KR20210110417A - 송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하는 카트 및 이동 방법 - Google Patents

송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하는 카트 및 이동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하는 카트 및 카트의 이동 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 카트는 송신모듈의 위치정보를 누적하여 저장하고 이에 대응하는 이동경로를 생성하여 이동한다.

Description

송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하는 카트 및 이동 방법
본 발명은 사용자 추종 카트 주행 방법 및 이를 구현하는 카트에 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 카트와의 거리가 멀어질 수도 있는데, 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 사용자를 추종하며 이동하는 것이 필요하다.
이하, 본 명세서에서는 이동성을 가지는 카트와 같은 장치가 사용자의 제어 없이도 사용자의 이동에 따라 사용자를 추종하여 움직이는 방안을 제시하고자 한다.
본 명세서에서는 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 카트가 사용자의 위치를 짧은 시간 간격으로 저장하여 사용자의 위치를 추적하여 이동할 수 있도록 한다.
또한, 본 명세서에서는 카트가 공간 내의 사용자의 현재 위치와 카트의 위치를 절대 좌표로 환산하여 이전의 사용자의 위치들을 추적하여 카트가 이동할 수 있도록 한다.
또한, 본 명세서에서는 카트가 사용자와 거리를 유지하며 사용자를 추종하되 사용자의 이동 경로를 반영하여 장애물을 회피하며 이동할 수 있도록 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 송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하는 카트는 송신모듈로부터 신호를 수신하여 송신모듈의 위치를 측정하는 측위 센서와, 카트의 주변에 배치된 장애물을 센싱하는 장애물 센서와, 송신모듈의 위치정보를 누적하여 저장하고, 저장된 송신모듈의 위치정보에 대응하는 이동 경로를 생성하는 제어부와, 이동 경로를 따라 이동하는 이동부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 트가 송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하여 이동하는 방법은 측위센서가 송신모듈로부터 신호를 수신하여 송신모듈의 위치를 측정하는 단계, 제어부가 송신모듈의 위치정보를 누적하여 저장하는 단계, 제어부가 저장된 송신모듈의 위치정보에 대응하는 이동 경로를 생성하는 단계, 및 이동부가 카트를 이동 경로에 따라 이동시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들을 적용할 경우, 카트가 사용자의 위치를 짧은 시간 간격으로 저장하여 사용자의 위치를 추적하여 사용자의 이동 궤적을 추종하여 이동할 수 있다.
본 발명의 실시예들을 적용할 경우, 카트가 공간 내의 사용자의 현재 위치와 카트의 위치를 절대 좌표로 환산하여 이전의 사용자의 위치들을 추적하여 카트가 이동할 수 있다.
본 발명의 실시예들을 적용할 경우, 카트가 사용자와 거리를 유지하며 사용자를 추종하되 사용자의 이동 경로를 반영하여 장애물을 회피하며 이동할 수 있다.
본 발명의 실시예를 적용할 경우, 카트는 일정한 조건 하에서 카트의 현재 위치를 원점으로 절대좌표를 재설정하여, 그 결과, 카트의 이동 과정에서 휠의 이동 거리의 누적 과정에서 발생한 오차, 방향 오차 등이 리셋될 수 있다.
본 발명의 실시예를 적용할 경우, 카트의 이동 과정에서 발생한 오차가 리셋되어 정확한 절대 좌표를 기준으로 카트의 위치가 재설정되므로 카트가 사용자의 위치를 측정하고 이동 경로를 생성하는데 있어 정확도를 높일 수 있다.
본 발명의 실시예를 적용할 경우, 사용자와 카트의 거리가 일정 범위 내로 근접할 경우, 카트는 절대 좌표를 기준으로 초기화하므로 카트의 위치와 사용자의 위치에 따라 누적된 오차를 반복적으로 제거하여 카트가 정확하게 사용자를 추종할 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예를 적용할 경우, 많은 수의 사용자와 카트들이 혼재할 경우 발생하는 신호의 정확도 하락, 카트 간의 충돌로 인한 이동 거리나 방향의 오차 등이 발생하여도 카트가 반복적인 절대 좌표를 기준으로 카트 및 사용자의 위치를 재설정하므로 정확한 사용자 추종을 가능하게 한다.
본 발명의 실시예를 적용할 경우, 사용자와 카트 사이의 거리에 따라 절대좌표를 초기화하여 위치 측정에서 발생한 오차, 이동 거리나 방향에서 발생하는 물리적 오차 등을 저감하여 카트 이동의 정확도를 높인다.
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 카트의 외관을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 카트의 제어모듈의 구성요소를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 측위 센서가 사용자의 위치를 확인하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 측위 센서가 사용자의 위치를 확인하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 카트가 사용자의 위치를 추종하여 이동하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 카트가 사용자와 거리를 유지하며 사용자를 추종하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 카트가 사용자의 절대 위치를 확인하는 과정을 보여준다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 카트가 사용자를 추종하는 과정에서 사용자의 위치를 절대좌표로 계산하여 이동하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 카트가 송신모듈을 추종하여 이동하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 10은 도 8과 비교할 수 있도록 카트가 상대 좌표로 송신모듈의 위치 정보를 저장하는 예를 보여준다.
도 11은 도 9와 비교할 수 있도록 카트가 상대 좌표로 송신모듈의 위치 정보를 저장하여 주행하는 경로를 보여준다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 절대좌표를 재설정하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 의한 송신모듈과 카트 사이의 거리가 일정 범위 이내인 경우에 절대 좌표를 재설정하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 의한 카트가 절대좌표에 기반하여 이동하는 과정에서 장애물을 회피하여 경로를 재설정하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 의한 제어부가 송신모듈과 페어링 후 사용자의 이동 속도나 이동 성향에 적합하게 설정 정보를 조절하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 의한 카트에 배치된 측위 센서와 장애물 센서의 센싱 범위 및 방향을 보여주는 도면이다.
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 이동하는 장치들을 스마트 카트 혹은 줄여서 카트라고 한다. 카트는 대형 마트나 백화점 등 매장 내에서 사용할 수 있다. 또는 공항이나 항만과 같이 여행객들이 많은 공간 내에서 카트가 사용될 수 있다. 그리고 카트는 골프장과 같은 레저 공간에서도 사용될 수 있다. 그 외에도 카트는 사용자의 위치를 추적하여 사용자를 따르면서 소정의 보관 공간을 가지는 모든 장치를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 카트의 외관을 보여주는 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 카트의 제어모듈(150)의 구성요소를 보여주는 도면이다.
카트(100)는 수납부(110)와 핸들 어셈블리(120), 제어모듈(150), 이동부(190)로 구성된다. 수납부(110)는 사용자에 의해 사물이 수납되거나 적재되는 공간이다. 핸들 어셈블리(120)는 사용자가 카트(100)를 수동으로 이동을 제어하거나, 반자동으로 이동을 제어할 수 있도록 한다.
