KR20200123509A

KR20200123509A - 지도 생성 장치 및 방법, 이를 이용한 이동 로봇

Info

Publication number: KR20200123509A
Application number: KR1020190044144A
Authority: KR
Inventors: 김동엽; 정요한; 이재민; 손현식
Original assignee: 한국전자기술연구원
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2020-10-30
Also published as: KR102353320B1

Abstract

본 발명은 TSDF(Truncated Signed Distance Function) 기술을 통해 이동 로봇의 이동에 따른 지도를 생성하기 위한 지도 생성 장치 및 방법, 이를 이용한 이동 로봇에 관한 것이다. 본 발명에 따른 지도 생성 장치는 지도 생성 장치가 대상물의 거리 정보를 획득하는 단계, 지도 생성 장치가 획득한 거리 정보를 통해 프레임 단위로 적어도 하나의 대상물에 대한 복셀 값을 통해 볼륨 지도를 업데이트 하는 단계, 지도 생성 장치가 상황에 따라 비정밀 제어 상태인 제1 모드와, 정밀 제어 상태인 제2 모드 중 하나를 적용할 상황을 판단하는 단계, 지도 생성 장치가 제1 모드 및 제2 모드 중 하나를 적용하여 지도를 생성하되, 제1 모드를 적용할 경우 업데이트 된 볼륨 지도를 통한 제1 지도를 생성하고, 제2 모드를 적용할 경우 업데이트 된 볼륨 지도를 통해 대상물의 표면 포인트를 추출한 제2 지도를 생성하는 단계를 포함한다.

Description

지도 생성 장치 및 방법, 이를 이용한 이동 로봇{Map generating apparatus and method, and mobile robot using the same}

본 발명은 이동 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 TSDF(Truncated Signed Distance Function) 기술을 통해 이동 로봇의 이동에 따른 지도를 생성하기 위한 지도 생성 장치 및 방법, 이를 이용한 이동 로봇에 관한 것이다.

일반적으로 로봇은 산업용으로 개발되어 공장자동화의 일환으로 사용되거나, 인간이 견딜 수 없는 극한의 환경에서 인간을 대신하여 작업을 수행하는 데 사용되어 왔다. 이러한 로봇 공학분야는 근래에 들어 최첨단의 우주 개발산업에 사용되면서 발전을 거듭하여 최근에 들어서는 인간친화적인 가정용 로봇의 개발에까지 이르렀다. 덧붙여, 로봇은 의료용 기기를 대체하여 인간 생체 내에 투입됨으로써, 기존의 의료용 기기로는 치료가 불가능했던 미세한 인간 생체조직의 치료에까지 이용된다. 이와 같은 눈부신 로봇공학의 발전은 인터넷에 의한 정보혁명과 이를 뒤이어 유행하고 있는 생명공학분야를 대체하여 새롭게 등장할 최첨단 분야로서 각광받고 있다.

이 중 상기 가정용 로봇은 산업용 로봇에 국한되어왔던 기존의 중공업 중심의 로봇공학분야를 경공업 중심의 로봇공학 분야까지 확대시킨 주역으로서 가장 기본적으로 상기되는 것으로 청소용 로봇을 그 예로 들 수 있다. 이러한 청소용 로봇은 통상 이동을 위한 구동수단과, 청소를 위한 청소 수단 그리고, 자신의 위치 또는 사용자 리모컨의 위치를 측정하기 위한 위치 측정 수단 등으로 구성된다.

청소용 로봇과 같은 이동 로봇에서 자기의 정확한 위치를 파악하는 것은 가장 기본적이고 중요한 기능이다. 이동 로봇의 절대 위치를 계산하는 방법으로는 초음파 센서를 채용한 비콘(beacon)을 가정 내에 장착하는 방법이나 실내용 GPS(Global Positioning System)를 이용하는 방법이 있고, 상대 위치를 결정하는 방법으로는 엔코더(encoder)로부터 회전속도와 직진속도를 구하고 이를 적분하여 위치를 구하는 방법이나, 가속도 센서로부터 구한 가속도 값을 두 번 적분하여 위치를 구하는 방법, 또는 자이로 센서의 출력 값인 회전 속도를 적분하여 방향을 구하는 방법 등이 알려져 있다.

