KR20190111866A - 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20190111866A
KR20190111866A KR1020190117540A KR20190117540A KR20190111866A KR 20190111866 A KR20190111866 A KR 20190111866A KR 1020190117540 A KR1020190117540 A KR 1020190117540A KR 20190117540 A KR20190117540 A KR 20190117540A KR 20190111866 A KR20190111866 A KR 20190111866A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
obstacle
path
distance
mobile robot
information
Prior art date
Application number
KR1020190117540A
Other languages
English (en)
Inventor
김성신
김은경
박종은
조현학
Original Assignee
부산대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 부산대학교 산학협력단 filed Critical 부산대학교 산학협력단
Priority to KR1020190117540A priority Critical patent/KR20190111866A/ko
Publication of KR20190111866A publication Critical patent/KR20190111866A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1602—Programme controls characterised by the control system, structure, architecture
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • B25J9/1666—Avoiding collision or forbidden zones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1674—Programme controls characterised by safety, monitoring, diagnostic
    • B25J9/1676—Avoiding collision or forbidden zones
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

본 발명은 환경 인지 센서를 통해 계측된 주변 환경 정보를 기반으로 미리 지정된 주행 경로 상의 장애물을 효율적으로 회피하여 주행할 수 있도록 한 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 환경 인지 센서를 통해 계측된 정보 중에서 라인 기반의 특성을 활용하여 라인 정보를 추출하는 라인 정보 추출부;상기 라인 정보 추출부에서 추출된 정보를 기반으로 주행 경로상의 장애물 회피 거리 및 정지 거리를 지정하고 장애물 영역을 지정하는 영역 및 거리 지정부;상기 영역 및 거리 지정부에서 지정된 영역 및 거리를 기준으로 장애물 및 환경정보 추출을 하고 모바일 로봇의 주행 상태를 판단하는 정보 추출 및 판단부;장애물과 모바일 로봇 사이의 거리를 구하여 판단하는 거리 판단부;장애물 회피 주행을 위한 경로 분할 및 회피 경로 생성, 복귀 경로 생성을 하는 경로 분할 및 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치 및 방법{Apparatus and Method for Avoiding Obstacle of Mobile Robot using Line Information}
본 발명은 모바일 로봇에 관한 것으로, 구체적으로 환경 인지 센서를 통해 계측된 주변 환경 정보를 기반으로 미리 지정된 주행 경로 상의 장애물을 효율적으로 회피하여 주행할 수 있도록 한 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
로봇 기술의 발전에 따라 스스로 경로를 설정하고 이동하는 모바일 로봇의 활용도가 높아지고 있다.
모바일 로봇은 청소 로봇과 같이 제한된 공간 내에서 작업을 수행하는 경우가 대부분으로, 모바일 로봇의 이동 속도에 대해 크게 고려되지 않았다.
그러나 최근에는 모바일 로봇의 활용 용도가 증가됨에 따라 교육용 로봇, 방범용 로봇, 안내 로봇, 배달 로봇 및 간호 로봇과 같이 모바일 로봇이 확장된 공간 또는 제한되지 않은 공간에서 작업을 수행하는 경우가 빈번하게 발생하고 있다.
따라서, 확장된 공간 또는 제한되지 않은 공간에서의 작업을 원활하게 수행할 수 있도록, 모바일 로봇의 이동 속도가 중요한 이슈가 되고 있다.
모바일 로봇의 이동 속도를 증대시키기 위해서는 모터와 같이 로봇의 이동을 위해 구비되는 구동 수단을 개선하는 것보다, 장애물의 감지 범위, 감지 속도 및 감지 정확도를 향상시키는 것이 더욱 중요하다.
즉, 모바일 로봇이 효과적으로 장애물을 감지하고, 감지된 장애물을 회피하여 이동할 수 있도록 구성되어야 한다. 모바일 로봇들은 적어도 하나의 센서를 구비하여, 장애물을 감지할 수 있도록 구성된다.
이와 같은 모바일 로봇의 장애물 회피는 오랜 기간 많은 연구가 이루어지고 있고, 산업적 실용화, 안전한 모션계획, 자율주행 등을 위한 모바일 로봇의 주된 이슈 중의 하나이다.
장애물 회피 기술로는 포텐션 필드기법(artificial potential field approach), 로드맵 기법(road map approach) 행동기반기법(behavior based approach) 등의 연구가 진행되고 있다.
특히, 공장 또는 물류 등 산업현장에서 모바일 로봇이 지정된 경로를 주행 중에 장애물이 있는 경우에는 정지 또는 회피 기술이 필요하다.
이 중에서 장애물 회피 기술은 동적/정적 장애물을 판단하여 동적 장애물의 경우에는 모바일 로봇의 속도를 줄이는 방법이 적용되며, 정적 장애물의 경우에는 지정된 경로를 변경하여 회피한다.
이러한 장애물 회피 기술의 경우에는 다양한 형태의 알고리즘이 있게 되며, 종래 기술의 장애물 회피 알고리즘의 경우에는 주변 환경의 복잡도에 따라 연산량 및 국부 최소점 수렴 등에 의해 실제 환경에 사용하기 적합하지 않다.
따라서, 연산량을 줄이고 최소한의 움직임으로 장애물을 회피할 수 있는 새로운 기술의 개발이 요구되고 있다.
