KR20230005523A - 덤프트럭을 위한 충돌방지 보조 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 덤프트럭을 위한 충돌방지 보조 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시의 일 측면에 의하면, 트럭을 위한 전방 충돌방지 보조(forward collision-avoidance assist) 장치에 있어서, 상기 트럭에 포함된 엔진이 동작하는 상태에서, 상기 트럭에 포함된 적재함(loading box)의 무게를 측정하는 무게감지부(weight detection unit); 상기 적재함의 무게에 기초하여, 상기 트럭이 제동하는 경우 상기 트럭에 입력되는 제동력을 의미하는 전체제동력(total braking force)을 결정하고, 상기 트럭에 포함된 주행휠(driving wheel) 및 적재휠(loading wheel)에 각각 입력되는 제동력 간의 분배비율(distribution ratio)을 산출하는 산출부(calculation unit); 상기 트럭에 포함된 적어도 하나의 센서를 이용하여, 상기 트럭과 전방에 위치한 위험물체 간의 충돌위험(collision risk)이 존재하는지 여부를 판단하는 위험판단부(risk determining unit); 및 상기 위험판단부에 의하여 상기 충돌위험이 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 전체제동력 및 상기 분배비율에 기초하여 상기 트럭에 포함된 적어도 하나의 모듈을 제어하는 제어부(control unit)를 포함하는, 전방 충돌방지 보조 장치를 제공한다.

Description

덤프트럭을 위한 충돌방지 보조 방법 및 장치 {Method And Apparatus for Assisting Collision Avoidance for Dump Truck}
본 개시는 덤프트럭을 위한 충돌방지 보조 방법 및 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 덤프트럭에 포함된 적재함의 무게를 감지하고, 적재함의 무게에 기초하여 덤프트럭에 포함된 적어도 하나의 브레이크 패드에 입력되는 제동력을 제어하는, 덤프트럭을 위한 충돌방지 보조 방법 및 장치에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 개시의 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
자율주행(autonomous driving) 기술과 관련하여, 도로를 주행 중인 차량과 전방차량(front-view vehicle) 간의 충돌을 방지하기 위한 전방충돌 방지 보조(FCA: Forward Collision-Avoidance Assist) 기술이 연구되고 있다. 예컨대, 도로를 주행 중인 차량과 전방차량 간의 거리가 기 설정된 임계치 이하인 것으로 판단한 경우, 충돌방지 보조 장치(collision-avoidance assist device)가 운전자에게 전방차량과의 충돌위험을 경고하거나, 충돌방지 보조 장치가 자율적으로 차량에 포함된 제동계통(brake system)을 제어한다.
한편, 적재함을 포함하는 덤프트럭이 고속으로 주행하는 경우, 적재함에 적재된 화물의 무게로 인하여, 전방차량과의 충돌위험이 존재하는 상황에서 운전자가 긴급 제동에 실패하는 경우가 있다. 덤프트럭의 차체는 크기가 크고 무거우며, 적재함에 적재되는 화물이 토사(soil) 및 골재(aggregate)와 같은 산업용 재료이므로, 덤프트럭과 일반 차량 간에 교통사고가 발생하는 경우, 인명 및 재산 피해가 발생하게 된다. 하지만, 현재 자율주행 관련 기술분야에서, 덤프트럭에 적용되는 전방충돌 방지 기능은 승용차(passenger car)에 적용되는 전방충돌 방지 기능과 차이점이 적은 실정이다.
따라서, 덤프트럭에 적재된 화물의 무게를 고려하여, 덤프트럭에 입력되는 제동력을 제어함으로써 차량의 주행 안전성(driving stability)을 확보하기 위한, 덤프트럭에 특화된 충돌방지 보조 기술이 필요하다.
일 실시예에 따른 전방 충돌방지 보조 장치는, 트럭에 포함된 적재함의 무게에 기초하여 트럭에 가해지는 제동력을 제어하는 기능을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 전방 충돌방지 보조 장치는, 트럭과 전방의 위험물체 간의 충돌이 불가피한 경우, 트럭의 전면범퍼에 포함된 에어백을 작동시키고, 적재함의 각도를 변경하여 적재된 화물을 배출하는 기능을 제공할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 트럭을 위한 전방 충돌방지 보조(forward collision-avoidance assist) 장치에 있어서, 상기 트럭에 포함된 엔진이 동작하는 상태에서, 상기 트럭에 포함된 적재함(loading box)의 무게를 측정하는 무게감지부(weight detection unit); 상기 적재함의 무게에 기초하여, 상기 트럭이 제동하는 경우 상기 트럭에 입력되는 제동력을 의미하는 전체제동력(total braking force)을 결정하고, 상기 트럭에 포함된 주행휠(driving wheel) 및 적재휠(loading wheel)에 각각 입력되는 제동력 간의 분배비율(distribution ratio)을 산출하는 산출부(calculation unit); 상기 트럭에 포함된 적어도 하나의 센서를 이용하여, 상기 트럭과 전방에 위치한 위험물체 간의 충돌위험(collision risk)이 존재하는지 여부를 판단하는 위험판단부(risk determining unit); 및 상기 위험판단부에 의하여 상기 충돌위험이 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 전체제동력 및 상기 분배비율에 기초하여 상기 트럭에 포함된 적어도 하나의 모듈을 제어하는 제어부(control unit)를 포함하는, 전방 충돌방지 보조 장치를 제공한다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 트럭을 위한 전방 충돌방지 보조(forward collision-avoidance assist) 방법에 있어서, 상기 트럭에 포함된 엔진이 동작하는 상태에서, 상기 트럭에 포함된 적재함(loading box)의 무게를 측정하는 무게감지 과정; 상기 적재함의 무게에 기초하여, 상기 트럭이 제동하는 경우 상기 트럭에 입력되는 제동력을 의미하는 전체제동력(total braking force)을 결정하고, 상기 트럭에 포함된 주행휠(driving wheel) 및 적재휠(loading wheel)에 각각 입력되는 제동력 간의 분배비율(distribution ratio)을 산출하는 산출 과정; 상기 트럭에 포함된 적어도 하나의 센서를 이용하여, 상기 트럭과 전방에 위치한 위험물체 간의 충돌위험(collision risk)이 존재하는지 여부를 판단하는 위험판단 과정; 및 상기 위험판단 과정에 의하여 상기 충돌위험이 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 전체제동력 및 상기 분배비율에 기초하여 상기 트럭에 포함된 적어도 하나의 모듈을 제어하는 제어 과정을 포함하는, 전방 충돌방지 보조 방법을 제공한다.
