KR20190067284A - 자율 주행이 가능한 주행 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 주행 장치는, 전륜과 후륜이 구성되어 주행이 가능한 주행 장치로서, 상기 전륜과 후륜 사이에 배치되어 하측의 잔디를 깎기 위한 블레이드가 구성된 데크와, 상기 데크의 승하강을 조절할 수 있도록 하는 데크 위치 조절부와, 상기 주행 장치의 전방 또는 후방을 촬영하는 카메라와, 상기 카메라를 통하여 촬영되는 영상으로부터 작업 영역의 경사도를 판단하고, 판단 결과에 따라 상기 주행 장치의 동작을 제어하는 차량 제어부와, 상기 주행 장치의 기울어짐 또는 위치를 측정하는 자이로 센서와 위치 센서를 포함하는 센서부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자율 주행이 가능한 주행 장치{AUTONOMOUSLY TRAVELING WORK VEHICLE}

본 발명은 모어기가 장착된 주행 장치에 관한 것으로서, 특히, 자율 주행을 위한 경로 설정시에 작업 지역의 경사도를 반영하여 작업 경로를 결정하도록 함으로써, 경사가 급한 지역을 가장 나중에 작업하도록 함으로써 작업 초기에 주행 장치가 넘어지거나 고장나는 경우가 발생하지 않도록 하는 장치에 관한 것이다.

종래에 GPS 위치 측정 시스템을 이용하여 자율 주행을 가능하게 한 자율 주행 작업 차량이 설정한 목표 방향으로 자율 주행할 수 있도록 하고, 위치 측정이 정상적으로 이루어지지 않으면 자율 주행을 중지시킨다.

중지로부터 소정 시간이 경과할 때까지의 사이에 위치 측정이 정상적인 상태로 회복된 경우에는, 자율 주행 작업자가 자율 주행을 재개하도록 한 기술이 공지되어 있다.

(특허문헌 1) JP2000-29520 a

본 발명은 잔디를 깎는 모어기가 장착된 주행 장치에 대한 것으로서, 단순한 위치 확인만을 이용해 작업을 정지하거나 주행하는 등의 결정을 하는데 그치지 않고, 실질적인 작업 환경을 고려한 경로를 설정하도록 함으로써, 안정적인 작업이 이루어지도록 하는 장치를 제안하고자 한다.

본 발명의 주행 장치는, 전륜과 후륜이 구성되어 주행이 가능한 주행 장치로서, 상기 전륜과 후륜 사이에 배치되어 하측의 잔디를 깎기 위한 블레이드가 구성된 데크와, 상기 데크의 승하강을 조절할 수 있도록 하는 데크 위치 조절부와, 상기 주행 장치의 전방 또는 후방을 촬영하는 카메라와, 상기 카메라를 통하여 촬영되는 영상으로부터 작업 영역의 경사도를 판단하고, 판단 결과에 따라 상기 주행 장치의 동작을 제어하는 차량 제어부와, 상기 주행 장치의 기울어짐 또는 위치를 측정하는 자이로 센서와 위치 센서를 포함하는 센서부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 차량 제어부는 상기 카메라 및 센서부로부터 전달되는 영상 및 측정값에 기초하여 상기 주행 장치의 주행 경로에 관하여 상기 작업 영역을 분할하고, 분할된 각 영역들에 대해서 우선순위를 부여하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 차량 제어부는 우선순위에 따라 분할된 각 영역 내에서도 상기 카메라 및 센서부를 통하여 영역 내의 경사도 및 상기 주행 장치의 위치에 따라 이동할 주행 경로를 재설정하는 것을 특징으로 한다.

제안되는 바와 같은 본 발명의 실시예에 의해서, 자율 주행 모드로 작업 영역을 주행 장치가 이동하면서 잔디를 깎는 경우에, 작업 영역을 분할하여 우선순위를 부여하고, 그 부여된 우선순위의 영역 내에서도 경사도 및 차량의 상태 및 위치에 따라 주행 경로를 다르게 설정할 수 있도록 함으로써, 주행이 가장 안전한 위치에 작업이 개시되도록 하여 안정적인 자율 주행 및 잔디 깎는 작업 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 실시예의 모어기가 구성된 주행 장치의 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 실시예의 주행 장치의 구성 블록도이다.
도 3과 도 4는 본 실시예에 따라 주행 장치의 주행 경로를 설정하는 예를 보여주는 그림이다.
도 5는 본 실시예에 따라 주행 경로를 설정하는 방법을 보여주는 흐름도이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

한편, 본 발명에서 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. 또한, 본 발명에서 "포함하다" 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.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.

