KR20190119237A - 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

로봇 주행용 위상 지도 생성 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치에 의해 수행되는 로봇 주행용 위상 지도 생성 방법은, 주행 로봇이 주행할 공간의 수치 지도 상에서, 한 픽셀의 물리적 수치를 연산하는 단계, 상기 수치 지도 상의 상기 픽셀에 대한 물리적 좌표를 추출하는 단계, 상기 물리적 좌표를 이용하여, 상기 주행 로봇의 주행을 위한 노드 데이터 및 에지 데이터를 생성하는 단계, 그리고 생성된 상기 노드 데이터 및 상기 에지 데이터를 기반으로, 상기 주행 로봇의 주행을 위한 위상 지도를 생성하는 단계를 포함한다.

Description

로봇 주행용 위상 지도 생성 장치 및 방법{TOPOLOGICAL MAP GENERATION APPARATUS FOR TRAVELING ROBOT AND METHOD THEREOF}

본 발명은 로봇 주행용 위상 지도 생성 기술에 관한 것으로, 특히 로봇이 주행하는 공간의 구조 및 로봇이 이동 가능한 경로를 표현하는 로봇 주행용 위상 지도를 생성하는 기술에 관한 것이다.

최근, 로봇 기술 및 인공지능 기술이 발전함에 따라, 다양한 분야에서 이동형 로봇이 활용되고 있다. 물류 창고에서 적재함으로 물류를 운반하거나 넓은 공간에 대한 감시 정찰을 수행하는 경우 등과 같이, 하나의 로봇으로 수행하기 어려운 작업이거나, 많은 시간이 소요되는 작업인 경우, 복수의 로봇들이 작업을 분담하여 임무를 수행하는 다중 로봇 기술이 많이 활용되고 있다.

이때, 복수의 로봇들의 원활한 협업을 위해서는 작업 공간에 대한 구조 정보, 이동 가능한 경로 정보, 고정 장애물 정보 및 로봇에 할당된 서비스 등을 표현하는 지도 정보가 필요하다.

로봇 주행 기술에는 수치지도(metric map)와 위상지도(topology map)가 활용될 수 있다. 수치지도는 공간 구조를 표현할 수 있는 규격으로, 격자지도(grid map)와 형상지도(geometric map)로 구분될 수 있다. 그리고 수치 지도는 로봇이 공간을 인지하고, 위치를 추정하고, 최적의 경로를 생성하는 등 로봇 주행을 구현하기 위해 기초가 되는 중요한 정보를 포함한다.

다중 로봇 주행 기술에 활용되는 지도 정보는 공유하기 위한 정보의 간결함과 다양한 서비스를 위하여, 지도 표현을 단순하게 하고, 시맨틱 정보를 포함할 수 있어야 한다. 이런 점을 고려하였을 때, 다중 로봇 주행 기술에는 위상 지도가 가장 적합하여 많이 사용되고 있다.

가장 대표적인 예로는 자동차 내비게이션 기술은, 넓은 지역에서 빠른 속도로 주어진 목적지까지의 경로를 생성하기 위하여, 단순한 구조의 위상 지도가 적합하다.

자동차 내비게이션 주행 분야에서는 위성 사진이나 구획도 등과 같이 공간의 정확한 모양을 이해할 수 있는 수치 지도가 존재하여, 위상 지도를 사용할 수 있다. 즉, 자동차가 주행하는 넓은 공간에 대한 수치 지도를 활용하여 사전에 자동차가 주행에 활용 가능한 위상 지도를 구축하여 사용할 수 있다.

다중 로봇 서비스 분야에서도 위상 지도를 사용하기 위해서는, 사전에 위상 지도의 규격을 설정하고 구축하는 작업이 필요하다. 그러나, 실외 환경을 주행하는 자동차와 달리, 다중 로봇들은 주로 공장이나 병원, 사무실 등의 실내 공간에서 사용되므로 일반적으로 건축 도면 이외의 수치 지도가 존재하지 않는다.

따라서, 실내 공간의 건축 도면을 이용하여, 로봇 주행에 활용 가능한 위상 지도를 제작하는 기술의 개발이 필요하다.

한국 등록 특허 제10-1081495호, 2011년 11월 09일 공고(명칭: 이동로봇의 혼합환경지도 작성방법)

본 발명의 목적은 주행 로봇이 실내 공간에서 안전하게 주행할 수 있도록, 공간을 표현하는 수치 지도를 기반으로 위상 지도를 생성하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 대부분의 실내 건축물에 대하여 제공되는 건축 도면을 이용하여 격자 지도를 생성하고, 격자 지도를 이용하여 노드 데이터 및 에지 데이터 구조를 정의하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 주행 로봇의 주행 모션을 단순한 기구학 모델로 분류하여, 노드와 에지에서의 장애물 충돌 여부를 정확하게 검출하고, 주행 로봇에게 안전한 위상 지도를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 안전하고 간편한 방법으로 로봇 주행에 활용되는 위상 지도를 생성하고 이를 주행 로봇에 제공하여, 병원, 물류 및 감시 정찰 등의 로봇 주행 서비스가 확대되도록 하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 안전한 주행을 위한 로봇 주행용 위상 지도를 사용하여, 주행 로봇 사용의 부가가치를 높이는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 SLAM 기술을 사용하여 지도를 작성하는 경우 로봇이 주행하는 공간의 환경 조건에 따라 지도 작성이 불가한 문제를 해결하고, 생성된 주행 로봇의 주행 경로 상에서 장애물과 충돌이 발생하는지 여부를 사전에 확인하여 경로를 수정할 수 있도록 하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치에 의해 수행되는 로봇 주행용 위상 지도 생성 방법은, 주행 로봇이 주행할 공간의 수치 지도 상에서, 한 픽셀의 물리적 수치를 연산하는 단계, 상기 수치 지도 상의 상기 픽셀에 대한 물리적 좌표를 추출하는 단계, 그리고 상기 물리적 좌표를 이용하여, 상기 주행 로봇의 주행을 위한 노드 데이터 및 에지 데이터를 생성하고, 생성된 상기 노드 데이터 및 상기 에지 데이터를 기반으로 상기 주행 로봇의 주행을 위한 위상 지도를 생성하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 주행 로봇의 주행을 위한 위상 지도를 생성하는 단계는, 상기 주행 로봇이 서비스를 수행하거나 상기 주행 로봇의 회전이 발생하는 지점인 노드에 대한 상기 노드 데이터를 생성하고, 두 개의 상기 노드를 연결하는 선인 에지에 대한 상기 에지 데이터를 생성할 수 있다.