한국공개특허공보 제10-2011-0060711호 한국공개특허공보 제10-2016-0054862호 한국공개특허공보 제10-2017-0049349호
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 모바일 로봇의 장애물 회피 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 환경 인지 센서를 통해 계측된 주변 환경 정보를 기반으로 미리 지정된 주행 경로 상의 장애물을 효율적으로 회피하여 주행할 수 있도록 한 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 환경 인지 센서를 기반으로 계측된 주변 환경 정보 중에서 라인 정보를 이용하여 분할된 장애물과 환경 정보 영역을 이용하여 모바일 로봇이 장애물을 회피 가능 여부 판단을 통해 미리 지정된 경로 내에 최소한의 경로를 추가하여 장애물을 회피할 수 있도록 하는 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 계측된 주변 환경 정보 내에서 장애물 정보와 주변 환경 정보를 분할하여 사전에 주행 경로를 변경하여 효과적으로 위험 요소를 제거할 수 있도록 한 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 환경 인지 센서를 통해 계측된 주변 환경 정보를 기반으로 미리 지정된 주행 경로 상의 장애물을 효율적으로 회피하여 주행할 수 있도록 하여 현재 로봇의 위치를 기반으로 목적지까지 유도할 수 있도록 한 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 장애물이 있는 경우, 현재 주행 중인 경로가 곡선/직선 경로를 판단하여 곡선인 경우에는 경로를 분할하여 장애물을 회피하고, 직선인 경우에는 장애물과 주변 환경 정보를 이용하여 좌우측 회피 경로 생성 및 경로 생성 불가 지정을 하여 연산량을 줄이고 최소한의 움직임으로 장애물을 회피할 수 있도록 한 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 장애물 회피 경로를 주행 중 장애물 영역이 확장되는 경우에는 회피 경로를 수정하는 구성을 포함하여 주행 경로 상의 장애물을 효율적으로 회피하여 주행할 수 있도록 한 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치는 환경 인지 센서를 통해 계측된 정보 중에서 라인 기반의 특성을 활용하여 라인 정보를 추출하는 라인 정보 추출부;상기 라인 정보 추출부에서 추출된 정보를 기반으로 주행 경로상의 장애물 회피 거리 및 정지 거리를 지정하고 장애물 영역을 지정하는 영역 및 거리 지정부;상기 영역 및 거리 지정부에서 지정된 영역 및 거리를 기준으로 장애물 및 환경정보 추출을 하고 모바일 로봇의 주행 상태를 판단하는 정보 추출 및 판단부;장애물과 모바일 로봇 사이의 거리를 구하고 경로 종류를 판단하는 거리 판단부;장애물 회피 주행을 위한 경로 분할 및 회피 경로 생성, 복귀 경로 생성을 하는 경로 분할 및 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 영역 및 거리 지정부는, 라인 정보 추출부에서 추출된 정보를 기반으로 주행 경로상의 장애물 회피 거리(TD1)를 지정하고, 장애물 정지 거리(TD2)를 지정하고, 장애물 영역을 지정하여 지정된 정보를 장애물 추출 및 환경정보 추출을 하는 정보 추출 및 판단부로 제공하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 정보 추출 및 판단부는, 영역 및 거리 지정부에서 지정된 영역 및 거리를 기준으로 장애물 추출 및 환경정보 추출을 하고,장애물이 존재하지 않는다면 모바일 로봇의 주행 상태를 판단하여 모바일 로봇이 정지중인지 판단하고, 정지중이면 모바일 로봇을 재운행하고,정지중이 아니라면 회피 경로를 주행중인지 판단하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 거리 판단부는, 장애물과 모바일 로봇 사이의 거리(ROD)를 구하고, 장애물과 모바일 로봇 사이의 거리(ROD)와 장애물 정지 거리(TD2)와 비교하여 장애물 정지 거리(TD2)가 크면 모바일 로봇을 정지시키고, 장애물과 모바일 로봇 사이의 거리(ROD)와 장애물 회피 거리(TD1)를 비교하고, 직선 경로인지 판단하고, 경로 생성이 가능한지 판단하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 경로 분할 및 생성부는, 직선 경로가 아니면 곡선 경로 분할을 하고, 경로 생성이 가능한 경우에는 회피 경로를 생성하고, 회피 경로를 주행중이면 복귀 경로를 생성하는 것을 특징으로 한다.
다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 방법은 환경 인지 센서를 통해 계측된 정보 중에서 라인 기반의 특성을 활용하여 라인 정보를 추출하는 라인 정보 추출 단계;상기 라인 정보 추출 단계에서 추출된 정보를 기반으로 주행 경로상의 장애물 회피 거리 및 정지 거리를 지정하고 장애물 영역을 지정하는 영역 및 거리 지정 단계;상기 영역 및 거리 지정 단계에서 지정된 영역 및 거리를 기준으로 장애물 및 환경정보 추출을 하고 모바일 로봇의 주행 상태를 판단하는 정보 추출 및 판단 단계;장애물과 모바일 로봇 사이의 거리를 구하고 경로 종류를 판단하는 거리 판단 단계;장애물 회피 주행을 위한 경로 분할 및 회피 경로 생성, 복귀 경로 생성을 하는 경로 분할 및 생성 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 정보 추출 및 판단 단계는, 영역 및 거리 지정 단계에서 지정된 영역 및 거리를 기준으로 장애물 추출 및 환경정보 추출을 하고,장애물이 존재하지 않는다면 모바일 로봇의 주행 상태를 판단하여 모바일 로봇이 정지중인지 판단하고, 정지중이면 모바일 로봇을 재운행하고,정지중이 아니라면 회피 경로를 주행중인지 판단하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 거리 판단 단계는, 장애물과 모바일 로봇 사이의 거리(ROD)를 구하고, 장애물과 모바일 로봇 사이의 거리(ROD)와 장애물 정지 거리(TD2)와 비교하여 장애물 정지 거리(TD2)가 크면 모바일 로봇을 정지시키고,장애물과 모바일 로봇 사이의 거리(ROD)와 장애물 회피 거리(TD1)를 비교하고, 직선 경로인지 판단하고, 경로 생성이 가능한지 판단하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 경로 분할 및 생성 단계는, 직선 경로가 아니면 곡선 경로 분할을 하고,경로 생성이 가능한 경우에는 회피 경로를 생성하고, 회피 경로를 주행중이면 복귀 경로를 생성하는 것을 특징으로 한다.
