KR20190003125A

KR20190003125A - 이동 로봇의 동작 방법

Info

Publication number: KR20190003125A
Application number: KR1020170083629A
Authority: KR
Inventors: 박중태; 김형록
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2019-01-09

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 이동 로봇의 동작 방법은, 격자(grid) 지도에 복수의 노드(node)를 설정하는 단계, 복수의 노드의 좌표들을 추출하는 단계, 거리가 일정 범위 안에 존재하는 노드들간의 에지(edge)를 생성하여 위상 지도를 생성하는 단계, 및, 격자 지도를 소정 크기를 가지는 분할 지도들로 분할하는 단계를 포함할 수 있고, 분할 지도들을 이용함으로써, 안내 목적지까지의 경로를 빠르게 생성하고, 안내 서비스 속도 및 주행 성능을 향상할 수 있다.

Description

이동 로봇의 동작 방법{Method for operating moving robot}

본 발명은 이동 로봇 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공공장소에서 사람들에게 안내 및 다양한 서비스를 제공할 수 있는 이동 로봇 및 그 동작 방법에 관한 것이다.

공항, 기차역, 항만, 백화점, 공연장 등 공공장소에서는 전광판, 안내 표시판 등을 통하여 이용자에게 정보를 제공하고 있다. 하지만, 전광판, 안내 표시판 등은 서비스 제공자가 선정한 일부 정보만을 일방적으로 전달할 뿐으로, 개별 이용 자의 요구에 부응하지 못하는 문제점이 있었다.

한편, 최근에는 디스플레이 수단, 터치스크린, 스피커 등 멀티미디어 기기를 활용하여 이용 고객에게 정보 및 서비스를 제공하는 키오스크의 도입이 증가하고 있다. 하지만, 이 경우에도, 이용자가 직접 키오스크를 조작해야 하므로, 기기 사용에 어려움이 있는 사람은 사용하는데 불편함이 있고, 이용자의 요구에 능동적으로 대응할 수 없다는 문제점이 있었다.

한편, 로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일 부분을 담당하여 왔다. 최근에는 로봇을 응용한 분야가 더욱 확대되어, 의료용 로봇, 우주 항공 로봇 등이 개발되고, 일반 가정에서 사용할 수 있는 가정용 로봇도 만들어지고 있다.

따라서, 로봇을 이용하여 공공장소에서 다양한 서비스를 제공할 수 있는 방안에 대한 연구가 증가하고 있다. 또한, 이용자의 요구에 빠르게 대응할 수 있는 방안이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은, 공공장소에서 안내 서비스 등 다양한 서비스를 제공할 수 있는 이동 로봇 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 안내 목적지까지의 경로를 빠르게 생성함으로써, 안내 서비스 속도 및 주행 성능을 향상할 수 있는 이동 로봇 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 시스템 자원을 효율적으로 사용할 수 있는 이동 로봇 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 길 안내 등 서비스 제공 과정에서 디스플레이에 표시되는 정보를 용이하게 제공할 수 있는 이동 로봇 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 이동 로봇의 동작 방법은, 격자(grid) 지도에 복수의 노드(node)를 설정하는 단계, 복수의 노드의 좌표들을 추출하는 단계, 거리가 일정 범위 안에 존재하는 노드들간의 에지(edge)를 생성하여 위상 지도를 생성하는 단계, 및, 격자 지도를 소정 크기를 가지는 분할 지도들로 분할하는 단계를 포함할 수 있고, 분할 지도들을 이용함으로써, 안내 목적지까지의 경로를 빠르게 생성하고, 안내 서비스 속도 및 주행 성능을 향상할 수 있다.

본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 공공장소에서 안내 서비스 등 다양한 서비스를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 안내 목적지까지의 경로를 빠르게 생성함으로써, 안내 서비스 속도 및 주행 성능을 향상할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 시스템 자원을 효율적으로 사용할 수 있는 이동 로봇 및 그 동작 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 길 안내 등 서비스 제공 과정에서 디스플레이에 표시되는 정보를 용이하게 제공할 수 있다.

한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇을 저면에서 바라본 저면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 이동 로봇의 디스플레이들이 정렬한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 본체의 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 주요 구성들 간의 제어관계를 도시한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 10 내지 도 19는 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 동작 방법에 관한 설명에 참조되는 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.

도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다.

한편, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 사시도이고, 도 2는 상기 이동 로봇을 저면에서 바라본 저면 사시도이며, 도 3은 상기 이동 로봇의 측면도이고, 도 4는 상기 이동 로봇의 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇(1)은 외관을 형성하고 그 내부에 각종 부품을 수납하는 본체(10)를 포함할 수 있다.

상기 본체(10)는 상하 방향으로 길이가 길게 형성되며, 전체적으로 하부에서 상부 방향으로 올라갈수록 슬림해지는 오뚝이 형상을 가질 수 있다.

상기 본체(10)는 상기 이동 로봇(1)의 외관을 형성하는 케이스(30)를 포함할 수 있다. 상기 케이스(30)는 상측에 배치되는 탑 커버(31), 상기 탑 커버(31)의 하측에 배치되는 제1 미들 커버(32), 상기 제1 미들 커버(32)의 하측에 배치되는 제2 미들 커버(33) 및 상기 제2 미들 커버(33)의 하측에 배치되는 바텀 커버(34)를 포함할 수 있다. 여기서 상기 제1 미들 커버(32)와 상기 제2 미들 커버(33)는 하나의 미들 커버로 이루어질 수 있다.

상기 탑 커버(31)는 상기 이동 로봇(1)의 최상단에 위치되며, 반구 또는 돔 형상을 가질 수 있다. 상기 탑 커버(31)는 사용자로부터 명령을 용이하게 입력 받기 위하여 성인의 키보다 낮은 높이에 위치될 수 있다. 그리고 상기 탑 커버(31)는 소정각도 회전 가능하도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 탑 커버(31)와 그 내부의 헤드부(15)는, 이동 로봇(1)의 최상단에 배치되어 사람의 헤드(head)와 유사한 형상과 기능을 가지고 사용자와의 인터랙션(interaction)을 담당할 수 있다. 따라서, 상기 탑 커버(31)와 그 내부의 헤드부(15)는 헤드(head)로 명명될 수 있다. 또한, 상기 헤드의 하측에 배치되는 나머지 부분은 바디(body)로 명명될 수 있다.

상기 탑 커버(31)는 전면 일측에 조작부(311)를 포함할 수 있다. 상기 조작부(311)는 사용자로부터 명령을 입력받는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 상기 조작부(311)는 사용자로부터 터치 입력을 받기 위한 디스플레이(312)를 포함할 수 있다.

이하에서는, 상기 조작부(311)에 배치되는 디스플레이(312)는 헤드 디스플레이(312)로 명명하고, 바디에 배치되는 디스플레이부(20)는 바디 디스플레이부(20)로 명명한다.

상기 헤드 디스플레이(312)는 터치패드와 상호 레이어 구조를 이루어 터치스크린으로 구성될 수 있다. 이 경우에, 상기 헤드 디스플레이(312)는 출력 장치 이외에 사용자의 터치에 의한 정보의 입력이 가능한 입력 장치로도 사용될 수 있다.

또한, 상기 조작부(311)는 사용자가 상기 헤드 디스플레이(312)를 아래로 내려다보면서 쉽게 조작할 수 있도록 일정각도 상측을 향할 수 있다. 예를 들어, 상기 조작부(311)는 상기 탑 커버(31)의 일부가 절단되어 형성되는 면에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 헤드 디스플레이(312)는 경사지도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 조작부(311)는 전체적으로 원형 또는 타원형의 외형을 가질 수 있다. 이러한 상기 조작부(311)는 사람의 얼굴 형상과 유사하게 구현될 수 있다.

일례로, 상기 조작부(311)는 원형 형상을 가지며, 상기 조작부(311) 상에는 사람의 눈, 코, 입, 눈썹 등을 표현하기 위한 구조물이 하나 이상 위치될 수 있다.

즉, 상기 조작부(311) 상에는 사람의 눈, 코, 입, 눈썹 등을 표현하기 위하여 특정 구조물이 배치될 수 있고 또는 특정 페인트가 도색될 수 있다. 따라서, 상기 조작부(311)는 사람의 얼굴 형상을 가짐으로써, 사용자에게 감성적인 느낌을 제공할 수 있다. 더욱이, 사람의 얼굴 형상을 가지는 로봇이 주행하는 경우, 마치 사람이 움직이는 것과 같은 느낌을 줄 수 있어 로봇에 대한 거부감을 해소할 수 있다.

다른 예로, 상기 헤드 디스플레이(312) 상에는 사람의 눈, 코, 입, 눈썹 등을 표현하기 위한 이미지가 하나 이상 표시될 수 있다.

즉, 상기 헤드 디스플레이(312) 상에는 길 안내 서비스에 관련된 정보뿐만 아니라, 사람의 얼굴 형상을 표현하기 위한 다양한 이미지가 표시될 수 있다. 그리고 상기 헤드 디스플레이(312) 상에는 일정 시간 간격 또는 특정 시각에 정해진 얼굴 표정을 표현하기 위한 이미지가 표시될 수도 있다.

한편, 도 1을 기준으로 상기 조작부(311)가 향하는 방향을 "전방"이라고 정의한다. 그리고 "전방"의 반대 방향을 "후방"이라고 정의한다.

또한, 상기 조작부(311)는 사람과 사물 인식을 위한 헤드 카메라부(313)가 배치될 수 있다.

상기 헤드 카메라부(313)는 상기 헤드 디스플레이(312)의 상측에 배치될 수 있다. 상기 헤드 카메라부(313)는 2D 카메라(313a) 및 RGBD 센서(313b, 313c)를 포함할 수 있다.

상기 2D 카메라(313a)는 2차원 영상을 기반으로 사람 또는 사물을 인식하기 위한 센서일 수 있다.

또한, 상기 RGBD 센서(Red, Green, Blue, Distance)(313b, 313c)는 사람의 위치 또는 얼굴 이미지를 획득하기 위한 센서일 수 있다. 상기 RGBD 센서(313b, 313c)는 RGBD 센서들을 갖는 카메라 또는 다른 유사한 3D 이미징 장치로부터 획득되는 깊이(Depth) 데이터를 갖는 캡쳐된 이미지들을 이용하여 사람 또는 사물을 검출하기 위한 센서일 수 있다.

사람의 위치 또는 얼굴 이미지를 정확히 검출하기 위하여, 상기 RGBD 센서(313b, 313c)는 복수 개로 이루어질 수 있다. 일례로, 상기 RGBD 센서(313b, 313c)는 2개로 구성되어, 상기 2D 카메라(313a)의 좌측 및 우측에 각각 배치될 수 있다.

도시되진 않았으나, 상기 조작부(311)는 사용자로부터 명령을 직접 입력 받기 위한 물리적 버튼을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 탑 커버(31)는 마이크(314)를 더 포함할 수 있다.

