KR102345800B1 - 카고 로봇의 주행 제어 시스템 - Google Patents

카고 로봇의 주행 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카고 로봇의 주행 제어 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템은, 추종 대상으로서의 이동 객체 장치와; 이동 객체 장치의 후방에서 이동 객체 장치를 추종 주행하는 카고 로봇과; 카고 로봇의 전면부에 설치되며, 상기 이동 객체 장치의 바퀴를 실시간으로 인식하는 3차원 영상 인식장치; 및 카고 로봇에 설치되며, 상기 3차원 영상 인식장치에 의해 인식된 바퀴의 영상을 수신하여 미리 설정된 기준 영상과 비교/분석하고 그를 바탕으로 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 이벤트를 발생하여 카고 로봇의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 동작을 실행시키는 제어부를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 선행하는 2륜차의 바퀴를 인식 또는 선행 2륜차에 설치된 스마트 디바이스로부터의 명령신호를 수신하여 추종 주행하거나, 보행자를 인식하여 추종 주행 또는 선행 주행하는 제어방식을 도입함으로써, 기존의 일반 자전거를 비롯한 2륜차(오토바이, 스쿠터, 전기자전기 등)는 물론 킥보드나 원휠(one wheel), 투휠(two wheel) 스쿠터, 세그웨이(segway) 등에도 적용할 수 있음은 물론 보행자(사용자)에게도 적용하여 화물 또는 여객을 운송할 수 있다.

Description

카고 로봇의 주행 제어 시스템{System for controlling driving in cargo robot}
본 발명은 카고 로봇의 주행 제어 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 기존의 일반 자전거를 비롯한 2륜차(오토바이, 스쿠터, 전기자전기 등)는 물론 킥보드나 원휠(one wheel), 투휠(two wheel) 스쿠터, 세그웨이(segway) 등에도 적용할 수 있음은 물론 보행자(사용자)에게도 적용하여 화물 또는 여객을 운송할 수 있는 카고 로봇의 주행 제어 시스템에 관한 것이다.
자전거용 일반 카고(cargo)는 자전거에 연결하여 사용하는 하나의 운송 수단으로서, 화물을 운송할 시에는 카고를 견인장치에 의해 자전거에 연결하여 고정시키고, 비사용시에는 견인장치를 해제하여 카고를 분리시킨다. 이와 같이 자전거용 일반 카고는 자전거에의 연결 및 자전거로부터의 해제 작업이 필수적으로 수반된다. 또한, 이러한 카고에는 자체적으로 주행하거나 정지할 수 있는 수단이 없으며,카고의 주행 및 정지는 전적으로 자전거의 주행 및 정지에 의존하게 된다. 따라서 카고에 화물이 적재된 상태에서 자전거와 함께 주행할 때, 앞쪽의 자전거가 브레이크를 잡아 속도를 줄이거나 정지할 경우, 뒤쪽의 카고는 적재된 화물의 중량으로 인한 관성력(가속도)에 의해 앞으로 전진하는 힘이 작용하여 자전거를 밀게 되며, 이에 따라 자전거가 앞으로 밀려 자전거 앞쪽의 사물(자동차, 오토바이, 자전거, 사람 등)에 추돌 또는 장애물(전봇대, 벽면, 가로수 등)에의 충돌, 또는 자전거가 도로를 이탈하는 사태가 발생할 수 있다. 또한, 경사진 도로나 노면 상태가 좋지 않은 도로를 주행할 때 앞쪽의 자전거가 넘어질 경우 뒤쪽의 카고가 전복되거나, 뒤쪽의 카고가 옆으로 넘어질 경우 앞쪽의 자전거도 넘어질 수 있는 위험이 있다. 또한, 이상과 같은 종래 자전거용 일반 카고는 킥보드나 원휠(one wheel), 투휠(two wheel) 스쿠터, 세그웨이(segway) 등에는 사용할 수 없는 단점이 있다.