한편 한국등록특허 제10-0877072호에는 이동 로봇의 위치 파악을 위한 "이동 로봇을 위한 맵 생성 및 청소를 동시에 수행하는 장치"에 관한 내용을 개시하고 있다.

개시된 장치는 이동 로봇의 위치 인식을 위한 특징맵을 생성하는 특징맵 생성부, 특징맵을 이용하여 얻어지는 상기 이동 로봇의 자세 정보를 바탕으로, 복수의 셀을 포함하고 각각의 셀은 장애물 유무 정보 및 경로 정보를 갖는 경로맵을 생성하는 경로맵 생성부 및 장애물 유무 정보 및 경로 정보에 따라 이동 로봇을 이동시키는 이동 제어부를 포함한다.

개시된 장치는 특징맵 및 경로맵을 이용하여 전체 청소와 맵 작성을 동시에 할 수 있어 총 청소 시간이 현저히 줄어들며 별도의 맵 작성 과정이 필요 없다는 장점이 있다.

그러나, 개시된 장치는 이중 구조의 맵 방식을 채택하고 있지만, 두 맵을 임베디드 시스템의 메모리에 적재해야 하기 때문에 동일 공간에 단일 맵 대비 두배 내외의 메모리를 필요로 하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 TSDF(Truncated Signed Distance Function) 기술을 통해 단일 맵으로 이중 구조의 맵 효과를 얻을 수 있는 이동 로봇의 이동에 따른 지도를 생성하기 위한 지도 생성 장치 및 방법, 이를 이용한 이동 로봇을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 지도 생성 방법은 지도 생성 장치가 대상물의 거리 정보를 획득하는 단계, 상기 지도 생성 장치가 획득한 상기 거리 정보를 통해 프레임 단위로 적어도 하나의 대상물에 대한 복셀 값을 통해 볼륨 지도를 업데이트 하는 단계, 상기 지도 생성 장치가 상황에 따라 비정밀 제어 상태인 제1 모드와, 정밀 제어 상태인 제2 모드 중 하나를 적용할 상황을 판단하는 단계, 상기 지도 생성 장치가 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드 중 하나를 적용하여 지도를 생성하되, 상기 제1 모드를 적용할 경우 업데이트 된 상기 볼륨 지도를 통한 제1 지도를 생성하고, 상기 제2 모드를 적용할 경우 업데이트 된 상기 볼륨 지도를 통해 대상물의 표면 포인트를 추출한 제2 지도를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 지도 생성 방법에 있어서, 상기 볼륨 지도는 상기 복셀 값으로 채워진 그리드(Grid) 지도인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 지도 생성 방법에 있어서, 상기 상황을 판단하는 단계에서 상기 지도 생성 장치는 상기 제1 모드에서 이동 로봇의 위치 인식을 위한 지도를 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 지도 생성 방법에 있어서, 상기 상황을 판단하는 단계에서 상기 지도 생성 장치는 상기 제2 모드에서 상기 이동 로봇의 장애물 유무 정보 및 상세 경로 정보를 갖는 지도를 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 지도 생성 방법에 있어서, 상기 지도를 생성하는 단계에서, 상기 지도 생성 장치는 상기 제2 모드에서 레이 캐스팅(Raycasting)을 통해 3차원 공간에 존재하는 대상물의 표면 포인트를 추출하여 지도를 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 지도 생성 방법에 있어서, 상기 볼륨 지도는 2차원 또는 3차원 지도인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 지도 생성 장치는 대상물의 거리 정보를 획득하는 센싱부, 상기 센싱부를 통해 획득한 상기 거리 정보를 통해 생성된 볼륨 지도를 저장하는 저장부, 상기 센싱부가 획득한 상기 거리 정보를 통해 프레임 단위로 적어도 하나의 대상물에 대한 복셀 값을 통해 볼륨 지도를 상기 저장부에 업데이트 하고, 상황에 따라 비정밀 제어 상태인 제1 모드와, 정밀 제어 상태인 제2 모드 중 하나를 적용할 상황을 판단하고, 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드 중 하나를 적용하여 지도를 생성하되, 상기 제1 모드를 적용할 경우 업데이트 된 상기 볼륨 지도를 통한 제1 지도를 생성하고, 상기 제2 모드를 적용할 경우 업데이트 된 상기 볼륨 지도를 통해 대상물의 표면 포인트를 추출하여 제2 지도를 생성하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 이동 로봇은 본체를 이동시키는 이동부, 상기 이동부를 통해 이동하면서 전방의 대상물의 거리 정보를 획득하는 센싱부, 상기 센싱부가 획득한 상기 거리 정보를 통해 프레임 단위로 적어도 하나의 대상물에 대한 복셀 값을 통해 볼륨 지도를 상기 저장부에 업데이트 하고, 비정밀 제어 상태인 제1 모드와, 정밀 제어 상태인 제2 모드 중 하나를 적용할 상황을 판단하고, 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드 중 하나를 적용하여 지도를 생성하되, 상기 제1 모드를 적용할 경우 업데이트 된 상기 볼륨 지도를 통한 제1 지도를 생성하고, 상기 제2 모드를 적용할 경우 업데이트 된 상기 볼륨 지도를 통해 대상물의 표면 포인트를 추출하여 제2 지도를 생성하는 제어부를 포함하는 지도 생성 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 지도 생성 장치는 상황에 따라 비정밀 제어 상태인 제1 모드와, 정밀 제어 상태인 제2 모드 중 하나를 적용할 상황을 판단하고, 지도를 생성하여 적용함으로써, 단일 맵으로 이중 구조의 맵 효과를 얻을 수 있다.

