KR102375306B1 - 작업 차량에 대한 주행정보 디스플레이 장치 및 방법 그리고 주행속도 제어방법 - Google Patents

작업 차량에 대한 주행정보 디스플레이 장치 및 방법 그리고 주행속도 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 주행정보 디스플레이 장치는, 상기 작업 차량에 부착된 지형 스캔 장치에서 획득한 지형스캔 이미지에 기초하여, 상기 지형스캔 이미지에서 지형 데이터를 산출하는 지형 데이터 산출부; 상기 산출된 지형 데이터에 따라 상기 적정주행속도를 산출하는 적정주행속도 산출부; 상기 경로를 캡쳐한 이미지에 상기 산출된 적정주행속도를 중첩한 합성 이미지를 생성하는 이미지 생성부; 및 상기 생성된 합성 이미지를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 주행속도 제어방법은, 상기 작업 차량에 부착된 지형 스캔 장치에서 획득한 지형스캔 이미지에 기초하여, 상기 지형스캔 이미지에서 지형 데이터를 산출하는 단계; 상기 산출된 지형 데이터에 따라 상기 적정주행속도를 산출하는 단계; 상기 작업 차량이 상기 경로를 상기 산출된 적정주행속도로 주행하도록 주행제어신호를 생성하는 단계; 상기 작업 차량에 부착된 관성 센서에서 획득한 센싱값에 기초하여, 상기 산출된 적정주행속도로 상기 경로를 주행하는 상기 작업 차량에 대한 진동 데이터를 산출하는 단계; 상기 산출된 진동 데이터에 따라 상기 산출된 적정주행속도를 조정하는 단계; 및 상기 작업 차량이 상기 경로를 상기 조정된 적정주행속도로 주행하도록 상기 주행제어신호를 재생성하는 단계를 포함한다.

Description

작업 차량에 대한 주행정보 디스플레이 장치 및 방법 그리고 주행속도 제어방법{Driving information display device and method and driving speed control method for a working vehicle}
본 발명은 원격지에서 작업을 수행하는 작업 차량의 주행을 제어하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지형 데이터 및 진동 데이터를 이용하여 적정주행속도를 산출하고, 산출된 적정주행속도로 주행하도록 작업 차량을 제어하는 방법에 관한 것이다.
무인차량 및 이동형 로봇 등 원격지에서 작업을 수행하는 작업 차량은 자율주행 또는 원격주행의 방식으로 주행할 수 있다.
자율주행의 경우, 작업 차량은 주행하려는 경로에 대한 데이터를 획득하고, 획득한 데이터를 토대로 적정주행속도를 산출하여, 적정주행속도로 해당 경로를 주행할 수 있다.
작업 차량은 사용자와 떨어진 원격지에서 작업을 수행하기 때문에 사고 없이 안정적으로 주행하는 것이 중요하다. 따라서 작업 차량은 해당 경로에 대해 실제 적정주행속도와 오차가 최소화되도록 적정주행속도를 산출해야 한다.
원격주행의 경우, 원격 제어 장치가 자동으로 작업 차량의 주행을 제어하거나 또는 사용자 입력에 따라 수동으로 작업 차량의 주행을 제어할 수 있다.
원격 제어 장치에서 자동으로 작업 차량의 주행을 제어하는 경우는 자율주행의 경우와 마찬가지로, 작업 차량이 해당 경로에 대해 실제 적정주행속도와 유사한 속도로 주행하도록 제어하는 것이 중요하다.
원격 제어 장치에서 수동으로 작업 차량의 주행을 제어하는 경우는 사용자가 작업 차량을 해당 경로에서 적정주행속도로 주행하게 제어할 수 있도록, 사용자에게 주행정보를 제공하는 것이 중요하다.
이에, 본 발명에서는 작업 차량이 주행하려는 경로에 대한 적정주행속도를 산출하는 방법 및 사용자에게 작업 차량이 해당 경로를 적정주행속도로 주행하도록 제어하는데 필요한 주행정보를 디스플레이하는 방법을 제안하고자 한다.
