KR20060083345A - 확장된 충돌 지도를 이용한 직교 교차로 상에서의 다개체로봇 무충돌 시스템 및 제어 방법 - Google Patents

확장된 충돌 지도를 이용한 직교 교차로 상에서의 다개체로봇 무충돌 시스템 및 제어 방법 Download PDF

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KR20060083345A
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이제훈
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Abstract

본 발명은, 확장된 충돌 지도를 이용한 직교 교차로 상에서의 다개체 로봇 무충돌 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 방법에 있어서, (a) 상기 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템의 통제 영역인 개체 통제 영역에 상기 로봇이 진입하는지 여부를 검사하는 단계; (b) 상기 단계 (a)의 검사 결과 상기 개체 통제 영역에 진입하는 진입 로봇이 발견되면, 상기 개체 통제 영역에 진입한 순서대로 상기 진입 로봇에 우선 순위를 부여하는 단계; (c) 상기 개체 통제 영역에 진입한 상기 진입 로봇의 프로파일 정보를 획득하는 단계; (d) 상기 진입 로봇의 상기 프로파일 정보 및 상기 진입 로봇보다 상기 우선 순위가 높은 선순위 로봇의 프로파일 정보를 비교/분석하여 상기 선순위 로봇 중 상기 진입 로봇과 충돌이 일어날 수 있는 충돌 가능 선순위 로봇과의 충돌 지도를 생성하는 단계; 및 (e) 상기 충돌 지도 생성 결과 선순위 로봇과 상기 진입 로봇과의 충돌이 예측되는 경우, 상기 충돌을 회피하도록 상기 진입 로봇의 수정된 속도 프로파일을 생성하여 상기 진입 로봇으로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 방법 및 이를 실행하기 위한 시스템에 관한 것이다.
로봇, 다 개체, 충돌 지도, 운동 계획, 무 충돌 제어, 직교 교차로, 지능형 환경

Description

확장된 충돌 지도를 이용한 직교 교차로 상에서의 다개체 로봇 무충돌 시스템 및 제어 방법{Method and System for Avoiding Collision of Multiple Robots in a Rectangular Intersection by Using the Extended Collision Map}
도 1은 다수의 로봇이 공존하게 되는 환경의 예를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직교 교차로의 구조를 개략적으로 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템에서 직진 운동의 중심과 우회전 및 좌회전 시의 원운동의 중심점을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템에서 좌회전 원운동의 최대 및 최소 회전 반경을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충돌 제어 서버의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도,
도 7은 직교 교차로 통제 시스템의 개체 통제 영역에서 발생하는 모든 충돌의 경우를 도시화한 도면,
도 8은 두 대의 로봇 시스템에 있어서 각 로봇의 이동에 따른 충돌 여부를 설명하기 위한 도면,
도 9는 두 대의 로봇 시스템에 있어서 우선 순위가 낮은 로봇의 궤적에 충돌 예측 지역을 도시한 도면,
도 10은 우선 순위가 낮은 로봇이 직선 경로인 경우에 충돌 길이를 구하는 문제를 구체적으로 도시한 그림,
도 11은 시간 k에서의 충돌 길이를 로봇 2의 거리-시간 그래프에 시간에 대한 연속적인 값으로 옮긴 충돌 지도,
도 12는 우선 순위가 낮은 로봇이 원 경로로 주행하는 경우에 충돌 길이를 구하는 문제를 구체적으로 도시한 그림,
도 13은 원 경로에 대한 충돌 길이 계산을 위해 시간 k에서 충돌이 일어난 경우를 도시한 그림,
도 14는 코사인 제2법칙을 이용한 부채꼴의 사이각 계산을 설명하기 위한 도면,
도 15는 시간 k에서의 충돌 길이를 로봇 2의 거리-시간 그래프에 시간에 대한 연속적인 값으로 옮긴 충돌 지도,
도 16은 "Follow the leader"가 시작되는 구간에서 충돌 지도를 계산하는 것을 설명하기 위한 도면,
도 17a는 "Follow the leader" 구간에서의 충돌 지도 계산에 관한 내용을 도시한 도면,
도 17b는 "Follow the leader" 구간에서의 충돌 지도,
도 18은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 속도 감소 알고리즘을 이용하여 로봇 1과 로봇 2의 충돌 회피 방안을 설명하기 위한 도면,
도 19는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 최소 진입 시간 알고리즘을 이용하여 로봇 1과 로봇 2의 충돌 회피 방안을 설명하기 위한 도면,
도 20은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분할된 충돌 영역 기법을 이용하여 로봇 1과 로봇 2의 충돌 회피 방안을 설명하기 위한 도면,
도 21은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템을 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 과정을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200 : 로봇 202 : 센싱 시스템
204 : 바닥 센서 206 : 천장 센서
208 : 비전 시스템 210 : 충돌 제어 서버
212 : 무선 통신 시스템 600 : 네트워크 처리부
610 : 진입 판단부 620 : 우선 순위 발생부
630 : 충돌 지도 생성부 640 : 프로파일 생성부
650 : 데이터베이스부
본 발명은 확장된 충돌 지도를 이용한 직교 교차로 상에서의 다개체 로봇 무충돌 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 지능형 환경에서 직교 교차로 상을 주행하는 로봇을 제어하기 위해, 직교 교차로 내의 충돌 지도 특성을 고려하여 확장된 충돌 지도를 생성하고 생성된 충돌 지도를 이용하여 충돌을 회피하도록 속도 프로파일을 수정하여 로봇으로 전송함으로써, 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.
로봇(Robot)은 자동 조절에 의해 조작이나 이동 등의 일을 수행할 수 있는 기계 장치로서, 인간을 대신하여 여러 작업에 이용되고 있다. 그 동안 로봇 산업은 급속도로 발전해 왔으며, 산업용/특수 작업용 로봇에 대한 연구에서 가정용, 교육용 로봇과 같이 인간의 작업을 돕고 인간의 생활에 즐거움을 주는 목적으로 만들어지는 로봇에 대한 연구로 확대되고 있는 실정이다. 이러한 로봇들은 인간 생활 환경 안에서 작업을 수행하기 때문에, 주로 작은 크기의 이동 로봇(Mobile Robot)들이 대부분이다. 이런 이동 로봇의 주행에 관한 연구는 로봇 분야에서 매우 중요한 연구 분야 중 하나이다.
기존의 이동 로봇에 대한 연구는 특정 영역에서 고정되어 있는 형태 또는 미리 정형화된 경로(Path)를 따라서만 이동하는 형태의 로봇에 대해 주로 행해졌다. 하지만, 최근에는 미지의 자유 공간에서 센서(Sensor)나 비전(Vision) 등을 통해 임의의 장애물을 인식하고, 특정한 표시(Landmark)나 장착된 센서에서 획득한 정보 를 이용해 자신의 현재 위치를 파악하여 목적지로 충돌 없이 이동하는 로봇에 대한 연구가 이루어지고 있다. 이러한 이동 로봇에 대한 일련의 기능을 SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)이라고 한다.
SLAM 기술은 로봇에 장착된 센서나 비전을 이용해서 주변 환경 정보와 자신의 위치 정보를 스스로 인식하는 기술로 많은 연구가 있어 왔으나, 센서 측정시의 오차와 환경 지도 작성 및 위치 인식에 대한 불확실성 등으로 실제 적용하는 데는 어려움이 따른다. 이러한 단점을 극복하기 위해 최근에는 로봇이 동작하는 환경을 이용하여 로봇의 작업을 돕는 연구에 많은 관심이 모아지고 있다. 즉, 지능형 빌딩(Intelligent Building), 스마트 룸(Smart Room), 유비쿼터스 환경(Ubiquitous Environment) 등의 지능형 환경(Intelligence Space)은 정보 획득과 정보 전달을 위한 장치가 되어 있어, 로봇에게 위치 및 주변 정보를 전달함으로써 로봇이 작업을 효율적으로 처리하도록 돕는다. 이를 위해 지능형 환경은 여러 곳에 정보 획득을 위한 장치를 장착하고 있게 된다. 벽면에 장착된 센서나 천장에 부착된 비전 카메라, 바닥에 깔린 압력 센서 등이 대표적인 지능형 환경에서의 정보 획득 장치라고 할 수 있다.
