KR20210058980A - 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 카트로봇의 이동을 제어하는 방법 및 카트로봇 - Google Patents

인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 카트로봇의 이동을 제어하는 방법 및 카트로봇 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 카트의 이동을 제어하는 방법 및 카트에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 카트로봇은 IMU 센서가 주행면의 변경을 센싱하면, 카트로봇의 진행 방향으로 배치된 설치물과의 거리를 장애물 센서가 센싱하여 카트로봇의 이동부를 제어한다.

Description

인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 카트로봇의 이동을 제어하는 방법 및 카트로봇
본 발명은 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 카트로봇의 이동을 제어하는 방법 및 카트로봇에 관한 기술이다.
대형 마트, 백화점, 공항, 골프장 등 인적, 물적 교류가 활발하게 발생하는 공간에서 다양한 사람들이 다양한 물건을 소지하고 이동한다. 이 경우, 사용자의 편의를 제공하기 위해 물건을 이동시킴에 있어서 카트와 같은 장치가 사용자를 보조할 수 있다.
종래에는 사용자가 카트를 직접 핸들링하여 이동시켰다. 그러나 공간 내에 사용자가 다양한 품목의 상품을 확인하는 과정에서 카트가 통로 중간에 배치될 수 있다. 이러한 상황에서 사용자가 매번 카트를 제어하는 것은 많은 시간과 노력을 필요로 한다.
따라서, 사용자가 자유롭게 이동하면서 다양한 활동을 하기 위해서는 카트와 같은 장치들을 사용자가 별도로 제어하지 않으면서도 카트가 사용자를 추종하며 이동하거나 또는 사용자의 제어에 따라 전기적 에너지를 이용하여 이동할 수 있다. 그런데 이러한 자율 또는 반자율 카트가 이동하는 주행면은 일률적인 바닥으로 구성되어 있지 않다. 따라서, 경사면이나 무빙워크와 같은 다양한 설치물이 배치된 대형 공간에서 카트가 주행면에 적합하게 이동하도록 카트를 제어하는 방안에 대해 살펴본다.
본 명세서에서는 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 카트로봇이 주행면이 변경하는 지점에서 카트가 밀리는 것을 방지하고자 한다.
본 명세서에서는 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 카트로봇이 주행면의 변경 지점에서 멈춤 없이 이동하여 공간 내에서의 카트로봇들 간의 충돌을 줄이고자 한다.
또한, 본 명세서에서는 카트로봇이 사용자의 제어에 따라 이동하되 무빙워크에서 안전과 이동의 효율성을 높이고자 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 이동을 제어하는 카트로봇은 IMU 센서가 주행면의 변경을 센싱하면, 카트로봇의 진행 방향으로 배치된 설치물과의 거리를 장애물 센서가 센싱하여 카트로봇의 이동부를 제어한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 이동을 제어하는 카트로봇은 주행면의 변경 및 진출 시점에서 이동부에 인가되는 전기 에너지의 크기를 증가시킨다.
본 발명의 일 실시예에 의한 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 이동을 제어하는 카트로봇은 무빙워크로 카트로봇이 진입하여 발생한 주행면의 변경 이후 카트로봇의 전방에서 장애물 센서가 센싱한 거리가 미리 설정된 진출거리기준값 이상이며 카트로봇의 경사각도가 감소할 경우, 제어부는 포스 센서가 센싱한 힘에 비례하여 이동부에 인가되는 전기 에너지의 크기를 증가시킨다.
본 발명의 일 실시예에 의한 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 이동을 제어하는 카트로봇은 카트로봇의 경사각도가 카트로봇밀림각도 이상인 경우 이동부의 모터의 락을 설정한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 이동을 제어하는 카트로봇은 경사각도가 카트로봇밀림각도 이하이며 오르막 경사인 경우, 제어부는 포스 센서가 센싱한 힘의 변화에 따라 이동부에 인가되는 전기 에너지의 크기를 증가시키도록 제어한다.
본 발명의 실시예들을 적용할 경우, 카트로봇이 경사면이나 무빙워크와 같이 카트가 밀리는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예들을 적용할 경우, 카트로봇이 경사면이나 무빙워크의 진입 또는 진출과 같이 주행면의 변화가 발생하는 지점에서 카트로봇과 다른 카트로봇이 충돌할 가능성을 줄인다.
본 발명의 실시예들을 적용할 경우, 카트로봇은 사용자의 제어에 따라 이동하되 무빙워크에서 안전과 이동의 효율성을 높이면서 이동할 수 있다.
본 발명의 효과는 전술한 효과에 한정되지 않으며, 본 발명의 당업자들은 본 발명의 구성에서 본 발명의 다양한 효과를 쉽게 도출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 카트로봇의 외관을 보여준다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 카트로봇의 제어모듈의 구성요소를 보여준다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 제어모듈이 카트로봇이 위치한 영역을 확인하여 파워 어시스트 모드를 수행하는 과정을 보여준다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 카트로봇에 배치된 장애물 센서들이 센싱하는 범위를 보여준다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 무빙워크 내에서 카트로봇의 장애물들이 무빙워크를 센싱하는 과정을 보여준다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 무빙워크의 진출 지점에서 장애물 센서의 센싱 범위를 보여준다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 오르막 경사에서 카트로봇의 파워 어시스트 모드가 동작하는 과정을 보여준다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 내리막 경사에서 카트로봇의 파워 어시스트 모드가 동작하는 과정을 보여준다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 카트로봇이 평행 무빙워크에 진입하는 과정을 보여준다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 발명을 구현함에 있어서 설명의 편의를 위하여 구성요소를 세분화하여 설명할 수 있으나, 이들 구성요소가 하나의 장치 또는 모듈 내에 구현될 수도 있고, 혹은 하나의 구성요소가 다수의 장치 또는 모듈들에 나뉘어져서 구현될 수도 있다.
이하, 본 명세서에서 사용자를 추종하며 자율적으로 이동하거나 사용자의 제어에 따라 전기적 에너지에 기반하여 이동하는 장치들을 스마트 카트로봇, 카트로봇 로봇 혹은 줄여서 카트라고 한다. 카트로봇은 대형 마트나 백화점 등 매장 내에서 사용할 수 있다. 또는 공항이나 항만과 같이 여행객들이 많이 이동하는 공간 내에서 사용자들이 카트로봇을 사용할 수 있다. 그리고 카트로봇은 골프장과 같은 레저 공간에서도 사용될 수 있다.
또한, 카트로봇은 사용자의 위치를 추적하여 사용자를 따르면서 소정의 보관 공간을 가지는 모든 장치를 포함한다. 카트로봇은 사용자가 밀거나 당기는 등의 제어에 따라 전기적 동력을 이용하여 이동하는 모든 장치를 포함한다. 그 결과, 사용자는 카트로봇을 전혀 조정할 필요 없이 카트로봇을 이동시킬 수 있다. 또한 사용자는 매우 작은 힘을 들여서 카트로봇을 이동시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 카트로봇의 외관을 보여준다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 카트로봇의 제어모듈(150)의 구성요소를 보여준다. 도 1의 x, y, z 축은 카트로봇을 중심으로 하는 3차원 축을 도시한 것이다.
