇, 임무장비 및 과업간의 관계를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 다중 로봇의 임무할당을 위한 로봇의 과업 적합도 산정방법을 도시한 순서도.
도 4a 내지 4c는 본 발명에 따른 다중 로봇의 임무할당을 위한 로봇의 과업 적합도 산정방법에서 과업의 선후관계를 종류를 나타낸 도면으로서, 도 4a는 독립적인 과제가 수행되는 경우이고, 도 4b는 선행되어야 할 과업이 1개인 단일종속의 경우이며, 도 4c는 선행된 과업이 2이상의 과업에 영향을 미치는 다중 종속을 도시한 도면.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 다중 로봇의 임무할당을 위한 로봇의 과업 적합도 산정방법에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 다중 로봇의 임무할당을 위한 로봇의 과업 적합도 산정방법은, 로봇과 과업의 적합도를 산출하기 위하여, 상기 다중 로봇 시스템에 과업을 부여할 로봇을 입력하고, 상기 임무를 구성하고 상기 다중 로봇 시스템을 통하여 수행되어야 하는 과업들을 입력하는 초기입력단계(S110)와, 상기 초기입력단계(S110)에서 입력된 과업을 분석하여, 상기 과업을 수행하는 데 필요한 장비의 구성비를 산출하는 과업 분석단계(S120)와, 상기 초기입력단계(S110)에서 입력된 로봇들에 장착된 장비를 분석하여, 상기 로봇에 장착된 장비를 평가하는 로봇 장비 분석단계(S130)와, 상기 과업 분석단계(S120)에서 구해진 각 장비의 구성비와 상기 로봇 장비 분석단계(S130)에서 평가된 각 장비의 점수를 조합하여, 각 로봇과 과업 간의 적합도를 계산하는 적합도 계산단계(S140)를 포함한다.
초기입력단계(S110)는 로봇과 과업의 적합도를 산출하기 위한 초기 입력조건을 입력하는 단계이다. 상기 초기입력단계(S110)는 다중 로봇 시스템에서 과업을 할당해야 할 로봇을 입력하는 로봇 입력단계(S111)와, 다중 로봇 시스템의 임무를 수행하기 위해 필요한 과업들을 입력하는 과업 입력단계(S112)로 구분할 수 있다.
과업 분석단계(S120)에서는 상기 과업 입력단계(S112)가 수행된 이후에 과업을 수행하기 위해 필요한 장비를 식별하고(S121), 식별된 상기 장비의 구성비율을 산정한다(S122). 상기 과업 분석단계(S120)에서는 상기 초기입력단계(S110)에서 입력되는 과업의 목적과 임무장비의 모드나 기능으로부터 결정한다.
필요장비 식별단계(S121)에서는 로봇이 과업을 수행하기 위해 장착해야 할 장비가 설정된다. 상기 로봇과 임무 장비와 과업간의 관계를 도시하면 도 2와 같이 도시할 수 있다. 상기 로봇은 목적에 따라 감시, 지뢰탐지, 경계, 화생방탐지 등에 활용되고, 상기 목적에 맞게 임무장비를 선택적으로 장착된다. 다목적 로봇은 여러 개의 임무장비가 장착되는데, 대기는 모든 장치, 이동은 주행장비, 지뢰탐지는 주행장비와 지뢰탐지기, 고정감시는 감시장비, 이동감시는 주행장비와 감시장비 등이 장착된다.
상기 로봇은 앞서 <표 1>에서 정의한 각 과업을 수행하기 위해서, 하기의 <표 2>에서와 같이, 각 과업별로 임무장비 운용모드가 정의될 수 있다.
과업 주행장비 감시장비 무장장비 지뢰탐지기
대기 ON ON ON ON
이동 수동/경로/종속 OFF OFF OFF
지뢰탐지 수동/자동 독립/지점/구간 ON/표적 자동
고정감시 OFF 독립/지점/구간 ON/표적 OFF
이동감시 수동/경로 독립/지점/구간 ON/표적 OFF
<표 2 > 과업별 임무장비 운용모드
임무장비 구성비 계산단계(S122)에서는 상기 로봇이 할당된 과업을 수행하기 위해 상기 로봇에 장착된 장비의 사용비율을 산정한다. 과업에서 임무장비의 구성비는 식별된 주장비와 상기 표 2의 임무장비 모드를 기반으로 계산된다.
