KR102486834B1 - 자율주행 서비스 로봇 운행관리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본 발명은 서비스로봇의 운행시스템에 관한 것으로서 주로 아파트나 병원에 적용되어 물품이송서비스 등에 적용되는데 기존 레이더장치와 화상카메라 및 레이저센서장치를 본 발명의 서비스로봇은 구비하고 도로상황에 따라 사전에 분할된 구간을 이용하여 상기 서비스로봇과 접근하는 장애물들의 각 구간별 속도변이를 예측하여 상기 서비스 로봇이 적절하게 회피할 수 있는 여유를 가질 수 있는 기술을 제공하고 또 상기 센서들을 이용하여 사전에 회피할 수 있는 공간을 마련하여 빠른 조치를 할 수 있는 기술에 관한 것이다.

Description

자율주행 서비스 로봇 운행관리시스템 {A running control management system for an autonomous mobile support service robot }

본 발명은 자율주행 기능이 구비된 서비스 로봇의 운항시스템에 관한 것이다.

[문헌 1] 대한민국발명공개특허 10-2013-0106133 이동식 로봇의 장애물 회피 방법

[문헌 2] 대한민국발명공개특허 10-2020-0111602 설치물에 평행하게 정지하는 로봇 및 이동 방법

[문헌 3] 대한민국발명공개특허 10-2012-0109247 이동 로봇의 장애물 회피 시스템

[문헌 4] 대한민국발명공개특허 10-2016-0054862 모바일 로봇의 장애물 회피 시스템 및 방법

상기 문헌1은 이동식 로봇의 장애물 회피 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이동식 로봇이 서비스를 위해 위치 이동을 하게 되는 경우, 로봇의 주행방향을 막고 있는 장애물이 물체 또는 사람인지를 판단하여 해당 장애물을 효과적으로 회피하기 위한 이동식 로봇의 장애물 회피방법으로서, 사람이 로봇의 주행방향을 고의적으로 연속하여 가로막는 경우, 로봇이 정해진 패턴 없이 랜덤 각도로 여러번 회전하면서, 고정된 물체에 의해 막혀 있어 진행할 수 없는 방향과, 개방되어 있으나 사람에 의해 일시적으로 가로막힌 방향을 판단하여 기억하고, 사람이 로봇의 주행방향을 막아서기 어렵도록 하기 위해 상기 개방된 방향 중 가장 각도 차이가 큰 2개의 방향을 각각 제1 방향 및 제2 방향으로 설정하여, 제1 방향을 향한 상태에서 순간적으로 제2 방향으로 회전하여 신속히 빠져 나감으로써, 장애물에 의한 시간 지연을 최소화하여 서비스 수행능력을 향상시킬 수 있는 이동식 로봇의 장애물 회피 방법에 관한 것이다.

문헌 2는 설치물에 평행하게 정지하는 로봇 및 이동 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 설치물에 평행하게 정지하는 로봇은 로봇의 일시 정지 상태를 판단하고, 장애물 센서가 장애물과의 거리를 산출하면, 로봇 주변에 배치된 설치물 중 인접한 설치물에 평행하여 근접하게 배치되도록 로봇을 이동시키는 방법에 관한 것이다.

문헌 3은 자율 이동 로봇의 장애물 회피 시스템에 관한 것으로서, 상기 자율 이동 로봇의 주행 가능 방향에서 상호 상이한 접촉 위치에서 장애물과의 접촉이 가능하도록 상기 자율 이동 로봇 외측으로 돌출되어 형성되어 장애물과의 접촉시 탄성적으로 변형하여 장애물을 감지하는 다수의 유연 접촉 감지 모듈과; 상기 자율 이동 로봇의 제동 거리에 기초하여 장애물과의 충돌 가능 영역을 산출하는 충돌 영역 산출부와; 상기 다수의 유연 접촉 감지 모듈 중 상기 접촉 위치가 상기 충돌 가능 영역으로부터 근접하게 벗어난 유연 접촉 감지 모듈들의 감지 결과만을 장애물과의 접촉으로 인식하는 충돌 회피 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 상호 상이한 접촉 위치에서 접촉이 가능한 유연 접촉 감지 모듈을 이용하여 이동 로봇의 주행 속도 및/또는 주행 방향에 적응적으로 장애물과의 접촉을 감지하여 장애물과의 충돌을 회피할 수 있는 기술에 관한 것이다.

문헌 4는 목표 지점을 향하여 주행하는 모바일 로봇의 주위에 위치된 장애물을 감지하는 감지부; 상기 모바일 로봇, 장애물 및 상기 목표 지점의 위치 정보를 획득할 수 있는 위치 획득부; 상기 감지부에 의해 장애물이 감지되는 경우, 상기 모바일 로봇과 상기 장애물 사이의 거리 및 상대 각도를 고려하여 결정된 스위칭 신호를 발생시키는 신호 발생부; 상기 위치 획득부로부터 획득된 위치 정보를 통해, 상기 모바일 로봇과 상기 장애물 사이의 척력 벡터 및 상기 모바일 로봇과 상기 목표 지점 사이의 인력 벡터를 연산하는 벡터 연산부; 및 상기 회피 벡터, 상기 인력 벡터 및 상기 스위칭 신호를 이용하여 상기 모바일 로봇의 이동 경로를 결정하는 경로 결정부;를 포함하고, 상기 스위칭 신호에 의해 상기 모바일 로봇의 주행이 실시간으로 제어될 수 있는 기술에 관한 것이다.

