KR102451455B1

KR102451455B1 - 장애물 회피 유도 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102451455B1
Application number: KR1020200183177A
Authority: KR
Inventors: 심동하; 권수범; 김수정; 신동우; 양재필; 이나현
Original assignee: 서울과학기술대학교 산학협력단
Priority date: 2020-12-24
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2022-10-07
Also published as: KR20220092696A

Abstract

이동체의 주변에 존재하는 객체의 분포에 기초하여 하나 이상의 주행 가능 경로 범위를 생성하고, 이동체의 위치에 기초하여 객체와 하나 이상의 주행 가능 경로 범위 사이의 각도에 따라 어느 하나의 주행 가능 경로 범위를 선택하며, 선택된 주행 가능 경로 범위 내에서의 이동체의 회전 각도를 나타내도록 조향 정보를 생성하는, 장애물 회피 유도 장치를 제공한다.

Description

장애물 회피 유도 장치 및 방법{OBJECT AVOIDANCE INDUCTION DEVICE AND METHOD}

본 발명은 장애물 회피 유도 장치 및 방법에 관한 것으로, 이동체의 주변에 존재하는 장애물의 회피를 유도하는 장애물 회피 유도 장치에 관한 것이다.

자율주행을 실현하는 방안에는 주행에 요구되어 이동체에 탑재하는 센서에서부터, 주행 프로그램에 이르기까지 다양한 분야가 접목된다. 이와 관련하여, 자율주행에서 이용되는 경로 탐색 알고리즘(Path Planning algorithm) 중 장애물을 회피하는 기법은 Local planning이라 불리우며, Local planning 기법은 주행 중 마주친 장애물을 피하기 위해 임의의 길을 형성하는 경로 탐색 방법이다.

일반적으로, 이와 같은 장애물을 회피하는 기법은 라이다(LiDAR: Light Detection And Ranging) 등의 센서를 이용하여 장애물을 검출하고, 장애물의 반대 방향으로 이동체가 진행하도록 마련된다.

그러나, 종래의 장애물을 회피하는 기법은 이동체의 진행 방향에 존재하는 장애물을 단순히 검출하고, 반대 방향으로 이동체를 이동시키게 되며, 이에 따라, 곡률이 비교적 큰 경로에서, 이동체의 회전 반경이 과도하게 증가하게 되는 문제점이 발생하기도 한다.

이에 따라, 이동체의 목표 지점과 장애물에 따라 이동체의 효율적인 이동이 가능하도록 적절한 회전 각도를 산출할 수 있는 방안이 요구되는 실정이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이동체의 주변에 존재하는 장애물을 검출하여, 검출된 장애물에 대한 회피가 가능하도록 이동체의 조향 각도를 산출하는 장애물 회피 유도 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일측면은, 이동체의 주변에 존재하는 객체를 검출하는 센서부; 상기 객체의 분포에 기초하여 하나 이상의 주행 가능 경로 범위를 생성하되, 상기 이동체의 형상에 따라 상기 주행 가능 경로 범위를 보정하는 주행 경로 추출부; 상기 이동체의 위치로부터 사전에 설정되는 목표 지점까지의 경로가 상기 주행 가능 경로 범위를 벗어나는 경우, 상기 이동체의 위치에 기초하여 상기 객체와 상기 하나 이상의 주행 가능 경로 범위 사이의 각도에 따라 어느 하나의 주행 가능 경로 범위를 선택하고, 선택된 주행 가능 경로 범위 내에서의 상기 이동체의 회전 각도를 나타내도록 조향 정보를 생성하는 조향 제어부; 및 상기 조향 정보를 출력하는 출력부;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 조향 제어부는, 상기 이동체의 최대 회전 각도를 나타내도록 사전에 설정되는 최대 조향 각도에 기초하여, 상기 선택된 주행 가능 경로 범위 내에서, 상기 객체의 반대 측으로 상기 이동체가 회전 가능한 최대 각도를 산출하여 상기 조향 정보를 생성할 수 있다.

또한, 상기 조향 제어부는, 상기 목표 지점에 부여되도록 사전에 설정되는 목표 가중치와, 상기 최대 조향 각도에 부여되도록 사전에 설정되는 조향 가중치가 마련되고, 상기 이동체에 대해 사전에 설정되는 이동체 정보에 기초하여, 상기 목표 가중치와 상기 조향 가중치를 결정할 수 있다.

또한, 상기 조향 제어부는, 상기 이동체의 위치와 상기 객체를 가장 짧은 경로로 연결하는 직선과, 상기 이동체의 위치와 임의의 주행 가능 경로 범위 내에서 상기 객체에 가장 인접한 지점을 연결하는 직선 사이의 각도를 산출하고, 산출된 각도의 크기가 사전에 설정되는 최소 각도 범위를 만족하는 경우, 상기 최소 각도 범위를 만족하는 주행 가능 경로 범위를 선택할 수 있다.