카트로봇(100)는 수납부(110)와 핸들 어셈블리(120), 제어모듈(150), 이동부(190a, 190b)를 포함한다. 수납부(110)는 사용자에 의해 사물이 수납되거나 적재되는 공간이다. 핸들 어셈블리(120)는 사용자가 카트로봇(100)를 수동으로 이동을 제어하거나, 반자동으로 이동을 제어할 수 있도록 한다.
핸들 어셈블리(120)를 이용하여 사용자는 카트로봇(100)를 전후로 밀거나 방향을 변경할 수 있다. 이 경우, 핸들 어셈블리(120)에 가해진 힘의 크기나 좌우 힘의 차이에 따라 카트로봇(100)는 전기적 에너지를 이용하여 반자동으로 주행할 수 있도록 한다.
제어모듈(150)는 카트로봇(100)의 이동을 제어한다. 특히, 제어모듈(150)는 사용자를 추종할 수 있도록 카트로봇(100)의 자율 주행을 제어한다. 또한, 제어모듈(150)은 사용자가 작은 힘으로 카트로봇을 밀거나 당길 때 사용자의 힘을 보조하여 카트로봇이 주행하는 반자율 주행(파워 어시스트)을 제어한다.
제어모듈(150)은 이동부(190)를 제어할 수 있다. 이동부(190)는 제어부(250)가 생성한 이동 경로를 따라 카트로봇을 이동시킨다. 이동부(190)는 이동부(190)를 구성하는 바퀴를 회전시킴으로써 카트로봇을 이동시킬 수 있다. 이동부(190)에 의한 카트로봇 이동은 휠의 회전속도와 회전한 횟수, 방향 등에 기반하여 카트로봇(100)의 위치를 제어부(250)가 확인할 수 있도록 한다. 제어부(250)가 생성한 이동 경로는 카트로봇의 좌측 바퀴와 우측 바퀴에 인가하는 각속도를 포함한다.
또한 카트로봇(100)의 여러 영역에 사용자의 추종을 위한 사용자 위치를 추적하는 측위 센서가 배치될 수 있다. 또한 카트로봇(100)의 여러 영역에는 주변의 장애물을 센싱하기 위한 장애물 센서가 배치될 수 있다. 도 2를 참조한다.
도 2는 제어모듈(150)을 구성하는 논리적 구성요소들인 측위센서(210), 포스센서(240), 장애물 센서(220), 인터페이스부(230), 제어부(250), IMU 센서(260), 통신부(280)를 도시한 도면이다.
장애물 센서(220)는 카트로봇의 주변에 배치된 장애물을 센싱한다. 장애물 센서(220)는 사람, 벽, 사물, 고정물 또는 설치물(installed object) 등과 카트로봇과의 거리를 센싱할 수 있다. 또는 장애물 센서(220)는 카트로봇 주변의 사물/사람/설치물 등의 영상을 촬영할 수 있다. 장애물 센서(220)는 카트로봇(100)의 하단에 배치될 수 있다.
예를 들어 155에서 지시되는 영역에 카트로봇의 전/좌/우/후방의 장애물을 센싱하기 위해 다수의 장애물 센서(220)들이 배치될 수 있다. 장애물 센서(220)는 카트로봇(100)의 하단에 동일한 높이에 배치될 수 있다. 또는 장애물 센서(220)는 카트로봇(100)의 하단에 둘 이상의 높이가 다른 영역에 배치될 수 있다. 또한 전면/양측면과 같이 카트로봇(100)가 이동하는 방향으로 장애물 센서가 배치될 수 있다. 또는 카트로봇(100)가 후진할 경우, 전면 및 후면, 양측면에 장애물 센서가 배치될 수 있다.
측위 센서(210)는 자율 주행을 지원하는 카트로봇에 필수 구성요소이다. 그러나 반자율 주행(파워 어시스트) 주행 만을 지원하는 카트로봇의 경우 측위 센서(210)는 선택적으로 배치될 수 있다.
측위 센서(210)는 송신모듈(500)을 소지하는 사용자의 위치를 추적할 수 있으며, 카트로봇(100)의 상단 또는 측면 등에 배치될 수 있다. 그러나 이들 센서들의 위치는 실시예에 따라 다양하게 변경될 수 있으며 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 그리고 센서들의 위치와 무관하게 제어모듈(150)은 센서들을 제어하거나 센서들이 센싱한 정보를 활용한다. 즉, 센서들은 물리적 위치에 상관없이 논리적으로 제어모듈(150)의 구성요소이다.
측위센서(210)는 송신모듈(500)로부터 신호를 수신하여 송신모듈(500)의 위치를 측정한다. 측위 센서(210)가 UWB(Ultra-wideband)를 이용할 경우, 사용자는 측위 센서(210)에게 소정의 신호를 송신하는 송신모듈(500)을 소지할 수 있다. 그리고 측위 센서(210)는 송신모듈(500)의 위치로 사용자의 위치를 확인할 수 있다. 일 실시예로 사용자는 손목에 부착하는 밴드 형태의 송신모듈(500)을 소지할 수 있다.
또한, 핸들 어셈블리(120)에는 사용자에게 소정의 정보를 출력하는 인터페이스부가 배치될 수 있으며, 인터페이스부 역시 제어모듈(150)의 제어를 받는 구성요소가 될 수 있다. 그리고 핸들 어셈블리(120)는 사용자가 카트로봇을 밀거나 당기는 힘을 센싱하는 포스 센서(240)를 포함한다.
포스 센서(240)는 핸들 어셈블리(120)의 조작에 의해 힘의 변화가 가해지는 카트로봇(100)의 외부 또는 내부에 배치될 수 있다. 포스 센서(240)의 위치나 구성은 다양하게 적용될 수 있으며 본 발명의 실시예들은 특정한 포스 센서(240)에 한정되지 않는다.
포스센서(240)는 핸들 어셈블리(120)에 배치되거나 핸들 어셈블리(120)에 연결된 카트로봇(100)의 외부 또는 내부에 배치된다. 포스센서(240)는 사용자가 핸들 어셈블리(120)에 힘을 가할 경우, 힘의 크기나 힘의 변화 등을 센싱한다. 포스 센서(240)는 홀 센서, 마그네틱 타입 센서, 버튼식 센서 등 다양한 센서를 포함한다. 포스 센서(240)는 좌측 포스센서와 우측 포스센서로 각각 핸들 어셈블리(120) 또는 카트로봇(100) 내부 또는 외부에 배치될 수 있다.
IMU 센서(Inertial Measurement Unit Sensor)(260)는 카트로봇(100)가 기울어졌는지 여부를 판단한다. IMU 센서는 카트로봇의 주행면이 변경되었는지를 센싱한다. IMU 센서는 평면 무빙워크와 경사 무빙워크를 모두 센싱할 수 있다.
평면 무빙워크의 경우, 무빙워크에 카트로봇이 진입하면서 카트로봇이 짧은 시간 내에 기울어진다. IMU 센서는 일시적으로 카트로봇의 경사각이 증가 후 감소할 경우에 평면 무빙 워크에 진입하였음을 확인한다.
카트로봇(100)의 전방에 배치된 이동부(190a)와 후방의 이동부(190b)가 평면에 배치되지 않은 경우, IMU 센서는 전방과 후방의 이동부의 기울어진 각도를 센싱할 수 있다.
