KR20230033656A - 자율 작업 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 - Google Patents

Abstract

자율 작업 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 작업 시스템은, 마스터 작업 로봇 및 적어도 하나의 슬레이브 작업 로봇을 포함하는 자율 작업 시스템에 있어서, 상기 마스터 작업 로봇은, 작업 대상 공간에 대한 정보를 수신하는 데이터 수신부, 상기 작업 대상 공간을 센싱하는 센싱부, 상기 마스터 작업 로봇의 이동 경로, 센싱 위치 및 상기 센싱부의 센싱 각도를 설정하는 센싱 설정부 및 상기 센싱 위치에서의 상기 센싱부를 통해 획득된 센싱 데이터와 기준 맵 데이터를 비교하여 상기 마스터 작업 로봇의 위치를 판단하는 제1 위치 판단부를 포함하고, 상기 슬레이브 작업 로봇은, 상기 슬레이브 로봇의 위치를 판단하는 제2 위치 판단부를 포함한다.

Description

자율 작업 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체{Autonomous Working System, Method and Computer Readable Recording Medium}

본 발명은 자율 작업 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 위치 판단 기능을 포함하는 복수의 작업 로봇을 이용하는 자율 작업 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 관한 것이다.

기술의 발전에 따라 인간의 역할을 기계가 대신하여 수행하는 영역이 점차 늘어나고 있다. 인간의 학습능력을 갖춘 프로그램이 등장하거나, 인간의 개입을 최소한으로 제한하는 자율 주행 차량 등이 그것에 해당한다.

스스로 자신의 위치를 파악하여 작업 현장에서 각종 작업을 수행하는 기계 내지는 로봇들이 실제로 적용되는 사례가 증가하고 있는데, 공간에서 기계 스스로 자신의 위치를 파악하기 위해서는 높은 복잡도를 갖는 고가의 장비가 필요하게 된다.

한편, 현장에서 다양한 작업을 신속하게 수행하기 위해서는 더 많은 장비를 이용하게 되는데 고가의 장비를 다수 사용함으로 인해 비용 증가의 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 되도록 단순한 시스템을 이용하면서도 작업 수행의 정확도를 확보할 수 있는 방법이 필요하다.

본 발명은 복수의 작업 장비를 이용하여 작업을 수행하되 단순한 구성을 통해 높은 정확도와 효율을 보장할 수 있는 자율 작업 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자율 작업 시스템은, 마스터 작업 로봇 및 적어도 하나의 슬레이브 작업 로봇을 포함하는 자율 작업 시스템에 있어서, 상기 마스터 작업 로봇은, 작업 대상 공간에 대한 정보를 수신하는 데이터 수신부, 상기 작업 대상 공간을 센싱하는 센싱부, 상기 마스터 작업 로봇의 이동 경로, 센싱 위치 및 상기 센싱부의 센싱 각도를 설정하는 센싱 설정부 및 상기 센싱 위치에서의 상기 센싱부를 통해 획득된 센싱 데이터와 기준 맵 데이터를 비교하여 상기 마스터 작업 로봇의 위치를 판단하는 제1 위치 판단부를 포함하고, 상기 슬레이브 작업 로봇은, 상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단하는 제2 위치 판단부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 위치 판단부는 상기 마스터 작업 로봇의 위치 정보를 수신하고, 수신된 상기 위치와 상기 슬레이브 작업 로봇과 상기 마스터 작업 로봇 사이의 거리 및 각도를 고려하여 상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단할 수 있다.

또한, 상기 슬레이브 작업 로봇은 상기 마스터 작업 로봇까지의 거리 및 상기 작업 대상 공간의 특정 지점까지의 거리를 측정하기 위한 거리 측정부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 위치 판단부로부터 상기 마스터 작업 로봇의 위치 정보를 수신하는 위치 정보 관리부를 더 포함하고, 상기 제2 위치 판단부는 상기 위치 정보 관리부로부터 상기 마스터 작업 로봇의 위치 정보를 수신할 수 있다.

또한, 상기 제2 위치 판단부는 임의의 위치에 설치되는 송수신기로부터 출력되는 위치 신호를 수신하고, 상기 위치 신호로부터 상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단할 수 있다.

