KR102066944B1 - 로봇 제어 시스템 - Google Patents

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주재혁
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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Abstract

이동 로봇 및 제어 장치를 포함한 로봇 제어 시스템이 개시된다. 제어 장치는, 이동 로봇으로부터의 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터의 전송 속도에 따라, 이동 로봇에게 해상도 조정 신호를 전송한다. 이동 로봇은, 제어 장치로부터의 해상도 조정 신호에 따라, 제어 장치에게 전송할 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터의 해상도를 조정한다.

Description

로봇 제어 시스템{Robot control system}
본 발명은, 로봇 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 이동 로봇으로부터의 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터가 원격 통제소 내의 제어 장치에 전송되고, 제어 장치가 이를 디스플레이 장치들에게 출력하는, 로봇 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 로봇 제어 시스템은 이동 로봇 및 원격 통제소 내의 제어 장치를 포함한다.
이동 로봇은, 원격 통제소 내의 제어 장치와 무선 통신을 수행하면서, 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터를 원격 통제소 내의 제어 장치에게 전송한다.
제어 장치는, 이동 로봇과 무선 통신을 수행하면서, 이동 로봇으로부터의 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터를 디스플레이 장치들에게 출력하고, 사용자 조작 장치로부터의 운전 신호에 따라 이동 로봇에게 원격 제어 신호를 전송한다.
보다 상세하게는, 이동 로봇은 두 가지의 동작 모드들을 가진다. 그 하나는 자율 주행 모드이고, 나머지 하나는 원격 제어 모드이다.
원격 제어 모드인 경우, 원격 통제소 내의 사용자의 조작에 따라 이동 로봇이 원격으로 제어된다. 여기에서, 이동 로봇은 주위 촬영용 카메라들을 부착하고, 이동 로봇의 제어부는 주위 촬영용 카메라들로부터의 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터를 원격 통제소 내의 제어 장치에 전송한다. 이에 따라, 원격 통제소 내의 제어 장치는 이동 로봇의 주위 영상들을 디스플레이 장치들에 디스플레이하고, 사용자는 이동 로봇의 주위 영상들을 보면서 사용자 조작 장치를 조작한다. 또한, 원격 통제소 내의 제어 장치는 사용자 조작 장치로부터의 운전 신호에 따라 원격 제어 신호를 발생시킨다. 발생된 원격 제어 신호는 원격 통제소의 안테나를 통하여 이동 로봇에 전송되고, 이동 로봇은 원격 제어 신호에 따라 주행한다.
이동 로봇으로부터의 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터가 원격 통제소 내의 제어 장치에게 전송됨에 있어서, 적어도 한 채널에서의 데이터 전송 속도가 주위 환경에 따라 급변하는 경우가 발생한다. 여기에서, 주위 환경이라 함은, 주위 조도, 피사체, 및 촬영 대상의 패턴 등을 의미한다.
동영상 데이터의 전송 속도가 급상승하는 경우, 전송량의 한계로 인하여 전송 과정에서의 데이터 누락 현상이 발생한다. 이에 따라, 원격 통제소 내의 디스플레이 장치에서 디스플레이되는 라이브-뷰(live-view) 동영상의 끊김 현상이 발생한다. 즉, 사용자가 이동 로봇을 원활하게 제어할 수 없는 문제점이 발생한다.
일본 공개특허 제2000-184469호 (출원인 : 미놀타 주식회사, 명칭 ; 제어 장치).
본 발명의 실시예는, 원격 통제소 내의 디스플레이 장치에서 디스플레이되는 라이브-뷰(live-view) 동영상의 끊김 현상을 제거함에 따라, 사용자가 이동 로봇을 원활하게 제어할 수 있게 하는 로봇 제어 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 의한 로봇 제어 시스템은 이동 로봇과 제어 장치를 포함한다.
상기 제어 장치는, 상기 이동 로봇으로부터의 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터의 전송 속도에 따라, 상기 이동 로봇에게 해상도 조정 신호를 전송한다.
상기 이동 로봇은, 상기 제어 장치로부터의 해상도 조정 신호에 따라, 상기 제어 장치에게 전송할 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터의 해상도를 조정한다.