한국특허등록 제10-1703144호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 사용자에게 작업 차량이 적정주행속도로 주행할 수 있도록 제어하는데 필요한 주행정보를 디스플레이하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 작업 차량이 주행하려는 경로에 대한 적정주행속도를 실제 적정주행속도와 오차를 최소화하여 산출하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 주행정보 디스플레이 장치는, 상기 작업 차량에 부착된 지형 스캔 장치에서 획득한 지형스캔 이미지에 기초하여, 상기 지형스캔 이미지에서 지형 데이터를 산출하는 지형 데이터 산출부; 상기 산출된 지형 데이터에 따라 상기 적정주행속도를 산출하는 적정주행속도 산출부; 상기 경로를 캡쳐한 이미지에 상기 산출된 적정주행속도를 중첩한 합성 이미지를 생성하는 이미지 생성부; 및 상기 생성된 합성 이미지를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 주행정보 디스플레이 방법은, 상기 작업 차량에 부착된 지형 스캔 장치에서 획득한 지형스캔 이미지에 기초하여, 상기 지형스캔 이미지에서 지형 데이터를 산출하는 단계; 상기 산출된 지형 데이터에 따라 상기 적정주행속도를 산출하는 단계; 상기 경로를 캡쳐한 이미지에 상기 산출된 적정주행속도를 중첩한 합성 이미지를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 합성 이미지를 디스플레이하는 단계를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 주행속도 제어방법은, 상기 작업 차량에 부착된 지형 스캔 장치에서 획득한 지형스캔 이미지에 기초하여, 상기 지형스캔 이미지에서 지형 데이터를 산출하는 단계; 상기 산출된 지형 데이터에 따라 상기 적정주행속도를 산출하는 단계; 상기 작업 차량이 상기 경로를 상기 산출된 적정주행속도로 주행하도록 주행제어신호를 생성하는 단계; 상기 작업 차량에 부착된 관성 센서에서 획득한 센싱값에 기초하여, 상기 산출된 적정주행속도로 상기 경로를 주행하는 상기 작업 차량에 대한 진동 데이터를 산출하는 단계; 상기 산출된 진동 데이터에 따라 상기 산출된 적정주행속도를 조정하는 단계; 및 상기 작업 차량이 상기 경로를 상기 조정된 적정주행속도로 주행하도록 상기 주행제어신호를 재생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 작업 차량이 주행하려는 경로에 대한 지형 데이터를 통해 적정주행속도를 산출하고(피드 포워드 방식), 작업 차량이 해당 경로를 주행하며 측정한 진동 데이터를 통해 산출된 적정주행속도를 조정하므로(피드백 방식), 작업 차량이 주행하려는 경로에 대한 실제 적정주행속도와 산출한 적정주행속도와의 오차를 최소화할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 사용자에게 주행정보로 지형 데이터, 진동 데이터, 및 적정주행속도를 디스플레이 하므로, 사용자는 디스플레이 된 주행정보를 참조하여 작업 차량이 원격지에서 적정주행속도로 주행하도록 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량의 구성요소를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량에서 주행 제어부의 구성요소를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량의 주행속도 및 일반 작업 차량의 주행속도를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량의 주행제어신호 생성방법을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 작업 차량 및 주행정보 디스플레이 장치를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 작업 차량의 구성요소를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 주행정보 디스플레이 장치의 구성요소를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주행정보 디스플레이 장치에서 주행 제어부의 구성요소를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 주행정보 디스플레이 장치에서 선정한 지형패턴을 나타낸다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주행정보 디스플레이 장치에서 디스플레이하는 이미지를 나타낸다.
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.
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.
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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량을 나타낸다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량의 구성요소를 나타낸다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량에서 주행 제어부의 구성요소를 나타낸다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 작업 차량(100)은 구동부(110), 지형 스캔부(120), 진동 측정부(130), 및 주행 제어부(140)를 포함할 수 있다.
작업 차량(100)은 원격지에서 작업을 수행하는 차량으로, 무인 차량 또는 이동형 로봇 등을 포함할 수 있다. 작업 차량(100)에는 원격지에서 이동하며 작업을 수행할 수 있도록 구동부(110)가 구비될 수 있다.
작업 차량(100)은 주행하려는 경로에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량(100)에는 지형 스캔부(120) 및 진동 측정부(130)가 구비될 수 있다.
지형 스캔부(120)는 작업 차량(100)이 상기 경로를 주행하기 전, 상기 경로에 대한 정보를 사전적으로 획득하는 기능을 수행할 수 있다. 지형 스캔부(120)는 지형 스캔 장치로 구성되어, 작업 차량(100)이 주행하려는 경로를 스캔하여 지형스캔 이미지를 획득할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 지형 스캔 장치로 레이저 레이더(laser detection and ranging, LADAR)가 사용되는 것으로 가정한다. 레이저 레이더는 전자파로서 레이저광을 이용하기 때문에, 보다 우수한 방위 분해능 및 거리 분해능으로 경로를 스캔할 수 있다.
레이저 레이더는 보다 넓은 지면을 스캔하도록 작업 차량(100)의 상측에 장착될 수 있다. 또한 레이저 레이더는 모든 방향에 위치한 지면을 스캔하도록 작업 차량(100)에 대해 회전 가능하게 장착될 수 있다.
진동 측정부(130)는 지형 스캔부(120)에서 스캔한 경로를 주행할 때, 상기 경로에 대한 정보를 획득하는 기능을 수행할 수 있다. 진동 측정부(130)는 진동을 측정할 수 있는 진동 측정 센서로 구성될 수 있다. 상세하게는, 자이로 센서(gyro sensor)와 같은 관성 센서(inertial sensor)로 구성되어, 상기 경로를 주행하며 작업 차량(100)에 발생하는 진동을 측정할 수 있다. 보다 상세하게는, 진동 측정부(130)는 진동주파수, 진동가속도, 진동속도, 및 진동변위에 대한 센싱값을 획득할 수 있다.
