KR20110024086A - 다중 운영자 다중 로봇환경에서 이동 로봇의 운용권 이양/획득 방법 및 그 시스템 - Google Patents

다중 운영자 다중 로봇환경에서 이동 로봇의 운용권 이양/획득 방법 및 그 시스템 Download PDF

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KR20110024086A
KR20110024086A KR1020090081952A KR20090081952A KR20110024086A KR 20110024086 A KR20110024086 A KR 20110024086A KR 1020090081952 A KR1020090081952 A KR 1020090081952A KR 20090081952 A KR20090081952 A KR 20090081952A KR 20110024086 A KR20110024086 A KR 20110024086A
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서범수
김성훈
이경호
김중배
노명찬
장철수
정승욱
이승익
이윤주
김지형
박현철
박중기
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한국전자통신연구원
삼성탈레스 주식회사
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    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0421—Multiprocessor system

Abstract

본 발명은 이동 로봇의 운용권 이양/획득 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 특히 다중 운영자 다중 로봇환경에서 이동 로봇의 운용권 이양/획득 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
본 발명에서는 보다 넓은 지역을 지원할 수 있고, 시스템간의 상호 호환성을 증가시킬 수 있으며, 시스템 구성의 유연하게 변화시킬 수 있는 이동 로봇 관리 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 운용권 획득 방법은, 제 1 영역에 포함된 하나 이상의 로봇을 관리하는 제 1 제어장치와, 상기 제 1 영역에 인접한 제 2 영역에 포함된 하나 이상의 로봇을 관리하는 제 2 제어장치를 포함하는 운용 시스템에서, 상기 제 2 제어장치가 상기 제 1 제어장치에서 운용되던 N개의 로봇(N은 1이상의 자연수) 운용권을 획득하기 위한 방법에 있어서, 상기 N개의 로봇(N은 1이상의 자연수)의 사용자로부터 운용권 요청 신호가 수신될 시 상기 제 1 제어장치로 운용권 정보 변경 제어 매핑 상태를 전송하는 운영권 정보 변경 제어 매핑 상태 전송 과정과, 상기 제 1 제어장치로부터 운용권 변경 제어 매핑 상태 메시지 수신 시 상기 N개의 로봇(N은 1이상의 자연수)의 연결 상태를 검사한 후 상기 제 2 영역에 포함된 로봇들에게 제어 매핑 상태 정보획득 정보 및 제어 매핑 정보를 제공하여 운영권을 획득하는 운영권 획득 과정을 포함함을 특징으로 한다.
Figure P1020090081952
다중 로봇, 다중 운영자, 운용권, 제어권

Description

다중 운영자 다중 로봇환경에서 이동 로봇의 운용권 이양/획득 방법 및 그 시스템{METHOD FOR TRANSFERRING/ACQUIRING OPERATING RIGHT OF MOVING ROBOT IN A MULTI-OPERATOR MULTI-ROBOT ENVIRONMENT AND SYSTEM THEREFOR}
본 발명은 이동 로봇의 운용권 이양/획득 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 특히 다중 운영자 다중 로봇환경에서 이동 로봇의 운용권 이양/획득 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
현재 로봇은 초기의 모터 등의 기계적인 동작으로 구현된 것으로부터 사람의 학습능력까지 부가된 지능형 로봇으로 진화되고 있다. 로봇은 그 사용 용도에 따라 산업용 로봇과 개인용 로봇으로 분류할 수 있다. 산업용 로봇은 용접, 조립등과 같은 공장 자동화로 대표되는 제조업 분야와 수중 작업, 의료 등과 같은 현장자동화로 대표되는 비제조업 분야로 구분할 수 있다. 또한 개인용 로봇은 가사업무, 생활지원, 여가지원, 공공복지 등에 사용되는 로봇을 의미한다. 이러한 로봇 기술은 로봇을 구동시키기 위한 기계 산업, 감지 및 측정을 위한 센서 등의 전자 산업, 다른 개체와의 의사소통을 위한 통신 산업, 로봇 구현을 위한 소재 산업 등 다양한 분야가 복합적으로 결합되는 복합 산업으로 발전하고 있다.
또한 로봇을 운용하기 위한 기술은 초기 유선으로 연결된 하나의 제어장치가 하나의 로봇을 제어하는 일반적인 형태에서 이동이 가능한 로봇의 발달로 인하여 무선 매체를 통하여 원격으로 제어가 가능하게 발전하고 있다. 또한 하나의 제어장치를 통하여 여러 로봇을 제어할 수 있는 기술도 개발되었다.
도 1은 하나의 로봇에 하나의 제어장치(Remote Operation Station : 이하 "ROS"라 칭함)가 존재하는 시스템의 구조도이다.
도 1에서는 하나의 로봇(110)을 제어하기 위하여 각각 하나의 ROS(120)가 존재한다. ROS(120)는 로봇에 유선 인터넷 등의 유선망을 통하여 연결할 수도 있고, Wibro망과 같은 무선망을 통하여 연결할 수도 있다.
도 2는 단일 운용 단일 로봇 접근 제어 환경에서 단일 로봇을 단일 운용자가 제어 및 임무를 할당하기 위한 시스템 구조도이다.
