KR102237533B1 - The Apparatus For Semi-Active Suspension - Google Patents
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Abstract
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 반능동 서스펜션 장치는 무인 이동체의 주행 방향의 영역을 촬영하여 영상을 획득하는 카메라; 상기 획득된 영상을 분석하여 상기 주행 방향에 존재하는 경사로의 기울기를 판단하는 영상 분석부; 상기 판단된 기울기를 토대로 상기 무인 이동체의 차체가 기울어질 특정 각도 및 상기 차체가 기울어지기 위해 필요한 가속도를 연산하는 연산부; 상기 연산된 가속도를 토대로 상기 무인 이동체의 속도를 조절하는 속도 조절부; 상기 무인 이동체의 주행 중에 노면으로부터 전달되는 충격을 완화하는 쇼크 업소버; 상기 쇼크 업소버의 내부에서 유체가 유동하는 유로를 개폐함에 따라, 상기 쇼크 업소버의 길이를 가변시키거나 고정시키는 솔레노이드 밸브; 및 상기 속도가 조절되면서 상기 차체가 상기 특정 각도로 기울어지면, 상기 솔레노이드 밸브를 제어하여 상기 유로를 폐쇄하는 밸브 개폐부를 포함한다.A semi-active suspension device according to an embodiment of the present invention for solving the above problem includes: a camera for obtaining an image by photographing an area in a driving direction of an unmanned moving object; An image analysis unit that analyzes the acquired image and determines a slope of a slope existing in the driving direction; A calculation unit that calculates a specific angle at which the vehicle body of the unmanned moving body is inclined and an acceleration required for the vehicle body to incline based on the determined inclination; A speed adjusting unit that adjusts the speed of the unmanned moving object based on the calculated acceleration; A shock absorber for mitigating an impact transmitted from a road surface while the unmanned moving body is traveling; A solenoid valve for varying or fixing a length of the shock absorber as the flow path through which the fluid flows in the shock absorber is opened and closed; And a valve opening/closing unit configured to close the flow path by controlling the solenoid valve when the vehicle body is inclined at the specific angle while the speed is adjusted.
Description
본 발명은 반능동 서스펜션 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오르막 또는 내리막 등의 경사가 많이 형성된 지형에서도 무인 지상 이동체(UGV)의 차체의 기울기를 변화시켜 안정감을 유지하며 주행할 수 있는 반능동 서스펜션 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semi-active suspension device, and more particularly, a semi-active suspension capable of running while maintaining a sense of stability by changing the inclination of a vehicle body of an unmanned ground moving vehicle (UGV) even in a terrain with a large slope such as an uphill or downhill. It relates to the device.
로봇은 산업발달로 인간의 안전을 도모하고, 인간이 하기 힘든 작업 등에 투입되어 작업 효율성을 극대화하기 위해 개발되었다. 특히, 정밀도와 고난도의 위험성이 요구되는 분야에서 많이 이용되며, 로봇들은 작업 환경에 따라 고정형 로봇과 이동형 로봇으로 분류할 수 있다. 여기서 이동형 로봇 즉, 무인 이동체는 무거운 물품을 근거리 또는 장거리로 이동시키거나, 사람이 직접 통행하기 어려운 지역을 주행하며 탐사를 하는 것을 주요 목적으로 이용된다.The robot was developed to promote human safety through industrial development and to maximize work efficiency by putting it into tasks that are difficult for humans to do. In particular, they are widely used in fields requiring precision and high-difficulty, and robots can be classified into fixed robots and mobile robots according to the work environment. Here, a mobile robot, that is, an unmanned moving object, is used for the main purpose of moving heavy goods in a short distance or a long distance, or to conduct exploration while driving in an area that is difficult for humans to pass directly.
무인 이동체에는 무인 항공체(UAV: Unmanned Aerial Vehicle), 무인 해상 이동체(UMV: Unmanned Maritime Vehicle) 그리고 무인 지상 이동체(UGV: Unmanned Ground Vehicle) 등이 있다. 그런데 무인 항공체(UAV)는 관련 법규상 사용자가 이용할 수 있는 시간 및 장소에 제한이 많고, 특히 저공 비행은 주변 사람들의 안전상의 문제 때문에 금지된다. 따라서, 지상에서 특정 지형을 정밀 탐사하기에는, 무인 항공체(UAV)보다는 무인 지상 이동체(UGV)인 것이 바람직하다.Unmanned vehicles include Unmanned Aerial Vehicle (UAV), Unmanned Maritime Vehicle (UMV), and Unmanned Ground Vehicle (UGV). However, according to the relevant laws and regulations, the unmanned aerial vehicle (UAV) has many restrictions on the time and place that users can use, and in particular, low-flying is prohibited due to safety concerns of the surrounding people. Therefore, it is preferable to use an unmanned ground vehicle (UGV) rather than an unmanned aerial vehicle (UAV) in order to precisely probe a specific terrain on the ground.
무인 지상 이동체(UGV)에는 복수 개의 다리를 이용해 사람과 같이 직립 보행하는 것도 있으나, 빠른 주행을 위해서는 복수 개의 바퀴를 이용해 일반 차량과 같이 주행하는 것이 바람직하다.Some unmanned ground moving vehicles (UGVs) use a plurality of legs to walk upright like a person, but it is preferable to use a plurality of wheels to drive like a general vehicle for fast driving.
도 1은 종래의 무인 지상 이동체(UGV)가 오르막이 형성된 지형을 주행하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 오르막의 경사가 급하여 무인 지상 이동체(UGV)가 전복되는 모습을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a view showing a state in which a conventional unmanned ground vehicle (UGV) travels on an uphill terrain, and FIG. 2 is a view showing a state in which an unmanned ground vehicle (UGV) overturns due to a steep uphill slope in FIG. 1 .
바퀴가 장착된 무인 지상 이동체(UGV)가 주행할 때에는, 평탄한 지형에서만 주행하는 것이 아니라 오르막 또는 내리막 등의 경사가 많이 형성된 지형에서도 주행을 해야 하는 경우가 많다. 그런데, 도 1에 도시된 바와 같이 종래에는 이러한 무인 지상 이동체(UGV)가 오르막이 형성된 지형을 주행하더라도, 차체도 오르막의 경사와 같은 각도로 기울어져 매우 불안정한 상태로 주행하였다. 그래서 도 2에 도시된 바와 같이, 오르막의 경사가 급한 경우에는 무인 지상 이동체(UGV)가 안정성을 잃고 전복되는 경우도 발생하였다.When an unmanned ground vehicle (UGV) equipped with wheels is driven, it is often necessary to drive not only on a flat terrain, but also on a terrain with a lot of slopes such as uphill or downhill. However, as shown in FIG. 1, even if such an unmanned ground moving vehicle (UGV) travels on an uphill terrain, the vehicle body is also inclined at the same angle as the uphill slope and traveled in a very unstable state. Therefore, as shown in FIG. 2, when the slope of the uphill is steep, the unmanned ground moving vehicle (UGV) loses stability and is also overturned.
또는, 무인 지상 이동체의 상면에는 높이가 높은 감시 장치가 설치되는 경우도 있다. 이러한 감시 장치는 성능에 따라, 5m가 넘을 수도 있다. 감시 장치는 높이가 높을수록 무게도 매우 무겁다. 따라서 무인 지상 이동체의 차체가 기울게 되면, 차체와 감시 장치의 연결 부위에 피로도가 증가하여 파손이 발생하거나 수명이 짧아지는 문제가 발생하기도 한다.Alternatively, a high-height monitoring device may be installed on the upper surface of the unmanned ground moving object. These monitoring devices may be longer than 5m, depending on the performance. The higher the height of the monitoring device, the heavier the weight. Therefore, when the vehicle body of the unmanned ground moving body is inclined, fatigue increases in the connection part between the vehicle body and the monitoring device, causing damage or shortening the lifespan.
일반 차량의 경우에는 능동 서스펜션(Active Suspension) 장치를 설치한다. 따라서 지형의 경사가 변하게 되면 자동으로 바퀴와 차체의 간격을 조절하여 차체의 기울기를 완만하게 함으로써 안정감을 유지하도록 한다. 따라서 최근에는, 이러한 능동 서스펜션 장치를 무인 지상 이동체(UGV)에도 설치하는 기술이 제안되었다.In the case of a general vehicle, an active suspension device is installed. Therefore, when the slope of the terrain changes, the gap between the wheel and the vehicle body is automatically adjusted to smooth the slope of the vehicle body to maintain a sense of stability. Therefore, in recent years, a technology for installing such an active suspension device to an unmanned ground moving vehicle (UGV) has been proposed.
일반적으로 사람이 탑승할 수 있는 차량의 경우에는 능동 서스펜션 장치의 장착이 용이하다. 그러나, 무인 지상 이동체(UGV)와 같이 크기가 작은 경우에는 설치하는 것이 매우 어려우며, 구조가 복잡하여 고장이 나기가 쉽다. 특히, 능동 서스펜션 장치는 비용이 많이 들어, 무인 지상 이동체(UGV)의 가격이 비싸지는 원인이 된다. 따라서, 무인 지상 이동체(UGV)에는 반능동 서스펜션(Semi-Active Suspension) 장치를 장착할 필요가 있었다.In general, in the case of a vehicle that can be boarded by a person, it is easy to mount an active suspension device. However, in the case of a small size such as an unmanned ground moving vehicle (UGV), it is very difficult to install, and the structure is complicated, so that it is easy to break down. In particular, the active suspension device is expensive, which causes the price of an unmanned ground moving vehicle (UGV) to become expensive. Therefore, it is necessary to mount a semi-active suspension device on an unmanned ground moving vehicle (UGV).