장애물 센서(220)는 카트로봇의 주변에 배치된 장애물을 센싱한다. 장애물 센서는 거리를 측정하거나 영상을 취득하여 영상 내에서 장애물을 확인하는 센서를 포함한다. 거리 측정을 위한 장애물 센서(220)는 적외선 센서나 초음파 센서, 라이다 센서 등을 일 실시예로 한다.
또한 장애물 센서(220)는 뎁스 센서 혹은 RGB 센서를 포함한다. RGB 센서의 경우 영상 내에서 장애물과 설치물을 감지할 수 있다. 뎁스 센서는 영상 내에서 각 지점 별 뎁스 정보를 산출한다.
또한 장애물 센서(220)는 TOF(Time of Flight) 센서를 포함한다.
제어부(250)는 송신모듈의 위치정보를 누적하여 저장하고, 저장된 송신모듈의 위치정보에 대응하는 이동 경로를 생성한다. 누적하여 위치정보를 저장하기 위해서 제어부(250)는 송신모듈(500) 및 카트로봇(100)의 위치정보를 일정한 기준점을 기반으로 하는 절대위치정보(절대좌표)로 저장할 수 있다.
또는 제어부(250)는 장애물 센서(220)와 IMU 센서(260)를 이용하여 주행면에 변화가 발생했는지 확인하여 카트로봇의 이동을 제어할 수 있다.
또한 제어부(250)는 포스 센서(240)가 센싱한 힘의 변화 또는 크기에 따라, 이동부의 이동 방향 또는 이동 속도를 제어한다. 또는 제어부(250)는 이동 속도를 제어하기 위해 이동부의 모터에 더 많은 전기에너지가 제공되도록 이동부(190)를 제어할 수 있다.
또한, 제어부(250)는 장애물 센서(220)가 센싱한 값을 이용하여 카트로봇 주변에 배치된 설치물을 검출한다. 제어부(250)는 카트로봇의 측면 및 전면에 배치된 장애물 센서(220)를 이용하여 설치물을 확인할 수 있다.
특히 장애물 센서(220)는 무빙워크와 같은 설치물을 감지하며, 제어부(250)는 카트로봇이 무빙워크에 진입하였는지, 혹은 카트로봇이 무빙워크를 진출하는지를 판단할 수 있다.
주행면의 변화란 카트로봇이 평면인 주행 공간에서 경사가 있는 주행공간으로 진입하는 경우 또는 역으로 경사가 있는 주행 공간에서 평면인 주행 공간으로 이동하는 상황에서 주행면의 각도의 변화가 발생하는 것을 의미한다.
또는 주행면의 변화는 동일한 재질의 바닥의 경사도가 변화하는 경우와 카트로봇이 무빙워크로 진입하거나 혹은 카트로봇이 무빙워크를 진출하는 경우를 포함한다. 무빙워크는 경사 무빙워크와 평면 무빙워크를 모두 포함한다.
또한 주행면의 변화는 무빙워크로의 진입뿐만 아니라, 카트로봇이 이동함에 있어서 저항을 더 많이 받는 주행면과 그렇지 않은 주행면의 변화도 포함한다. 예를 들어, 카트가 밀리지 않도록 바닥면에 마찰을 증가시키는 재질이 배치된 영역으로 카트로봇이 진입할 경우 주행면의 변화가 발생한다.
즉, 제어부(250)는 IMU 센서(260)가 주행면의 변경을 센싱하면, 카트로봇의 진행 방향으로 배치된 설치물과의 거리를 장애물 센서가 센싱하도록 제어하고 카트로봇이 주행면을 진출하는 시점을 산출하여 진출하는 시점에 이동부(190)에 인가되는 전기 에너지의 크기를 증가시킨다. 이때, 전기 에너지의 크기란, 사용자가 카트로봇을 미는 힘에 비례하여 증가될 수 있다.
카트로봇(100)의 제어부(250)는 인공지능모듈을 추가로 탑재할 수 있다. 장애물 센서(220)와 IMU 센서(260) 등은 센싱된 값을 제어부(250)에게 제공하면, 제어부(250) 내의 인공지능모듈이 센싱된 값을 입력받아 주행면 변경이 발생했는지 여부를 판단할 수 있다. 인공지능모듈은 기계학습(machine learning) 또는 딥러닝 네트워크(Deep Learning Network)를 일 실시예로 한다.
카트로봇의 제어부(250)는 인공지능 모듈을 이용하여 상황인식(Context Awareness)을 수행할 수 있다. 마찬가지로, 센싱된 값들, 사용자의 제어, 또는 다른 카트로봇들이나 서버로부터 수신된 정보 등을 인공지능 모듈의 입력값으로 하여 제어부(250)는 카트로봇(100)의 상황을 인식할 수 있다.
또한, 카트로봇의 제어부(250)는 인공지능 모듈을 이용하여 입력된 이미지 정보들을 판독할 수 있다. 즉, 제어부(250)는 이미지 프로세싱(image processing)을 수행할 수 있다.
전술한 인공지능모듈은 추론 엔진(inference engine), 뉴럴 네트워크(neural network), 확률모델(probability model)을 포함할 수 있다. 그리고 인공지능 모듈은 다양한 데이터에 기반한 지도학습(supervised learning) 또는 비지도학습(unsupervised learning)을 수행할 수 있다.
또한, 인공지능모듈은 사용자의 음성을 인식하여 이로부터 정보를 추출하기 위해 자연어 처리(natural language processing)을 수행할 수 있다.
또한, 카트로봇(100)의 제어부(250)는 음성 인식(Voice Recognition), TTS(Text To Speech) 기능을 제공한다.
이하, 카트로봇이 경사면 또는 평면 등의 무빙워크를 진입하거나 진출할 경우, 카트로봇의 이동 속도나 방향을 제어하는 과정에 대해 살펴본다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 제어모듈이 카트로봇이 위치한 영역을 확인하여 파워 어시스트 모드를 수행하는 과정을 보여준다.
도 3은 제어부(250)가 IMU 센서(260)를 이용하여 경사각을 산출할 수 있다. 경사각이 + 또는 -로 변화하거나, 경사각이 +와 - 값을 반복하여 산출될 경우 제어부(250)는 주행면의 변경이 이루어 졌음을 확인한다.
제어부(250)는 IMU 센서(260)를 기반으로 경사각을 모니터링한다(S11). 일 실시예로, IMU 센서(260)가 이동부 중 전방에 배치된 이동부(190a)와 후방에 배치된 이동부(190b) 사이의 높이의 차이로 발생한 카트로봇의 기울기를 센싱할 수 있다.
경사각도가 K 도 이상인 경우(S12), 제어부(250)는 카트로봇이 경사면의 무빙워크로 진입한 것으로 판단한다(S13). 여기서 K 도는 경사로 판단할 수 있는 최소 각도를 의미한다. 예를 들어 3도, 혹은 5도와 같이, 경사면으로 판단할 수 있는 최소 기준 각도를 의미한다.
따라서 K도 이상인 경우에 제어부(250)는 카트로봇이 경사면으로 진입한 것으로 판단한다. 이를 위해 제어부(250)는 별도의 경사면 진입 플래그를 ON 시킬 수 있다.
K도는 기울기의 절대값으로 판단할 수 있다. 따라서, 제어부(250)는 오르막 기울기 또는 내리막 기울기로 산출된 경사각을 절대값으로 변환하여 K 도와 비교할 수 있다.