또한, 상기 마스터 작업 로봇은 상기 작업 대상 공간에 작업 정보를 표시하는 정보 표시부를 더 포함하고, 상기 슬레이브 작업 로봇은 상기 작업 정보를 인식하고 인식 결과에 대응하는 작업을 수행하는 작업부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 작업 정보는 상기 작업 정보가 표시된 위치에 대응하는 위치 정보를 더 포함하고, 상기 제2 위치 판단부는 상기 위치 정보를 이용하여 상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단할 수 있다.

또한, 상기 작업 정보가 표시되는 위치는 상기 마스터 작업 로봇의 이동 경로 상에 존재할 수 있다.

또한, 상기 센싱 설정부는 상기 작업 대상 공간에 대응하는 기준 맵(Reference Map) 데이터를 고려하여 상기 작업 대상 공간을 센싱하기 위한 상기 센싱 위치를 설정할 수 있다.

또한, 상기 마스터 작업 로봇은, 임의의 기준위치에서 상기 센싱부를 통해 획득된 센싱 데이터로부터 상기 기준 맵을 생성하는 맵 생성부를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 작업 방법은, 마스터 작업 로봇 및 적어도 하나의 슬레이브 작업 로봇을 포함하는 자율 작업 시스템을 이용하는 자율 작업 방법으로서, 작업 대상 공간에 대한 정보를 수신하는 단계, 상기 마스터 작업 로봇의 이동 경로, 센싱 위치 및 상기 센싱 위치에서의 센싱 각도를 설정하는 단계, 상기 센싱 위치에서 획득된 센싱 데이터와 기준 맵 데이터를 비교하여 상기 마스터 작업 로봇의 위치를 판단하는 단계 및 상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 슬레이브 로봇의 위치를 판단하는 단계는, 상기 마스터 작업 로봇의 위치 정보를 수신하는 단계 및 상기 슬레이브 작업 로봇과 상기 마스터 작업 로봇 사이의 거리 및 각도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 슬레이브 로봇의 위치를 판단하는 단계에서는, 임의의 위치에 설치되는 송수신기로부터 출력되는 위치 신호를 수신하고, 상기 위치 신호로부터 상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단할 수 있다.

또한, 상기 마스터 작업 로봇이 상기 작업 대상 공간에 작업 정보를 표시하는 단계 및 상기 슬레이브 작업 로봇이 상기 작업 정보를 인식하고 인식 결과에 대응하는 작업을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 작업 정보는 상기 작업 정보가 표시된 위치에 대응하는 위치 정보를 더 포함하고, 상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단하는 단계에서는 상기 위치 정보를 이용하여 상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 자율 작업 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체가 제공될 수 있다.

본 발명은 복수의 작업 장비를 이용하여 작업을 수행하되 단순한 구성을 통해 높은 정확도와 효율을 보장할 수 있는 자율 작업 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자율 작업 시스템이 적용되는 작업 로봇을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 작업 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬레이브 작업 로봇의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자율 작업 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자율 작업 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자율 작업 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스터 작업 로봇의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 마스터 작업 로봇과 슬레이브 작업 로봇의 상대적 위치를 통해 슬레이브 작업 로봇의 위치를 산출하는 방법을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 자율 작업 시스템이 적용되는 작업 로봇의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 마스터 작업 로봇의 위치를 판단하기 위해 기준 맵 데이터와 스캔 데이터를 비교하는 데이터 변환 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 작업 로봇의 이동경로를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 작업 로봇을 통해 획득되는 기준 맵을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 작업 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자율 작업 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자율 작업 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

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 출원에서, "포함한다" 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. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 본 발명에 따른 자율 작업 시스템이 적용되는 작업 로봇을 예시적으로 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 자율 작업 시스템은 복수의 작업 로봇을 이용하여 작업 공간에서 다양한 작업을 수행할 수 있다. 기본적으로 상기 복수의 작업 로봇은 작업 공간에서 자신의 위치를 판단할 수 있고, 자신이 작업을 수행할 위치에서 자신에게 할당된 작업을 수행할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 자율 작업 시스템은 복수의 작업 로봇을 통해 구현될 수 있다. 상기 복수의 작업 로봇은 적어도 하나의 마스터 작업 로봇(Master)과 적어도 하나의 슬레이브 작업 로봇(Slave)을 포함할 수 있다. 상기 마스터 작업 로봇은 작업 대상 공간에서 스스로 자신의 위치를 판단할 수 있으며, 상기 슬레이브 작업 로봇이 수행할 작업에 대한 정보를 표시할 수 있다.