일 실시예에 의하면, 전방 충돌방지 보조 방법 및 장치는 적재함의 무게에 기초하여 차량에 가해지는 제동력을 제어하므로, 트럭의 주행 안정성을 향상시키며, 차량 사고로 인한 인명 및 재산 피해를 사전에 방지하는 효과가 있다.
일 실시예에 의하면, 전방 충돌방지 보조 방법 및 장치는 트럭과 전방의 위험물체 간의 충돌이 불가피한 경우, 적재함에 적재된 화물을 트럭으로부터 배출함으로써 트럭의 제동거리(braking distance)를 현저히 단축시키는 효과가 있다.
일 실시예에 의하면, 전방 충돌방지 보조 방법 및 장치는 종래의 트럭에 포함된 센서 및 후방 카메라(rear camera)를 활용할 수 있으므로, 추가적인 하드웨어 비용 없이도 전방 충돌방지 기능을 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 전방 충돌방지 보조 장치가 적용되는 트럭의 예시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 전방 충돌방지 보조 장치를 설명하기 위한 블록구성도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 전방 충돌방지 보조 장치에 포함된 산출부가, 전체제동력 및 분배비율을 산출하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 전방 충돌방지 보조 장치가, 전방에 위치한 위험 물체와 트럭의 충돌이 불가피한 경우, 충돌에 따른 피해를 최소화하는 실시예를 도시한 예시도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 전방 충돌방지 보조 장치가, 트럭과 전방에 위치한 위험물체 간의 충돌위험이 존재하는지 여부를 판단하는 실시예를 도시한 예시도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 전방 충돌방지 보조 방법이 포함하는 각 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 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 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 명세서에 기재된 '……부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
최근 자율주행 구현과 관련하여, 도로를 주행 중인 차량과 해당 차량의 전방에 위치한 위험물체 간의 충돌을 방지하기 위한, 전방 충돌방지 보조(FCA: Forward Collision-Avoidance Assist) 기술이 향상되고 있다. 본 개시의 실시예의 경우, 트럭을 위한 충돌방지 보조 방법 및 장치를 제안한다. 보다 자세하게는, 트럭에 포함된 적재함의 무게를 감지하고, 적재함의 무게에 기초하여 트럭에 가해지는 제동력을 제어하는 새로운 방법 및 장치를 제안한다. 한편, 본 개시의 일부 실시예에서는, 트럭이 덤프트럭(dump truck)인 것으로 가정하고 있으나, 본 개시의 일 실시예에 따른 전방 충돌방지 보조 방법 및 장치는 적재함의 각도를 변경할 수 있는 모든 차량, 예컨대 트레일러 트럭(trailer truck)에도 적용될 수 있다.
첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 개시의 예시적인 실시 형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 개시가 실시될 수 있는 유일한 실시 형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 전방 충돌방지 보조 장치가 적용되는 트럭의 예시도이다.
본 개시의 일 실시예에서는, 편의를 위하여 전방 충돌방지 보조 장치가 도 1에 도시된 덤프트럭에 적용되는 것으로 설명하고 있으나, 전방 충돌방지 보조 장치가 적용되는 차종은 반드시 이에 제한되지 않는다.