이때, 상기 노드 데이터 및 상기 에지 데이터에 상응하는 상기 주행 로봇의 주행 경로에 대한 충돌 여부를 판단하는 단계, 그리고 상기 충돌이 발생하는 것으로 판단된 경우 상기 주행 로봇의 주행 경로를 수정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 주행 로봇의 주행 경로에 대한 충돌 여부를 판단하는 단계는, 상기 주행 로봇 회전 시 상판 방향의 고정 여부 및 제자리 회전 가능 여부 중 적어도 어느 하나를 포함하는 상기 주행 로봇의 기구학 정보, 상기 수치 지도의 장애물 정보 및 상기 위상 지도 중 적어도 어느 하나를 기반으로 상기 충돌 여부를 판단하는 방법을 결정할 수 있다.

이때, 상기 주행 로봇의 주행 경로에 대한 충돌 여부를 판단하는 단계는, 상기 주행 로봇이 회전할 때 상판의 방향이 고정되어 있고, 상기 주행 로봇의 제자리 회전이 가능한 경우, 상기 주행 로봇에 상응하는 노드 및 에지에서의 상기 충돌 여부를 판단할 수 있다.

이때, 상기 주행 로봇의 주행 경로에 대한 충돌 여부를 판단하는 단계는, 상기 주행 로봇이 회전할 때 상판 방향의 변경이 필요하고, 상기 주행 로봇의 제자리 회전이 가능한 경우, 상기 주행 로봇에 상응하는 노드 및 에지에서의 상기 충돌 여부를 판단할 수 있다.

이때, 상기 주행 로봇의 주행 경로에 대한 충돌 여부를 판단하는 단계는, 상기 주행 로봇이 회전할 때 상판 방향의 변경이 필요하고, 상기 주행 로봇의 제자리 회전이 불가한 경우, 상기 주행 로봇에 상응하는 에지에서의 상기 충돌 여부를 판단할 수 있다.

이때, 상기 한 픽셀의 물리적 수치를 기반으로, 상기 공간 상에서 장애물이 존재하는 영역을 나타낸 격자 지도를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 충돌 여부를 판단하는 단계는, 상기 격자 지도를 기반으로 판단한 상기 장애물의 위치 정보 및 상기 주행 로봇의 기구학 정보를 기반으로 판단한 상기 주행 로봇의 모션 정보를 이용하여, 상기 주행 로봇과 상기 장애물의 충돌 여부를 판단할 수 있다.

이때, 상기 주행 로봇의 기구학 정보는, 상기 주행 로봇의 크기 정보, 안전 마진 정보, 상기 주행 로봇 회전 시 상판 방향의 고정 여부 정보 및 제자리 회전 가능 여부 정보 및 이동 방향 정보 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치는 주행 로봇이 주행할 공간의 수치 지도 상에서, 한 픽셀의 물리적 수치를 연산하고, 상기 수치 지도 상의 상기 픽셀에 대한 물리적 좌표를 추출하는 물리적 좌표 추출부, 그리고 상기 물리적 좌표를 이용하여 상기 주행 로봇의 주행을 위한 노드 데이터 및 에지 데이터를 생성하고, 생성된 상기 노드 데이터 및 상기 에지 데이터를 기반으로 상기 주행 로봇의 주행을 위한 위상 지도를 생성하는 위상 지도 생성부를 포함한다.

이때, 상기 위상 지도 생성부는, 상기 주행 로봇이 서비스를 수행하거나 상기 주행 로봇의 회전이 발생하는 지점인 노드에 대한 상기 노드 데이터를 생성하고, 두 개의 상기 노드를 연결하는 선인 에지에 대한 상기 에지 데이터를 생성할 수 있다.

이때, 상기 노드 데이터 및 상기 에지 데이터에 상응하는 상기 주행 로봇의 주행 경로에 대한 충돌 여부를 판단하고, 상기 충돌이 발생하는 것으로 판단된 경우 상기 주행 로봇의 주행 경로를 수정하는 충돌 회피 경로 생성부를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 충돌 회피 경로 생성부는, 상기 주행 로봇 회전 시 상판 방향의 고정 여부 및 제자리 회전 가능 여부 중 적어도 어느 하나를 포함하는 상기 주행 로봇의 기구학 정보, 상기 수치 지도의 장애물 정보 및 상기 위상 지도 중 적어도 어느 하나를 기반으로 상기 충돌 여부를 판단할 수 있다.

이때, 상기 충돌 회피 경로 생성부는, 상기 주행 로봇이 회전할 때 상판의 방향이 고정되어 있고, 상기 주행 로봇의 제자리 회전이 가능한 경우, 상기 주행 로봇에 상응하는 노드 및 에지에서의 상기 충돌 여부를 판단할 수 있다.

이때, 상기 충돌 회피 경로 생성부는, 상기 주행 로봇이 회전할 때 상판 방향의 변경이 필요하고, 상기 주행 로봇의 제자리 회전이 가능한 경우, 상기 주행 로봇에 상응하는 노드 및 에지에서의 상기 충돌 여부를 판단할 수 있다.

이때, 상기 충돌 회피 경로 생성부는, 상기 주행 로봇이 회전할 때 상판 방향의 변경이 필요하고, 상기 주행 로봇의 제자리 회전이 불가한 경우, 상기 주행 로봇에 상응하는 에지에서의 상기 충돌 여부를 판단할 수 있다.

이때, 상기 물리적 좌표 추출부는, 상기 한 픽셀의 물리적 수치를 기반으로, 상기 공간 상에서 장애물이 존재하는 영역을 나타낸 격자 지도를 생성할 수 있다.

이때, 상기 충돌 회피 경로 생성부는, 상기 격자 지도를 기반으로 판단한 상기 장애물의 위치 정보 및 상기 주행 로봇의 기구학 정보를 기반으로 판단한 상기 주행 로봇의 모션 정보를 이용하여, 상기 주행 로봇과 상기 장애물의 충돌 여부를 판단할 수 있다.