이러한 지능형 환경은 자신이 통제하고 있는 환경에 로봇이 들어왔는지 파악한 후 로봇에게 환경에 대한 지역(Local)정보와 전체(Global) 정보를 제공하고, 로봇의 현재 위치를 지속적으로 갱신(Update)시켜 줌으로써, 로봇이 목적지까지 이동할 수 있도록 통제한다. 실외에서 지능형 환경을 이용한 예로는, GPS를 이용한 차량 항법 장치를 들 수 있는데, 이는 약 10 m 정도의 오차만으로 차량의 도로 네비 게이션(Navigation)이 가능하다. 또한, 셀(Cell)단위로 세워진 기지국으로부터 통신 서비스를 받고 있는 셀룰러폰(Cellular Phone)은 셀 범위 내에서 서비스 지역에 대한 위치 파악이 가능하다. 이런 종류의 서비스가 지능형 환경을 글로벌(Global)하게 구성하여 이용한 예라 할 수 있다.
한편 지능형 환경에 대한 연구와 더불어, 최근에는 단일 로봇의 주행을 제어하는 연구에서 여러 대의 로봇의 주행을 동시에 제어하는 연구가 이루어지고 있다. 앞으로는 각각의 특화된 기능을 가진 여러 대의 로봇이 한 건물의 같은 공간에서 개별 작업뿐만 아니라 공동 작업을 수행하게 될 것이기 때문이다.
도 1은 다수의 로봇이 공존하게 되는 환경의 예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 가정에서는 교육용 로봇, 청소 로봇 등이 홈 오토메이션의 제어 하에 이용되고 있으며, 건물 안에서는 안내 로봇, 화재 경보 및 경비 로봇, 맹인 안내 로봇 등이 이용될 수 있음을 보여주고 있다.
이처럼 다수의 로봇을 주행함에 있어서, 서로가 충돌 없이 가장 효율적으로 이동하게 하는 것은 매우 중요한 연구 과제이다. 이의 해결 방안으로, 제한된 수의 로봇들을 분산 제어를 기반으로 하여 이동에 대한 우선 순위를 동적으로 할당함으로써 로봇의 동작을 계획(Motion Planning)하는 방안, 현재 로봇의 위치는 안다고 가정하고 알려지지 않은 환경에서 센서 정보를 이용하여 학습하는(Heuristic) 방법으로 여러 대의 로봇을 분산 제어 방식으로 이동하게 하는 방안 등이 제시되고 있다.
그러나 앞으로 로봇이 작업하는 대부분의 환경은 정보 획득이 가능한 지능형 환경으로 바뀔 것으로 예상되는 바, 여러 대의 로봇이 각각의 기능을 수행하고 상호 협조하며 충돌 없이 이동할 것을 기대할 수 있는 실정이다. 따라서, 지능형 환경 내에서 다개체의 무충돌 주행 제어에 관한 연구는 앞으로 인간과 여러 대의 로봇이 함께 공존하는 환경에서 필수적인 기술이며, 이동 로봇 연구의 핵심 과제로 요구되고 있다.
이러한 요구에 부응하기 위한 본 발명의 목적은, 지능형 환경에서 직교 교차로 상을 주행하는 로봇을 제어하기 위해, 직교 교차로 내의 충돌 지도 특성을 고려하여 확장된 충돌 지도를 생성하고 생성된 충돌 지도를 이용하여 충돌을 회피하도록 속도 프로파일을 수정하여 로봇으로 전송함으로써, 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템 및 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 직교 교차로 상을 주행하는 로봇, 지능형 환경에서 상기 로봇을 제어하는 충돌 제어 서버를 포함한 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템에서, 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 방법에 있어서, (a) 상기 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템의 통제 영역인 개체 통제 영역에 상기 로봇이 진입하는지 여부를 검사하는 단계; (b) 상기 단계 (a)의 검사 결과 상기 개체 통제 영역에 진입하는 진입 로봇이 발견되면, 상기 개체 통제 영역에 진입한 순서대로 상기 진입 로봇에 우선 순 위를 부여하는 단계; (c) 상기 개체 통제 영역에 진입한 상기 진입 로봇의 프로파일 정보를 획득하는 단계; (d) 상기 진입 로봇의 상기 프로파일 정보 및 상기 진입 로봇보다 상기 우선 순위가 높은 선순위 로봇의 프로파일 정보를 비교/분석하여 상기 선순위 로봇 중 상기 진입 로봇과 충돌이 일어날 수 있는 충돌 가능 선순위 로봇과의 충돌 지도를 생성하는 단계; 및 (e) 상기 충돌 지도 생성 결과 선순위 로봇과 상기 진입 로봇과의 충돌이 예측되는 경우, 상기 충돌을 회피하도록 상기 진입 로봇의 수정된 속도 프로파일을 생성하여 상기 진입 로봇으로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 지능형 환경에서 직교 교차로 상을 주행하는 로봇을 제어하기 위해, 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템에 있어서, 상기 지능형 환경과 연동하고, 하나 이상의 상기 로봇을 제어하여 상기 로봇의 주행 제어권을 획득함으로써 상기 다개체 로봇의 충돌을 회피하도록 제어하는 충돌 제어 서버를 포함하되, 상기 충돌 제어 서버는, 상기 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템의 통제 영역인 개체 통제 영역에 상기 로봇이 진입하는지 여부를 검사하는 진입 판단부; 상기 진입 판단부로부터 상기 개체 통제 영역에 진입하는 진입 로봇의 정보를 수신하면, 상기 개체 통제 영역에 진입한 순서대로 상기 진입 로봇에 우선 순위를 부여하는 우선 순위 발생부; 상기 진입 로봇보다 상기 우선 순위가 높은 선순위 로봇 중 상기 진입 로봇과 충돌이 일어날 수 있는 충돌 가능 선순위 로봇을 선택하고, 상기 진입 로봇과 상기 충돌 가능 선순위 로봇과의 충돌을 예측하여 상기 확장된 충돌 지도를 생성하는 충돌 지도 생성부; 상기 충돌 지도 생성부에서 생성된 상기 확장된 충돌 지도를 이용하여 상기 충돌을 회피하도록 상기 진입 로봇의 수정된 속도 프로파일을 생성하는 프로파일 생성부; 상기 개체 통제 영역에 진입한 하나 이상의 상기 진입 로봇의 프로파일 정보를 저장하는 데이터베이스부; 및 상기 개체 통제 영역에 진입한 상기 진입 로봇의 프로파일 정보를 수신하고, 상기 프로파일 생성부에서 생성한 상기 수정된 속도 프로파일을 상기 진입 로봇으로 전송하는 네트워크 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇의 무충돌 주행 제어를 위한 지능형 환경인 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템은 로봇(200)의 위치와 속도를 파악할 수 있는 각종 센서(202, 204, 206)와 비전 장치(208)가 적절히 배치되어 있으며, 로봇의 무충돌 주행 제어를 처리할 충돌 제어 서버(210)가 갖추어져 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충돌 제어 서버(210)는 무선 통신 시스템(212)을 통해 시스템 내에 들어온 로봇(200)들의 주행을 통제한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직교 교차로의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템은 자동차 도로의 교차로를 기반으로 교통 규칙 체계를 적용한 형태이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템은 진입 지역(302), 교차 지역(304) 및 회피 지역(300) 등으로 구성되어 있으며, 동, 서, 남, 북 4 군데의 진입 경로를 가진 양방향 1차선 경로이다. 진입 지역(302)과 회피 지역(300)은 직사각형 영역이고, 교차 지역(304)은 시스템의 가운데를 기준으로 하는 정사각형 영역이다. 시스템 내에서 주행되는 로봇(200)은 진입 경로의 오른쪽을 기준으로 이동하며, 시스템 내의 개체 통제 영역(306)에서 무충돌 주행을 한다. 개체 통제 영역(306)에서의 무충돌 주행 제어는 후술하기로 한다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템에서 주행되는 로봇(200)의 모양은 실제로 다양하지만, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 로봇(200)의 기하학적인 모델을 원형으로 가정한다. 다양한 모양을 가진 로봇들은 그것의 가장자리 부분을 모두 포함하면서 외접하는 커다란 원형의 물체로 가정할 수 있기 때문이다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템에서 로봇(200)은 12 가지의 주행 프로파일(Traveling Profile)을 가진다. 로봇(200)이 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템에 들어오는 진입 방향은 동, 서, 남, 북 4 방향이고, 교차 지역에서의 진행 방향은 직진, 우회전, 좌회전의 3 가지이다. 따라서, 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템에서 주행하는 모든 로봇(200)은 12 가지 주행 프로파일 중 하나를 가진다. 각각의 프로파일을 나열하면 표 1과 같다.
