KR20210115253A - 로봇 임무-수행 시스템 - Google Patents

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KR20210115253A
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이윤수
김기총
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한화디펜스 주식회사
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Abstract

본 실시 예의 로봇 임무-수행 시스템은 무인 주행 로봇, 통신 중계 드론, 및 사용자 제어 장치를 포함한다. 통신 중계 드론이 무인 주행 로봇의 예상 경로의 주변을 비행함에 의하여, 무인 주행 로봇의 상기 예상 경로의 주변에 있는 적어도 한 통신-불량 가능 영역이 탐색된다. 무인 주행 로봇이 통신 중계 드론을 싣고 주행하는 동안에 무인 주행 로봇과 상기 통신-불량 가능 영역 사이의 거리가 제1 기준 거리보다 짧아지면, 통신 중계 드론은 무인 주행 로봇에서 이륙하면서 통신 중계 동작을 시작한다.

Description

로봇 임무-수행 시스템{Robot mission-performing system}
본 발명은, 로봇 임무-수행 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무인 주행 로봇, 통신 중계 드론, 및 사용자 제어 장치를 포함한 로봇 임무-수행 시스템에 관한 것이다.
자율 주행 또는 원격 제어 주행이 가능한 로봇 임무-수행 시스템은 무인 주행 로봇, 통신 중계 드론, 및 사용자 제어 장치를 포함한다. 여기에서, 원격 제어 주행인 경우만이 아니고 자율 주행인 경우에도, 무인 주행 로봇과 사용자 제어 장치 사이의 통신 상태는 원활하게 유지되어야 할 필요가 있다.
통신 중계 드론은 상기 무인 주행 로봇과 상기 사용자 제어 장치 사이의 통신 상태를 주기적으로 점검한다. 무인 주행 로봇에 통신 중계 드론이 실려서 이동하는 도중에 무인 주행 로봇과 상기 사용자 제어 장치 사이의 통신 상태가 좋지 않다고 판단되면, 통신 중계 드론은 무인 주행 로봇에서 이륙하여 비행 중계 모드를 수행한다. 여기에서, 주변의 높은 장애물 등에 의하여 통신 상태가 좋지 않은 경우, 통신 중계 드론이 무인 주행 로봇에서 이륙함에도 불구하고 통신 중계가 원활하게 이루어지지 않게 된다.
상기 배경 기술의 문제점은, 발명자가 본 발명의 도출을 위하여 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 내용으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공지된 내용이라 할 수 없다.
일본 공개 특허 제2019-040514호(출원인 : SZ DJI 기술 주식회사, 발명의 명칭 : 통신 중계 방법, 중계 비행체, 프로그램 및 기록 매체)
본 발명의 실시 예는, 통신 중계 드론이 무인 주행 로봇에서 이륙함에도 불구하고 통신 중계가 원활하게 이루어지지 않게 되는 경우를 예방할 수 있는 로봇 임무-수행 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예의 로봇 임무-수행 시스템은 무인 주행 로봇, 통신 중계 드론, 및 사용자 제어 장치를 포함한다.
상기 통신 중계 드론이 상기 무인 주행 로봇의 예상 경로의 주변을 비행함에 의하여, 상기 무인 주행 로봇의 상기 예상 경로의 주변에 있는 적어도 한 통신-불량 가능 영역이 탐색된다.
상기 무인 주행 로봇이 상기 통신 중계 드론을 싣고 주행하는 동안에 상기 무인 주행 로봇과 상기 통신-불량 가능 영역 사이의 거리가 제1 기준 거리보다 짧아지면, 상기 통신 중계 드론은 상기 무인 주행 로봇에서 이륙하면서 통신 중계 동작을 시작한다.
본 실시예의 상기 로봇 임무-수행 시스템에 의하면, 상기 무인 주행 로봇이 상기 통신-불량 가능 영역에 가까워지기 전에 상기 통신 중계 드론은 상기 무인 주행 로봇에서 이륙하면서 통신 중계 동작을 시작한다.
예를 들어, 상기 무인 주행 로봇이 주변의 높은 장애물에 가까워지기 전에 상기 통신 중계 드론은 상기 무인 주행 로봇에서 이륙하면서 통신 중계 동작을 시작한다.
