KR102625700B1 - 이동 로봇의 센서 이중화 장치 및 방법 - Google Patents

이동 로봇의 센서 이중화 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 센서 이중화 장치 및 방법은, 로봇의 기능 안전(functional safety)에서 요구하는 pl-d(performance level d)를 만족하기 위해 센서를 통해 검출된 장애물 정보를 이용하여 센서를 이중화함으로써, pl-d 인증을 받지 못하여 가격이 저렴한 일반 라이다(LiDAR) 센서를 이용하여 이중화 시스템을 구현할 수 있다.

Description

이동 로봇의 센서 이중화 장치 및 방법{Apparatus and method for sensor duplexing of mobile robot}
본 발명은 이동 로봇의 센서 이중화 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 로봇의 기능 안전(functional safety)에서 요구하는 pl-d(performance level d)를 만족하기 위해 모듈을 이중화하는, 장치 및 방법에 관한 것이다.
로봇의 안전성을 보장하기 위해 기능 안전(functional safety)과 관련된 성능 레벨(performance level, pl)에서 모듈의 이중화를 요구하고 있다. 성능 레벨 d(pl-d) 인증을 받은 라이다(LiDAR) 센서를 이용하면 간단하게 이중화 시스템을 구현할 수 있지만, 성능 레벨 d(pl-d) 인증을 받은 라이다(LiDAR) 센서의 가격이 비싸 이중화 시스템의 구현에 많은 비용이 소요되는 문제가 있고, 해당 라이다(LiDAR) 센서를 제조하는 제조 업체가 제공하는 기능만을 사용할 수 있어 유연한 기능 구현이 어려운 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 목적은, 로봇의 기능 안전(functional safety)에서 요구하는 pl-d(performance level d)를 만족하기 위해 센서를 통해 검출된 장애물 정보를 이용하여 센서를 이중화하는, 이동 로봇의 센서 이중화 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 센서 이중화 장치는, 복수개의 센서가 장착되는 입력부; 상기 입력부에 장착된 상기 복수개의 센서 각각에 대응되는 복수개의 로직 보드(logic board)가 장착되는 로직부; 상기 로직부에 장착된 상기 복수개의 로직 보드의 출력을 기반으로 출력값을 외부로 전달하는 출력부; 및 상기 복수개의 센서 각각을 통해 검출된 장애물 정보를 기반으로 미리 설정된 이중화 영역을 단위로 센서의 이중화를 수행하는 제어부;를 포함한다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서를 통해 검출된 장애물 정보를 기반으로 2개의 센서의 이중화를 수행할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서를 통해 검출된 장애물 정보가 일치하면 2개의 센서의 이중화가 성공한 것으로 판단하고, 상기 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서를 통해 검출된 장애물 정보가 일치하지 않으면 2개의 센서의 이중화가 실패한 것으로 판단할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는, 미리 설정된 센서 오차 정보를 이용하여 상기 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서를 통해 검출된 장애물 정보의 일치 여부를 확인할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서 각각에서 생성된 동적 안전 구역(safety zone)을 기반으로 2개의 센서 각각에서 검출된 장애물 정보를 이용하여 2개의 센서의 이중화를 수행할 수 있다.
여기서, 상기 입력부는, 로봇의 전방 좌측에 제1 센서가 장착되고, 상기 로봇의 전방 우측에 제2 센서가 장착되며, 상기 로봇의 후방 좌측에 제3 센서가 장착되고, 상기 로봇의 후방 우측에 제4 센서가 장착되며, 상기 로직부는, 상기 제1 센서에 대응되는 제1 로직 보드, 상기 제2 센서에 대응되는 제2 로직 보드, 상기 제3 센서에 대응되는 제3 로직 보드 및 상기 제4 센서에 대응되는 제4 로직 보드가 장착되고, 상기 이중화 영역은, 상기 제1 센서와 상기 제2 센서가 대응되는 제1 이중화 영역, 상기 제1 센서와 상기 제3 센서가 대응되는 제2 이중화 영역, 상기 제2 센서와 상기 제4 센서가 대응되는 제3 이중화 영역, 및 상기 제3 센서와 상기 제4 센서가 대응되는 제4 이중화 영역을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 입력부는, 로봇의 일방 좌측에 제1 센서가 장착되고, 상기 로봇의 일방 우측에 제2 센서가 장착되며, 상기 로직부는, 상기 제1 센서에 대응되는 제1 로직 보드 및 상기 제2 센서에 대응되는 제2 로직 보드가 장착되고, 상기 이중화 영역은, 상기 제1 센서와 상기 제2 센서가 대응될 수 있다.