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 오르막 또는 내리막 등의 경사가 많이 형성된 지형에서도 무인 이동체의 차체의 기울기를 변화시켜 안정감을 유지하며 주행할 수 있는 반능동 서스펜션 장치를 제공하는 것이다.An object to be solved by the present invention is to provide a semi-active suspension device capable of running while maintaining a sense of stability by changing the inclination of a vehicle body of an unmanned vehicle even in a terrain with a large slope such as uphill or downhill.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 반능동 서스펜션 장치는 무인 이동체의 주행 방향의 영역을 촬영하여 영상을 획득하는 카메라; 상기 획득된 영상을 분석하여 상기 주행 방향에 존재하는 경사로의 기울기를 판단하는 영상 분석부; 상기 판단된 기울기를 토대로 상기 무인 이동체의 차체가 기울어질 특정 각도 및 상기 차체가 기울어지기 위해 필요한 가속도를 연산하는 연산부; 상기 연산된 가속도를 토대로 상기 무인 이동체의 속도를 조절하는 속도 조절부; 상기 무인 이동체의 주행 중에 노면으로부터 전달되는 충격을 완화하는 쇼크 업소버; 상기 쇼크 업소버의 내부에서 유체가 유동하는 유로를 개폐함에 따라, 상기 쇼크 업소버의 길이를 가변시키거나 고정시키는 솔레노이드 밸브; 및 상기 속도가 조절되면서 상기 차체가 상기 특정 각도로 기울어지면, 상기 솔레노이드 밸브를 제어하여 상기 유로를 폐쇄하는 밸브 개폐부를 포함한다.A semi-active suspension device according to an embodiment of the present invention for solving the above problem includes: a camera for obtaining an image by photographing an area in a driving direction of an unmanned moving object; An image analysis unit that analyzes the acquired image and determines a slope of a slope existing in the driving direction; A calculation unit that calculates a specific angle at which the vehicle body of the unmanned moving body is inclined and an acceleration required for the vehicle body to incline based on the determined inclination; A speed adjusting unit that adjusts the speed of the unmanned moving object based on the calculated acceleration; A shock absorber for mitigating an impact transmitted from a road surface while the unmanned moving body is traveling; A solenoid valve for varying or fixing a length of the shock absorber as opening and closing a flow path through which fluid flows in the shock absorber; And a valve opening/closing unit configured to close the flow path by controlling the solenoid valve when the vehicle body is inclined at the specific angle while the speed is adjusted.
무인 이동체가 주행하는 영역의 3차원 지도를 저장하는 저장부; 상기 무인 이동체의 현재 위치에 대한 GPS 좌표를 수신하는 GPS 수신기; 상기 저장된 3차원 지도 및 상기 GPS 좌표를 토대로 상기 무인 이동체가 주행하는 경로 상에 존재하는 경사로의 기울기를 판단하는 지도 분석부; 상기 판단된 기울기를 토대로 상기 무인 이동체의 차체가 기울어질 특정 각도 및 상기 차체가 기울어지기 위해 필요한 가속도를 연산하는 연산부; 상기 연산된 가속도를 토대로 상기 무인 이동체의 속도를 조절하는 속도 조절부; 노면으로부터 전달되는 충격을 완화하는 쇼크 업소버; 상기 쇼크 업소버의 내부에서 유체가 유동하는 유로를 개폐함에 따라, 상기 쇼크 업소버의 길이를 가변시키거나 고정시키는 솔레노이드 밸브; 및 상기 속도가 조절되면서 상기 차체가 상기 특정 각도로 기울어지면, 상기 솔레노이드 밸브를 제어하여 상기 유로를 폐쇄하는 밸브 개폐부를 포함한다.A storage unit for storing a three-dimensional map of an area in which the unmanned moving object travels; A GPS receiver for receiving GPS coordinates of the current position of the unmanned moving object; A map analysis unit determining a slope of a slope existing on a path on which the unmanned moving object travels based on the stored 3D map and the GPS coordinates; A calculation unit that calculates a specific angle at which the vehicle body of the unmanned moving body is inclined and an acceleration required for the vehicle body to incline based on the determined inclination; A speed adjusting unit that adjusts the speed of the unmanned moving object based on the calculated acceleration; A shock absorber that mitigates the shock transmitted from the road surface; A solenoid valve for varying or fixing a length of the shock absorber as opening and closing a flow path through which fluid flows in the shock absorber; And a valve opening/closing unit configured to close the flow path by controlling the solenoid valve when the vehicle body is inclined at the specific angle while the speed is adjusted.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the present invention are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.According to the embodiments of the present invention, there are at least the following effects.
오르막 또는 내리막 등의 경사가 많이 형성된 지형에서도, 무인 지상 이동체(UGV)의 바퀴와 차체의 간격을 조절하여 차체의 기울기를 완만하게 함으로써 안정감을 유지하며 주행할 수 있다.Even in a terrain with a lot of inclines such as uphill or downhill, it is possible to maintain a sense of stability by adjusting the distance between the wheels of the unmanned ground moving vehicle (UGV) and the vehicle body to make the vehicle body tilt smoothly.
또한, 능동 서스펜션 장치보다 무인 이동체에 장착하는 것이 용이하며, 구조가 단순하여 고장의 위험성이 감소하고, 비용을 절감할 수 있다.In addition, it is easier to mount on an unmanned moving body than an active suspension device, and a simple structure reduces the risk of failure and reduces cost.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.The effects according to the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present specification.
도 1은 종래의 무인 지상 이동체(UGV)가 오르막이 형성된 지형을 주행하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 오르막의 경사가 급하여 무인 지상 이동체(UGV)가 전복되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 이동체(1)의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 서스펜션 장치(13)의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 쇼크 업소버(131)가 장력을 받아 팽창되는 모습을 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 쇼크 업소버(131)가 압력을 받아 압축되는 모습을 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 반능동 서스펜션(Semi-Active Suspension) 장치(10)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 유닛(ECU, 12)의 자세한 구성을 나타낸 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 반능동 서스펜션 장치(10)가 차체의 기울기를 조절하는 과정을 나타낸 흐름도의 일부이다.
도 10은 도 9의 흐름도의 나머지 일부이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 이동체(1)의 전방에 오르막 경사로가 존재하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 12는 도 11에서 무인 이동체(1)가 전방을 촬영하여 획득한 영상을 나타낸 도면이다.
도 13은 도 11에서 무인 이동체(1)가 급제동을 수행하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 14는 도 13에서 차체의 기울기(θ)가 변화된 무인 이동체(1)가 오르막 경사로를 주행하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 저장부에 저장되는 데이터를 나타낸 도면이다.
도 16은 도 14에서 제1 오르막 경사로를 주행하는 무인 이동체(1)의 전방에 더 높은 경사의 제2 오르막 경사로가 존재하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 17은 도 16에서 무인 이동체(1)가 급제동을 수행하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 18은 도 17에서 차체의 기울기(θ)가 변화된 무인 이동체(1)가 제2 오르막 경사로를 주행하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 이동체(1)의 전방에 내리막 경사로가 존재하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 20은 도 19에서 무인 이동체(1)가 전방을 촬영하여 획득한 영상을 나타낸 도면이다.
도 21은 도 19에서 무인 이동체(1)가 급발진을 수행하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 22는 도 21에서 차체의 기울기(θ)가 변화된 무인 이동체(1)가 내리막 경사로를 주행하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 이동체(1)의 전방에 횡경사로가 존재하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 24는 도 20에서 무인 이동체(1)가 전방을 촬영하여 획득한 영상을 나타낸 도면이다.
도 25는 도 23에서 무인 이동체(1)가 경로를 우회한 후 급회전을 수행하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 26은 도 23에서 무인 이동체(1)가 급회전을 수행한 후 계속 같은 방향으로 회전하여 원래의 주행 경로로 다시 복귀하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 27은 도 25 또는 도 26에서 차체의 기울기(θ)가 변화된 무인 이동체(1)의 모습을 나타낸 도면이다.
도 28은 도 27에서 차체의 기울기(θ)가 변화된 무인 이동체(1)가 횡경사로를 주행하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 29은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무인 이동체(1)의 저장부(127)가 저장하는 3D 지도 정보를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a state in which a conventional unmanned ground moving vehicle (UGV) travels on a terrain in which an uphill slope is formed.
FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which an unmanned ground moving vehicle (UGV) is overturned due to a steep uphill slope of FIG. 1.
3 is a perspective view of an unmanned moving
4 is a perspective view of a
5 is a cross-sectional view showing a state in which the
6 is a cross-sectional view showing a state in which the
7 is a block diagram showing the configuration of a
8 is a block diagram showing a detailed configuration of an electronic control unit (ECU) 12 according to an embodiment of the present invention.
9 is a part of a flowchart illustrating a process of adjusting the inclination of the vehicle body by the
10 is a part of the remainder of the flowchart of FIG. 9.
