KR102028346B1 - 선도 추미 대차 - Google Patents

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천홍석
이재훈
김재성
권아영
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Abstract

본 발명은 선도 추미 대차에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 특정 대상을 따라다니도록 움직이되, 뒤따르는 추종대상이 있다면 추종대상이 뒤따르기 용이하도록 상황에 따라 속도를 줄이거나 정지하는 선도 추미 대차를 제공한다.

Description

선도 추미 대차 {FOLLOWING CART}
본 발명은 선도 추미 대차에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 특정 대상을 따라다니도록 움직이되, 뒤따르는 추종대상이 있다면 추종대상이 뒤따르기 용이하도록 상황에 따라 속도를 줄이거나 정지하는 선도 추미 대차에 관한 것이다.
사용자의 편리성, 특정 업무에 수행에 대한 편리성 및 인건비 절약 등을 이유로 다양한 분야에서 무인 자율 주행 시스템이 개발되어 적용되고 있다.
일반적으로 무인 자율 주행 시스템은 운전자 없이 스스로 주행하는 시스템이다.
이러한 무인 자율 주행 시스템은 통상 산업분야, 군사분야, 위험작업분야 등에 주로 적용되었으며, 최근에는 일반 가정에까지 확산 적용되고 있다.
무인 자율 주행 시스템은 정해진 경로를 주행하거나 경로를 스스로 계획하여 주행하는 방식이 적용되고 있다.
전자의 경우, GPS를 이용하거나 무인용으로 개발된 전용 도로 또는 철로를 이용하여 정해진 경로만을 주행할 수 있다.
그러나 전자의 경우 정해진 전용의 도로 또는 철로를 이용하여야 하므로 그 개발 및 설치비용이 많이 소요되는 문제점이 있으며, 다양한 분야에 적용될 수 없는 문제점이 있었다.
그리고 후자는 목적지까지 경로를 생성하여 이동하되 주변 장애물과 충돌하지 않고 목적지에 도달해야 한다. 좋은 경로라 함은 목적지까지의 이동거리를 최소로 하는 최단경로이거나 에너지 소모를 최소로 하거나 주행 시간을 최소로 하거나 또는 주변 장애물과의 충돌 가능성을 최소로 하는 안전 경로를 의미한다.
통상적으로 안전경로가 보다 중요하지만 가장 이상적인 경로는 안전하면서도 가능한 한 최단인 경로일 것이다.
통상적으로 안전경로를 확보하는 방법으로는 장착된 장애물 감지 센서(레이져, 초음파 등 주변 장애물과 의 거리를 측정할 수 있는 장치 등)를 이용하여 빈 공간이 가장 많은 방향을 찾고 목적지 방향을 같이 고려하여 로봇의 이동 방향을 결정하는 방법이 주로 사용되어 왔다. 빈 공간을 향한 방향과 목적지를 향한 방향과의 가중치는 실험적으로 결정된다. 빈 공간에 가중치를 많이 주면 장애물과의 충돌 가능성을 최소화할 수 있지만 긴 경로를 돌아야 하거나 극단적인 경우에는 목적지에 도착하지 못하는 경우가 발생한다. 반대로 목적지에 대한 가중치를 많이 주면 안전성이 떨어진다.
경로를 스스로 계획하여 주행하는 방식에서 갖추어야 할 기본적인 주행능력은 원하는 목표지점까지 충돌 없이 최적의 경로로 이동할 수 있는 지능적 항법 능력이며, 이러한 지능적 항법을 위해서는 경로계획 기술과 위치인식 요소기술이 필요하며, 이를 위해 많은 연산량을 필요로 하는 문제점이 있다.
한국공개특허 [10-2015-0008490]에서는 선도 차량의 차선에서의 추종 차량의 자율적인 트래킹을 위한 방법 및 시스템이 개시되어 있다.
한국공개특허 [10-2015-0008490](공개일자: 2015. 01. 22)
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 특정 대상에 부여된 식별정보를 검출하고, 이를 근거로 상기 특정 대상을 선도대상으로 삼아 따라다니도록 움직이되, 뒤따르는 추종대상이 있다면 추종대상이 뒤따르기 용이하도록 상황에 따라 속도를 줄이거나 정지하는 선도 추미 대차를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 선도 추미 대차는, 몸체부(100); 상기 몸체부(100)와 결합되며, 주행을 위한 모터 및 바퀴로 구성된 구동부(200); 식별정보가 구비된 식별부(300); 선도대상, 추종대상 또는 선도대상 및 추종대상에 대한 식별정보를 저장하는 식별대상저장부(400); 주변 정보를 획득하는 정보획득부(500); 및 상기 식별대상저장부(400)에 선도대상에 대한 식별정보가 저장된 경우 상기 정보획득부(500)에 의해 획득된 정보에서 검출된 상기 선도대상에 대한 식별정보, 상기 선도대상의 상태정보 및 주변 환경정보를 근거로 이동경로를 계획하여 상기 선도대상을 추미하도록 상기 구동부(200)를 제어하며, 상기 식별대상저장부(400)에 추종대상에 대한 식별정보가 저장된 경우 특정 거리 이상 멀어지거나, 상기 정보획득부(500)에 의해 상기 추종대상에 대한 식별정보가 검출되지 않거나 상기 추종대상에 대한 식별정보가 검출되지 않고 일정한 시간이 경과되면 속도를 줄이거나 정지하도록 상기 구동부(200)를 제어하는 제어부(900);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상태정보는 이동경로 상에서의 거리정보 및 자세정보를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 환경정보는 정적장애물정보 및 동적장애물정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 정보획득부(500)는 상태정보, 환경정보 또는 상태정보 및 환경정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정보획득부(500)는 전방 정보를 획득하는 전방정보획득부(510); 및 후방 정보를 획득하는 후방정보획득부(520);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 정보획득부(500)는 상기 전방정보획득부(510)에 의해 획득된 정보 중 상기 식별대상저장부(400)에 저장된 선도대상에 대한 식별정보를 검출하며, 상기 후방정보획득부(520)에 의해 획득된 정보 중 상기 식별대상저장부(400)에 저장된 추종대상에 대한 식별정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전방정보획득부(510) 및 후방정보획득부(520)는 카메라 또는 비전센서가 구비된 것을 특징으로 한다.
또, 상기 전방정보획득부(510)는 상기 전방정보획득부(510)에 의해 획득된 정보 중 상기 식별대상저장부(400)에 저장된 선도대상에 대한 식별정보를 검출하며, 상기 후방정보획득부(520)는 상기 후방정보획득부(520)에 의해 획득된 정보 중 상기 식별대상저장부(400)에 저장된 추종대상에 대한 식별정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부(900)는 상기 선도 추미 대차의 위치 및 방향과 상기 선도대상의 위치 및 방향을 근거로 상기 선도대상의 경로를 보간법(interpolation)을 활용한 방법으로 추정하고 상기 경로를 따라가도록 상기 선도 추미 대차의 이동경로를 계획하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제어부(900)는 주어진 최대 감속으로 정지하고, 정지 상태를 유지하는 정지모드, 정해진 가속도로 감속하여 정지한 후, 정지 상태를 유지하는 대기모드, 정해진 동작 방식으로 계획된 이동경로를 따라가는 추적모드 및 선도대상과의 유지간격(
Figure 112019012724910-pat00001
)를 유지하면서 선도대상을 따라가는 추미모드를 포함하는 주행모드를 근거로 주행하도록 제어하되, 상기 유지간격(
Figure 112019012724910-pat00002
)은 주행 상황에 따라 변화할 수 있고, 상기 주행모드의 우선순위는 정지모드, 대기모드, 추적모드, 추미모드 순인 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제어부(900)는 지정된 시간이내에 외부 장애물과 충돌이 예상되는 경우, 더 이상 이동할 경로가 없는 경우 및 외부 정지 버튼이 활성화되는 경우에는 정지모드로 제어하며, 이동경로 상에서 등록된 추종대상과의 간격이 특정 간격(
Figure 112019012724910-pat00003
) 이상으로 멀어진 경우, 추종대상을 인식하지 못한 순간부터 시간을 측정하여 기록한 인식 실패 지속시간(
Figure 112019012724910-pat00004
)이 사전에 정의된 최대한 기다릴 수 있는 시간(
Figure 112019012724910-pat00005
) 이상인 경우는 대기모드로 제어하고, 선도대상의 식별정보가 검출되지 않는 경우에는 추적모드로 제어하되,
상기 특정 간격(
Figure 112019012724910-pat00006
)은 주행상황에 따라 변화할 수 있고, 다른 모드가 발동이 되지 않는 경우에는 추미모드로 제어하는 것을 특징으로 하는 선도 추미 대차.
