KR102332200B1 - Obstacle avoidance driving system based on blockage-aware and the method thereof - Google Patents
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Abstract
장애물 인지 및 회피 주행 제어 시스템 및 그 방법이 개시된다. 장애물 인지 및 회피 주행 제어 시스템은, 옴니 휠의 동작을 제어하여 방향을 전환하는 방향전환제어부, 안내 메시지를 출력하는 디스플레이부, 주변 환경을 촬영하는 영상촬영부, 및주행 경로를 산출하는 주행경로산출부를 포함한다.An obstacle recognition and avoidance driving control system and method are disclosed. The obstacle recognition and avoidance driving control system includes a direction change control unit that changes the direction by controlling the operation of the omni wheel, a display unit that outputs a guide message, an image capture unit that captures the surrounding environment, and a driving path calculation that calculates a driving path includes wealth.
Description
본 발명은 장애물 인지 및 회피 주행 제어 시스템에 관한 것으로 특히, 자율 주행 과정에서 장애물을 인지하고 회피하여 주행할 수 있도록 제어하는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an obstacle recognition and avoidance driving control system, and more particularly, to a system for controlling the vehicle to recognize and avoid obstacles in an autonomous driving process.
일반적으로 로봇이 정해진 경로를 따라 자율주행하기 위해서는 로봇을 구성하는 다양한 관절의 움직임과 관련된 기술, 장애물을 인식하는 기술, 인식된 장애물을 회피하는 기술 등이 유기적으로 결합되어 로봇의 움직임을 제어하게 된다.In general, in order for a robot to autonomously travel along a predetermined path, the technology related to the movement of various joints constituting the robot, the technology to recognize obstacles, and the technology to avoid the recognized obstacles are organically combined to control the movement of the robot. .
종래에도 한국등록실용신안 제200481135호 등과 같이 유아 전동차 등이 장애물을 회피하여 주행하는 기술이 공개되어 있었으나 장애물의 인식률이 떨어져 효과적으로 회피하기 어려운 문제점이 있었다.In the past, technologies such as the Korean Utility Model Registration No. 200481135, etc. have been disclosed in which infant trains run while avoiding obstacles, but there is a problem in that it is difficult to effectively avoid the obstacles due to the low recognition rate of obstacles.
따라서, 로봇이 움직이는 과정에서 장애물의 존재를 보다 효과적으로 인식하고 인식된 장애물을 성공적으로 회피하기 위한 시스템에 관한 연구가 요구된다.Therefore, research on a system for recognizing the existence of obstacles more effectively and successfully avoiding the recognized obstacles in the process of moving the robot is required.
본 발명은 로봇의 자율주행 중 카메라를 통해 장애물 존재 여부를 인식하고 장애물 회피 경로를 산출하여 회피 주행함으로써, 로봇의 자율주행 과정에서 발생할 수 있는 장애물 충돌 문제를 효과적으로 해결하는 장애물 인지 및 회피 주행 제어 시스템을 제공한다.The present invention is an obstacle recognition and avoidance driving control system that effectively solves obstacle collision problems that may occur in the autonomous driving process of a robot by recognizing the presence of obstacles through a camera during autonomous driving of a robot and calculating an obstacle avoidance path to avoid driving. provides
또한, 본 발명은 환자의 걸음걸이를 통해 환자의 상태를 파악함으로써, 자율주행로봇이 환자의 상태를 주기적으로 모니터링할 수 있는 장애물 인지 및 회피 주행 제어 시스템을 제공한다.In addition, the present invention provides an obstacle recognition and avoidance driving control system in which the autonomous driving robot can periodically monitor the patient's condition by identifying the patient's condition through the patient's gait.
또한, 본 발명은 환자의 사전정보를 이용하여 환자 맞춤형 대화 상대가 됨으로써, 환자의 정신적 치료에 도움을 줄 수 있는 장애물 인지 및 회피 주행 제어 시스템을 제공한다.In addition, the present invention provides an obstacle recognition and avoidance driving control system that can help the patient's mental treatment by becoming a patient-tailored conversation partner using the patient's prior information.
