KR20220139100A - 복귀 제어기능을 갖는 모바일 로봇과 그 복귀 제어 방법, 그리고 그 모바일 로봇 군집 제어 시스템과 그 복귀 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모바일 로봇의 복귀 구동 제어 알고리즘 개발에 관한 것이다.
종래 모바일 로봇 제어 알고리즘은 별도의 복귀 경로를 설정하기 위한 알고리즘을 포함하고 있지 않은 것으로, 모바일 로봇이 출발지로부터 출발하여 정해진 목적지에 도착 후 출발지로 복귀하게 될 때, 출발지로부터 목적지까지 이동할 때와 마찬가지의 과정을 거쳐 복귀하게 됨으로써, 사용자의 원격조정인 경우 사용자는 원격조정을 다시 수행해야 하는 불편함을 감수해야 하며, 자율형 모니터 로봇의 경우 불필요한 장애물 감지, 거리 등의 연산과정을 수행해야 한다. 따라서 이는 많은 전력 소모와 주변 환경 판단에 걸리는 시간이 늘어난다는 요인이 된다.
본 발명 복귀 제어기능을 갖는 모바일 로봇은 모니터 로봇이 이동 중, 이동 경로 정보를 저장했다가 복귀 시 저장된 이동 경로 정보를 이용하여 복귀 경로 정보를 생성하여 복귀할 수 있도록 함으로써, 모니터 로봇이 출발지로의 복귀 시 불필요한 연산 과정 및 사용자의 원격조정이 불필요하게 하도록 함을 목적으로 하는 모바일 로봇의 복구 제어장치를 제공하고자 하며, 또한 본 발명은 2개 이상의 모바일 로봇을 제어하는 모바일 로봇의 군집제어시스템에 있어서, 선두로봇에 의해 생성된 복귀 경로를 주변 로봇들에게 공유하여 동시 복귀 구동의 군집 제어가 가능하도록 하는 복귀 기능을 갖는 모바일 로봇의 군집 제어시스템을 제공하고자 한다.

Description

복귀 제어기능을 갖는 모바일 로봇과 그 복귀 제어 방법, 그리고 그 모바일 로봇 군집 제어 시스템과 그 복귀 제어 방법{MOBILE ROBOT WITH RETURN CONTROL FUNCTION AND RETURN CONTROL METHOD, AND THE MOBILE ROBOT FORMATION CONTROL SYSTEM AND RETURN CONTROL METHOD}

본 발명은 모바일 로봇의 구동 제어 알고리즘 개발에 관한 것으로, 더 상세하게는 원격 또는 무인으로 구동 제어되는 모바일 로봇의 구동 제어에 있어서 로봇의 복귀 시 목적지까지의 이동 경로 정보를 이용하여 출발 위치로의 복귀 경로 정보를 생성하여 모바일 로봇의 복귀가 이루어질 수 있도록 한 복귀 제어기능을 갖는 모바일 로봇과 그 복귀 제어 방법에 관한 것이다.

로봇 기술의 발전에 따라 사람이 원격으로 조정하는 원격조정형으로부터 스스로 경로를 설정하고 이동하는 자율형 모바일 로봇까지 개발되어 활용되고 있다.

이와 같은 모바일 로봇은 일정하게 제한된 공간 내에서 작업을 수행하는 청소 로봇으로부터 근래에는 특정한 공간에 제한받지 않고 활용되는 다양한 목적을 갖는 모바일 로봇이 개발 이용되고 있다.

물류 산업에서는 물품의 이, 적재부터 이송까지 다양한 분야에 로봇이 적용되고 있으며, 물류 이송 분야의 경우 운반 대차 형태의 모바일 로봇이 주로 활용된다.

물류 이송 현장에는 라인 트레이싱 기반의 무인 운반 대차(AGV; Automated Guided Vehicle), 이동형 로봇이 자신의 위치를 파악하는 동시에 주변 환경의 지도를 작성하는 기술인 SLAM 기반의 비교적 고난도 모바일 로봇(AIV; Autonomous Ingelligent Vehicle) 까지 다양한 모바일 로봇이 물류 자동화 시스템에 적용된다.

이와 같은 모바일 로봇 분야는 현재 물류배송, 공정 지원 등 다양한 분야에서 사용되고 있는 기술로 다양한 형태와 그 특성에 맞는 구동 제어 알고리즘이 개발되어 상용화되고 있다. 모바일 로봇 구동 알고리즘은 모바일 로봇 성능에 주요 영향을 미치는 매우 중요한 부분으로 최적의 경로 및 사용자의 편의성을 고려해야한다.

모바일 로봇 구동 알고리즘에서 장애물 회피 부분은 매우 중요한 부분을 차지하는 바, 특히 공장 또는 물류 등 산업현장에서 모바일 로봇이 지정된 경로를 주행 중에 장애물이 있는 경우에는 정지 또는 회피 기술이 필요하며, 이러한 장애물 회피 기술의 경우에는 다양한 형태의 알고리즘이 있다.

이와 같은 장애물 회피 알고리즘은 연산량을 줄이고 최소한의 움직임으로 장애물을 회피할 수 있는 새로운 알고리즘 개발을 주 목적으로 하고 있으며, 모바일 로봇의 산업적 실용화, 안전한 모션계획, 자율 주행 등을 위해 상기와 같은 모바일 로봇의 장애물 회피에 대한 연구는 오랜 기간 많은 연구가 이루어지고 있는 영역이다.

대한민국 특허출원 제2012-0027794호에서는 일시적으로 장애물로 작용하는 사람과 같은 장애물을 로봇의 입장에서 고정장애물로 인식하여 발생할 수 있는 문제점을 해소하고자 하는 '이동식 로봇의 장애물 회피 방법'을 제안하고 있으며, 대한민국 특허출원 제2018-0003376호에서는 모바일 로봇의 이동 경로를 생성을 위한 연산량을 줄여 최소한의 움직임으로 장애물을 회피할 수 있도록 주변 환경 정보를 기반으로 미리 지정된 주행 경로 상의 장애물을 효율적으로 회피하여 주행할 수 있도록 한 라인 정보를 이용한 모바일 로봇의 장애물 회피를 위한 장치 및 방법을 제공하고 있다.

이와 같은 종래 자율형 모바일 로봇 제어 알고리즘은 상기와 같이 모바일 로봇이 주변 환경을 인식하여 주행 경로를 생성하여 이동하며, 복귀 경로 또한 모바일 로봇이 주변 환경을 인식하여 복귀 경로를 생성하여 이동하게 된다.

즉, 종래 모바일 로봇 제어 알고리즘은 별도의 복귀 경로를 설정하기 위한 알고리즘을 포함하고 있지 않은 것으로, 모바일 로봇이 출발지로부터 출발하여 정해진 목적지에 도착 후 출발지로 복귀하게 될 때, 출발지로부터 목적지까지 이동할 때와 마찬가지로 주변 환경을 인식하면서 출발지로 복귀하게 된다.

그러나 이는 많은 전력 소모와 주변 환경 판단에 걸리는 시간이 늘어난다는 요인이 된다.

본 발명 복귀 제어기능을 갖는 모바일 로봇과 그 복귀 제어 방법은 모니터 로봇이 이동 중, 이동 경로 정보를 저장했다가 복귀 시 저장된 이동 경로 정보를 이용하여 복귀 경로 정보를 생성하여 복귀할 수 있도록 함으로써, 모니터 로봇이 출발지로의 복귀 시 주변 환경을 인식하고 복귀 경로 정보를 생성하기 위한 불필요한 연산 과정을 수행하지 않도록 하여 불필요한 전력 소모를 줄이고, 구동 시간을 단축시킬 수 있도록 함을 목적으로 한 것이다.

