KR20180106514A - 위치 판단 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 - Google Patents

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KR20180106514A
KR20180106514A KR1020170034924A KR20170034924A KR20180106514A KR 20180106514 A KR20180106514 A KR 20180106514A KR 1020170034924 A KR1020170034924 A KR 1020170034924A KR 20170034924 A KR20170034924 A KR 20170034924A KR 20180106514 A KR20180106514 A KR 20180106514A
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Abstract

위치 판단 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 판단 시스템은 이동체에 탑재되어 주변 공간을 스캔하는 레이저(Laser) 센서를 포함하는 스캐닝부, 스캔 대상 공간에 대응하는 기준 맵(Reference Map) 데이터를 고려하여 상기 스캔 대상 공간 내에서의 상기 스캐닝부의 스캔 위치 및 상기 스캔 위치에서의 스캔 각도를 설정하고, 상기 이동체의 이동 경로를 설정하는 스캔 조건 설정부 및 상기 스캔 위치에서 상기 스캐닝부를 통해 획득된 스캔 데이터와 상기 기준 맵 데이터를 비교하여 상기 이동체의 위치를 판단하는 위치 판단부를 포함한다.

Description

위치 판단 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체{SYSTEM AMD METHOD FOR DETERMINING LOCATION AND COMPUTER READABLE RECORDING MEDIUM}
본 발명은 위치 판단 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 레이저 센서를 이용한 스캔 데이터를 이용하여 자신의 위치를 판단할 수 있는 위치 판단 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 관한 것이다.
공간에서 특정한 작업을 수행하는 로봇을 활용하는 경우 로봇의 위치를 정확하게 검출하는 것이 중요하다. 공간 외부의 작업자가 로봇을 직접 제어하는 경우에는 로봇 스스로 자신의 위치를 판단할 필요가 없을 수 있으며, 상기 작업자는 GPS 센서 등을 이용하여 로봇의 위치를 판단할 수 있다.
작업자가 로봇의 동작을 직접 제어하는 경우에는 인간의 노동력을 절감하는 것 이상의 효과를 기대하기 어렵다. 그러나, 인공지능(A.I) 기술 개발이 활발해지면서 인간의 직접 제어가 최소화되는 로봇이 등장하고 있으며, 특정한 공간에서 이동하면서 작업을 수행하는 로봇은 스스로 자신의 위치를 판단할 수 있는 기능이 필요하게 되었다.
본 발명은 공간에서 장치 스스로 자신의 위치를 정확하게 판단할 수 있는 위치 판단 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 판단 시스템은, 이동체에 탑재되어 주변 공간을 스캔하는 레이저(Laser) 센서를 포함하는 스캐닝부, 스캔 대상 공간에 대응하는 기준 맵(Reference Map) 데이터를 고려하여 상기 스캔 대상 공간 내에서의 상기 스캐닝부의 스캔 위치 및 상기 스캔 위치에서의 스캔 각도를 설정하고, 상기 이동체의 이동 경로를 설정하는 스캔 조건 설정부 및 상기 스캔 위치에서 상기 스캐닝부를 통해 획득된 스캔 데이터와 상기 기준 맵 데이터를 비교하여 상기 이동체의 위치를 판단하는 위치 판단부를 포함한다.
또한, 상기 스캔 대상 공간 내의 임의의 기준위치에서 상기 스캐닝부를 통해 획득된 스캔 데이터로부터 상기 기준 맵을 생성하는 기준 맵 생성부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 이동체의 이동 경로는 상기 스캔 위치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이동체의 위치를 보정하는 위치 보정부를 더 포함하고, 상기 위치 보정부는 상기 위치 판단부에서 판단된 상기 이동체의 위치가 상기 이동 경로에서 미리 결정된 범위 이상으로 벗어난 경우 상기 이동체의 위치를 상기 이동 경로에 대응하도록 조정할 수 있다.
또한, 상기 스캔 데이터는 물체까지의 거리 및 각도 데이터를 포함하고, 상기 기준 맵 데이터는 그리드(Grid) 데이터를 포함하며, 상기 위치 판단부는 상기 그리드 데이터를 상기 거리 및 각도 데이터에 대응하도록 변환하고, 변환된 상기 그리드 데이터와 상기 거리 및 각도 데이터를 비교하여 상기 이동체의 위치를 판단할 수 있다.
또한, 상기 스캔 조건 설정부는 상기 스캔 대상 공간 내의 물체의 위치 및 상기 레이저 센서의 신호 반사 정도를 고려하여 상기 스캔 위치 및 스캔 각도를 설정할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 판단 방법은, 이동체에 탑재되어 주변 공간을 스캔하는 레이저(Laser) 센서를 포함하는 위치 판단 장치를 통해 수행되는 위치 판단 방법으로서, 스캔 대상 공간에 대응하는 기준 맵(Reference Map) 데이터를 고려하여 상기 스캔 대상 공간 내에서의 상기 레이저 센서의 스캔 위치 및 상기 스캔 위치에서의 스캔 각도를 설정하는 단계, 상기 이동체의 이동 경로를 설정하는 단계, 상기 스캔 위치에서 상기 스캐닝부를 통해 획득된 스캔 데이터와 상기 기준 맵 데이터를 비교하여 상기 이동체의 위치를 판단하는 단계 및 상기 이동체의 이동 경로와 상기 이동체의 위치를 비교하여 상기 이동체의 위치를 보정하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 스캔 대상 공간 내의 임의의 기준위치에서 상기 레이저 센서를 통해 획득된 스캔 데이터로부터 상기 기준 맵을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 이동체의 이동 경로는 상기 스캔 위치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이동체의 위치를 보정하는 단계에서는 상기 이동체의 위치를 판단하는 단계에서 판단된 상기 이동체의 위치가 상기 이동 경로에서 미리 결정된 범위 이상으로 벗어난 경우 상기 이동체의 위치를 상기 이동 경로에 대응하도록 조정할 수 있다.
또한, 상기 스캔 데이터는 물체까지의 거리 및 각도 데이터를 포함하고, 상기 기준 맵 데이터는 그리드(Grid) 데이터를 포함하며, 상기 이동체의 위치를 판단하는 단계에서는 상기 그리드 데이터를 상기 거리 및 각도 데이터에 대응하도록 변환하고, 변환된 상기 그리드 데이터와 상기 거리 및 각도 데이터를 비교하여 상기 이동체의 위치를 판단할 수 있다.