본 발명의 일 실시예에 따른 선도 추미 대차에 의하면, 선두의 선도대상만 컨트롤 하면 뒤따르는 선두의 선도대상을 위따르는 선도 추미 대차들을 별도로 컨트롤 하지 않아도 자동으로 선두의 선도대상의 이동경로를 따라 대열 이동을 함으로써, 대열 이동에 필요한 인력 및 연산을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 뒤따르는 추종대상이 정상적으로 뒤따르지 않는 것으로 판단되면 추종대상을 기다려 줌으로써, 뒤따르는 선도 추미 대차들을 목적지까지 모두 안전하게 이끌고 갈 수 있는 효과가 있다.
또, 상태정보 및 환경정보를 바탕으로 이동경로를 계획하고 충돌을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전방정보획득부 및 후방정보획득부를 구비함으로써, 전방 상황과 후방 상황을 동시에 모니터링 할 수 있는 효과가 있다.
또, 전방정보획득부 및 후방정보획득부로 카메라 또는 비전센서를 사용함으로써, 별도의 통신 없이도 유기적인 대열이동이 가능하며, 통신 딜레이(delay)에 의한 영향을 받지 않는 효과가 있다.
또한, 전방정보획득부 및 후방정보획득부가 자체적으로 식별정보를 검출함으로써, 식별정보 검출에 필요한 복잡한 프로그래밍을 간소화 시킬 수 있는 효과가 있다.
또, 선도대상의 경로를 보간법(interpolation)을 활용한 방법으로 추정하고 상기 선도대상의 경로를 따라가도록 선도 추미 대차의 이동경로를 계획함으로써, 장애물 등에 의해 추적이 불가능했던 지점에 대한 이동 경로도 부드럽게 생성할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 정지모드, 대기모드, 추적모드, 추미모드 순으로 우선순위를 갖는 주행모드를 이용함으로써, 단순한 주행모드의 조합으로 주행이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선도 추미 대차의 개념도.
도 2는 도 1의 선도 추미 대차 다수가 대열이동 하는 예를 보여주는 예시도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선도 추미 대차의 개념도이고, 도 2는 도 1의 선도 추미 대차 다수가 대열이동 하는 예를 보여주는 예시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선도 추미 대차는 선도대상을 뒤따르는 선도 추미 대차에 관한 것으로, 대형 물류센터나 공항 등과 같이 대량의 물건 이동 시 다수의 선도 추미 대차가 사용될 수 있으며, 대열이동이 가능하다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선도 추미 대차는 몸체부(100), 구동부(200), 식별부(300), 식별대상저장부(400), 정보획득부(500) 및 제어부(900)를 포함한다.
몸체부(100)는 상기 선도 추미 대차의 몸체에 해당된다.
상기 몸체부(100)는 물품을 보관할 수용공간이 구비될 수 있다.
구동부(200)는 상기 몸체부(100)와 결합되며, 주행을 위한 모터 및 바퀴로 구성된다.
상기 구동부(200)는 상기 몸체부(100)를 이동시키기 위한 것으로, 상기 보관부의 하부 또는 측부 등에 결합되어 상기 몸체부(100)를 이동시키는 바퀴가 구비될 수 있다.
바퀴는 회전을 목적으로 축에 장치한 둥근 테 모양의 물체를 말하는 것이나, 본 발명에서 바퀴의 형상을 한정한 것은 아니며, 회전을 목적으로 축에 장치한 다각형 모양 등 다양한 형상도 적용 가능함은 물론이다.
또한, 바퀴가 직접 바닥에 닿아 상기 몸체부(100)를 이동시키도록 하는 것도 가능하나, 캐터필러 등 다른 구성을 회전시켜 상기 몸체부(100)를 이동시키도록 하는 것도 가능함은 물론이다.
아울러, 모터는 상기 바퀴를 회전시키기 위한 구성으로, 상기 바퀴를 직접 회전시킬 수도 있으나, 기어 등을 이용해 간접적으로 회전시킬 수도 있는 등 상기 바퀴를 회전시킬 수 있다면 다양한 구조를 적용할 수 있음은 물론이다.
식별부(300)는 식별정보가 구비된다. 상기 식별정보는 통신으로 전달 가능한 정보일 수 있고, 영상에서 획득 가능한 정보 등 다양한 형태로 구비될 수 있다.
통신으로 전달 가능한 정보는 통신장비의 고유식별자 등이 될 수 있다.
고유식별자의 예로는 맥어드레스(MAC(media access control) address), 국제모바일기기식별코드(IMEI, International Mobile Station Equipment Identity), 고유식별번호(UDID: User Device IDentification), 범용고유식별자(UUID: Universally Unique IDentifier) 등이 있다.
맥어드레스(MAC(media access control) address)는 네트워크 구조에서 MAC 계층에서 네트워크 장치가 갖는 주소로서 보통 네트워크 카드의 ROM에 저장되어 있다.
고유식별번호(UDID: User Device IDentification)는 사용자의 디바이스를 식별할 수 있는 식별자 이다. 일종의 시리얼넘버인 셈이다.
범용고유식별자(UUID: Universally Unique IDentifier)는 인터넷상에서 객체나 실체를 식별하는 데 사용되는 128비트 숫자를 말한다. 공간과 시간(약 3400년까지)의 조합을 통해 구성되는 거의 유일하게 사용할 수 있는 식별자로서, 극히 단시간의 객체에서부터 영구적인 객체 식별에 이르기까지 다양한 목적으로 사용된다. 인증 기관의 등록 절차는 없고, 다만 범용 단일 식별자 생성 프로그램의 유일한 식별 숫자만 필요하다. 예를 들어, 어떤 제품의 맥어드레스를 특정 서버에 저장하게 되면 개인정보 유출 등의 문제가 발생될 수 있기 때문에, 맥어드레스를 대체하여 저장하기 위한 식별자로 사용 할 수 있다.
위에서 여러 가지 고유식별정보(식별자)에 대하여 설명하였으며, 하나의 기기가 다수의 고유식별정보를 갖을 수 있다.
예를 들어, 와이파이 및 블루투스 통신이 가능하다면, 기기 자체의 식별자(UDID), 와이파이 칩에 대한 맥어드레스, 블루투스 칩에 대한 맥어드레스 등 여러 고유식별정보를 동시에 가지고 있다.
영상에서 획득 가능한 정보는 특정 문양, 1차원코드, 2차원코드(QR코드 등), 3차원코드, 비전센서로 인식 가능한 표식 등이 될 수 있다.
영상에서 획득 가능한 정보는 전방 또는 후방에서 확인이 가능한 위치라면 상부, 하부, 측부 등에 구비될 수 있고, 일측에서만 확인이 가능한 위치라면 전면, 후면, 측면 등에 구비될 수 있다.