이에 따라 본 발명에 따른 지도 생성 장치는 고속 처리 맵과, 고 해상도 맵을 동시에 누리는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 구성을 상세히 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1 모드를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1 지도를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제2 모드를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제2 지도를 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지도 생성 방법을 나타낸 순서도이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

한편 하기의 설명에서 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇은 실내를 자율 주행을 통해 이동하면서 전방에 먼지나 쓰레기를 흡입하여 청소를 수행하는 청소 로봇으로 설명한다. 하지만 이에 한정된 것은 아니고, 이동하면서 작업을 수행하는 안내 로봇, 피킹 로봇 등 다양한 로봇에 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇(100)은 이동부(200) 및 지도 생성 장치(300)를 포함한다.

이동부(200)는 이동 로봇(100)의 본체를 이동시키기 위한 구성으로, 본체의 하부에 설치되는 바퀴 및 바퀴를 구동시키기 위한 모터로 구성될 수 있다. 예컨데 이동부(200)는 본체의 하부 양측에 이동 가능하도록 하는 메인 바퀴를 구비하고, 배면에 하나 이상의 보조 바퀴를 포함하여 방향 전환을 수행하도록 구성될 수 있다.

지도 생성 장치(300)는 TSDF(Truncated Signed Distance Function) 기술을 통해 이동 로봇(100)의 이동에 따른 지도를 생성하고, 이동 로봇(100)을 제어할 수 있다.

이러한 지도 생성 장치(300)는 센싱부(310), 저장부(320) 및 제어부(330)를 포함할 수 있다.