또한, 상기 조향 제어부는, 상기 이동체의 위치와 상기 객체를 가장 짧은 경로로 연결하는 직선과, 상기 이동체의 위치와 임의의 주행 가능 경로 범위 내에서 상기 객체에 가장 인접한 지점을 연결하는 직선 사이의 각도를 산출하여, 산출된 각도의 크기가 가장 작은 주행 가능 경로 범위를 선택할 수 있다.

본 발명의 다른 일측면은, 장애물 회피 유도 장치에서의 장애물 회피 유도 방법에 있어서, 센서부가 이동체의 주변에 존재하는 객체를 검출하는 단계; 주행 경로 추출부가 상기 객체의 분포에 기초하여 하나 이상의 주행 가능 경로 범위를 생성하되, 상기 이동체의 형상에 따라 상기 주행 가능 경로 범위를 보정하는 단계; 조향 제어부가 상기 이동체의 위치로부터 사전에 설정되는 목표 지점까지의 경로가 상기 주행 가능 경로 범위를 벗어나는 경우, 상기 이동체의 위치에 기초하여 상기 객체와 상기 하나 이상의 주행 가능 경로 범위 사이의 각도에 따라 어느 하나의 주행 가능 경로 범위를 선택하는 단계; 상기 조향 제어부가 선택된 주행 가능 경로 범위 내에서의 상기 이동체의 회전 각도를 나타내도록 조향 정보를 생성하는 단계; 및 출력부가 상기 조향 정보를 출력하는 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 조향 정보를 생성하는 단계는, 상기 이동체의 최대 회전 각도를 나타내도록 사전에 설정되는 최대 조향 각도에 기초하여, 상기 선택된 주행 가능 경로 범위 내에서, 상기 객체의 반대 측으로 상기 이동체가 회전 가능한 최대 각도를 산출하여 상기 조향 정보를 생성할 수 있다.

또한, 상기 조향 정보를 생성하는 단계는, 상기 목표 지점에 부여되도록 사전에 설정되는 목표 가중치와, 상기 최대 조향 각도에 부여되도록 사전에 설정되는 조향 가중치가 마련되고, 상기 이동체에 대해 사전에 설정되는 이동체 정보에 기초하여, 상기 목표 가중치와 상기 조향 가중치를 결정할 수 있다.

또한, 상기 주행 가능 경로 범위를 선택하는 단계는, 상기 이동체의 위치와 상기 객체를 가장 짧은 경로로 연결하는 직선과, 상기 이동체의 위치와 임의의 주행 가능 경로 범위 내에서 상기 객체에 가장 인접한 지점을 연결하는 직선 사이의 각도를 산출하고, 산출된 각도의 크기가 사전에 설정되는 최소 각도 범위를 만족하는 경우, 상기 최소 각도 범위를 만족하는 주행 가능 경로 범위를 선택할 수 있다.

또한, 상기 주행 가능 경로 범위를 선택하는 단계는, 상기 이동체의 위치와 상기 객체를 가장 짧은 경로로 연결하는 직선과, 상기 이동체의 위치와 임의의 주행 가능 경로 범위 내에서 상기 객체에 가장 인접한 지점을 연결하는 직선 사이의 각도를 산출하여, 산출된 각도의 크기가 가장 작은 주행 가능 경로 범위를 선택할 수 있다.

상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 장애물 회피 유도 장치 및 방법을 제공함으로써, 이동체의 주변에 존재하는 장애물을 검출하여, 검출된 장애물에 대한 회피가 가능하도록 이동체의 조향 각도를 산출할 수 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장애물 회피 유도 장치를 포함하는 장애물 회피 유도 시스템의 개략도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장애물 회피 유도 장치의 제어블록도이다.
도3은 도2의 조향 제어부에서 조향 정보를 생성하는 과정을 나타낸 블록도이다.
도4 내지 도6은 도2의 주행 경로 추출부에서 주행 가능 경로 범위를 추출하는 일 실시예를 나타낸 개략도이다.
도7은 도2의 조향 제어부에서 조향 정보를 생성하는 일 실시예를 나타낸 개략도이다.
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 장애물 회피 유도 방법의 순서도이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장애물 회피 유도 장치를 포함하는 장애물 회피 유도 시스템의 개략도이다.

장애물 회피 유도 시스템(1)은 임의의 이동체(10)에 장애물 회피 유도 장치(100)가 마련될 수 있으며, 이에 따라, 장애물 회피 유도 장치(100)는 이동체(10) 주변에 존재하는 임의의 객체(20)를 회피하도록 이동체(10)의 주행 경로를 제어할 수 있다.