도 1에서 식별부(300)가 하나 도시된 것을 예로 들었으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 후술하는 정보획득부(500)의 종류에 따라 다수 설치되어 사용 가능한 것은 물론이다.
식별대상저장부(400)는 선도대상, 추종대상 또는 선도대상 및 추종대상에 대한 식별정보를 저장한다.
상기 식별대상저장부(400)는 선도대상, 추종대상 또는 선도대상 및 추종대상의 인식에 필요한 정보를 저장하는 것으로, 정보를 직접 저장할 수도 있으며, 후술하는 정보획득부(500)를 통해 상기 추종대상의 인식에 필요한 정보를 획득하여 저장할 수도 있다.
이때, 상기 선도대상은 식별정보를 구비한 사람, 사물, 다른 선도 추미 대차 등이 될 수 있으며, 상기 추종대상 역시 식별정보를 구비한 사람, 사물, 다른 선도 추미 대차 등이 될 수 있다.
예를 들어, 사람이 선도대상 또는 추종대상인 경우, 식별정보가 인쇄된 의상을 착용하거나, 통신칩이 내장된 의상 또는 단말을 휴대할 수 있다.
다른 예로, 자율주행로봇이 가장 앞의 선도대상이고, 그 뒤를 따르는 추종대상이 상기 선도 추미 대차 다수 일 경우, 첫 번째 선도 추미 대차의 선도대상은 자율주행로봇이 되고 추종대상은 두 번째 선도 추미 대차가 되며, n(자연수) 번째 선도 추미 대차의 선도대상은 n-1 번째 선도 추미 대차가 되고 추종대상은 n+1 번째 선도 추미 대차가 되며, 마지막 선도 추미 대차는 선도대상만 있고 추종대상은 없다.
정보획득부(500)를 통해 상기 추종대상의 인식에 필요한 정보를 획득하여 저장하는 경우, 후술하는 정보획득부(500)를 통해 획득된 정보 중 선도대상, 추종대상 또는 선도대상 및 추종대상의 인식에 필요한 정보인지 확인할 수 있는 정보가 데이터베이스 등에 미리 저장되어 있고, 이와 비교하여 선도대상, 추종대상 또는 선도대상 및 추종대상의 인식에 필요한 정보인지 확인할 수 있다. 이러한 작업은 후술하는 제어부(900)에서 담당하거나 상기 정보획득부(500)에서 담당하는 등 다양한 실시가 가능함은 물론이다.
선도대상, 추종대상 또는 선도대상 및 추종대상의 인식에 필요한 정보인지 확인할 수 있는 정보로는 식별정보가 직접 사용될 수도 있고, 식별정보임을 표시하는 다른 부가 정보를 사용할 수 있는 등 다양한 실시가 가능함은 물론이다.
예를 들어, QR코드를 식별정보로 사용할 경우, QR코드 자체가 선도대상, 추종대상 또는 선도대상 및 추종대상의 인식에 필요한 정보인지 확인할 수 있는 정보로 사용될 수도 있고, QR코드의 테두리에 해당되는 별도의 표식이 선도대상, 추종대상 또는 선도대상 및 추종대상의 인식에 필요한 정보인지 확인할 수 있는 정보로 사용될 수도 있다.
정보획득부(500)를 통해 상기 추종대상의 인식에 필요한 정보를 획득하여 저장하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 선도 추미 대차는 선도대상의 식별정보를 확인하라는 명령을 주는 선도대상입력부(버튼 등), 선도대상의 식별정보가 정상적으로 입력되었는지 확인 가능하도록 표시되는 선도대상입력표시부(램프 등), 추종대상의 식별정보를 확인하라는 명령을 주는 추종대상입력부(버튼 등) 및 추종대상의 식별정보가 정상적으로 입력되었는지 확인 가능하도록 표시되는 추종대상입력표시부(램프 등)를 포함할 수 있다.
상기 선도대상입력부 및 추종대상입력부가 버튼 형식으로 구비되고, 상기 선도대상입력표시부 및 추종대상입력표시부가 램프 형식으로 구비되어 식별정보가 입력되지 않은 경우 적색 입력된 경우 녹색으로 표시된다는 가정 하에 보다 구체적으로 설명한다.
선도 추미 대차들이 주행 순서에 맞도록 세워져 있다는 가정 하에 설명하면,
n(자연수) 번째 선도 추미 대차의 선도대상입력부 버튼을 누르면 n-1 번째 선도 추미 대차의 식별정보를 n 번째 선도 추미 대차에서 검출하여 저장한 뒤, n 번째 선도 추미 대차에 식별정보가 정상적으로 저장되었으면 n 번째 선도 추미 대차의 선도대상입력표시부의 램프가 적색에서 녹색으로 바뀐다.
n(자연수) 번째 선도 추미 대차의 추종대상입력부 버튼을 누르면 n+1 번째 선도 추미 대차의 식별정보를 n 번째 선도 추미 대차에서 검출하여 저장한 뒤, n 번째 선도 추미 대차에 식별정보가 정상적으로 저장되었으면 n 번째 선도 추미 대차의 추종대상입력표시부의 램프가 적색에서 녹색으로 바뀐다.
선두의 선도 추미 대차는 선도대상이 없으므로 추종대상의 식별정보만 저장하면 되고, 후미의 선도 추미 대차는 추종대상이 없으므로 선도대상의 식별정보만 저장하면 된다.
위와 같이 세팅하여 선두의 선도 추미 대차의 선도대상입력표시부의 램프와 후미의 선도 추미 대차의 추종대상입력표시부의 램프만 적색이고 다른 모든 선도대상입력표시부의 램프가 녹색으로 바뀌면 대열이동을 하기 위한 모든 선도 추미 대차의 기본 설정이 완료된 것으로 판단할 수 있다.
정보획득부(500)는 주변 정보를 획득(촬영, 센싱)한다.
상기 정보획득부(500)는 상기 식별대상저장부(400)에 저장된 식별정보 검출, 상기 선도 추미 대차의 이동경로 계획 및 충돌 회피에 필요한 주변 정보를 획득한다.
제어부(900)는 상기 식별대상저장부(400)에 선도대상에 대한 식별정보가 저장된 경우, 즉 선도대상이 있는 경우 상기 정보획득부(500)에 의해 획득된 정보에서 검출된 상기 선도대상에 대한 식별정보, 상기 선도대상의 상태정보 및 주변 환경정보를 근거로 이동경로를 계획(회피 가능)하여 상기 선도대상을 추미하도록 상기 구동부(200)를 제어하며, 상기 식별대상저장부(400)에 추종대상에 대한 식별정보가 저장된 경우, 즉 추종대상이 있는 경우 특정 거리 이상 멀어지거나, 상기 정보획득부(500)에 의해 상기 추종대상에 대한 식별정보가 검출되지 않거나 상기 추종대상에 대한 식별정보가 검출되지 않고 일정한 시간이 경과되면 속도를 줄이거나 정지하도록 상기 구동부(200)를 제어한다.
즉, 선도대상만 정해질 경우 선도대상을 추미하고, 추종대상만 정해질 경우 추종대상이 뒤따르기 용이하도록 상황에 따라 속도를 줄이거나 정지할 수 있으며, 선도대상과 추종대상이 모두 정해질 경우 선도대상을 추미하되 추종대상이 뒤따르기 용이하도록 상황에 따라 속도를 줄이거나 정지할 수 있다.
선도대상과 추종대상이 모두 정해질 경우에는 추종대상이 뒤따르기 용이하도록 제어하는 것에 우선순위를 두는 것이 바람직하다.
