KR20200108631A - 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에 관한 것으로, 본 발명은 복수의 RGB-D 카메라를 활용한 1차 안전장치 및 범퍼를 활용한 2차 안전장치를 조합하여 모바일 로봇의 사고를 방지할 수 있는 안전장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 양상인 1차 안전장치; 및 상기 1차 안전장치와 연결된 2차 안전장치;를 포함하여 로봇에 장착되는 로봇용 안전장치에 있어서, 상기 1차 안전장치는, RGB(red, green, blue) 및 시각적 깊이를 촬영하는 복수의 RGB-D 카메라;를 포함하고, 상기 2차 안전장치는, 외부로부터 가해지는 물리적인 충격을 흡수하는 범퍼; 및 상기 범퍼의 외관에 배치되는 접촉센서;를 포함하며, 상기 복수의 RGB-D 카메라는, 일정 이격거리로 배치되어 상기 로봇용 안전장치의 인접한 영역의 전방위를 촬영하도록 시야각의 조절이 가능하고, 상기 복수의 RGB-D 카메라를 통해 획득된 정보를 기초로 3차원 공간 내의 이벤트 발생을 1차적으로 감지하고, 상기 범퍼의 변위 및 상기 접촉센서가 센싱한 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 3차원 공간 내의 이벤트 발생을 2차적으로 감지할 수 있다.

Description

사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치 {Mobile robot safety device for accident prevention}

본 발명은 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에 관한 것으로, 본 발명은 복수의 RGB-D 카메라를 활용한 1차 안전장치 및 범퍼를 활용한 2차 안전장치를 조합하여 모바일 로봇의 사고를 방지할 수 있는 안전장치에 관한 것이다.

로봇 기술은 점차 인간 친화적으로 사람의 주변에 가까이 다가가고 있다.

과거에는 산업 업계에서 위험하거나 단순작업 반복용으로 로봇이 많이 활용되었지만 최근에 들어서는 물건 이송 로봇이나 가정용 홈서비스 로봇, 빌딩 안내 서비스 로봇, 실외 정찰 로봇과 같이 사람의 생활 속으로 들어와 자율적으로 이동하며 서비스 임무를 수행하는 모바일 로봇이 상용화되어 점차적으로 활용도가 높아지고 있다.

이러한 모바일 로봇은 사람의 생활 공간을 같이 공유하며 이동하기 때문에 각종 센서 또는 알고리즘을 적용하거나 기구적인 안전장치를 내장하는 등 사고 방지를 위한 장치가 필수적으로 들어가게 된다.

하지만 기존의 초음파 센서나 LIDAR(light detection and ranging) 등을 활용한 모바일 로봇용 안전장치는 각각의 센서 특성에 따라 장단점이 있으며 기능상의 한계가 있다.

그리고 모바일 로봇의 사고 방지용으로 활용하는 센서들은 안전이 주 목적이 아닌 주변 환경 인식이 주 목적이다 보니 사고 방지에 대한 역할이 상대적으로 약할 수 밖에 없다.

따라서 상기한 문제점들을 해소할 수 있는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에 대한 니즈가 높아지고 있는 실정이다.

(1) 대한민국 특허청 출원번호 제 10-2016-0007854호 (2) 대한민국 특허청 출원번호 제 10-2016-0037824호

본 발명은 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치를 사용자에게 제공하고자 한다.

구체적으로 본 발명은 복수의 RGB-D 카메라를 활용한 1차 안전장치 및 범퍼를 활용한 2차 안전장치를 조합하여 모바일 로봇의 사고를 방지할 수 있는 안전장치를 사용자에게 제공하고자 한다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상인 1차 안전장치; 및 상기 1차 안전장치와 연결된 2차 안전장치;를 포함하여 로봇에 장착되는 로봇용 안전장치에 있어서, 상기 1차 안전장치는, RGB(red, green, blue) 및 시각적 깊이를 촬영하는 복수의 RGB-D 카메라;를 포함하고, 상기 2차 안전장치는, 외부로부터 가해지는 물리적인 충격을 흡수하는 범퍼; 및 상기 범퍼의 외관에 배치되는 접촉센서;를 포함하며, 상기 복수의 RGB-D 카메라는, 일정 이격거리로 배치되어 상기 로봇용 안전장치의 인접한 영역의 전방위를 촬영하도록 시야각의 조절이 가능하고, 상기 복수의 RGB-D 카메라를 통해 획득된 정보를 기초로 3차원 공간 내의 이벤트 발생을 1차적으로 감지하고, 상기 범퍼의 변위 및 상기 접촉센서가 센싱한 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 3차원 공간 내의 이벤트 발생을 2차적으로 감지할 수 있다.

또한, 상기 복수의 RGB-D 카메라는, 2개 이상의 RGB 카메라 및 상기 시각적 깊이를 촬영하는 깊이(depth) 카메라를 포함하고, 상기 2개 이상의 RGB 카메라 및 상기 시각적 깊이를 촬영하는 깊이(depth) 카메라를 통해 획득된 정보를 기초로, 상기 3차원 공간 내의 장애물을 파악하며, 3차원 모션인식 알고리즘과 연동하여, 상기 로봇이 상기 파악한 장애물에 대한 대응 액션(action)을 취할 수 있다.