이후 제어부(250)는 카트로봇의 측면과 전면에 배치된 장애물 센서, 예를 들어 TOF 센서를 이용하여 카트로봇과 장애물과의 거리를 모니터링한다(S14).
모니터링 결과 장애물 과의 거리가 진출거리기준값(D) 이상인 경우에, 제어부(250)는 카트로봇이 무빙 워크의 좌측/우측 가이드 라인을 센싱하지 않게 되었는지를 더 확인하기 위해 경사각의 변화를 확인한다(S16).
만약, 경사각의 변화도 발생한 경우, 즉 무빙워크의 진출로, 이전에 유지된 카트로봇의 기울기에 각도의 변화가 발생한 경우(S16), 제어부(250)는 카트로봇이 무빙워크를 진출하는 것으로 판단한다(S17) 따라서, 제어부(250)는 카트로봇의 이동 속도를 증가시키는 파워 어시스트 모드로 동작한다.
즉, 카트로봇의 전방에서 장애물 센서가 센싱한 거리가 미리 설정된 진출거리기준값 이상이며 카트로봇의 경사각도가 감소할 경우, 제어부(250)는 포스 센서(250)가 센싱한 힘에 비례하여 이동부(190)에 인가되는 전기 에너지의 크기를 증가시킨다.
예를 들어, 핸들 어셈블리가 1의 힘을 주고 이에 대응하는 이동 속도가 1에 해당할 경우를 가정한다. 무빙워크의 진출 시점에서 제어부(250)는 카트로봇의 이동 속도를 1.5로 증가시킬 수 있다.
또는 오르막 경사 무빙워크의 진출 시점에서 제어부(250)는 카트로봇의 이동 속도를 1.7로 증가시킬 수 있다.
반대로, 내리막 경사 무빙워크의 진출 시점에서 제어부(250)는 카트로봇의 이동 속도를 1.3으로 증가시킬 수 있다. 이는 오르막 경사와 내리막 경사에서 제어부(250)는 파워 어시스트 모드를 수행하되 카트로봇의 이동 속도를 달리 조절하는 예시이다.
한편 제어부(250)는 S15에서 좌측면/우측면 또는 전방의 거리가 멀어진 경우라 하여도 경사각의 변화가 없다면 무빙워크를 진출하지 않는 것으로 판단한다.
도 3에서 좌측면/우측면의 장애물 센서는 무빙워크에 진입할 경우 일정한 거리를 지속하여 감지한다. 특히 카트로봇의 좌측전방 및 우측전방의 장애물 센서는 무빙워크의 좌측/우측 가이드 설치물을 지속적으로 센싱하여 가이드 설치물이 제거된 시점에서 제어부(250)는 무빙워크의 진출을 판단할 수 있다.
그 결과 제어부(250)는 무빙워크의 진출 시점을 인공지능적으로 정확하게 판단하여 사용자가 무빙워크 진출 시 쉽게 카트로봇을 밀수 있도록 파워 어시스트 모드를 제공한다.
도 3의 실시예를 적용할 경우, 카트로봇(100)의 IMU 센서(260)는 높이 방향(z)으로의 기울어진 각도를 센싱한다. IMU 센서(260) 또는 제어부(250)는 각도의 크기도 산출할 수 있다.
그리고 제어부(250)는 카트로봇 측면과 정측면에 배치된 장애물 센서들(예를 들어 TOF 센서)를 통해 무빙워크 중간에 있는 경우와 끝부분의 진출로에 있는 경우를 판별한다. 이는 도 3 내지 5에서 다시 설명한다.
제어부(250)는 카트로봇의 IMU 센서(260)가 센싱한 값을 누적 저장하여, 카트로봇의 기울어짐이 완만해질 경우, 즉 카트로봇의 경사각이 완만하게 낮아질 경우, 카트로봇이 무빙워크의 끝부분에서 진출하는 것으로 판단한다.
이 과정에서 정확도를 높이기 위해 제어부(250)는 장애물 센서들을 이용한 무빙워크의 좌측/우측 시설물을 센싱한 값을 누적 저장하여 장애물 센서가 센싱한 거리 값이 갑자기 증가할 경우에 카트로봇(100)가 무빙워크의 진출 상태인 것으로 확인한다.
이때, 무빙워크에서 카트로봇(100)가 밀리는 것을 막기 위해 모터의 구동을 홀딩(holding) 또는 락(lock)을 통해 중지시켰던 제어부(250)는 모터의 홀딩이나 락을 풀고 진행 방향으로 파워 어시스트 모드를 구동한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 카트로봇에 배치된 장애물 센서들이 센싱하는 범위를 보여준다. 다수의 장애물 센서들이 카트로봇의 좌측, 우측, 전방 및 좌측전방과 우측전방에 배치된다. 실선으로 구성된 화살표들이 장애물 센서들이 센싱하는 방향이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 무빙워크 내에서 카트로봇의 장애물들이 무빙워크를 센싱하는 과정을 보여준다.
도 5는 카트로봇(100)의 사용자(1)가 무빙워크에 카트로봇을 이동시킨 상태를 보여준다. 카트로봇(100)의 측면, 전측면에 배치된 장애물 센서, 예를 들어 TOF 센서는 좌측 및 우측과 좌측 전방 및 우측 전방의 무빙워크 가이드라인을 감지한다. 전방에 대해서는 다른 사용자나 다른 카트로봇이 배치될 수 있다.
제어부(250)는 장애물 센서가 양측에서 센싱한 장애물과의 거리가 일정함을 확인한다.
예를 들어 제어부(250)는 카트로봇의 좌측에 배치된 장애물 센서들이 무빙워크의 가이드라인(3a)을 센싱한 거리 d1과 카트로봇의 우측에 배치된 장애물 센서들이 무빙워크의 가이드라인(3b)을 센싱한 거리 d2를 지속하여 저장함으로써 센싱된 거리의 증감을 확인할 수 있다.
마찬가지로 제어부(250)는 카트로봇의 좌측 전방에 배치된 장애물 센서들이 무빙워크의 가이드라인(3a)을 센싱한 거리 d3, d5와 카트로봇의 우측 전방에 배치된 장애물 센서들이 무빙워크의 가이드라인(3b)을 센싱한 거리 d4, d6를 지속하여 저장함으로써 센싱된 거리의 증감을 확인할 수 있다.
도 5와 같은 상태에서 제어부(250)는 양측 시설물(3a, 3b)과의 거리가 일정한 경우, 무빙워크로 카트로봇이 진입한 것으로 판단한다. 제어부(250)는 카트로봇이 이동하지 않게 이동부(190)의 모터를 일시적으로 락을 설정하여 카트로봇이 일정한 외력이 있지 않는 이상 움직이지 않도록 한다.
특히, 경사 상태에서 카트로봇(100)의 기울어진 정도가 미리 설정된 경사각 이상인 경우에 제어부(250)는 카트로봇(100)가 밀리지 않도록 고정시킬 수 있다.
다만, 사용자가 카트로봇을 자유로이 밀거나 당길 경우에는 그에 따라 카트로봇의 이동이 제어될 수 있도록 한다. 이를 위해 제어부는 다음과 같이 파워 어시스트 모드를 구현할 수 있다. 파워 어시스트 모드의 일 실시예로 제어부(250)는 이동부(190)에 인가되는 전기에너지의 크기를 증가시키거나 감소시킬 수 있다.