여기서, 상기 로직 보드와 상기 제어부가 일체의 형태로 구현되며, 상기 로직 보드는, 상기 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서를 통해 검출된 장애물 정보를 기반으로 2개의 센서의 이중화를 수행할 수 있다.
여기서, 상기 입력부에 장착되는 센서는, 라이다(LiDAR) 센서일 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 센서 이중화 방법은, 복수개의 센서가 장착되는 입력부, 상기 입력부에 장착된 상기 복수개의 센서 각각에 대응되는 복수개의 로직 보드(logic board)가 장착되는 로직부, 및 상기 로직부에 장착된 상기 복수개의 로직 보드의 출력을 기반으로 출력값을 외부로 전달하는 출력부를 포함하는 센서 이중화 장치에 의해 수행되는 센서 이중화 방법으로서, 상기 복수개의 센서 각각을 통해 장애물 정보를 검출하는 단계; 및 상기 복수개의 센서 각각을 통해 검출된 상기 장애물 정보를 기반으로 미리 설정된 이중화 영역을 단위로 센서의 이중화를 수행하는 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 이중화 수행 단계는, 상기 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서를 통해 검출된 장애물 정보를 기반으로 2개의 센서의 이중화를 수행하는 것으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 이중화 수행 단계는, 상기 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서를 통해 검출된 장애물 정보가 일치하면 2개의 센서의 이중화가 성공한 것으로 판단하고, 상기 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서를 통해 검출된 장애물 정보가 일치하지 않으면 2개의 센서의 이중화가 실패한 것으로 판단하는 것으로 이루어질 수 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장되어 상기한 이동 로봇의 센서 이중화 방법 중 어느 하나를 컴퓨터에서 실행시킨다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 센서 이중화 장치 및 방법에 의하면, 로봇의 기능 안전(functional safety)에서 요구하는 pl-d(performance level d)를 만족하기 위해 센서를 통해 검출된 장애물 정보를 이용하여 센서를 이중화함으로써, pl-d 인증을 받지 못하여 가격이 저렴한 일반 라이다(LiDAR) 센서를 이용하여 이중화 시스템을 구현할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 로봇의 기능 안전(functional safety)에서 요구하는 pl-d(performance level d) 카테고리 3에 대한 이중화 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 센서 이중화 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 센서의 이중화 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 센서 이중화 장치의 일례의 입력부와 로직부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 도 4에 도시한 센서 이중화 장치의 이중화 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4에 도시한 센서 이중화 장치의 장애물에 따른 이중화 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 센서 이중화 장치의 다른 예의 이중화 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 센서 이중화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 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 "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 명세서에서 각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 명세서에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다" 또는 "포함할 수 있다"등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에 기재된 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터 구조들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다.
이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이동 로봇의 센서 이중화 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 센서 이중화 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 로봇의 기능 안전(functional safety)에서 요구하는 pl-d(performance level d) 카테고리 3에 대한 이중화 개념을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 센서 이중화 장치를 설명하기 위한 블록도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 센서의 이중화 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 센서 이중화 장치(이하 '센서 이중화 장치'라 한다)(100)는 로봇의 기능 안전(functional safety)에서 요구하는 pl-d(performance level d)를 만족하기 위해 센서를 통해 검출된 장애물 정보를 이용하여 센서를 이중화할 수 있다.
여기서, 본 발명은 가정용 청소 로봇, 공공 건물용 청소 로봇, 물류 로봇, 서비스 로봇을 비롯하여, 산업용 로봇 등에도 사용될 수 있다.