11 is a view showing a state in which an uphill slope exists in front of the unmanned moving
12 is a view showing an image obtained by photographing the front of the unmanned
13 is a view showing a state in which the unmanned moving
FIG. 14 is a view showing a state in which the unmanned moving
15 is a diagram illustrating data stored in a storage unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a view showing a state in which a second uphill slope with a higher slope exists in front of the unmanned moving
17 is a view showing a state in which the unmanned moving
FIG. 18 is a view showing a state in which the unmanned moving
19 is a view showing a state in which a downhill slope exists in front of the unmanned moving
FIG. 20 is a diagram showing an image obtained by photographing the front of the unmanned
FIG. 21 is a diagram showing a state in which the unmanned moving
FIG. 22 is a view showing a state in which the unmanned moving
23 is a view showing a state in which a horizontal slope exists in front of the unmanned moving
FIG. 24 is a diagram illustrating an image obtained by photographing the front of the unmanned
FIG. 25 is a view showing a state in which the unmanned moving
FIG. 26 is a view showing a state in which the unmanned moving
27 is a view showing a state of the unmanned moving
FIG. 28 is a view showing a state in which the unmanned moving
29 is a diagram showing 3D map information stored by the
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and are common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have, and the invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same elements throughout the specification.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used with meanings that can be commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not interpreted ideally or excessively unless explicitly defined specifically.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terms used in the present specification are for describing exemplary embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” do not exclude the presence or addition of one or more other elements other than the mentioned elements.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 이동체(1)의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 서스펜션 장치(13)의 사시도이다.3 is a perspective view of an unmanned moving
본 발명의 일 실시예에 따른 무인 이동체(1)는 도 3에 도시된 바와 같이, 무인 지상 이동체(UGV)인 것이 바람직하다. 그리고, 이러한 무인 지상 이동체(UGV)는 일반 차량과 마찬가지로 복수의 바퀴와, 각각의 바퀴에 연결된 서스펜션 장치(13)를 포함한다. 서스펜션 장치(13)는 무인 이동체(1)가 주행할 때, 노면으로부터의 진동이나 충격을 감소시켜 승차감 및 주행 안정성 등을 도모하기 위해 차축과 차체 사이에 구비된다. 이에 따라 서스펜션 장치(13)는 주행 중에 발생되는 차체의 상하진동(Bounce), 롤링(Rolling), 피칭(Pitching), 요잉(Yawing)등의 다양한 진동들을 유연하게 흡수하여야 승차감 및 주행 안정성을 도모할 수 있다.As shown in FIG. 3, the unmanned moving
따라서, 서스펜션 장치(13)는 도 4에 도시된 바와 같이, 노면으로부터 입력되는 충격을 완화시키는 스프링(Spring, 132), 상기 스프링(132)의 자유 진동을 제어하여 승차감을 향상시키는 쇼크 업소버(Shock Absorber, 131), 선회시 무인 이동체(1)가 롤링(Rolling)으로 진동하는 것을 최소화시키기 위한 스테빌라이저 (Stabilizer, 133)를 포함한다.Therefore, as shown in FIG. 4, the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 쇼크 업소버(131)가 장력을 받아 팽창되는 모습을 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 쇼크 업소버(131)가 압력을 받아 압축되는 모습을 나타낸 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing a state in which the
쇼크 업소버(131)는 상하운동의 에너지를 열에너지로 전환하여, 노면으로부터 발생하는 진동을 흡수하며 신속하게 감쇠시킨다. 무인 이동체(1)가 지상 주행 중 노면의 상태에 따라 쇼크 업소버(131)의 길이가 달라질 수 있다. 예를 들어, 쇼크 업소버(131)가 장력을 받는다면 도 5에 도시된 바와 같이 쇼크 업소버(131)의 길이가 길어질 수도 있고, 쇼크 업소버(131)가 압력을 받는다면 도 6에 도시된 바와 같이 쇼크 업소버(131)의 길이가 짧아질 수도 있다.The
쇼크 업소버(131)는 외부 실린더(1311), 외부 실린더(1311)의 내부에서 왕복 운동하는 내부 실린더(1312), 내부 실린더(1312)의 내부에서 왕복 운동하는 피스톤(1313), 피스톤(1313)과 외부 실린더(1311)를 연결하는 피스톤 로드(1314)를 포함한다. 그리고, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 내부 실린더(1312)의 내부에는 유체가 수용되어 있고, 피스톤(1313)은 쇼크 업소버(131)의 운동에 따라 유체가 유동하는 유로(1316)를 포함한다. 그리고, 피스톤(1313)은 이러한 유로(1316)를 개폐하는 밸브(1317)를 더 포함한다. 여기서 유체란, 특정한 형상이 정해지지 않고 변형이 용이한 물질로서 기체 및 액체의 총칭으로서 사용되는 용어이다. 쇼크 업소버(131)의 내부에 포함되는 유체는, 댐핑율(Damping Ratio), 쇼크 업소버(131)의 구동 방식 또는 효과 등에 따라서 종류가 상이할 수 있다. 이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체는 오일(1315)인 것으로 설명하나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니다.The
쇼크 업소버(131)가 장력을 받는다면 도 5에 도시된 바와 같이, 피스톤(1313)이 피스톤 로드(1314)가 존재하는 제1 공간(1318)에 압력을 가한다. 그러면 제1 공간(1318)에 수용된 제1 오일(1315a)이 피스톤(1313)의 유로(1316)를 통해 제2 공간(1319)으로 유동한다. 결국, 제1 공간(1318)은 감소하고, 제2 공간(1319)은 증가하게 되어, 쇼크 업소버(131)의 길이가 길어지게 된다.When the
반면에, 쇼크 업소버(131)가 압력을 받는다면 도 6에 도시된 바와 같이, 피스톤(1313)이 제2 공간(1319)에 압력을 가한다. 그러면 제2 공간(1319)에 수용된 제2 오일(1315b)이 피스톤(1313)의 유로(1316)를 통해 제1 공간(1318)으로 유동한다. 결국, 제2 공간(1319)은 감소하고, 제1 공간(1318)은 증가하게 되어, 쇼크 업소버(131)의 길이가 짧아지게 된다.On the other hand, if the
이 때, 밸브(1317)가 상기 유로(1316)를 폐쇄하게 되면, 더 이상 유로(1316)를 통해 오일(1315)이 유동할 수가 없다. 따라서, 쇼크 업소버(131)가 장력 또는 압력을 받게 되더라도, 쇼크 업소버(131)의 길이가 변하지 않고 고정된다. 이러한 상태를 락 아웃(Lock Out) 상태라 한다. 솔레노이드 밸브(1317)가 유로(1316)의 개폐를 조절하여 락 아웃(Lock Out) 상태를 조절함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 이동체(1)의 차체의 기울기(θ)가 조절될 수 있다.At this time, when the
본 발명의 일 실시예에 따른 밸브(1317)는 솔레노이드 밸브(1317)인 것이 바람직하다. 솔레노이드 밸브(1317)는 전자 코일이 전기적 신호를 받아 전자력을 이용하여 개폐 동작을 하는 밸브이다. 따라서, 솔레노이드 밸브(1317)는 개폐 동작이 빠르므로, 차체가 특정 기울기(θ)를 가지는 짧은 시간에, 빠르게 유로(1316)를 폐쇄하여 락 아웃(Lock Out) 상태가 되도록 한다. 다만, 이에 제한되지 않고 다양한 종류의 밸브가 사용될 수 있다. 이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브는 솔레노이드 밸브(1317)인 것으로 설명한다.It is preferable that the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 반능동 서스펜션(Semi-Active Suspension) 장치(10)의 구성을 나타낸 블록도이다.7 is a block diagram showing the configuration of a
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 반능동 서스펜션 장치(10)는 특정 영역을 촬영하여 영상을 획득하는 카메라(11), 무인 이동체(1)의 구동을 전체적으로 제어하는 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit, ECU, 12), 차체의 기울기(θ)를 조절하는 서스펜션 장치(13)를 포함한다.As shown in FIG. 7, the
카메라(11)는 특정 영역을 촬영하여 특정 영역에 대한 이미지 신호를 수신함으로써 영상을 획득한다. 이를 위해 일반적으로 카메라(11)에는, CCD(Charge Coupled Device, 전하결합소자)나 CMOS 이미지 센서 등의 촬상 소자가 포함된다. 다만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반능동 서스펜션 장치(10)는 카메라(11)를 포함하지 않는다. 영상 분석을 통해 경사로의 기울기(θ) 등을 판단할 필요가 없기 때문이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 반능동 서스펜션 장치(10)에 대한 자세한 설명은 후술한다.The
전자 제어 유닛(ECU, 12)은 무인 이동체(1)에 탑재된 각종 센서의 입력을 수신하고, 무인 이동체(1)의 구동을 전체적으로 제어한다. 예를 들면, 카메라(11)가 획득한 영상을 분석하여, 전방 도로의 경사로 여부, 그 경사로의 기울기(θ) 및 경사로까지 남은 거리(D) 등을 파악한다.The electronic control unit (ECU) 12 receives inputs from various sensors mounted on the unmanned moving
전자 제어 유닛(ECU, 12)은 네트워크 통신(20)을 통해 무인 이동체(1)에 탑재된 센서 및 시스템과 연결될 수 있다. 상기 무인 이동체(1)의 센서 및 시스템은 액셀레이터 시스템(14), 브레이크 시스템(15), 휠 스피드 센서(16), 조도 센서(17), 램프 조절 시스템(18), 등을 포함한다. 상기 기술한 센서 및 시스템은 예시적인 것이며, 그 연결 형태 또한 예시적인 것이다. 따라서 이에 제한되지 않고 다양한 구성 또는 연결 형태로 형성될 수 있다.The electronic control unit (ECU) 12 may be connected to a sensor and a system mounted on the unmanned moving
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 네트워크 통신(20)의 연결 방식은 최근에 주로 사용되는 캔통신(Controller Area Network: CAN) 또는 린통신(Local Interconnect Network: LIN)을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않고 다양한 네트워크 방식을 사용할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is preferable to use the recently used CAN communication (Controller Area Network: CAN) or LIN communication (Local Interconnect Network: LIN) as the connection method of the
액셀레이터 시스템(14)은 사용자의 명령 신호를 받아 무인 이동체(1)의 주행 스피드를 조절할 수 있도록 모터의 RPM을 조절하는 시스템이며, 액셀레이터 센서(141)는 엔진의 RPM을 조절하도록 액셀레이터 페달이 받는 압력을 측정하는 센서이다. 액셀레이터 센서(141)는 액셀레이터 시스템(14)을 통해 네트워크 통신(20)에 접속된다. 브레이크 시스템(15)은 구동부(151)를 이용하여 제동력을 증강시키는 브레이크 어시스트(Brake Assist), 브레이크의 락을 억제하는 ABS(Anti-lock Braking System) 등을 가진 전동 브레이크 시스템(15)이다. 브레이크 센서(152)는 브레이크 페달의 조작량을 검출하는 센서이다. 브레이크 센서(152)는 브레이크 시스템(15)을 통해 네트워크 통신(20)에 접속된다.The
전자 제어 유닛(ECU, 12)은 이러한 액셀레이터 시스템(14)과 브레이크 시스템(15)을 이용하여 무인 이동체(1)의 속도를 조절한다. 그리고, 이러한 속도에 따라 차체의 기울기(θ)를 자연스럽게 변화시킨다. 전자 제어 유닛(ECU, 12)이 차체의 기울기(θ)를 변화시키는 과정에 대한 자세한 설명은 후술한다.The electronic control unit (ECU) 12 regulates the speed of the unmanned moving
