KR102445731B1 - 로봇의 주행 예측 및 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇의 주행 예측 및 제어 방법에 관한 것으로, 상태가 표기된 격자유닛에 근거하여 격자지도를 구축하는 단계, 상기 격자지도에 근거하여 로봇의 현재 위치를 기준점으로 동적 검출 모델을 작성하는 단계, 상기 동적 검출 모델에 근거하여 로봇의 전방의 경로 상황을 예측하는 단계, 및 예측 결과에 근거하여 로봇의 주행 방식을 제어하는 단계를 포함한다. 이 방법에 의하면, 각종의 상태가 표기된 격자유닛으로 구성된 격자지도에 근거하여 로봇이 주행과정에서 동적 검출 모델을 통하여 전방의 경로 상황을 신속하고 정확하게 예측할 수 있어, 서로 다른 경로 상황에 따라 로봇의 주행 방식을 적합하게 제어하여 로봇이 낭떠러지에서 돌진하거나 위험 영역으로 반복하여 진입하는 등 문제를 회피하고 로봇의 주행 효율을 향상시킨다.

Description

로봇의 주행 예측 및 제어 방법

본 발명은 로봇 분야에 관한 것으로, 구체적으로 로봇의 주행 예측 및 제어 방법에 관한 것이다.

기존의 로봇이 전방에 장애물이 있는가를 예측할 경우, 통상적으로 적외선 검출을 수행하고 위험 영역 또는 낭떠러지는 시각적으로 검출하여야 하는데 이러한 방식은 모두 하드웨어의 원가를 높이게 된다. 한편, 전방의 상황을 예측하지 않으면 나쁜 결과를 가져오게 되는 경우가 많고 예를 들어 위험 영역의 경우 지난번 이미 들어가 보았다고 하여 이번에 예측없이 진입하면 아주 지능적이지 못한것으로 된다. 그리고 낭떠러지의 경우 예측하지 않으면 로봇의 속도가 빠를 경우에는 돌진하여 로봇이 하락하게 될 가능성이 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 로봇의 전방의 경로 상황을 신속하고 정확하게 예측하여 서로 다른 경로 상황에 따라 서로 다른 주행 방식을 이용하도록 로봇을 제어함으로써 로봇의 주행 효율을 향상시킬 수 있는 로봇의 주행 예측 및 제어 방법을 제공한다. 본 발명의 구체적인 기술방안은 하기와 같다.

상태가 표기된 격자유닛에 근거하여 격자지도를 구축하는 단계, 상기 격자지도에 근거하여 로봇의 현재 위치를 기준점으로 동적 검출 모델을 작성하는 단계, 상기 동적 검출 모델에 근거하여 로봇의 전방의 경로 상황을 예측하는 단계, 및 예측 결과에 근거하여 로봇의 주행 방식을 제어하는 단계를 포함하는 로봇의 주행 예측 및 제어 방법.

본 발명에 의하면, 각종의 상태가 표기된 격자유닛으로 구성된 격자지도에 근거하여 로봇이 주행과정에서 동적 검출 모델을 통하여 전방의 경로 상황을 신속하고 정확하게 예측할 수 있어, 서로 다른 경로 상황에 따라 로봇의 주행 방식을 적합하게 제어하여 로봇이 낭떠러지에서 돌진하거나 위험 영역으로 반복하여 진입하는 등 문제를 회피하고 로봇의 주행 효율을 향상시키는 유익한 기술적 효과를 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 로봇의 주행 예측 및 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 동적 검출 모델을 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 로컬 좌표에서 월드 좌표로으로 변환하는 모식도이다.

이하 도면을 결합하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 진일보로 설명한다.

본 발명의 로봇은 스마트 가전의 한가지로서 일정한 인공지능에 근거하여 일부 장소에서 자동적으로 주행한다. 로봇의 본체에는 주행 거리, 주행 각도, 로봇 바디 상태, 장애물 등을 검측할 수 있는 각종 센서가 설치되어, 벽 또는 기타 장애물에 부딪치면 자율적으로 커브돌고 서로 다른 설정에 따라 서로 다른 로선으로 주행하여 체계적으로 주행한다. 본 발명에 기재된 이동 로봇은 구동륜을 구비하고 자율 주행이 가능한 로봇 본체에 있어서 휴먼 머신 인터페이스가 설치되고 장애 검측유닛이 설치된 로봇 본체를 포함한다. 본체의 내부에는 관성 센서가 설치되고 상기 관성 센서는 가속도계와 자이로스코프 등을 포함하며 구동륜에는 구동륜의 주행 거리를 검측하기 위한 주행 거리계(일반적으로는 코드 휠이다)가 설치되며, 관련되는 센서의 파라미터를 처리할 수 있고 제어 신호를 수행 부품으로 출력할 수 있는 제어모듈이 진일보로 설치되어 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 기재된 로봇의 주행 예측 및 제어 방법은 상태가 표기된 격자유닛에 근거하여 격자지도를 구축하는 단계, 상기 격자지도에 근거하여 로봇의 현재 위치를 기준점으로 동적 검출 모델을 작성하는 단계, 상기 동적 검출 모델에 근거하여 로봇의 전방의 경로 상황을 예측하는 단계, 및 예측 결과에 근거하여 로봇의 주행 방식을 제어하는 단계를 포함한다. 상기 상태가 표기된 격자유닛은 로봇이 정상적으로 주행한 격자유닛을 주행완성유닛으로 표기하고, 로봇에 의하여 장애물이 검측된 격자유닛을 장애유닛으로 표기하며, 로봇에 의하여 막힘 또는 공전이 검측된 격자유닛을 위험유닛으로 표기하고, 로봇에 의하여 낭떠러지가 검측된 격자유닛을 낭떠러지유닛으로 표기하며, 로봇이 주행한 적이 없는 격자유닛을 미지유닛으로 표기한 것을 말한다. 여기서, 상기 로봇이 정상적으로 주행한 격자유닛은 로봇이 이 격자유닛에서 주행할 때 공전, 막힘, 장애물과의 충돌 또는 낭떠러지에서 돌진하는 등 이상 상황이 없었음을 말하고, 이러한 이상 상황에 의하여 로봇의 주행에 오차가 발생하게 되고 심지어 로봇이 손상을 입게 된다. 로봇이 정상적으로 주행할 때, 소정의 속도와 방향으로 안정적이고 질서있게 주행한다. 본 발명에 기재된 방법에 의하면, 각종의 상태가 표기된 격자유닛으로 구성된 격자지도(이 격자지도는 로봇이 모든 영역을 주행한 후에 구축하여 보존한 지도이다)에 근거하여 로봇이 주행과정에서 동적 검출 모델을 통하여 전방의 경로 상황을 신속하고 정확하게 예측할 수 있고, 이로하여 서로 다른 경로 상황에 따라 로봇의 주행 방식을 적합하게 제어하여 로봇이 낭떠러지에서 돌진하거나 위험 영역으로 반복하여 진입하는 등 문제를 회피하고 로봇의 주행 효율을 향상시킨다.