상기 마이크(314)는 사용자로부터 오디오 신호의 명령을 입력 받기위한 기능을 수행할 수 있다. 일례로, 상기 마이크(314)는 사용자로부터 음성 명령을 정확히 수신하기 위하여, 상기 탑 커버(31)의 상단부 어느 지점에 4개소가 형성될 수 있다. 따라서, 상기 이동 로봇(1)이 주행 중이거나 또는 상기 탑 커버(31)가 회전 중에도, 사용자로부터 음성의 길 안내 요청을 정확히 수신할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 탑 커버(31)는, 상기 이동 로봇(1)이 주행 중에는 상기 조작부(311)가 주행 방향을 향하도록 회전될 수 있다. 그리고 상기 탑 커버(31)는 상기 이동 로봇(1)이 주행 중에 사용자로부터 명령(예: 음성 명령 등)을 수신하면, 상기 조작부(311)가 사용자가 위치한 방향을 향하도록 회전될 수 있다.

이와는 다르게, 상기 탑 커버(31)는 상기 이동 로봇(1)이 주행 중에 사용자로부터 명령을 수신하면, 상기 이동 로봇(1)의 주행 방향의 반대되는 방향으로 회전될 수 있다. 즉, 상기 탑 커버(31)는 상기 바디 디스플레이부(20)가 향하는 방향으로 회전될 수 있다. 따라서, 사용자는 상기 바디 디스플레이부(20)에 표시되는 길 안내 서비스 정보 등을 보면서 상기 조작부(311)를 효과적으로 조작할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 이동 로봇(1)의 디스플레이들(312, 20)이 정렬한 도면이다.

도 5를 참조하면, 이동 로봇(1)은 사용자로부터 명령을 수신하거나 대기 중일 때, 디스플레이들(312, 20)이 일방향으로 정렬하여 사용자 또는 공공장소의 이용자들이 두 디스플레이들(312, 20)에 표시되는 정보를 더 쉽게 볼 수 있도록 할 수 있다.

한편, 상기 조작부(311)와 상기 바디 디스플레이부(20)가 바라보는 방향은 서로 반대일 수 있다. 이러한 경우, 예를 들어 상기 조작부(311)는 일 방향을 향하여 바라보고, 상기 디스플레이부(20)는 일 방향과 반대되는 타 방향을 향하여 바라볼 수 있으므로, 상기 조작부(311) 또는 상기 바디 디스플레이부(20)에 표시되는 정보를 양 방향에서 볼 수 있는 장점이 있다.

바람직하게는, 상기 이동 로봇(1)이 주행 중이거나 정지한 상태에서, 상기 조작부(311)와 상기 바디 디스플레이부(20)가 바라보는 방향이 달라질 수 있다.

예를 들어, 상기 이동 로봇(1)이 주행 중인 경우에는 도 1에서 예시된 것과 같이, 상기 조작부(311)와 상기 바디 디스플레이부(20)가 바라보는 방향은 서로 반대일 수 있다.

또한, 상기 이동 로봇(1)이 대기 중인 경우에는 도 5에서 예시된 것과 같이, 상기 조작부(311)와 상기 바디 디스플레이부(20)가 바라보는 방향은 서로 동일할 수 있다.

또한, 상기 탑 커버(31)는 비상 조작 버튼(315)을 더 포함할 수 있다. 상기 비상 조작 버튼(315)은 상기 이동 로봇(1)이 정지해 있거나 주행 중에, 상기 이동 로봇(1)의 작동을 즉시 정지시키는 기능을 수행할 수 있다. 일례로, 상기 비상 조작 버튼(315)은 상기 이동 로봇(1)이 전방을 향하여 주행하더라도, 상기 비상 조작 버튼(315)을 용이하게 조작할 수 있도록 상기 이동 로봇(1)의 후방에 위치될 수 있다.

상기 제1 미들 커버(32)는 상기 탑 커버(31)의 하측에 배치될 수 있다. 상기 제1 미들 커버(33)의 내부에는 기판을 포함한 각종 전자부품이 위치될 수 있다. 그리고 상기 제1 미들 커버(32)는 상부에서 하부 방향으로 내려갈수록 직경이 커지는 원통 형상을 가질 수 있다.

더욱 바람직하게는, 상기 제1 미들 커버(32)는 RGBD 센서(321)를 포함할 수 있다.

상기 RGBD 센서(321)는 상기 이동 로봇(1)이 주행 중에, 상기 이동 로봇(1)과 장애물 사이의 충돌을 감지하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 상기 RGBD 센서(321)는 상기 이동 로봇(1)이 주행하는 방향, 즉 상기 제1 미들 커버(32)의 전방에 위치될 수 있다. 일례로, 상기 RGBD 센서(321)는 상기 이동 로봇(1)의 전방에 존재하는 장애물 또는 사람의 키를 고려하여, 상기 제1 미들 커버(32)의 상단부에 위치될 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않으며, 상기 RGBD 센서(321)는 상기 제1 미들 커버(32)의 전방의 다양한 위치에 배치될 수 있다.

실시예에 따라서는, 상기 제1 미들 커버(32)에 RGBD 센서(321)가 배치되지 않고, RGBD 센서(321)의 기능도 헤드 카메라부(313)에서 수행할 수 있다.

또한, 상기 제1 미들 커버(32)는 스피커용 홀(322)을 더 포함할 수 있다.

상기 스피커용 홀(322)은 스피커에서 발생하는 소리를 외부로 전달하기 위한 홀일 수 있다. 상기 스피커용 홀(322)은 상기 제1 미들 커버(32)의 외주면에 형성될 수 있으며, 단수 개로 형성될 수 있다. 그러나 이와는 다르게, 상기 스피커용 홀(322)은 복수 개로 형성되어 상기 제1 미들 커버(32)의 외주면에 서로 이격되게 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 미들 커버(32)는 스테레오 카메라용 홀(323)을 더 포함할 수 있다.

상기 스테레오 카메라용 홀(323)은 상기 본체(10)의 내부에 설치된 스테레오 카메라(도 6의 137 참조)의 작동을 위한 홀일 수 있다. 일례로, 상기 스테레오 카메라용 홀(323)은 상기 제1 미들 커버(32)의 전방 하단에 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 스테레오 카메라(137)는 상기 스테레오 카메라용 홀(323)을 통해 상기 이동 로봇(1)의 전방 영역을 촬영할 수 있다.

상기 제2 미들 커버(33)는 상기 제1 미들 커버(32)의 하측에 배치될 수 있다. 상기 제2 미들 커버(33)의 내부에는 배터리와, 자율 주행을 위한 라이더 등이 위치될 수 있다. 상기 제2 미들 커버(33)는 상기 제1 미들 커버(32)와 마찬가지로 상부에서 하부 방향으로 내려갈수록 직경이 커지는 원통 형상을 가질 수 있다. 그리고 상기 제2 미들 커버(33)의 외측은 상기 제1 미들 커버(32)의 외측과 단차없이 연결될 수 있다. 즉, 상기 제2 미들 커버(33)의 외측과 상기 제1 미들 커버(32)의 외측은 매끄럽게 연결될 수 있으므로 외관이 미려해 보일 수 있다.

또한, 상기 제1 미들 커버(32)와 상기 제2 미들 커버(33)는 상부에서 하부 방향으로 내려갈수록 직경이 커지는 원통 형상을 가지므로, 전체적으로 오뚝이 형상을 가질 수 있다. 따라서, 상기 본체(10)가 사람 또는 장애물과 충돌하는 경우 발생되는 충격을 완화시킬 수 있다.

상세히, 상기 제2 미들 커버(33)는 제1 절개부(331)를 포함할 수 있다.

상기 제1 절개부(331)는 상기 제2 미들 커버(33)의 외주면의 전방에서 측방에 걸쳐 형성될 수 있다. 상기 제1 절개부(331)는 후술될 전방 라이더(136)가 동작 가능하도록 상기 제2 미들 커버(33)에서 절개되는 부분이다.

구체적으로, 상기 제1 절개부(331)는 상기 제2 미들 커버(33)의 전방 외주면에서 반경 방향으로 소정길이로 절개될 수 있다. 여기서, 상기 전방 라이더(136)는 상기 제2 미들 커버(33)의 내부에 위치된다. 그리고 상기 제1 절개부(331)는 상기 전방 라이더(136)의 위치에 대응되는 상기 제2 미들 커버(33)의 외주면에서 상기 제2 미들 커버(33)의 둘레를 따라 절개되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 절개부(331)와 상기 전방 라이더(136)는 마주볼 수 있다. 따라서, 상기 전방 라이더(136)는 상기 제1 절개부(331)에 의해 외부로 노출될 수 있다.

일례로, 상기 제1 절개부(331)는 상기 제2 미들 커버(33)의 전방에서 둘레를 따라 270도만큼 절개될 수 있다. 상기 제1 절개부(331)가 상기 제2 미들 커버(33)에 형성되어야 하는 이유는, 상기 전방 라이더(136)에서 방출된 레이저가 성인의 눈 또는 어린이의 눈으로 직접 조사되는 것을 방지하기 위함이다.

또한, 상기 제2 미들 커버(33)는 제2 절개부(332)를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 절개부(332)는 상기 제2 미들 커버(33)의 외주면의 후방에서 측방에 걸쳐 형성될 수 있다. 상기 제2 절개부(332)는 후술될 후방 라이더(118)가 동작 가능하도록 상기 제2 미들 커버(33)에서 절개되는 부분이다.

구체적으로, 상기 제2 절개부(332)는 상기 제2 미들 커버(33)의 후방 외주면에서 반경 방향으로 소정길이로 절개될 수 있다. 여기서, 상기 후방 라이더(118)는 상기 제2 미들 커버(33)의 내부에 위치된다. 그리고 상기 제2 절개부(332)는 상기 후방 라이더(118)의 위치에 대응되는 지점에서 상기 제2 미들 커버(33)의 둘레를 따라 절개되어 형성될 수 있다. 따라서, 상기 후방 라이더(118)는 상기 제2 절개부(332)에 의해 외부로 노출될 수 있다. 일례로, 상기 제2 절개부(332)는 상기 제2 미들 커버(33)의 후방에서 둘레를 따라 130도만큼 절개될 수 있다.

본 실시예에서 상기 제1 절개부(331)는 상기 제2 절개부(332)와 연결되지 않도록 상하 방향으로 이격될 수 있다. 그리고 상기 제1 절개부(331)는 상기 제2 절개부(332) 보다 상측에 위치될 수 있다.

만약, 상기 제1 절개부(331)와 상기 제2 절개부(332)가 동일선상에 위치되면, 일 이동 로봇의 라이더에서 방출된 레이저가 타 이동 로봇의 라이더에 조사될 수 있다. 그러면, 각각의 이동 로봇의 라이더에서 방출된 레이저가 상호 간섭을 일으켜 정확한 거리 검출이 어려워질 수 있다. 이러한 경우 이동 로봇과 장애물과의 거리 검출이 불가능해지므로, 정상적인 주행이 어렵고 이동 로봇과 장애물이 부딪히는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 상기 제2 미들 커버(33)에는 초음파 센서(333)가 더 배치될 수 있다.

상기 초음파 센서(333)는 초음파 신호를 이용하여 장애물과 상기 이동 로봇(1) 사이의 거리를 측정하기 위한 센서일 수 있다. 상기 초음파 센서(333)는 상기 이동 로봇(1)과 근접한 장애물을 감지하기 위한 기능을 수행할 수 있다.

일례로, 상기 초음파 센서(333)는 상기 이동 로봇(1)에 근접한 모든 방향의 장애물을 감지하기 위하여 다수 개로 구성될 수 있다. 그리고 상기 다수 개의 초음파 센서(333)는 상기 제2 미들 커버(33)의 하단 둘레를 따라 서로 이격되게 위치될 수 있다.