여기에서, 이동체(10)는 임의의 센서에 의해 측정되는 정보에 기초하여 자율적으로 주행이 가능하도록 마련되는 자율 주행(Autonomous Driving) 시스템 또는 운전 보조 시스템(Advanced Driver Assistance Systems)이 적용된 차량을 의미할 수 있으며, 또한, 이동체(10)는 자율 주행이 가능하도록 마련되는 드론(Drone) 또는 모형 차량 등을 의미할 수 있다.

이러한 경우에, 이동체(10)는 장애물 회피 유도 장치(100)에 의해 제어되는 주행 경로를 따라 이동하도록 마련될 수 있으며, 이를 위해, 장애물 회피 유도 장치(100)는 이동체(10)에 연결되어, 무선 또는 유선 네트워크를 통해 이동체(10)의 제어를 수행하도록 마련될 수 있다.

또한, 이동체(10)는 운전자의 조작에 의해 조향이 제어되도록 마련되는 차량 등을 의미할 수도 있으며, 이러한 경우에, 이동체(10)는 운전자가 장애물 회피 유도 장치(100)에 의해 출력되는 이동체(10)에 대한 제어 안내 등에 따라 이동체(10)의 제어를 수행하도록 마련될 수 있다. 이를 위해, 장애물 회피 유도 장치(100)는 이동체(10)에 탑승한 운전자가 장애물 회피 유도 장치(100)로부터 출력되는 제어 안내 등을 식별 가능하도록 마련될 수 있다.

한편, 장애물 회피 유도 장치(100)는 라이다(LiDAR: Light Detection And Ranging) 등의 센서를 이용하여 이동체(10) 주변의 객체(20)를 검출할 수 있고, 이를 통해, 장애물 회피 유도 장치(100)는 이동체(10)의 위치에 기초하여, 검출된 객체(20)를 회피할 수 있는 이동체(10)의 회전 각도를 나타내는 조향 정보를 생성할 수 있다.

여기에서, 라이다는 레이저 빔을 송신하는 시점으로부터, 레이저 빔이 산란되거나, 또는 임의의 객체(20)로부터 반사되는 레이저 빔을 수신하는 시점까지의 시간 간격을 측정하고, 측정된 시간 간격에 따라 임의의 객체(20)와의 거리 또는 임의의 객체(20)의 위치를 산출하는 기법을 의미할 수 있다.

또한, 객체(20)는 이동체(10)의 진로를 방해하는 어떠한 객체(20)를 의미할 수 있으며, 예를 들어, 객체(20)는 이동체(10)가 이동하도록 마련되는 도로에 설치된 연석, 경계석, 차단 펜스 등을 의미할 수 있으며, 또한, 객체(20)는 사람, 동물, 바위, 나무 및 건물 등을 의미할 수도 있다.

아래에서, 장애물 회피 유도 장치(100)에 대해 상세히 설명하도록 한다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장애물 회피 유도 장치의 제어블록도이다.

장애물 회피 유도 장치(100)는 센서부(110), 주행 경로 추출부(120), 조향 제어부(130) 및 출력부(140)를 포함할 수 있다.

또한, 장애물 회피 유도 장치(100)는 도 2에 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 구현될 수 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해 구현될 수 있다. 또는, 장애물 회피 유도 장치(100)는 장애물 회피 유도 장치(100)에 마련되는 적어도 두 개의 구성요소가 하나의 구성요소로 통합되어 하나의 구성요소가 복합적인 기능을 수행할 수도 있다. 이하, 상술한 구성요소들에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

센서부(110)는 이동체(10)의 주변에 존재하는 객체(20)를 검출할 수 있으며, 이를 위해, 센서부(110)는 라이다 센서 등이 이용될 수 있다.

이에 따라, 센서부(110)는 이동체(10)의 주변을 향해 레이저 빔을 송신할 수 있고, 센서부(110)는 산란되는 레이저 빔 또는 이동체(10)의 주변에 존재하는 객체(20)로부터 반사되는 레이저 빔을 수신할 수 있으며, 이때, 센서부(110)는 레이저 빔을 송신하는 시점으로부터 레이저 빔을 수신하는 시점까지의 시간 간격을 측정할 수 있다.

이러한 경우에, 주행 경로 추출부(120)는 센서부(110)로부터 측정되는 시간 간격에 기초하여, 이동체(10)의 주변에 존재하는 임의의 객체(20)의 위치 또는 임의의 객체(20)와의 거리 간격을 산출할 수 있다.

이때, 센서부(110)는 이동체(10)의 중심 지점을 기준으로 임의의 객체(20)의 위치 또는 임의의 객체(20)와의 거리 간격을 산출하도록 마련될 수 있으며, 또는, 센서부(110)는 이동체(10)의 임의의 지점을 기준으로 임의의 객체(20)의 위치 또는 임의의 객체(20)와의 거리 간격을 산출하도록 마련될 수 있다.