그리고 영역 및 거리 지정 단계에서 모바일 로봇의 위치를 기준으로 장애물 영역을 지정하기 위하여, 이전 목적지, 현재 목적지 정보와 지정된 장애물 회피 거리(TD1) 정보 및 모바일 로봇의 위치 정보를 이용하여 모바일 로봇과 현재 목적지 사이의 거리(ROD1)를 구하는 단계와,모바일 로봇과 현재 목적지 사이의 거리(ROD1)와 지정된 장애물 회피 거리(TD1)를 비교하는 단계와,장애물 회피 거리(TD1)가 크면 다음 목적지 정보를 구하여, 이전 목적지, 현재 목적지, 다음 목적지 간의 각도(DA)를 계산하는 단계와,각도(DA)가 설정된 범위의 수직에 가까우면 모바일 로봇과 현재 목적지 사이의 거리(ROD1)와 장애물과 모바일 로봇 사이의 거리(ROD)가 동일한 것으로 판단하고, 각도(DA)가 설정된 범위보다 크거나, 모바일 로봇과 현재 목적지 사이의 거리(ROD1)보다 지정된 장애물 회피 거리(TD1)가 크지 않으면 장애물과 모바일 로봇 사이의 거리(ROD)와 장애물 회피 거리(TD1)가 동일한 것으로 판단하여 모바일 로봇의 폭(RW)을 기준으로 장애물 영역(OR)을 지정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 정보 추출 및 판단 단계에서 장애물 추출 및 환경정보 추출을 하기 위하여, 물체 후보 영역(ROI)을 지정하는 단계와,물체 후보 영역(ROI)과 장애물 영역(OR)이 중첩되는지 판단하여, 중첩되면 후보 장애물 정보(CO)를 구하고, 후보 장애물 개수(CON)를 구하는 단계와,후보 장애물 개수(CON)가 2 보다 크면 모바일 로봇과 후보 장애물과의 거리를 계산하고 모바일 로봇과 후보 장애물(CO)과의 거리(RCOD)를 구하는 단계와,후보 장애물 개수(CON)가 2 보다 크지 않다면, 후보 장애물 개수(CON)가 0이면 장애물이 없는 것으로 판단하고, 0이 아니면 장애물 정보를 추출하는 단계와,물체 후보 영역(ROI)과 장애물 영역(OR)이 중첩되지 않으면 후보 환경 정보를 추출하여 환경 정보를 추출하는 단계와,모바일 로봇과 후보 장애물(CO)과의 거리(RCOD)가 최소값이면 장애물 정보를 추출하고, 아니면 환경 정보를 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 거리 판단 단계에서 경로 종류를 판단하기 위하여, 이전 목적지, 다음 목적지, 현재 목적지 정보를 이용하여 경로간의 각도(PA)를 계산하는 단계와,계산된 경로간의 각도(PA)가 80°보다 크고 100°보다 작으면 곡선 경로로 판단하는 단계와,곡선 경로가 아니면 장애물 영역과 현재 목적지와의 거리(OROD)를 구하여, 임의의 설정된 값(T)과 비교하여 설정된 값(T)이 크면 직선 경로인 것으로 판단하는 단계와,설정된 값(T)이 크지 않다면 현재 목적지를 1-분할 및 2-분할하여 생성된 정보를 경로에 반영하고, 현재 목적지를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 경로 분할 및 생성 단계에서 곡선 경로 분할을 위하여, 장애물 정보, 현재 목적지 정보를 이용하여 경로내의 겹치는 영역(ODOD)을 계산하는 단계와,모바일 로봇의 폭(RW) 정보를 받아 경로내의 겹치는 영역(ODOD)에 모바일 로봇의 폭(RW)을 더한 길이를 구하고, 주행 경로와의 교점을 계산하는 단계와,계산된 주행 경로와의 교점 정보를 이용하여 곡선 경로를 분할하고, 주행 경로를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 경로 분할 및 생성 단계에서 직선 경로의 생성이 가능한지를 판단하기 위하여, 추출된 장애물 정보, 환경 정보를 이용하여 장애물 좌측 환경 영역을 추출하여 좌측 거리(LOED)를 계산하는 단계와,추출된 장애물 정보, 환경 정보를 이용하여 장애물 우측 환경 영역을 추출하여 우측 거리(ROED)를 계산하는 단계와,모바일 로봇의 폭(RW) 정보를 이용하여 모바일 로봇이 지날수 있는 최소의 간격 CD값(CD=RW*1.5)을 구하는 단계와,구해진 CD값(CD=RW*1.5)이 좌측 거리(LOED) 보다 큰지를 판단하고, 구해진 CD값(CD=RW*1.5)이 우측 거리(ROED) 보다 큰지를 판단하여 경로 생성을 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 경로 생성을 하는 단계에서, LOED<CD 와 ROED<CD의 조건을 만족하면 LOED와 ROED 중 길이가 작은 방향 경로를 생성하고,LOED>CD 와 ROED<CD의 조건을 만족하면 우측 경로를 생성하고,LOED<CD 와 ROED>CD의 조건을 만족하면 좌측 경로를 생성하고, LOED>CD 와 ROED>CD의 조건이면 경로 생성이 불가능한 것으로 판단하고, 경로 생성 결과에 따라 모바일 로봇이 장애물의 회피하여 진행하는 방향 PCD를 결정하는 것을 특징으로 한다.
그리고 경로 분할 및 생성 단계에서 직선 회피 경로를 생성하기 위하여, 추출된 장애물 정보를 이용하여 좌측 장애물 좌표(OLP), 우측 장애물 좌표(ORP), 상측 장애물 좌표(OTP), 하측 장애물 좌표(OBP)를 산출하는 단계와,모바일 로봇이 회피 경로를 주행중이면, 회피 경로 생성시의 장애물 영역(PO)을 구하고 장애물 영역의 확장이 이루어졌는지 판단하는 단계와,장애물 영역의 확장이 이루어졌다면, 추가 확장 길이를 계산하고, 회피 경로 2(PD,OTP)를 변경하여 경로에 반영하는 단계와,모바일 로봇이 회피 경로를 주행중이 아니면, 모바일 로봇이 장애물을 회피하여 진행하는 방향 PCD가 좌측인지 판단하여, PCD가 좌측이면 장애물과 회피 경로간의 거리(PD)를 PD = OLP - RW/2로 구하고, PCD가 좌측이 아니면 PD = ORP - RW/2로 구하는 단계와,구해진 장애물과 회피 경로간의 간격(PD)을 이용하여 회피 경로 1(PD,OBP)을 생성하고, 회피 경로 2(PD, OTP)를 생성하여 경로에 반영하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 경로 분할 및 생성 단계에서 복귀 경로를 생성하기 위하여, 모바일 로봇의 위치, 회피 경로 생성시의 장애물 위치를 이용하여 모바일 로봇과 장애물과의 거리(ROD)를 계산하는 단계와,모바일 로봇과 장애물과의 거리(ROD) 보다 임의의 설정값(T)이 크면 이전 목적지 정보를 이용하여 경로간의 각도(PA)를 계산하는 단계와,모바일 로봇과 장애물과의 거리(ROD) 보다 임의의 설정값(T)이 크지 않다면, 직선 회피 경로 1,2를 삭제하는 단계와,현재 목적지 정보를 이용하여, 모바일 로봇과 현재 목적지 간의 거리(RDD)를 계산하고, 반분된 지점(RDD = RDD/2)을 구하는 단계와,경로간의 각도(PA)와 반분된 지점(RDD = RDD/2)을 이용하여 회피 경로(RDD,PA)를 생성하여 경로에 반영하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치 및 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 환경 인지 센서를 통해 계측된 주변 환경 정보를 기반으로 미리 지정된 주행 경로 상의 장애물을 효율적으로 회피하여 주행할 수 있도록 한다.
둘째, 환경 인지 센서를 기반으로 계측된 주변 환경 정보 중에서 라인 정보를 이용하여 분할된 장애물과 환경 정보 영역을 이용하여 모바일 로봇이 장애물을 회피 가능 여부 판단을 통해 미리 지정된 경로 내에 최소한의 경로를 추가하여 장애물을 회피할 수 있도록 한다.
셋째, 계측된 주변 환경 정보 내에서 장애물 정보와 주변 환경 정보를 분할하여 사전에 주행 경로를 변경하여 위험 요소를 효과적으로 제거할 수 있다.
넷째, 환경 인지 센서를 통해 계측된 주변 환경 정보를 기반으로 미리 지정된 주행 경로 상의 장애물을 효율적으로 회피하여 주행할 수 있도록 하여 현재 로봇의 위치를 기반으로 목적지까지 유도할 수 있도록 하여 작업 효율성을 높일 수 있다.
다섯째, 장애물이 있는 경우, 현재 주행 중인 경로가 곡선/직선 경로를 판단하여 곡선인 경우에는 경로를 분할하여 장애물을 회피하고, 직선인 경우에는 장애물과 주변 환경 정보를 이용하여 좌우측 회피 경로 생성 및 경로 생성 불가 지정을 하여 연산량을 줄이고 최소한의 움직임으로 장애물을 회피할 수 있도록 한다.
여섯째, 장애물 회피 경로를 주행 중 장애물 영역이 확장되는 경우에는 회피 경로를 수정하는 구성을 포함하여 주행 경로 상의 장애물을 효율적으로 회피하여 주행할 수 있도록 한다.