핸들 어셈블리(120)를 이용하여 사용자는 카트(100)를 전후로 밀거나 방향을 변경할 수 있다. 제어모듈(150)는 카트(100)의 이동을 제어한다. 특히, 제어모듈(150)는 사용자를 추종할 수 있도록 카트(100)의 이동을 제어한다.
제어모듈(150)은 이동부(190)를 제어할 수 있다. 또한 카트(100)의 여러 영역에 사용자의 추종을 위한 사용자 위치를 추적하는 측위 센서가 배치될 수 있다. 또한 카트(100)의 여러 영역에는 주변의 장애물을 센싱하기 위한 장애물 센서가 배치될 수 있다.
장애물 센서는 카트(100)의 하단에 배치될 수 있다. 예를 들어 155에서 지시되는 영역에 카트의 전/좌/우/후방의 장애물을 센싱하기 위해 다수의 장애물 센서(220)들이 배치될 수 있다. 일 실시예로 전면/양측면과 같이 카트(100)가 이동하는 방향으로 장애물 센서가 배치될 수 있다. 또는 카트(100)가 후진할 경우, 전면 및 후면, 양측면에 장애물 센서가 배치될 수 있다.
측위 센서(210)는 송신모듈(500)을 소지하는 사용자의 위치를 추적할 수 있으며, 카트(100)의 상단에 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.
또한, 핸들 어셈블리(120)에는 사용자에게 소정의 정보를 출력하는 인터페이스부가 배치될 수 있으며, 인터페이스부 역시 제어모듈(150)의 제어를 받는 구성요소가 될 수 있다.
또한, 카트(100)는 원격에 배치되어 사용자가 소지하는 송신모듈(500)의 위치를 확인하여 사용자를 추종하며 이동할 수 있다.
도 2는 제어모듈(150)을 구성하는 논리적 구성요소들인 측위센서(210), 장애물 센서(220), 인터페이스부(230), 제어부(250), 통신부(280)를 도시한 도면이다. 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 송신모듈을 소지할 수 있다.
장애물 센서(220)는 카트의 주변에 배치된 장애물을 센싱한다.
제어부(250)는 송신모듈의 위치정보를 누적하여 저장하고, 상기 저장된 송신모듈의 위치정보에 대응하는 이동 경로를 생성한다. 누적하여 위치정보를 저장하기 위해서 제어부(250)는 송신모듈(500) 및 카트(100)의 위치정보를 일정한 기준점을 기반으로 하는 절대위치정보(절대좌표)로 저장한다.
이동부(190)는 이동 경로를 따라 이동한다. 이동부(190)의 이동은 휠의 회전속도와 회전한 횟수, 방향 등에 기반하여 카트(100)의 위치를 제어부(250)가 확인할 수 있도록 한다.
송신모듈(500)의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하는 카트(100)는 도 1 및 도 2의 실시예를 포함한다.
통신부(280)는 제어모듈(150)의 소프트웨어를 원격에서 업그레이드 하거나, 측위센서(210)가 송신모듈(500)의 위치를 측정하지 못할 경우 송신모듈(500)의 위치 정보를 외부로부터 수신하는 기능을 제공한다.
또는 인터페이스부(230)에 소정의 광고가 출력될 수 있으며, 통신부(280)는 광고나 메시지 등 인터페이스부(230)에 출력할 정보를 수신할 수 있다. 또한 통신부(280)는 수납부(110)에 수납된 상품의 정보를 외부의 서버로 전송하여 무인 매장 내에서 결제를 용이하게 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 측위 센서가 사용자의 위치를 확인하는 과정을 보여주는 도면이다. 도 3의 측위 센서는 UWB(Ultra-wideband)를 이용하여 AOA(Angle of Arrival) 방식으로 사용자의 측위를 확인한다.
측위 센서(210)는 d 크기의 간격으로 배치되는 두 개의 트랜시버(Transceiver)(211, 212)를 포함할 수 있다.
사용자가 소지하는 송신모듈(500)은 신호를 송신하거나 또는 트랜시버(211, 212)로부터 신호를 수신한 후 신호를 송신할 수 있다. 카트(100)에 배치된 트랜시버(Transceiver)(211, 212)는 송신모듈(500)로부터 신호를 수신한다. 이때, 송신모듈(500)과 측위 센서(210)의 거리 l이 d 보다 클 경우 수신 신호가 평면파 형태가 되고 도 3과 같은 같은 입사 형태를 보인다. 제어부(250)는 l과 θ를 알면 T1이 어디에 위치하는지 계산할 수 있다. 거리 l의 계산 방식은 다양하지만 본 발명의 일 실시예로 제어부(250)는 TWR(Two-way Ranging)으로 계산할 수 있다.
한편 θ의 계산과정은 수학식 1에서 계산할 수 있다. 수학식 1에서 p는 각각의 트랜시버(211, 212)에 입사되는 신호의 거리 차를 의미한다. d는 상수이며 두 개의 트랜시버(211, 212) 사이의 거리를 의미한다. α는 두 개의 트랜시버(211, 212)가 수신한 신호의 위상(phase)차이를 의미하며 λ는 상수로 주파수 파장을 의미한다.
[수학식 1]
Figure pct00001
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 측위 센서가 사용자의 위치를 확인하는 과정을 보여주는 도면이다. 도 4의 측위 센서는 UWB(Ultra-wideband)를 이용하여 ToF(Time of Flight) 방식으로 사용자의 측위를 확인한다.
밴드와 같이 사용자가 소지하는 송신모듈(500)의 위치(거리와 각도)를 알아내기 위해 삼변측량법(Trilateration)을 사용할 수 있다.
도 4는 밴드의 위치와 거리를 확인하기 위해 카트 상에 적어도 둘 이상의 측위 센서가 거리를 가지면서 배치될 수 있다. 여기서 측위 센서 간의 거리는 도 3의 d 보다 큰 거리를 가질 수 있다.
도 4의 11은 카트(100) 상의 두 위치에 배치된 각각의 측위 센서와 송신모듈(500) 사이의 거리 차이(d1, d2), 그리고 측위 센서들 사이의 거리(b)에 기반하여 위치를 확인할 수 있다. 도 4의 12는 카트(100) 상의 세 위치에 배치된 각각의 측위 센서들과 송신모듈(500) 사이의 거리 차이(d1, d2, d3), 그리고 측위 센서들 사이의 거리(a, b)에 기반하여 위치를 확인할 수 있다.
