KR20160103423A - 주행 장치 및 주행 장치의 주행 제어 시스템 - Google Patents

주행 장치 및 주행 장치의 주행 제어 시스템 Download PDF

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KR20160103423A
KR20160103423A KR1020150025915A KR20150025915A KR20160103423A KR 20160103423 A KR20160103423 A KR 20160103423A KR 1020150025915 A KR1020150025915 A KR 1020150025915A KR 20150025915 A KR20150025915 A KR 20150025915A KR 20160103423 A KR20160103423 A KR 20160103423A
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Abstract

본 발명의 실시예들은 주행 장치 및 주행 장치의 주행 제어 시스템을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주행 장치의 주행 명령을 생성하는 주행 명령 생성 시스템은, 추종 모드에서 선행 이동체로부터 수신한 상기 선행 이동체의 주행 정보를 기초로 상태 정보를 추정하고, 상기 상태 정보를 기초로 주행 명령을 생성하는 메인 제어기; 및 상기 주행 명령에 따라 상기 주행 장치의 모터를 구동하는 모터 제어기;를 포함한다.

Description

주행 장치 및 주행 장치의 주행 제어 시스템{Driving device and driving control system}
본 발명의 실시예들은 주행 장치 및 주행 장치의 주행 제어 시스템에 관한 것이다.
최근 자율적으로 어떠한 임무를 수행하는 주행 장치, 특히 이동로봇의 경우 극한 환경 또는 위험 지역에서 사람을 대신하여 작업을 수행할 수 있기 때문에 많은 각광을 받고 있다.
한국공개특허 제2003-0073447호
본 발명의 실시예들은 원격관제 시스템으로 운영되는 무인감시시스템의 성능을 개선할 수 있는 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주행 장치의 주행 명령을 생성하는 주행 명령 생성 시스템은, 추종 모드에서 선행 이동체로부터 수신한 상기 선행 이동체의 주행 정보를 기초로 상태 정보를 추정하고, 상기 상태 정보를 기초로 주행 명령을 생성하는 메인 제어기; 및 상기 주행 명령에 따라 상기 주행 장치의 모터를 구동하는 모터 제어기;를 포함한다.
상기 시스템은, 상기 선행 이동체로부터 상기 선행 이동체의 제1 주행 명령을 더 수신하고, 상기 메인 제어기는, 상기 상태 정보를 기초로 상기 선행 이동체의 제1 주행 명령을 보정한 제2 주행 명령을 생성하고, 상기 모터 제어기는, 상기 제2 주행 명령에 따라 상기 주행 장치의 모터를 구동할 수 있다.
상기 상태 정보는, 상기 선행 이동체의 요(yaw), 롤(roll), 피치(pitch)를 기초로 예측된 상기 선행 이동체가 주행하는 지면의 상태 정보 및 상기 선행 이동체의 모터에 공급되는 전류량을 기초로 예측된 주행 상태 정보 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 메인 제어기는, 상기 선행 이동체의 요 각(yaw angle), 롤 각(roll angle) 및 피치 각(pitch angle) 중 하나가 기준값 이상인 경우, 상기 제1 주행 명령의 조향 각 및 속도 중 적어도 하나를 증감시킨 상기 제2 주행 명령을 생성할 수 있다.
상기 메인 제어기는, 상기 선행 이동체의 특정 모터의 전류량의 증감에 따라 상기 제1 주행 명령의 조향 각 및 속도 중 적어도 하나를 증감시킨 상기 제2 주행 명령을 생성할 수 있다.
상기 상태 정보는, 상기 선행 이동체의 요(yaw), 롤(roll), 피치(pitch)를 기초로 예측된 상기 선행 이동체가 주행하는 지면의 상태 정보 및 상기 선행 이동체의 GPS 정보를 기초로 예측된 상기 선행 이동체의 좌표 정보를 포함할 수 있다.
상기 메인 제어기는, 상기 선행 이동체의 영상 및 상기 선행 이동체와의 거리를 획득하고, 상기 영상 및 거리를 기초로 예측된 상기 선행 이동체의 움직임 정보를 획득할 수 있다.
상기 메인 제어기는, 상기 선행 이동체가 가시권에 존재하는지 여부 및 요구되는 신뢰도에 따라 상기 지면의 상태 정보와, 상기 선행 이동체의 움직임 정보 및 좌표 정보 중 적어도 하나를 기초로 상기 주행 명령을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주행 장치의 주행 명령을 생성하는 주행 명령 생성 시스템은, 주행 모드에서 상기 주행 장치의 주행 명령 및 상기 주행 명령에 따른 상기 주행 장치의 주행 동안 감지된 주행 정보가 저장된 저장부; 복귀 모드에서 상기 저장된 주행 명령과 주행 정보를 역순으로 독출하여, 상기 독출된 주행 정보를 기초로 상태 정보를 추정하고, 상기 상태 정보를 기초로 상기 주행 명령을 보정한 역주행 명령을 생성하는 메인 제어기; 및 상기 주행 모드에서 상기 주행 명령에 따라 상기 주행 장치의 모터를 구동하고, 상기 복귀 모드에서 상기 역주행 명령에 따라 상기 주행 장치의 모터를 구동하는 모터 제어기;를 포함한다.
상기 상태 정보는, 상기 주행 장치의 요(yaw), 롤(roll), 피치(pitch)를 기초로 예측된 상기 주행 장치가 주행하는 지면의 상태 정보 및 상기 주행 장치의 모터에 공급되는 전류량을 기초로 예측된 주행 상태 정보 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 메인 제어기는, 상기 주행 장치의 요 각(yaw angle), 롤 각(roll angle) 및 피치 각(pitch angle) 중 하나가 기준값 이상인 경우, 상기 주행 명령의 조향 각 및 속도 중 적어도 하나를 증감시킨 상기 역주행 명령을 생성할 수 있다.
상기 메인 제어기는, 상기 주행 장치의 특정 모터의 전류량의 증감에 따라 상기 주행 명령의 조향 각 및 속도 중 적어도 하나를 증감시킨 상기 역주행 명령을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주행 명령에 따라 주행하는 주행 장치는, 주행 명령을 생성하는 메인 제어기; 상기 주행 명령에 따라 모터를 구동하는 모터 제어기; 상기 자신의 주행 정보를 감지하는 센서; 및 상기 자신의 주행 명령 및 주행 정보를 저장하는 저장부;를 포함한다.
추종 모드에서, 상기 메인 제어기는, 선행 이동체의 주행 정보를 기초로 상태 정보를 추정하고, 상기 상태 정보를 기초로 주행 명령을 생성하고, 상기 상태 정보는, 상기 선행 이동체의 요(yaw), 롤(roll), 피치(pitch)를 기초로 예측된 상기 선행 이동체가 주행하는 지면의 상태 정보 및 상기 선행 이동체의 GPS 정보를 기초로 예측된 상기 선행 이동체의 좌표 정보를 포함하고, 상기 메인 제어기는, 상기 선행 이동체가 가시권에 존재하는지 여부 및 요구되는 신뢰도에 따라 상기 지면의 상태 정보와, 상기 선행 이동체의 영상과 상기 선행 이동체와의 거리를 기초로 예측된 선행 이동체의 움직임 정보 및 상기 좌표 정보 중 적어도 하나를 기초로 상기 주행 명령을 생성할 수 있다.
추종 모드에서, 상기 메인 제어기는, 선행 이동체의 주행 정보를 기초로 상태 정보를 추정하고, 상기 상태 정보를 기초로 상기 선행 이동체로부터 수신한 상기 선행 이동체의 주행 명령을 보정한 보정 주행 명령을 생성하고, 상기 상태 정보는, 상기 선행 이동체의 요(yaw), 롤(roll), 피치(pitch)를 기초로 예측된 상기 선행 이동체가 주행하는 지면의 상태 정보 및 상기 선행 이동체의 모터에 공급되는 전류량을 기초로 예측된 주행 상태 정보 중 적어도 하나이고, 상기 메인 제어기는, 상기 선행 이동체의 요 각(yaw angle), 롤 각(roll angle) 및 피치 각(pitch angle)의 변화량, 및 상기 선행 이동체의 특정 모터의 전류량의 증감 중 적어도 하나에 따라 상기 주행 명령의 조향 각 및 속도 중 적어도 하나를 증감시킨 상기 보정 주행 명령을 생성할 수 있다.
