KR102100648B1

KR102100648B1 - 영상에 기반하여 주행 경로를 유도하는 골프 카트 자율 주행 제어시스템

Info

Publication number: KR102100648B1
Application number: KR1020190104032A
Authority: KR
Inventors: 배명한
Original assignee: (주)남경
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2020-04-14

Abstract

본 발명은 카트 도로(2)에 매설한 유도선을 감지하여 골프 카트(1)를 자율 주행시키던 종래 방식을 대신하여, 영상 기반으로 카트 도로(2)를 인식한 후 가상의 유도선(100)을 선정하도록 구성함으로써, 유도선을 매립하지 않고서도 골프 카트(1)를 자율 주행시킬 수 있는 영상에 기반하여 주행 경로를 유도하는 골프 카트 자율 주행 제어시스템에 관한 것으로서, 골프 카트(1)의 전면에 설치되어 전방 영상(200)을 컬러 영상으로 얻는 카메라(31); 전방 영상(200)에서 카트 도로(2)의 폭방향 에지(2L, 2R)를 픽셀 색상으로 검출하는 영상 분석부(32); 및 가상 유도선(100)을 미리 설정한 규칙에 따라 폭방향 에지(2L, 2R) 사이에 정한 후, 가상 유도선(100)을 중심으로 폭방향 양측의 픽셀 수를 좌우 센싱값(P_L, P_R)으로 선정하는 센서값 선정부(33); 를 포함하는 유도 센서(30)에 의해서, 컨트롤러(10)가 좌우 센싱값(P_L, P_R)을 줄이도록 조향 제어하게 한다.

Description

영상에 기반하여 주행 경로를 유도하는 골프 카트 자율 주행 제어시스템{AUTONOMOUS TRAVEL CONTROL SYSTEM FOR GOLF CART TO GUIDE TRAVEL PATH BASED ON IMAGE OF CAMERA}

본 발명은 카트 도로에 매설한 유도선을 감지하여 골프 카트를 자율 주행시키던 종래 방식을 대신하여, 영상 기반으로 카트 도로를 인식한 후 가상의 유도선을 선정하도록 구성함으로써, 유도선을 매립하지 않고서도 골프 카트를 자율 주행시킬 수 있는 영상에 기반하여 주행 경로를 유도하는 골프 카트 자율 주행 제어시스템에 관한 것이다.

종래 골프 카트 자율 주행 제어시스템은 도 1에 개략적으로 도시한 바와 같이 카트 도로(2)에 매설한 유도선(2a) 및 자석(2b)과, 골프 카트(1)에 탑재한 컨트롤러(3), 리모컨 수신기(4), 유도 센서(5), 초음파 센서(6), 추돌방지 센서(7) 및 마그넷 센서(8)와, 골퍼가 휴대하는 리모컨(4a)을 포함하여 구성된다.

그리고, 이러한 골프 카트 자율 주행 제어시스템을 적용할 골프 카트(1)는 조향장치, 구동장치 및 제동장치를 수동/자동 전환이 가능하게 구성하여, 골퍼가 탑승하여 직접 운전하는 수동 운전과 골퍼가 리모컨(4a)으로 조작하여 자율 주행하는 자동 운전을 골퍼에 의해 선택할 수 있게 한다.

여기서, 유도선(2a)에는 고주파 전류를 흘려주고, 유도 센서(5)는 골프 카트(1)의 폭방향으로 2개 설치되어, 각각 유도선(2a)의 전류에 의해 전자기 유도되는 유도 전압을 컨트롤러(3)에 전달한다. 이에, 리모컨(4a)으로부터 자동 운전에 따른 주행 명령을 수신하면, 컨트롤러(3)는 구동장치 및 제동장치를 제어하여 기동시키고, 2개 유도 센서(5)에서 입력하는 유도 전압의 차이에 따라 조향장치를 제어하여 유도선(2a)을 따라 주행시킨다. 물론, 골퍼가 탑승한 상태에서 자동 운전할 수 있고, 수동 운전할 시에도 유도선(2a)을 따라 주행하도록 제한할 수 있다.

자석(2b)은 주행 속도, 정지(정차) 등의 주행 방식을 카트 도로 상에 표시하기 위한 것이고, 마그넷 센서(8)는 주행 중에 연속으로 감지되는 복수 자석(2b)의 극성에 따라 주행 방식을 얻는다. 초음파 센서(6)는 전방의 차량, 사람, 장애물을 감지하기 위한 것이고, 추돌방지 센서(7)는 후방을 향해 가드 신호를 전송하는 송신기(7a)고 전방에서 가드 신호를 수신하는 수신기(7b)로 구성되어 전방의 골프 카트를 감지하기 위한 것이다. 컨트롤러(3)는 주행할 시에 초음파 센서(6), 추돌방지 센서(7) 및 마그넷 센서(8)로 검출한 값에 따라 제어한다.

그런데, 유도선(2a)을 카트 도로(2) 전 구간에 매설하기란 매우 어렵고, 설치 비용 및 유지관리 비용도 과다하게 들며, 2대 이상의 골프 카트를 동일 코스에서 운용할 시에 추월할 수 없어서 다수의 골퍼가 원하는 대로 주행시킬 수 없게 되어 있다.