상기 슬레이브 작업 로봇은 상기 마스터 작업 로봇의 위치를 바탕으로 자신의 위치를 판단할 수 있고, 상기 마스터 작업 로봇이 표시한 정보를 분석하여 자신이 수행할 작업을 인식하고 인식된 작업을 수행할 수 있다.

본 명세서에서는 작업 로봇으로 명명하도록 하나, 로봇(robot)은 발명의 설명만을 위해 사용할 뿐 본 발명의 권리범위가 반드시 로봇이라는 용어에 의해 한정되는 것은 아니다.

상기 마스터 작업 로봇과 슬레이브 작업 로봇은 구동력을 제공하는 구동 장치를 포함하여 작업 공간에서 자유롭게 이동할 수 있고, 지상뿐만 아니라 공중 및 수중에서도 이동 가능한 것으로 이해할 수 있다.

한편, 도 1에는 하나의 마스터 작업 로봇과 두 개의 슬레이브 작업 로봇이 도시되어 있으나, 이는 설명을 위한 예시에 불과할 뿐 특정 개수로 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 작업 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 작업 시스템(100)은 적어도 하나의 마스터 작업 로봇(10) 및 적어도 하나의 슬레이브 작업 로봇(20)을 포함한다. 한편, 마스터 작업 로봇(10)은 데이터 수신부(11), 센싱부(12), 센싱 설정부(13) 및 제1 위치 판단부(14)를 포함하고, 슬레이브 작업 로봇(20)은 제2 위치 판단부(21)를 포함할 수 있다.

데이터 수신부(11)는 작업 대상 공간에 대한 정보를 수신한다. 상기 작업 대상 공간은 마스터 작업 로봇(10) 및 슬레이브 작업 로봇(20)이 작업을 수행하는 공간을 의미하며, 데이터 수신부(11)가 수신하는 정보는 상기 작업 대상 공간에 대응하는 도면, 상기 작업 대상 공간에 존재하는 벽, 기둥, 창문 등의 위치와 크기에 관한 정보, 요컨대 상기 작업 대상 공간의 건축적, 공간적 요소에 관한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 데이터 수신부(11)는 마스터 작업 로봇(10)과 슬레이브 작업 로봇(20)이 상기 작업 대상 공간에서 수행해야 하는 작업(task)에 관한 정보를 수신할 수 있다.

한편, 상기 작업 대상 공간에 대한 정보는 마스터 작업 로봇(10) 및 슬레이브 작업 로봇(20)의 허용 이동 범위에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 작업 대상 공간은 벽, 기둥, 창문 등이 설치되어야 하는 공간을 포함할 수 있으며, 설치 이전에는 마스터 작업 로봇(10) 및 슬레이브 작업 로봇(20)으로 하여금 진입하지 못하도록 방지해야 하는 공간이 존재할 수 있다. 벽이 세워지거나, 엘리베이터가 설치되어야 하는 공간은 실제 작업이 이루어지기 전에는 바닥면이 단절되어 있을 수 있으며, 경우에 따라서는 마스터 작업 로봇(10) 및 슬레이브 작업 로봇(20)이 추락할 위험이 있을 수 있다. 따라서, 상기 작업 대상 공간에 대한 정보는 상기 허용 이동 범위에 관한 정보를 포함하여, 마스터 작업 로봇(10) 및 슬레이브 작업 로봇(20)의 이동 범위를 제한하도록 할 수 있다.