[문헌 1] 대한민국발명공개특허 10-2013-0106133 이동식 로봇의 장애물 회피 방법 [문헌 2] 대한민국발명공개특허 10-2020-0111602 설치물에 평행하게 정지하는 로봇 및 이동 방법 [문헌 3] 대한민국발명공개특허 10-2012-0109247 이동 로봇의 장애물 회피 시스템 [문헌 4] 대한민국발명공개특허 10-2016-0054862 모바일 로봇의 장애물 회피 시스템 및 방법

자율주행 서비스 로봇의 장애물 회피방법에 대해 많은 기술이 나와있지만 자율주행로봇이 목적지까지 이동하는 데에 있어 전체 상황을 파악하지 못한 상태에서 화상카메라나 레이저센서를 이용하여 장애물을 단편적으로 회피하는 방법만 나와 있어 문제가 있었다.

그리고 사람과 차량이 병행하는 도로에 있어서 서비스 로봇의 적극적이고 안전한 장애물 회피방법에 있어서, 레이더장치와 화상카메라 및 레이저센서장치를 적극 활용하여 회피하는 방법이 필요하게 되었다.

따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 서비스 로봇이 목적지까지 운행하는동안의 전체적인 장애물 상황을 파악할 수 있는 레이더장치와 장애물의 정확한 물체윤곽 및 다중물체인식기능을 이용할 수 있는 화상카메라와 장애물과의 정확한 거리측정이 가능항 레이저센서장치를 활용하여 사전에 도로상황에 따라 구간을 분할하고 해당 구간 분할을 상기 서비스로봇의 구간별 속도변이를 적용하고 기존 단순 장애물검지기능이 아니라 장애물의 접근방향과 노면등의 주변환경과 장애물의 속도에 의해 판정된 속도변이를 상기 서비스로봇의 구간별 속도변이와 합산 적용하여 장애물을 적극적으로 회피할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.

그리고 본 발명의 목적은 서비스 로봇의 빠른 회피를 위해 사전에 상기 서비스 로봇이 회피할 수 있는 전방과 후방의 회피영역을 항상 확보하고 있어 상기 서비스 로봇이 장애물을 신속하게 회피하고 정지 및 급속정지를 할 수 있는 방법을 제공하는 데 있다.

그리고 본 발명의 또 다른 목적은 차량이나 사람 등을 포함하는 이동하는 장애물의 접근방향과 노면상태 그리고 접근속도를 일정시간 지속적으로 측정한 속도변이를 예측하여 상기 서비스 로봇이 적절하게 회피할 수 있는 여유를 가질 수 있는 기술을 제공하는데 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면 본 발명은 화상카메라와 빠른 화상이미지 처리를 위한 GPU(Graphic Processing Unit)가 포함된 임베디드 컴퓨터(embedded computer)가 구비되고 레이더장치와 레이저센서장치가 포함된 자율주행 서비스로봇에 관한 것으로서 아파트 등지에서 기존 사람이 운전하는 차량에 있어서는 차량이 막힐 경우 사전에 회피할 공간을 인지하고 있기 때문에 상기 차량의 빠른 판단에 의한 전진과 후진이 가능했었다. 따라서 본 발명은 사람이 운전하는 차량처럼 상기 화상카메라와 레이더장치 및 레이저센서장치를 이용하여 사전에 회피할 공간을 파악하고 있음에 의해 빠른 판단으로 본 발명의 로봇을 운전하여 상기 회피공간으로 운전을 할 수 있는 기술을 제공한다.

그리고 본 발명은 레이더장치로 로봇의 전체 주행범위를 감지하여 전체 장애물을 감지하고 그리고 로봇이 목적지를 향해 이동하면서 움직이는 장애물을 레이저센서장치와 화상카메라로 감지하면서 상기 서비스 로봇에 접근되는 장애물에 대해 노면상태와 주변상황등의 도로상황에 따라 접근방향 및 접근속도를 기준으로 시간에 따른 속도변이와 상기 서비스로봇의 도로상황에 따른 구간별 속도변이와 방향을 함께 측정하여 장애물이 근처에 올 때 상기 구간에 따른 속도변이에 따라 대응하여 정지나 급속정지 또는 사전에 파악해 놓은 공간으로 회피를 할 수 있게 한다. 그리고 상기 움직이는 장애물을 사람과 장애물로 분류하여 사람이 근처에 올 경우 로봇의 속도가 빠르지 않게 조정하여 주는 기술을 제공한다.

본 발명은 사람과 차량이 병행하는 도로에 있어서의 서비스 로봇의 운행에 있어서 상기 서비스로봇이 목적지내에 있는 전체의 장애물을 로봇에 구비된 레이더장치와 화상카메라 및 레이저센서장치를 이용하여 사전에 정해놓은 구간별 상기 서비스로봇의 변이속도를 적용하고 각 구간별 장애물의 접근방향과 도로상황에 따른 장애물의 속도변이를 측정하여 인공지능기능을 이용하여 로봇이 용이하게 상기 장애물을 회피할 수 있는 기술을 제공하고 로봇이 즉시 회피할 수 있는 장소를 사전에 미리 예측하여 빠르게 조치할 수 기술을 제공하여 로봇이 목적지까지 순탄하게 이동할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 기본 실시 예시도
도 2는 본 발명의 서비스로봇의 구간별변이속도와 접근하는 장애물의 속도변이를 설명하는 예시도
도 3은 본 발명의 서비스 로봇의 장애물 회피방법에 대한 실시예시도
도4는 본 발명의 서비스로봇이 장애물을 회피하는 방법에 대한 예시도

본 발명은 사람과 차량이 병행하는 도로에서의 서비스로봇의 운행시스템에 관한 것으로서 본 출원인이 출원한 "자율주행 서비스로봇 운행관리시스템(출원번호 10-2022-0048748)"의 문제되는 내용을 보완하고 개선된 내용을 포함하고 있다.