과업명이나 정의를 통하여 임무장비 중에서 주장비를 설정한다. 이동과업은 주행장비, 지뢰탐지과업은 지뢰탐지기, 고정감시는 감시장비, 이동감시는 주행장비와 감시장비가 주장비가 될 수 있다.
원칙적으로는 주장비를 제외하고는 해당과업을 수행하는데 문제가 없으나, 과업 수행에 부가적으로 도움이 되는 임무장비나 돌발 상황을 대비한 임무장비가 등이 있다. 예컨대, 상기 표 2에서 살펴보면, 지뢰탐지과업에 대하여 살펴보면, 상기 감시장비, 상기 무장장비가 해당하며, 이를 보조장비로 식별한다. OFF는 해당 임무장비가 필요 없다는 것으로 차지하는 비율은 0이 된다. 주장비를 80~90%, 보조장비를 10~20%의 비율로 정의하고, 주장비가 없는 경우에는 보조장비를 동일한 비율로 한다. 표 2를 다음과 같이 나타낼 수 있다.
- 대기과업 : 0.25×주행 + 0.25×감시 + 0.25×무장 + 0.25×지뢰탐지
- 이동과업 : 1×주행
- 지뢰탐지과업 : 0.05×주행 + 0.05×감시 + 0.05×무장 + 0.85×지뢰탐지
- 고정감시과업 : 0.9×감시 + 0.1×무장
- 이동감시과업 : 0.45×주행 + 0.45×감시 + 0.1×무장
로봇 장비 분석단계(S130)는 각 로봇에 장착된 장비의 분석하여, 이를 정량화하는 단계이다. 이를 위해서, 상기 로봇 장비 분석단계(S130)는 각 로봇에 장착된 장비를 식별하는 보유장비 식별 단계(S131)와, 상기 로봇에 장착된 장비의 상태를 평가하는 임무장비 점수 계산 단계(S132)와, 상기 로봇에 장착된 장비의 고장이력을 반영하는 고장이력 반영단계(S133)를 포함한다.
보유장비 식별 단계(S131)는 각 로봇에 장착된 임무장비를 식별한다. 상기 보유장비 식별 단계(S131)에서는 상기 로봇에 임무장비 중에서 어느 장비가 장착되어 있는지를 식별한다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 로봇은 목적에 따라 감시, 지뢰탐지, 경계, 화생방탐지 등에 활용되고, 상기 목적에 맞게 임무장비가 선택적으로 장착될 수 있다. 다목적 로봇은 여러 개의 임무장비가 장착되는데, 대기는 모든 장비, 이동은 주행장비, 지뢰탐지는 주행장비와 지뢰탐지기, 고정감시는 감시장비, 이동감시는 주행장비와 감시장비 등이 장착된다.
따라서, 상기 보유장비 식별 단계(S131)는 각 로봇에 과업을 할당하기 위하여, 상기 각 로봇에 장착된 임무장비를 식별한다.
임무장비 점수 계산단계(S132)는 각 임무장비의 모드와 상태를 기반으로 각 임무장비를 평가하여 점수화한다. 임무장비 점수 계산단계(S132)에서는 다양한 요소들이 고려되어 점수를 산정할 수 있다. 상기 임무장비의 점수를 계산함에 있어서, 평가 대상은 동종의 장비, 동일한 장비가 될 수 있고, 평가 기준에는 장비의 성능, 모드(기능), 상태 등이 있다. 여기서는 동일한 장비들에 대해 모드와 상태 기반으로 점수를 산정하는 것이 바람직하다. 또한, 동종 장비에 대해 성능요소를 포함하여 확장 가능하다.