이에 따라, 상기 통신 중계 드론이 무인 주행 로봇에서 이륙함에도 불구하고 통신 중계가 원활하게 이루어지지 않게 되는 경우가 예방될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 로봇 임무-수행 시스템에 포함된 무인 주행 로봇을 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 로봇 임무-수행 시스템에 포함된 통신 중계 드론을 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 로봇 임무-수행 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 사용자 제어 장치의 주요 동작을 보여주는 흐름도이다.
도 5는 도 3의 통신 중계 드론의 주요 동작을 보여주는 흐름도이다.
도 6은 도 5의 임무 수행 모드(단계 S505)의 동작을 보여주는 흐름도이다.
하기의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명에 따른 동작을 이해하기 위한 것이며, 본 기술 분야의 통상의 기술자가 용이하게 구현할 수 있는 부분은 생략될 수 있다.
또한 본 명세서 및 도면은 본 발명을 제한하기 위한 목적으로 제공된 것은 아니고, 본 발명의 범위는 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다. 본 명세서에서 사용된 용어들은 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예가 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 로봇 임무-수행 시스템에 포함된 무인 주행 로봇(1)을 보여준다. 도 1을 참조하면, 초광대역(UWB) 거리 센서들(101), GPS의 안테나(102), 및 무선 통신용 안테나(103)는 무인 주행 로봇(1)에 설치된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 로봇 임무-수행 시스템에 포함된 통신 중계 드론(2)을 보여준다. 도 2를 참조하면, 초광대역(UWB) 거리 센서(201), GPS의 안테나(202), 및 통신 중계용 단말기(203)는 통신 중계 드론(2)에 설치된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 로봇 임무-수행 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 1 내지 3에서 동일한 참조 부호는 동일한 대상을 가리킨다.
도 1 내지 3을 참조하면, 자율 주행 또는 원격 제어 주행이 가능한 본 실시예의 로봇 임무-수행 시스템은 무인 주행 로봇(1), 통신 중계 드론(2), 및 사용자 제어 장치(301)를 포함한다. 여기에서, 원격 제어 주행인 경우만이 아니고 자율 주행인 경우에도, 무인 주행 로봇(1)과 사용자 제어 장치(301) 사이의 통신 상태는 원활하게 유지되어야 할 필요가 있다. 본 실시예의 경우, 사용자 제어 장치(301)를 휴대한 사용자는 임무 수행을 담당하는 군인이다.
통신 중계 드론(2)이 무인 주행 로봇(1)의 예상 경로의 주변을 비행함에 의하여, 무인 주행 로봇(1)의 상기 예상 경로의 주변에 있는 적어도 한 통신-불량 가능 영역이 탐색된다. 예를 들어, 통신 중계 드론(2)은 초광대역(UWB) 거리 센서(201) 또는 깊이(depth) 카메라 등을 사용하여 적어도 한 통신-불량 가능 영역을 탐색한다. 본 실시예의 경우, 기준 높이보다 높은 물체의 영역이 통신-불량 가능 영역으로서 탐색된다.
다음에, 무인 주행 로봇(1)이 통신 중계 드론(2)을 싣고 주행하는 동안에 무인 주행 로봇(1)과 상기 통신-불량 가능 영역 사이의 거리가 제1 기준 거리보다 짧아지면, 통신 중계 드론(2)은 무인 주행 로봇(1)에서 이륙하면서 통신 중계 동작을 시작한다. 무인 주행 로봇(1)이 통신 중계 드론(2)을 싣고 주행하는 동안에, 무인 주행 로봇(1)과 상기 통신-불량 가능 영역 사이의 거리는 통신 중계 드론(2)과 상기 통신-불량 가능 영역 사이의 거리를 의미한다.
요약하면, 무인 주행 로봇(1)이 통신-불량 가능 영역에 가까워지기 전에 통신 중계 드론(2)은 무인 주행 로봇(1)에서 이륙하면서 통신 중계 동작을 시작한다. 예를 들어, 무인 주행 로봇(1)이 주변의 높은 장애물에 가까워지기 전에 통신 중계 드론(2)은 무인 주행 로봇(1)에서 이륙하면서 통신 중계 동작을 시작한다.