주행 경로 추출부(120)는 객체(20)의 분포에 기초하여 하나 이상의 주행 가능 경로 범위를 생성할 수 있으며, 이때, 주행 경로 추출부(120)는 이동체(10)의 형상에 따라 주행 가능 경로 범위를 보정할 수 있다.

여기에서, 주행 가능 경로 범위는 이동체(10)가 이동 또는 통과가 가능한 영역을 나타내도록 마련될 수 있으며, 이때, 주행 가능 경로 범위는 이동체(10)의 위치를 중심점으로 하여, 사전에 설정되는 거리 간격을 반지름으로 하는 원의 둘레 상의 임의의 범위로 설정될 수 있다.

이에 따라, 주행 가능 경로 범위는 이동체(10)의 위치를 중심점으로 갖는 원의 둘레 상에서, 이동체(10)의 주행이 가능한 범위를 의미할 수 있으며, 이때, 주행 가능 경로 범위는 이동체(10)의 위치를 중심점으로 갖는 원의 둘레 상에서, 임의의 객체(20)가 존재하는 위치에 따라 하나 이상의 주행 가능 경로 범위로 나타날 수 있다.

이와 관련하여, 주행 경로 추출부(120)는 이동체(10)의 위치를 중심점으로 갖는 원의 둘레 상에서 사전에 설정되는 범위를 한계 범위로 설정할 수 있으며, 이때, 한계 범위는 이동체(10)가 주행이 불가능하도록 설정될 수 있다.

이에 따라, 한계 범위는 이동체(10)의 위치를 중심점으로 갖는 원의 둘레 상에서, 이동체(10)의 후방 측의 일정 범위로 설정될 수 있다.

한편, 주행 경로 추출부(120)는 이동체(10)의 크기를 고려하여 주행 가능 경로 범위를 생성할 있다. 이때, 이동체(10)의 크기는 이동체(10)의 외형 상의 임의의 두 지점을 연결하는 직선의 길이 간격으로 설정될 수 있으며, 여기에서, 임의의 두 지점은 이동체(10)의 외형 상에서 가장 멀리 떨어진 두 지점으로 설정될 수 있다.

또한, 주행 경로 추출부(120)는 이동체(10)를 내포하도록 마련되는 원 중 지름이 가장 작은 원을 이용하여 이동체(10)의 크기를 설정할 수도 있으며, 이러한 경우에, 이동체(10)의 크기는 이동체(10)를 내포하는 원의 지름의 거리 간격으로 설정될 수 있다.

이에 따라, 주행 경로 추출부(120)는 검출된 객체(20)의 외측을 이동체(10)의 크기에 따라 연장시킬 수 있으며, 이는, 주행 경로 추출부(120)가 검출된 객체(20)의 크기를 이동체(10)의 크기에 따라 증가시키는 것으로 이해할 수 있다.

일 실시예에서, 주행 경로 추출부(120)는 이동체(10)의 크기의 1/2의 거리 간격만큼 객체(20)의 외측이 연장되도록 설정할 수 있다.

이를 통해, 장애물 회피 유도 장치(100)는 이동체(10)가 객체(20)의 일측과 충돌하지 않도록 하는 효과가 발생할 수 있다.

조향 제어부(130)는 이동체(10)의 위치로부터 사전에 설정되는 목표 지점까지의 경로가 주행 가능 경로 범위를 벗어나는 경우에, 이동체(10)의 위치에 기초하여 객체(20)와 하나 이상의 주행 가능 경로 범위 사이의 각도에 따라 어느 하나의 주행 가능 경로 범위를 선택할 수 있고, 조향 제어부(130)는 선택된 주행 가능 경로 범위 내에서의 이동체(10)의 회전 각도를 나타내도록 조향 정보를 생성할 수 있다.

여기에서, 목표 지점은 사전에 설정되는 목적지까지의 경로 상에서 이동체(10)가 통과하도록 설정되는 하나 이상의 지점을 의미할 수 있다.

이때, 목적지는 이동체(10) 또는 사용자가 이동체(10)를 통해 이동하고자 하는 지점을 의미할 수 있으며, 이러한 경우에, 목적지는 위도와 경도에 따른 좌표 정보로 나타날 수 있으며, 또한, 목적지는 임의의 주소 정보로 나타날 수도 있다.

이에 따라, 목표 지점은 이동체(10)의 현재 위치로부터 목적지까지의 경로 상에서 이동체(10)가 통과하도록 설정되는 하나 이상의 지점을 의미할 수 있으며, 이때, 목표 지점은 이동체(10)의 현재 위치로부터 목적지까지의 경로를 설정하도록 마련되는 종래의 네비게이션 시스템(Navigation System)에 기초하여 생성될 수 있다.