단일 운용 단일 로봇 접근 제어(Single-operator Single-robot Access Control : 이하 "SSAC"라 칭함) 시스템에서는 n개의 로봇은 n개의 ROS가 필요한 시스템이 구조이다. SSAC 환경은 하나의 로봇을 제어하기 위하여 제어 도메인(210)이 존재하며, 제어 도메인(210)하에서 움직임을 수행하는 로봇#1(211)과, 로봇을 제어하기 위한 ROS#1(212)로 구성된다. 이러한 SSAC 환경은 다수의 로봇을 제어하기 위하여 다수의 ROS가 필요로 하며, ROS가 상호 유기적으로 동작하지 못하고 독립적인 운용만 가능하여 용도에 따른 유연한 시스템 편성, 임무 구조에 따른 운용 및 운용 계층적 지휘통제와 대칭성을 수용하는데 한계를 지니고 있다.
도 3은 다중 운용자 다중 로봇 접근 제어 환경에서 다중 운용자가 다중 로봇을 운용하기 위한 계층구조도이다.
다중 운용자 다중 로봇 접근 제어(N-operators M-robots Access Control : 이하"NMAC"이라 칭함) 환경에서는 각각의 ROS에서 동작하는 N개의 로봇과 각각 N개의 로봇을 관리하는 M개의 ROS가 존재한다. 또한 M개의 ROS를 제어하기 위하여 상위제어장치(Remote Mission Station : 이하 "RMS"라 칭함)가 존재한다. 이하에서는 N개의 로봇을 제어하는 ROS와 2개의 ROS를 제어하는 RMS를 이용하여 상세하게 NMAC 환경을 설명하기로 한다. RMS(310)는 ROS들(320, 330)의 운영정보 및 현재 운용되고 있는 로봇의 상태정보를 체크한다. 그리고 ROS들(320, 330)은 각각 제어를 수행하고 있는 로봇a1 내지 로봇 aN(341 내지 343)과 로봇b1 내지 로봇 bN(351 내지 353)을 관리하고 운용한다. RMS와 ROS의 구체적인 동작 및 구조에 대해서는 후술되는 도 5 및 도 6에서 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 4는 NMAC 환경에서 다중 운용자가 다중 로봇을 유연하게 통제 및 접속하기 위한 시스템 구조도이다.
도 4에서는 SSAC 환경에서 NMAC 환경으로의 전이를 설명하고 있으며 도 1에서 제시된 한계를 개선하기 위해 다중 로봇을 다수의 운용자가 제어 및 임무를 할당하기 위한 시스템 구조를 나타낸다. 도 4에서는 로봇의 관리하기 위한 도메인을 크게 3가지(임무, 운용, 제어)도메인으로 나눌 수 있다. 임무 도메인(400)은 현재 NMAC 환경에서 RMS(410)가 수행하고 있는 모든 동작에 관하여 제어하는 도메인을 의미한다. 운용 도메인(420, 460)은 RMS(410)로부터 운용권을 전달받아 로봇을 관리할 수 있는 능력을 가진 도메인을 의미하며, 제어 도메인(430, 470)은 실제 ROS(432, 472)를 이용하여 로봇을 제어하는 도메인을 의미한다. 즉 운용도메인(420, 460)과 제어도메인(430, 470)의 차이는 운용도메인(420, 460)은 실제 제어가 되지 않은 앞으로 제어가 가능한 로봇들이 존재할 수 있으며 제어도메인(430, 470)은 실제 제어가 이루어지는 로봇들만 존재하는 도메인을 의미한다. 즉 제어도메인(430, 470)이 운용도메인(420, 460)의 부분집합이 됨을 의미한다. ROS#1(432), ROS#2(472)는 제어권을 소유하고 있는 상태이며 Robot#2(440), Robot#k(450), Robot#6(480), Robot#j(490)는 현재 각각 운용권은 가지고 있지만 제어권은 가지고 있지 않은 상태를 의미한다.
도 4를 참조하여 NMAC환경의 시스템에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. RMS(410)는 운용권 계획을 ROS #1(432)과 ROS #2(472)에게 전송한다. ROS #1(432)과 ROS #2(472)는 수신된 운용권 정보를 이용하여 자신에게 포함된 운용권 로봇에 대해서 통제가 가능하다. RMS(410)는 ROS #1(432), ROS #2(472)에 운용되는 운용권 로봇에 대해서 운용권 전환 절차를 거쳐 타 운용권에 존재하는 운용 로봇에 대해서 시스템 편성이 가능한 유연한 구조를 지니고 있다. 그리고 ROS(432,472)는 제어권 설정을 통해 운용자로 하여금 원격 주행, 임무 할당 역할을 제어권 로봇에게 부여할 수 있다. 원격 제어 유닛(Remote Control Unit : 이하 "RCU"라 칭함)(433, 473)은 휴대용 원격제어 시스템으로 운용권에 속한 로봇에 대해서 임무 할당이 가능하다. 예를 들어 RCU(433)는 Robot#2(440)의 운용권을 설정하여 임무할 당을 할 수 있으며 시스템에서는 필요에 의하여 구현을 할 수도 있고 하지 않을 수도 있다.
도 5는 NMAC 환경에서 동작하는 ROS 시스템의 구성도이다.
