KR20230002342A - 제어 가능한 롤링 장치의 현재 위치를 업데이트하고 보정하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents
제어 가능한 롤링 장치의 현재 위치를 업데이트하고 보정하기 위한 방법 및 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
다수의 다른 동일한 원격 제어 롤링 장치(10)와 함께 영역 내에서 작동하는 원격 제어 롤링 장치(10)의 위치를 업데이트하기 위한 방법, 시스템 및 컴퓨터 프로그램이 개시되며, 롤링 장치(10)는: 하우징(15)의 제 1 단부에 롤링 요소(20)가 배치되고, 하우징의 다른 단부는 물체와 통합되도록 물체에 삽입되어, 롤링 요소(20)가 표면과 접촉할 때 물체가 원격 제어되고 이동할 수 있는, 하우징(15)과; 통신 수단(30), 제어 장치(40), 센서 및 위치 검출 수단(50), 구동 수단(60) 및 전원 공급 장치(70)를 포함하고, 이들 모두는 서로 연결되고 하우징(15) 내에 설치된다. 시스템은: 다수의 상기 롤링 장치(10)와; 다음 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 데이터베이스 서버(110)에서 실행할 때 정의된 영역 내에서 작동하는 롤링 장치(10)의 위치를 업데이트하고 보정하도록 구성된 데이터베이스 서버(110)에 연결된 액세스 포인트(100)를 포함하고, 방법은: 영역 내의 모든 롤링 장치(10)의 기준 위치(X)를 획득하는 단계와; 영역 내에서 롤링 장치(10)를 구동시키고, 위치 검출 수단(50)에 의해, 기준 위치(X)에 대한 영역 내의 이들의 현재 위치를 업데이트하고, 타임 스탬프가 찍힌 현재 위치를 데이터베이스 서버(110)에 전송하는 단계로서, 타임 스탬프는 기준 위치(X)에서 출발한 이후 롤링 장치(10)가 주행한 시간을 정의하는, 단계와; 각각의 롤링 장치(10)에 대해, 다른 롤링 장치(10)가 근처에 있는지 통신 수단(30)에 의해 검출하고, 그렇다면, 하나 이상의 검출된 롤링 장치(10)를 식별하고 데이터베이스 서버(110)에서 이들의 타임 스탬프를 검색하는 단계와; 각각의 롤링 장치(10)에 대해, 하나 이상의 검출되고 식별된 근처의 롤링 장치(10)의 타임 스탬프가, 기준 위치(X)에서 출발한 이후, 자체 타임 스탬프로 표시된 것보다 더 적은 주행 시간을 나타내는지 확인하고, 그렇다면, 검출되고 식별된 롤링 장치(10)의 현재 위치를 데이터베이스 서버(110)에 요청하는 단계와; 기준 위치(X)에서 출발한 이후 더 적은 주행 시간을 나타내는 타임 스탬프를 갖는 하나 이상의 검출되고 식별된 근처의 롤링 장치(10)의 위치에 대한 현재 위치 및 거리를 결정함으로써 롤링 장치(10)의 현재 위치를 업데이트하는 단계와; 롤링 장치(10)의 업데이트된 현재 위치로 데이터베이스 서버(110)를 업데이트하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 물체에 통합될 때 물체를 이동시킬 수 있는 원격 제어 롤링 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 다른 유사한 롤링 장치와 함께 정의된 영역 내에서 작동하는 롤링 장치의 위치를 업데이트하고 보정하기 위한 방법, 시스템 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
본 출원인은 가구 및 기타 물체에 통합되어 이들을 이동시키고 원격으로 제어할 수 있는 롤링 장치를 이전에 개발했다.
상기 롤링 장치가 물체에 통합될 때, 물체의 점유 공간은 통합 이전과 동일하게 유지될 것이다. 따라서 이동할 때 물체가 차지하는 추가 영역은 없다. 이 장치는 EP 3355148 B1에 기술되어 있으며 본원에 참조로 포함된다.
보다 구체적으로, 롤링 장치는 이동시킬 물체에 통합되도록 구성된 하우징을 포함한다. 하우징의 제 1 단부에는 롤링 요소가 배치된다. 롤링 요소는 예를 들어 볼(ball) 또는 휠(wheel)일 수 있다.
하우징의 다른 단부는 물체에 삽입되어 이를 이동시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 롤링 장치는 예를 들어 의자나 테이블의 다리에 통합된다.
롤링 장치는 서로 연결된 무선 수신기와 제어 장치뿐만 아니라 롤링 장치의 위치를 획득하기 위해 제어 장치에 연결된 위치 검출 수단을 더 포함한다. 구동 수단은 제어 장치에 연결되고, 전원 공급 장치는 하우징 내에 배치된 장치에 연결된다. 전원 공급 장치는 충전식 배터리이다. 이 롤링 장치는 수동 롤링 장치라고 하는 구동 수단이 없는 롤링 장치와는 대조적으로 능동 롤링 장치라고 한다.
의자의 경우, 각각의 다리는 바닥과 같은 평평한 표면에서 쉽게 이동할 수 있는 롤링 요소가 필요할 것이다. 의자를 자율적으로 이동시킬 수 있도록, 의자 다리 중 하나에 제어 가능한 구동 수단이 있는 능동 롤링 장치를 하나만 설치하고 통합하는 것으로 충분하다. 다른 다리에는 롤링 요소만으로 구성된 수동 롤링 장치가 장착될 수 있다. 이 솔루션은 능동 롤링 장치를 원격으로 제어함으로써 이동시킬 수 있고, 따라서 의자를 자율적으로 이동시킬 수 있다. 수동 롤링 장치는 능동 롤링 장치의 이동을 따를 것이다.