이와 관련하여, 목표 지점은 임의의 거리 간격에 마다 목표 지점이 설정되도록 마련될 수 있으며, 또한, 목표 지점은 이동체(10)의 현재 위치로부터 목적지까지의 경로 상의 진행 방향이 일정량 이상 변동되는 지점 또는 변동되는 지점에 인접한 지점으로 설정되도록 마련될 수도 있다.

이에 따라, 조향 제어부(130)는 이동체(10)의 현재 위치로부터 목표 지점까지의 경로에 임의의 객체(20)가 존재하는 경우에, 임의의 주행 가능 경로 범위를 선택할 수 있다.

조향 제어부(130)는 이동체(10)의 위치와 객체(20)를 가장 짧은 경로로 연결하는 직선과, 이동체(10)의 위치와 임의의 주행 가능 경로 범위 내에서 객체(20)에 가장 인접한 지점을 연결하는 직선 사이의 각도를 산출할 수 있고, 조향 제어부(130)는 산출된 각도의 크기가 사전에 설정되는 최소 각도 범위를 만족하는 경우에, 최소 각도 범위를 만족하는 주행 가능 경로 범위를 선택할 수 있다.

여기에서, 최소 각도 범위는 임의의 주행 가능 경로 범위를 우선 선택 가능하도록 마련될 수 있으며, 예를 들어, 최소 각도 범위는 0 도로 설정될 수 있다. 이러한 경우에, 조향 제어부(130)는 이동체(10)의 위치와 객체(20)를 가장 짧은 경로로 연결하는 직선과, 이동체(10)의 위치와 임의의 주행 가능 경로 범위 내에서 객체(20)에 가장 인접한 지점을 연결하는 직선 사이의 각도가 0도로 산출되는 경우에, 해당 주행 가능 경로 범위를 선택할 수 있다.

조향 제어부(130)는 이동체(10)의 위치와 객체(20)를 가장 짧은 경로로 연결하는 직선과, 이동체(10)의 위치와 임의의 주행 가능 경로 범위 내에서 객체(20)에 가장 인접한 지점을 연결하는 직선 사이의 각도를 산출하여, 산출된 각도의 크기가 가장 작은 주행 가능 경로 범위를 선택할 수 있다.

이를 통해, 조향 제어부(130)는 임의의 객체(20)에 가장 인접한 주행 가능 경로 범위를 통과하도록 어느 하나의 주행 가능 경로 범위를 선택하는 것으로 이해할 수 있다.

한편, 조향 제어부(130)는 이동체(10)의 최대 회전 각도를 나타내도록 사전에 설정되는 최대 조향 각도에 기초하여, 선택된 주행 가능 경로 범위 내에서, 객체(20)의 반대 측으로 이동체(10)가 회전 가능한 최대 각도를 산출하여 조향 정보를 생성할 수 있다.

여기에서, 최대 조향 각도는 이동체(10)가 최대로 회전 가능한 조향 각도를 의미할 수 있으며, 이는, 이동체(10)의 종류 및 사양 등에 따라 다르게 설정될 수 있다.

이와 관련하여, 조향 제어부(130)는 선택된 주행 가능 경로 범위에 대해, 이동체(10)의 최대 조향 각도가 주행 가능 경로 범위를 벗어나는 경우에, 이동체(10)의 진행 방향을 나타내는 직선과, 이동체의 위치와 주행 가능 경로 범위 내에서 객체(20)에 가장 멀리 떨어진 지점을 연결하는 직선 사이의 각도를 산출하여 조향 정보를 생성할 수 있다.

또한, 조향 제어부(130)는 선택된 주행 가능 경로 범위에 대해, 이동체(10)의 최대 조향 각도가 주행 가능 경로 범위 내에 존재하는 경우에, 이동체(10)의 최대 조향 각도에 따른 각도를 산출하여 조향 정보를 생성할 수 있다.

여기에서, 조향 정보는 이동체(10)의 진행 방향을 나타내는 직선을 기준으로 이동체(10)의 조향이 회전하는 각도를 나타내도록 마련될 수 있으며, 이때, 조향 정보는 객체(20)의 반대 측으로 이동체(10)의 조향이 회전되도록 마련될 수 있다.

조향 제어부(130)는 목표 지점에 부여되도록 사전에 설정되는 목표 가중치와, 최대 조향 각도에 부여되도록 사전에 설정되는 조향 가중치가 마련될 수 있고, 조향 제어부(130)는 이동체에 대해 사전에 설정되는 이동체 정보에 기초하여, 목표 가중치와 조향 가중치를 결정할 수 있다.