11은 두 개의 측위 센서를 사용하므로, 실제 송신모듈(500)의 위치와 가상의 위치(F) 두 개를 산출할 수 있다. 그러나, 제어부(250)는 짧은 시간 단위로 측위 센서가 센싱한 송신모듈(500)의 위치를 추적하므로 이전의 송신모듈(500)의 위치에 기반하여 두 개의 위치(500 및 F) 중 정확하게 송신모듈(500)의 위치를 확인할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 사용자의 위치를 추적하는 과정을 보여주는 도면이다. 도 3과 같은 구성에서는 하나의 측위 센서를 이용할 수 있다. 도 4와 같은 구성에서는 둘 이상의 측위 센서를 이용할 수 있다. 도 4에서는 측위 센서 사이의 거리를 넓힐수록 정확하게 송신모듈(500)의 위치를 확인할 수 있으므로, 카트(100) 내에서 사물에 의해 가려지지 않으면서도 송신모듈(500)의 위치를 잘 확인할 수 있도록 측위 센서들을 배치할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4의 실시예에서 UWB기반 측위기술을 적용할 경우, 전파의 직진성에 따른 통신 장애를 극복할 수 있다. 또한, 매장 내의 다양한 장애물들, 예를 들어 상품이 진열된 매대나 저장고, 통로의 간섭을 받지 않도록 카트 상의 특정 위치에 배치할 수 있다.
일 실시예로, 측위 센서(210)는 카트(100)의 상단에 2개 배치될 수 있다. 하나의 센서(210)에 UWB 전송부/수신부 기능을 수행하는 트랜시버가 하나의 세트로 구성될 수 있으며, 트랜시버 두 개를 카트(100)에 배치할 수 있다.
도 3의 실시예에서는 한 세트의 전송부/수신부를 포함하는 트랜시버 각각이 211, 212로 지시되며, 이들 트랜시버들을 포함하는 측위 센서가 카트(100)의 상단에 배치할 수 있다.
추가적으로 카트의 전후를 감지하기 위한 별도의 센서가 측위 센서 내에 배치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 카트가 사용자의 위치를 추종하여 이동하는 과정을 보여주는 도면이다. 카트는 사용자의 위치를 최단 거리로 이동하는 것이 아니라 사용자의 이동한 궤적을 추적하여 이동한다. 또한, 카트는 사용자와 일정한 거리 내에 배치될 수 있도록 사용자와의 거리와 방향을 체크하고 사용자의 이동에 대한 대한 궤적(위치정보)를 저장한다.
도 5에서 15가 지시하는 선은 카트가 사용자의 움직임을 따라 이동하는 궤적을 표시한 것이다. 16은 카트의 시작지점에서 사용자의 위치까지의 최단거리를 지시한다.
만약, 카트가 17a 지점에서 사용자의 이동 궤적을 전혀 저장하지 않은 상태이면 사용자의 현재 위치 17z까지 최단 거리에 기반하여 이동할 수 있다. 그러나 카트가 지속적으로 사용자의 이동 궤적을 추적하여 저장하고 있을 경우, 해당 지점들을 따라서 카트가 이동한다. 15에 가장 가깝게 이동하는 경우와 15에서 다소 멀리 이동하는 경우는 사용자의 위치 정보를 저장하는 간격이나 장애물의 위치 등에 따라 상이하게 구성될 수 있다.
사용자는 주변의 장애물을 회피하여 이동하게 되므로, 사용자의 궤적을 정확하게 추적할 경우, 카트는 다른 장애물과 충돌하지 않는다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 카트가 사용자의 위치를 짧은 시간 간격으로 저장하여 사용자의 위치를 추적하여 이동할 수 있도록 한다.
이하, 송신모듈과 카트가 유지해야 하는 간격은 두 가지의 종류로 나누어질 수 있다. 송신모듈과 카트 사이에 최소한으로 유지해야 하는 거리를 최소 유지 간격(dist1)이라고 한다.
그리고 송신모듈과 카트 사이에 더 이상 멀어지면 안되는 거리를 최대 유지 간격(dist2)이라고 한다. 따라서, 송신모듈의 이동에 따라 카트는 dist2 보다 짧은 거리로 송신모듈에 근접하도록 이동하고, dist1보다 가까워지지 않도록 송신모듈과의 거리를 유지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 카트가 사용자와 거리를 유지하며 사용자를 추종하되 사용자의 이동 경로를 반영하여 장애물을 회피하며 이동하는 과정을 보여주는 도면이다. 사용자와 거리를 유지하기 위해 카트는 이동을 하지 않는 경우에도 카트의 진행 방향을 사용자의 이동에 맞추어 조절할 수 있다.
도 6은 카트(100)의 제어모듈(150) 내 제어부(250)가 측위 센서(210) 및 장애물 센서(220) 등을 제어하여 카트의 이동을 제어하는 과정을 보여준다. 측위센서(210)가 송신모듈(500)로부터 신호를 수신하여 송신모듈(500)의 위치를 측정하는 단계(S31), 제어부(250)가 송신모듈(500)의 위치정보를 누적하여 저장하는 단계(S32), 제어부(250)가 저장된 송신모듈(500)의 위치정보에 대응하는 이동 경로를 생성하는 단계(S33), 이동부(190)가 카트(100)를 이동 경로에 따라 이동시키는 단계(S34)를 포함한다.
측위 센서(210)는 사용자의 현재 위치를 측정하고, 제어부(250)는 이를 저장한다(S31). 제어부(250)는 사용자의 현재 위치에 기반하여 사용자와의 거리고 최소 유지 간격 이상인지 확인한다(S32). 만약 최소 유지 간격 이상이 아니라면 카트(100)는 대기한다(S37).
최소 유지 간격 이상인 경우, 제어부(250)는 저장된 사용자의 현재위치 및 이전 위치에 기반하여 이동 경로를 생성한다(S33). 이전 위치란 앞서 측정된 사용자의 위치이며, 하나 이상의 이전 위치와 하나의 현재 위치에 기반하여 제어부(250)는 사용자의 이동 궤적을 추종하는 이동 경로를 생성할 수 있다.
그리고 제어부(250)의 제어에 의해 생성된 경로에 따라 카트가 장애물을 회피하며 이동한다(S34). 측위 센서(210)는 지속적으로 사용자의 현재 위치를 측정하고, 제어부(250)는 이를 저장한다(S35).
그리고 제어부(250)는 사용자의 현재 위치에 기반하여 사용자와의 거리고 최소 유지 간격 이상인지 확인한다(S36). S36에서의 확인 결과 최소 유지 간격 이상인 경우 S31로 진행한다. S36에서의 확인 결과 최소 유지 간격 이내인 경우 S37로 진행하여 대기한다.
제어부(250)는 S31 및 S35 사이의 측정 시간 간격을 미리 설정할 수 있다. 또한, 제어부(250)는 사용자의 이동 속도에 따라 이 측정 시간 간격을 증감시킬 수 있다.
마찬가지로 제어부(250)는 S37 단계에서의 대기 시간 역시 미리 설정할 수 있다. 또한 제어부(250)는 사용자의 이동 속도에 따라 이 대기 시간 역시 증감시킬 수 있다.