정리하면, 제어부(250)는 IMU 센서(260)가 센싱한 카트로봇의 경사각이 꾸준한 상태로 유지되고, 측면에 배치된 장애물 센서로부터 측정된 값(장애물과의 거리)이 일정한 범위 내의 값으로 확인되면, 무빙워크 중간에 카트로봇이 위치하고 있는 것으로 판단한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 무빙워크의 진출 지점에서 장애물 센서의 센싱 범위를 보여준다. 도 6에서 무빙워크(3a, 3b)가 끝나는 시점에서 좌측 전방에서 장애물을 센싱한 거리 d3/d5가 증가하였다. 이는 좌측 전방의 장애물 센서가 외부의 벽(5a)을 센싱함으로써 장애물과의 거리가 증가하였기 때문이다.
마찬가지로, 도 6에서 무빙워크(3a, 3b)가 끝나는 시점에서 우측 전방에서 장애물을 센싱한 거리 d4/d6가 증가하였다. 우측 전방의 장애물 센서가 외부의 벽(5b)을 센싱함으로써 장애물과의 거리가 증가하였기 때문이다.
제어부(250)는 좌측 전방 및 우측 전방의 장애물과의 거리를 센싱하는 장애물 센서가 센싱한 거리가 도 5와 달리 급격히 증가할 경우, 이는 무빙워크를 진출하는 지점으로 판단한다.
그리고, 사용자가 카트로봇(100)를 밀 경우, 무빙워크 진행 방향으로 이동 속도가 증가하도록 제어부(250)가 이동부(190)를 제어한다. 그 결과 파워 어시스트 모드로 카트로봇(100)가 무빙워크를 진출할 수 있다.
전술한 실시예를 적용할 경우, 제어부(250)는 카트로봇 로봇이 경사가 진 무빙워크 등에 진입/진출할 때 경사에 의해 카트로봇 로봇이 미끄러지지 않도록 카트로봇을 제어한다.
특히, 카트로봇이 무빙워크를 진출할 경우 사용자가 큰 힘으로 무거운 카트로봇을 밀지 않아도 제어부(250)가 진출 상황을 모니터링 하여 전기 에너지를 더 많이 이동부에 인가한다. 그 결과 사용자가 쉽게 카트로봇을 제어하여 경사로를 빠져 나올 수 있게 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 오르막 경사에서 카트로봇의 파워 어시스트 모드가 동작하는 과정을 보여준다. 경사각의 감지는 IMU 센서(260)가 감지한다.
사용자가 핸들 어셈블리(120)를 미는 힘을 PushPower라 한다. 제어부(250)가 파워 어시스트 모드를 위해 이동부(190)의 모터에 인가하는 전기 에너지의 크기를 EnergyUnit(줄여서 E_Unit 이라 함)이라 한다. 카트로봇(100)와 바닥과의 경사각도를 θ라 한다.
이때, 제어부(250)는 다음과 같은 함수를 이용하여 EnergyUnit을 산출할 수 있다.
오르막 경사인 경우 제어부(250)는 Upward 함수를 이용하여 이동부(190)의 모터에 인가할 전기 에너지의 크기를 산출한다. Upward는 PushPower에 비례하며 θ에도 비례하는 값을 산출한다. LandInertia는 바닥면이 고르지 않거나 바닥면이 가지는 재질적 특징 등으로 카트로봇 이동을 방해하는 정도를 의미한다. 무빙워크는 통상적으로 카트로봇의 이동을 방해하는 지면이므로 LandInertia가 증가한다.
제어부(250)는 Upward 함수를 이용하여 이동부(190)의 모터에 인가할 전기 에너지의 크기를 산출하여 1차적으로 카트로봇의 이동속도를 계산하여 이동 속도가 원래 예측했던 속도보다 낮을 경우, LandInertia 값을 증가시켜 다시 이동부(190)의 모터에 인가할 전기 에너지의 크기를 산출할 수 있다. LandInertia 값은 초기에 미리 셋팅될 수 있다.
EnergyUnit = Upward(PushPower, θ) + LandInertia
그 결과 제어부(250)는 오르막 경사에서 오르막 경사도에 비례하여 이동부(190)의 모터에 인가할 전기 에너지의 크기를 산출하고 산출된 크기의 에너지를 모터에 인가한다. 사용자는 평지에서나 오르막에서도 동일한 힘으로 카트로봇을 밀며 오르막 경사에서도 카트로봇(100)가 쉽게 이동하도록 제어할 수 있다.
도 7에서 오르막 경사이며 카트로봇을 밀거나 당길 수 있는 경사도인 경우, 예를 들어 경사갓도가 카트로봇밀림각도 이하이며 오르막 경사인 경우, 제어부(250)는 포스 센서(240)가 센싱한 힘의 변화에 따라 이동부에 인가되는 전기 에너지의 크기를 증가시키도록 제어할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 내리막 경사에서 카트로봇의 파워 어시스트 모드가 동작하는 과정을 보여준다. 경사각의 감지는 IMU 센서(260)가 감지한다.
카트로봇(100)와 바닥과의 경사각도를 θ라 한다. 이때, 제어부(250)는 다음과 같은 함수를 이용하여 EnergyUnit을 산출할 수 있다.
한편, 내리막 경사인 경우에도 제어부(250)는 Downward 함수를 이용하여 이동부(190)의 모터에 인가할 전기 에너지의 크기를 산출한다. Downward는 PushPower에 비례하며 θ에는 반비례하는 값을 산출한다.
마찬가지로 제어부(250)는 바닥면이 고르지 않아서 카트로봇의 이동을 방해하는 정도로 LandInertia 값을 적용한다. 카트로봇의 이동 속도가 예측했던 속도보다 낮을 경우 LandInertia 값을 증가시켜 다시 이동부(190)의 모터에 인가할 전기 에너지의 크기를 산출할 수 있다.
EnergyUnit = Downward(PushPower, θ) + LandInertia
그 결과 제어부(250)는 내리막 경사에서 내리막 경사도에 반비례하여 이동부(190)의 모터에 인가할 전기 에너지의 크기를 산출하고 산출된 크기의 에너지를 모터에 인가한다. 내리막에서는 카트로봇이 갑자기 내려갈 수 있으므로, 평지보다 적은 전기 에너지를 카트로봇의 이동부에 인가한다. 그 결과 내리막에서 사용자는 안전하게 카트로봇을 제어할 수 있다.
제어부(250)는 카트로봇에 인가된 PushPower와 카트로봇의 이동 속도를 통해 LandInertia를 증감시킬 수 있다. 제어부(250)는 Upward/DownWard를 통해 경사각을 반영한 전기 에너지인 EnergyUnit이 이동부(190)에 인가된 후에 카트로봇의 이동 속도가 PushPower와 비교하여 높거나 낮을 경우 LandInertia를 재조정할 수 있다.
도 8에서 경사각도가 카트로봇밀림각도 이하이며 내리막 경사인 경우, 제어부(250)는 포스 센서(240)가 센싱한 힘의 변화에 따라 이동부(190)에 인가되는 전기 에너지의 크기를 감소시키도록 제어한다.
