KR20230021863A - 초소형 비행 장치를 탑재한 보안용 이동 로봇 및 그 제어 방법 - Google Patents

초소형 비행 장치를 탑재한 보안용 이동 로봇 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초소형 비행 장치의 탑재가 가능한 이동 로봇에 관한 것으로, 이동 로봇에 탑재된 카메라를 이용하여 자율 주행이 가능한 이동 로봇에 의해 정해진 영역을 순찰하고 이동 로봇이 이동할 수 없는 영역에는 탑재된 초소형 비행 장치를 이용하여 순찰을 진행함으로써 이동 로봇만을 이용한 순찰보다 훨씬 넓은 영역을 효율적으로 순찰할 수 있는 장점이 있다.

Description

초소형 비행 장치를 탑재한 보안용 이동 로봇 및 그 제어 방법{MOBILE SECURITY ROBOT EQUIPPED WITH MICRO FLIGHT DEVICE AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 무인 순찰이 가능한 순찰용 이동 로봇에 관한 것이다.
자율주행 기술이 발달하면서 사람이 직접 순찰할 수 없는 장소나 시간에 로봇을 이용하여 감시 또는 순찰을 하려는 시도들이 이루어지고 있다.
자율주행이 가능한 이동 로봇을 이용한 주/야간 순찰은 이동 로봇에 감시용 카메라를 결합한 시스템이 주로 사용된다. 감시용 카메라로는 PTZ(Pan, Tilt and Zoom) 카메라, 전방향 카메라, 열화상 카메라 등이 사용된다.
하지만 자율주행 로봇은 주로 바퀴를 이용하여 이동하기 때문에 순찰할 수 있는 구역 및 속도에 한계가 있고, 지상에서 주행하므로 카메라를 이용한 감시 범위에도 한계가 있다.
이러한 이동 로봇의 한계를 보완하기 위해 초소형 비행체인 드론을 활용하려는 시도 역시 이루어지고 있다.
하지만 비행을 위해 소형, 경량으로 만들어지는 드론은 배터리 용량 때문에 운용 시간이 짧아지는 문제가 있으며, 공항이나 원자력 발전소 등 드론의 비행이 금지된 구역이 있는가 하면 안전상의 문제로 야간에는 비행이 금지되어 있기 때문에 드론을 활용한 감시에도 한계가 있다.
본 발명의 발명자들은 이러한 종래 기술의 로봇을 이용한 감시 방법의 문제를 해결하기 위해 연구 노력해 왔다. 이동 로봇과 드론을 동시에 이용함으로써 이동 로봇과 드론의 한계를 극복할 수 있는 감시 시스템을 완성하기 위해 많은 노력 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 목적은 이동 로봇을 이용한 감시 시스템에 있어서 드론을 이용하여 이동 로봇의 감시 범위의 한계를 보완할 수 있는 감시 시스템을 제공하는 것이다.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론 할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
본 발명에 따른 초소형 비행 장치 탑재가 가능한 보안용 이동 로봇은,
로봇의 지상 주행을 위한 주행부; 주변 감시를 위한 카메라부; 초소형 비행 장치의 보관이 가능한 수납부; 초소형 비행 장치의 배터리를 충전하기 위한 충전부; 초소형 비행 장치 또는 제어센터와의 통신을 위한 통신부; 및 하나 이상의 프로세서 및 메모리를 포함하며 로봇의 움직임 또는 상기 초소형 비행 장치의 움직임을 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 주행부는 무한궤도인 것을 특징으로 한다.