바람직하게는, 상기 로봇의 현재 위치를 기준점으로 동적 검출 모델을 작성하는 단계가, 상기 기준점을 원심으로 하고 제1 길이를 반경으로 제1 원호선을 작성하고 상기 제1 길이보다 긴 제2 길이를 반경으로 제2 원호선을 작성하는 단계, 상기 제1 원호선과 상기 제2 원호선 사이의 영역을 제1 예측 영역으로 확정하는 단계, 상기 제2 원호선의 외측 영역을 제2 예측 영역으로 확정하는 단계, 로봇이 주행하고 있는 현재 방향을 기준 방향으로 하여 상기 제1 예측 영역중의 상기 기준 방향에 위치하고 원심과의 연결선은 상기 기준 방향과 제1 각도를 형성하는 제1 예측점, 상기 제1 예측점의 일측에 위치하고 원심과의 연결선은 상기 제1 예측점과 원심의 연결선과 제2 각도를 형성하는 제2 예측점, 상기 제1 예측점의 타측에 위치하고 원심과의 연결선은 상기 제1 예측점과 원심의 연결선과 제3 각도를 형성하는 제3 예측점, 상기 제1 예측점의 일측에 위치하고 원심과의 연결선은 상기 제1 예측점과 원심의 연결선과 제4 각도를 형성하는 제4 예측점, 및 상기 제1 예측점의 타측에 위치하고 원심과의 연결선은 상기 제1 예측점과 원심의 연결선과 제5 각도를 형성하는 제5 예측점을 확정하는 단계, 및 로봇이 주행하고 있는 현재 방향을 기준 방향으로 하여 상기 제2 예측 영역중의 상기 기준 방향에 위치하고 원심과의 연결선은 상기 기준 방향과 제6 각도를 형성하는 제6 예측점, 상기 제6 예측점의 일측에 위치하고 원심과의 연결선은 상기 제6 예측점과 원심의 연결선과 제7 각도를 형성하는 제7 예측점, 상기 제6 예측점의 타측에 위치하고 원심과의 연결선은 상기 제6 예측점과 원심의 연결선과 제8 각도를 형성하는 제8 예측점을 확정하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 제1 길이와 상기 제2 길이는 실제 상황에 따라 설정할 수 있고, 바람직하게는 상기 제1 길이를 로봇 바디의 반경의 1.1배 내지 1.5배로 설정할 수 있고 상기 제2 길이를 로봇 바디의 반경의 1.6배 내지 2.1배로 설정할 수 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 예측점을 M점, 제2 예측점을 L점, 제3 예측점을 N점, 제4 예측점을 K점, 제5 예측점을 O점, 제6 예측점을 H점, 제7 예측점을 G점, 제8 예측점을 I점이라고 한다. P점은 상기 기준점(즉, 원심)이고 P점 외측의 원형은 로봇의 로봇 바디를 표시하고 원형 외측의 내경이 작은 편인 반원호는 상기 제1 원호선이고 원형 외측의 내경이 큰 편인 반원호는 상기 제2 원호선이다. PM 방향이 로봇의 현재 방향(즉, 기준 방향)이고 M점이 기준 방향에 위치하므로, ∠MPM는 제1 각도이고 각도의 값은 0°이다. H점도 기준 방향에 위치하므로 제6 각도∠HPM의 각도 값도 0°이다. 또한, ∠LPM는 제2 각도이고 ∠NPM는 제3 각도이며 ∠KPM는 제4 각도이고 ∠OPM는 제5 각도이며 ∠GPM는 제7 각도이고 ∠IPM는 제8 각도이며, 이러한 각도의 값은 실제 상황에 따라 설정할 수 있다. 바람직하게는, 상기 제2 각도와 상기 제3 각도의 값이 20° 내지 40° 사이의 범위에 있고 상기 제4 각도와 상기 제5 각도의 값은 45° 내지 65° 사이의 범위에 있으며 상기 제7 각도와 상기 제8 각도의 값은 15° 내지 40° 사이의 범위에 있다.

