KR20120067649A - 군집 로봇의 상태 관리 장치 및 방법 - Google Patents

군집 로봇의 상태 관리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 군집 로봇의 상태 관리 기술에 관한 것으로, 군집 로봇 환경하에서 각 로봇의 상태를 종합적으로 파악하여, 주어진 임무를 원활하게 수행하도록 군집 로봇에 대한 상태를 관리하기 위해 군집 로봇 내에 있는 모든 로봇들의 상태를 지속적으로 파악하고, 오류가 있는 로봇에 대한 기능 점검 및 가용한 자원 탐색, 역할 수행 가능 여부를 판단하여, 전체 군집 로봇의 임무 수행에 차질이 없도록 임무 설정을 수정하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 군집 로봇 각각에 대한 상태를 종합적으로 파악하여, 주어진 임무를 원활하게 수행할 수 있도록 제어할 수 있으며, 이를 통해 효과적인 관리 체계를 제공할 수 있다.

Description

군집 로봇의 상태 관리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR　MANAGING STATUS OF COMMUNITY ROBOT}
본 발명은 군집 로봇 환경하에서 각 로봇의 상태를 종합적으로 파악하여, 주어진 임무를 원활하게 수행하도록 군집 로봇에 대한 상태를 관리하는 기술에 관한 것으로서, 특히 군집 로봇 내에 있는 모든 로봇들의 상태를 지속적으로 파악하고, 오류가 있는 로봇에 대한 기능 점검 및 가용한 자원 탐색, 역할 수행 가능 여부를 판단하여, 전체 군집 로봇의 임무 수행에 차질이 없도록 임무 설정을 수정하는데 적합한 군집 로봇의 상태 관리 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 군집 로봇은 하나 이상의 로봇이 협업하여 공동의 목적을 이루어 나가는 것을 의미하는데, 최근, 국방, 건설, 보안 분야에서 그 수요가 늘고 있다.
이러한 군집 로봇은 단일 로봇이 자신의 지능이나 센싱 능력으로 처리할 수 없는 영역을 다수의 로봇이 작업을 분담하여 처리하고, 처리된 결과를 수집하여 최종 미션을 수행함으로써, 좀 더 지능화된 로봇 서비스 환경을 구축할 수 있게 된다. 그리고 군집 로봇을 운용하는데 있어, 각 로봇의 상태를 파악하는 것은 전체 서비스를 원활하게 처리하는데 있어 필수적이다.
각각의 군집 로봇에 대한 임무를 확인하고, 각 로봇의 센싱 모듈이 제대로 동작하는지 파악하며, 만약, 이상이 있는 로봇이 있을 경우, 가용한 자원은 어떤 것인지, 임무를 재할당해야 하는지 판단하는 것이 군집 로봇 상태 모니터링의 주요 기능이다.
상기한 바와 같이 종래 기술에 의한 군집 로봇의 제어 방식에 있어서는 다수의 로봇이 작업을 분담하여 처리하고, 처리된 결과를 수집하여 최종 미션을 수행할 수 있도록 제어하는 것이다. 그리고 군집 로봇의 임무 확인 및 동작 상태 점검 등의 지속적인 모니터링 및 자동 제어를 수행해야 하나 이에 대해서는 군집 로봇 제조업체의 기술자에 의해 수동으로 제어되고 있다.
이와 같이 군집 로봇이 실제 환경에서 주어진 임무를 제대로 수행하기 위해 각 로봇의 상태 및 임무 재할당, 오류처리에 대한 상태 모니터링 메커니즘이 요구되나 이에 대한 별다른 방안이 없었다.
