KR20220014861A - 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

이동로봇의 외광 영향 해소 시스템 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템은, 이동로봇, 및 상기 이동로봇의 동작을 제어하기 위한 제어 시스템을 포함하며, 상기 제어 시스템은, 센싱을 위한 빛을 조사하는 발광부, 적어도 하나의 카메라를 포함하며, 상기 발광부로부터 조사된 상기 빛을 수광하기 위한 수광부, 상기 수광부와 소정 간격만큼 이격되도록 상기 수광부의 전면에 배치되어, 상기 수광부를 향하는 특정 파장의 외광을 차단하기 위한 필터부, 및 상기 수광부에 의해 수광되는 상기 빛에 기초하여 장애물과의 거리를 측정하기 위한 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 필터부가 상기 수광부의 전면에 배치되는 경우, 상기 빛의 수광을 위해 상기 카메라의 렌즈 밝기를 조정하는 것을 특징으로한다.

Description

이동로봇의 외광 영향 해소 시스템 및 그 방법{System and meyhod for resolving the influence of mobile robots from outside light}
본 발명은 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동로봇의 주행시, 이동로봇의 수광부로 유입되는 외광(예컨대, 태양광 또는 외부 조명 등)으로 인한 장애물 검출 오류 발생을 방지하여, 이동로봇의 급정거나 급회전 등과 같은 이상 동작을 방지하기 위한 기술적 사상에 관한 것이다.
인력 충원, 관리 문제, 비용(인건비) 문제와 함께 비대면 서비스의 선호도 증가로 인해 서빙 로봇과 같은 이동로봇의 도입이 활발해지고 있다.
이러한 서빙 로봇 등과 같은 이동로봇은 이동(주행)시 위치 인식이나 장애물 충돌 방지를 위한 다양한 센서와 장치를 사용하고 있다. 예컨대, 라이다(Light Detection And Ranging, LIDAR), 카메라 등 빛의 감지를 기반으로 하는 센서나 장치들이 주로 사용되고 있다. 이러한 센서들은 사람들의 눈에 보이지 않도록 주로 비가시 대역(예컨대, 근적외선 대역)의 빛을 이용한다.
그러나, 식당 등과 같은 실내 매장에서 널리 사용되는 할로겐 조명으로부터 동일 또는 유사한 대역의 빛이 출력되어 이동로봇의 센서에 영향을 미칠 수 있으며, 창문 등을 통해 유입되는 자연광 역시 이동로봇의 센서에 의해 감지될 수 있다.
이러한 할로겐 조명이나 자연광 등과 같은 외광(외부 조명)은 이동로봇의 센서가 오검출을 일으킬 수 있는 요인이 될 수 있다. 예컨대, 이동로봇 주행 중 경로상에 실제 장애물이 없더라도, 외광이 센서에 입사할 때 센서가 이를 근거리 장애물로 오검출하여, 이동로봇이 급하게 멈추거나 회전하여 돌아가는 동작을 수행할 수 있다.
전술한 바와 같이 이동로봇이 매장에서 서빙 로봇으로 이용되는 경우, 서빙 로봇은 음식물을 적재하고 주행하는 경우가 많은데, 외광으로 인한 센서의 오검출로 서빙 로봇이 급격한 속도 변화(급정지)를 일으키거나 회전하게 되는 경우, 적재된 음식물이 넘치거나 음식물을 담은 용기가 엎어질 수 있어 음식물을 주문한 고객은 물론 서빙 로봇을 사용하는 매장측의 사용자에게도 불만을 야기할 수 있는 문제가 있다.
도 1은 종래의 일반적인 이동로봇에서 사용되는 센서의 원리와 오류 원인을 설명하기 위한 도면이다.
우선 도 1a를 참조하면, 이동로봇에 라이다(Light Detection And Ranging, LIDAR) 센서가 적용된 경우가 나타나 있다.
라이다 센서의 경우, 레이저 광을 조사한 후 거리에 따른 카메라의 광원 위치에 따라 거리를 측정한다.