진입방향 이탈방향 주행 프로파일
서 동 [서->직진-> 동] 프로파일
서 남 [서->우회전->남] 프로파일
서 북 [서->좌회전->북] 프로파일
남 북 [남->직진->북] 프로파일
남 동 [남->우회전->동] 프로파일
남 서 [남->좌회전->서] 프로파일
동 서 [동->직진->서] 프로파일
동 북 [동->우회전->북] 프로파일
동 남 [동->좌회전->남] 프로파일
북 남 [북->직진->남] 프로파일
북 서 [북->우회전->서] 프로파일
북 동 [북->좌회전->동] 프로파일
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템에서 직진 운동의 중심과 우회전 및 좌회전 시의 원운동의 중심점을 나타내는 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 직진 프로파일은 직선 구간과 교차 구간에 관계없이 로봇(200)이 일직선으로 주행하는 경우이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 로봇(200)의 직선 주행시의 중심은 교차 구간 폭의 1/4 지점이다.
또한, 우회전 프로파일은 직선 구간이 끝나는 지점까지 직진을 한 후, 진입한 방향의 직진 구간과 이탈하는 방향의 직진 구간이 만나는 교차점을 우회전시의 원운동의 중심점으로 정한다. 그리고 좌회전 프로파일은 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템의 목적에 맞추어 최대한 충돌을 회피할 수 있는 프로파일로 설정한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템에서 좌회전 원운동의 최대 및 최소 회전 반경을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 좌회전을 할 때에 직선 구간이 끝나는 지점에 다다르기 전에 원운동을 하게 함으로써, 앞에서 오는 로봇(200)의 좌회전 프로파일과의 충돌을 방지할 수 있다. 즉, 좌회전시 최소 반경은 앞쪽에서 좌회전하는 로봇(200)과 접하는 원의 반경이며, 최대 반경은 왼쪽에서 우회전하는 로봇(200)과 접하는 원의 반경이다. 즉, 좌회전하는 로봇(200)의 충돌 없는 경로는 도 5의 최대 회전 반경과 최소 회전 반경을 만족하는 원 경로이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충돌 제어 서버(210)의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충돌 제어 서버(210)는 네트워크 처리부(600), 진입 판단부(610), 우선 순위 발생부(620), 충돌 지도 생성부(630), 프로파일 생성부(640) 및 데이터베이스부(650) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충돌 제어 서버(210)는 본 발명의 바람직 한 실시예에 따른 지능형 환경과 연동하고, 하나 이상의 로봇(200)을 제어하여 로봇(200)의 주행 제어권을 획득함으로써 다개체 로봇의 충돌을 회피하도록 제어하는 기능을 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크 처리부(600)는 개체 통제 영역(306)에 진입한 진입 로봇(200)의 프로파일 정보를 수신하고, 후술할 프로파일 생성부(640)에서 생성한 수정된 속도 프로파일을 진입 로봇(200)으로 전송하는 역할을 한다. 여기서, 진입 로봇(200)의 프로파일 정보라 함은 진입 로봇(200)의 속도 프로파일 정보 및/또는 주행 프로파일 정보가 될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진입 로봇(200)은 출발지와 목적지까지의 주행 프로파일이 기설정되어 있는 바, 진입 로봇(200)이 개체 통제 영역(306)에 진입하면 충돌 제어 서버(210)의 네트워크 처리부(600)로 프로파일 정보를 전송하게 된다. 이 때, 프로파일 정보는 진입 로봇(200)으로부터 전송될 수도 있고, 지능형 환경으로부터 전송될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진입 판단부(610)는 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템의 통제 영역인 개체 통제 영역(306)에 로봇(200)이 진입하는지 여부를 검사하는 기능을 한다. 진입 판단부(610)는 네트워크 처리부(600)와 연동하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템의 각종 센서(202, 204, 206)와 비전 장치(208)를 이용하여 로봇(200)의 진입 여부를 판단하게 된다. 진입 로봇(200)이 개체 통제 영역(306)에 진입하면, 충돌 제어 서버(210)는 그 때부터 진입 로봇(200)의 주행 제어권을 획득하게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 우선 순위 발생부(620)는 진입 판단부(610)로부터 개체 통제 영역(306)에 진입하는 진입 로봇(200)의 정보를 수신하면, 개체 통제 영역(306)에 진입한 순서대로 진입 로봇(200)에 우선 순위를 부여한다. 그리고 시스템에 동시에 들어오는 로봇은 서쪽을 기준으로 시계 반대 방향으로 우선 순위가 부여된다. 동시에 들어온 로봇에 대한 우선 순위의 기준은 유동적으로 변화시켜 적용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충돌 지도 생성부(630)는 진입 로봇(200)의 프로파일 정보와 진입 로봇(200)보다 우선 순위가 높은 선순위 로봇의 프로파일 정보를 비교/분석하여, 선순위 로봇 중 진입 로봇(200)과 충돌이 일어날 수 있는 충돌 가능 선순위 로봇을 선택하고, 진입 로봇(200)과 충돌 가능 선순위 로봇과의 충돌을 예측하여 확장된 충돌 지도를 생성하는 기능을 한다. 여기서, 충돌 지도란 속도 조절 방법 등을 통한 충돌 회피를 위해 만들어진 도구라고 할 수 있는데, 속도 조절을 위해 각 개체의 경로와 궤적 정보를 그래프로 나타내어 보여 주는 것이다. 여기서, 진입 로봇(200)과 선순위 로봇과의 충돌 예측은 직교 교차로 내의 충돌 지도 특성을 고려하여 수행되게 되는데, 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로파일 생성부(640)는 충돌 지도 생성부(630)에서 생성된 확장된 충돌 지도를 이용하여 충돌을 회피하도록 진입 로봇(200)의 수정된 속도 프로파일을 생성하는 기능을 한다. 프로파일 생성부(640)에서 생성되어진 수정된 속도 프로파일은 진입 로봇(200)으로 전달되며, 수정된 속도 프 로파일을 수신한 진입 로봇(200)은 수신한 속도 프로파일 정보에 따라 주행하게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 데이터베이스부(650)는 개체 통제 영역(306)에 진입한 하나 이상의 진입 로봇(200)의 프로파일 정보를 저장하고 있으며, 데이터베이스부(650)에 저장된 프로파일 정보는 충돌 지도 생성부(630)에서 확장된 충돌 지도를 생성할 때 이용된다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇(200)은 로봇(200)의 주행에 필요한 충돌 회피 기능을 가지고 있으며, 내부에 있는 속도 프로파일이든 외부의 시스템에서 주는 속도 프로파일이든 속도 프로파일에 맞게 주행하는 기능이 있다.
이하에서는 확장된 충돌 지도를 이용하여 로봇(200)의 무충돌 주행 제어를 위한 알고리즘을 제시한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템은 직교 교차로 공간이므로 일반적인 자유 공간과는 다르게 충돌 지도가 일정한 형태로 나타나게 된다. 전술한 바와 같이, 시스템의 특성상 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇(200)은 12 가지의 주행 프로파일 중 하나로 주행하게 되며, 12 가지 주행 프로파일의 경로는 이미 결정되어 있다. 따라서 직교 교차로 공간에서는 자유 공간과는 다르게 일정한 패턴의 충돌 지도가 생성된다. 즉, 충돌 지도의 모양은 일정하고, 충돌 지도가 생기는 시간축의 위치만 이동하게 된다.