물체의 더 나은 제어된 이동을 위해, 두 개 이상의 능동 롤링 장치가 물체에 통합된다. 따라서 롤링 장치가 통합된 물체를 서로 부딪히지 않고 한 위치에서 다른 위치로 쉽게 이동시키고 조작할 수 있다.
두 경우 모두, 건물의 공간과 같이 동일한 제한된 영역 내에서 여러 개의 롤링 장치가 작동하는 경우, 능동 롤링 장치의 위치를 정확하게 추정하는 것이 필수적이다.
다양한 유형의 위치 검출 수단이 EP 3355148 B1에 기술되어 있다. 한 가지 예는 롤링 장치 및 롤링 장치가 통합된 물체의 위치를 관찰하는 외부 장치를 통해 위치를 결정하는 것이다. 이를 위해 다양한 방법이 사용될 수 있다. 한 가지 예는 카메라, 바람직하게는 3D 카메라를 사용하는 것이다. 또 다른 방법은 삼각 측량에 의한 블루투스 실내 측위(Bluetooth indoor positioning)를 적용하는 것이다. 이는 능동 롤링 장치에 블루투스 송신기를 장착하고, 롤링 장치가 있는 공간에 적어도 세 개의 안테나를 배치함으로써 가능하다.
내부 센서와 위치 검출 수단이 있는 능동 롤링 요소를 사용하여 영역 내에서 이동할 때의 위치를 결정하는 경우, 실제 위치가 결정된 위치에서 벗어날 수 있다. 이는 위치 검출 수단의 드리프트(drift) 및 누적 추정 오차 때문일 수 있다. 이는 대부분 시간이 지남에 따라 축적될 것이다.
동일한 영역, 예를 들어 실내 환경 내에서 작동하는 여러 능동 롤링 장치가 있는 경우, 충돌을 피할 수 있도록 롤링 장치가 통합된 물체의 정밀한 조작을 위해 롤링 장치의 정확하고 업데이트된 위치를 결정하는 간단하고 효율적인 방법이 필요하다.
본 발명은 원격 제어 롤링 장치인 능동 롤링 장치가 다른 능동 롤링 장치의 최근 업데이트된 기준 위치를 사용하는 솔루션을 제안한다.
본 발명은 다수의 다른 동일한 원격 제어 롤링 장치와 함께 영역 내에서 작동하는 원격 제어 롤링 장치의 위치를 업데이트하기 위한 방법에 의해 정의되며, 롤링 장치는:
하우징의 제 1 단부에 롤링 요소가 배치되고, 하우징의 다른 단부는 물체와 통합되도록 물체에 삽입되어, 롤링 요소가 표면과 접촉할 때 물체가 원격 제어되고 이동할 수 있는, 하우징과;
통신 수단, 제어 장치, 센서 및 위치 검출 수단, 구동 수단 및 전원 공급 장치를 포함하고, 이들 모두는 서로 연결되고 하우징 내에 설치된다.
방법은:
- 영역 내의 모든 롤링 장치의 기준 위치(X)를 획득하는 단계와;
- 영역 내에서 롤링 장치를 구동시키고, 위치 검출 수단에 의해, 기준 위치(X)에 대한 영역 내의 이들의 현재 위치를 업데이트하고, 타임 스탬프가 찍힌 현재 위치를 데이터베이스 서버에 전송하는 단계로서, 타임 스탬프는 기준 위치(X)에서 출발한 이후 롤링 장치가 주행한 시간을 정의하는, 단계와;
- 각각의 롤링 장치에 대해, 통신 수단에 의해 다른 롤링 장치가 근처에 있는지 검출하고, 그렇다면, 하나 이상의 검출된 롤링 장치를 식별하고 데이터베이스 서버에서 이들의 타임 스탬프를 검색하는 단계와;
- 각각의 롤링 장치에 대해, 하나 이상의 검출되고 식별된 근처의 롤링 장치의 타임 스탬프가, 기준 위치(X)에서 출발한 이후, 자체 타임 스탬프로 표시된 것보다 더 적은 주행 시간을 나타내는지 확인하고, 그렇다면, 검출되고 식별된 롤링 장치의 현재 위치를 데이터베이스 서버에 요청하는 단계와;
- 기준 위치(X)에서 출발한 이후 더 적은 주행 시간을 나타내는 타임 스탬프를 갖는 하나 이상의 검출되고 식별된 근처의 롤링 장치의 위치에 대한 현재 위치 및 거리를 결정함으로써 롤링 장치의 현재 위치를 업데이트하는 단계와;
- 롤링 장치의 업데이트된 현재 위치로 데이터베이스 서버를 업데이트하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에서, 원격 제어 롤링 장치가 작동하는 영역의 매핑은 영역의 디지털 차원 모델을 정의하기 위해 LiDAR를 사용하여 수행된다.
일 실시형태에서, 기준 위치는 롤링 장치용 충전소가 배치되는 위치로 정의된다.
또 다른 실시형태에서, 기준 위치는 롤링 장치가 작동하는 영역을 향하는 거리 영상 카메라(range imaging camera)를 사용하여 정의된다.
일 실시형태에서, 근처의 롤링 장치는 근처의 롤링 장치로부터 전송된 코딩된 광(coded light)을 수신함으로써 식별된다.