이전 위치 정보를 짧은 시간 간격에 따라 저장할 경우, 카트는 사용자의 궤적을 보다 정확하게 추종할 수 있다. 또한, 카트는 사용자의 궤적을 정확하게 추종하기 위한 일 실시예로 공간 내의 사용자의 현재 위치와 카트의 위치를 절대 좌표로 환산하여 이전의 사용자의 위치들을 추적하여 카트가 이동할 수 있도록 한다. 만약 사용자의 이전 위치를 저장하지 않을 경우, 도 5에서 살펴본 바와 같이 최단 거리(16)로 카트가 이동할 수 있으며, 이는 사용자의 궤적을 추종하지 않는 문제가 발생한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 카트가 사용자의 절대 위치를 확인하는 과정을 보여준다. 카트의 제어부(250)는 최초 시작점 혹은 미리 설정된 지점을 기준으로 이동부(190)의 휠 오도메트리(Wheel Odometry)로부터 이동 거리를 확인할 수 있다. 그 결과 카트의 위치(x1, y1) 및 헤딩 방향(H)에 대한 정보를 산출한다.
그리고 측위 센서(210)를 이용하여 사용자(1)가 소지하는 송신모듈(500)와의 거리 d 및 θ를 산출하고, 카트의 위치 및 방향(x1, y1, H)을 적용하여 기준점, 즉 원점으로부터 송신모듈(500)의 절대 좌표 위치(x2, y2)를 산출한다.
산출 과정은 수학식 2에 설명된다.
[수학식 2]
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제어부(250)는 측위 센서가 산출한 송신모듈(500)과의 거리 d 및 θ를 이용하여 카트의 위치 및 방향(x1, y1, H)을 기준으로하는 상대 좌표인 (x'2, y'2) 좌표를 수학식 2와 같이 산출한다. 그리고 (x1, y1) 및 H와 (x'2, y'2)를 이용하여 송신모듈(500)의 절대 좌표 (x2,y2)를 산출한다.
수학식 2는 카트의 위치 및 방향(x1, y1, H)을 기준으로 하는 상대좌표계(x', y')에서 송신모듈(500)과의 거리 d 및 θ를 적용하여 송신모듈(500)의 절대 좌표 (x2, y2)를 산출하는 과정을 보여준다.
여기서, 제어부(250)는 사용자(1)의 위치를 곧 송신모듈(500)의 위치로 동일하게 산출할 수 있다.
다만, 송신모듈(500)이 사용자의 팔목 등에 소지된 경우, 일정하게 스윙할 수 있다. 따라서 제어부(250)는 송신모듈(250)의 위치를 누적 측정하되, 짧은 거리(예를 들어 신체의 평균 폭 또는 팔길이 등) 내에서 송신모듈(250)의 거리가 증가 및 감소를 하거나, 혹은 좌우로 진자 운동을 하는 등, 송신모듈(250)의 위치가 반복하여 이전 위치로 되돌아가는 경우에는 제어부(250)는 이러한 반복된 위치 변화를 사용자에 의한 송신모듈(250)의 흔들림으로 확인하여 사용자의 현재 위치를 보정할 수 있다. 이를 위해 제어부(250)는 사용자의 이전 위치를 저장한 정보를 이용할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 카트가 사용자를 추종하는 과정에서 사용자의 위치를 절대좌표로 계산하여 이동하는 과정을 보여주는 도면이다. 설명의 편의를 위하여 송신모듈(500)은 t0~t5에는 별도로 도시하지 않았으며 단지 사용자(1)만 도시하였다.
사용자의 위치에 송신모듈(500) 역시 배치되어 있음을 가정한다. 카트(100)가 처음 출발하는 위치 또는 일정한 간격으로 리셋되는 위치 정보를 (0, 0)이라 한다. 그리고 사용자의 절대 위치(r, θ)와 카트(100) 사이의 거리가 최소 유지 간격(dist1) 이하가 되도록 사용자에게 근접하여 이동한다. 도 8에서 최소 유지 간격(dist1)은 1.0을 기준으로 한다.
t0, t1, t2, t3, t4, t5는 매 시간 간격으로 카트(100)와 사용자가 소지한 송신모듈(500)의 위치 및 이에 기반한 위치 정보를 도시한 것이다. 위치 정보는 카트(100)의 제어부(250)가 계산한 절대 거리와 절대 각도 정보를 포함한다. 절대 거리와 절대 각도 정보란, 기준점 또는 원점을 기준으로 계산된 것으로, (거리, 각도)로 구성된다. 다른 실시예에 의하면 위치 정보는 카트(100) 및 송신모듈(500) (x, y, 각도) 정보를 포함할 수 있다.
t0은 시작 단계이므로, 카트(100)와 송신모듈(500)은 모두 동일한 위치 정보를 가진다. t1에서 송신모듈(500)이 1.0만큼의 거리로 이동하였으며 각도는 0도를 유지하고 있다. t1에서 카트(100)와 송신모듈(500) 사이의 거리는 1.0이며, 최소 유지 간격 이하가 되도록 카트(100)는 송신모듈(500)을 향하여 이동한다.
t2에서 송신모듈(500)의 위치는 원점을 기준(기준점)으로 2.0의 거리이며, 카트(100)의 위치는 원점을 기준으로 1.0의 거리이다. 직진 이동하였으므로 카트(100) 및 송신모듈(500)의 각도는 모두 0도이다. t2~t3에 이어 카트(100)는 송신모듈(500)을 향해 직진 이동한다.
t4 에서 송신모듈(500)은 사용자가 원점을 기준으로 거리는 3.2이며, 각도는 20도 우측으로 기울어진 위치에 배치된다. 카트(100)는 0 상태에서 우측으로 20도 기울어진 위치를 향해 이동하도록 t4에서 카트의 헤딩이 이동한다. 위치는 0도이다.
이후 t5를 확인하면, 카트(500)는 t4의 사용자의 위치정보(3.2, 20°)에 기반하여 t4의 사용자 위치까지 이동하였음을 알 수 있다. 그 사이에 사용자는 다시 (4.0, 30°)까지 이동을 하였다. 즉, 사용자는 원점을 기준으로 4.0의 거리로, 30°각도로 이동하였다. 이에 따라 카트(100)는 t5의 (3.2, 20°) 위치에서 사용자의 현재 위치를 향해 이동한다.
도 8에 도시된 실시예는 일정한 시간 간격(3초, 1초, 또는 0.5초 등)에 기반하여 카트(100)가 송신모듈(500)의 위치를 확인하고, 해당 위치를 절대좌표로 환산하여 사용자의 위치를 향해 이동한다. 매 시간 간격으로 송신모듈(500)의 위치를 확인하여 이동하므로, 사용자의 동선에 근접하여 이동할 수 있다.
특히, 카트(100)는 카트의 위치(100) 및 송신모듈(500)의 위치를 모두 특정한 시점의 위치 정보(t0의 절대좌표)에 기반하여 이동경로를 생성한다. 그 결과, 카트(100)는 송신모듈(500)의 변화한 위치를 절대좌표를 기준으로 저장하므로, 사용자의 이동 경로에 기반하여 카트(100)가 이동할 수 있다.