또한 본 발명 복귀 제어기능을 갖는 모바일 로봇과 그 복귀 제어 방법은 사용자에 의해 원격 조정되는 모바일 로봇에 있어서 사용자의 조정에 의해 이동되는 경로를 저장하고, 이후 사용자에 의해 복귀가 결정될 때, 저장된 이동되는 경로를 이용하여 별도의 사용자의 조정 없이 자율적으로 모바일 로봇의 복귀가 이루어질 수 있도록 하는 사용자의 의해 원격 조정되는 모바일 로봇의 복귀 제어 장치와 방법을 제공하고자 한 것이다.

또한 본 발명은 2개 이상의 모바일 로봇을 제어하는 모바일 로봇의 군집제어시스템에 있어서, 선두 모바일 로봇에서 이동 경로 정보를 저장하고 복귀 시 저장된 이동 경로 정보를 이용하여 복귀 이동 경로 정보를 생성하고 생성된 복귀 이동 경로 정보에 따라서 복귀하며, 생성된 복귀 이동 경로 정보를 군집 제어가 이루어지는 다른 모바일 로봇이 공유하여 다른 모바일 로봇이 선두로봇이 제공한 복귀 이동 경로 정보를 참조하여 복귀가 이루어질 수 있도록 하는 그 모바일 로봇 군집 제어 시스템을 제공하고자 한 것이다.

본 발명 복귀 제어기능을 갖는 모바일 로봇과 그 복귀 제어 방법은 사용자의 원격조정 또는 자율적으로 이동하는 모니터 로봇의 이동 중, 이동 경로 정보를 저장하고, 복귀 시 저장된 이동 경로 정보를 참조하여 출발지로의 복귀가 가능하도록 함을 그 기술적 특징으로 한다.

또한 본 발명 복귀 제어기능을 갖는 모바일 로봇 군집 제어 시스템과 그 복귀 제어 방법은 선두로봇에 의해 생성된 복귀 경로를 주변 다른 군집제어대상 로봇들에게 공유하여 동시 복귀 구동의 군집 제어가 가능하도록 함을 그 기술적 특징으로 한다.

본 발명 복귀 제어기능을 갖는 모바일 로봇과 그 복귀 제어 방법은, 사용자의 원격조정 또는 자율 주행하는 모바일 로봇에 있어서,

이동하는 모바일 로봇의 이동 경로를 저장하는 이동경로저장수단과, 이동경로저장수단에 저장된 이동 경로 정보로부터 복귀 경로를 생성하는 복귀경로설정수단과, 복귀경로설정수단을 통해 설정된 복귀 경로에 따라 모바일 로봇을 제어하여 출발지까지 복귀시키는 구동 제어수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명 복귀 제어기능을 갖는 모바일 로봇 군집 제어 시스템은, 사용자 원격조정수단의 원격조정 제어신호를 수신하고 이에 따라서 로봇의 동작을 제어 가능한 제어수단을 포함하는 선두로봇과, 주변 장애물을 인지하고 상기 주변 장애물의 위치를 저장하며 자율주행 가능한 하나 이상의 자율형 군집제어대상 로봇으로 구성되는 모니터 로봇의 군집 제어 시스템에 있어서,

상기 선두로봇은 사용자에 의해 원격 조정되는 로봇의 이동 경로를 저장하는 이동경로저장수단과, 사용자의 원격조정수단으로 제공된 복귀요청에 따라서 이동경로저장수단에 저장된 정보로부터 복귀 경로를 생성하는 복귀경로설정수단과, 복귀경로설정수단을 통해 설정된 복귀경로정보를 군집제어대상 로봇으로 제공하는 복귀경로정보제공수단과, 상기 복귀경로설정수단을 통해 설정된 복귀 경로에 따라서 출발지까지 로봇의 이동 경로를 이동 제어하는 제어수단을 포함하여 구성되고,

상기 군집제어대상 로봇은 선두로봇 및 군집제어대상 로봇들과 통신하여 로봇의 이동 경로 정보 및 복귀경로정보를 다른 군집제어대상 로봇으로 제공하며 원격조정수단으로 부터의 복귀 제어신호를 수신하기 위한 원격통신수단과, 사용자의 복귀요청에 따라서 선두로봇으로부터 제공된 복귀경로정보를 참조하여 복귀경로정보를 생성하는 복귀경로설정수단과, 복귀경로설정수단을 통해 설정된 복귀경로에 따라서 로봇을 구동 제어하여 출발지로 복귀시키는 제어수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

한편 본 발명 복귀 제어기능을 갖는 모바일 로봇의 복귀 제어 방법은,

원격통신수단을 통해 사용자의 원격조정 제어신호의 수신여부를 판단하고, 원격조정 제어신호가 수신되면 수신된 원격조정 제어신호에 따라서 로봇을 구동시켜 주행 이동시키는 로봇구동제어과정과, 로봇구동제어과정을 통해 출발지로부터 주행이 시작되면 목적지까지의 로봇의 이동 경로를 저장하는 이동경로저장과정과, 원격통신수단의 사용자 복귀요청 제어신호 수신 여부를 확인하여 출발지로의 복귀를 판단하고 복귀가 결정되면 상기 이동경로저장수단을 통해 저장된 출발지로 부터 목적지까지의 로봇의 이동 경로를 이용하여 복귀 경로를 설정하는 복귀경로설정과정과, 상기 복귀경로설정과정을 통해 설정된 복귀 경로에 따라서 출발지까지 로봇의 이동 경로를 주행 제어하는 복귀제어과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명 복귀 제어기능을 갖는 모바일 로봇 군집 제어 시스템의 복귀 제어 방법은,

원격통신수단을 통해 사용자의 원격조정 제어신호의 수신여부를 판단하고, 원격조정 제어신호가 수신되면 수신된 원격조정 제어신호에 따라서 로봇을 구동시켜 주행 이동시키는 로봇구동제어과정과, 로봇구동제어과정을 통해 출발지로부터 주행이 시작되면 목적지까지의 로봇의 이동 경로를 저장하는 이동경로저장과정과, 원격통신수단의 사용자 복귀요청 제어신호 수신 여부를 확인하여 출발지로의 복귀를 판단하고 복귀가 결정되면 상기 이동경로저장수단을 통해 저장된 출발지로 부터 목적지까지의 로봇의 이동 경로를 이용하여 복귀 경로를 설정하는 복귀경로설정과정과, 복귀경로설정수단을 통해 설정된 복귀경로정보를 원격조정수단 및 군집제어대상 로봇으로 제공하는 복귀경로정보제공과정과, 상기 복귀경로설정과정을 통해 설정된 복귀 경로에 따라서 출발지까지 로봇의 이동 경로를 주행 제어하는 복귀제어과정을 포함하여 이루어지는 선두로봇에서의 복귀 제어 과정,