휠 스피드 센서(16)는 무인 이동체(1)의 바퀴의 회전량 또는 단위시간 당 회전수를 검출하는 센서로써 홀(Hall) 소자 등을 사용하여 구성된다. 조도 센서(17)는 무인 이동체(1)의 외부에 탑재되어 수광량을 측정함으로써 주야를 판단하는 센서로, 광전지 또는 광전관을 사용하여 구성된다. 램프 조절 시스템(18)은 상기 조도 센서(17) 또는 사용자의 제어 입력에 따라 무인 이동체(1)의 램프 발광량을 조절하는 시스템이다. 외부 시스템(19)은 무인 이동체(1)의 생산, 점검 및 정비 시에 사용되는 검사 시스템이나 조정 시스템을 외부에서 접속 커넥터 등을 통해 접속하는 옵션 시스템으로, 무인 이동체(1)에 항상 탑재되는 것이 아니라 탈부착이 가능하다.The
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 유닛(ECU, 12)의 자세한 구성을 나타낸 블록도이다.8 is a block diagram showing a detailed configuration of an electronic control unit (ECU) 12 according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 유닛(ECU, 12)은 도 8에 도시된 바와 같이, 카메라(11)가 획득한 영상을 분석하는 영상 분석부(121), 차체가 특정 각도로 기울어지도록 각종 물리량을 연산하는 연산부(122), 무인 이동체(1)의 속도를 조절하는 속도 조절부(123), 서스펜션 장치(13)에 포함된 솔레노이드 밸브(1317)의 개폐를 조절하는 밸브 개폐부(125), 현재 기울어진 무인 이동체(1)의 차체의 기울기를 판단하는 차체 기울기 판단부(126), 각종 정보들을 저장하는 저장부(127)를 포함한다.The electronic control unit (ECU, 12) according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 8, the
영상 분석부(121)는 카메라(11)가 획득한 영상을 분석하여 전방 도로의 경사로 여부, 그 경사로의 기울기(θ) 및 경사로까지 남은 거리(D) 등을 도출한다.The
연산부(122)는 상기 경사로의 기울기(θ) 및 경사로까지 남은 거리(D)를 이용하여 차체가 특정 각도로 기울어지도록 각종 속도, 거리, 시간 및 가속도 등의 물리량을 연산한다. 구체적으로, 상기 연산되는 속도, 거리, 시간, 가속도란, 무인 이동체(1)의 주행 속도, 발진 또는 제동 거리(S), 급발진 또는 급제동을 수행할 타이밍, 급발진 또는 급제동을 수행하기 위해 필요한 가속도(a) 등을 말한다.The
속도 조절부(123)는 상기 연산된 물리량에 따라 무인 이동체(1)의 속도를 조절한다. 이 때, 속도 조절부(123)는 액셀레이터 시스템(14) 및 브레이크 시스템(15)을 제어하여, 무인 이동체(1)의 가속 또는 감속을 조절한다.The
방향 조절부(124)는 상기 연산된 속도 등에 따라 무인 이동체(1)의 방향을 조절한다. 이 때, 무인 이동체(1)는 좌회전 및 우회전을 수행할 수 있도록, 조향 장치(미도시)를 포함한다. 그리고, 방향 조절부(124)는 상기 조향 장치(미도시)를 제어하여, 무인 이동체(1)의 좌회전 또는 우회전을 조절한다.The
밸브 개폐부(125)는 서스펜션 장치(13)에 포함된 솔레노이드 밸브(1317)의 개폐를 조절한다. 상기 기술한 바와 같이, 솔레노이드 밸브(1317)가 개방되면 쇼크 업소버(131)의 길이가 변화하고, 솔레노이드 밸브(1317)가 폐쇄되면 쇼크 업소버(131)의 길이가 고정된다.The valve opening/
차체 기울기 판단부(126)는 현재 기울어진 무인 이동체(1)의 차체의 기울기를 판단한다. 차체의 기울기를 판단하기 위해, 무인 이동체(1)는 자이로 센서를 포함할 수 있다.The vehicle body
저장부(127)는 각종 정보들을 저장한다. 예를 들면, 경사로의 기울기(θ) 및 경사로까지 남은 거리(D)에 따른 각종 속도, 거리, 시간 및 가속도(a) 등의 물리량에 관한 데이터가 저장될 수 있다. 만약, 전자 제어 유닛(ECU, 12)의 성능이 저조하여 연산부(122)의 연산 속도가 느린 경우, 저장부(127)에 저장된 각종 속도, 거리, 시간 및 가속도를 로딩하여 속도 조절부(123)가 무인 이동체(1)의 속도를 조절할 수 있다.The
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 제어 유닛(ECU, 12)는 영상 분석부(121)를 포함하지 않는다. 영상 분석을 통해 경사로의 기울기(θ) 등을 판단할 필요가 없기 때문이다. 다만, 현재 무인 이동체(1)가 주행하는 위치를 정확히 판단하기 위해, GPS 수신기를 더 포함한다. 그리고, 저장부(127)에는 무인 이동체(1)가 주행하는 지형에 대한 3D 지도가 미리 저장될 수 있다.Meanwhile, the electronic control unit (ECU) 12 according to another embodiment of the present invention does not include the
지금까지 기술한 전자 제어 유닛(ECU, 12)의 각 구성요소들은 메모리 상의 소정 영역에서 수행되는 태스크, 클래스, 서브 루틴, 프로세스, 오브젝트, 실행 쓰레드, 프로그램과 같은 소프트웨어(Software)나, FPGA(Field-Programmable Gate Array)나 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)과 같은 하드웨어(Hardware)로 구현될 수 있으며, 또한 상기 소프트웨어 및 하드웨어의 조합으로 이루어질 수도 있다. 상기 구성요소들은 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 포함되어 있을 수도 있고, 복수의 컴퓨터에 그 일부가 분산되어 분포될 수도 있다.Each component of the electronic control unit (ECU, 12) described so far is a task, class, subroutine, process, object, execution thread, software such as a program, or FPGA (Field -It may be implemented by hardware such as a programmable gate array or ASIC (Application-Specific Integrated Circuit), and may also be formed by a combination of the software and hardware. The components may be included in a computer-readable storage medium, or some of the components may be distributed and distributed over a plurality of computers.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능하다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.In addition, each block may represent a module, segment, or part of code that contains one or more executable instructions for executing the specified logical function(s). In addition, in some alternative execution examples, it is possible that the functions mentioned in the blocks occur out of order. For example, two blocks shown in succession may in fact be executed substantially simultaneously, and the blocks may sometimes be executed in reverse order depending on the corresponding function.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 반능동 서스펜션 장치(10)가 차체의 기울기를 조절하는 과정을 나타낸 흐름도의 일부이고, 도 10은 도 9의 흐름도의 나머지 일부이다.9 is a part of a flowchart showing a process of adjusting the inclination of a vehicle body by the
본 발명의 일 실시예에 따른 반능동 서스펜션 장치(10)는, 영상을 분석하여 경사로의 기울기(θ) 및 경사로까지 남은 거리(D) 등을 도출하고, 이를 토대로 차체가 기울어야 될 특정 각도 및 각종 물리량을 연산한다. 그리고, 상기 물리량들을 토대로 무인 이동체(1)의 속도 및 회전을 조절하여, 무인 이동체(1)의 차체가 상기 특정 각도로 기울게 되면 솔레노이드 밸브(1317)를 구동시켜 쇼크 업소버(131)의 길이를 고정시킨다. 그럼으로써 경사로에서도 차체가 안정성을 유지하며 주행할 수 있다. 구체적으로는 도 9 및 도 10에 도시된 흐름도에 따라 수행된다.The
이하, 도 9 및 도 10에 도시된 흐름도의 각 단계들을 도 11 내지 도 29을 참조하여 설명한다.Hereinafter, each step of the flowcharts illustrated in FIGS. 9 and 10 will be described with reference to FIGS. 11 to 29.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 이동체(1)의 전방에 오르막 경사로가 존재하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 12는 도 11에서 무인 이동체(1)가 전방을 촬영하여 획득한 영상을 나타낸 도면이다.FIG. 11 is a view showing an uphill slope in front of the unmanned moving
무인 이동체(1)가 지상 주행 중에 도 11에 도시된 바와 같이, 전방에 종경사로 중 오르막 경사로가 존재할 수가 있다. 이 때, 경사로의 기울기를 θ라 하고, 경사로까지 남은 거리를 D라 한다.As shown in FIG. 11 while the unmanned moving
본 발명의 일 실시예에 따른 무인 이동체(1)는 카메라(11)를 통해 전방 영역을 촬영한 영상을 획득한다(S901). 그리고, 전방에 오르막 경사로가 존재한다면(S903, S905), 도 12에 도시된 바와 같이 지평선의 위치가 점점 상승한다. 따라서, 영상 분석부(121)는 영상을 분석하여(S902) 지평선의 위치가 상승한 높이, 지평선의 위치가 상승하는 속도, 무인 이동체(1)의 현재 주행 속도(v0) 등을 토대로 경사로의 기울기(θ) 및 경사로까지 남은 거리(D)를 도출해 낼 수 있다(S905). 경사로의 기울기(θ) 및 경사로까지 남은 거리(D)를 도출하는 관계식은, 무인 이동체(1)의 사양(Specifications)에 따라 다양하게 변경될 수 있으므로 미리 실험적으로 구해낼 수 있다.The unmanned moving
도 13은 도 11에서 무인 이동체(1)가 급제동을 수행하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 14는 도 13에서 차체의 기울기(θ)가 변화된 무인 이동체(1)가 오르막 경사로를 주행하는 모습을 나타낸 도면이며, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 저장부에 저장되는 데이터를 나타낸 도면이다.FIG. 13 is a view showing a state in which the unmanned moving
무인 이동체(1)가 급제동을 하면, 갑작스러운 감속으로 인하여 관성이 작용한다. 이 때 가속도(a)는 무인 이동체(1)의 주행 방향의 반대 방향, 즉 마이너스(-)의 방향으로 작용한다. 따라서, 차체는 가속도(a)의 반대 방향인 무인 이동체(1)의 주행 방향으로 관성력(F)을 받아 도 13에 도시된 바와 같이, 차체가 앞으로 기울게 된다.When the unmanned moving
영상 분석부(121)가 경사로의 기울기(θ) 및 경사로까지 남은 거리(D)를 도출하면, 연산부(122)는 상기 도출된 경사로의 기울기(θ) 및 경사로까지 남은 거리(D)를 이용하여 차체가 특정 각도로 기울어지도록 무인 이동체(1)의 주행 속도, 제동 거리(S), 급제동을 수행할 타이밍, 또는 급제동을 수행하기 위해 필요한 가속도(a) 등을 연산한다(S906).When the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 무인 이동체(1)의 차체가 특정 각도로 기울어지기 위해 관성력(F)을 이용한다. 제1 물체에 힘이 작용하면 가속도가 작용하게 된다. 이 때, 제1 물체의 내부 또는 위에 존재하며 직접 힘을 받지 않는 제2 물체는, 마치 상기 힘이 반대 방향으로 작용하는 것으로 관찰된다. 이를 관성이라 하며, 이러한 관성에 의해 제2 물체에 작용하는 것으로 관찰되는 가상의 힘이 관성력(F)이다.According to an embodiment of the present invention, inertial force (F) is used to tilt the vehicle body of the unmanned moving
무인 이동체(1)의 차체가 기울어져야 할 특정 각도는 상기 경사로의 기울기(θ)와 동일하거나 유사한 것이 바람직하다. 그리고, 무인 이동체(1)의 차체가 기울어져야 할 특정 각도는 관성력(F)에 따라 달라진다. 그리고, 관성력(F)은 가속도의 법칙에 의하여 질량(m) 및 가속도(a)에 따라 달라진다.It is preferable that the specific angle at which the vehicle body of the unmanned moving
여기서 F는 힘, m은 질량, a는 가속도이다. 따라서, 무인 이동체(1)의 차체가 특정 각도로 기울어져야 할 때 필요한 가속도(a)는, 무인 이동체(1)의 사양(Specifications), 특히 질량(m)에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 무인 이동체(1)의 질량(m)이 클 경우, 작은 가속도(a)에도 차체가 많이 기울 수 있고, 무인 이동체(1)의 질량(m)이 작을 경우, 큰 가속도(a)에도 차체가 많이 기울지 않을 수 있다. 따라서, 상기 필요한 가속도(a)는 미리 실험적으로 구해낼 수 있다.Where F is the force, m is the mass, and a is the acceleration. Accordingly, the acceleration (a) required when the vehicle body of the unmanned moving
상기 수학식 1에 따라서 필요한 가속도(a)가 구해지면, 무인 이동체(1)의 현재 주행 속도(v0) 및 필요한 제동 거리(S)를 도출한다. 무인 이동체(1)의 현재 주행 속도(v0)는 가속도(a) 센서에 의해 파악될 수 있다.When the required acceleration (a) is obtained according to
제동 거리(S)는 상기 도출된 경사로까지 남은 거리(D) 보다 작은 것이 바람직하다. 따라서, 상기 도출된 경사로까지 남은 거리(D)에 가중치(k)를 곱하여 제동 거리(S)를 구할 수 있다.It is preferable that the braking distance S is smaller than the distance D remaining to the derived slope. Therefore, it is possible to obtain the braking distance S by multiplying the derived distance D to the slope by the weight k.