그런데, 자동차가 교차로를 지날 때의 신호 체계를 살펴보면 특정 이동 방향끼리는 서로 간섭하지 않는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 자동차가 교차로 상에서 좌회전으로 이동할 때 왼쪽 도로에서 우회전으로 이동하는 자동차와는 충돌을 고려하지 않아도 된다. 자동차 도로 교차로 상의 이런 특징들을 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템에서 주행하는 로봇(200)의 주행 프로파일 경로를 고려해서 정리해보면 표 2와 같이 정리된다.
로봇의 진입 방향 충돌 계산을 고려할 방향 (숫자: 도 7 참조) 충돌 계산을 고려할 방향의 개수
직진 앞측 방향의 로봇 직진 우회전 ①좌회전 6
우측방향의 로봇 ②직진 ③우회전 ④좌회전
좌측방향의 로봇 ⑤직진 우회전 ⑥좌회전
우회전 앞측 방향의 로봇 직진 우회전 ⑦좌회전 2
우측방향의 로봇 직진 우회전 좌회전
좌측방향의 로봇 ⑧직진 우회전 좌회전
좌회전 앞측 방향의 로봇 ⑨직진 ⑩우회전 좌회전 6
우측방향의 로봇 ⑪직진 우회전 ⑫좌회전
좌측방향의 로봇 ⑬직진 우회전 ⑭좌회전
표 2에서 알 수 있듯이, 교차로 상에서는 자유 공간에서의 확장 충돌 지도 기법과는 달리 시스템 내의 모든 로봇에 대한 충돌을 고려할 필요가 없다. 예를 들면, 직진을 하는 로봇은 앞측 차량의 직진이나 우회전, 그리고 좌측 방향에서 우회전하는 로봇에 대해서는 충돌 회피를 위한 알고리즘을 적용하지 않아도 된다는 것이다. 표 2에 나타낸 직교 교차로 통제 시스템의 개체 통제 영역(306)에서 발생하 는 모든 충돌의 경우를 도 7에서 도시화하였다.
이제, 직교 교차로 시스템 상에서의 충돌 지도를 구하기 위해 우선 자유 공간에서 두 대의 로봇 시스템에 있어서의 충돌 지도 생성 방법을 설명하기로 한다.
도 8은 두 대의 로봇 시스템에 있어서 각 로봇의 이동에 따른 충돌 여부를 설명하기 위한 도면이다.
로봇 1(802)과 로봇 2(804)는 직선 경로를 가지며, 반지름이 각각
Figure 112005002264463-PAT00001
,
Figure 112005002264463-PAT00002
인 원으로 모델링되었다. 각각의 출발점과 도착점 그리고, 속도 프로파일(Velocity Profile)은 미리 결정되어 있다. 로봇 1(802)의 우선 순위가 더 높다고 가정하면, 로봇 1(802)은 자신의 초기 경로를 미리 계획된 속도 프로파일을 따라 변경 없이 이동한다. 로봇 2(804)는 우선 순위가 높은 로봇 1(802)과의 경로와의 충돌 여부를 검사한 후, 충돌 지도를 생성하고 충돌 회피를 한다.
도 8에서 우선 순위가 낮은 로봇 2(804)의 경로를 기준으로 우선 순위가 높은 로봇 1(802)의 경로에 두 로봇의 크기가 합쳐진, 즉 반지름이 두 로봇의 반지름을 합한
Figure 112005002264463-PAT00003
인 가상의 로봇(810)이 같은 속도 프로파일을 가지고 이동하면서 우선 순위가 낮은 로봇 2(804)의 경로와 만나게 된다면, 이는 두 로봇이 충돌할 가능성이 있는 것으로 해석을 할 수가 있다. 이 때, 가상 로봇(810)의 내부와 로봇 2(804)의 경로가 겹치는 길이를 특정 시간
Figure 112005002264463-PAT00004
에서의 충돌 길이(Collision Length)라고 한다. 시간
Figure 112005002264463-PAT00005
에서의 가상 로봇(810)과 로봇 2(804)의 교점
Figure 112005002264463-PAT00006
,
Figure 112005002264463-PAT00007
의 값은 로봇 2(804)의 직선 경로 식과 가상 로봇을 이루는 원과의 교점이다. 로봇 2(804) 의 직선 경로의 식은 수학식 1과 같다.
Figure 112005002264463-PAT00008
시간
Figure 112005002264463-PAT00009
에서의 두 교점
Figure 112005002264463-PAT00010
,
Figure 112005002264463-PAT00011
가 실근을 가지기 위한 조건은 가상 로봇(810)을 이루는 원의 중심점과 로봇 2(804)의 직선 경로까지의 거리가 가상 로봇(810)의 반지름보다 작거나 같을 때이다. 두 교점을 구하기 위한 식은 수학식 2와 같이 나타낼 수 있으며, 수학식 2에 수학식 1을 대입하여 전개하면, 수학식 3과 같이
Figure 112005002264463-PAT00012
에 대한 2차식을 유도해 낼 수 있다.
Figure 112005002264463-PAT00013
Figure 112005002264463-PAT00014
이 식으로부터, 로봇 2(804)의 직선 경로의 전체길이를
Figure 112005002264463-PAT00015
라 하면, 시간
Figure 112005002264463-PAT00016
에서
Figure 112005002264463-PAT00017
가 두 실근인 경우에는 충돌이
Figure 112005002264463-PAT00018
에서
Figure 112005002264463-PAT00019
사이에서 일어난다는 것이고,
Figure 112005002264463-PAT00020
가 실근인 중근을 가질 경우에는 충돌이
Figure 112005002264463-PAT00021
에서 시작되거나 끝난 다는 것이다.
이렇게 구한 충돌 길이를 각 시간에 따른 연속적인 값으로 로봇 2(804)의 궤적 곡선(Trajectory Curve)이 그려진 거리-시간 그래프에 표시하면 도 9와 같이 충돌 영역(Collision Region)을 표시할 수 있다.
도 9에서 충돌 상자(Collision Box)란, 충돌 영역을 기하학적인 편의를 위해 대략적으로 둘러싼 영역이다. 이렇게 만들어진 그래프를 충돌 지도(Collision Map)이라고 한다. 충돌 지도를 통한 두 로봇의 충돌 여부의 판단은 충돌 영역과 로봇 2(804)의 궤적 곡선이 서로 겹치는지 여부로 파악될 수 있다. 즉, 충돌 영역과 로봇 2(804)의 궤적 곡선이 겹친다면 충돌이 일어난다는 것이다. 따라서, 충돌 지도를 통해 충돌을 예측하고 로봇의 속도 조절의 정도를 산출해 내어 충돌 회피를 할 수 있게 된다.
이하에서는, 지금까지의 기본적인 충돌 지도 생성법을 이용하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템에서의 충돌 지도를 구해보기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직교 교차로 상의 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템에서 직진을 하는 로봇은 직선 경로를 가지고, 우회전 또는 좌회전을 하는 로봇은 직선 경로와 원 경로를 함께 가진다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직교 교차로 상의 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템 내에서 충돌이 일어나는 경우의 모든 경로 모양은 우선 순위가 높은 로봇과 낮은 로봇의 경로가 각각 "직선-직선", "직선-원", "원-직선", "원-원" 4 가지 경우로 요약될 수 있다. 여기 서 충돌 영역의 생성은 우선 순위가 낮은 로봇의 경로 모양에 영향을 받으므로, 우선 순위가 낮은 로봇의 경로가 직선인 경우와 원인 경우 두 가지 경우에 대해서 충돌 영역 계산을 해주면 된다.
우선, 직선 경로에 대한 충돌 지도를 구하는 문제는 도 7의 ①, ②, ④, ⑤의 경우에 해당된다. 직선 경로에 대한 충돌 길이의 계산은 우선 순위가 높은 로봇의 경로 모양이 직선이든 곡선이든 관계없이 전술한 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3으로 충돌 길이를 구할 수 있다.
도 10은 우선 순위가 낮은 로봇이 직선 경로인 경우에 충돌 길이를 구하는 문제를 구체적으로 도시한 그림이다. 여기서 로봇 1은 로봇 2보다 우선 순위가 높다.
p1(k)는 시간 k에서 가상 로봇의 중심이다. 가상 로봇을 로봇 1의 경로를 따라 이동시키면서, 로봇 2의 직선 경로와 겹치는 부분의 두 교점
Figure 112005002264463-PAT00022
와
Figure 112005002264463-PAT00023
를
Figure 112005002264463-PAT00024
에 대한 2차식인 수학식 3에서 구할 수 있다. 구해진 두 교점으로 로봇 2의 시간k에서의 충돌 시작점
Figure 112005002264463-PAT00025
와 충돌 종료점
Figure 112005002264463-PAT00026
을 구하면 수학식 4와 같다.