이때, 외광(10)이 조사되는 경우에는 근거리 픽셀에 빛이 조사되면서, 센서가 이를 근거리 장애물로 오검출할 수 있어 전술한 바와 같이 이동로봇의 오동작이 발생할 수 있다.
도 1b는 이동로봇에 RGBD 센서가 적용된 경우를 나타내며, RGBD 센서의 경우 레이저 패턴을 조사한 후, 같은 패턴 포인트에 대한 두 개의 카메라 시차를 이용하여 거리를 측정하는 방식이 이용된다.
이때 Eye safety 이슈로 인해 약한 레이저 광을 사용하게 되는데, 이러한 경우 원거리 측정이 사실상 불가능하여 일반적으로 센서에서 가시광과 레이저의 IR 대역을 동시에 받기 때문에, IR 빛 외에도 가시광의 영향을 동시에 받을 수 있다.
도면에는 외광(10)이 태양광(자연광)인 경우가 도시되어 있으나, 본 명세서에서 외광(10)은 태양광은 물론 센서의 수광 범위에 있는 파장대역의 빛을 다 포함하는 의미일 수 있다.
종래에는, 이동로봇의 센서에 들어오는 빛을 원천적으로 차단하여 외광(10)의 영향을 제거하는데 중점을 두고 있다. 예를 들어, 실내의 조명을 제거하거나, 창문에 블라인드 또는 암막 시트지를 시공하여 센서로 입사되는 빛의 원인인 광원을 차단하는 방식이 주로 사용되고 있다.
하지만 실내 공간에서 조명이나 창문은 인테리어에 큰 영향을 주는 요소로, 특히 매장 등과 같은 장소에서는 조명이나 창문에 대한 변경이 현실적으로 쉽지 않은 문제가 있다. 이는 결과적으로 일부 매장에서 이동로봇(서빙 로봇)의 도입 자체를 꺼리게 되는 문제가 발생할 수 있다.
따라서 이동로봇의 센서 수광부에 외광(10)으로 인한 영향을 최소화하여 이동로봇(100)의 동작을 보다 안정적으로 하면서, 실내 공간의 조명이나 채광에 방해되지 않을 수 있도록 하는 기술적 사상이 요구된다.
특허문헌 1. 한국등록특허(등록번호 10-1083700, "음식점 서빙을 위한 로봇 시스템")
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이동로봇의 센서 및/또는 외광의 광원에 특정 대역의 빛만을 선택적으로 차단할 수 있는 필터를 설치하여, 이동로봇의 주행시 이동로봇의 센서에 비치는 외광(예컨대, 태양광 또는 외부 조명 등)으로 인한 장애물 검출 오류 발생을 방지함으로써 이동로봇의 급정거나 급회전 등과 같은 이상 동작을 방지할 수 있는 기술적 사상을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템은, 이동로봇, 및 상기 이동로봇의 동작을 제어하기 위한 제어 시스템을 포함하며, 상기 제어 시스템은, 센싱을 위한 빛을 조사하는 발광부, 적어도 하나의 카메라를 포함하며, 상기 발광부로부터 조사된 상기 빛을 수광하기 위한 수광부, 상기 수광부와 소정 간격만큼 이격되도록 상기 수광부의 전면에 배치되어, 상기 수광부를 향하는 특정 파장의 외광을 차단하기 위한 필터부, 및 상기 수광부에 의해 수광되는 상기 빛에 기초하여 장애물과의 거리를 측정하기 위한 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 필터부가 상기 수광부의 전면에 배치되는 경우, 상기 빛의 수광을 위해 상기 카메라의 렌즈 밝기를 조정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 발광부는, 특정 패턴을 가진 레이저를 조사하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 수광부로 수광되는 빛의 양이 최대값이 되도록 상기 렌즈 밝기를 조정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 직사광선에 상응하는 외광이 수광되는 경우, 상기 이동로봇을 상기 직사광선이 소정 수준 이하로 수광되는 장소로 이동시킨 후 상기 렌즈 밝기를 조정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 필터부는, 복수 개의 필터들을 포함하며, 상기 제어부는, 시간대 또는 상기 수광부에 의해 수광되는 외광의 파장대에 따라 상기 복수 개의 필터들 중 특정 필터가 선택적으로 상기 수광부 전면에 배치되도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇은, 구동부, 센싱을 위한 빛을 조사하는 발광부, 적어도 하나의 카메라를 포함하며, 상기 발광부로부터 조사된 상기 빛을 수광하기 위한 수광부, 상기 수광부와 소정 간격만큼 이격되도록 상기 수광부의 전면에 배치되어, 상기 수광부를 향하는 특정 파장의 외광을 차단하기 위한 필터부, 및 상기 구동부의 구동을 제어하고, 상기 수광부에 의해 수광되는 상기 빛에 기초하여 장애물과의 거리를 측정하기 위한 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 필터부가 상기 수광부의 전면에 