이에 따라, 통신 중계 드론(2)이 무인 주행 로봇(1)에서 이륙함에도 불구하고 통신 중계가 원활하게 이루어지지 않게 되는 경우가 예방될 수 있다.
도 4는 도 3의 사용자 제어 장치(301)의 주요 동작을 보여준다. 도 1 내지 4를 참조하여 사용자 제어 장치(301)의 주요 동작을 설명하기로 한다.
사용자(3)의 조작에 의하여 탐색 명령이 입력되면(단계 S401), 사용자 제어 장치(301)는 탐색 명령 신호를 통신 중계 드론(2)에게 전송한다(단계 S402). 이에 따라, 통신 중계 드론(2)은, 무인 주행 로봇(1)의 예상 경로의 주변을 비행하면서, 무인 주행 로봇(1)의 예상 경로의 주변에 있는 적어도 한 통신-불량 가능 영역을 탐색한다. 물론, 사용자 제어 장치(301)는 상기 예상 경로와 그 주변의 위치 정보를 통신 중계 드론(2)에게 전송한다. 통신 중계 드론(2)은 탐색 결과에 의한 적어도 한 통신-불량 가능 영역의 위치 정보를 저장하고 사용자 제어 장치(301)에게 전송한다.
다음에, 사용자(3)의 조작에 의하여 경로 생성 명령이 입력되면(단계 S403), 사용자 제어 장치(301)는 무인 주행 로봇(1)의 자율 주행 경로를 생성한다. 사용자 제어 장치(301)는 자율 주행 경로를 생성하기 위한 조건들 중에서 특정 조건이 최우선 순위가 되도록 가산 점수를 부여한다(단계 S404).
본 실시예의 경우, 상기 제1 기준 거리보다 짧은 제2 기준 거리가 사용자 제어 장치(301)에 설정되어 있다. 여기에서, 최우선 순위가 되는 상기 특정 조건은 무인 주행 로봇(1)과 상기 통신-불량 가능 영역 사이의 거리가 상기 제2 기준 거리보다 길어지는 제1 조건이다. 제2 조건의 예로서 최단 거리의 조건, 그리고 제3 조건의 예로서 은폐 및 엄폐의 조건을 들 수 있다.
상기와 같이 제1 조건이 최우선 순위가 될 수 있는 상태에서, 사용자 제어 장치(301)는 무인 주행 로봇(1)의 자율 주행 경로를 생성한다(단계 S405).
사용자(3)의 조작에 의하여 임무 수행 명령이 입력되면(단계 S406), 사용자 제어 장치(301)는 임무 수행 명령과 관련된 사용자 입력 명령에 따라 무인 주행 로봇(1)과 통신 중계 드론(2)의 동작을 제어한다(단계 S407).
상기 단계 S401 내지 S407은 종료 신호가 발생할 때까지 반복적으로 수행된다(단계 S408).
도 5는 도 3의 통신 중계 드론(2)의 동작을 보여준다. 도 1 내지 3 및 도 5를 참조하여 통신 중계 드론(2)의 동작을 설명하기로 한다.
사용자 제어 장치(301)로부터 탐색 명령 신호가 수신되었으면(단계 S501), 통신 중계 드론(2)은 무인 주행 로봇(1)의 예상 경로의 주변을 비행하면서, 무인 주행 로봇(1)의 예상 경로의 주변에 있는 적어도 한 통신-불량 가능 영역을 탐색한다(단계 S502). 물론, 상기 예상 경로와 그 주변의 위치 정보는 사용자 제어 장치(301)로부터 통신 중계 드론(2)에게 제공된다.
통신 중계 드론(2)은 탐색 결과에 의한 적어도 한 통신-불량 가능 영역의 위치 정보를 저장하고 사용자 제어 장치(301)에게 전송한다(단계 S503).
사용자 제어 장치(301)로부터 임무-수행 명령 신호가 수신되었으면(단계 S504), 임무 수행 모드(단계 S505)를 수행한다. 통신 중계 드론(2)의 임무 수행 모드(단계 S505)는 도 6을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
상기 단계 S501 내지 S505는 종료 신호가 발생할 때까지 반복적으로 수행된다(단계 S506).
도 6은 도 5의 임무 수행 모드(단계 S505)의 동작을 보여준다. 도 1 내지 3 및 도 6을 참조하여 통신 중계 드론(2)의 임무 수행 모드(단계 S505)를 설명하기로 한다.