바람직하게는, 상기 제1 길이는 로봇 바디의 반경의 1.2배이고 상기 제2 길이는 로봇 바디의 반경의 2배이다. 상기 제1 길이와 상기 제2 길이의 값의 경우, 너무 짧으면 위험 영역 또는 장애물 등 이상 상황이 예측되었을 때 로봇이 미처 피하거나 또는 주행 상태를 조절할 수 없게 되어 예측에 의한 유리한 효과를 실현할 수 없게 되는 한편, 너무 길면 많은 연산 자원을 소모하게 되어 예측에 의한 효율이 높지 않게 되므로 적절하게 설정하여야 한다.

바람직하게는, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 제1 예측점은 상기 제1 원호선과 상기 기준 방향의 교점(즉, 도면중의 M점)에 위치하고 상기 제2 예측점은 제1 수직선과 제1 평행선의 교점에 위치하고 상기 제3 예측점은 제1 수직선과 제2 평행선의 교점에 위치하며 상기 제4 예측점은 제3 평행선중의 제1 선분내에 위치하고 상기 제5 예측점은 제4 평행선중의 제2 선분내에 위치한다.

여기서, 상기 제1 수직선은 상기 제1 예측점을 통과하고 상기 기준 방향에 수직되는 수직선(즉, 도면중의 선ac)이고 상기 제1 평행선은 상기 기준 방향의 일측에 위치하고 상기 기준 방향과의 수직 거리가 로봇 바디의 반경인 상기 기준 방향에 평행되는 평행선(즉, 도면중의 선gk)이다. 상기 제2 평행선은 상기 기준 방향의 타측에 위치하고 상기 기준 방향과의 수직 거리가 로봇 바디의 반경인 상기 기준 방향에 평행되는 평행선(즉, 도면중의 선hm)이다. 상기 제3 평행선은 상기 기준 방향의 일측에 위치하고 상기 기준 방향과의 수직 거리가 제1 길이인 상기 기준 방향에 평행되는 평행선(즉, 도면중의 선ab)이다. 상기 제4 평행선은 상기 기준 방향의 타측에 위치하고 상기 기준 방향과의 수직 거리가 제1 길이인 상기 기준 방향에 평행되는 평행선(즉, 도면중의 선cd)이다. 상기 제1 선분은 상기 제1 수직선과 상기 제3 평행선의 교점으로부터 제2 수직선과 상기 제3 평행선의 교점까지의 선분(즉, 도면중의 ab 선분)이고 상기 제2 선분은 상기 제1 수직선과 상기 제4 평행선의 교점으로부터 제2 수직선과 상기 제4 평행선의 교점까지의 선분(즉, 도면중의 cd 선분)이다. 상기 제2 수직선은 상기 제1 예측점과 원심 사이에 위치하고 원심까지의 최소 거리가 로봇 바디의 반경의 절반인 상기 기준 방향에 수직되는 수직선(즉, 도면중의 선bd)이다. 도면에 있어서, e점과 P점의 거리가 로봇 바디의 반경의 절반이다. K점은 실제 상황에 따라 ab 선분중의 임의의 한 점으로 설정될 수 있고 O점은 실제 상황에 따라 cd 선분중의 임의의 한 점으로 설정될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제6 예측점은 상기 제2 원호선과 상기 기준 방향의 교점(즉, 도면중의 H점)에 위치하고 상기 제7 예측점은 제3 수직선중의 제3 선분내에 위치하고 상기 제8 예측점은 제3 수직선중의 제4 선분내에 위치한다.

여기서, 상기 제3 수직선은 상기 제6 예측점을 통과하고 상기 기준 방향에 수직되는 수직선(즉, 도면중의 선fi)이고 상기 제3 선분은 상기 제1 평행선과 상기 제3 수직선의 교점으로부터 제5 평행선과 상기 제3 수직선의 교점까지의 선분(즉, 도면중의 fg 선분)이다. 상기 제4 선분은 상기 제2 평행선과 상기 제3 수직선의 교점으로부터 제6 평행선과 상기 제3 수직선의 교점까지의 선분(즉, 도면중의 hi 선분)이다. 상기 제5 평행선은 상기 기준 방향의 일측에 위치하고 상기 기준 방향과의 수직 거리가 제2 길이에서 제1 길이를 뺀 값의 절반과 제1 길이의 합인 상기 기준 방향에 평행되는 평행선(즉, 도면중의 선fj)이다. 상기 제6 평행선은 상기 기준 방향의 타측에 위치하고 상기 기준 방향과의 수직 거리가 제2 길이에서 제1 길이를 뺀 값의 절반과 제1 길이의 합인 상기 기준 방향에 평행되는 평행선(즉, 도면중의 선in)이다.

상술한 실시예에 기재된 로선은 모두 가상의 로선이고 동적 검출 모델의 구성을 명확하게 설명하기 위하여 도입된 것으로, 로봇의 실제 작동에 있어서는 상술한 로선이 존재하지 않지만 로봇은 이 모델의 구성 범위내에서 예측을 수행한다.