배치되는 경우, 상기 빛의 수광을 위해 상기 카메라의 렌즈 밝기를 조정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 외광 영향 해소방법은, 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템이 수광되는 외광을 감지하는 단계, 상기 외광이 감지되면, 상기 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템이 특정 파장 대역의 외광을 차단할 수 있는 필터를 이동로봇에 적용하는 단계, 및 상기 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템이 센싱을 위한 빛을 조사하는 발광부로부터 조사되는 빛을 이용하여 상기 빛의 수광을 위한 카메라의 렌즈 밝기를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
데이터 처리장치에 설치되며 상술한 방법을 수행하기 위해 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 이동로봇의 센서 및/또는 외광의 광원에 특정 대역의 빛만을 선택적으로 차단할 수 있는 필터를 설치하여, 이동로봇의 주행시 이동로봇의 센서에 비치는 외광(예컨대, 태양광 또는 외부 조명 등)으로 인한 장애물 검출 오류 발생을 방지함으로써 이동로봇의 급정거나 급회전 등과 같은 이상 동작을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이동로봇의 센서에 영향을 줄 수 있는 빛을 차단하기 위해 외광을 전면적으로 차단하지 않고, 센서가 감지하는 특정 대역(주로 비가시 대역)의 빛만을 선택적으로 차단할 수 있도록 하여, 이동로봇을 사용하는 매장의 인테리어나 채광을 저하시킬 필요가 없어 사용자의 적극적인 도입을 유도할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 종래의 일반적인 이동로봇에서 사용되는 센서의 원리와 오류 원인을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제어 시스템의 개략적인 구성을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템의 필터부 적용을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 외광 영향 해소 방법의 개략적인 흐름을 나타낸다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에 있어서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 '전송'하는 경우에는 상기 구성요소는 상기 다른 구성요소로 직접 상기 데이터를 전송할 수도 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 상기 데이터를 상기 다른 구성요소로 전송할 수도 있는 것을 의미한다. 반대로 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 '직접 전송'하는 경우에는 상기 구성요소에서 다른 구성요소를 통하지 않고 상기 다른 구성요소로 상기 데이터가 전송되는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 중심으로 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템은 이동로봇(100) 및 상기 이동로봇(100)의 동작을 제어하기 위한 제어 시스템(200)을 포함할 수 있다.
상기 이동로봇(100)은 구동부를 포함하여 이동이 가능한 로봇을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 이동로봇(100)은 자율주행 기능을 포함하여 설정된 경로를 따라 스스로 주행할 수 있는 로봇일 수 있다. 상기 구동부는 바퀴, 동력기관, 휠 등 로봇을 이동시키기 위해 구비될 수 있는 일체의 장치를 포함하는 의미일 수 있으며, 이러한 구동부의 구성에 대해서는 널리 공지되어 있으므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
이하 본 명세서에서는 상기 이동로봇(100)이 레스토랑과 같은 소정의 매장 내에서 음식물을 고객에게 서빙하는 서빙로봇인 경우를 예로 들어 설명하지만, 본 발명의 권리범위가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 이동로봇(100)은 소정의 물품을 적재하고 매장과 같은 실내는 물론 야외 경로를 주행하며 고객 또는 소정의 목적지에 배달할 수 있는 배달로봇으로 구현될 수도 있고, 소정의 건물 내에서 각 층간을 이동하며 정해진 임무(예컨대, 청소, 신문배달 등)를 수행하는 로봇으로 구현될 수도 있다.