본 발명의 실시예의 상기 로봇 제어 시스템에 의하면, 상기 이동 로봇이 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터를 상기 제어 장치에게 전송함에 있어서, 전송될 동영상 데이터의 해상도가 현재 전송 속도에 따라 자동적으로 조정될 수 있다. 예를 들어, 전송될 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터의 해상도는 현재 전송 속도에 반비례하도록 자동적으로 조정될 수 있다.
이에 따라, 촬영 영상에 따라 동영상 데이터의 전송 속도가 급상승하더라도, 전송량의 한계로 인한 전송 과정에서의 데이터 누락 현상이 방지될 수 있다. 따라서, 원격 통제소 내의 디스플레이 장치에서 디스플레이되는 라이브-뷰(live-view) 동영상의 끊김 현상이 방지될 수 있다. 즉, 사용자가 이동 로봇을 원활하게 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 로봇 제어 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 이동 로봇의 주요 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 원격 통제소 내의 제어 장치의 동작을 보여주는 흐름도이다.
도 4는 도 2의 이동 로봇의 제어부의 동작을 보여주는 흐름도이다.
도 5는, 어느 한 채널의 동영상 데이터에 대하여, 도 3의 단계 S301이 반복적으로 수행됨에 의하여 얻어진 전송 속도의 그래프이다.
도 6은 도 3의 단계 S303의 수행을 위하여 사용되는 룩-업 테이블(LUT : Look-Up Table)의 제1 예를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 3의 단계 S303의 수행을 위하여 사용되는 룩-업 테이블(LUT : Look-Up Table)의 제2 예를 보여주는 도면이다.
하기의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명에 따른 동작을 이해하기 위한 것이며, 본 기술 분야의 통상의 기술자가 용이하게 구현할 수 있는 부분은 생략될 수 있다.
또한 본 명세서 및 도면은 본 발명을 제한하기 위한 목적으로 제공된 것은 아니고, 본 발명의 범위는 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다. 본 명세서에서 사용된 용어들은 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대하여 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 로봇 제어 시스템(1)을 보여준다. 도 2는 도 1의 이동 로봇(12)의 주요 구성을 보여준다. 도 1 및 2에서 동일한 참조 부호는 동일한 기능의 대상을 가리킨다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 실시예의 로봇 제어 시스템(1)은 사용자 조작 장치(112), 제어 장치(113), 및 이동 로봇(12)을 포함한다.
원격 통제소(11) 내의 사용자 조작 장치(112)는 사용자의 조작에 따라 운전 신호를 발생시킨다. 사용자 조작 장치(112)는 조향부, 가속부, 제동부, 기어 변속부 등을 포함한다. 즉, 운전 신호는 조향 제어 신호, 가속 제어 신호, 제동 제어 신호, 및 기어-변속 제어 신호 등을 포함한다.
원격 통제소(11) 내의 제어 장치(113) 예를 들어, 제어용 컴퓨터는 사용자 조작 장치(112)로부터의 운전 신호에 따라 원격 제어 신호를 발생시킨다.
이동 로봇(12)은 제어 장치(113)로부터의 원격 제어 신호에 따라 주행한다.
보다 상세하게는, 이동 로봇(12)은 주위 촬영용 카메라들(123)을 부착하고, 이동 로봇(12)의 제어부(201)는 주위 촬영용 카메라들(123)로부터의 영상 신호들을 무선 통신 인터페이스(206) 및 안테나(124)를 통하여 원격 통제소(11) 내의 제어 장치(113)에게 무선으로 전송한다.
원격 통제소(11) 내의 제어 장치(113)는, 안테나(114)로부터의 영상 신호들을 처리하면서, 이동 로봇(12)의 주위 영상들을 디스플레이 장치들(115)에 디스플레이한다. 이에 따라, 사용자는 이동 로봇(12)의 주위 영상들을 보면서 사용자 조작 장치(112)를 조작한다.
원격 통제소(11) 내의 제어 장치(113)는 사용자 조작 장치(112)로부터의 운전 신호에 따라 원격 제어 신호를 발생시킨다. 발생된 원격 제어 신호는 원격 통제소(11)의 안테나(11)를 통하여 이동 로봇(12)에게 무선으로 전송된다.