데이터 수신부(11)는 센싱부(12)와 유선 또는 무선, 전기적 또는 비전기적으로 연결되어 센싱부(12)로부터 획득되는 데이터를 수신할 수 있다. 선택적으로, 데이터 수신부(11)는 USB 포트, CD-ROM 등과 같은 외부 저장매체가 연결될 수 있는 단자를 포함하여, 상기 외부 저장매체에 저장된 상기 작업 대상 공간에 대한 데이터를 수신할 수도 있다. 선택적으로, 상기 데이터 수신부(11)는 도시되지 않은 별도의 입력부와 전기적으로 연결되어, 입력부로부터 입력되는 상기 작업 대상 공간에 대한 데이터를 수신할 수 있다. 선택적으로, 상기 데이터 수신부(11)는 별도의 컴퓨팅 장치와 전기적으로 연결되어 컴퓨팅 장치로부터 상기 작업 대상 공간에 대한 데이터를 수신할 수 있다.

센싱부(12)는 상기 작업 대상 공간을 센싱한다. 센싱부(12)는 적어도 하나의 센서 및 상기 센서의 회전 동작을 제어하는 모터와 같은 구동부를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 센서의 센싱 범위가 360°인 경우에는 상기 모터와 같은 구동부가 포함되지 않을 수 있다. 한편, 도 2에 도시되는 마스터 작업 로봇(10)은 데이터 수신부(11), 센싱부(12), 센싱 설정부(13) 및 제1 위치 판단부(14)를 모두 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 센싱 설정부(13) 및 제1 위치 판단부(14)는 마스터 작업 로봇(10)과 이격된 위치에 독립적으로 존재할 수도 있다.

한편, 상기 센서는 상기 작업 대상 공간을 센싱할 수 있는 다양한 종류의 센서가 사용될 수 있는 데, 예컨대 사물까지의 거리를 측정하거나 사물의 형태를 센싱하거나 마스터 작업 로봇(10)의 이동을 센싱할 수 있다. 이러한 센서는, 레이저를 이용하거나 음파, 광파 및/또는 전파를 이용하는 센서, IMU 센서, GPS 센서를 포함할 수 있으며, 및/또는 카메라와 같이 동영상 및/또는 정지 영상를 취득할 수 있는 영상 취득 센서를 포함할 수 있다. 상기 센서가 레이저 센서를 포함하는 경우 상기 레이저 센서의 일 예로서 라이더(LiDAR) 센서가 포함될 수 있다.

센싱부(12)는 이러한 센서를 적어도 하나 이상 포함할 수 있으며, 다른 종류의 복수의 센서를 조합함으로써 센싱 정밀도를 향상시킬 수 있다. 예컨대 레이저 센서로서 라이더 센서를 사용하고, IMU 센서를 더 포함해 마스터 작업 로봇(10)의 움직임을 센싱함으로써 작업 대상 공간에 대한 센싱 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 선택적 및/또는 부가적으로 카메라 센서를 포함해, 카메라 센서로 하여금 작업 대상 공간을 촬영하도록 할 수 있는 데, 예컨대 작업 대상 공간의 특정 면, 구체적으로 바닥면에 대한 상태 및/또는 질감을 촬영하고 이를 통해 마스터 작업 로봇(10) 및/또는 슬레이브 작업 로봇(20)의 이동 및/또는 작업 경로를 설정 및/또는 보정하도록 할 수 있다. 또한, 선택적 및/또는 부가적으로 거리 측정 센서를 포함해, 특정 포인트, 예컨대 벽이나 기둥까지의 거리를 측정할 수 있다. 이로 인해 상기 작업 대상 공간에 존재하는 특정 포인트의 계측된 위치를 마스터 작업 로봇(10) 및/또는 슬레이브 작업 로봇(20)의 이동 및/또는 작업 경로를 설정 및/또는 보정하는 데에 반영하도록 할 수 있다. 상기와 같은 센싱부(12)의 다양한 센서 조합은 반드시 마스터 작업 로봇(10)에만 설치될 필요는 없으며, 센싱부(12)를 구성하는 일부 센서는 슬레이브 작업 로봇(20)에 설치되고, 그 데이터가 마스터 작업 로봇(10)과 통신되도록 함으로써 작업 전 및/또는 작업 도중에 마스터 작업 로봇(10) 및/또는 슬레이브 작업 로봇(20)의 이동 및/또는 작업 경로를 설정 및/또는 보정하도록 할 수 있다. 이러한 센싱부의 구성은 본 명세서의 모든 실시예들에 적용될 수 있다.