여기에서, 목표 가중치와 조향 가중치는 목표 지점 또는 최대 조향 각도에 인접하는 정도를 나타내도록 마련될 수 있으며, 예를 들어, 조향 제어부(130)는 목표 가중치가 조향 가중치보다 큰 비중을 나타내도록 설정되는 경우에, 조향 정보가 최대 조향 각도에 따른 경로보다 목표 지점에 따른 경로에 인접하도록 생성할 수 있고, 조향 제어부(130)는 목표 가중치가 조향 가중치보다 작은 비중을 나타내도록 설정되는 경우에, 조향 정보가 목표 지점에 따른 경로보다 최대 조향 각도에 따른 경로에 인접하도록 생성할 수 있다.

한편, 이동체 정보는 이동체(10)의 크기, 이동체(10)의 평균 속도, 이동체(10)의 최대 속도, 이동체(10)의 연비, 이동체(10)의 최대 조향 각도, 이동체(10)의 선회력 등의 이동체(10)의 특성을 나타내는 정보를 포함할 수 있다.

이에 따라, 조향 제어부(130)는 이동체 정보에 따라 목표 가중치 또는 조향 가중치의 비중을 설정하도록 마련될 수 있다.

이러한 경우에, 조향 제어부(130)는 선택된 주행 가능 경로 범위 내에서, 목표 가중치와 조향 가중치에 따른 조향 정보를 생성할 수 있다.

이와 관련하여, 아래의 수학식 1은 조향 제어부에서 조향 정보를 생성하는데 이용되는 수식이다.

여기에서, phi_s는 조향 정보를 의미하고, d_min은 이동체(10)의 위치와 객체(20)를 가장 짧은 경로로 연결하는 직선의 거리 간격을 의미할 수 있다. 또한, phi_gap은 이동체(10)의 최대 조향 각도 또는 최대 조향 각도에 따른 방향을 의미할 수 있고, phi_ref는 이동체(10)의 위치와 목표 지점을 연결하는 직선과, 이동체(10)의 진행 방향을 나타내는 직선 사이의 각도를 의미할 수 있다. 또한, alpha는 조향 가중치를 의미하고, beta는 목표 가중치를 의미할 수 있다.

이와 같이, 조향 제어부(130)는 조향 가중치를 최대 조향 각도에 적용하고, 목표 가중치를 이동체(10)의 위치와 목표 지점을 연결하는 직선과, 이동체(10)의 진행 방향을 나타내는 직선 사이의 각도에 적용하여 조향 정보를 생성할 수 있다.

이러한 경우에, 일 실시예에서, 조향 제어부(130)는 이동체(10)가 임의의 객체(20)에 근접하는 경우, 이동체(10)의 위치와 객체(20)를 가장 짧은 경로로 연결하는 직선의 거리 간격의 감소에 따라, 최대 조향 각도의 비중이 증가하도록 조향 정보를 생성할 수 있으며, 이에 따라, 조향 정보는 객체(20)로부터 비교적 먼 방향으로 회전하게 될 수 있다.

또한, 일 실시예에서, 조향 제어부(130)는 이동체(10)가 임의의 객체(20)와 비교적 먼 거리에 위치하는 경우, 이동체(10)의 위치와 객체(20)를 가장 짧은 경로로 연결하는 직선의 거리 간격의 증가에 따라, 최대 조향 각도의 비중이 감소하도록 조향 정보를 생성할 수 있으며, 이에 따라, 조향 정보는 객체(20)로부터 비교적 가까운 방향으로 회전하게 될 수 있다.

출력부(140)는 조향 정보를 출력할 수 있다. 이때, 출력부(140)는 조향 정보에 따라 이동체(10)의 조향이 제어되도록 무선 또는 유선 네트워크를 통해 조향 정보를 이동체(10)에 전달할 수 있다. 또한, 출력부(140)는 모니터(Monitor) 등의 디스플레이 기기를 이용하여 사용자가 조향 정보를 확인 가능하도록 조향 정보를 출력할 수도 있으며, 이러한 경우에, 출력부(140)는 화살표 등의 형상으로 조향 정보를 출력할 수 있다.

도3은 도2의 조향 제어부에서 조향 정보를 생성하는 과정을 나타낸 블록도이다.

도3을 참조하면, 센서부(110)는 이동체(10)의 주변에 존재하는 객체(20)를 검출할 수 있으며, 주행 경로 추출부(120)는 객체(20)의 분포에 기초하여 하나 이상의 주행 가능 경로 범위를 생성할 수 있으며, 이때, 주행 경로 추출부(120)는 이동체(10)의 형상에 따라 주행 가능 경로 범위를 보정할 수 있다.

이에 따라, 조향 제어부(130)는 이동체(10)의 위치로부터 사전에 설정되는 목표 지점까지의 경로가 주행 가능 경로 범위를 벗어나는 경우에, 이동체(10)의 위치에 기초하여 객체(20)와 하나 이상의 주행 가능 경로 범위 사이의 각도에 따라 어느 하나의 주행 가능 경로 범위를 선택할 수 있고, 조향 제어부(130)는 선택된 주행 가능 경로 범위 내에서의 이동체(10)의 회전 각도를 나타내도록 조향 정보를 생성할 수 있다.