상기 바텀 커버(34)는 상기 제2 미들 커버(33)의 하측에 배치될 수 있다. 상기 바텀 커버(34)의 내부에는 휠(112) 및 캐스터(112a) 등이 위치될 수 있다. 그리고 상기 바텀 커버(34)는 상기 제1 미들 커버(32) 및 상기 제2 미들 커버(33)와는 다르게 상부에서 하부 방향으로 내려갈수록 직경이 작아지는 원통 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 본체(10)는 전체적으로 오뚝이 형상을 가져서 로봇의 충돌 시 가해지는 충격량을 감소시키고, 상기 본체(10)의 하단부는 안쪽으로 들어가는 구조를 가져서 사람의 발이 로봇의 바퀴에 끼이는 것을 방지할 수 있다.

상세히, 상기 바텀 커버(34)의 내측에는 베이스(111)가 위치될 수 있다.

상기 베이스(111)는 상기 이동 로봇(1)의 바닥면을 형성할 수 있다.

그리고 상기 베이스(111)에는 상기 이동 로봇(1)의 주행을 위한 휠(112)이 구비될 수 있다. 상기 휠(112)은 상기 베이스(111)의 좌측 및 우측에 각각 하나가 위치될 수 있다.

또한, 상기 베이스(111)에는 상기 이동 로봇(1)의 주행을 보조하기 위한 캐스터(112a)가 구비될 수 있다. 여기서, 상기 캐스터(112a)는 상기 이동 로봇(1)의 수동 이동을 위하여 복수 개로 구성될 수 있다. 일례로, 상기 캐스터(112a)는 상기 베이스(111)의 전방 및 후방에 각각 두 개가 위치될 수 있다.

상술한 캐스터 구조에 의하면, 상기 이동 로봇(1)의 전원이 오프되거나 또는 상기 이동 로봇(1)을 수동으로 이동시켜야 할 경우, 큰 힘을 들이지 않고 상기 이동 로봇(1)을 밀어 이동시킬 수 있는 장점이 있다.

상기 바디 디스플레이부(20)는 상기 이동 로봇(1)의 일측에서 상하 방향으로 길게 형성될 수 있다.

상세히, 상기 바디 디스플레이부(20)는 바디 디스플레이(21), 지지부(22)를 포함할 수 있다.

상기 바디 디스플레이(21)는 상기 제1 미들 커버(32)의 후방에 위치될 수 있다. 상기 바디 디스플레이(21)는 현재 제공 중인 서비스와 관련된 시각 정보(예: 공항 게이트 질의 정보, 길 안내 서비스 정보 등)를 출력하는 기능을 수행할 수 있다.

또한, 상기 바디 디스플레이(21)는 외측으로 소정 곡률 휘어진 형상을 가지는 곡면 디스플레이로 구성될 수 있다. 즉, 상기 바디 디스플레이(21)는 전체적으로 오목한 형상을 가질 수 있다. 그리고 상기 바디 디스플레이(21)는 상부에서 하부 방향으로 내려갈수록 후방으로 더욱 기울어지는 형상을 가질 수 있다. 다시 말하면, 상기 바디 디스플레이(21)는 상부에서 하부 방향으로 내려갈수록 상기 케이스(30)로부터 점점 멀어지도록 형성될 수 있다.

상술한 디스플레이부 구조에 의하면, 상기 이동 로봇(1)과 멀리 떨어진 위치에서도 상기 바디 디스플레이(21)에 표시된 정보가 잘 보일 뿐만 아니라, 다양한 각도에서도 상기 바디 디스플레이(21)에 표시된 정보가 왜곡되어 보이지 않는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 이동 로봇(1)은 사용자에게 길을 안내하기 위하여 설정된 경로를 따라 먼저 이동할 수 있다. 그리고 사용자는 상기 이동 로봇(1)을 따라 이동하면서 상기 이동 로봇(1)의 후방에 설치된 바디 디스플레이부(20)를 볼 수 있다. 즉, 상기 이동 로봇(1)이 길 안내를 위하여 주행하더라도, 사용자는 상기 이동 로봇(1)을 따라다니면서 상기 바디 디스플레이부(20)에 표시된 정보를 용이하게 볼 수 있다.

또한, 상기 바디 디스플레이(21)의 상단은 상기 제1 미들 커버(32)의 상단까지 연장될 수 있고, 상기 바디 디스플레이(21)의 하단은 상기 제2 절개부(332)까지 연장될 수 있다. 본 실시예에서 상기 바디 디스플레이(21)의 하단은 상기 제2 절개부(332)를 넘지 않도록 형성되어야 한다. 만약, 상기 바디 디스플레이(21)가 상기 제2 절개부(332)를 가리도록 형성되면, 상기 후방 라이더(118)에서 방출된 레이저가 상기 바디 디스플레이(21)의 하단에 부딪히게 된다. 이에 따라, 상기 이동 로봇(1)은 후방에 위치된 장애물과의 거리 검출이 불가능해지는 문제가 발생할 수 있다.

한편, 지지부(22)는 상기 바디 디스플레이(21)가 상기 제1 미들 커버(32)의 후방에 위치되도록 유지하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 지지부(22)는 상기 바디 디스플레이부(21)의 배면에서 연장 형성될 수 있다. 상기 지지부(22)는 상기 바디 디스플레이(21)의 배면에서 상하 방향으로 길게 형성될 수 있으며, 상부에서 하부 방향으로 내려갈수록 더 돌출될 수 있다.

또한, 상기 지지부(22)는 상기 제1 미들 커버(32)의 후방을 관통하여 상기 제1 미들 커버(32) 내부에 삽입될 수 있다. 이를 위하여, 상기 제1 미들 커버(32)의 후방에는 상기 지지부(22)가 관통될 수 있는 관통홀(324)이 형성될 수 있다. 상기 관통홀(324)은 상기 제1 미들 커버(32)의 외주면 후방 일부가 절개되어 형성될 수 있다.

그리고 상기 바디 디스플레이부(20)는 별도의 고정 부재(138)에 의해 상기 본체(10)의 내부에 고정될 수 있다.

상기 본체(10)의 내부에는 상기 바디 디스플레이부(20)를 상기 본체(10)에 고정시키기 위한 고정 부재(138)가 제공될 수 있다. 상기 고정 부재(138)는 일측이 상기 본체(10)에 고정되고, 타측이 상기 바디 디스플레이부(20)에 고정될 수 있다. 이를 위하여, 상기 고정 부재(138)의 타측은 상기 관통홀(324)을 관통하여 상기 케이스(30)의 외부로 돌출될 수 있다. 즉, 상기 관통홀(324) 내에는 상기 지지부(22)와, 상기 고정 부재(138)가 함께 위치될 수 있다.

본 실시예에서 상기 바디 디스플레이부(20)는 체결 수단에 의해 상기 고정 부재(138)에 체결될 수 있다. 이때, 상기 바디 디스플레이부(20)의 지지부(22)는 상기 고정 부재(138)의 상측에 올려질 수 있다. 다시 말하면, 상기 고정 부재(138)의 상측에는 상기 연장부(20)가 올려지고, 상기 고정 부재(138)의 일부는 상기 바디 디스플레이부(20)의 일부와 고정될 수 있다. 이러한 디스플레이부 고정 구조에 의해서, 상기 바디 디스플레이부(20)는 상기 제1 미들 커버(32)의 후방에 안정적으로 위치될 수 있다.

한편, 상기 바디 디스플레이부(20)는 티켓(ticket) 투입구(50)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 상기 티켓 투입구(50)가 상기 바디 디스플레이부(20)에 배치되는 예를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 티켓 투입구(50)는 이동 로봇(1)의 다른 부위에 배치될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 이동 로봇(1)은, 상기 티켓 투입구(50)로 항공권 등 티켓이 투입되면, 티켓에 포함되는 바코드, QR 코드 등을 스캔할 수 있다.

또한, 이동 로봇(1)은 바디 디스플레이(21)에 스캔 결과를 표시하고, 사용자에게 스캔 결과에 따른 게이트 정보, 카운터 정보 등을 제공할 수 있다.

한편, 상기 바디 디스플레이부(20)는 안내 대상의 식별 및 추적을 위한 바디 카메라부(25)를 더 포함할 수 있다.

상기 바디 카메라부(25)는, RGBD 카메라 센서 등 3D 센서로 구성될 수 있고, 안내 모드에서 안내 대상의 존재 여부, 이동 로봇(1)과의 거리, 속도 등을 센싱할 수 있다.

실시예에 따라서는, 이동 로봇(1)은 상기 바디 카메라부(25)를 포함하지 않고, 다른 부위에 배치되는 안내 대상 식별 및 추적용 센서를 더 포함할 수도 있다.

도 6은 상기 이동 로봇의 본체의 분해 사시도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 본체(10)는 구동부(11)를 포함할 수 있다. 상기 구동부(11)는 상기 이동 로봇(1)의 주행을 위한 다수의 구성요소를 포함할 수 있다.

상세히, 상기 구동부(11)는 베이스(111)를 포함할 수 있다. 상기 베이스(111)는 상기 이동 로봇(1)의 저면을 형성할 수 있다.

상기 베이스(111)는 원판 형상을 가질 수 있으며, 상기 바텀 커버(34)의 내측에 위치될 수 있다.

또한, 상기 구동부(11)는 상기 이동 로봇(1)의 주행을 위한 휠(112)과, 상기 휠(112)에 동력을 전달하기 위한 모터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 휠(112)은 상기 모터에서 전달된 동력에 의해 회전될 수 있다. 상기 휠(112)은 한 쌍으로 구성될 수 있으며, 상기 베이스(111)의 좌측 및 우측에 각각 하나씩 배치될 수 있다. 그리고 상기 모터도 한 쌍으로 구성될 수 있으며, 상기 한 쌍의 휠(112)에 각각 결합될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지는 않으며, 상기 모터는 하나로 이루어져 상기 한 쌍의 휠(112)을 구동시킬 수 있다.

한편, 이동 로봇(1)은 절벽 감지 센서(113)를 더 포함할 수 있다.

상기 절벽 감지 센서(113)는 360도 전방향의 상기 이동 로봇(1) 주행 범위에서 낭떠러지 또는 절벽 등을 감지하기 위한 센서일 수 있다. 상기 절벽 감지 센서(113)는 다수 개를 포함할 수 있다.

일례로, 상기 다수 개의 절벽 감지 센서(113)는 상기 베이스(111)의 가장자리를 따라 서로 이격 배치될 수 있다.

또한, 상기 절벽 감지 센서(113)는 전방 라이더(136) 및 제1 절개부(331)에 인접한 영역을 따라 배치되어, 전방 하단을 바라볼 수 있다. 이에 따라, 절벽 및 어린아이들이 다가오는 것을 감지할 수 있다.

또한, 상기 구동부(11)는 제1 지지 리브(114)를 더 포함할 수 있다.상기 제1 지지 리브(114)는 후술될 제1 지지 플레이트(115)를 지지할 수 있다. 상기 제1 지지 리브(114)는 상기 베이스(111)의 상면에서 상측으로 연장 형성될 수 있다. 일례로, 상기 제1 지지 리브(114)는 상기 베이스(111)의 가장자리 지점에서 상측으로 연장 형성될 수 있다. 상기 제1 지지 리브(114)는 다수 개를 포함할 수 있으며, 상기 다수의 제1 지지 리브(114) 중 일부는 무게를 최소화하기 위하여 내부가 비거나 또는 일측이 함몰되어 형성될 수 있다.