상기 카메라부는 PTZ(Pan-Tilt-Zoom) 카메라, 전방향 촬영이 가능한 360도 카메라 및 열화상 카메라 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 충전부는 초소형 비행 장치의 무선 충전이 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 주행부에 의해 접근이 불가능한 위치라 판단되면 상기 수납부에 탑재된 초소형 비행 장치가 비행하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 초소형 비행 장치의 수납이 가능한 보안용 이동 로봇의 제어 방법은,
(a) 순찰 목표 위치 정보를 수신하는 단계; (b) 상기 순찰 목표 위치가 상기 보안용 이동 로봇으로 이동 가능한 위치인지 판단하는 단계; (c) 상기 보안용 이동 로봇으로 이동 불가능한 위치이면 탑재된 초소형 비행 장치의 비행이 가능한 위치인지 판단하는 단계; 및 (d) 상기 초소형 비행 장치의 비행이 가능한 위치이면 상기 초소형 비행 장치가 순찰하도록 제어하는 단계;를 포함한다.
상기 (b)단계 이후에 상기 보안용 이동 로봇으로 이동 가능한 위치이면 상기 초소형 비행 장치의 비행이 가능한 위치인지 추가로 판단하여 상기 보안용 이동 로봇과 상기 초소형 비행 장치가 동시에 순찰하도록 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (c)단계는 상기 초소형 비행 장치의 배터리 상태, 비행 가능 구역 및 비행 가능 시간 중 하나 이상에 의해 상기 초소형 비행 장치의 비행이 가능한 위치인지 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 이동 로봇과 드론을 동시에 활용함으로써 이동 로봇의 감시 범위의 한계를 드론을 이용해 극복하고 드론의 비행이 불가능한 구역이나 야간 시간에 이동 로봇에 의한 감시를 수행할 수 있는 효과가 있다.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 초소형 비행 장치 탑재가 가능한 보안용 이동 로봇의 구성 예이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 초소형 비행 장치 탑재가 가능한 보안용 이동 로봇의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 초소형 비행 장치 탑재가 가능한 보안용 이동 로봇을 이용한 순찰 구역의 예를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 초소형 비행 장치 탑재가 가능한 보안용 이동 로봇의 제어 방법의 흐름도이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예가 안내하는 본 발명의 구성과 그 구성으로부터 비롯되는 효과에 대해 살펴본다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예가 안내하는 본 발명의 구성과 그 구성으로부터 비롯되는 효과에 대해 살펴본다.
도 1은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 초소형 비행 장치 탑재가 가능한 보안용 이동 로봇의 구성 예이다.
본 발명에 따른 보안용 이동 로봇(1)은 드론과 같은 초소형 비행 장치(2)를 탑재하여 지정된 구역을 순찰할 수 있다.
이동 로봇(1)은 바퀴나 무한궤도(크롤러 트랙(Crawler Track)) 혹은 다리(2족, 4족)와 같은 이동 수단을 갖추어 정해진 구역을 순찰하게 된다.
그런데 이동 로봇(1)으로 접근이 불가능한 구역에서는 초소형 비행 장치(2)를 이용하여 대신 순찰을 진행한다. 이를 위해 이동 로봇(1)에는 초소형 비행 장치(2)의 탑재 공간과 충전 시설이 포함될 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 초소형 비행 장치 탑재가 가능한 보안용 이동 로봇의 개략적인 구성도이다.
보안용 이동 로봇(1)은 통신부(10), 충전부(20), 수납부(30), 카메라부(40), 주행부(50) 및 제어부(60)를 포함할 수 있다.
주행부(50)는 이동 로봇(1)을 이동시키기 위해 사용된다. 주행부(50)는 바퀴 형태이거나 무한궤도 형태일 수 있고, 4족 혹은 2족 보행을 위한 다리 형태일 수도 있다.
그런데 이동 로봇(1)의 이러한 주행부(50)에 의해서는 이동할 수 있는 지형이나 거리에 한계가 있다. 하천 이나 계곡 같은 지형에는 접근이 불가능할 것이고, 계단이나 벽과 같이 장애물이 있는 경우에도 이동 로봇(1)은 이동이 불가능하고 따라서 순찰을 할 수 없는 상황이 발생한다.
따라서 본 발명에 따른 이동 로봇(1)은 드론과 같은 초소형 비행 장치를 탑재하여 순찰 범위를 보완할 수 있도록 한다.