한편, 한국 등록특허공보 제10-1323705호(특허문헌 1)에는 "무인 화물 이송로봇을 이용한 무인 화물 이송시스템"이 개시되어 있는 바, 이에 따른 무인 화물 이송시스템은 무선통신망을 통해 조작신호를 수신하여 수신된 조작신호에 따라 이송로봇의 작업계획을 수립하되, 이동경로상에 배치된 복수 개의 QR랜드마크의 이미지를 인식하는 QR3차원 영상 인식장치(132)가 구비되어 상기 QR3차원 영상 인식장치(132)에서 입력된 QR랜드마크 이미지에 대한 영상정보를 이미지 프로세싱하여 상기 QR랜드마크에 포함된 위치 정보를 판독하며, 판독된 위치 정보를 기초로 하여 이송로봇의 현재위치 데이터를 보정하여 이송로봇의 작업계획을 수립하는 무인 화물 이송로봇(100); 및 상기 무선통신망을 통해 상기 무인 화물 이송로봇(100)으로 조작신호를 전송하여 사용자의 화물 운송지시를 전달하는 호스트단말(200);을 포함하고, 상기 무인 화물 이송로봇(100)은, 상기 QR3차원 영상 인식장치(132)에서 입력된 QR랜드마크 이미지에 대한 영상정보를 이미지 프로세싱하여 상기 QR랜드마크에 포함된 다음 QR랜드마크의 위치정보를 기초로 하여 이송로봇의 작업계획을 보정하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 특허문헌 1의 경우, QR랜드마크에 현위치정보를 입력함으로써 로봇의 현재위치 인식 및 위치보정이 용이하고, QR랜드마크에 이동경로상의 다음 QR랜드마크의 위치정보 등과 같이 로봇의 자율주행에 필요한 데이터를 대량으로 입력할 수 있어 더욱 정교한 자율주행 제어가 가능한 장점이 있기는 하나, 무인 화물 이송로봇(100)의 제어방식이 QR랜드마크에 입력된 정보에 의해 이루어지도록 되어 있어, 그 적용 범위가 공장이나 물류센터와 같은 한정된 공간으로 제한될 수 밖에 없고, QR랜드마크가 훼손되거나 오염물질에 의해 오염될 경우 제어가 제대로 이루어질 수 없는 문제점을 내포하고 있다.
한국 등록특허공보 제10-1323705호(2013.11.11. 공고)
본 발명은 이상과 같은 사항을 종합적으로 감안하여 창출된 것으로서, 선행하는 2륜차의 바퀴를 인식 또는 선행 2륜차에 설치된 스마트 디바이스로부터의 명령신호를 수신하여 추종주행하거나, 보행자를 인식하여 추종주행 또는 선행주행하는 제어방식을 도입함으로써, 기존의 일반 자전거를 비롯한 2륜차(오토바이, 스쿠터, 전기자전기 등)는 물론 킥보드나 원휠(one wheel), 투휠(two wheel) 스쿠터, 세그웨이(segway) 등에도 적용할 수 있음은 물론 보행자(사용자)에게도 적용하여 화물 또는 여객을 운송할 수 있는 카고 로봇의 주행 제어 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템은,
추종 대상으로서의 이동 객체 장치와;
상기 이동 객체 장치의 후방에서 이동 객체 장치를 추종 주행하는 카고 로봇과;
상기 카고 로봇의 전면부에 설치되며, 상기 이동 객체 장치의 바퀴를 실시간으로 인식하는 3차원 영상 인식장치; 및
상기 카고 로봇에 설치되며, 상기 3차원 영상 인식장치에 의해 인식된 바퀴의 영상을 수신하여 미리 설정된 기준 영상과 비교/분석하고 그를 바탕으로 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 이벤트를 발생하여 카고 로봇의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 동작을 실행시키는 제어부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 이동 객체 장치는 일반 자전거, 전기 자전거, 오토바이, 일반킥보드, 전동 킥보드, 원휠 스쿠터, 투휠 스쿠터, 4륜 전동 차량 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 카고 로봇에는 상기 이동 객체 장치와의 거리를 측정하여 이동 객체 장치와 일정 간격을 유지하기 위한 간격 유지 수단으로서 레이더 센서, 초음파 센서, 속도 측정 센서 중 적어도 어느 하나가 설치될 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템은,
추종 대상으로서의 이동 객체 장치와;
상기 이동 객체 장치의 후방에서 이동 객체 장치를 추종 주행하는 카고 로봇과;
상기 이동 객체 장치에 설치되며, 이동 객체 장치의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 모션을 모션 센서에 의해 감지하고 이벤트로 전환하여 무선 송신하는 이동통신 단말기; 및
상기 카고 로봇에 설치되며, 상기 이동통신 단말기로부터의 모션 센싱에 대한 이벤트 전환값을 무선 수신하고, 그를 바탕으로 카고 로봇의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 동작을 실행시키는 제어부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 이동 객체 장치는 일반 자전거, 전기 자전거, 오토바이, 일반킥보드, 전동 킥보드, 원휠 스쿠터, 투휠 스쿠터, 4륜 전동 차량 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 카고 로봇에는 상기 이동 객체 장치와의 거리를 측정하여 이동 객체 장치와 일정 간격을 유지하기 위한 간격 유지 수단으로서 레이더 센서, 초음파 센서, 속도 측정 센서 중 적어도 어느 하나가 설치될 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템은,
추종 대상으로서의 이동 객체 장치와;
상기 이동 객체 장치의 후방에서 이동 객체 장치를 추종 주행하는 카고 로봇과;
상기 카고 로봇의 전면부에 설치되며, 상기 이동 객체 장치의 바퀴를 실시간으로 인식하는 3차원 영상 인식장치와;
상기 이동 객체 장치에 설치되며, 이동 객체 장치의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 모션을 모션 센서에 의해 감지하고 이벤트로 전환하여 무선 송신하는 이동통신 단말기; 및
상기 카고 로봇에 설치되며, 상기 3차원 영상 인식장치에 의해 인식된 바퀴의 영상을 수신하여 미리 설정된 기준 영상과 비교/분석하여 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 이벤트를 발생하고, 상기 이동통신 단말기로부터의 모션 센싱에 대한 이벤트 전환값을 수신하여, 카고 로봇의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 동작을 실행시키는 제어부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 제어부는 상기 카고 로봇의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 동작을 실행시킴에 있어서, 상기 3차원 영상 인식장치에 의해 인식된 바퀴의 영상을 미리 설정된 기준 영상과 비교/분석하여 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 이벤트를 발생한 것을 제1순위의 바탕으로 하고, 상기 이동통신 단말기로부터의 모션 센싱에 대한 이벤트 전환값을 제2순위의 바탕으로 하여 상기 카고 로봇의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 동작을 실행시킬 수 있다.