앞서 <표 2>에서 과업에 필요한 임무장비 운용모드를 정의하였는 바, 임무장비가 지원하는 모드와 상태를 기반으로 하기의 <표 3>과 같이 정상, 경결함, 중결함, 불가 등으로 구분하여 점수를 산정한다. 정상은 구성품은 정상작동, 운용모드는 정상지원 상태이다. 경결함은 구성품은 부분작동, 운용모드 정상지원, 보조기능 불가한 상태이다. 중결함은 구성품은 부분작동, 운용모드는 부분지원 상태이며, 주요기능과 보조기능이 불가한 상태이다. 불가는 구성품의 고장으로 운용모드를 지원 못하는 상태이다.
종류 설명 점수
정상 구성품과 모드가 정상 5
부분작동 경결함 구성품 부분작동, 모드 정상, 보조기능 불가 4
중결함 구성품 부분작동, 모드 부분지원, 주요기능 및 보조기능 불가 2
불가 미보유, 구성품 고장 0
<표 3 > 로봇의 임무장비 평가 기준
따라서, 상기 임무장비 점수 계산단계(S132)에는 각 로봇에 장착된 임무장비에 대하여 상기 <표 3>을 적용하여, 각 임무장비를 점수화한다.
고장이력 반영단계(S133)는 각 임무장비에 고장이 발생한 경우, 각 임무장비의 상태를 반영하여 상기 임무장비에 고장이 발생한 경우, 정해진 비율로 상기 임무장비 점수 계산단계(S132)에 계산된 점수를 정해진 비율로 감하는 단계이다.
상기 고장이력 반영단계(S133)에서는 상기 임무장비 점수 계산 단계(S132)에서 계산된 각 로봇의 임무장비의 점수가 고장이력을 반영하고, 임무 수행 간에 발생한 고장은 내역은 자동으로 저장된다. 상기 고장이력 반영단계(S133)에서는 고장 발생 빈도가 점수와 반비례하도록 정해진 비율로 점수를 감하도록 적용되는데, 예컨대, 고장이 발생했을 때마다 상기 임무장비 점수 계산단계(S132)에서 계산된 점수에서 10%씩 누적 차감하는 방식으로 적용될 수 있다.
하기의 <표 4>에는 4대 로봇에 고장이력이 반영된 점수 평가 예가 기재되어 있다.
로봇 주행장비 감시장비 무장장비 지뢰탐지기
감시정찰 2
(경로주행 불가)		 5 4.5
(고장이력 1회)		 0
(미보유)
지뢰탐지 5 2
(IR 불가)		 5 5
전투I형 5 4
(수직확장 불가)		 5 0
(미보유)
전투I형 4
(방향지시등 불가)		 4 2
(안정화 불가)		 0
(미보유)
<표 4 > 로봇의 임무장비 평기 기준
이를 보면, 감시정찰 로봇은 주행장비의 운용모드 중에서 경로주행이 불가하여, 중결함이 있으므로, 2점이 된다. 그리고 무장장비의 1회 고장이력 때문에 5점에서 4.5점이 된다. 지뢰탐지 로봇은 감시장비의 IR이 작동되지 않아 중결함으로 식별되어 감시장비는 2점이 된다. 전투I형 로봇은 수직확장 기능이 작동하지 않으나 보조적인 기능으로 경결함으로 식별된 예이다. 마지막 전투I형 로봇은 무장장비의 안정화가 불가능하면, 사격은 가능하나 중결함으로 식별되어 2점이 된다.
상기 과업 분석 단계(S120)와 상기 로봇 장비 분석단계(S130)는, 상기 과업 분석 단계(S120)가 먼저 수행되고 상기 로봇 장비 분석단계(S130)가 수행될 수도 있고, 상기 로봇 장비 분석단계(S130)가 먼저 수행되고, 상기 과업 분석 단계(S120)가 수행될 수도 있으며, 상기 과업 분석 단계(S120)와 상기 로봇 장비 분석단계(S130)가 동시에 수행될 수도 있다.
적합도 계산단계(S140)는 상기 로봇 장비 분석단계(S130)를 통하여 구해진 상기 로봇의 임무장비 점수를 상기 과업 분석단계(S120)에서 구해진 과업에 대입하여, 상기 로봇과 과업간의 적합도를 계산한다.