이러한 매설 공사의 어려움, 비용상의 어려움 및 사용상의 불편함을 해소하기 위해서, 유도선(2a)를 이용하지 아니하고, 다른 방식으로 주행하게 한다면 주행 경로의 유도를 위해 재구성하여야 한다.

KR 10-1512795 B1 2015.04.10. KR 10-2016-0069810 A 2016.06.17.

따라서, 본 발명의 목적은 카트 도로에 매설하고 고주파 전류를 흘려주어야 하는 종래 기술의 유도선을 이용하지 아니하면서 골프 카트를 카트 도로 상에서 안전하게 주행시킬 수 있고, 이를 위해 종래의 골프 카트 자율 주행 제어시스템에서 유도 센서를 교체하여 구성하더라도 주행 경로의 유도를 위해 다른 프로세서를 재구성하지 아니하여도 되는 영상에 기반하여 주행 경로를 유도하는 골프 카트 자율 주행 제어시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 카트 도로(2) 상에 예정된 주행 경로를 중심으로 한 좌측 편차와 우측 편차를 좌우 센싱값으로 얻는 유도 센서(30)와, 리모컨(21)에서 송신하는 주행 명령을 수신하는 리모컨 수신기(20)와, 주행 명령에 따라 조향장치, 구동장치 및 제동장치를 제어하여 골프 카트(1)를 주행시킬 시에, 유도 센서(30)로부터 입력받는 좌우 센싱값의 차이를 줄이도록 조향하며 주행시켜 카트 도로(2) 상의 주행 경로를 따라 주행할 수 있게 하는 컨트롤러(10)를 포함하는 골프 카트 자율 주행 제어시스템에 있어서, 상기 유도 센서(30)는 골프 카트(1)의 전면에 설치되어 전방 영상(200)을 컬러 영상으로 얻는 카메라(31); 전방 영상(200)에서 카트 도로(2)의 폭방향 에지(2L, 2R)를 픽셀 색상으로 검출하는 영상 분석부(32); 및 가상 유도선(100)을 미리 설정한 규칙에 따라 폭방향 에지(2L, 2R) 사이에 정한 후, 가상 유도선(100)을 중심으로 한 폭방향 양측의 픽셀 수를 좌우 센싱값(P_L, P_R)으로 선정하여, 상기 컨트롤러(10)에 전달하는 센서값 선정부(33); 를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 컨트롤러(10)는 구동장치를 통해 골프 카트(1)의 주행 속도를 얻으며 주행시키고, 상기 유도 센서(30)의 센서값 선정부(33)는 주행 속도를 전달받아, 좌우 센싱값(P_L, P_R)을 얻기 위한 상기 가상 유도선(100) 상의 위치(110)를 주행 속도에 비례하여 상측으로 이동시키게 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 유도 센서(30)의 센서값 선정부(33)는 상기 컨트롤러(10)에서 골프 카트(1)를 정차시킬 시에 상기 가상 유도선(100)을 일측 폭방향 에지를 향해 편향시켜 얻는 양측 센싱값(P_L, P_R)을 상기 컨트롤러(10)에 전달함으로써, 골프 카트(1)를 카트 도로(2)의 일측 경계를 향해 붙여 정차시키게 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 골프 카트(1)의 후방을 향해 가드 신호를 송신하고 골프 카트(1)의 전방에서 가드 신호를 수신하는 추돌방지 센서(50)를 포함하고, 상기 유도 센서(30)의 센서값 선정부(33)는 상기 컨트롤러(10)의 제어에 따라 골프 카트(1)를 주행시키는 중에 가드 신호를 수신하는 경우, 상기 가상 유도선(100)을 타측 폭방향 에지를 향해 편향시켜 얻는 양측 센싱값(P_L, P_R)을 상기 컨트롤러(10)에 전달함으로써, 골프 카트(1)를 카트 도로(2)의 타측 경계를 향해 붙여 추월할 수 있게 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, GPS 수신기(60)를 포함하여 구성되고, 상기 유도 센서(30)는 상기 GPS 수신기(60)로 획득한 위치에 따라 미리 저장된 카트 도로 지리맵 상의 위치를 식별하여, 전방 영상에서 갈림길이 검출될 시에 상기 가상 유도선(100)을 선정할 방향의 카트 도로를 결정하고, 획득한 위치의 주행 방식을 미리 저장된 카트 도로의 구간별 주행 방식에 따라 선정하여, 상기 컨트롤러(10)에 전달함으로써, 전달한 주행 방식에 따라 골프 카트를 제어하게 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 컨트롤러(10)는 주행 명령에 따라 골프 카트를 주행시킬 시에, 미리 설정한 거리만큼 주행시키고 난 이후 리모컨으로 수신한 신호의 RSSI(Received Signal Strength Indication, 수신 신호 강도 지수)가 증가한 후 감소하는 순간에 맞춰 자동으로 정차시킨다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 영상에 기반하여 종래 유도선에 대응되는 가상 유도선을 선정하므로, 유도선을 매립하지 않고서도 자율 주행시킬 수 있고, 주변 색상과 카트 도로의 색상 차이에 따라 카트 도로를 정확하게 인식할 수 있어, 안전하게 자율 주행시킬 수 있으며, 종래 유도선의 감지 신호와 동일한 신호를 컨트롤러에 입력시키게 구성되므로, 컨트롤러의 변경을 최소화하며 구성 가능하므로, 종래 시스템을 활용하여 용이하게 구축할 수도 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 주행 속도에 적응하며 가상 유도선을 추종하게 하므로, 더욱 안전하게 주행시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 가상 유도선을 편향시켜 길가에 정차시키고, 정차된 골프 카트를 추월할 수 있게 하므로, 동일 코스에서 다수의 골프 카트를 운용할 시에 종래 유도선을 이용할 때의 불편함 없이 개개인의 골퍼를 따라 주행시킬 수 있게 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 영상 및 지리맵에 기반하여 골프장 코스 순서에 따라 정확하게 주행시킬 수 있고, 카트 도로에 자석을 매설하는 방식으로 구현된 주행 방식 선정 기능도 구현할 수 있으며, 곡선 구간이 많은 카트 도로에서도 골퍼와 가장 근접한 위치에 자동 정차시킬 수 있다.