또한, 상기 카고 로봇에는 상기 이동 객체 장치와의 거리를 측정하여 이동 객체 장치와 일정 간격을 유지하기 위한 간격 유지 수단으로서 레이더 센서, 초음파 센서, 속도 측정 센서 중 적어도 어느 하나가 설치될 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템은,
보행자(사용자)를 추종 주행하는 카고 로봇과;
상기 카고 로봇의 전면부에 설치되며, 보행자(사용자)의 후방에서 보행자의 전체 모습이나 다리 부분 또는 신발 부분을 인식하는 3차원 영상 인식장치; 및
상기 카고 로봇에 설치되며, 상기 3차원 영상 인식장치에 의해 인식된 보행자의 전체 모습이나 다리 부분 또는 신발 부분 영상을 미리 설정된 기준 영상과 비교/분석하여 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 이벤트를 발생하고, 카고 로봇의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 동작을 실행시키는 제어부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 카고 로봇에는 보행자와의 거리를 측정하여 보행자와 일정 간격을 유지하기 위한 간격 유지 수단으로서 레이더 센서, 초음파 센서, 속도 측정 센서 중 적어도 어느 하나가 설치될 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제5 실시예에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템은,
보행자의 전방에서 보행자가 소지한 이동통신 단말기로부터의 제어 명령 신호에 따라 선행 주행하는 카고 로봇과;
보행자에 의해 소지되며, 탑재된 카고 로봇 제어용 앱을 실행시켜 직진, 좌우 조향의 명령신호를 무선 송신하는 이동통신 단말기; 및
상기 카고 로봇에 설치되며, 상기 이동통신 단말기로부터의 명령신호를 무선 통신 모듈을 통해 수신하여 카고 로봇의 직진, 좌우 조향 동작을 실행시키는 제어부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 이동통신 단말기에 탑재된 카고 로봇 제어용 앱은 상기 카고 로봇이 일정한 지점까지 주행하도록 하는 명령을 내리는 기능을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 카고 로봇의 후면부에는 3차원 영상 인식장치 또는 보행자를 인지할 수 있는 센싱 장치가 설치될 수 있으며, 이를 통해 보행자의 정지, 보행속도 감속 또는 가속을 센싱하고, 상기 제어부가 그 센싱값을 바탕으로 카고 로봇의 정지, 감속 또는 가속 동작을 실행시키도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 카고 로봇은 복수의 카고 로봇이 일렬로 대열을 이루어 주행할 수 있다.
이때, 복수의 카고 로봇이 대열 주행을 할 경우 최선두 카고 로봇은 선행하는 이동 객체 장치를 인식 및 추종 주행하고, 후행의 카고 로봇은 각각 선행의 카고 로봇의 뒷바퀴 또는 선행 카고 로봇에 마련되어 있는 특정 표식을 센싱하여 추종 주행하도록 구성될 수 있다.