이를 위해 이동 로봇(1)에는 초소형 비행 장치를 탑재하기 위한 수납부(30)와 초소형 비행 장치 탑재시 충전을 위한 충전부(20)를 포함한다.
수납부(30)는 개폐식으로 구성되어 초소형 비행 장치가 탑재되어 있는 동안 외부 충격이나 먼지 등으로부터 초소형 비행 장치를 보호할 수 있다. 또한 수납부(30)에는 둘 이상의 초소형 비행 장치를 탑재할 수도 있다.
드론과 같은 초소형 비행 장치는 무게 때문에 배터리의 용량이 제한될 수 밖에 없다. 따라서 충전부(20)를 통해 초소형 비행 장치가 이동 로봇(1)에 탑재되어 있는 동안 충전을 진행할 수 있다. 초소형 비행 장치의 특성상 정확한 접촉이 어려울 수 있으므로 충전부(20)는 무선 충전을 지원하거나 마그네틱(자석식) 충전 방식이 사용될 수 있다.
카메라부(40)는 이동 로봇(1)이 순찰을 하며 주변 정보를 수집하기 위해 사용된다. 이동 로봇(1)에 의해 넓은 범위를 감시하기 위해 카메라부(40)는 PTZ(Pan, Tilt and Zoom) 카메라 또는 모든 방향의 촬영이 가능한 360도 카메라 등으로 구성될 수 있다. 또한 야간 저조도 촬영을 위해 열화상(적외선) 카메라로 구성되는 것도 가능하다.
제어부(60)는 하나 이상의 프로세서(62) 및 메모리(64)를 포함하여 이동 로봇(1) 및 이동 로봇(1)에 탑재되는 초소형 비행 장치의 순찰을 제어하게 된다.
이를 위해 프로세서(62)는 이동 로봇(1) 제어를 위한 명령어들을 수행하고, 메모리(64)에는 프로세서(62)를 구동하기 위한 명령어 코드들과 데이터들을 저장한다. 또한 통신부(10)를 통해 초소형 비행 장치 또는 제어센터와 제어신호나 데이터를 주고받을 수 있다.
제어부(60)는 이동 로봇(1)의 주행 가능 구역과 초소형 비행 장치의 비행 가능 구역을 각각 판단하여 이동 로봇(1)과 초소형 비행 장치의 순찰을 제어한다.
판단을 위해 제어부(60)는 사용자로부터 순찰 목표 위치의 지도 등의 정보를 수신한다.
도 3은 수신한 순찰 구역의 예를 나타낸다.
도 3의 (a)는 이동 로봇(1)의 순찰 가능 구역(310)이 점선으로 표시되어 이 정보에 의해 이동 로봇(1)의 이동을 제어하게 된다. 점선 밖의 구역(320)은 호수나 산악지형 등 이동 로봇으로는 접근할 수 없는 구역을 나타낸다.
도 3의 (b)는 이동 로봇(1)에 의한 순찰 구역과 초소형 비행 장치에 의한 순찰 구역의 예를 나타낸다.
점선으로 표시된 구역(310)은 이동 로봇(1)에 의해 순찰 가능한 구역을 나타내고 실선으로 표시된 구역(330)은 초소형 비행 장치에 의해 순찰 가능한 구역을 나타낸다. 점선과 실선의 공통 구역(340)은 이동 로봇(1)과 초소형 비행 장치의 공동 순찰이 가능한 영역이 될 것이다.
이러한 정보들에 의해 제어부(60)는 이동 로봇(1)의 자율 주행을 제어할 수 있다. 필요한 경우 제어부(60)는 제어 센터 등으로부터 사용자가 카메라부(40)를 통해 파악한 주변 환경에 따라 이동 로봇(1)의 주행을 제어하는 명령을 수신할 수도 있을 것이다.
제어부(60)가 수신한 정보에는 지도와는 무관한 비행 가능 시간 정보등이 포함될 수 있다. 초소형 비행 장치는 일몰 이후 비행이 금지되는 등의 규제가 있을 수 있기 때문이다. 또한 공항이나 주요 시설 등 비행이 전면적으로 금지된 위치 정보도 함께 판단할 수 있다.