본 실시예에서는 2개의 제1 지지 리브(114)가 "ㄱ"자 형상으로 연결되어 배치될 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않으며, 상기 제1 지지 리브(114)는 다양한 위치 및 형상으로 배치될 수 있다.

또한, 상기 구동부(11)는 제1 지지 플레이트(115)를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 지지 플레이트(115)는 상기 제1 지지 리브(114)의 상측에 놓일 수 있다. 상기 제1 지지 플레이트(115)는 판상 형상을 가질 수 있다. 그리고 상기 제1 지지 플레이트(115)는 무게를 최소화하기 위하여 살빼기용 홀(115a)을 포함할 수 있다. 상기 살빼기용 홀(115a)은 상기 제1 지지 플레이트(115)의 상면에 다수 개가 이격 형성될 수 있다.

또한, 상기 구동부(11)는 제1 범퍼부(116)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 범퍼부(116)는 외부로부터 충격이 가해질 경우, 충격량을 일정량 흡수하기 위하여 전후 방향으로 이동될 수 있다. 상기 제1 범퍼부(116)는 내부가 비어 있는 링 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 제1 지지 플레이트(115)의 상면에 배치될 수 있다.

또한, 상기 구동부(11)는 배터리(117)를 더 포함할 수 있다.

상기 배터리(117)는 상기 이동 로봇(1)의 구동을 위한 전원을 공급할 수 있다. 상기 배터리(117)는 상기 이동 로봇(1)의 무게 중심을 고려하여, 상기 제1 지지 플레이트(115)의 상면의 중심 지점에 배치될 수 있다. 상기 배터리(117)는 상기 이동 로봇(1)의 전체 무게 중 가장 큰 비중을 차지하고 있으므로, 상기 본체(10)에서 되도록 하부 지점에 위치되는 것이 좋다.

또한, 상기 구동부(11)에는 후방 라이더(118)가 배치될 수 있다.

상기 후방 라이더(Light Detection and Ranging : Lidar, 118)는 레이저 레이더로서, 레이저 빔을 조사하고 에어로졸에 의해 흡수 혹은 산란된 빛 중 후방 산란된 빛을 수집, 분석하여 위치 인식을 수행하는 센서일 수 있다. 상기 후방 라이더(118)는 상기 제1 지지 플레이트(115)의 후방에 배치될 수 있다. 즉, 상기 후방 라이더(118)는 상기 이동 로봇(1)의 후방을 향하여 배치될 수 있다. 그리고 상기 후방 라이더(118)는 상기 제2 미들 커버(33)에 형성된 상기 제2 절개부(332)를 통해 외부로 노출될 수 있다.

또한, 상기 구동부(11)는 제2 지지 리브(119)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 지지 리브(119)는 후술될 제2 지지 플레이트(120)를 지지할 수 있다. 상기 제2 지지 리브(119)는 상기 제1 지지 플레이트(115)의 상면에서 상측으로 연장 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 제2 지지 리브(119)는 상기 배터리(117)의 가장자리 지점에 형성될 수 있다. 일례로, 상기 제2 지지 리브(119)는 상기 배터리(117)의 양측에 각각 이격 형성될 수 있다. 상기 제2 지지 리브(119)는 지지력을 증가시키기 위하여 다수의 제2 지지 리브(119)가 형성되고, 상기 다수의 제2 지지 리브(119)의 상단이 연결될 수 있다. 즉, 상기 제2 지지 리브(119)는 아치 형상을 가질 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않고, 상기 제2 지지 리브(119)는 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 구동부(11)는 제2 지지 플레이트(120)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 지지 플레이트(120)는 상기 제2 지지 리브(119)의 상측에 놓일 수 있다. 상기 제2 지지 플레이트(120)는 판상 형상을 가질 수 있다. 그리고 상기 제2 지지 플레이트(120)는 무게를 최소화하기 위하여 살빼기용 홀(120a)을 포함할 수 있다. 상기 살빼기용 홀(120a)은 상기 제2 지지 플레이트(120)의 상면에 다수 개가 이격 형성될 수 있다.

또한, 상기 구동부(11)는 제2 범퍼부(121)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 범퍼부(121)는 상기 제1 범퍼부(116)와 마찬가지로 외부로부터 충격이 가해질 경우, 충격량을 일정량 흡수하기 위하여 전후 방향으로 이동될 수 있다. 상기 제2 범퍼부(121)는 링 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 제2 지지 플레이트(120)의 상면에 배치될 수 있다.

또한, 상기 구동부(11)는 높이 조절용 리브(122)를 더 포함할 수 있다.상기 높이 조절용 리브(122)는 후술될 전방 라이더(136)에 소정 높이를 제공할 수 있다. 즉, 상기 높이 조절용 리브(122)는 상기 전방 라이더(136)의 하측에 배치되어, 상기 전방 라이더(136)와 상기 제1 절개부(331)의 높이를 맞추도록 도와줄 수 있다. 상기 높이 조절용 리브(122)는 상기 제2 지지 플레이트(120)의 상면 전방에서 상측으로 연장될 수 있다.

한편, 상기 본체(10)는 바디부(13)를 더 포함할 수 있다. 상기 바디부(13)는 상기 구동부(11)의 상측에 배치되며, 상기 이동 로봇(1)의 전체적인 작동을 제어하기 위한 회로물이 실장되는 각종 기판(133)이 구비될 수 있다. 본 실시예에서 상기 기판(133)은 제1 기판(133a), 제2 기판(133b), 제3 기판(133c), 제4 기판(133d) 및 제5 기판(133e)을 포함할 수 있다.

상세히, 상기 바디부(13)는 메인 프레임(131)을 포함할 수 있다. 상기 메인 프레임(131)은 상기 바디 디스플레이부(20) 및 후술될 헤드부(15)를 지지할 수 있다. 상기 메인 프레임(131)은 제1 메인 프레임(131a) 및 제2 메인 프레임(131b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 메인 프레임(131a) 및 상기 제2메인 프레임(131b)은 상하 방향으로 길게 형성되는 기둥 형상을 가질 수 있다. 그리고 상기 제1 메인 프레임(131a) 및 상기 제2 메임 프레임(131b)은 상기 제2 지지 플레이트(120)의 상면에 고정될 수 있다.

일례로, 상기 제1 메인 프레임(131a) 및 상기 제2 메인 프레임(131b)은 상기 제2 지지 플레이트(120)의 중심에서 양측으로 동일 간격 이격될 수 있다. 즉, 상기 제1 메인 프레임(131a) 및 상기 제2 메인 프레임(131b)은 상기 제2 지지 플레이트(120)의 중심을 기준으로 좌우대칭을 이룰 수 있다. 그리고 상기 제1 메인 프레임(131a) 및 상기 제2 메인 프레임(131a)의 상단에는 헤드부(15)가 결합될 수 있다.

또한, 상기 바디부(13)는 제3 지지 플레이트(132)를 더 포함할 수 있다. 상기 제3 지지 플레이트(132)는 상기 메인 프레임(131)에 의해 관통되어, 상기 메인 프레임(131)의 어느 지점에 끼워질 수 있다. 상기 제3 지지 플레이트(132)는 상기 메인 프레임(131)을 이등분하는 지점을 기준으로 이등분 선의 하측에 위치될 수 있다. 상기 제3 지지 플레이트(132)는 원반 형상을 가지며, 무게를 최소화하기 위하여 살빼기용 홀(132a)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 바디부(13)는 제1 기판(133a)을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 기판(133a)은 상기 제3 지지 플레이트(132)의 상면에 배치될 수 있다. 상기 제1 기판(133a)은 일례로 AP 보드(Application Processor)를 포함할 수 있다. 상기 AP 보드는 상기 이동 로봇(1)의 하드웨어 모듈 전체 시스템을 관리하는 장치, 즉 제어부(도 7의 740 참조)로서 기능할 수 있다.

또한, 상기 바디부(13)는 서브 프레임(134)을 더 포함할 수 있다. 상기 서브 프레임(134)은 상기 제3 지지 플레이트(132)의 하측에 형성되어, 상기 제3 지지 플레이트(132)를 지지하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 서브 프레임(134)은 상기 메인 프레임(13)의 높이보다 낮게 형성된다.

구체적으로, 상기 서브 프레임(134)은 제1 서브 프레임(134a) 및 제2 서브 프레임(134b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 서브 프레임(134a) 및 상기 제2 서브 프레임(134b)은 상하 방향으로 길게 형성되는 기둥 형상을 가질 수 있다. 그리고 상기 제1 서브 프레임(134a) 및 상기 제2 서브 프레임(134b)은 상기 제2 지지 플레이트(120)의 상면에 고정될 수 있다.

상기 제1 서브 프레임(134a) 및 상기 제2 서브 프레임(134b)은 상기 메인 프레임(131)에 인접하게 배치될 수 있다. 일례로, 상기 제1 서프 프레임(134a) 및 상기 제2 서브 프레임(134b)은 상기 제1 메인 프레임(131a) 및 상기 제2 메인 프레임(131b)에서 각각 후방으로 동일 간격 이격될 수 있다. 즉, 상기 제1 서브 프레임(134a) 및 상기 제2 서브 프레임(134b)은 상기 제2 지지 플레이트(120)의 중심을 기준으로 좌우대칭을 이룰 수 있다. 그리고 상기 제1 서브 프레임(134a) 및 상기 제2 서브 프레임(134a)의 상단에는 상기 제3 지지 플레이트(132)가 결합될 수 있다.

또한, 상기 서브 프레임(134)은 제3 서브 프레임(134c)을 더 포함할 수 있다. 상기 제3 서브 프레임(134c)은 상하 방향으로 길게 형성되는 기둥형상을 가질 수 있다. 그리고 상기 제3 서브 프레임(134c)은 상기 제1 서브 프레임(134a) 및 상기 제2 서브 프레임(134b)과 마찬가지로 상기 제2 지지 플레이트(120)의 상면에 고정될 수 있다.

또한, 상기 제3 서브 프레임(134c)은 상기 메인 프레임(131)에 인접하게 배치될 수 있다. 일례로, 상기 제3 서프 프레임(134c)은 상기 제2 지지 플레이트(120)의 중심에서 전방으로 소정 간격 이격될 수 있다. 즉, 상기 제3 서브 프레임(134c)은 상기 제3 지지 플레이트(132)의 무게 중심을 고려하여, 상기 제2 지지 플레이트(120)의 전방에 위치될 수 있다. 그리고 상기 제3 서브 프레임(134c)의 상단에는 상기 제3 지지 플레이트(132)가 결합될 수 있다.

또한, 상기 바디부(13)는 브라켓부(135)를 더 포함할 수 있다. 상기 브라켓부(135)는 판상 형상을 가지고 상하 방향으로 길게 형성되어, 상기 메인 프레임(131)에 결합될 수 있다.구체적으로, 상기 브라켓부(135)는 제1 브라켓부(135a) 및 제2 브라켓부(135b)를 포함할 수 있다.