이때, 또한 상기 제어부는 카고 로봇의 대열 주행 상태 및 카고 로봇의 순서를 카고 로봇에 설치되어 있는 GPS 모듈을 통해 파악하여 사용자의 이동통신 단말기에 표시할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 선행하는 2륜차의 바퀴를 인식 또는 선행 2륜차에 설치된 스마트 디바이스로부터의 명령신호를 수신하여 추종 주행하거나, 보행자를 인식하여 추종 주행 또는 선행 주행하는 제어방식을 도입함으로써, 기존의 일반 자전거를 비롯한 2륜차(오토바이, 스쿠터, 전기자전기 등)는 물론 킥보드나 원휠(one wheel), 투휠(two wheel) 스쿠터, 세그웨이(segway) 등에도 적용할 수 있음은 물론 보행자(사용자)에게도 적용하여 화물 또는 여객을 운송할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템에 있어서, 3차원 영상 인식장치에 의해 인식된 바퀴 영상 화면에 따른 이벤트 발생의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템에 있어서, 3차원 영상 인식장치에 의해 인식된 바퀴 영상 화면에 따른 이벤트 발생의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템에 있어서, 원휠 스쿠터 및 4륜 전동 차량을 추종 주행하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제4 및 제5 실시예에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템에 있어서, 카고 로봇이 4륜 전동 휠체어를 선행 주행하는 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템에 있어서, 복수의 카고 로봇이 일렬로 대열을 이루어 주행하는 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템(100)은, 추종 대상으로서의 이동 객체 장치(110)(예컨대, 일반 자전거)와; 이동 객체 장치(110)의 후방에서 이동 객체 장치(110)를 추종 주행하는 카고 로봇(120)과; 카고 로봇(120)의 전면부에 설치되며, 이동 객체 장치(110)의 바퀴(여기서는 자전거의 뒷바퀴)를 실시간으로 인식하는 3차원 영상 인식장치(130); 및 카고 로봇(120)에 설치되며, 3차원 영상 인식장치(130)에 의해 인식된 바퀴의 영상을 수신하여 미리 설정된 기준 영상과 비교/분석하고 그를 바탕으로 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 이벤트를 발생하여 카고 로봇(120)의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 동작을 실행시키는 제어부(140)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 이동 객체 장치(110)는 일반 자전거, 전기 자전거, 오토바이, 일반 킥보드, 전동 킥보드, 원휠 스쿠터, 투휠 스쿠터, 4륜 전동 차량 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 카고 로봇(120)에는 상기 이동 객체 장치(110)와의 거리를 측정하여 이동 객체 장치(110)와 일정 간격(D)을 유지하기 위한 간격 유지수단(150)으로서 레이더 센서, 초음파 센서, 속도 측정 센서 중 적어도 어느 하나가 설치될 수 있다.
또한, 상기 3차원 영상 인식장치(130)는 3D 카메라, 레이더 3D 인식장치(예를 들면, LiDAR(Light Detection And Ranging) 등), 초음파 3차원 영상 인식장치를 포함할 수 있다.
또한, 이상은 카고 로봇(120)이 이동 객체 장치(110)(일반 자전거)의 후방에서 추종 주행하는 경우를 설명했으나, 경우에 따라서는 후술하는 도 7의 (B) 및 도 8과 같이, 카고 로봇(120)이 이동 객체 장치(110)(일반 자전거)의 전방에서 선행 주행하는 방식도 가능하다.
도 2는 본 발명에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템에 있어서, 3차원 영상 인식장치에 의해 인식된 바퀴 영상 화면에 따른 이벤트 발생의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 이는 카고 로봇(120)이 2륜 일반 자전거를 추종 주행하는 경우로서, 전술한 바와 같이 카고 로봇(120)의 전면부에 설치된 3차원 영상 인식장치(130)에 의해 이동 객체 장치(110)(즉, 일반 자전거)의 뒷바퀴를 실시간으로 인식하면, 제어부(140)는 3차원 영상 인식장치(130)에 의해 인식된 바퀴의 영상을 수신하여, 도 2의 (A)와 같은 미리 설정된 기준 영상과 비교/분석하고(즉, 3차원 영상 인식장치의 인식 영상 화면 중심부에 기준 표시를 두어 이를 기준으로 비교/분석함), 비교/분석 결과 인식된 영상이 (B)와 같으면(즉, 기준 영상의 바퀴의 크기와 비교하여 그 길이와 폭이 상대적으로 더 작으면) 가속, (C)와 같으면(즉, 기준 영상의 바퀴의 크기와 비교하여 그 길이와 폭이 상대적으로 더 크면) 정지, (D)와 같으면(즉, 바퀴의 영상의 모습이 우측으로 굽은 원호 형태이면) 좌향, (E)와 같으면(즉, 바퀴의 영상의 모습이 좌측으로 굽은 원호 형태이면) 우향 이벤트를 각각 발생하여 카고 로봇(120)의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 동작을 실행시키게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템에 있어서, 3차원 영상 인식장치에 의해 인식된 바퀴 영상 화면에 따른 이벤트 발생의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 이는 카고 로봇(120)이 투휠 스쿠터(세그웨이도 포함)(즉, 2개의 바퀴가 전후로 배치된 구조가 아니라 좌우로 나란히 배치된 구조의 전동 차량)를 추종 주행하는 경우로서, 추종 주행의 방식(원리)은 위에서 설명한 2륜 일반 자전거의 후륜 센싱 추종 주행 방식과 동일하다. 