또한, 상기 2차 안전장치는, 상기 로봇의 몸통과 상기 범퍼 사이에 삽입되는 스프링; 및 상기 범퍼의 내측에 배치된 스위치;를 더 포함하고, 상기 접촉센서는 띠형 구조일 수 있다.

또한, 상기 스프링은, 압축을 이용한 탄성력을 기초로 상기 범퍼를 일정 방향으로 고정하는 기능을 제공하고, 상기 스위치는, 상기 띠형 접촉센서가 오동작하는 경우, 상기 범퍼의 변위를 대체 감지할 수 있다.

또한, 상기 범퍼의 변위, 상기 접촉센서가 센싱한 정보 및 상기 스위치가 감지한 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 3차원 공간 내의 장애물을 파악하며, 3차원 모션인식 알고리즘과 연동하여, 상기 로봇이 상기 파악한 장애물에 대한 대응 액션(action)을 취할 수 있다.

또한, 상기 띠형 접촉센서는 복수의 레이어로 구성되고, 상기 범퍼 및 스프링은 상기 복수의 레이어 사이에 삽입 배치될 수 있다.

또한, 상기 복수의 RGB-D 카메라는, 시야각이 적어도 일부 겹치도록 배치되고, 상기 일부 겹치는 시야각을 기초로, 상기 복수의 RGB-D 카메라는 상기 로봇용 안전장치의 인접한 영역의 전방위를 촬영할 수 있다.

본 발명은 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치를 사용자에게 제공할 수 있다.

구체적으로 본 발명은 복수의 RGB-D 카메라를 활용한 1차 안전장치 및 범퍼를 활용한 2차 안전장치를 조합하여 모바일 로봇의 사고를 방지할 수 있는 안전장치를 사용자에게 제공할 수 있다.

본 발명이 제공하는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에 따르면, 모바일 로봇에 접근하는 장애물을 3차원 공간적으로 인식할 수 있어서 사고를 미연에 방지할 수 있고 정확한 사고방지 대응이 가능하다.

또한, 돌발 상황에서의 물리적인 접촉 또는 충격에 대해서도 대응이 가능하다.

또한, 본 발명은 저렴하게 안전장치를 구축할 수 있고, 모바일 로봇을 복잡한 환경에 적용할 수 있다는 장점이 있다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명이 제안하는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 구성을 설명하는 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명이 제안하는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 일례를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명이 제안하는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 블록 구성도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 복수의 RGB-D 카메라를 활용한 1차 안전장치의 구체적인 일례를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 1차 안전장치의 인식 영역을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 범퍼를 활용하여 물리적으로 접촉한 장애물을 인식하는 2차 안전장치의 구체적인 일례를 도시한 것이다.

종래기술 및 문제점

로봇 기술은 점차 인간 친화적으로 사람의 주변에 가까이 다가가고 있다.

과거에는 산업 업계에서 위험하거나 단순작업 반복용으로 로봇이 많이 활용되었지만 최근에 들어서는 물건 이송 로봇이나 가정용 홈서비스 로봇, 빌딩 안내 서비스 로봇, 실외 정찰 로봇과 같이 사람의 생활 속으로 들어와 자율적으로 이동하며 서비스 임무를 수행하는 모바일 로봇이 상용화되어 점차적으로 활용도가 높아지고 있다.

이러한 모바일 로봇은 사람의 생활 공간을 같이 공유하며 이동하기 때문에 각종 센서 또는 알고리즘을 적용하거나 기구적인 안전장치를 내장하는 등 사고 방지를 위한 장치가 필수적으로 들어가게 된다.

예를 들어, 초음파 센서나 LIDAR는 알고리즘을 연동하여 로봇 주변의 환경을 인식하고 실내/외에서 위치를 분석하는데 많이 사용하지만 안전을 위한 알고리즘과 연동하여 장애물에 해당하는 물체나 사람이 근처에 접근하면 회피하거나 멈추는 등의 방법으로 접촉사고 등을 미연에 방지하는 목적으로도 사용된다.

그럼에도 불구하고 로봇에 근접하여 물리적인 접촉이 있는 경우를 방지하기 위해, 적외선 커튼 센서나 범퍼를 적용하기도 한다.

적외선 커튼 센서의 경우, 엘리베이터의 비접촉 감지 센서와 같은 장치이며 다수의 적외선 센서 송수신기가 배열을 이루고 2차원적 평면 상에 들어오는 장애물을 감지하는 방식으로 활용한다.

또한, 범퍼의 경우 스프링 기반의 범퍼로서 물리적인 부딪힘에 대한 충격을 완화하고 이에 추가적으로 on/off 스위치를 범퍼에 적용하면 전기적인 신호를 주어 적절한 대응을 하는 방법으로 활용한다.

또한, 로봇의 이동 경로 상에 떨어지는 단차가 있을 경우 로봇이 넘어지는 등의 사고가 발생할 수 있기 때문에 로봇의 하단에도 아래를 바라보는 별도의 거리 센서를 두어 넘어지기 전에 감지를 하여 사고를 미연에 방지하기도 한다.

하지만 기존의 초음파 센서나 LIDAR(light detection and ranging) 등을 활용한 모바일 로봇용 안전장치는 각각의 센서 특성에 따라 장단점이 있으며 기능상의 한계가 있다.