즉, 로봇의 기능 안전에서 요구하는 pl-d를 만족하기 위해서는 도 1에 도시된 바와 같이 입력(Input, I)단, 로직(Logic, L)단 및 출력(Output, O)단의 3개의 모듈단이 각각 이중화되어야 한다. 입력단은 "라이다(LiDAR) 센서 A(I1)"와 "라이다(LiDAR) 센서 B(I2)"로 이중화되어 있고, 로직단은 "라이다 로직(LiDAR Logic) 보드 A(L1)"와 "라이다 로직(LiDAR Logic) 보드 B(L2)"로 이중화되어 있으며, 출력단은 "O1"과 "O2"로 이중화되어 있고 그 결과가 "0 또는 2"이면 정지(stop)할 수 있다. 본 발명은 이와 같은 이중화를 시스템 구성(system architecture) 관점이 아닌 로직단을 구성하는 2개의 라이다(LiDAR) 센서를 통해 안전 구역(safety zone) 안에 존재하는 장애물을 이용하여 2개의 라이다(LiDAR) 센서의 이중화를 수행하는 방법에 대한 것이다.
이를 위해, 센서 이중화 장치(100)는 입력부(110), 로직부(130), 출력부(150) 및 제어부(170)를 포함할 수 있다.
입력부(110)는 복수개의 센서(111)가 장착될 수 있다.
여기서, 센서는 라이다(LiDAR) 센서 등일 수 있다.
로직부(130)는 입력부(110)에 장착된 복수개의 센서(111) 각각에 대응되는 복수개의 로직 보드(logic board)가 장착될 수 있다.
여기서, 로직 보드는 라이다(LiDAR) 보드 등일 수 있다.
출력부(150)는 로직부(130)에 장착된 복수개의 로직 보드(131)의 출력을 기반으로 출력값을 외부로 전달할 수 있다.
제어부(170)는 복수개의 센서(111) 각각을 통해 검출된 장애물 정보를 기반으로 미리 설정된 이중화 영역을 단위로 센서의 이중화를 수행할 수 있다.
여기서, 이중화 영역은 기능 안전(functional safety)에 요구하는 pl-d(performance level d)를 만족하기 위해 2개의 센서(111)를 통해 검출된 장애물 정보를 이용하여 이중화되는 공간적인 영역을 나타낸다.
즉, 제어부(170)는 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서(111)를 통해 검출된 장애물 정보를 기반으로 2개의 센서(111)의 이중화를 수행할 수 있다.
보다 자세히 설명하면, 제어부(170)는 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서(111) 각각에서 생성된 동적 안전 구역(safety zone)을 기반으로 2개의 센서(111) 각각에서 검출된 장애물 정보를 이용하여 2개의 센서(111)의 이중화를 수행할 수 있다. 이때, 동적 안전 구역은 센서 이중화 장치(100)가 탑재된 로봇의 이동 방향과 이동 속도를 기반으로 안전 구역을 동적으로 생성할 수 있다.
여기서, 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서(111)를 통해 검출된 장애물 정보가 일치하면, 제어부(170)는 2개의 센서(111)의 이중화가 성공한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서(111)를 통해 검출된 장애물 정보가 일치하지 않으면, 제어부(170)는 2개의 센서(111)의 이중화가 실패한 것으로 판단할 수 있다.
이때, 제어부(170)는 미리 설정된 센서 오차 정보를 이용하여 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서(111)를 통해 검출된 장애물 정보의 일치 여부를 확인할 수 있다.