즉, 카고 로봇(120)의 전면부에 설치된 3차원 영상 인식장치(130)에 의해 이동 객체 장치(110)(즉, 투휠 스쿠터)의 전체 모습을 실시간으로 인식하면, 제어부(140)는 3차원 영상 인식장치(130)에 의해 인식된 투휠 스쿠터의 영상을 수신하여, 도 3의 (A)와 같은 미리 설정된 기준 영상과 비교/분석하고(즉, 3차원 영상 인식장치의 인식 영상 화면 중심부에 기준 표시를 두어 이를 기준으로 비교/분석함), 비교/분석 결과 인식된 영상이 (B)와 같으면(즉, 기준 영상의 투휠 스쿠터의 크기와 비교하여 그 크기가 상대적으로 더 작으면) 가속, (C)와 같으면(즉, 기준 영상의 투휠 스쿠터의 크기와 비교하여 그 크기가 상대적으로 더 크면) 정지, (D)와 같으면(즉, 투휠 스쿠터의 자세가 중앙의 수평 중심선을 기준으로 좌측이 내려가고 우측이 올라간 형태이면) 좌향, (E)와 같으면(즉, 투휠 스쿠터의 자세가 중앙의 수평 중심선을 기준으로 좌측이 올라가고 우측이 내려간 형태이면) 우향 이벤트를 각각 발생하여 카고 로봇(120)의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 동작을 실행시키게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템에 있어서, 원휠 스쿠터 및 4륜 전동 차량을 추종 주행하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 4의 (A)를 참조하면, 이는 카고 로봇(120)이 원휠 스쿠터(외발 자전거 포함)(110)를 추종 주행하는 경우로서, 추종 주행의 방식(원리)은 위에서 설명한 2륜 일반 자전거의 후륜 센싱 추종 주행 방식과 동일하다. 즉, 카고 로봇(120)의 전면부에 설치된 3차원 영상 인식장치(130)에 의해 이동 객체 장치(110)(즉, 원휠 스쿠터)의 바퀴를 실시간으로 인식하면, 제어부(140)는 3차원 영상 인식장치(130)에 의해 인식된 바퀴의 영상을 수신하여, 도 2의 (A)와 같은 미리 설정된 기준 영상과 비교/분석하고(즉, 3차원 영상 인식장치의 인식 영상 화면 중심부에 기준 표시를 두어 이를 기준으로 비교/분석함), 비교/분석 결과 인식된 영상이 (B)와 같으면(즉, 기준 영상의 바퀴의 크기와 비교하여 그 길이와 폭이 상대적으로 더 작으면) 가속, (C)와 같으면(즉, 기준 영상의 바퀴의 크기와 비교하여 그 길이와 폭이 상대적으로 더 크면) 정지, (D)와 같으면(즉, 바퀴의 영상의 모습이 우측으로 굽은 원호 형태이면) 좌향, (E)와 같으면(즉, 바퀴의 영상의 모습이 좌측으로 굽은 원호 형태이면) 우향 이벤트를 각각 발생하여 카고 로봇(120)의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 동작을 실행시키게 된다.
여기서, 이상과 같이 카고 로봇(120)이 원휠 스쿠터(외발 자전거 포함)(110)를 추종 주행함에 있어서, 추종 주행 방식이 위에서 설명한 3차원 영상 인식장치(130)에 의한 후륜 센싱(인식)을 이용한 방식이 아니라, 후술하는 이동통신 단말기(예를 들면, 스마트폰)의 모션 센서값의 이벤트 전환을 이용한 방식인 경우(도 5 참조), 상기 제어부(140)는 가속, 감속, 정지 이벤트에 대해서는 이벤트를 수신 즉시 카고 로봇(120)에서 이벤트를 실행시키고, 좌우 조향 이벤트에 대해서는 카고 로봇(120)이 추종하는 이동 객체 장치(110)(원휠 스쿠터)의 바퀴와 카고 로봇(120) 간의 간격(거리)만큼 카고 로봇(120)이 진행한 후 이벤트(좌우 조향)를 실행시키도록 구성될 수 있다.
도 4의 (B)를 참조하면, 이는 카고 로봇(120)이 4륜 전동 차량(예컨대, 전동휠체어)을 추종 주행하는 경우로서, 추종 주행의 방식(원리)은 위에서 설명한 투휠 스쿠터의 추종 주행 방식과 동일하다. 즉, 카고 로봇(120)의 전면부에 설치된 3차원 영상 인식장치(130)에 의해 이동 객체 장치(110)(즉, 전동 휠체어)의 후방 2개의 바퀴 모습을 실시간으로 인식하면, 제어부(140)는 3차원 영상 인식장치(130)에 의해 인식된 전동 휠체어의 후방 2개의 바퀴 영상을 수신하여, 도 3의 (A)와 같은 미리 설정된 기준 영상과 비교/분석하고(즉, 3차원 영상 인식장치의 인식 영상 화면 중심부에 기준 표시를 두어 이를 기준으로 비교/분석함), 비교/분석 결과 인식된 영상이 (B)와 같으면(즉, 기준 영상의 투휠 스쿠터의 크기와 비교하여 그 크기가 상대적으로 더 작으면) 가속, (C)와 같으면(즉, 기준 영상의 투휠 스쿠터의 크기와 비교하여 그 크기가 상대적으로 더 크면) 정지, (D)와 같으면(즉, 투휠 스쿠터의 자세가 중앙의 수평 중심선을 기준으로 좌측이 내려가고 우측이 올라간 형태이면) 좌향, (E)와 같으면(즉, 투휠 스쿠터의 자세가 중앙의 수평 중심선을 기준으로 좌측이 올라가고 우측이 내려간 형태이면) 우향 이벤트를 각각 발생하여 카고 로봇(120)의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 동작을 실행시키게 된다.