파워 어시스트 모드가 아닌 경우 사용자가 5의 힘을 인가할 때 카트로봇의 이동 속도는 10 cm/sec 이며, 사용자가 10의 힘을 인가할 때 카트로봇의 이동 속도는 20 cm/sec 이다. 오르막 경사인 경우, 속도는 평지와 같이 유지되도록 인가되는 힘의 크기(에너지 단위, EnergyUnit 또는 E_Unit)가 증가된다.
사용자가 인가한 힘 (PushPower) 평지- 파워 어시스트 모드에서 인가된 에너지단위 오르막 경사 파워 어시스트 모드에서 인가된 에너지단위 내리막 경사 파워 어시스트 모드에서 인가된 에너지단위
5 30 E_Unit 45 E_Unit 25 E_Unit
10 50 E_Unit 55 E_Unit 45 E_Unit
표 1에 제시된 바와 같이, 사용자가 핸들 어셈블리에 5의 힘을 인가할 경우, 평지에서는 파워 어시스트 모드로 동작하기 위해 제어부(250)가 이동부(190)에 30 이라는 단위의 전기 에너지를 인가한다. 마찬가지로 사용자가 핸들 어셈블리에 10의 힘을 인가할 경우 평지에서는 파워 어시스트 모드로 동작하기 위해 제어부(250)가 이동부(190)에 50 이라는 단위의 전기 에너지를 인가한다.
한편, 오르막 경사에서 파워 어시스트 모드를 구현할 경우, 사용자가 핸들 어셈블리에 5의 힘을 인가할 경우, 제어부(250)가 이동부(190)에 45 라는 단위의 전기 에너지를 인가한다. 이는 카트로봇(100)가 오르막을 올라가는데 더 많은 힘이 필요하므로, 사용자의 힘(5)은 그대로 유지하되, 제어부(250)가 더 많은 전기 에너지를 이동부(190)로 제공한다.
그 결과 사용자는 평지와 같이 오르막에서도 카트로봇을 쉽게 이동시킬 수 있다. 마찬가지로, 사용자가 인가한 힘이 10인 경우 오르막 경사에서 제어부(250)가 이동부(190)에 55 라는 단위의 전기 에너지를 인가한다.
또한, 내리막 경사에서 파워 어시스트 모드를 구현할 경우, 내리막에서 카트로봇이 급속히 내려가는 문제를 해결하기 위해, 제어부(250)는 평지보다 적은 전기 에너지를 카트로봇에 인가한다.
내리막 경사에서 파워 어시스트 모드를 구현할 경우, 사용자가 핸들 어셈블리에 5의 힘을 인가할 경우, 제어부(250)가 이동부(190)에 25 라는 단위의 전기 에너지를 인가한다. 이는 카트로봇(100)가 내리막을 내려가는데 더 적은 힘이 필요하므로, 사용자의 힘(5)은 그대로 유지하되, 제어부(250)가 더 적은 전기 에너지를 이동부(190)로 제공한다.
그 결과 사용자는 평지와 같이 내리막에서도 카트로봇이 갑자기 빨리 이동하는 문제 없이 쉽게 카트로봇을 이동시킬 수 있다. 마찬가지로, 사용자가 인가한 힘이 10인 경우 내리막 경사에서 제어부(250)가 이동부(190)에 45 라는 단위의 전기 에너지를 인가한다.
표 1을 정리하면 다음과 같다.
제어부(250)는 포스 센서가 센싱한 힘에 대응하여 이동부에 인가할 전기 에너지를 산출한다. 이동부에 인가된 전기 에너지는 카트로봇을 이동시킨다. 그 결과 사용자는 적은 힘으로 카트로봇을 이동시킬 수 있다.
표 1에 제시된 바와 같이, 제어부(250)는 평지에서 포스 센서(240)가 센싱한 제1값에 비례하여 이동부(190)에 인가할 전기 에너지 E1을 산출한다. 마찬가지로 제어부(250)는 오르막 경사에서 포스 센서(240)가 센싱한 동일한 제1값에 비례하여 이동부(190)에 인가할 전기 에너지 E2를 산출한다. 그리고 제어부(250)는 내리막 경사에서 포스 센서(240)가 센싱한 동일한 제1값에 비례하여 이동부(190)에 인가할 전기 에너지 E3를 산출한다.
이때, E1, E2, E3는 "E3 < E1 < E2"의 관계를 가진다.
예를 들어 표 1에 제시된 바와 같이, 포스센서가 센싱한 동일한 힘 5에 대해 제어부(250)는 평지에서는 30, 오르막 경사에서는 45, 내리막 경사에서는 25 단위의 전기 에너지를 산출한다.
그리고, 경사각도에 따라서도 E2와 E3이 달라질 수 있다. 예를 들어 제어부(250)는 오르막 경사의 각도가 증가할 경우 E2를 증가시킨다. 오르막 경사의 각도가 증가하면 그만큼 카트로봇이 이동하는데 에너지를 더 많이 필요로 하기 때문이다.
또한 제어부(250)는 내리막 경사의 각도가 증가할 경우 E3을 감소시킨다. 내리막 경사의 각도가 증가하면 그만큼 카트로봇이 이동하는데 에너지를 더 적게 필요로 하기 때문이다.
물론, 오르막 경사나 내리막 경사가 카트로봇 밀림각도 이상인 경우 제어부(250)는 카트로봇이 이동하지 않도록 락을 걸 수 있다.
도 7 및 도 8은 카트로봇의 경사각에 따라 파워 어시스트 모드가 동작하는 과정을 살펴보았다. 그러나, 경사각이 일정한 크기 이상인 경우(예를 들어 10도 이상, 또는 15도 이상인 경우) 카트로봇이 밀리는 문제가 발생할 수 있다. 제어부(250)는 카트로봇의 경사각에 따라 무빙워크에서 카트로봇의 이동을 막도록 모터의 락을 설정할 수 있다. 모터 락이 설정되면 제어부(250)는 카트로봇을 정지시켜 아예 움직이지 않도록 제어할 수 있다. 혹은 제어부(250)는 포스 센서(240)가 강한 힘을 센싱한 경우에만 카트로봇이 움직이도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 카트로봇의 경사도가 미리 설정된 카트로봇밀림각도 이상인 경우 제어부(250)는 이동부(190)의 모터의 락을 설정한다. 그리고, 평지에서 카트로봇을 이동시키는데 있어 포스 센서(240)가 센싱하는 최소의 힘이 PushPower=2 인 경우, 제어부(250)는 모터의 락이 설정되면 포스 센서(240)가 센싱하는 힘의 크기(PushPower) 가 4일 경우에 모터의 락을 해제하여 카트로봇(100)가 이동하도록 제어한다.
물론, 모터의 락이 설정된 상태에서 제어부(250)는 카트로봇이 무빙워크를 진출할 경우에 모터의 락을 해제한 후, 제어부(250)는 카트로봇의 이동부에 인가하는 전기 에너지의 크기를 증가시킬 수 있다.
또한, 표 1에 상세히 설명된 바와 같이, 무빙워크 중간에서 경사각이 일정 크기 이하(예를 들어 카트로봇밀림각도 이하로 10도 이하)인 경우 제어부(250)는 사용자가 핸들 어셈블리를 밀 경우, 올라가는 방향으로 파워 어시스트 모드를 구현한다. 마찬가지로 제어부(250)는 내려가는 방향으로 파워 어시스트 모드를 구현할 수 있다.