이때, 상기 주행 로봇의 기구학 정보는, 상기 주행 로봇의 크기 정보, 안전 마진 정보, 상기 주행 로봇 회전 시 상판 방향의 고정 여부 정보 및 제자리 회전 가능 여부 정보 및 이동 방향 정보 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 주행 로봇이 실내 공간에서 안전하게 주행할 수 있도록, 공간을 표현하는 수치 지도를 기반으로 위상 지도를 생성할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 대부분의 실내 건축물에 대하여 제공되는 건축 도면을 이용하여 격자 지도를 생성하고, 격자 지도를 이용하여 노드 데이터 및 에지 데이터 구조를 정의할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 주행 로봇의 주행 모션을 단순한 기구학 모델로 분류하여, 노드와 에지에서의 장애물 충돌 여부를 정확하게 검출하고, 주행 로봇에게 안전한 위상 지도를 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 안전하고 간편한 방법으로 로봇 주행에 활용되는 위상 지도를 생성하고 이를 주행 로봇에 제공하여, 병원, 물류 및 감시 정찰 등의 로봇 주행 서비스가 확대되도록 할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 안전한 주행을 위한 로봇 주행용 위상 지도를 사용하여, 주행 로봇 사용의 부가가치를 높일 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, SLAM 기술을 사용하여 지도를 작성하는 경우 로봇이 주행하는 공간의 환경 조건에 따라 지도 작성이 불가한 문제를 해결하고, 생성된 주행 로봇의 주행 경로 상에서 장애물과 충돌이 발생하는지 여부를 사전에 확인하여 경로를 수정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 로봇 주행용 위상 지도 생성 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 건축 도면의 일 예를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 건축 도면을 기반으로 생성한 격자 지도의 일 예를 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 격자 지도에 대한 정보를 XML 데이터로 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 격자 지도에서 픽셀의 물리적인 좌표 값을 연산하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 노드 및 에지를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 위상 지도의 노드에 대한 정보를 XML 데이터로 나타낸 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 위상 지도의 에지에 대한 정보를 XML 데이터로 나타낸 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 기구학 정보의 의미를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 기구학 정보에 대한 정보를 XML 데이터로 나타낸 예시도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 충돌 검사 방법의 종류를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 제1 장애물 충돌 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 제2 장애물 충돌 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 제3 장애물 충돌 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 나타낸 블록도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

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, "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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 물리적 좌표 추출부(110), 위상 지도 생성부(120) 및 충돌 회피 경로 생성부(130)를 포함한다.

먼저, 물리적 좌표 추출부(110)는 주행 로봇이 주행할 공간의 수치 지도 상에서 한 픽셀의 물리적 수치를 연산한다. 그리고 물리적 좌표 추출부(110)는 수치 지도 상의 픽셀에 대한 물리적 좌표를 추출한다.

본 발명의 일실시예에 따른 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 주행 로봇이 주행할 공간인 실내 공간에 대한 수치 지도를 획득하기 위하여, 건축 도면을 사용할 수 있다. 건축 도면은 대부분 픽셀 형태로 표현되는 이미지로 제공되며, 건축 도면 상에는 구조물에 대한 물리적인 수치가 표시되어 있으나, 도면의 이미지 상의 한 픽셀에 대한 물리적인 수치는 기입되어 있지 않다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 물리적 좌표 추출부(110)는 건축 도면에 대한 이미지를 읽어온 후, 수치적으로 도시된 임의의 선 정보를 활용하여 이미지 상의 한 픽셀에 대한 물리적인 수치를 연산할 수 있다.

그리고 물리적 좌표 추출부(110)는 한 픽셀의 물리적 수치를 기반으로, 공간 상에서 장애물이 존재하는 영역을 나타낸 격자 지도를 생성할 수 있다. 격자 지도는 건축 도면의 이미지 좌표를 수치 정보로 변환할 수 있는 격자 지도 필수 정보를 포함하며, 격자 지도 필수 정보는 해상도 정보(resolution), 픽셀 개수, 격자 지도 식별자(id), 오프셋(offset) 정보 및 격자 지도 이미지 파일 명 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 후술할 위상 지도 생성부(120)는 격자 지도 필수 정보를 이용하여, 격자 지도로부터 위상 지도를 생성할 수 있다.

또한, 물리적 좌표 추출부(110)는 장애물의 위치를 용이하게 도시하기 위하여, 장애물이 위치하는 영역을 검정색으로 표현하고, 장애물이 위치하지 않는 영역을 흰색으로 표현하여 건축 도면으로부터 격자 지도를 생성할 수 있다.

다음으로 위상 지도 생성부(120)는 추출된 물리적 좌표를 이용하여, 주행 로봇의 주행을 위한 노드 데이터 및 에지 데이터를 생성한다. 위상 지도 생성부(120)는 노드(node)에 대한 노드 데이터를 생성하고, 에지(edge)에 대한 에지 데이터를 생성할 수 있다. 여기서, 노드는 위상 지도 상에서 주행 로봇의 특정 주행 서비스가 수행되거나, 주행 로봇의 회전이 발생하는 지점을 의미하고, 에지는 두 개의 노드가 연결된 선을 의미할 수 있다.

노드 데이터는 노드 식별자, 노드의 물리적인 위치 정보, 해당 노드를 출발 노드로 하는 에지 정보 및 노드의 선택 정보의 개수 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 노드의 선택 정보는 노드가 위치한 구역 정보, 노드 위치에 설치된 RFID 태그 정보, 노드 위치에서 로봇이 정지하는 시간 정보 및 노드에 해당하는 서비스 정보 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

그리고 에지 데이터는 에지 식별자(id), 에지의 선택 정보, 출발 노드 정보, 도착 노드 정보 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 에지의 선택 정보는 에지의 길이 정보, 에지의 방향 각도 정보 및 에지에서의 주행 가능 속도 정보 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

그리고 위상 지도 생성부(120)는 생성된 노드 데이터 및 에지 데이터를 기반으로, 주행 로봇의 주행을 위한 위상 지도를 생성한다.

마지막으로 충돌 회피 경로 생성부(130)는 노드 데이터 및 에지 데이터에 상응하는 주행 로봇의 주행 경로에 대한 충돌 여부를 판단한다. 그리고 충돌 회피 경로 생성부(130)는 충돌이 발생하는 것으로 판단된 경우, 주행 로봇의 주행 경로를 수정할 수 있다.

이때, 충돌 회피 경로 생성부(130)는 주행 로봇이 회전할 때, 상판 방향이 고정되어 있는지 여부, 주행 로봇이 제자리에서 회전할 수 있는지 여부 중 적어도 어느 하나를 포함하는 주행 로봇의 기구학 정보와, 수치 지도의 장애물 정보를 기반으로 주행 로봇의 충돌 여부를 판단하는 판단 방법을 결정할 수 있다.