선두로봇의 출발 이후 주행이 시작되면 로봇의 이동 경로를 저장하는 이동경로저장과정과, 사용자 원격조정수단의 복귀요청 제어 신호가 수신되면 현재의 위치에서 주행을 정지하여 대기하고 이후 선두로봇으로부터 복귀경로정보가 제공되면 상기 이동경로저장수단에 저장된 이동경로정보 및 선두로봇의 복귀경로정보를 참조하여 최근접 위치의 선두로봇의 경로까지의 브리지 경로를 생성하고 브리지 경로와 선두로봇의 복귀경로를 참조하여 복귀경로를 생성하는 복귀경로설정과정과, 선두로봇으로부터 이동경로정보를 제공받아 선두로봇의 출발지로의 복귀가 완료되었음이 확인되면 상기 복귀경로설정과정을 통해 설정된 복귀경로에 따라서 로봇 구동부를 제어하여 로봇을 복귀시키는 복귀구동제어과정을 포함하는 군집 제어대상 로봇에서의 복귀 제어 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명은 바퀴와 같은 이송수단을 갖는 모바일 로봇의 형태 외에도 2족 보행, 4족 보행 등 로봇은 물론 드론과 같은 형태의 로봇에 적용 가능하며, 이와 같은 로봇 형태를 이용한 산업용 로봇, 서비스 로봇 전반에 이용 가능 하다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 모바일 로봇에서 주행 이동 시 이동 경로를 저장하고, 그 이동 경로 정보를 이용하여 복귀 경로를 생성하여 모바일 로봇의 주행에 필요한 경로 연산 과정을 수행하지 않고 출발지로의 복귀가 가능하도록 함으로써, 모바일 로봇의 불필요한 전력 소모를 방지하고, 복귀를 위한 주행 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 종래 모바일 로봇의 원격 제어 시 사용자가 실시간으로 주변 환경을 인식하며 직접 조종하여야 했으며, 목표 위치 도착 후 출발점으로 복귀 시 다시 사용자 스스로 조종해서 복귀해야 한다는 단점이 있었으나, 본 발명에 따르면 사용자의 주행 시의 이동 경로 정보를 저장하고, 이를 이용하여 복귀 경로를 생성하여 자동 이동이 가능하게 됨으로써, 사용자의 원격조정 없이 출발지로의 복귀가 가능하게 된다.

2개 이상의 모바일 로봇을 사용하는 경우 1명의 사용자가 2개 이상의 모바일 로봇을 제어하기 어려워서, 사용자에 의해 원격조정하는 로봇외 그 외 다른 로봇들은 자율주행을 하게 되는 바, 스스로 자율주행을 하더라도 복귀 주행 시 각 자의 위치에서 일일이 복귀를 위한 동작을 해야 하는 단점이 있는 바, 이와 같은 본 발명 모바일 군집 복귀 제어 시스템에 따르면, 사용자의 원격조정에 의한 이동 경로를 저장 및 이를 이용한 복귀 경로를 생성하는 선두로봇의 복귀 경로를 군집제어대상 로봇이 공유하여 출발지로의 복귀가 가능함으로써, 불필요한 전력소모를 방지하고, 주행시간을 단축시킬 수 있는 보다 효과적인 모바일 로봇의 군집 제어 시스템을 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명 제1 실시 예, 복귀 제어기능을 갖는 모바일 로봇의 구성을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명 제1 실시 예, 모바일 로봇의 복귀 제어 과정을 나타낸 플로우챠트.
도 3은 본 발명에 있어서, 모바일 로봇의 외관 구성 예를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명 제2 실시 예, 복귀 제어기능을 갖는 모바일 로봇의 구성을 나타낸 블록도.
도 5는 본 발명 제2 실시 예, 모바일 로봇이 복귀 제어 과정을 나타낸 플로우챠트.
도 6은 본 발명 제2 실시 예에 있어서, 사용자 원격조정에 의한 목적지(target)까지의 이동 경로를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명 제2 실시 예에 있어서, 선형보정수단에 의해 복귀경로를 선형적으로 변경해주는 과정을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명 제3 실시 예, 복귀 제어 기능을 갖는 모바일 로봇의 제어 시스템의 구성을 나타낸 블록도.
도 9 및 도 10은 본 발명 제3 실시 예, 복귀 제어 기능을 갖는 모바일 로봇의 군집 제어 시스템의 복귀 제어 과정을 나타낸 플로우챠트, 도 9는 선두로봇 군집 복귀 제어과정을 나타내고, 도 10은 군집제어대상 로봇의 군집 복귀 제어과정을 나타낸 플로우챠트이다.
도 11 내지 도 19는 본 발명 제3 실시 예에 있어서, 복귀 제어 동작을 나타낸 도면으로,
도 11은 선두로봇과 군집제어대상 로봇이 출발지에 정렬된 상태를 나타낸 도면.
도 12는 선두로봇의 목적지까지의 이동 경로를 나타낸 도면.
도 13은 군집제어대상 로봇의 자율주행을 나타낸 도면.
도 14는 선형보정수단에 의해 복귀 경로를 선형적으로 변경해주는 과정을 나타낸 도면.
도 15는 진동필터수단, 선형보정수단에 의해 필터링되고, 선형 보정된 복귀 경로를 나타낸 도면.
도 16은 선두로봇의 복귀 상태를 나타낸 도면.
도 17은 군집제어대상 로봇의 복귀경로설정수단에서 브리지 경로를 생성하는 과정을 나타낸 도면.
도 18 및 도 19는 군집제어대상 로봇의 복귀 상태를 나타낸 도면.

본 발명 복귀 제어기능을 갖는 모바일 로봇은 모바일 로봇이 이동 경로를 저장하였다가 복귀 시 저장된 이동 경로 정보를 이용하여 복귀할 수 있도록 함을 그 기술적 특징으로 하는 것으로, 다음과 같은 도 1 내지 도 3에 도시된 바퀴 구동 형태를 가지는 모바일 로봇의 제 1실시 예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 주변 장애물의 감지 및 위치 정보를 취득하기 위한 센서부(10)와, 로봇을 동작시키기 위한 로봇 구동부(20)와, 로봇 제어 알고리즘에 따라서 상기 센서부로(10)부터 검출되는 신호에 대응하여 주변 장애물을 인식하여 주행 방향 및 이동 경로를 설정하고 이에 따라서 로봇 구동부(20)를 제어하여 모바일 로봇의 동작을 제어하며, 목적지까지의 이동 경로를 저장하고 이의 정보로부터 복귀 경로를 생성하고, 생성된 복귀경로 정보에 따라서 로봇 구동부(20)를 제어하여 로봇을 출발지까지 복귀 이동시키는 로봇 제어부(30)를 포함하여 구성된다.

상기 로봇 구동부(20)는 바퀴(24)를 회전시켜 로봇을 이동 동작시키기 위한 모터(21)와, 배터리의 전압을 동작 전원으로 공급하기 위한 전원공급부(22)를 포함하고, 상기 센서부(10)는 위치 정보를 취득하기 위한 위치센서(11)와, 주변의 장애물을 감지하기 위한 장애물 감지센서(12)를 포함하여 구성된다.

이와 같은 본 발명은 자율적으로 출발지로부터 정해진 목적지까지 이동하고, 목적지로부터 출발지로 복귀하는 모바일 로봇으로 구성된다.

모바일 로봇은 주변 정보를 취득하기 위한 감지수단으로 센서부(10), 로봇의 동작을 위한 구동수단으로 로봇 구동부(20), 로봇의 동작 제어수단으로 로봇 제어부(30)를 포함하여 구성된다.

상기 센서부(10)는 위치센서(11)와 장애물 감지센서(12)를 포함하여 구성된다.

상기 위치센서(11)는 모바일 로봇의 위치 정보를 취득하기 위한 수단으로 GPS 센서로 구성되며, 상기 장애물 감지센서(12)는 주변의 장애물을 감지하기 위한 수단으로 거리측정센서 수단으로 구성되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 모바일 로봇의 몸체(25)의 외관에 구성된다.

상기 로봇 구동부(20)는 몸체(25)의 외부에 이동수단으로 구성되는 바퀴(24)를 회전시키기 위한 모터(21), 전원공급부(22)의 전원을 모터(21)에 공급하여 구동시키는 모터구동부(23)를 포함한다.