이는, 가장 앞의 선도대상이 뒤따르는 선도 추미 대차들을 목적지까지 모두 이끌고 가도록 하기 위함이다.(도 2 참조)
경로가 입력된 선도 추미 대차가 가장 앞(선두)의 선도대상이고, 그 뒤를 따르는 추종대상이 다수의 선도 추미 대차 일 경우를 예로 보다 상세하게 설명하면,
n 번째 선도 추미 대차가 충돌을 예상하여 정지하게 되면, 그 뒤의 선도 추미 대차들도 정지하게 되며, 그 앞의 선도 추미 대차들도 추종대상인 선도 추미 대차와의 거리가 특정 거리 이상 멀어지게 되면 정지하여 추종대상인 선도 추미 대차가 주행할 때 까지 기다려 준다.
또한, 코너링, 장애물 등에 의해 추종대상에 대한 식별정보가 검출되지 않거나 상기 추종대상에 대한 식별정보가 검출되지 않고 시간이 일정시간 지속되면 이 때에도 추종대상인 선도 추미 대차를 기다려 줄 수 있다.
이때, 상기 선도대상의 상태정보는 상기 선도 추미 대차와의 이동경로 상에서의 거리정보 및 상기 선도대상의 자세정보를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 선도대상의 상태정보는 상기 선도대상의 위치정보, 속도정보 등을 더 포함할 수 있다.
또, 상기 환경정보는 정적장애물정보 및 동적장애물정보를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
정적장애물의 구분에는 미리 입력된 지도정보 등과 비교하여 확인할 수 있고, 동적장애물의 구분에는 움직임에 관한 정보가 검출 되었는지 등의 정보로 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선도 추미 대차의 정보획득부(500)는 상태정보, 환경정보 또는 상태정보 및 환경정보를 획득하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 정보획득부(500)는 상태정보, 환경정보 또는 상태정보 및 환경정보를 직접 획득하거나, 상태정보, 환경정보 또는 상태정보 및 환경정보의 계산에 필요한 값을 획득하는 등 상태정보, 환경정보 또는 상태정보 및 환경정보를 획득 또는 계산이 가능한 정보를 획득할 수 있다면 초음파센서, 라이다센서, 뎁스카메라 등 상태정보, 환경정보 또는 상태정보 및 환경정보를 획득할 수 있다면 다양한 센서를 사용 가능함은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선도 추미 대차의 정보획득부(500)는 전방 정보를 획득하는 전방정보획득부(510) 및 후방 정보를 획득하는 후방정보획득부(520)를 포함할 수 있다.
상기 전방정보획득부(510)는 전방을 지향하며 전방 정보를 획득한다. 여기서 전방은 상기 선도 추미 대차의 전방을 의미한다.
상기 전방정보획득부(510)는 선도대상의 식별정보를 확인하여 선도대상의 상태정보를 획득하고, 주변 환경정보를 근거로 충돌을 방지하기 위한 정보를 수집하는데 이용할 수 있다.
상기 후방정보획득부(520)는 후방을 지향하며 후방 정보를 획득한다. 여기서 후방은 상기 선도 추미 대차의 후방을 의미한다.
상기 후방정보획득부(520)는 추종대상의 식별정보를 확인하여 추종대상이 뒤따르고 있는지 확인하는데 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선도 추미 대차의 정보획득부(500)는 상기 전방정보획득부(510)에 의해 획득된 정보 중 상기 식별대상저장부(400)에 저장된 선도대상에 대한 식별정보를 검출하며, 상기 후방정보획득부(520)에 의해 획득된 정보 중 상기 식별대상저장부(400)에 저장된 추종대상에 대한 식별정보를 검출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 상기 정보획득부(500)가 상기 전방정보획득부(510) 및 상기 후방정보획득부(520)로부터 획득된 정보 중 식별정보를 검출할 수 있다.
상기에서 정보획득부(500)가 식별정보를 검출하는 예를 들었으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 정보획득부(500)가 획득한 정보에서 제어부(900) 또는 별도의 식별부가 식별정보를 검출하는 등 다양한 실시가 가능함은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선도 추미 대차의 전방정보획득부(510) 및 후방정보획득부(520)는 카메라 또는 비전센서가 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 상기 전방정보획득부(510) 및 상기 후방정보획득부(520)로 카메라 또는 비전센서를 이용할 수 있다.
비전센서(스마트비전)는 센서 형식의 완전한 화상 처리 시스템이다. 콤팩트하며 산업용으로 적합한 하우징 안에 이미징센서, 조명(또는 조명 연결부), 광학장치(또한 교환 렌즈), 하드웨어/소프트웨어 등이 통합되어 있다.
비전센서는 물체와 장면을 인식하고 평가가 가능하다.
비전 센서의 특징 중 하나는 간편함이다. 이미지 처리 시스템은 일반적으로 자격을 갖춘 직원 또는 비용 집약적인 외부 통합 업체에 의해서만 생산 프로세스에 적용될 수 있지만, 비전 센서는 어플리케이션에 따른 특성으로 인하여 사전 지식없이도 사용될 수 있다. 복잡한 "프로그래밍" 대신 간편한 "파라메터 설정"이 모토이다. 즉시 사용 가능한 function block은 PLC로의 통합을 지원한다. 이더넷 프로세스 인터페이스는 데이터 전송, 파라메터 세팅 및 원격 유지보수에 사용된다.
또한 모든 유닛에는 성공적인 테스트를 신호하기 위한 스위칭 출력이 있다.
그러므로 비전 센서는 바이너리 센서와 같이 사용 편의성을 제공한다.
이때, 식별정보는 특정 문양, 1차원코드, 2차원코드(QR코드 등), 3차원코드, 비전센서로 인식 가능한 표식 등 영상에서 획득 가능한 정보인 것이 바람직하다.
다시 말해, 카메라 또는 비전센서가 획득한 영상정보에서 식별정보를 추출할 수 있다.
정보획득부(500)로 카메라 또는 비전센서를 사용하는 것은 별도의 통신 없이도 유기적인 대열이동이 가능하도록 하기 위함이며, 이는 통신 딜레이(delay)에 의한 영향을 받지 않고자 함이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선도 추미 대차의 상기 전방정보획득부(510)는 상기 전방정보획득부(510)에 의해 획득된 정보 중 상기 식별대상저장부(400)에 저장된 선도대상에 대한 식별정보를 검출하며, 상기 후방정보획득부(520)는 상기 후방정보획득부(520)에 의해 획득된 정보 중 상기 식별대상저장부(400)에 저장된 추종대상에 대한 식별정보를 검출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 상기 전방정보획득부(510) 및 상기 후방정보획득부(520)가 식별정보를 검출하는 역할까지 할 수 있다.
상기에서 전방정보획득부(510) 및 상기 후방정보획득부(520)가 식별정보를 검출하는 예를 들었으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 전방정보획득부(510) 및 상기 후방정보획득부(520)가 획득한 정보에서 제어부(900) 또는 별도의 식별부가 식별정보를 검출하는 등 다양한 실시가 가능함은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선도 추미 대차의 제어부(900)는 상기 선도 추미 대차의 위치 및 방향과 상기 선도대상의 위치 및 방향을 근거로 상기 선도대상의 경로를 보간법(interpolation)을 활용한 방법으로 추정하고 상기 경로를 따라가도록 상기 선도 추미 대차의 이동경로를 계획하는 것을 특징으로 할 수 있다.
보간법(interpolation)이란 알고 있는 데이터 값들을 이용하여 모르는 값을 추정하는 방법의 한 종류이다.