ROS 시스템은 ROS 처리기(500)와 ROS 처리기(500)의 제어를 받는 로봇(511 내지 513)으로 구성된다. ROS 처리기(500)는 원격제어기(521 내지 523), 정보처리기(530), 영상처리기(540), 상황처리기(550), 햅틱처리기(560)로 구성된다. 각각의 구성요소에 관하여 살펴보면 원격제어기(521 내지 523)는 로봇을 무선매체를 통하여 제어하고 정보처리기(530)는 원격제어기(521 내지 523)의 정보를 제공받거나 원격제어기(521 내지 523)로 수행하여야 할 정보를 제공한다. 또한 영상처리기(540)는 현재 상태를 2D/3D의 영상으로 표시하며 상황처리기(550)는 현재 정보를 수신하여 현재 상황에 적절한 모드로 전이한다. 마지막으로 햅틱처리기(560)는 ROS를 실제로 조작하기 위한 기구를 의미한다. 도 5에서 원격제어기는 n개가 있으며 이에 대응하는 로봇도 n개가 있다. 즉 하나의 원격제어기는 하나의 로봇을 제어하며 원격제어기를 턴온시킴으로써 하나의 로봇의 제어권을 획득할 수 있다.
도 6은 ROS 2개를 기반으로 하는 RMS 시스템의 구조도이다.
RMS 시스템은 각각의 ROS(630, 670)를 담당하는 영상처리기(610, 650)와 정보처리기(620, 660)와 상황을 2D/3D로 모니터링 할 수 있는 상황 모니터(상황처리기)(640)로 구성된다. ROS #1(630)은 현재 자신의 영상 정보와 상태 정보를 각각 영상처리기 #1(610)과 정보처리기 #1(620)에 전달한다. 또한 ROS #2(650)도 자신의 영상 정보와 상태 정보를 각각 영상처리기 #2(650)와 정보처리기 #2(660)에 전달한 다. ROS(630,670)에서 전달받은 영상정보와 상태정보는 영상처리기(610, 650)와 정보처리기(620,660)에서 분석되어 상황모니터(상황처리기)(640)로 전달되어 RMS 운용자를 통하여 제어된다.
이상에서 설명한 SSAC 환경에서는 단일 로봇을 단일 운용자가 제어 및 임무를 할당하기 위한 시스템으로 무인 자율화 시스템에서 요구되는 다중 로봇에 대한 운용 및 동기 실시간 감시, 원격 주행 및 자율 주행을 통한 운용만 가능하였다. 무인 자율 시스템에서는 다 대 다의 운용 개념으로 다중 로봇에 대해 다수의 운용자는 임무 할당 등 유연한 운용성이 확보 되어야 한다. 또한 현재까지의 NMAC 시스템에서는 ROS 시스템간의 로봇의 이동성에 관하여는 연구가 이루어지지 않은 상황이다. 이에 따라서 로봇의 이동성을 원활하게 하기 위하여 다수의 로봇과 ROS 시스템 및 운용권을 제어할 수 있는 시스템 간의 유기적인 동작을 수행할 수 있는 기술이 필요하다.
따라서 본 발명에서는 보다 넓은 지역을 지원할 수 있는 이동 로봇 운용권 이양/획득 방법 및 그 시스템을 제공한다.
또한 본 발명에서는 시스템간의 상호 호환성을 증가시킬 수 있는 이동 로봇 운용권 이양/획득 방법 및 그 시스템을 제공한다.
또한 본 발명에서는 시스템 구성의 유연하게 변화시킬 수 있는 이동 로봇 운용권 이양/획득 방법 및 그 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 획득 방법은, 제 1 영역에 포함된 하나 이상의 로봇을 관리하는 제 1 제어장치와, 상기 제 1 영역에 인접한 제 2 영역에 포함된 하나 이상의 로봇을 관리하는 제 2 제어장치를 포함하는 운용 시스템에서 상기 제 2 제어장치가 상기 제 1 제어장치에서 운용되던 N개의 로봇(N은 1이상의 자연수) 운용권을 획득하기 위한 방법에 있어서, 상기 N개의 로봇(N은 1이상의 자연수)의 사용자로부터 운용권 요청 신호가 수신될 시 상기 제 1 제어장치로 운용권 정보 변경 제어 매핑 상태를 전송하는 운영권 정보 변경 제어 매핑 상태 전송 과정과, 상기 제 1 제어장치로부터 운용권 변경 제어 매핑 상태 메시지 수신 시 상기 N개의 로봇(N은 1이상의 자연수)의 연결 상태를 검사한 후 상기 제 2 영역에 포함된 로봇들에게 제어 매핑 상태 정보획득 정보 및 제어 매핑 정보를 제공하여 운영권을 획득하는 운영권 획득 과정을 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 이양 방법은, 제 1 영역에 포함된 하나 이상의 로봇을 관리하는 제 1 제어장치와, 상기 제 1 영역에 인접한 제 2 영역에 포함된 하나 이상의 로봇을 관리하는 제 2 제어장치를 포함하는 운용 시스템에서 상기 제 1 제어장치가 운용하던 N개의 로봇(N은 1이상의 자연수) 운용권을 제 2 제어장치에 이양하기 위한 방법에 있어서, 상기 제 2 제어장치로부터 운용권 정보 변경 제어 매핑 상태를 수신시 상기 N개의 로봇(N은 1이상의 자연수)에게 제어 매핑 상태 정보를 전송하는 최신 제어 매핑 상태 정보 