상기 수학식 2에서 가중치(k)는 1보다 작은 것이 바람직하다. 나아가, 어느 정도의 마진(Margin)을 주기 위해, 무인 이동체(1)의 현재 주행 속도(v0)에 따라 그 비율이 달라질 수 있다. 즉, 상기 가중치(k)는 무인 이동체(1)의 현재 주행 속도(v0)에 따라 변할 수 있다.In Equation 2, the weight k is preferably less than 1. Furthermore, in order to give a certain amount of margin, the ratio may vary according to the current traveling speed v 0 of the unmanned moving body 1. That is, the weight k may change according to the current driving speed v 0 of the unmanned moving object 1.
여기서 v0는 무인 이동체(1)의 현재 주행 속도, v는 급제동을 수행한 후 무인 이동체(1)의 최종 주행 속도, S는 제동 거리(S)이다. 무인 이동체(1)의 현재 주행 속도(v0), 상기 구한 필요한 가속도(a), 상기 도출된 제동 거리(S)를 상기 수학식 3에 대입하면, 무인 이동체(1)의 최종 주행 속도(v)가 도출된다. 그런데, 만약 현재 주행 속도(v0)가 느려서, 무인 이동체(1)의 최종 주행 속도(v)가 마이너스(-)가 되거나, 0에 가깝게 되는 경우, 무인 이동체(1)는 급제동을 수행하기 전에 가속하여 무인 이동체(1)의 현재 주행 속도(v0)를 미리 증가시킬 수 있다.Here, v 0 is the current driving speed of the
여기서 t는 제동하는데 걸리는 시간이다. 만약, 무인 이동체(1)가 전방에 위치한 경사로를 너무 늦게 발견하거나, 무인 이동체(1)의 현재 주행 속도(v0)가 너무 빠르다면, 경사로까지 남은 거리(D)가 상당히 짧다. 따라서, 더욱 큰 가속도(a)로 급제동을 수행하여야 한다. 필요한 가속도(a)가 커진다면 제동 시간이 짧아지고, 제동 시간이 짧아지면 제동 거리(S)도 짧아지게 되어, 충분히 차체를 특정 각도로 기울도록 할 수 있다.Where t is the time it takes to brake. If the
이와 같이, 연산부(122)가 각종 속도, 거리, 시간 및 가속도 등의 물리량을 연산한다. 그러나 상기 기술한 바와 같이, 전자 제어 유닛(ECU, 12)의 성능이 저조하여 연산부(122)의 연산 속도가 느린 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우, 저장부(127)에는 도 15에 도시된 바와 같이, 경사로의 기울기(θ) 및 경사로까지 남은 거리(D)에 따른 각종 속도, 거리, 가속도 등에 관한 데이터가 저장될 수 있다.In this way, the
저장부(127)에 상기 물리량에 관한 데이터가 저장되어 있으면, 무인 이동체(1)의 전방에 존재하는 경사로의 기울기(θ) 및 경사로까지 남은 거리(D)를 도출한 후, 상기 데이터를 이용하여, 상기 저장된 각종 물리량들을 빠르고 용이하게 로딩할 수 있다.If data on the physical quantity is stored in the
도 15에는 경사로의 기울기(θ) 및 무인 이동체(1)의 현재 주행 속도(v0)에 따라, 필요한 제동 거리(S) 및 필요 제동력(F)이 도시되어 있다. 상기 연산부가 연산한 경사로까지 남은 거리(D)에서, 가중치(k)를 나누면 제동 거리(S)가 도출된다. 그런데 데이터에는 모든 제동 거리(S)에 대한 필요 제동력(F)을 포함할 수 없으므로, 데이터 상으로 읽어야 할 제동 거리(S)는 상기 도출된 제동 거리(S)와 가장 근접한 것이 바람직하다. 만약, 가장 근접한 제동 거리(S)라도 상기 도출된 제동 거리(S)와 차이가 크면, 선형 근사화(Linear Approximation)를 통해 필요 제동력(F)을 구할 수 있다. 도 15의 데이터에서 필요 제동력(F)을 로딩하면, 연산부는 현재 무인 이동체(1)의 질량(m)으로 나누어 필요한 가속도(a)를 구할 수 있다.In FIG. 15, a required braking distance S and a required braking force F are shown according to the slope θ of the slope and the current traveling speed v 0 of the unmanned moving body 1. The braking distance S is derived by dividing the weight k from the remaining distance D to the slope calculated by the calculation unit. However, since the data cannot include the required braking force (F) for all braking distances (S), it is preferable that the braking distance (S) to be read from the data is the closest to the derived braking distance (S). If even the closest braking distance S is different from the derived braking distance S, the required braking force F can be obtained through linear approximation. When the required braking force (F) is loaded from the data of FIG. 15, the calculation unit can obtain the required acceleration (a) by dividing it by the mass (m) of the current unmanned moving body (1).
연산부(122)가 무인 이동체(1)의 주행 속도, 제동 거리(S), 급제동을 수행할 타이밍, 또는 급제동을 수행하기 위해 필요한 가속도(a)를 연산하면, 속도 조절부(123)는 상기 연산된 속도 및 가속도(a) 등에 따라 브레이크 시스템(15)을 제어하여, 무인 이동체(1)의 감속을 조절한다(S907).When the
속도 조절부(123)가 브레이크 시스템(15)을 제어하여 무인 이동체(1)를 급제동 시켰다면, 무인 이동체(1)의 차체가 앞으로 기울게 된다. 이 때, 차체 기울기 판단부(126)는 현재 기울어진 무인 이동체(1)의 차체의 기울기(θ)를 판단한다(S908). 차체의 기울기(θ)를 판단하기 위해, 무인 이동체(1)는 자이로 센서를 포함할 수 있다. 자이로 센서란, 회전 운동을 하는 물체의 방위 변화를 측정하는 센서이다. 자이로 센서는 물체가 회전하면 발생하는 자이로 효과(Gyro Effect)를 사용하여 원점의 위치를 역으로 추정함으로써, 물체의 회전량을 구할 수 있다. 3축으로 직접 회전하는 기계식, 코리올리의 힘을 이용한 튜닝포크 방식의 MEMS식, 레이저의 도달 시간의 차이를 이용하는 광학식 등 다양한 종류가 있다. 일반적으로 사용자가 휴대할 수 있는 소형 기기에는 크기가 가장 작은 MEMS식 자이로 센서가 장착된다. 다만 이에 제한되지 않고 다양한 종류의 자이로 센서가 사용될 수 있다.If the
현재 기울어진 무인 이동체(1)의 차체의 기울기(θ)가, 상기 차체가 기울어져야 하는 특정 각도와 동일하거나 유사한 것으로 판단된다면, 밸브 개폐부(125)가 서스펜션 장치(13)의 쇼크 업소버(131)에 포함된 솔레노이드 밸브(1317)를 동작시켜 유로(1316)를 폐쇄한다(S909). 그럼으로써 락 아웃 상태가 되도록 한다. 차체가 기울어진다는 것은, 차륜에 각각 연결된 쇼크 업소버(131)의 길이가 변한다는 것이다. 예를 들어 도 13에 도시된 바와 같이 차체가 앞으로 기울게 되면, 전륜에 연결된 쇼크 업소버(131)는 압력을 받아 길이가 짧아지고, 후륜에 연결된 쇼크 업소버(131)는 장력을 받아 길이가 길어진다. 따라서, 전륜은 차체와의 거리가 가까워지고, 후륜은 차체와의 거리가 멀어진다.If it is determined that the inclination θ of the vehicle body of the currently inclined unmanned moving
무인 이동체(1)가 제동되는 동안에는 차체는 계속 관성력(F)을 받는다. 그리고, 쇼크 업소버(131)의 길이도 계속 변하며 차체의 기울기(θ)도 변하게 된다. 그러다 차체의 기울기(θ)가 특정 각도로 되면, 밸브 개폐부(125)가 솔레노이드 밸브(1317)를 동작시켜 유로(1316)를 폐쇄한다. 그럼으로써, 차체는 급제동이 종료된 후에도 상기 특정 각도로 기울어진 채 고정된다.While the
차체가 상기 특정 각도로 기울어진 채 고정되면, 도 14에 도시된 바와 같이 무인 이동체(1)는 전방의 오르막 경사로를 주행한다. 그러면, 차체의 안정감을 유지하며 주행할 수 있게 된다.When the vehicle body is fixed while being inclined at the specific angle, as shown in FIG. 14, the unmanned moving
도 16은 도 14에서 제1 오르막 경사로를 주행하는 무인 이동체(1)의 전방에 더 높은 경사의 제2 오르막 경사로가 존재하는 모습을 나타낸 도면이다.FIG. 16 is a view showing a state in which a second uphill slope with a higher slope exists in front of the unmanned moving
영상 분석부(121)를 통해 분석한 경사로의 경사와, 차체의 기울어진 특정 각도가 상이할 수 있다. 영상 분석부(121)가 분석한 경사로의 경사가 실제의 경사와 오차가 있기 때문이다. 또는, 무인 이동체(1)의 연산부(122)가 연산한 결과에 오차가 있거나, 무인 이동체(1)가 급제동을 수행하며 차체를 기울일 때 발생하는 오차가 원인이 될 수도 있다. 즉, 경사의 오차가 발생하는 원인은 다양할 수 있다.The slope of the slope analyzed by the
또는 도 16에 도시된 바와 같이, 무인 이동체(1)가 제1 경사로를 주행하는 도중에, 제1 경사로의 제1 기울기(θ1)보다 더 큰 제2 기울기(θ2)를 가지는 제2 경사로가 전방에 존재하는 경우가 있을 수도 있다.Alternatively, as shown in FIG. 16, while the unmanned moving
도 17은 도 16에서 무인 이동체(1)가 급제동을 수행하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 18은 도 17에서 차체의 기울기(θ)가 변화된 무인 이동체(1)가 제2 오르막 경사로를 주행하는 모습을 나타낸 도면이다.FIG. 17 is a view showing a state in which the unmanned moving
이와 같이, 이미 차체가 특정 각도로 기울고 솔레노이드 밸브(1317)가 유로(1316)를 폐쇄한 상태에서, 다시 차체를 더 큰 각도로 기울여야 할 경우가 있다. 그러나, 솔레노이드 밸브(1317)를 동작시켜 곧바로 유로(1316)를 개방한다면, 쇼크 업소버(131)의 길이가 원래의 길이로 복귀되어, 차체의 기울기(θ)도 원래의 기울기(θ)로 복귀된다. 따라서 일단, 솔레노이드 밸브(1317)는 유로(1316)를 폐쇄한 상태를 유지해야 한다.As described above, in a state in which the vehicle body has already been inclined at a specific angle and the
차체를 더 큰 각도로 기울이기 위해서는, 다시 상기의 과정을 반복하여 수행해야 한다. 따라서, 즉 도 17에 도시된 바와 같이, 차체가 추가로 기울어져야 하는 각도, 주행 속도 및 가속도 등을 연산하고, 무인 이동체(1)는 다시 급제동을 수행한다. 쇼크 업소버(131)의 솔레노이드 밸브(1317)가 유로(1316)를 이미 폐쇄하고 있으므로, 쇼크 업소버(131)의 길이가 변하지 않는다. 즉, 차체가 다시 기울지 않게 된다. 따라서, 무인 이동체(1)가 다시 급제동을 수행하게 되면, 밸브 개폐부(125)는 솔레노이드 밸브(1317)를 동작시켜 유로(1316)를 순간적으로 개방한다. 그러면 차체가 관성력(F)을 받는 중이므로 원래의 상태로 복원되지 않고, 길이가 짧아졌던 쇼크 업소버(131)는 더 짧아지고, 길이가 길어졌던 쇼크 업소버(131)는 더 길어진다.In order to tilt the vehicle body at a larger angle, the above process must be repeated again. Thus, that is, as shown in FIG. 17, the angle at which the vehicle body is to be additionally inclined, the driving speed, and acceleration are calculated, and the unmanned moving