이에 본 발명의 실시예는, 군집 로봇 환경하에서 각 로봇의 상태를 종합적으로 파악하여, 주어진 임무를 원활하게 수행할 수 있도록 하는 것으로서, 군집 로봇 내에 있는 모든 로봇들의 상태를 지속적으로 파악하고, 오류가 있는 로봇에 대한 기능 점검 및 가용한 자원 탐색, 역할 수행 가능 여부를 판단하여, 전체 군집 로봇의 임무 수행에 차질이 없도록 임무 설정을 수정할 수 있는 군집 로봇의 상태 관리 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예는, 군집 로봇 각각에 대한 임무 설정을 관리하고, 각 로봇의 기능 상황을 파악하며, 각 로봇의 오류 상황을 처리하는 상태 관리를 수행할 수 있는 군집 로봇의 상태 관리 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 군집 로봇의 상태 관리 장치는, 로봇 커맨드 서버로부터 임무를 지시 받은 적어도 하나의 로봇 클라이언트로부터 상태 정보를 요청하여 수신하고, 각 기능에 대한 테스트를 수행하는 기능 상태 관리부와, 상기 테스트를 통해 상기 로봇 클라이언트로부터 오류 정보를 수신한 경우, 해당 오류에 대한 복구를 수행하는 오류 처리부와, 상기 오류 처리부의 복구 완료 후, 상기 로봇 클라이언트로 로봇 가능 자원을 요청하여 수신하고, 상기 임무의 수행 여부를 판단하여 수행 불가능한 경우, 수정된 임무를 상기 로봇 클라이언트로 전송하는 설정 관리부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 군집 로봇의 상태 관리 방법은, 로봇 상태 관리 모듈에서 로봇 커맨드 서버로부터 임무를 지시 받은 적어도 하나의 로봇 클라이언트로부터 상태 정보를 요청하여 수신하고, 각 기능에 대한 테스트를 수행하는 과정과, 상기 테스트를 통해 상기 로봇 클라이언트로부터 오류 정보를 수신한 경우, 해당 오류에 대한 복구를 수행하는 과정과, 상기 복구 완료 후, 상기 로봇 클라이언트로 로봇 가능 자원을 요청하여 수신하고, 상기 임무의 수행 여부를 판단하여 수행 불가능한 경우, 수정된 임무를 상기 로봇 클라이언트로 전송하는 과정을 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 군집 로봇의 상태 관리 장치 및 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 군집 로봇의 상태 관리 장치 및 방법에 의하면, 군집 로봇 각각에 대한 상태를 종합적으로 파악하여, 주어진 임무를 원활하게 수행할 수 있도록 제어할 수 있으며, 이를 통해 효과적인 관리 체계를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 군집 로봇 운영을 위한 모형도를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 커맨드 서버 및 로봇 클라이언트의 구조를 도시한 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 상태 관리 모듈의 구조를 도시한 블록도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 상태 관리 모듈의 동작 절차를 도시한 흐름도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 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.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예는, 군집 로봇 환경하에서 각 로봇의 상태를 종합적으로 파악하여, 주어진 임무를 원활하게 수행할 수 있도록 하는 것으로서, 군집 로봇 내에 있는 모든 로봇들의 상태를 지속적으로 파악하고, 오류가 있는 로봇에 대한 기능 점검 및 가용한 자원 탐색, 역할 수행 가능 여부를 판단하여, 전체 군집 로봇의 임무 수행에 차질이 없도록 임무 설정을 수정하기 위한 것이다.
그리고 군집 로봇 각각에 대한 임무 설정을 관리하고, 각 로봇의 기능 상황을 파악하며, 각 로봇의 오류 상황을 처리하는 상태 관리를 수행할 수 있는 군집 로봇의 상태 관리 서버를 구현하기 위한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 군집 로봇 운영을 위한 모형도를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 사용자(110)가 복수의 군집 로봇에게 임무를 지시하여 해당 임무를 지시 받은 군집 로봇이 이에 대한 임무를 수행하는 것으로서, 각 로봇들은 어느 한 군집 로봇 그룹(예컨대, 군집1(110), 군집2(130), 군집3(150) 등)으로 설정될 수 있다.
이에 사용자(110)가 군집1(110)의 리더 로봇(112)에게 임무를 지시(110)하면, 군집1(110) 그룹에 포함되어 있는 리더 로봇(112)과 부하 로봇(114)을 포함하는 부하 로봇들은 각자의 역할에 해당하는 임무를 완수하기 위한 행동을 수행할 수 있다.
예를 들어, 건물 내의 있는 침입자를 찾아내기 위해, 사용자(100)는 해당 군집 로봇 그룹을 선택(예컨대, 군집1(110))하고, 군집1(110) 그룹에 침입자 검색이라는 명령을 내린다. 명령을 받은 군집1(110) 그룹의 각 멤버 로봇들은 리더 로봇(112)을 중심으로 침입자 탐색 모드로 동작하게 된다.