전송 과정과, 상기 제 2 제어장치에서 수신된 상기 운영권 정보 변경 제어 매핑 상태에 대응하여 운용권 변경 제어 매핑 상태를 전송하는 운용권 변경 제어 매핑 상태 전송과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 이양 시스템은, 제 1 영역에 포함된 하나 이상의 로봇을 관리하는 제 1 제어장치와, 상기 제 1 영역에 인접한 제 2 영역에 포함된 하나 이상의 로봇을 관리하는 제 2 제어장치를 포함하는 운용 시스템에서 상기 제 1 제어장치에서 운용되던 제1로봇의 운용권을 상기 제 2 제어장치로 이양하기 위한 시스템에 있어서, 상위제어장치나 상기 제 1 제어장치 혹은 상기 제 2 제어장치를 통하여 운용자가 운용권 변경 요청시 운영권 정보 변경 제어 매핑 상태 전송을 상위 제어장치에 전달하고 상기 상위제어장치로부터 운영권 정보 공유 메시지를 수신하면 제어 매핑 상태 정보를 전송하는 제 1 제어장치와, 상위 제어장치로부터 운영권 정보 변경 제어 매핑 상태를 수신할 경우 운영권 정보 공유 메시지를 상위 제어장치로 전송하며 상기 제어 매핑 상태 정보를 상기 상위 제어장치로 전송하는 제 2 제어장치와, 상기 제 1 제어장치에서 상기 운영권 정보 변경 제어 상태 매핑 상태를 수신하면 상기 운영권 정보 변경 제어 매핑 상태를 상기 제 2 제어장치로 전송하며, 상기 제 2 제어장치로부터 운영권 정보 공유 메시지를 수신하면 상기 운용권 정보 공유 메시지를 상기 제 1 제어장치로 전송하는 상기 상위제어장치를 포함한다.
본 발명은 보다 넓은 지역을 지원할 수 있고, 시스템간의 상호 호환성을 증가시킬 수 있으며 시스템 변동을 용이하게 할 수 있는 이동 로봇 운용권 이양/획득 방법 및 그 시스템을 제공한다.
본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 7은 ROS처리기와 다중 로봇간 동기화를 위해서 초기 계획된 운용권 계획 정보를 기반으로 제어권 절차에 대한 운용 절차의 흐름도이다.
도 7에서 ROS 처리기(704)는 도 5의 ROS와 같이 원격제어기, 정보처리기, 영상처리기, 상황처리기, 햅틱처리기로 구성된다. 원격제어기는 로봇으로부터 신호를 수신하고 ROS 처리기 내에서 생성된 정보를 로봇에게 전달하는 기능을 수행한다. 원격제어기는 ROS 처리기 내의 다른 처리기에 ROS 내 처리기들은 전원 인가 후 원격제어기에게 제어 매핑 상태(Control Mapping Status : 이하 "CMS"라 칭함) 정보 연결(Connection)을 맺는다. 원격제어기는 원격제어기 이외의 처리기들에게 초기 계획된 CMS 정보 전송을 통해서 ROS 내 처리기간 초기 동기화를 시킨다. 여기서 CMS는 다중 로봇에 대한 미/운용 정보, 운용권 소속 정보, 제어권 소속 정보, 기동 및 임무 모드 상태 정보 등 로봇 운용에 필요한 정보를 의미한다. ROS 내 처리기들은 CMS 정보를 기반으로 운용권 내 다중 로봇에 대해 객체를 생성하며 운용 정보에 관련된 연결(Connection)을 맺는다. 원격제어기는 운용권 내 다중 로봇에게 CMS 획득 정보를 가져와 운용 상태에 있는 로봇에 대해서는 CMS 정보를 업데이트한다. 변경된 CMS 정보를 ROS 내 처리기들과 다중 로봇에게 전송하므로 다중 로봇과 ROS 내 처리기들간 동기화가 이루어진다. 위의 일련의 과정을 거쳐 정상 운용 환경에서 운용자는 운용권 내 다중 로봇 중 선택된 로봇에 대해서 제어권 절차를 수행하며, 변경된 CMS 정보를 위의 과정을 통해 동기화 시킨다. 제어권 로봇에 대한 기동 모드 변경, 임무 모드 변경, 운용권 로봇에 대한 기동 및 임무 모드 변경, RCU로부터 운용권 로봇에 대한 제어권 신청 등 운용 정보 변경에 대한 이벤트가 발생시 CMS 정보 또한 업데이트 후 다중 로봇과 ROS 내 처리기들과 CMS 정보를 공유함으로 시스템간 동기화가 이루어진다.
도 7을 참조하여 ROS 처리기(704)와 현재 운용중인 로봇들(701 내지 703)간의 제어 및 운용 동작에 관하여 살펴보기로 한다. 현재 로봇 1(703), 로봇 2(702), 로봇 3(701)은 운용권 상태이며 제어권 상태에는 진입하지 못한 상태이다. ROS 처리기(704) 및 로봇들(701 내지 703)에 전원이 인가되면 711단계에서 ROS 처리기(704)는 현재 운용중인 로봇의 CMS 정보를 획득하여 로봇1(703), 로봇2(702), 로봇3(701)에게 전달한다. 712단계에서 ROS 처리기(704)는 갱신된 최신 CMS 정보를 로봇1(703), 로봇2(702), 로봇3(701)에게 전달한다. 최신 CMS 정보는 운용권이나 제어권 등과 같은 동작을 수행한 후나 수행하기 전에 최신의 운영정보를 전달하기 위하여 사용된다.