내삽법(內揷法)이라고도 한다. 실변수 x의 함수 f(x)의 모양은 미지이나, 어떤간격(등간격이나 부등간격이나 상관없다)을 가지는 2개 이상인 변수의 값 xi(i＝1,2,…,n)에 대한 함수값 f(xi)가 알려져 있을 경우, 그 사이의 임의의 x에대한 함수값을 추정하는 것을 말한다. 실험이나 관측에 의하여 얻은 관측값 으로부터 관측하지 않은 점에서의 값을 추정하는 경우나 로그표 등의 함수표에서 표에 없는 함수값을 구하는 등의 경우에 이용된다. 가장 간단한 방법으로서는, 변수를 x좌표, 그 변수에 대한 기지 함수값을 y좌표로 하는 점들을 이어 곡선을 그어, 구하고자하는 함수값을 구하는 방법이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선도 추미 대차의 제어부(900)는 주어진 최대 감속으로 정지하고, 정지 상태를 유지하는 정지모드, 정해진 가속도로 감속하여 정지한 후, 정지 상태를 유지하는 대기모드, 정해진 동작 방식으로 계획된 이동경로를 따라가는 추적모드 및 선도대상과의 유지간격(
Figure 112019012724910-pat00007
)를 유지하면서 선도대상을 따라가는 추미모드를 포함하는 주행모드를 근거로 주행하도록 제어하되, 상기 유지간격(
Figure 112019012724910-pat00008
)은 주행 상황에 따라 변화할 수 있고, 상기 주행모드의 우선순위는 정지모드, 대기모드, 추적모드, 추미모드 순인 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서 유지간격(
Figure 112019012724910-pat00009
)은 범위(예: 1~5m)로 지정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선도 추미 대차의 제어부(900)는 정지모드, 대기모드, 추적모드 및 추미모드로 제어가 가능하며, 주행모드의 우선순위에 따라 동작할 수 있다.
즉, 각 선도 추미 대차에서는 총 4가지의 모드가 조건에 따라 발동되며, 이 알고리즘은 정해진 주기마다 실행될 수 있다.
정지모드는 주어진 최대 감속으로 정지하고, 정지 상태를 유지한다.
대기모드는 정해진 가속도(
Figure 112019012724910-pat00010
)로 감속하여 정지한 후, 정지 상태를 유지한다.
추적모드는 주어진 선도대상(선도 추미 대차 등)의 이동 경로를 따라가는 모드이며, 상기 선도대상(선도 추미 대차 등)과의 목표 간격(
Figure 112019012724910-pat00011
)를 무시한다. 추적모드의 경로 끝 부분은 선도대상(선도 추미 대차 등)이 마지막으로 인식된 지점이며, 상기 추적모드의 경로 끝 부분에서 정지할 수 있도록 서서히 감속하여 접근 할 수 있으며 이후, 상기 추적모드의 경로 끝 부분에 도착하면 정지 모드 혹은 대기 모드, 추미 모드로 전환될 수 있다.
추미모드는 측정되는 선도대상(선도 추미 대차 등)과 실제 간격(
Figure 112019012724910-pat00012
)이 사전에 정의된 간격(
Figure 112019012724910-pat00013
)이 되도록 유지하면서 선도대상(선도 추미 대차 등)의 경로를 다음과 같은 방식으로 따라간다.
Figure 112019012724910-pat00014
: 선도 추미 대차는 가속한다.
Figure 112019012724910-pat00015
: 선도 추미 대차는 속도를 유지한다.
Figure 112019012724910-pat00016
: 선도 추미 대차는 감속한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선도 추미 대차의 제어부(900)는 지정된 시간이내에 외부 장애물과 충돌이 예상되는 경우, 더 이상 이동할 경로가 없는 경우 및 외부 정지 버튼이 활성화되는 경우에는 정지모드로 제어하며, 이동경로 상에서 등록된 추종대상과의 간격이 특정 간격(
Figure 112019012724910-pat00017
) 이상으로 멀어진 경우, 추종대상을 인식하지 못한 순간부터 시간을 측정하여 기록한 인식 실패 지속시간(
Figure 112019012724910-pat00018
)이 사전에 정의된 최대한 기다릴 수 있는 시간(
Figure 112019012724910-pat00019
) 이상인 경우는 대기모드로 제어하고, 선도대상의 식별정보가 검출되지 않는 경우에는 추적모드로 제어하며, 다른 모드가 발동이 되지 않는 경우에는 추미모드로 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 각 모드로의 발동 조건은 다음과 같이 적용할 수 있다.
정지모드 발동 조건은 이동할 경로를 따라갈 경우 지정된 시간(
Figure 112019012724910-pat00020
)이내에 외부 장애물(선도 추미 대차 자신을 제외한 모든 물체)과 충돌이 예상되는 경우와 더 이상 이동할 경로가 없는 경우, 외부 정지 버튼이 활성화되는 경우를 포함할 수 있다.
대기모드 발동 조건은 추종대상 선도 추미 대차와의 간격이
Figure 112019012724910-pat00021
이상으로 멀어진 경우와 추종대상 선도 추미 대차를 인식하지 못한 순간부터 시간을 측정하여 기록한 인식 실패 시간(
Figure 112019012724910-pat00022
)이 사전에 정의된 최대한 기다릴 수 있는 시간(
Figure 112019012724910-pat00023
)이상 경과된 경우를 포함할 수 있다.
추적모드 발동 조건은 선도대상(선도 추미 대차 등)이 인식되지 않는 경우를 포함할 수 있다.
추미모드 발동 조건은 다른 모드의 발동이 되지 않는 경우를 포함할 수 있다. 즉, 추미모드 모드가 가장 일반적인 동작이다.
상기에서 가장 단순한 주행모드의 조합으로 주행이 가능함을 보이기 위해 주행모드로 정지모드, 대기모드, 추적모드 및 추미모드를 예로 들었으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 정해진 규칙에 따라 속도를 감속시키는 감속모드, 장애물을 회피하는 회피모드, 지나온 이동경로를 거슬러 주행하는 역행모드 등이 운행에 필요한 여러 가지 주행모드가 더 추가될 수 있다.
역행모드의 발동 조건은 추종대상 선도 추미 대차를 인식하지 못한 순간부터 시간을 측정하여 기록한 인식 실패 시간(
Figure 112019012724910-pat00024
)이 사전에 정의된 최대한 기다릴 수 있는 시간(
Figure 112019012724910-pat00025
)이상인 경우를 포함할 수 있다.
정보획득부(500)로 카메라 비전 센서를 사용한다는 가정 하에 구체적인 데이터의 형태와 연산의 예를 설명하도록 한다.
설명에 앞서 알고리즘에 필요한 변수 및 상수를 다음과 같이 정의하고 설명한다.
Figure 112019012724910-pat00026
는 선도 추미 대차간의 목표 간격.
Figure 112019012724910-pat00027
는 실제 측정된 선도대상(선도 추미 대차 등)과 간격.
Figure 112019012724910-pat00028
는 실제 측정된 추종대상 선도 추미 대차와 간격.
Figure 112019012724910-pat00029
은 선도 추미 대차가 대기모드로 전환되기 시작하는 추종대상 선도 추미 대차와의 최소 거리.
Figure 112019012724910-pat00030
는 선도대상(선도 추미 대차 등)의 경로를 곡선으로 근사하여 추정하는 방법을 사용하기 위한 선도대상(선도 추미 대차 등)과의 위치 차이의 최소값.
Figure 112019012724910-pat00031
는 충돌을 허용할 수 있는 최소 시간.
Figure 112019012724910-pat00032
는 추종대상 선도 추미 대차가 인식되지 않는 순간부터 측정하여 기록한 인식 실패 지속시간.
Figure 112019012724910-pat00033
는 선도 추미 대차가 대기모드로 전환되기 위한
Figure 112019012724910-pat00034
의 최소값.
Figure 112019012724910-pat00035
는 선도 추미 대차가 대기모드에서 사용되는 가속도.
Figure 112019012724910-pat00036
는 선도 추미 대차 자체의 오도메트리(odometry)에 의한 추측 항법(dead reckoning)을 통한 경과 시간의 타임 인덱스. 이번 예에서는 10ms마다 증가한다.