본 발명은 아파트나 병원 및 공장 등에 적용되어 서비스로봇의 물품이송서비스 등에 주로 적용되는데 기존 레이더장치와 화상카메라 및 레이저센서장치를 본 발명의 서비스로봇은 구비하고 다음과 같은 차별화기술을 갖는다.

1) 차별화된 장애물 회피기술 적용 : 기존 화상카메라와 레이저센서장치 및 레이더장치로 접근하는 장애물들의 거리 감지 및 속도변이를 측정하여 회피하던 로봇주행기술에 있어서 본 발명의 서비스로봇은 사전에 도로상황에 따른 구간을 나누고 상기 서비스로봇의 도로상황에 따른 구간별 변이속도와 상기 서비스로봇이 감지하는 범위내의 장애물의 노면데이터 및 주변상황에 따른 변이속도를 측정하여 장애물을 회피하는데 적용하여 장애물을 여유있게 회피할 수 있는 인공지능기술을 제공한다.

예를 들면 굴곡이 있는 노면에서의 속도와 굴곡이 없는 노면에서의 속도차이 그리고 구불구불한 도로에서의 속도와 직선도로에서의 속도차이가 서로 많이 다르고 우회전이나 좌회전이 있는 구간 등의 환경에서의 예상 속도는 현장 상황에 따라 많이 다를 수 있다. 이 경우 단순히 상기 환경에 따른 물체의 접근을 예상하여 장애물을 회피하는 것이 현장의 방법으로 많이 적용되고 있지만 도로가 포함되어 복잡한 환경에서의 로봇운행시스템에 있어서는 여전히 여유있는 장애물 회피방법에 문제가 생길 수 있는 여지가 있다.

따라서 사전에 예측 및 계산해 놓은 해당환경의 적용에 있어서 본 발명은 사전에 분할해 놓은 공간을 이용하여 상기 서비스로봇 변이속도와 함께 장애물들의 속도변이 검지기술을 제공하여 한 개의 장애물이 아닌 여러개의 장애물의 움직임을 동시에 시간에 따른 구간별 장애물 접근검지 기술로 좀더 정확하게 서비스로봇이 장애물을 회피하는 기술을 제공하여 목적지까지 이동하는 데에 있어서 안전한 장애물 회피기술을 제공한다.

2) 회피장소 파악기술 적용 : 기존 서비스로봇은 장애물과 조우했을 때 멈추고 피할 자리를 파악한 다음 회피했으나 본 발명은 레이더장치와 화상카메라 및 레이저센서장치를 이용하여 사전에 회피할 장소를 파악해놓은 다음 장애물과 만났을 때 사전에 정해둔 회피장소로 신속하게 대피할 수 있는 기술을 제공한다.

도1은 본 발명의 기본실시 예시도로

본 발명은 화상카메라(200)와 장애물과의 거리를 측정할 수 있는 레이저센서장치(400)를 구비하고

그리고 본 발명의 서비스로봇(100)은 인공지능소프트웨어모듈(340)이 메모리(330)에 구비된 임베디드컴퓨터(Embedde Computer,300)를 포함한다. 그래서 상기 서비스 로봇(100)은 상기 인공지능소프트웨어모듈(340)이 갖고 있는 자율주행기능을 통해 스스로 움직이며 장애물을 회피하여 목적지까지 운반등의 업무를 수행한다.

그리고 상기 임베디드컴퓨터(300)는 CPU(300)와 메모리(330) 및 다수의 화상이미지처리를 위한 GPU(Graphic Processing Unit,320)가 포함되고

이와 연결되어 화상인식기능과 자율주행기능등을 운용할 수 있는 인공지능소프트웨어 프로그램인 인공지능소프트웨어모듈(340)이 포함된다.

그리고 GPIO(General Purpose Input/Output)등의 I/O(350)를 가져 적외선 센싱 기능이 포함된 사람인식이 용이하고 상기 서비스로봇(100)의 앞과 뒤에 구비된 화상카메라(200,210)와 레이저센서(410,420)가 앞뒤로 구비된 레이저센서장치(400) 및 사람들에게 안내 및 주의를 하는 스피커(600) 및 사람들에게 경고할 수 있는 경고등(900)등의 주변 장치와 연결되어 임베디드컴퓨터(300)의 인공지능소프트웨어모듈(340)은 상기 각 주변장치들을 콘트롤한다.

그리고 상기 서비스 로봇(100)은 레이더장치(600)가 구비되어 통상 100m이내 범위의 장애물을 검지할 수 있고 좌회전이나 우회전 통로에 보이지 않는 장애물과 앞가림이 있는 장애물을 사전에 파악할 수 있게 한다.

그리고 상기 레이더장치(600)와 상기 화상카메라(200,210) 및 상기 레이저센서장치(400)를 이용하여 본 발명은 전체적인 장애물과 자율 주행 경로상황을 파악하고 그리고 이동하는 장애물의 속도변이를 파악하여 장애물 회피에 적용할 수 있다. 그리고 상기 속도변이의 사전에 정해진 기준값에 따라 모터드라이버(500)에 정지나 급속정지를 명령할 수 있다.