여기서, 판단 방법은 세 가지 중 하나일 수 있으며, 주행 로봇이 회전할 때 상판의 방향이 고정되어 있고 주행 로봇의 제자리 회전이 가능한 경우 제1 판단 방법을 이용하여 충돌 여부를 판단하고, 주행 로봇이 회전할 때 상판 방향의 변경이 필요하고 주행 로봇의 제자리 회전이 가능한 경우 제2 판단 방법을 이용하여 충돌 여부를 판단하며, 주행 로봇이 회전할 때 상판 방향의 변경이 필요하고 주행 로봇의 제자리 회전이 불가한 경우 제3 판단 방법을 이용하여 충돌 여부를 판단할 수 있다.

여기서, 제1 판단 방법 및 제2 판단 방법은 주행 로봇에 상응하는 노드 및 에지에서의 충돌 여부를 판단하는 방법이고, 제3 판단 방법은 주행 로봇에 상응하는 에지에서의 충돌 여부를 판단하는 방법이다.

또한 충돌 회피 경로 생성부(240)는 격자 지도를 기반으로 판단한 장애물의 위치 정보와, 주행 로봇의 기구학 정보를 기반으로 판단한 주행 로봇의 모션 정보를 이용하여, 주행 로봇과 장애물의 충돌 여부를 판단할 수 있다.

여기서, 주행 로봇의 기구학 정보는, 주행 로봇의 크기 정보, 안전 마진 정보, 주행 로봇이 회전할 때 상판 방향의 고정 여부 정보, 제자리 회전 가능 여부 정보 및 이동 방향 정보 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

이하에서는 도 2 내지 도 11을 통하여 본 발명의 일실시예에 따른 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치에 의해 수행되는 로봇 주행용 위상 지도 생성 방법에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 로봇 주행용 위상 지도 생성 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

먼저, 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 수치 지도로부터 물리적 좌표를 추출한다(S210).

로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 건축 도면에서 이미지 상의 한 픽셀의 물리적인 수치를 연산하고, 한 픽셀에 대한 물리적인 수치를 이용하여 물리적 좌표로 표현되는 위상 지도를 생성할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 건축 도면의 일 예를 나타낸 예시도이다.

도 3에서, 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 건축 도면에 도시된 임의의 선분에 대해 해당 선분의 길이 정보(distance)를 구하고, 해당 선분에 해당하는 픽셀의 개수(pixel_count)를 카운트한다. 그리고 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 해당 선분의 길이 정보(distance)를 픽셀의 개수(pixel_count)로 나누어, 건축 도면의 해상도(resolution) 정보를 연산할 수 있다. 여기서, 해상도 정보는 하나의 픽셀에 대한 물리적인 수치를 의미한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 건축 도면을 기반으로 생성한 격자 지도의 일 예를 나타낸 예시도이다.

로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 공간에 위치한 장애물들의 위치를 용이하게 파악하도록 하기 위하여, 도 4와 같은 격자 지도를 생성할 수 있다. 격자 지도 상에는, 장애물이 존재하는 영역이 검정색으로 표현되고, 장애물이 존재하지 않는 영역은 흰색으로 표현될 수 있다.

그리고 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 격자 지도에 대한 정보를 XML 데이터로 나타낸 예시도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 격자 지도에서 임의의 픽셀 위치의 물리적인 좌표 값을 연산하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 격자 지도의 필수 정보는 해상도 정보(resolution), 픽셀 개수(num_cell), 격자 지도 식별자(id), 오프셋(offset) 정보 및 격자 지도 이미지 파일 명(filename) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

도 5 및 도 6에서, 격자 지도의 필수 정보 중 해상도 정보(resolution)는 하나의 픽셀에 대응되는 물리적인 수치를 의미하며, 단위는 meter일 수 있다. 그리고 num_cell_x는 격자 지도의 가로 폭에 해당하는 픽셀의 개수를 의미하고, num_cell_y는 격자 지도의 세로 높이에 해당하는 픽셀의 개수를 의미하며, 단위는 pixel일 수 있다.

격자 지도 식별자(id)는 해당 격자 지도를 다른 격자 지도와 구별하기 위한 것으로 스트링(string) 단위일 수 있으며, 오프셋(offset)은 픽셀의 좌표를 물리적 좌표로 변환하기 위해 필요한 원점을 의미할 수 있다. offset_x는 격자 지도의 가로 축 상에서 가장 좌측인 x축 0픽셀의 물리적 위치를 의미하고, offset_y는 격자 지도의 세로 축 상에서 가장 하단인 y축 0픽셀의 물리적 위치를 의미하며, theta는 격자 지도 상에서 반 시계 방향으로 증분하는 회전 각도를 의미하고 그 단위는 radian 단위일 수 있다.

도 6에서, 픽셀 p의 물리적인 좌표 값은 다음의 수학식 1과 같이 연산될 수 있다.

[수학식 1]

수학식 1에서, p_x, p_y, offset_x, offset_y, resolution의 단위는 미터(meter)이고, theta(θ)는 라디언 단위의 각도이며, diff_x와 diff_y는 격자 지도의 좌측 최하단 픽셀인 (0,0) 픽셀로부터 각각 가로 축 및 세로 축에 대해 떨어진 픽셀 거리를 의미한다.

격자 지도는 공간을 일정 크기의 격자들로 나누고, 해당 격자가 위치한 공간이 물체에 의해 점유(occupied)되었는지, 비점유(empty)되었는지 여부를 정해진 값으로 표현한 지도를 의미한다. 한편, 격자 지도는 다양한 형태의 물체나 구조를 표현할 수 있다.

이에, 본 발명의 일실시예에 따른 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 노드 및 에지로 구성되어 주행 로봇의 주행 경로를 표현하는 위상 지도를 생성하기 위하여, 이미지 좌표를 수치 정보로 변환할 수 있는 필수 정보가 포함된 격자 지도를 먼저 제작할 수 있다.

그리고 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 노드 데이터 및 에지 데이터를 생성한다(S220).