일 실시형태에서, 롤링 장치의 현재 위치는, 상대 각도 및 회전 정보를 제공하는 롤링 장치 내의 인코더를 사용하고, 이전에 결정된 위치를 기반으로 현재 위치를 계산하며, 각도 및 회전 정보를 기반으로 해당 위치를 전진시킴으로써 획득된다.
일 실시형태에서, 롤링 장치의 위치는 롤링 장치 및 롤링 장치가 작동하는 정의된 영역을 향하는 카메라에 의해 결정된다.
일 실시형태에서, 롤링 장치의 현재 위치는, 인코더와 카메라로부터 획득된 위치 정보를 결합하고, 노이즈 제거를 위해 칼만 필터링을 적용함으로써 업데이트된다.
일 실시형태에서, 롤링 장치의 기준 위치에서의 위치 데이터를 자주 업데이트하는 보정용 롤링 장치가 제공되고, 보정용 롤링 장치는 업데이트된 위치 정보를 다른 롤링 장치(10)에 제공하기 위해 정의된 영역 내에서 구동된다.
일 실시형태에서, 하나 이상의 롤링 장치를 검출하고 이들에 대한 거리를 결정하기 위한 센서로서 UWB 칩이 사용된다.
본 발명은 다수의 다른 유사한 롤링 장치와 함께 영역 내에서 작동하는 원격 제어 롤링 장치의 위치를 업데이트하기 위한 시스템에 의해 더 정의된다. 롤링 장치는:
하우징의 제 1 단부에 롤링 요소가 배치되고, 하우징의 다른 단부는 물체와 통합되도록 물체에 삽입되어, 롤링 요소가 표면과 접촉할 때 물체가 원격 제어되고 이동할 수 있는, 하우징과;
통신 수단, 제어 장치, 센서 및 위치 검출 수단, 구동 수단 및 전원 공급 장치를 포함하고, 이들 모두는 서로 연결되고 하우징 내에 설치된다.
시스템은:
상기한 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 데이터베이스 서버에서 실행할 때 정의된 영역 내에서 작동하는 롤링 장치의 위치를 업데이트하고 보정하도록 구성된 데이터베이스 서버에 연결된 액세스 포인트를 더 포함한다.
본 발명은 데이터베이스 서버에 의해 실행될 때 다수의 다른 유사한 롤링 장치와 함께 동일한 영역 내에서 작동하는 원격 제어 롤링 장치의 위치를 업데이트하기 위한 상기한 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램에 의해 더 정의된다.
다음에서, 본 발명은 첨부된 도면 및 구현의 예를 참조하여 더 상세히 논의되고 설명될 것이다. 그러나, 도면은 본 발명을 도시된 주제로 제한하고자 하는 것은 아님을 알아야 한다.
언급한 바와 같이, 출원인은 가구 및 기타 물체에 통합되어 이들을 이동시키고 원격으로 제어하면서 물체의 점유 공간을 통합 이전과 동일하게 유지할 수 있는 롤링 장치를 이전에 개발했다.
도 1은 롤링 장치(10) 내에 포함된 다양한 구성요소를 도시하고 있다. 롤링 장치(10)는 하우징(15)을 포함하고, 하우징(15)의 제 1 단부에는 롤링 요소(20)가 배치되고, 하우징의 다른 단부는 물체와 통합되도록 물체에 삽입되어, 롤링 요소(20)가 표면과 접촉할 때 물체는 원격 제어되고 이동할 수 있다.
롤링 장치(10)는 통신 수단(30), 제어 장치(40), 센서 및 위치 검출 수단(50), 구동 수단(60) 및 전원 공급 장치(70)를 더 포함하며, 이들 모두는 서로 연결되고 하우징(15) 내에 설치된다.
롤링 장치(10) 내에 설치된 롤링 요소(20)는, 롤링 요소(20)가 모든 방향으로 구동될 수 있도록 하는, 전동기와 같은 구동 수단(60)에 의해 구동되는 볼 또는 휠과 같은 임의의 유형일 수 있다. 방향과 속도는 원격 제어 장치와 통신하는 통신 수단(30)을 통해 수신된 구동 명령에 따라 제어 장치(40)에 의해 제어된다. 통신 수단(30)은 와이파이, 블루투스와 같은 임의의 공지된 유형일 수 있다. 원격 제어 장치는 예를 들어 정의된 영역 내에서 롤링 장치를 이동시키기 위한 다양한 시나리오를 제어하기 위한 애플리케이션을 실행하는 태블릿 또는 스마트폰일 수 있다. 이러한 방식으로, 롤링 장치(10)는 이동 명령을 포함하는 수신된 무선 제어 신호에 따라 원격으로 작동되고 제어된다.
하우징(15) 내에 배치된 다양한 전자 부품을 구동시키기 위한 전원 공급 장치(70)는 일반적으로 충전식 배터리이다. 충전식 배터리를 충전하기 위해 유도 무선 전력 전송이 사용될 수 있다. 전자기장 에너지를 수신하기 위한 수신기는 이 실시형태에서 롤링 장치(10)의 하우징(15) 내에 배치된다.
영역 내에서 이동하는 롤링 장치(10)의 위치를 획득하는 다양한 방식이 있다. 한 가지 방식은 내부 수단, 예를 들어 롤링 장치(10) 내에 설치된 움직임 검출 센서를 사용하는 것이다. 또 다른 방식은 카메라와 같은 외부 수단을 사용하는 것이다. 내부 수단은 동일한 영역 내에서 작동하는 많은, 예를 들어 수백 개의 롤링 장치가 있는 경우 선호된다.