그리고 본 발명의 임베디드컴퓨터(300)는 무선 또는 유선 통신부(360)를 구비하여 외부의 서비스 서버(1300)를 통한 사전에 준비된 노면정보와 시설물정보 및 도로상황정보를 실시간으로 와이파이 등의 무선통신망(1200)을 이용하여 다운로드받고 현장의 노면정보와 시설물정보 및 사고상황을 상기 서비스로봇(100)은 실시간으로 업로드할 수 있다.

그리고 또 상기 레이더장치(600)와 상기 화상카메라(200,210) 및 상기 레이저센서장치(400)를 이용하여 사전에 장애물을 회피할 수 있는 공간들을 파악하고 있다가 장애물이 다가와 회피해야할 때 신속하게 사전에 파악된 회피공간으로 회피할 수 있는 기술을 본 발명은 제공한다.

즉, 상기 레이더장치(600)로 본 발명의 서비스로봇(100)이 목적지까지 또는 목적지로 향하는 검지할 수 있는 범위까지 진행하는 방향의 전체 공간을 검지한다. 상기 레이더장치(600) 통상 100미터내외의 장애물을 검지할 수 있고 다른 센서들과는 달리 서비스로봇(100)의 앞가림장애물이 있을 경우와 우회전이나 좌회전 상의 보이지 않는 장애물을 검지할 수 있기 때문에 최우선적으로 전체 영역을 검지하고 전체 장애물상황을 수시로 상기 인공지능소프트웨어(340)를 이용하여 상기 화상카메라(200,210)와 레이저센서장치(400)에로 상기 장애물 검지상황을 전달하여 동작시키는데 적용한다. 그리고 상기 레이더장치(600)로 전체영역을 검지한 후 사전에 정해놓은 규칙대로 상기 서비스로봇(100)이 진행해나갈 공간을 분할하여 서비스로봇(100)이 장애물들을 만났을 때 회피해나기 좋게 운용해나갈 수 있는 기술을 제공한다.

그리고 상기 화상카메라(200,210)는 앞과 뒤로 보여지는 다수의 장애물들을 인공지능소프트웨어(340)가 다중물체인식기능을 통해 차량인지 사람인지 또는 어느정도 속도로 운용하는지 빨리 파악하게 하고 상기 장애물상황을 레이저센서장치(400)에 전달하여 레이저센서장치(400)가 근접하는 장애물과의 거리를 탐지하는데 적용되는데 본 발명에 있어서는 노면상태나 구불구불한 도로 및 좌회전이나 우회전 등의 도로상황과 상기 장애물의 접근 방향 및 상기 장애물의 접근 속도를 기준으로 사전에 분할해 놓은 구간별 상기 서비스로봇(100)의 변이속도와 방향을 검지하고 상기 서비스로봇(100)의 구간별 이동에 맞추어 장애물들의 도로상황에 따른 구간별 변이 속도를 실시간으로 지속적으로 측정하여 상기 장애물과 만났을 때 정지나 급속정지 및 회피하는데 적용한다.

그리고 일반적인 경우 도로상황 즉 노면정보나 좌회전이나 우회전 및 주변 시설물 현황은 사전에 상기 서비스로봇(100)의 자율주행 운전을 위해 주지하고 있는 사실이기 때문에 실시간으로 파악되는 노면정보와 장애물들의 접근방향 및 장애물 접근속도를 기준으로 상기 서비스로봇(100)의 분할된 구간을 지나는 동안의 각 구간별 서비스로봇(100)의 변이속도와 방향을 계산하고 또 이에 접근하는 장애물들의 변이 속도와 방향을 용이하게 계산할 수 있다.

도 2는 본 발명의 서비스로봇의 구간별 변이속도와 접근하는 장애물의 속도변이를 설명하는 예시도로서

레이더장치(600)와 화상카메라(200,210) 및 레이저센서장치(400)가 노면상태와 좌회전이나 우회전 등 주변환경정보를 포함하는 도로상황에 따라 구간별로 나누어 상기 서비스로봇(100)의 속도변이와 방향 및 장애물들의 속도변이와 장애물의 접근 방향에 따라 속도변이를 측정하기 위해 분할한 공간으로 서비스로봇(100)의 앞면공간(F1-1~F10-10)과 뒷면공간(B1-1-B10-3)으로 구분되어 있는 것을 볼 수 있는데 초기에 상기 앞면공간(F1-1~F10-10)과 뒷면공간B1-1-B10-3)을 구간별로 설정할 때는 사전에 주지하고 있는 목적지까지의 도로상황과 레이더장치(600)를 이용하여 목적지까지 또는 목적지 방향으로 검지할 수 있는 공간까지 전체 장애물과 자율주행 경로를 파악하여 설정한다. 이 때 구불구불하고 좌회전이나 우회전이 있는 구간은 직선 도로만 있는 공간 대비 더 작은 범위의 공간을 분할하여 구간으로 설정해 주는 것이 장애물의 회피에 있어서 바람직하다.

사전에 공간을 나눌 때 상기 서비스로봇(100)이 목적지까지 가는데 좌회전이나 우회전 구간의 시작점이나 건널목이나 건물입구 등 상기 서비스로봇(100)이 새로운 주행을 시작해야할 시점을 기반으로해서 상기 서비스로봇(100)이 다음 멈춤이 생길 때까지의 공간을 기준으로 분할하며 또는 멈춤이 없더라도 시야가 확실하게 확보되고 일정한 속도로 지속적으로 움직일 수 있는 구간에서 구간을 재설정할 수 있게 하는 것이 손쉽게 자율주행 프로그램을 이용한 장애물 회피기술을 적용할 수 있기 때문에 바람직하다.