제어부(60)는 사용자로부터 수신한 정보 외에도 카메라부(40)와 각종 센서(미도시)에 의해 획득한 정보에 의해 순찰 가능 여부를 판단할 수 있다. 지도에 나타나지 않은 공사현장 등과, 비나 눈 또는 바람 등 기상 변화에 의해 초소형 비행 장치의 비행이나 이동 로봇(1)의 주행이 제한되는 경우 순찰 불가능 지역으로 판단할 수 있을 것이다.
제어부(60)는 초소형 비행 장치가 비행중에도 이동 로봇(1)이 순찰을 계속하도록 제어할 수 있다. 이 때 초소형 비행 장치의 복귀를 위해 이동 로봇(1)의 위치 정보를 계속해서 초소형 비행 장치로 송신한다.
이렇게 보안용 이동 로봇에 초소형 비행 장치를 탑재하여 순찰에 이용하는 경우 이동 로봇이 접근할 수 없는 곳에 초소형 비행 장치로 순찰이 가능하므로 순찰 가능 영역을 넓힐 수 있는 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 초소형 비행 장치 탑재가 가능한 보안용 이동 로봇의 제어 방법의 흐름도이다.
본 발명에 따른 보안용 이동 로봇의 제어 방법은 하나 이상의 프로세서 및 메모리를 포함하는 제어부에 의해 수행된다.
사용자로부터 우선 순찰 위치에 대한 정보를 수신한다(S10).
도 3의 예에서와 같이 순찰 위치의 지도 정보와 순찰 가능 영역이 지오펜스(Geo-fence)의 형태로 표시될 수 있다.
지오펜스 정보는 제어센터에서 사용자가 설정할 수도 있고, 미리 지정된 서버 등에 비행금지구역 등의 정보가 저장되어 있으면 이를 활용할 수도 있다.
수신한 정보를 이용하여 이동 로봇이 순찰 가능한지 여부를 판단한다(S20).
순찰 가능 여부는 지오펜스 정보 또는 지형지물 등의 정보를 이용하여 판단할 수 있다. 또는 이동 로봇에 장착된 카메라나 센서를 이용하여 여기서 얻어지는 정보들을 이용하여 순찰 가능 여부를 판단할 수도 있을 것이다.
이동 로봇의 순찰이 가능하다면 이동 로봇 순찰을 활성화하여 이동 로봇이 해당 위치를 순찰할 수 있도록 제어할 수 있다(S30).
이동 로봇의 순찰이 불가능하다면 대신 초소형 비행 장치(드론)의 순찰 가능 여부를 판단할 수 있다(S50).
초소형 비행 장치의 순찰 가능 여부를 판단하기 위해서는 배터리의 상태, 비행 가능 구역, 비행 가능 시간 등을 확인해야 한다. 배터리의 상태에 따라 비행 시간이 달라지므로 비행 가능 거리의 한계가 생길 수 있고, 비행이 가능한 위치라 하더라도 법규상 제한 등으로 중요 시설 등의 주변에서 비행이 제한될 수 있으며, 일몰 후에는 초소형 비행 장치의 비행이 제한되는 등의 여러 요소를 고려해야 하기 때문이다. 또한 강풍이나 비바람 등 기상 조건이나, 전자파 등에 의해 비행이 불가능한 경우도 고려해야 할 것이다.
여러 요건들을 종합하여 초소형 비행 장치에 의해 순찰이 가능하다고 판단되면 초소형 비행 장치의 순찰을 활성화하고(S60) 순찰을 실행하게 된다(S70).
이동 로봇 순찰이 가능한 경우에도(S30) 도 3의 공동 순찰 영역(340)과 같은 구역이 있는지 검토하여 이동 로봇과 초소형 비행 장치의 공동 순찰이 가능한 지 판단할 수 있다(S40).