내부 센서와 위치 검출 수단(50)은 롤링 장치(10)가 작동하는 영역 내에서 롤링 장치(10)의 위치를 추적한다. 움직임 검출 센서로서 휠 인코더와 관성 측정 장치(inertial measurement unit, IMU)가 사용되며, 센서로부터의 생성된 데이터를 기반으로 현재 위치를 결정하기 위해 오도메트리(odometry)가 사용된다. 휠 인코더는 롤링 장치(20)의 회전을 검출하기 위해 사용되어 시작 위치로부터 이동한 거리를 추정할 수 있다. IMU는 롤링 장치(20)의 배향 및 이에 따라 방향(각도)을 추정하기 위해 사용되는 반면, 다른 IMU(휠 IMU 장치(200))는 롤링 장치의 가능한 미끄러짐, 즉 휠은 회전하지만 롤링 장치는 어떤 방향으로도 이동하지 않는 때를 검출하기 위해 사용된다. 휠 IMU 장치(200)는 롤링 장치(20)에 직접 부착되고, 롤링 장치(20)가 롤링(가속)을 시작하지만 휠 IMU 장치(200)가 어떠한 가속도 검출하지 않는 경우, 롤링 장치(10)의 가속도 및 속도를 측정하여 미끄러짐을 검출한다. 이는 휠 미끄러짐이 발생했음을 의미한다.
오도메트리는 휠 인코더 및 IMU 센서에서 생성된 데이터를 기반으로 시간 경과에 따른 위치 변화를 추정하기 위해 사용된다. 이러한 방식으로, 시작 위치에 대한 롤링 장치(10)의 현재 위치가 추정될 수 있다. 롤링 장치의 현재 위치는 미리 결정된 위치, 방향 및 이동 거리를 사용하여 계산될 수 있다. 이는 추측 항법(Dead Reckoning)으로 알려져 있다.
그러나 오도메트리는 위치 추정치를 제공하기 위한 시간 경과에 따른 속도 측정의 통합으로 인해 오차에 민감하다.
롤링 장치(10)의 위치를 결정하기 위한 보다 정확한 방법은 상기 내부 방법을 위치 결정을 위한 외부 방법과 결합함으로써 달성된다. 물리적 법칙이 다른 다양한 내비게이션 시스템의 데이터를 결합함으로써, 전체 솔루션의 정확성과 견고성을 높일 수 있다. 물리적 및 수학적 방법을 결합함으로써, 노이즈 및 드리프트와 관련된 문제가 완화될 수 있다. 예를 들어, 관성 측정 장치(IMU 및 휠 IMU)와 단안 카메라(Monocular Camera) 동시적 위치추정 및 지도작성(Simultaneous localization and mapping, SLAM)을 결합할 수 있다.
별개의 소스에서 나온 센서 데이터를 결합하는 것은 센서 융합(Sensor Fusion)으로 알려져 있고, 여기서 결과 데이터는 소스가 개별적으로 사용될 때보다 불확실성이 적다.
모든 센서가 동일하지 않고 또한 약간의 노이즈를 생성하기 때문에, 노이즈와 분산이 모델링될 수 있으며, 노이즈를 줄이고 오도메트리의 정확도를 향상시키기 위해 노이즈는 칼만 필터에 결합될 수 있다. 먼저, 카메라 오도메트리 및 상대적인 각도, 즉 IMU에서 나온 롤링 장치(10)의 이동 방향은 칼만 필터링을 통해 융합되어 최상의 각도를 얻는다. 동시에, 휠 인코더는 휠 IMU에 의해 제공되는 휠 회전과 함께 융합되어 구동된 최고의 병진 거리를 얻는다. 그 후, 두 가지 방법의 출력이 융합되어 최종 필터링된 전체 오도메트리를 얻고, 롤링 장치(10)의 위치를 보다 정확하게 결정하게 된다. 센서 융합의 조합은 다를 수 있지만, 핵심 센서는 동일하게 유지된다.
다음에서, 본 발명은 도 2를 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.
도 2는 다수의 다른 유사한 롤링 장치(10)와 함께 영역 내에서 작동하는 원격 제어 롤링 장치(10)의 위치를 업데이트하고 보정하기 위한 시스템의 예를 도시하고 있다. 영역은 이 예에서 다섯 개의 롤링 장치가 물체에 통합되어 물체(10)를 원격 제어하고 이동시키는 공간으로 도시되어 있다. 롤링 장치(10)에 포함된 다양한 구성요소는 도 1을 참조하여 위에서 설명되었다.
도 2에 도시된 시스템은 액세스 포인트(100)를 통해 데이터베이스 서버(110)와 양방향 통신이 가능한 다섯 개의 롤링 장치(10)를 포함한다. 표시된 각각의 롤링 장치(10)는 동일한 물체, 예를 들어, 의자에 통합된 한 세트의 롤링 장치(10)를 나타낼 수 있고, 여기서 한 세트의 롤링 장치(10) 중 하나의 롤링 장치(10)는 다른 롤링 장치(10)에 대해 마스터 롤링 장치(10)로서 작동한다. 한 세트의 롤링 장치(10) 중 마스터 롤링 장치(10)는 다른 롤링 장치(10)로부터 정보를 수신하고 조정된 정보를 액세스 포인트(100)를 통해 데이터베이스 서버(110)에 전송할 것이다. 한 세트의 롤링 장치(10) 중 적어도 하나의 롤링 장치(10)는 동일한 물체에 통합된 한 세트의 롤링 장치의 이동 방향을 결정하기 위해 IMU를 가질 필요가 있다.