복귀 모드에서, 상기 메인 제어기는, 주행 모드 동안 저장된 자신의 주행 명령 및 주행 정보를 역순으로 독출하여, 상기 독출된 주행 정보를 기초로 상태 정보를 추정하고, 상기 상태 정보를 기초로 상기 주행 명령을 보정한 역주행 명령을 생성하고, 상기 상태 정보는, 상기 주행 장치의 요(yaw), 롤(roll), 피치(pitch)를 기초로 예측된 상기 이동체가 주행하는 지면의 상태 정보 및 상기 주행 장치의 모터에 공급되는 전류량을 기초로 예측된 주행 상태 정보 중 적어도 하나이고, 상기 메인 제어기는, 상기 주행 장치의 요 각(yaw angle), 롤 각(roll angle) 및 피치 각(pitch angle)의 변화량, 및 상기 선행 이동체의 특정 모터의 전류량의 증감 중 적어도 하나에 따라 상기 주행 명령의 조향 각 및 속도 중 적어도 하나를 증감시킨 상기 역 주행 명령을 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 원격으로 제어 가능한 주행 장치의 GPS 센서 이상시 대비 및 통신두절시 자동 복귀 기능을 제공하고, 원격으로 제어 가능한 주행 장치의 선행 이동체의 추종 기능을 제공함으로써, 원격관제 시스템으로 운영되는 무인감시시스템의 성능을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 제어 감시 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주행 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행 장치의 추종 모드를 개략적으로 설명하는 흐름도이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행 장치의 주행 모드에서 복귀 모드로의 전환을 개략적으로 설명하는 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 출발점부터 목표점까지 주행 장치가 주행하는 전체 경로의 예를 도시한다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이동로봇을 원격제어 하는 운용자가 장시간 동안 로봇을 조종해야 하는 경우, 피로감이 쌓일 수 있다. 이를 해결하기 위해, 운용자가 이동로봇과 통신할 수 있는 백팩을 등에 지고 로봇의 앞쪽으로 움직이면, 로봇이 이를 추종하는 방법이 많이 연구되고 있다. 그러나, 선행 차량 또는 운용자의 GPS 정보를 기초로 로봇이 추종하는 경우 GPS가 재밍되거나 오류가 많을 경우 추종이 힘들어진다. 또한 선행 차량 또는 운용자를 로봇이 비쥬얼 프로세스 장치로 인식하여 추종하는 경우, 추종 대상이 가시권에서 멀어지는 경우나 야간에는 추종이 불가능하다.
또한, 이동로봇이 원격관제 센터와 통신이 두절되는 경우를 대비해, GPS와 스테레오 카메라 같은 다양한 센서정보의 수집을 통해, GPS 위치정보 주위에 랜덤으로 뿌려진 로봇의 위치정보 파티클 중에서 해당 로봇과 위치 정확도가 높은 것을 선택하는 방법(SLAM)이 많이 사용되고 있다. 그러나, 이동을 결심할 때마다 파티클 연산에 소모되는 오버헤드가 있고, 센서를 많이 사용하면 할수록 부하가 심해지고, 센서 의존도가 높아서 만약 GPS나 스테레오 비젼에 문제가 발생하면 자율주행이 불가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 선행 주행장치의 추종 방법은, 선행 주행장치의 주행명령과 관성센서의 정보를 추종 로봇에게 전송한다. 선행 주행장치의 상위제어기에서 하위제어기에 전송하는 명령과 관성센서 정보를 동시에 추종 로봇에게 전달함으로써, GPS에 오류가 많거나 가시권에서 멀어지는 경우에도 이동로봇이 추종할 수 있다. 또한 선행 주행장치의 추종시, 주행명령 및 관성센서 정보와 함께 휠 모터의 전류 정보를 추종로봇에게 전달함으로써, 추종 로봇은 주행명령 대비 휠 모터의 전류량 변화를 비교하여 예상 경로 추정 및 보정이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 도보 운용자의 추종 방법은, 운용자의 관성센서 정보를 추종로봇에게 전송한다. 로봇의 앞에서 도보로 움직이는 운용자의 운동정보를 로봇에게 전달함으로써, 비젼 및 GPS 정보와 융합하여 추종주행의 신뢰성이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 통신 두절시 경로 복귀 방법은, 로봇이 메인컴퓨터가 전송하는 주행명령을 차례대로 저장하여 통신이 두절되는 순간부터 역순서로 독출하여 명령을 재도출하고, 도출된 명령을 역으로 재배열한다. 이는 GPS나 스테레오 비젼 등이 고장이 나도 복귀할 수 있게 하며, 로봇이 이동 후에 주변환경이 변화하더라도 원래 위치를 찾아갈 수 있게 한다. 또한, 저장된 주행명령과 함께 관성센서의 정보를 저장하여 로봇이 명령 역산시 지면상태를 반영할 수 있도록 한다. 로봇은 주행명령 대비 관성센서의 변화량을 비교하여 예상 경로 추정 및 보정이 가능하다. 또한 로봇은 주행명령과 함께 휠 모터의 전류 정보를 저장하여 주행상태 반영이 가능하다. 주행상황에 따라 변경되는 전류 정보를 함께 저장하여 명령 역산시 반영할 수 있다. 로봇은 주행명령 대비 휠 모터의 전류량 변화를 비교하여 예상 경로 추정 및 보정이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 제어 감시 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
원격 제어 감시 시스템에서 주행 장치 또는 자동 주행 장치(이하, '주행 장치'라 함)(1)는 원격관제센터 또는 원격통제장치(3), 타 주행 장치(5), 도보 운용자(7)와 원격으로 통신하며, 주행명령을 수신하여 주행명령을 기초로 주행 경로를 조정하고, 조정된 주행 경로를 주행한다. 주행명령은 전진, 후진, 조향 각속도(스키드 차량의 경우), 조향각(애커먼 차량의 경우), 주행속도 등의 정보를 포함할 수 있다. 주행 장치(1)는 이동통신을 이용하여 원격관제센터의 지휘통제 서버와 원거리 통신도 가능하며, 지휘통제 서버에서는 대용량 DB 시스템을 기반으로, 개별 주행 장치(1)의 센서/전력소비/주행 데이터를 저장/보관/관리할 수 있다.
주행 장치(1)는 예를 들어, 이동형의 차량, 로봇 등을 포함할 수 있다. 주행 장치(1)는 일정한 속도를 유지하며 주행한다.
주행 장치(1)는 선행하는 타 주행 장치(5) 또는 도보 운용자(7)(이하, '선행 이동체'라 함)를 추종하는 기능을 가질 수 있다. 도보 운용자(7)는 백팩에 주행 장치(1)와 통신할 수 있는 통신 장치 및 관성 센서 등을 구비할 수 있다. 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않고, 백팩 외에 스마트 기기나 웨어러블 기기(목걸이, 손목시계)를 이용하여 센서 정보를 획득할 수 있다.
주행 장치(1)는 또한 자율주행을 하거나 원격통제장치와 통신이 두절된 경우, 원하는 곳까지 스스로 이동하거나 복귀할 수 있는 기능을 가질 수 있다.