도 1은 종래 골프 카트 자율 주행 제어시스템의 구성 및 설치 상태도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 골프 카트 자율 주행 제어시스템을 장착한 골프 카트의 사시도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 골프 카트 자율 주행 제어시스템의 블록 구성도.
도 4는 카메라(31)로 얻는 전방 영상(200)에서 주행 경로로 선정한 가상 유도선(100) 및 가상 유도선(100)을 이용하여 선정한 좌우 센싱값(P_L, P_R)을 보여주는 전방 영상의 예시도.
도 5는 정차 및 추월할 시의 가상 유도선(101, 102)을 보여주는 카트 도로(2) 상의 골프 카트 주행 상황도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 골프 카트 자율 주행 제어시스템을 장착한 골프 카트(1)의 사시도이다. 도 2는 골프 카트 자율 주행 제어시스템의 구성요소가 기능 수행을 위해 골프 카트(1)의 어느 위치에 설치되는 지를 개략적으로 보여주는 도면임을 유의하며 참조하여야 한다.

그리고, 도 2에서 카트 도로(2) 상에 도시한 파선은 고주파 전류를 흘려줄 유도선이 아니라, 하기에서 도 4를 참조하며 설명하는 바와 같이 전방 영상 상에 선정하는 가상 유도선(100)이므로, 도 1에 도시한 종래 기술의 유도선(2a)과는 상이함에 유의해야 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 골프 카트 자율 주행 제어시스템의 블록 구성도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 골프 카트 자율 주행 제어시스템는 골프 카트(1)에 탑재하는 컨트롤러(10), 리모컨 수신기(20), 유도 센서(30), 초음파 센서(40), 추돌방지 센서(50) 및 GPS 수신기(60)와, 골퍼가 휴대 사용하는 리모컨(21)을 포함한다.

여기서, 상기 유도 센서(30)는 카트 도로(2) 상에 예정된 주행 경로를 중심으로 한 좌측 편차와 우측 편차를 좌우 센싱값으로 얻는 구성으로서, 전자기 유도에 의한 유도 전압을 좌우 양측에서 센싱값으로 얻어 상기 컨트롤러(10)에 전달하는 종래 기술과는 상이하게 구성되며, 본 발명에서는 상기 컨트롤러(10)에서 필요로 하는 센싱값을 영상 기반으로 얻어 상기 컨트롤러(10)에 전달한다.

즉, 상기 컨트롤러(10)는 종래 기술과 동일하게 골프 카트(1)의 폭방향을 따라 대칭적으로 정한 좌우 2개소에서 각각 주행 경로까지의 거리로 얻는 좌측 편차와 우측 편차를 입력받게 되어 있고, 본 발명에서 상기 유도 센서(30)는 그 좌측 편차 및 우측 편차를 영상 기반으로 얻어 상기 컨트롤러(10)에 전달한다.

이에, 본 발명에서는 카트 도로(2)에 유도선을 매립하지 아니하여도 되고, 유도선이 매설되어 있더라도 필요로 하지 아니하여서 기존 매설된 유도선을 유지 관리하지 아니하여도 된다.

아울러, 본 발명의 실시 예에 따르면, 도 1의 종래 기술에 살펴본 바와 같이 카트 도로(2)에 매립하였던 자석(2b) 및 자석(2b) 배치를 감지하였던 마그넷 센서(8)에 의해 구현되었던 종래 기능을 GPS 수신기(60)를 활용하여 구현한다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 골프 카트 자율 주행 제어시스템의 구성요소에 대해 상세하게 설명한다. 구성요소에 대해 설명함에 있어서, 종래 기술에 의해 공지된 구성요소 또는 기능에 대해서는 본 발명의 이해를 돕는 수준에서 간략하게 설명한다.