이동 로봇과 초소형 비행 장치를 동시에 이용하는 경우 순찰 영역을 넓힐 수 있고 같은 구역을 동시에 순찰함으로써 순찰 시간을 단축할 수도 있을 것이다.
동시 순찰이 가능한 영역이라면 초소형 비행 장치의 순찰이 가능한지 판단하여(S50) 가능한 경우 이동 로봇과 초소형 비행 장치로 함께 순찰을 실행하도록 제어하고(S70), 동시 순찰이 불가능하다면 이동 로봇만으로 순찰을 진행하도록 제어한다(S70).
이상과 같은 본 발명의 초소형 비행 장치 탑재가 가능한 보안용 이동 로봇 및 그 제어 방법에 따르면 주행 방식에 따라 순찰 영역에 한계가 있는 보안용 이동 로봇을 보완하여 초소형 비행 장치에 의해 비행 순찰을 진행함으로써 종래 이동 로봇만으로 순찰을 진행하던 것에 비해 훨씬 넓은 영역을 보다 빠른 시간에 감시할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

Claims (8)

  1. 로봇의 지상 주행을 위한 주행부;
    주변 감시를 위한 카메라부;
    초소형 비행 장치의 보관이 가능한 수납부;
    초소형 비행 장치의 배터리를 충전하기 위한 충전부;
    초소형 비행 장치 또는 제어센터와의 통신을 위한 통신부; 및
    하나 이상의 프로세서 및 메모리를 포함하며 로봇의 움직임 또는 상기 초소형 비행 장치의 움직임을 제어하는 제어부;를 포함하는, 초소형 비행 장치 탑재가 가능한 보안용 이동 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주행부는 무한궤도인 것을 특징으로 하는, 초소형 비행 장치 탑재가 가능한 보안용 이동 로봇.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 카메라부는 PTZ(Pan-Tilt-Zoom) 카메라, 전방향 촬영이 가능한 360도 카메라 및 열화상 카메라 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 초소형 비행 장치 탑재가 가능한 보안용 이동 로봇.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 충전부는 초소형 비행 장치의 무선 충전이 가능한 것을 특징으로 하는, 초소형 비행 장치 탑재가 가능한 보안용 이동 로봇.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 주행부에 의해 접근이 불가능한 위치라 판단되면 상기 수납부에 탑재된 초소형 비행 장치가 비행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 초소형 비행 장치 탑재가 가능한 보안용 이동 로봇.
  6. 하나 이상의 프로세서 및 메모리로 구성되는 제어부에 의해 수행되는 초소형 비행 장치의 수납이 가능한 보안용 이동 로봇의 제어 방법에 있어서:
    (a) 순찰 목표 위치 정보를 수신하는 단계;
    (b) 상기 순찰 목표 위치가 상기 보안용 이동 로봇으로 이동 가능한 위치인지 판단하는 단계;
    (c) 상기 보안용 이동 로봇으로 이동 불가능한 위치이면 탑재된 초소형 비행 장치의 비행이 가능한 위치인지 판단하는 단계; 및
    (d) 상기 초소형 비행 장치의 비행이 가능한 위치이면 상기 초소형 비행 장치가 순찰하도록 제어하는 단계;를 포함하는, 초소형 비행 장치의 수납이 가능한 보안용 이동 로봇의 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (b)단계 이후에 상기 보안용 이동 로봇으로 이동 가능한 위치이면 상기 초소형 비행 장치의 비행이 가능한 위치인지 추가로 판단하여 상기 보안용 이동 로봇과 상기 초소형 비행 장치가 동시에 순찰하도록 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 초소형 비행 장치의 수납이 가능한 보안용 이동 로봇의 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 (c)단계는 상기 초소형 비행 장치의 배터리 상태, 비행 가능 구역 및 비행 가능 시간 중 하나 이상에 의해 상기 초소형 비행 장치의 비행이 가능한 위치인지 판단하는 것을 특징으로 하는, 초소형 비행 장치의 수납이 가능한 보안용 이동 로봇의 제어 방법.
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