713단계에서 715단계까지는 현재 운용권 상태에 있는 로봇1(703)을 ROS가 제어하기 위하여 제어권을 획득하는 과정이다. 713단계에서 ROS 처리기(704)는 로봇 1(703)을 선택한다. 이 과정은 ROS 처리기(704)내의 로봇 1(703)을 담당하는 원격처리기를 턴온 시킴으로써 수행할 수 있다. 714단계에서 ROS 처리기(704)는 713단계에서 선택된 로봇 1(703)에게 제어권 신청 메시지를 전송한다. 715단계에서 로봇 1(703)은 714단계에서의 제어권 신청 메시지의 응답으로 제어권 승인 메시지를 전송한다. 713단계부터 715단계가 종료되면 로봇 1(703)은 운용권 상태에서 제어권 상태로의 천이가 이루어진다. 716단계에서 ROS 처리기(704)는 최신 CMS 정보를 로봇 1(703)에게 전달한다.
717단계에서 723단계는 로봇의 모드 천이 과정을 나타낸다. 717단계에서 720단계는 현재 제어권에 있는 로봇을 기동모드로 천이시키는 과정이며 721단계에서 723단계는 운용권에 있는 로봇을 임무모드로 천이시키는 과정을 나타낸다. 717단계에서 ROS 처리기(704)는 로봇 1(703)의 모드를 기동모드로의 천이를 결정하고 718 단계에서 현재 제어권 상태에 있는 로봇 1(703)에게 기동모드 변경 메시지를 전송한다. 719단계에서 로봇 1(703)은 718단계에서 전달받은 기동 모드 변경 메시지의 응답으로 기동 모드 변경 승인 메시지를 ROS 처리기(704)에 전송한다. 720단계에서 ROS 처리기(704)는 최신 CMS 정보를 로봇 1(703)에 전달한다. 721단계에서 ROS 처리기(704)는 현재 운용권 상태에 있는 로봇 2(702)를 임무모드로 천이할 것을 결정하며 722단계에서 임무 모드 변경 메시지를 전송한다. 723단계에서 로봇 2(702)는 722단계에 대한 응답으로 임무모드 변경 승인 메시지를 전송한다.
724단계에서 726단계는 현재 운용권 상태에 있는 로봇 2(702)를 제어권 상태로 천이시키기 위한 과정이며 상술한 713단계에서 715단계까지의 과정과 동일하다. 726단계가 종료되면 로봇 2(702)는 제어권 상태로의 천이가 이루어진다. 727단계는 현재 제어권 상태인 로봇을 운용권 상태로 천이시키기 위하여 ROS 처리기(704)는 제어권 반환 요청 메시지를 로봇 1(703)에 전송하여 제어권을 반환한다. 이 과정이 종료되면 로봇 1(703)은 제어권 상태에서 운용권 상태로의 천이가 이루어진다. 728단계에서는 ROS 처리기(704)는 최신 CMS 정보를 로봇 2(702)에게 전달한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 ROS 1과 ROS 2사이의 운용권 전환을 통한 다중 로봇사이의 동기화를 위한 운용 절차 흐름도이다.
도 8에서는 현재 두 개의 ROS(803, 804)가 존재하며, ROS 1(803)에는 두 개의 로봇, 즉 로봇 1(802). 로봇 2(801)이 속해 있으며, ROS 2(804)에는 로봇 5(805)가 속해 있는 상태이다. ROS 1(803)는 마스터(Master)로 ROS 2(804)는 슬레이브(Slave)로 동작하는 것을 가정하여 설명하기로 한다. 도 8도 7에서 제시된 ROS 처리기(704) 단독으로 운용되는 환경과 다르게 2개의 ROS 시스템에서 운용권 전환을 통해서 CMS 정보를 동기화 시킨다. 이를 위해 ROS 2(804)의 원격제어기는 RMS 존재 유무를 망의 연결 상황을 통해서 확인 한 후 RMS가 존재하지 않을 경우 ROS 1(803)의 원격제어기의 객체를 생성하며, 운용권 변경 정보, 운용권 정보 요청 연결(Connection)을 맺는다. 각 ROS 시스템 내에서는 도 7에서 제시한 CMS 정보를 공 유함으로 동기화 시킨다. 초기 계획된 CMS 정보는 ROS 사이에 운용권 변경 정보를 이용해서 ROS 2(804)의 원격제어기가 ROS 1(803)의 원격제어기에게 초기 CMS 정보를 전송한다. ROS 1(803)의 원격제어기는 ROS 2(804)의 CMS 정보를 업데이트하여 ROS 2(804)의 원격제어기에게 전송한다. 각 ROS(803, 804)의 원격제어기는 CMS 정보에 운용권 변경 정보를 업데이트 하여 ROS 내 각 처리기들과 운용되는 다중 로봇에게 CMS 정보를 전송한다. ROS 1(803)과 ROS 2(804)의 운용자는 상대방의 로봇 운용 정보를 요구할 수 있으며 수신된 CMS 정보 또는 운용 정보가 발생하는 시점마다 상대방의 CMS 정보를 공유함으로 동기화가 가능하다. 운용자는 각 ROS 시스템에서 운용되는 다중 로봇에 대한 운용 상태 확인이 가능하다. ROS 2(804)의 운용자는 ROS 1(803)에서 운용되는 다중 로봇에 대해서 운용권 변경 정보를 전송함으로 시스템 편성이 가능하며 변경된 CMS 정보는 ROS 1(803)와 ROS 2(804)의 원격제어기간에 공유함으로 각 ROS 내 처리기들과 다중 로봇간 동기화 된다.