통신 중계 드론(2)은 무인 주행 로봇(1)과 상기 통신-불량 가능 영역 사이의 거리(DC)가 상기 제1 기준 거리(DR1)보다 짧으면(단계 S601), 비행 중계 모드를 수행한다(단계 S603). 예를 들어, 무인 주행 로봇(1)이 통신 중계 드론(2)을 싣고 주행하는 동안에 무인 주행 로봇(1)과 상기 통신-불량 가능 영역 사이의 거리가 제1 기준 거리보다 짧아지면(단계 S601), 통신 중계 드론(2)은 무인 주행 로봇(1)에서 이륙하면서 통신 중계 동작을 시작한다(단계 S603). 무인 주행 로봇(1)이 통신 중계 드론(2)을 싣고 주행하는 동안에, 무인 주행 로봇(1)과 상기 통신-불량 가능 영역 사이의 거리는 통신 중계 드론(2)과 상기 통신-불량 가능 영역 사이의 거리를 의미한다.
상기 단계 S601과 S603에 의하면, 무인 주행 로봇(1)이 통신-불량 가능 영역에 가까워지기 전에 통신 중계 드론(2)은 무인 주행 로봇(1)에서 이륙하면서 통신 중계 동작을 시작한다. 예를 들어, 무인 주행 로봇(1)이 주변의 높은 장애물에 가까워지기 전에 통신 중계 드론(2)은 무인 주행 로봇(1)에서 이륙하면서 통신 중계 동작을 시작한다.
이에 따라, 통신 중계 드론(2)이 무인 주행 로봇(1)에서 이륙함에도 불구하고 통신 중계가 원활하게 이루어지지 않게 되는 경우가 예방될 수 있다.
무인 주행 로봇(1)과 상기 통신-불량 가능 영역 사이의 거리(DC)가 상기 제1 기준 거리(DR1)보다 짧지 않으면(단계 S601), 통신 중계 드론(2)은 무인 주행 로봇(1)과 사용자 제어 장치(301) 사이의 통신 상태를 판단한다(단계 S602). 본 실시예의 경우, 사용자 제어 장치(301)와 무인 주행 로봇(1) 사이의 통신 신호의 세기가 기준 값보다 적으면 불량으로, 그렇지 않으면 양호로 판단된다.
통신 중계 드론(2)은, 무인 주행 로봇(1)과 사용자 제어 장치(301) 사이의 통신 상태가 좋지 않다고 판단되면, 비행 중계 모드를 수행한다(단계 S603). 예를 들어, 무인 주행 로봇(1)에 통신 중계 드론(2)이 착륙되어 있는 도중에 무인 주행 로봇(1)과 사용자 제어 장치(301) 사이의 통신 상태가 좋지 않다고 판단되면, 통신 중계 드론(2)은 무인 주행 로봇(1)으로부터 이륙하여 비행하면서 통신 중계 기능을 수행한다. 물론, 상기 단계 S601의 존재로 인하여, 상기 단계 S602에서 통신 상태가 불량일 확률은 낮아질 것이다(본 실시예의 효과에 해당함).
통신 중계 드론(2)은, 비행 중계 모드를 수행하는 도중에도 무인 주행 로봇(1)과 상기 통신-불량 가능 영역 사이의 거리(DC)가 상기 제1 기준 거리(DR1)보다 짧은지를 판단한다(단계 S604). 또한, 무인 주행 로봇(1)과 상기 통신-불량 가능 영역 사이의 거리(DC)가 상기 제1 기준 거리(DR1)보다 짧지 않으면, 통신 중계 드론(2)은, 무인 주행 로봇(1)과 사용자 제어 장치(301) 사이의 통신 상태를 판단한다(단계 S605).
비행 중계 모드(단계 S603)를 수행하는 도중에, 무인 주행 로봇(1)과 상기 통신-불량 가능 영역 사이의 거리(DC)가 상기 제1 기준 거리(DR1)보다 짧지 않고, 사용자 제어 장치(301)와 무인 주행 로봇(1) 사이의 통신 신호의 세기가 기준 값보다 적지 않으면, 통신 중계 드론(2)은 무인 주행 로봇(1)에 착륙하면서 통신 중계 동작을 중단하는 복귀 모드를 수행한다(단계 S606).