센싱부(310)는 본체의 전방에 설치되어 본체 전방의 물건을 센싱할 수 있다. 이러한 센싱부(310)는 뎁스 카메라(Depth Camera)가 될 수 있다. 한편 뎁스 카메라는 적외선이 움직이는 시간을 감지하여 Receiver가 받은 시간과 비교해 그 값으로 깊이를 인지하는 ToF(Time of Flight) 방식을 이용하거나, 넓은 범위의 적외선을 분사하여 패턴을 통해 인식하는 Light coding 방식을 이용할 수 있다. 하지만 이에 한정된 것은 아니고, 센싱부(310)는 거리 정보를 습득할 수 있는 다양한 센서가 적용될 수 있다.

저장부(320)는 데이터를 저장하기 위한 구성으로, 이동 로봇(100)의 기능 동작에 필요한 응용 프로그램을 저장한다. 특히 저장부(320)는 센싱부(310)로부터 측정된 거리 정보, 거리 정보를 이용하여 생성된 복셀 값, 복셀 값에 의해 생성된 볼륨 지도, 볼륨 지도에 의해 생성된 3차원 영상 데이터 등을 실시간 업데이트 하여 저장할 수 있다.

제어부(330)는 센싱부(310)가 획득한 거리 정보를 통해 프레임 단위로 적어도 하나의 대상물에 대한 복셀 값을 통해 볼륨 지도를 저장부(320)에 업데이트 하고, 상황에 따라 비정밀 제어 상태인 제1 모드와, 정밀 제어 상태인 제2 모드 중 하나를 적용할 상황을 판단하고, 제1 모드 및 상기 제2 모드 중 하나를 적용하여 지도를 생성하되, 제1 모드를 적용할 경우 업데이트 된 볼륨 지도를 통한 제1 지도를 생성하고, 제2 모드를 적용할 경우 업데이트 된 볼륨 지도를 통해 대상물의 표면 포인트를 추출하여 제2 지도를 생성한다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 제어부(330)의 구성에 대하여 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 구성을 상세히 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1 모드를 설명하기 위한 예시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1 지도를 설명하기 위한 예시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제2 모드를 설명하기 위한 예시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제2 지도를 설명하기 위한 예시도이다.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(330)는 볼륨 지도 업데이트 모듈(331), 모드 판단 모듈(332), 제1 모드 동작 모듈(333), 제2 모드 동작 모듈(334) 및 제어 모듈(335)을 포함하여 구성될 수 있다.

볼륨 지도 업데이트 모듈(331)은 센싱부(310)를 통해 측정된 거리 정보를 통해 프레임 단위로 적어도 하나의 대상물에 대한 복셀 값을 볼륨 지도에 지속적으로 업데이트 할 수 있다. 예를 들어 볼륨 지도 업데이트 모듈(331)은 매 초마다 또는 1/2초에 따른 프레임 단위로, 볼륨 데이터를 지속적으로 업데이트 할 수 있다. 여기서 복셀 값은 x, y, 및 z축 상의 위치에 기초하여 생성될 수 있다. 또한 볼륨 지도는 복셀 값으로 채워진 그리드(Grid)가 될 수 있다. 복셀 값은 격자의 위치와 목적물인 객체의 표면간에 거리를 나타낸다. 여기서 복셀 값은 그리드 포인트(Grid point)와 객체 표면의 사이딩(Siding) 및 거리를 부호화 한다. 이때 복셀 값이 양수인 경우, 그리드는 목적물인 객체의 외부에 위치한다고 볼 수 있고, 음수인 경우 그리드는 목적물인 객체의 내부에 위치한다고 볼 수 있다. 즉 복셀 값이 0과 가까울수록 객체의 표면에 위치한 지점으로 해석될 수 있다.

모드 판단 모듈(332)은 상황에 따라 비정밀 제어 상태인 제1 모드와, 정밀 제어 상태인 제2 모드 중 하나를 적용하여 상황을 판단한다.

여기서 제1 모드는 이동 로봇(100)의 위치 인식을 위한 경로 생성과 같이 빠른 처리가 필요한 알고리즘에 적용되는 모드를 의미한다.