주행 장치(1)는 추종 기능 또는 복귀 기능을 수행하면서, 주행명령과 관성센서의 변화량을 비교하여 예상 경로를 추정하고 보정할 수 있다. 또한 주행 장치(1)는 추종 기능 또는 복귀 기능을 수행하면서, 주행명령과 휠 모터의 전류량 변화를 비교하여 예상 경로를 추정하고 보정할 수 있다. 또한 주행 장치(1)는 추종 기능 또는 복귀 기능을 수행하면서, 주행명령과 관성센서의 변화량 및 휠 모터의 전류량 변화를 모두 이용하여 예상 경로를 추정하고 보정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주행 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 주행 장치(1)는 본체(100) 및 본체(100)에 장착된 전후좌우의 이동이 가능하도록 하는 휠(120a 내지 120d), 주행 제어 시스템(110), 센서(130) 및 모터 등으로 구성될 수 있다. 모터는 휠(120a 내지 120d)에 각각 장착된 인-휠 모터, 또는 트랙션 모터를 기반으로 구성될 수 있다. 도시되지 않았으나, 주행 장치(1)는 카메라를 구비하여 주행 경로 주변의 영상을 획득할 수 있다. 카메라는 거리 측정 수단을 추가로 구비할 수 있다. 카메라는 스테레오 비전 센서로 구현되어 영상 및 카메라와 객체 간의 거리가 측정될 수 있다. 도 2의 구성은 도 1에 도시된 타 주행 장치(5)에도 동일하게 적용될 수 있다.
주행 제어 시스템(110)은 입력부(101), 메인 제어기(102), 저장부(103), 모터 제어기(104)를 포함할 수 있다.
입력부(101)는 통신 모듈과 안테나를 구비할 수 있으며, 외부 장치(타 주행 장치, 원격관제시스템, 원격통제장치 등)와 무선 통신으로 연결되어 원격명령 또는 주행명령, 센서(130)의 감지 정보 등의 데이터를 송수신할 수 있다.
메인 제어기(102)는 주행 장치(1)의 구동 모드에 따라 주행명령을 생성하여 모터 제어기(104)로 전송한다. 메인 제어기(102)는 주행명령을 저장부(103)에 저장할 수 있다. 구동 모드는, 주행 모드, 추종 모드 및 복귀 모드를 포함할 수 있다.
메인 제어기(102)는 주행 모드에서, 입력부(101)가 수신한 주행명령 또는 원격명령에서 검출된 주행명령을 모터 제어기(104)로 전송하고, 저장부(103)에 저장할 수 있다. 메인 제어기(102)는 주행명령에 따라 주행하는 동안 센서(130)에 의해 감지된 주행 정보를 저장부(103)에 저장할 수 있다.
메인 제어기(102)는 추종 모드에서, 입력부(101)가 수신한 선행 주행 장치로부터 선행 이동체가 생성한 주행명령 및 선행 이동체의 주행 정보를 전달받아, 선행 이동체의 주행 정보를 기초로 상태 정보를 추정하고, 상태 정보를 기초로 선행 이동체의 주행명령을 보정한 보정 주행명령을 생성할 수 있다.
메인 제어기(102)는 복귀 모드에서, 저장부(103)에 저장된 주행명령과 주행 정보를 역순으로 독출하여, 독출된 주행 정보를 기초로 상태 정보를 추정하고, 상태 정보를 기초로 주행명령을 보정한 역주행 명령을 생성할 수 있다.
저장부(103)는 데이터베이스 형태로 구현될 수 있다. 저장부(103)에는 주행 모드에서, 주행 장치(1)의 주행명령 및 주행명령에 따른 주행 동안 감지된 주행 정보가 순차적으로 저장된다. 저장부(103)에는 추종 모드에서, 선행 이동체로부터 수신한 선행 이동체의 주행명령 및 주행 정보가 저장된다.
모터 제어기(104)는 메인 제어기(102)로부터 주행명령, 역 주행 명령을 수신하여 모터 구동을 위한 구동명령을 생성할 수 있다. 모터 제어기(104)는 구동명령에 따라 각 모터를 구동할 수 있다. 모터 제어기(104)는 인버터로 구현될 수 있다.
센서(130)는 주행 장치(1)가 주행하는 동안 XYZ 3축의 운동량 변화를 감지하는 관성 센서, 모터 구동시 모터로 공급되는 전류량을 감지하는 전류 센서, GPS를 포함할 수 있다. 센서(130)는 고장에 대비하여 이중 또는 삼중 구조로 설계될 수 있다. 센서(130)에 의해 감지된 정보는 주행 정보로서 저장부(103)에 저장될 수 있다. 센서(130)는 감지된 데이터의 정확성을 높이는 자체 보정 알고리즘을 탑재할 수 있다.
메인 제어기(102)는 관성 센서에 의해 측정되는 XYZ 3축의 운동량 변화, 즉 요(yaw), 롤(roll), 피치(pitch) 변화량에 의해 지면의 상태를 예측할 수 있다. 메인 제어기(102)는 전류 센서에 의해 측정되는 모터별 전류량 변화에 의해 좌회전, 우회전, 슬립 발생 여부, 장애물 통과 여부, 전방 경사로 주행 등 주행 장치(1)의 주행 상태를 예측할 수 있다.
메인 제어기(102)는 카메라에 의해 획득한 영상을 분석하고, 영상 내에서 선행 이동체를 검출할 수 있다. 메인 제어기(102)는 영상 분석 결과 및 카메라와 선행 이동체 간의 거리 등을 예측하여 선행 이동체의 움직임 정보를 추정할 수 있다.
메인 제어기(102)는 선행 이동체의 GPS 정보를 수신하여 선행 이동체의 좌표 정보를 획득할 수 있다.
이하에서는 주행 장치(1)의 구동 모드에 따른 주행 제어 시스템(110)의 동작을 실시예별로 설명하겠다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행 장치의 추종 모드를 개략적으로 설명하는 흐름도이다.
도 3 내지 도 6은 주행 장치가 선행 이동체로서 주행 장치를 추종하는 경우이다.
도 3을 참조하면, 주행 장치(1)가 주행 모드에서 추종 모드로 전환되면(S31), 입력부(101)는 선행 주행 장치로부터 선행 주행 장치의 주행 정보 및 주행명령(이하, '제1 주행 명령'이라 함)을 수신한다(S33). 여기서 주행 정보는 선행 주행 장치의 관성 센서에 의해 측정된 선행 주행 장치의 요(yaw), 롤(roll), 피치(pitch) 값을 포함하는 관성 정보, 및 전류 센서에 의해 측정된 모터별 전류량 중 적어도 하나일 수 있다.
메인 제어기(102)는 주행 정보를 기초로 상태 정보를 추정하고, 추정된 상태 정보를 기초로 제1 주행 명령을 보정한 주행명령(이하, '제2 주행 명령'이라 함)을 생성할 수 있다(S35). 여기서 상태 정보는 선행 주행 장치의 관성 정보를 기초로 예측된 선행 주행 장치가 주행하는 지면의 상태 정보, 및 선행 주행 장치의 모터별 전류량을 기초로 예측된 주행 상태 정보 중 적어도 하나일 수 있다.
모터 제어기(104)는 제2 주행 명령에 따라 모터의 구동을 제어할 수 있다(S37).
도 4는 도 3의 흐름도에서 주행 정보가 관성 정보이고, 상태 정보가 지면의 상태 정보인 경우 메인 제어기(102)의 주행 명령 보정을 설명하는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 메인 제어기(102)는 요 각(Yaw Angle)을 제1 기준값(A1)과 비교하여(S351), 요 각이 제1 기준값(A1)보다 크면, 요 방향(Yaw Direction)이 조향 방향과 같은지를 판단한다(S352). 요 방향이 조향 방향과 같으면, 메인 제어기(102)는 제1 주행 명령의 조향각을 감소시킨 제2 주행 명령을 생성한다(S353). 즉, 조향 중인 방향으로 요가 발생한 경우 지면 상태가 정상 지역에서 슬립 발생 지역으로 돌입한 것으로 판단할 수 있으므로, 요 명령을 감소한다. 메인 제어기(102)는 요 방향이 조향 방향과 같지 않으면, 요 방향이 조향 방향의 반대 방향과 같은지를 판단한다(S354). 요 방향이 조향 반대 방향과 같으면, 메인 제어기(102)는 제1 주행 명령의 조향각을 증가시킨 제2 주행 명령을 생성한다(S355). 즉, 조향 반대 방향으로 요 발생한 경우 지면 상태가 슬립 발생 지역에서 정상지역으로 돌입한 것으로 판단할 수 있으므로, 요 명령을 증가한다.