Figure 112005002264463-PAT00027
여기서, dLeft라 함은 좌회전 가능 구간 값을 나타내는 것으로 기본 개념에 대해서는 도 5와 함께 전술하였으며, 자세한 수식은 공학적 지식을 가진 당업자라면 도출할 수 있는 것으로 판단되는 바 생략하기로 한다.
지금까지 구해진 시간 k에서의 충돌 길이를 로봇 2의 거리-시간 그래프에 시간에 대한 연속적인 값으로 옮기면 도 11과 같은 충돌 지도를 생성할 수 있다. 가장 긴 충돌 길이는 교점 사이의 거리가 가상 로봇의 지름과 같을 때가 된다. 여기서, 가상 로봇의 반지름의 길이는 두 로봇의 반지름의 합이므로, 각 로봇의 반지름을 r1, r2라 하면, 가장 긴 충돌 길이의 값은 수학식 5와 같이 된다.
Figure 112005002264463-PAT00028
다음으로, 원 경로에 대한 충돌 지도를 구하는 문제는 도 7의 ⑨, ⑫, ⑬, ⑭의 경우에 해당된다. 도 12는 우선 순위가 낮은 로봇이 원 경로로 주행하는 경우에 충돌 길이를 구하는 문제를 구체적으로 도시한 그림이다. 여기서 로봇 1은 로봇 2보다 우선 순위가 높다. p1(k)는 시간 k에서 가상 로봇의 중심이다. 가상 로봇을 로봇 1의 경로를 따라 이동시키면서, 로봇 2의 원 경로와 겹치는 부분의 두 교점을 구한 후, 구해진 두 교점으로부터, 로봇 2의 시간 k에서의 충돌 시작점
Figure 112005002264463-PAT00029
와 충돌 종료점
Figure 112005002264463-PAT00030
을 구하면 충돌 길이를 구할 수 있다. 여기서
Figure 112005002264463-PAT00031
및
Figure 112005002264463-PAT00032
는 직선 경로일 경우는 직선의 길이지만, 원 경로일 경우는 우선 순위가 낮은 로봇이 우회전 또는 좌회전할 때의 회전축을 원점으로 하여 생기는 원의 호의 길이이다.
원 경로에 대한 충돌 길이의 계산은 우선 순위가 높은 로봇의 경로 모양이 직선이든 곡선이든 관계없이 우회전 또는 좌회전의 회전하는 좌표축의 원점을 중심으로 생기는 원과 가상 로봇과의 관계를 구하는 문제로 생각할 수 있다. 가상 로봇의 반지름은 원으로 모델링 된 두 로봇의 반지름을 합친 길이이므로, 여기서 충돌 길이를 구하는 문제는 원과 원의 교점을 구하는 문제로 생각할 수 있으며, 이것은 원과 두 원의 교점을 지나는 직선과의 관계를 구하는 문제로 바꿀 수가 있다.
도 13은 충돌 시작점
Figure 112005002264463-PAT00033
와 충돌 종료점
Figure 112005002264463-PAT00034
을 구하기 위해 시간 k에서 충돌이 일어난 경우를 도시한 그림이다. 여기서 로봇 1은 로봇 2보다 우선 순위가 높다. 로봇 2의 회전 원점을 중심점으로 교차 지역의 가로 세로 가장자리를 각각 x축과 y축으로 잡고, 로봇 2의 회전하는 원 경로(이하 회전원)의 반지름을 R, 가상 로봇(이하 가상원)의 반지름을 r이라고 하면, 두 원의 방정식은 수학식 6과 같다.
Figure 112005002264463-PAT00035
여기서 좌표값(
Figure 112005002264463-PAT00036
,
Figure 112005002264463-PAT00037
)는 로봇 1의 경로를 따라 이동하는 가상 로봇의 중심점의 좌표이다. 두 원의 중심까지의 거리 d는 수학식 7과 같다.
Figure 112005002264463-PAT00038
그리고, 충돌 여부는 두 원의 중심까지의 거리 d와 두 원의 반지름과의 관계로 수학식 8과 같이 파악될 수 있다.
충돌 시작 : d=R+r
충돌 중 : d<R+r
충돌 종료 : d=R-r
여기서, 충돌이 시작되어 종료될 때까지의 회전원과 가상원의 교점을 구하는 문제는 회전원과 두 원의 교점을 지나는 직선과의 교점을 구하는 문제로 바꿀 수 있다. 여기서 회전원과 가상원의 교점을 지나는 직선의 방정식은 수학식 9와 같다.
Figure 112005002264463-PAT00039
따라서 수학식 6의 회전원과 수학식 9의 직선을 연립하여 풀면, 두 교점
Figure 112005002264463-PAT00040
와
Figure 112005002264463-PAT00041
의 좌표를 수학식 10과 같이 얻을 수 있다.
Figure 112005002264463-PAT00042
구해진 두 교점과 원점, 그리고 회전 경로의 교차지역에서의 시작점을 연결하는 두 부채꼴의 사이각
Figure 112005002264463-PAT00043
,
Figure 112005002264463-PAT00044
는 각 점들이 이루는 삼각형의 사이각을 구하는 것과 같다. 두 교점
Figure 112005002264463-PAT00045
와
Figure 112005002264463-PAT00046
과의 거리를 각각
Figure 112005002264463-PAT00047
,
Figure 112005002264463-PAT00048
라고 하면
Figure 112005002264463-PAT00049
,
Figure 112005002264463-PAT00050
는 코사인 제2법칙으로 구할 수 있다.
도 14는 코사인 제2법칙을 이용한 부채꼴의 사이각 계산을 설명하기 위한 도 면이다.
도 14에서 보듯이 첫 번째 삼각형의 꼭지점의 좌표는 (0,0), (0, -R),
Figure 112005002264463-PAT00051
이고, 두 번째 삼각형의 꼭지점의 좌표는 (0,0), (0, -R),
Figure 112005002264463-PAT00052
이므로,
Figure 112005002264463-PAT00053
,
Figure 112005002264463-PAT00054
는 각각 좌표 (0, -R)과
Figure 112005002264463-PAT00055
,
Figure 112005002264463-PAT00056
사이의 거리이며, 수학식 11과 같이 구해진다.
Figure 112005002264463-PAT00057
그러므로,
Figure 112005002264463-PAT00058
,
Figure 112005002264463-PAT00059
는 코사인 제2법칙에 의해, 수학식 12와 같이 구해질 수 있다.
Figure 112005002264463-PAT00060
따라서, 구하고자 하는 회전원의 호의 길이
Figure 112005002264463-PAT00061
와
Figure 112005002264463-PAT00062
는 수학식 13과 같이 구해질 수 있다.
Figure 112005002264463-PAT00063
지금까지 구해진 시간 k에서의 충돌 길이를 로봇 2의 거리-시간 그래프에 시간에 대한 연속적인 값으로 옮기면 도 15와 같은 충돌 지도를 생성할 수 있다. 가장 긴 충돌 길이는 교점 사이의 거리가 가상 로봇의 지름과 같을 때이다. 가상 로봇의 반지름의 길이는 두 로봇 반지름의 합이므로, 각 로봇의 반지름이 r1, r2이면, 가장 긴 충돌 길이의 값은 수학식 14와 같이 된다.
Figure 112005002264463-PAT00064
한편, 직교 교차로의 경우는 "Follow the leader"의 경우가 생길 수 있다. "Follow the leader"란 "대장놀이"라는 의미로서, 대장, 즉 리더(Leader)를 따라서 흉내내는 놀이를 의미한다. 여기서는, 건물 내에 복도를 따라서 주행하는 로봇이나, 도로를 따라 움직이는 자동차, 활주로를 따라가는 비행기 등과 같이 평행하거나 같은 방향의 경로를 가지는 경우가 "Follow the leader"에 해당된다.