액세스 포인트(100)는, 롤링 장치(10)의 위치를 업데이트 및 보정하고 영역 내에서 작동하는 롤링 장치(10)에 제어 명령을 전송하도록 구성된 데이터베이스 서버(110)에 연결되고 이와 통신한다. 데이터베이스 서버(110)는 원격지에 배치될 수 있고, 데이터는 클라우드(120), 즉 클라우드 컴퓨팅 시스템에 저장될 수 있다.
원격 제어 롤링 장치(10)의 위치를 업데이트하고 보정하기 위한 본 발명의 방법은 여러 단계를 포함한다.
제 1 단계는 롤링 장치가 작동하고 있는 정의된 영역 내에서 모든 롤링 장치(10)에 대한 기준 위치(X)를 획득하는 것이다. 영역은 임의의 형태일 수 있고 다른 기술을 사용하여 매핑될 수 있다. 영역의 업데이트된 레이아웃 맵이 이미 존재하는 경우, 매핑은 이를 기반으로 할 수 있다. 매핑된 영역은 데이터베이스 서버(110)에 저장될 수 있다.
원격 제어 롤링 장치(10)가 작동하는 영역의 정확한 매핑은 일 실시형태에서 LiDAR, 즉 광 검출 및 거리측정(Light Detection and Ranging)을 사용하여 수행될 수 있다. 레이저 광으로 영역을 조명하고 센서로 반사광을 측정함으로써, 영역의 디지털 차원 모델이 제작될 수 있다.
롤링 장치(10)가 작동할 영역이 정의되거나 매핑되면, 영역 내의 롤링 장치(10)의 기준 위치(X)가 설정된다. 도 2에 도시된 예에서 X로 표시된 이 기준 위치는 롤링 장치가 기준 위치(X)에 배치될 때 롤링 장치(10)에 대한 정확한 알려진 위치를 나타낸다. 기준 위치(X)에는, 예를 들어 RFID를 검출하거나 LED로부터의 깜빡이는 패턴을 검출함으로써, 롤링 장치(10)에 의해 인식될 수 있는 ID가 장착되어 있다.
현재 위치를 결정하기 위해 사용되는 롤링 장치(10) 내의 센서의 모든 오차 또는 드리프트는 롤링 장치(10)가 기준 위치(X)에 있을 때 이의 등록된 현재 위치를 재설정함으로써 보정될 것이다. 계산된 위치에서의 오차는 기준 위치(X)에서 마지막 보정 위치에서 출발한 이후 롤링 장치가 주행한 시간에 따라 증가한다.
일 실시형태에서, 기준 위치(X)는 롤링 장치(10)용 충전소의 위치이다. 롤링 장치(10)는 일반적으로 전력이 부족할 때 충전되어야 하는 충전식 배터리를 갖는다. 이후 롤링 장치(10)는 재충전될 충전소로 주행할 것이다. 충전소는 바람직하게는 유도 전력을 통해 에너지를 제공하는 무선 충전소이다. 충전소에 있을 때, 롤링 장치는 자신의 위치와 타임 스탬프를 업데이트할 것이며, 예를 들어 위치는 00:00시에 (40, 45)이다. 롤링 장치가 기준 위치(X)를 떠난 후 경과된 주행 시간은 롤링 장치(10)의 현재 위치 및 ID와 함께 타임 스탬프로서 기록될 것이다. 예를 들어, 충전소에서 마지막으로 충전하고 나서 10초의 주행 시간 이후, 위치는 (125, 211)이고 타임스탬프는 00:10이다.
롤링 장치(10)가 기준 위치(X)에 배치되면, 롤링 장치(10)의 현재 계산된 위치는 기준 위치(X)의 위치로 업데이트된다. 롤링 장치(10)의 배터리는 가끔 재충전되어야 하므로, 일반적으로 3 시간의 작동 이후, 롤링 장치(10)의 위치는 항상 3 시간의 작동 이전에 재설정될 것이다. 한편, 롤링 장치(10)의 실제 위치는 센서 및 위치 검출 수단(50)의 데이터를 기반으로 계산된 위치와 다를 수 있다. 정의된 영역 내에서의 실제 위치로부터의 편차의 양은 기준 위치(X)에서의 마지막 위치 업데이트 이후 롤링 장치가 주행한 시간이 길수록 증가할 것으로 예상된다.
동일한 영역 내에서 작동하는 다수의 롤링 장치(10)가 있는 경우, 이들 롤링 장치는 이들이 사용한 전력의 양에 따라 다른 시간에 재충전되어야 한다. 각각의 롤링 장치(10)가 충전되고 기준 위치(X)에서 보정된 이후 주행한 시간은 따라서 각각의 롤링 장치(10)마다 다를 것이다. 롤링 장치(10)의 마지막 충전 이후 주행 시간이 짧다는 것은 롤링 장치(10)의 실제 현재 위치로부터의 계산된 현재 위치의 편차가 적다는 것을 것을 의미한다.
일 실시형태에서, 롤링 장치(10)가 작동하는 영역을 향하는 거리 영상 카메라를 사용하여 하나 이상의 기준점(X)이 정의된 영역 내에 제공될 수 있다. 카메라는 바닥 위의 매우 작은 특징을 식별하고 이들 사이의 거리를 추적할 수 있고, 따라서 롤링 장치(10)의 정확한 위치 정보를 제공한다.