또한, 상기 스캔 위치 및 스캔 각도를 설정하는 단계에서는 상기 스캔 대상 공간 내의 물체의 위치 및 상기 레이저 센서의 신호 반사 정도를 고려하여 상기 스캔 위치 및 스캔 각도를 설정할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 위치 판단 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체가 제공될 수 있다.
본 발명은 공간에서 장치 스스로 자신의 위치를 정확하게 판단할 수 있는 위치 판단 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 판단 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 위치 판단 시스템에 포함되는 스캐닝부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 판단 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 위치 판단 시스템을 통해 획득되는 기준 맵을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 위치 판단 시스템에 의해 설정되는 스캔 위치 및 스캔 각도를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 판단 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 기준 맵 데이터와 스캔 데이터를 비교하기 위한 데이터 변환 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 판단 방법의 흐름을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 판단 방법의 흐름을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 판단 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 판단 시스템(100)은 스캐닝부(110), 스캔 조건 설정부(120) 및 위치 판단부(130)를 포함한다.
스캐닝부(110)는 이동체(미도시)에 탑재되어 주변 공간을 스캔하는 레이저(Laser) 센서를 포함한다. 상기 이동체는 다양한 형태의 동력 장치로부터 동력을 제공받을 수 있으며, 임의의 공간에서 이동 가능하며 상기 공간에서 다양한 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 이동체는 임의의 공간의 면적 또는 체적을 계산할 수 있으며, 임의의 공간에 그림을 그리거나 특정한 위치에 표시를 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 판단 시스템(100)은 상기 이동체의 임의의 공간에서의 위치를 판단하는 것을 목적으로 하며, 상기 이동체의 정확한 위치를 판단함으로써 상기 이동체가 상기 임의의 공간에서 정확한 동작을 수행할 수 있도록 할 수 있다.
상기 레이저 센서는 상기 이동체 주변의 공간을 스캔하는 것으로 이해할 수 있으며, 스캐닝부(110)는 상기 레이저 센서에서 출력된 레이저 신호가 반사되는 정보를 이용하여 주변 공간에 있는 사물의 위치 정보를 획득할 수 있으며, 상기 위치 정보는 극좌표 형식으로 표현될 수 있다.
한편, 상기 스캔 각도는 상기 스캔 위치에서 상기 레이저 센서의 스캐닝 각도를 의미할 수 있으며, Degree 또는 Radian 단위로 표현 가능하다. 그리고, 상기 스캔 각도의 크기는 x축을 기준으로 표현되거나, 직전 스캔 위치에서의 스캐닝 동작이 종료된 시점에서의 상기 레이저 센서의 각도를 기준으로 표현될 수 있다.
일 실시예에서 상기 레이저 센서는 라이다(LiDAR) 센서일 수 있으며, 스캐닝부(110)는 상기 레이저 센서를 이용하여 공간에 배치된 물체 또는 기둥, 상기 공간을 둘러싸는 벽 등에 관한 정보, 다시 말해 상기 공간의 특징이 될 수 있는 정보를 획득할 수 있다.
스캐닝부(110)에서 획득하는 상기 공간의 특징에 관한 정보는 상기 이동체의 위치를 판단하는데 사용되며, 상기 공간의 특징에 관한 정보가 정확할수록 상기 이동체의 위치를 보다 정확하게 판단할 수 있다. 이하에서는 상기 공간을 스캔 대상 공간으로 지칭하기로 한다.
스캔 조건 설정부(120)는 상기 스캔 대상 공간에 대응하는 기준 맵(Reference Map) 데이터를 고려하여 상기 스캔 대상 공간 내에서의 스캐닝부(110)의 스캔 위치 및 상기 스캔 위치에서의 스캔 각도를 설정하고, 상기 이동체의 이동 경로를 설정한다. 상기 기준 맵(Reference Map)은 상기 스캔 대상 공간의 정보를 포함하는 일종의 도면일 수 있으며, 일 실시예에서 상기 기준 맵은 캐드(CAD) 도면일 수 있다.
상기 기준 맵은 상기 이동체의 이동 경로, 스캐닝부(110)의 스캔 위치 및 상기 스캔 위치에서의 스캔 각도를 설정하기 위한 기초 정보로 활용될 수 있다. 또한, 상기 기준 맵은 위치 판단부(130)에서 상기 이동체의 위치를 판단하기 위한 비교 데이터를 제공할 수 있다.
한편, 스캐닝부(110)는 상기 레이저 센서를 포함하며, 상기 이동체에 탑재되므로 스캐닝부(110)의 스캔 위치는 상기 이동체의 스캔 위치 또는 상기 레이저 센서의 스캔 위치와 동일할 수 있다. 그리고, 상기 스캔 각도는 상기 레이저 센서의 스캔 각도와 동일한 의미를 가질 수 있다.
스캐닝부(110)는 상기 레이저 센서를 회전시키는 모터(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 상기 모터는 상기 레이저 센서가 360˚ 회전할 수 있도록 하며, 레이저 센서의 회전 방향은 필요에 따라 다양하게 제어될 수 있다.
상기 스캔 위치와 스캔 각도는 상기 기준 맵 데이터를 고려하여 설정될 수 있는데, 예컨대, 상기 스캔 대상 공간에 존재하는 기둥, 유리창, 장애물 등을 피할 수 있는 위치와 각도로 설정될 수 있다. 또한, 상기 레이저 센서에서 출력된 스캔 신호를 반사할 물체가 존재하지 않는 공간에서는 스캔 데이터를 획득하기 어려울 수 있으므로, 상기 스캔 위치와 스캔 각도는 상기 스캔 대상 공간 내의 비어있는 공간에 배치되어 기둥이나 장애물 등을 스캔할 수 있는 위치와 각도로 설정될 수 있다.
한편, 상기 스캔 위치는 유한한 개수의 위치로 설정될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 스캐닝부(110)는 상기 이동 경로 상에서 연속적으로 스캐닝 동작을 수행할 수도 있다.
위치 판단부(130)는 상기 스캔 위치에서 스캐닝부(110)를 통해 획득된 스캔 데이터와 상기 기준 맵 데이터를 비교하여 상기 이동체의 위치를 판단한다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 기준 맵은 상기 스캔 대상 공간에 대한 정보를 제공할 수 있으므로 스캐닝부(110)에서 레이저 센서를 통해 획득한 스캔 데이터와 상기 기준 맵 데이터를 비교함으로써 상기 이동체의 위치를 추정할 수 있다.