도2로 좀더 상세히 설명하자면 상기 서비스로봇(100)이 F4-1공간에서 F5-2공간으로 넘어가기전 까지 즉 x축 값으로 x0에서 x1까지 이동할 동안 장애물A는 F6-3공간을 지나고 있으며 본 발명은 x0에서 x1까지 상기 서비스로봇(100)의 속도변이값이 도면상에서 벡터값의 형태로 화살표로 표시되어 있고 상기 서비스로봇(100)은 화살표의 길이와 방향으로 나타나는 각 구간별 변이속도와 방향을 가지고 있다.

그리고 장애물A와 장애물B 및 장애물C 마찬가지로 도2에서 속도변이와 방향으로 표시되어 있어서 상기 서비스로봇(100)의 구간별 속도변이와 방향을 계산하면서 이에 맞추어 상기 서비스로봇(100)에 접근하는 상기 장애물들의 속도변이와 방향을 실시간으로 지속적으로 계산하여 상기 장애물들을 회피하는데 적용할 수 있다.

그리고 구간이 바뀌는 공간에는 상기 서비스로봇(100)이 정지해있거나 상기 서비스로봇(100)의 시야가 확보된 일정한 속도로 움직일 수 있는 공간이기 때문에 장애물 회피가 용이하여 각 분할 구간으로 바뀌고 상기 서비스로봇(100)의 속도변화가 생겨도 본 발명을 적용하는데 문제가 없다.

그리고 상기 화상카메라(200,210)와 상기 레이저센서장치(400)로 실시간 검지할 때 기존 정해 놓은 상황과 변경된 상황이 파악되면 새로 검지된 상황을 기준하여 구간을 재설정하여 속도변이를 검지하여 주행한다.

그리고 위에서 설명한 바와 같이 주변환경은 이미 상기 서비스로봇(100)의 자율주행 기능을 위해 상기 서비스로봇(100)이 주지하고 있기 때문에 실질 주행에 있어서는 실시간으로 변화할 수 있는 노면의 상태와 시설물 가로막힘 등의 도로상황에 따라 장애물들의 접근방향 및 장애물 접근 변이속도를 측정하고 상기 서비스로봇(100)의 각 분할된 구간마다의 변이속도와 방향을 측정하여 적용하고 이에 맞추어 접근하는 장애물들 역시 장애물들이 지나는 구간의 도로상황에 맞추어 변이 속도와 접근 방향을 측정하여 적용한다.

그리고 목적지로 이동함에 따라 화상카메라(200,210)와 레이저센서장치(400)를 함께 장애물과 접근되는 방향의 사전에 알고 있는 정보와 다른 노면정보나 도로 구조 및 주변상황 즉, 도로상황 조건에 따라 분할 구간을 조정해 줄 수 있다. 또 이미 파악해 놓은 자율주행 데이터를 이용하여 서비스로봇(100)의 진행 방향에 따라 사전에 분할 구간을 정해두고 장애물과 근접되면 주로 레이저센서장치(400)의 검지에 의해 장애물들의 접근속도에 따라 용이하게 대처할 수 있다. 즉, 빠른 속도의 장애물이 상기 서비스로봇(100)의 방향으로 접근할 경우는 속도변이값이 순간적으로 올라갈 수 있고 주로 레이저센서장치(400)를 이용하여 빠른 검지를 통해 서비스로봇(100)이 급속정지나 빠른 회피를 할 수 있게 하여 상기 장애물에 대한 신속한 회피를 할 수 있게 함이 바람직하다.

그리고 도로상황을 설정하는데 상기 도로상황은 상기 장애물이 직선적으로 오는가 앞에 가림막이 있는 시설물에서 갑자기 튀어나오는 조건인가 우회전이나 좌회전 구간에서 근접해오는가 가로막힘이 있는 시설물상에서 근접해오는가 등과 노면의 굴곡이나 노면의 폭 및 노면상태 등을 포함하며

도로상황에 따른 장애물들의 속도변화는 장애물의 성격 즉, 사람인지 차량인지 파악되면 어느정도는 예상할 수 있기 때문에 사전에 도로상황을 분석하여 상기 서비스로봇(100)과 차량과 사람들을 함께 포함하는 장애물들의 예상 속도를 정해 놓을 필요가 있다. 그리고 상기 장애물이 사람인지 차량인지는 그 형태와 움직임을 상기 서비스로봇(100)의 화상카메라(200)와 레이더장치(600) 및 레이저센서장치(400)를 이용하여 인공지능기능을 통해 용이하게 파악할 수 있다.

그리고 도면상의 장애물들을 회피하면서 자율주행경로가 벗어날 경우 이를 대비해 필요할 경우 새로운 자율주행경로에 맞추어 그에 맞는 속도변이값으로 대처할 수 있는 기술을 제공하는 것이 바람직하다.

따라서 미리 분할해 놓은 구간으로 상기 서비스로봇(100)이 진행하다가 주로 레이저센서장치(400)로 방향과 변이속도값의 사전에 정해둔 값에 따라 장애물과의 사전에 정해진 거리에 도착하면 상기 서비스로봇을 모터브라이버에 신호를 주어 정지시키거나 급속정지시키거나 사정에 파악해 둔 장소로 회피시킬 수 있다.