상기 제1 브라켓부(135a)는 상기 제1 메인 프레임(131a)에 결합되고, 상기 제2 브라켓부(135b)는 상기 제2 메인 프레임(131b)에 결합될 수 있다.

상기 제1 브라켓부(135a) 및 상기 제2 브라켓부(135b)는 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1 브라켓부(135a) 및 상기 제2 브라켓부(135b)는 상기 제1 메인 프레임(131a)과 상기 제2 메인 프레임(131b)이 서로 마주보는 면에 각각 고정될 수 있다.

또한, 상기 제1 브라켓부(135a) 및 상기 제2 브라켓부(135b)는 상기 제1 메인 프레임(131a) 및 상기 제2 메인 프레임(131b)의 상단에서 각각 하측 방향으로 연장 형성될 수 있다. 그리고 상기 제1 브라켓부(135a)의 하부 및 상기 제2 브라켓부(135b)의 하부는 상기 제3 지지 플레이트(132)를 관통할 수 있다.

또한, 상기 바디부(13)는 제2 기판(133b)을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 기판(133b)은 상기 제1 브라켓부(135a)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 기판(133b)은 상기 제1 브라켓부(135a)의 하단부에 배치될 수 있다. 상기 제2 기판(133b)은 일례로 MCU 보드(Micro Controller Unit)를 포함할 수 있다. 상기 MCU 보드는 상기 이동 로봇(1)의 전반적인 구동을 제어할 수 있다. 또한, 상기 제2 기판(133b)에는 메모리가 배치되거나, MCU 보드가 이동 로봇(1)의 다양한 기능을 지원하는 데이터가 저장된 메모리를 포함할 수 있다.

또한, 상기 바디부(13)는 제3 기판(133c)을 더 포함할 수 있다. 상기 제3 기판(133c)은 상기 제1 브라켓부(135a)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 제3 기판(133c)은 상기 제2 기판(133b)의 상측에 배치될수 있다. 상기 제3 기판(133c)은 일례로 스테레오 보드를 포함할 수 있다. 상기 스테레오 보드는 각종 센서 및 카메라로부터 수집되는 센싱 데이터를 처리 및 가공하여 상기 이동 로봇(1)의 위치 인식과 장애물 인식을 위한 데이터 관리를 담당할 수 있다.

또한, 상기 바디부(13)는 제4 기판(133d)을 더 포함할 수 있다. 상기 제4 기판(133d)은 상기 제1 브라켓부(135a)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 제4 기판(133d)은 상기 제3 기판(133c)의 상측에 배치될 수 있다. 상기 제4 기판(133d)은 일례로 유저 인터페이스 보드를 포함할 수 있다.

상기 유저 인터페이스 보드는 사용자의 입출력을 담당하는 구성요소의 동작을 제어할 수 있다.

또한, 상기 바디부(13)는 제5 기판(133e)을 더 포함할 수 있다. 상기 제5 보드(133e)은 상기 제2 브라켓부(135b)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 제5 기판(133e)은 상기 제2 브라켓부(135b)의 내측에서 상기 제2 기판(133b)과 마주보도록 배치될 수 있다. 상기 제5 기판(133e)은 일례로 전원 보드를 포함할 수 있다. 상기 전원 보드는 상기 배터리(117)의 전원이 상기 이동 로봇(1)에 포함된 각 구성 요소에 공급되는 것을 제어할 수 있다.

본 실시예에서 상기 바디부(13)는 5개의 기판(133a, 133b, 133c, 133d, 133e)을 포함하는 것으로 설명되었다. 그러나, 상기 기판(133)은 상기 개수에 한정되지는 않으며, 상기 개수보다 더 적거나 더 많을 수 있다. 그리고 상기 기판의 종류에 대해서는 하나의 예를 들어 설명한 것이므로, 상술한 기판의 종류에 한정되지 않음은 당연하다.

또한, 상기 바디부(13)는 전방 라이더(137)를 더 포함할 수 있다. 상기 전방 라이더(137)는 레이저 레이더로서, 레이저 빔을 조사하고 에어로졸에 의해 흡수 혹은 산란된 빛 중 후방 산란된 빛을 수집, 분석하여 위치 인식을 수행하는 센서일 수 있다. 상기 전방 라이더(137)는 상기 후방 라이더(118)와 동일한 구성을 가질 수 있다. 다만, 상기 전방 라이더(137)는 상기 제2 지지 플레이트(120)의 전방에 배치될 수 있다. 즉, 상기 전방 라이더(137)는 상기 이동 로봇(1)의 전방을 향하여 배치될 수 있다. 그리고 상기 전방 라이더(137)는 상기 제2 미들 커버(33)에 형성된 상기 제1 절개부(331)를 통해 외부로 노출될 수 있다. 그리고 상기 전방 라이더(137)는 상기 제2 지지 플레이트(120)에 형성된 상기 높이 조절용 리브(122)에 올려질 수 있다.

또한, 상기 바디부(13)는 스테레오 카메라(137)를 더 포함할 수 있다. 상기 스테레오 카메라(137)는 상기 RGBD 센서(321)와 함께 상기 이동 로봇(1)의 전방에 있는 장애물을 감지하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 스테레오 카메라(137)는 2대의 카메라를 이용하여 입체영상을 획득하고, 획득된 입체영상을 통해 상기 이동 로봇(1)과 장애물 간의 거리를 측정할 수 있다. 일례로, 상기 스테레오 카메라(137)는 상기 전방 라이더(137)의 직상방에 위치될 수 있다. 이를 위하여, 상기 스테레오 카메라(137)는 상기 제3 서브 프레임(134c)의 일측에 고정될 수 있다. 그리고 상기 스테레오 카메라(137)는 상기 제1 미들 커버(32)에 형성된 상기 스테레오 카메라용 홀(323)을 통해 상기 이동 로봇(1)의 전방 영역을 촬영할 수 있다.

한편, 상기 본체(10)는 헤드부(15)를 더 포함할 수 있다. 상기 헤드부(15)는 상기 바디부(13)의 상측에 배치될 수 있다. 그리고 상기 헤드부(15)에는 상기 탑 커버(31)가 결합되며, 상기 탑 커버(31)를 회전 가능하도록 구성될 수 있다.

상세히, 상기 헤드부(15)는 제4 지지 플레이트(151)를 포함할 수 있다. 상기 제4 지지 플레이트(151)는 상기 메인 프레임(131)의 상단에 올려지며, 상기 메인 프레임(131)과 결합될 수 있다. 상기 제4 지지 플레이트(151)는 원반 형상을 가지며, 무게를 최소화하기 위하여 살빼기용 홀(151a)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 헤드부(15)는 회전 부재(152)를 더 포함할 수 있다. 상기 회전 부재(152)는 상기 제4 지지 플레이트(151)의 상측에 배치되며, 소정각도 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 상기 회전 부재(152)는 링 형상을 가질 수 있다. 그리고 상기 회전 부재(152)는 후술될 회전 모터에 결합될 수 있다. 이를 위하여, 상기 회전 부재(152)는 가장자리 어느 지점에서 상기 회전 부재(152)의 중심 방향으로 연장되는 모터 결합부(152a)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 회전 부재(152)의 가장자리에는 상기 탑 커버(31)가 결합될 수 있다. 따라서, 상기 회전 부재(152)의 회전에 의해 상기 탑 커버(31)가 함께 회전될 수 있다.

또한, 상기 헤드부(15)는 회전 모터(153)를 더 포함할 수 있다. 상기 회전 모터(153)는 상기 회전 부재(152)를 회전시키는 동력을 제공할 수 있다. 상기 회전 모터(153)는 회전축을 가지며, 상기 회전축은 상기 모터 결합부(152a)에 결합될 수 있다. 따라서, 상기 회전 모터(153)의 구동에 의해 상기 회전 부재(152)가 일 방향 또는 타 방향으로 회전될 수 있다. 상기 회전 모터(153)는 일례로 DC 모터를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않고 스태핑 모터 등 다양한 모터가 적용될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 주요 구성들 간의 제어관계를 도시한 블록도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇(1)은, 마이크(314)를 통하여 사용자의 음성 입력을 수신하는 음성 입력부(725), 각종 데이터를 저장하는 저장부(730), 서버(미도시) 등 다른 전자 기기와 데이터를 송수신하는 통신부(790), 이동 로봇(1)의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(740)를 포함할 수 있다. 상기 구성들은 상술한 기판(133)에 실장될 수 있다.

음성 입력부(725)는, 아날로그 소리를 디지털 데이터로 변환하는 처리부를 포함하거나 처리부에 연결되어, 사용자 입력 음성 신호를 제어부(740) 또는 서버(미도시)에서 인식할 수 있도록 데이터화할 수 있다.

제어부(740)는 이동 로봇(1)을 구성하는 음성 입력부(725), 저장부(730), 통신부(790) 등을 제어하여, 이동 로봇(1)의 동작 전반을 제어할 수 있다.

저장부(730)는 이동 로봇(1)의 제어에 필요한 각종 정보들을 기록하는 것으로, 휘발성 또는 비휘발성 기록 매체를 포함할 수 있다. 기록 매체는 마이크로 프로세서(micro processor)에 의해 읽힐 수 있는 데이터를 저장한 것으로, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등을 포함할 수 있다.

또한, 저장부(730)는 이동 로봇(1)이 안내 서비스를 제공하는데 필요한 각종 데이터를 저장할 수 있다.

또한, 제어부(740)는 통신부(790)를 통해 이동 로봇(1)의 동작상태 또는 사용자 입력 등을 서버 등으로 전송할 수 있다.

통신부(790)는 적어도 하나의 통신모듈을 포함하여 이동 로봇(1)이 인터넷, 또는 소정의 네트워크에 연결되도록 한다.

한편, 저장부(730)에는 음성 인식을 위한 데이터가 저장될 수 있고, 상기 제어부(740)는 음성 입력부(725)를 통하여 수신되는 사용자의 음성 입력 신호를 처리하고 음성 인식 과정을 수행할 수 있다.

한편, 제어부(740)는 음성 인식 결과에 기초하여 이동 로봇(1)이 소정 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 제어부(740)는 음성 신호에 포함되는 명령이 비행기 출발 정보, 관광 안내 정보 등 소정 정보를 요청하는 명령인 경우, 비행기 출발 정보, 관광 안내 정보 등 소정 정보를 디스플레이부(710)에 표시하도록 제어할 수 있다.

또한, 사용자의 안내 요청이 있으면, 제어부(740)는 사용자가 선택한 안내 목적지까지 사용자를 에스코트(escort)하도록 제어할 수 있다.

한편, 음성 인식 과정은 이동 로봇(1) 자체에서 실시되지 않고 서버에서 수행될 수 있다.

이 경우에, 제어부(740)는 사용자 입력 음성 신호가 상기 서버로 송신되도록 통신부(790)를 제어할 수 있고, 통신부(790)를 통하여, 상기 서버로부터 상기 음성 신호에 대한 인식 결과를 수신할 수 있다.

또는, 호출어 인식 등 간단한 음성 인식은 이동 로봇(1)이 수행하고, 자연어 처리 등 고차원의 음성 인식은 서버에서 수행될 수 있다.

한편, 이동 로봇(1)은 소정 정보를 영상으로 표시하는 디스플레이부(710)와소정 정보를 음향으로 출력하는 음향 출력부(780)를 포함할 수 있다.