이동 로봇(12)은 수신된 원격 제어 신호에 따라 주행한다. 즉, 이동 로봇(12)의 제어부(201)는 안테나(124) 및 무선 통신 인터페이스(206)를 통하여 수신된 원격 제어 신호에 따라 주행 구동부(203)의 동작을 제어한다.
주행 구동부(203)는 제어부(201)로부터의 주행 제어 신호에 따라 주행 기구부 예를 들어, 조향부, 가속부, 제동부, 기어 변속부 등을 구동한다. 즉, 제어부(201)로부터 주행 구동부(203)에 입력되는 주행 제어 신호는 조향 제어 신호, 가속 제어 신호, 제동 제어 신호, 및 기어-변속 제어 신호 등을 포함한다.
본 실시예의 경우, 이동 로봇(12)에는 물체 위치 감지용 센서들(121)이 부착되고, 이동 로봇(12)의 제어부(201)는 물체 위치 감지용 센서들(121) 예를 들어, 레이저 센서들로부터의 물체 위치 정보에 따라 자율 주행 경로를 생성한다. 또한, 이동 로봇(12)의 제어부(201)는, 물체 위치 감지용 센서들(121)로부터의 물체 위치 정보에 따라 주행 중에 주행 안내 지도를 생성한다. 여기에서, 주행 안내 지도는 코스트 맵(cost map) 예를 들어, "Grid-based Perception Cost map"을 가리킨다. 코스트 맵(cost map)에서는 물체 영역이 설정된 후에 물체 영역이 아닌 나머지 영역이 주행 가능 영역으로서 설정된다.
상기와 같은 로봇 제어 시스템(1)에 있어서, 원격 통제소(11) 내의 제어 장치(113)는, 이동 로봇(12)으로부터의 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터의 전송 속도에 따라, 이동 로봇(12)에게 해상도 조정 신호를 전송한다.
이동 로봇(12)의 제어부(201)는, 제어 장치(113)로부터의 해상도 조정 신호에 따라, 제어 장치(113)에게 전송할 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터의 해상도를 조정한다.
본 실시예의 경우, 전송될 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터의 해상도는 현재 전송 속도에 반비례하도록 조정된다.
또한, 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터에는 채널 별로 중요 정도가 설정되어 있다. 예를 들어, 이동 로봇(12)의 카메라들(123)의 동영상 채널들 중에서, 전방 카메라의 채널의 중요 정도가 첫번째로 높고, 후방 카메라의 채널의 중요 정도가 두번째로 높으며, 좌측방 카메라의 채널의 중요 정도가 세번째로 높고, 우측방 카메라의 채널의 중요 정도가 네번째로 높게 설정되어 있다. 이에 따라, 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터의 해상도는 상기 채널 별 중요 정도에 따라 설정된다(도 7 참조).
도 3은 도 1의 원격 통제소(11) 내의 제어 장치(113)의 동작을 보여준다. 도 1 내지 3을 참조하여, 원격 통제소(11) 내의 제어 장치(113)의 동작을 설명하면 다음과 같다. 즉, 원격 통제소(11) 내의 제어 장치(113)는, 이동 로봇(12)의 제어부(201)로부터의 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터를 디스플레이 장치들(115)에게 출력하면서, 다음과 같은 동작을 수행한다.
원격 통제소(11) 내의 제어 장치(113)는 이동 로봇(12)으로부터의 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터의 전송 속도를 채널 별로 측정한다(단계 S301).
다음에, 원격 통제소(11) 내의 제어 장치(113)는 측정된 채널 별 전송 속도에 따라, 이동 로봇(12)에게 해상도 조정 신호를 전송한다(단계 S303).
한편, 원격 통제소(11) 내의 제어 장치(113)는 사용자 조작 장치(112)로부터 운전 신호가 입력되었는지의 여부를 판단한다(단계 S305).
상기 단계 S305에서 운전 신호가 입력되었으면, 원격 통제소(11) 내의 제어 장치(113)는 입력된 운전 신호에 따른 원격 제어 신호를 이동 로봇(12)에게 전송한다(단계 S307).
상기 단계들 S301 내지 S307은 종료 신호가 발생될 때까지 반복적으로 수행된다(단계 S309).