이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 실시예의 모어기가 구성된 주행 장치의 예를 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 실시예의 주행 장치(1)는 주행 장치 아래의 잔디를 깎기 위한 블레이드 및 배플 구조가 구성되어 있는 데크(100)와, 상기 데크(100)의 전방에 위치하는 전륜(10)과 데크(100)의 후방에 위치하는 후륜(20)을 포함하고, 상기 전륜(10)의 조향 각도를 조절하기 위한 스티어링 등은 좌석(40)쪽에 배치된다.

또한, 블레이드에 의한 잔디 깎는 높이를 사용자가 조절할 수 있도록 데크 위치 조절부(30)가 구성되고, 상기 데크 위치 조절부(30)는 다수의 링크들로 이루어진 구조를 통하여 상기 데크(100)의 상하 높이를 조절할 수 있도록 구성된다.

상기 주행 장치(1)는 사용자의 선택에 따라 자율 주행이 가능하도록 구성되며, 자율 주행이라는 것은 주행 장치(1)가 센서 및 장치를 이용하여 상기 데크(100)에 구성된 블레이드를 이용하여 잔디를 깎는 경로를 스스로 설정하고, 설정된 경로를 따라 주행 및 잔디 깎기가 이루어지는 것을 나타낸다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따라 작업 지역의 경사도를 고려하여 자율 주행시의 주행 경로를 설정하는 방법에 대해서 설명하여 본다.

도 2는 본 실시예의 주행 장치의 구성 블록도이다.

본 발명의 실시예에서는, 카메라(220)가 주행 장치에 구성되고, 카메라(220)에 의한 영상 촬영시에 주행 장치(1)의 기울어짐을 확인하기 위ㅎ나 자이로 센서(231)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

즉, 주행 장치(1)의 데크(100)/블레이드를 이용한 잔디 깎기를 위한 주행 경로 설정시에, 작업 지역의 경사도를 미리 확인하기 위하여 카메라(220)에 의한 주변 영상 촬영 뿐만 아니라 카메라(220)의 촬영시에 주행 장치(1)의 자세나 기울기를 확인하기 위한 자이로 센서(231)도 구성된다.

이러한 구성을 통하여, 단순한 촬영 영상을 분석하여 기울기를 판단하는 대신에, 카메라를 통한 영상 촬영시의 주행 장치(1)의 기울기도 고려함으로써, 작업 지역의 경사 정도를 정확히 판단할 수 있다.

도 2를 참조하면, 주행 장치(1)의 전방을 포함한 작업 지역의 영상을 촬영할 수 있는 카메라(220)와, 상기 카메라(220)에 의해 촬영된 영상으로부터 작업 지역의 경사도 및 고저차를 판단하여 주행 경로를 설정하는 차량 제어부(210)와, 상기 차량 제어부(210)에 의한 주행 경로 설정시에 주행 장치의 상태 정보를 제공하는 센서부(230)와, 상기 차량 제어부(210)의 제어에 따라 차량 주행이 이루어지도록 하는 엔진 및 미션을 포함하는 주행 수단(240)을 포함한다.

상세히, 상기 카메라(220)는 주행 장치(1)의 전방과 후방, 양측 방향에 각각 설치될 수도 있지만, 반드시 4방향 촬영이 가능하도록 복수개가 마련되어야만 하는 것은 아니며, 실시예에 따라서는 전방에만 구성되는 것도 가능하다.

상기 차량 제어부(210)는 상기 카메라(220)에 의해서 촬영되는 영상으로부터 잔디를 깎기 위한 작업 지역의 면적과, 세부 영역에서의 경사도를 판단한다. 촬영된 영상의 이미지 프로세싱은 알려진 다양한 방법으로 수행할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

특히, 본 실시예에서는 카메라(220)에 의해 촬영된 영상에 의존하여 작업 지역의 경사도를 판단할 경우에 그 경사도 확인이 정확하지 않다는 점에 기초하여, 촬영하는 순간의 주행 장치(1)의 상태 정보를 반영하여 그 경사도를 판단하는 것을 특징으로 한다.

이를 위하여, 주행 장치(1)는 복수의 센서들을 포함하며, 차량의 기울어짐을 측정하기 위한 자이로 센서(231)와, GPS 위치 측정 시스템을 이용할 수 있도록 위치 센서(232)와, 차량의 전륜 또는 후륜의 조향 정도를 확인하기 위한 조향 센서(233)를 포함한다.

상기 자이로 센서(231)는 주행 장치의 기체 전후 방향 경사의 각속도, 기체 좌우 방향 경사의 각속도, 및 선회(yaw)의 각속도를 검출한다. 이러한 세가지 각속도를 연산함으로써, 자율 주행 차량(1)의 기체의 전후 방향 및 좌우 방향의 경사 각도와 선회 각도를 판단할 수 있다. 자이로 센서의 예로는 기계식 자이로 센서, 광학식 자이로 센서, 유체식 자이로 센서, 진동식 자이로 센서 등이 될 수 있다.