본 개시에 따른 전방 충돌방지 보조 장치가 적용되는 트럭(100)은 화물을 적재할 수 있는 적재함(loading box, 102)을 포함한다. 여기서, 트럭(100)은, 화물이 적재함(102)의 후면으로 배출되는 리어덤프(rear dump), 화물이 적재함(102)의 측면으로 배출되는 사이드덤프(side dump), 화물이 적재함(102)의 후면 또는 측면으로 배출되는 3방향 덤프(3-way dump) 및 화물이 적재함(102) 하부로부터 배출되는 바텀덤프(bottom dump) 중 어느 하나에 해당하는 덤프트럭(dump truck)일 수 있다. 트럭(100)은 전면범퍼(front bumper, 104)에 에어백(air bag, 106)을 구비하고 있어, 트럭(100)과 전방에 위치한 위험물체 간의 충돌이 불가피한 상황에서, 충돌이 발생하는 즉시 에어백(106)이 동작한다. 이로써, 전방 충돌방지 보조 장치는, 전방에 위치한 위험물체, 예컨대 전방차량(front-view vehicle)과 트럭(100) 간의 충돌로 인하여 전방차량의 탑승자 및 덤프트럭의 탑승자에게 가해지는, 충격을 완화할 수 있게 되는 효과가 있다. 한편, 도 1에 도시된 에어백(106)의 위치는 본 개시의 일 실시예에 따른 것이며, 에어백(106)이 설치되는 구체적인 위치는 실시예에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 전방 충돌방지 보조 장치를 설명하기 위한 블록구성도이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전방 충돌방지 보조 장치(forward collision-avoidance assist device, 200)는 무게감지부(weight detection unit, 202), 산출부(calculation unit, 204), 위험판단부(risk determining unit, 206) 및 제어부(control unit, 208)를 전부 또는 일부 포함한다.
도 2에 도시된 전방 충돌방지 보조 장치(200)는 본 개시의 일 실시예에 따른 것으로서, 도 2에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 전방 충돌방지 보조 장치(200)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다. 예컨대, 전방 충돌방지 보조 장치(200)는 후면감지부(rear detection unit, 미도시)을 더 포함할 수 있으며, 후면감지부는 트럭의 후면에 포함된 카메라를 이용하여 트럭의 후방에서 주행 중인 차량이 존재하는지 여부를 감지할 수 있다. 후면감지부의 동작에 의하여, 본 개시의 일 실시예에 따른 전방 충돌방지 보조 장치(200)는, 전방 충돌방지 보조 장치(200)가 탑재된 트럭(100)과 전방에 위치한 위험물체 간의 충돌이 불가피한 상황에서, 적재함(102)에 적재된 화물을 배출할 수 있다. 이로써, 트럭(100)과 위험물체 간의 충돌에 따른 충격을 최소화할 수 있는 효과가 있다. 후면감지부를 이용한 전방 충돌방지 보조 장치(200)의 동작은, 도 4에서 후술하도록 한다.
무게감지부(weight detection unit, 202)는 트럭에 포함된 엔진이 동작하는 상태에서, 트럭에 포함된 적재함(102)의 무게를 측정한다. 여기서, 무게감지부(202)는 하중센서(weighing sensor), 예컨대 압력을 전기적 출력(electrical output)으로 전환하는 로드셀(load cell)을 이용하여, 적재함(102)의 무게를 측정할 수 있으나, 무게감지부(202)가 이용하는 센서의 구체적인 종류는 이에 제한되지 않는다.
산출부(calculation unit, 204)는 무게감지부(202)에 의하여 측정된 적재함(102)의 무게에 기초하여, 트럭(100)이 제동하는 경우 트럭(100)에 입력되는 제동력을 의미하는, 전체제동력(total braking force)을 결정한다. 또한, 산출부(204)는 트럭에 포함된 주행휠(driving wheel) 및 적재휠(loading wheel)에 각각 입력되는 제동력 간의 분배비율(distribution ratio)을 산출한다. 본 개시에 따른 주행휠은, 트럭의 운전자 및 스티어링 휠(steering wheel)이 위치하는 트럭의 전면부와 관련하여, 트럭의 전면부에 위치한 휠을 통칭한다. 예컨대, 도 1에 도시된 트럭(100)에서, 운전실(cab) 하부에 위치하는 적어도 하나의 휠을 주행휠이라고 지칭할 수 있다. 따라서, 본 개시의 일 실시예에 따른 주행휠은 차량이 휠에 동력을 전달하는 방식, 예컨대 전륜구동(FWD: Front Wheel Drive) 또는 후륜구동(RWD: Rear Wheel Drive)과 관련되는 것으로 해석되지는 않는다. 한편, 본 개시에 따른 적재휠은 적재함(102)이 위치하는 트럭의 후면부와 관련하여, 트럭의 후면부에 위치한 휠을 통칭한다. 예컨대, 도 1에 도시된 트럭(100)에서, 적재함(102) 하부에 위치하는 적어도 하나의 휠을 적재휠이라고 지칭할 수 있다. 트럭(100) 전체에 가해지는 전체제동력이, 산출부(204)의 산출 결과에 기초하여 주행휠 및 적재휠에 각각 분배된다. 따라서, 주행휠에 가해지는 제동력과 적재휠에 가해지는 제동력을 합산하면 전체제동력과 같게 된다. 일 실시예에서, 주행휠 및 적재휠에 각각 가해지는 제동력 간의 분배비율이 4 대 6 인 경우, 주행휠에 가해지는 제동력은 전체제동력의 0.4 배와 같고, 적재휠에 가해지는 제동력은 전체제동력의 0.6 배와 같게 된다. 다른 실시예에서, 주행휠 및 적재휠에 각각 가해지는 제동력 간의 분배비율이 3 대 7 인 경우, 주행휠에 가해지는 제동력은 전체제동력의 0.3 배와 같고, 적재휠에 가해지는 제동력은 전체제동력의 0.7 배와 같게 된다. 산출부(204)가 무게감지부(202)에 의하여 측정된 적재함(102)의 무게에 기초하여, 전체제동력 및 분배비율을 산출하는 구체적인 과정은, 도 3을 참조하여 후술한다.