바람직하게는, 상기 동적 검출 모델에 근거하여 로봇의 전방의 경로 상황을 예측하는 단계가, 로봇의 현재 위치를 로컬 좌표의 원점으로 하고 현재 방향을 로컬Y축 방향으로 하여 XY축 로컬 좌표계를 구축하는 단계, 상기 제1 예측점 내지 상기 제8 예측점이 위치한 XY축 로컬 좌표계에서의 로컬 좌표를 XY축 월드 좌표계에서의 월드 좌표로 변환시키는 단계, 상기 월드 좌표를 격자 좌표로 변환시키는 단계, 및 상기 격자 좌표와 격자지도에 근거하여 상기 제1 예측점 내지 상기 제8 예측점에 대응되는 격자유닛의 상태를 확정하는 단계를 포함한다. 동적 검출 모델의 예측점의 로컬 좌표를 월드 좌표로 변환시켜야만 격자지도중의 격자 좌표에 대응시킬 수 있고 이로하여 로봇이 실제 주행과정에서 주행 방향 전방의 격자유닛의 상태를 정확하게 예측할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 예측점 내지 상기 제8 예측점이 위치한 XY축 로컬 좌표계에서의 로컬 좌표를 XY축 월드 좌표계에서의 월드 좌표로 변환시키는 단계가, 로봇의 현재 위치의 상기 XY축 월드 좌표계에서의 월드 좌표를 (x, y)로 확정하는 단계, 로봇의 현재 방향과 상기 XY축 월드 좌표계의 Y축이 이루는 각을 θ로 확정하는 단계, 상기 제1 예측점의 상기 XY축 로컬 좌표계에서의 로컬 좌표를 (x1, y1)로 확정하는 단계, 상기 제1 예측점의 XY축 월드 좌표계의 X축에 투영된 투영점이 로봇의 현재 위치의 XY축 월드 좌표계의 X축에 투영된 투영점으로부터의 거리를 xr1＝(x1*cosθ-y1*sinθ)로 확정하고, 상기 제1 예측점의 XY축 월드 좌표계의 Y축에 투영된 투영점이 로봇의 현재 위치의 XY축 월드 좌표계의 Y축에 투영된 투영점으로부터의 거리를 yr1＝(x1*sinθ+y1*cosθ)로 확정하는 단계, 상기 제1 예측점의 월드 좌표를 (xw1＝x+xr1, yw1＝y+yr1)로 확정하는 단계, 상기 제2 예측점의 상기 XY축 로컬 좌표계에서의 로컬 좌표를 (x2, y2)로 확정하는 단계, 상기 제2 예측점의 XY축 월드 좌표계의 X축에 투영된 투영점이 로봇의 현재 위치의 XY축 월드 좌표계의 X축에 투영된 투영점으로부터의 거리를 xr2＝(x2*cosθ-y2*sinθ)로 확정하고, 상기 제2 예측점의 XY축 월드 좌표계의 Y축에 투영된 투영점이 로봇의 현재 위치의 XY축 월드 좌표계의 Y축에 투영된 투영점으로부터의 거리를 yr2＝(x2*sinθ+y2*cosθ)로 확정하는 단계, 상기 제2 예측점의 월드 좌표를 (xw2＝x+xr2, yw2＝y+yr2)로 확정하는 단계, 및 마찬가지로, 상기 제8 예측점까지의 월드 좌표의 확정을 완성하는 단계를 포함한다.

도 3에 도시한 바와 같이, XQY 좌표계는 XY축 월드 좌표계이고 X＇PY＇ 좌표계는 XY축 로컬 좌표계이다. 원형은 로봇을 표시하고, P점은 로봇의 현재 위치를 표시하며 로컬 좌표계의 원점이기도 하며, 자이로스코프와 주행 거리계 등 센서의 검측 데이터에 의하여 P점의 월드 좌표계에서의 좌표 위치는 알 수 있는 것이고 (x, y)라고 한다. PM 방향은 로봇의 현재 방향이고 자이로스코프의 검측 데이터에 의하여 얻을 수 있으며 현재 방향의 각도가 θ(즉, PM 방향과 Y축 방향이 이루는 각)라고 한다. N점은 동적 검출 모델의 제3 예측점이고 이 점을 예로 하여 로컬 좌표에서 대응되는 월드 좌표로의 변환 방법을 설명한다. N점의 로컬 좌표는 (x3, y3)이고 현재 방향인 PM와 Y축이 이루는 각의 각도는 θ이며 N점이 X축 방향에 투영될 때, X축 방향과의 교점이 P점으로부터 떨어진 최소 거리는 xr3이고 xr3＝(x3*cosθ-y3*sinθ)이며 Y축 방향과의 교점이 P점으로부터 떨어진 최소 거리는 yr3이고 yr3＝(x3*sinθ+y3*cosθ)이다. 그 결과, 도에 도시한 바와 같이, N점의 월드 좌표는 (xw3, yw3)이고 xw3＝x+xr3＝x+x3*cosθ-y3*sinθ, yw3＝y+yr3＝y+x3*sinθ+y3*cosθ이다. 동적 검출 모델에 있어서, 각 예측점 사이의 상대적 위치는 변화하지 않고 일정하므로 로봇의 현재 방향이 변화할 경우 각 예측점의 회전 각도는 동일하기에 각 예측점이 월드 좌표로 변환되는 방식도 동일하며, 기타 예측점이 상기 N점의 변환 방식과 동일한 것으로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.