상기 스캔 데이터는 상기 스캔 대상 공간에 존재하는 물체가 상기 이동체로부터 떨어진 거리 및 상기 이동체로부터의 각도에 관한 정보를 포함할 수 있는데, 상기 스캔 데이터와 상기 기준 맵 데이터를 비교하면 상기 이동체의 위치로 추정되는 지점 내지는 좌표가 하나 또는 둘 이상 검출될 수 있다.
위치 판단부(130)는 상기 스캔 데이터에 포함되는 복수의 거리/각도 데이터와 상기 기준 맵 데이터를 비교함으로써 상기 이동체의 위치로 가장 신뢰성 높은 지점 내지는 좌표를 추정할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 위치 판단 시스템에 포함되는 스캐닝부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 스캐닝부는 레이저 센서(Laser Sensor)를 포함하고 이동체(V)에 탑재될 수 있다. 도 2에 도시되는 상기 이동체(V)는 양 측면에 배치되는 한 쌍의 바퀴를 이용하여 이동할 수 있으며, 상기 이동체(V)는 하부에 적어도 하나의 바퀴를 더 포함할 수 있으며, 이를 통해 균형을 유지할 수 있다.
한편, 상기 이동체(V)를 움직일 수 있도록 하는 구성은 반드시 바퀴로 제한되지 않으며, 상기 이동체(V)는 캐터필러를 통해 이동할 수도 있으며, 또는 비행 가능하도록 구성될 수도 있다. 즉, 상기 이동체(V)가 상기 스캔 대상 공간 내에서 자유롭게 움직일 수 있도록 하는 어떠한 구성이라도 포함할 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다 할 것이다.
도 1을 참조로 하여 설명한 바와 같이, 상기 레이저 센서를 통해 상기 이동체(V)의 위치를 판단할 수 있으므로 상기 이동체(V)의 위치는 상기 레이저 센서의 위치와 실질적으로 동일한 것으로 이해할 수 있다.
또한, 상기 이동체(V)의 위치, 즉 상기 레이저 센서의 위치는 (px, py)의 좌표 형식으로 표현될 수 있다. 또한, 상기 레이저 센서는 모터에 의해 회전 가능하며, 회전 방향은 필요에 따라 다양하게 제어될 수 있다. 이때, 상기 레이저 센서의 각도는 도 2의 x축을 기준으로 표현될 수 있으며, 상기 레이저 센서에 의해 검출되는 물체의 위치는 (θL, d)의 극좌표 형식으로 표현될 수 있다. 여기서 d는 검출된 물체까지의 거리를 의미한다.
한편, 상기 레이저 센서는 상기 이동체(V)에 탑재되어 상기 이동체(V)와 독립적으로 회전할 수 있으므로 상기 레이저 센서가 향하는 방향과 상기 이동체(V)가 향하는 방향이 다를 수 있다. 따라서, 상기 레이저 센서로부터 검출된 물체까지의 각도와 별도로 상기 이동체(V)의 회전 각도가 산출될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 판단 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 판단 시스템(200)은 스캐닝부(210), 스캔 조건 설정부(220), 위치 판단부(230) 및 기준 맵 생성부(240)를 포함한다. 스캐닝부(210), 스캔 조건 설정부(220) 및 위치 판단부(230)는 도 1을 참조로 하여 설명한 스캐닝부(110), 스캔 조건 설정부(120) 및 위치 판단부(130)와 실질적으로 동일한 기능을 수행하므로 중복되는 내용에 한하여 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
기준 맵 생성부(240)는 스캔 대상 공간에 대응하는 기준 맵(Reference Map)을 생성할 수 있으며, 예컨대 상기 스캔 대상 공간 내의 임의의 기준위치에서 스캐닝부(210)를 통해 획득되는 스캔 데이터로부터 기준 맵(Reference Map)을 생성한다.
상기 기준위치는 상기 스캔 대상 공간 내의 임의의 위치가 될 수 있으며, 일반적으로는 상기 스캔 대상 공간의 가운데 지점으로 선택되는 것이 바람직할 수 있으며, 유리창에 가까운 위치 또는 근접한 장애물이 존재하는 위치는 상기 기준위치로 적합하지 않을 수 있다. 유리창에서는 레이저 센서에서 출력되는 스캔 신호가 반사되지 않을 확률이 높기 때문에 스캔 데이터를 얻는데 문제가 될 수 있으며, 근접한 위치에 장애물이 존재하는 경우에는 상기 장애물 뒤 공간에 대한 스캔 데이터를 얻기 어려울 수 있기 때문이다.
또한, 상기 레이저 센서에서 출력된 스캔 신호를 반사할 물체가 존재하지 않는 공간에서는 스캔 데이터를 획득하기 어려울 수 있으므로, 상기 기준위치는 상기 스캔 대상 공간 내의 비어있는 공간에 배치되어 기둥이나 장애물 등을 스캔할 수 있는 위치로 설정될 수 있다.
한편, 장애물 또는 기둥에 의해 완전한 스캔 데이터를 획득하기 어려운 경우에는 상기 기준위치에서 1차 스캐닝을 수행한 후, 상기 장애물 또는 기둥 뒷편의 임의의 위치를 지정하여 2차 스캐닝을 수행함으로써 보다 완전한 스캔 데이터를 획득할 수 있다.
이동체가 상기 기준위치에서 정지해 있는 상태에서, 상기 레이저 센서는 360˚ 회전하여 상기 스캔 대상 공간을 스캔하여 상기 스캔 데이터를 생성한다. 또한, 필요한 경우 스캐닝부(210)에 포함되는 상기 레이저 센서는 틸트(tilt) 제어 등을 통해 고저 방향으로 스캔 각도가 제어될 수 있다.
기준 맵 생성부(240)는 상기 기준위치에서 획득된 상기 스캔 데이터에 SLAM 알고리즘을 적용하여 상기 기준 맵을 생성할 수 있다. SLAM은 Simultaneous Localization and Mapping 의 약자로, CML(Concurrent Mapping and Localization)이라고도 한다. SLAM 알고리즘은 맵(Map)도 주어져 있지 않고, 맵에서의 센서의 위치도 판단할 수 없는 경우에 주변 환경을 상기 센서로 감지해가면서 맵을 생성하고, 상기 맵에서 센서의 위치까지 추정하는 알고리즘을 의미한다.