상기 제어 시스템(200)은 이러한 상기 이동로봇(100)의 전반적인 동작 및/또는 기능들을 제어하여 상기 이동로봇(100)이 필요한 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. 이를 위한 상기 제어 시스템(200)의 구성을 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제어 시스템의 개략적인 구성을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 상기 제어 시스템(200)은 센싱을 위한 빛을 조사하는 발광부(210), 적어도 하나의 카메라를 포함하며 상기 발광부(210)로부터 조사된 상기 빛을 수광하기 위한 수광부(220), 상기 수광부(220)의 전면에 소정 간격만큼 이격되도록 배치되어 상기 수광부(220)를 향하는 특정 파장의 외광(10)을 차단하기 위한 필터부(230), 및/또는 상기 수광부(220)에 의해 수광되는 상기 빛에 기초하여 장애물(20)과의 거리를 측정하기 위한 제어부(240)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 발광부(210)가 조사하는 상기 빛은 레이저를 의미할 수 있다. 구현 예에 따라, 상기 발광부(210)는 특정 패턴의 레이저를 조사할 수 있도록 구현될 수도 있다. 이하에서는 상기 발광부(210)로부터 조사되는 빛이 레이저인 경우를 위주로 설명하지만, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 수광부(220)는 수광되는 빛을 감지할 수 있으며, 전술한 바와 같이 적어도 하나의 카메라를 포함할 수 있다. 또한 상기 수광부(220)는 필요에 따라 LiDAR 센서 또는 RGBD 센서를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 제어부(240)는 이처럼 상기 수광부(220)에 의해 촬영된 촬영정보 및/또는 센서의 종류에 따른 다양한 방식을 이용하여 촬영범위 내의 장애물(20)과의 거리를 측정할 수 있다. 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 상기 수광부(220)에 포함된 센서가 LiDAR 센서 또는 RGBD 센서인 경우를 위주로 설명하지만, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 수광부(220)에는 상술한 가시광을 이용하는 센서들 외에도, 비가시광(예컨대, 적외선 대역 등)을 이용하는 구조형 광 카메라를 이용, 미리 설정된 패턴이나 암호화된 패턴을 해독하여 분석하는 패턴 구조광이나, 카메라로부터 거리 정보를 담은 촬영정보를 생성하는 ToF(Time of Flight) 카메라 등, 상기 발광부(210)에 의해 조사되는 빛을 이용하여 상기 제어부(240)에 의해 소정의 오브젝트와의 거리를 측정할 수 있는 다양한 기술적 사상이 본 발명에 적용될 수 있다. 상기 수광부(220)에 구비되는 센서의 종류에 따라, 상기 발광부(210) 역시 필요한 광원의 종류가 달라질 수 있음은 물론이다. 이처럼 소정의 광원과, 상기 광원으로부터 조사되거나 조사된 후 반사된 빛을 이용하여 소정의 오브젝트와의 거리를 측정하는 기술적 사상에 대해서는 이미 널리 알려져 있으므로, 본 명세서에서는 더 이상 상세한 설명은 생략하도록 한다.
예를 들어, 상기 수광부(220)에 LiDAR 센서가 구비된 경우, 상기 제어부(240)는 상기 촬영정보에서 상기 레이저가 맺힌 픽셀의 위치를 이용하여 장애물(20)과의 거리를 측정할 수 있다. 이러한 경우 상기 수광부(220)에는 하나의 카메라가 포함되어 있을 수 있다.
또는 상기 수광부(220)에 RGBD 센서가 구비된 경우, 상기 수광부(220)는 두 개의 카메라들을 포함하고 있을 수 있다. 이러한 경우 상기 제어부(240)는 동일 지점에 대한 상기 두 개의 카메라들 간의 시차를 이용하여 사람의 눈과 동일 또는 유사한 방식으로 장애물(20)과의 거리를 측정할 수 있다. 이때 상기 발광부(210)는 특정 패턴의 레이저를 조사하여, 같은 패턴 포인트에 대한 두 개의 카메라들 간의 시차를 이용, 장애물(20)과의 거리를 측정할 수 있다. 또한 구현 예에 따라, 상기 제어부(240)는 상기 수광부(220)에 의해 감지된 빛의 파장을 분석하고 판단할 수도 있다.