"Follow the leader" 경우에 대한 충돌 지도를 구하는 문제는 도 7의 ③, ⑥, ⑦, ⑧, ⑩, ⑪의 경우에 해당된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템의 교차 지역에 두 대의 로봇이 동시에 들어오지 않으므로, "Follow the leader"는 교차 지역과 회피 지역에서만 나타나고, 원 경로를 따라가는 경우 없이, 모두 직선 경로를 따라가는 경우만 생긴다. 또한, "Follow the leader"는 두 로봇의 경로가 같기 때문에 충돌 영역이 길쭉한 모양으로 나타난다.
"Follow the leader" 경우의 충돌 지도 계산은 "Follow the leader"가 시작되는 구간과 "Follow the leader" 구간에서의 계산으로 나눈다. 도 16은 "Follow the leader"가 시작되는 구간에서 충돌 지도를 계산하는 것을 보여준다. 여기서 로봇 1은 로봇 2보다 우선 순위가 높다. "Follow the leader" 경우의 충돌 지도 계산은 우선 순위가 낮은 로봇이 직선 경로를 가지느냐, 원 경로를 가지느냐에 따라 두 가지 방법으로 계산할 수 있다.
도 16의 왼쪽 그림과 같이 우선 순위가 낮은 로봇 2의 경로가 직선 경로일 경우는 전술한 직선 경로일 경우의 충돌 지도 계산만 고려하면 된다. 이 때, 직선 경로에 대한 충돌 지도 계산 적용시 경로식의 끝점은 회피 지역의 끝점이 되는데, 이는 회피 지역까지 충돌이 계속 생기기 때문이다.
한편, 도 16의 오른쪽 그림과 같이 우선 순위가 낮은 로봇 2의 경로가 원 경로일 경우에는 충돌이 일어나는 경로의 모양이 직선과 원이 같이 있으므로, 직선 경로일 경우와 원 경로일 경우의 충돌 지도를 구하는 방법을 동시에 사용한다. 어떤 경로의 충돌 지도를 계산하는가는 로봇 2의 원 경로가 끝나는 지점이 기준이 된다. 즉, 로봇 2가 우회전일 경우는 교차 구간의 끝점이, 좌회전일 경우는 교차 지역의 끝점이 원 경로 계산과 직선 경로 계산이 나누어지는 지점이 되는 것이다. 원 경로 계산 역시 전술한 방법을 사용할 수 있다. 이 때, 로봇 2의 경로가 접하는 두 접점 중 한 접점은 언제나 원 경로 계산과 직선 경로 계산이 나누어지는 지점인 교차 구간의 끝점 또는 교차 지역의 끝점이다. 그러므로, 한 접점만 구한 후, 원 경로에 대한 충돌 지도 계산을 적용하면 로봇 2의 충돌 시작점
Figure 112005002264463-PAT00065
를 구할 수 있다. 로봇 2의 충돌 종료점
Figure 112005002264463-PAT00066
는 직선 경로에 대한 충돌 지도 계산을 적용하여 구한다. 도 16에서 보듯이, 교차 구간의 끝점 또는 교차 지역의 끝점과 가상 로봇의 원이 만나는 점까지의 거리를
Figure 112005002264463-PAT00067
라고 두면,
Figure 112005002264463-PAT00068
는 반지름 R인 회전원의 원주 길이의 1/4인
Figure 112005002264463-PAT00069
과
Figure 112005002264463-PAT00070
의 합으로 구할 수 있다.
Figure 112005002264463-PAT00071
는 전술한 직선 경로에 대한 충돌 지도 계산으로 구할 수 있다. 이 때, 경로식의 시작점은 로봇 2의 원 경로가 끝나는 지점 즉, 교차 구간의 끝점 또는 교차 지역의 끝점이 되고, 경로식의 끝점은 회피 지역의 끝점이 된다.
도 17a는 "Follow the leader" 구간에서의 충돌 지도 계산에 관한 내용을 도시한 것이다. 도 17a에서 보듯이 "Follow the leader" 경우가 시작되는 시점부터 "Follow the leader" 경우가 끝나는 시점까지는 가상 로봇의 지름이 충돌 길이가 된다. 즉, 두 로봇의 반지름이 각각 r1, r2이고, 가상 로봇의 반지름이 r이면, "Follow the leader"가 일어나는 구간에서의 충돌 길이는 수학식 15와 같다.
Figure 112005002264463-PAT00072
지금까지 구해진 시간 k에서의 충돌 길이를 연속적인 시간에 대해 로봇 2의 거리-시간 그래프에 옮기면 도 17b와 같은 충돌 지도를 생성할 수 있다.
전술한 바와 같은 충돌 지도에 그려진 충돌 영역에 우선 순위가 낮은 로봇의 속도 프로파일 곡선, 즉 궤적 곡선이 지나가면 충돌이 일어난다는 것이다. 따라서, 충돌 지도를 이용한 충돌 회피의 기본 개념은 우선 순위가 낮은 로봇의 속도를 조정하여 속도 프로파일 곡선이 충돌 영역을 지나가지 않도록 하는 것이다. 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직교 교차로 상의 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템의 특징을 고려하여 속도 감소 알고리즘, 최소 진입 시간 알고리즘 및 분할 된 충돌 영역 기법 등의 충돌 회피 알고리즘을 제안한다.
도 18은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 속도 감소 알고리즘을 이용하여 로봇 1과 로봇 2의 충돌 회피 방안을 설명하기 위한 도면이다.
도 18을 보면, 우선 순위가 낮은 로봇 2의 궤적 곡선이 충돌 영역을 지나고 있으므로, 충돌이 발생하는 것임을 알 수 있다. 로봇 1과의 충돌 회피를 위해 우선 충돌 지도 이론에서 제시된 충돌 상자를 만든다. 충돌 상자는 앞에서 정의했듯이 기하학적인 수식을 구하기 어려운 충돌 영역을 대략적으로 둘러싼 직사각형 영역이다. 우선 순위가 낮은 로봇 2의 속도를 줄여서 충돌 영역을 빠져나가기 위해 충돌상자의 우 하단 좌표
Figure 112005002264463-PAT00073
를 지나는 로봇 2의 새로운 궤적을 만든다. 시스템 내에서의 모든 로봇은 등속운동을 하는 이상적인 로봇으로 가정했으므로, 수정된 로봇의 속도
Figure 112005002264463-PAT00074
은 수학식 16과 같다.
Figure 112005002264463-PAT00075
로봇 2는 도 18에서와 같이 거리-시간 그래프에서 기울기가
Figure 112005002264463-PAT00076
인 등속도 궤적을 가지며, 우선 순위가 높은 로봇 1과의 충돌 영역을 회피하고 있다. 속도 감소로 인해 로봇 2는
Figure 112005002264463-PAT00077
만큼 주행 시간이 길어졌음을 알 수 있다.
도 19는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 최소 진입 시간 알고리즘을 이용 하여 로봇 1과 로봇 2의 충돌 회피 방안을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직교 교차로 상의 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템은 지능형 시스템의 일부분으로 제안된 것이다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직교 교차로 상의 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템 내부에 들어오는 로봇들이 진입할 때, 충돌 회피를 보장할 수 있는 최소의 진입 시간 지연 정도를 부여할 수가 있다. 즉, 같은 진입 방향에 있는 우선 순위가 빠른 로봇과의 충돌 회피를 위해 우선 순위가 낮은 로봇이 시스템 영역에 들어올 수 있는 최소의 지연 시간 Tlimit 을 정의하는 것이다.
도 19는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템 영역에 들어오는 두 대의 로봇을 진입 지역과 교차 지역으로 이동시킨 후, 충돌 지도를 이용해서 최소 진입 시간을 구하는 그림이다. 이 때, 두 로봇의 경로가 일치하므로, 충돌 영역은 우선 순위가 낮은 로봇의 경로가 시작되는 점부터 생성된다. 도 19에서 우선 순위가 높은 로봇 1과 같은 진입 방향을 가진 우선 순위가 낮은 로봇 2는 가상 로봇의 반지름 r만큼 이동한 후에 진입하면 충돌 없이 이동할 수 있음을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직교 교차로 상의 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템 내에서 등속 이동하는 로봇의 속도를 vR이라고 하면, 최소진입시간 Tlimit는 수학식 17과 같다.