도 4는 도 2의 이동 로봇(12)의 제어부(201)의 동작을 보여준다. 도 1, 2, 및 4를 참조하여, 이동 로봇(12)의 제어부(201)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
이동 로봇(12)의 제어부(201)는, 원격 통제소(11) 내의 제어 장치(113)로부터의 원격 제어 신호에 따라 주행하면서, 카메라들(123)로부터의 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터를 원격 통제소(11) 내의 제어 장치(113)에게 전송한다(단계 S309).
또한, 원격 통제소(11) 내의 제어 장치(113)로부터의 해상도 조정 신호가 수신되었으면(단계 S403), 이동 로봇(12)의 제어부(201)는, 수신된 해상도 조정 신호에 따라, 원격 통제소(11) 내의 제어 장치(113)에게 전송할 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터의 해상도를 조정한다.
상기 단계들 S401 내지 S405는 종료 신호가 발생될 때까지 반복적으로 수행된다(단계 S407).
도 3 및 4의 동작들에 의하면, 이동 로봇(12)이 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터를 제어 장치(113)에게 전송함에 있어서, 전송될 동영상 데이터의 해상도가 현재 전송 속도에 따라 자동적으로 조정될 수 있다. 예를 들어, 전송될 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터의 해상도는 현재 전송 속도에 반비례하도록 자동적으로 조정될 수 있다.
이에 따라, 촬영 영상에 따라 동영상 데이터의 전송 속도가 급상승하더라도, 전송량의 한계로 인한 전송 과정에서의 데이터 누락 현상이 방지될 수 있다. 따라서, 원격 통제소(11) 내의 디스플레이 장치들(115)에서 디스플레이되는 라이브-뷰(live-view) 동영상의 끊김 현상이 방지될 수 있다. 즉, 사용자가 이동 로봇(12)을 원활하게 제어할 수 있다.
도 5는, 어느 한 채널의 동영상 데이터에 대하여, 도 3의 단계 S301이 반복적으로 수행됨에 의하여 얻어진 전송 속도의 그래프이다.
도 1, 2, 및 5를 참조하면, 이동 로봇(12)으로부터의 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터가 원격 통제소(11) 내의 제어 장치(113)에게 전송됨에 있어서, 어느 한 채널에서의 데이터 전송 속도가 주위 환경에 따라 급변함을 확인할 수 있다. 여기에서, 주위 환경이라 함은, 주위 조도, 피사체, 및 촬영 대상의 패턴 등을 의미한다. 예를 들어, 1558 초 내지 1661초 그리고 1669 초 내지 1671초에서 데이터 전송 속도가 급변한다.
1658 초 내지 1659초의 구간과 같이 동영상 데이터의 전송 속도가 급상승하는 경우, 전송량의 한계로 인하여 전송 과정에서의 데이터 누락 현상이 발생한다. 이에 따라, 원격 통제소 내의 디스플레이 장치에서 디스플레이되는 라이브-뷰(live-view) 동영상의 끊김 현상이 발생한다. 즉, 사용자가 이동 로봇을 원활하게 제어할 수 없는 문제점이 발생한다.
도 6은 도 3의 단계 S303의 수행을 위하여 사용되는 룩-업 테이블(LUT : Look-Up Table)의 제1 예를 보여준다.
도 6을 참조하면, 전송될 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터의 해상도는 현재 전송 속도에 반비례하도록 조정된다.
도 6의 제1 예의 경우, 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터에는 채널 별로 중요 정도가 설정되어 있지 않다. 예를 들어, 이동 로봇(도 1의 12)의 카메라들(도 1의 123)의 동영상 채널들 중에서, 전방 카메라의 채널, 후방 카메라의 채널, 좌측방 카메라의 채널, 및 우측방 카메라의 채널의 중요 정도는 동일하다.
이에 따라, 각 채널에서의 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터의 해상도는 어느 한 전송 속도(Mbps : Mega-bits per second)의 범위에 대하여 하나만 설정된다.
도 7은 도 3의 단계 S303의 수행을 위하여 사용되는 룩-업 테이블(LUT : Look-Up Table)의 제2 예를 보여준다.