예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 모드 판단 모듈(332)은 이동 로봇(100)이 장애물 (a), (b)에 관계 없이 직선으로 이동하는 경우, 제1 모드를 적용할 상황으로 판단한다.

제2 모드는 이동 로봇(100)이 좁은 틈 사이를 주행한다거나, 가구 밑으로 들어가는 등 장애물 유무 정보 및 상세 경로 정보와 같이, 정밀한 제어가 필요한 경우 적용되는 모드를 의미한다.

예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 모드 판단 모듈(322)은 이동 로봇(100)의 전방에 장애물 (a)가 감지되고, 장애물 (a)와 장애물 (b) 사이를 이동해야 할 경우 정밀한 제어가 필요하기 때문에, 제2 모드를 적용할 상황으로 판단한다.

제1 모드 동작 모듈(333)은 모드 판단 모듈(322)이 제1 모드로 판단할 경우 동작하며, 업데이트 된 볼륨 지도를 통해 제1 지도를 생성한다. 여기서 제1 지도는 도 4에 도시된 바와 같이, 복셀 값으로 채워진 그리드(Grid) 지도가 될 수 있다. 즉 제1 모드 동작 모듈(333)은 생성된 볼륨 지도를 점유 격자지도 방식으로 사용하여 처리할 수 있다. 이에 따라 제1 모드 동작 모듈(333)은 고속 처리가 가능하다.

제2 모드 동작 모듈(334)은 모드 판단 모듈(322)이 제2 모드로 판단할 경우 동작하며, 도 6에 도시된 바와 같이, 업데이트 된 볼륨 지도를 통해 대상물의 표면 포인트를 추출하여 제2 지도를 생성한다. 여기서 제2 모드 동작 모듈(334)은 레이 캐스팅(Raycasting)을 통해 3차원 공간에 존재하는 대상물의 표면 포인트를 추출하여 지도를 생성할 수 있다. 즉 제2 모드 동작 모듈(334)은 레이 캐스팅(Ray casting) 알고리즘을 이용하여 업데이트된 볼륨 지도로부터 현재 공간에 존재하는 객체의 표면 포인트를 예측할 수 있다.

제어 모듈(335)은 제1 모드 동작 모듈(333) 또는 제2 모드 동작 모듈(334)에 의해 형성된 지도를 통해 이동부(200)를 제어하여 이동 로봇(100)을 이동시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 지도 생성 장치(300)는 상황에 따라 비정밀 제어 상태인 제1 모드와, 정밀 제어 상태인 제2 모드 중 하나를 적용할 상황을 판단하고, 지도를 생성하여 적용함으로써, 단일 맵으로 이중 구조의 맵 효과를 얻을 수 있다.

이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 지도 생성 장치(300)는 고속 처리 맵과, 고 해상도 맵을 동시에 누리는 효과를 얻을 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 지도 생성 방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지도 생성 방법을 나타낸 순서도이다.

도 7을 참조하면, 먼저 S10 단계에서 지도 생성 장치는 전방의 물건을 센싱할 수 있다. 여기서 지도 생성 장치는 뎁스 카메라(Depth Camera)를 통해 거리 정보를 획득할 수 있다. 즉 지도 생성 장치는 적외선이 움직이는 시간을 감지하여 Receiver가 받은 시간과 비교해 그 값으로 깊이를 인지하는 ToF(Time of Flight) 방식을 이용하거나, 넓은 범위의 적외선을 분사하여 패턴을 통해 인식하는 Light coding 방식을 이용할 수 있다. 하지만 이에 한정된 것은 아니고, 지도 생성 장치는 거리 정보를 습득할 수 있는 다양한 센서가 적용될 수 있다.