그리고 상기 장애물을 회피함에 있어서 가장 중요한 점은 상기에서 언급했듯이 장애물의 접근 속도와 접근방향을 우선순위로 두어 제일 먼저 판단한 다음 접근하는 장애물이 가지고 있는 변이속도와 접근 방향과 주변 시설물 및 다른 장애물의 이동상황에 따른 상기 서비스로봇의 각 구간별 변이속도 및 방향과 함께 장애물들의 접근 변이 속도와 방향을 실시간으로 판정 및 검지하여 장애물 회피 값으로 정하면 기존 단순히 장애물이 접근하면 검지하여 회피하는 것이나 단순 장애물들의 접근하는 변이속도만을 측정하는 것에 비해 좀더 여유있고 정확한 장애물 회피방법이 될 수 있다.

따라서 상기와 같이 변이속도를 구간별로 관리하면 도로상황과 주변환경 및 주행경로에 따른 장애물의 접근 속도를 정확하게 파악할 수 있기 때문에 기존 단순 노면데이터와 장애물 근접정보만으로 장애물을 회피하던 기술대비 보다 정확하고 신속한 장애물 회피 결정을 할 수 있다.

그리고 회피해야 할 장애물 근처에 접근하면 주로 레이저센서장치(400)를 이용하여 상기 장애물을 회피하는 것이 바람직하다. 그 이유는 레이저센서장치(400)가 접근하는 장애물과의 상세한 거리측정에 있어 가장 유리하기 때문이다. 따라서 장애물의 대략적인 위치와 형태가 상기 레이더장치(600)와 상기 화상카메라(200,210)에 의해 파악되면 주로 레이저센서장치(400)를 이용하여 접근하는 장애물과의 각 구간별 파악된 변이속도를 검지하여 정지나 급속정지 또는 사전에 정해준 장소로 회피할 수 있다.

위와 같은 기술은 기존 전기 자동차의 자율주행 기술에 포함되어 있다고 생각할 수 있으나 자동차의 자율주행기술은 사람이 다니지 않는 도로상황에서의 기술로 본질적으로 본 발명과는 접근 방향이 다르다. 즉, 도로에서는 별도의 속도변이와 방향을 측정하는 장애물 접근 기술이 필요하지 않고 장애물 접근에 따른 장애물검지기술에 있어서 일반적인 인공지능 자율주행 기술로도 충분하다. 따라서 본 발명은 아파트나 공장등의 일부 도로가 포함되어 있고 사람과 병행하여 통행하는 길에서 빠르게 화물 운송이나 기술서비스 등이 필요할 때 유용하게 적용할 수 있는 기술로 차량이 많은 곳이나 사람이 많이 지나 다니는 도로에서 장애물을 회피하는데 있어 효과적으로 적용될 수 있다.

본 발명의 서비스로봇(100)은 실시간으로 다양한 환경을 통과해 학습해가며 운용해나가는 인공지능로봇으로 상기와 같이 좀 더 세분화된 장애물 회피기술을 적용하면 장기적으로 좀 더 빠르고 안전하게 장애물을 회피할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.

도 3은 본 발명의 서비스 로봇의 장애물 회피방법에 대한 실시예시도로서

본 발명의 서비스로봇(100)은 레이더장치(600)로 목적지까지의 전체 장애물이 움직이는 공간(A)을 검지한다. 그리고 상기 목적지로 진행하면서 화상카메라(200,210)와 레이저센서장치(400)의 상기 서비스로봇(100)의 앞과 뒤에 적어도 한개 이상 구비된 레이저센서(410,410)를 이용하여 움직이는 장애물들의 도로상황에 따른 변이속도와 사전에 분할해 놓은 각 구간에서의 상기 서비스로봇(100)의 도로상황에 따른 변이속도를 검출한다. 이 때 상기 이동장애물의 상황을 파악하고 회피가능공간 (B,C,D,E,F)을 파악한다. 이 때 상기 서비스로봇(100)이 목적지를 향해 이동함에 따라 상기 회피공간은 노면상태와 주행경로와 주변 상황 및 장애물의 접근 방향과 접근 속도에 따라 실시간으로 변동될 수 있다.

예를 들면 실시예로 이동장애물(1000)이 정면으로 다가올 때 노면상태와 주행경로나 주변상황 및 여타 장애물들(1010,1100,1110,1120)의 접근방향과 접근속도에 따라 C의 장소로 회피하던가 아니면 정지후 B의 상태로 회피할 수 있다.

그리고 이때 상기 이동장애물(1000)의 주로 레이저센서장치(400)를 이용한 변이속도에 따라 회피나 정지 또는 급속정지를 할 수 있다.

그리고 사람으로 파악되는 장애물의 경우 급속 충돌사고가 나지 않는 범위내로 속도를 줄여 천천히 회피하며 목적지로 주행하는 것이 바럼직하다. 그 이유는 서비스로봇(100)이 주행하는 곳이 주로 아파트나 공장 및 병원 등지이기 때문에 사람과 같이 통행해야 할 경우가 많고 사람은 다른 장애물과는 다르게 움직이는 방향이 자주 바뀔 수 있기 때문에 화상카메라(200,210)와 레이저센서장치(400)를 이용하여 항시 관찰하고 있다가 급속 충돌하지 않는 범위내에서 사람과 거의 접촉할만큼 가까운 거리에서나 일부 접촉해가면서 주행해야만 할 경우가 많기 때문이다.

그리고 본 발명의 서비스 로봇(100)은 회피공간 마련을 위해 뒤쪽의 장애물 상황도 파악해야 하기 때문에 앞과 뒤에 카메라(200,210)를 구비하는 것이 바람직하다.