본 발명의 일실시예에 따른 장애물 인지 및 회피 주행 제어 시스템은, 옴니 휠의 동작을 제어하여 방향을 전환하는 방향전환제어부, 안내 메시지를 출력하는 디스플레이부, 주변 환경을 촬영하는 영상촬영부, 및주행 경로를 산출하는 주행경로산출부를 포함한다.Obstacle recognition and avoidance driving control system according to an embodiment of the present invention, a direction change control unit for changing the direction by controlling the operation of the omni wheel, a display unit for outputting a guide message, an image capturing unit for photographing the surrounding environment, and and a driving path calculating unit for calculating a driving path.
본 발명의 일실시예에 따른 장애물 인지 및 회피 주행 제어 시스템은, 상기 영상촬영부를 통해 촬영한 주변환경 데이터로부터 병실환경, 수술환자의 움직임을 진단하고 모니터링하는 병실 모니터링부를 더 포함할 수 있다.The obstacle recognition and avoidance driving control system according to an embodiment of the present invention may further include a hospital room monitoring unit for diagnosing and monitoring a hospital room environment and movement of a surgical patient from the surrounding environment data captured through the imaging unit.
본 발명의 일실시예에 따른 장애물 인지 및 회피 주행 제어 시스템은, 환자의 보행을 분석하여 환자의 건강상태를 분석하는 보행분석부를 더 포함할 수 있다.The obstacle recognition and avoidance driving control system according to an embodiment of the present invention may further include a gait analysis unit for analyzing the patient's gait to analyze the patient's health condition.
본 발명의 일실시예에 따른 장애물 인지 및 회피 주행 제어 시스템은, 기설정된 환자의 설정거리 내에 접근하여 상기 환자의 사전 정보에 기반한 질의 응답을 진행하도록 제어하는 말벗제어부를 더 포함할 수 있다.The obstacle recognition and avoidance driving control system according to an embodiment of the present invention may further include a Malbot control unit for controlling to proceed with a question and answer based on the patient's prior information by approaching within a preset distance of the patient.
본 발명의 일실시예에 따르면, 로봇의 자율주행 중 카메라를 통해 장애물 존재 여부를 인식하고 장애물 회피 경로를 산출하여 회피 주행함으로써, 로봇의 자율주행 과정에서 발생할 수 있는 장애물 충돌 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the obstacle collision problem that may occur in the autonomous driving process of the robot can be effectively solved by recognizing the presence of obstacles through the camera during autonomous driving of the robot, calculating an obstacle avoidance path, and evading driving. .
또한, 본 발명은 환자의 걸음걸이를 통해 환자의 상태를 파악함으로써, 자율주행로봇이 환자의 상태를 주기적으로 모니터링할 수 있다.In addition, according to the present invention, the autonomous driving robot can periodically monitor the patient's condition by identifying the patient's condition through the patient's gait.
또한, 본 발명은 환자의 사전정보를 이용하여 환자 맞춤형 대화 상대가 됨으로써, 환자의 정신적 치료에 도움을 줄 수 있다.In addition, the present invention can help the patient's mental treatment by becoming a patient-customized conversation partner using the patient's prior information.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 인지 및 회피 주행 제어 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 인지 및 회피 주행 제어 시스템을 통해 환자 맞춤형 케어가 진행되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram illustrating the configuration of an obstacle recognition and avoidance driving control system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining a process in which patient-customized care is performed through the obstacle recognition and avoidance driving control system according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the contents described in the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the embodiments. Like reference numerals in each figure indicate like elements.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 인지 및 회피 주행 제어 시스템의 구성을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating the configuration of an obstacle recognition and avoidance driving control system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 장애물 인지 및 회피 주행 제어 시스템(100)은 방향전환제어부(110), 디스플레이부(120), 영상촬영부(130), 주행경로산출부(140)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the obstacle recognition and avoidance
방향전환제어부(110)는 옴니 휠(omni wheel)의 동작을 제어하여 방향을 전환할 수 있다.The direction
이때, 옴니휠은 휠 프레임의 외주에 휠의 축방향에 회전 자유로운 배럴을 3개 배치한 것으로, 이동로봇 등의 본체에 동원주상에 다수개 배치하여, 모든 방향으로의 이동이 가능하도록 구성될 수 있다. At this time, the omni wheel is arranged on the outer periphery of the wheel frame with three freely rotatable barrels in the axial direction of the wheel. have.