예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 이중화 영역에 "센서 A"와 "센서 B"가 대응되는 경우, "센서 A"에서 생성된 동적 안전 구역에서 장애물을 검출하여 장애물 정보를 획득하고, "센서 B"에서 생성된 동적 안전 구역에서 장애물을 검출하여 장애물 정보를 획득할 수 있다. 그런 다음, "센서 A"에서 검출된 장애물 정보와 "센서 B"에서 검출된 장애물 정보를 이용하여 "센서 A"와 "센서 B"의 이중화를 수행할 수 있다. 즉, "센서 A"에서 검출된 장애물 정보와 "센서 B"에서 검출된 장애물 정보의 일치 여부를 확인할 수 있다. 이때, 장애물 정보에 따른 장애물이 서로 인접한 이중화 영역들의 경계 지점에 위치하는 경우, 센서 오차 정보를 이용하여 "센서 A"에서 검출된 장애물 정보와 "센서 B"에서 검출된 장애물 정보의 일치 여부를 확인할 수 있다. 확인 결과, 일치하면 "센서 A"와 "센서 B"의 이중화는 성공한 것으로 판단하고, 일치하지 않으면 "센서 A"와 "센서 B"의 이중화는 실패한 것으로 판단할 수 있다.
한편, 로직 보드(131)와 제어부(170)가 일체의 형태로 구현되어, 로직 보드(131)가 제어부(170)의 동작을 수행할 수 있다.
즉, 로직 보드(131)는 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서(111)를 통해 검출된 장애물 정보를 기반으로 2개의 센서(111)의 이중화를 수행할 수 있다.
예컨대, 이중화 영역에 "센서 A"와 "센서 B"가 대응되고, "센서 A"에 "로직 보드 A"가 대응되며, "센서 B"에 "로직 보드 B"가 대응되는 경우, "로직 보드 A"가 "센서 A"를 통해 검출된 장애물 정보를 획득하면, "로직 보드 A"는 "센서 A"를 통해 검출된 장애물 정보를 기반으로 장애물이 검출된 이중화 영역을 식별할 수 있다. 식별된 이중화 영역이 "센서 A"와 "센서 B"가 대응된 이중화 영역인 경우, "로직 보드 A"는 "센서 B"를 통해 검출된 장애물 정보를 "로직 보드 B"로부터 제공받을 수 있다. 그러면, "로직 보드 A"는 "센서 A"를 통해 검출된 장애물 정보와 "센서 B"를 통해 검출된 장애물 정보의 일치 여부를 확인할 수 있다.
그러면, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 센서 이중화 장치의 일례에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 센서 이중화 장치의 일례의 입력부와 로직부를 설명하기 위한 블록도이고, 도 5는 도 4에 도시한 센서 이중화 장치의 이중화 영역을 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 도 4에 도시한 센서 이중화 장치의 장애물에 따른 이중화 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 센서 이중화 장치(100)의 일례에 따른 입력부(110)는 로봇의 전방 좌측에 제1 센서(111-a)가 장착되고, 로봇의 전방 우측에 제2 센서(111-b)가 장착되며, 로봇의 후방 좌측에 제3 센서(111-c)가 장착되고, 로봇의 후방 우측에 제4 센서(111-d)가 장착될 수 있다.
그리고, 센서 이중화 장치(100)의 일례에 따른 로직부(130)는 제1 센서(111-a)에 대응되는 제1 로직 보드(131-a), 제2 센서(111-b)에 대응되는 제2 로직 보드(131-b), 제3 센서(111-c)에 대응되는 제3 로직 보드(131-c) 및 제4 센서(111-d)에 대응되는 제4 로직 보드(131-d)가 장착될 수 있다.
그리고, 이중화 영역은 제1 센서(111-a)와 제2 센서(111-b)가 대응되는 제1 이중화 영역, 제1 센서(111-a)와 제3 센서(111-c)가 대응되는 제2 이중화 영역, 제2 센서(111-b)와 제4 센서(111-d)가 대응되는 제3 이중화 영역, 및 제3 센서(111-c)와 제4 센서(111-d)가 대응되는 제4 이중화 영역을 포함할 수 있다.
즉, 로봇의 전방위 영역(로봇의 전방 영역인 제1 이중화 영역, 로봇의 좌측 영역인 제2 이중화 영역, 로봇의 우측 영역인 제3 이중화 영역, 로봇의 후방 영역인 제4 이중화 영역)에서 센서(111)의 이중화를 구현할 수 있다.