위험판단부(risk determining unit, 206)는 트럭(100)에 포함된 적어도 하나의 센서(미도시)를 이용하여, 전방에 위치한 위험물체와 트럭(100) 간의 충돌위험(collision risk)이 존재하는지 여부를 판단한다. 일 실시예에서, 트럭(100)에 포함된 적어도 하나의 센서는 펄스 레이저빔(pulsed laser beam)을 조사하고, 외부물체(external object)에 의하여 반사된 신호에 기초하여 객체의 존재여부 및 종류를 탐지하는 라이다(LiDAR: Light Detection and Ranging)일 수 있다. 위험판단부가 충돌위험이 존재하는지를 판단하는 방법은 도 5에서 후술한다.
제어부(control unit, 208)는, 위험판단부(206)에 의하여 트럭(100)과 위험물체 간의 충돌위험이 존재하는 것으로 판단된 경우, 산출부(204)에 의하여 산출된 전체제동력 및 분배비율에 기초하여 트럭(100)에 포함된 적어도 하나의 모듈을 제어한다. 여기서, 트럭(100)에 포함된 적어도 하나의 모듈은, 예컨대 조향계통(steering system), 제동계통(braking system) 및 동력전달장치(power transmission device) 중 어느 하나일 수 있다. 제어부(208)가 트럭(100)에 포함된 적어도 하나의 모듈을 제어하여 충돌 상황에서 피해를 최소화하는 실시예는 도 4에서 후술한다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 전방 충돌방지 보조 장치에 포함된 산출부가, 전체제동력 및 분배비율을 산출하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
트럭(100)의 엔진이 작동하는 경우, 무게감지부(202)는 적재함(102)의 무게를 감지한다(S300).
산출부(204)는, 무게감지부(202)에 의하여 적재함(102)에 화물이 적재되지 않은 것으로 판단된 경우(S302), 트럭(100)이 제동하는 상황에서 기 설정된 표준제동력(standard braking force)이 트럭(100)에 입력되도록, 표준제동력을 전체제동력으로 설정한다(S304). 예컨대, 무게감지부(202)가 감지한 적재함(102)의 무게가, 화물이 적재되지 않은 상태의 적재함(102)의 무게와 동일한 경우, 적재함(102)에 화물이 적재되지 않은 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 화물이 적재되지 않은 상태의 적재함의 무게는, 전방 충돌방지 보조 장치(200)에 포함된 메모리(미도시)에 기 저장될 수 있다. 한편, 트럭(100)이 제동하는 경우, 표준제동력이 트럭(100)에 가해지도록 설정된 상태에서, 트럭(100)이 도로를 주행하는 주행상태(driving state)를 컴포트모드(comfort mode)라고 지칭할 수 있다.
적재함(102)에 화물이 적재된 것으로 판단된 경우(S302), 무게감지부(202)는 적재함(102)의 무게가 기 설정된 제1 기준값(first criteria value) 이하인지 여부를 판단한다(S306). 여기서, 제1 기준값은 트럭(100)의 최대적재량에 대하여 0.3 배에 해당하는 무게일 수 있으나, 제1 기준값의 구체적인 수치는 본 개시의 실시 형태에 따라 변경될 수 있다. 예컨대, 트럭(100)의 최대적재량이 25 톤(ton)인 경우, 제1 기준값이 25 톤의 0.3 배인 7.5 톤인 것으로 설정될 수 있다.
산출부(204)는, 무게감지부(202)에 의하여 적재함(102)의 무게가 제1 기준값 이하인 것으로 판단된 경우 트럭(100)이 제동하는 상황에서, 트럭(100)에 입력되는 제동력이 표준제동력의 1.1 배 내지 1.2 배에 해당하는 값이 되도록 전체제동력을 설정한다(S308). 즉, 산출부(204)는 적재함(102)에 화물이 적재되어 있는 경우 트럭(100)이 제동하는 상황에서, 트럭(100)에 입력되는 전체제동력을, 표준제동력으로부터 약 10 % 내지 20 % 가량 증가시킴으로써, 트럭(100)의 제동거리를 단축시킬 수 있게 된다. 여기서, 표준제동력의 1.1 배 내지 1.2 배의 제동력이 트럭(100)에 입력되는 전체제동력으로 설정된 상태에서, 트럭(100)이 도로를 주행하는 주행상태(driving state)를 노멀모드(normal mode)라고 지칭할 수 있다. 한편, 과정 S308에서 설정되는 전체제동력의 크기는, 트럭(100)의 제동거리를 단축시키기 위한 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 실시 형태에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
적재함(102)의 무게가 제1 기준값을 초과하는 것으로 판단된 경우, 무게감지부(202)는 적재함(102)의 무게가 기 설정된 제2 기준값(second criteria value) 이하인지 여부를 판단한다(S310). 여기서, 제2 기준값은 트럭(100)의 최대적재량에 대하여 0.6 배에 해당하는 무게일 수 있으나, 제2 기준값의 구체적인 수치는 본 개시의 실시 형태에 따라 변경될 수 있다. 예컨대, 트럭(100)의 최대적재량이 25 톤(ton)인 경우, 제2 기준값은 25 톤의 0.6 배인 15 톤인 것으로 설정될 수 있다.