메인 제어기(102)는 요 각이 제1 기준값 이하이면, 롤 각(Roll Angle)을 제2 기준값(A2)과 비교한다(S356). 메인 제어기(102)는 롤 각이 제2 기준값(A2)보다 크면, 해당 구간을 위험 구간으로 표시하고, 위험 구간에서의 제1 주행 명령의 속도를 정해진 비율로 감소시키고, 주행 방향이 바뀌지 않도록 감속과 비례하여 조향각을 감소시킨 제2 주행 명령을 생성한다(S357). 메인 제어기(102)는 위험 구간을 통과한 후에는 감속시간만큼 정해진 비율로 가속 후 속도를 유지시키고, 주행 방향이 바뀌지 않도록 가속과 비례하여 조향각을 증가시킨 후 유지하는 제2 주행 명령을 생성한다(S358).
메인 제어기(102)는 롤 각이 제2 기준값 이하이면, 피치 각(Pitch Angle)을 제3 기준값(A3)과 비교한다(S359). 메인 제어기(102)는 피치 각이 제3 기준값(A3)보다 크면, 해당 구간을 위험 구간으로 표시하고, 위험 구간에서의 제1 주행 명령의 속도를 정해진 비율로 감소시키고, 주행 방향이 바뀌지 않도록 감속과 비례하여 조향각을 감소시킨 제2 주행 명령을 생성한다(S357). 메인 제어기(102)는 위험 구간을 통과한 후에는 감속시간만큼 정해진 비율로 가속 후 속도를 유지시키고, 주행 방향이 바뀌지 않도록 가속과 비례하여 조향각을 증가시킨 후 유지하는 제2 주행 명령을 생성한다(S358).
메인 제어기(102)는 롤 및 피치 방향으로 크게 흔들리는 경우 위험 구간으로 표시하여 잠시 감속한다.
제1 기준값(A1), 제2 기준값(A2), 제3 기준값(A3)은 동일 또는 상이할 수 있으며, 주행 장치의 특성 또는 주행 상황에 따라 변경될 수 있다.
메인 제어기(102)는 피치 각이 제3 기준값 이하이면, 제1 주행 명령을 보정 없이 제2 주행 명령으로 유지할 수 있다(S360).
도 5는 도 3의 흐름도에서 주행 정보가 모터별 전류량이고, 상태 정보가 주행 상태 정보인 경우, 메인 제어기(102)의 주행 명령 보정을 설명하는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 메인 제어기(102)는 좌측 모터의 전류량과 우측 모터의 전류량에 차이가 존재하는지 여부를 판단한다(S361). 차이가 존재하는 경우는 주행 장치가 좌회전 또는 우회전을 수행함을 나타낸다. 우측 모터의 전류량이 좌측 모터의 전류량보다 상대적으로 증가하였다면, 선행 주행 장치는 좌회전한 경우이다. 좌측 모터의 전류량이 우측 모터의 전류량보다 상대적으로 증가하였다면, 선행 주행 장치는 우회전한 경우이다. 메인 제어기(102)는 모터의 회전으로 판단되면, 회전 방향이 조향 방향과 같은지를 판단한다(S362). 회전 방향이 조향 방향과 같으면, 메인 제어기(102)는 제1 주행 명령의 조향각을 감소시킨 제2 주행 명령을 생성한다(S363). 메인 제어기(102)는 회전 방향이 조향 방향과 같지 않으면, 회전 방향이 조향 방향의 반대 방향과 같은지를 판단한다(S364). 회전 방향이 조향 반대 방향과 같으면, 메인 제어기(102)는 제1 주행 명령의 조향각을 증가시킨 제2 주행 명령을 생성한다(S365).
메인 제어기(102)는 좌우측 모터의 전류량에 차이가 없다고 판단되면, 특정 모터의 전류량이 상대적으로 증감했는지를 판단한다(S366). 특정 휠의 모터에 대한 전류량이 상대적으로 감소한 경우 슬립 발생으로 판단할 수 있다. 특정 휠의 모터에 대한 전류량이 상대적으로 증가한 경우 장애물 통과에 의해 장애물에 닿지 않고 주행 장치를 지지하는 휠에 대한 전류량이 증가한 것으로서 장애물 통과로 판단할 수 있다. 메인 제어기(102)는 슬립 발생 또는 장애물 통과로 판단되면, 해당 구간을 위험 구간으로 표시하고, 위험 구간에서의 제1 주행 명령의 속도를 정해진 비율로 감소시키고, 주행 방향이 바뀌지 않도록 감속과 비례하여 조향각을 감소시킨 제2 주행 명령을 생성한다(S367). 메인 제어기(102)는 위험 구간을 통과한 후에는 감속시간만큼 정해진 비율로 가속 후 속도를 유지시키고, 주행 방향이 바뀌지 않도록 가속과 비례하여 조향각을 증가시킨 후 유지하는 제2 주행 명령을 생성한다(S368).
메인 제어기(102)는 특정 휠의 모터에 대한 전류량 증감이 없다면, 후륜 모터의 전류량이 상대적으로 증감했는지를 판단한다(S369). 후륜 모터로의 전류량이 증가했다면, 주행 장치가 전방 경사로 주행에 의해 후륜 휠로 힘이 쏠리는 것으로 판단할 수 있다. 메인 제어기(102)는 전방 경사로 주행으로 판단되면, 해당 구간을 위험 구간으로 표시하고, 위험 구간에서의 제1 주행 명령의 속도를 정해진 비율로 감소시키고, 주행 방향이 바뀌지 않도록 감속과 비례하여 조향각을 감소시킨 제2 주행 명령을 생성한다(S367). 메인 제어기(102)는 위험 구간을 통과한 후에는 감속시간만큼 정해진 비율로 가속 후 속도를 유지시키고, 주행 방향이 바뀌지 않도록 가속과 비례하여 조향각을 증가시킨 후 유지하는 제2 주행 명령을 생성한다(S368).
메인 제어기(102)는 후륜 모터의 전류량 변화가 없다면, 제1 주행 명령을 보정 없이 제2 주행 명령으로 유지할 수 있다(S370).
도 6은 도 3의 흐름도에서 주행 정보가 관성 정보 및 모터별 전류량이고, 상태 정보가 지면의 상태 정보 및 주행 상태 정보인 경우, 메인 제어기(102)의 주행 명령 보정을 설명하는 흐름도이다. 도 6의 실시예에서는 관성 정보와 모터별 전류량을 모두 활용함으로써 보다 정확한 주행 명령을 생성할 수 있다.
도 6을 참조하면, 메인 제어기(102)는 요 각이 제1 기준값(A1)보다 큰지 및 좌측 모터의 전류량과 우측 모터의 전류량에 차이가 존재하는지 여부를 판단한다(S371). 요 각이 제1 기준값(A1)보다 크고, 좌측 모터의 전류량과 우측 모터의 전류량에 차이가 존재하는 경우, 메인 제어기(102)는 요 방향이 조향 방향과 같은지 및 회전 방향이 조향 방향과 같은지를 판단한다(S367). 요 방향이 조향 방향과 같고, 회전 방향이 조향 방향과 같으면, 메인 제어기(102)는 제1 주행 명령의 조향각을 감소시킨 제2 주행 명령을 생성한다(S373). 메인 제어기(102)는 요 방향이 조향 방향과 같지 않고, 회전 방향이 조향 방향과 같지 않으면, 요 방향이 조향 방향의 반대 방향과 같은지 및 회전 방향이 조향 방향의 반대 방향과 같은지를 판단한다(S374). 요 방향이 조향 방향의 반대 방향과 같고, 회전 방향이 조향 반대 방향과 같으면, 메인 제어기(102)는 제1 주행 명령의 조향각을 증가시킨 제2 주행 명령을 생성한다(S375).