그리고 모바일 로봇의 사고 방지용으로 활용하는 센서들은 안전이 주 목적이 아닌 주변 환경 인식이 주 목적이다 보니 사고 방지에 대한 역할이 상대적으로 약할 수 밖에 없다.

구체적으로, 초음파 센서는 장애물의 표면이 음파를 흡수할 수 있는 재질로 이루어진 경우, 인식이 제대로 안되며, 음파가 확산되어 퍼져나가다 보니 인식된 장애물의 정확한 위치를 파악할 수 없다는 문제점이 있다.

또한, LIDAR는 인식 범위가 넓고 거의 정확한 장애물의 위치를 파악할 수 있지만 일반적으로 특정 높이의 2차원적 공간만을 인식하며, 고가의 제품을 사용해야만 협소한 범위의 3차원적인 공간만을 인식한다는 문제점이 있다.

또한, 범퍼의 경우, 기구적으로 스프링을 활용하는 것 외에 on/off 스위치를 활용하면, 다양한 방향에서 들어오는 물리적인 충격을 인식하기 위해 최대한 다수개의 스위치를 로봇 범퍼를 둘러서 배치해야 하며, 충격으로 인한 일정 변위가 발생해야만 스위치가 눌러지기 때문에 인식되기까지의 시간이 오래 걸린다는 문제점이 있다.

또한, 떨어지는 단차를 인식하기 위해 초음파 센서나 그 외의 거리 센서를 활용할 경우 인식할 수 있는 2차원적 영역이 매우 좁고, 모든 방향에 대한 인식을 위해 다수개를 사용해야 한다는 문제점이 있다.

따라서 상기한 문제점들을 해소할 수 있는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에 대한 니즈가 높아지고 있는 실정이다.

사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치

본 발명에서는 전술한 문제점들을 해결할 수 있는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치를 사용자에게 제공하고자 한다.

즉, 본 발명은 복수의 RGB-D 카메라를 활용한 1차 안전장치 및 범퍼를 활용한 2차 안전장치를 조합하여 모바일 로봇의 사고를 방지할 수 있는 안전장치를 사용자에게 제공하고자 한다.

본 발명의 구체적인 설명에 앞서, 본 발명에 적용되는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치 의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명이 제안하는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 구성을 설명하는 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치(100)는 무선 통신부(110), A/V(Audio/Video) 입력부(120), 사용자 입력부(130), 센싱부(140), 출력부(150), 메모리(160), 인터페이스부(170), 제어부(180), 전원 공급부(190) 및 범퍼부(200) 등을 포함할 수 있다.

단, 도 1에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치가 구현될 수도 있다.

이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.

무선 통신부(110)는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치와 무선 통신 시스템 사이 또는 기기와 기기가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.

예를 들어, 무선 통신부(110)는 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114) 및 위치정보 모듈(115) 등을 포함할 수 있다.

방송 수신 모듈(111)은 방송 채널을 통하여 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호 및/또는 방송 관련된 정보를 수신한다.

상기 방송 채널은 위성 채널, 지상파 채널을 포함할 수 있다. 상기 방송 관리 서버는, 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보를 생성하여 송신하는 서버 또는 기 생성된 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보를 제공받아 단말기에 송신하는 서버를 의미할 수 있다. 상기 방송 신호는, TV 방송 신호, 라디오 방송 신호, 데이터 방송 신호를 포함할 뿐만 아니라, TV 방송 신호 또는 라디오 방송 신호에 데이터 방송 신호가 결합한 형태의 방송 신호도 포함할 수 있다.

상기 방송 관련 정보는, 방송 채널, 방송 프로그램 또는 방송 서비스 제공자에 관련한 정보를 의미할 수 있다. 상기 방송 관련 정보는, 이동통신망을 통하여도 제공될 수 있다. 이러한 경우에는 상기 이동통신 모듈(112)에 의해 수신될 수 있다.

상기 방송 관련 정보는 다양한 형태로 존재할 수 있다. 예를 들어, DMB(Digital Multimedia Broadcasting)의 EPG(Electronic Program Guide) 또는 DVB-H(Digital Video Broadcast-Handheld)의 ESG(Electronic Service Guide) 등의 형태로 존재할 수 있다.

상기 방송 수신 모듈(111)은, 예를 들어, DMB-T(Digital Multimedia Broadcasting-Terrestrial), DMB-S(Digital Multimedia Broadcasting-Satellite), MediaFLO(Media Forward Link Only), DVB-H(Digital Video Broadcast-Handheld), ISDB-T(Integrated Services Digital Broadcast-Terrestrial) 등의 디지털 방송 시스템을 이용하여 디지털 방송 신호를 수신할 수 있다. 물론, 상기 방송 수신 모듈(111)은, 상술한 디지털 방송 시스템뿐만 아니라 다른 방송 시스템에 적합하도록 구성될 수도 있다.

이동통신 모듈(112)은, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 기기, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다.

문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.

무선 인터넷 모듈(113)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에 내장되거나 외장될 수 있다. 무선 인터넷 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수 있다.