산출부(204)는, 무게감지부(202)에 의하여 적재함(102)의 무게가 제2 기준값 이하인 것으로 판단된 경우 트럭(100)이 제동하는 상황에서, 트럭(100)에 입력되는 제동력이 표준제동력의 1.1 배 내지 1.2 배에 해당하는 값이 되도록 전체제동력을 설정한다(S312). 또한, 산출부(204)는 주행휠에 가해지는 제동력과 적재휠에 가해지는 제동력의 비율이 4 대 6 이 되도록 분배비율을 설정한다(S312). 상술한 바와 같이, 주행휠에 입력되는 제동력과 적재휠에 입력되는 제동력을 합산하는 경우 전체제동력과 같은 크기를 갖게 되므로, 주행휠에 입력되는 제동력은 전체제동력의 0.4 배, 적재휠에 입력되는 제동력은 전체제동력의 0.6 배에 해당하게 된다. 즉, 산출부(204)의 동작은 적재함(102) 측에 위치하는 휠에 가해지는 제동력의 비율을 증가시킴으로써, 트럭(100)의 제동력을 단축시킬 수 있는 효과가 있다. 여기서, 표준제동력의 1.1 배 내지 1.2 배의 제동력이 트럭(100)에 입력되는 전체제동력으로 설정되며, 주행휠과 적재휠 간의 제동력이 4 대 6의 비율로 분배된, 트럭(100)의 주행상태를 제1 하드모드(first hard mode)라고 지칭할 수 있다. 한편, 과정 S312에서 설정되는 전체제동력 및 분배비율의 구체적인 수치는 본 개시의 실시 형태에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
산출부(204)는, 무게감지부(202)에 의하여 적재함(102)의 무게가 제2 기준값을 초과하는 것으로 판단된 경우 트럭(100)이 제동하는 상황에서, 트럭(100)에 입력되는 제동력이 표준제동력의 1.21 배 내지 1.32 배에 해당하는 값이 되도록 전체제동력을 설정한다(S314). 또한, 산출부(204)는 주행휠에 가해지는 제동력과 적재휠에 가해지는 제동력의 비율이 3 대 7 이 되도록 분배비율을 설정한다(S314). 과정 S314에서 설정되는 전체제동력의 크기는, 제1 하드모드에서 설정된 전체제동력으로부터 10 % 가량 증가된 제동력에 해당한다. 상술한 바와 같이, 주행휠에 입력되는 제동력과 적재휠에 입력되는 제동력을 합산하는 경우 전체제동력과 같은 크기를 갖게 되므로, 주행휠에 입력되는 제동력은 전체제동력의 0.3 배, 적재휠에 입력되는 제동력은 전체제동력의 0.7 배에 해당하게 된다. 즉, 산출부(204)의 동작은, 적재함(102)에 제2 기준값을 초과하는 무게의 화물이 적재된 경우, 적재함(102) 측에 위치하는 휠에 가해지는 제동력의 비율을 더욱 증가시킴으로써, 트럭(100)의 제동력을 단축시킬 수 있는 효과가 있다. 여기서, 표준제동력의 1.21 배 내지 1.32 배의 제동력이 트럭(100)에 입력되는 전체제동력으로 설정되며, 주행휠과 적재휠 간의 제동력이 3 대 7의 비율로 분배된, 트럭(100)의 주행상태를 제2 하드모드(second hard mode)라고 지칭할 수 있다. 한편, 과정 S314에서 설정되는 전체제동력 및 분배비율의 구체적인 수치는 본 개시의 실시 형태에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 전방 충돌방지 보조 장치가, 전방에 위치한 위험 물체와 트럭의 충돌이 불가피한 경우, 충돌에 따른 피해를 최소화하는 실시예를 도시한 예시도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 전방 충돌방지 보조 장치가, 트럭과 전방에 위치한 위험물체 간의 충돌위험이 존재하는지 여부를 판단하는 실시예를 도시한 예시도이다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 전방 충돌방지 보조 장치(200)가 트럭(100)과 트럭의 전방에 위치한 위험물체 간의 충돌위험이 존재하는지 여부를 판단하고, 충돌이 불가피한 상황에서 피해를 최소화하기 위하여, 트럭(100)에 포함된 적어도 하나의 모듈을 제어하는 실시예를 설명한다.
도 4의 (a)를 참조하면, 위험판단부(206)는 트럭의 전면부에 설치된 적어도 하나의 센서를 이용하여 전방에 위치한 위험물체(400)가 존재하는지 여부를 감지한다. 상술한 바와 같이, 트럭(100)에 포함된 적어도 하나의 센서는 펄스 레이저빔(pulsed laser beam)을 조사하고, 외부물체(external object)에 의하여 반사된 신호에 기초하여 객체의 존재여부 및 종류를 탐지하는 라이다(LiDAR: Light Detection and Ranging)일 수 있으나, 센서의 종류는 이에 한정되지 않는다.