메인 제어기(102)는 요 각이 제1 기준값 이하이고, 좌우측 모터의 전류량에 차이가 없다고 판단되면, 롤 각이 제2 기준값(A2)보다 큰지 및 특정 모터의 전류량이 상대적으로 증감했는지를 판단한다(S367). 롤 각이 제2 기준값(A2)보다 크고, 특정 휠의 모터에 대한 전류량이 상대적으로 증감한 경우, 메인 제어기(102)는 해당 구간을 위험 구간으로 표시하고, 위험 구간에서의 제1 주행 명령의 속도를 정해진 비율로 감소시키고, 주행 방향이 바뀌지 않도록 감속과 비례하여 조향각을 감소시킨 제2 주행 명령을 생성한다(S377). 메인 제어기(102)는 위험 구간을 통과한 후에는 감속시간만큼 정해진 비율로 가속 후 속도를 유지시키고, 주행 방향이 바뀌지 않도록 가속과 비례하여 조향각을 증가시킨 후 유지하는 제2 주행 명령을 생성한다(S378).
메인 제어기(102)는 롤 각이 제2 기준값 이하이고, 특정 휠의 모터에 대한 전류량 증감이 없다면, 피치 각이 제3 기준값(A3)보다 큰지 및 후륜 모터의 전류량이 상대적으로 증감했는지를 판단한다(S379). 피치 각이 제3 기준값(A3)보다 크고, 후륜 모터로의 전류량이 증가했다면, 메인 제어기(102)는 해당 구간을 위험 구간으로 표시하고, 위험 구간에서의 제1 주행 명령의 속도를 정해진 비율로 감소시키고, 주행 방향이 바뀌지 않도록 감속과 비례하여 조향각을 감소시킨 제2 주행 명령을 생성한다(S377). 메인 제어기(102)는 위험 구간을 통과한 후에는 감속시간만큼 정해진 비율로 가속 후 속도를 유지시키고, 주행 방향이 바뀌지 않도록 가속과 비례하여 조향각을 증가시킨 후 유지하는 제2 주행 명령을 생성한다(S378).
메인 제어기(102)는 피치 각이 제3 기준값 이하이고, 후륜 모터의 전류량 변화가 없다면, 제1 주행 명령을 보정 없이 제2 주행 명령으로 유지할 수 있다(S380).
도 6의 실시예에서는 각 비교 및 판단 단계에서 관성센서 정보와 전류 정보가 모두 기준 값을 만족하는 경우를 예로 설명하고 있으나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않고, 관성센서 정보와 전류 정보 중 적어도 하나를 만족하는 경우 주행 명령을 변경할 수도 있다.
도 7은 주행 장치가 선행 이동체로서 도보 운용자를 추종하는 경우이다.
도보 운용자로부터는 주행 장치와 달리 정확한 이동 의지나 정보를 알아내기가 힘들다. 따라서, 도보 운용자의 배낭에 구축된 관성 센서를 이용하여 후행하는 주행 장치가 선행하는 도보 운용자를 추종할 수 있다. 이때 관성 센서에 의해 감지된 정보만을 이용하는 경우 노이즈 발생 확률이 높아지므로 영상 센서를 이용한 영상 분석 및 GPS 정보를 추가로 이용하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 7을 참조하면, 주행 장치(1)가 주행 모드에서 추종 모드로 전환되면(S71), 입력부(101)는 선행 도보 운용자로부터 도보 운용자의 주행 정보를 수신하고 상태 정보를 추정할 수 있다(S72). 여기서 주행 정보는 도보 운용자가 구비한 관성 센서에 의해 측정된 도보 운용자의 요(yaw), 롤(roll), 피치(pitch) 값을 포함하는 관성 정보, 및 도보 운용자의 GPS 정보일 수 있다. 여기서 상태 정보는 관성 정보를 기초로 예측된 도보 운용자가 주행하는 지면의 상태 정보 및 GPS 정보를 기초로 예측된 도보 운용자의 좌표 정보를 포함할 수 있다.
메인 제어기(102)는 카메라를 통해 획득한 영상을 분석하여 도보 운용자가 가시권에 존재하는지 여부를 판단하고(S73), 가시권에 존재하면, 도보 운용자의 움직임 정보 및 지면의 상태 정보를 기초로 주행 명령을 생성할 수 있다(S74). 메인 제어기(102)는 영상 분석 및 도보 운용자까지의 거리로부터 도보 운용자의 움직임 정보를 획득할 수 있다. 도보 운용자까지의 거리 정보는 영상 분석 또는 거리 측정 센서에 의해 획득될 수 있다.
메인 제어기(102)는 도보 운용자가 가시권을 벗어나 있으면, 주행에 높은 신뢰도가 요구되는지를 판단한다(S75). 고신뢰도가 요구되는 경우, 메인 제어기(102)는 도보 운용자의 움직임 정보, 좌표 정보 및 지면의 상태 정보를 모두 고려하여 주행 명령을 생성할 수 있다(S77). 고신뢰도가 요구되지 않는 경우, 메인 제어기(102)는 도보 운용자의 좌표 정보 및 지면의 상태 정보를 기초로 주행 명령을 생성할 수 있다(S76).
모터 제어기(104)는 주행 명령에 따라 모터의 구동을 제어할 수 있다(S78).
도보 운용자는 마이크 등의 사용자 인터페이스를 이용하여 음성으로 명령을 입력하고, 음성을 텍스트로 변환한 후 주행 장치(1)로 주행 명령을 추가로 전송할 수도 있다. 이 경우 메인 제어기(102)는 주행 명령에 상태 정보를 고려하여 보정한 주행 명령을 생성할 수 있다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행 장치의 주행 모드에서 복귀 모드로의 전환을 개략적으로 설명하는 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 주행 장치(1)가 주행 모드로 구동하는 동안(S81), 주행 장치(1)의 입력부(101)는 주행명령 및 주행 정보를 획득한다(S82). 입력부(101)는 원격관제센터 또는 원격통제장치로부터 원격명령 또는 주행명령을 무선으로 수신하고, 원격명령에서 주행명령을 검출할 수 있다. 한편, 메인 제어기(102)는 주행명령에 따라 주행 장치(1)가 주행하는 중에 관성 센서로부터 주행 장치(1)의 요(yaw), 롤(roll), 피치(pitch) 값을 포함하는 관성 정보, 및 전류 센서로부터 측정된 모터별 전류량 중 적어도 하나를 주행 정보로서 획득할 수 있다.
모터 제어기(104)는 주행명령에 따라 모터의 구동을 제어한다(S83). 그리고, 메인 제어기(102)는 주행명령 및 측정된 주행 정보를 시간 순서에 따라 저장부(103)에 저장하여 데이터베이스화할 수 있다.
주행 중 통신 두절 상태가 되는 경우(S85), 즉 주행 장치(10)가 일정 시간 동안 주행 명령을 수신하지 못하는 경우, 주행 장치(1)는 복귀 모드로 전환한다(S91).
메인 제어기(102)는 저장부(103)에서 역순으로 주행 명령 및 주행 정보를 독출한다(S92).
메인 제어기(102)는 독출한 주행 정보로부터 상태 정보를 추정하고, 추정된 상태 정보를 기초로 주행 명령을 보정한 역주행 명령을 생성할 수 있다(S93).
모터 제어기(102)는 역주행 명령에 따라 모터를 구동하여 경로 복귀할 수 있다(S94).
메인 제어기(102)는 주기적으로 통신 재개 여부를 판단하고(S95), 통신 두절 상태가 지속되는 동안, 저장부(103)에 처음 저장된 주행 명령 및 주행 정보가 독출될 때까지 역순으로 주행 명령 및 주행 정보를 독출한다(S96).
저장부(103)에 처음 저장된 주행 명령 및 주행 정보까지 독출이 완료되면 주행 장치(1)는 구동을 정지한다(S97).
메인 제어기(102)는 통신이 재개되면, 다시 주행 모드로 전환한다(S81).
도 12는 출발점부터 목표점까지 주행 장치(1)가 주행하는 전체 경로에 제1 경유점(saving point) 및 제2 경유점을 설정한 예를 도시한다.