주행 제어부(140)는 작업 차량(100)이 주행하려는 경로를 적정주행속도로 주행할 수 있도록 주행제어신호를 생성하는 구성요소로, 지형 데이터 산출부(141), 진동 데이터 산출부(142), 적정주행속도 산출부(143), 적정주행속도 조정부(144), 저장부(145), 및 제어신호 생성부(146)를 포함할 수 있다.
지형 데이터 산출부(141)는 지형 스캔부(120)에서 획득한 지형스캔 이미지를 토대로, 작업 차량(100)이 주행하려는 경로에 대한 지형 데이터를 산출할 수 있다. 이때, 지형 데이터는 지면의 울퉁불퉁한 정도를 나타내도록, 지면의 요철 정도를 정량화한 데이터일 수 있다.
예를 들어, 지면의 요철 정도는 0~100의 범위에서 수치화 될 수 있다. 작업 차량(100)이 주행하려는 경로가 포장 도로이면, 지면의 요철 정도가 낮으므로 0에 가까운 지형 데이터가 산출되고, 주행하려는 경로가 비포장 도로이면, 포장 도로보다 높은 수치의 지형 데이터가 산출될 수 있다.
또는 지형 데이터는 저장부(145)에 저장된 디지털화된 지형 데이터베이스에 근거하여 인식한 지형의 종류일 수 있다. 지형 데이터베이스는 모래밭, 자갈밭 등과 같이 정형화된 지형의 종류 및 그에 대한 표본 지형스캔 이미지를 포함할 수 있다. 지형 데이터 산출부(141)는 지형 스캔부(120)에서 획득한 지형스캔 이미지와 일정비율 이상 유사한 표본 지형스캔 이미지가 검색되면, 검색된 표본 지형스캔 이미지에 대응되는 지형의 종류를 지형 데이터로 산출할 수 있다. 지형 데이터 산출부(141)는 일반적인 영상처리 알고리즘 및 학습 알고리즘을 통해 지형스캔 이미지와 유사한 표본 지형스캔 이미지를 지형 데이터베이스에서 검색할 수 있다.
예를 들어, 지형 스캔부(120)에서 획득한 지형스캔 이미지가 모래밭에 대한 표본 지형스캔 이미지와 일정비율 이상 유사하면, 지형 데이터 산출부(141)는 모래밭으로 지형 데이터를 산출할 수 있다.
저장부(145)에는 지형 데이터 및 지형 데이터에 매칭되는 임시주행속도를 포함하는 주행 데이터베이스가 저장될 수 있다. 임시주행속도는 임의로 설정된 값이거나 또는 경험치를 반영하여 지형 데이터에 대응되는 지형을 주행하는데 적합한 주행속도로 설정된 값일 수 있다.
예를 들어, 주행 데이터베이스에서 임시주행속도는 지면의 요철 정도가 40으로 정량화된 지형 데이터에 대해 30km/h로, 지면의 요철 정도가 50으로 정량화된 지형 데이터에 대해 25km/h로, 모래밭으로 인식된 지형 데이터에 대해 25km/h로, 자갈밭으로 인식된 지형 데이터에 대해 20km/h로 설정될 수 있다.
저장부(145)는 데이터를 저장할 수 있어야 하므로, 저장 매체가 이용되어야 하며 저장부(145)로 사용될 수 있는 저장 매체로는 HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), CF(Compact Flash), SD(Secure Digital) 카드 등이 있으나 그 종류는 이에 제한되지 않는다.
적정주행속도 산출부(143)는 지형 데이터 산출부(141)에서 산출한 지형 데이터를 토대로 작업 차량(100)이 주행하려는 경로에 대한 적정주행속도를 산출할 수 있다. 보다 상세하게는, 적정주행속도 산출부(143)는 저장부(145)에 저장된 주행 데이터베이스에서, 산출된 지형 데이터에 대응되는 임시주행속도를 검색하여, 검색된 임시주행속도를 적정주행속도로 선정할 수 있다. 주행 데이터베이스에서 임시주행속도를 검색할 수 없는 경우에는, 적정주행속도 산출부(143)는 임의의 속도를 적정주행속도로 선정할 수 있다. 또한, 적정주행속도 산출부(143)에서 산출되는 적정주행속도는 하나의 속도값이거나 또는 속도의 범위일 수 있다.
제어신호 생성부(146)는 작업 차량(100)이 주행하려는 경로를 산출된 적정주행속도로 주행하도록 주행제어신호를 생성할 수 있다. 적정주행속도 산출부(143)에서 산출된 적정주행속도가 하나의 속도값인 경우, 작업 차량(100)이 상기 속도값으로 주행하도록 주행제어신호를 생성할 수 있다. 또는 산출된 적정주행속도가 속도의 범위인 경우, 작업 차량(100)이 속도의 범위 내에서 주행하도록 주행제어신호를 생성할 수 있다.