전동식 골프 카트(1)는 공지된 바와 같이 조향 모터로 조향각을 조절하여 주행 방향을 조절하는 조향장치(1a), 구동 모터로 구동시켜 주행시키고 구동 모터의 회전 속도를 제어하여 주행 속도를 가감하는 구동 장치(1b) 및 주행 속도를 줄이거나 정지시키는 제동장치(1c)가 탑재되어 있으며, 골퍼에 의해 수동으로 운전하는 수동 운전 모드와 상기 컨트롤러(10)에 의해 제어되어 자동으로 운전하는 자동 운전 모드를 갖추게 구성된다. 예를 들어, 수동/자동 운전 모드 전환 스위치에 의해 운전 모드를 전환하게 할 수 있고, 자동 운전 모드에서는 조향장치(1a), 구동 장치(1b) 및 제동장치(1c)를 상기 컨트롤러(10)에 의해 제어할 수 있게 한다.

상기 리모컨(21)은 자동 운전 모드에서 골프 카트(1)를 원격 조종하기 위한 송신기로서, 일반적으로 골퍼의 조작 편의를 위해서 주행 명령 및 정지 명령을 스위치 또는 버튼으로 선택하여 무선 송신할 수 있게 한다.

상기 리모컨 수신기(20)는 상기 리모컨(21)에서 송신한 명령을 수신하여 상기 컨트롤러(10)에 전달한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 리모컨 수신기(20)는 상기 리모컨(21)에서 송신하여 수신하게 되는 신호의 RSSI(Received Signal Strength Indication, 수신 신호 강도 지수)를 감지하게 구성되고, 감지한 RSSI를 상기 컨트롤러(10)에 전달한다. 이를 위한 상기 리모컨(21)은 명령 송신과는 별도로 RSSI 감지용 신호를 주기적으로 송신하게 구성할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 리모컨 수신기(20)에서 주기적으로 감지한 RSSI는 카트 도로(2)에서만 주행하게 할 골프 카트(1)를 상기 리모컨(21)을 휴대한 골퍼에게 최대한 근접시켜 정차시키는 데 활용된다.

상기 초음파 센서(40)는 공지된 바와 같이 골프 카트(1)의 전면에 배치하여 전방에 위치한 장애물을 감지하며, 이를 위해서, 전방을 향해 초음파를 발신하고 장애물에 반사된 초음파를 검출하게 구성한다. 장애물이 감지되면 장애물 감지에 대응되는 신호를 출력하여 상기 컨트롤러(10)에 전달한다.

상기 추돌방지 센서(50)는 공지된 바와 같이 골프 카트(1)의 후면에 배치하여 사전 약속된 가드 신호를 골프 카트(1)의 후방을 향해 주기적으로 송신하는 송신기(51)와, 골프 카트(1)의 전면에 배치하여 전방에 있는 타 골프 카트(1)에서 송신한 가드 신호를 수신할 수 있는 수신기(52)를 포함하며, 수신기(52)를 통해 가드 신호를 수신하면 타 골프 카트(1)가 전방에 있음을 알리는 신호를 출력하여 컨트롤러(10)에 전달한다.

상기 GPS 수신기(60)는 GPS 신호를 수신하여 골프 카트(1)의 위치를 얻는 구성으로서, 여기서 얻는 위치 정보를 상기 유도 센서(30)에 전달한다. 후술하는 바와 같이, 여기서 얻는 위치 정보는 골프장 코스 순서에 따라 주행하게 하고, 아울러, 카트 도로(2) 상의 주행 방식을 결정하는 데 사용된다.

상기 유도 센서(30)는 골프 카트(1)의 전면에 설치되어 골프 카트(1)의 전방 영상을 컬러 영상으로 얻는 카메라(31)와, 전방 영상에서 카트 도로(2)의 폭방향 에지를 픽셀 색상으로 검출하여 카트 도로(2)를 인식하는 영상 분석부(32)와, 인식한 카트 도로(2) 상에 가상 유도선(100)을 선정한 후 가상 유도선(100)을 종래 유도선(2a)으로 취급하여 좌우 센싱값을 선정하고 선정한 좌우 센싱값을 상기 컨트롤러(20)에 전달하는 센서값 선정부(33)와, 주행 방식을 결정하기 위한 주행방식 선정부(34)와, 골프장의 코스 순서를 따르면서 기설정 주행 방식에 따라 주행시키기 위해 필요한 카트 도로 지리맵 및 카트 도로의 구간별 주행 방식을 저장하여 두는 메모리(35)를 포함한다.

종래에는, 카트 도로(2) 상에 예정된 주행 경로를 따라 유도선(2a)을 매설하고, 골프 카트(1)의 폭방향을 따라 2개 배치한 유도 센서에서 각각 유도선(2a)에 의해 유도되는 전압을 좌우 센싱값으로 얻었다. 이에 따라, 각각의 유도 센서로부터 유도선(2a)까지의 거리에 해당되는 좌측 편차와 우측 편차를 전압 크기로 감지할 수 있었다. 이때의 좌측 편차와 우측 편차를 좌우 센싱값으로 하여 상기 컨트롤러(20)에 전달함으로써, 좌우 센싱값의 차이를 줄이도록 조향장치를 제어하여서 골프 카트(1)를 유도선(2a)을 따라 주행시킬 수 있었다.