도 1a는 본 발명에 따른 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치의 구성도
도 1b는 본 발명에 따른 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 방법을 나타낸 플로우 차트
도 2a와 도 2b는 모바일 로봇의 위치를 기준으로 장애물 영역을 지정하는 방법을 나타낸 구성도
도 3은 추출된 라인 정보 내에서 장애물과 환경 정보 분할 방법을 나타낸 플로우 차트
도 4a와 도 4b는 이전/현재/다음 목적지를 기반으로 경로 종류 판단 방법을 나타낸 플로우 차트
도 5a 내지 도 5c는 곡선 경로에서 장애물 회피하는 경우의 곡선 경로 분할 방법을 나타낸 구성도
도 6a와 도 6b는 직선 경로 생성 가능 여부의 판단 방법을 나타낸 구성도
도 7a 내지 도 7d는 직선 회피 경로 생성 방법을 나타낸 구성도
도 8a와 도 8b는 복귀 경로 생성 방법을 나타낸 구성도
이하, 본 발명에 따른 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치의 구성도이고, 도 1b는 본 발명에 따른 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
본 발명은 환경 인지 센서를 통해 계측된 주변 환경 정보를 기반으로 미리 지정된 주행 경로 상의 장애물이 존재하는 경우 이를 회피하기 위한 것이다.
공장 또는 물류 등에서 직원, 화물 및 자재 등 다양한 물체가 모바일 로봇이 주행하는 경로에 존재하는 경우에는 로봇이 정지를 하거나 회피를 해야 하며, 이 중에서 계측된 주변 환경 정보 내에서 장애물 정보와 주변 환경 정보를 분할하여 사전에 주행 경로 변경을 하여 위험 요소를 제거할 수 있도록 한 것이다.
이를 위한 본 발명에 따른 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치 및 방법은 환경 인지 센서를 기반으로 계측된 주변 환경 정보 중에서 라인 정보를 이용하여 분할된 장애물과 환경 정보 영역을 이용하여 모바일 로봇이 장애물을 회피 가능 여부 판단을 통해 미리 지정된 경로 내에 최소한의 경로를 추가하여 장애물을 회피할 수 있도록 하는 구성을 포함한다.
본 발명은 환경 인지 센서를 통해 계측된 주변 환경 정보를 기반으로 미리 지정된 주행 경로 상의 장애물을 효율적으로 회피하여 주행할 수 있도록 하여 현재 로봇의 위치를 기반으로 목적지까지 유도할 수 있도록 하는 구성을 포함한다.
본 발명은 장애물이 있는 경우, 현재 주행 중인 경로가 곡선/직선 경로를 판단하여 곡선인 경우에는 경로를 분할하여 장애물을 회피하고, 직선인 경우에는 장애물과 주변 환경 정보를 이용하여 좌우측 회피 경로 생성 및 경로 생성 불가 지정을 하여 연산량을 줄이고 최소한의 움직임으로 장애물을 회피할 수 있도록 하는 구성을 포함한다.
본 발명은 장애물 회피 경로를 주행 중 장애물 영역이 확장되는 경우에는 회피 경로를 수정하는 구성을 포함하여 주행 경로 상의 장애물을 효율적으로 회피하여 주행할 수 있도록 하는 구성을 포함한다.
본 발명에 따른 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치는 도 1a에서와 같이, 환경 인지 센서를 통해 계측된 정보 중에서 라인 기반의 특성을 활용하여 라인 정보를 추출하는 라인 정보 추출부(100)와, 라인 정보 추출부(100)에서 추출된 정보를 기반으로 주행 경로상의 장애물 회피 거리 및 정지 거리를 지정하고 장애물 영역을 지정하는 영역 및 거리 지정부(200)와, 영역 및 거리 지정부(200)에서 지정된 영역 및 거리를 기준으로 장애물 및 환경정보 추출을 하고 모바일 로봇의 주행 상태를 판단하는 정보 추출 및 판단부(300)와, 장애물과 모바일 로봇 사이의 거리를 구하고 경로 종류를 판단하는 거리 판단부(400)와, 장애물 회피 주행을 위한 경로 분할 및 회피 경로 생성, 복귀 경로 생성을 하는 경로 분할 및 생성부(500)를 포함한다.
그리고 본 발명에 따른 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 방법은 환경 인지 센서를 통해 계측된 정보 중에서 라인 기반의 특성을 활용하여 라인 정보를 추출하는 단계를 포함한다.
또한, 현재 모바일 로봇의 위치를 기준으로 장애물 추출 관심 영역 지정을 하고, 추출된 라인 정보 중에서 장애물과 환경 정보를 추출하는 단계를 포함한다.
그리고 장애물이 있는 경우, 현재 주행 중인 경로가 곡선/직선 경로를 판단하여 곡선인 경우에는 경로를 분할하여 장애물을 회피, 직선인 경우에는 장애물과 주변 환경 정보를 이용하여 좌우측 회피 경로 생성/경로 생성 불가 지정을 하는 단계를 포함한다.
그리고 장애물 회피 경로를 주행 중 장애물 영역이 확장되는 경우에는 회피 경로를 수정하는 단계를 포함한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치는 도 1b에서와 같이, 환경 인지 센서를 통해 계측된 정보 중에서 라인 기반의 특성을 활용하여 라인 정보를 추출하는 라인 정보 추출 단계와, 라인 정보 추출 단계에서 추출된 정보를 기반으로 주행 경로상의 장애물 회피 거리 및 정지 거리를 지정하고 장애물 영역을 지정하는 영역 및 거리 지정 단계와, 영역 및 거리 지정 단계에서 지정된 영역 및 거리를 기준으로 장애물 및 환경정보 추출을 하고 모바일 로봇의 주행 상태를 판단하는 정보 추출 및 판단 단계와, 장애물과 모바일 로봇 사이의 거리를 구하고 경로 종류를 판단하는 거리 판단 단계와, 장애물 회피 주행을 위한 경로 분할 및 회피 경로 생성, 복귀 경로 생성을 하는 경로 분할 및 생성 단계를 포함한다.
라인 정보 추출 단계는 환경 인지 센서를 통한 계측을 하고(S101), 환경 인지 센서를 통해 계측된 정보 중에서 라인 기반의 특성을 활용하여 라인 정보를 추출하는 단계(S102)를 포함한다.
영역 및 거리 지정 단계는 라인 정보 추출 단계에서 추출된 정보를 기반으로 주행 경로상의 장애물 회피 거리(TD1)를 지정하고(S103), 장애물 정지 거리(TD2)를 지정하고(S104), 장애물 영역을 지정하는 단계(S105)를 포함한다.
정보 추출 및 판단 단계는 영역 및 거리 지정 단계에서 지정된 영역 및 거리를 기준으로 장애물 추출(S106) 및 환경정보 추출을 하고(S107), 장애물이 존재하지 않는다면 모바일 로봇의 주행 상태를 판단하여 모바일 로봇이 정지중인지 판단하고(S109), 정지중이면 모바일 로봇을 재운행하고(S112), 정지중이 아니라면 회피 경로를 주행중인지 판단하는 단계(S110)를 포함한다.