제어부(250)는 올라가는 무빙워크의 경우 전진 파워 어시스트, 내려오는 무빙워크의 경우 후진 파워 어시스트를 제어하여 무빙워크 내에서 미세 위치 조정이 가능하도록 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 카트로봇이 평행 무빙워크에 진입하는 과정을 보여준다.
카트로봇(100)은 평면(B)을 주행하다가 평행 무빙워크(MW)로 21과 같이 진입한다. 이때, 카트로봇(100)의 앞쪽 바퀴는 평면(B)과 평행 무빙워크(MW) 사이의 경계(B1)에서 올라간다(반대로 내려갈 수도 있다). 그 결과 카트로봇(100)의 IMU 센서(260)는 카트로봇(100)이 θ1만큼 기울어진 것을 센싱한다.
그리고 카트로봇(100)이 진행하며 22와 같이 카트로봇(100)은 수평이 된다. 이후 23에 도시된 바와 같이 카트로봇(100)의 뒤쪽 바퀴는 평면(B)과 평행 무빙워크(MW) 사이의 경계(B1)에서 올라간다(반대로 내려갈 수도 있다). 그리고 카트로봇(100)이 완전히 평행 무빙워크(MW)에 진입하면 24와 같이 다시 수평을 유지한다.
따라서, 제어부(250)는 IMU 센서(260)에 의한 경사-수평-경사-수평을 센싱하는 과정에서 주행면이 변경되었음을 확인할 수 있다. 특히 평면 무빙워크는 진입 후 카트로봇(100)이 수평 상태를 유지한다. 제어부(250)는 21, 22, 23, 24와 같이 카트로봇(100)의 기울기를 IMU 센서(260)가 센싱하면 평면 무빙워크로 카트로봇(100)이 진입한 것으로 판단하고 무빙워크 진출 상황을 모니터링한다.
즉, 제어부(250)는 IMU 센서(260)가 경사를 센싱 후 수평을 센싱하면, 장애물 센서(220)를 이용하여 카트로봇(100)이 평면 무빙워크에 진입하여 주행면이 변경된 것으로 판단한다.
특히, 정확도를 높이기 위해, IMU 센서(260)는 제1시점(21이 지시)의 제1경사도(θ1)와 제2시점(23이 지시)의 제2경사도(θ2)를 체크한다.
제1경사도(θ1)와 제2경사도(θ2)와 의 절대값의 크기가 오차 범위 내에서 동일한 경우 IMU 센서(260)는 경사를 센싱 후 수평을 센싱한 것으로 제어부(250)에게 통지할 수 있다. 제어부(250)는 이에 대응하여 수평 무빙워크로 진입을 판단한다.
오차 범위 내에서 동일하다는 것은 두 값의 차이가 크지 않은 경우이다. 예를 들어 제1경사도가 12도이고, 제2경사도가 12.5도와 같이 차이가 작은 경우를 의미한다. 오차 범위는 제어부(250)가 1도, 2도 등과 같이 설정할 수 있다.
제어부(250)는 정확도를 높이기 위해 장애물 센서(220)를 이용하여 주변에 무빙워크 설치물(가이드라인)이 배치되었는지 판단한다. 좌측 및 우측의 장애물 센서(220)가 지속적으로 일정한 거리로 좌측 및 우측에 장애물을 센싱하면 제어부(250)는 무빙워크 내에 카트로봇(100)이 위치한 것으로 판단한다.
이때, 도 3과 달리 카트로봇(100)이 평면 무빙워크를 진출할 경우, 다시 도 9와 같이 경사-수평-경사-수평의 카트로봇(100)의 기울기 변화가 발생할 수 있다. 제어부(250)는 도 6에 도시된 바와 같이 장애물 센서(220)를 통해 갑자기 센싱된 장애물들의 거리가 증가하면, 제어부(250)는 이동부(190)에 인가되는 전기 에너지의 크기를 증가시킬 수 있다.
또는 제어부(250)는 카트로봇(100)의 앞바퀴에셔 경사 발생 후 다시 수평을 유지할 경우, 뒷바퀴가 쉽게 평면 무빙워크(MW)를 진출할 수 있도록 이동부(190)에 인가되는 전기 에너지의 크기를 증가시킬 수 있다.
전술한 실시예를 적용한 카트로봇(100)은 무빙워크의 경사도나 주행면의 재질 등의 차이를 자동으로 감지하여 경사로에서의 카트 밀림을 방지할 수 있다. 또한, 카트로봇(100)은 무빙워크의 진출입을 감지하여 파워 어시스트 모드를 자동으로 구동하여 경사로 끝이나 주행면이 변경하는 무빙워크 진출 지점에서 사용자는 적은 힘으로도 카트로봇을 제어할 수 있다.
무빙워크의 진입과 진출을 감지하기 위해 카트로봇(100)은 IMU 센서(260)를 이용하여 경사 무빙워크로의 진입 및 진출을 감지한다. 또한 카트로봇(100)은 IMU 센서(260)를 이용하여 평면 무빙워크로의 진입 및 진출을 감지한다.
또한, 카트로봇(100)은 장애물 센서(220), 특히 TOF 센서를 이용하여 무빙워크의 좌측 및 우측에 배치된 설치물(예를 들어 가이드라인, 가이드레일 등)을 센싱한다. 카트로봇(100)은 센싱된 설치물과의 거리가 유지되는 시간, 또는 거리가 증가하는 시점 등을 확인하여 무빙워크의 진입 및 진출을 판단한다.
특히 무빙워크를 진출하는 시점에서 카트로봇(100)은 파워 어시스트 모드를 구동하거나 또는 파워 어시스트 모드 하에서 인가하는 전기 에너지의 크기를 증가시켜 카트로봇(100)이 쉽게 무빙워크를 진출할 수 있도록 한다.
또한, 경사도에 따라 카트로봇(100)은 카트의 밀림을 방지하기 위해 무빙워크 내에서 모터 락을 설정하거나 파워 어시스트 모드를 구동할 수 있다.