상기 로봇 제어부(30)는 로봇 구동부(20)를 제어하여 출발지로부터 정해진 목적지까지 모바일 로봇의 동작을 제어하여 이동시키고, 목적지로부터 출발지로 모바일 로봇을 복귀시키는 제어수단으로,

센서부(10)로부터 감지된 위치정보 및 주변 장애물 정보에 따라서 출발지로부터 설정된 목적지까지의 이동 경로를 설정하는 목적지경로설정수단(31)(센서부로부터 감지된 위치정보 및 주변 장애물 정보를 저장할 수도 있음)과, 출발지로부터 주행이 시작되면 목적지까지의 로봇의 이동 경로를 저장하는 이동경로저장수단(32)과, 목적지 도착 후 출발지로의 복귀를 판단하고 복귀가 결정되면 상기 이동경로저장수단(32)을 통해 저장된 출발지로 부터 목적지까지의 로봇의 이동 경로를 이용하여 복귀 경로를 설정하는 복귀경로설정수단(33)과, 목적지경로설정수단(31)을 통해 설정되는 이동 경로에 따라서 로봇 구동부(20)를 제어하여 목적지까지의 모바일 로봇을 주행 제어하는 제1로봇 구동제어수단(34a), 복귀경로설정수단(33)을 통해 설정된 복귀 경로에 따라서 출발지까지 로봇의 이동 경로를 주행 제어하는 제2로봇 구동제어수단(34b)을 포함하는 구동제어수단(34)을 포함하여 이루어진다.

상기와 같은 본 발명 제1 실시 예의 로봇 제어부의 복귀 제어 알고리즘은 다음과 같은 복귀 제어방법의 실행 과정으로 이루어진다.

도 2는 본 발명 제1 실시 예의 복귀 제어방법의 실행 수순을 나타낸 플로우챠트이다.

센서부(10)로부터 감지된 위치정보 및 주변 장애물 정보에 따라서 출발지로부터 설정된 목적지까지의 이동 경로를 설정하는 목적지경로설정과정과, 목적지경로설정과정을 통해 설정된 이동 경로를 따라 로봇 구동부(20)를 제어하여 목적지까지 로봇을 주행 제어하는 로봇구동제어과정과, 로봇구동제어과정을 통해 로봇의 주행 이동이 시작되면 목적지까지의 로봇의 이동 경로를 저장하는 이동경로저장과정과, 목적지의 도착 여부를 판단한 후 목적지에 도착한 경우 복귀 여부를 판단하여 복귀가 결정되면 상기 이동경로저장과정을 통해 저장된 출발지로 부터 목적지까지의 로봇의 이동 경로를 이용하여 복귀 경로를 설정하는 복귀경로설정과정과, 목적지경로설정과정을 통해 설정되는 이동 경로에 따라서 출발지까지 로봇의 이동 경로를 주행 제어하는 복귀구동제어과정을 포함하여 이루어진다.

이와 같은 본 발명 모바일 로봇의 동작을 설명하면 다음과 같다.

로봇 제어부(30)는 설정된 목적지 정보를 참조하여 목적지경로설정수단(31)을 통해 목적지까지의 이동 경로를 설정하고 로봇 구동부(20)를 제어하여 모터(21)를 회전시켜 출발지로부터 모바일 로봇을 출발시킨다.

모터(21)에 의해 회전하는 바퀴(24)는 구동 휠(Driving Wheel)과 서브 휠(Sub Wheel)로 구성되며, 상기 구동 휠은 모터(21)에 의해서 직접적인 구동을 하는 역할을 하고, 서브 휠은 로봇의 주행 시 자세의 안정성을 돕는 역할을 한다.

또한 로봇 제어부(30)는 몸체(25)에 구성된 장애물 감지센서(12)를 통해 장애물 여부를 판단 및 장애물과의 거리를 취득하고, 이에 따라서 목적지 경로를 수정하면서 목적지로 로봇을 주행 이동시킨다.

이때 로봇 제어부(30)의 이동경로저장수단(32)에서는 GPS센서 및 장애물 감지센서(12)로 얻어지는 로봇의 위치 및 장애물 정보(장애물과의 거리정보)를 실시간으로 이동 경로 정보로 저장한다.

이동경로저장수단(32)에서는 상기와 같은 이동 경로 정보를 지도 정보로 생성하여 저장하는 수단을 포함할 수 있다.

이후 로봇 제어부(30)의 복귀경로설정수단(33)에서는 설정된 목적지에 도착했는 지를 판단하게 되고, 목적지에 도착하였다면 출발지로의 복귀 경로를 설정하게 된다.

상기 복귀경로설정수단(33)에서는 상기 이동경로저장수단(32)에 저장된 이동경로저장정보를 참조하여 출발지로의 복귀 경로 정보를 생성하여 센서부(10)로 부터의 정보를 이용하여 로봇을 주행 이동시키기 위한 별도의 연산 과정을 거치지 않고 로봇을 출발지로 복귀시키게 된다.

이와 같이 본 발명 제1 실시 예에서는 모바일 로봇의 이동 경로를 저장하고 이를 이용하여 목적지에서 출발지로 복귀하는 경로를 생성하여 모바일 로봇을 출발지로 복귀시키게 되는 것으로, 모바일 로봇이 이동하면서 각 위치에서 센서의 값을 이용하여 연산하여 경로를 생성하는 별도의 연산 과정을 수행하지 않음으로써, 불필요한 전력 소모를 줄이고, 구동 시간을 단축시킬 수 있다.

한편 본 발명 제2 실시 예는 사용자의 원격 조정 모바일 로봇의 복귀 제어 장치를 나타내며 본 발명의 동일 부분에 대해서는 동일 부호로 처리하고 중복되는 설명은 생략하여 그 구성을 도 4 내지 도 7를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명 제2 실시 예는 주변 정보를 취득하기 위하여 위치센서(11)와 장애물 감지센서(12)를 포함하는 센서부(10)와, 사용자의 원격조정수단(100)과 통신하여 로봇의 이동 경로 정보를 원격조정수단(100)으로 제공 및 원격조정수단(100)으로 부터의 로봇 제어신호를 수신하기 위한 원격통신수단(40)과, 로봇을 동작시키기 위한 로봇 구동부(20)와, 원격통신수단(40)을 통해 수신된 사용자의 원격조정수단(100)의 로봇 제어신호에 따라서 로봇의 주행 방향 및 이동 경로를 설정하고 이에 따라서 로봇 구동부(20)를 제어하며, 로봇의 이동 경로를 저장하고 사용자의 복귀 요청에 따라서 이의 정보로부터 복귀 경로를 생성하여 출발지로의 복귀 시 로봇 구동부를 제어하여 출발지까지 복귀 이동시키는 로봇 제어부(30)를 포함하여 구성된다.

이와 같은 본 발명의 제2 실시 예는 사용자의 원격조정에 따라서 목적지까지 이동 및 그 이동 정보를 저장하고, 사용자가 원격으로 요청한 복귀 신호에 대하여 저장된 이동 정보를 이용하여 복귀 경로 정보를 생성하여 출발지로 사용자의 원격 조정 없이 출발지로 복귀하는 모바일 로봇으로 구성된다.

모바일 로봇은 사용자의 원격조정수단(100)과의 통신을 위한 원격통신수단(40), 로봇 구동부(20), 로봇 제어부(30)를 포함하여 구성된다.

상기 로봇 제어부(30)는 사용자의 원격 조정에 따라서 로봇 구동부(20)를 제어하여 출발지로부터 정해진 목적지까지 모바일 로봇의 동작을 제어하여 이동시키고, 복귀 경로 정보를 설정하여 사용자의 원격조정 없이 목적지로부터 출발지로 모바일 로봇을 복귀시키는 제어수단으로,

사용자의 원격조정 제어신호에 따라서 제1로봇 구동제어수단(35a)에 의해 출발지로부터 주행이 시작되면 목적지까지의 로봇의 이동 경로를 저장하는 이동경로저장수단(32)과, 원격통신수단(40)의 사용자 복귀요청 제어신호 수신여부에 따라서 출발지로의 복귀를 판단하고, 복귀가 결정되면 상기 이동경로저장수단(32)을 통해 저장된 출발지로 부터 목적지까지의 로봇의 이동 경로를 이용하여 복귀 경로를 설정하는 복귀경로설정수단(33)과, 원격통신수단(40)을 통해 수신된 사용자의 원격조정수단(100)의 로봇 제어신호에 따라서 출발지로부터 설정된 목적지까지 로봇 구동부를 제어하여 모바일 로봇을 주행 제어하는 제1로봇구동제어수단(35a)과, 상기 복귀경로설정수단(33)을 통해 설정된 복귀 경로에 따라서 출발지까지 로봇의 이동 경로를 주행 제어하는 제2로봇구동제어수단(35b)을 포함하는 구동제어수단(35)을 포함하여 이루어진다.