거리 판단 단계는 장애물과 모바일 로봇 사이의 거리(ROD)를 구하고(S111), 장애물과 모바일 로봇 사이의 거리(ROD)와 장애물 정지 거리(TD2)와 비교하여(S114) 장애물 정지 거리(TD2)가 크면 모바일 로봇을 정지시키고(S115), 장애물과 모바일 로봇 사이의 거리(ROD)와 장애물 회피 거리(TD1)를 비교하고(S116), 직선 경로인지 판단하고(S117), 경로 생성이 가능한지 판단하는 단계(S118)를 포함한다.
경로 분할 및 생성 단계는 직선 경로가 아니면 곡선 경로 분할을 하고(S119), 경로 생성이 가능한 경우에는 회피 경로를 생성하고(S120), 회피 경로를 주행중이면 복귀 경로를 생성하는 단계(S113)를 포함한다.
모바일 로봇의 위치를 기준으로 장애물 영역을 지정하는 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2a와 도 2b는 모바일 로봇의 위치를 기준으로 장애물 영역을 지정하는 방법을 나타낸 구성도이다.
영역 및 거리 지정 단계에서 모바일 로봇의 위치를 기준으로 장애물 영역을 지정하기 위하여, 경로 궤적 정보(S201), 이전 목적지(S202), 현재 목적지(S203) 정보와 지정된 장애물 회피 거리(TD1) 정보(S204) 및 모바일 로봇의 위치 정보(S205)를 이용하여 모바일 로봇과 현재 목적지 사이의 거리(ROD1)를 구한다.(S207)
그리고 모바일 로봇과 현재 목적지 사이의 거리(ROD1)와 지정된 장애물 회피 거리(TD1)를 비교하여(S208) 장애물 회피 거리(TD1)가 크면 다음 목적지 정보를 구하여(S209), 이전 목적지, 현재 목적지, 다음 목적지 간의 각도(DA)를 계산한다.(S210)
각도(DA)가 설정된 범위의 수직이면(S211) 모바일 로봇과 현재 목적지 사이의 거리(ROD1)와 장애물과 모바일 로봇 사이의 거리(ROD)가 동일한 것으로 판단하고, 각도(DA)가 설정된 범위보다 크거나, 모바일 로봇과 현재 목적지 사이의 거리(ROD1)보다 지정된 장애물 회피 거리(TD1)가 크지 않으면 장애물과 모바일 로봇 사이의 거리(ROD)와 장애물 회피 거리(TD1)가 동일한 것으로 판단하여 모바일 로봇의 폭(RW)을 기준으로(S206) 장애물 영역(OR)을 지정한다.(S214)
추출된 라인 정보 내에서 장애물과 환경 정보를 분할하는 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 3은 추출된 라인 정보 내에서 장애물과 환경 정보 분할 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
정보 추출 및 판단 단계에서 장애물 추출 및 환경정보 추출을 하기 위하여, 환경 인지 센서를 통해 계측된 정보 중에서(S301) 라인 기반의 특성을 활용하여 라인 정보를 추출하고(S302), 물체 후보 영역(ROI)을 지정한다.(S303)
물체 후보 영역(ROI)과 장애물 영역(OR)이 중첩되는지 판단하여(S304), 중첩되면 후보 장애물 정보(CO)를 구하고(S305), 후보 장애물 개수(CON)를 구한다.(S306)
후보 장애물 개수(CON)가 2 보다 크면(S307) 모바일 로봇과 후보 장애물과의 거리를 계산하고(S309) 모바일 로봇과 후보 장애물(CO)과의 거리(RCOD)를 구한다.(S310)
후보 장애물 개수(CON)가 2 보다 크지 않다면(S307), 후보 장애물 개수(CON)가 0이면 장애물이 없는 것으로 판단하고(S314), 0이 아니면 장애물 정보를 추출한다.(S313)
그리고 S304 단계에서 물체 후보 영역(ROI)과 장애물 영역(OR)이 중첩되지 않으면 후보 환경 정보를 추출하여(S311) 환경 정보를 추출한다.(S312)
그리고 S310 단계에서 구해진 모바일 로봇과 후보 장애물(CO)과의 거리(RCOD)가 최소값이면 장애물 정보를 추출하고(S313), 아니면 환경 정보를 추출한다.(S312)
이전/현재/다음 목적지를 기반으로 경로 종류를 판단하는 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 4a와 도 4b는 이전/현재/다음 목적지를 기반으로 경로 종류 판단 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
거리 판단 단계에서 경로 종류를 판단하기 위하여, 이전 목적지(S401), 다음 목적지(S402), 현재 목적지(S403) 정보를 이용하여 경로간의 각도(PA)를 계산한다.(S404)
계산된 경로간의 각도(PA)가 80°보다 크고 100°보다 작으면(S405) 곡선 경로로 판단하고(S406), 아니면 장애물 영역과 현재 목적지와의 거리(OROD)를 구하여(S407), 임의의 설정된 값(T)과 비교하여 설정된 값(T)이 크면 직선 경로인 것으로 판단한다.(S409)
아니면, 현재 목적지를 1-분할 및 2-분할하여 생성된 정보를 경로에 반영하고, 현재 목적지를 제거한다.(S410)
곡선 경로에서 장애물 회피하는 경우의 곡선 경로 분할 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 5a 내지 도 5c는 곡선 경로에서 장애물 회피하는 경우의 곡선 경로 분할 방법을 나타낸 구성도이다.
경로 분할 및 생성 단계에서 곡선 경로 분할을 위하여, 장애물 정보(S501), 현재 목적지 정보(S502)를 이용하여 경로내의 겹치는 영역(ODOD)을 계산한다.(S504)
모바일 로봇의 폭(RW) 정보를 받아 경로내의 겹치는 영역(ODOD)에 모바일 로봇의 폭(RW)을 더한 길이를 구하고(S505), 주행 경로와의 교점을 계산한다.(S506)
계산된 주행 경로와의 교점 정보를 이용하여 곡선 경로를 분할하고(S507), 주행 경로를 변경한다.(S508)
직선 경로 생성 가능 여부의 판단 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 6a와 도 6b는 직선 경로 생성 가능 여부의 판단 방법을 나타낸 구성도이다.
경로 분할 및 생성 단계에서 직선 경로의 생성이 가능한지를 판단하기 위하여, 추출된 장애물 정보(S601), 환경 정보(S602)를 이용하여 장애물 좌측 환경 영역을 추출하여(S604) 좌측 거리(LOED)를 계산한다.(S605)
추출된 장애물 정보(S601), 환경 정보(S602)를 이용하여 장애물 우측 환경 영역을 추출하여(S606) 우측 거리(ROED)를 계산한다.(S607)
모바일 로봇의 폭(RW) 정보(S603)를 이용하여 CD값(CD=RW*1.5)을 구한다.(S608)
여기서, CD는 모바일 로봇이 지날수 있는 최소의 간격이다.
구해진 CD값(CD=RW*1.5)이 좌측 거리(LOED) 보다 큰지를 판단하고(S609), 구해진 CD값(CD=RW*1.5)이 우측 거리(ROED) 보다 큰지를 판단하여(S610) 경로 생성을 한다.
여기서, 경로 생성은 다음과 같은 조건으로 이루어진다.