제어신호 생성부(146)는 현재 주행속도와 산출된 적정주행속도 사이에 차이가 있는 경우, 현재 주행속도에서 적정주행속도로 자연스럽게 속도변화가 이루어지도록 주행제어신호를 생성할 수 있다.
보다 상세하게는, 적정주행속도가 현재 주행속도보다 큰 경우, 작업 차량(100)이 주행하려는 경로에 진입한 뒤에 주행속도를 증가시키도록 제어할 수 있다. 또는 적정주행속도가 현재 주행속도보다 작은 경우, 작업 차량(100)이 주행하려는 경로에 진입하기 전에 주행속도를 감소시키도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 도 4의 상측 그래프를 참조하면, A구간을 20km/h로 주행하고 있는 작업 차량에 대하여, B구간의 적정주행속도가 30km/h로 산출된 경우, 작업 차량이 B구간에 진입한 뒤에 주행속도를 증가시키도록 제어할 수 있다. 또한 작업 차량이 B구간을 30km/h로 주행하고, C구간의 적정주행속도가 10km/h로 산출된 경우, 작업 차량이 C구간에 진입하기 전에 주행속도를 감소시키도록 제어할 수 있다.
제어신호 생성부(146)는 피드포워드 방식으로 주행하려는 경로에 대해 미리 산출된 적정주행속도를 토대로 주행제어신호를 생성하기 때문에, 작업 차량(100)이 주행하려는 경로에 진입하기 전에 주행속도를 감소시킬 수 있다. 따라서 작업 차량(100)의 운행안정성이 증가될 수 있다.
이와 달리 피드백 방식으로만 주행제어신호를 생성한다면, 도 4의 하측 그래프처럼, 작업 차량은 C구간에 진입한 뒤 주행속도를 감소시킬 수 밖에 없다. 즉, 작업 차량은 일정 구간 동안 적정주행속도보다 높은 속도 주행하게 되고, 이로 인해 작업 차량에 사고가 발생할 수 있다.
진동 데이터 산출부(142)는 제어명령 생성부(146)에서 생성된 주행제어신호에 따라, 작업 차량(100)이 해당 경로를 주행하며 발생하는 진동에 대한 진동 데이터를 산출할 수 있다. 이를 위해, 진동 데이터 산출부(142)는 진동 측정부(130)에서 측정한 센싱값에 따라 진동의 정도를 정량화한 진동 데이터를 산출할 수 있다.
예를 들어, 진동 측정부(130)으로부터 진동주파수, 진동가속도, 진동속도, 및 진동변위에 대한 센싱값을 수신하면, 진동 데이터 산출부(142)는 진동주파수에 대한 센싱값, 진동가속도에 대한 센싱값, 진동속도에 대한 센싱값, 및 진동변위에 대한 센싱값 각각에 가중치를 가산한 뒤 합산한 값에 따라 진동의 정도를 정량화할 수 있다. 진동의 정도는 임의의 범위 내에서 정량화 될 수 있으며, 예를 들어 0~100의 범위, 진동의 정도가 클수록 100에 가깝도록 정량화 될 수 있다.
적정주행속도 조절부(144)는 진동 데이터 산출부(142)에서 산출된 진동 데이터에 따라 적정주행속도 산출부(143)에서 산출된 적정주행속도를 조정할 수 있다. 이를 위해 적정주행속도 조절부(144)는 진동 데이터를 기준값과 비교하여, 산출된 적정주행속도를 조정할 수 있다. 또한 적정주행속도 조절부(144)는 적정주행속도를 산출하는데 사용 된 주행 데이터베이스의 임시주행속도 값을, 조절된 적정주행속도로 변경하여 주행 데이터베이스를 업데이트할 수 있다.
보다 상세하게는 적정주행속도 조절부(144)는 진동 데이터가 제1 기준값 이상이면 산출된 적정주행속도를 감소시키고, 진동 데이터가 제1 기준값 이하이고 제2 기준값 이상이면 산출된 적정주행속도를 변경시키지 않고, 진동 데이터가 제2 기준값 이하이면 산출된 적정주행속도를 증가시킬 수 있다. 이때, 제1 기준값은 제2 기준값보다 높은 값으로, 작업 차량(100)에 허용 가능한 진동 데이터의 상한값일 수 있다. 제2 기준값은 작업 차량(100)이 가속 가능한 진동 정도의 기준이 되는 기준값일 수 있다.
예를 들어 진동 데이터가 0~100의 범위로 정량화 되고, 제1 기준값이 30, 제2 기준값이 70인 경우, 진동 데이터가 80이면 제1 기준값 이상이므로 산출된 적정주행속도를 감소시키고, 진동 데이터가 20이면 제2 기준값 이하이므로 산출된 적정주행속도를 증가시키고, 진동 데이터가 40이면 제1 기준값과 제2 기준값 사이이므로 산출된 적정주행속ㄷ를 변경시키지 않을 수 있다.
제어신호 생성부(146)는 적정주행속도가 조정되면, 조정된 주행속도로 해당 경로를 주행하도록 주행제어신호를 생성할 수 있다. 제어명령 생성부(146)는 적정주행속도에서 조정된 적정주행속도로 점진적으로 속도가 변경되도록 주행제어신호를 생성할 수 있다.