Figure 112005002264463-PAT00078
따라서 최소 진입 시간 Tlimit 이후에 같은 진입 방향을 가진 로봇이 시스템 영역에 들어오면 직교 교차로 상의 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템에서 충돌 없이 진입할 수 있게 된다.
도 20은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분할된 충돌 영역 기법을 이용하여 로봇 1과 로봇 2의 충돌 회피 방안을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분할된 충돌 영역 기법(Divided Collision Region Technique)은 "Follow the leader"의 경우나, 충돌 영역이 길게 생기는 경우에 충돌 회피를 효율적으로 하기 위한 기법이다.
도 20의 첫 번째 그림은 기존의 속도 감소를 통한 충돌 회피 알고리즘을 적용한 것이다. 이 경우는 충돌 영역을 감싸는 충돌 상자의 크기가 비효율적으로 크기 때문에 로봇의 속도가 필요 이상으로 감소되어 로봇이 목표점에 도달하는 이동 시간이 비효율적으로 증가되고 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분할된 충돌 영역 기법은 길게 뻗은 충돌 영역을 잘게 나누어 충돌 상자의 크기를 작게 하여 충돌 회피의 효율을 증가시키는 방법이다. 도 20에서 보듯이, 충돌 영역을 잘게 나누면 나눌수록 우선 순위가 낮은 로봇이 충돌을 회피하는 데 요구되는 속도 값이 증가함을 알 수 있다. 즉, 충돌 상자의 개수를 증가시킬수록 수정된 로 봇의 궤적이 최적화되는 것이다. 도 20을 보면, 스텝(Step) 수를 증가시킬수록 충돌 상자의 수가 증가되면서, 충돌 상자의 크기는 줄어들고 있음을 알 수 있다.
도 21은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템을 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 과정을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
우선, 충돌 제어 서버(210)의 진입 판단부(610)에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템의 통제 영역인 개체 통제 영역(306)에 로봇(200)이 진입하는지 여부를 실시간으로 검사한다(S2100). 검사 결과 진입 로봇(200)이 발견되면 진입 로봇(200)을 차량 대기열에 대기시키고(S2102), 충돌 제어 서버(210)의 우선 순위 발생부(620)에서는 개체 통제 영역(306)에 진입한 순서대로 진입 로봇(200)에 우선 순위를 부여한다(S2104).
충돌 제어 서버(210)에서는 네트워크 처리부(600)를 통해 지능형 환경 또는 진입 로봇(200)으로부터 진입 로봇(200)의 프로파일 정보를 획득하여 데이터베이스부(650)에 저장시키고 충돌 지도 생성부(630)에 전달한다(S2106). 충돌 지도 생성부(630)에서는 수신한 프로파일 정보를 이용하여 진입 로봇(200)의 프로파일 정보와 진입 로봇(200)보다 우선 순위가 높은 선순위 로봇의 프로파일 정보를 비교/분석하여, 선순위 로봇 중 진입 로봇(200)과 충돌이 일어날 수 있는 충돌 가능 선순위 로봇을 선택한다(S2108). 그리고, 진입 로봇(200)과 선택된 충돌 가능 선순위 로봇과의 충돌을 예측하여 확장된 충돌 지도를 생성하여 충돌을 예측한다(S2110). 이 때, 충돌 예측은 전술한 충돌 지도 생성 방법을 이용하여 수행되는 것이다.
충돌 예측 결과, 선순위 로봇과 진입 로봇(200)과의 충돌이 예측되는 경우, 이러한 충돌을 회피하도록 진입 로봇(200)의 수정된 속도 프로파일을 생성하여 이를 진입 로봇(200)으로 전송한다(S2112). 이 때 충돌의 회피는, 전술한 바와 같이 속도 감소 알고리즘, 최소 진입 시간 알고리즘 및 분할된 충돌 영역 기법 등의 충돌 회피 알고리즘을 이용하여 수행되는 것이다.
이상의 설명에서는 2 개체 로봇을 대상으로 하여 간단히 설명하였으나, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직교 교차로 상에서의 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템에서의 다개체 로봇의 충돌 회피 방법은 전술한 바와 같이 로봇의 개수와 무관하게 적용할 수 있음은 당연하다.
특히, 2 차원 상에서 이동하는 로봇의 경우뿐만 아니라 3 차원 상에서 이동하는 로봇의 경우에도 적용될 수 있다. 이는 본 발명에 따른 확장된 충돌 지도의 작성이 각 로봇의 경로상의 거리를 계산하여 그 계산된 거리가 충돌 거리 이내인지를 판별하여 이루어지기 때문이다. 이에 따라, 자동차와 같이 2 차원적으로 움직이는 로봇뿐만 아니라 항공기와 같이 3 차원적으로 이동하는 로봇의 충돌 회피에도 본 발명은 유효하며 효과적인 충돌 회피 방법이 된다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범 위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 지능형 환경인 직교 교차로 상에서의 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템을 제안하여, 다수의 로봇이 교차 공간에서 충돌 없이 주행하는 것을 가능하게 하였다는 효과가 있다. 또한, 다수 로봇의 무충돌 주행 제어를 위해 충돌 지도 이론과 확장 충돌 제도 기법을 교차로 시스템의 특징에 맞게 적용함으로써 충돌 지도 계산을 최적화하였다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면 차세대 운송 수단 중의 하나인 무인 자동차, 항만의 선박, 항공기, 지하철 및 고속 전철 등 도착지와 목적지가 정해진 다수의 이동 개체군이 존재하는 공간에서의 충돌 회피 시스템으로서 활용될 수 있다는 효과가 있다.

Claims (25)

  1. 직교 교차로 상을 주행하는 로봇 및 지능형 환경에서 상기 로봇을 제어하는 충돌 제어 서버를 포함한 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템에서, 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 방법에 있어서,
    (a) 상기 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템의 통제 영역인 개체 통제 영역에 상기 로봇이 진입하는지 여부를 검사하는 단계;
    (b) 상기 단계 (a)의 검사 결과 상기 개체 통제 영역에 진입하는 진입 로봇이 발견되면, 상기 개체 통제 영역에 진입한 순서대로 상기 진입 로봇에 우선 순위를 부여하는 단계;
    (c) 상기 개체 통제 영역에 진입한 상기 진입 로봇의 프로파일 정보를 획득하는 단계;
    (d) 상기 진입 로봇의 상기 프로파일 정보 및 상기 진입 로봇보다 상기 우선 순위가 높은 선순위 로봇의 프로파일 정보를 비교/분석하여 상기 선순위 로봇 중 상기 진입 로봇과 충돌이 일어날 수 있는 충돌 가능 선순위 로봇과의 충돌 지도를 생성하는 단계; 및
    (e) 상기 충돌 지도 생성 결과 선순위 로봇과 상기 진입 로봇과의 충돌이 예측되는 경우, 상기 충돌을 회피하도록 상기 진입 로봇의 수정된 속도 프로파일을 생성하여 상기 진입 로봇으로 전달하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로봇은 상기 로봇의 주행에 필요한 충돌 회피 기능을 가지고 있으며, 상기 충돌 제어 서버로부터 상기 속도 프로파일을 수신하면 상기 속도 프로파일의 정보에 따라 주행하는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 충돌 제어 서버는 상기 진입 로봇이 상기 개체 통제 영역에 진입한 때부터 상기 진입 로봇의 주행 제어권을 획득하는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (c)에서,
    상기 진입 로봇의 상기 프로파일 정보는 상기 진입 로봇의 속도 프로파일 정보 및/또는 상기 진입 로봇의 주행 프로파일 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (c)에서,
    상기 진입 로봇의 상기 프로파일 정보는 상기 진입 로봇 및/또는 상기 지능형 환경으로부터 획득하는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 진입 로봇의 출발지와 목적지까지의 주행 프로파일은 기설정되어 있는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 진입 로봇의 진입 방향은 동쪽, 서쪽, 남쪽 및 북쪽의 4가지 방향이고, 상기 진입 로봇의 진행 형태는 직진, 우회전 및 좌회전의 3가지 형태인 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (d)는,