근거리 통신 모듈(114)은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 근거리 통신(short range communication) 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra-Wideband), ZigBee, 와이파이(Wireless Fidelity, Wi-Fi) 등이 이용될 수 있다.

위치정보 모듈(115)은 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 위치를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Position System) 모듈이 있다.

도 1을 참조하면, A/V(Audio/Video) 입력부(120)는 오디오 신호 또는 비디오 신호 입력을 위한 것으로, 이에는 카메라(121)와 마이크(122) 등이 포함될 수 있다.

카메라(121)는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시될 수 있다.

카메라(121)에서 처리된 화상 프레임은 메모리(160)에 저장되거나 무선 통신부(110)를 통하여 외부로 전송될 수 있다.

카메라(121)는 사용 환경에 따라 2개 이상이 구비될 수도 있다.

본 발명에 따른 카메라(121)는 RGB-D 카메라일 수 있다.

RGB-D 카메라는 컬러(RGB: red-green-blue) 영상과 깊이(Depth) 영상을 촬영한다.

상기 컬러(RGB) 영상과 깊이(Depth) 영상을 획득하기 위한 RGB-D 카메라는 RGB카메라에 깊이(Depth) 센서가 일체형으로 포함되거나 별도의 깊이(Depth) 카메라를 포함하여 구성될 수 있다.

일반적인 카메라는 RGB 영상만을 획득하나, 본 발명의 실시 예에서 사용되는 RGB-D 카메라는 깊이(Depth) 정보를 획득할 수 있는 카메라를 사용한다.

상기 깊이(Depth) 영상을 촬영하기 위해 설계조건에 따라 SwissRanger 4000, PMD[vision] CamCube, D-IMager, Microsoft사의 Kinect를 사용할 수도 있다.

또한, 마이크(122)는 녹음모드, 음성인식 모드 등에서 마이크로폰(Microphone)에 의해 외부의 음향 신호를 입력받아 전기적인 음성 데이터로 처리한다. 처리된 음성 데이터는 이동통신 모듈(112)을 통하여 이동통신 기지국으로 송신 가능한 형태로 변환되어 출력될 수 있다. 마이크(122)에는 외부의 음향 신호를 입력받는 과정에서 발생되는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 구현될 수 있다.

사용자 입력부(130)는 사용자가 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시킨다. 사용자 입력부(130)는 키 패드(key pad) 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성될 수 있다.

센싱부(140)는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 개폐 상태, 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 위치, 사용자 접촉 유무, 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 방위, 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 가속/감속 등과 같이 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 현 상태를 감지하여 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 동작을 제어하기 위한 센싱 신호를 발생시킨다.

센싱부(140)는 전원 공급부(190)의 전원 공급 여부, 인터페이스부(170)의 외부 기기 결합 여부 등을 센싱할 수도 있다.

한편, 상기 센싱부(140)는 근접 센서(미도시)를 포함할 수 있다.

출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 이에는 디스플레이부(151), 음향 출력 모듈(152), 알람부(153), 햅틱 모듈(154) 및 프로젝터 모듈(155) 등이 포함될 수 있다.

디스플레이부(151)는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다.

디스플레이부(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이들 중 일부 디스플레이는 그를 통해 외부를 볼 수 있도록 투명형 또는 광투과형으로 구성될 수 있다. 이는 투명 디스플레이라 호칭될 수 있는데, 상기 투명 디스플레이의 대표적인 예로는 TOLED(Transparant OLED) 등이 있다. 디스플레이부(151)의 후방 구조 또한 광 투과형 구조로 구성될 수 있다.

사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 구현 형태에 따라 디스플레이부(151)가 2개 이상 존재할 수 있다. 예를 들어, 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.

디스플레이부(151)와 터치 동작을 감지하는 센서(이하, '터치 센서'라 함)가 상호 레이어 구조를 이루는 경우(이하, '터치 스크린'이라 함)에, 디스플레이부(151)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다. 터치 센서는, 예를 들어, 터치 필름, 터치 시트, 터치 패드 등의 형태를 가질 수 있다.

터치 센서는 디스플레이부(151)의 특정 부위에 가해진 압력 또는 디스플레이부(151)의 특정 부위에 발생하는 정전 용량 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 터치 센서는 터치 되는 위치 및 면적뿐만 아니라, 터치 시의 압력까지도 검출할 수 있도록 구성될 수 있다.

터치 센서에 대한 터치 입력이 있는 경우, 그에 대응하는 신호(들)는 터치 제어기로 보내진다. 터치 제어기는 그 신호(들)를 처리한 다음 대응하는 데이터를 제어부(180)로 전송한다. 이로써, 제어부(180)는 디스플레이부(151)의 어느 영역이 터치 되었는지 여부 등을 알 수 있게 된다.

상기 근접 센서(미도시)는 상기 터치스크린에 의해 감싸지는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 내부 영역 또는 상기 터치 스크린의 근처에 배치될 수 있다. 상기 근접 센서는 소정의 검출면에 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무를 전자계의 힘 또는 적외선을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 말한다. 근접 센서는 접촉식 센서보다는 그 수명이 길며 그 활용도 또한 높다.