한편, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템(500)은, 위에서 설명한 본 발명의 제1 실시예에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템(100)과 그 구성에 있어서 크게 다르지는 않다. 다만, 추종 주행 방식에 있어서, 제1 실시예의 경우는 3차원 영상 인식장치에 의한 후륜 센싱(인식)을 이용한 방식인 반면, 이 제2 실시예의 경우는 이동통신 단말기(예컨대, 스마트폰)의 모션 센서값의 이벤트 전환을 이용한 방식이라는 점에서 차이가 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템(500)은, 추종 대상으로서의 이동 객체 장치(510)(예컨대, 일반 자전거)와; 이동 객체 장치(510)의 후방에서 이동 객체 장치(510)를 추종 주행하는 카고 로봇(520)과; 이동 객체 장치(510)에 설치되며, 이동 객체 장치(510)의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 모션을 모션 센서(미도시)에 의해 감지하고 이벤트로 전환하여 무선 송신하는 이동통신 단말기(530); 및 상기 카고 로봇(520)에 설치되며, 이동통신 단말기(530)로부터의 모션 센싱에 대한 이벤트 전환값을 카고 로봇(520)에 설치되어 있는 무선 통신 모듈(미도시)을 통해 무선 수신하고, 그를 바탕으로 카고 로봇(520)의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 동작을 실행시키는 제어부(540)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 이동 객체 장치(510)는 일반 자전거, 전기 자전거, 오토바이, 일반 킥보드, 전동 킥보드, 원휠 스쿠터, 투휠 스쿠터, 4륜 전동 차량(예컨대, 전동 휠체어) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 카고 로봇(520)에는 상기 이동 객체 장치(510)와의 거리를 측정하여 이동 객체 장치(510)와 일정 간격을 유지하기 위한 간격 유지 수단(550)으로서 레이더 센서, 초음파 센서, 속도 측정 센서 중 적어도 어느 하나가 설치될 수 있다. 또한, 상기 이동통신 단말기(530)로는 스마트폰을 비롯하여, 모션 센서가 설치되어 있는 스마트 기기라면 특별히 제한을 두지 않고 모두 사용할 수 있다.
이상과 같은 구성의 제2 실시예에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템(500)에 있어서, 상기 제어부(540)가 이동통신 단말기(530)로부터의 모션 센싱에 대한 이벤트 전환값을 무선 수신하여 카고 로봇(520)의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 동작을 실행시킴에 있어서, 상기 제어부(540)는 가속, 감속, 정지 이벤트에 대해서는 이벤트를 수신 즉시 카고 로봇(520)에서 이벤트를 실행시키고, 좌우 조향 이벤트에 대해서는 카고 로봇(520)이 추종하는 이동 객체 장치(510)(일반 자전거)의 전륜까지 진행한 후 이벤트를 실행시키도록 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 이는 위에서 설명한 본 발명의 제1 실시예에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템(100)(도 1 참조)과 제2 실시예에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템(500(도 5 참조)을 결합한 형태이다.
즉, 본 발명의 제3 실시예에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템(600)은, 추종 대상으로서의 이동 객체 장치(610)(예컨대, 일반 자전거)와; 이동 객체 장치(610)의 후방에서 이동 객체 장치(610)를 추종 주행하는 카고 로봇(620)과; 카고 로봇(620)의 전면부에 설치되며, 상기 이동 객체 장치(610)의 바퀴(뒷바퀴)를 실시간으로 인식하는 3차원 영상 인식장치(630)와; 상기 이동 객체 장치(610)에 설치되며, 이동 객체 장치(610)의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 모션을 모션 센서에 의해 감지하고 이벤트로 전환하여 무선 송신하는 이동통신 단말기(640); 및 상기 카고 로봇(620)에 설치되며, 상기 3차원 영상 인식장치(630)에 의해 인식된 바퀴의 영상을 수신하여 미리 설정된 기준 영상과 비교/분석하여 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 이벤트를 발생하고, 상기 이동통신 단말기(640)로부터의 모션 센싱에 대한 이벤트 전환값을 수신하여, 카고 로봇(620)의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 동작을 실행시키는 제어부(650)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제어부(650)는 상기 카고 로봇(620)의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 동작을 실행시킴에 있어서, 상기 3차원 영상 인식장치(630)에 의해 인식된 바퀴의 영상을 미리 설정된 기준 영상과 비교/분석하여 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 이벤트를 발생한 것을 제1순위의 바탕으로 하고, 상기 이동통신 단말기(640)로부터의 모션 센싱에 대한 이벤트 전환값을 제2순위의 바탕으로 하여 상기 카고 로봇(620)의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 동작을 실행시킬 수 있다.