한편, 상기 기준 맵은 상기 스캔 데이터에 대응하는 이미지 프레임에 포함되는 픽셀의 이미지 데이터로 구성될 수 있다. 예컨대, 상기 스캔 대상 공간이 하나의 프레임으로 표현되는 경우, 사물이 존재하는 위치에 대응하는 픽셀은 검은색(Black)으로 표시되고, 비어있는 공간에 대응하는 픽셀은 흰색(White)으로 표시될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 기준 맵 생성부(240)는 상기 스캔 대상 공간에 대응하는 도면을 수신하여 상기 기준 맵을 생성할 수 있다. 상기 도면은 상기 스캔 대상 공간에 대한 정보를 포함하는 것으로 이해할 수 있으며, 일 실시예에서 상기 도면은 CAD 도면일 수 있다. 따라서, 상기 도면이 존재하는 경우에는 상기 도면이 상기 기준 맵과 같은 역할을 할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 위치 판단 시스템을 통해 획득되는 기준 맵을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4에 도시되는 상기 기준 맵(Reference Map)은 도 3을 참조로 하여 설명한 기준 맵 생성부(240)에서 생성되는 것으로 이해할 수 있다. 즉, 도 4의 상기 기준 맵은 임의의 기준위치(reference)에서 스캐닝부(210)에 포함된 레이저 센서를 회전시켜 얻은 스캔 데이터를 이용하여 생성될 수 있다. 따라서, 스캔 대상 공간에 대응하는 도면(예컨대, CAD 도면, 설계도 등)이 존재하는 경우에는 도 4에 도시되는 기준 맵과 다른 형상을 갖는 기준 맵이 이용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 기준위치(reference)에서 상기 레이저 센서를 통해 획득한 스캔 데이터를 이용하여 생성된 기준 맵(Reference Map)에서 유리창(glass)이 존재하는 위치에서는 상기 레이저 센서에서 출력된 스캔 신호의 반사가 적절하게 일어나지 않아 상기 유리창(glass)의 위치에서부터 상기 기준위치(reference)까지 정상적인 스캔 데이터가 획득되지 않는 것을 확인할 수 있다.
또한, 기둥(pillar)의 뒷 공간으로부터는 스캔 데이터가 정상적으로 획득되지 않음을 확인할 수 있다. 따라서, 상기 레이저 센서를 통해 획득되는 상기 스캔 데이터를 통해 상기 기준 맵을 생성하면 스캔 대상 공간에서 유리창이 존재하는 위치와 기둥 또는 장애물이 존재하는 위치를 대략적으로 판단할 수 있다.
한편, 정지상태의 스캐닝 센서를 회전시켜 획득한 스캔 데이터를 이용하여 상기 기준 맵을 생성하는 경우에는, 상기 스캔 대상 공간의 환경(예컨대 공간의 크기 등)에 따라 스캔 거리가 달라질 수 있으며 이로 인하여 상기 기준 맵의 정확도가 떨어질 수 있다. 따라서 상기 기준 맵은 상기 이동체의 이동 경로, 스캔 위치 및 스캔 각도를 설정하는데에 참고 데이터로 활용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 스캔 대상 공간에 대한 도면이 존재하는 경우에는 상기 도면과 상기 기준 맵을 함께 사용하는 것이 상기 구동형 마킹 장치의 보다 정확한 동작을 구현하는데 도움이 될 수 있다.
한편, 상기 구동형 마킹 장치의 이동 경로, 스캔 위치 및 스캔 각도는 상기 스캔 대상 공간에 대한 정확한 스캔 데이터를 획득할 수 있도록 설정되며, 도 4에서는 상기 기준위치(reference)를 포함하여 유리창(glass)과 기둥(pillar)에서 최대한 이격되는 위치와 각도가 설정될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 위치 판단 시스템에 의해 설정되는 스캔 위치 및 스캔 각도를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5의 경로는 상기 이동체의 이동 경로의 예로써 도시되며, 상기 이동체의 이동 경로는 상기 스캔 위치를 포함할 수 있다. 도 5를 참조하면, 상기 이동체는 제1 지점(x1, y1, θ1) 내지 제7 지점(x7, y7, θ7)에서 상기 레이저 센서를 이용하여 스캐닝 동작을 수행할 수 있다.
도 5에서는 상기 이동체가 스캐닝 동작을 수행하는 특정한 몇 개의 스캔 위치를 도시하고 있으며, 이는 상기 이동체의 위치를 정확하게 파악하기 위한 위치로 이해할 수 있다.
그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 판단 시스템에서는 상기 이동체에 대하여 특정한 스캔 위치가 지정되지 않고 설정된 상기 이동경로를 따라 이동하면서 연속적으로 스캐닝 동작을 수행할 수 있다.
한편, 상기 스캔 각도는 각각의 스캔 위치에서 상기 스캐닝 센서의 스캐닝 각도를 의미하며 Degree 또는 Radian 단위로 표현 가능하다. 그리고, 상기 스캔 각도의 크기는 x축을 기준으로 표현되거나, 직전 스캔 위치에서의 스캐닝 동작이 종료된 시점에서의 상기 스캐닝 센서의 각도를 기준으로 표현될 수 있다.
각각의 상기 스캔 위치에서 상기 이동체는 정지할 수 있으며, 상기 스캔 위치에 정지한 상태에서 상기 레이저 센서를 회전시켜 주변 공간을 스캐닝 한다. 다만, 앞서 설명한 바와 같이 이동체에 대하여 특정한 스캔 위치가 지정되지 않은 상태에서 상기 이동체는 설정된 상기 이동 경로를 따라 이동하면서 연속적으로 스캐닝 동작을 수행할 수 있다. 따라서, 이러한 경우에는 상기 스캔 위치에서 정지하는 동작이 수행되지 않는 것으로 이해할 수 있다.
또한, 상기 스캐닝 동작을 통해 획득되는 스캔 데이터와 상기 기준 맵 데이터를 비교함으로써 상기 이동체의 위치가 상기 이동 경로에 일치하는지 여부를 판단할 수 있다.