이를 위한 상기 제어부(240)는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 연산 및 타 구성을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 제어부(240)는 프로세서, 저장장치, 및 상기 저장장치에 저장되어 상기 프로세서에 의해 실행되는 프로그램을 포함할 수 있다. 상기 프로세서는 CPU, GPU, MCU, APU, 마이크로프로세서, 싱글 코어 CPU혹은 멀티 코어 CPU를 포함할 수 있다. 상기 저장장치는 메모리를 의미할 수 있으며, 상기 메모리는 고속 랜덤 액세스 메모리를 포함할 수 있고 하나 이상의 자기 디스크 저장 장치, 플래시 메모리 장치, 또는 기타 비휘발성 고체상태 메모리 장치와 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수도 있다. 이하 본 명세서에서 이동로봇(100) 및/또는 제어부가 소정의 동작을 수행한다고 함은, 상기 프로세서가 상기 프로그램을 실행하여 수행하는 일련의 데이터 처리 및/또는 제어에 의해 수행될 수 있음을 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가는 용이하게 추론할 수 있을 것이다.
또한 본 명세서에서 상기 제어부(240)는, 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적, 구조적 결합을 의미할 수 있다. 예를 들면, 상기 제어부(240)는 소정의 코드와 상기 소정의 코드가 수행되기 위한 하드웨어 리소스의 논리적인 단위를 의미할 수 있으며, 반드시 물리적으로 연결된 코드를 의미하거나, 한 종류의 하드웨어를 의미하는 것은 아님은 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가에게는 용이하게 추론될 수 있을 것이다.
한편 상기 필터부(230)는 상기 수광부(220) 특히, 상기 적어도 하나의 카메라 전면에 배치되어, 특정 파장의 외광(10)을 차단할 수 있도록 구현될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 이동로봇(100)의 보다 정확한 거리 측정을 위해서는 상기 발광부(210)에 의해 조사되는 레이저의 파장 외에, 자연광(태양광)이나 실내에 구비된 조명과 같은 외광(10)이 상기 수광부(220)에 의해 수광되지 않도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 도면에는 상기 외광(10)이 태양광인 경우가 도시되어 있으나, 본 명세서에서 상기 외광(10)은 상기 태양광은 물론 기타 조명 등과 같이 상기 수광부(220)의 수광 범위에 있는 파장대역의 빛을 모두 포함하는 의미할 수 있다.
하지만 상기 이동로봇(100)이 구비되는 매장 등과 같은 장소에서, 창문을 통해 들어오는 자연광이나 매장 내 조명으로 인한 외광(10)을 완전히 차단하는 것은 사실상 불가능하다. 따라서, 상기 필터부(230)는 레이저의 IR 대역 외에 가시광 대역을 차단할 수 있는 필터를 포함하도록 구현되어, 상기 수광부(220)로 불필요한 가시광 대역이 수광되는 것을 차단할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 상기 제어부(240)는 상기 필터부(230)를 선택적으로 적용할 수 있다.
상기 제어부(240)가 상기 필터부(230)를 선택적으로 적용한다고 함은, 상기 제어부(240)가 상기 수광부(220)의 전면에 상기 필터부(230)의 적용 여부를 필요에 따라 결정하거나, 또는 상기 필터부(230)에 복수 개의 필터들이 구비된 경우 필요에 따라 특정 필터를 적용하는 것을 포함하는 의미일 수 있다.