카트와 사용자의 위치는 처음 시작점(원점)을 기준으로 계산되며 카트의 위치(r, θ)는 사용자의 위치(R, H)에 가까와지도록 주행할 수 있다. 여기서 R은 사용자의 위치 정보 중 시작점을 기준으로 거리 정보이며, H는 사용자의 위치 정보 중 시작점을 기준으로 각도 정보를 의미한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 카트가 송신모듈을 추종하여 이동하는 과정을 보여주는 도면이다. 절대 좌표에 기반하여 추종할 경우, 카트는 사용자가 이동한 위치 정보를 저장하고, 해당 위치 정보에 기반하여 이동하므로, 카트(100)와 장애물(OB)과의 충돌 가능성을 낮출 수 있다.
카트(100)는 사용자의 위치 정보인 (0, 0), (r1, θ1), (r2, θ2), ..., (r7, θ7)를 지속적으로 저장하며 경로를 생성한다. 생성 결과 카트(100)는 항상 사용자가 이동한 경로, 즉 송신모듈(500)이 이동한 경로에 근접하게 이동한다. 그 결과 사용자가 이동하는 과정에서 회피한 장애물들(OB)을 카트(100) 역시 회피하며 이동할 수 있다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제어부(250)는 카트(100) 및 송신모듈(500)의 위치를 산출하는 기준점 정보를 저장한다. 그리고 이동부(190)의 이동 거리 및 방향에 기반하여 카트(100)의 위치를 기준점을 기준으로 산출한다.
또한, 측위센서(210)는 도 3 또는 도 4에 설명된 바와 같이, 카트(100)를 기준으로 송신모듈(500)의 측위를 산출한다.
그리고, 제어부(250)는 송신모듈(500)의 위치정보를 기준점 및 카트(100)를 기준으로 산출한다. 그리고 제어부(250)는 산출된 송신모듈(500)의 위치정보를 저장한다. 그 결과 도 9와 같이 사용자가 이동한 경로를 추종하여 카트(100)가 이동할 수 있다.
이를 위해 제어부(250)는 송신모듈(500)의 위치정보를 누적하여 저장한다. 즉, 제어부(250)는 둘 이상의 위치정보들에 기반하여 이동경로를 생성하고, 생성된 이동경로로 카트(100)가 이동하도록 제어부(250)는 이동부(100)를 제어한다.
만약, 도 8 및 도 9와 같이, 송신모듈(500)의 위치 정보가 원점을 기준으로 절대좌표로 저장되지 않는 경우, 사용자가 이동하는 과정에서 카트(100)와 송신모듈(500) 사이의 위치 정보가 상대적으로 설정되며, 이로 인해 카트(100)는 송신모듈(500)의 경로가 아니라 송신모듈(500)의 최종 위치에 기반하여 경로를 생성한다. 이 경우, 카트(100)가 장애물을 회피하지 못하는 문제가 발생한다. 이에 대해 보다 상세히 살펴본다.
도 10은 도 8과 비교할 수 있도록 카트가 상대 좌표로 송신모듈의 위치 정보를 저장하는 예를 보여준다. 카트(100)는 송신모듈(500)과의 거리를 계산하여 (1.0, 0°)에 가까워지도록 주행할 수 있다.
그 결과 카트(100)가 산출하는 송신모듈(500)과의 거리는 t1 내지 t3에서 (1.0, 0°)로 산출된다. 이는 카트(100)의 현재 위치를 기준으로 산출되는 정보이다. 또한 카트(100)는 항상 자신의 위치를 (0, 0°)로 산출한다. 카트는 센싱한 송신모듈(500)의 위치 정보 (r, θ)가 (1.0, 0°)에 근접하도록 주행한다.
도 11은 도 9와 비교할 수 있도록 카트가 상대 좌표로 송신모듈의 위치 정보를 저장하여 주행하는 경로를 보여준다.
상대 좌표로 추종을 할 경우 사용자는 점선을 따라 이동하므로 장애물(OB)을 피하지만 카트(100)는 사용자의 위치를 최종 위치 및 상대 위치를 판단한 결과, 실선과 같이 이동하며 장애물(OB)과 충돌할 수 있다.
즉, 상대좌표 이용하여 카트가 사용자의 이동을 추종할 경우, 장애물과 충돌하여 추종이 어려울 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 절대좌표를 재설정하는 과정을 보여주는 도면이다. 일 실시예로, 제어부(250)는 송신모듈의 위치정보를 시간 정보와 함께 다수 저장할 수 있는데, 이들 위치정보 중에서 일정기간동안 도달하지 못한 위치정보들을 시간순으로 삭제할 수 있다.
이는 제어부(250)가 송신모듈의 위치정보에 최대한 근접하게 이동경로를 생성하지만, 일정 시간(예를 들어 1분 또는 5분 등의 시간 기준) 이상 위치정보에 도달하지 못한 경우에는 송신모듈(500)의 이전 위치를 그대로 추종하는 것 보다, 현재 송신모듈(500)의 위치 정보를 추종할 수 있도록 위치정보를 리셋하는 과정을 보여준다.
카트(100)의 제어모듈(150) 내 제어부(250)가 측위 센서(210) 및 장애물 센서(220) 등을 제어하여 카트의 이동을 제어하며, 장애물에 의해 이동이 불가능할 경우, 일정 시간 혹은 일정 거리에 따라 절대좌표를 재설정하는 과정을 보여준다.
측위 센서(210)는 송신모듈(500)에 기반하여 사용자의 현재 위치를 측정하고, 제어부(250)는 이를 저장한다(S41). 또한, 장애물 센서(220)가 사용자와 카트(100) 사이에 장애물이 확인되어 카트(100)가 사용자에게 근접할 수 없는 상태인지를 제어부(250)가 판단한다(S42). 판단 결과 근접할 수 있는 상태인 경우, 제어부(250)는 경로를 생성하고 장애물을 회피하며 카트를 이동시킨다(S49).
S42에서 장애물로 인해 카트(100)가 사용자 주변으로 이동할 수 없는 상태인 경우, 제어부(250)가 측위 센서(210) 및 장애물 센서(220) 등을 제어하여 사용자의 위치를 측정하고(S43), 장애물을 센싱한다(S44). 이 과정에서 더 이상 장애물이 센싱되지 않으며 사용자의 위치가 근접한 경우(S45), 제어부(250)는 사용자의 이전 위치 정보를 삭제하고 절대 좌표를 재설정한다(S46). 그리고 제어부(250)는 재설정된 절대좌표 및 산출된 사용자의 현재 위치에 기반하여 이동 경로를 생성한다(S47). 그리고 제어부(250)는 장애물을 회피하며 경로에 따라 카트(100)를 이동시킨다(S48).