메인 제어기(102)는 저장부(103)의 저장 용량을 초과하는 경우 운용자에게 플래그(flag)를 전송하고 저장부(103)를 리셋할 수 있다. 저장부(103)의 저장 용량에 따라 전체 경로에 다수의 경유점이 설정될 수 있고, 경유점에서 저장부(103)가 리셋될 수 있다. 따라서, 주행 장치(1)는 복귀 모드에서 저장부(103)의 저장 용량에 따라 출발점 또는 최근 경유점까지 복귀할 수 있다.
본 발명의 실시예는 경유점을 생략하고 출발점과 목표점만으로 주행 장치(1)를 운용할 수 있다.
도 9는 도 8의 흐름도에서 주행 정보가 관성 정보이고, 상태 정보가 지면의 상태 정보인 경우 메인 제어기(102)의 역 주행 명령 생성을 설명하는 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 메인 제어기(102)는 요 각(Yaw Angle)을 제1 기준값(A1)과 비교하여(S931), 요 각이 제1 기준값(A1)보다 크면, 요 방향(Yaw Direction)이 조향 방향과 같은지를 판단한다(S932). 요 방향이 조향 방향과 같으면, 메인 제어기(102)는 주행 명령의 조향각을 감소시킨 역 주행 명령을 생성한다(S933). 즉, 조향 중인 방향으로 요가 발생한 경우 지면 상태가 정상지역에서 슬립 발생 지역으로 돌입한 것으로 판단하고, 복귀할 때 요 명령을 감소시킨다. 메인 제어기(102)는 요 방향이 조향 방향과 같지 않으면, 요 방향이 조향 방향의 반대 방향과 같은지를 판단한다(S934). 요 방향이 조향 반대 방향과 같으면, 메인 제어기(102)는 주행 명령의 조향각을 증가시킨 역 주행 명령을 생성한다(S935). 즉, 조향 반대 방향으로 요가 발생한 경우 지면 상태가 슬립 발생지역에서 정상 지역으로 돌입한 것으로 판단하고, 복귀할 때 요 명령을 증가시킨다.
메인 제어기(102)는 요 각이 제1 기준값 이하이면, 롤 각(Roll Angle)을 제2 기준값(A2)과 비교한다(S936). 메인 제어기(102)는 롤 각이 제2 기준값(A2)보다 크면, 해당 구간을 위험 구간으로 표시하고, 위험 구간에서의 주행 명령의 속도를 정해진 비율로 감소시키고, 주행 방향이 바뀌지 않도록 감속과 비례하여 조향각을 감소시킨 역 주행 명령을 생성한다(S937). 메인 제어기(102)는 위험 구간을 통과한 후에는 감속시간만큼 정해진 비율로 가속 후 속도를 유지시키고, 주행 방향이 바뀌지 않도록 가속과 비례하여 조향각을 증가시킨 후 유지하는 역 주행 명령을 생성한다(S938).
메인 제어기(102)는 롤 각이 제2 기준값 이하이면, 피치 각(Pitch Angle)을 제3 기준값(A3)과 비교한다(S939). 메인 제어기(102)는 피치 각이 제3 기준값(A3)보다 크면, 해당 구간을 위험 구간으로 표시하고, 위험 구간에서의 주행 명령의 속도를 정해진 비율로 감소시키고, 주행 방향이 바뀌지 않도록 감속과 비례하여 조향각을 감소시킨 역 주행 명령을 생성한다(S937). 메인 제어기(102)는 위험 구간을 통과한 후에는 감속시간만큼 정해진 비율로 가속 후 속도를 유지시키고, 주행 방향이 바뀌지 않도록 가속과 비례하여 조향각을 증가시킨 후 유지하는 역 주행 명령을 생성한다(S938).
메인 제어기(102)는 롤 또는 피치 방향으로 크게 흔들리는 경우 위험구간으로 표시하여 돌아올 때 잠시 감속하며 해당 구간을 통과시킨다.
제1 기준값(A1), 제2 기준값(A2), 제3 기준값(A3)은 동일 또는 상이할 수 있으며, 주행 장치의 특성 또는 주행 상황에 따라 변경될 수 있다.
메인 제어기(102)는 피치 각이 제3 기준값 이하이면, 주행 명령을 보정 없이 역 주행 명령으로 유지할 수 있다(S940).
도 10은 도 8의 흐름도에서 주행 정보가 모터별 전류량이고, 상태 정보가 주행 상태 정보인 경우, 메인 제어기(102)의 역 주행 명령 생성을 설명하는 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 메인 제어기(102)는 좌측 모터의 전류량과 우측 모터의 전류량에 차이가 존재하는지 여부를 판단한다(S941). 차이가 존재하는 경우는 주행 장치가 좌회전 또는 우회전을 수행함을 나타낸다. 메인 제어기(102)는 회전 방향이 조향 방향과 같은지를 판단한다(S942). 회전 방향이 조향 방향과 같으면, 메인 제어기(102)는 주행 명령의 조향각을 감소시킨 역 주행 명령을 생성한다(S943). 메인 제어기(102)는 회전 방향이 조향 방향과 같지 않으면, 회전 방향이 조향 방향의 반대 방향과 같은지를 판단한다(S944). 회전 방향이 조향 반대 방향과 같으면, 메인 제어기(102)는 주행 명령의 조향각을 증가시킨 역 주행 명령을 생성한다(S945).
메인 제어기(102)는 좌우측 모터의 전류량에 차이가 없다고 판단되면, 특정 모터의 전류량이 상대적으로 증감했는지를 판단한다(S946). 특정 휠의 모터에 대한 전류량이 상대적으로 감소 또는 증가한 경우 슬립 발생 또는 장애물 통과로 판단할 수 있다. 메인 제어기(102)는 슬립 발생 또는 장애물 통과로 판단되면, 해당 구간을 위험 구간으로 표시하고, 위험 구간에서의 주행 명령의 속도를 정해진 비율로 감소시키고, 주행 방향이 바뀌지 않도록 감속과 비례하여 조향각을 감소시킨 역 주행 명령을 생성한다(S947). 메인 제어기(102)는 위험 구간을 통과한 후에는 감속시간만큼 정해진 비율로 가속 후 속도를 유지시키고, 주행 방향이 바뀌지 않도록 가속과 비례하여 조향각을 증가시킨 후 유지하는 역 주행 명령을 생성한다(S948).
메인 제어기(102)는 특정 휠의 모터에 대한 전류량 증감이 없다면, 후륜 모터의 전류량이 상대적으로 증감했는지를 판단한다(S949). 후륜 모터로의 전류량이 증가했다면, 주행 장치가 전방 경사로 주행에 의해 후륜 휠로 힘이 쏠리는 것으로 판단할 수 있다. 메인 제어기(102)는 전방 경사로 주행으로 판단되면, 해당 구간을 위험 구간으로 표시하고, 위험 구간에서의 주행 명령의 속도를 정해진 비율로 감소시키고, 주행 방향이 바뀌지 않도록 감속과 비례하여 조향각을 감소시킨 역 주행 명령을 생성한다(S947). 메인 제어기(102)는 위험 구간을 통과한 후에는 감속시간만큼 정해진 비율로 가속 후 속도를 유지시키고, 주행 방향이 바뀌지 않도록 가속과 비례하여 조향각을 증가시킨 후 유지하는 역 주행 명령을 생성한다(S948).
메인 제어기(102)는 후륜 모터의 전류량 변화가 없다면, 주행 명령을 보정 없이 역 주행 명령으로 유지할 수 있다(S950).
도 11은 도 8의 흐름도에서 주행 정보가 관성 정보 및 모터별 전류량이고, 상태 정보가 지면의 상태 정보 및 주행 상태 정보인 경우, 메인 제어기(102)의 역 주행 명령 생성을 설명하는 흐름도이다. 도 11의 실시예에서는 관성 정보와 모터별 전류량을 모두 활용함으로써 보다 정확한 역 주행 명령을 생성할 수 있다.