이때, 조향 제어부(130)는 이동체(10)의 위치와 객체(20)를 가장 짧은 경로로 연결하는 직선과, 이동체(10)의 위치와 임의의 주행 가능 경로 범위 내에서 객체(20)에 가장 인접한 지점을 연결하는 직선 사이의 각도를 산출할 수 있고, 조향 제어부(130)는 산출된 각도의 크기가 사전에 설정되는 최소 각도 범위를 만족하는 경우에, 최소 각도 범위를 만족하는 주행 가능 경로 범위를 선택할 수 있다.

또한, 조향 제어부(130)는 이동체(10)의 위치와 객체(20)를 가장 짧은 경로로 연결하는 직선과, 이동체(10)의 위치와 임의의 주행 가능 경로 범위 내에서 객체(20)에 가장 인접한 지점을 연결하는 직선 사이의 각도를 산출하여, 산출된 각도의 크기가 가장 작은 주행 가능 경로 범위를 선택할 수 있다.

이러한 경우에, 조향 제어부(130)는 조향 가중치를 최대 조향 각도에 적용하고, 목표 가중치를 이동체(10)의 위치와 목표 지점을 연결하는 직선과, 이동체(10)의 진행 방향을 나타내는 직선 사이의 각도에 적용하여 조향 정보를 생성할 수 있다.

이에 따라, 출력부(140)는 조향 정보를 출력할 수 있다.

도4 내지 도6은 도2의 주행 경로 추출부에서 주행 가능 경로 범위를 추출하는 일 실시예를 나타낸 개략도이다.

센서부(110)는 이동체(10)의 주변에 존재하는 객체(20)를 검출할 수 있으며, 주행 경로 추출부(120)는 객체(20)의 분포에 기초하여 하나 이상의 주행 가능 경로 범위를 생성할 수 있으며, 이때, 주행 경로 추출부(120)는 이동체(10)의 형상에 따라 주행 가능 경로 범위를 보정할 수 있다.

도4를 참조하면, 이동체(10)의 크기와 이동체(10)의 주변에서 검출된 객체(20)를 확인할 수 있다.

이때, 주행 경로 추출부(120)는 이동체(10)의 크기를 고려하여 주행 가능 경로 범위를 생성할 있다. 이때, 이동체(10)의 크기는 이동체(10)의 외형 상의 임의의 두 지점을 연결하는 직선의 길이 간격으로 설정될 수 있으며, 여기에서, 임의의 두 지점은 이동체(10)의 외형 상에서 가장 멀리 떨어진 두 지점으로 설정될 수 있다.

도5를 참조하면, 이동체(10)의 크기에 따라 연장된 객체(20)를 확인할 수 있으며, 이때, 객체(20)의 외측에 형성된 빗금 부분이 이동체(10)의 크기에 따라 연장된 영역인 것으로 이해할 수 있다.

도6을 참조하면, 검출된 객체(20)에 따라 설정된 주행 가능 경로 범위를 확인할 수 있다. 이때, Gap 1 내지 Gap 3은 각각 주행 가능 경로 범위인 것으로 이해할 수 있고, Threshold는 한계 범위인 것으로 이해할 수 있다.

이와 같이, 주행 가능 경로 범위는 이동체(10)가 이동 또는 통과가 가능한 영역을 나타내도록 마련될 수 있으며, 이때, 주행 가능 경로 범위는 이동체(10)의 위치를 중심점으로 하여, 사전에 설정되는 거리 간격을 반지름으로 하는 원의 둘레 상의 임의의 범위로 설정될 수 있다.

도7은 도2의 조향 제어부에서 조향 정보를 생성하는 일 실시예를 나타낸 개략도이다.

도7에서 Reference Point는 사전에 설정되는 목표 지점인 것으로 이해할 수 있고, Gap 2가 조향 제어부(130)에 의해 선택된 주행 가능 경로 범위인 것으로 이해할 수 있다.

도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 장애물 회피 유도 방법의 순서도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 장애물 회피 유도 방법은 도 1에 도시된 장애물 회피 유도 장치(100)와 실질적으로 동일한 구성 상에서 진행되므로, 도 1의 장애물 회피 유도 장치(100)와 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.

장애물 회피 유도 방법은 객체를 검출하는 단계(600), 주행 가능 경로 범위를 생성하는 단계(610), 주행 가능 경로 범위를 선택하는 단계(620), 조향 정보를 생성하는 단계(630) 및 조향 정보를 출력하는 단계(640)를 포함할 수 있다.