디스플레이부(710)는 사용자의 요청 입력에 대응하는 정보, 사용자의 요청 입력에 대응하는 처리 결과, 동작모드, 동작상태, 에러상태 등을 영상으로 표시할 수 있다.

도 1 내지 도 6을 참조하여 상술한 것과 같이, 상기 디스플레이부(710)는 헤드 디스플레이(312)와 바디 디스플레이(21)를 포함할 수 있다. 상기 바디 디스플레이(21)는 상대적으로 상기 헤드 디스플레이(312)보다 대화면으로 구현되므로, 상기 바디 디스플레이(21)에 정보를 대화면으로 표시하는 것이 더 바람직할 수 있다.

또한, 음향 출력부(780)는 제어부(740)의 제어에 따라 경고음, 동작모드, 동작상태, 에러상태 등의 알림 메시지, 사용자의 요청 입력에 대응하는 정보, 사용자의 요청 입력에 대응하는 처리 결과 등을 음향으로 출력할 수 있다. 음향 출력부(780)는, 제어부(740)로부터의 전기 신호를 오디오 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 이를 위해, 스피커 등을 구비할 수 있다.

한편, 이동 로봇(1)은 소정 범위를 촬영할 수 있는 영상 획득부(720)를 포함할 수 있다.

영상 획득부(720)는 이동 로봇(1) 주변, 외부 환경 등을 촬영하는 것으로, 카메라 모듈을 포함할 수 있다. 이러한 카메라는 촬영 효율을 위해 각 부위별로 여러 개가 설치될 수도 있다.

예를 들어, 도 1 내지 도 6을 참조하여 상술한 것과 같이, 상기 영상 획득부(720)는,사람과 사물 인식을 위한 헤드 카메라부(313)와 안내 대상의 식별 및 추적을 위한 바디 카메라부(25)를 포함할 수 있다. 하지만, 영상 획득부(720)가 구비하는 카메라의 개수, 배치, 종류, 촬영범위가 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니다.

영상 획득부(720)는, 사용자 인식용 영상을 촬영할 수 있다. 제어부(740)는 상기 영상 획득부(720)가 촬영하여 획득된 영상에 기초하여 외부 상황을 판단하거나, 사용자(안내 대상)를 인식할 수 있다.

또한, 상기 제어부(740)는, 상기 영상 획득부(720)가 촬영하여 획득하는 영상에 기초하여 이동 로봇(1)이 주행하도록 제어할 수 있다.

한편, 상기 영상 획득부(720)가 촬영하여 획득된 영상은 저장부(730)에 저장될 수 있다.

한편, 이동 로봇(1)은 이동을 위한 구동부(760)를 포함할 수 있고, 상기 구동부(760)는 도 1 내지 도 6을 참조하여 상술한 구동부(11)에 대응할 수 있다.

또한, 이동 로봇(1)은 이동 로봇(1)의 동작, 상태와 관련된 각종 데이터를 센싱하는 센서들을 포함하는 센서부(770)를 포함할 수 있다.

상기 센서부(770)는 장애물을 감지하는 장애물 감지 센서를 포함할 수 있고, 상기 장애물 감지 센서는, 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서, 지자기 센서, PSD(Position Sensitive Device) 센서 등을 포함할 수 있다. 예를 들어. 상기 장애물 감지 센서는 도 1 내지 도 6을 참조하여 상술한 초음파 센서(333), RGBD 센서(321) 등이 해당될 수 있다.

또한, 상기 센서부(770)는 주행구역 내 바닥에 낭떠러지의 존재 여부를 감지하는 절벽 감지 센서(113)를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 센서부(770)는 라이더(light detection and ranging: Lidar, 136, 118)를 포함할 수 있다.

라이더(136, 118)는, 레이저(Laser) 광을 매개로, 송신 신호와 수신 신호의 TOF(Time of Flight) 또는 송신 신호와 수신 신호의 위상차(phase difference)를 기초로, 장애물 등 오브젝트를 검출할 수 있다.

또한, 상기 라이더(132a, 132b)는, 오브젝트와의 거리, 오브젝트와의 상대 속도 및 오브젝트의 위치를 검출할 수 있다.

상기 라이더(132a, 132b)는, 상기 장애물 감지 센서의 구성 중 일부로써 구비될 수 있다. 또한, 상기 라이더(132a, 132b)는, 맵(map) 작성을 위한 센서로써 구비될 수도 있다.

한편, 상기 장애물 감지 센서는 이동 로봇의 주행(이동) 방향에 존재하는 물체, 특히 장애물을 감지하여 장애물 정보를 제어부(740)에 전달한다. 이때, 제어부(740)는, 감지된 장애물의 위치에 따라 이동 로봇(1)의 움직임을 제어할 수 있다.

한편, 상기 센서부(770)는 본체(101)의 구동에 따른 이동 로봇(1)의 동작을 감지하고 동작 정보를 출력하는 동작 감지 센서를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 동작 감지 센서로는, 자이로 센서(Gyro Sensor), 휠 센서(Wheel Sensor), 가속도 센서(Acceleration Sensor) 등을 사용할 수 있다.

자이로 센서는, 이동 로봇(1)이 운전 모드에 따라 움직일 때 회전 방향을 감지하고 회전각을 검출한다. 자이로 센서는, 이동 로봇(1)의 각속도를 검출하여 각속도에 비례하는 전압 값을 출력한다. 제어부(740)는 자이로 센서로부터 출력되는 전압 값을 이용하여 회전 방향 및 회전각을 산출한다.

휠 센서는, 좌륜과 우륜에 연결되어 바퀴의 회전수를 감지한다. 여기서, 휠 센서는 로터리 엔코더(Rotary Encoder)일 수 있다. 로터리 엔코더는 좌륜과 우륜의 회전수를 감지하여 출력한다.

제어부(740)는 회전수를 이용하여 좌, 우측 바퀴의 회전 속도를 연산할 수 있다. 또한, 제어부(740)는 좌륜과 우륜의 회전수 차이를 이용하여 회전각을 연산할 수 있다.

가속도 센서는, 이동 로봇(1)의 속도 변화, 예를 들어, 출발, 정지, 방향 전환, 물체와의 충돌 등에 따른 이동 로봇(1)의 변화를 감지한다. 가속도 센서는 주 바퀴나 보조바퀴의 인접 위치에 부착되어, 바퀴의 미끄러짐이나 공회전을 검출할 수 있다.

또한, 가속도 센서는 제어부(740)에 내장되어 이동 로봇(1)의 속도 변화를 감지할 수 있다. 즉, 가속도 센서는 속도 변화에 따른 충격량을 검출하여 이에 대응하는 전압 값을 출력한다. 따라서, 가속도 센서는 전자식 범퍼의 기능을 수행할 수 있다.

제어부(740)는 동작 감지 센서로부터 출력된 동작 정보에 기초하여 이동 로봇(1)의 위치 변화를 산출할 수 있다. 이러한 위치는 영상 정보를 이용한 절대 위치에 대응하여 상대 위치가 된다. 이동 로봇은 이러한 상대 위치 인식을 통해 영상 정보와 장애물 정보를 이용한 위치 인식의 성능을 향상시킬 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 동작 방법을 도시한 순서도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇(1)은, 격자(grid) 지도에 복수의 노드(node)를 설정할 수 있다(S810).

상기 노드의 설정은, 제조사 또는 서비스 제공자의 안내 목적지, 경유점, 교차점, 기타 노드가 설정된 파일 또는 격자 지도를 다운로드(download)하는 것이거나, 격자(grid) 지도를 헤드 디스플레이(312) 또는 바디 디스플레이(21)에 표시한 상태에서 사용자의 노드 설정 입력을 수신하는 것일 수 있다.

제어부(740)는 수신되는 파일 또는 입력에 기초하여 격자 지도 상에 안내 목적지, 경유점, 교차점, 기타 노드 등 복수의 노드를 설정할 수 있다.

실시예에 따라서는, 이동 로봇(1)은, 학습된 데이터에 기반하여 공간 및 사물을 인식할 수 있고, 다수의 주행을 통해 학습된 공간 및 사물 인식에 기초하여 주요 지점들을 노드로 설정할 수 있다.

상기 복수의 노드는, 기설정된 안내 목적지에 대응하는 목적지 노드와 상기 안내 목적지까지의 경로 형성을 위한 일반 노드를 포함할 수 있다. 공항을 예로 들면, 탑승 게이트, 면세점, 화장실 등 사용자가 안내를 요청할 수 있는 목적지는 목적지 노드로 설정되고, 목적지 노드까지의 안내 경로 상에 포함될 수 있는 일반 노드들로 분류되어 설정될 수 있다.

한편, 상기 목적지 노드와 상기 일반 노드는 색상, 크기, 모양 중 적어도 하나가 상이하게 표시될 수 있다.

예를 들어, 노드는 이미지상에서 특정색(R,G,B)을 가진 점으로 표시될 수 있다. 이 경우에, 상기 목적지 노드는 적색으로 표시되고, 상기 일반 노드는 녹색으로 구분되어 표시될 수 있다. 이에 따라, 관리자가 현재 노드 중 목적지 노드와 일반 노드를 쉽게 구분하고 효율적으로 관리할 수 있다.

한편, 상기 격자 지도는 슬램(SLAM: Simultaneous localization and mapping ) 지도, 캐드(CAD) 지도일 수 있다.

한편, 상기 격자 지도는 이미지 파일 형태로 저장되고, 공항, 터미널 등 대면적의 공공 장소의 경우에는 파일 용량이 커 로딩(loading) 시간이 길어질 수 있고, 안내 경로 산출에 상당한 시간이 소요되어, 사용자의 안내 요청에 빠르게 응답하지 못해 사용자가 불편함을 느낄 수 있다.

따라서, 본 발명은 대면적 환경을 모델링한 격자 지도 정보를 바탕으로 위상지도를 생성하여, 안내 경로의 생성에 이용함으로써, 안내 목적지까지의 경로를 빠르게 생성하고, 안내 서비스 속도 및 주행 성능을 향상할 수 있는 방법을 제안한다.

이를 위해, 이동 로봇(1)은, 상기 격자 지도에서 설정된 상기 복수의 노드의 좌표들을 추출하고(S820), 거리가 일정 범위 안에 존재하는 노드들간의 에지(edge)를 생성(등록)할 수 있다(S830). 거리가 일정 범위 안에 존재하는 노드들 사이에 에지를 생성(등록)하는 과정(S830)을 반복하여, 전체 노드들을 연결함으로써 위상 지도(Topological Map)를 생성할 수 있다(S830).

상기 위상 지도는, 사람이 길을 찾아가는 방식과 유사하게, 특징을 가지는 지점을 노드로 설정하고, 노드들 사이에 분기선(Branch)을 연결하여 생성된다. 상기 에지(edge)는 노드들 사이에 연결되는 분기선을 의미할 수 있다.

위상 지도에서는 노드들 상호간의 상대적인 위치 순서가 중요하므로, 노드의 좌표와 노드들의 상호 연관 관계만으로 구성할 수 있고, 적은 데이터 용량으로도 대면적의 지도 생성이 가능하다.

또한, 위상 지도는 노드의 좌표와 노드들의 상호 연관 관계를 나타내는 텍스트(text) 형태로 생성, 저장될 수 있다.