도 4의 (b)를 참조하면, 전방 감지범위(front-view detection range, 406) 이내에 위험물체(400)가 존재하는 것으로 판단된 경우, 위험판단부(206)는 트럭(100)과 위험물체(400) 간의 충돌시간(TTC: Time-To-Collision)을 산출함으로써, 트럭(100)과 전방에 위치한 위험물체(400) 간의 충돌위험이 존재하는지 여부를 판단한다. 위험판단부(206)는, 트럭(100)이 자기주행 차로(ego-lane)에서 옆 차선(side-lane, 404)으로 주행차로를 변경하기 위한 시간 및 트럭(100)이 제동에 의하여 정지하기까지 필요한 시간이 TTC보다 큰 경우, 트럭과 위험물체 간의 충돌이 불가피한 것으로 판단한다. 후면감지부는, 위험판단부(206)에 의하여 트럭(100)과 위험물체(400) 간의 충돌이 불가피한 것으로 판단된 경우, 트럭(100)의 후면에 장착된 카메라를 이용하여, 후방 감지범위(rear-view detection range, 408) 내에 후방에 주행 중인 차량이 존재하는지 감지한다. 후면감지부에 의하여 트럭(100)의 후방에 주행 중인 차량이 존재하지 않는 것으로 판단된 경우, 제어부(208)는 트럭(100)의 제동거리를 감소시키기 위하여, 트럭(100)에 포함된 동력전달장치(power transmission device)를 이용하여 적재함(102)의 각도를 변경함으로써 적재함(102)에 적재된 화물을 트럭(100)으로부터 배출시킨다. 여기서, 제어부(208)가 적재함(102)의 각도를 변경하는 경우, 지면에 대한 적재함(102)의 각도는 60 도 내지 70 도일 수 있다. 제어부(208)는 트럭(100)과 위험물체 간의 충돌이 발생하는 즉시, 충돌로 인한 충격을 완화하기 위하여 트럭의 전면범퍼(104)에 포함된 에어백(106)을 작동시킨다.
도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 적재함에 적재된 화물(410)이 트럭(100)으로부터 배출되어 트럭(100)의 전체 무게가 감소하고, 트럭(100)의 제동거리가 현저히 감소하므로 트럭(100)과 위험물체 간의 충돌로 인한 충격이 완화되는 효과가 있다.
도 5를 참조하면, 위험판단부(206)는 기계학습(machine learning)에 기반하여, 전방에 위치한 위험물체(400)와 트럭(100) 간의 충돌위험이 존재하는지 여부를 판단한다. 예컨대, 위험판단부(206)는, 회귀 알고리즘(regression algorithm)을 이용하여 기 학습된 충돌시간 산출 모델(TTC calculating model)에, 트럭(100)의 속도, 위험물체(400)와 트럭 간의 상대거리(relative-range), 위험물체(400)의 종류 및 형태를 입력하여 TTC를 산출할 수 있다. 차량이 센서를 이용하여 전방에 위치한 객체의 종류 및 TTC를 산출하는 기술은, 해당 기술분야에서 일반적인 바, 더 이상의 설명은 생략한다. 일 실시예에서, 위험물체(400)는 도 5의 (a)에 도시된 전방차량(front-view vehicle), 도 5의 (b)에 도시된 가드레일(guard rail, 500) 및 그 밖의 보행자(pedestrian)일 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 전방 충돌방지 보조 방법이 포함하는 각 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
전방 충돌방지 보조 방법이 포함하는 각 과정에 대하여는 도 2 내지 도 5에서 구체적으로 설명하였으므로, 이하 중복되는 설명은 생략한다.
무게감지부(202)는 트럭(100)에 포함된 엔진이 동작하는 상태에서, 트럭(100)에 포함된 적재함(102)의 무게를 측정한다(S600).
산출부(204)는 적재함(102)의 무게에 기초하여, 트럭(100)이 제동하는 경우 트럭(100)에 입력되는 제동력을 의미하는 전체제동력을 결정하고, 트럭(100)에 포함된 주행휠 및 적재휠에 각각 입력되는 제동력 간의 분배비율을 산출한다(S602). 산출부(204)가 적재함(102)의 무게에 따라서, 전체제동력 및 분배비율을 설정하는 구체적인 과정은 도 3을 참조하여 자세히 설명한 바, 중복되는 설명은 생략한다.
위험판단부(206)는 트럭(100)에 포함된 적어도 하나의 센서를 이용하여, 트럭(100)과 전방에 위치한 위험물체(400) 간의 충돌위험이 존재하는지 여부를 판단한다(S604).
제어부(208)는, 위험판단부(206)에 의하여 충돌위험이 존재하는 것으로 판단된 경우, 산출부(204)에 의하여 산출된 전체제동력 및 분배비율에 기초하여, 트럭(100)에 포함된 적어도 하나의 모듈을 제어한다(S606).