일례로 이동로봇에는 3개의 옴니휠을 사용할 수 있는데, 3개의 옴니휠이 이동로봇의 중심을 기준으로 120°간격으로 설치되고, 방향전환제어부(110)에 의해 3개의 옴니휠의 방향 및 속도가 제어됨으로써, 이동로봇의 진행방향이 결정될 수 있다As an example, three omni wheels can be used for the mobile robot, and the three omni wheels are installed at 120° intervals based on the center of the mobile robot, and the direction and speed of the three omni wheels are adjusted by the direction
디스플레이부(120)는 안내 메시지를 출력할 수 있다. 즉, 장애물 인지 및 회피 주행 제어 시스템(100)이 장착된 로봇이 이동하여 환자, 병원 관계자 등에게 정보를 표시하여 제공하거나 지시, 명령 등을 수행할 수 있어, 환자, 병원 관계자가 이동로봇을 통해 손쉽게 정보를 전달받을 수 있다.The
영상촬영부(130)는 주변 환경을 촬영할 수 있다. 즉, 3d 카메라 등을 통해 이동로봇의 주변을 촬영할 수 있으며, 촬영된 영상으로부터 수신한 영상데이터를 분석하여 주변 상황을 인지하고 주행경로제어를 위한 기초 데이터를 생성할 수 있다.The
주행경로산출부(140)는 주행 경로를 산출할 수 있다. 상기 영상촬영부(130)를 통해 촬영 및 분석한 데이터를 수신하여 특정 환자, 특정 사물, 특정 장소로 이동하기 위한 주행경로를 산출하고, 주행 경로상에 장애물이 인식되는 경우에는 장애물을 회피하는 최적의 주행경로를 실시간으로 산출할 수 있다.The driving
장애물 인지 및 회피 주행 제어 시스템(100)은 환자의 상태, 병실의 환경 등을 모니터링하고 제어하기 위해 보행분석부(150), 말벗제어부(160), 병실 모니터링부(170)를 더 포함할 수 있다.The obstacle recognition and avoidance
보행분석부(150)는 환자의 보행을 분석하여 환자의 건강상태를 분석할 수 있다.The
일례로, 환자가 왼쪽 다리를 절면서 걷고 있는 경우에는 왼쪽 다리의 회복 경과가 진행단계에 있음을 판단할 수 있고, 직전에 촬영한 보행 영상과 비교하여 재활속도와 상태 등을 판단할 수 있다.For example, when the patient is walking with his left leg limp, it can be determined that the recovery process of the left leg is in an advanced stage, and the rehabilitation speed and state can be determined by comparing the gait image taken just before.
말벗제어부(160)는 기설정된 환자의 설정거리 내에 접근하여 상기 환자의 사전 정보에 기반한 질의 응답을 진행하도록 제어할 수 있다. 환자는 물리적 치료 뿐만 아니라 정신적 스트레스와 외로움 등이 치료 성과에 큰 영향을 미치므로, 환자의 사전정보 및 이에 기초한 관심사에 대한 질의와 응답 등을 이어가도록 로봇을 제어할 수 있어 환자의 정신적 치료에 도움을 줄 수 있다.The
일례로, 최근 우울증 기초 단계에 있는 홍길동 씨가 현재 병원 내의 6층 병실에 위치하는 경우, 홍길동씨가 웨어러블 디바이스를 통해 착용한 위치 센서로부터 데이터를 수신하여 홍길동씨의 위치를 목적지로하여 로봇이 이동하고, 홍길동씨와 기설정된 반경 내의 위치에 접근하면 홍길동씨에게 말벗이 되도록 질의와 응답을 이어나갈 수 있다.For example, if Gil-dong Hong, who is currently in the basic stage of depression, is currently located in a ward on the 6th floor in the hospital, the robot receives data from the position sensor worn by Gil-dong Hong through a wearable device and moves the robot to the location of Gil-dong Hong as the destination. And if you approach a location within a preset radius with Mr. Hong Gil-dong, you can continue to ask and answer questions to become a friend to Mr. Hong Gil-dong.