같은 가시광선 대역이 포함된 외광(10)이 상기 수광부(220)로 수광되는 경우에도, 상기 외광(10)이 태양광인 경우와 실내 조명으로 인한 경우 보다 효과적인 필터의 종류가 다를 수 있다. 따라서, 상기 필터부(230)에는 다양한 상황이나 시간대, 및/또는 상기 외광(10)의 파장대 등에 따라 각각 다른 종류의 필터들이 복수 개 미리 구비되어 있을 수 있으며, 상기 제어부(240)는 복수 개의 필터들 중 필요한 필터를 선택적으로 적용할 수 있다. 이러한 경우, 상기 제어부(240)는 각 상황(예컨대, 외광(10)의 파장대에 따라, 또는 현재 시간에 따라)별 적용될 필터에 대한 정보를 미리 저장하고 있을 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템의 필터부 적용을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 수광부(220)에 RGBD 센서가 구비된 경우의 예가 나타나 있다. 상기 필터부(230)는 전술한 바와 같이 상기 적어도 하나의 카메라(221)의 전면(예컨대, 상기 카메라(221)의 렌즈가 있는 방향)에 배치되도록 구비될 수 있으며, 상기 발광부(210)로부터 조사되는 레이저의 IR 대역이 아닌 가시광 대역의 외광(10)이 차단될 수 있는 필터가 상기 필터부(230)에 적용될 수 있다. 이로 인해, 상기 이동로봇(100)이 장애물(20)을 오검출하거나, 장애물(20)과의 거리를 오측정하는 것을 방지하고, 상기 이동로봇(100)의 오작동이나 장애물(20)과의 충돌을 방지할 수 있다.
한편 본 발명의 기술적 사상에 의하면, 상기 제어부(240)는 보다 정확한 수광을 위해, 상기 필터부(230)의 필터가 상기 수광부(220)에 적용된 후 상기 수광부(220)에 포함된 적어도 하나의 카메라의 렌즈 밝기를 조정할 수 있다.
상기 제어부(240)가 상기 적어도 하나의 카메라의 렌즈 밝기를 조정한다고 함은, 상기 적어도 하나의 카메라의 노출을 조정하여, 상기 렌즈를 통해 수광되는 빛의 양을 조정하는 것을 의미할 수 있다.
상기 필터부(230)에 의해 특정 파장(예컨대, 가시광 대역)이 차단되면, 상기 적어도 하나의 카메라에 의해 촬영되는 촬영정보가 상대적으로 어두울 수 있으며, 상기 발광부(210)에 의해 조사되는 빛(예컨대, 레이저)의 검출이 용이하지 않을 수 있다.
따라서, 상기 제어부(240)는 상기 발광부(210)에 의해 조사되는 빛의 수광 및/또는 검출을 보다 원활히 하기 위해, 상기 적어도 하나의 카메라의 렌즈 밝기를 조정할 수 있다. 이때, 상기 제어부(240)는 상기 필터부(230)에 의해 상기 외광(10)이 차단된 환경에서, 상기 발광부(210)로부터 조사되는 빛(예컨대, 레이저)을 이용하여 상기 렌즈의 밝기를 조정할 수 있다.
일 예에서, 상기 제어부(240)는 상기 수광부(220)로 수광되는 빛(예컨대, 레이저)의 양이 최대값이 되도록 상기 렌즈 밝기를 조정할 수 있다. 다만 상기 빛(예컨대, 레이저)의 양의 최대값은, 상기 적어도 하나의 카메라에 의해 촬영되는 촬영정보가 상기 제어부(240)에 의해 인식되고 분석될 수 있을 정도까지의 노출 범위 내에서의 최대값을 의미할 수 있다.
구현 예에 따라, 상기 제어부(240)는 상기 필터부(230)의 상기 수광부(220) 적용, 및/또는 상기 렌즈 밝기 조정이, 상기 이동로봇(100)이 외광(10)의 영향을 상대적으로 덜 받는 위치에서 이루어질 수 있도록 할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부(240)는 상기 필터부(230)의 적용 전, 및/또는 상기 렌즈 밝기 조정 전에, 상기 이동로봇(100)을 외광(10)이 소정 수준 이하로 감지되는 특정 장소로 이동하도록 제어하고, 이동이 완료된 후 필터부(230)의 적용 및/또는 렌즈 밝기 조정이 수행되도록 할 수 있다. 예컨대, 상기 제어부(240)는 상기 이동로봇(100)이 창문으로부터 직사광선이 유입되는 위치에 있는 경우, 상기 이동로봇(100)을 직사광선이 유입되지 않는 위치로 이동하도록 한 후, 필터부(230)를 적용하거나 렌즈 밝기 조정을 수행할 수 있다.