도 3 및 도 6에서는 각각의 과정들을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일부 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하다. 다시 말해, 본 발명의 일부 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일부 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 3 및 도 6에 기재된 과정을 변경하여 실행하거나 각각의 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 3 및 도 6은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 설명되는 장치 및 방법의 다양한 구현예들은, 프로그램가능 컴퓨터에 의하여 구현될 수 있다. 여기서, 컴퓨터는 프로그램가능 프로세서, 데이터 저장 시스템(휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 다른 종류의 저장 시스템이거나 이들의 조합을 포함함) 및 적어도 한 개의 커뮤니케이션 인터페이스를 포함한다. 예컨대, 프로그램가능 컴퓨터는 서버, 네트워크 기기, 셋탑 박스, 내장형 장치, 컴퓨터 확장 모듈, 개인용 컴퓨터, 랩탑, PDA(Personal Data Assistant), 클라우드 컴퓨팅 시스템 또는 모바일 장치 중 하나일 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 트럭 102: 적재함
104: 전면범퍼 106: 에어백
200: 전방 충돌방지 보조 장치 202: 무게감지부
204: 산출부 206: 위험판단부
208: 제어부 400: 위험물체
402: 중앙선 404: 차선
406: 전방 감지범위 408: 후방 감지범위
410: 화물 500: 가드레일

Claims (16)

  1. 트럭을 위한 전방 충돌방지 보조(forward collision-avoidance assist) 장치에 있어서,
    상기 트럭에 포함된 엔진이 동작하는 상태에서, 상기 트럭에 포함된 적재함(loading box)의 무게를 측정하는 무게감지부(weight detection unit);
    상기 적재함의 무게에 기초하여, 상기 트럭이 제동하는 경우 상기 트럭에 입력되는 제동력을 의미하는 전체제동력(total braking force)을 결정하고, 상기 트럭에 포함된 주행휠(driving wheel) 및 적재휠(loading wheel)에 각각 입력되는 제동력 간의 분배비율(distribution ratio)을 산출하는 산출부(calculation unit);
    상기 트럭에 포함된 적어도 하나의 센서를 이용하여, 상기 트럭과 전방에 위치한 위험물체 간의 충돌위험(collision risk)이 존재하는지 여부를 판단하는 위험판단부(risk determining unit); 및
    상기 위험판단부에 의하여 상기 충돌위험이 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 전체제동력 및 상기 분배비율에 기초하여 상기 트럭에 포함된 적어도 하나의 모듈을 제어하는 제어부(control unit)
    를 포함하는, 전방 충돌방지 보조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산출부는,
    상기 무게감지부에 의하여 상기 적재함에 화물이 적재되지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 트럭이 제동하는 상황에서 기 설정된 표준제동력(standard braking force)이 상기 트럭에 입력되도록, 상기 전체제동력을 결정하는, 전방 충돌방지 보조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 산출부는,
    상기 무게감지부에 의하여 상기 적재함의 무게가 기 설정된 제1 기준값 이하인 것으로 판단된 경우, 상기 트럭이 제동하는 상황에서 상기 트럭에 입력되는 제동력이, 상기 표준제동력의 1.1 배 내지 1.2 배에 해당하는 값이 되도록 상기 전체제동력을 결정하는, 전방 충돌방지 보조 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 산출부는,
    상기 무게감지부에 의하여 상기 적재함의 무게가 기 설정된 제1 기준값을 초과하고 기 설정된 제2 기준값 이하인 것으로 판단된 경우,
    상기 트럭이 제동하는 상황에서 상기 트럭에 입력되는 제동력이, 상기 표준제동력의 1.1 배 내지 1.2 배에 해당하는 값이 되도록 상기 전체제동력을 결정하고,
    상기 주행휠에 입력되는 제동력이 전체제동력의 0.4 배에 해당하는 값을 갖고, 상기 적재휠에 입력되는 제동력이 전체제동력의 0.6 배에 해당하는 값을 갖도록, 상기 분배비율을 산출하는, 전방 충돌방지 보조 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 산출부는,
    상기 무게감지부에 의하여 상기 적재함의 무게가 기 설정된 제2 기준값을 초과하는 것으로 판단된 경우,
    상기 트럭이 제동하는 상황에서 상기 트럭에 입력되는 제동력이, 상기 표준제동력의 1.21 배 내지 1.32 배에 해당하는 값이 되도록 상기 전체제동력을 결정하고,
    상기 주행휠에 입력되는 제동력이 전체제동력의 0.3 배에 해당하는 값을 갖고, 상기 적재휠에 입력되는 제동력이 전체제동력의 0.7 배에 해당하는 값을 갖도록, 상기 분배비율을 산출하는, 전방 충돌방지 보조 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 산출부는,
    상기 전체제동력 및 상기 분배비율을 결정하기 위하여, 상기 트럭에 대한 최대적재량의 0.3 배에 해당하는 적재함의 무게를 제1 기준값으로 설정하고, 상기 트럭에 대한 최대적재량의 0.6 배에 해당하는 적재함의 무게를 제2 기준값으로 설정하는, 전방 충돌방지 보조 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    트럭의 후면에 장착된 카메라를 이용하여 트럭의 후방에 주행 중인 차량이 존재하는지 여부를 감지하는 후면감지부(rear detection unit)를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 위험판단부에 의하여 상기 트럭과 상기 위험물체 간의 충돌이 불가피한 것으로 판단된 경우, 트럭의 전면범퍼(front bumper)에 포함된 에어백(air bag)을 작동시키고,
    상기 후면감지부에 의하여 트럭의 후방에 주행 중인 차량이 존재하지 않는 것으로 감지된 경우, 상기 적재함에 적재된 화물이 상기 트럭으로부터 배출되도록, 적재함의 각도를 변경하는, 전방 충돌방지 보조 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    지면에 대한 적재함의 각도가 60 도 내지 70 도가 되도록, 상기 트럭에 포함된 동력전달장치를 이용하여 상기 적재함을 제어하며,
    상기 제어부가 제어하는 상기 트럭은, 상기 화물이 적재함의 후면으로 배출되는 리어덤프(rear dump), 상기 화물이 적재함의 측면으로 배출되는 사이드덤프(side dump), 상기 화물이 적재함의 후면 또는 측면으로 배출되는 3방향 덤프(3-way dump) 및 상기 화물이 적재함 하부로부터 배출되는 바텀덤프(bottom dump) 중 어느 하나에 해당하는 덤프트럭(dump truck)인, 전방 충돌방지 보조 장치.