LOED<CD 와 ROED<CD의 조건을 만족하면 LOED와 ROED 중 길이가 작은 방향 경로를 생성하고, LOED>CD 와 ROED<CD의 조건을 만족하면 우측 경로를 생성하고, LOED<CD 와 ROED>CD의 조건을 만족하면 좌측 경로를 생성하고, LOED>CD 와 ROED>CD의 조건이면 경로 생성이 불가능한 것으로 판단한다.(S611)
그리고 경로 생성 결과에 따라 모바일 로봇이 장애물의 회피하여 진행하는 방향 PCD를 결정한다.(S612)
직선 회피 경로 생성 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 7a 내지 도 7d는 직선 회피 경로 생성 방법을 나타낸 구성도이다.
경로 분할 및 생성 단계에서 직선 회피 경로를 생성하기 위하여, 추출된 장애물 정보를 이용하여 좌측 장애물 좌표(OLP), 우측 장애물 좌표(ORP)를 산출하고(S701), 상측 장애물 좌표(OTP), 하측 장애물 좌표(OBP)를 산출한다.(S702)
모바일 로봇이 회피 경로를 주행중인지를 판단하여(S703) 회피 경로를 주행중이면 회피 경로 생성시의 장애물 영역(PO)을 구하고(S705) 장애물 영역의 확장이 이루어졌는지 판단한다.(S706)
장애물 영역의 확장이 이루어졌다면, 추가 확장 길이를 계산하고(S709), 회피 경로 2(PD,OTP)를 변경하여 경로에 반영한다.(S711)
모바일 로봇이 회피 경로를 주행중이 아니면, 모바일 로봇이 장애물을 회피하여 진행하는 방향 PCD가 좌측인지 판단하여(S704), PCD가 좌측이면 장애물과 회피 경로간의 거리(PD)를 PD = OLP - RW/2로 구하고(S707), PCD가 좌측이 아니면 PD = ORP - RW/2로 구한다.(S708)
구해진 장애물과 회피 경로간의 간격(PD)을 이용하여 회피 경로 1(PD,OBP)을 생성하고(S710), 회피 경로 2(PD, OTP)를 생성하여 경로에 반영한다.(S712)
복귀 경로 생성 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 8a와 도 8b는 복귀 경로 생성 방법을 나타낸 구성도이다.
경로 분할 및 생성 단계에서 복귀 경로를 생성하기 위하여, 모바일 로봇의 위치(S801), 회피 경로 생성시의 장애물 위치(S802)를 이용하여 모바일 로봇과 장애물과의 거리(ROD)를 계산한다.(S803)
모바일 로봇과 장애물과의 거리(ROD) 보다 임의의 설정값(T)이 크면 이전 목적지(S810) 정보를 이용하여 경로간의 각도(PA)를 계산한다.(S810)
모바일 로봇과 장애물과의 거리(ROD) 보다 임의의 설정값(T)이 크지 않다면, 직선 회피 경로 1,2를 삭제하고(S805), 현재 목적지 정보를 이용하여(S806), 모바일 로봇과 현재 목적지 간의 거리(RDD)를 계산하고(S807), 반분된 값(RDD = RDD/2)을 구한다.(S808)
그리고 경로간의 각도(PA)와 반분된 값(RDD = RDD/2)을 이용하여 회피 경로(RDD,PA)를 생성하여 경로에 반영한다.(S809)
이상에서 설명한 본 발명에 따른 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치 및 방법은 환경 인지 센서를 통해 계측된 주변 환경 정보를 기반으로 미리 지정된 주행 경로 상의 장애물을 효율적으로 회피하여 주행할 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 환경 인지 센서를 기반으로 계측된 주변 환경 정보 중에서 라인 정보를 이용하여 분할된 장애물과 환경 정보 영역을 이용하여 모바일 로봇이 장애물을 회피 가능 여부 판단을 통해 미리 지정된 경로 내에 최소한의 경로를 추가하여 장애물을 회피할 수 있도록 한다.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100. 라인 정보 추출부 200. 영역 및 거리 지정부
300. 정보 추출 및 판단부 400. 거리 판단부
500. 경로 분할 및 생성부

Claims (17)

  1. 환경 인지 센서를 통해 계측된 정보 중에서 라인 기반의 특성을 활용하여 라인 정보를 추출하는 라인 정보 추출부;
    상기 라인 정보 추출부에서 추출된 정보를 기반으로 주행 경로상의 장애물 회피 거리 및 정지 거리를 지정하고 장애물 영역을 지정하는 영역 및 거리 지정부;
    상기 영역 및 거리 지정부에서 지정된 영역 및 거리를 기준으로 장애물 및 환경정보 추출을 하고 모바일 로봇의 주행 상태를 판단하는 정보 추출 및 판단부;
    장애물과 모바일 로봇 사이의 거리를 구하고 경로 종류를 판단하는 거리 판단부;
    장애물 회피 주행을 위한 경로 분할 및 회피 경로 생성, 복귀 경로 생성을 하는 경로 분할 및 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 영역 및 거리 지정부는,
    라인 정보 추출부에서 추출된 정보를 기반으로 주행 경로상의 장애물 회피 거리(TD1)를 지정하고, 장애물 정지 거리(TD2)를 지정하고, 장애물 영역을 지정하여 지정된 정보를 장애물 추출 및 환경정보 추출을 하는 정보 추출 및 판단부로 제공하는 것을 특징으로 하는 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 정보 추출 및 판단부는,
    영역 및 거리 지정부에서 지정된 영역 및 거리를 기준으로 장애물 추출 및 환경정보 추출을 하고,
    장애물이 존재하지 않는다면 모바일 로봇의 주행 상태를 판단하여 모바일 로봇이 정지중인지 판단하고, 정지중이면 모바일 로봇을 재운행하고,
    정지중이 아니라면 회피 경로를 주행중인지 판단하는 것을 특징으로 하는 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 거리 판단부는,
    장애물과 모바일 로봇 사이의 거리(ROD)를 구하고, 장애물과 모바일 로봇 사이의 거리(ROD)와 장애물 정지 거리(TD2)와 비교하여 장애물 정지 거리(TD2)가 크면 모바일 로봇을 정지시키고,
    장애물과 모바일 로봇 사이의 거리(ROD)와 장애물 회피 거리(TD1)를 비교하고, 직선 경로인지 판단하고, 경로 생성이 가능한지 판단하는 것을 특징으로 하는 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 경로 분할 및 생성부는,
    직선 경로가 아니면 곡선 경로 분할을 하고,
    경로 생성이 가능한 경우에는 회피 경로를 생성하고, 회피 경로를 주행중이면 복귀 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치.