한편, 상기 수광부(220) 전면에 적용되는 상기 필터부(230) 외에도, 실내 공간에서 외광(10)이 들어오는 창문 등에 별도의 필터를 적용함으로써 상기 이동로봇(100)에 대한 외광(10)의 영향을 더 해소할 수도 있다.
예를 들어, 상기 발광부(210)로부터 조사되는 레이저와 동일한 IR 파장대역을 포함한 외광(예컨대, 태양광)이 유입되면, 태양광에 포함된 IR 파장대의 외광으로 인한 오검출이나 오작동의 우려가 여전히 존재할 수 있다.
종래에는 이처럼 상기 수광부(220)로 수광되는 외광의 영향을 제거하기 위해, 상기 수광부(220)로 들어오는 외광을 원천적으로 차단하는데 중점을 두고 있다. 예를 들어, 창문 등 외광이 유입되는 곳에 암막 시트지나 블라인드 등을 구비하여, 외광의 광원 자체를 차단할 수 있다.
하지만 이러한 종래의 방식은 상기 이동로봇(100)이 사용되는 실내 공간 예컨대, 매장 등에서 사실상 사용하기 어려운 문제가 있다. 조명이나 창문 등은 실내 인테리어에 큰 영향을 주는 요소로, 특히 자연광이 들어오는 창문을 암막 시트지 등으로 완전히 가리거나 조명 자체를 변경하는 것은 대다수의 사용자들이 원하지 않기 때문에, 상기 이동로봇(100)에 외광의 영향을 줄이기 용이하지 않으며, 이에 따라 이동로봇(100)의 도입 자체가 꺼려지는 문제가 있다.
따라서, 외광(10)이 들어오는 창문 등에 상기 레이저와 동일한 파장대역을 차단하는 필터를 구비하여, 외광(10) 특히, 태양광에 의한 영향을 최소화하면서, 가시광 대역의 외광은 그대로 투과되도록 함으로써 실내 공간의 인테리어를 해치지 않으면서 이동로봇(100)의 오검출, 오작동을 방지할 수 있다. 이러한 예가 도 5에 도시된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a를 참조하면, 상기 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템에 영향을 미치는 외광 중 실내 조명(10-2)과 창문(30)으로 유입되는 태양광(10-1)이 존재할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 적어도 하나의 카메라(221)에 필터부(230)가 적용되는 경우 가시광 대역의 외광을 차단할 수 있다 하더라도, 창문(30)으로부터 유입되는 태양광(10-1)에 포함된 가시광 이외의 대역 및/또는 상기 발광부(210)에 의해 조사되는 레이저와 동일한 파장의 빛(예컨대, IR 대역 등)은 차단할 수 없다.
따라서, 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 창문(30)에 외부 필터(231)를 구비하여, 상기 발광부(210)에 의해 조사되는 레이저를 제외하고, 상기 수광부(220)로 수광되어 상기 제어부(240)의 연산에 영향을 줄 수 있는 외광의 영향을 최소화할 수 있다.
또한 전술한 바와 같이, 창문(30) 등에 설치될 필터 즉, 상기 외부 필터(231)의 경우 종래와 같이 암막 재질로 구현되는 경우에는 실내 채광이나 인테리어 등에 큰 영향을 초래하게 되어 사용이 쉽지 않게 될 수 있다. 따라서 상기 외부 필터(231)는 태양광(10-1) 중에서 가시광 대역의 외광은 투과시키고, 상기 제어부(240)의 연산에 영향을 줄 수 있는 특정 대역(예컨대, IR 대역 등)의 빛만을 선택적으로 차단할 수 있도록 구현되는 것이 바람직할 수 있다.