한편, 도 5에는 총 7개의 스캔 위치가 도시되어 있으나 본 발명이 반드시 상기 7개의 스캔 위치로 제한되는 것은 아니며, 상기 스캔 위치는 상기 스캔 대상 공간에 존재하는 기둥, 유리창, 장애물 등의 위치에 의하여 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 상기 스캔 대상 공간 내에 비어있는 공간이 존재하는 경우에는 상기 비어있는 공간에서는 스캔 신호가 반사될 수 없으므로 상기 복수의 스캔 위치와 스캔 각도는 상기 비어있는 공간의 위치를 고려하여 설정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 판단 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 판단 시스템(300)은 스캐닝부(310), 스캔 조건 설정부(320), 위치 판단부(330) 및 위치 보정부(340)를 포함한다. 스캐닝부(310), 스캔 조건 설정부(320) 및 위치 판단부(330)는 도 1 및 도 3을 참조로 하여 설명한 스캐닝부(110, 210), 스캔 조건 설정부(120, 220) 및 위치 판단부(130, 230)와 실질적으로 동일한 기능을 수행하므로 중복되는 내용에 한하여 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
위치 보정부(340)는 상기 이동체의 위치를 보정하며, 위치 판단부(330)에서 판단된 상기 이동체의 위치가 상기 이동 경로에서 미리 설정된 범위 이상으로 벗어난 경우 상기 이동체의 위치를 상기 이동 경로에 대응하도록 조정한다.
앞선 도면들을 참조로 하여 설명한 바와 같이, 위치 판단부(330)는 지속적으로 상기 이동체의 위치를 판단할 수 있으며, 위치 보정부(340)는 위치 판단부(330)의 판단 결과와 미리 설정된 상기 이동체의 이동 경로를 비교할 수 있다.
스캔 대상 공간에서 상기 이동체가 주어진 동작을 정확하게 수행하기 위해서는 상기 스캔 대상 공간에서의 상기 이동체의 정확한 위치를 판단하고, 미리 설정된 상기 이동 경로를 따라 이동하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 상기 이동체의 위치를 보정하기 위한 오차 범위는 최대한 좁게 설정되는 것이 바람직하다.
상기 이동체의 위치를 정확하게 검출하고, 이를 통해 상기 이동체의 위치를 조정 또는 보정하기 위해서 본 발명에 따른 위치 판단 시스템은 IMU 센서 등의 보조 장치를 이용할 수 있다.
상기 IMU 센서는 위치 판단부(330)에 상기 이동체의 가속도 정보를 제공할 수 있으며, 위치 판단부(330)는 상기 가속도 정보를 적분하여 상기 이동체의 이동 방향과 이동 거리에 관한 정보를 생성할 수 있다. 위치 판단부(330)는 상기 이동 방향 및 이동 거리에 관한 정보를 이용하여 상기 이동체의 위치 판단의 정확도를 높일 수 있다.
한편, 상기 이동체의 위치를 보정하기 위해 사용되는 장치가 반드시 상기 IMU 센서로 제한되는 것은 아니며, 예컨대 임의의 위치에 설치되어 위치 신호를 출력하는 송신기와 상기 이동체에 부착되어 상기 위치 신호를 수신하는 수신기를 이용하여 위치를 보정하는 것도 가능하다. 즉, 상기 이동체의 위치를 보정할 수 있는 어떠한 종류의 센서도 적용 가능함은 통상의 기술자에게 자명하다 할 것이다.
도 7은 기준 맵 데이터와 스캔 데이터를 비교하기 위한 데이터 변환 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 기준 맵 데이터는 그리드(Grid) 형식으로 표시될 수 있으며 다른 격자 영역에 비하여 어둡게 표시된 부분은 레이저 센서의 스캔 신호를 반사하는 물체가 있음을 나타낸다. 각각의 격자 영역은 (xm,i, ym,i), (xm,l, ym,l)과 같은 좌표 형식으로 표시될 수 있다.
본 발명에 따른 위치 판단부(130, 230, 330)는 상기 이동체의 위치를 판단하기 위해 상기 기준 맵 데이터와 스캔 데이터를 비교하는 동작을 수행하는데, 그리드 데이터를 포함하는 상기 기준 맵 데이터와는 달리 상기 스캔 데이터는 물체까지의 거리 및 각도에 관한 데이터를 포함한다. 따라서, 위치 판단부(130, 230, 330)는 상기 기준 맵 데이터와 상기 스캔 데이터를 비교하기 위해 그리드 형식의 상기 기준 맵 데이터를 거리와 각도에 관한 데이터로 변환할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 기준 맵 데이터에서 (xm,i, ym,i) 및 (xm,l, ym,l)의 좌표로 표현되는 위치는, 각각 (Φm,i,dm,i) 및 (Φm,l,dm,l)의 극좌표 형식의 데이터로 변환될 수 있으며 상기 극좌표 데이터는 상기 스캔 데이터의 데이터 형식과 일치한다. 따라서, 위치 판단부(130, 230, 330)는 변환된 상기 기준 맵 데이터와 상기 스캔 데이터를 직접 비교할 수 있으며, 비교 결과를 이용하여 상기 이동체의 위치를 판단할 수 있다.
도 7에서 파선으로 둘러싸인 각각의 격자 영역은 디스플레이 장치를 통해 표현되는 경우에 있어서 각각의 화소(pixel)에 대응하는 것으로 이해할 수 있으며, 극좌표 변환을 위한 기준점은 도 7에 도시되는 바와 같이 반드시 원점(0, 0)으로 제한되지 않는다.
한편, 스캐닝부(110, 210, 310)에서 상기 스캔 대상 공간에 존재하는 물체에 대한 스캔 데이터가 획득되면, 위치 판단부(130, 230, 330)는 상기 스캔 데이터에 대응하는 거리/각도 데이터와 변환된 상기 기준 맵 데이터를 비교하여 일치하는 데이터가 존재하는지 판단할 수 있다.
상기 판단 결과에 따라 일치하는 데이터가 여러 개 존재할 수 있으며, 위치 판단부(130, 230, 330)는 복수의 스캔 데이터와 변환된 상기 기준 맵 데이터를 비교하여 상기 이동체에 대한 위치 판단의 정확도를 향상시킬 수 있다. 스캐닝부(110, 210, 310)는 동일한 지점에서 복수 개의 스캔 데이터를 획득할 수 있으며, 각각의 상기 스캔 데이터에 대응하는 기준 맵 데이터가 존재하는 것으로 이해할 수 있다.