현재 기울어진 무인 이동체(1)의 차체의 기울기(θ)가, 추가로 차체가 기울어져야 하는 각도와 동일하거나 유사한 것으로 판단된다면, 밸브 개폐부(125)가 솔레노이드 밸브(1317)를 다시 동작시켜 유로(1316)를 폐쇄한다. 솔레노이드 밸브(1317)가 유로(1316)를 순간적으로 개방한 후 다시 유로(1316)를 폐쇄하는 시간은 매우 짧은 시간이 된다. 그리고, 차체가 상기 각도로 기울어진 채 고정되면, 도 18에 도시된 바와 같이 무인 이동체(1)는 전방의 제2 오르막 경사로를 주행한다. 그러면, 차체의 안정감을 유지하며 주행할 수 있게 된다.If it is determined that the inclination (θ) of the vehicle body of the currently inclined unmanned moving
만약, 제2 경사로의 제2 기울기(θ2)가 제1 경사로의 제1 기울기(θ1)보다 작다면, 밸브 개폐부(125)는 솔레노이드 밸브(1317)를 동작시켜 유로(1316)를 잠시 개방한다. 그러면 오일(1315)이 유로(1316)를 통해 유동하여 쇼크 업소버(131)는 다시 원래의 상태로 복귀하려고 하고, 차체도 다시 원래의 기울기로 복귀하려고 한다. 그 도중에, 차체가 제2 기울기(θ2)와 동일하거나 유사한 각도로 기울게 되면, 밸브 개폐부(125)는 솔레노이드 밸브(1317)를 다시 동작시켜 유로(1316)를 폐쇄한다.If the second slope (θ 2 ) of the second slope is less than the first slope (θ 1 ) of the first slope, the valve opening/
만약, 경사로의 주행이 완료되어 다시 평지를 주행하게 되면, 밸브 개폐부(125)는 솔레노이드 밸브(1317)를 동작시켜 유로(1316)를 완전히 개방한다. 그러면 오일(1315)이 유로(1316)를 통해 유동하여 쇼크 업소버(131)는 다시 원래의 상태로 복귀하고, 차체도 다시 원래의 기울기(θ)로 복귀한다.If the driving of the slope is completed and the vehicle is driven again on a level surface, the valve opening/
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 이동체(1)의 전방에 내리막 경사로가 존재하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 20은 도 19에서 무인 이동체(1)가 전방을 촬영하여 획득한 영상을 나타낸 도면이다.FIG. 19 is a diagram showing a state in which a downhill slope exists in front of the unmanned moving
무인 이동체(1)가 지상 주행 중에 도 19에 도시된 바와 같이, 전방에 종경사로 중 내리막 경사로가 존재할 수도 있다. 그러면, 무인 이동체(1)는 카메라(11)를 통해 전방 영역을 촬영한 영상을 획득한다(S901). 그리고, 전방에 내리막 경사로가 존재한다면(S903, S905), 도 20에 도시된 바와 같이 지평선의 위치가 점점 하강한다. 따라서, 영상 분석부(121)는 영상을 분석하여(S902) 지평선의 위치가 하강한 높이, 지평선의 위치가 하강하는 속도, 무인 이동체(1)의 현재 주행 속도(v0) 등을 토대로 경사로의 기울기(θ) 및 경사로까지 남은 거리(D)를 도출해 낼 수 있다(S904).As shown in FIG. 19 while the unmanned moving
도 21은 도 19에서 무인 이동체(1)가 급발진을 수행하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 22는 도 21에서 차체의 기울기(θ)가 변화된 무인 이동체(1)가 내리막 경사로를 주행하는 모습을 나타낸 도면이다.FIG. 21 is a view showing a state in which the unmanned moving
이하, 도 21 내지 도 22에 대한 설명에서, 상기 도 13 내지 도 18에 대한 설명과 동일한 내용은 생략한다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 또한, 상기 도 13 내지 도 18에 대한 설명과 동일한 내용을 생략하더라도, 통상의 기술자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있음은 물론이다.Hereinafter, in the description of FIGS. 21 to 22, the same contents as those of FIGS. 13 to 18 will be omitted. However, this is for convenience of explanation and is not intended to limit the scope of rights. In addition, even if the same descriptions as those of FIGS. 13 to 18 are omitted, it goes without saying that a person skilled in the art can easily implement the present invention.
무인 이동체(1)가 급발진을 하면, 갑작스러운 가속으로 인하여 관성이 작용한다. 이 때 가속도(a)는 무인 이동체(1)의 주행 방향, 즉 플러스(+)의 방향으로 작용한다. 따라서, 차체는 가속도(a)의 반대 방향인 무인 이동체(1)의 주행 방향의 반대 방향으로 관성력(F)을 받아 도 21에 도시된 바와 같이, 차체가 뒤로 기울게 된다.When the unmanned moving
영상 분석부(121)가 경사로의 기울기(θ) 및 경사로까지 남은 거리(D)를 도출하면, 연산부(122)는 상기 도출된 경사로의 기울기(θ) 및 경사로까지 남은 거리(D)를 이용하여 차체가 특정 각도로 기울어지도록 무인 이동체(1)의 주행 속도, 발진 거리(S), 급발진을 수행할 타이밍, 또는 급발진을 수행하기 위해 필요한 가속도(a) 등을 연산한다(S906).When the
연산부(122)가 무인 이동체(1)의 주행 속도, 발진 거리(S), 급발진을 수행할 타이밍, 또는 급발진을 수행하여 필요한 가속도(a)를 연산하면, 속도 조절부(123)는 상기 연산된 속도 및 가속도(a) 등에 따라 액셀레이터 시스템(14)을 제어하여, 무인 이동체(1)의 가속을 조절한다(S907).When the
속도 조절부(123)가 액셀레이터 시스템(14)을 제어하여 무인 이동체(1)를 급발진 시켰다면, 무인 이동체(1)의 차체가 뒤로 기울게 된다. 이 때, 차체 기울기 판단부(126)는 현재 기울어진 무인 이동체(1)의 차체의 기울기(θ)를 판단한다(S908).If the
현재 기울어진 무인 이동체(1)의 차체의 기울기(θ)가, 상기 차체가 기울어져야 하는 특정 각도와 동일하거나 유사한 것으로 판단된다면, 밸브 개폐부(125)가 서스펜션 장치(13)의 쇼크 업소버(131)에 포함된 솔레노이드 밸브(1317)를 동작시켜 유로(1316)를 폐쇄한다(S909). 즉, 락 아웃 상태가 되도록 한다. 그럼으로써, 차체는 급발진이 종료된 후에도 상기 특정 각도로 기울어진 채 고정된다.If it is determined that the inclination (θ) of the vehicle body of the currently inclined unmanned moving
차체가 상기 특정 각도로 기울어진 채 고정되면, 도 22에 도시된 바와 같이 무인 이동체(1)는 전방의 내리막 경사로를 주행한다. 그러면, 차체의 안정감을 유지하며 주행할 수 있게 된다.When the vehicle body is fixed while being inclined at the specific angle, as shown in FIG. 22, the unmanned moving
이미 차체가 특정 각도로 기울고 솔레노이드 밸브(1317)가 유로(1316)를 폐쇄한 상태에서, 다시 차체를 더 큰 각도로 더욱 기울여야 할 경우가 있다. 이러한 경우에는, 다시 차체가 추가로 기울어져야 하는 각도, 주행 속도 및 가속도 등을 연산하고, 무인 이동체(1)는 다시 급발진을 수행한다.In a state in which the vehicle body is already inclined at a specific angle and the
무인 이동체(1)가 다시 급발진을 수행하게 되면, 밸브 개폐부(125)는 솔레노이드 밸브(1317)를 동작시켜 유로(1316)를 순간적으로 개방한다. 현재 기울어진 무인 이동체(1)의 차체의 기울기(θ)가, 추가로 차체가 기울어져야 하는 각도와 동일하거나 유사한 것으로 판단된다면, 밸브 개폐부(125)가 솔레노이드 밸브(1317)를 다시 동작시켜 유로(1316)를 폐쇄한다. 그러면, 차체의 안정감을 유지하며 주행할 수 있게 된다.When the unmanned moving
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 이동체(1)의 전방에 횡경사로가 존재하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 24는 도 20에서 무인 이동체(1)가 전방을 촬영하여 획득한 영상을 나타낸 도면이다.FIG. 23 is a view showing the presence of a horizontal slope in front of the unmanned moving
무인 이동체(1)가 지상 주행 중에 도 23에 도시된 바와 같이, 전방에 횡경사로가 존재할 수도 있다. 이하 횡경사로는 도 23에 도시된 바와 같이, 좌측에서 우측으로 기울어진 횡경사로인 것으로 설명한다. 무인 이동체(1)는 카메라(11)를 통해 전방 영역을 촬영한 영상을 획득한다(S901). 그리고, 전방에 횡경사로가 존재한다면(S910), 도 24에 도시된 바와 같이 지평선이 우측으로 기울게 된다. 따라서, 영상 분석부(121)는 영상을 분석하여 지평선의 기울기(θ), 지평선이 기울어지는 속도, 무인 이동체(1)의 현재 주행 속도(v0) 등을 토대로 경사로의 기울기(θ) 및 경사로까지 남은 거리(D)를 도출해 낼 수 있다(S1001).As shown in FIG. 23 while the unmanned moving
도 25는 도 23에서 무인 이동체(1)가 경로를 우회한 후 급회전을 수행하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 26은 도 23에서 무인 이동체(1)가 급회전을 수행한 후 계속 같은 방향으로 회전하여 원래의 주행 경로로 다시 복귀하는 모습을 나타낸 도면이며, 도 27은 도 25 또는 도 26에서 차체의 기울기(θ)가 변화된 무인 이동체(1)의 모습을 나타낸 도면이고, 도 28은 도 27에서 차체의 기울기(θ)가 변화된 무인 이동체(1)가 횡경사로를 주행하는 모습을 나타낸 도면이다.FIG. 25 is a view showing a state in which the unmanned moving
이하, 도 25 내지 도 28에 대한 설명에서, 상기 도 13 내지 도 18에 대한 설명과 동일한 내용은 생략한다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 또한, 상기 도 13 내지 도 18에 대한 설명과 동일한 내용을 생략하더라도, 통상의 기술자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있음은 물론이다.Hereinafter, in the description of FIGS. 25 to 28, the same contents as those of FIGS. 13 to 18 will be omitted. However, this is for convenience of explanation and is not intended to limit the scope of rights. In addition, even if the same descriptions as those of FIGS. 13 to 18 are omitted, it goes without saying that a person skilled in the art can easily implement the present invention.