    (d1) 상기 선순위 로봇의 주행 프로파일과 상기 진입 로봇의 주행 프로파일을 비교하는 단계;
    (d2) 상기 단계 (d1)의 비교 결과, 상기 선순위 로봇 중 상기 진입 로봇과 충돌이 일어날 수 있는 상기 충돌 가능 선순위 로봇을 선택하는 단계;
    (d3) 상기 진입 로봇과 상기 충돌 가능 선순위 로봇의 경로 상의 모든 지점에 대한 거리를 계산하는 단계;
    (d4) 상기 거리가 충돌 거리 이내인 경우에 충돌 예측 지점의 정보를 저장하는 단계; 및
    (d5) 상기 충돌 예측 지점의 정보를 이용하여 확장된 충돌 지도를 완성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 충돌 예측 지점의 정보는, 상기 충돌이 예측되는 지점에서의 상기 충돌 가능 선순위 로봇의 이동 시간과, 상기 이동 시간에서의 상기 충돌 가능 선순위 로봇과 충돌이 예측되는 상기 진입 로봇의 경로상의 거리인 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 (e) 단계는,
    (e1) 상기 확장된 충돌 지도로부터 상기 진입 로봇과 상기 선순위 로봇의 충돌이 예측되는 충돌 예측 지역의 정보를 추출하는 단계;
    (e2) 상기 진입 로봇의 속도 프로파일이 상기 충돌 예측 지역을 통과하는지 판별하는 단계; 및
    (e3) 상기 진입 로봇의 상기 속도 프로파일이 상기 충돌 예측 지역을 통과하는 경우, 상기 속도 프로파일이 상기 충돌 예측 지역을 지나지 않도록 상기 속도 프로파일을 수정하는 단계
    를 포함하여 수정된 상기 속도 프로파일을 생성하여 전달하는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 (e2) 단계에서,
    상기 진입 로봇의 상기 속도 프로파일이 상기 충돌 예측 지역을 통과하는지 여부를 판단함에 있어서는, 상기 충돌 예측 지역의 상하단을 포함하는 충돌 상자를 상기 후순위 로봇의 상기 속도 프로파일이 통과하는지 여부로 판단하는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    수정된 상기 속도 프로파일의 생성시, 상기 충돌 예측 지역을 분할하고 분할된 각각의 상기 충돌 예측 지역의 상하단을 포함하는 다수의 충돌 상자를 생성하여, 다수의 상기 충돌 상자 중 하나를 이용하여 수정된 상기 속도 프로파일을 생성하는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 (e3) 단계는,
    (e31) 상기 충돌 예측 지역의 상하단을 포함하는 상기 충돌 상자의 우하단 점을 도착점으로 하는 제 1 속도 프로파일을 생성하는 단계; 및
    (e32) 상기 충돌 상자의 우하단 점을 출발점으로 하는 제 2 속도 프로파일을 생성하는 단계
    를 포함하여 수정된 상기 속도 프로파일을 생성하는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 (e) 단계는,
    (e1) 상기 확장된 충돌 지도로부터 상기 진입 로봇과 상기 선순위 로봇과의 충돌이 예측되는 충돌 예측 지역의 정보를 추출하는 단계;
    (e2) 상기 진입 로봇의 속도 프로파일이 상기 충돌 예측 지역을 통과하는지 판별하는 단계; 및
    (e3) 상기 진입 로봇의 상기 속도 프로파일이 상기 충돌 예측 지역을 통과하는 경우, 상기 진입 로봇의 출발 시간을 지연시키는 단계
    를 포함하여 상기 수정된 속도 프로파일을 생성하는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 (e2) 단계에서,
    상기 진입 로봇의 상기 속도 프로파일이 상기 충돌 예측 지역을 통과하는지 여부를 판단함에 있어서는, 상기 충돌 예측 지역의 상하단을 포함하는 충돌 상자를 상기 진입 로봇의 상기 속도 프로파일이 통과하는지 여부로 판단하는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 (e3) 단계는,
    (e31) 상기 충돌 상자의 우하단 꼭지점 시간과 상기 진입 로봇의 상기 속도 프로파일이 상기 충돌 상자의 하단과 만나는 시간과의 차를 계산하여 출발 지연 시간을 계산하는 단계; 및
    (e32) 상기 속도 프로파일에 상기 출발 지연 시간을 적용하는 단계
    를 포함하여 수정된 상기 속도 프로파일을 생성하는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (d)에서,
    상기 진입 로봇과 상기 선순위 로봇과의 충돌 예측은 상기 직교 교차로 내의 충돌 지도 특성을 고려하여 수행되는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 방법.
  18. 지능형 환경에서 직교 교차로 상을 주행하는 로봇을 제어하기 위해, 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템에 있어서,
    상기 지능형 환경과 연동하고, 하나 이상의 상기 로봇을 제어하여 상기 로봇의 주행 제어권을 획득함으로써 상기 다개체 로봇의 충돌을 회피하도록 제어하는 충돌 제어 서버를 포함하되,
    상기 충돌 제어 서버는,
    상기 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템의 통제 영역인 개체 통제 영역에 상기 로봇이 진입하는지 여부를 검사하는 진입 판단부;
    상기 진입 판단부로부터 상기 개체 통제 영역에 진입하는 진입 로봇의 정보를 수신하면, 상기 개체 통제 영역에 진입한 순서대로 상기 진입 로봇에 우선 순위를 부여하는 우선 순위 발생부;
    상기 진입 로봇보다 상기 우선 순위가 높은 선순위 로봇 중 상기 진입 로봇과 충돌이 일어날 수 있는 충돌 가능 선순위 로봇을 선택하고, 상기 진입 로봇과 상기 충돌 가능 선순위 로봇과의 충돌을 예측하여 상기 확장된 충돌 지도를 생성하는 충돌 지도 생성부;
    상기 충돌 지도 생성부에서 생성된 상기 확장된 충돌 지도를 이용하여 상기 충돌을 회피하도록 상기 진입 로봇의 수정된 속도 프로파일을 생성하는 프로파일 생성부;
    상기 개체 통제 영역에 진입한 하나 이상의 상기 진입 로봇의 프로파일 정보를 저장하는 데이터베이스부; 및
    상기 개체 통제 영역에 진입한 상기 진입 로봇의 프로파일 정보를 수신하고, 상기 프로파일 생성부에서 생성한 상기 수정된 속도 프로파일을 상기 진입 로봇으로 전송하는 네트워크 처리부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 로봇은 상기 로봇의 주행에 필요한 충돌 회피 기능을 가지고 있으며, 상기 충돌 제어 서버로부터 상기 속도 프로파일을 수신하면 상기 속도 프로파일의 정보에 따라 주행하는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 충돌 제어 서버는 상기 진입 로봇이 상기 개체 통제 영역에 진입한 때부터 상기 진입 로봇의 주행 제어권을 획득하는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 진입 로봇의 상기 프로파일 정보는 상기 진입 로봇의 속도 프로파일 정보 및/또는 상기 진입 로봇의 주행 프로파일 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 진입 로봇의 상기 프로파일 정보는 상기 진입 로봇 및/또는 상기 지능형 환경으로부터 획득하는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 진입 로봇의 출발지와 목적지까지의 주행 프로파일은 기설정되어 있는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템.
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 진입 로봇의 진입 방향은 동쪽, 서쪽, 남쪽 및 북쪽의 4가지 방향이고, 상기 진입 로봇의 진행 형태는 직진, 우회전 및 좌회전의 3가지 형태인 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 다개체 로봇 무충돌 제어 시스템.
  25. 제 18 항에 있어서,
    상기 진입 로봇과 상기 선순위 로봇과의 충돌 예측은 상기 직교 교차로 내의 충돌 지도 특성을 고려하여 수행되는 것을 특징으로 하는 확장된 충돌 지도를 이용 하여 직교 교차로 상에서 다개체 로봇의 충돌을 회피하기 위한 제어 방법.
KR1020050003855A 2005-01-14 2005-01-14 확장된 충돌 지도를 이용한 직교 교차로 상에서의 다개체로봇 무충돌 시스템 및 제어 방법 KR20060083345A (ko)

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