제어부(740)는, 대면적 격자 지도 로딩 후, 노드 좌표들을 추출하고, 추출된 모든 노드들 중에서 노드간의 거리가 일정 범위(예, 10m)안에 있는 노드 집합을 추출할 수 있다.

제어부(740)는 거리가 일정 범위 안에 존재하는 노드들 사이에 에지를 생성(등록)하는 과정을 반복하여 전체 노드들이 연결되도록 에지들을 생성함으로써 위상 지도를 생성할 수 있다.

또한, 제어부(740)는 생성된 위상 지도를 저장부(730)에 저장하도록 제어할 수 있다.

한편, 제어부(740)는, 상기 노드들 사이의 장애물 존재 여부를 판별하고, 장애물이 없는 것으로 판별된 노드들간에 에지를 생성할 수 있다.

만약 노드들 사이에 장애물이 존재하는 경우에는 이동 로봇(1)이 장애물이 존재하는 노드 사이에 연결되는 에지를 따라서 주행하면 안된다.

따라서, 제어부(740)는 그 사이에 장애물이 존재하지 않는 두 노드만 연결하도록 에지를 생성할 수 있다.

예를 들어, 제어부(740)는 격자 지도에 포함되는 고정 장애물을 고려하여 노드 사이의 장애물 존재 여부를 판별할 수 있다. 또한, 제어부(740)는 광선 추적 방식으로 상기 노드들 사이의 장애물 존재 여부를 판별할 수 있다.

한편, 상기 위상 지도의 생성(S840) 후에, 제어부(740)는, 상기 격자 지도를 소정 크기를 가지는 분할 지도들로 분할할 수 있다(S850).

또한, 실시예에 따라서는, 제어부(740)는, 상기 위상 지도도 소정 크기를 가지는 분할 지도들로 분할할 수 있다(S850). 상기 위상 지도는 데이터 크기가 작아서 분할하지 않고 이용할 수 있으나, 상기 위상 지도와 상기 격자 지도를 동일한 크기와 영역으로 분할하여 매핑(mapping)하여 관리함으로써, 격자 지도 중 필요한 분할 지도를 더 빠르게 판별하고 로드할 수 있다.

한편, 상기 제어부(740)는 상기 격자 지도 및 상기 위상 지도의 분할 지도들이 저장부(730)에 저장되도록 제어할 수 있다.

상기 제어부(740)는 캐드(CAD)/슬램(SLAM) 지도를 기반으로 위상 지도를 작성하고, 작성된 지도를 소정 크기를 가지는 단위 셀(cell)들로 분할할 수 있다.

도 8은 분할 지도의 생성 단계까지의 동작을 도시한 것으로, 분할 지도의 생성은 기본적으로 초기 세팅(setting) 시 1회 수행될 수 있다.

또한, 이동 로봇(1)이 배치되는 공간에 변동 사항이 발생하여 필요시 분할 지도를 생성할 수 있다.

이후, 제어부(740)는 단위 셀들로 분할된 분할 지도들을 이용하여 실시간 주행 경로를 생성할 수 있다.

예를 들어, 제어부(740)는, 이동 로봇(1) 및 안내 목적지에 대응하는 목표 노드가 포함된 분할 지도만을 로드(load)하여 실시간 경로를 생성할 수 있다.

이에 따라, 대면적 지도 사용시 목적지까지의 안내 경로 생성 시간을 단축할 수 있다.

또한, 대면적 공간에서 목적지까지의 안내 경로를, 주행 중에 실시간으로 생성하여 주행 경로를 변경할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 동작 방법을 도시한 순서도로, 목적지 입력 시 안내 경로를 생성하여 목적지까지 안내하는 과정을 도시한 것이다.

도 9를 참조하면, 이동 로봇(1)은 음성 명령 또는 터치 입력으로 안내 목적지 입력을 수신할 수 있다(S910).

본 발명의 일 실시예에 따르면, 이동 로봇(1)은 대용량의 전체 격자 지도를 로딩하지 않고, 상기 생성된 위상 지도에 기초하여 상기 수신된 안내 목적지까지의 전역 경로를 판별할 수 있다(S920).

제어부(740)는, 저용량의 위상 지도 전체를 저장부(730)의 메모리에 로딩하여 대용량의 전체 격자 지도를 로딩하는 경우에 비해 더 빠른 속도로 전역 경로를 생성할 수 있다.

한편, 상기 전역 경로는 상기 안내 목적지에 대응하는 목적지 노드 및 이동 로봇(1)의 현재 위치부터 상기 목적지 노드 사이에 존재하는 복수의 일반 노드로 구성될 수 있다. 한편, 위상 지도에는, 복수의 목적지 노드가 포함되나, 사용자의 목적지 입력이 있으면, 안내 목적지 변경 이전 또는 안내 종료시까지 입력된 목적지 외에는 다른 모든 노드는 일반 로드로 취급될 수 있다.

한편, 제어부(740)는, 상기 전역 경로에 포함되는 복수의 노드 중 이동 로봇(1)이 이동할 다음 순서의 노드(넥스트 타겟 노드)를 추출할 수 있다(S930).

또한, 제어부(740)는, 격자 지도의 분할 지도들 중에서, 이동 로봇(1)의 현재 위치부터 추출된 넥스트 타겟 노드까지의 경로에 대응하는 분할 지도를 메모리에 로드(load)하도록 제어할 수 있다(S940).

예를 들어, 목적지 입력 후, 첫 이동을 위하여, 제어부(740)는, 격자 지도의 분할 지도들 중에서, 이동 로봇(1)의 현재 위치부터 상기 전역 경로에 포함되는 첫번째 순서에 해당하는 제1 타겟(target) 노드까지의 경로에 대응하는 분할 지도를 메모리에 로드(load)하도록 제어할 수 있다(S940).

여기서, 상기 제1 타겟 노드는 상기 전역 경로에 포함되는 복수의 노드 중 상기 이동 로봇의 현재 위치에서 이동할 넥스트(next) 타겟 노드이다.

이 경우에, 제어부(740)는, 상기 로드된 분할 지도에 기초하여 상기 제1 타겟 노드까지의 지역 경로를 생성할 수 있다(S950).

한편, 본 명세서에서, 전역 경로는 이동 로봇(1)의 현재 위치부터 안내 목적지까지 설정되는 복수의 노드 및 복수의 노드간의 연결 관계를 의미할 수 있고, 지역 경로는 상기 전역 경로에 포함되는 복수의 노드 중 어느 하나의 노드에서 소정 노드까지의 경로를 의미할 수 있다.

한편, 제어부(740)는, 상기 지역 경로에 기초하여 상기 제1 타겟 노드까지 이동하도록 제어할 수 있다(S960).

한편, 제어부(740)는, 이동 로봇(1)의 이동(S960) 후, 목적지에 도착했는지 판별할 수 있다(S970).

제어부(740)는, 현재 위치가 목적지 노드가 아니면(S970), 넥스트 타겟 노드를 순번을 하나 증가시켜 다음 순서로 갱신할 수 있고(S980), 갱신된 넥스트 타겟 노드를 추출하고(S930), 추출된 노드에 대응하는 분할 지도를 로딩할 수 있다(S940).

또한, 제어부(740)는, 상기 로드된 분할 지도에 기초하여 넥스트 타겟 노드까지의 지역 경로를 생성할 수 있고(S950), 상기 지역 경로에 기초하여 상기 넥스트 타겟 노드까지 이동하도록 제어할 수 있다(S960).

예를 들어, 상기 제1 타겟 노드는 목적지 노드가 아니므로, 제어부(740)는, 상기 격자 지도의 분할 지도들 중에서, 이동 로봇(1)의 현재 위치부터 상기 전역 경로에 포함되는 다음 순서의 노드인 제2 타겟 노드까지의 경로에 대응하는 분할 지도를 로드(load)하도록 제어할 수 있다(S940).

또한, 제어부(740)는, 상기 로드된 분할 지도에 기초하여 상기 제2 타겟 노드까지의 제2 지역 경로를 생성하고(S950), 상기 제2 지역 경로에 기초하여 상기 제2 타겟 노드까지 이동하도록 제어할 수 있다(S960).

즉, 제어부(740)는 목적지에 도착할 때까지, 상술한 과정을 반복 수행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 분할된 격자 지도에서 이동 로봇과 목표 노드가 포함된 지도를 로드하고, 로드된 분할지도에서 목표 지점까지의 지역 경로를 생성할 수 있다.

이에 따라, 크기가 작은 분할된 지도를 이용하여 이동 로봇의 지역 경로를 생성함으로써, 경로 생성의 속도, 실시간성 보장 및 주행 성능을 향상할 수 있다.

또한, 대면적 지도를 필요한 부분만 메모리에 로드함으로써 메모리 공간을 절약할 수 있어, 시스템 자원을 효율적으로 이용할 수 있다.

실시예에 따라서는, 분할 지도들을 타겟 노드에 따라 순차적으로 로드하지 않고, 상기 격자 지도의 분할 지도들 중에서, 상기 전역 경로에 포함되는 복수의 분할 지도들을 로드(load)할 수도 있다.

즉, 제어부(740)는, 위상 지도를 이용하여, 전역 경로의 생성 후에, 전역 경로에 포함되는 노드들을 한번에 로딩하도록 제어할 수 있다.

전역 경로에 포함되는 노드들을 한번에 로딩하는 경우는, 순차적으로 분할 지도들을 로드하는 경우보다는 데이터 용량이 크나, 전체 격자 지도를 로드하는 경우보다는 데이터 용량이 작아 속도를 어느 정도 개선할 수 있다.

이 경우에도, 제어부(740)는, 상기 로드된 분할 지도들에 기초하여 넥스트(next) 타겟 노드까지의 지역 경로를 생성하고, 상기 지역 경로에 기초하여 넥스트 타겟 노드까지 이동하도록 제어할 수 있다.

또한, 제어부(740)는, 상기 이동 후, 이동 로봇의 현재 위치가 목적지 노드가 아니면, 상기 넥스트 타겟 노드를 갱신하고, 상기 로드된 분할 지도들에 기초하여 갱신된 넥스트 타겟 노드까지의 지역 경로를 생성한 후, 상기 갱신된 넥스트 타겟 노드까지 이동하도록 제어할 수 있다.

도 10 내지 도 19는 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 동작 방법에 관한 설명에 참조되는 도면이다.

도 10은 CAD/SLAM으로 작성된 격자 지도(1000)에 설정된 복수의 노드(G, nn)를 예시한 것이다.

도 10을 참조하면, 상기 복수의 노드(G, nn)는, 기설정된 안내 목적지에 대응하는 목적지 노드(G)와 상기 안내 목적지까지의 경로 형성을 위한 일반 노드(nn)를 포함할 수 있다.

상기 목적지 노드(G)와 상기 일반 노드(nn)는 색상, 크기, 모양 중 적어도 하나가 상이하게 표시될 수 있다.

예를 들어, 노드는 이미지상에서 특정 색(R,G,B)을 가진 점으로 표시될 수 있다. 이 경우에, 상기 목적지 노드(G)는 적색으로 표시되고, 상기 일반 노드(nn)는 녹색으로 구분되어 표시될 수 있다.

한편, 안내 모드에서, 상기 목적지 노드(G) 중 어느 하나(G4)가 안내 대상 목적지로 선택되면 다른 목적지 노드들(G1, G2, G3)도 생성되는 전역 경로에 따라 일반 노드로 취급될 수 있다.