무인 이동체(1)가 급우회전을 하면, 갑작스러운 속도의 변화로 인하여 관성이 작용한다. 속도는 벡터이므로, 여기서 속도의 변화는 크기의 변화가 아닌 방향의 변화이다. 이 때 구심 가속도(ac)는 무인 이동체(1)의 주행 경로가 그리는 곡선 궤도의 중심 방향, 즉 구심 방향으로 작용한다. 따라서, 차체는 구심 가속도(ac)의 반대 방향인, 곡선 궤도의 바깥 방향으로 원심력(F)을 받아 도 27에 도시된 바와 같이, 차체가 좌측으로 기울게 된다.When the unmanned moving
다만, 무인 이동체(1)가 급우회전을 수행하면서, 주행 경로가 우향한다. 따라서, 무인 이동체(1)를 원래의 주행 방향으로 복귀하도록, 도 25에 도시된 바와 같이 미리 경로를 좌측으로 우회할 수 있다. 그리고, 급우회전을 수행한 후에 다시 좌회전을 수행하면 무인 이동체(1)는 원래의 주행 방향으로 복귀한다.However, while the unmanned moving
또는 무인 이동체(1)는 도 26에 도시된 바와 같이, 급우회전을 먼저 수행할 수도 있다. 그리고 계속 우회전을 수행하여 하나의 원을 그림으로써, 원래의 주행 방향으로 다시 복귀할 수도 있다. 도 25에 도시된 방법 또는 도 26에 도시된 방법에 제한되지 않고, 무인 이동체(1)가 급우회전을 수행하고 원래의 주행 방향으로 복귀할 수 있다면, 다양한 방법을 사용할 수 있다.Alternatively, as shown in FIG. 26, the unmanned moving
영상 분석부(121)가 경사로의 기울기(θ) 및 경사로까지 남은 거리(D)를 도출하면, 연산부(122)는 상기 도출된 경사로의 기울기(θ) 및 경사로까지 남은 거리(D)를 이용하여 차체가 특정 각도로 기울어지도록 회전할 때의 곡선 궤도의 반지름(r), 급회전을 수행할 타이밍, 또는 급회전을 수행하기 위해 필요한 속도(v) 등을 연산한다(S1002).When the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 무인 이동체(1)의 차체가 특정 각도로 기울어지기 위해 원심력(F)을 이용한다. 제1 물체가 회전을 하면, 접선 가속도(Tangential Acceleration, at)와 법선 가속도(Normal Acceleration, an)가 작용하게 된다. 접선 가속도(at)는 제1 물체가 원운동을 하는 방향과 평행한 방향으로 작용하는 가속도이고, 법선 가속도(an)는 제1 물체가 원운동을 하는 방향과 수직한 방향으로 작용하는 가속도이다. 법선 가속도(an)를 구심 가속도(Centripetal Acceleration, ac)라고도 한다. 그리고 구심 가속도(a)에 의해 발생하여 제1 물체를 곡선 궤도의 중심 방향으로 끌어 당기는 힘을 구심력이라고 한다. 이 때, 제1 물체의 내부 또는 위에 존재하며 직접 구심력을 받지 않는 제2 물체는, 마치 상기 구심력과 동일한 크기의 힘이 반대 방향으로 작용하는 것으로 관찰된다. 이 또한 관성의 일종이며, 이러한 관성에 의해 제2 물체에 작용하는 것으로 관찰되는 가상의 힘이 원심력(F)이다.According to an embodiment of the present invention, centrifugal force (F) is used to tilt the vehicle body of the unmanned moving
무인 이동체(1)의 차체가 기울어져야 할 특정 각도는 상기 경사로의 기울기(θ)와 동일하거나 유사한 것이 바람직하다. 그리고, 무인 이동체(1)의 차체가 기울어져야 할 특정 각도는 원심력(F)에 따라 달라진다. 그리고, 원심력(F)은 질량(m) 및 선속도(v)에 따라 달라진다.It is preferable that the specific angle at which the vehicle body of the unmanned moving
여기서 r은 곡선 궤도의 반지름이고, v는 무인 이동체(1)의 선속도이다. 따라서, 무인 이동체(1)의 차체가 특정 각도로 기울어져야 할 때 필요한 속도(v)는, 무인 이동체(1)의 사양(Specifications), 특히 질량(m)에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 무인 이동체(1)의 질량(m)이 클 경우, 작은 속도(v)에도 차체가 많이 기울 수 있고, 무인 이동체(1)의 질량(m)이 작을 경우, 큰 속도(v)에도 차체가 많이 기울지 않을 수 있다. 따라서, 상기 필요한 속도(v)는 미리 실험적으로 구해낼 수 있다.Here, r is the radius of the curved orbit, and v is the linear velocity of the unmanned moving body (1). Accordingly, when the vehicle body of the unmanned moving
연산부(122)가 회전할 때의 곡선 궤도의 반지름(r), 급회전을 수행할 타이밍, 또는 급회전을 수행하기 위해 필요한 속도(v)를 연산하면, 방향 조절부(124)는 상기 연산된 속도 등에 따라 무인 이동체(1)의 조향 장치(미도시)를 제어하여, 무인 이동체(1)의 좌회전 또는 우회전을 조절한다(S1003).When calculating the radius (r) of the curved trajectory when the
방향 조절부(124)가 조향 장치(미도시)를 제어하여 무인 이동체(1)를 급우회전 시켰다면, 무인 이동체(1)의 차체가 좌측으로 기울게 된다. 이 때, 차체 기울기 판단부(126)는 현재 기울어진 무인 이동체(1)의 차체의 기울기(θ)를 판단한다(S1004).If the
현재 기울어진 무인 이동체(1)의 차체의 기울기(θ)가, 상기 차체가 기울어져야 하는 특정 각도와 동일하거나 유사한 것으로 판단된다면, 밸브 개폐부(125)가 서스펜션 장치(13)의 쇼크 업소버(131)에 포함된 솔레노이드 밸브(1317)를 동작시켜 유로(1316)를 폐쇄한다(S1005). 즉, 락 아웃 상태가 되도록 한다. 그럼으로써, 차체는 급발진이 종료된 후에도 도 27에 도시된 바와 같이, 상기 특정 각도로 기울어진 채 고정된다.If it is determined that the inclination θ of the vehicle body of the currently inclined unmanned moving
차체가 상기 특정 각도로 기울어진 채 고정되면, 도 28에 도시된 바와 같이 무인 이동체(1)는 전방의 횡경사로를 주행한다. 그러면, 차체의 안정감을 유지하며 주행할 수 있게 된다.When the vehicle body is fixed while being inclined at the specific angle, as shown in FIG. 28, the unmanned moving
이미 차체가 특정 각도로 기울고 솔레노이드 밸브(1317)가 유로(1316)를 폐쇄한 상태에서, 다시 차체를 더 큰 각도로 더욱 기울여야 할 경우가 있다. 이러한 경우에는, 다시 차체가 추가로 기울어져야 하는 각도, 주행 속도 및 가속도 등을 연산하고, 무인 이동체(1)는 다시 급회전을 수행한다.In a state in which the vehicle body is already inclined at a specific angle and the
무인 이동체(1)가 다시 급회전을 수행하게 되면, 밸브 개폐부(125)는 솔레노이드 밸브(1317)를 동작시켜 유로(1316)를 순간적으로 개방한다. 현재 기울어진 무인 이동체(1)의 차체의 기울기(θ)가, 추가로 차체가 기울어져야 하는 각도와 동일하거나 유사한 것으로 판단된다면, 밸브 개폐부(125)가 솔레노이드 밸브(1317)를 다시 동작시켜 유로(1316)를 폐쇄한다. 그러면, 차체의 안정감을 유지하며 주행할 수 있게 된다.When the unmanned moving
실제로 무인 이동체(1)가 지상 주행 중에는, 다양한 방향으로 형성되는 경사로를 만날 수 있다. 예를 들어, 무인 이동체(1)의 주행 방향으로부터 대각선 방향으로 형성된 경사로가 존재할 수도 있다. 즉, 전방에 횡경사로가 존재한다는 것은, 전방에 종경사로가 존재하는 것과 배타적인 사건이 아니다. 이러한 경우, 경사로를 무인 이동체(1)의 주행 방향과 평행한 방향과 수직한 방향으로 나눈다. 그리고, 주행 방향과 평행한 방향으로 나눈 경사로는 종경사로인 것으로 판단하고, 무인 이동체(1)는 차체를 앞으로 또는 뒤로 기울인다. 그리고, 주행 방향과 수직한 방향으로 나눈 경사로는 횡경사로인 것으로 판단하고, 무인 이동체(1)는 차체를 좌측으로 또는 우측으로 기울인다. 즉, 무인 이동체(1)의 전방에 주행 방향으로부터 대각선 방향으로 형성된 경사로가 존재한다면, 종경사로와 횡경사로로 나누어 독립적으로 차체를 기울인다.In fact, while the unmanned moving
도 29은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무인 이동체(1)의 저장부(127)가 저장하는 3D 지도 정보를 나타낸 도면이다.29 is a diagram showing 3D map information stored by the
본 발명의 일 실시예에 따른 무인 이동체(1)는, 전방에 존재하는 경사로의 기울기(θ) 및 경사로까지 남은 거리(D)를, 카메라(11)를 통해 획득된 영상을 분석함으로써 도출해냈다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무인 이동체(1)는, 주행할 지역의 지형 정보가 포함된 3D 지도를 미리 저장부(127)에 저장한다. 상기 3D 지도는 GIS(Geographic Information System, 지리 정보 시스템)을 이용하여 생성된 수치 지도(Digital Map)의 형태를 가질 수 있다. 이러한 3D 지도는 사용자가 미리 저장시킬 수도 있고, 서버 또는 외부의 장치로부터 전송받을 수도 있다. 즉, 저장부(127)에 3D 지도가 저장될 수 있다면, 제한되지 않고 다양한 방법을 사용할 수 있다. 이하, 도 29에 대한 설명에서, 상기 도 13 내지 도 18에 대한 설명과 동일한 내용은 생략한다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 또한, 상기 도 13 내지 도 18에 대한 설명과 동일한 내용을 생략하더라도, 통상의 기술자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있음은 물론이다.The unmanned moving
본 발명의 다른 실시예에 따른 무인 이동체(1)는, 주행할 지역의 지형을 미리 알고 있으므로, 영상 분석을 통해 경사로의 기울기(θ) 등을 판단할 필요가 없다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무인 이동체(1)는 카메라(11) 및 영상 분석부(121)를 포함하지 않는다. 다만, 무인 이동체(1)가 주행하는 현재 위치를 정확히 판단하기 위해, GPS 수신기를 더 포함한다. GPS(Global Positioning System)란, GPS 위성에서 전송하는 신호를 GPS 수신기가 수신하여 현재 위치를 좌표로 계산하는 위성항법시스템이다. 즉, GPS 수신기는 실시간으로 GPS 위성으로부터 GPS 좌표를 수신하게 된다.Since the unmanned moving
무인 이동체(1)가 미리 정해진 경로를 따라 특정 지역을 주행할 때, 지도 분석부(미도시)는 상기 GPS 수신기를 통해 수신한 GPS 좌표와, 3D 지도의 좌표를 매칭하며 주행한다. 따라서, 카메라(11) 및 영상 분석부(121)가 없더라도 전방에 존재하는 경사로의 위치, 경사로의 기울기(θ), 경사로까지 남은 거리(D) 등을 정확하게 파악할 수 있다.When the
연산부(122)는 상기 도출된 경사로의 기울기(θ) 및 경사로까지 남은 거리(D)를 이용하여 차체가 특정 각도로 기울어지도록 무인 이동체(1)의 주행 속도, 발진, 제동 또는 회전 거리, 급발진, 급제동 또는 급회전을 수행할 타이밍, 급발진, 급제동 또는 급회전을 수행하기 위해 필요한 가속도(a) 등을 연산한다.The
그리고 속도 조절부(123)가 액셀레이터 시스템(14) 또는 브레이크 시스템(15)을 제어하여, 무인 이동체(1)의 속도을 조절한다. 또는 회전 조절부(124)가 조향 장치(미도시)를 제어하여, 무인 이동체(1)의 회전을 조절한다.In addition, the