또한, 상기 카고 로봇(620)에는 상기 이동 객체 장치(610)와의 거리를 측정하여 이동 객체 장치(610)와 일정 간격(D)을 유지하기 위한 간격 유지 수단(660)으로서 레이더 센서, 초음파 센서, 속도 측정 센서 중 적어도 어느 하나가 설치될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제4 및 제5 실시예에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 7의 (A)를 참조하면, 이는 본 발명의 제4 실시예에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템을 나타낸 것으로서, 이 제4 실시예의 카고 로봇의 주행 제어 시스템은, 보행자(사용자)를 추종 주행하는 카고 로봇(120)과; 카고 로봇(120)의 전면부에 설치되며, 보행자(사용자)의 후방에서 보행자의 전체 모습이나 다리 부분 또는 신발 부분을 인식하는 3차원 영상 인식장치(130); 및 상기 카고 로봇(120)에 설치되며, 상기 3차원 영상 인식장치(130)에 의해 인식된 보행자의 전체 모습이나 다리 부분 또는 신발 부분 영상을 미리 설정된 기준 영상과 비교/분석하여 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 이벤트를 발생하고, 카고 로봇(120)의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 동작을 실행시키는 제어부(140)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 카고 로봇(120)에는 보행자와의 거리를 측정하여 보행자와 일정 간격(D)을 유지하기 위한 간격 유지 수단(150)으로서 레이더 센서, 초음파 센서, 속도 측정 센서 중 적어도 어느 하나가 설치될 수 있다.
도 7의 (B)를 참조하면, 이는 본 발명의 제5 실시예에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템을 나타낸 것으로서, 이 제5 실시예의 카고 로봇의 주행 제어 시스템은, 보행자의 전방에서 보행자가 소지한 이동통신 단말기(530)로부터의 제어 명령 신호에 따라 선행 주행하는 카고 로봇(120)과; 보행자에 의해 소지되며, 탑재된 카고 로봇 제어용 앱을 실행시켜 직진, 좌우 조향의 명령신호를 무선 송신하는 이동통신 단말기(530); 및 상기 카고 로봇(120)에 설치되며, 상기 이동통신 단말기(530)로부터의 명령신호를 무선 통신 모듈(미도시)을 통해 수신하여 카고 로봇(120)의 직진, 좌우 조향 동작을 실행시키는 제어부(140)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 이동통신 단말기(530)에 탑재된 카고 로봇 제어용 앱은 상기 카고 로봇(120)이 일정한 지점까지 주행하도록 하는 명령을 내리는 기능을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 카고 로봇(120)의 후면부에는 3차원 영상 인식장치 또는 보행자를 인지할 수 있는 센싱 장치가 설치될 수 있으며, 이를 통해 보행자의 정지, 보행속도 감속 또는 가속을 센싱하고, 상기 제어부(140)가 그 센싱값을 바탕으로 카고 로봇(120)의 정지, 감속 또는 가속 동작을 실행시키도록 구성될 수 있다.
여기서, 또한 이상과 같은 도 7의 (B)는 보행자가 카고 로봇(120)의 후방에서 이동통신 단말기(530)로 제어 명령 신호를 카고 로봇(120)에 전송하는 방식을 설명하였으나, 경우에 따라서는 보행자가 카고 로봇(120)의 좌측이나 우측, 대각선 방향에서 이동통신 단말기(530)를 이용하여 제어 명령 신호를 카고 로봇(120)에 전송하는 방식도 가능하다.
도 8은 본 발명에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템에 있어서, 카고 로봇이 4륜 전동 휠체어를 선행 주행하는 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 이는 카고 로봇(120)이 이동 객체 장치(110)로서의 4륜 전동 휠체어를 선행 주행하는 경우를 나타낸 것으로서, 카고 로봇(120)이 4륜 전동 휠체어를 선행 주행하는 방식(원리)은 도 7의 (B)에서 설명한 카고 로봇(120)이 보행자를 선행 주행하는 방식(원리)과 동일하다.
도 9는 본 발명에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템에 있어서, 복수의 카고 로봇이 일렬로 대열을 이루어 주행하는 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 카고 로봇(120a∼120c)이 일렬로 대열을 이루어 주행할 수 있다. 이때, 복수의 카고 로봇(120a∼120c)이 대열 주행을 할 경우 최선두 카고 로봇(120a)은 선행하는 이동 객체 장치(110)(예컨대, 전동 킥보드)의 바퀴(뒷바퀴)를 3차원 영상 인식장치(130)로 인식 및 추종 주행하고, 후행의 카고 로봇(120b,120c)은 각각 선행의 카고 로봇의 뒷바퀴 또는 선행 카고 로봇에 마련되어 있는 특정 표식(미도시)을 센싱하여 추종 주행하도록 구성될 수 있다.