도 11을 참조하면, 메인 제어기(102)는 요 각이 제1 기준값(A1)보다 큰지 및 좌측 모터의 전류량과 우측 모터의 전류량에 차이가 존재하는지 여부를 판단한다(S951). 요 각이 제1 기준값(A1)보다 크고, 좌측 모터의 전류량과 우측 모터의 전류량에 차이가 존재하는 경우, 메인 제어기(102)는 요 방향이 조향 방향과 같은지 및 회전 방향이 조향 방향과 같은지를 판단한다(S952). 요 방향이 조향 방향과 같고, 회전 방향이 조향 방향과 같으면, 메인 제어기(102)는 주행 명령의 조향각을 감소시킨 역 주행 명령을 생성한다(S953). 메인 제어기(102)는 요 방향이 조향 방향과 같지 않고, 회전 방향이 조향 방향과 같지 않으면, 요 방향이 조향 방향의 반대 방향과 같은지 및 회전 방향이 조향 방향의 반대 방향과 같은지를 판단한다(S954). 요 방향이 조향 방향의 반대 방향과 같고, 회전 방향이 조향 반대 방향과 같으면, 메인 제어기(102)는 주행 명령의 조향각을 증가시킨 역 주행 명령을 생성한다(S955).
메인 제어기(102)는 요 각이 제1 기준값 이하이고, 좌우측 모터의 전류량에 차이가 없다고 판단되면, 롤 각이 제2 기준값(A2)보다 큰지 및 특정 모터의 전류량이 상대적으로 증감했는지를 판단한다(S956). 롤 각이 제2 기준값(A2)보다 크고, 특정 휠의 모터에 대한 전류량이 상대적으로 증감한 경우, 메인 제어기(102)는 해당 구간을 위험 구간으로 표시하고, 위험 구간에서의 주행 명령의 속도를 정해진 비율로 감소시키고, 주행 방향이 바뀌지 않도록 감속과 비례하여 조향각을 감소시킨 역 주행 명령을 생성한다(S957). 메인 제어기(102)는 위험 구간을 통과한 후에는 감속시간만큼 정해진 비율로 가속 후 속도를 유지시키고, 주행 방향이 바뀌지 않도록 가속과 비례하여 조향각을 증가시킨 후 유지하는 역 주행 명령을 생성한다(S958).
메인 제어기(102)는 롤 각이 제2 기준값 이하이고, 특정 휠의 모터에 대한 전류량 증감이 없다면, 피치 각이 제3 기준값(A3)보다 큰지 및 후륜 모터의 전류량이 상대적으로 증감했는지를 판단한다(S959). 피치 각이 제3 기준값(A3)보다 크고, 후륜 모터로의 전류량이 증가했다면, 메인 제어기(102)는 해당 구간을 위험 구간으로 표시하고, 위험 구간에서의 주행 명령의 속도를 정해진 비율로 감소시키고, 주행 방향이 바뀌지 않도록 감속과 비례하여 조향각을 감소시킨 역 주행 명령을 생성한다(S957). 메인 제어기(102)는 위험 구간을 통과한 후에는 감속시간만큼 정해진 비율로 가속 후 속도를 유지시키고, 주행 방향이 바뀌지 않도록 가속과 비례하여 조향각을 증가시킨 후 유지하는 역 주행 명령을 생성한다(S958).
메인 제어기(102)는 피치 각이 제3 기준값 이하이고, 후륜 모터의 전류량 변화가 없다면, 주행 명령을 보정 없이 역 주행 명령으로 유지할 수 있다(S960).
도 11의 실시예에서는 각 비교 및 판단 단계에서 관성센서 정보와 전류 정보가 모두 기준 값을 만족하는 경우를 예로 설명하고 있으나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않고, 관성센서 정보와 전류 정보 중 적어도 하나를 만족하는 경우 주행 명령을 변경할 수도 있다.
전술된 실시예들에서, 최종 주행 명령을 생성하기 위해 (t)시간의 주행명령과 (t+1)시간의 실제 관성센서 값 또는 (t+1)시간의 실제 전류 변화량이 비교된다.
본 발명의 실시예들에서 주행 장치는 주행명령과 관성센서 값을 함께 저장한다. 주변 사물의 변화가 예상될 때 관성센서 및/또는 전류센서를 이용함으로써 이전 지면 상태의 변화를 고려함으로써 보다 정확한 주행명령을 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예는 추가적으로 주행 상황 추정시, 휠 모터의 전류량뿐만 아니라 패턴화된 배터리 충방전량 및/또는 냉각장치의 패턴도 활용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들은 통신 두절시, 주행 장치가 일정한 거리를 자동으로 복귀할 수 있다. 본 발명의 일 실시예들은 장시간 로봇의 원격조종으로 운용자가 피로할 때, 로봇이 스스로 선행차량이나 운용자를 추종할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 GPS나 스테레오 카메라 등의 융합센서가 고장이 나도 일정거리를 대처할 수 있고, 이동로봇의 이동 후에 주변환경이 변화하더라도 원래 위치를 찾아갈 수 있다. 관성센서 정보를 함께 사용할 경우, 오차를 크게 줄일 수 있고, 관성센서의 적용 임계값을 상황에 맞게 결정하여 센서 자체의 오차도 고려할 수 있다. 또한, 휠 모터의 전류량 변화 같은 가용한 차량 정보를 모두 동원하여 추정값의 신뢰성 및 정확도를 향상시킬 수 있다. 본 발명의 실시예들은 관성/전류 센서 값을 영상처리 및 3D 레이더와 함께 사용하여 신뢰성을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예들은 스키드 조향이나 애커먼 조향을 사용하는 모든 로봇이나 차량에 사용할 수 있고, 무인 로봇뿐만 아니라 자율주행 차량에도 사용할 수 있고, 무인 지상차량(UGV)뿐만 아니라 무인 항공기(UAV)에도 사용할 수 있다. 예를 들어, Drone 이나 초소형 무인기가 착륙 스테이션으로 돌아오는 길을 산출하는 공식에도 저장된 관성센서 정보와 전력량 변화를 이용하여 정확성을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예들은 무인으로 구동되는 미래형 군용로봇의 생존성을 향상시키고, 원거리 조작 및 다양한 임무활동 수행시 한시적인 자율주행의 신뢰성을 보장할 수 있다. 본 발명의 일 실시예들은 한대의 선행 차량을 추종하거나, 여러 대의 차량이 순차적으로 추종할 수 있다. 본 발명의 일 실시예들은 방향을 바꿔서 돌아오는 경우뿐만 아니라, 차의 방향을 바꾸지 않고 후진으로 돌아오는 경우에도 동일하게 적용할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 주행 장치의 주행 명령을 생성하는 주행 명령 생성 시스템에 있어서,
    추종 모드에서 선행 이동체로부터 수신한 상기 선행 이동체의 주행 정보를 기초로 상태 정보를 추정하고, 상기 상태 정보를 기초로 주행 명령을 생성하는 메인 제어기; 및
    상기 주행 명령에 따라 상기 주행 장치의 모터를 구동하는 모터 제어기;를 포함하는 주행 장치의 주행 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선행 이동체로부터 상기 선행 이동체의 제1 주행 명령을 더 수신하고,
    상기 메인 제어기는, 상기 상태 정보를 기초로 상기 선행 이동체의 제1 주행 명령을 보정한 제2 주행 명령을 생성하고,
    상기 모터 제어기는, 상기 제2 주행 명령에 따라 상기 주행 장치의 모터를 구동하는, 주행 장치의 주행 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 상태 정보는,
    상기 선행 이동체의 요(yaw), 롤(roll), 피치(pitch)를 기초로 예측된 상기 선행 이동체가 주행하는 지면의 상태 정보 및 상기 선행 이동체의 모터에 공급되는 전류량을 기초로 예측된 주행 상태 정보 중 적어도 하나인, 주행 장치의 주행 제어 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 메인 제어기는,
    상기 선행 이동체의 요 각(yaw angle), 롤 각(roll angle) 및 피치 각(pitch angle) 중 하나가 기준값 이상인 경우, 상기 제1 주행 명령의 조향 각 및 속도 중 적어도 하나를 증감시킨 상기 제2 주행 명령을 생성하는, 주행 장치의 주행 제어 시스템.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 메인 제어기는,
    상기 선행 이동체의 특정 모터의 전류량의 증감에 따라 상기 제1 주행 명령의 조향 각 및 속도 중 적어도 하나를 증감시킨 상기 제2 주행 명령을 생성하는, 주행 장치의 주행 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상태 정보는, 상기 선행 이동체의 요(yaw), 롤(roll), 피치(pitch)를 기초로 예측된 상기 선행 이동체가 주행하는 지면의 상태 정보 및 상기 선행 이동체의 GPS 정보를 기초로 예측된 상기 선행 이동체의 좌표 정보를 포함하는, 주행 장치의 주행 제어 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 메인 제어기는,
    상기 선행 이동체의 영상 및 상기 선행 이동체와의 거리를 획득하고, 상기 영상 및 거리를 기초로 예측된 상기 선행 이동체의 움직임 정보를 획득하는, 주행 장치의 주행 제어 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 메인 제어기는,
    상기 선행 이동체가 가시권에 존재하는지 여부 및 요구되는 신뢰도에 따라 상기 지면의 상태 정보와, 상기 선행 이동체의 움직임 정보 및 좌표 정보 중 적어도 하나를 기초로 상기 주행 명령을 생성하는, 주행 장치의 주행 제어 생성 시스템.