바람직하게는, 상기 월드 좌표를 격자 좌표로 변환시키는 단계는, 상기 격자유닛이 변의 길이가 L인 정방형이라고 확정하는 단계, 상기 제1 예측점의 격자 좌표를 (xg1＝xw1/L, yg1＝yw1/L)로 확정하되 xw1/L와 yw1/L의 결과의 정수를 취하는 단계, 상기 제2 예측점의 격자 좌표를 (xg2＝xw2/L, yg2＝yw2/L)로 확정하되 xw2/L와 yw2/L의 결과의 정수를 취하는 단계, 및 마찬가지로, 상기 제8 예측점까지의 격자 좌표의 확정을 완성하는 단계를 포함한다. 월드 좌표에 의하여서는 전방의 경로 상황을 확정할 수 없고 격자지도중의 경로 상황이 모두 격자유닛의 상태로 표기되기 때문에 월드 좌표를 대응되는 격자유닛으로 변환시킨 후 대응되는 격자유닛의 상태에 의하여 최종적으로 전방의 경로 상황을 확정하여 예측 효과를 실현하여야 한다. 상기 변환 방식을 통하여 동적 검출 모델중의 각 예측점이 어느 격자유닛에 대응되는가를 정확하게 확정할 수 있고 연산이 간단하고 정확도가 높다.

바람직하게는, 상기 예측 결과에 근거하여 로봇의 주행 방식을 제어하는 단계가, 상기 제1 예측점, 상기 제2 예측점 또는 상기 제3 예측점에 대응되는 격자유닛이 위험유닛인가를 판단하는 단계, YES이면 제1 주행 방식으로 주행하도록 로봇을 제어하는 단계, NO이면 상기 제1 예측점, 상기 제2 예측점 또는 상기 제3 예측점에 대응되는 격자유닛이 낭떠러지유닛 또는 장애유닛인가를 판단하는 단계, YES이면 제2 주행 방식으로 주행하도록 로봇을 제어하는 단계, NO이면 상기 제4 예측점 또는 상기 제5 예측점에 대응되는 격자유닛이 낭떠러지유닛 또는 장애유닛인가를 판단하는 단계, YES이면 제3 주행 방식으로 주행하도록 로봇을 제어하는 단계, NO이면 상기 제6 예측점, 상기 제7 예측점 또는 상기 제8 예측점이 낭떠러지유닛 또는 장애유닛인가를 판단하는 단계, YES이면 제4 주행 방식으로 주행하도록 로봇을 제어하는 단계, 및 NO이면 로봇의 현재 주행 방식을 유지하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 위험유닛은 로봇에 의하여 막힘 또는 공전이 검측된 격자유닛이고 상기 장애유닛은 로봇에 의하여 장애물이 검측된 격자유닛이며 상기 낭떠러지유닛은 로봇에 의하여 낭떠러지가 검측된 격자유닛이다. 가까운 곳으로부터 먼 곳으로 향하여 각 예측점에 대응되는 격자유닛의 상태를 차례로 판단하여 전방의 경로 상황을 확정함으로서 서로 다른 주행 방식으로 주행하도록 로봇을 제어하여, 로봇의 주행 효율을 향상시키고 위험 영역으로 들어가서 막힘 또는 공전이 발생하거나 장애물에 강하게 부딪치거나 또는 낭떠러지에서 돌진하는 등 문제를 회피할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 주행 방식으로 주행하도록 로봇을 제어하는 단계는, 주행을 정지하도록 로봇을 제어하는 단계, 로봇이 '궁(弓)'자형 주행 단계인가를 판단하는 단계, YES이면 유턴하도록 로봇을 제어하는 단계, NO이면 로봇이 에지 모드 주행 단계라고 확정하고 상기 위험유닛을 우회(迂回)한 다음 계속하여 에지에 따르도록 로봇을 제어하는 단계를 포함한다. 및/또는 상기 제2 주행 방식으로 주행하도록 로봇을 제어하는 단계는, 상기 격자유닛이 장애유닛으로 판단되면 제1 비례에 따라 주행 속도를 낮추도록 로봇을 제어하고, 상기 격자유닛이 낭떠러지유닛으로 판단되면 제2 비례에 따라 주행 속도를 낮추도록 로봇을 제어하는 단계를 포함한다. 및/또는 상기 제3 주행 방식으로 주행하도록 로봇을 제어하는 단계는, 제3 비례에 따라 주행 속도를 낮추도록 로봇을 제어하는 단계를 포함한다. 및/또는 상기 제4 주행 방식으로 주행하도록 로봇을 제어하는 단계는, 제4 비례에 따라 주행 속도를 낮추도록 로봇을 제어하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 비례는 실제 상황에 따라 설정할 수 있고, 바람직하게는, 상기 제1 비례는 0.5이고 상기 제2 비례는 0.3이며 상기 제3 비례는 0.7이고 제4 비례는 0.8이다.