병실 모니터링부(170)는 상기 영상촬영부를 통해 촬영한 주변환경 데이터로부터 병실환경, 수술환자의 움직임을 진단하고 모니터링할 수 있다. 즉, 영상촬영부를 통해 촬영한 영상 데이터를 통해 병실환경의 변화 수술환자의 움직임 여부 등을 분석할 수 있으며, 로봇에 마련된 다양한 센서를 통해 병실의 온도, 습도 등 상태를 모니터링할 수 있다.The
한편, 장애물 인지 및 회피 주행 제어 시스템(100)은 그 밖에도 다양한 기능을 수행할 수 있는데, 이는 도 2를 참고하여 이하에서 보다 상세하게 설명한다.Meanwhile, the obstacle recognition and avoidance
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 인지 및 회피 주행 제어 시스템을 통해 환자 맞춤형 케어가 진행되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a view for explaining a process in which patient-customized care is performed through the obstacle recognition and avoidance driving control system according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참고하면 환자의 모션측정, 수액의 잔량측정, 소변측정, 맥파측정, 수면시간측정, 혈당측정, 화재감지, 체온측정, 온습도 측정, 미세먼지 측정, 스트레스 측정 등 다양한 센서를 구비하여 환자의 정보를 다양하게 수신하고 모니터링할 수 있다.Referring to Figure 2, the patient is equipped with various sensors such as motion measurement, fluid remaining measurement, urine measurement, pulse wave measurement, sleep time measurement, blood sugar measurement, fire detection, body temperature measurement, temperature and humidity measurement, fine dust measurement, stress measurement, etc. information can be received and monitored in various ways.
상기와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 로봇의 자율주행 중 카메라를 통해 장애물 존재 여부를 인식하고 장애물 회피 경로를 산출하여 회피 주행함으로써, 로봇의 자율주행 과정에서 발생할 수 있는 장애물 충돌 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, the obstacle collision problem that may occur in the autonomous driving process of the robot can be solved by recognizing the presence of obstacles through the camera during autonomous driving of the robot and calculating an obstacle avoidance path to avoid driving. can be effectively solved.
또한, 본 발명은 환자의 걸음걸이를 통해 환자의 상태를 파악함으로써, 자율주행로봇이 환자의 상태를 주기적으로 모니터링할 수 있다.In addition, according to the present invention, the autonomous driving robot can periodically monitor the patient's condition by identifying the patient's condition through the patient's gait.
또한, 본 발명은 환자의 사전정보를 이용하여 환자 맞춤형 대화 상대가 됨으로써, 환자의 정신적 치료에 도움을 줄 수 있다.In addition, the present invention can help the patient's mental treatment by becoming a patient-customized conversation partner using the patient's prior information.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른, 장애물 인지 및 회피 주행 제어 방법은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.In addition, the obstacle recognition and avoidance driving control method according to an embodiment of the present invention may be recorded in a computer-readable medium including program instructions for performing various computer-implemented operations. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and carry out program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
이상과 같이 본 발명의 일실시예는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 일실시예는 상기 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 일실시예는 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, although one embodiment of the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, one embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiments, which are common knowledge in the field to which the present invention pertains. Various modifications and variations are possible from such a base material. Accordingly, one embodiment of the present invention should be understood only by the claims described below, and all equivalents or equivalent modifications thereof will fall within the scope of the spirit of the present invention.