상기 위치 센서(232)는 GPS를 이용한 위치 측정 센서로서, 단독 위치 측정, 상대 위치 측정, DGPS(Differential GPS) 위치 측정, RTK-GPS(Real Time Kinematic GPS) 위치 측정 등 여러가지 방법이 될 수 있다. 상기 위치 센서(232)를 이용하여 작업 차량의 현재 위치에 기반하여 지형 데이터를 외부로부터 수신/획득할 수 있다.

한편, 상기 위치 센서(232)와 함께 방향 센서를 더 구비할 수도 있다. 방향 센서는 주행 장치(차량)의 진행 방향을 검출하기 위한 것으로서, 자기 방위 센서가 될 수 있으며, 기체의 방향과 관련되는 정보를 상기 차량 제어부(210)로 전달한다.

상기 방향 센서는 별도의 센서를 구비하는 대신에, 스티어링의 조타각 내지는 회전 반경을 연산하여 차량의 조향 정도를 판단하기 위한 조향 센서(233)로 구성될 수도 있다. 상기 조향 센서(233)는 차량의 현재 조향 정도 또는 주행시에 사용자에 의해 회전되는 스티어링의 회전 각도를 연산할 수 있으며, 특히, 경사진 지면에서 차량을 정차하였거나 주행할 때에 스티어링의 조향 정도와 실제 전륜의 회전 정도에 차이가 발생할 수 있으므로, 상기 조향 센서(233)를 이용할 경우 스티어링의 회전 정도와 실제 전륜의 회전 정도에 대한 정보를 이용하여 지면의 경사도 판단시 참조할 수 있다.

위와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의해서, 주행 경로를 결정하는 방법에 대해서 도 3 내지 도 5를 참조하여 본다.

도 3과 도 4는 본 실시예에 따라 주행 장치의 주행 경로를 설정하는 예를 보여주는 그림이다.

먼저, 도 3과 도 4는 작업 지역의 경사도가 유사한 경우이지만, 주행 장치의 상태 정보에 따라 서로 다른 경로로 주행 경로가 설정되는 경우를 보여준다.

즉, 본 실시예에 따라서는, 첫번째 단계가 잔디 깎기의 작업을 수행할 작업 지역 중에서도 경사도에 따라 우선 순위가 높은 영역과 우선 순위가 낮은 영역을 먼저 판단한다.

카메라(220)를 통하여 작업 지역의 영상을 촬영하고, GPS를 통한 작업 지역의 위치 정보와 위성 정보를 읽어들인다. 이를 통하여 작업 지역의 전반적인 경사도를 확인한다(S100).

그리고, 카메라 촬영 영상을 분석하면서(S110), 작업 지역에 대해서 우선 순위를 부여한다(S120).

예를 들어, 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 주행 장치(1)의 현재 위치를 기준으로 작업 지역의 경사도에 따라 제 1 우선순위 영역(301)과 제 2 우선순위 영역(302)으로 구분한다. 실시예에서는 작업 지역에 대해서 2개의 영역으로 구분하였으나, 다양한 실시예를 통하여 3개 이상의 세부 영역으로 구분할 수 있을 것이다.

이하의 설명에서는 작업 지역에 대해서 제 1 우선순위 영역(301)과 제 2 우선순위 영역(302)으로 구분한 경우를 예로 들어 본다.

상기 차량 제어부(210)는 상기 카메라(220)에 의해 촬영되는 영상과, 자이로 센서(231)에 의하여 측정되는 주행 장치의 상태에 기초해서 작업 지역에 대한 세부 우선순위 영역을 결정한다. 제 1 우선순위 영역(301)은 그 경사도의 평균값이 제 2 우선순위 영역(302)의 경우보다 작은 경우에 해당하며, 상기 차량 제어부(210)는 경사도의 평균값이 낮은 영역을 제 1 우선순위 영역으로 결정하고, 주행 장치(1)에 의한 작업이 제 1 우선순위 영역부터 진행되도록 한다.

왜냐하면, 블레이드를 이용한 잔디 깎기의 작업이 처음부터 경사도가 높은 영역부터 이루어지게 되면, 주행 장치의 전복이나 걸림에 의하여 작업 영역이 매우 작을 수 있으나, 위험도가 낮다고 판단되는 제 1 우선순위 영역부터 작업을 수행하게 되면 제 2 우선순위 영역에서 주행 장치의 전복이나 걸림이 발생하더라도 전체 작업 지역을 기준으로 많은 부분에 대한 작업이 완료될 수 있기 때문이다.