또 본 발명의 서비스 로봇(100)은 앞과 뒤에 적어도 한개 이상의 레이저센서(410,420)가 구비되어 상기 레이저센서(410,420)신호를 콘트롤할 수 있는 레이저센서장치(400)를 구비하는 것이 바람직하다.

그 이유는 회피공간과 접근해오는 뒤쪽에서의 장애물과의 거리를 파악하기 위해서는 뒤쪽에 레이저 센서(420)가 있는 것이 유리하기 때문이다.

그리고 앞과 뒤에 상기 레이저센서(410,420)의 수를 2개 이상 추가로 구비하면 좀더 장애물의 윤곽과 접근에 있어서 검지가 유리한데,

그 이유로는 현재 적용되는 기술로 1개의 레이저센서로 최대 약 60m의 거리를 수초내에 수백개의 포인트로 장애물 오브젝트의 접근을 검지할 수 있고 여러개의 레이저센서를 추가로 배치하고 각각 채널로 구분하여 검지하면 접근하는 장애물오브젝트와의 거리와 상기 장애물 오브젝트의 맞부딪히는 부분의 윤곽을 채널별로 검지하기 때문에 좀 더 정밀 측정할 수 있다. 특히 접근하는 장애물이 도로의 굴곡과 우회전이나 좌회전 구간에 있을 때 상기 장애물들이 검지되는 구간이 일정치 않기 때문에 여러 개의 채널로 상기 레이저센서들을 운용하면 좀더 정확하게 장애물의 접근을 검지할 수 있기 때문에 유리하다.

그리고 도4는 본 발명의 서비스로봇이 장애물을 회피하는 방법에 대한 예시도이다.

본 발명의 서비스로봇(100)은 레이더장치(600)로 검지동작을 확인한다.(100S)

그리고 상기 서비스로봇(100)은 구비된 화상카메라(200,210)의 검지동작을 확인한다.(200S)

상기 서비스로봇(100)은 구비된 레이저센서장치(400)의 검지동작을 확인한다.(300S)

상기 각 센서들의 검지동작을 확인한 후에 상기 서비스로봇(100)의 인공지능소프트웨어모듈(340)은 상기 레이더장치(600)를 이용하여 검지된 레이더장치(600) 검지영역(A)내의 장애물들을 검지하고 움직이는 장애물들과 정지한 장애물들 및 화상카메라(200,210)나 레이저센서장치(400)로 검지할 수 없는 상기 서비스로봇(100)의 가로막힘 장애물들을 분류한다. (400S)

상기 단계(400S)의 상기 장애물들의 정보를 서비스로봇(100)의 인공지능소프트웨어모듈(340)은 화상카메라(200,210)와 레이저센서장치(400)에게로 레이더장치(600)의 상기 장애물들의 정보를 수신받게 한다.(500S)

상기 인공지능소프트웨어모듈(340)은 상기 화상카메라(200,210)로 하여금 상기 장애물들의 정보를 수신 받게 한 후 상기 장애물들의 정보를 이용하여 상기 화상카메라(200,210)는 검지할 수 있는 장애물들을 검지한 후 해당 정보를 레이저센서장치(400)에 전달하게 한다.(600S)

상기 인공지능소프트웨어모듈(340)은 상기 레이더장치(600)의 검지정보와 화상카메라(200,210)의 검지정보를 레이저센서장치(400)가 수신받게 한다.(700S)

상기 화상카메라(200,210)에서 전달된 장애물들이 상기 레이저센서장치(400)에서 검지되면 상기 인공지능소프트웨어모듈(340)은 도 2의 A와 같이 변이속도 검지를 위해 목적지까지 사전에 정해둔 조건 즉, 장애물의 예상 접근속도와 노면상태 및 주변시설물들과 도로상태 등의 도로상황에 따라 사전에 분석해 놓은 자료에 따라 공간을 나누어 구간으로 분할한다.(800S)

상기 분할 후 상기 서비스로봇(100)이 목적지까지 운용됨에 있어서 상기 인공지능소프트웨어모듈(340)은 레이저센서장치(400)가 주로 상기 화상카메라(200,210)의 상기 장애물들에 대한 인공지능 다중물체인식정보 검지결과를 수신받아 이용하게 하고 상기 서비스로봇(100)의 앞과 뒤에 구비된 한 개 이상의 레이저센서(410,420)를 이용하여 장애물들의 접근방향과 도로상황에 따른 시간에 따른 장애물들의 속도를 지속적으로 측정하여 상기 단계(800S)에서 상기 서비스로봇(100)이 분할한 구간을 이용하여 각 구간별 상기 서비스로봇(100)의 변이속도와 방향 및 다가오는 근접하는 장애물들의 변이속도와 방향을 검지하게 한다.(900S)

그리고 상기 인공지능소프트웨어모듈(340)은 상기 서비스로봇(100)과 장애물들의 파악된 변이속도를 이용하여 상기 서비스로봇(100)이 장애물을 만났을 때 정지나 급속정지 또는 사전에 파악된 회피공간으로 회피하게 한다.(1000S)

상기 인공지능소프트웨어모듈(340)은 상기 화상카메라(200,210)로 하여금 사고발생시 메모리(330)에 사고영상을 저장한다.(1100S)

그리고 상기 인공지능소프트웨어모듈(340)은 상기 사고영상을 서비스서버(1300)에 저장한다.(1200S)