  9. 주행 장치의 주행 명령을 생성하는 주행 명령 생성 시스템에 있어서,
    주행 모드에서 상기 주행 장치의 주행 명령 및 상기 주행 명령에 따른 상기 주행 장치의 주행 동안 감지된 주행 정보가 저장된 저장부;
    복귀 모드에서 상기 저장된 주행 명령과 주행 정보를 역순으로 독출하여, 상기 독출된 주행 정보를 기초로 상태 정보를 추정하고, 상기 상태 정보를 기초로 상기 주행 명령을 보정한 역주행 명령을 생성하는 메인 제어기; 및
    상기 주행 모드에서 상기 주행 명령에 따라 상기 주행 장치의 모터를 구동하고, 상기 복귀 모드에서 상기 역주행 명령에 따라 상기 주행 장치의 모터를 구동하는 모터 제어기;를 포함하는 주행 장치의 주행 제어 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 상태 정보는,
    상기 주행 장치의 요(yaw), 롤(roll), 피치(pitch)를 기초로 예측된 상기 주행 장치가 주행하는 지면의 상태 정보 및 상기 주행 장치의 모터에 공급되는 전류량을 기초로 예측된 주행 상태 정보 중 적어도 하나인, 주행 장치의 주행 제어 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 메인 제어기는,
    상기 주행 장치의 요 각(yaw angle), 롤 각(roll angle) 및 피치 각(pitch angle) 중 하나가 기준값 이상인 경우, 상기 주행 명령의 조향 각 및 속도 중 적어도 하나를 증감시킨 상기 역주행 명령을 생성하는, 주행 장치의 주행 제어 시스템.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 메인 제어기는,
    상기 주행 장치의 특정 모터의 전류량의 증감에 따라 상기 주행 명령의 조향 각 및 속도 중 적어도 하나를 증감시킨 상기 역주행 명령을 생성하는, 주행 장치의 주행 제어 시스템.
  13. 주행 명령에 따라 주행하는 주행 장치에 있어서,
    주행 명령을 생성하는 메인 제어기;
    상기 주행 명령에 따라 모터를 구동하는 모터 제어기;
    상기 자신의 주행 정보를 감지하는 센서; 및
    상기 자신의 주행 명령 및 주행 정보를 저장하는 저장부;를 포함하는 주행 장치.
  14. 제13항에 있어서, 추종 모드에서,
    상기 메인 제어기는, 선행 이동체의 주행 정보를 기초로 상태 정보를 추정하고, 상기 상태 정보를 기초로 주행 명령을 생성하고,
    상기 상태 정보는,
    상기 선행 이동체의 요(yaw), 롤(roll), 피치(pitch)를 기초로 예측된 상기 선행 이동체가 주행하는 지면의 상태 정보 및 상기 선행 이동체의 GPS 정보를 기초로 예측된 상기 선행 이동체의 좌표 정보를 포함하고,
    상기 메인 제어기는,
    상기 선행 이동체가 가시권에 존재하는지 여부 및 요구되는 신뢰도에 따라 상기 지면의 상태 정보와, 상기 선행 이동체의 영상과 상기 선행 이동체와의 거리를 기초로 예측된 선행 이동체의 움직임 정보 및 상기 좌표 정보 중 적어도 하나를 기초로 상기 주행 명령을 생성하는, 주행 장치.
  15. 제13항에 있어서, 추종 모드에서,
    상기 메인 제어기는, 선행 이동체의 주행 정보를 기초로 상태 정보를 추정하고, 상기 상태 정보를 기초로 상기 선행 이동체로부터 수신한 상기 선행 이동체의 주행 명령을 보정한 보정 주행 명령을 생성하고,
    상기 상태 정보는,
    상기 선행 이동체의 요(yaw), 롤(roll), 피치(pitch)를 기초로 예측된 상기 선행 이동체가 주행하는 지면의 상태 정보 및 상기 선행 이동체의 모터에 공급되는 전류량을 기초로 예측된 주행 상태 정보 중 적어도 하나이고,
    상기 메인 제어기는,
    상기 선행 이동체의 요 각(yaw angle), 롤 각(roll angle) 및 피치 각(pitch angle)의 변화량, 및 상기 선행 이동체의 특정 모터의 전류량의 증감 중 적어도 하나에 따라 상기 주행 명령의 조향 각 및 속도 중 적어도 하나를 증감시킨 상기 보정 주행 명령을 생성하는, 주행 장치.
  16. 제13항에 있어서, 복귀 모드에서,
    상기 메인 제어기는, 주행 모드 동안 저장된 자신의 주행 명령 및 주행 정보를 역순으로 독출하여, 상기 독출된 주행 정보를 기초로 상태 정보를 추정하고, 상기 상태 정보를 기초로 상기 주행 명령을 보정한 역주행 명령을 생성하고,
    상기 상태 정보는,
    상기 주행 장치의 요(yaw), 롤(roll), 피치(pitch)를 기초로 예측된 상기 이동체가 주행하는 지면의 상태 정보 및 상기 주행 장치의 모터에 공급되는 전류량을 기초로 예측된 주행 상태 정보 중 적어도 하나이고,
    상기 메인 제어기는,
    상기 주행 장치의 요 각(yaw angle), 롤 각(roll angle) 및 피치 각(pitch angle)의 변화량, 및 상기 선행 이동체의 특정 모터의 전류량의 증감 중 적어도 하나에 따라 상기 주행 명령의 조향 각 및 속도 중 적어도 하나를 증감시킨 상기 역 주행 명령을 생성하는, 주행 장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108268027A (zh) * 2016-12-30 2018-07-10 乐视汽车（北京）有限公司 驾驶轨迹优化方法及优化系统
CN108614551A (zh) * 2016-12-12 2018-10-02 财团法人工业技术研究院 远端操作载具及其载具控制装置与控制方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030073447A (ko) 2002-03-11 2003-09-19 주식회사 엘지이아이 로봇의 목표물 추종장치 및 방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4073574B2 (ja) * 1999-05-10 2008-04-09 本田技研工業株式会社 自動追従走行車における操舵制御装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030073447A (ko) 2002-03-11 2003-09-19 주식회사 엘지이아이 로봇의 목표물 추종장치 및 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108614551A (zh) * 2016-12-12 2018-10-02 财团法人工业技术研究院 远端操作载具及其载具控制装置与控制方法
CN108614551B (zh) * 2016-12-12 2021-04-13 财团法人工业技术研究院 远端操作载具及其载具控制装置与控制方法
CN108268027A (zh) * 2016-12-30 2018-07-10 乐视汽车（北京）有限公司 驾驶轨迹优化方法及优化系统

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