S45에서 사용자의 위치가 근접한 경우란, 제어부(250)가 지속하여 저장한 사용자의 위치 정보들과 비교하여 사용자의 현재 위치가 더 가까이 근접한 경우를 의미한다. 예를 들어, 제어부(250)는 일정한 시간 동안 사용자의 위치 정보를 저장하는데, 지금까지 측정한 사용자의 위치 보다 더 가까이 사용자가 근접한 경우에는 이전의 위치 정보에 기반한 카트의 이동이 불필요하다.
따라서 제어부(250)는 이전에 저장한 위치 정보들을 삭제하고, 절대좌표를 재설정한다. 이는 절대좌표를 리셋하여, 현재의 카트(100) 위치를 원점으로 설정하는 것을 일 실시예로 한다. 한편, S45에서 여전히 장애물이 센싱되는 경우, S41로 진행한다.
도 12는 사용자와 카트 사이에 장애물이 미리 설정된 시간(예를 들어 10초) 이상 배치되어 카트가 이동할 수 없는 경우, 카트가 사용자의 지난 이동 경로를 추종하여 이동하는 것이 불필요할 수 있다. 따라서, 일정한 시간 이상 카트가 이동할 수 없거나, 그 시간동안 사용자가 카트에 근접하여 이동한 경우, 제어부(250)는 사용자의 이전 이동 경로를 추종하지 않고, 현재 측정된 사용자의 위치로 이동할 수 있도록 저장했던 사용자 위치 정보들을 삭제하고 절대좌표를 재설정할 수 있다.
전술한 실시예를 적용할 경우, 사용자가 소지하는 송신모듈(500)의 위치를 측정하고, 송신모듈(500)의 좌표를 절대좌표로 변환하여 자연스러운 추종경로를 생성하여 카트(100)가 사용자를 따라 이동할 수 있다. 일 실시예로 UWB 기반 측위 기술이 카트(100)에 적용될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 의한 송신모듈과 카트 사이의 거리가 일정 범위 이내인 경우에 절대 좌표를 재설정하는 과정을 보여주는 도면이다.
측위 센서(210)는 송신모듈(500)에 기반하여 사용자의 현재 위치를 측정하고, 제어부(250)는 이를 저장한다(S51). 또한, 제어부(250)는 사용자의 현재 위치가 카트(100)를 기준으로 뉴트럴 존에 포함되는지를 판단한다(S52).
뉴트럴 존이란, 카트(100)와 사용자의 현재 위치, 즉 송신모듈(500)의 현재 위치를 비교한 결과 매우 근접하게 배치되어 카트(100)가 이동하지 않는 영역을 의미한다. 예를 들어 카트(100)를 중심으로 반경 50 cm 또는 1m 이내인 경우에 카트(100)는 이동하지 않고 사용자의 위치만을 측정할 수 있다.
뉴트럴 존에 사용자가 위치하는 경우, 제어부(250)는 카트의 현재 위치를 원점으로 절대좌표를 재설정한다(S53). 그 결과, 카트(100)의 이동 과정에서 휠의 이동 거리의 누적 과정에서 발생한 오차, 방향 오차 등이 리셋되어 제어부(250)는 사용자의 위치를 측정하고 이동 경로를 생성하는데 있어 정확도를 높일 수 있다. 특히, 카트가 장애물로 인해 이동하지 못하는 상황에서 사용자가 복잡한 경로로 이동한 후 카트에 근접하여 뉴트럴 존에 사용자가 위치하는 경우, 제어부(250)는 카트의 현재 위치를 원점으로 절대좌표를 재설정하므로, 카트(100)가 불필요하게 사용자의 과거 경로를 이동하지 않는다.
즉, 카트(100)는 일정한 기준 하에 절대 좌표를 재설정함으로써 카트(100)와 사용자 사이의 위치 역시 재설정한다. 그 결과, 카트(100)는 사용자의 이동 경로를 추종하되, 사용자의 이동 경로 중 불필요한 경로는 카트가 추종을 하지 않음으로써 카트(100)의 이동 효율을 높일 수 있다.
절대좌표의 재설정 이후, 제어부(250)는 사용자의 현재 위치를 재설정한 절대좌표에 맞추어 변환한다(S54). 그리고 다시 S51 단계로 진행한다.
한편, S52에서 뉴트럴 존 내에 사용자가 위치하지 않는 경우, 사용자의 현재 위치까지의 경로를 생성하고 장애물을 회피하며 카트를 이동시킨다(S55).
전술한 실시예를 구현할 경우, 카트(100)는 사용자 이동 경로를 따라 주행할 수 있다. 특히, 절대좌표에 기반하여 사용자의 이동 위치가 매 시점마다 카트(100)에 저장된다. 제어부(250)는 사용자의 이동 위치들을 연결하는 경로를 생성한다.
그리고 제어부(250)는 카트(100)를 제어하여 사용자의 최종 위치를 타겟으로 하는 최단거리 이동 경로 대신 사용자의 이동 지점들을 추종하는 추종 이동 경로를 따라 카트(100)를 이동시킨다. 그로 인해 사용자가 장애물을 회피하는 경로로 카트(100) 역시 장애물을 회피하며 이동할 수 잇다.
이를 위해 측위 센서(210)의 일 실시예는 UWB 측위를 이용할 수 있다. 또한, 제어부(250)는 이동부(190)의 휠 오도메트리(Wheel odometry)를 제어하여 카트(100)의 이동 거리와 이동 방향을 확인할 수 있다. 또한 원점을 재설정하는 과정에서 제어부(250)는 휠 오도메트리 과정에서 누적된 정보들을 리셋할 수 있다.
일정 기간동안 절대좌표에 기반하여 사용자의 위치가 카트(100)내에 저장되므로, 사용자의 이동 경로를 추종하여 카트(100)가 이동할 수 있다. 또한, 일정한 기준에 따라 절대좌표를 재설정하므로 카트(100)의 이동 과정에서 누적되는 에러율이 저하된다.
또한, 카트(100) 내의 인터페이스부(230)는 카트(100)의 이동에 관한 시각적 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스부(230)는 카트(100)가 이동 중 중지할 경우, 브레이크 신호로 깜빡이는 점멸등을 포함할 수 있다.
그리고 사용자와 카트(100) 사이의 거리가 일정 거리 이상 멀어지면, 사용자가 소지하는 송신모듈(500)을 통해 사용자에게 카트(100)와 멀어진 상황을 알릴 수 있다. 예를 들어, 송신모듈(500)가 인터페이스부를 포함하여 카트(100)와의 거리가 일정 거리(예를 들어 4미터) 이상 멀어질 경우, 인터페이스부가 진동 기능을 수행하거나, 불빛을 점멸하는 등의 기능을 제공할 수 있다.