이때, 또한 제어부(140)는 카고 로봇(120a∼120c)의 대열 주행 상태 및 카고 로봇(120a∼120c)의 순서를 카고 로봇에 설치되어 있는 GPS 모듈(미도시)을 통해 파악하여 사용자의 이동통신 단말기(530)(예컨대, 스마트폰)에 표시할 수 있다. 이때, 사용자는 이동통신 단말기(530)(스마트폰)에 탑재된 카고 로봇 제어용 앱을 이용하여 각 카고 로봇을 결합 및 해제시킬 수 있다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 카고 로봇의 주행 제어 시스템은 선행하는 2륜차의 바퀴를 인식 또는 선행 2륜차에 설치된 스마트 디바이스로부터의 명령신호를 수신하여 추종 주행하거나, 보행자를 인식하여 추종 주행 또는 선행 주행하는 제어방식을 도입함으로써, 기존의 일반 자전거를 비롯한 2륜차(오토바이, 스쿠터, 전기자전기 등)는 물론 킥보드나 원휠(one wheel), 투휠(two wheel) 스쿠터, 세그웨이(segway) 등에도 적용할 수 있음은 물론 보행자(사용자)에게도 적용하여 화물 또는 여객을 운송할 수 있는 장점이 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110,510,610: 이동 객체 장치 120,520,620: 카고 로봇
130,630: 3차원 영상 인식장치 140,540,650: 제어부
150,550,660: 간격 유지 수단 530,640: 이동통신 단말기

Claims (18)

  1. 추종 대상으로서의 이동 객체 장치와;
    상기 이동 객체 장치의 후방에서 이동 객체 장치를 추종 주행하는 카고 로봇과;
    상기 카고 로봇의 전면부에 설치되며, 상기 이동 객체 장치의 바퀴를 실시간으로 인식하는 3차원 영상 인식장치; 및
    상기 카고 로봇에 설치되며, 상기 3차원 영상 인식장치에 의해 인식된 바퀴의 영상을 수신하여 미리 설정된 기준 영상과 비교/분석하고 그를 바탕으로 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 이벤트를 발생하여 카고 로봇의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 동작을 실행시키는 제어부를 포함하고,
    상기 카고 로봇은 복수의 카고 로봇이 일렬로 대열을 이루어 주행하되, 최선두 카고 로봇은 선행하는 이동 객체 장치를 인식 및 추종 주행하고, 후행의 카고 로봇은 각각 선행의 카고 로봇의 뒷바퀴 또는 선행 카고 로봇에 마련되어 있는 특정 표식을 센싱하여 추종 주행하도록 구성된 카고 로봇의 주행 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동 객체 장치는 일반 자전거, 전기 자전거, 오토바이, 일반 킥보드, 전동 킥보드, 원휠 스쿠터, 투휠 스쿠터, 4륜 전동 차량 중 적어도 어느 하나를 포함하는 카고 로봇의 주행 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 카고 로봇에는 상기 이동 객체 장치와의 거리를 측정하여 이동 객체 장치와 일정 간격을 유지하기 위한 간격 유지 수단으로서 레이더 센서, 초음파 센서, 속도 측정 센서 중 적어도 어느 하나가 설치되어 있는 카고 로봇의 주행 제어 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 추종 대상으로서의 이동 객체 장치와;
    상기 이동 객체 장치의 후방에서 이동 객체 장치를 추종 주행하는 카고 로봇과;
    상기 카고 로봇의 전면부에 설치되며, 상기 이동 객체 장치의 바퀴를 실시간으로 인식하는 3차원 영상 인식장치와;
    상기 이동 객체 장치에 설치되며, 이동 객체 장치의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 모션을 모션 센서에 의해 감지하고 이벤트로 전환하여 무선 송신하는 이동통신 단말기; 및
    상기 카고 로봇에 설치되며, 상기 3차원 영상 인식장치에 의해 인식된 바퀴의 영상을 수신하여 미리 설정된 기준 영상과 비교/분석하여 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 이벤트를 발생하고, 상기 이동통신 단말기로부터의 모션 센싱에 대한 이벤트 전환값을 수신하여, 카고 로봇의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 동작을 실행시키는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 카고 로봇의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 동작을 실행시킴에 있어서, 상기 3차원 영상 인식장치에 의해 인식된 바퀴의 영상을 미리 설정된 기준 영상과 비교/분석하여 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 이벤트를 발생한 것을 제1순위의 바탕으로 하고, 상기 이동통신 단말기로부터의 모션 센싱에 대한 이벤트 전환값을 제2순위의 바탕으로 하여 상기 카고 로봇의 좌우 조향, 가속, 감속, 정지 동작을 실행시키는 카고 로봇의 주행 제어 시스템.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 카고 로봇에는 상기 이동 객체 장치와의 거리를 측정하여 이동 객체 장치와 일정 간격을 유지하기 위한 간격 유지 수단으로서 레이더 센서, 초음파 센서, 속도 측정 센서 중 적어도 어느 하나가 설치되어 있는 카고 로봇의 주행 제어 시스템.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 카고 로봇의 대열 주행 상태 및 카고 로봇의 순서를 카고 로봇에 설치되어 있는 GPS 모듈을 통해 파악하여 사용자의 이동통신 단말기에 표시하는 카고 로봇의 주행 제어 시스템.
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