사용자의 원격 조정을 위한 사용자의 원격조정수단(100)에는 화면표시수단을 구성할 수 있고, 모바일 로봇에는 원격통신수단을 통해 영상정보를 사용자 원격조정수단으로 제공하기 위한 화상촬영수단을 더 포함하여 구성할 수 있다.

상기와 같은 본 발명 제2 실시 예의 로봇 제어부의 복귀 제어 알고리즘은 다음과 같은 복귀 제어방법의 실행 과정으로 이루어진다.

도 5는 본 발명 제2 실시 예의 복귀 제어 방법의 실행 수순을 나타낸 플로우챠트이다.

원격통신수단(100)을 통해 사용자의 원격 조정 제어신호의 수신여부를 판단하고, 원격 조정 제어신호가 수신되면 수신된 원격조정 제어신호에 따라서 제1로봇 구동제어수단(35a)을 통해 로봇을 구동시켜 주행 이동시키는 로봇구동제어과정과, 로봇구동제어과정을 통해 출발지로부터 주행이 시작되면 목적지까지의 로봇의 이동 경로를 저장하는 이동경로저장과정과, 원격통신수단(100)의 사용자 복귀요청 제어신호 수신여부를 확인하여 출발지로의 복귀를 판단하고 복귀가 결정되면 상기 이동경로저장수단(32)을 통해 저장된 출발지로 부터 목적지까지의 로봇의 이동 경로를 이용하여 복귀 경로를 설정하는 복귀경로설정과정과, 상기 복귀경로설정과정을 통해 설정된 복귀 경로에 따라서 출발지까지 로봇의 이동 경로를 주행 제어하는 복귀제어과정을 포함하여 이루어진다.

이와 같은 본 발명 제2 실시 예의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.

사용자는 원격조정수단(100)을 통해 모바일 로봇을 원격조정하게 되는 바, 사용자의 원격조정제어신호에 따라서 모바일 로봇이 주행을 시작하게 되면 로봇 제어부의 이동경로저장수단(32)은 상기 위치센서(11)와 장애물 감지센서(12)로부터 취득된 정보를 이용하여 실시간으로 이동 경로 정보를 저장하게 된다.

상기 이동경로저장수단(32)은 로봇의 이동 경로를 지도 정보로 저장할 수 있다.

이때 로봇 제어부(30)의 제1 구동제어수단(35a)에서는 센서부(10)의 장애물 감지수단(12)으로부터 취득된 감지정보에 따라서 장애물에 부딪히지 않도록 사용자의 원격조정하에서도 모바일 로봇의 구동 제어가 이루어지도록 할 수 있다.

이후 사용자는 모바일 로봇의 복귀를 결정하는 경우 원격조정수단(100)에서 복귀요청을 선택하여 원격조정 없이 자동으로 모바일 로봇을 출발지로 복귀시킬 수 있다.

로봇 제어부(30)의 복귀경로설정수단(33)에서는 원격통신수단(100)으로 복귀요청 제어신호가 수신되면 이동경로저장수단(32)에 저장된 이동 경로 정보를 참조하여 복귀경로정보를 생성한다.

로봇 제어부(30)의 제2 로봇구동제어수단(35b)에서는 상기 복귀경로설정수단(33)을 통해 설정된 복귀경로정보에 따라서 로봇 구동부(20)를 제어하여 모바일 로봇을 출발지로 복귀시킨다.

상기 복귀경로설정수단(33)은 상기 이동경로저장수단(32)에 저장된 이동경로정보를 참조하여 복귀경로정보를 생성함에 있어서 이동경로 상에 진동이 많은 부분은 필터링을 수행하여 진동폭을 줄이는 진동필터수단(33a)과, 비선형적인 부분을 선형적으로 보정하기 위한 선형보정수단(33b)을 포함한다.

즉 사용자의 원격 조정에 의해 생성된 이동 경로는 노이즈 및 비선형적 요소가 나타날 수 있어서 이를 보정하여 로봇이 주행이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록,

(a). 경로 상에 진동이 많은 부분은 진동폭을 줄이고,

(b). 비선형적인 부분은 선형적으로 보정(Linearization) 해주기 위한 것이다.

도 6은 사용자 원격조정에 의한 목적지(traget)까지의 이동 경로를 나타낸 도면이고, 도 7은 선형보정수단에 의해 복귀 경로를 선형적으로 변경해주는 과정을 나타낸 도면이다.

또한 도 8 내지 도 19는 본 발명의 제3 실시 예를 나타낸다. 본 발명의 제3 실시 예는 둘 이상의 모바일 로봇의 운행 제어를 위한 로봇의 군집 제어 시스템에 적용된 본 발명 실시 예를 나타낸다.

본 발명의 제3 실시 예는 도 8에 도시된 바와 같이, 사용자의 원격조정에 의해 조정되는 선두로봇(200)과 하나 이상의 자율형 군집제어대상 로봇(300)으로 구성되며,

상기 선두로봇(200)은 주변 정보를 취득하기 위하여 위치센서(11)와 장애물 감지센서(12)를 포함하는 센서부(10)와, 사용자의 원격조정수단(100), 군집제어대상 로봇(300)들과 통신하여 로봇의 이동 경로 정보를 원격조정수단(100) 및 군집제어대상 로봇(300)으로 제공하며 원격조정수단(100)으로 부터의 로봇 제어신호를 수신하기 위한 원격통신수단(40)과, 로봇을 동작시키기 위한 로봇 구동부(20)와, 원격통신수단(40)을 통해 수신된 사용자의 원격조정수단(100)의 로봇 제어신호에 따라서 로봇의 주행 방향 및 이동 경로를 설정하고 이에 따라서 로봇 구동부(20)를 제어하며, 로봇의 이동 경로를 저장하고 사용자의 복귀요청에 따라서 이의 정보로부터 복귀 경로를 생성하여 군집제어대상 로봇(300)으로 제공 및 출발지로의 복귀 시 로봇 구동부(20)를 제어하여 출발지까지 복귀시키는 로봇 제어부(30)를 포함하여 구성된다.

상기 군집제어대상 로봇(300)은 주변 정보를 취득하기 위하여 위치센서(11)와 장애물 감지센서(12)를 포함하는 센서부(10)와, 사용자의 원격조정수단(100), 군집제어대상 로봇(300)들과 통신하여 로봇의 이동 경로 정보 및 복귀경로정보를 원격조정수단(100) 및 군집제어대상 로봇(300)으로 제공하며 원격조정수단(100)으로 부터의 로봇 제어신호를 수신하기 위한 원격통신수단(40)과, 로봇을 동작시키기 위한 로봇 구동부(20)와, 로봇 제어 알고리즘에 따라서 상기 센서부(10)로부터 검출되는 신호에 대응하여 주변장애물을 인식하여 주행 방향 및 이동 경로를 설정하고 이에 따라서 로봇 구동부(20)를 제어하며, 사용자의 복귀 요청에 따라서 선두로봇(200)의 복귀경로정보를 참조하여 복귀경로정보를 생성하여 로봇 구동부를 제어하여 출발지로 복귀시키는 로봇 제어부(30)를 포함하여 구성된다.