도 8을 참조하여 ROS 사이의 운용권 전환에 관하여 살펴보기로 한다. 811단계에서 814단계는 서로간의 운용권 정보를 공유하기 위한 연결설정 및 초기 운영권 정보를 획득하는 과정이다. 811단계에서 ROS 2(804)는 운용권 변경 CMS를 전송하기 위한 연결을 설정하기 위하여 운용권 변경 CMS 연결(Connection)을 ROS 1(803)에 전달한다. 812단계에서 ROS 2(804)는 운용권 정보요청 CMS 연결(Connection)을 ROS 1(803)에게 전달한다. 813단계에서 ROS 2(804)는 최초에 계획된 정보와 변경된 정보를 ROS 1(803)에게 전달한다. 814단계에서 ROS 1(803)은 운용권 변경 CMS 정보를 ROS 2(804)에게 전달한다. 그리하여 초기의 운영권 정보를 전달하기 위한 연결 설 정과 초기의 운용권 정보를 획득한다.
815단계에서 도 7과 같이 ROS들(803, 804)이 현재 운용권 상태인 로봇에게 현재 운용중인 CMS 정보를 획득하여 전송하고 816단계에서 최신 CMS 정보를 전송한다.
817 단계에서 827단계는 로봇 2(801)가 ROS 1(803)에서 ROS 2(804)의 영역으로 이동하는 경우 운영권을 넘겨주기 위한 절차이다. 817단계에서 ROS 2(804)는 최신 운용권 정보 요청 메시지를 전송하고 818단계에서 ROS 1(803)는 운용권 변경 CMS 정보를 ROS 2(804)로 전송한다. 819단계에서 ROS 1(803)는 운용권 정보 요청 CMS 정보를 ROS 2(804)로 전송한다. 820단계에서 ROS 2(803)는 819단계에 대한 응답으로 운용권 정보 공유 변경 CMS 정보를 ROS 2(804)로 전송한다. 821단계에서 사용자가 로봇 2(801)의 사용 요청이 있을 경우 822단계에서 새로 진입한 ROS 즉 ROS 2(804)는 기존의 ROS 즉 ROS 1(803)에게 운용권 정보 변경 CMS를 전송한다. 823 단계에서 ROS 1(803)은 최신 CMS 정보를 로봇 2(801)에 전송한다. 824단계에서 ROS 1(803)은 822단계에 대한 응답으로 운용권 변경 CMS를 ROS 2(804)에게 전달한다. 825단계에서 ROS 2(804)는 로봇2(801)의 연결 상태를 체크하고 826단계에서 현재 운용중인 로봇의 CMS 정보를 획득하여 로봇 2(801)에 전달하고 827단계에서는 최신 CMS 정보를 전송한다. ROS는 망의 확장 및 필요에 의하여 다수(2 이상)개로 확장할 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 RMS가 존재할 경우 ROS 1, ROS 2, RMS사이의 운용권 전환을 통한 다중 로봇간 동기화를 위한 운용 절차 흐 름도이다.
도 8에서 제시한 운용 환경과 다르게 RMS(904) 시스템이 존재함으로 운용자로 하여금 좀 더 유연한 시스템 편성 및 임무 구조에 따른 운용이 가능하다. RMS(904)의 상황 처리기는 ROS들(903, 905)의 원격제어기에게 운용권 정보 관련 메소드들을 연결(Connection)시키며, 각 ROS들(903, 905)의 원격제어기는 RMS(904)의 상황 처리기에게 초기 CMS 정보를 전송한다. RMS(904)의 상황 처리기는 ROS 1(903)과 ROS 2(905)에서 수집된 CMS 정보를 업데이트 한 후 변경된 CMS 정보를 운용권 변경 CMS를 통해서 전송한다. ROS들(903, 905)의 원격제어기는 변경된 CMS 정보를 다시 ROS 내 처리기들과 초기 계획된 다중 로봇에게 전송함으로 초기 동기화가 이루어진다. RMS(904)의 운용자는 ROS 1(903), ROS 2(904)에서 운용되는 다중 로봇에 대한 운용 정보 상태를 확인하며 운용권 변경을 통해서 ROS들(903, 905)내에서 운용되는 다중 로봇에 대한 시스템 편성이 가능하다. ROS들(903, 905)의 운용자 또한 타 운용권에 존재하는 다중 로봇에 대해서 시스템 편성이 가능하다.