로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 하나의 픽셀에 대한 물리적인 수치를 이용하여, 물리적 좌표로 표현되는 위상 지도를 생성할 수 있다. 즉, 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 격자 지도를 이용하여, 위상 지도의 기본 단위인 노드 및 에지 데이터의 구조를 정의하고, 노드와 에지로 구성되어 주행 로봇의 주행 경로를 표현하는 위상 지도를 생성할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 노드 및 에지를 나타낸 도면이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 위상 지도는 노드(710, 720)와 에지(715)로 구성된다. 여기서, 노드(node)(710, 720)는 주행 로봇이 이동하기 위한 주요 지점을 의미하고, 에지(edge)(715)는 출발 노드(Head Node)(710)와 도착 노드(Tail Node)가 연결된 선을 의미한다.

그리고 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 노드(node)에 대한 노드 데이터를 생성하고, 두 개의 노드를 연결하는 에지(edge)에 대한 에지 데이터를 생성하여 위상 지도를 만들 수 있다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 위상 지도의 노드에 대한 정보를 XML 데이터로 나타낸 예시도이다.

도 8에 도시한 바와 같이, 노드 데이터는 노드 식별자(id), 노드의 물리적인 위치 정보(location), 해당 노드를 출발 노드로 하는 에지 정보(connected_edges), 노드의 선택 정보(properties) 및 노드의 선택 정보의 개수(property_num) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

그리고 노드의 선택 정보(properties)는 노드가 위치한 구역 정보(Zone), 노드 위치에 설치된 RFID 태그 정보(TagID), 노드 위치에서 로봇이 정지하는 시간 정보(StopTime) 및 노드에 해당하는 서비스 정보(Service) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

노드 식별자(id)는 다른 노드와 구별하기 위한 식별 정보로, "x축-pixel-좌표.y축- pixel-좌표" 등과 같이 격자 지도 상의 위치에 대한 픽셀로 정의될 수 있으며, 노드 식별자의 단위는 스트링 단위이다. 그리고 노드의 물리적인 위치 정보(location)는 노드의 x축 위치 및 y축 위치를 의미하며 단위는 미터 단위일 수 있다.

해당 노드를 출발 노드로 하는 에지 정보(connected_edges)는 해당 노드가 출발 노드(Head Node)로 설정된 에지의 아이디를 의미하며, 하나 이상의 에지 아이디를 포함할 수 있고, 단위는 스트링 단위일 수 있다. 그리고 해당 노드를 출발 노드로 하는 에지 정보(connected_edges)는 해당 노드에서 로봇의 주행 경로로 연결되는 에지 정보로, 주행 로봇의 주행 경로 계획에 활용될 수 있다.

노드의 선택 정보의 개수(property_num)는 노드에 포함된 선택 정보(properties) 데이터의 수를 의미하며, 필요에 따라 확장될 수 있다. 여기서, 노드의 선택 정보(properties)는 선택 정보의 개수(property_num)만큼 추가된 정보의 그룹을 의미하며, 로봇 주행의 응용에 따라 확장되어 사용될 수 있다.

선택 정보(properties)는 노드가 위치한 영역의 구역 번호(Zone)와 노드 위치에 설치된 RFID 태그의 정보(TagID), 주행 로봇이 해당 노드에 도착하였을 때 정지하여 대기해야 하는 시간(StopTime) 및 해당 노드에서 수행할 서비스(Service) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

주행 로봇이 주행하는 공간이 매우 넓은 공간인 경우, 공간에 설치된 노드들을 구역(Zone)별로 구분하여 활용할 수 있으며 이때 구역 번호(Zone)는 숫자 단위일 수 있다. 그리고 태그의 정보(TagID)와 서비스 정보(Service)는 스트링 단위이며, 정지해야 하는 시간(StopTime)은 초 단위일 수 있다.

또한, 노드에 해당하는 서비스(Service)는 물류 서비스인 경우 물건 집기(Pick_Up), 물건 내려놓기(Drop_Down), 위치 인식(Localization), 충전(Charging_Station) 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 서비스의 종류는 주행 로봇의 종류나 목적에 따라 상이하게 설정될 수 있다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 위상 지도의 에지에 대한 정보를 XML 데이터로 나타낸 예시도이다.

도 9에 도시한 바와 같이, 에지 데이터는 에지 식별자(id), 출발 노드 정보(head_node), 도착 노드 정보(tail_node), 에지의 선택 정보(properties) 및 노드의 선택 정보의 개수(property_num) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 그리고 에지의 선택 정보(properties)는 에지의 길이 정보(Distance), 에지의 방향 각도 정보(Orientation) 및 에지에서의 주행 가능 속도 정보(Velocity) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

에지 식별자(id)는 에지를 다른 에지와 구별하기 위한 식별 정보로 출발 노드와 도착 노드 아이디를 연결하여 구성하여 "head-node-id_tail-node-id" 등과 같이 정의될 수 있으며, 에지 식별자(id)의 단위는 스트링 단위이다.

출발 노드 정보(head_node)는 해당 에지를 구성하는 출발 노드의 아이디를 의미하고, 도착 노드 정보(tail_node)는 해당 에지를 구성하는 도착 노드의 아이디를 의미할 수 있다.

또한, 에지의 선택 정보(properties)는 선택 정보의 개수에 의해 선택된 추가 정보를 의미하며, 에지의 물리적인 길이를 의미하는 길이 정보(Distance), 전역 좌표 상에서 에지의 방향을 의미하는 방향 각도 정보(Orientation) 및 에지에서 실제 주행 로봇이 주행 가능한 속도를 의미하는 주행 가능 속도 정보(Velocity) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 에지의 선택 정보는 실제 응용에서 필요에 따라 확장되어 사용될 수 있다.

다시 도 2에 대하여 설명하면, 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 장애물과의 충돌 여부를 판단하고(S230), 판단 결과를 기반으로 충돌 회피 경로를 생성한다(S240).

로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)가 공간에 위치한 장애물의 위치나 주행 로봇의 모션 제어에 대한 상세한 고려 없이, 위상 지도의 기본 단위인 노드 및 에지에 대한 노드 데이터 및 에지 데이터를 생성할 경우, 실제 환경에서 로봇이 주행하는 동안 장애물과 충돌할 위험이 있다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 노드 데이터 및 에지 데이터를 생성할 때, 공간에 위치한 장애물과 주행 로봇에 상응하는 위상 정보의 충돌 발생 여부를 판단하고, 판단 결과를 기반으로 충돌 회피 경로를 생성하여 제공할 수 있다.