예컨대, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, "장애물 A"가 검출되면, "장애물 A"에 대응되는 이중화 영역인 "제1 이중화 영역"을 식별하고, "제1 이중화 영역"에 대응된 2개의 센서인 "제1 센서(111-a)" 및 "제2 센서(111-b)" 각각에서 검출된 장애물 정보를 이용하여 "제1 이중화 영역"에서의 센서 이중화를 수행할 수 있다. "장애물 B"가 검출되면, "장애물 B"에 대응되는 이중화 영역인 "제2 이중화 영역"을 식별하고, "제2 이중화 영역"에 대응된 2개의 센서인 "제1 센서(111-a)" 및 "제3 센서(111-c)" 각각에서 검출된 장애물 정보를 이용하여 "제2 이중화 영역"에서의 센서 이중화를 수행할 수 있다.
그리고, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, "장애물 A"가 검출되면, "장애물 A"에 대응되는 이중화 영역인 "제1 이중화 영역"을 식별하고, "제1 이중화 영역"에 대응된 2개의 센서인 "제1 센서(111-a)" 및 "제2 센서(111-b)" 각각에서 검출된 장애물 정보를 이용하여 "제1 이중화 영역"에서의 센서 이중화를 수행할 수 있다. "장애물 B"가 검출되면, "장애물 B"에 대응되는 이중화 영역인 "제3 이중화 영역"을 식별하고, "제3 이중화 영역"에 대응된 2개의 센서인 "제2 센서(111-b)" 및 "제4 센서(111-d)" 각각에서 검출된 장애물 정보를 이용하여 "제3 이중화 영역"에서의 센서 이중화를 수행할 수 있다.
그리고, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, "장애물 A"가 검출되면, "장애물 A"에 대응되는 이중화 영역인 "제4 이중화 영역"을 식별하고, "제4 이중화 영역"에 대응된 2개의 센서인 "제3 센서(111-c)" 및 "제4 센서(111-d)" 각각에서 검출된 장애물 정보를 이용하여 "제4 이중화 영역"에서의 센서 이중화를 수행할 수 있다. 이때, "장애물 A"가 서로 인접한 이중화 영역들(제3 이중화 영역과 제4 이중화 영역)의 경계 지점에 위치하는 있어, 센서 오차 정보를 이용하여 "제3 센서(111-c)"에서 검출된 장애물 정보와 "제4 센서(111-d)"에서 검출된 장애물 정보의 일치 여부를 확인할 수 있다. "장애물 B"가 검출되면, "장애물 B"에 대응되는 이중화 영역인 "제3 이중화 영역"을 식별하고, "제3 이중화 영역"에 대응된 2개의 센서인 "제2 센서(111-b)" 및 "제4 센서(111-d)" 각각에서 검출된 장애물 정보를 이용하여 "제3 이중화 영역"에서의 센서 이중화를 수행할 수 있다.
그리고, 도 6의 (d)에 도시된 바와 같이, "장애물 A"가 검출되면, "장애물 A"에 대응되는 이중화 영역인 "제4 이중화 영역"을 식별하고, "제4 이중화 영역"에 대응된 2개의 센서인 "제3 센서(111-c)" 및 "제4 센서(111-d)" 각각에서 검출된 장애물 정보를 이용하여 "제4 이중화 영역"에서의 센서 이중화를 수행할 수 있다. "장애물 B"가 검출되면, "장애물 B"에 대응되는 이중화 영역인 "제2 이중화 영역"을 식별하고, "제2 이중화 영역"에 대응된 2개의 센서인 "제1 센서(111-a)" 및 "제3 센서(111-c)" 각각에서 검출된 장애물 정보를 이용하여 "제2 이중화 영역"에서의 센서 이중화를 수행할 수 있다.
그러면, 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 센서 이중화 장치의 다른 예에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 센서 이중화 장치의 다른 예의 이중화 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 센서 이중화 장치(100)의 다른 예에 따른 입력부(110)는 로봇의 일방 좌측에 제1 센서(111-a)가 장착되고, 로봇의 일방 우측에 제2 센서(111-b)가 장착될 수 있다.