제어신호 생성부(146)는 진동 데이터에 의해 조정되 적정주행속도를 이용하여 피드백 방식으로 주행제어신호를 생성하기 때문에, 작업 차량(100)이 해당 경로에 대한 실제 적정주행속도와 유사한 속도로 주행하도록 제어할 수 있다.
이상의 구성을 바탕으로, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량에서 주행제어신호를 생성하는 방법을 살펴본다.
먼저 지형 스캔부(120)는 작업 차량(100)이 주행하려는 경로에 대한 지형스캔 이미지를 획득하고, 지형 데이터 산출부(141)는 지형스캔 이미지를 토대로 지형 데이터를 산출한다(S1). 예를 들어, 지형 데이터 산출부(141)는 지형스캔 이미지에서 지면의 요철정도를 정량화한 값(예를 들면 40)을 지형 데이터로 산출하거나, 지형스캔 이미지와 유사한 표본 지형스캔 이미지를 검색하고 검색된 표본 지형스캔 이미지에 대응하는 지형의 종류(예를 들면 모래밭)를 지형 데이터로 산출할 수 있다.
적정주행속도 산출부(143)는 산출된 지형 데이터를 토대로 작업 차량(100)이 주행하려는 경로에 대한 적정주행속도를 생성한다(S2). 적정주행속도 산출부(143)는 주행 데이터베이스에서 산출된 지형 데이터에 대응되는 임시주행속도를 검색하고, 검색된 임시주행속도를 적정주행속도로 선정할 수 있다. 또는 적정주행속도 산출부(143)는 주행 데이터베이스에서 산출된 지형 데이터가 검색되지 않는 경우 임의의 주행속도를 적정주행속도로 선정할 수 있다.
제어신호 생성부(146)는 작업 차량(100)이 주행하려는 경로를 산출된 적정주행속도로 주행하도록 주행제어신호를 생성할 수 있다(S3). 제어신호 생성부(146)는 작업 차량(100)이 현재 주행속도에서 산출된 적정주행속도로 점진적으로 속도를 변경하도록 주행제어신호를 생성할 수 있다.
진동 스캔부(120)는 주행제어신호에 따라 해당 경로를 주행하는 작업 차량(100)에 발생하는 진동을 센싱하고, 진동 데이터 산출부(142)는 측정된 센싱값을 토대로 진동의 정도를 정량화 한 진동 데이터를 산출한다(S4). 예를 들어, 진동 스캔부(120)가 진동주파수, 진동가속도, 진동속도, 및 진동변위에 대해 센싱하면, 진동 데이터 산출부(142)는 진동주파수에 대한 센싱값, 진동가속도에 대한 센싱값, 진동속도에 대한 센싱값, 및 진동변위에 대한 센싱값 각각에 가중치를 가산한 뒤 합산한 값에 따라 진동의 정도를 정량화할 수 있다.
적정주행속도 조정부(144)는 산출된 진동 데이터에 따라 산출된 적정주행속도를 조정한다. 적정주행속도 조정부(144)는 산출된 진동 데이터가 제1 기준값 이상이면 산출된 적정주행속도를 감소시키고(S5), 산출된 진동 데이터가 제2 기준값 이하이면 산출된 적정주행속도를 증가시키고(S6), 그 외의 경우에는 산출된 적정주행속도를 변경하지 않는다(S7). 마지막으로 적정주행속도 조정부(144)에서 조정된 적정주행속도를 반영하여 주행 데이터베이스를 업데이트한다(S8).
이상 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량에서 적정주행속도를 산출하여 주행하는 방법에 대해 살펴보았다. 이하에서는 작업 차량을 원격으로 제어하는 주행정보 디스플레이 장치에서 작업 차량이 적정주행속도로 주행하도록 제어하는 방법에 대해 살펴본다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 작업 차량 및 주행정보 디스플레이 장치를 나타낸다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 작업 차량의 구성요소를 나타낸다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 주행정보 디스플레이 장치의 구성요소를 나타낸다. 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주행정보 디스플레이 장치에서 주행 제어부의 구성요소를 나타낸다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 작업 차량(200)은 구동부(210), 지형 스캔부(220), 진동 측정부(230), 촬상부(240), 및 통신부(250)를 포함하고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 주행속도 디스플레이 장치(300)는 통신부(310), 사용자 인터페이스(320), 지형패턴 선정부(330), 주행 제어부(340), 이미지 생성부(350), 및 디스플레이부(360)를 포함할 수 있다. 구동부(210), 지형 스캔부(220), 진동 측정부(230), 및 주행 제어부(340)는 도 1 내지 도 5를 참조한 본 발명의 일 실시예에서 설명한 구성요소들로, 중복된 부분은 제외하고 본 발명의 다른 실시예에 대해 설명한다.