마스터 작업 로봇(10)은 상기 센서를 이용하여 주변 공간을 센싱할 수 있으며, 상기 센서에서 출력된 신호가 반사되는 정보를 이용하여 주변 공간에 있는 사물의 위치를 극좌표 형식으로 획득할 수 있다. 상기 모터는 상기 센서를 원하는 각도만큼 회전할 수 있도록 하며, 예컨대 360˚ 회전하도록 할 수 있다. 상기 센서의 회전 방향은 필요에 따라 다양하게 제어될 수 있다.

한편, 상기 센서는 별도의 구동부에 의하여 수평 회전, 수평 이동, 틸트 및/또는 수직 이동이 제어될 수 있다. 상기 센서의 수평 회전, 수평 이동, 틸트 및/또는 수직 이동은 서로 독립적으로 제어될 수 있으며, 상기 수평 회전, 수평 이동, 틸트 및/또는 수직 이동을 제어하기 위한 제어 신호 또한 독립적으로 생성되어 상기 구동부에 제공될 수 있다.

센싱 설정부(13)는 마스터 작업 로봇(10)의 이동 경로, 센싱 위치 및 센싱부(12)의 센싱 각도를 설정할 수 있다. 구체적으로, 센싱 설정부(13)는 상기 이동 경로를 설정하고, 상기 이동 경로 상의 임의의 지점을 지정하여 지정된 상기 지점을 센싱 위치로 설정한다. 그리고, 상기 센싱 위치는 상기 작업 대상 공간에 따라 필요한 경우 복수 개의 위치로 설정될 수 있다. 이에 대응하여 마스터 작업 로봇(10)이 상기 센싱 위치에 도달하면 상기 센서는 센싱 동작, 예를 들면 스캐닝 동작을 수행한다. 그리고 이때, 상기 센서는 센싱 설정부(13)에 의해 설정된 센싱 각도에 따라 회전하게 된다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에서 상기 센서는 센싱 높이가 조절될 수 있으며, 센싱 설정부(13)는 설정된 센싱 위치에서 상기 센서의 센싱 각도 및 센싱 높이를 함께 설정할 수 있다. 그리고, 상기 센싱 위치와 센싱 각도는 상기 작업 대상 공간의 특성을 고려하여 설정될 수 있다.

또한, 빛을 반사하지 않고 투과하는 등, 센싱 데이터를 획득하기 어려운 경우, 상기 센싱 위치와 센싱 각도는 상기 작업 대상 공간 내의 비어있는 공간에 배치되어 기둥이나 장애물 등을 센싱할 수 있는 위치와 각도로 설정될 수 있다.

한편, 상기 작업 대상 공간의 도면이 존재하는 경우, 센싱 설정부(13)는 상기 도면을 고려하여 상기 이동 경로, 센싱 위치 및 센싱 위치에서의 상기 센서의 센싱 각도를 설정할 수 있다.

마스터 작업 로봇(10)은 상기 이동 경로 상에서 특정한 위치에서 센싱 동작을 수행하는 것으로 이해할 수 있다. 그리고, 상기 특정한 센싱 위치가 지정되는 것은 마스터 작업 로봇(10)의 위치를 정확하게 파악하기 위함이다.

상기 특정한 위치는 유한한 개수의 위치로 설정될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 상기 이동 경로 상에서 이동하며 연속적으로 센싱 동작을 수행할 수도 있다.

한편, 상기 센싱 각도는 각각의 센싱 위치에서 상기 센서의 센싱 각도를 의미하며 Degree 또는 Radian 단위로 표현 가능하다. 그리고, 상기 센싱 각도의 크기는 특정 좌표축, 예컨대 x축을 기준으로 표현되거나, 직전 센싱 위치에서의 센싱 동작이 종료된 시점에서 상기 센서의 각도를 기준으로 표현될 수 있다.