롤링 장치(10)가 작동 중일 때, 롤링 장치(10)는 정의된 영역 내에서 주행할 것이고 롤링 장치(10)의 위치 검출 수단은 기준 위치(X)에 대한 영역 내의 현재 위치를 업데이트하고 타임 스탬프를 찍을 것이다. 언급한 바와 같이, 타임 스탬프는 롤링 장치(10)가 기준 위치(X)에서 출발한 이후 주행한 시간을 정의한다.
일 실시형태에서, 롤링 장치(10)의 현재 위치는 롤링 장치(10) 내의 인코더에 의해 획득되는데, 제 1 인코더는 상대 각도를 제공하고 제 2 인코더는 회전 정보를 제공한다. 롤링 장치의 현재 위치는, 이전에 결정된 위치를 사용하고, 롤링 장치의 각도 및 회전 정보를 기반으로 해당 위치를 전진시킴으로써 계산된다(추측 항법 참조).
또 다른 실시형태에서, 롤링 장치(10)의 현재 위치는 롤링 장치(10) 및 롤링 장치(10)가 작동하는 정의된 영역을 향하는 카메라에 의해 결정된다. 카메라에 의해 촬영된 사진으로부터, 롤링 장치의 위치는 정의된 영역 및/또는 바닥이나 주변의 인식 가능한 특징에서 확인될 수 있다.
일 실시형태에서, 위치는 더 정확한 추정을 달성하기 위해 인코더, 추측 항법 및 카메라를 사용하는 것과 같은 다양한 방법을 결합함으로써 결정된다. 다양한 방법을 사용할 때 수신된 데이터의 칼만 필터링을 사용하여 노이즈를 더욱 줄일 수 있다.
시스템을 설정할 때, 동일한 정의된 영역 내에서 작동하는 각각의 롤링 장치(10)는 이의 고유한 서명과 함께 데이터베이스 서버(110)에 등록된다.
방법의 다음 단계는 다른 롤링 장치(10)가 근처에 있는지 통신 수단(30)에 의해 검출하고, 그렇다면, 하나 이상의 검출된 롤링 장치(10)를 식별하고 데이터베이스 서버(110)에서 이들의 타임 스탬프를 검색하는 것이다.
근처의 롤링 장치(10)를 검출하고 식별하기 위해 다양한 검출 수단이 사용될 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 근처의 롤링 장치(10)는 근처의 롤링 장치(10)로부터 전송된 코딩된 광을 수신함으로써 식별된다. 이 실시형태에서, 롤링 장치(10)는 LED와 같은 펄스 광원을 포함하고, 여기서 동일한 정의된 영역 내에서 작동하는 각각의 롤링 장치는 고유한 서명과 함께 고유한 식별 가능한 펄스 광을 전송하도록 구성된다.
또 다른 실시형태에 따르면, 근처의 롤링 장치(10)는 RFID에 의해 식별된다. 이 실시형태에서, 롤링 장치(10)는 RFID 칩을 포함한다.
근처의 롤링 장치(10)가 검출되고 식별되면, 정의된 영역 내에서 작동하는 모든 롤링 장치(10)의 ID, 위치 및 타임 스탬프의 업데이트된 데이터를 저장하는 데이터베이스 서버(110)에 식별된 롤링 장치(10)에 대한 요청이 전송된다. 근처의 롤링 장치(10)를 검출하고 식별한 롤링 장치(10)의 타임 스탬프는 근처에서 검출된 롤링 장치(10)의 타임 스탬프와 비교된다. 검출된 근처의 롤링 장치(10)가 기준 위치(X)에서 출발한 이후 더 적은 주행 시간을 나타내는 타임 스탬프를 갖는 것으로 확인되면, 검출된 근처의 롤링 장치(10)의 위치를 데이터베이스 서버(110)에 요청하고, 롤링 장치(10)의 현재 위치는 근처의 롤링 장치(10)의 위치를 기반으로 데이터베이스 서버(110)에서 업데이트된다.
롤링 장치(10)에 대한 업데이트된 위치는, 기준 위치(X)에서 출발한 이후 더 적은 주행 시간을 나타내는 타임 스탬프를 갖는 하나 이상의 검출되고 식별된 근처의 롤링 장치(10)의 위치에 대한 현재 위치 및 거리를 결정함으로써 발견된다.
다른 롤링 장치(10)까지의 거리는 예를 들어 각각의 롤링 장치(10) 내에서 구현되는 초음파 변환기에 의한 음파의 방출 및 반사와 같은 다양한 기술에 의해 결정될 수 있다. 또 다른 예는 광 펄스의 방출 및 반사이다.
롤링 장치(10) 사이의 거리를 결정하기 위한 바람직한 솔루션은 각각의 롤링 장치(10)에 통합된 초광대역(Ultra-wideband, UWB) 칩을 사용하는 것이다. UWB는 단거리 통신에 사용되는 매우 낮은 에너지를 요구하는 무선 기술이다. 신호는 예를 들어 서로 12 cm 떨어져 있으면 하나의 롤링 장치로부터 검출될 수 있다.
도 3은 롤링 장치(10B)가 롤링 장치(10A)의 위치에 대한 자신의 위치를 업데이트할 수 있는 방법의 예를 도시하고 있다. 롤링 장치(10B)가 롤링 장치(10A) 주위에 도시된 점으로 된 원을 가로지르면, 롤링 장치(10B)에 의해 롤링 장치(10A)가 검출되고 식별된다. 롤링 장치(10A)의 ID가 기록되고, 롤링 장치(10A)의 타임 스탬프에 대한 요청이 롤링 장치(10B)의 ID와 함께 데이터베이스 서버(110)로 전송된다. 데이터베이스 서버는 두 롤링 장치(10)의 타임 스탬프를 비교할 것이다.