로봇 대기 이동 지뢰탐지 고정감시 이동감시
감시정찰 2.875 2 0.575 4.95 3.6
지뢰탐지 4.25 5 4.85 2.3 3.65
전투I형 3.5 5 0.7 4.1 4.55
전투I형 2.75 4 0.55 4.7 4.25
<표 5> 로봇과 과업간 계산된 적합도의 예
상기의 <표 5>에는 로봇의 임무장비 점수를 과업에 대입하여 구해진 로봇과 과업간 적합도의 예가 기재되어 있다. 예컨대, 상기 감시정찰로봇의 대기과업에 대한 적합도는, 상기 대기과업에 대한 임무장비의 비율(0.25×주행 + 0.25×감시 + 0.25×무장 + 0.25×지뢰탐지)에 상기 <표 4>에서 구해진 상기 감시정찰로봇의 임무장비 점수를 대입하면, '0.25×2 + 0.25×5 + 0.25×4.5 + 0.25×0'이 되므로, 과업적합도는 2.875가 된다. 상기 지뢰탐지로봇의 고정감시과업에 대한 적합도는, 상기 고정감시과업에 대한 임무장비의 비율(0.9×감시 + 0.1×무장)에 상기 지뢰탐지로봇의 임무장비 점수를 대입하면, '0.9×2 + 0.1×5'가 되므로, 2.3이 된다. 이와 같은 방법은 각 로봇의 각 과업에 대한 적합도를 계산하면, 상기의 <표 5>가 된다.
여기서는, 감시정찰 로봇에 가장 적합한 과업은 고정감시가 되고, 지뢰탐지 과업에 가장 적합한 로봇은 지뢰탐지 로봇이 된다.
과업 선행관계 가중치 적용단계(S150)는, 상기 적합도 계산단계(S140)에서 계산된 적합도에 과업간 선행관계를 파악하여 가중치를 적용한다. 예를 들어, 감시지점이 지뢰지대를 통과해야 한다면, 지뢰탐지과업이 선행된 후에 감시과업을 수행해야 하므로, 지뢰탐지과업에 가중치를 적용한다.
도 4a 내지 도 4c에는 과업간 발생할 수 있는 선행관계의 종류가 도시되어 있다. 도 4a에는 과업(task)간 서로 독립적인 관계로서, 각 과업은 다른 과업과 별개로 독립적으로 수행된다. 도 4b는 각 과업간 관계가 단일종속인 것으로서, 해당 과업을 수행하기 이전에 1개의 과업이 수행되어야 함을 의미한다. 도 4c는 각 과업간 관계가 다중종속인 것으로서, 해당 과업을 수행하기 이전에 2개 이상의 과업이 수행되어야 함을 의미한다. 모든 과업의 관계는 독립, 단일종속 또는 다중종속으로 표현할 수 있다.
한편, 도 4c의 상부에서 과업1(task1)은 과업2(task2)와 과업3(task3)에 영향을 준다. 또한, 하부에서 과업3은 과업1과 과업2로부터 영향을 받지만, 상기 과업1과 과업2는 서로 영향을 미치지 않는다.
또한, 후행되는 과업이 많을수록 더 중요한 과업으로 간주하여 성공률을 높여야 한다. 예컨대, 도 4c에서 상부의 과업1은 하부의 과업1보다 더 중요한 것으로 간주하여 성공률을 높여야 한다. 어느 한 과업이 다음 과업들에게 영향을 많이 줄수록 높은 가중치를 반영하여, 적합도를 높여주어야 한다. 과업의 선행관계가 발생하는 경우에는 다음의 수식을 적용하여 가중치를 반영한다.
Figure 112016083271327-pat00002
edge(i, j)는 과업 i가 과업 j의 선행과업이면 1이 되고, 선행관계가 아니면 0이 된다. factori는 과업 i의 가중치를 의미하고, 과업 i가 N개의 과업들 중에서 영향을 주는 과업의 가중치의 합산으로 계산된다. 상수 C를 통해 선행관계의 가중치를 조절한다. 영향 받는 과업의 가중치는 선행과업의 개수로 나누어 합산한다. 상기 상수 C를 1로 설정하면, 단일종속을 도시한 도 4b의 상부에서 과업1의 가중치는 2가 되고, 도 4b의 하부에서 과업1의 가중치는 3이 된다. 다중종속을 도시한 도 4c의 상부에서 과업1의 가중치는 3, 하부에서는 1.5가 된다.