각 로봇 마다 탐색 영역이 정해지고, 자신이 가지고 있는 센서를 이용하여 침입자를 찾는다. 만약 어느 한 부하 로봇이 담당 영역에서 침입자를 찾게 되면, 근처의 부하 로봇에 이 사실을 알림으로써, 부하 로봇들은 이 사실을 리더 로봇(112)에게 알릴 수 있다. 이를 통해 리더 로봇(112)은 사용자(100)에게 침입자 탐색 결과를 알리고, 다음 조치사항을 대기할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 커맨드 서버 및 로봇 클라이언트의 구조를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 로봇 커맨드 서버(200)는 임무를 지시하는 역할을 수행할 수 있고, 로봇 클라이언트(220)는 군집 로봇 그룹 내에 있는 각각의 로봇들을 나타낼 수 있다.
로봇 커맨드 서버(200)는 복수의 로봇 클라이언트에 대한 상태를 관리할 수 있는 상태 관리부(202)와, 복수의 로봇 클라이언트로부터 발생되는 이벤트를 처리하는 이벤트 처리부(204), 사용자로부터 입력된 임무를 설정하거나 기 설정된 임무를 변경하는 임무 관리부(206) 및 복수의 로봇 클라이언트들과 데이터 송수신을 수행할 수 있는 통신부(208) 등을 포함할 수 있다.
이때, 통신부(208)에는 이동통신, 무선랜, 지그비, UWB 등과 같은 다양한 무선 통신 기술이 사용될 수 있다.
로봇 클라이언트(220)는 로봇 커맨드 서버(200)로부터 수신한 임무를 수행하는 임무 수행부(222), 로봇 클라이언트(220)의 상태 정보를 로봇 커맨드 서버(200)로 보고하는 상태 보고부(224), 로봇의 센서, 카메라 등과 같이 다양한 기능들과 인터페이싱하는 핵심 컴포넌트(226) 및 로봇 커맨드 서버(200)와 무선으로 데이터를 송수신하는 통신부(228) 등을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 상태 관리 모듈의 구조를 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 로봇 상태 관리 모듈(300)은 로봇의 내부 설정을 관리하는 설정 관리부(310), 로봇의 기능 상태를 관리하는 기능 상태 관리부(320) 및 로봇에서 다양하게 발생되는 오류를 처리하여 복구하는 오류 처리부(330) 등을 포함할 수 있다.
구체적으로 로봇 상태 관리 모듈(300) 내 설정 관리부(310)는 로봇 커맨드 서버(200)로부터 받은 임무에 대해 각 로봇으로의 설정을 관리하는 모듈로서, 임무의 설정 여부를 확인하는 임무 설정 확인부(312), 로봇의 가용한 자원에 대한 설정을 처리하는 로봇 자원 설정부(314), 상황에 따라 임무 설정을 수정하는 임무 수정부(316) 등을 포함할 수 있다. 즉 로봇 커맨드 서버(200)로부터 전달되는 임무는 각 그룹의 리더 로봇으로 직접 전달되거나, 로봇 상태 관리 모듈(300)의 설정 관리부(310)에서 먼저 수신한 후, 각 그룹의 리더 로봇으로 전송할 수 있다.
기능 상태 관리부(320)는 로봇 클라이언트들의 센서나 구동 장치에 대한 기능을 점검하는 센서/장치 관리부(322), 사용된 소프트웨어 모듈의 기능을 검사하는 소프트웨어 기능 검사부(324), 통신 기능을 검사하는 통신 기능 검사부(326) 등을 포함할 수 있다. 즉, 기능 상태 관리부(320)는 각 로봇 클라이언트들과 연동하고, 각 로봇들의 기능들에 대한 테스트를 수행하여 오류여부를 검출할 수 있다.
오류 처리부(330)는 로봇 클라이언트(220)의 기능적 오류를 분석하여 처리하는 기능 오류부(332), 임무 수행시의 오류를 분석하여 처리하는 임무 수행 오류부(334), 그 외 발생되는 오류를 처리하는 기타 오류부(336) 등을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 상태 관리 모듈의 동작 절차를 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 400단계에서 로봇 커맨드 서버(200)에서는 로봇 상태 관리 모듈(300)을 통해 특정 로봇 클라이언트(220)을 포함하는 복수의 로봇 클라이언트들로 임무를 지시하게 된다. 이에 402단계에서 로봇 상태 관리 모듈(300)은 로봇 클라이언트(220)로 상태 정보를 요청하게 되고, 이에 로봇 클라이언트(220)는 404단계에서 현재 상태 정보를 추출하여 로봇 상태 관리 모듈(300)로 전송하게 된다.