다음으로 S20 단계에서 지도 생성 장치는 S10 단계에서 획득한 거리 정보를 통해 프레임 단위로 적어도 하나의 대상물에 대한 복셀 값을 볼륨 지도에 지속적으로 업데이트 할 수 있다. 예를 들어 지도 생성 장치는 매 초마다 또는 1/2초에 따른 프레임 단위로, 볼륨 데이터를 지속적으로 업데이트 할 수 있다. 여기서 복셀 값은 x, y, 및 z축 상의 위치에 기초하여 생성될 수 있다. 또한 볼륨 지도는 복셀 값으로 채워진 그리드(Grid)가 될 수 있다. 복셀 값은 격자의 위치와 목적물인 객체의 표면간에 거리를 나타낸다. 여기서 복셀 값은 그리드 포인트(Grid point)와 객체 표면의 사이딩(Siding) 및 거리를 부호화 한다. 이때 복셀 값이 양수인 경우, 그리드는 목적물인 객체의 외부에 위치한다고 볼 수 있고, 음수인 경우 그리드는 목적물인 객체의 내부에 위치한다고 볼 수 있다. 즉 복셀 값이 0과 가까울수록 객체의 표면에 위치한 지점으로 해석될 수 있다.

다음으로 S30 단계에서 지도 생성 장치는 상황에 따라 비정밀 제어 상태인 제1 모드와, 정밀 제어 상태인 제2 모드 중 하나를 적용하여 상황을 판단한다.

여기서 제1 모드는 이동 로봇의 위치 인식을 위한 경로 생성과 같이 빠른 처리가 필요한 알고리즘에 적용되는 모드를 의미하고, 제2 모드는 이동 로봇이 좁은 틈 사이를 주행한다거나, 가구 밑으로 들어가는 등 장애물 유무 정보 및 상세 경로 정보와 같이, 정밀한 제어가 필요한 경우 적용되는 모드를 의미한다.

다음으로 S40 단계는 S30 단계에서 제1 모드로 판단된 경우, 업데이트 된 볼륨 지도를 통해 제1 지도를 생성한다. 여기서 제1 지도는 복셀 값으로 채워진 그리드(Grid) 지도가 될 수 있다. 즉 S40 단계에서 지도 생성 장치는 생성된 볼륨 지도를 점유 격자지도 방식으로 사용하여 처리할 수 있다.

다음으로 S50 단계는 S30 단계에서 제2 모드로 판단된 경우, 업데이트 된 볼륨 지도를 통해 대상물의 표면 포인트를 추출하여 제2 지도를 생성한다. 즉 S50 단계에서 지도 생성 장치는 레이 캐스팅(Raycasting)을 통해 3차원 공간에 존재하는 대상물의 표면 포인트를 추출하여 지도를 생성할 수 있다.

그리고 S60 단계에서 지도 생성 장치는 S30 단계에서 선택된 모드에 따라 S40 또는 S50 단계에서 생성된 제1 지도 또는 제2 지도를 통해 이동 로봇을 제어할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 지도 생성 방법은 상황에 따라 비정밀 제어 상태인 제1 모드와, 정밀 제어 상태인 제2 모드 중 하나를 적용할 상황을 판단하고, 지도를 생성하여 적용함으로써, 단일 맵으로 이중 구조의 맵 효과를 얻을 수 있다.

이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 지도 생성 방법은 고속 처리 맵과, 고 해상도 맵을 동시에 누리는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다. 또한, 본 명세서와 도면에서 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

100 : 이동 로봇 200 : 이동부
300 : 지도 생성 장치 310 : 센싱부
320 : 저장부 330 : 제어부
331 : 볼륨 지도 업데이트 모듈 332 : 모드 판단 모듈
333 : 제1 모드 동작 모듈 334 : 제2 모드 동작 모듈
335 : 제어 모듈