상기 근접 센서의 예로는 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다. 상기 터치스크린이 정전식인 경우에는 상기 포인터의 근접에 따른 전계의 변화로 상기 포인터의 근접을 검출하도록 구성된다. 이 경우 상기 터치 스크린(터치 센서)은 근접 센서로 분류될 수도 있다.

이하에서는 설명의 편의를 위해, 상기 터치스크린 상에 포인터가 접촉되지 않으면서 근접되어 상기 포인터가 상기 터치스크린 상에 위치함이 인식되도록 하는 행위를 "근접 터치(proximity touch)"라고 칭하고, 상기 터치스크린 상에 포인터가 실제로 접촉되는 행위를 "접촉 터치(contact touch)"라고 칭한다. 상기 터치스크린 상에서 포인터로 근접 터치가 되는 위치라 함은, 상기 포인터가 근접 터치될 때 상기 포인터가 상기 터치스크린에 대해 수직으로 대응되는 위치를 의미한다.

상기 근접센서는, 근접 터치와, 근접 터치 패턴(예를 들어, 근접 터치 거리, 근접 터치 방향, 근접 터치 속도, 근접 터치 시간, 근접 터치 위치, 근접 터치 이동 상태 등)을 감지한다. 상기 감지된 근접 터치 동작 및 근접 터치 패턴에 상응하는 정보는 터치 스크린상에 출력될 수 있다.

한편, 음향 출력 모듈(152)은 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 무선 통신부(110)로부터 수신되거나 메모리(160)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(152)은 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에서 수행되는 기능과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 이러한 음향 출력 모듈(152)에는 리시버(Receiver), 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.

알람부(153)는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다.

알람부(153)는 비디오 신호나 오디오 신호 이외에 다른 형태, 예를 들어 진동으로 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력할 수도 있다.

상기 비디오 신호나 오디오 신호는 디스플레이부(151)나 음성 출력 모듈(152)을 통해서도 출력될 수 있어서, 그들(151,152)은 알람부(153)의 일부로 분류될 수도 있다.

햅틱 모듈(haptic module)(154)은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 모듈(154)이 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 있다. 햅택 모듈(154)이 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 제어 가능하다.

예를 들어, 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다.

햅틱 모듈(154)은, 진동 외에도, 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(eletrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다.

햅틱 모듈(154)은 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과의 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현할 수도 있다. 햅틱 모듈(154)은 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 구성 태양에 따라 2개 이상이 구비될 수 있다.

프로젝터 모듈(155)은, 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치를 이용하여 이미지 프로젝트(project) 기능을 수행하기 위한 구성요소로서, 제어부(180)의 제어 신호에 따라 디스플레이부(151)상에 디스플레이되는 영상과 동일하거나 적어도 일부가 다른 영상을 외부 스크린 또는 벽에 디스플레이할 수 있다.

구체적으로, 프로젝터 모듈(155)은, 영상을 외부로 출력하기 위한 빛(일 예로서, 레이저 광)을 발생시키는 광원(미도시), 광원에 의해 발생한 빛을 이용하여 외부로 출력할 영상을 생성하기 위한 영상 생성 수단 (미도시), 및 영상을 일정 초점 거리에서 외부로 확대 출력하기 위한 렌즈(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 프로젝터 모듈(155)은, 렌즈 또는 모듈 전체를 기계적으로 움직여 영상 투사 방향을 조절할 수 있는 장치(미도시)를 포함할 수 있다.

프로젝터 모듈(155)은 디스플레이 수단의 소자 종류에 따라 CRT(Cathode Ray Tube) 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 모듈 및 DLP(Digital Light Processing) 모듈 등으로 나뉠 수 있다. 특히, DLP 모듈은, 광원에서 발생한 빛이 DMD(Digital Micromirror Device) 칩에 반사됨으로써 생성된 영상을 확대 투사하는 방식으로 프로젝터 모듈(151)의 소형화에 유리할 수 있다.

바람직하게, 프로젝터 모듈(155)은, 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 측면, 정면 또는 배면에 길이 방향으로 구비될 수 있다. 물론, 프로젝터 모듈(155)은, 필요에 따라 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 어느 위치에라도 구비될 수 있음은 당연하다.

한편, 메모리부(160)는 제어부(180)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 메시지, 오디오, 정지영상, 동영상 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 상기 메모리부(160)에는 상기 데이터들 각각에 대한 사용 빈도도 함께 저장될 수 있다. 또한, 상기 메모리부(160)에는 상기 터치스크린 상의 터치 입력시 출력되는 다양한 패턴의 진동 및 음향에 관한 데이터를 저장할 수 있다.

메모리(160)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치는 인터넷(internet)상에서 상기 메모리(160)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다.

인터페이스부(170)는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에 연결되는 모든 외부기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스부(170)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치 내부의 각 구성 요소에 전달하거나, 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다. 예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트, 외부 충전기 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트, 오디오 I/O(Input/Output) 포트, 비디오 I/O(Input/Output) 포트, 이어폰 포트 등이 인터페이스부(170)에 포함될 수 있다.

식별 모듈은 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 사용 권한을 인증하기 위한 각종 정보를 저장한 칩으로서, 사용자 인증 모듈(User Identify Module, UIM), 가입자 인증 모듈(Subscriber Identify Module, SIM), 범용 사용자 인증 모듈(Universal Subscriber Identity Module, USIM) 등을 포함할 수 있다. 식별 모듈이 구비된 장치(이하 '식별 장치')는, 스마트 카드(smart card) 형식으로 제작될 수 있다. 따라서 식별 장치는 포트를 통하여 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치와 연결될 수 있다.