차체 기울기 판단부(126)는 현재 기울어진 무인 이동체(1)의 차체의 기울기(θ)를 판단한다. 현재 기울어진 무인 이동체(1)의 차체의 기울기(θ)가, 상기 차체가 기울어져야 하는 특정 각도와 동일하거나 유사한 것으로 판단된다면, 밸브 개폐부(125)가 서스펜션 장치(13)의 쇼크 업소버(131)에 포함된 솔레노이드 밸브(1317)를 동작시켜 유로(1316)를 폐쇄한다. 그럼으로써, 차체는 급발진, 급제동 또는 급회전이 종료된 후에도 상기 특정 각도로 기울어진 채 고정된다.The vehicle body
차체가 상기 특정 각도로 기울어진 채 고정되면, 무인 이동체(1)는 전방의 경사로를 주행한다. 그러면, 차체의 안정감을 유지하며 주행할 수 있게 된다.When the vehicle body is fixed while being inclined at the specific angle, the unmanned moving
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will appreciate that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and are not limiting. The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
1: 무인 이동체 10: 반능동 서스펜션 장치
11: 카메라 12: 전자 제어 유닛(ECU)
13: 서스펜션 장치 14: 액셀레이터 시스템
15: 브레이크 시스템 16: 휠 스피드 센서
17: 조도 센서 18: 램프 조절 시스템
19: 외부 시스템 20: 네트워크 통신
121: 영상 분석부 122: 연산부
123: 속도 조절부 124: 방향 조절부
125: 밸브 개폐부 126: 차체 기울기 판단부
127: 저장부 131: 쇼크 업소버
132: 스프링 133: 스테빌라이저
141: 액셀레이터 센서 151: 브레이크 구동부
152: 브레이크 센서 1311: 외부 실린더
1312: 내부 실린더 1313: 피스톤
1314: 피스톤 로드 1315: 오일
1316: 유로 1317: 솔레노이드 밸브
1318: 제1 공간 1319: 제2 공간1: unmanned moving body 10: semi-active suspension device
11: Camera 12: Electronic Control Unit (ECU)
13: suspension device 14: accelerator system
15: brake system 16: wheel speed sensor
17: illuminance sensor 18: lamp control system
19: external system 20: network communication
121: image analysis unit 122: operation unit
123: speed control unit 124: direction control unit
125: valve opening/closing unit 126: vehicle body tilt determination unit
127: storage unit 131: shock absorber
132: spring 133: stabilizer
141: accelerator sensor 151: brake drive unit
152: brake sensor 1311: outer cylinder
1312: inner cylinder 1313: piston
1314: piston rod 1315: oil
1316: Euro 1317: Solenoid valve
1318: first space 1319: second space
Claims (20)
상기 획득된 영상을 분석하여 상기 주행 방향에 존재하는 경사로의 기울기를 판단하는 영상 분석부;
상기 판단된 기울기를 토대로 상기 무인 이동체의 차체가 기울어질 특정 각도 및 상기 차체가 기울어지기 위해 필요한 가속도를 연산하는 연산부;
상기 연산된 가속도를 토대로 상기 무인 이동체의 속도를 조절하는 속도 조절부;
상기 무인 이동체의 주행 중에 노면으로부터 전달되는 충격을 완화하는 쇼크 업소버;
상기 쇼크 업소버의 내부에서 유체가 유동하는 유로를 개폐함에 따라, 상기 쇼크 업소버의 길이를 가변시키거나 고정시키는 솔레노이드 밸브; 및
상기 속도가 조절되면서 상기 차체가 상기 특정 각도로 기울어지면, 상기 솔레노이드 밸브를 제어하여 상기 유로를 폐쇄하는 밸브 개폐부를 포함하는 반능동 서스펜션 장치.A camera that acquires an image by photographing an area in the driving direction of the unmanned moving object;
An image analysis unit that analyzes the acquired image and determines a slope of a slope existing in the driving direction;
A calculation unit that calculates a specific angle at which the vehicle body of the unmanned moving body is inclined and an acceleration required for the vehicle body to incline based on the determined inclination;
A speed adjusting unit that adjusts the speed of the unmanned moving object based on the calculated acceleration;
A shock absorber for mitigating an impact transmitted from a road surface while the unmanned moving body is traveling;
A solenoid valve for varying or fixing a length of the shock absorber as opening and closing a flow path through which fluid flows in the shock absorber; And
When the vehicle body is inclined at the specific angle while the speed is adjusted, a semi-active suspension device comprising a valve opening/closing unit configured to close the flow path by controlling the solenoid valve.
상기 경사로가 오르막 경사로인 경우,
상기 연산부는,
상기 무인 이동체의 주행 속도, 제동 거리, 급제동을 수행할 타이밍 및 급제동을 수행하기 위해 필요한 가속도를 연산하는, 반능동 서스펜션 장치.The method of claim 1,
If the ramp is an uphill ramp,
The operation unit,
A semi-active suspension device for calculating a traveling speed of the unmanned moving body, a braking distance, a timing for performing sudden braking, and an acceleration required for performing the sudden braking.
상기 속도 조절부는,
상기 연산된 물리량에 따라 브레이크 시스템을 제어하여 상기 무인 이동체를 감속시키는, 반능동 서스펜션 장치.The method of claim 2,
The speed control unit,
A semi-active suspension device for decelerating the unmanned moving body by controlling a brake system according to the calculated physical quantity.
상기 무인 이동체의 현재 위치에 대한 GPS 좌표를 수신하는 GPS 수신기;
상기 저장된 3차원 지도 및 상기 GPS 좌표를 토대로 상기 무인 이동체가 주행하는 경로 상에 존재하는 경사로의 기울기를 판단하는 지도 분석부;
상기 판단된 기울기를 토대로 상기 무인 이동체의 차체가 기울어질 특정 각도 및 상기 차체가 기울어지기 위해 필요한 가속도를 연산하는 연산부;
상기 연산된 가속도를 토대로 상기 무인 이동체의 속도를 조절하는 속도 조절부;
노면으로부터 전달되는 충격을 완화하는 쇼크 업소버;
상기 쇼크 업소버의 내부에서 유체가 유동하는 유로를 개폐함에 따라, 상기 쇼크 업소버의 길이를 가변시키거나 고정시키는 솔레노이드 밸브; 및
상기 속도가 조절되면서 상기 차체가 상기 특정 각도로 기울어지면, 상기 솔레노이드 밸브를 제어하여 상기 유로를 폐쇄하는 밸브 개폐부를 포함하는 반능동 서스펜션 장치.A storage unit for storing a three-dimensional map of an area in which the unmanned moving object travels;
A GPS receiver for receiving GPS coordinates of the current position of the unmanned moving object;
A map analysis unit determining a slope of a slope existing on a path on which the unmanned moving object travels based on the stored 3D map and the GPS coordinates;
A calculation unit that calculates a specific angle at which the vehicle body of the unmanned moving body is inclined and an acceleration required for the vehicle body to incline based on the determined inclination;
A speed adjusting unit that adjusts the speed of the unmanned moving object based on the calculated acceleration;
A shock absorber that mitigates the shock transmitted from the road surface;
A solenoid valve for varying or fixing a length of the shock absorber as opening and closing a flow path through which fluid flows in the shock absorber; And
When the vehicle body is inclined at the specific angle while the speed is adjusted, a semi-active suspension device comprising a valve opening/closing unit configured to close the flow path by controlling the solenoid valve.
상기 경사로가 오르막 경사로인 경우,
상기 연산부는,
상기 무인 이동체의 주행 속도, 제동 거리, 급제동을 수행할 타이밍 및 급제동을 수행하기 위해 필요한 가속도를 연산하는, 반능동 서스펜션 장치.The method of claim 11,
If the ramp is an uphill ramp,
The operation unit,
A semi-active suspension device for calculating a traveling speed of the unmanned moving body, a braking distance, a timing for performing sudden braking, and an acceleration required for performing the sudden braking.
상기 속도 조절부는,
상기 연산된 물리량에 따라 브레이크 시스템을 제어하여 상기 무인 이동체를 감속시키는, 반능동 서스펜션 장치.The method of claim 12,
The speed control unit,
A semi-active suspension device for decelerating the unmanned moving body by controlling a brake system according to the calculated physical quantity.
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