  9. 트럭을 위한 전방 충돌방지 보조(forward collision-avoidance assist) 방법에 있어서,
    상기 트럭에 포함된 엔진이 동작하는 상태에서, 상기 트럭에 포함된 적재함(loading box)의 무게를 측정하는 무게감지 과정;
    상기 적재함의 무게에 기초하여, 상기 트럭이 제동하는 경우 상기 트럭에 입력되는 제동력을 의미하는 전체제동력(total braking force)을 결정하고, 상기 트럭에 포함된 주행휠(driving wheel) 및 적재휠(loading wheel)에 각각 입력되는 제동력 간의 분배비율(distribution ratio)을 산출하는 산출 과정;
    상기 트럭에 포함된 적어도 하나의 센서를 이용하여, 상기 트럭과 전방에 위치한 위험물체 간의 충돌위험(collision risk)이 존재하는지 여부를 판단하는 위험판단 과정; 및
    상기 위험판단 과정에 의하여 상기 충돌위험이 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 전체제동력 및 상기 분배비율에 기초하여 상기 트럭에 포함된 적어도 하나의 모듈을 제어하는 제어 과정
    을 포함하는, 전방 충돌방지 보조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 산출 과정은,
    상기 무게감지 과정에 의하여 상기 적재함에 화물이 적재되지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 트럭이 제동하는 상황에서 기 설정된 표준제동력(standard braking force)이 상기 트럭에 입력되도록, 상기 전체제동력을 결정하는, 전방 충돌방지 보조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 산출 과정은,
    상기 무게감지 과정에 의하여 상기 적재함의 무게가 기 설정된 제1 기준값 이하인 것으로 판단된 경우, 상기 트럭이 제동하는 상황에서 상기 트럭에 입력되는 제동력이, 상기 표준제동력의 1.1 배 내지 1.2 배에 해당하는 값이 되도록 상기 전체제동력을 결정하는, 전방 충돌방지 보조 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 산출 과정은,
    상기 무게감지 과정에 의하여 상기 적재함의 무게가 기 설정된 제1 기준값을 초과하고 기 설정된 제2 기준값 이하인 것으로 판단된 경우,
    상기 트럭이 제동하는 상황에서 상기 트럭에 입력되는 제동력이, 상기 표준제동력의 1.1 배 내지 1.2 배에 해당하는 값이 되도록, 상기 전체제동력을 결정하고,
    상기 주행휠에 입력되는 제동력이 전체제동력의 0.4 배에 해당하는 값을 갖고, 상기 적재휠에 입력되는 제동력이 전체제동력의 0.6 배에 해당하는 값을 갖도록, 상기 분배비율을 산출하는, 전방 충돌방지 보조 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 산출 과정은,
    상기 무게감지 과정에 의하여 상기 적재함의 무게가 기 설정된 제2 기준값을 초과하는 것으로 판단된 경우,
    상기 트럭이 제동하는 상황에서 상기 트럭에 입력되는 제동력이, 상기 표준제동력의 1.21 배 내지 1.32 배에 해당하는 값이 되도록, 상기 전체제동력을 결정하고,
    상기 주행휠에 입력되는 제동력이 전체제동력의 0.3 배에 해당하는 값을 갖고, 상기 적재휠에 입력되는 제동력이 전체제동력의 0.7 배에 해당하는 값을 갖도록, 상기 분배비율을 산출하는, 전방 충돌방지 보조 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 산출 과정은,
    상기 전체제동력 및 상기 분배비율을 결정하기 위하여, 상기 트럭에 대한 최대적재량의 0.3 배에 해당하는 적재함의 무게를 제1 기준값으로 설정하고, 상기 트럭에 대한 최대적재량의 0.6 배에 해당하는 적재함의 무게를 제2 기준값으로 설정하는, 전방 충돌방지 보조 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    트럭의 후면에 장착된 카메라를 이용하여 트럭의 후방에 주행 중인 차량이 존재하는지 여부를 감지하는 후면감지 과정을 더 포함하고,
    상기 제어 과정은,
    상기 위험판단 과정에 의하여 상기 트럭과 상기 위험물체 간의 충돌이 불가피한 것으로 판단된 경우, 트럭의 전면범퍼(front bumper)에 포함된 에어백(air bag)을 작동시키고,
    상기 후면감지 과정에 의하여 트럭의 후방에 주행 중인 차량이 존재하지 않는 것으로 감지된 경우, 상기 적재함에 적재된 화물이 상기 트럭으로부터 배출되도록, 적재함의 각도를 변경하는, 전방 충돌방지 보조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어 과정은,
    지면에 대한 적재함의 각도가 60 도 내지 70 도가 되도록 상기 적재함을 제어하며,
    상기 제어 과정에서 제어되는 상기 트럭은, 화물이 적재함의 후면으로 배출되는 리어덤프(rear dump), 화물이 적재함의 측면으로 배출되는 사이드덤프(side dump), 화물이 적재함의 후면 또는 측면으로 배출되는 3방향 덤프(3-way dump) 및 화물이 적재함 하부에서 배출되는 바텀덤프(bottom dump) 중 어느 하나에 해당하는 덤프트럭(dump truck)인, 전방 충돌방지 보조 방법.
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