이처럼 마스터 작업 로봇(10)의 이동 경로, 센싱 위치 및 센싱부(12)의 센싱 각도를 설정하도록 상기 센싱 설정부는 마스터 작업 로봇(10)의 복수의 구동부에 동작 신호를 보낼 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 각각의 상기 센싱 위치에서 마스터 작업 로봇(10)은 정지하며, 상기 센싱 위치에 정지한 상태에서 상기 센서를 회전시켜 주변 공간을 센싱, 예를 들면 스캐닝 할 수 있다. 또는, 본 발명의 다른 실시예에서 마스터 작업 로봇(10)은 상기 센싱 위치에서 정지하지 않을 수 있으며, 이동하며 상기 센서를 통해 주변 공간을 센싱, 예를 들면 스캐닝 할 수 있다. 제1 위치 판단부(14)는 상기 복수의 센싱 위치에서 센싱부(12)를 통해 획득된 센싱 데이터와 기준 맵 데이터를 비교하여 마스터 작업 로봇(10)의 위치를 판단한다.

상기 기준 맵 데이터는 이미지 프레임에 포함되는 픽셀의 좌표로 표현될 수 있으며, 물체가 존재하는 위치에 대응하는 픽셀의 좌표는 비어있는 위치에 대응하는 픽셀의 좌표와 다른 값을 가질 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 센서를 통해 획득되는 데이터는 극좌표 형태로 획득될 수 있으며 상기 기준 맵 데이터와 상기 센싱 데이터를 비교하면, 상기 작업 대상 공간 내에서의 마스터 작업 로봇(10)의 위치를 판단할 수 있다.

보다 구체적으로, 제1 위치 판단부(14)는 상기 기준 맵 데이터를 상기 센서를 통해 획득되는 극좌표 형태의 데이터로 변환하고, 변환된 데이터와 상기 센싱 데이터를 비교할 수 있다.

다른 실시예에서, 제1 위치 판단부(14)는 임의의 위치에 설치되는 송수신기(미도시)로부터 출력된 위치 신호를 수신하고, 상기 위치 신호로부터 상기 마스터 작업 로봇의 위치를 판단할 수 있다. 상기 송수신기의 위치가 결정되면 상기 송수신기는 자신의 위치를 기준으로 하여 마스터 작업 로봇(10)의 위치를 판단하고, 판단된 위치 정보를 제1 위치 판단부(14)에 제공할 수 있다. 이러한 송수신기는 실내에 설치되어 마스터 작업 로봇과 교신함으로써 마스터 작업 로봇(10)의 위치 판단에 도움을 줄 수 있다. 다른 예로서, 상기 송수신기는, 예컨대 건물의 네 모서리에 설치되어 GPS 신호를 수신함으로써 건물의 좌표값을 인식한 후, 그 값을 바탕으로 새로운 신호를 송신하여 마스터 작업 로봇(10)의 위치 판단에 도움을 줄 수 있다.

또는, 제1 위치 판단부(14)가 마스터 작업 로봇(10)으로부터 상기 송수신기까지의 거리, 각도 데이터 및 상기 송수신기의 위치 정보를 고려하여 마스터 작업 로봇(10)의 위치를 판단하는 것도 가능할 것이다.선택적으로, 제1 위치 판단부(14)는 임의의 위치에 설치되는 마커(미도시)의 위치를 센싱하고, 상기 마커로부터 상기 마스터 작업 로봇의 위치를 판단할 수 있다. 예컨대 제1 위치 판단부(14)는 상기 마커의 위치를 센싱한 위치 및/또는 센싱한 데이터의 분석으로부터 역으로 마스터 작업 로봇(10)의 위치를 판단할 수 있다.

제1 위치 판단부(14)가 수행하는 동작은 마스터 작업 로봇(10)의 위치를 최대한 정확하게 판단하는 것을 목적으로 하며, 상기 송수신기 및/또는 마커는 상기 작업 대상 공간의 임의의 위치, 예컨대 기둥 또는 벽면에 부착되어 상기 위치 신호를 송신 및/또는 위치를 표시할 수 있다.