이와 같은 본 발명의 제3 실시 예는 두 개이상의 로봇에 대한 군집제어시스템에 있어서, 사용자의 원격조정에 따라서 목적지까지 이동 및 그 이동 정보를 저장하고 사용자가 원격으로 요청한 복귀 신호에 대하여 저장된 이동 정보를 이용하여 복귀 경로 정보를 생성하여 출발지로 사용자의 원격조정 없이 출발지로 복귀하는 선두로봇과 자율적으로 소정의 공간 내에서 이동하고 사용자가 원격으로 요청한 복귀 신호에 대하여 이와 같은 선두로봇(200)의 복귀경로정보를 참조하여 출발지로의 복귀과정을 수행하는 자율형 군집제어대상 로봇(300)으로 구성된다.

상기 선두로봇(200)의 로봇 제어부(30)는 사용자의 원격조정수단(100)의 로봇 제어신호에 따라서 로봇이 출발지로부터 주행이 시작되면 목적지까지의 로봇의 이동 경로를 저장하는 이동경로저장수단(32)과, 원격통신수단(100)을 통해 사용자의 복귀요청 제어신호의 수신 여부에 따라서 출발지로의 복귀를 판단하고 복귀가 결정되면 상기 이동경로저장수단(32)을 통해 저장된 로봇의 이동 경로를 이용하여 복귀 경로를 설정하는 복귀경로설정수단(33)과, 복귀경로설정수단(33)을 통해 설정된 복귀경로정보를 원격조정수단(100) 및 군집제어대상 로봇(300)으로 제공하는 복귀경로정보제공수단(36)과, 원격통신수단(100)을 통해 수신된 사용자의 원격조정수단(100)의 로봇 제어신호에 따라서 로봇 구동부(20)를 제어하여 모바일 로봇을 주행 제어하는 제1로봇구동제어수단(35a)과, 상기 복귀경로설정수단(33)을 통해 설정된 복귀 경로에 따라서 출발지까지 로봇의 이동 경로를 주행 제어하는 제2로봇구동제어수단(35b)을 포함하는 구동제어수단(35)을 포함하여 이루어진다.

상기 선두로봇(200)의 복귀경로설정수단(33)은 상기 이동경로저장수단(32)에 저장된 이동경로정보를 참조하여 복귀경로정보를 생성함에 있어서 이동 경로 상에 진동이 많은 부분은 필터링을 수행하여 진동폭을 줄이는 진동필터수단(33a)과, 비선형적인 부분을 선형적으로 보정하기 위한 선형보정수단(33b)을 더 포함한다.

상기 군집제어대상 로봇(300)의 로봇 제어부(30)는 제1로봇 구동제어수단(38a)에 의해 주행이 시작되면 로봇의 이동 경로를 저장하는 이동경로저장수단(32)과, 사용자의 원격조정수단(100)의 복귀요청 제어신호가 수신되면 현재의 위치에서 주행을 정지하고 선두로봇(200)으로부터 복귀경로정보가 제공되면 상기 이동경로저장수단(32)에 저장된 이동경로정보 및 선두로봇(200)의 복귀경로정보를 참조하여 최근접한 선두로봇의 경로까지의 브리지 경로를 생성하고 브리지 경로와 선두로봇(200)의 복귀경로를 참조하여 복귀경로를 생성하는 복귀경로설정수단(37)과, 선두로봇(200)으로부터 이동경로정보를 제공받아 선두로봇(200)의 출발여부를 확인하고 센서부(10)로부터 감지된 위치정보 및 주변 장애물 정보에 따라서 출발지로부터 이동경로를 설정하여 로봇 구동부(20)를 제어하는 제1로봇 구동제어수단(38a)과, 선두로봇(200)으로부터 이동경로정보를 제공받아 선두로봇의 출발지로의 복귀가 완료되었음이 확인되면 상기 복귀경로설정수단(37)을 통해 설정된 복귀경로에 따라서 로봇 구동부(20)를 제어하여 로봇을 복귀시키는 제2로봇 구동제어수단(38b)을 포함하여 구성된다.

상기와 같은 본 발명 제3 실시 예의 모바일 로봇의 군집 제어 시스템의 선두로봇(200)과 군집제어대상 로봇(300)의 복귀 제어 알고리즘은 다음과 같은 복귀 제어방법의 실행 과정으로 이루어진다.

도 9는 선두로봇(200)의 복귀제어과정을 나타내며, 도 10은 군집제어대상 로봇(300)의 복귀제어과정을 나타낸다.

원격통신수단(40)을 통해 사용자의 원격 조정 제어신호의 수신여부를 판단하고, 원격 조정 제어신호가 수신되면 수신된 원격조정 제어신호에 따라서 제1로봇 구동제어수단(35a)을 통해 로봇을 구동시켜 주행 이동시키는 로봇구동제어과정과, 로봇구동제어과정을 통해 출발지로부터 주행이 시작되면 목적지까지의 로봇의 이동 경로를 저장하는 이동경로저장과정과, 원격통신수단(40)의 사용자 복귀요청 제어신호 수신 여부를 확인하여 출발지로의 복귀를 판단하고 복귀가 결정되면 상기 이동경로저장수단(32)을 통해 저장된 출발지로부터 목적지까지의 로봇의 이동 경로를 이용하여 복귀 경로를 설정하는 복귀경로설정과정과, 복귀경로설정수단을 통해 설정된 복귀경로정보를 원격조정수단(100) 및 군집제어대상 로봇으로 제공하는 복귀경로정보제공과정과, 상기 복귀경로설정과정을 통해 설정된 복귀 경로에 따라서 출발지까지 로봇의 이동 경로를 주행 제어하는 복귀제어과정을 포함하여 이루어지는 선두로봇에서의 복귀 제어 과정,

원격통신수단(40)을 통해 상기 선두로봇(200)의 이동경로정보가 수신되면, 이의 정보로부터 선두로봇(200)이 출발지로부터 출발했는 지를 판단하여 센서부(10)로부터 감지된 위치정보 및 주변 장애물 정보에 따라서 출발지로부터 이동 경로를 설정하여 로봇 구동부(20)를 제어하여 주행 이동하는 출발구동제어과정과, 출발구동제어과정의해 주행이 시작되면 로봇의 이동 경로를 저장하는 이동경로저장과정과, 사용자 원격조정수단(100)의 복귀요청 제어신호가 수신되면 현재의 위치에서 주행을 정지하여 대기하고 이후 선두로봇(200)으로부터 복귀경로정보가 제공되면 상기 이동경로저장수단(32)에 저장된 이동경로정보 및 선두로봇(200)의 복귀경로정보를 참조하여 최근접 위치의 선두로봇(200)의 경로까지의 브리지 경로를 생성하고 브리지 경로와 선두로봇(200)의 복귀 경로를 참조하여 복귀 경로를 생성하는 복귀경로설정과정과, 선두로봇(200)으로부터 이동경로정보를 제공받아 선두로봇(200)의 출발지로의 복귀가 완료되었음이 확인되면 상기 복귀경로설정과정을 통해 설정된 복귀경로에 따라서 로봇 구동부(20)를 제어하여 로봇을 복귀시키는 복귀구동제어과정을 포함하는 군집 제어대상 로봇에서의 복귀 제어 과정으로 이루어진다.

상기 선두로봇(200)에서의 복귀 제어 과정에 있어서 복귀경로설정과정은 상기 이동경로저장수단(32)에 저장된 이동경로정보를 참조하여 복귀경로정보를 생성함에 있어서 이동경로 상에 진동이 많은 부분은 필터링을 수행하여 진동폭을 줄이는 진동필터링과정과, 비선형적인 부분을 선형적으로 보정하는 선형보정과정을 더 포함하여 구성할 수 있다.

이와 같은 본 발명 제3 실시 예의 동작을 설명하면 다음과 같다.