Figure 112019012724910-pat00037
는 추측 항법 타임 인덱스에 대해서, 현재 시점을 뜻하는 인덱스.
Figure 112019012724910-pat00038
는 타임 인덱스가
Figure 112019012724910-pat00039
인 시점에서 선도 추미 대차의 자세(pose).
Figure 112019012724910-pat00040
는 타임 인덱스가
Figure 112019012724910-pat00041
인 시점에서 선도 추미 대차의 위치 좌표.
Figure 112019012724910-pat00042
는 타임 인덱스가
Figure 112019012724910-pat00043
인 시점에서 선도 추미 대차의 방향.
Figure 112019012724910-pat00044
은 선도대상(선도 추미 대차 등)에 대한 인식 인덱스(recognition index). 이번 예에서는 50ms마다 증가한다.
Figure 112019012724910-pat00045
은 가장 최근에 선도대상(선도 추미 대차 등)을 인식한 시점의 선도대상(선도 추미 대차 등)에 대한 인식 인덱스.
Figure 112019012724910-pat00046
는 선도대상(선도 추미 대차 등)에 대한 인식 인덱스가
Figure 112019012724910-pat00047
인 시점에서 선도대상(선도 추미 대차 등)과 선도 추미 대차와의 자세 차이.
Figure 112019012724910-pat00048
은 선도대상(선도 추미 대차 등)에 대한 인식 인덱스가 m인 시점에서 추정된 선도대상(선도 추미 대차 등)의 자세.
Figure 112019012724910-pat00049
는 선도 추미 대차와 선도대상(선도 추미 대차 등)과의 자세 차이 값과 선도 추미 대차의 자세 값을 이용해서 글로벌 좌표계에서 선도대상(선도 추미 대차 등)의 자세를 반환하는 함수.
Figure 112019012724910-pat00050
는 선도대상(선도 추미 대차 등)에 대한 인식 인덱스가 m인 시점에서 추정된 선도대상(선도 추미 대차 등) 경로 조각. 시작점과 끝점이 직선으로 연결된다.
Figure 112019012724910-pat00051
는 추정된 선도대상(선도 추미 대차 등) 경로. 경로 조각을 연결하여 얻어진다.
Figure 112019012724910-pat00052
은 선도대상(선도 추미 대차 등)의 경로를 곡선으로 근사하여 추정하는 방법에서 사용하는 가상의 점의 개수.
Figure 112019012724910-pat00053
는 타임 인덱스가
Figure 112019012724910-pat00054
인 시점에서 선도대상(선도 추미 대차 등)의 경로위에 사영된 선도 추미 대차의 자세.
Figure 112019012724910-pat00055
는 타임 인덱스가
Figure 112019012724910-pat00056
인 시점에서 선도대상(선도 추미 대차 등)의 경로위에 사영된 선도 추미 대차의 자세(
Figure 112019012724910-pat00057
)를 기준으로 선도대상(선도 추미 대차 등)과의 위치의 차이 값.
Figure 112019012724910-pat00058
는 추정한 선도대상(선도 추미 대차 등)의 경로 위에서 임의의 시점에서 위치.
Figure 112019012724910-pat00059
는 추정한 선도대상(선도 추미 대차 등)의 경로 위에서 임의의 시점에서 방향(선수각).
Figure 112019012724910-pat00060
는 추정한 선도대상(선도 추미 대차 등)의 경로 위에서 임의의 시점에서 선도 추미 대차의 자세.
Figure 112019012724910-pat00061
는 선도대상(선도 추미 대차 등)의 경로 위에 선도 추미 대차의 자세를 사영시켜서 구하기 위해 필요한 가중치 값이며, 음이 아닌 실수 값으로 표현된다.
Figure 112019012724910-pat00062
는 선도대상(선도 추미 대차 등) 경로 위에 사영된
Figure 112019012724910-pat00063
를 포함한 선도대상(선도 추미 대차 등) 경로 조각
Figure 112019012724910-pat00064
에서 선도대상(선도 추미 대차 등) 방향의 끝점에 대한 선도대상(선도 추미 대차 등)에 대한 인식 인덱스.
Figure 112019012724910-pat00065
은 추종대상 선도 추미 대차에 대한 인식 인덱스. 이번 예에서는 50ms마다 증가한다.
Figure 112019012724910-pat00066
은 추종대상 선도 추미 대차를 가장 최근에 인식한 시점의 추종대상 선도 추미 대차에 대한 인식 인덱스.
Figure 112019012724910-pat00067
는 추종대상 선도 추미 대차에 대한 인식 인덱스가
Figure 112019012724910-pat00068
인 시점에서 추종대상 선도 추미 대차와 선도 추미 대차와의 자세 차이.
Figure 112019012724910-pat00069
는 선도 추미 대차와 추종대상 선도 추미 대차와의 자세 차이 값과 선도 추미 대차의 자세 값을 이용해서 글로벌 좌표계에서 추종대상 선도 추미 대차의 자세를 반환하는 함수.
Figure 112019012724910-pat00070
는 추종대상 선도 추미 대차에 대한 인식 인덱스가
Figure 112019012724910-pat00071
인 시점에서 추정된 추종대상 선도 추미 대차의 자세.
Figure 112019012724910-pat00072
는 추종대상 선도 추미 대차에 대한 인식 인덱스가
Figure 112019012724910-pat00073
인 시점에서 선도대상(선도 추미 대차 등)의 경로위에 사영된 추종대상 선도 추미 대차의 자세.
Figure 112019012724910-pat00074
는 타임 인덱스가 인 시점에서 선도대상(선도 추미 대차 등)의 경로위에 사영된 선도 추미 대차의 자세
Figure 112019012724910-pat00075
를 기준으로 추종대상 선도 추미 대차와의 위치의 차이 값.
Figure 112019012724910-pat00076
는 선도대상(선도 추미 대차 등)의 경로 위에 추종대상 선도 추미 대차의 자세를 사영시켜서 구하기 위해 필요한 가중치 값이며, 음이 아닌 실수 값으로 표현된다.
Figure 112019012724910-pat00077
은 선도대상(선도 추미 대차 등) 경로 위에 사영된 추종대상 선도 추미 대차의 자세
Figure 112019012724910-pat00078
를 포함한 선도대상(선도 추미 대차 등) 경로 조각
Figure 112019012724910-pat00079
에서 선도대상(선도 추미 대차 등) 방향의 끝점의 선도대상(선도 추미 대차 등)에 대한 인식 인덱스.
각각의 선도 추미 대차에는 다음과 같은 정보가 주어질 수 있다.
센서로 감지한 주변 환경 정보.
선도대상(선도 추미 대차 등)과 유지해야 하는 간격(
Figure 112019012724910-pat00080
). 이 간격은 유클리디언 거리(euclidean distance)가 아닌, 선도대상(선도 추미 대차 등)의 이동경로 상에서의 간격을 말한다.
추종대상 선도 추미 대차를 놓치지 않기 위해 기다려야 하는 최소 간격(
Figure 112019012724910-pat00081
).
추종대상 선도 추미 대차를 인식하지 못한 경우, 추종대상 선도 추미 대차를 기다려야하는 추종대상 선도 추미 대차에 대한 인식 실패 지속 시간의 최소값(
Figure 112019012724910-pat00082
).
선도대상(선도 추미 대차 등)과 추종대상 선도 추미 대차에 대한 식별 정보(identification). 이 식별 정보는 QR 코드나 바코드 등 카메라 비전 센서로 획득하여 식별할 수 있는 정보들을 포함한다.
상기 항목 이외에 선두 선도 추미 대차는 이동을 위한 별도의 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이동 환경의 전역적인 지도, 전역적인 이동 계획, 목표 지점, 목표 대상의 이동경로 등을 포함할 수 있다.