그리고, 센서 이중화 장치(100)의 다른 예에 따른 로직부(130)는 제1 센서(111-a)에 대응되는 제1 로직 보드(131-a) 및 제2 센서(111-b)에 대응되는 제2 로직 보드(131-b)가 장착될 수 있다.
그리고, 이중화 영역은 제1 센서(111-a)와 제2 센서(111-b)가 대응될 수 있다.
즉, 로봇의 전방위 영역 중 특정 영역에서 센서(111)의 이중화를 구현할 수 있다. 예컨대, 로봇의 전방 영역은 제1 센서(111-a)와 제2 센서(111-b)를 통해 이중화 영역으로 구성될 수 있다. 이에 반면, 로봇의 좌측 영역은 제1 센서(111-a)만을 통해 감지되는 제1 단일 영역으로 구성되고, 로봇의 우측 영역은 제2 센서(111-b)만을 통해 감지되는 제2 단일 영역으로 구성될 수 있다. 그리고, 로봇의 후방 영역은 센서(111)가 존재하지 않아 감지되지 않는 영역으로 구성될 수 있다.
그러면, 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 센서 이중화 방법에 대하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 센서 이중화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 센서 이중화 장치(100)는 복수개의 센서(111) 각각을 통해 장애물 정보를 검출할 수 있다(S110).
즉, 센서 이중화 장치(110)는 센서(111)에 생성된 동적 안전 구역을 기반으로 센서(111)에서 장애물 정보를 검출할 수 있다. 이때, 동적 안전 구역은 센서 이중화 장치(100)가 탑재된 로봇의 이동 방향과 이동 속도를 기반으로 안전 구역을 동적으로 생성할 수 있다.
그런 다음, 센서 이중화 장치(100)는 복수개의 센서(111) 각각을 통해 검출된 장애물 정보를 기반으로 미리 설정된 이중화 영역을 단위로 센서(111)의 이중화를 수행할 수 있다(S130).
즉, 센서 이중화 장치(100)는 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서(111)를 통해 검출된 장애물 정보를 기반으로 2개의 센서(111)의 이중화를 수행할 수 있다.
여기서, 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서(111)를 통해 검출된 장애물 정보가 일치하면, 센서 이중화 장치(100)는 2개의 센서(111)의 이중화가 성공한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서(111)를 통해 검출된 장애물 정보가 일치하지 않으면, 센서 이중화 장치(100)는 2개의 센서(111)의 이중화가 실패한 것으로 판단할 수 있다.
이때, 센서 이중화 장치(100)는 미리 설정된 센서 오차 정보를 이용하여 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서(111)를 통해 검출된 장애물 정보의 일치 여부를 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록 매체로서는 자기기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 센서 이중화 장치,
111 : 센서,
110 : 입력부,
131 : 로직 보드,
130 : 로직부,
150 : 출력부,
170 : 제어부

Claims (13)

  1. 복수개의 센서가 장착되는 입력부;
    상기 입력부에 장착된 상기 복수개의 센서 각각에 대응되는 복수개의 로직 보드(logic board)가 장착되는 로직부;
    상기 로직부에 장착된 상기 복수개의 로직 보드의 출력을 기반으로 출력값을 외부로 전달하는 출력부; 및
    상기 복수개의 센서 각각을 통해 검출된 장애물 정보를 기반으로 미리 설정된 이중화 영역을 단위로 센서의 이중화를 수행하는 제어부;
    를 포함하는 이동 로봇의 센서 이중화 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제어부는,
    상기 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서를 통해 검출된 장애물 정보를 기반으로 2개의 센서의 이중화를 수행하는,
    이동 로봇의 센서 이중화 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제어부는,
    상기 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서를 통해 검출된 장애물 정보가 일치하면 2개의 센서의 이중화가 성공한 것으로 판단하고, 상기 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서를 통해 검출된 장애물 정보가 일치하지 않으면 2개의 센서의 이중화가 실패한 것으로 판단하는,
    이동 로봇의 센서 이중화 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제어부는,
    미리 설정된 센서 오차 정보를 이용하여 상기 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서를 통해 검출된 장애물 정보의 일치 여부를 확인하는,
    이동 로봇의 센서 이중화 장치.