  6. 환경 인지 센서를 통해 계측된 정보 중에서 라인 기반의 특성을 활용하여 라인 정보를 추출하는 라인 정보 추출 단계;
    상기 라인 정보 추출 단계에서 추출된 정보를 기반으로 주행 경로상의 장애물 회피 거리 및 정지 거리를 지정하고 장애물 영역을 지정하는 영역 및 거리 지정 단계;
    상기 영역 및 거리 지정 단계에서 지정된 영역 및 거리를 기준으로 장애물 및 환경정보 추출을 하고 모바일 로봇의 주행 상태를 판단하는 정보 추출 및 판단 단계;
    장애물과 모바일 로봇 사이의 거리를 구하고 경로 종류를 판단하는 거리 판단 단계;
    장애물 회피 주행을 위한 경로 분할 및 회피 경로 생성, 복귀 경로 생성을 하는 경로 분할 및 생성 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 정보 추출 및 판단 단계는,
    영역 및 거리 지정 단계에서 지정된 영역 및 거리를 기준으로 장애물 추출 및 환경정보 추출을 하고,
    장애물이 존재하지 않는다면 모바일 로봇의 주행 상태를 판단하여 모바일 로봇이 정지중인지 판단하고, 정지중이면 모바일 로봇을 재운행하고,
    정지중이 아니라면 회피 경로를 주행중인지 판단하는 것을 특징으로 하는 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 거리 판단 단계는,
    장애물과 모바일 로봇 사이의 거리(ROD)를 구하고, 장애물과 모바일 로봇 사이의 거리(ROD)와 장애물 정지 거리(TD2)와 비교하여 장애물 정지 거리(TD2)가 크면 모바일 로봇을 정지시키고,
    장애물과 모바일 로봇 사이의 거리(ROD)와 장애물 회피 거리(TD1)를 비교하고, 직선 경로인지 판단하고, 경로 생성이 가능한지 판단하는 것을 특징으로 하는 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 경로 분할 및 생성 단계는,
    직선 경로가 아니면 곡선 경로 분할을 하고,
    경로 생성이 가능한 경우에는 회피 경로를 생성하고, 회피 경로를 주행중이면 복귀 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 방법.
  10. 제 6 항에 있어서, 영역 및 거리 지정 단계에서 모바일 로봇의 위치를 기준으로 장애물 영역을 지정하기 위하여,
    이전 목적지, 현재 목적지 정보와 지정된 장애물 회피 거리(TD1) 정보 및 모바일 로봇의 위치 정보를 이용하여 모바일 로봇과 현재 목적지 사이의 거리(ROD1)를 구하는 단계와,
    모바일 로봇과 현재 목적지 사이의 거리(ROD1)와 지정된 장애물 회피 거리(TD1)를 비교하는 단계와,
    장애물 회피 거리(TD1)가 크면 다음 목적지 정보를 구하여, 이전 목적지, 현재 목적지, 다음 목적지 간의 각도(DA)를 계산하는 단계와,
    각도(DA)가 설정된 범위의 수직에 가까우면 모바일 로봇과 현재 목적지 사이의 거리(ROD1)와 장애물과 모바일 로봇 사이의 거리(ROD)가 동일한 것으로 판단하고, 각도(DA)가 설정된 범위보다 크거나, 모바일 로봇과 현재 목적지 사이의 거리(ROD1)보다 지정된 장애물 회피 거리(TD1)가 크지 않으면 장애물과 모바일 로봇 사이의 거리(ROD)와 장애물 회피 거리(TD1)가 동일한 것으로 판단하여 모바일 로봇의 폭(RW)을 기준으로 장애물 영역(OR)을 지정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 방법.
  11. 제 6 항에 있어서, 정보 추출 및 판단 단계에서 장애물 추출 및 환경정보 추출을 하기 위하여,
    물체 후보 영역(ROI)을 지정하는 단계와,
    물체 후보 영역(ROI)과 장애물 영역(OR)이 중첩되는지 판단하여, 중첩되면 후보 장애물 정보(CO)를 구하고, 후보 장애물 개수(CON)를 구하는 단계와,
    후보 장애물 개수(CON)가 2 보다 크면 모바일 로봇과 후보 장애물과의 거리를 계산하고 모바일 로봇과 후보 장애물(CO)과의 거리(RCOD)를 구하는 단계와,
    후보 장애물 개수(CON)가 2 보다 크지 않다면, 후보 장애물 개수(CON)가 0이면 장애물이 없는 것으로 판단하고, 0이 아니면 장애물 정보를 추출하는 단계와,
    물체 후보 영역(ROI)과 장애물 영역(OR)이 중첩되지 않으면 후보 환경 정보를 추출하여 환경 정보를 추출하는 단계와,
    모바일 로봇과 후보 장애물(CO)과의 거리(RCOD)가 최소값이면 장애물 정보를 추출하고, 아니면 환경 정보를 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 방법.
  12. 제 6 항에 있어서, 거리 판단 단계에서 경로 종류를 판단하기 위하여,
    이전 목적지, 다음 목적지, 현재 목적지 정보를 이용하여 경로간의 각도(PA)를 계산하는 단계와,
    계산된 경로간의 각도(PA)가 80°보다 크고 100°보다 작으면 곡선 경로로 판단하는 단계와,
    곡선 경로가 아니면 장애물 영역과 현재 목적지와의 거리(OROD)를 구하여, 임의의 설정된 값(T)과 비교하여 설정된 값(T)이 크면 직선 경로인 것으로 판단하는 단계와,
    설정된 값(T)이 크지 않다면 현재 목적지를 1-분할 및 2-분할하여 생성된 정보를 경로에 반영하고, 현재 목적지를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 방법.
  13. 제 6 항에 있어서, 경로 분할 및 생성 단계에서 곡선 경로 분할을 위하여,
    장애물 정보, 현재 목적지 정보를 이용하여 경로내의 겹치는 영역(ODOD)을 계산하는 단계와,
    모바일 로봇의 폭(RW) 정보를 받아 경로내의 겹치는 영역(ODOD)에 모바일 로봇의 폭(RW)을 더한 길이를 구하고, 주행 경로와의 교점을 계산하는 단계와,
    계산된 주행 경로와의 교점 정보를 이용하여 곡선 경로를 분할하고, 주행 경로를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 방법.
  14. 제 6 항에 있어서, 경로 분할 및 생성 단계에서 직선 경로의 생성이 가능한지를 판단하기 위하여,
    추출된 장애물 정보, 환경 정보를 이용하여 장애물 좌측 환경 영역을 추출하여 좌측 거리(LOED)를 계산하는 단계와,
    추출된 장애물 정보, 환경 정보를 이용하여 장애물 우측 환경 영역을 추출하여 우측 거리(ROED)를 계산하는 단계와,
    모바일 로봇의 폭(RW) 정보를 이용하여 모바일 로봇이 지날수 있는 최소의 간격 CD값(CD=RW*1.5)을 구하는 단계와,
    구해진 CD값(CD=RW*1.5)이 좌측 거리(LOED) 보다 큰지를 판단하고, 구해진 CD값(CD=RW*1.5)이 우측 거리(ROED) 보다 큰지를 판단하여 경로 생성을 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 경로 생성을 하는 단계에서,
    LOED<CD 와 ROED<CD의 조건을 만족하면 LOED와 ROED 중 길이가 작은 방향 경로를 생성하고,
    LOED>CD 와 ROED<CD의 조건을 만족하면 우측 경로를 생성하고,
    LOED<CD 와 ROED>CD의 조건을 만족하면 좌측 경로를 생성하고, LOED>CD 와 ROED>CD의 조건이면 경로 생성이 불가능한 것으로 판단하고,
    경로 생성 결과에 따라 모바일 로봇이 장애물의 회피하여 진행하는 방향 PCD를 결정하는 것을 특징으로 하는 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 방법.