특히, 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 주행 로봇의 다양한 이동 모션을 간단한 기구학 정보를 이용하여 구분할 수 있으며, 주행 로봇의 기구학 정보, 수치 지도(격자 지도)의 장애물 정보 및 위상 지도 중 적어도 어느 하나를 기반으로 주행 로봇의 주행 경로에 대한 충돌 여부를 판단할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 기구학 정보의 의미를 나타낸 도면이고, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 기구학 정보에 대한 정보를 XML 데이터로 나타낸 예시도이다.

도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, 주행 로봇의 기구학(kinematic) 정보는 주행 로봇의 크기 정보(width, height), 주행 로봇의 모션 정보(motion)를 포함할 수 있다. 크기 정보는 주행 로봇의 가로 폭 길이(810) 및 세로 폭 길이(820)를 포함할 수 있으며, 크기 정보의 단위는 미터(meter)일 수 있다.

그리고 모션 정보는, 안전 마진 정보(safety_margin), 주행 로봇이 회전할 때 상판 방향의 고정 여부 정보(fixed_body), 제자리 회전 여부 정보(omni_direction) 및 이동 방향 정보(orientation) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 안전 마진 정보는 장애물 충돌 검사를 수행할 때 주행 로봇 크기의 안전도를 의미하며 %단위로 나타낼 수 있다.

예를 들어, 주행 로봇(700)의 가로 폭 길이(810)가 1.60m이고, 세로 폭 길이(820)가 0.85m이며, 안전 마진 정보가 30%인 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 가로 길이가 2.08m이고, 세로 길이가 1.105m인 크기를 안전 크기(830)로 설정하여 주행 로봇(700)의 충돌을 보수적으로 검사할 수 있다. 이때, 안전 마진 정보의 값이 클수록 주행 로봇은 주변 장애물과 더 큰 간격을 두고 주행하도록 주행 경로를 설정할 수 있다.

그리고 주행 로봇이 회전할 때 상판 방향의 고정 여부 정보는 주행 로봇이 회전 이동할 때 주행 로봇의 상판 방향이 고정되어있는지, 회전하는지 여부를 나타내는 것으로 bool값(0 or 1)일 수 있다. 그리고 제자리 회전 여부 정보는 주행 로봇이 제자리에서 모든 방향으로 회전 가능한지를 나타내는 것으로 bool값(0 or 1)일 수 있다. 또한, 이동 방향 정보는 주행 로봇이 이동할 때 상판의 방향 정보를 의미하며, 주행 로봇의 방향 각도를 나타내는 라디언(radian) 값일 수 있다.

로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 노드 데이터 및 에지 데이터를 생성할 때, 주행 로봇의 기구학 정보 및 격자 지도의 장애물 정보를 이용하여 주행 로봇이 장애물과 충돌하는지 여부를 검사할 수 있다. 특히, 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 격자 지도를 이용하여 공간 상에 포함된 장애물의 위치를 파악하고, 기구학 정보를 이용하여 주행 로봇의 주행 경로 및 대략적인 모션 정보를 생성할 수 있다.

그리고 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 주행 로봇의 이동 모션에 따라 노드 및 에지에서 장애물과의 충돌 여부를 검사하는 방법을 총 세 가지로 구분할 수 있다. 이때, 주행 로봇의 이동 모션은 주행 로봇의 기구학 정보 중 주행 로봇이 회전할 때 상판 방향의 고정 여부 정보 및 제자리 회전 여부 정보에 따라 결정될 수 있다.

주행 로봇이 회전할 때 상판 방향이 고정되어 있고 제자리 회전이 가능한 경우 제1 장애물 충돌 검사 방법으로 적용하고, 주행 로봇이 회전할 때 상판 방향의 변화가 필요하고 제자리 회전이 가능한 경우 제2 장애물 충돌 검사 방법을 적용할 수 있으며, 주행 로봇이 회전할 때 상판 방향의 변화가 필요하고 제자리 회전이 불가한 경우 제3 장애물 충돌 검사 방법을 적용할 수 있다.

반면, 주행 로봇이 회전할 때 상판 방향이 고정되어 있고 제자리 회전이 불가한 경우, 주행 로봇은 제자리에서의 회전이 불가하고, 구동부 회전 시 로봇 상판의 방향이 고정되어 움직일 수 없으므로, 실제 물리적인 이동 모션이 생성될 수 없어 장애물 충돌 여부를 검사하는 방법을 구분하지 않았다.

장애물 충돌 여부를 검사한 결과 주행 로봇이 장애물과 충돌할 것으로 예측된 경우, 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 기존의 주행 경로를 수정한다. 예를 들어, 에지를 생성할 때 충돌이 발생하는 노드는 주행 로봇의 경로가 될 수 없는 것으로 판단하고, 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 해당 노드의 위치를 수정할 수 있다.

이하에서는 도 12 내지 도 15를 통하여 본 발명의 일실시예에 따른 주행 로봇의 이동 모션에 따라 노드 및 에지에서 장애물과의 충돌 여부를 검사하는 방법에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 충돌 검사 방법의 종류를 나타낸 도면이다.

도 12에서, Case 1은 구동부 회전 시 주행 로봇의 상판 방향이 고정되어 움직이고, 구동부가 제자리에서 모든 방향으로 회전할 수 있는 경우를 의미하며, 이 경우 제1 장애물 충돌 검사 방법으로 노드 및 에지에서의 충돌 검사를 수행한다.

Case 2는 구동부 회전 시 주행 로봇의 상판 방향도 움직이며, 구동부가 제자리에서 모든 방향으로 회전할 수 있는 경우를 의미하며, 이 경우 제2 장애물 충돌 검사 방법으로 노드 및 에지에서의 충돌 검사를 수행한다.

또한, Case 3은 구동부 회전 시 주행 로봇의 상판 방향도 움직이며, 구동부가 제자리에서 회전할 수 없는 경우를 의미하며, 이 경우 제3 장애물 충돌 검사 방법으로 에지에서의 충돌 검사를 수행한다.

도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 제1 장애물 충돌 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다.

주행 로봇이 회전할 때 상판 방향이 고정되어 움직이고, 구동부가 제자리에서 모든 방향으로 회전할 수 있는 경우, 주행 로봇은 노드에서 정차할 때 기구학(kinematic) 정보의 이동 방향 정보(orientation)에 상응하는 각도에서만 정차할 수 있다. 따라서, 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 정해진 각도에서만 노드에서의 충돌 검사(Node Check)를 수행할 수 있다.