100 : 장애물 인지 및 회피 주행 제어 시스템
110 : 영상촬영부
120 : 주행경로산출부
130 : 방향전환제어부
140 : 디스플레이부
150 : 보행분석부
160 : 말벗제어부
170 : 병실 모니터링부100: obstacle recognition and avoidance driving control system
110: video recording unit
120: driving route calculation unit
130: direction change control unit
140: display unit
150: gait analysis unit
160: horse control unit
170: ward monitoring unit
Claims (4)
안내 메시지를 출력하는 디스플레이부;
주변 환경을 촬영하는 영상촬영부; 및
주행 경로를 산출하는 주행경로산출부;를 포함하고,
상기 영상촬영부를 통해 촬영한 주변환경 데이터로부터 병실환경, 수술환자의 움직임을 진단하고 모니터링하는 병실 모니터링부;
환자의 보행을 분석하여 환자의 건강상태를 분석하는 보행분석부; 및
기설정된 환자의 설정거리 내에 접근하여 상기 환자의 사전 정보에 기반한 질의 응답을 진행하도록 제어하는 말벗제어부;를 더 포함하며
상기 방향전환제어부는,
적어도 하나의 옴니 휠을 포함하되, 상기 옴니 휠의 방향 및 속도를 제어하여 이동로봇의 진행 방향을 결정하고,
상기 주행경로산출부는,
상기 영상촬영부에서 촬영 및 분석된 데이터를 수신하여 환자, 사물 및 장소중 적어도 어느 하나의 목적지로 이동하기 위한 주행경로를 산출하고, 상기 주행경로 상에 장애물이 인식되는 경우, 상기 장애물을 회피하는 주행경로를 실시간으로 산출하는 것을 특징으로 하는 장애물 인지 및 회피 주행 제어 시스템.
A direction change control unit for changing the direction by controlling the operation of the omni wheel;
a display unit for outputting a guide message;
an image capturing unit for capturing the surrounding environment; and
Including; a driving route calculation unit for calculating a driving route;
a ward monitoring unit for diagnosing and monitoring the ward environment and movement of the surgical patient from the surrounding environment data captured by the image capturing unit;
a gait analysis unit that analyzes the patient's gait to analyze the patient's health condition; and
It further includes a; Malbot control unit for controlling to access within a preset distance of the patient to proceed with a question and answer based on the patient's prior information;
The direction change control unit,
Including at least one omni wheel, controlling the direction and speed of the omni wheel to determine the moving direction of the mobile robot,
The driving route calculation unit,
Receives the data captured and analyzed by the image capturing unit, calculates a travel route for moving to at least one destination among patients, objects, and places, and avoids the obstacle when an obstacle is recognized on the travel route Obstacle recognition and avoidance driving control system, characterized in that the driving route is calculated in real time.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190147900A KR102332200B1 (en) | 2019-11-18 | 2019-11-18 | Obstacle avoidance driving system based on blockage-aware and the method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190147900A KR102332200B1 (en) | 2019-11-18 | 2019-11-18 | Obstacle avoidance driving system based on blockage-aware and the method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210060182A KR20210060182A (en) | 2021-05-26 |
| KR102332200B1 true KR102332200B1 (en) | 2021-11-30 |
Family
ID=76137847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190147900A KR102332200B1 (en) | 2019-11-18 | 2019-11-18 | Obstacle avoidance driving system based on blockage-aware and the method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102332200B1 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017196414A (en) * | 2016-04-26 | 2017-11-02 | トヨタ自動車株式会社 | Walk analysis support robot |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150119734A (en) * | 2014-04-16 | 2015-10-26 | 경남대학교 산학협력단 | Hospital Room Assistant Robot |
-
2019
- 2019-11-18 KR KR1020190147900A patent/KR102332200B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017196414A (en) * | 2016-04-26 | 2017-11-02 | トヨタ自動車株式会社 | Walk analysis support robot |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20210060182A (en) | 2021-05-26 |
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