이에 406단계에서 로봇 상태 관리 모듈(300)은 기능 상태 관리부(320)에서 수신한 로봇 클라이언트(220)의 상태 정보를 통해 오류 상황이 있는지 여부를 점검하고, 점검 결과 오류가 없는 경우에는 408단계로 진행하여 할당된 임무의 수행을 지시하게 된다.
그러나 점검 결과 상태 정보에 오류가 있다면, 410단계에서 로봇의 각 기능에 대한 검사를 수행하게 된다. 즉, 412단계에서 각 기능에 대한 테스트를 요청하여 요청된 기능 테스트에 대해 로봇 클라이언트(220)에서 수행하고, 정상 동작하는 경우에는 다음 기능 테스트를 수행하여 비정상적으로 동작하는 기능이나, 동작을 수행하지 않는 경우에는 414단계에서 로봇 클라이언트(220)가 로봇 상태 관리 모듈(300)로 오류 장치 정보를 전송하게 된다.
이에 로봇 상태 관리 모듈(300)에서는 로봇 기능 검사를 통해 오류가 있는 부분을 파악한 다음, 416단계에서 설정 관리부(310)에서는 로봇 클라이언트(220)로 로봇의 가용 자원을 요청하여 418단계에서 로봇 가용 자원 정보를 로봇 클라이언트(220)로부터 응답 받게 된다.
이를 통해 로봇 상태 관리 모듈(300)에서는 로봇 클라이언트(220)의 가용한 자원을 파악하고, 420단계에서 할당된 임무를 수행할 수 있는지 여부를 판단하게 된다. 이에 할당된 임무의 수행이 가능한 경우에는 424단계에서 로봇 클라이언트(220)로 할당된 임무의 수행을 지시하게 된다.
그러나, 만약 오류가 난 로봇이 임무 수행을 원활하게 할 수 없다고 판단된 경우에는 426단계로 진행하여 해당 로봇 클라이언트(220)에 할당된 임무를 다른 로봇 클라이언트의 임무와 교체하거나, 임무 수행 관련 역할 설정을 변경하게 된다.
이후, 428단계에서 로봇 상태 관리 모듈(300)은 변경된 임무 정보를 임무 수정 요청 메시지에 포함시켜 로봇 클라이언트(220)로 전송하게 되며, 이에 로봇 클라이언트(220)에서는 수신한 임무를 변경 설정한 후, 430단계에서 로봇 상태 관리 모듈(300)로 임무 수정 응답 메시지를 전송하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 군집 로봇의 상태 관리 장치 및 방법은, 군집 로봇 환경하에서 각 로봇의 상태를 종합적으로 파악하여, 주어진 임무를 원활하게 수행할 수 있도록 하는 것으로서, 군집 로봇 내에 있는 모든 로봇들의 상태를 지속적으로 파악하고, 오류가 있는 로봇에 대한 기능 점검 및 가용한 자원 탐색, 역할 수행 가능 여부를 판단하여, 전체 군집 로봇 임무 수행에 차질이 없도록 임무 설정을 수정한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
200 : 로봇 커맨드 서버 202 : 상태 관리부
204 : 이벤트 처리부 206 : 임무 관리부
208 : 통신부 220 : 로봇 클라이언트
222 : 임무 수행부 224 : 상태 보고부
226 : 핵심 컴포넌트 228 : 통신부
300 : 로봇 상태 관리 모듈 310 : 설정 관리부
312 : 기능 상태 관리부 314 : 오류 처리부

Claims (1)

  1. 로봇 커맨드 서버로부터 임무를 지시 받은 적어도 하나의 로봇 클라이언트로부터 상태 정보를 요청하여 수신하고, 각 기능에 대한 테스트를 수행하는 기능 상태 관리부와,
    상기 테스트를 통해 상기 로봇 클라이언트로부터 오류 정보를 수신한 경우, 해당 오류에 대한 복구를 수행하는 오류 처리부와,
    상기 오류 처리부의 복구 완료 후, 상기 로봇 클라이언트로 로봇 가능 자원을 요청하여 수신하고, 상기 임무의 수행 여부를 판단하여 수행 불가능한 경우, 수정된 임무를 상기 로봇 클라이언트로 전송하는 설정 관리부
    를 포함하는 군집 로봇의 상태 관리 장치.

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