또한, 주행 로봇이 출발 노드와 도착 노드로 연결된 경로를 따라 이동할 경우, 주행 로봇의 상판은 정해진 각도로 이동하므로 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 정해진 각도에서만 에지에서의 충돌 검사(Edge Check)를 수행할 수 있다.

Case 1의 경우, 주행 로봇은 도 13에 도시한 바와 같이 정해진 방향으로 장애물과 충돌할 수 있다.

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 제2 장애물 충돌 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다.

주행 로봇 회전 시, 상판 방향의 변화가 필요하고, 구동부가 제자리에서 모든 방향으로 회전할 수 있는 경우, 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 노드 및 에지에서의 충돌 검사를 수행해야 한다.

노드에서 주행 로봇이 정차하는 방향 각도는 연결된 에지 정보에 따라 달라지므로, 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 모든 각도로 회전하였을 때의 충돌 여부를 검사한다.

또한, 에지에서 주행 로봇이 이동할 때, 주행 로봇은 출발 노드에서 도착 노드로 정해진 각도로 이동하므로, 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 출발 노드와 도착 노드의 연결된 각도 정보에 따라 충돌 여부를 검사한다.

Case 2의 경우, 주행 로봇은 도 14에 도시한 바와 같이 노드나 에지에서 주변 장애물과 충돌할 때, 다양한 각도에서 충돌이 발생할 수 있다. 또한, 에지에서는 연결된 두 노드(출발 노드, 도착 노드)의 방향각에 따라 충돌이 발생할 수 있다.

도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 제3 장애물 충돌 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다.

주행 로봇 회전 시, 상판 방향의 변화가 필요하고 구동부가 제자리에서 회전할 수 없는 경우, 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 에지에서의 충돌 여부를 검사할 수 있다. 이때, 주행 로봇은 임의의 노드에서 제자리 회전이 불가하므로 노드에서의 충돌 여부는 검사하지 않을 수 있다.

로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)가 위상 지도 상의 노드를 생성할 때, 에지에서 충돌이 발생하는 경우 해당 노드는 주행 로봇의 주행 경로로 부적합한 것으로 판단하여 해당 노드의 위치를 수정할 수 있다.

Case 3의 경우, 주행 로봇은 노드의 위치에서 모든 방향으로 회전할 수 없고, 연결된 에지에 따라 노드에 정차하는 각도가 달라지므로, 노드에서의 충돌 검사는 에지에서의 충돌 검사를 통해 확인될 수 있다. 그리고 주행 로봇이 에지를 따라 이동할 때 출발 노드와 도착 노드 사이에 정해진 각도로 이동하므로, 에지에서의 충돌 검사는 출발 노드와 도착 노드 사이의 각도 정보에 따라 이동하며 충돌 여부를 검사할 수 있다.

도 15에서, 출발 노드와 도착 노드 사이의 각도에서 에지에서의 충돌이 발생한다. 충돌이 발생한 노드는 에지로 연결되어 경로로 사용될 수 없으므로 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치(100)는 새로운 노드를 생성하여 에지 검사를 반복 수행하고, 충돌이 발생하지 않는 노드 및 에지를 주행 로봇의 경로로 생성하여, 주행 로봇을 위한 위상 지도를 생성할 수 있다.

도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 나타낸 블록도이다.

도 16을 참조하면, 본 발명의 실시예는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체와 같은 컴퓨터 시스템(1600)에서 구현될 수 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템(1600)은 버스(1620)를 통하여 서로 통신하는 하나 이상의 프로세서(1610), 메모리(1630), 사용자 인터페이스 입력 장치(1640), 사용자 인터페이스 출력 장치(1650) 및 스토리지(1660)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(1600)은 네트워크(1680)에 연결되는 네트워크 인터페이스(1670)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(1610)는 중앙 처리 장치 또는 메모리(1630)나 스토리지(1660)에 저장된 프로세싱 인스트럭션들을 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1630) 및 스토리지(1660)는 다양한 형태의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체일 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM(1631)이나 RAM(1632)을 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예는 컴퓨터로 구현된 방법이나 컴퓨터에서 실행 가능한 명령어들이 기록된 비일시적인 컴퓨터에서 읽을 수 있는 매체로 구현될 수 있다. 컴퓨터에서 읽을 수 있는 명령어들이 프로세서에 의해서 수행될 때, 컴퓨터에서 읽을 수 있는 명령어들은 본 발명의 적어도 한 가지 태양에 따른 방법을 수행할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치 및 방법은 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.

100: 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치
110: 물리적 좌표 추출부
120: 위상 지도 생성부
130: 충돌 회피 경로 생성부
700: 노드
710: 헤드 노드
715: 에지
720: 테일 노드
1600: 컴퓨터 시스템
1610: 프로세서
1620: 버스
1630: 메모리
1631: 롬
1632: 램
1640: 사용자 인터페이스 입력 장치
1650: 사용자 인터페이스 출력 장치
1660: 스토리지
1670: 네트워크 인터페이스
1680: 네트워크

Claims (20)