도 9를 참고하여 로봇이 이동하는 경우 ROS 1(903), ROS 2(905), RMS(904) 의 동기화과정에 관하여 상세하게 설명하기로 한다. 911단계에서 914단계는 RMS(904)를 기준으로 ROS 1(903)과 ROS 2(905)를 서로 연동하기 위한 연결 설정을 위한 과정이다. 911단계에서 RMS(904)는 ROS 1(903)과 ROS 2(905)에게 운용권 정보 공유 CMS 연결을 설정한다. 912단계에서 RMS(904)는 ROS 1(903)과 ROS 2(905)에게 운용권 정보 요청 CMS 연결을 설정한다. 913단계에서 RMS(904)는 ROS 1(903)과 ROS 2(905)에게 운용권 변경 CMS 연결을 설정한다. 914단계에서 RMS(904)는 ROS 1(903) 과 ROS 2(905)에게 CMS 정보 연결을 설정한다. 915단계에서 ROS 1(903)와 ROS 2(905)는 RMS(904)에게 현재의 CMS 정보를 전송한다. 916 단계에서 RMS(904)는 915단계에서 전송받은 CMS 정보를 기초로 하여 ROS 1(903)과 ROS 2(905)에게 운용권 정보를 공유하기 위하여 운용권 정보를 전송한다.
917단계에서 927단계는 로봇 1(902)이 ROS 1(903)의 영역에서 ROS 2(905)영역으로 옮겼을 경우 동작하는 과정이다. 현재 로봇 1(902)은 제어권 상태에 있다고 가정하여 설명하기로 한다. 917단계에서 새로운 운용자(도 9에서는 ROS 2(905)의 운용자)가 로봇 1의 운용권을 요청할 경우 918단계에서 RMS(904)는 ROS 1(903)에게 운용권 변경 CMS 정보를 전송한다. 919 단계에서 ROS 1(903)은 현재 로봇 1(902)이 제어권 상태이기 때문에 제어권을 해지하기 위하여 로봇 1(902)에게 제어권 반환 요청을 전송하고 920단계에서 최신 CMS 정보를 전송한다. 921단계에서 ROS 1(903)은 RMS(904)에게 운용권 정보 공유 메시지를 전송한다. 922단계에서 RMS(904)는 ROS 2(905)에게 ROS 1(903)으로부터 전달받은 운용권 정보 공유 메시지를 전송한다. 923단계에서 ROS 2(905)는 자신의 CMS 정보를 RMS(904)로 전송한다. 924단계에서 ROS 2(905)는 현재 로봇 1(902)의 상태를 확인하고 현재 운용중인 로봇의 CMS 정보를 획득하여 로봇 1(902)에게 전송한다. 925단계에서 ROS 2(905)는 최근 CMS 정보를 로봇 1(902)에게 전송한다.
928단계에서 940단계까지는 로봇 5(906)가 ROS 2(905)의 영역에서 ROS 1(903)의 영역으로 이동하는 경우의 과정을 설명한다. 상술했던 로봇 1(902)의 경우와 동일하게 새로운 운용자(도 9에서는 ROS 1(903)의 운용자)가 로봇의 운용권의 요청이 있을 경우이며 현재 로봇 5(906)는 운용권 상태이기 때문에 제어권 해지의 과정은 불필요하며 나머지 동작은 917단계에서 927단계의 과정과 동일하다. 위의 일련의 과정을 통해서 ROS 1(903), ROS 2(905), RMS(904), 다중 로봇간 동기화가 가능하며, 운용권 절차를 통한 CMS config 파일을 지속적으로 업데이트하여 CMS 정보를 공유함으로 운용권 내 다중 로봇에 대해서 유연하게 통제가 가능하다. RMS와 ROS는 망의 확장 및 필요에 의하여 다수(2 이상)개로 확장할 수 있다.
도 1은 하나의 로봇에 하나의 제어장치(Remote Operation Station : 이하 "ROS"라 칭함)가 존재하는 시스템의 구조도,
도 2는 단일 운용 단일 로봇 접근 제어 환경에서 단일 로봇을 단일 운용자가 제어 및 임무를 할당하기 위한 시스템 구조도,
도 3은 다중 운용자 다중 로봇 접근 제어 환경에서 다중 운용자가 다중 로봇을 운용하기 위한 계층구조도,
도 4는 NMAC 환경에서 다중 운용자가 다중 로봇을 유연하게 통제 및 접속하기 위한 시스템 구조도,
도 5는 NMAC 환경에서 동작하는 ROS 시스템의 구성도,
도 6은 ROS 2개를 기반으로 하는 RMS 시스템의 구조도,
도 7은 은 ROS처리기와 다중 로봇간 동기화를 위해서 초기 계획된 운용권 계획 정보를 기반으로 제어권 절차에 대한 운용 절차의 흐름도,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 ROS 1과 ROS 2사이의 운용권 전환을 통한 다중 로봇사이의 동기화를 위한 운용 절차 흐름도,
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 RMS가 존재할 경우 ROS 1, ROS 2, RMS사이의 운용권 전환을 통한 다중 로봇간 동기화를 위한 운용 절차 흐름도.