촬상부(240)는 작업 차량(200)이 주행하려는 경로의 이미지를 캡쳐할 수 있다. 촬상부(240)에는 각종 카메라 모듈이 사용될 수 있다. 카메라 모듈로는 줌 타입 카메라 모듈, 돔 타입 카메라 모듈, PTZ 카메라 모듈, IR 카메라 모듈, 어안 카메라 모듈 등 다양한 종류의 카메라 모듈이 사용 될 수 있으나 나열된 종류에 제한되지 않는다.
촬상부(240)는 빛을 받아들이고 집광하는 렌즈 시스템과 렌즈 시스템이 집광한 빛으로부터 유효한 신호를 얻어내는 이미지 센서를 포함한다. 또한 촬상부(240)는 D/N(Day/Night) 필터 등의 추가적인 광학 필터를 더 포함할 수 있다. 이미지 센서로는 charge-coupled device(CCD), complementary metal-oxide-semiconductor(CMOS) 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
작업 차량의 통신부(250)와 주행정보 디스플레이 장치의 통신부(310)는 무선 또는 유선으로 통신 연결을 수립하고 데이터를 주고 받을 수 있다. 작업 차량(200)은 촬상부(240)에서 캡쳐한 이미지, 지형 스캔부(220)에서 획득한 지형스캔 이미지, 및 진동 측정부(230)에서 측정한 진동 센싱값을 주행정보 디스플레이 장치(300)에 전송할 수 있다. 주행정보 디스플레이 장치(300)는 작업 차량(200)의 주행을 제어하는 주행제어신호를 생성하고 이를 작업 차량(200)에 전송할 수 있다.
주행정보 디스플레이 장치(300)는 작업 차량(200)의 주행에 필요한 주행정보를 디스플레이하는 장치이다. 이때, 주행정보는 현재 경로를 이동하는 작업 차량의 주행속도, 조정된 적정주행속도, 및 진동 데이터, 다음 경로에 대해 산출된 적정주행속도 및 지형패턴이 디스플레이될 수 있다.
주행정보 디스플레이 장치(300)의 디스플레이부(360)가 주행정보를 디스플레이하면, 사용자는 디스플레이 된 주행정보를 토대로 작업 차량(300)의 주행을 제어하기 위한 사용자 명령을 사용자 인터페이스(320)에 입력할 수 있다. 입력된 사용자 명령에 따라 제어신호 생성부(346)는 주행제어명령을 생성할 수 있다.
지형패턴 선정부(330)는 지형 데이터 산출부(141)에서 산출된 지형 데이터에 대한 지형패턴을 선정할 수 있다. 지형패턴은 무늬, 색깔, 기호 등 다양한 표시방식을 포함할 수 있다.
지형 데이터가 지면의 요철 정도를 정량화한 값으로 산출되면, 지형패턴은 정량화된 값과 비례하는 명도를 갖는 색깔로 선정될 수 있다. 또한 지형 데이터가 지형의 종류로 산출되면, 지형패턴은 지형의 종류마다 구분되는 무늬로 선정될 수 있다.
예를 들어 도 10을 참조하면, D구간은 지면의 요철 정도가 높은 구간으로 지형 데이터가 50으로 산출되고, E구간은 지면의 요철 정도가 낮은 구간으로 지형 데이터가 20으로 산출되면, D구간이 더 낮은 명도를 갖도록 지형패턴이 선정될 수 있다. 또한 F구간은 자갈밭으로 지형 데이터가 산출되고 G구간은 모래밭으로 지형 데이터가 산출되면, 지형패턴은 각 구간마다 서로 다른 무늬로 선정될 수 있다.
이미지 생성부(350)는 촬상부(240)에서 캡쳐된 경로의 이미지와 주행정보를 합성한 합성 이미지를 생성할 수 있다. 합성 이미지 생성을 위해, 이미지 생성부(350)는 지형패턴 선정부(330)로부터 선정된 지형패턴, 진동 데이터 산출부(342)로부터 산출된 진동 데이터, 적정주행속도 산출부(343)로부터 산출된 적정주행속도, 및 적정주행속도 조절부(344)로부터 조정된 적정주행속도를 수신할 수 있다.
도 11은 디스플레이부에 디스플레이 되는, 이미지 생성부(350)에서 생성한 합성 이미지의 실시예를 나타낸다. 도 11을 참조한 실시예는, 지형 데이터 산출부(141)가 작업 차량(300)이 주행하는 경로의 다음 주행구간에 대한 지형 데이터를 모래밭으로 산출한 것으로 가정한다.
도 11을 참조하면, 진동 데이터 산출부(342)에서 산출한 진동 데이터를 토대로 현재 진동 정도(D1)가 디스플레이될 수 있다. 지형패턴 선정부(330)에서 선정된 지형패턴(D2)이 해당 경로 상에 디스플레이되고, 적정주행속도 산출부(343)에서 산출된 해당 경로에 대한 적정주행속도(D3)가 디스플레이될 수 있다.