제1 예측 영역내의 로봇에 가장 가까운 3개의 예측점에 위험유닛이 있다고 확정되면 로봇이 대응되는 위험 영역을 회피하여야 한다. 그리고 위험 영역을 회피하려면 로봇의 주행 단계에 따라 서로 다른 회피 방식을 이용하여야 한다. 로봇청소기의 주행 방식은 주로 궁(弓)자형 주행 단계와 에지 모드 주행 단계로 나누어진다. 로봇이 궁(弓)자형 주행 단계인 경우, 위험 영역에 부딪치면 그대로 유턴하여 계속하여 궁(弓)자형으로 주행하여 기타 경로를 청소한다. 로봇이 에지 모드 주행 단계인 경우, 유턴하면 이미 주행한 에지 모드 경로를 다시 청소하게 되고 그리고 위험 영역이 다시 검측되면 또 다시 유턴하게 되어 그 결과 두 위험 영역 사이에서 에지에 따르는 상황을 반복하게되므로 유턴하면 안 된다. 따라서 에지 모드 주행과정에서 위험 영역에 부딪치면 위험 영역을 우회하는 방식을 이용하고 위험 영역을 우회한 후 계속하여 에지 모드를 유지함으로써 최종적으로 에지 모드 단계의 청소를 전부 완성할 수 있다. 제1 예측 영역내의 로봇에 가장 가까운 3개의 예측점에 위험유닛이 없다고 확정된 경우, 장애유닛이 있으면 로봇의 주행 속도를 0.5배로 낮추어 로봇의 속도가 너무 빨라서 장애물에 강하게 부딛치는것을 회피한다. 낭떠러지유닛이 있으면 로봇의 속도를 0.3배로 낮추어 로봇의 속도를 보다 빠르게 낮추어 낭떠러지에서 돌진하는 위험을 회피한다.

로봇에 가장 가까운 3개의 예측점에 대응되는 격자유닛이 정상적으로 주행한 주행 완성유닛이면, 상기 제4 예측점 또는 상기 제5 예측점에 대응되는 격자유닛이 낭떠러지유닛 또는 장애유닛인가를 판단하고 이는 이 2개의 예측점이 로봇의 양외측에 위치하여 위험유닛이 있어도 그 사이로 통과할 수 있기 때문이고, 이로하여 이 두 예측점이 위험유닛인가를 판단할 필요가 없다. 그중의 한 점이 낭떠러지유닛 또는 장애유닛으로 확정되면　로봇의 속도를 0.7배까지 낮출 필요가 있고, 이는 통상적으로 장애물 또는 낭떠러지의 주변에 쓰레기가 많으므로 천천히 통과하여 청소 효과를 향상시켜기 위해서이다.

제4 예측점 또는 상기 제5 예측점에 대응되는 격자유닛이 모두 정상적으로 주행한 주행 완성유닛이면 상기 제6 예측점, 상기 제7 예측점 또는 상기 제8 예측점이 낭떠러지유닛 또는 장애유닛인가를 판단한다. 이는 이 3개의 점이 로봇으로부터 멀리 떨어져있기 때문에 로봇의 속도를 미리 제어하기 위하여 예측을 수행하기 때문이다. 그중의 하나가 낭떠러지유닛 또는 장애유닛으로 검측되면 로봇의 속도를 0.8배까지 낮춘다. 이러한 두 유닛이 모두 아니면 로봇의 현재 주행 방식을 유지하여 청소를 계속한다.

상술한 실시예는 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 본 발명을 충분히 개시하기 위한 것으로 본 발명의 창조 요지에 근거하여 창조성이 있는 노동을 필요로하지 않은 등가 기술특징의 대체는 본 출원의 보호 범위에 포함되어야 한다.

Claims (10)