사용자는 원격조정수단(100)을 통해 선두로봇(200)을 원격조정하게 되는 바, 출발지로부터 선두로봇(200)의 주행이 시작되면 로봇 제어부(30)의 이동경로저장수단(32)은 상기 위치센서(11)와 장애물 감지센서(12)로부터 취득된 정보를 이용하여 실시간으로 이동 경로 정보를 저장하게 된다.

도 11은 선두로봇(200)과 군집제어대상 로봇(300)이 출발지에 정렬된 상태를 나타낸다.

상기 이동경로저장수단(32)은 선두로봇(200)의 이동 경로를 지도 정보로 저장할 수 있다.

도 12는 선두로봇(200)의 목적지까지의 이동 경로를 나타낸다.

이때 선두로봇(200)의 제1로봇 구동제어수단(35a)에서는 센서부(10)의 장애물 감지수단(12)으로부터 취득된 감지정보에 따라서 장애물에 부딪히지 않도록 사용자의 원격조정하에서도 선두로봇(200)의 구동 제어가 이루어지도록 할 수 있다.

상기와 같이 선두로봇(200)이 출발지로부터 주행을 시작하게 되면, 군집 제어대상 로봇(300) 들도 출발하게 되는 바, 선두로봇(200)으로부터 전송된 실시간 이동경로정보를 제공받아 선두로봇(200)의 출발을 인식하고 출발지로부터 출발하여 도 13에서와 같이, 자율 주행을 하게 된다.

이후 사용자는 선두로봇(200)의 복귀를 결정하는 경우 원격조정수단(100)에서 복귀요청을 선택하여 원격 조정없이 선두로봇(200)을 출발지로 복귀시킬 수 있다.

로봇 제어부(30)의 복귀경로설정수단(33)에서는 원격통신수단(40)을 통해 복귀요청 제어신호가 수신되면 이동경로저장수단(32)에 저장된 이동 경로 정보를 참조하여 복귀경로정보를 생성한다.

이때 선두로봇(200)의 복귀경로정보제공수단(36)에서는 복귀경로설정수단(33)에서 생성된 복귀경로정보를 사용자의 원격조정수단(100) 및 군집제어대상 로봇(300)에게 제공한다.

로봇 제어부(30)의 제2로봇 구동제어수단(35b)에서는 상기 복귀경로설정수단(33)을 통해 설정된 복귀경로정보에 따라서 로봇 구동부(20)를 제어하여 선두로봇(200)을 출발지로 복귀시킨다.

상기 복귀경로설정수단(33)은 상기 이동경로저장수단(32)에 저장된 이동경로정보를 참조하여 복귀경로정보를 생성함에 있어서 이동 경로 상에 진동이 많은 부분은 필터링을 수행하여 진동폭을 줄이는 진동필터수단(33a)과, 비선형적인 부분을 선형적으로 보정하기 위한 선형보정수단(33b)을 포함하여 구성할 수 있다.

즉 사용자의 원격조정에 의해 생성된 이동 경로는 노이즈 및 비선형적 요소가 나타날 수 있어서 이를 보정하여 로봇이 주행이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록,

(a). 경로 상에 진동이 많은 부분은 진동폭을 줄이고,

(b). 비선형적인 부분은 선형적으로 보정(Linearization) 해주기 위한 것이다.

도 14는 선형보정수단에 의해 복귀경로를 선형적으로 변경해주는 과정을 나타낸 도면이고, 도 15는 진동필터수단(33a), 선형보정수단(33b)에 의해 필터링되고, 선형 보정된 복귀 경로를 나타낸다.

한편 군집대상제어 로봇(300)은 원격조정수단(100)으로부터 복귀요청 제어신호가 수신되면 로봇 제어부(30)는 로봇 구동부(20)를 제어하여 주행을 정지하고 선두로봇의 복귀경로정보가 수신될 때까지 대기한다.

이후 복귀경로설정수단(37)은 선두로봇(200)으로부터 복귀경로정보가 수신되면 이동경로저장수단(32)에 저장된 이동경로정보로부터 현재의 위치를 확인하고 수신된 복귀경로정보를 참조하여 도 16에서와 같이 근접한 선두로봇의 복귀경로까지의 브리지 경로를 생성하고 생성된 브리지 경로와 선두로봇의 복귀정보를 결합하여 복귀경로를 생성한다.

이후 로봇 제어부(30)에서는 선두로봇(200)으로부터 수신되는 이동경로정보를 참조하여 복귀가 완료되었는 지를 판단하고, 도 16에서와 같이, 선두로봇(200)의 복귀가 완료되면 상기 생성된 복귀경로정보를 이용하여 로봇 구동부(20)를 제어하여 도 18 및 도 19에서와 같이 로봇의 복귀를 수행한다.

즉, 주변에서 자율주행을 하고 있던 군집제어대상 로봇(300)들은 선두로봇(200)에 의해 생성된 복귀 경로 정보를 전달받게 되며, 각 군집제어대상 로봇(300)의 위치에서 복귀 경로까지 갈 수 있는 최단 거리를 스스로 생성(브리지 경로)하여 복귀 경로로 이동하고, 이후 선두로봇(200)의 출발지까지의 복귀 경로를 따라 출발지로 복귀하게 되는 것이다.

여기서, 상기 선두로봇(200)의 복귀가 완료된 후 각 군집제어대상 로봇(300)들은 원격통신수단(40)을 통해 서로의 위치 정보를 공유하면서 서로의 충돌을 방지하면서 복귀를 진행하게 된다.