사용자는 디스플레이되는 주행정보를 참조하여, 작업 차량(300)이 안전하게 주행하도록 사용자 명령을 입력할 수 있다. 사용자는 현재 진동 정도로부터 피드백 받아, 사용자 명령을 입력할 수 있다. 또한 사용자는 다음 주행구간에 대한 적정주행속도 및 지형패턴으로부터 피드포워드 받아, 사용자 명령을 입력할 수 있다.
예를 들어, 진동 데이터가 0~100의 범위에서 정량화 되어 현재 진동 정도가 20인 것은 낮은 진동 정도를 의미한다고 하였을 때, 사용자는 현재 진동 정도(D1)를 고려하여 작업 차량(300)이 현재주행속도를 유지하거나 더 높은 속도로 주행하도록 사용자 명령을 입력할 수 있다. 또는 사용자는 다음 주행구간의 적정 주행속도(D3) 및 모래밭에 대한 지형패턴(D2) 고려하여 작업 차량(300)이 적정 주행속도인 20km/h로 주행하도록 사용자 명령을 입력할 수 있다.
도 12는 도 11에 도시된 경로를 계속하여 주행하는 작업 차량(300)에 대하여, 이미지 생성부(350)에서 생성한 합성 이미지의 다른 실시예를 나타낸다. 도 12을 참조한 다른 실시예는, 지형 데이터 산출부(141)가 작업 차량(300)이 주행하는 경로의 현재 주행구간에 대해 모래밭을 지형 데이터로, 다음 주행구간에 대해 자갈밭을 지형 데이터로 산출한 것으로 가정한다.
지형패턴 선정부(330)에서 산출한 현재 주행구간에 대한 지형패턴(D2) 및 다음 주행구간에 대한 지형패턴(D6)이 디스플레이 될 수 있다. 또한 진동 데이터 산출부(342)에서 산출한 진동 데이터를 토대로 현재 주행구간에 대한 진동 정도(D4)가 디스플레이될 수 있다. 또한 적정주행속도 조정부(344)에서 조정된 현재 주행구간에 대한 적정주행속도(D5)가 디스플레이될 수 있다. 또한 적정주행속도 산출부(343)에서 다음 주행경로에 대해 산출된 적정주행속도(D7)가 디스플레이될 수 있다.
사용자는 디스플레이되는 주행정보를 참조하여, 작업 차량(300)이 안전하게 주행하도록 사용자 명령을 입력할 수 있다. 사용자는 현재 진동 정도 및 현재 적정주행속도로부터 피드백 받아, 사용자 명령을 입력할 수 있다. 또한 사용자는 다음 경로에 대한 적정주행속도 및 지형패턴으로부터 피드포워드 받아, 사용자 명령을 입력할 수 있다.
예를 들어, 진동 데이터가 0~100의 범위에서 정량화 되어 현재 진동 정도가 5인 것은 낮은 진동 정도를 의미한다고 하였을 때, 사용자는 현재 진동 정도(D4)를 고려하여 작업 차량(300)이 현재주행속도를 유지하거나 더 높은 속도로 주행하도록 사용자 명령을 입력할 수 있다. 또는 사용자는 현재 적정주행속도(D5)를 고려하여 작업 차량(300)이 현재 적정주행속도인 30km/h로 주행하도록 사용자 명령을 입력할 수 있다. 또는 사용자는 다음 주행구간의 적정 주행속도(D7) 및 자갈밭에 대한 지형패턴(D6) 고려하여 작업 차량(300)이 현재 주행구간부터 10km/h로 미리 주행하도록 사용자 명령을 입력할 수 있다.
제어신호 생성부(346)는 사용자 명령이 입력되면, 사용자 명령에 따라 작업 차량(200)이 주행하도록 주행제어신호를 생성할 수 있다. 또는 제어신호 생성부(346)는 사용자 명령이 입력되지 않으면, 적정주행속도 산출부(343)에서 산출된 적정주행속도 및 적정주행속도 조정부(344)에서 조정된 적정주행속도로 작업 차량(200)이 주행하도록 주행제어신호를 생성할 수 있다. 즉, 주행정보 디스플레이 장치(300)는 사용자 명령에 의해 수동주행 방식으로 작업 차량(200)이 주행하도록 제어하거나 또는 제어신호 생성부(346)에 의해 자동주행 방식으로 작업 차량(200)이 주행하도록 제어할 수 있다.
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.