1. 상태가 표기된 격자유닛에 근거하여 격자지도를 구축하는 단계,
   상기 격자지도에 근거하여 로봇의 현재 위치를 기준점으로 로봇의 현재 주행 방향에 따라 확정된 다수개의 예측점과 예측점 사이의 상대적 위치를 포함하는 동적 검출 모델을 작성하는 단계,
   상기 동적 검출 모델에 근거하여 로봇의 전방의 경로 상황을 예측하는 단계, 및
   예측 결과에 근거하여 로봇의 주행 방식을 제어하는 단계를 포함하고,
   상기 로봇의 현재 위치를 기준점으로 동적 검출 모델을 작성하는 단계는,
   상기 기준점을 원심으로 하고 제1 길이를 반경으로 제1 원호선을 작성하고 상기 제1 길이보다 긴 제2 길이를 반경으로 제2 원호선을 작성하는 단계,
   상기 제1 원호선과 상기 제2 원호선 사이의 영역을 제1 예측 영역으로 확정하는 단계,
   상기 제2 원호선의 외측 영역을 제2 예측 영역으로 확정하는 단계,
   로봇이 주행하고 있는 현재 방향을 기준 방향으로 하여 상기 제1 예측 영역중의 상기 기준 방향에 위치하고 원심과의 연결선은 상기 기준 방향과 제1 각도를 형성하는 제1 예측점, 상기 제1 예측점의 일측에 위치하고 원심과의 연결선은 상기 제1 예측점과 원심의 연결선과 제2 각도를 형성하는 제2 예측점, 상기 제1 예측점의 타측에 위치하고 원심과의 연결선은 상기 제1 예측점과 원심의 연결선과 제3 각도를 형성하는 제3 예측점, 상기 제1 예측점의 일측에 위치하고 원심과의 연결선은 상기 제1 예측점과 원심의 연결선과 제4 각도를 형성하는 제4 예측점, 및 상기 제1 예측점의 타측에 위치하고 원심과의 연결선은 상기 제1 예측점과 원심의 연결선과 제5 각도를 형성하는 제5 예측점을 확정하는 단계, 및
   로봇이 주행하고 있는 현재 방향을 기준 방향으로 하여 상기 제2 예측 영역중의 상기 기준 방향에 위치하고 원심과의 연결선은 상기 기준 방향과 제6 각도를 형성하는 제6 예측점, 상기 제6 예측점의 일측에 위치하고 원심과의 연결선은 상기 제6 예측점과 원심의 연결선과 제7 각도를 형성하는 제7 예측점, 상기 제6 예측점의 타측에 위치하고 원심과의 연결선은 상기 제6 예측점과 원심의 연결선과 제8 각도를 형성하는 제8 예측점을 확정하는 단계를 포함하며,
   상기 동적 검출 모델에 근거하여 로봇의 전방의 경로 상황을 예측하는 단계는,
   로봇의 현재 위치를 로컬 좌표의 원점으로 하고 현재 방향을 로컬Y축 방향으로 하여 XY축 로컬 좌표계를 구축하는 단계,
   상기 제1 예측점 내지 상기 제8 예측점이 위치한 XY축 로컬 좌표계에서의 로컬 좌표를 XY축 월드 좌표계에서의 월드 좌표로 변환시키는 단계,
   상기 월드 좌표를 격자 좌표로 변환시키는 단계, 및
   상기 격자 좌표와 격자지도에 근거하여 상기 제1 예측점 내지 상기 제8 예측점에 대응되는 격자유닛의 상태를 확정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 주행 예측 및 제어 방법.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 길이는 로봇 바디의 반경의 1.2배이고 상기 제2 길이는 로봇 바디의 반경의 2배인 것을 특징으로 하는 로봇의 주행 예측 및 제어 방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 예측점은 상기 제1 원호선과 상기 기준 방향의 교점에 위치하고 상기 제2 예측점은 제1 수직선과 제1 평행선의 교점에 위치하고 상기 제3 예측점은 제1 수직선과 제2 평행선의 교점에 위치하며 상기 제4 예측점은 제3 평행선중의 제1 선분내에 위치하고 상기 제5 예측점은 제4 평행선중의 제2 선분내에 위치하고,
   상기 제1 수직선은 상기 제1 예측점을 통과하고 상기 기준 방향에 수직되는 수직선이고, 상기 제1 평행선은 상기 기준 방향의 일측에 위치하고 상기 기준 방향과의 수직 거리가 로봇 바디의 반경인 상기 기준 방향에 평행되는 평행선이며, 상기 제2 평행선은 상기 기준 방향의 타측에 위치하고 상기 기준 방향과의 수직 거리가 로봇 바디의 반경인 상기 기준 방향에 평행되는 평행선이고, 상기 제3 평행선은 상기 기준 방향의 일측에 위치하고 상기 기준 방향과의 수직 거리가 제1 길이인 상기 기준 방향에 평행되는 평행선이고, 상기 제4 평행선은 상기 기준 방향의 타측에 위치하고 상기 기준 방향과의 수직 거리가 제1 길이인 상기 기준 방향에 평행되는 평행선이며, 상기 제1 선분은 상기 제1 수직선과 상기 제3 평행선의 교점으로부터 제2 수직선과 상기 제3 평행선의 교점까지의 선분이고, 상기 제2 선분은 상기 제1 수직선과 상기 제3 평행선의 교점으로부터 제2 수직선과 상기 제3 평행선의 교점까지의 선분이며, 상기 제2 수직선은 상기 제1 예측점과 원심 사이에 위치하고 원심까지의 최소 거리가 로봇 바디의 반경의 절반인 상기 기준 방향에 수직되는 수직선인 것을 특징으로 하는 로봇의 주행 예측 및 제어 방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제6 예측점은 상기 제2 원호선과 상기 기준 방향의 교점에 위치하고 상기 제7 예측점은 제3 수직선중의 제3 선분내에 위치하고 상기 제8 예측점은 제3 수직선중의 제4 선분내에 위치하고,
   상기 제3 수직선은 상기 제6 예측점을 통과하고 상기 기준 방향에 수직되는 수직선이고, 상기 제3 선분은 상기 제1 평행선과 상기 제3 수직선의 교점으로부터 제5 평행선과 상기 제3 수직선의 교점까지의 선분이며, 상기 제4 선분은 상기 제2 평행선과 상기 제3 수직선의 교점으로부터 제6 평행선과 상기 제3 수직선의 교점까지의 선분이고, 상기 제5 평행선은 상기 기준 방향의 일측에 위치하고 상기 기준 방향과의 수직 거리가 제2 길이에서 제1 길이를 뺀 값의 절반과 제1 길이의 합인 상기 기준 방향에 평행되는 평행선이며, 상기 제6 평행선은 상기 기준 방향의 타측에 위치하고 상기 기준 방향과의 수직 거리가 제2 길이에서 제1 길이를 뺀 값의 절반과 제1 길이의 합인 상기 기준 방향에 평행되는 평행선인 것을 특징으로 하는 로봇의 주행 예측 및 제어 방법.