또한, 카트(100)가 사용자의 동선을 추종하므로 마트와 같이 대규모 공간 내에 많은 인원이 이동하는 공간에서 혼잡도를 줄일 수 있다. 왜냐하면 사용자들이 이동 과정에서 혼잡도를 피하도록 동선을 생성하므로, 카트(100)는 이를 추종하여 혼잡도를 줄이면서 이동할 수 있다.
도 12 및 도 13에서 제어부(150)는 송신모듈(500)과의 거리 또는 카트(100)가 장애물로 인해 이동하지 못한 시간 중 어느 하나를 기준으로 송신모듈(500)과 카트(100)의 위치정보(절대위치정보)를 생성하는 기준점을 카트(100)의 위치로 재설정하여 이동 과정에서 누적되는 오차를 리셋시킬 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 의한 카트가 절대좌표에 기반하여 이동하는 과정에서 장애물을 회피하여 경로를 재설정하는 과정을 보여주는 도면이다. 카트(100)는 61에 도시된 송신모듈의 위치정보를 저장한다. 제어부(250)는 절대좌표에 기반하여 저장하며 송신모듈의 위치를 따라 이동하는 경로를 생성한다.
먼저, 61의 단계를 정리하면 다음과 같다.
제어부(250)가 카트(100) 및 송신모듈(500)의 위치를 산출하는 기준점 정보를 저장한다. 그리고 제어부(250)가 이동부(190)의 이동 거리 및 방향에 기반하여 카트(100)의 위치를 상기 기준점을 기준으로 산출한다.
이후, 측위센서(210)가 카트(100)를 기준으로 송신모듈(500)의 측위를 산출한다. 그리고, 제어부(250)가 송신모듈(500)의 위치정보를 기준점 및 카트(100)를 기준으로 산출한다. 제어부(250)가 산출된 송신모듈(500)의 위치정보를 저장하여 이동 경로를 생성할 수 있다. 61은 저장된 위치정보에 기반하여 이동경로가 생성된 결과이다. 이때, 이동경로는 저장된 송신모듈(500)의 둘 이상의 위치정보에 대응하여 생성된다.
62와 같이 카트(100)가 실선으로 표시된 이동 경로를 따라 이동하는 과정에서 장애물을 확인한다. 즉, 장애물 센서(220)가 이동경로에 배치된 장애물을 센싱한다. 그 결과 제어부(250)는 장애물을 회피하여 이동경로를 벗어나도록 이동부를 제어한다(62s).
그리고 제어부(250)는 저장된 송신모듈의 둘 이상의 위치정보들 중 가장 근접하여 접근 가능한 위치정보(62p)를 시작점으로 하여 이동경로를 생성한다. 그리고 카트(100)가 도달하지 못했던 위치정보들(62k)은 제어부(250)가 삭제하여 불필요한 이동 경로의 생성을 차단할 수 있다.
제어부(250)는 이동부(190)를 제어하는 과정에서 이동한 지점과 저장된 송신모듈의 위치정보를 비교하여 위치정보에 일정 거리(예를 들어 50cm, 1m 등) 이하로 근접한 경우에는 해당 위치정보를 삭제할 수 있다. 이는 카트(100)가 송신모듈의 위치정보에 기반하여 생성된 이동 경로를 따라 이동하는 과정에서 장애물을 회피할 수 있으며, 이 과정에서 이동경로를 근소한 격차로 벗어날 경우에도 제어부(250)는 송신모듈의 이전 위치정보에 도달한 것으로 판단하여 이동 경로의 불필요한 생성을 차단할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 의한 제어부가 송신모듈과 페어링 후 사용자의 이동 속도나 이동 성향에 적합하게 설정 정보를 조절하는 과정을 보여주는 도면이다.
제어부(250)는 송신모듈(500)과 측위센서(210)를 페어링한다(S65). 그리고 제어부(250)는 송신모듈(500)의 이동속도에 기반하여 송신모듈(500)과 카트(100)의 거리 정보를 조절한다. 일 실시예로, 송신모듈(500)의 이동 속도가 빠른 경우, 제어부(250)는 송신모듈(500)과 카트(100)의 사이에 최소한으로 유지해야 하는 최소 유지 간격(dist1)이라는 거리정보를 길게 증가시킬 수 있다.
또한, 제어부(250)는 송신모듈(500)과 카트(100) 사이에 더 이상 멀어지면 안되는 거리를 최대 유지 간격(dist2)이라는 거리 정보를 짧게 감소시킬 수 있다.
다른 실시예로, 송신모듈(500)의 이동 속도가 느릴 경우에는 전술한 방식과 반대로 설정할 수 있다. 또는 제어부(250)는 공간 내의 장애물들의 분포에 따라 최소유지간격과 최대유지간격을 조절할 수 있다.
뿐만 아니라, 제어부(250)는 송신모듈(500)의 이동 속도에 따라 송신모듈(500)의 위치정보를 저장하는 시간적 간격 역시 달리 조절할 수 있다.
또한, 제어부(250)는 송 신모듈(500)이 반복적으로 스윙하는 범위에 기반하여 송신모듈(500)의 위치정보를 교정하여 저장할 수 있다(S67). 예를 들어 송신모듈(500)이 사용자의 손목에 부착된 경우, 사용자가 팔을 흔들며 걷는 과정에서 송신모듈(500)의 위치가 마치 전후 또는 좌우와 같이 스윙할 수 있다.
따라서, 제어부(250)는 일정한 신체 범위 내에서 송신모듈(500)의 위치가 반복적으로 증감할 경우, 이의 중간값 또는 평균값 등을 산출하여 송신모듈의 위치정보를 교정하여 저장할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 의한 카트에 배치된 측위 센서와 장애물 센서의 센싱 범위 및 방향을 보여주는 도면이다. 점선으로 구성된 화살표와 같이 측위 센서(210)가 송신모듈(500)의 위치를 측정한다. 실선으로 구성된 화살표와 같이 다수의 장애물 센서들(220)이 전면 방향과 양측면 방향, 그리고 대각선 방향으로 장애물을 센싱한다.
장애물이 다수 센싱될 경우, 제어부(250)는 송신모듈(500)과 카트(100)의 거리 정보를 조절할 수 있다. 또는 제어부(250)는 카트(100)의 이동 속도를 조절할 수 있다.
전술한 실시예를 적용할 경우, 카트(100)는 사용자의 절대좌표를 송신모듈(500)의 측위를 센싱하고, 이를 절대자표로 환산하여, 일정시간별로 저장한다. 저장된 위치정보는 제어부(250)가 카트의 이동 경로를 생성하는데 적용된다. 그리고 카트(100)와 송신모듈(500) 사이에 장애물이 배치된 경우, 이를 회피하되 최대한 송신모듈(500)의 이동 궤적에 근접하도록 카트(100)가 자연스러운 추종 경로에 따라 이동할 수 있다.
뿐만 아니라, 특수한 조건 하에서 카트(100)와 송신모듈(500)의 절대좌표 생성에 기준이 되는 원점을 리셋하여 에러율을 저하시킬 수 있다.