반면에, 본 발명에 따르면, 상기 유도 센서(30)는 전방 영상에서 인식한 카트 도로(2) 상에 가상 유도선(100)을 선정하여, 영상 기반 좌우 센싱값을 얻는다. 이에 따라, 유도선(2a)을 이용하는 방식과 동일하게 좌우 센싱값을 상기 컨트롤러(10)에 입력하여서, 상기 컨트롤러(10)에서 유도선(2a)을 대체한 가상 유도선(100)을 따라 추종하도록 제어할 수 있게 한다.

도 4를 참조하며 보다 상세하게 설명한다.

도 4는 카메라(31)로 얻는 전방 영상(200)에서 주행 경로로 선정한 가상 유도선(100) 및 가상 유도선(100)을 이용하여 선정한 좌우 센싱값(P_L, P_R)을 보여주는 전방 영상의 예시도이다.

상기 영상 분석부(32)는 카메라(31)로 얻는 전방 영상(200)에서 카트 도로(2)와 카트 도로(2) 주변의 색상 차이를 이용하여 카트 도로(2)의 폭방향 에지(2L, 2R)을 검출함으로써, 카트 도로(2)를 인식한다.

카트 도로(2)는 시멘트 또는 아스팔트로 포장되어, 주변 잔디 또는 주변 흙과 구별되는 색상을 갖게 되므로, 전방 영상(200)에서 픽셀 색상의 차이로 폭방향 에지(2L, 2R)를 검출할 수 있다. 또한, 겨울철 잔디 색이 카트 도로(2) 색과 유사할 수 있으나, 색상으로 구분할 정도의 색상 차이는 있다.

통상적으로 영상 기반으로 에지를 검출할 시에 이진화 영상(또는 회색조 영상)을 이용하지만, 상기 컨트롤러(10)에 입력할 좌우 센싱값을 얻기 위해서는 전방 소정 구간의 에지를 중점적으로 정확하게 인식하여야 하므로, 해당 구간의 에지를 명확하게 검출하지 못할 수도 있다. 이에, 명확하게 검출하려면, 전방 영상(200)에 감지되는 전체 구간에 대해 복잡한 연산 처리를 하여 검출하게 되는 에지를 추세 분석 등을 통해 전체 구간의 에지를 얻어야 한다.

이에, 본 발명에서는 도 4에 도시한 바와 같이 전방 영상 중에 하단부터 시작하는 기설정 전방 소정 구간(D)에 해당되는 부분 영상을 폭방향으로 탐색하여 색상 변화가 발생하는 지점을 폭방향 에지(2L, 2R)로 인식하며, 이를 통해, 복잡한 연산과정 없이 신속 정확하게 폭방향 에지(2L, 2R)를 검출할 수 있다. 폭방향으로 픽셀의 색상을 탐색하기에 앞서서, 소정의 슬라이딩 윈도우를 이용하여 폭방향으로 이동 평균한 후 탐색하여도 좋다. 또한, 실제 시공된 카트 도로(2)의 색상을 미리 저장하여 두고, 저장한 색상과 소정 범위 내로 근접한 색상을 탐색하여도 좋다. 또한, 컬러 영상에서 에지를 검출하는 종래 기술로서 예를 들어 등록특허 제10-1582800호에 개시된 기술을 활용할 수도 있다.

그리고, 상기 센서값 선정부(33)는 전방 소정 구간(D)에 대해 검출한 폭방향 에지(2L, 2R) 사이를 지나는 가상 유도선(100)을 미리 설정한 규칙에 따라 정한 후, 가상 유도선(100)을 중심으로 폭방향 양측의 픽셀 수를 좌우 센싱값(P_L, P_R)으로 선정하며, 선정한 좌우 센싱값(P_L, P_R)을 상기 컨트롤러(10)에 전달한다. 이때의 좌우 센싱값(P_L, P_R)은 상기 카메라(31)를 골프 카트(1)의 전면 중심에 배치한 경우로서, 전면 중심에서 좌측 아니면 우측으로 이동시켜 배치한 경우에는 이동한 거리에 대응되는 픽셀 수만큼 좌우 센싱값(P_L, P_R)을 수정하여야 한다.

여기서, 상기 가상 유도선(100)을 정하는 미리 설정한 규칙은 예를 들어 폭방향 에지(2L, 2R)의 중간점을 지나는 규칙으로 할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 중간점에서 좌측 또는 우측으로 편향된 지점을 지나는 규칙으로 할 수 있으며, 카트 도로(2)의 폭을 고려하여 카트 도로(2)를 벗어나지 않도록 안전 주행하게 제어할 수 있는 가상 유도선(100)을 카트 도로(2) 상에 정할 수 있으면 된다.

또한, 상기 가상 유도선(100)은 폭방향 에지(2L, 2R)의 검출 오차를 고려하여, 부드러운 근사 곡선을 갖게 수정 사용하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 좌우 센싱값(P_L, P_R)은 상기 가상 유도선(100) 상의 어느 한 위치(110)에서 정하게 한다.