위치 판단부(130, 230, 330)는 상기 이동체가 이동을 시작하는 시점에서의 상기 이동체의 위치에 관한 정보를 가지고 있지 않으므로 복수의 스캔 데이터 각각을 상기 기준 맵 데이터와 비교함으로써 상기 이동체의 위치로서 가장 신뢰성이 높은 위치를 판단할 수 있다.
예를 들어, 동일한 위치에서 상기 레이저 센서를 이용하여 제1 내지 제n 스캔 데이터가 획득되면, 위치 판단부(130, 230, 330)는 상기 제1 스캔 데이터에 대응하는 기준 맵 데이터를 검색할 수 있다. 검색 결과 상기 제1 스캔 데이터에 대응하는 기준 맵 데이터가 m개 존재할 수 있으며, 위치 판단부(130, 230, 330)는 상기 제2 스캔 데이터와 상기 m개의 기준 맵 데이터를 비교하게 된다. 이러한 과정을 반복 수행하게 되면 최종적으로 상기 제1 내지 제n 스캔 데이터를 획득한 위치, 즉 상기 이동체의 위치를 추정할 수 있게 된다.
한편, 도 6을 참조로 하여 설명한 바와 같이, 위치 판단부(130, 230, 330)는 IMU 센서 등으로부터 획득되는 보조 데이터를 이용하여 상기 레이저 센서가 획득하는 데이터에 포함될 수 있는 잡음(noise)으로 인한 오차를 보상할 수 있다. 상기 IMU 센서는 상기 이동체의 가속도 정보를 제공할 수 있으며, 위치 판단부(130, 230, 330)는 상기 가속도 정보로부터 상기 이동체의 이동 거리에 관한 정보를 획득할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 판단 방법의 흐름을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 판단 방법은, 이동체에 탑재되어 주변 공간을 스캔하는 레이저(Laser) 센서를 포함하는 위치 판단 장치를 통해 수행되는 위치 판단 방법으로서, 도 8을 참조하면, 스캔 위치 및 스캔 각도 설정 단계(S110), 이동 경로 설정 단계(S120), 위치 판단 단계(S130) 및 위치 보정 단계(S140)를 포함한다.
상기 이동체는 다양한 형태의 구동 장치로부터 동력을 제공받아 자유롭게 이동할 수 있으며, 임의의 공간에서 이동 가능하며 상기 공간에서 다양한 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 이동체는 임의의 공간의 면적 또는 체적을 계산할 수 있으며, 임의의 공간에 그림을 그리거나 특정한 위치에 표시를 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 판단 방법은 상기 이동체의 임의의 공간에서의 위치를 판단하는 것을 목적으로 하며, 상기 이동체의 정확한 위치를 판단함으로써 상기 이동체가 상기 임의의 공간에서 정확한 동작을 수행할 수 있도록 할 수 있다.
상기 레이저 센서는 상기 이동체 주변의 공간을 스캔하는 것으로 이해할 수 있으며, 상기 레이저 센서에서 출력된 레이저 신호가 반사되는 정보를 이용하여 주변 공간에 있는 사물의 위치 정보를 획득할 수 있으며, 상기 위치 정보는 극좌표 형식으로 표현될 수 있다.
스캔 위치 및 스캔 각도 설정 단계(S110)에서는 스캔 대상 공간에 대응하는 기준 맵(Reference Map) 데이터를 고려하여 상기 스캔 대상 공간 내에서의 상기 레이저 센서의 스캔 위치 및 상기 스캔 위치에서의 스캔 각도를 설정한다. 상기 기준 맵은 상기 스캔 대상 공간의 정보를 포함하는 일종의 도면일 수 있으며, 일 실시예에서 상기 기준 맵은 캐드(CAD) 도면일 수 있다.
상기 기준 맵은 스캔 위치 및 스캔 각도 설정 단계(S110)에서 상기 레이저 센서의 스캔 위치 및 상기 스캔 위치에서의 스캔 각도를 설정하고, 이동 경로 설정 단계(S120)에서 상기 이동체의 이동 경로를 설정하기 위한 기초 정보로 활용될 수 있다. 또한, 상기 기준 맵은 위치 판단 단계(S130)에서 상기 이동체의 위치를 판단하기 위한 비교 데이터를 제공할 수 있다.
상기 스캔 각도는 상기 스캔 위치에서 상기 레이저 센서의 스캐닝 각도를 의미할 수 있으며, Degree 또는 Radian 단위로 표현 가능하다. 그리고, 상기 스캔 각도의 크기는 x축을 기준으로 표현되거나, 직전 스캔 위치에서의 스캐닝 동작이 종료된 시점에서의 상기 레이저 센서의 각도를 기준으로 표현될 수 있다.
일 실시예에서 상기 레이저 센서는 라이다(LiDAR) 센서일 수 있으며, 주변 공간에 배치된 물체 또는 기둥, 상기 공간을 둘러싸는 벽 등에 관한 정보, 다시 말해 상기 주변 공간의 특징이 될 수 있는 정보를 획득할 수 있다.
상기 레이저 센서를 통해 획득하는 공간의 특징에 관한 정보는 상기 이동체의 위치를 판단하는데 사용되며, 공간의 특징에 관한 정보가 정확할수록 상기 이동체의 위치를 보다 정확하게 판단할 수 있다. 이하에서는 상기 공간을 스캔 대상 공간으로 지칭하기로 한다.
상기 스캔 위치와 스캔 각도는 상기 기준 맵 데이터를 고려하여 설정될 수 있는데, 예컨대, 상기 스캔 대상 공간에 존재하는 기둥, 유리창, 장애물 등을 피할 수 있는 위치와 각도로 설정될 수 있다. 또한, 상기 레이저 센서에서 출력된 스캔 신호를 반사할 물체가 존재하지 않는 공간에서는 스캔 데이터를 획득하기 어려울 수 있으므로, 상기 스캔 위치와 스캔 각도는 상기 스캔 대상 공간 내의 비어있는 공간에 배치되어 기둥이나 장애물 등을 스캔할 수 있는 위치와 각도로 설정될 수 있다.