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 예측점 내지 상기 제8 예측점이 위치한 XY축 로컬 좌표계에서의 로컬 좌표를 XY축 월드 좌표계에서의 월드 좌표로 변환시키는 단계는,
   로봇의 현재 위치의 상기 XY축 월드 좌표계에서의 월드 좌표를 (x, y)로 확정하는 단계,
   로봇의 현재 방향과 상기 XY축 월드 좌표계의 Y축이 이루는 각을 θ로 확정하는 단계,
   상기 제1 예측점의 상기 XY축 로컬 좌표계에서의 로컬 좌표를 (x1, y1)로 확정하는 단계,
   상기 제1 예측점의 XY축 월드 좌표계의 X축에 투영된 투영점이 로봇의 현재 위치의 XY축 월드 좌표계의 X축에 투영된 투영점으로부터의 거리를 xr1＝(x1*cosθ-y1*sinθ)로 확정하고, 상기 제1 예측점의 XY축 월드 좌표계의 Y축에 투영된 투영점이 로봇의 현재 위치의 XY축 월드 좌표계의 Y축에 투영된 투영점으로부터의 거리를 yr1＝(x1*sinθ+y1*cosθ)로 확정하는 단계,
   상기 제1 예측점의 월드 좌표를 (xw1＝x+xr1, yw1＝y+yr1)로 확정하는 단계,
   상기 제2 예측점의 상기 XY축 로컬 좌표계에서의 로컬 좌표를 (x2, y2)로 확정하는 단계,
   상기 제2 예측점의 XY축 월드 좌표계의 X축에 투영된 투영점이 로봇의 현재 위치의 XY축 월드 좌표계의 X축에 투영된 투영점으로부터의 거리를 xr2＝(x2*cosθ-y2*sinθ)로 확정하고, 상기 제2 예측점의 XY축 월드 좌표계의 Y축에 투영된 투영점이 로봇의 현재 위치의 XY축 월드 좌표계의 Y축에 투영된 투영점으로부터의 거리를 yr2＝(x2*sinθ+y2*cosθ)로 확정하는 단계,
   상기 제2 예측점의 월드 좌표를 (xw2＝x+xr2, yw2＝y+yr2)로 확정하는 단계, 및
   마찬가지로, 상기 제8 예측점까지의 월드 좌표의 확정을 완성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 주행 예측 및 제어 방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 월드 좌표를 격자 좌표로 변환시키는 단계는,
   상기 격자유닛이 변의 길이가 L인 정방형이라고 확정하는 단계,
   상기 제1 예측점의 격자 좌표를 (xg1＝xw1/L, yg1＝yw1/L)로 확정하되 xw1/L와 yw1/L의 결과의 정수를 취하는 단계,
   상기 제2 예측점의 격자 좌표를 (xg2＝xw2/L, yg2＝yw2/L)로 확정하되 xw2/L와 yw2/L의 결과의 정수를 취하는 단계, 및
   마찬가지로, 상기 제8 예측점까지의 격자 좌표의 확정을 완성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 주행 예측 및 제어 방법.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 예측 결과에 근거하여 로봇의 주행 방식을 제어하는 단계는,
   상기 제1 예측점, 상기 제2 예측점 또는 상기 제3 예측점에 대응되는 격자유닛이 위험유닛인가를 판단하는 단계,
   YES이면 제1 주행 방식으로 주행하도록 로봇을 제어하는 단계,
   NO이면 상기 제1 예측점, 상기 제2 예측점 또는 상기 제3 예측점에 대응되는 격자유닛이 낭떠러지유닛 또는 장애유닛인가를 판단하는 단계,
   YES이면 제2 주행 방식으로 주행하도록 로봇을 제어하는 단계,
   NO이면 상기 제4 예측점 또는 상기 제5 예측점에 대응되는 격자유닛이 낭떠러지유닛 또는 장애유닛인가를 판단하는 단계,
   YES이면 제3 주행 방식으로 주행하도록 로봇을 제어하는 단계,
   NO이면 상기 제6 예측점, 상기 제7 예측점 또는 상기 제8 예측점이 낭떠러지유닛 또는 장애유닛인가를 판단하는 단계,
   YES이면 제4 주행 방식으로 주행하도록 로봇을 제어하는 단계, 및
   NO이면 로봇의 현재 주행 방식을 유지하는 단계를 포함하고,
   상기 위험유닛은 로봇에 의하여 막힘 또는 공전이 검측된 격자유닛이고 상기 장애유닛은 로봇에 의하여 장애물이 검측된 격자유닛이며 상기 낭떠러지유닛은 로봇에 의하여 낭떠러지가 검측된 격자유닛인 것을 특징으로 하는 로봇의 주행 예측 및 제어 방법.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 주행 방식으로 주행하도록 로봇을 제어하는 단계는, 주행을 정지하도록 로봇을 제어하는 단계, 로봇이 궁(弓)자형 주행 단계인가를 판단하는 단계, YES이면 유턴하도록 로봇을 제어하는 단계, NO이면 로봇이 에지 모드 주행 단계라고 확정하고 상기 위험유닛을 우회한 다음 계속하여 에지에 따르도록 로봇을 제어하는 단계를 포함하고,
    및/또는,
    상기 제2 주행 방식으로 주행하도록 로봇을 제어하는 단계는, 상기 격자유닛이 장애유닛으로 판단되면 제1 비례에 따라 주행 속도를 낮추도록 로봇을 제어하고, 상기 격자유닛이 낭떠러지유닛으로 판단되면 제2 비례에 따라 주행 속도를 낮추도록 로봇을 제어하는 단계를 포함하고,
    및/또는,
    상기 제3 주행 방식으로 주행하도록 로봇을 제어하는 단계는, 제3 비례에 따라 주행 속도를 낮추도록 로봇을 제어하는 단계를 포함하고,
    및/또는,
    상기 제4 주행 방식으로 주행하도록 로봇을 제어하는 단계는, 제4 비례에 따라 주행 속도를 낮추도록 로봇을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 주행 예측 및 제어 방법.

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