본 발명의 실시 예에서는 상기 유도 센서(30)가 상기 컨트롤러(10)를 통해 골프 카트(1)의 주행 속도를 넘겨받고, 상기 좌우 센싱값(P_L, P_R)을 얻기 위한 상기 가상 유도선(100) 상의 위치(110)를 주행 속도에 비례하여 상측으로 이동시키게 하였다. 이에 따라, 주행 속도가 빠를수록 보다 앞선 위치를 향해 조향하게 하여서, 가상 유도선(100)을 더욱 정확하게 추종하며 주행시킬 수 있다.

또한, 상기 유도 센서(30)는 골프 카트(1)를 정차시키려는 상황, 전방의 골프 카트(1)에 의해 가드 신호를 수신하는 상황을 인지할 수 있도록 상기 컨트롤러(10)와 연계시키고, 상황에 따라 상기 가상 유도선(100)을 편향시켜 얻는 양측 센싱값(P_L, P_R)을 상기 컨트롤러(10)에 전달 수 있게 하여서, 길가 정차 및 길가 정차된 골프 카트(1)의 추월 주행을 가능하게 한다.

도 5는 정차 및 추월할 시의 가상 유도선(101, 102)을 보여주는 카트 도로(2) 상의 골프 카트 주행 상황도이다. 도 5에 예시한 도면에서는, 2개 리모컨(21-1, 21-2)에 의해 개별적으로 원격 제어하는 2개 골프 카트(1-1, 1-2)가 운영되고 있다.

도 5를 살펴보면, 앞서 가던 골프 카트(1-1)가 정차시키려는 상황에서는, 양측 폭방향 에지(2L, 2R) 중에 어느 일측 폭방향 에지를 향해 상기 가상 유도선(100)을 편향시킨 가상 유도선(101)을 선정하고, 이때 얻는 양측 센싱값(P_L, P_R)을 상기 컨트롤러(10)에 전달한다. 이에 따라, 상기 컨트롤러(10)는 편향된 가상 유도선(101)을 추종하며 정차시키므로, 골프 카트(1-1)를 카트 도로(2)의 일측 경계를 향해 붙여 정차시킨다. 물론, 정차 후 주행할 시에는 상기 미리 설정한 규칙에 따라 가상 유도선(100)을 선정하여 주행시킨다.

뒤따라 오던 골프 카트(1-2)가 길가에 정차한 골프 카트(1-1)에서 송신하는 가드 신호를 수신한 상황에서는, 양측 폭방향 에지(2L, 2R) 중에 타측 폭방향 에지를 향해 상기 가상 유도선(100)을 편향시킨 가상 유도선(102)를 선정하고, 이때 얻는 양측 센싱값(P_L, P_R)을 상기 컨트롤러(10)에 전달한다. 이에 따라, 상기 컨트롤러(10)는 타측 경계를 향해 편향된 상기 가상 유도선(102)을 추종하도록 주행시키므로, 카트 도로(2)의 일측 경계를 향해 붙여 정차시킨 전방의 골프 카트(1-1)를 추월시킬 수 있다. 물론, 정차 중인 골프 카트(1-1)와의 추돌을 방지하기 위해서, 편향된 가상 유도선(102)을 따라 미리 충분하게 설정된 거리만큼 주행하게 한 후, 상기 미리 설정한 규칙에 따라 가상 유도선(100)을 선정하여 주행시킨다.

여기서, 편향시킨 가상 유도선(101, 102)의 폭방향 편향 거리는 카트 도로(2)의 폭 및 골프 카트(1-1, 1-2)의 차폭을 감안하여 적절하게 정하여 둔다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 유도 센서(30)에는 카트 도로 지리맵과 카트 도로의 구간별 주행 방식이 상기 메모리(35)에 미리 저장되어 있다.

여기서, 카트 도로 지리맵은 전자 지도 상의 카트 도로의 좌표 정보를 포함하고, 아울러, 골프장의 코스 순서(또는 홀 순서)에 따른 주행 방향의 정보를 포함한다.

카트 도로의 구간별 주행 방식은 종래 카트 도로(2)에 매설한 자석(2b)으로 표시하였던 정보로서, 주행 속도, 정지 등의 주행 방식을 포함한다.

그리고, 상기 유도 센서(30)의 주행방식 선정부(34)는 상기 GPS 수신기(60)로 획득한 위치에 따라 카트 도로 지리맵 상의 위치를 식별하여, 카트 도로의 구간별 주행 방식 중 해당 위치에서의 주행 방식을 선정하고, 선정한 주행 방식을 상기 컨트롤러(10)에 전달한다. 즉, 종래 카트 도로(2)에 매설하였던 자석(2b)과 골프 카트(1)에 탑재하였던 마그넷 센서(8)의 기능을 상기 유도 센서(30)로 구현시켰다.

또한, 상기 유도 센서(30)의 영상 분석부(32)는 전방 영상(200)에서 카트 도로(2)의 폭방향 에지(2L, 2R)를 검출하여 카트 도로(2)을 인식할 시에, 인식한 카트 도로(2)가 갈림길로 검출되면, 식별한 카트 도로 지리맵 상의 위치에 대응되는 주행 방향에 따라 갈림길 중에 어느 한쪽 방향의 카트 도로를 결정한다. 이에, 센서값 선정부(33)는 결정한 갈림길의 카트 도로 상에 상기 가상 유도선(100)을 선정하여 좌우 센싱값(P_L, P_R)은 얻으므로, 갈림길에서도 코스 순서에 맞게 자율 주행시킬 수 있다.