이 예에서, 롤링 장치(10A)의 타임 스탬프는, 기준 위치(X)에서의 이들의 위치의 마지막 보정 및 업데이트 이후 롤링 장치(10B)보다 더 적은 주행 시간을 나타내는 것으로 결론지어진다. 롤링 장치(10A)를 검출할 때 롤링 장치(10A)의 현재 위치에 대한 롤링 장치(10B)의 현재 위치는 롤링 장치(10A)에 대한 점으로 된 원 상의 롤링 장치의 위치를 결정한다. 롤링 장치 사이의 거리가 알려져 있기 때문에, 즉 또 다른 롤링 장치의 검출이 발생하면, 롤링 장치(10B)의 업데이트된 위치가 계산되고 데이터베이스 서버(110)는 롤링 장치(10B)의 업데이트된 위치로 업데이트된다.
예를 들어, 상기한 롤링 장치(10)는 팔레트, 테이블 및 의자와 같은 물체에 통합되며, 이들 모두는 동일한 정의된 영역, 예를 들어 저장고 내에 있다. 이들 물체 중 일부는 다른 물체보다 더 자주 이동할 것으로 예상된다. 팔레트에 통합된 롤링 장치(A)가 테이블에 통합된 또 다른 롤링 장치(B)를 검출 및 식별하고, B의 타임 스탬프가 기준 위치(X)에서 출발한 이후 더 짧은 주행 시간을 나타낸다고, 즉 B가 A보다 적은 누적 오차를 갖는다고 가정하자. 그렇다면, 롤링 장치(A)는, 예를 들어 클라우드(120)에서 데이터를 검색함으로써, 현재 시간에서의 B의 위치를 데이터베이스 서버(110)에 요청하고 B의 위치에 대한 A의 위치를 수정한다.
롤링 장치(10)가 근처의 여러 롤링 장치(10)를 검출하고 식별하는 경우, 롤링 장치(10)의 업데이트되고 보정된 위치를 계산하기 전에, 근처의 식별된 롤링 장치들(10)의 타임스탬프 및 위치를 비교함으로써 롤링 장치(10)의 실제 위치가 더 최적화할 수 있다. 롤링 장치(10)는 예를 들어 세 개의 다른 롤링 장치(10) 및 이들의 위치를 검출하고 식별할 수 있다. 이후 다른 롤링 장치들(10)이 서로 근접한 타임 스탬프를 갖는 것으로 확인되는데, 이는 기준점 이후 이들의 주행 시간이 유사함을 나타내고, 검출되고 식별된 롤링 장치들(10)에 의해 롤링 장치(10)가 둘러싸여 있는 것으로 확인된다. 이후 롤링 장치(10)의 위치는 세 개의 검출된 롤링 장치들(10)에 의해 정의된 삼각형의 중심에 있도록 계산될 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 업데이트된 위치 정보를 다른 롤링 장치(10)에 제공하기 위해 전용 보정용 롤링 장치(10)가 정의된 영역 주변을 주행하도록 할당된다. 이 실시형태에서, 보정용 롤링 장치(10)는, 일반적으로 기준 위치에서 출발한 이후의 주행 시간이 기준점(X)에서의 마지막 보정 이후 설정된 한계 이상, 예를 들어 5분 이상의 주행 시간인 것을 검출할 때, 기준점(X)에서 자신의 위치를 자주 업데이트하고 보정한다. 이러한 방식으로, 보정용 롤링 장치(10)는 정의된 영역 내에서 작동하는 대부분의 다른 주행 장치보다 더 적은 주행 시간을 나타내는 타임 스탬프를 갖도록 제어될 수 있다.
본 발명은 데이터베이스 서버(110)에 의해 실행될 때 다수의 다른 유사한 롤링 장치(10)와 함께 영역 내에서 작동하는 원격 제어 롤링 장치(10)의 위치를 업데이트 및 보정하기 위한 상기한 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램에 의해 더 정의된다.
일 실시형태에서, 컴퓨터 프로그램은 데이터베이스 서버(110)에 설치되고 실행되며 데이터베이스 서버(110)와 통신하는 장치를 통해 제어된다. 이 장치는 예를 들어 롤링 장치(10)가 통합된 물체의 위치를 제어하기 위한 앱을 실행하는 태블릿 또는 스마트폰일 수 있다.
상기한 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램은, 정의된 영역 내에서 작동하는 롤링 장치(10)의 현재 위치를 업데이트하고, 따라서 롤링 장치가 통합된 물체의 보다 정확한 위치를 제공하는 방식을 제공한다.
시스템은 동일한 영역 내에서 이동시킬 물체에 통합된 수백 개의 롤링 장치(10)를 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 롤링 장치(10)의 위치는 본 발명의 방법에 의해 연속적으로 업데이트된다.