  16. 제 6 항에 있어서, 경로 분할 및 생성 단계에서 직선 회피 경로를 생성하기 위하여,
    추출된 장애물 정보를 이용하여 좌측 장애물 좌표(OLP), 우측 장애물 좌표(ORP), 상측 장애물 좌표(OTP), 하측 장애물 좌표(OBP)를 산출하는 단계와,
    모바일 로봇이 회피 경로를 주행중이면, 회피 경로 생성시의 장애물 영역(PO)을 구하고 장애물 영역의 확장이 이루어졌는지 판단하는 단계와,
    장애물 영역의 확장이 이루어졌다면, 추가 확장 길이를 계산하고, 회피 경로 2(PD,OTP)를 변경하여 경로에 반영하는 단계와,
    모바일 로봇이 회피 경로를 주행중이 아니면, 모바일 로봇이 장애물을 회피하여 진행하는 방향 PCD가 좌측인지 판단하여, PCD가 좌측이면 장애물과 회피 경로간의 거리(PD)를 PD = OLP - RW/2로 구하고, PCD가 좌측이 아니면 PD = ORP - RW/2로 구하는 단계와,
    구해진 장애물과 회피 경로간의 간격(PD)을 이용하여 회피 경로 1(PD,OBP)을 생성하고, 회피 경로 2(PD, OTP)를 생성하여 경로에 반영하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 방법.
  17. 제 6 항에 있어서, 경로 분할 및 생성 단계에서 복귀 경로를 생성하기 위하여,
    모바일 로봇의 위치, 회피 경로 생성시의 장애물 위치를 이용하여 모바일 로봇과 장애물과의 거리(ROD)를 계산하는 단계와,
    모바일 로봇과 장애물과의 거리(ROD) 보다 임의의 설정값(T)이 크면 이전 목적지 정보를 이용하여 경로간의 각도(PA)를 계산하는 단계와,
    모바일 로봇과 장애물과의 거리(ROD) 보다 임의의 설정값(T)이 크지 않다면, 직선 회피 경로 1,2를 삭제하는 단계와,
    현재 목적지 정보를 이용하여, 모바일 로봇과 현재 목적지 간의 거리(RDD)를 계산하고, 반분된 지점(RDD = RDD/2)을 구하는 단계와,
    경로간의 각도(PA)와 반분된 지점(RDD = RDD/2)을 이용하여 회피 경로(RDD,PA)를 생성하여 경로에 반영하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 방법.
KR1020190117540A 2019-09-24 2019-09-24 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치 및 방법 KR20190111866A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190117540A KR20190111866A (ko) 2019-09-24 2019-09-24 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190117540A KR20190111866A (ko) 2019-09-24 2019-09-24 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치 및 방법

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180003376A Division KR102109004B1 (ko) 2018-01-10 2018-01-10 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190111866A true KR20190111866A (ko) 2019-10-02

Family

ID=68423230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190117540A KR20190111866A (ko) 2019-09-24 2019-09-24 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20190111866A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114170847A (zh) * 2021-11-09 2022-03-11 浙江柯工智能系统有限公司 一种移动机器人系统的交通管制方法
CN114415689A (zh) * 2022-01-25 2022-04-29 无锡市金沙田科技有限公司 一种跟随车的决策方法及系统
CN114415689B (zh) * 2022-01-25 2024-05-28 无锡市金沙田科技有限公司 一种跟随车的决策方法及系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110060711A (ko) 2009-11-30 2011-06-08 재단법인대구경북과학기술원 모바일 로봇의 장애물 회피 퍼지 제어기
KR20160054862A (ko) 2014-11-07 2016-05-17 재단법인대구경북과학기술원 모바일 로봇의 장애물 회피 시스템 및 방법
KR20170049349A (ko) 2015-10-27 2017-05-10 주식회사 유진로봇 자율 주행 로봇을 위한 장애물 감지 장치 및 이를 구비하는 자율 주행 로봇

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110060711A (ko) 2009-11-30 2011-06-08 재단법인대구경북과학기술원 모바일 로봇의 장애물 회피 퍼지 제어기
KR20160054862A (ko) 2014-11-07 2016-05-17 재단법인대구경북과학기술원 모바일 로봇의 장애물 회피 시스템 및 방법
KR20170049349A (ko) 2015-10-27 2017-05-10 주식회사 유진로봇 자율 주행 로봇을 위한 장애물 감지 장치 및 이를 구비하는 자율 주행 로봇

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114170847A (zh) * 2021-11-09 2022-03-11 浙江柯工智能系统有限公司 一种移动机器人系统的交通管制方法
CN114170847B (zh) * 2021-11-09 2023-10-27 浙江柯工智能系统有限公司 一种移动机器人系统的交通管制方法
CN114415689A (zh) * 2022-01-25 2022-04-29 无锡市金沙田科技有限公司 一种跟随车的决策方法及系统
CN114415689B (zh) * 2022-01-25 2024-05-28 无锡市金沙田科技有限公司 一种跟随车的决策方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102109004B1 (ko) 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치 및 방법
JP4464893B2 (ja) 移動ロボット
KR100520049B1 (ko) 자율이동로봇을 위한 경로계획방법
KR101409323B1 (ko) 무인자율차량 및 이의 동적환경 주행경로생성방법
JP3844247B2 (ja) 自律移動のための経路生成装置及び該装置を用いた自律移動装置
KR20190095622A (ko) 회피경로 생성방법 및 그를 위한 장치
KR101789217B1 (ko) 기하학적 특징과 확률론적 기법을 이용한 실내 지도 생성 장치 및 방법
CN108303986A (zh) 一种激光slam导航的临时障碍物处理方法
EP2735846B1 (en) Method and device for generating intersection guidance information
JP2011054082A (ja) 自律移動装置
JP5085251B2 (ja) 自律移動装置
KR102441054B1 (ko) 차량의 경로 제어 장치 및 방법
CN105136155B (zh) 一种导航方法及电子设备
CN113867347A (zh) 机器人路径规划方法、装置、管理系统及计算机存储介质
JP2013225253A (ja) 自律移動装置、自律移動方法及び自律移動装置用のプログラム
KR20190003884A (ko) 지도 정보 갱신 장치, 방법 및 시스템
KR20200084938A (ko) 차량 동작 계획방법 및 그를 위한 장치
Hasegawa et al. Experimental verification of path planning with SLAM
KR20190111866A (ko) 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치 및 방법
JP5314788B2 (ja) 自律移動装置
KR102127865B1 (ko) 미지 환경의 모니터링 방법
Hoang et al. Proposal of algorithms for navigation and obstacles avoidance of autonomous mobile robot
Jae-Bok Mobile robot localization using range sensors: Consecutive scanning and cooperative scanning
KR20200017572A (ko) 한정된 공간에서의 이동 로봇의 자율 주행을 위한 장애물 탐지 방법
Wijewardena et al. Towards indoor localization and navigation independent of sensor based technologies

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right