이처럼 본 발명의 기술적 사상에 따른 상기 이동로봇을 위한 외광 영향 해소 시스템은, 상기 이동로봇(100) 자체에 구비되는 상기 필터부(230)는 물론, 상기 이동로봇(100)이 구비되어 서비스가 제공되는 장소로 유입되는 태양광(10-1) 등과 같은 외광의 영향을 최소화할 수 있는 외부 필터(231)까지 포함하면서, 외광으로 인한 이동로봇(100)의 각종 오류 발생을 원천적으로 차단함은 물론, 상기 이동로봇(100)이 구비된 장소의 채광이나 인테리어를 방해하지 않을 수 있는 효과를 가질 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 외광 영향 해소 방법의 개략적인 흐름을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템은 상기 수광부(220)로 수광되는 외광(10)을 감지(s100)할 수 있다.
그리고, 상기 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템은 감지된 외광(10)에 상응하는 필터를 적용(s110)할 수 있다.
이때, 상기 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템은 상기 (s110)단계에서 필터가 적용된 후, 상기 발광부(210)로부터 조사되는 빛(예컨대, 레이저)을 이용하여 상기 적어도 하나의 카메라의 렌즈 밝기를 조정(s120)함으로써, 상기 빛(예컨대, 레이저)의 수광이 보다 원활해지도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 외광 영향 해소방법은 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 따른 제어 프로그램 및 대상 프로그램도 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 저장될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
기록 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magnetro-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 전자적으로 정보를 처리하는 장치, 예를 들어, 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로써 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (8)

  1. 이동로봇; 및
    상기 이동로봇의 동작을 제어하기 위한 제어 시스템을 포함하며,
    상기 제어 시스템은,
    센싱을 위한 빛을 조사하는 발광부;
    적어도 하나의 카메라를 포함하며, 상기 발광부로부터 조사된 상기 빛을 수광하기 위한 수광부;
    상기 수광부와 소정 간격만큼 이격되도록 상기 수광부의 전면에 배치되어, 상기 수광부를 향하는 특정 파장의 외광을 차단하기 위한 필터부; 및
    상기 수광부에 의해 수광되는 상기 빛에 기초하여 장애물과의 거리를 측정하기 위한 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 필터부가 상기 수광부의 전면에 배치되는 경우, 상기 빛의 수광을 위해 상기 카메라의 렌즈 밝기를 조정하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발광부는,
    특정 패턴을 가진 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 수광부로 수광되는 빛의 양이 최대값이 되도록 상기 렌즈 밝기를 조정하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    직사광선에 상응하는 외광이 수광되는 경우, 상기 이동로봇을 상기 직사광선이 소정 수준 이하로 수광되는 장소로 이동시킨 후 상기 렌즈 밝기를 조정하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 필터부는,
    복수 개의 필터들을 포함하며,
    상기 제어부는,
    시간대 또는 상기 수광부에 의해 수광되는 외광의 파장대에 따라 상기 복수 개의 필터들 중 특정 필터가 선택적으로 상기 수광부 전면에 배치되도록 하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템.
  6. 구동부;
    센싱을 위한 빛을 조사하는 발광부;
    적어도 하나의 카메라를 포함하며, 상기 발광부로부터 조사된 상기 빛을 수광하기 위한 수광부;
    상기 수광부와 소정 간격만큼 이격되도록 상기 수광부의 전면에 배치되어, 상기 수광부를 향하는 특정 파장의 외광을 차단하기 위한 필터부; 및
    상기 구동부의 구동을 제어하고, 상기 수광부에 의해 수광되는 상기 빛에 기초하여 장애물과의 거리를 측정하기 위한 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는,
    상기 필터부가 상기 수광부의 전면에 배치되는 경우, 상기 빛의 수광을 위해 상기 카메라의 렌즈 밝기를 조정하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
  7. 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템이 수광되는 외광을 감지하는 단계;
    상기 외광이 감지되면, 상기 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템이 특정 파장 대역의 외광을 차단할 수 있는 필터를 이동로봇에 적용하는 단계; 및
    상기 이동로봇의 외광 영향 해소 시스템이 센싱을 위한 빛을 조사하는 발광부로부터 조사되는 빛을 이용하여 상기 빛의 수광을 위한 카메라의 렌즈 밝기를 조정하는 단계를 포함하는 이동로봇의 외광 영향 해소방법.
  8. 데이터 처리장치에 설치되며 제7항에 기재된 방법을 수행하기 위해 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.



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