이동 경로 설정 단계(S120)에서는 상기 이동체의 이동 경로를 설정한다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 이동체의 이동 경로는 상기 기준 맵 데이터를 고려하여 설정될 수 있으며 상기 이동 경로는 상기 스캔 위치를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 이동체가 설정된 상기 이동 경로를 따라 이동하면서 상기 스캔 위치에 도착하면 상기 레이저 센서는 상기 이동체 주변의 스캔 대상 공간을 스캔할 수 있다.
위치 판단 단계(S130)에서는 상기 스캔 위치에서 상기 레이저 센서를 통해 획득된 스캔 데이터와 상기 기준 맵 데이터를 비교하여 상기 이동체의 위치를 판단한다.
상기 기준 맵은 상기 스캔 대상 공간에 대한 정보를 제공할 수 있으므로, 레이저 센서를 통해 획득한 스캔 데이터와 상기 기준 맵 데이터를 비교함으로써 상기 이동체의 위치를 추정할 수 있다.
상기 스캔 데이터는 상기 스캔 대상 공간에 존재하는 물체가 상기 이동체로부터 떨어진 거리 및 상기 이동체로부터의 각도에 관한 정보를 포함할 수 있는데, 상기 스캔 데이터와 상기 기준 맵 데이터를 비교하면 상기 이동체의 위치로 추정되는 지점 내지는 좌표가 하나 또는 둘 이상 검출될 수 있다.
위치 판단 단계(S130)에서는 상기 스캔 데이터에 포함되는 복수의 거리/각도 데이터와 상기 기준 맵 데이터를 비교함으로써 상기 이동체의 위치로 가장 신뢰성 높은 지점 내지는 좌표를 추정할 수 있다.
위치 보정 단계(S140)에서는 상기 이동체의 이동 경로와 상기 이동체의 위치를 비교하여 상기 이동체의 위치를 보정한다. 위치 판단 단계(S130)에서는 상기 이동체의 위치를 지속적으로 판단할 수 있으며, 위치 보정 단계(S140)에서는 위치 판단 단계(S130)에서의 판단 결과와 미리 설정된 상기 이동체의 이동 경로를 비교할 수 있다.
이때 상기 이동체의 위치가 미리 설정된 범위 이상으로 상기 이동 경로에서 벗어난 경우, 위치 보정 단계(S140)에서는 상기 이동체가 상기 이동 경로에 대응하는 위치로 돌아가도록 상기 이동체의 위치를 보정할 수 있다.
스캔 대상 공간에서 상기 이동체가 주어진 동작을 정확하게 수행하기 위해서는 상기 스캔 대상 공간에서의 상기 이동체의 정확한 위치를 판단하고, 미리 설정된 상기 이동 경로를 따라 이동하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 상기 이동체의 위치를 보정하기 위한 오차 범위는 최대한 좁게 설정되는 것이 바람직하다.
상기 이동체의 위치를 정확하게 검출하고, 이를 통해 상기 이동체의 위치를 조정 또는 보정하기 위해서 본 발명에 따른 위치 판단 방법은 IMU 센서 등의 보조 장치를 이용할 수 있다.
상기 IMU 센서는 상기 이동체의 가속도 정보를 제공할 수 있으며, 위치 판단 단계(S130)에서 상기 가속도 정보를 적분하여 상기 이동체의 이동 방향과 이동 거리에 관한 정보를 생성할 수 있다. 위치 판단 단계(S130)에서는 상기 이동 방향 및 이동 거리에 관한 정보를 이용하여 상기 이동체의 위치 판단의 정확도를 높일 수 있다.
한편, 상기 이동체의 위치를 보정하기 위해 사용되는 장치가 반드시 상기 IMU 센서로 제한되는 것은 아니며, 예컨대 임의의 위치에 설치되어 위치 신호를 출력하는 송신기와 상기 이동체에 부착되어 상기 위치 신호를 수신하는 수신기를 이용하여 위치를 보정하는 것도 가능하다. 즉, 상기 이동체의 위치를 보정할 수 있는 어떠한 종류의 센서도 적용 가능함은 통상의 기술자에게 자명하다 할 것이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 판단 방법의 흐름을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 판단 방법은, 기준 맵 생성 단계(S210), 스캔 위치 및 스캔 각도 설정 단계(S220), 이동 경로 설정 단계(S230), 위치 판단 단계(S240) 및 위치 보정 단계(S250)를 포함한다. 스캔 위치 및 스캔 각도 설정 단계(S220), 이동 경로 설정 단계(S230), 위치 판단 단계(S240) 및 위치 보정 단계(S250)에서는, 도 8을 참조로 하여 설명한 스캔 위치 및 스캔 각도 설정 단계(S110), 이동 경로 설정 단계(S120), 위치 판단 단계(S130) 및 위치 보정 단계(S140)에서와 실질적으로 동일한 동작이 수행되므로 중복되는 내용에 한하여 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
기준 맵 생성 단계(S210)에서는 상기 스캔 대상 공간 내의 임의의 기준위치에서 상기 레이저 센서를 통해 획득된 스캔 데이터로부터 상기 기준 맵을 생성한다.
상기 기준위치는 상기 스캔 대상 공간 내의 임의의 위치가 될 수 있으며, 일반적으로는 상기 스캔 대상 공간의 가운데 지점으로 선택되는 것이 바람직할 수 있으며, 유리창에 가까운 위치 또는 근접한 장애물이 존재하는 위치는 상기 기준위치로 적합하지 않을 수 있다. 유리창에서는 레이저 센서에서 출력되는 스캔 신호가 반사되지 않을 확률이 높기 때문에 스캔 데이터를 얻는데 문제가 될 수 있으며, 근접한 위치에 장애물이 존재하는 경우에는 상기 장애물 뒤 공간에 대한 스캔 데이터를 얻기 어려울 수 있기 때문이다.
또한, 상기 레이저 센서에서 출력된 스캔 신호를 반사할 물체가 존재하지 않는 공간에서는 스캔 데이터를 획득하기 어려울 수 있으므로, 상기 기준위치는 상기 스캔 대상 공간 내의 비어있는 공간에 배치되어 기둥이나 장애물 등을 스캔할 수 있는 위치로 설정될 수 있다.
한편, 장애물 또는 기둥에 의해 완전한 스캔 데이터를 획득하기 어려운 경우에는 상기 기준위치에서 1차 스캐닝을 수행한 후, 상기 장애물 또는 기둥 뒷편의 임의의 위치를 지정하여 2차 스캐닝을 수행함으로써 보다 완전한 스캔 데이터를 획득할 수 있다.