100: 작업 차량 110: 구동부
120: 지형 스캔부 130: 진동 측정부
140: 주행 제어부 141: 지형 데이터 산출부
142: 진동 데이터 산출부 143: 적정주행속도 산출부
144: 적정주행속도 조정부 145: 저장부
146: 제어신호 생성부 200: 작업 차량
210: 구동부 220: 지형 스캔부
230: 진동 측정부 240: 촬상부
250: 통신부 300: 주행속도 디스플레이 장치
310: 통신부 320: 사용자 인터페이스
330: 지형패턴 선정부 340: 주행 제어부
341: 지형 데이터 산출부 342: 진동 데이터 산출부
343: 적정주행속도 산출부 344: 적정주행속도 조정부
345: 저장부 346: 제어신호 생성부
350: 이미지 생성부 360: 디스플레이부

Claims (20)

  1. 원격지의 작업 차량이 주행하려는 경로에 대한 적정주행속도를 디스플레이하는 주행정보 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 작업 차량에 부착된 지형 스캔 장치에서 획득한 지형스캔 이미지에 기초하여, 상기 지형스캔 이미지에서 지형 데이터를 산출하는 지형 데이터 산출부;
    상기 산출된 지형 데이터에 따라 상기 적정주행속도를 산출하는 적정주행속도 산출부;
    상기 경로를 캡쳐한 이미지에 상기 산출된 적정주행속도를 중첩한 합성 이미지를 생성하는 이미지 생성부; 및
    상기 생성된 합성 이미지를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는, 주행정보 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산출된 지형 데이터에 대응하는 지형패턴을 선정하는 지형패턴 선정부를 더 포함하고,
    상기 이미지 생성부는 상기 선정된 지형패턴을 추가로 중첩하여 상기 합성 이미지를 생성하는, 주행정보 디스플레이 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 작업 차량에 부착된 진동 측정 센서에서 획득한 센싱값에 기초하여, 상기 산출된 적정주행속도로 상기 경로를 주행하는 상기 작업 차량에 대한 진동 데이터를 산출하는 진동 데이터 산출부를 더 포함하고,
    상기 이미지 생성부는 상기 산출된 진동 데이터를 추가로 중첩하여 상기 합성 이미지를 생성하는, 주행정보 디스플레이 장치.
  6. 삭제
  7. 원격지에서 작업 차량이 주행하려는 경로에 대한 적정주행속도를 디스플레이하는 주행정보 디스플레이 방법에 있어서,
    상기 작업 차량에 부착된 지형 스캔 장치에서 획득한 지형스캔 이미지에 기초하여, 상기 지형스캔 이미지에서 지형 데이터를 산출하는 단계;
    상기 산출된 지형 데이터에 따라 상기 적정주행속도를 산출하는 단계;
    상기 경로를 캡쳐한 이미지에 상기 산출된 적정주행속도를 중첩한 합성 이미지를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 합성 이미지를 디스플레이하는 단계를 포함하는, 주행정보 디스플레이 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 산출된 지형 데이터에 대응하는 지형패턴을 선정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 합성 이미지는 상기 선정된 지형패턴을 추가로 중첩하여 생성된 이미지인, 주행정보 디스플레이 방법.
  9. 삭제
  10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제7항에 있어서,
    상기 작업 차량에 부착된 진동 측정 센서에서 획득한 센싱값에 기초하여, 상기 산출된 적정주행속도로 상기 경로를 주행하는 상기 작업 차량에 대한 진동 데이터를 산출하는 단계를 더 포함하고,
    상기 합성 이미지는 상기 산출된 진동 데이터를 추가로 중첩하여 생성된 이미지인, 주행정보 디스플레이 방법.
  11. 원격지의 작업 차량이 주행하려는 경로를 적정주행속도로 주행하도록 제어하는 주행속도 제어방법에 있어서,
    상기 작업 차량에 부착된 지형 스캔 장치에서 획득한 지형스캔 이미지에 기초하여, 상기 지형스캔 이미지에서 지형 데이터를 산출하는 단계;
    상기 산출된 지형 데이터에 따라 상기 적정주행속도를 산출하는 단계;
    상기 작업 차량이 상기 경로를 상기 산출된 적정주행속도로 주행하도록 주행제어신호를 생성하는 단계;
    상기 작업 차량에 부착된 관성 센서에서 획득한 센싱값에 기초하여, 상기 산출된 적정주행속도로 상기 경로를 주행하는 상기 작업 차량에 대한 진동 데이터를 산출하는 단계;
    상기 산출된 진동 데이터에 따라 상기 산출된 적정주행속도를 조정하는 단계; 및
    상기 작업 차량이 상기 경로를 상기 조정된 적정주행속도로 주행하도록 상기 주행제어신호를 재생성하는 단계를 포함하는, 주행속도 제어방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 적정주행속도를 산출하는 단계는,
    주행 데이터베이스에서 상기 산출된 지형 데이터에 대응하는 임시주행속도를 검색하는 단계; 및
    상기 검색된 임시주행속도를 상기 적정주행속도로 설정하는 단계를 포함하는, 주행속도 제어방법.
  13. 삭제
  14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제11항에 있어서,
    상기 산출된 적정주행속도를 조정하는 단계는,
    상기 진동 데이터가 제1 기준값 이상이면 상기 산출된 적정주행속도를 감소시키는 단계;
    상기 진동 데이터가 제2 기준값 이하이면 상기 산출된 적정주행속도를 증가시키는 단계; 및
    상기 진동 데이터가 상기 제1 기준값 미만이고 상기 제2 기준값 초과이면 상기 산출된 적정주행속도를 조정하지 않는 단계를 포함하는, 주행속도 제어방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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