Claims

지도 생성 장치가 대상물의 거리 정보를 획득하는 단계;
상기 지도 생성 장치가 획득한 상기 거리 정보를 통해 프레임 단위로 적어도 하나의 대상물에 대한 복셀 값을 통해 볼륨 지도를 업데이트 하는 단계;
상기 지도 생성 장치가 상황에 따라 비정밀 제어 상태인 제1 모드와, 정밀 제어 상태인 제2 모드 중 하나를 적용할 상황을 판단하는 단계;
상기 지도 생성 장치가 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드 중 하나를 적용하여 지도를 생성하되, 상기 제1 모드를 적용할 경우 업데이트 된 상기 볼륨 지도를 통한 제1 지도를 생성하고, 상기 제2 모드를 적용할 경우 업데이트 된 상기 볼륨 지도를 통해 대상물의 표면 포인트를 추출한 제2 지도를 생성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 지도 생성 방법.
제1항에 있어서,
상기 볼륨 지도는 상기 복셀 값으로 채워진 그리드(Grid) 지도인 것을 특징으로 하는 지도 생성 방법.
제1항에 있어서,
상기 상황을 판단하는 단계에서,
상기 지도 생성 장치는 상기 제1 모드에서 이동 로봇의 위치 인식을 위한 지도를 생성하는 것을 특징으로 하는 지도 생성 방법.
제3항에 있어서,
상기 상황을 판단하는 단계에서,
상기 지도 생성 장치는 상기 제2 모드에서 상기 이동 로봇의 장애물 유무 정보 및 상세 경로 정보를 갖는 지도를 생성하는 것을 특징으로 하는 지도 생성 방법.
제4항에 있어서,
상기 지도를 생성하는 단계에서,
상기 지도 생성 장치는 상기 제2 모드에서 레이 캐스팅(Raycasting)을 통해 3차원 공간에 존재하는 대상물의 표면 포인트를 추출하여 지도를 생성하는 것을 특징으로 하는 지도 생성 방법.
제1항에 있어서,
상기 볼륨 지도는 2차원 또는 3차원 지도인 것을 특징으로 하는 지도 생성 방법.
대상물의 거리 정보를 획득하는 센싱부;
상기 센싱부를 통해 획득한 상기 거리 정보를 통해 생성된 볼륨 지도를 저장하는 저장부;
상기 센싱부가 획득한 상기 거리 정보를 통해 프레임 단위로 적어도 하나의 대상물에 대한 복셀 값을 통해 볼륨 지도를 상기 저장부에 업데이트 하고, 상황에 따라 비정밀 제어 상태인 제1 모드와, 정밀 제어 상태인 제2 모드 중 하나를 적용할 상황을 판단하고, 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드 중 하나를 적용하여 지도를 생성하되, 상기 제1 모드를 적용할 경우 업데이트 된 상기 볼륨 지도를 통한 제1 지도를 생성하고, 상기 제2 모드를 적용할 경우 업데이트 된 상기 볼륨 지도를 통해 대상물의 표면 포인트를 추출하여 제2 지도를 생성하는 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 지도 생성 장치.
본체를 이동시키는 이동부;
상기 이동부를 통해 이동하면서 전방의 대상물의 거리 정보를 획득하는 센싱부, 상기 센싱부가 획득한 상기 거리 정보를 통해 프레임 단위로 적어도 하나의 대상물에 대한 복셀 값을 통해 볼륨 지도를 상기 저장부에 업데이트 하고, 비정밀 제어 상태인 제1 모드와, 정밀 제어 상태인 제2 모드 중 하나를 적용할 상황을 판단하고, 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드 중 하나를 적용하여 지도를 생성하되, 상기 제1 모드를 적용할 경우 업데이트 된 상기 볼륨 지도를 통한 제1 지도를 생성하고, 상기 제2 모드를 적용할 경우 업데이트 된 상기 볼륨 지도를 통해 대상물의 표면 포인트를 추출하여 제2 지도를 생성하는 제어부를 포함하는 지도 생성 장치;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.