다른 실시예로서, 선두로봇(200) 또는 군집제어대상 로봇(300)은 복귀 과정에서 복귀에 필요한 배터리 사용량을 계산하는 과정, 필요한 배터리 사용량이 현재 배터리 잔량보다 많은지 판단하는 과정, 필요한 배터리 사용량이 현재 배터리 잔량보다 많은 로봇(제1로봇)이 있는 경우 인접한 로봇(선두로봇 또는 군집제어대상 로봇 중의 적어도 어느 하나)과 통신하여 여유 배터리 사용량(복귀에 필요한 배터리 사용량보다 많은 전력이 충전된 상태)을 보유한 로봇을 탐지하는 과정, 해당 로봇(제2로봇)이 탐지된 경우에 해당 로봇(제2로봇)과 무선 충전 방식으로 제1로봇이 부족 전력량을 전달받는 과정, 만약 인접한 로봇 중에서 여유 배터리 사용량을 보유한 로봇이 없는 경우에 가장 먼저 복귀한 로봇(제3로봇)이 충전을 진행하고 다시 제1로봇으로 접근하여 무선충전 방식으로 부족한 전략을 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 또는 제3로봇이 제1로봇에 접근하여 도킹하고 제1로봇은 구동 휠이 중립으로 설정되어 제3로봇이 제1로봇을 끌고 복귀 지정으로 인양하는 단계로 실시될 수도 있다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 사용자의 원격조정 또는 자율형 모바일 로봇에서 주행 이동 시 이동 경로를 저장하고, 그 이동 경로 정보를 이용하여 복귀 경로를 생성하여 모바일 로봇의 주행에 필요한 경로 연산 과정을 수행하지 않고 출발지로의 복귀가 가능하도록 함으로써, 사용자의 개입 없이 모바일 로봇의 자동 복귀가 가능하며 또한 불필요한 전력소모를 방지하고, 복귀를 위한 주행 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 주변 장애물을 인지하고 자율주행 가능한 모바일 로봇에 있어서,
   자율 주행 이동하는 모바일 로봇의 이동 경로를 저장하는 이동경로저장수단(32)과, 이동경로저장수단(32)에 저장된 이동 경로 정보로부터 복귀 경로를 생성하는 복귀경로설정수단(33)과, 복귀경로설정수단(33)을 통해 설정된 복귀 경로에 따라 모바일 로봇을 제어하여 출발지까지 복귀시키는 구동 제어수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복귀 제어기능을 갖는 모바일 로봇.
2. 사용자의 원격조정수단의 조정 제어신호를 수신하고 이에 따라서 로봇의 동작을 제어 가능한 제어수단을 포함하는 모바일 로봇에 있어서,
   사용자에 의해 원격 조정되는 로봇의 이동 경로를 저장하는 이동경로저장수단(32)과, 사용자의 복귀 요청에 따라서 이동경로저장수단(32)에 저장된 정보로부터 복귀 경로를 생성하는 복귀경로설정수단(33)과, 복귀경로설정수단(33)을 통해 설정된 복귀 경로에 따라 모바일 로봇을 제어하여 출발지까지 복귀시키는 제어수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복귀 제어기능을 갖는 모바일 로봇.
3. 사용자 원격조정수단(100)의 조정 제어신호를 수신하고 이에 따라서 로봇의 동작을 제어 가능한 제어수단을 포함하는 선두로봇(200)과, 주변 장애물을 인지한 후 상기 주변 장애물의 위치데이터를 저장하고 자율주행이 가능한 하나 이상의 자율형 군집제어대상 로봇(300)으로 구성되는 모니터 로봇의 군집 제어 시스템에 있어서,
   상기 선두로봇(200)은 사용자에 의해 원격 조정되는 로봇의 이동 경로를 저장하는 이동경로저장수단(32)과, 사용자의 원격조정수단(100)으로 제공된 복귀요청에 따라서 이동경로저장수단(32)에 저장된 정보로부터 복귀 경로를 생성하는 복귀경로설정수단(33)과, 복귀경로설정수단(33)을 통해 설정된 복귀경로정보를 군집제어대상 로봇(300)으로 제공하는 복귀경로정보제공수단(36)과, 상기 복귀경로설정수단(33)을 통해 설정된 복귀 경로에 따라서 출발지까지 로봇의 이동 경로를 이동 제어하는 제어수단을 포함하여 구성되고,
   상기 군집제어대상 로봇(300)은 선두로봇(200) 및 군집제어대상 로봇(300)들과 통신하여 로봇의 이동 경로 정보 및 복귀경로정보를 다른 군집제어대상 로봇(300)으로 제공하며 원격조정수단(100)으로 부터의 복귀 제어신호를 수신하기 위한 원격통신수단(40)과, 사용자의 복귀 요청에 따라서 선두로봇(200)으로부터 제공된 복귀경로정보를 참조하여 복귀경로정보를 생성하는 복귀경로설정수단(377)과, 복귀경로설정수단(37)을 통해 설정된 복귀 경로에 따라서 로봇을 구동 제어하여 출발지로 복귀시키는 제어수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모바일 군집 복귀 제어 시스템복귀 제어기능을 갖는 모바일 로봇 군집 제어 시스템.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 사용자의 원격조정에 의해 조정되는 모니터 로봇 또는 상기 선두로봇(200)의 복귀경로설정수(33)은 상기 이동경로저장수단(32)에 저장된 이동경로정보를 참조하여 복귀경로정보를 생성함에 있어서 이동경로 상에 진동이 많은 부분은 필터링을 수행하여 진동폭을 줄이는 진동필터수단(33a)과, 비선형적인 부분을 선형적으로 보정하기 위한 선형보정수단(33b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 복귀 제어기능을 갖는 모바일 로봇 군집 제어 시스템.
5. 제 3항에 있어서, 상기 군집제어대상 로봇(300)의 복귀경로설정수단(33)은 이동경로저장수단(32)에 저장된 이동경로정보로부터 현재의 위치를 확인하고 수신된 복귀경로정보를 참조하여 근접한 선두로봇의 복귀경로까지의 브리지 경로를 생성하고 생성된 브리지 경로와 선두로봇의 복귀정보를 결합하여 복귀경로를 생성하도록 한 것을 특징으로 하는 복귀 제어기능을 갖는 모바일 로봇 군집 제어 시스템.
6. 원격통신수단(100)을 통해 사용자의 원격 조정 제어신호의 수신여부를 판단하고, 원격 조정 제어신호가 수신되면 수신된 원격조정 제어신호에 따라서 로봇을 구동시켜 주행 이동시키는 로봇구동제어과정과, 로봇구동제어과정을 통해 출발지로부터 주행이 시작되면 목적지까지의 로봇의 이동 경로를 저장하는 이동경로저장과정과, 원격통신수단(100)의 사용자 복귀요청 제어신호 수신여부를 확인하여 출발지로의 복귀를 판단하고 복귀가 결정되면 상기 이동경로저장수단(32)을 통해 저장된 출발지로 부터 목적지까지의 로봇의 이동 경로를 이용하여 복귀 경로를 설정하는 복귀경로설정과정과, 상기 복귀경로설정과정을 통해 설정된 복귀 경로에 따라서 출발지까지 로봇의 이동 경로를 주행 제어하는 복귀제어과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 복귀 제어기능을 갖는 모바일 로봇의 복귀 제어 방법.
7. 원격통신수단(40)을 통해 사용자의 원격 조정 제어신호의 수신여부를 판단하고, 원격 조정 제어신호가 수신되면 수신된 원격조정 제어신호에 따라서 로봇을 구동시켜 주행 이동시키는 로봇구동제어과정과, 로봇구동제어과정을 통해 출발지로부터 주행이 시작되면 목적지까지의 로봇의 이동 경로를 저장하는 이동경로저장과정과, 원격통신수단(40)의 사용자 복귀요청 제어신호 수신여부를 확인하여 출발지로의 복귀를 판단하고 복귀가 결정되면 상기 이동경로저장수단(32)을 통해 저장된 출발지로 부터 목적지까지의 로봇의 이동 경로를 이용하여 복귀 경로를 설정하는 복귀경로설정과정과, 복귀경로설정수단을 통해 설정된 복귀경로정보를 원격조정수단(100) 및 군집제어대상 로봇으로 제공하는 복귀경로정보제공과정과, 상기 복귀경로설정과정을 통해 설정된 복귀 경로에 따라서 출발지까지 로봇의 이동 경로를 주행 제어하는 복귀제어과정을 포함하여 이루어지는 선두로봇에서의 복귀 제어 과정,
   선두로봇(200)의 출발 이후 주행이 시작되면 로봇의 이동 경로를 저장하는 이동경로저장과정과, 사용자 원격조정수단(100)의 복귀요청 제어신호가 수신되면 현재의 위치에서 주행을 정지하여 대기하고 이후 선두로봇(200)으로부터 복귀경로정보가 제공되면 상기 이동경로저장수단(32)에 저장된 이동경로정보 및 선두로봇(200)의 복귀경로정보를 참조하여 최근접 위치의 선두로봇(200)의 경로까지의 브리지 경로를 생성하고 브리지 경로와 선두로봇(200)의 복귀경로를 참조하여 복귀경로를 생성하는 복귀경로설정과정과, 선두로봇(200)으로부터 이동경로정보를 제공받아 선두로봇(200)의 출발지로의 복귀가 완료되었음이 확인되면 상기 복귀경로설정과정을 통해 설정된 복귀경로에 따라서 로봇 구동부(20)를 제어하여 로봇을 복귀시키는 복귀구동제어과정을 포함하는 군집 제어대상 로봇에서의 복귀 제어 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복귀 제어기능을 갖는 모바일 로봇 군집 제어 시스템의 복귀 제어 방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 선두로봇(200)에서의 복귀 제어 과정에 있어서 복귀경로설정과정은 상기 이동경로저장수단(32)에 저장된 이동경로정보를 참조하여 복귀경로정보를 생성함에 있어서 이동경로 상에 진동이 많은 부분은 필터링을 수행하여 진동폭을 줄이는 진동필터링과정과, 비선형적인 부분을 선형적으로 보정하는 선형보정과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 복귀 제어기능을 갖는 모바일 로봇 군집 제어 시스템의 복귀 제어 방법.

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