본 발명의 실시예를 적용할 경우, 사용자와 카트의 거리가 일정 범위 내로 근접할 경우, 카트는 절대 좌표를 기준으로 초기화하므로 카트의 위치와 사용자의 위치에 따라 누적된 오차를 반복적으로 제거하여 카트가 정확하게 사용자를 추종할 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예를 적용할 경우, 많은 수의 사용자와 카트들이 혼재할 경우 발생하는 신호의 정확도 하락, 카트 간의 충돌로 인한 이동 거리나 방향의 오차 등이 발생하여도 카트가 반복적인 절대 좌표를 기준으로 카트 및 사용자의 위치를 재설정하므로 정확한 사용자 추종을 가능하게 한다.
본 발명의 실시예를 적용할 경우, 사용자와 카트 사이의 거리에 따라 절대좌표를 초기화하여 위치 측정에서 발생한 오차, 이동 거리나 방향에서 발생하는 물리적 오차 등을 저감하여 카트 이동의 정확도를 높인다.
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.
100: 카트 110: 수납부
120: 핸들 어셈블리 150: 제어모듈
190: 이동부 210: 측위센서
220: 장애물 센서 250: 제어부

Claims (18)

  1. 송신모듈로부터 신호를 수신하여 상기 송신모듈의 위치를 측정하는 측위 센서;
    카트의 주변에 배치된 장애물을 센싱하는 장애물 센서;
    상기 송신모듈의 위치정보를 누적하여 저장하고, 상기 저장된 송신모듈의 위치정보에 대응하는 이동 경로를 생성하는 제어부;
    상기 이동 경로를 따라 이동하는 이동부를 포함하는, 송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하는 카트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 카트 및 상기 송신모듈의 위치를 산출하는 기준점 정보를 저장하고, 상기 이동부의 이동 거리 및 방향에 기반하여 상기 카트의 위치를 상기 기준점을 기준으로 산출하며,
    상기 측위센서는 상기 카트를 기준으로 상기 송신모듈의 측위를 산출하며,
    상기 제어부는, 상기 송신모듈의 위치정보를 상기 기준점 및 상기 카트를 기준으로 산출하여 상기 산출된 송신모듈의 위치정보를 저장하는, 송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하는 카트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 저장된 송신모듈의 둘 이상의 위치정보에 대응하는 이동경로를 생성하여 상기 이동경로에 따라 상기 이동부를 제어하는, 송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하는 카트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 장애물 센서가 상기 이동경로에 배치된 장애물을 센싱한 경우, 상기 제어부는 상기 장애물을 회피하여 상기 이동경로를 벗어나도록 상기 이동부를 제어한 후, 상기 저장된 송신모듈의 둘 이상의 위치정보들 중 가장 근접하여 접근 가능한 위치정보를 시작점으로 하여 이동경로를 생성하는, 송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하는 카트.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 이동부를 제어하여 이동한 지점과 상기 저장된 위치정보를 비교하여 상기 위치정보에 일정 거리 이하로 근접한 경우, 상기 위치정보를 삭제하는, 송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하는 카트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 송신모듈의 위치정보 중 일정기간 이상 도달하지 못한 위치정보들을 시간순으로 삭제하는, 송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하는 카트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 송신모듈과의 거리 또는 상기 카트가 장애물로 인해 이동하지 못한 시간 중 어느 하나를 기준으로 상기 위치정보를 생성하는 기준점을 상기 카트의 위치로 재설정하는, 송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하는 카트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 송신모듈과 측위센서를 페어링하고 상기 송신모듈의 이동속도에 기반하여 상기 송신모듈과 상기 카트의 거리 정보를 조절하는, 송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하는 카트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 송신모듈이 반복적으로 스윙하는 범위에 기반하여 상기 송신모듈의 위치정보를 교정하여 저장하는, 송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하는 카트.
  10. 측위센서가 송신모듈로부터 신호를 수신하여 상기 송신모듈의 위치를 측정하는 단계;
    제어부가 상기 송신모듈의 위치정보를 누적하여 저장하는 단계;
    상기 제어부가 상기 저장된 송신모듈의 위치정보에 대응하는 이동 경로를 생성하는 단계;
    이동부가 상기 카트를 상기 이동 경로에 따라 이동시키는 단계를 포함하는, 카트가 송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하여 이동하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 카트 및 상기 송신모듈의 위치를 산출하는 기준점 정보를 저장하는 단계;
    상기 제어부가 상기 이동부의 이동 거리 및 방향에 기반하여 상기 카트의 위치를 상기 기준점을 기준으로 산출하는 단계;
    상기 측위센서가 상기 카트를 기준으로 상기 송신모듈의 측위를 산출하는 단계;
    상기 제어부가 상기 송신모듈의 위치정보를 상기 기준점 및 상기 카트를 기준으로 산출하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 산출된 송신모듈의 위치정보를 저장하는 단계를 포함하는, 카트가 송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하여 이동하는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 저장된 송신모듈의 둘 이상의 위치정보에 대응하는 이동경로를 생성하여 상기 이동경로에 따라 상기 이동부를 제어하는, 카트가 송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하여 이동하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 장애물 센서가 상기 이동경로에 배치된 장애물을 센싱한 경우, 상기 제어부는 상기 장애물을 회피하여 상기 이동경로를 벗어나도록 상기 이동부를 제어한 후, 상기 저장된 송신모듈의 둘 이상의 위치정보들 중 가장 근접하여 접근 가능한 위치정보를 시작점으로 하여 이동경로를 생성하는, 카트가 송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하여 이동하는 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 이동부를 제어하여 이동한 지점과 상기 저장된 위치정보를 비교하는 단계; 및
    상기 위치정보에 일정 거리 이하로 근접한 경우, 상기 제어부는 상기 위치정보를 삭제하는 단계를 더 포함하는, 카트가 송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하여 이동하는 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 송신모듈의 위치정보 중 일정기간 이상 도달하지 못한 위치정보들을 시간순으로 삭제하는 단계를 더 포함하는, 카트가 송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하여 이동하는 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 송신모듈과의 거리 또는 상기 카트가 장애물로 인해 이동하지 못한 시간 중 어느 하나를 기준으로 상기 위치정보를 생성하는 기준점을 상기 카트의 위치로 재설정하는 단계를 더 포함하는, 카트가 송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하여 이동하는 방법.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 송신모듈과 측위센서를 페어링하고 상기 송신모듈의 이동속도에 기반하여 상기 송신모듈과 상기 카트의 거리 정보를 조절하는 단계를 더 포함하는, 카트가 송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하여 이동하는 방법.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 송신모듈이 반복적으로 스윙하는 범위에 기반하여 상기 송신모듈의 위치정보를 교정하여 저장하는 단계를 더 포함하는, 카트가 송신모듈의 위치 정보에 기반하여 송신모듈을 추종하여 이동하는 방법.
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