객체를 검출하는 단계(600)는 센서부(110)가 이동체(10)의 주변에 존재하는 객체(20)를 검출하는 단계일 수 있다.

주행 가능 경로 범위를 생성하는 단계(610)는 주행 경로 추출부(120)가 객체(20)의 분포에 기초하여 하나 이상의 주행 가능 경로 범위를 생성하되, 이동체(10)의 형상에 따라 주행 가능 경로 범위를 보정하는 단계일 수 있다.

주행 가능 경로 범위를 선택하는 단계(620)는 조향 제어부(130)가 이동체(10)의 위치로부터 사전에 설정되는 목표 지점까지의 경로가 주행 가능 경로 범위를 벗어나는 경우, 이동체(10)의 위치에 기초하여 객체(20)와 하나 이상의 주행 가능 경로 범위 사이의 각도에 따라 어느 하나의 주행 가능 경로 범위를 선택하는 단계일 수 있다.

조향 정보를 생성하는 단계(630)는 조향 제어부(130)가 선택된 주행 가능 경로 범위 내에서의 이동체(10)의 회전 각도를 나타내도록 조향 정보를 생성하는 단계일 수 있다.

조향 정보를 출력하는 단계(640)는 출력부(140)가 조향 정보를 출력하는 단계일 수 있다.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 장애물 회피 유도 시스템
10: 이동체
20: 객체
100: 장애물 회피 유도 장치

Claims

이동체의 주변에 존재하는 객체를 검출하는 센서부;
상기 객체의 분포에 기초하여 하나 이상의 주행 가능 경로 범위를 생성하되, 상기 이동체의 형상에 따라 상기 주행 가능 경로 범위를 보정하는 주행 경로 추출부;
상기 이동체의 위치로부터 사전에 설정되는 목표 지점까지의 경로가 상기 주행 가능 경로 범위를 벗어나는 경우, 상기 이동체의 위치에 기초하여 상기 객체와 상기 하나 이상의 주행 가능 경로 범위 사이의 각도에 따라 어느 하나의 주행 가능 경로 범위를 선택하고, 선택된 주행 가능 경로 범위 내에서의 상기 이동체의 회전 각도를 나타내도록 조향 정보를 생성하는 조향 제어부; 및
상기 조향 정보를 출력하는 출력부;를 포함하고,
상기 조향 제어부는,
상기 이동체의 최대 회전 각도를 나타내도록 사전에 설정되는 최대 조향 각도에 기초하여, 상기 선택된 주행 가능 경로 범위 내에서, 상기 객체의 반대 측으로 상기 이동체가 회전 가능한 최대 각도를 산출하여 상기 조향 정보를 생성하고,
상기 목표 지점에 부여되도록 사전에 설정되는 목표 가중치와, 상기 최대 조향 각도에 부여되도록 사전에 설정되는 조향 가중치가 마련되고, 상기 이동체에 대해 사전에 설정되는 이동체 정보에 기초하여, 상기 목표 가중치와 상기 조향 가중치를 결정하는, 장애물 회피 유도 장치.
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장애물 회피 유도 장치에서의 장애물 회피 유도 방법에 있어서,
센서부가 이동체의 주변에 존재하는 객체를 검출하는 단계;
주행 경로 추출부가 상기 객체의 분포에 기초하여 하나 이상의 주행 가능 경로 범위를 생성하되, 상기 이동체의 형상에 따라 상기 주행 가능 경로 범위를 보정하는 단계;
조향 제어부가 상기 이동체의 위치로부터 사전에 설정되는 목표 지점까지의 경로가 상기 주행 가능 경로 범위를 벗어나는 경우, 상기 이동체의 위치에 기초하여 상기 객체와 상기 하나 이상의 주행 가능 경로 범위 사이의 각도에 따라 어느 하나의 주행 가능 경로 범위를 선택하는 단계;
상기 조향 제어부가 선택된 주행 가능 경로 범위 내에서의 상기 이동체의 회전 각도를 나타내도록 조향 정보를 생성하는 단계; 및
출력부가 상기 조향 정보를 출력하는 단계;를 포함하고,
상기 조향 정보를 생성하는 단계는,
상기 이동체의 최대 회전 각도를 나타내도록 사전에 설정되는 최대 조향 각도에 기초하여, 상기 선택된 주행 가능 경로 범위 내에서, 상기 객체의 반대 측으로 상기 이동체가 회전 가능한 최대 각도를 산출하여 상기 조향 정보를 생성하고,
상기 목표 지점에 부여되도록 사전에 설정되는 목표 가중치와, 상기 최대 조향 각도에 부여되도록 사전에 설정되는 조향 가중치가 마련되고, 상기 이동체에 대해 사전에 설정되는 이동체 정보에 기초하여, 상기 목표 가중치와 상기 조향 가중치를 결정하는, 장애물 회피 유도 방법.
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