즉, 자율 주행이라는 목적 특성상, 주행 장치(1) 스스로 주행 경로를 결정하고 그 경로를 따라 작업이 이루어져야 하는데, 위험 요소가 낮은 영역부터 작업이 이루어지도록 함으로써, 자율 주행에 따른 작업 면적이 최대한을 유지하도록 할 수 있다.

또한, 상기 차량 제어부(210)는 작업 우선순위에 따라 작업 영역을 세분화한 다음에는 차량의 상세한 주행 경로를 설정하기 위하여 상기 위치 센서(232)와 조향 센서(233)에 의하여 측정되는 주행 장치(1)의 상태 정보에 따라 그 경로를 확정한다(S130). 즉, 경로를 설정함에 있어서, 현재 차량의 방향이 중요하지 않은 경우에는 상기 우선순위 영역만을 고려하여 지그재그 방향의 경로를 설정할 수 있다.

다만, 제 1 우선순위 영역(301) 안에서도 차량의 현재 위치 및 방향에 따라 그 경로를 결정하여야 하는 경우가 있다. 예를 들어, 도 3의 경우와 같이 상방향 이동 후 하방향 이동, 그 다음 상방향 이동의 지그재그 경로이거나, 도 4의 경우와 같이 좌방향 이동 후 후방향 이동, 그 다음 좌방향 이동의 지그재그 경로가 될 수 있다.

우선순위 영역 내에서의 경로 설정은 우선순위 영역 내에서의 경사도 참조와 함께, 현재 차량의 상태 또는 방향에 따라 결정될 수 있다.

즉, 도 3의 경우, 제 1 우선순위 영역(301) 내에서도 차량이 위치한 우측보다 좌측 영역이 더 높은 지역이거나 상대적으로 더 낮은 지역이라고 판단하는 경우에, 서서히 좌측 영역으로 진입하는 것이 차량의 주행에 더욱 안전하므로, 상방향 및 하방향으로 지그재그 주행을 하면서 점차 좌측 영역으로 이동해가는 주행 경로를 설정한다.

반면, 도 4의 경우, 제 1 우선순위 영역(301) 내에서도 차량이 위치한 아래보다 위쪽 영역이 더 높은 지역이거나 상대적으로 더 낮은 지역이라고 판단하는 경우에, 서서히 위쪽 영역으로 진입하는 것이 차량의 안전한 주행에 도움이 되므로, 좌방향 및 우방향으로 지그재그 주행을 하면서 점차 위쪽 영역으로 이동해가는 주행 경로를 설정한다.

이와 같이, 주행 경로를 설정한 다음에는, 데크 내의 블레이드 회전을 동작시킴으로써 잔디를 깎으면서 주행 장치의 이동이 수행된다(S140).

전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의해서, 자율 주행 모드로 작업 영역을 주행 장치가 이동하면서 잔디를 깎는 경우에, 작업 영역을 분할하여 우선순위를 부여하고, 그 부여된 우선순위의 영역 내에서도 경사도 및 차량의 상태 및 위치에 따라 주행 경로를 다르게 설정할 수 있도록 함으로써, 주행이 가장 안전한 위치에 작업이 개시되도록 하여 안정적인 자율 주행 및 잔디 깎는 작업 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 전륜과 후륜이 구성되어 주행이 가능한 주행 장치로서,
   상기 전륜과 후륜 사이에 배치되어 하측의 잔디를 깎기 위한 블레이드가 구성된 데크와,
   상기 데크의 승하강을 조절할 수 있도록 하는 데크 위치 조절부와,
   상기 주행 장치의 전방 또는 후방을 촬영하는 카메라와,
   상기 카메라를 통하여 촬영되는 영상으로부터 작업 영역의 경사도를 판단하고, 판단 결과에 따라 상기 주행 장치의 동작을 제어하는 차량 제어부와,
   상기 주행 장치의 기울어짐 또는 위치를 측정하는 자이로 센서와 위치 센서를 포함하는 센서부를 포함하는 자율 주행이 가능한 주행 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 차량 제어부는 상기 카메라 및 센서부로부터 전달되는 영상 및 측정값에 기초하여 상기 주행 장치의 주행 경로에 관하여 상기 작업 영역을 분할하고, 분할된 각 영역들에 대해서 우선순위를 부여하는 것을 특징으로 하는 자율 주행이 가능한 주행 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 차량 제어부는 우선순위에 따라 분할된 각 영역 내에서도 상기 카메라 및 센서부를 통하여 영역 내의 경사도 및 상기 주행 장치의 위치에 따라 이동할 주행 경로를 재설정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행이 가능한 주행 장치.
   

Images