본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적 범위 내에서 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 반도체 기록소자를 포함하는 저장매체를 포함한다. 또한 본 발명의 실시예를 구현하는 컴퓨터 프로그램은 외부의 장치를 통하여 실시간으로 전송되는 프로그램 모듈을 포함한다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 통상의 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 따라서, 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 이해할 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 카트로봇을 이동시키는 이동부;
    카트로봇의 주변에 배치된 장애물을 센싱하는 장애물 센서;
    카트로봇의 주행면 변경을 센싱하는 IMU 센서;
    상기 카트로봇의 핸들 어셈블리에 가해진 힘의 변화를 센싱하는 포스 센서; 및
    상기 포스 센서가 센싱한 힘의 변화에 따라 상기 이동부의 이동 방향 또는 이동 속도를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 IMU 센서가 주행면의 변경을 센싱하면, 상기 카트로봇의 진행 방향으로 배치된 설치물과의 거리를 상기 장애물 센서가 센싱하도록 제어하고 상기 카트로봇이 주행면을 진출하는 시점을 산출하여 상기 진출하는 시점에 상기 이동부에 인가되는 전기 에너지의 크기를 증가시키는, 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 이동을 제어하는 카트로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주행면 변경은 무빙워크로 상기 카트로봇이 진입하여 발생하며,
    상기 IMU 센서가 상기 주행면 변경 이후 상기 이동부 중 전방에 배치된 이동부와 상기 후방에 배치된 이동부 사이의 높이의 차이로 발생한 카트로봇의 기울기를 센싱하며,
    상기 카트로봇의 전방에서 상기 장애물 센서가 센싱한 거리가 미리 설정된 진출거리기준값 이상이며 상기 카트로봇의 경사각도가 감소할 경우, 상기 제어부는 상기 포스 센서가 센싱한 힘에 비례하여 상기 이동부에 인가되는 전기 에너지의 크기를 증가시키는, 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 이동을 제어하는 카트로봇.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 경사각도가 카트로봇밀림각도 이상인 경우 상기 제어부는 상기 이동부의 모터의 락을 설정하며,
    상기 제어부는 상기 카트로봇의 상기 이동부에 인가되는 전기 에너지의 크기를 증가시키기 전에 상기 모터의 락을 해제하는, 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 이동을 제어하는 카트로봇.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 경사각도가 카트로봇밀림각도 이하이며 오르막 경사인 경우, 상기 제어부는 상기 포스 센서가 센싱한 힘의 변화에 따라 상기 이동부에 인가되는 전기 에너지의 크기를 증가시키도록 제어하는, 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 이동을 제어하는 카트로봇.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 경사각도가 카트로봇밀림각도 이하이며 내리막 경사인 경우, 상기 제어부는 상기 포스 센서가 센싱한 힘의 변화에 따라 상기 이동부에 인가되는 전기 에너지의 크기를 감소시키도록 제어하는, 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 이동을 제어하는 카트로봇.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 평지에서 상기 포스 센서가 센싱한 제1값에 비례하여 상기 이동부에 인가할 전기 에너지 E1을 산출하며,
    상기 제어부는 오르막 경사에서 상기 포스 센서가 센싱한 제1값에 비례하여 상기 이동부에 인가할 전기 에너지 E2를 산출하며,
    상기 제어부는 내리막 경사에서 상기 포스 센서가 센싱한 제1값에 비례하여 상기 이동부에 인가할 전기 에너지 E3를 산출하며,
    상기 E1, E2, E3는 "E3 < E1 < E2"의 관계를 가지는, 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 이동을 제어하는 카트로봇.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 오르막 경사의 각도가 증가할 경우 상기 E2를 증가시키며,
    상기 제어부는 상기 내리막 경사의 각도가 증가할 경우 상기 E3을 감소시키는, 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 이동을 제어하는 카트로봇.
  8. 제1항에 있어서,
    주행면의 변경의 센싱은
    상기 제어부는 상기 IMU 센서가 경사를 센싱 후 수평을 센싱하면, 상기 제어부는 상기 장애물 센서를 이용하여 상기 카트로봇이 평면 무빙워크에 진입하여 상기 주행면이 변경된 것으로 판단하는, 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 이동을 제어하는 카트로봇.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 IMU 센서는 제1시점의 제1경사도와 제2시점의 제2경사도를 체크하여 상기 제1경사도 및 제2경사도의 절대값의 크기가 오차 범위 내에서 동일한 경우 상기 IMU 센서는 경사를 센싱 후 수평을 센싱한 것으로 상기 제어부에게 통지하는, 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 이동을 제어하는 카트로봇.
  10. 카트로봇의 IMU 센서가 카트로봇의 주행면 변경을 센싱하는 단계;
    상기 카트로봇의 장애물 센서가 상기 카트로봇의 진행 방향으로 배치된 설치물과의 거리를 센싱하는 단계;
    상기 카트로봇의 제어부가 상기 카트로봇이 주행면을 진출하는 시점을 산출하는 단계; 및
    상기 주행면을 상기 카트로봇이 진출하는 시점에 상기 제어부가 상기 카트로봇의 이동부에 인가되는 전기 에너지의 크기를 증가시키는 단계를 포함하는, 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 카트로봇의 이동을 제어하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 IMU 센서가 상기 이동부 중 전방에 배치된 이동부와 상기 후방에 배치된 이동부 사이의 높이의 차이로 발생한 카트로봇의 기울기를 센싱하는 단계; 및
    상기 카트로봇의 전방에서 상기 장애물 센서가 센싱한 거리가 미리 설정된 진출거리기준값 이상이며 상기 카트로봇의 경사각도가 감소할 경우, 상기 제어부는 상기 포스 센서가 센싱한 힘에 비례하여 상기 이동부에 인가되는 전기 에너지의 크기를 증가시키는 단계를 더 포함하는, 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 카트로봇의 이동을 제어하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 경사각도가 카트로봇밀림각도 이상인 경우 상기 제어부는 상기 이동부의 모터의 락을 설정하는 단계; 및
    상기 제어부는 상기 카트로봇의 상기 이동부에 인가되는 전기 에너지의 크기를 증가시키기 전에 상기 모터의 락을 해제하는 단계를 더 포함하는, 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 카트로봇의 이동을 제어하는 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 경사각도가 카트로봇밀림각도 이하이며 오르막 경사인 경우, 상기 제어부는 상기 포스 센서가 센싱한 힘의 변화에 따라 상기 이동부에 인가되는 전기 에너지의 크기를 증가시키도록 제어하는 단계를 더 포함하는, 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 카트로봇의 이동을 제어하는 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 경사각도가 카트로봇밀림각도 이하이며 내리막 경사인 경우, 상기 제어부는 상기 포스 센서가 센싱한 힘의 변화에 따라 상기 이동부에 인가되는 전기 에너지의 크기를 감소시키도록 제어하는 단계를 더 포함하는, 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 카트로봇의 이동을 제어하는 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 평지에서 상기 포스 센서가 센싱한 제1값에 비례하여 상기 이동부에 인가할 전기 에너지 E1을 산출하는 단계; 또는
    상기 제어부는 오르막 경사에서 상기 포스 센서가 센싱한 제1값에 비례하여 상기 이동부에 인가할 전기 에너지 E2를 산출하는 단계; 또는
    상기 제어부는 내리막 경사에서 상기 포스 센서가 센싱한 제1값에 비례하여 상기 이동부에 인가할 전기 에너지 E3를 산출하는 단계 중 어느 하나를 더 포함하며,
    상기 E1, E2, E3는 "E3 < E1 < E2"의 관계를 가지는, 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 카트로봇의 이동을 제어하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 오르막 경사의 각도가 증가할 경우 상기 E2를 증가시키는 단계; 또는
    상기 제어부는 상기 내리막 경사의 각도가 증가할 경우 상기 E3을 감소시키는 단계 중 어느 하나를 포함하는, 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 카트로봇의 이동을 제어하는 방법.
  17. 제10항에 있어서,
    주행면의 변경의 센싱은
    상기 IMU 센서가 경사를 센싱 후 수평을 센싱하는 단계; 및
    상기 제어부는 상기 장애물 센서를 이용하여 상기 카트로봇이 평면 무빙워크에 진입하여 상기 주행면이 변경된 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는, 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 카트로봇의 이동을 제어하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 IMU 센서는 제1시점의 제1경사도와 제2시점의 제2경사도를 체크하여 상기 제1경사도 및 제2경사도의 절대값의 크기가 오차 범위 내에서 동일한 경우 상기 IMU 센서는 경사를 센싱 후 수평을 센싱한 것으로 상기 제어부에게 통지하는 단계를 더 포함하는, 인공지능을 이용하여 주행면 변경에 적응적으로 카트로봇의 이동을 제어하는 방법.
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