상기 컨트롤러(10)는 상기 리모컨 수신기(20)에서 전달하는 명령 및 RSSI와, 상기 유도 센서(30)에서 전달하는 좌우 센싱값(P_L, P_R) 및 주행 방식과, 상기 초음파 센서(40)에서 전달하는 장애물 감지 신호와, 상기 추돌방지 센서(50)에서 전달하는 전방 골프 카트 감지 신호를 입력받음은 물론이고, 상기 유도 센서(30)와 연계하도록 주행 속도, 정차시키려 할 시의 알림 신호 및 주행 중 전방 골프 카트를 감지하였음을 알리는 신호를 상기 유도 센서(30)에 전달하기 위한 커넥터를 구비한다.

그리고, 상기 컨트롤러(10)는 주행 명령을 전달받을 시에 조향장치(1a), 구동장치(1b) 및 제동장치(1c)를 제어하여 골프 카트(1)를 주행시키고, 정지 명령을 전달받을 시에도 조향장치(1a), 구동장치(1b) 및 제동장치(1c)를 제어하여 정차시킨다.

주행 명령에 따라 주행시킬 시에는 전달받는 좌우 센싱값(P_L, P_R)의 차이를 줄이도록 조장장치(1a)를 제어하여 상기 가상 유도선(100)을 따라 주행시키고, 아울러, 전달받는 주행 방식에 따라 주행시킨다.

또한, 구동 장치(1b)를 제어하여 주행 방식의 주행 속도로 주행하기 위해서, 구동 장치(1b)를 통해 골프 카트(1)의 주행 속도를 검출하므로, 이때 검출하는 주행 속도를 상기 유도 센서(30)에 전달한다. 이에, 주행 속도에 의해 조절된 좌우 센싱값(P_L, P_R)을 전달받아 주행시킨다. 또한, 전방 골프 카트 감지 신호를 입력받으면, 상기 유도 센서(30)에 알림 신호를 전달하여서 추월을 위해 조절한 좌우 센싱값(P_L, P_R)을 전달받아 주행시킨다.

물론, 추월 중에 전방 골프 카트 또는 다른 장애물에 의해 장애물 감지 신호를 전달받으면 자동 정지시켜 안전을 확보한다.

본 발명의 실시 예에서는 주행 명령에 따라 골프 카트(1)를 주행시킬 시에, 리모컨(21)과의 거리를 가능하면 최소화할 수 있는 카트 도로(2) 상의 위치에서 자동 정차시키며, 이를 위해서, 주행 명령을 전달받을 때마다, 미리 설정한 거리만큼 주행시키고 난 이후 리모컨 송신신호의 RSSI(Received Signal Strength Indication, 수신 신호 강도 지수)가 증가한 후 감소하는 순간에 맞춰 자동으로 정차시킨다.

여기서, 미리 설정한 거리만큼 주행시키는 것은 곡선 구간이 많은 카트 도로(2)의 형태에 의해서 골퍼(또는 리모컨)에 가장 근접한 위치로 도달하는 중에 RSSI가 증가한 후 감소하는 순간의 위치인 근접 위치가 반복될 수 있기 때문이다. 이에, 기동 이후 RSSI의 크기에 무관하게 미리 설정한 거리만큼 주행하게 하여 그 근접 위치에서 탈출하게 하고, 이후 RSSI가 증가하다가 감소하는 다른 근접 위치에 도달하게 한다. 즉, 골퍼가 자신이 원하는 가장 근접한 위치에 골프 카트가 도달할 때까지 리모컨(21)으로 주행 명령을 반복 하달하면, 골프 카트(1)는 주행 및 정지를 반복하여 가장 근접한 위치에서 정차하게 된다.

주행 중 전달받는 주행 방식이 정차인 경우, 상기한 바와 같이 자동 정차하는 경우, 또는 리모컨(21)의 정지 명령이 있는 경우에는 정차하려고 함을 유도 센서(30)에 알려서, 정차할 시의 가상 유도선(101)에 대응되는 좌우 센싱값(P_L, P_R)을 전달받으며, 이에, 카트 도로(2)의 길가에 정차하도록 제어하게 된다.

상기한 바와 같이 상기 컨트롤러(10)는 종래 골프 카트 자율 주행 제어시스템의 컨트롤러와 동일하게 주행/정지 명령, 좌우 센싱값(P_L, P_R), 주행 방식, 장애물 감지 신호 및 전방 골프 카트 감지 신호를 입력받으므로, 종래 기술과 동일하게 제어할 수 있고, 커넥터의 예비 핀을 통해 RSSI를 입력받게 하고 유도 센서(30)와 연계하게 하고, 기능 추가에 따라 프로그램을 부분 변형하여 구현될 수 있으므로, 본 발명에 따른 골프 카트 자율 주행 제어시스템은 기존 유도 센서를 본 발명의 유도 센서(30)로 대체하고 GPS 수신기(60)를 추가하는 방식으로 기존 구축된 종래 골프 카트 자율 주행 제어시스템에 적용하기 용이하다.