100 서비스로봇 200 화상카메라
300 임베디드 컴퓨터(Embedded Computer)
400 레이저센서장치
500 모터드라이버
600 레이더장치 700 스피커
800 구동바퀴 900 경고등
1000 이동장애물
1100 사람
1200 무선통신망 1300 서비스 서버

Claims (4)

1. 화상카메라(200,210); 임베디드컴퓨터(300);레이저센서장치(400);레이더장치(600)가 포함된 자율주행기능이 구비된 서비스로봇(100)에 있어서
   상기 서비스로봇(100)은 상기 레이더장치(600)로 장애물들을 검지하여 사전에 주지하고 있는 도로상황에 맞추어 목적지까지 구간을 분할하고
   상기 서비스로봇(100)이 목적지까지 운용됨에 있어서 상기 분할된 구간별 상기 서비스로봇(100)의 변이속도와 방향을 검지하고
   상기 각 분할된 구간별로 운용되는 서비스로봇(100)에 맞추어 접근하는 장애물들의 접근속도와 변이속도를 검지하여 상기 서비스로봇(100)의 검지된 변이속도와 방향과 함께
   상기 구간별로 검지된 장애물들의 변이속도와 방향을 측정하여 상기 장애물들을 회피하게 하는 인공지능소프트웨어모듈(340)을 구비하는 자율주행 서비스 로봇 운행관리시스템.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 서비스로봇(100)이 상기 접근하는 장애물들과 조우했을 때 상기 서비스로봇(100)의 앞과 뒤에 구비된 화상카메라(200,210)와 상기 레이저센서장치(400)와 상기 레이더장치(600)를 이용하여 정지나 사전에 정해놓은 공간으로 회피하게 하는 인공지능소프트웨어모듈(340)을 포함하는 자율주행 서비스 로봇 운행관리시스템.
   
3. 화상카메라(200,210); 임베디드컴퓨터(300);레이저센서장치(400);레이더장치(600)가 포함된 자율주행기능이 구비된 서비스로봇(100)에 있어서
   본 발명의 서비스로봇(100)은 레이더장치(600)로 검지동작을 확인하는 단계;(100S)
   상기 서비스로봇(100)은 구비된 화상카메라(200,210)의 검지동작을 확인하는 단계;(200S)
   상기 서비스로봇(100)은 구비된 레이저센서장치(400)의 검지동작을 확인하는 단계;(300S)
   상기 레이더장치(600)와 상기 화상카메라(200,210)와 상기 레이저센서장치(400) 각각의 검지동작을 확인한 후에 상기 서비스로봇(100)의 인공지능소프트웨어모듈(340)은 상기 레이더장치(600)를 이용하여 검지된 레이더장치(600) 검지영역내의 장애물들을 검지하고 움직이는 장애물들과 정지한 장애물들 및 화상카메라(200,210)나 레이저센서장치(400)로 검지할 수 없는 상기 서비스로봇(100)의 가로막힘 장애물들을 분류하는 단계;(400S)
   상기 단계(400S)의 상기 장애물들의 정보를 서비스로봇(100)의 인공지능소프트웨어모듈(340)은 화상카메라(200,210)와 레이저센서장치(400)에게로 레이더장치(600)의 상기 장애물들의 정보를 수신받게 하는 단계;(500S)
   상기 인공지능소프트웨어모듈(340)은 상기 화상카메라(200,210)로 하여금 상기 장애물들의 정보를 수신 받게 한 후 상기 장애물들의 정보를 이용하여 상기 화상카메라(200,210)는 검지할 수 있는 장애물들을 검지한 후 해당 정보를 레이저센서장치(400)에 전달하게 하는 단계;(600S)
   상기 인공지능소프트웨어모듈(340)은 상기 레이더장치(600)의 검지정보와 화상카메라(200,210)의 검지정보를 레이저센서장치(400)가 수신받게 하는 단계;(700S)
   상기 화상카메라(200,210)에서 전달된 장애물들이 상기 레이저센서장치(400)에서 검지되면 상기 인공지능소프트웨어모듈(340)은 변이속도 검지를 위해 목적지까지 사전에 도로상황에 따라 분석해 놓은 자료에 따라 각 구간으로 분할하는 단계;(800S)
   상기 분할 후 상기 서비스로봇(100)이 목적지까지 운용됨에 있어서 상기 인공지능소프트웨어모듈(340)은 레이저센서장치(400)가 상기 화상카메라(200,210)의 상기 장애물들에 대한 인공지능 다중물체인식정보 검지결과를 수신받아 이용하게 하고 상기 서비스로봇(100)의 앞과 뒤에 구비된 한 개 이상의 레이저센서(410,420)를 이용하여 장애물들의 접근방향과 도로상황에 따른 시간에 따른 장애물들의 속도를 지속적으로 측정하여 상기 단계(800S)에서 상기 서비스로봇(100)이 분할한 구간을 이용하여 각 구간별 상기 서비스로봇(100)의 변이속도와 방향 및 상기 각 구간별 다가오는 근접하는 장애물들의 변이속도와 방향을 검지하게 하는 단계;(900S)의 방법을 포함하는 자율주행 서비스 로봇 운행관리시스템.
   
4. 제 3항에 있어서, 상기 인공지능소프트웨어모듈(340)은 상기 서비스로봇(100)의 변이속도와 상기 장애물들의 변이속도를 이용하여 상기 서비스로봇(100)이 장애물을 만났을 때 정지나 급속정지 또는 사전에 파악된 회피공간으로 회피하게 하는 단계;(1000S)의 방법을 포함하는 자율주행 서비스 로봇 운행관리시스템.
   
   
   

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