이렇게 구해진 가중치를 상기 적합도 계산단계(S140)에서 계산된 적합도에 곱하여 최종적으로 적합도가 구한다.
S110 : 초기 입력단계
S111 : 로봇 입력단계
S112 : 과업 입력단계
S120 : 과업 분석단계
S121 : 필요장비 식별단계
S122 : 임무장비 구성비 계산단계
S130 : 로봇 장비 분석단계
S131 : 보유장비 식별단계
S132 : 임무장비 점수 계산단계
S133 : 고장이력 반영단계
S140 : 적합도 계산단계
S150 : 과업 선행관계 가중치 적용단계

Claims (7)

  1. 복수의 로봇을 구비한 다중 로봇 시스템에서 상기 각 로봇이 할당된 과업들을 완수하여 상기 다중 로봇 시스템이 임무를 수행할 수 있도록 각 로봇에 과업을 할당하는 방법에 있어서,
    로봇과 과업의 적합도를 산출하기 위하여, 상기 다중 로봇 시스템에 과업을 부여할 로봇을 입력하고, 상기 임무를 구성하고 상기 다중 로봇 시스템을 통하여 수행되어야 하는 과업들을 입력하는 초기입력단계와,
    상기 초기입력단계에서 입력된 과업을 분석하여, 상기 과업을 수행하는 데 필요한 장비의 구성비를 산출하는 과업 분석단계와,
    상기 초기입력단계에서 입력된 로봇들에 장착된 장비를 분석하여, 상기 로봇에 장착된 장비를 평가하는 로봇 장비 분석단계와,
    상기 과업 분석단계에서 구해진 각 장비의 구성비와 상기 로봇 장비 분석단계에서 평가된 각 장비의 점수를 조합하여, 각 로봇과 과업 간의 적합도를 계산하는 적합도 계산단계를 포함하고,
    상기 과업 분석단계는, 상기 과업을 수행하는데 필요한 장비를 식별하는 필요장비 식별단계와, 상기 필요장비 식별단계에서 식별된 장비들의 구성비를 계산하는 임무장비 구성비 계산단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 로봇의 임무할당을 위한 로봇의 과업 적합도 산정방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 로봇 장비 분석단계는,
    상기 각 로봇에 장착된 임무장비를 식별하는 보유장비 식별단계와,
    상기 각 로봇에 장착된 임무장비를 평가하여 점수화하는 임무장비 점수 계산단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 로봇의 임무할당을 위한 로봇의 과업 적합도 산정방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 임무장비 점수 계산단계 이후에는,
    상기 임무장비에 고장이 발생한 경우, 상기 임무장비 점수 계산단계에서 계산된 점수를 정해진 비율로 감하는 고장이력 반영 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 로봇의 임무할당을 위한 로봇의 과업 적합도 산정방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적합도 계산단계 이후에는,
    해당 과업에 선행되어야 하는 과업의 유무에 따라 상기 적합도 계산단계에서 구한 적합도에 가중치는 반영하는 과업 선행관계 가중치 적용단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 로봇의 임무할당을 위한 로봇의 과업 적합도 산정방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 과업 선행관계 가중치 적용단계에서는, 해당 과업 이전에 수행되어야 하는 과업의 수가 증가할수록 가중치가 높아지는 것을 특징으로 하는 다중 로봇의 임무할당을 위한 로봇의 과업 적합도 산정방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 과업 선행관계 가중치 적용단계에서,
    가중치는 아래 식으로 구해지는 것을 특징으로 하는 다중 로봇의 임무할당을 위한 로봇의 과업 적합도 산정방법.
    Figure 112018046578755-pat00003

    (단, factori는 i번째 과업의 가중치)


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