  5. 제2항에서,
    상기 제어부는,
    상기 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서 각각에서 생성된 동적 안전 구역(safety zone)을 기반으로 2개의 센서 각각에서 검출된 장애물 정보를 이용하여 2개의 센서의 이중화를 수행하는,
    이동 로봇의 센서 이중화 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 입력부는,
    로봇의 전방 좌측에 제1 센서가 장착되고, 상기 로봇의 전방 우측에 제2 센서가 장착되며, 상기 로봇의 후방 좌측에 제3 센서가 장착되고, 상기 로봇의 후방 우측에 제4 센서가 장착되며,
    상기 로직부는,
    상기 제1 센서에 대응되는 제1 로직 보드, 상기 제2 센서에 대응되는 제2 로직 보드, 상기 제3 센서에 대응되는 제3 로직 보드 및 상기 제4 센서에 대응되는 제4 로직 보드가 장착되고,
    상기 이중화 영역은,
    상기 제1 센서와 상기 제2 센서가 대응되는 제1 이중화 영역, 상기 제1 센서와 상기 제3 센서가 대응되는 제2 이중화 영역, 상기 제2 센서와 상기 제4 센서가 대응되는 제3 이중화 영역, 및 상기 제3 센서와 상기 제4 센서가 대응되는 제4 이중화 영역을 포함하는,
    이동 로봇의 센서 이중화 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 입력부는,
    로봇의 일방 좌측에 제1 센서가 장착되고, 상기 로봇의 일방 우측에 제2 센서가 장착되며,
    상기 로직부는,
    상기 제1 센서에 대응되는 제1 로직 보드 및 상기 제2 센서에 대응되는 제2 로직 보드가 장착되고,
    상기 이중화 영역은,
    상기 제1 센서와 상기 제2 센서가 대응되는,
    이동 로봇의 센서 이중화 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 로직 보드와 상기 제어부가 일체의 형태로 구현되며,
    상기 로직 보드는,
    상기 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서를 통해 검출된 장애물 정보를 기반으로 2개의 센서의 이중화를 수행하는,
    이동 로봇의 센서 이중화 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 입력부에 장착되는 센서는,
    라이다(LiDAR) 센서인,
    이동 로봇의 센서 이중화 장치.
  10. 복수개의 센서가 장착되는 입력부, 상기 입력부에 장착된 상기 복수개의 센서 각각에 대응되는 복수개의 로직 보드(logic board)가 장착되는 로직부, 및 상기 로직부에 장착된 상기 복수개의 로직 보드의 출력을 기반으로 출력값을 외부로 전달하는 출력부를 포함하는 센서 이중화 장치에 의해 수행되는 센서 이중화 방법으로서,
    상기 복수개의 센서 각각을 통해 장애물 정보를 검출하는 단계; 및
    상기 복수개의 센서 각각을 통해 검출된 상기 장애물 정보를 기반으로 미리 설정된 이중화 영역을 단위로 센서의 이중화를 수행하는 단계;
    를 포함하는 이동 로봇의 센서 이중화 방법.
  11. 제10항에서,
    상기 이중화 수행 단계는,
    상기 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서를 통해 검출된 장애물 정보를 기반으로 2개의 센서의 이중화를 수행하는 것으로 이루어지는,
    이동 로봇의 센서 이중화 방법.
  12. 제11항에서,
    상기 이중화 수행 단계는,
    상기 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서를 통해 검출된 장애물 정보가 일치하면 2개의 센서의 이중화가 성공한 것으로 판단하고, 상기 이중화 영역에 대응되는 2개의 센서를 통해 검출된 장애물 정보가 일치하지 않으면 2개의 센서의 이중화가 실패한 것으로 판단하는 것으로 이루어지는,
    이동 로봇의 센서 이중화 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 이동 로봇의 센서 이중화 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위하여 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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