도 7을 참조하면, 전송될 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터의 해상도는 현재 전송 속도에 반비례하도록 조정된다.
도 7의 제2 예의 경우, 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터에는 채널 별로 중요 정도가 설정되어 있다. 예를 들어, 이동 로봇(12)의 카메라들(123)의 동영상 채널들 중에서, 전방 카메라의 채널(제1 채널)의 중요 정도가 첫번째로 높고, 후방 카메라의 채널(제2 채널)의 중요 정도가 두번째로 높으며, 좌측방 카메라의 채널(제3 채널)의 중요 정도가 세번째로 높고, 우측방 카메라의 채널(제4 채널)의 중요 정도가 네번째로 높게 설정되어 있다.
이에 따라, 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터의 해상도는 상기 채널 별 중요 정도에 따라 설정된다. 즉, 각 채널에서의 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터의 해상도는, 어느 한 전송 속도(Mbps : Mega-bits per second)의 범위에 대하여, 서로 다르게 설정된다.
이상 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예의 로봇 제어 시스템에 의하면, 이동 로봇이 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터를 제어 장치에게 전송함에 있어서, 전송될 동영상 데이터의 해상도가 현재 전송 속도에 따라 자동적으로 조정될 수 있다. 예를 들어, 전송될 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터의 해상도는 현재 전송 속도에 반비례하도록 자동적으로 조정될 수 있다.
이에 따라, 촬영 영상에 따라 동영상 데이터의 전송 속도가 급상승하더라도, 전송량의 한계로 인한 전송 과정에서의 데이터 누락 현상이 방지될 수 있다. 따라서, 원격 통제소 내의 디스플레이 장치에서 디스플레이되는 라이브-뷰(live-view) 동영상의 끊김 현상이 방지될 수 있다. 즉, 사용자가 이동 로봇을 원활하게 제어할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다.
그러므로 상기 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 특허청구범위에 의해 청구된 발명 및 청구된 발명과 균등한 발명들은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.
로봇 외의 이동 대상에 이용될 가능성이 있다.
1 : 로봇 제어 시스템, 11 : 원격 통제소, 112 : 사용자 조작 장치, 113 : 제어 장치, 114 : 안테나, 115 : 디스플레이 장치들, 12 : 이동 로봇, 121 : 물체 위치 감지용 센서들, 123 : 카메라들, 124 : 안테나, 201 : 제어부, 203 : 주행 구동부, 205 : 주행 기구부, 206 : 무선 통신 인터페이스.

Claims (3)

  1. 이동 로봇 및 제어 장치를 포함한 로봇 제어 시스템에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 이동 로봇으로부터의 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터의 전송 속도에 따라, 상기 이동 로봇에게 해상도 조정 신호를 전송하고,
    상기 이동 로봇은,
    복수의 방향 각각으로 상기 동영상들을 촬영하는 복수의 카메라들을 구비하고,
    상기 제어 장치로부터의 해상도 조정 신호에 따라, 상기 제어 장치로 전송하는 상기 라이브-뷰(live-view) 동영상들의 데이터의 해상도를 조정하되, 상기 복수의 카메라들의 촬영 방향에 따라 상기 해상도의 조정 정도를 달리하는, 로봇 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    전방 카메라가 획득한 동영상의 중요도가 첫 번째로 높게,
    후방 카메라가 획득한 동영상의 중요도가 두 번째로 높게,
    좌측방 카메라가 획득한 동영상의 중요도가 세 번째로 높게,
    우측방 카메라가 획득한 동영상의 중요도가 네 번째로 높게 설정되고,
    상기 해상도는 상기 중요도에 따라 설정되는, 로봇 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이동 로봇은
    전방, 후방, 좌측방 및 우측방 방향 각각으로 동영상을 촬영하는 카메라들을 구비하고,
    상기 전방 카메라의 상기 해상도 조정 정도는 상기 후방 카메라의 해상도 조정 정도보다 작고,
    상기 후방 카메라의 상기 해상도 조정 정도는 상기 좌측방 카메라의 해상도 조정 정도보다 작고,
    상기 좌측방 카메라의 상기 해상도 조정 정도는 상기 후측방 카메라의 해상도 조정 정도보다 작은, 로봇 제어 시스템.
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