상기 인터페이스부는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치가 외부 크래들(cradle)과 연결될 때 상기 크래들로부터의 전원이 상기 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에 공급되는 통로가 되거나, 사용자에 의해 상기 크래들에서 입력되는 각종 명령 신호가 상기 이동기기로 전달되는 통로가 될 수 있다. 상기 크래들로부터 입력되는 각종 명령 신호 또는 상기 전원은 상기 이동기기가 상기 크래들에 정확히 장착되었음을 인지하기 위한 신호로 동작될 수도 있다.

제어부(controller, 180)는 통상적으로 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 전반적인 동작을 제어한다.

전원 공급부(190)는 제어부(180)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.

여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.

하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 본 명세서에서 설명되는 실시예들이 제어부(180) 자체로 구현될 수 있다.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시예들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리(160)에 저장되고, 제어부(180)에 의해 실행될 수 있다.

또한, 도 1을 참조하면, 모바일 로봇용 안전장치(100)는 범퍼부(200)를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 범퍼부(200)는 범퍼를 활용하여 물리적으로 접촉한 장애물을 인식하는 안전장치를 말한다.

사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 기술적 특징

본 발명에서는 다수개의 RGB-D 카메라(121)를 활용한 1차 안전장치와 범퍼부(200)를 활용한 2차 안전장치를 조합하여 모바일 로봇의 사고를 방지할 수 있는 안전장치를 제안하고자 한다.

본 발명이 제안하는 장치를 모바일 로봇에 활용하면 로봇에 접근하는 장애물을 3차원 공간적으로 위치를 파악할 수 있어 보다 정확한 사고방지 대응이 가능케 할 수 있으며, 돌발 상황에서의 물리적인 접촉에 대해서도 대응이 가능케 할 수 있을 것으로 기대한다.

도 2는 본 발명이 제안하는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 일례를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에서 제시하고자 하는 안전장치(100)는 다수 개의 RGB-D 카메라(121)의 정보를 모션인식 알고리즘과 연동하여 접근하는 장애물을 인식하는 1차 안전장치와 범퍼부(200)를 활용하여 물리적으로 접촉한 장애물을 인식하는 2차 안전장치로 이루어져 있다.

도 3은 본 발명이 제안하는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 블록 구성도를 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 본 발명이 제안하는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치는 1차 안전장치(300), 2차 안전장치(200), 제어부(180) 및 출력부(150)를 포함할 수 있다.

먼저, 1차 안전장치(300)는 RGB(red, green, blue) 및 시각적 깊이를 촬영하는 복수의 RGB-D 카메라를 포함할 수 있다.

복수의 RGB-D 카메라는, 2개 이상의 RGB 카메라 및 상기 시각적 깊이를 촬영하는 깊이(depth) 카메라를 포함하고,

상기 2개 이상의 RGB 카메라 및 상기 시각적 깊이를 촬영하는 깊이(depth) 카메라를 통해 획득된 정보를 기초로, 상기 3차원 공간 내의 장애물을 파악할 수 있다.

또한, 제어부(180)의 제어에 따라 3차원 모션인식 알고리즘과 연동하여, 상기 로봇이 상기 파악한 장애물에 대한 대응 액션(action)을 취하도록 할 수도 있다.

또한, 복수의 RGB-D 카메라(121)는, 시야각이 적어도 일부 겹치도록 배치될 수 있다.

따라서 본 발명에서는 상기 일부 겹치는 시야각을 기초로, 상기 복수의 RGB-D 카메라(121)가 상기 로봇용 안전장치의 인접한 영역의 전방위를 촬영하도록 할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 복수의 RGB-D 카메라를 활용한 1차 안전장치의 구체적인 일례를 도시한 것이다.

도 4의 (a)를 참조하면, 1차 안전장치의 RGB-D 카메라(121)는 색상 정보를 보는 2개 이상의 RGB 카메라와 시각적 깊이를 보는 depth 카메라 등으로 구성된다.

본 발명에서는 전술한 카메라들의 조합을 통해, 확인하고자 하는 영역에 대하여 3차원적인 공간에 대한 정보를 인식할 수 있다.

또한, 도 4의 (b)에 도시된 것과 같이, 모바일 로봇(100)의 상단에 RGB-D 카메라(121) 다수 개를 로봇에 근접한 영역이 보이도록 시야각을 조절하고, 로봇(100)을 둘러서 일정한 간격으로 배치하여 3차원 모션인식 알고리즘과 연동하면, 로봇 근거리로 카메라 시야에 들어오는 전 영역을 3차원적으로 볼 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 1차 안전장치의 인식 영역을 도시한 것으로, (a)는 측면에서의 인식 영역, (b)는 위에서 바라본 인식 영역의 일례를 도시한 것이다.

도 5에 도시된 것과 같이, 본 발명에서는 이렇게 획득된 정보를 활용하여 카메라 아래로 3차원 공간 내에 장애물이 접근해오면 이를 인식하여 회피하거나 정지를 하는 등의 대응을 하는 안전을 위한 알고리즘을 연동한다.