통신 중계 드론(2)이 복귀 모드(단계 S606)를 수행하는 도중에, 착륙이 완료될 때까지 무인 주행 로봇(1)과 사용자 제어 장치(301) 사이의 통신 상태를 주기적으로 판단한다(단계 S607 및 S608). 여기에서, 사용자 제어 장치(301)와 무인 주행 로봇(1) 사이의 통신 신호의 세기가 기준 값보다 적으면, 상기 비행 중계 모드(단계 S603) 및 그 다음 단계들이 다시 수행된다.
상기 단계들 S601 내지 S608은 종료 신호가 발생할 때까지 반복적으로 수행된다(단계 S609).
이상 설명된 바와 같이, 본 실시예의 로봇 임무-수행 시스템에 의하면, 무인 주행 로봇이 통신-불량 가능 영역에 가까워지기 전에 통신 중계 드론은 무인 주행 로봇에서 이륙하면서 통신 중계 동작을 시작한다.
예를 들어, 무인 주행 로봇이 주변의 높은 장애물에 가까워지기 전에 통신 중계 드론은 무인 주행 로봇에서 이륙하면서 통신 중계 동작을 시작한다.
이에 따라, 통신 중계 드론이 무인 주행 로봇에서 이륙함에도 불구하고 통신 중계가 원활하게 이루어지지 않게 되는 경우가 예방될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다.
그러므로 상기 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 특허청구범위에 의해 청구된 발명 및 청구된 발명과 균등한 발명들은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 로봇 임무-수행 시스템 외의 다양한 무인 주행 차량에 이용될 가능성이 있다.
1 : 무인 주행 로봇, 101 : 초광대역(UWB) 거리 센서들,
102 : GPS의 안테나, 103 : 무선 통신용 안테나,
2 : 통신 중계 드론, 201 : 초광대역(UWB) 거리 센서,
202 : GPS의 안테나, 203 : 통신 중계용 단말기,
3 : 사용자, 301 : 사용자 제어 장치.

Claims (4)

  1. 무인 주행 로봇, 통신 중계 드론, 및 사용자 제어 장치를 포함한 로봇 임무-수행 시스템에 있어서,
    상기 통신 중계 드론이 상기 무인 주행 로봇의 예상 경로의 주변을 비행함에 의하여, 상기 무인 주행 로봇의 상기 예상 경로의 주변에 있는 적어도 한 통신-불량 가능 영역이 탐색되고,
    상기 무인 주행 로봇이 상기 통신 중계 드론을 싣고 주행하는 동안에 상기 무인 주행 로봇과 상기 통신-불량 가능 영역 사이의 거리가 제1 기준 거리보다 짧아지면, 상기 통신 중계 드론이 상기 무인 주행 로봇에서 이륙하면서 통신 중계 동작을 시작하는, 로봇 임무-수행 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 기준 거리보다 짧은 제2 기준 거리가 상기 사용자 제어 장치에 설정되어 있고,
    상기 무인 주행 로봇의 자율 주행 경로가 생성될 경우,
    상기 자율 주행 경로를 생성하기 위한 조건들은,
    상기 무인 주행 로봇과 상기 통신-불량 가능 영역 사이의 거리가 상기 제2 기준 거리보다 길어지는 제1 조건을 포함하고,
    상기 제1 조건이 최우선 순위가 되도록 가산 점수가 부여되는, 로봇 임무-수행 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 무인 주행 로봇과 상기 통신-불량 가능 영역 사이의 거리가 상기 제1 기준 거리보다 짧지 않고, 상기 사용자 제어 장치와 상기 무인 주행 로봇 사이의 통신 신호의 세기가 기준 값보다 적지 않으면, 상기 통신 중계 드론이 상기 무인 주행 로봇에 착륙하면서 통신 중계 동작을 중단하는, 로봇 임무-수행 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 사용자 제어 장치와 상기 무인 주행 로봇 사이의 통신 신호의 세기가 기준 값보다 낮으면, 상기 통신 중계 드론이 상기 무인 주행 로봇에서 이륙하면서 통신 중계 동작을 시작하는, 로봇 임무-수행 시스템.

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