선도 추미 대차는 내부적으로 다음과 같은 기능을 가질 수 있다.
선도 추미 대차의 전방 카메라 비전 센서는 선도대상(선도 추미 대차 등)의 인식 여부를 알려줄 수 있다.
선도 추미 대차의 후방 카메라 비전 센서는 추종대상 선도 추미 대차의 인식 여부를 알려줄 수 있다.
선도대상(선도 추미 대차 등)과 상대적인 자세 차이 값을 추정할 수 있다.
선도대상(선도 추미 대차 등)의 이동경로를 추정할 수 있다.
선도대상(선도 추미 대차 등)의 이동경로위에서 선도대상(선도 추미 대차 등)과 선도 추미 대차와의 간격을 계산할 수 있다.
선도대상(선도 추미 대차 등)의 이동경로위에서 선도 추미 대차와 추종대상 선도 추미 대차와의 간격을 계산할 수 있다.
각 선도 추미 대차는 절대 좌표계에서 스스로 자세를 추정할 수 있다.
선도 추미 대차들의 대열에 새로운 선도 추미 대차가 등록될 수 있고, 기존 선도 추미 대차가 해지될 수 있다.
선도 추미 대차의 자세(
Figure 112019012724910-pat00083
)는 정해진 시간마다 추측 항법(Dead reckoning)을 통해 갱신(update)할 수 있다. 여기서 자세는 선도 추미 대차의 위치(position,
Figure 112019012724910-pat00084
)와 방향(orientation,
Figure 112019012724910-pat00085
)을 포함할 수 있다.
Figure 112019012724910-pat00086
는 추측 항법을 위한 타임 인덱스(time index)이며, 이하 설명에서는 타임 인덱스를 10ms로 예를 들어 설명한다.
Figure 112019012724910-pat00087
는 현재 시점의 타임 인덱스를 말한다.
선도대상(선도 추미 대차 등)과의 자세 차이는
Figure 112019012724910-pat00088
으로 표현한다. 여기서
Figure 112019012724910-pat00089
은 선도대상(선도 추미 대차 등)에 대한 인식 인덱스로, 상기
Figure 112019012724910-pat00090
와는 다른 값으로 정할 수 있다. 이하 설명에서는 상기 인식 인덱스
Figure 112019012724910-pat00091
을 50ms로 예를 들어 설명한다.
즉, 매 50ms마다 선도대상(선도 추미 대차 등)을 전방 카메라 비전 센서로 인식하여
Figure 112019012724910-pat00092
을 구하면
Figure 112019012724910-pat00093
값을 증가 시키고, 만일 선도대상(선도 추미 대차 등)을 인식하지 못하였다면
Figure 112019012724910-pat00094
을 증가시키지 않는다. 상기
Figure 112019012724910-pat00095
을 증가시키지 못하는 경우는 선도대상(선도 추미 대차 등)이 센서 범위에서 벗어난 경우가 포함될 수 있다. 선도대상(선도 추미 대차 등)이 마지막으로 인식된 시점을
Figure 112019012724910-pat00096
으로 표기하며, 이는
Figure 112019012724910-pat00097
의 최대값이 된다.
현재 시점에서 선도대상(선도 추미 대차 등)에 대한 인식 인덱스가
Figure 112019012724910-pat00098
일 때, 추정된 선도대상(선도 추미 대차 등)의 자세는
Figure 112019012724910-pat00099
으로 표기하며, 함수
Figure 112019012724910-pat00100
를 이용하여 다음과 같이 구할 수 있다.
Figure 112019012724910-pat00101
.
만일
Figure 112019012724910-pat00102
과
Figure 112019012724910-pat00103
의 거리 차이 값이 주어진 기준 값(
Figure 112019012724910-pat00104
)이하라면, 선도대상(선도 추미 대차 등)의 경로를 다음과 같이 구한다.
Figure 112019012724910-pat00105
,
상기 수식에서
Figure 112019012724910-pat00106
은 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112019012724910-pat00107
.
만일 어떤
Figure 112019012724910-pat00108
에서
Figure 112019012724910-pat00109
과
Figure 112019012724910-pat00110
의 거리 차이 값이
Figure 112019012724910-pat00111
보다 크다면, 선도대상(선도 추미 대차 등)의 경로를 곡선으로 간주하여, 상기 곡선 위에 추가로
Figure 112019012724910-pat00112
개의 가상 점을
Figure 112019012724910-pat00113
과
Figure 112019012724910-pat00114
의 사이에 추가하여 다음과 같이 구한다.
Figure 112019012724910-pat00115
,
상기 수식에서
Figure 112019012724910-pat00116
은 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112019012724910-pat00117
.
타임 인덱스가
Figure 112019012724910-pat00118
인 시점에서 상기 선도대상(선도 추미 대차 등)의 경로 위에 사영된 선도 추미 대차의 자세(
Figure 112019012724910-pat00119
)를 다음과 같이 구한다.
Figure 112019012724910-pat00120
,
상기 수식에서
Figure 112019012724910-pat00121
는 음이 아닌 실수로 표현되는 가중치 값이다. 예를 들어, 상기 가중치 값이 작게 설정되면, 상기
Figure 112019012724910-pat00122
와
Figure 112019012724910-pat00123
의 위치의 오차가 이동 방향 오차보다 더 작게 계산된다. 선도 추미 대차의 주변 환경에 따라서 이 가중치 값은 적응적으로 설정될 수 있다.
Figure 112019012724910-pat00124
은 상기 선도대상(선도 추미 대차 등)의 경로
Figure 112019012724910-pat00125
에서 상기 선도대상(선도 추미 대차 등)까지 경로상의 거리(
Figure 112019012724910-pat00126
)로 구해진다. 선도대상(선도 추미 대차 등) 경로 위에 사영된
Figure 112019012724910-pat00127
를 포함한 선도대상(선도 추미 대차 등) 경로 조각
Figure 112019012724910-pat00128
을 찾고, 선도대상(선도 추미 대차 등)을 마지막으로 인식한 지점으로 이어진 모든 경로 조각의 길이를 모두 더하여 다음과 같이 구한다.
Figure 112019012724910-pat00129
,
상기 수식에서
Figure 112019012724910-pat00130
은
Figure 112019012724910-pat00131
에 속한 위치 값을 의미하고,
Figure 112019012724910-pat00132
는 선도대상(선도 추미 대차 등) 경로
Figure 112019012724910-pat00133
위에 사영된
Figure 112019012724910-pat00134
를 포함한 선도대상(선도 추미 대차 등)의 경로 조각
Figure 112019012724910-pat00135
에서 선도대상(선도 추미 대차 등) 방향의 끝점에 대한 인식 인덱스를 말하며, 다음과 같이 구해진다.
Figure 112019012724910-pat00136
추종대상 선도 추미 대차와의 자세 차이는
Figure 112019012724910-pat00137
으로 표현된다. 상기 수식에서
Figure 112019012724910-pat00138
은 추종대상 선도 추미 대차에 대한 인식 인덱스(recognition index)로 상기
Figure 112019012724910-pat00139
와
Figure 112019012724910-pat00140
과는 다른 방식으로 증가될 수 있다. 이번 예제에서는 50ms마다 1씩 증가한다고 가정하여 설명한다.
즉, 매 50ms마다 추종대상 선도 추미 대차를 후방 비전 카메라 센서로 인식하여
Figure 112019012724910-pat00141
을 구하면
Figure 112019012724910-pat00142
값을 증가시키고, 만일 추종대상 선도 추미 대차를 인식하지 못하였다면
Figure 112019012724910-pat00143
을 증가시키지 않는다. 상기
Figure 112019012724910-pat00144
을 증가시키지 못하는 경우는 추종대상 선도 추미 대차가 센서 범위에서 벗어난 경우가 포함될 수 있다. 추종대상 선도 추미 대차가 마지막으로 인식된 시점을
Figure 112019012724910-pat00145
으로 표기하며, 이는
Figure 112019012724910-pat00146
의 최대값이 된다.