Claims (12)
- 다수의 다른 동일한 원격 제어 롤링 장치(10)와 함께 영역 내에서 작동하는 원격 제어 롤링 장치(10)의 위치를 업데이트하기 위한 방법으로서,
각각의 롤링 장치(10)는:
- 하우징(15)의 제 1 단부에 롤링 요소(20)가 배치되고, 하우징의 다른 단부는 물체와 통합되도록 물체에 삽입되어, 롤링 요소(20)가 표면과 접촉할 때 물체가 원격 제어되고 이동할 수 있는, 하우징(15)과;
- 통신 수단(30), 제어 장치(40), 센서 및 위치 검출 수단(50), 구동 수단(60) 및 전원 공급 장치(70)를 포함하고, 이들 모두는 서로 연결되고 하우징(15) 내에 설치되며, 방법은:
- 영역 내의 모든 롤링 장치(10)의 기준 위치(X)를 획득하는 단계와;
- 영역 내에서 롤링 장치(10)를 구동시키고, 위치 검출 수단(50)에 의해, 기준 위치(X)에 대한 영역 내의 이들의 현재 위치를 업데이트하고, 타임 스탬프가 찍힌 현재 위치를 데이터베이스 서버(110)에 전송하는 단계로서, 타임 스탬프는 기준 위치(X)에서 출발한 이후 롤링 장치(10)가 주행한 시간을 정의하는, 단계와;
- 각각의 롤링 장치(10)에 대해, 다른 롤링 장치(10)가 근처에 있는지 통신 수단(30)에 의해 검출하고, 그렇다면, 하나 이상의 검출된 롤링 장치(10)를 식별하고 데이터베이스 서버(110)에서 이들의 타임 스탬프를 검색하는 단계와;
- 각각의 롤링 장치(10)에 대해, 하나 이상의 검출되고 식별된 근처의 롤링 장치(10)의 타임 스탬프가, 기준 위치(X)에서 출발한 이후, 자체 타임 스탬프로 표시된 것보다 더 적은 주행 시간을 나타내는지 확인하고, 그렇다면, 검출되고 식별된 롤링 장치(10)의 현재 위치를 데이터베이스 서버(110)에 요청하는 단계와;
- 기준 위치(X)에서 출발한 이후 더 적은 주행 시간을 나타내는 타임 스탬프를 갖는 하나 이상의 검출되고 식별된 근처의 롤링 장치(10)의 위치에 대한 현재 위치 및 거리를 결정함으로써 롤링 장치(10)의 현재 위치를 업데이트하는 단계와;
- 롤링 장치(10)의 업데이트된 현재 위치로 데이터베이스 서버(110)를 업데이트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
원격 제어 롤링 장치(10)가 작동하는 영역의 매핑은 영역의 디지털 차원 모델을 정의하기 위해 LiDAR를 사용하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
롤링 장치(10)용 충전소가 배치되는 위치로 기준 위치(X)를 정의하는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
롤링 장치(10)가 작동하는 영역을 향하는 거리 영상 카메라를 사용하여 기준 위치(X)를 획득하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
근처의 롤링 장치(10)로부터 전송된 코딩된 광을 수신함으로써 근처의 롤링 장치(10)를 식별하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상대 각도 및 회전 정보를 제공하는 롤링 장치(10) 내의 인코더를 사용하고, 이전에 결정된 위치를 기반으로 현재 위치를 계산하며, 각도 및 회전 정보를 기반으로 해당 위치를 전진시킴으로써 롤링 장치(10)의 현재 위치를 획득하는 방법.
- 제 6 항에 있어서,
롤링 장치(10) 및 롤링 장치(10)가 작동하는 정의된 영역을 향하는 카메라에 의해 롤링 장치(10)의 현재 위치를 결정하는 방법.
- 제 7 항에 있어서,
인코더와 카메라로부터 획득된 위치 정보를 결합하고, 노이즈 제거를 위해 칼만 필터링을 적용함으로써 롤링 장치(10)의 현재 위치를 업데이트하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
롤링 장치(10)의 기준 위치(X)에서의 위치 데이터를 자주 업데이트하는 보정용 롤링 장치(10)를 제공하고, 보정용 롤링 장치(10)는 업데이트된 위치 정보를 다른 롤링 장치(10)에 제공하기 위해 정의된 영역 내에서 구동되는, 방법.
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 롤링 장치(10)를 검출하고 이들에 대한 거리를 결정하기 위한 센서로서 UWB 칩을 사용하는 방법.
- 다수의 다른 유사한 롤링 장치(10)와 함께 영역 내에서 작동하는 원격 제어 롤링 장치(10)의 위치를 업데이트하기 위한 시스템으로서, 각각의 롤링 장치(10)는:
- 하우징(15)의 제 1 단부에 롤링 요소(20)가 배치되고, 하우징의 다른 단부는 물체와 통합되도록 물체에 삽입되어, 롤링 요소(20)가 표면과 접촉할 때 물체가 원격 제어되고 이동할 수 있는, 하우징(15)과;
- 통신 수단(30), 제어 장치(40), 센서 및 위치 검출 수단(50), 구동 수단(60) 및 전원 공급 장치(70)를 포함하고, 이들 모두는 서로 연결되고 하우징(15) 내에 설치되며, 시스템은:
제 1 항 내지 제 10 항에 따른 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 데이터베이스 서버(110)에서 실행할 때 정의된 영역 내에서 작동하는 롤링 장치(10)의 위치를 업데이트하고 보정하도록 구성된 데이터베이스 서버(110)에 연결된 액세스 포인트(100)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 데이터베이스 서버(110)에 의해 실행될 때 다수의 다른 유사한 롤링 장치(10)와 함께 영역 내에서 작동하는 원격 제어 롤링 장치(10)의 위치를 업데이트 및 보정하기 위한 제 1 항 내지 제 10 항에 따른 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램.
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