Claims (10)

  1. 제 1 영역에 포함된 하나 이상의 로봇을 관리하는 제 1 제어장치와, 상기 제 1 영역에 인접한 제 2 영역에 포함된 하나 이상의 로봇을 관리하는 제 2 제어장치를 포함하는 운용 시스템에서 상기 제 2 제어장치가 상기 제 1 제어장치에서 운용되던 N개의 로봇(N은 1이상의 자연수) 운용권을 획득하기 위한 방법에 있어서,
    상기 N개의 로봇(N은 1이상의 자연수)의 사용자로부터 운용권 요청 신호가 수신될 시 상기 제 1 제어장치로 운용권 정보 변경 제어 매핑 상태를 전송하는 운영권 정보 변경 제어 매핑 상태 전송 과정과,
    상기 제 1 제어장치로부터 운용권 변경 제어 매핑 상태 메시지 수신 시 상기 N개의 로봇(N은 1이상의 자연수)의 연결 상태를 검사한 후 상기 제 2 영역에 포함된 로봇들에게 제어 매핑 상태 정보획득 정보 및 제어 매핑 정보를 제공하여 운영권을 획득하는 운영권 획득 과정을 포함함을 특징으로 하는 로봇 운용권 획득 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 운영권 정보 변경 제어 매핑 상태 전송 과정 전에 상기 제 1 제어장치와 상기 제 2 제어장치간 상기 운영권 정보를 교환하기 위한 채널을 설정하는 연결설정과정을 더 포함하는 로봇 운용권 획득 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연결설정 과정이 완료되고 상기 운영권 정보 변경 제어 매핑 상태 전송 과정 전에 상기 제 1 제어장치와 상기 제 2 제어장치간 각 제어장치에서 운용중인 로봇의 상기 운용권 정보를 상호 공유하도록 정보를 전송하는 운용권 정보 공유 과정을 더 포함하는 로봇 운용권 획득 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어 매핑 상태는,
    로봇 운용에 필요한 로봇에 대한 미운용/운용 정보, 운용권 소속 정보, 제어권 소속 정보, 기동 및 임무 모드 상태 정보를 의미하는 것을 특징으로 하는 로봇 운용권 획득 방법.
  5. 제 1 영역에 포함된 하나 이상의 로봇을 관리하는 제 1 제어장치와, 상기 제 1 영역에 인접한 제 2 영역에 포함된 하나 이상의 로봇을 관리하는 제 2 제어장치를 포함하는 운용 시스템에서 상기 제 1 제어장치가 운용하던 N개의 로봇(N은 1이상의 자연수) 운용권을 제 2 제어장치에 이양하기 위한 방법에 있어서,
    상기 제 2 제어장치로부터 운용권 정보 변경 제어 매핑 상태를 수신시 상기 N개의 로봇(N은 1이상의 자연수)에게 제어 매핑 상태 정보를 전송하는 최신 제어 매핑 상태 정보 전송 과정과,
    상기 제 2 제어장치에서 수신된 상기 운영권 정보 변경 제어 매핑 상태에 대응하여 운용권 변경 제어 매핑 상태를 전송하는 운용권 변경 제어 매핑 상태 전송과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 운용권 이양 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 최신 제어 매핑 상태 정보 전송 과정 전에 상기 제 1 제어장치와 상기 제 2 제어장치간 상기 운영권 정보를 교환하기 위한 채널을 설정하는 연결설정과정을 더 포함하는 로봇 운용권 이양 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 연결설정 과정이 완료되고, 상기 제어 매핑 상태 정보 전송 전에
    상기 제 1 제어장치와 상기 제 2 제어장치간 각 제어장치에서 운용중인 로봇의 상기 운용권 정보를 상호 공유하도록 정보를 전송하는 운용권 정보 공유 과정을 더 포함하는 로봇 운용권 이양 방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 제어 매핑 상태는,
    로봇 운용에 필요한 로봇에 대한 미운용/운용 정보, 운용권 소속 정보, 제어권 소속 정보, 기동 및 임무 모드 상태 정보를 의미하는 것을 특징으로 하는 로봇 운용권 이양 방법.
  9. 제 1 영역에 포함된 하나 이상의 로봇을 관리하는 제 1 제어장치와, 상기 제 1 영역에 인접한 제 2 영역에 포함된 하나 이상의 로봇을 관리하는 제 2 제어장치를 포함하는 운용 시스템에서 상기 제 1 제어장치에서 운용되던 제1로봇의 운용권을 상기 제 2 제어장치로 이양하기 위한 시스템에 있어서,
    상위제어장치나 상기 제 1 제어장치 혹은 상기 제 2 제어장치를 통하여 운용자가 운용권 변경 요청시 운영권 정보 변경 제어 매핑 상태 전송을 상위 제어장치에 전달하고 상기 상위제어장치로부터 운영권 정보 공유 메시지를 수신하면 제어 매핑 상태 정보를 전송하는 제 1 제어장치와,
    상위 제어장치로부터 운영권 정보 변경 제어 매핑 상태를 수신할 경우 운영권 정보 공유 메시지를 상기 상위제어장치로 전송하며 상기 제어 매핑 상태 정보를 상기 상위 제어장치로 전송하는 제 2 제어장치와,
    상기 제 1 제어장치에서 상기 운영권 정보 변경 제어 상태 매핑 상태를 수신하면 상기 운영권 정보 변경 제어 매핑 상태를 상기 제 2 제어장치로 전송하며, 상기 제 2 제어장치로부터 운영권 정보 공유 메시지를 수신하면 상기 운용권 정보 공유 메시지를 상기 제 1 제어장치로 전송하는 상기 상위제어장치를 포함하는 운용권 이양 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 로봇의 사용 신청 전에 상기 제 1 제어장치와 상기 제 2 제어장치 사이의 상기 상위제어장치를 통하여 운용권 정보를 공유하기 위한 연결을 설정하는 것을 더 포함하는 운용권 이양 시스템.
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