이동체가 상기 기준위치에서 정지해 있는 상태에서, 상기 레이저 센서는 360˚ 회전하여 상기 스캔 대상 공간을 스캔하여 상기 스캔 데이터를 생성한다. 또한, 필요한 경우 상기 레이저 센서는 틸트(tilt) 제어 등을 통해 고저 방향으로 스캔 각도가 제어될 수 있다. 기준 맵 생성 단계(S110)에서는 상기 기준위치에서 획득된 상기 스캔 데이터에 SLAM 알고리즘을 적용하여 상기 기준 맵을 생성할 수 있다.
한편, 상기 기준 맵은 상기 스캔 데이터에 대응하는 이미지 프레임에 포함되는 픽셀의 이미지 데이터로 구성될 수 있다. 예컨대, 상기 스캔 대상 공간이 하나의 프레임으로 표현되는 경우, 사물이 존재하는 위치에 대응하는 픽셀은 검은색(Black)으로 표시되고, 비어있는 공간에 대응하는 픽셀은 흰색(White)으로 표시될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 기준 맵 생성 단계(S210)에서는 상기 스캔 대상 공간에 대응하는 도면을 수신하여 상기 기준 맵을 생성할 수 있다. 상기 도면은 상기 스캔 대상 공간에 대한 정보를 포함하는 것으로 이해할 수 있으며, 일 실시예에서 상기 도면은 CAD 도면일 수 있다. 따라서, 상기 도면이 존재하는 경우에는 상기 도면이 상기 기준 맵과 같은 역할을 할 수 있다.
한편, 본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한 해당 기술 분야의 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터(factor)에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라, 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100, 200, 300: 위치 판단 시스템
110, 210, 310: 스캐닝부
120, 220, 320: 스캔 조건 설정부
130, 230, 330: 위치 판단부
240: 기준 맵 생성부
340: 위치 보정부

Claims (13)

  1. 이동체에 탑재되어 주변 공간을 스캔하는 레이저(Laser) 센서를 포함하는 스캐닝부;
    스캔 대상 공간에 대응하는 기준 맵(Reference Map) 데이터를 고려하여 상기 스캔 대상 공간 내에서의 상기 스캐닝부의 스캔 위치 및 상기 스캔 위치에서의 스캔 각도를 설정하고, 상기 이동체의 이동 경로를 설정하는 스캔 조건 설정부; 및
    상기 스캔 위치에서 상기 스캐닝부를 통해 획득된 스캔 데이터와 상기 기준 맵 데이터를 비교하여 상기 이동체의 위치를 판단하는 위치 판단부;
    를 포함하는 위치 판단 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스캔 대상 공간 내의 임의의 기준위치에서 상기 스캐닝부를 통해 획득된 스캔 데이터로부터 상기 기준 맵을 생성하는 기준 맵 생성부를 더 포함하는 위치 판단 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이동체의 이동 경로는 상기 스캔 위치를 포함하는 위치 판단 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이동체의 위치를 보정하는 위치 보정부를 더 포함하고,
    상기 위치 보정부는 상기 위치 판단부에서 판단된 상기 이동체의 위치가 상기 이동 경로에서 미리 결정된 범위 이상으로 벗어난 경우 상기 이동체의 위치를 상기 이동 경로에 대응하도록 조정하는 위치 판단 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스캔 데이터는 물체까지의 거리 및 각도 데이터를 포함하고,
    상기 기준 맵 데이터는 그리드(Grid) 데이터를 포함하며,
    상기 위치 판단부는 상기 그리드 데이터를 상기 거리 및 각도 데이터에 대응하도록 변환하고, 변환된 상기 그리드 데이터와 상기 거리 및 각도 데이터를 비교하여 상기 이동체의 위치를 판단하는 위치 판단 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스캔 조건 설정부는 상기 스캔 대상 공간 내의 물체의 위치 및 상기 레이저 센서의 신호 반사 정도를 고려하여 상기 스캔 위치 및 스캔 각도를 설정하는 위치 판단 시스템.
  7. 이동체에 탑재되어 주변 공간을 스캔하는 레이저(Laser) 센서를 포함하는 위치 판단 장치를 통해 수행되는 위치 판단 방법으로서,
    스캔 대상 공간에 대응하는 기준 맵(Reference Map) 데이터를 고려하여 상기 스캔 대상 공간 내에서의 상기 레이저 센서의 스캔 위치 및 상기 스캔 위치에서의 스캔 각도를 설정하는 단계;
    상기 이동체의 이동 경로를 설정하는 단계;
    상기 스캔 위치에서 상기 레이저 센서를 통해 획득된 스캔 데이터와 상기 기준 맵 데이터를 비교하여 상기 이동체의 위치를 판단하는 단계; 및
    상기 이동체의 이동 경로와 상기 이동체의 위치를 비교하여 상기 이동체의 위치를 보정하는 단계;
    를 포함하는 위치 판단 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스캔 대상 공간 내의 임의의 기준위치에서 상기 레이저 센서를 통해 획득된 스캔 데이터로부터 상기 기준 맵을 생성하는 단계를 더 포함하는 위치 판단 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 이동체의 이동 경로는 상기 스캔 위치를 포함하는 위치 판단 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 이동체의 위치를 보정하는 단계에서는 상기 이동체의 위치를 판단하는 단계에서 판단된 상기 이동체의 위치가 상기 이동 경로에서 미리 결정된 범위 이상으로 벗어난 경우 상기 이동체의 위치를 상기 이동 경로에 대응하도록 조정하는 위치 판단 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 스캔 데이터는 물체까지의 거리 및 각도 데이터를 포함하고,
    상기 기준 맵 데이터는 그리드(Grid) 데이터를 포함하며,
    상기 이동체의 위치를 판단하는 단계에서는 상기 그리드 데이터를 상기 거리 및 각도 데이터에 대응하도록 변환하고, 변환된 상기 그리드 데이터와 상기 거리 및 각도 데이터를 비교하여 상기 이동체의 위치를 판단하는 위치 판단 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 스캔 위치 및 스캔 각도를 설정하는 단계에서는 상기 스캔 대상 공간 내의 물체의 위치 및 상기 레이저 센서의 신호 반사 정도를 고려하여 상기 스캔 위치 및 스캔 각도를 설정하는 위치 판단 방법.
  13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
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