1. 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치에 의해 수행되는 로봇 주행용 위상 지도 생성 방법에 있어서,
   주행 로봇이 주행할 공간의 수치 지도 상에서, 한 픽셀의 물리적 수치를 연산하는 단계,
   상기 수치 지도 상의 상기 픽셀에 대한 물리적 좌표를 추출하는 단계, 그리고
   상기 물리적 좌표를 이용하여, 상기 주행 로봇의 주행을 위한 노드 데이터 및 에지 데이터를 생성하고, 생성된 상기 노드 데이터 및 상기 에지 데이터를 기반으로 상기 주행 로봇의 주행을 위한 위상 지도를 생성하는 단계를 포함하는 로봇 주행용 위상 지도 생성 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 주행 로봇의 주행을 위한 위상 지도를 생성하는 단계는,
   상기 주행 로봇이 서비스를 수행하거나 상기 주행 로봇의 회전이 발생하는 지점인 노드에 대한 상기 노드 데이터를 생성하고, 두 개의 상기 노드를 연결하는 선인 에지에 대한 상기 에지 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 로봇 주행용 위상 지도 생성 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 노드 데이터 및 상기 에지 데이터에 상응하는 상기 주행 로봇의 주행 경로에 대한 충돌 여부를 판단하는 단계, 그리고
   상기 충돌이 발생하는 것으로 판단된 경우 상기 주행 로봇의 주행 경로를 수정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 주행용 위상 지도 생성 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 주행 로봇의 주행 경로에 대한 충돌 여부를 판단하는 단계는,
   상기 주행 로봇 회전 시 상판 방향의 고정 여부 및 제자리 회전 가능 여부 중 적어도 어느 하나를 포함하는 상기 주행 로봇의 기구학 정보, 상기 수치 지도의 장애물 정보 및 상기 위상 지도 중 적어도 어느 하나를 기반으로 상기 충돌 여부를 판단하는 방법을 결정하는 것을 특징으로 하는 로봇 주행용 위상 지도 생성 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 주행 로봇의 주행 경로에 대한 충돌 여부를 판단하는 단계는,
   상기 주행 로봇이 회전할 때 상판의 방향이 고정되어 있고, 상기 주행 로봇의 제자리 회전이 가능한 경우, 상기 주행 로봇에 상응하는 노드 및 에지에서의 상기 충돌 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇 주행용 위상 지도 생성 방법.
6. 제4항에 있어서,
   상기 주행 로봇의 주행 경로에 대한 충돌 여부를 판단하는 단계는,
   상기 주행 로봇이 회전할 때 상판 방향의 변경이 필요하고, 상기 주행 로봇의 제자리 회전이 가능한 경우, 상기 주행 로봇에 상응하는 노드 및 에지에서의 상기 충돌 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇 주행용 위상 지도 생성 방법.
7. 제4항에 있어서,
   상기 주행 로봇의 주행 경로에 대한 충돌 여부를 판단하는 단계는,
   상기 주행 로봇이 회전할 때 상판 방향의 변경이 필요하고, 상기 주행 로봇의 제자리 회전이 불가한 경우, 상기 주행 로봇에 상응하는 에지에서의 상기 충돌 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇 주행용 위상 지도 생성 방법.
8. 제3항에 있어서,
   상기 한 픽셀의 물리적 수치를 기반으로, 상기 공간 상에서 장애물이 존재하는 영역을 나타낸 격자 지도를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 주행용 위상 지도 생성 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 충돌 여부를 판단하는 단계는,
   상기 격자 지도를 기반으로 판단한 상기 장애물의 위치 정보 및 상기 주행 로봇의 기구학 정보를 기반으로 판단한 상기 주행 로봇의 모션 정보를 이용하여, 상기 주행 로봇과 상기 장애물의 충돌 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇 주행용 위상 지도 생성 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 주행 로봇의 기구학 정보는,
    상기 주행 로봇의 크기 정보, 안전 마진 정보, 상기 주행 로봇 회전 시 상판 방향의 고정 여부 정보 및 제자리 회전 가능 여부 정보 및 이동 방향 정보 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 주행용 위상 지도 생성 방법.
11. 주행 로봇이 주행할 공간의 수치 지도 상에서, 한 픽셀의 물리적 수치를 연산하고, 상기 수치 지도 상의 상기 픽셀에 대한 물리적 좌표를 추출하는 물리적 좌표 추출부, 그리고
    상기 물리적 좌표를 이용하여 상기 주행 로봇의 주행을 위한 노드 데이터 및 에지 데이터를 생성하고, 생성된 상기 노드 데이터 및 상기 에지 데이터를 기반으로 상기 주행 로봇의 주행을 위한 위상 지도를 생성하는 위상 지도 생성부를 포함하는 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 위상 지도 생성부는,
    상기 주행 로봇이 서비스를 수행하거나 상기 주행 로봇의 회전이 발생하는 지점인 노드에 대한 상기 노드 데이터를 생성하고, 두 개의 상기 노드를 연결하는 선인 에지에 대한 상기 에지 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치.
13. 제11항에 있어서,
    상기 노드 데이터 및 상기 에지 데이터에 상응하는 상기 주행 로봇의 주행 경로에 대한 충돌 여부를 판단하고, 상기 충돌이 발생하는 것으로 판단된 경우 상기 주행 로봇의 주행 경로를 수정하는 충돌 회피 경로 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 충돌 회피 경로 생성부는,
    상기 주행 로봇 회전 시 상판 방향의 고정 여부 및 제자리 회전 가능 여부 중 적어도 어느 하나를 포함하는 상기 주행 로봇의 기구학 정보, 상기 수치 지도의 장애물 정보 및 상기 위상 지도 중 적어도 어느 하나를 기반으로 상기 충돌 여부를 판단하는 방법을 결정하는 것을 특징으로 하는 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 충돌 회피 경로 생성부는,
    상기 주행 로봇이 회전할 때 상판의 방향이 고정되어 있고, 상기 주행 로봇의 제자리 회전이 가능한 경우, 상기 주행 로봇에 상응하는 노드 및 에지에서의 상기 충돌 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치.
16. 제14항에 있어서,
    상기 충돌 회피 경로 생성부는,
    상기 주행 로봇이 회전할 때 상판 방향의 변경이 필요하고, 상기 주행 로봇의 제자리 회전이 가능한 경우, 상기 주행 로봇에 상응하는 노드 및 에지에서의 상기 충돌 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치.
17. 제14항에 있어서,
    상기 충돌 회피 경로 생성부는,
    상기 주행 로봇이 회전할 때 상판 방향의 변경이 필요하고, 상기 주행 로봇의 제자리 회전이 불가한 경우, 상기 주행 로봇에 상응하는 에지에서의 상기 충돌 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치.
18. 제13항에 있어서,
    상기 물리적 좌표 추출부는,
    상기 한 픽셀의 물리적 수치를 기반으로, 상기 공간 상에서 장애물이 존재하는 영역을 나타낸 격자 지도를 생성하는 것을 특징으로 하는 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치.
19. 제18항에 있어서,
    상기 충돌 회피 경로 생성부는,
    상기 격자 지도를 기반으로 판단한 상기 장애물의 위치 정보 및 상기 주행 로봇의 기구학 정보를 기반으로 판단한 상기 주행 로봇의 모션 정보를 이용하여, 상기 주행 로봇과 상기 장애물의 충돌 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치.
20. 제19항에 있어서,
    상기 주행 로봇의 기구학 정보는,
    상기 주행 로봇의 크기 정보, 안전 마진 정보, 상기 주행 로봇 회전 시 상판 방향의 고정 여부 정보 및 제자리 회전 가능 여부 정보 및 이동 방향 정보 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 주행용 위상 지도 생성 장치.

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