또한, 본 발명은 로봇의 주변에 떨어지는 단차를 인식하여 로봇이 넘어지는 사고를 방지하는 것에 대한 알고리즘을 연동한다.

다시 도 3으로 복귀하여, 2차 안전장치(200)는 범퍼부(200)로서, 본 발명에 따른 범퍼부(200)는 범퍼(210), 범퍼용 스프링(220), 온/오프 스위치(230) 및 띠형 접촉 센서(240)를 포함할 수 있다.

먼저, 범퍼(210)는 외부로부터 지면에 수평의 방향으로 물리적인 충격이 가해져도 이를 흡수 할 수 있는 구조로 구성된다.

다음으로, 모바일 로봇(100)의 몸통과 범퍼(210) 사이에 범퍼용 스프링(220)을 배치한다.

범퍼용 스프링(220)에 적용되는 스프링은 압축스프링을 사용하며, 모든 방향에 대해서도 탄성력을 가질 수 있도록 수직방향으로 세워서 범퍼(210)를 고정하게 된다.

또한, 범퍼(210)의 안쪽에 전기적 on/off 스위치(230)를 두어 혹시나 접촉센서가 오동작하는 경우가 발생하더라도 이중화적으로 범퍼(210)의 눌림을 인식할 수 있도록 할 수 있다.

또한, 범퍼(210)의 테두리에 띠형 접촉센서(240)를 두어 범퍼(210)에 외부 물리적인 충격에 의한 압력이 발생하면 전기적인 신호를 보내 바로 인지 및 안전을 위한 대응을 하도록 할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 범퍼를 활용하여 물리적으로 접촉한 장애물을 인식하는 2차 안전장치의 구체적인 일례를 도시한 것이다.

도 6의 (a)를 참조하면, 범퍼부(200)는 범퍼(210), 범퍼용 스프링(220), 온/오프 스위치(230) 및 띠형 접촉 센서(240)의 구체적인 배치 형태가 도시된다.

도 6의 (a)를 참조하면, 외부로부터 지면에 수평의 방향으로 물리적인 충격이 가해져도 이를 흡수 할 수 있는 구조로 구성된 복수의 범퍼(210)가 도시된다.

또한, 도 6의 (b)를 참조하면, 모바일 로봇(100)의 몸통과 범퍼(210) 사이에 범퍼용 스프링(220)을 배치한다.

이때, 범퍼용 스프링(220)에 적용되는 스프링은 압축스프링을 사용하며, 모든 방향에 대해서도 탄성력을 가질 수 있도록 수직방향으로 세워서 범퍼(210)를 고정하게 된다.

또한, 도 6의 (b)에 도시된 것과 같이, 범퍼(210)의 안쪽에 전기적 on/off 스위치(230)를 두어 혹시나 접촉센서가 오동작하는 경우가 발생하더라도 이중화적으로 범퍼(210)의 눌림을 인식할 수 있도록 할 수 있다.

또한, 도 6의 (a)에 도시된 것과 같이, 범퍼(210)의 테두리에 띠형 접촉센서(240)를 두어 범퍼(210)에 외부 물리적인 충격에 의한 압력이 발생하면 전기적인 신호를 보내 바로 인지 및 안전을 위한 대응을 하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명은 출력부(150)를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 로봇용 안전장치(100)는 장애물 회피부(156), 긴급 정지부(157) 및 대응 모션부(158)를 포함할 수 있다.

본 발명에서는 복수의 RGB-D 카메라(121)를 통해 획득된 정보를 기초로 3차원 공간 내의 이벤트 발생을 1차적으로 감지하고, 범퍼(210)의 변위 및 상기 접촉센서(240)가 센싱한 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 3차원 공간 내의 이벤트 발생을 2차적으로 감지한다.

또한, 본 발명에서는 띠형 접촉센서(240)가 오동작하는 경우, 상기 범퍼(210)의 변위를 스위치(230)가 대체 감지하게 된다.

결국, 본 발명에서는 범퍼(210)의 변위, 띠형 접촉센서(240)가 센싱한 정보 및 스위치(230)가 감지한 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 3차원 공간 내의 장애물을 파악하게 된다.

이때, 출력부(150) 상의 장애물 회피부(156)를 통해, 3차원 공간 내에 장애물이 존재하는 경우, 로봇이 이를 회피하도록 제어할 수 있다.

또한, 긴급 정지부(157)를 기초로, 로봇이 3차원 공간 상의 장애물과의 충돌을 막기 위해, 정지하도록 제어할 수 있다.

또한, 대응 모션부(158)를 기초로, 발생한 3차원 공간 상의 이벤트에 대응하는 모션을 취하도록 제어할 수도 있다.