1 : 골프 카트 1a : 조향장치 1b : 구동장치 1c : 제동장치
2 : 카트 도로 2a : 유도선 2b : 자석
3 : 컨트롤러 4 : 리모컨 수신기 4a : 리모컨 5 : 유도 센서
6 : 초음파 센서 7 : 추돌방지 센서 7a : 송신기 7b : 수신기
8 : 마그넷 센서
10 : 컨트롤러
20 : 리모컨 수신기 21 : 리모컨
30 : 유도 센서
31 : 카메라 32 : 영상 분석부 33 : 센서값 선정부
34 : 주행방식 선정부 35 : 메모리
40 : 초음파 센서
50 : 추돌방지 센서 51 : 송신기 52 : 수신기
60 : GPS 수신기
100,101,102 : 가상 유도선

Claims

카트 도로(2) 상에 예정된 주행 경로를 중심으로 한 좌측 편차와 우측 편차를 좌우 센싱값으로 얻는 유도 센서(30)와, 리모컨(21)에서 송신하는 주행 명령을 수신하는 리모컨 수신기(20)와, 주행 명령에 따라 조향장치, 구동장치 및 제동장치를 제어하여 골프 카트(1)를 주행시킬 시에, 유도 센서(30)로부터 입력받는 좌우 센싱값의 차이를 줄이도록 조향하며 주행시켜 카트 도로(2) 상의 주행 경로를 따라 주행할 수 있게 하는 컨트롤러(10)를 포함하는 골프 카트 자율 주행 제어시스템에 있어서,
상기 컨트롤러(10)는 구동장치를 통해 골프 카트(1)의 주행 속도를 얻으며 주행시키고,
상기 유도 센서(30)는
골프 카트(1)의 전면에 설치되어 전방 영상(200)을 컬러 영상으로 얻는 카메라(31);
전방 영상(200)에서 카트 도로(2)의 폭방향 에지(2L, 2R)를 픽셀 색상으로 검출하는 영상 분석부(32); 및
가상 유도선(100)을 미리 설정한 규칙에 따라 폭방향 에지(2L, 2R) 사이에 정한 후, 가상 유도선(100)을 중심으로 한 폭방향 양측의 픽셀 수를 좌우 센싱값(P_L, P_R)으로 선정하되, 주행 속도를 전달받아, 좌우 센싱값(P_L, P_R)을 얻기 위한 상기 가상 유도선(100) 상의 위치(110)를 주행 속도에 비례하여 상측으로 이동시키고, 선정한 좌우 센싱값(P_L, P_R)을 상기 컨트롤러(10)에 전달하는 센서값 선정부(33);
를 포함하는
골프 카트 자율 주행 제어시스템.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 유도 센서(30)의 센서값 선정부(33)는
상기 컨트롤러(10)에서 골프 카트(1)를 정차시킬 시에 상기 가상 유도선(100)을 일측 폭방향 에지를 향해 편향시켜 얻는 양측 센싱값(P_L, P_R)을 상기 컨트롤러(10)에 전달함으로써, 골프 카트(1)를 카트 도로(2)의 일측 경계를 향해 붙여 정차시키게 하는
골프 카트 자율 주행 제어시스템.
제 3항에 있어서,
골프 카트(1)의 후방을 향해 가드 신호를 송신하고 골프 카트(1)의 전방에서 가드 신호를 수신하는 추돌방지 센서(50)를 포함하고,
상기 유도 센서(30)의 센서값 선정부(33)는
상기 컨트롤러(10)의 제어에 따라 골프 카트(1)를 주행시키는 중에 가드 신호를 수신하는 경우, 상기 가상 유도선(100)을 타측 폭방향 에지를 향해 편향시켜 얻는 양측 센싱값(P_L, P_R)을 상기 컨트롤러(10)에 전달함으로써, 골프 카트(1)를 카트 도로(2)의 타측 경계를 향해 붙여 추월할 수 있게 하는
골프 카트 자율 주행 제어시스템.
제 1항에 있어서,
GPS 수신기(60)를 포함하여 구성되고,
상기 유도 센서(30)는
상기 GPS 수신기(60)로 획득한 위치에 따라 미리 저장된 카트 도로 지리맵 상의 위치를 식별하여, 전방 영상에서 갈림길이 검출될 시에 상기 가상 유도선(100)을 선정할 방향의 카트 도로를 결정하고, 획득한 위치의 주행 방식을 미리 저장된 카트 도로의 구간별 주행 방식에 따라 선정하여, 상기 컨트롤러(10)에 전달함으로써, 전달한 주행 방식에 따라 골프 카트를 제어하게 하는
골프 카트 자율 주행 제어시스템.
제 1항에 있어서,
상기 컨트롤러(10)는
주행 명령에 따라 골프 카트를 주행시킬 시에, 미리 설정한 거리만큼 주행시키고 난 이후 리모컨으로 수신한 신호의 RSSI(Received Signal Strength Indication, 수신 신호 강도 지수)가 증가한 후 감소하는 순간에 맞춰 자동으로 정차시키는
골프 카트 자율 주행 제어시스템.