현재 시점에서 추종대상 선도 추미 대차에 대한 인식 인덱스가
Figure 112019012724910-pat00147
일 때, 측정된 추종대상 선도 추미 대차의 자세는
Figure 112019012724910-pat00148
으로 표기하며, 함수
Figure 112019012724910-pat00149
를 이용하여 다음과 같이 구할 수 있다.
Figure 112019012724910-pat00150
.
상기 선도대상(선도 추미 대차 등)의 경로
Figure 112019012724910-pat00151
위에 사영된 추종대상 선도 추미 대차의 자세(
Figure 112019012724910-pat00152
)를 다음과 같이 구한다.
Figure 112019012724910-pat00153
,
상기 수식에서
Figure 112019012724910-pat00154
는 음이 아닌 실수로 표현되는 가중치 값이다. 예를 들어, 상기 가중치 값이 작게 설정되면, 상기
Figure 112019012724910-pat00155
와
Figure 112019012724910-pat00156
의 위치의 오차가 이동 방향 오차보다 더 작게 계산된다. 선도 추미 대차의 주변 환경에 따라서 이 가중치 값은 적응적으로 설정될 수 있다.
Figure 112019012724910-pat00157
은 상기 선도대상(선도 추미 대차 등)의 경로
Figure 112019012724910-pat00158
에서 상기 선도 추미 대차와 상기 추종대상 선도 추미 대차간의 경로상의 거리(
Figure 112019012724910-pat00159
)로 구해진다.
선도대상(선도 추미 대차 등) 경로 위에 사영된
Figure 112019012724910-pat00160
를 포함한 선도대상(선도 추미 대차 등) 경로 조각
Figure 112019012724910-pat00161
을 찾고, 상기 추종대상 선도 추미 대차를 마지막으로 인식한 지점으로 이어진 모든 경로 조각의 길이를 모두 더하여 다음과 같이 구한다.
Figure 112019012724910-pat00162
상기 수식에서
Figure 112019012724910-pat00163
은 선도대상(선도 추미 대차 등) 경로
Figure 112019012724910-pat00164
위에 사영된
Figure 112019012724910-pat00165
을 포함한 선도대상(선도 추미 대차 등)의 경로 조각
Figure 112019012724910-pat00166
에서 선도대상(선도 추미 대차 등) 방향의 끝점의 선도대상(선도 추미 대차 등)에 대한 인식 인덱스를 의미하며 다음과 같이 구해진다.
Figure 112019012724910-pat00167
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100: 몸체부
200: 구동부
300: 식별부
400: 식별대상저장부
500: 정보획득부
510: 전방정보획득부 520: 후방정보획득부
900: 제어부

Claims (10)

  1. 선도대상을 추미하는 선도 추미 대차(1000)에 있어서,
    몸체부(100);
    상기 몸체부(100)와 결합되며, 주행을 위한 모터 및 바퀴로 구성된 구동부(200);
    식별정보가 구비된 식별부(300);
    선도대상, 추종대상 또는 선도대상 및 추종대상에 대한 식별정보를 저장하는 식별대상저장부(400);
    주변 정보를 획득하는 정보획득부(500); 및
    상기 식별대상저장부(400)에 선도대상에 대한 식별정보가 저장된 경우 상기 정보획득부(500)에 의해 획득된 정보에서 검출된 상기 선도대상에 대한 식별정보, 상기 선도대상의 상태정보 및 주변 환경정보를 근거로 이동경로를 계획하여 상기 선도대상을 추미하도록 상기 구동부(200)를 제어하며, 상기 식별대상저장부(400)에 추종대상에 대한 식별정보가 저장된 경우 특정 거리 이상 멀어지거나, 상기 정보획득부(500)에 의해 상기 추종대상에 대한 식별정보가 검출되지 않거나 상기 추종대상에 대한 식별정보가 검출되지 않고 일정한 시간이 경과되면 속도를 줄이거나 정지하도록 상기 구동부(200)를 제어하는 제어부(900);
    를 포함하며,
    상기 제어부(900)는
    주어진 최대 감속으로 정지하고, 정지 상태를 유지하는 정지모드, 정해진 가속도로 감속하여 정지한 후, 정지 상태를 유지하는 대기모드, 정해진 동작 방식으로 계획된 이동경로를 따라가는 추적모드 및 선도대상과의 유지간격(
    Figure 112019069804539-pat00175
    )를 유지하면서 선도대상을 따라가는 추미모드를 포함하는 주행모드를 근거로 주행하도록 제어하되,
    상기 주행모드의 우선순위는 정지모드, 대기모드, 추적모드, 추미모드 순인 것을 특징으로 하는 선도 추미 대차.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상태정보는
    이동경로 상에서의 거리정보 및 자세정보를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 환경정보는
    정적장애물정보 및 동적장애물정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 선도 추미 대차.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정보획득부(500)는
    상태정보, 환경정보 또는 상태정보 및 환경정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 선도 추미 대차.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 정보획득부(500)는
    전방 정보를 획득하는 전방정보획득부(510); 및
    후방 정보를 획득하는 후방정보획득부(520);
    를 포함하는 선도 추미 대차.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 정보획득부(500)는
    상기 전방정보획득부(510)에 의해 획득된 정보 중 상기 식별대상저장부(400)에 저장된 선도대상에 대한 식별정보를 검출하며, 상기 후방정보획득부(520)에 의해 획득된 정보 중 상기 식별대상저장부(400)에 저장된 추종대상에 대한 식별정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 선도 추미 대차.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 전방정보획득부(510) 및 후방정보획득부(520)는
    카메라 또는 비전센서가 구비된 것을 특징으로 하는 선도 추미 대차.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전방정보획득부(510)는
    상기 전방정보획득부(510)에 의해 획득된 정보 중 상기 식별대상저장부(400)에 저장된 선도대상에 대한 식별정보를 검출하며,
    상기 후방정보획득부(520)는
    상기 후방정보획득부(520)에 의해 획득된 정보 중 상기 식별대상저장부(400)에 저장된 추종대상에 대한 식별정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 선도 추미 대차.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(900)는
    상기 선도 추미 대차의 위치 및 방향과 상기 선도대상의 위치 및 방향을 근거로 상기 선도대상의 경로를 보간법(interpolation)을 활용한 방법으로 추정하고 상기 경로를 따라가도록 상기 선도 추미 대차의 이동경로를 계획하는 것을 특징으로 하는 선도 추미 대차.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(900)는
    지정된 시간이내에 외부 장애물과 충돌이 예상되는 경우, 더 이상 이동할 경로가 없는 경우 및 외부 정지 버튼이 활성화되는 경우 정지모드로 제어하며, 이동경로 상에서 등록된 추종대상과의 간격이 특정 간격(
    Figure 112019069804539-pat00169
    ) 이상으로 멀어진 경우, 추종대상을 인식하지 못한 순간부터 시간을 측정하여 기록한 인식 실패 지속시간(
    Figure 112019069804539-pat00170
    )이 사전에 정의된 최대한 기다릴 수 있는 시간(
    Figure 112019069804539-pat00171
    ) 이상인 경우 대기모드로 제어하고, 선도대상의 식별정보가 검출되지 않는 경우 추적모드로 제어하며, 다른 모드가 발동이 되지 않는 경우 추미모드로 제어하되,
    상기 특정 간격(
    Figure 112019069804539-pat00172
    )은 주행상황에 따라 변화할 수 있고, 다른 모드가 발동이 되지 않는 경우에는 추미모드로 제어하는 것을 특징으로 하는 선도 추미 대차.
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