본 발명에 따르면, 대면적 격자 지도를 이용하여 위상 지도를 생성할 수 있다.

도 11을 참조하면, 대면적 격자 지도 로딩 후, 노드 좌표들을 추출할 수 있고, 추출된 모든 노드들 중에서 노드간의 거리가 일정 범위(R) 안에 있는 노드 집합을 추출할 수 있다.

또한, 제어부(740)는, 상기 노드들 사이의 장애물 존재 여부를 판별하고, 장애물이 없는 것으로 판별된 노드들간에 에지를 생성할 수 있다.

예를 들어, 제어부(740)는 격자 지도에 포함되는 고정 장애물을 고려하여 노드 사이의 장애물 존재 여부를 판별할 수 있다.

또한, 제어부(740)는 광선 추적 방식으로 상기 노드들 사이의 장애물 존재 여부를 판별할 수 있다.

도 12a 내지 도 12c를 참조하면, 제1 노드(nn1)에서 제2 노드(nn2)까지의 광선 추적 중 일정 범위 안에 장애물이 없는 지 검사할 수 있다.

예를 들어, 제1 노드(nn1)에서 제2 노드(nn2)까지의 직선 경로를 광선으로 정의하고, 광선 내에서 좌표들을 순차적으로 변경하면서 격자 지도의 장애물 정보와 비교할 수 있다.

도 12a를 참조하면, 제1 노드(nn1)를 기준으로 제2 노드(nn2) 방향으로 설정되는 가상의 광선 내에서 소정 단위값만큼 거리값을 증가시킨다.

제1 노드(nn1)에서 제2 노드(nn2) 방향으로 증가된 단위값만큼 떨어진 지점의 좌표를 산출한 후, 격자 지도 내의 장애물 정보를 확인하여, 대응하는 좌표에 고정 장애물이 있는지 여부를 판별할 수 있다.

상기 광선 내에 포함되는 지점들의 좌표들 추출하여, 격자 지도 내의 장애물들 정보를 확인하여, 대응하는 좌표에 고정 장애물이 있는지 여부를 판별할 수 있다.

또는, 제1 노드(nn1)와 제2 노드(nn2)의 좌표 정보만 확인 가능하고, 제1 노드(nn1)를 기준으로 제2 노드(nn2) 방향으로 설정되는 가상의 광선에 포함되는 소정 지점들의 좌표를 직접 확인할 수 없는 경우에, 제1 노드(nn1)를 기준으로 제2 노드(nn2) 방향으로 설정되는 가상의 광선의 각도 정보와 거리값을 이용하면, 사인값과 코사인값으로 X, Y 좌표를 산출할 수 있다.

이후, 도 12b와 도 12c와 같이, 소정 단위값씩 순차적으로 거리값을 증가시키면서 거리값이 증가된 지점에 대응하는 X, Y 좌표를 산출하고, 격자 지도 내에 대응하는 좌표에 고정 장애물이 있는지 여부를 판별할 수 있다.

제어부(740)는, 광선이 제2 노드(nn2)까지 장애물과의 충돌 없이 도달하면 에지(edge)로 등록할 수 있다.

만약, 광선 내 거리값을 증가시키면서, 제2 노드(nn2)까지 장애물 존재 여부를 검사하다가 장애물이 감지되면, 제1 노드(nn1)와 제2 노드(nn2) 사이에는 에지를 생성하지 않는다.

도 13은 생성된 위상 지도(1300)의 일 예를 도시한 것이다.

제어부(740)는, 거리가 일정 범위 안에 존재하는 노드들 사이에 에지를 생성(등록)하는 과정을 반복하여, 전체 노드들을 연결함으로써 위상 지도(1300)를 생성할 수 있다.

도 14를 참조하면, 제어부(740)는 격자지도/위상지도를 일정 단위(예, 100mx100m) 크기로 분할하여 복수의 분할 지도(dm1, dm2, dm3, dm4, dm5, dm6, ......)을 생성할 수 있다.

한편, 사용자가 음성 또는 터치 입력으로 소정 목적지(G)에 대한 안내를 요청하면, 도 15와 같이, 제어부(740)는 이동 로봇(1)의 현재 위치에 대응하는 노드(1511)부터 목적지(G)에 대응하는 목적지 노드(1516)까지 연결되는 전역 경로(1510)를 생성할 수 있다.

이에 따라, 전체 격자 지도를 로드할 필요가 없어 데이터 처리 및 전역 경로생성 속도를 향상할 수 있다.

상기 전역 경로(1510)는 복수의 노드(1511, 1512, 1513, 1514, 1515, 1516)가 순서 관계를 가지고 형성될 수 있다.

도 16을 참조하면, 이동 로봇(1)은 전역 경로(1510) 중 제1 노드(1511)에 위치하고, 넥스트 타겟 노드는 제2 노드(1512)이다.

따라서, 제어부(740)는 격자 지도의 분할 지도들 중에서 제1 노드(1511)와 제2 노드(1512)를 포함하는 제1 분할 지도(dm1)만을 로드한 후에, 제1 분할 지도(dm1)에 기초하여 제2 노드(1512)까지의 지역 경로를 생성하여 이동할 수 있다.

이에 따라, 전체 격자 지도를 로드할 필요가 없어 데이터 처리 및 지역 경로생성 속도를 향상할 수 있다.

도 17을 참조하면, 이동 로봇(1)이 제2 노드(1512)까지 이동하면, 넥스트 타겟 노드는 제3 노드(1513)이다.

이 경우에, 제어부(740)는 제3 노드(1513)를 포함하는 제2 분할 지도(dm2)를 로드한 후에, 제2 분할 지도(dm2)에 기초하여 제3 노드(1513)까지의 지역 경로를 생성하여 이동할 수 있다.

동일한 방식으로 이동 로봇(1)은 제4 노드(1514)까지 이동할 수 있다.

도 18을 참조하면, 이동 로봇(1)은 전역 경로(1510) 중 제4 노드(1514)에 위치하고, 넥스트 타겟 노드는 제5 노드(1515)이다.

이 경우에, 제4 노드(1514)와 제5 노드(1515)는 모두 동일한 제3 분할 지도(dm3)에 포함되므로 다른 분할 지도를 로드할 필요없이, 지역 경로를 생성하여 이동할 수 있다.

제3 분할 지도(dm3)와 같이 소정 분할 지도는 복수의 노드를 포함할 수 있다. 긴 복도의 중앙 지점 등 경우에 따라서는 노드를 포함하지 않는 분할 지도가 생성될 수도 있다.

한편, 도 19를 참조하면, 이동 로봇(1)이 제5 노드(1515)까지 이동하면, 넥스트 타겟 노드는 목적지 노드(1516)이다.

이동 로봇(1)은, 목적지 노드(1516)를 포함하는 제4 분할 지도(dm4)를 로드한 후에, 제4 분할 지도(dm4)에 기초하여 목적지 노드(1516)까지의 지역 경로를 생성하여 이동할 수 있고, 목적지 노드(1516)에 도달하면 안내를 종료할 수 있다.

본 발명에 따른 이동 로봇은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 동작 방법은, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

이동 로봇: 1
디스플레이부: 710
영상획득부: 720
음성 입력부: 725
저장부: 730
제어부: 740
구동부: 760
통신부: 790

Claims

격자(grid) 지도에 복수의 노드(node)를 설정하는 단계;
상기 복수의 노드의 좌표들을 추출하는 단계: ,
거리가 일정 범위 안에 존재하는 노드들간의 에지(edge)를 생성하여 위상 지도를 생성하는 단계; 및,
상기 격자 지도를 소정 크기를 가지는 분할 지도들로 분할하는 단계;를 포함하는 이동 로봇의 동작 방법.
제1항에 있어서,
상기 위상 지도를 상기 소정 크기를 가지는 분할 지도들로 분할하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 동작 방법.
제1항에 있어서,
상기 위상 지도 생성 단계는, 상기 노드들 사이의 장애물 존재 여부를 판별하고, 장애물이 없는 것으로 판별된 노드들간에 에지를 생성하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 동작 방법.
제3항에 있어서,
상기 위상 지도 생성 단계는,
상기 광선 추적 방식으로 상기 노드들 사이의 장애물 존재 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 동작 방법.
제1항에 있어서,
상기 복수의 노드는,
기설정된 안내 목적지에 대응하는 목적지 노드와 상기 안내 목적지까지의 경로 형성을 위한 일반 노드를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 동작 방법.
제5항에 있어서,
상기 목적지 노드와 상기 일반 노드는 색상, 크기, 모양 중 적어도 하나가 상이하게 표시되는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 동작 방법.
제1항에 있어서,
안내 목적지 입력을 수신하는 단계; 및,
상기 위상 지도에 기초하여 상기 수신된 안내 목적지까지의 전역 경로를 판별하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 동작 방법.
제7항에 있어서,
상기 전역 경로는 상기 안내 목적지에 대응하는 목적지 노드 및 이동 로봇의 현재 위치부터 상기 목적지 노드 사이에 존재하는 복수의 일반 노드로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 동작 방법.
제7항에 있어서,
상기 격자 지도의 분할 지도들 중에서, 이동 로봇의 현재 위치부터 상기 전역 경로에 포함되는 제1 타겟(target) 노드까지의 경로에 대응하는 분할 지도를 로드(load)하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 동작 방법.
제9항에 있어서,
상기 제1 타겟 노드는 상기 전역 경로에 포함되는 복수의 노드 중 상기 이동 로봇의 현재 위치에서 이동할 넥스트(next) 타겟 노드인 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 동작 방법.
제9항에 있어서,
상기 로드된 분할 지도에 기초하여 상기 제1 타겟 노드까지의 지역 경로를 생성하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 동작 방법.
제11항에 있어서,
상기 지역 경로에 기초하여 상기 제1 타겟 노드까지 이동하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 동작 방법.
제12항에 있어서,
상기 격자 지도의 분할 지도들 중에서, 이동 로봇의 현재 위치부터 상기 전역 경로에 포함되는 제2 타겟 노드까지의 경로에 대응하는 분할 지도를 로드(load)하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 동작 방법.
제13항에 있어서,
상기 로드된 분할 지도에 기초하여 상기 제2 타겟 노드까지의 제2 지역 경로를 생성하는 단계; 및
상기 제2 지역 경로에 기초하여 상기 제2 타겟 노드까지 이동하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 동작 방법.
제7항에 있어서,
상기 격자 지도의 분할 지도들 중에서, 상기 전역 경로에 포함되는 복수의 분할 지도들을 로드(load)하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 동작 방법.
제15항에 있어서,
상기 로드된 분할 지도들에 기초하여 넥스트(next) 타겟 노드까지의 지역 경로를 생성하는 단계; 및
상기 지역 경로에 기초하여 넥스트 타겟 노드까지 이동하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 동작 방법.
제16항에 있어서,
상기 이동 후, 이동 로봇의 현재 위치가 목적지 노드가 아니면, 상기 넥스트 타겟 노드를 갱신하는 단계;
상기 로드된 분할 지도들에 기초하여 갱신된 넥스트 타겟 노드까지의 지역 경로를 생성하는 단계; 및
상기 갱신된 넥스트 타겟 노드까지 이동하는 단계;를 더 포함하는 이동 로봇의 동작 방법.