따라서 본 발명은, 다수개의 RGB-D 카메라(121)를 로봇(100)에 근접한 영역이 보이도록 시야각을 조절하고, 로봇(100)을 둘러서 일정한 간격으로 배치하며, 3차원 모션인식 알고리즘과 연동하여 로봇 근거리로 카메라 시야에 들어오는 전 영역을 3차원적으로 정보를 수집/활용함으로써, 카메라 아래로 3차원 공간 내에 장애물이 접근해오면 이를 인식하여 회피하거나 정지를 하는 등의 대응을 하는 안전을 위한 알고리즘을 연동한 안전장치를 사용자에게 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 모바일 로봇(100)의 몸통에 수직방향으로 세워진 압축스프링(220)으로 범퍼(210)를 고정하고, 범퍼(210)의 테두리에 띠형 접촉센서(240)와 on/off 스위치(230)를 두어 범퍼(210)에 외부 물리적인 충격에 의한 압력이나 범퍼(210)의 변위가 발생하면 전기적인 신호를 보내 바로 인지 및 안전을 위한 대응을 하는 안전장치를 사용자에게 제공할 수 있다.

결국, 본 발명은 RGB-D 카메라 기반의 안전장치와 범퍼 기반의 안전장치를 조합한 모바일 로봇용 안전장치를 제공할 수 있다.

사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에 따른 효과

본 발명은 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치를 사용자에게 제공할 수 있다.

구체적으로 본 발명은 복수의 RGB-D 카메라를 활용한 1차 안전장치 및 범퍼를 활용한 2차 안전장치를 조합하여 모바일 로봇의 사고를 방지할 수 있는 안전장치를 사용자에게 제공할 수 있다.

본 발명이 제공하는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에 따르면, 모바일 로봇에 접근하는 장애물을 3차원 공간적으로 인식할 수 있어서 사고를 미연에 방지할 수 있고 정확한 사고방지 대응이 가능하다.

또한, 돌발 상황에서의 물리적인 접촉 또는 충격에 대해서도 대응이 가능하다.

또한, 본 발명은 저렴하게 안전장치를 구축할 수 있고, 모바일 로봇을 복잡한 환경에 적용할 수 있다는 장점이 있다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

또한, 상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

Claims (7)

1차 안전장치; 및 상기 1차 안전장치와 연결된 2차 안전장치;를 포함하여 로봇에 장착되는 로봇용 안전장치에 있어서,

상기 1차 안전장치는,
RGB(red, green, blue) 및 시각적 깊이를 촬영하는 복수의 RGB-D 카메라;를 포함하고,

상기 2차 안전장치는,
외부로부터 가해지는 물리적인 충격을 흡수하는 범퍼; 및
상기 범퍼의 외관에 배치되는 접촉센서;를 포함하며,

상기 복수의 RGB-D 카메라는, 일정 이격거리로 배치되어 상기 로봇용 안전장치의 인접한 영역의 전방위를 촬영하도록 시야각의 조절이 가능하고,

상기 복수의 RGB-D 카메라를 통해 획득된 정보를 기초로 3차원 공간 내의 이벤트 발생을 1차적으로 감지하고,
상기 범퍼의 변위 및 상기 접촉센서가 센싱한 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 3차원 공간 내의 이벤트 발생을 2차적으로 감지하는 것을 특징으로 하는 로봇용 안전장치.

제 1항에 있어서,
상기 복수의 RGB-D 카메라는, 2개 이상의 RGB 카메라 및 상기 시각적 깊이를 촬영하는 깊이(depth) 카메라를 포함하고,
상기 2개 이상의 RGB 카메라 및 상기 시각적 깊이를 촬영하는 깊이(depth) 카메라를 통해 획득된 정보를 기초로, 상기 3차원 공간 내의 장애물을 파악하며,
3차원 모션인식 알고리즘과 연동하여, 상기 로봇이 상기 파악한 장애물에 대한 대응 액션(action)을 취하도록 하는 것을 특징으로 하는 로봇용 안전장치.

제 1항에 있어서,
상기 2차 안전장치는,
상기 로봇의 몸통과 상기 범퍼 사이에 삽입되는 스프링; 및
상기 범퍼의 내측에 배치된 스위치;를 더 포함하고,
상기 접촉센서는 띠형 구조인 것을 특징으로 하는 로봇용 안전장치.

제 3항에 있어서,
상기 스프링은,
압축을 이용한 탄성력을 기초로 상기 범퍼를 일정 방향으로 고정하는 기능을 제공하고,
상기 스위치는,
상기 띠형 접촉센서가 오동작하는 경우, 상기 범퍼의 변위를 대체 감지하는 것을 특징으로 하는 로봇용 안전장치.

제 4항에 있어서,
상기 범퍼의 변위, 상기 접촉센서가 센싱한 정보 및 상기 스위치가 감지한 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 3차원 공간 내의 장애물을 파악하며,
3차원 모션인식 알고리즘과 연동하여, 상기 로봇이 상기 파악한 장애물에 대한 대응 액션(action)을 취하도록 하는 것을 특징으로 하는 로봇용 안전장치.

제 3항에 있어서,
상기 띠형 접촉센서는 복수의 레이어로 구성되고,
상기 범퍼 및 스프링은 상기 복수의 레이어 사이에 삽입 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇용 안전장치.

제 1항에 있어서,
상기 복수의 RGB-D 카메라는, 시야각이 적어도 일부 겹치도록 배치되고,
상기 일부 겹치는 시야각을 기초로, 상기 복수의 RGB-D 카메라는 상기 로봇용 안전장치의 인접한 영역의 전방위를 촬영하는 것을 특징으로 하는 로봇용 안전장치.

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