다만, 상기 송수신기 및/또는 마커의 위치가 상기 센싱 대상 공간의 내부의 임의의 위치로 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 작업 대상 공간이 오픈된 공간인 경우에는 상기 송수신기 및/또는 마커가 상기 작업 대상 공간의 외부에 위치하더라도 마스터 작업 로봇(10)의 위치를 추척할 수 있다.

마스터 작업 로봇(10)은 상기 위치 신호를 수신하여 수신한 상기 위치 신호를 송신한 송수신기의 위치 및 상기 송수신기까지의 거리 및/또는 각도를 판단할 수 있는 수신기(미도시)를 포함할 수 있으며, 상기 수신기는 적어도 하나의 송수신기로부터 수신한 위치 신호를 고려하여 마스터 작업 로봇(10)의 위치를 판단할 수 있다.

상기 송수신기는 신호 공유기 또는 비콘(beacon)을 통해 구성될 수 있으며, 상기 센싱 데이터와 기준 맵 데이터의 비교를 통해 마스터 작업 로봇(10)의 정확한 위치를 판단하기 용이하지 않은 경우에 사용될 수 있다.

상기 마커는 특정한 색상이나 모양 또는 미리 결정된 숫자를 표시할 수 있으며, 마스터 작업 로봇(10)은 상기 색상, 모양 또는 숫자를 인식할 수 있는 인식 수단을 포함함으로써 상기 마스터 작업 로봇의 위치를 판단할 수 있다. 한편, 상기 마커는 자외선 카메라와 같은 특수한 장치를 통해 식별 가능하도록 표시될 수 있다.

한편, 슬레이브 작업 로봇(20)의 제2 위치 판단부(21)는 슬레이브 작업 로봇(20)의 위치를 판단한다. 제2 위치 판단부(21)가 슬레이브 작업 로봇(20)의 위치를 판단하기 위해서 다양한 방법을 사용할 수 있는데, 제1 위치 판단부(14)가 마스터 작업 로봇(10)의 위치를 판단하기 위해 사용하는 방법이 적용될 수 있다. 예컨대, 제2 위치 판단부(21)는 임의의 위치에 설치되는 송수신기로부터 출력되는 위치 신호를 수신하고, 상기 위치 신호로부터 슬레이브 작업 로봇(20)의 위치를 판단할 수 있다. 선택적으로 제2 위치 판단부(21)는 임의의 위치에 설치되는 마커의 위치를 센싱함으로써 슬레이브 작업 로봇(20)의 위치를 판단할 수 있다. 상기 제2 위치 판단부(21)가 슬레이브 작업 로봇(20)의 위치를 판단하는 구체적인 방법은 제1 위치 판단부(14)가 마스터 작업 로봇(10)의 위치를 판단하는 구체적인 방법과 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.

또는, 제2 위치 판단부(21)는 마스터 작업 로봇(10)의 위치 정보와 슬레이브 작업 로봇(20)과 마스터 작업 로봇(10)의 상대적인 위치 관계를 고려하여 슬레이브 작업 로봇(20)의 위치를 판단할 수도 있다.

예컨대, 제2 위치 판단부(21)는 마스터 작업 로봇(10)의 위치 정보를 수신하고, 수신된 상기 위치와 슬레이브 작업 로봇(20)과 마스터 작업 로봇(10) 사이의 거리 및 각도를 고려하여 슬레이브 작업 로봇(20)의 위치를 판단할 수 있다.

마스터 작업 로봇(10)은 제1 위치 판단부(14)를 통해 스스로 자신의 위치를 판단할 수 있고, 마스터 작업 로봇(10)의 위치 정보는 슬레이브 작업 로봇(20)에 제공될 수 있다. 이때, 마스터 작업 로봇(10)과 슬레이브 작업 로봇(20) 사이의 상대적 위치 정보, 예컨대 각도 정보가 얻어진다면 마스터 작업 로봇(10)의 위치 정보를 이용하여 슬레이브 작업 로봇(20)의 위치를 판단할 수 있다.

한편, 제2 위치 판단부(21)는 제1 위치 판단부(14)로부터 마스터 작업 로봇(10)의 위치 정보를 실시간으로 제공받을 수 있다. 마스터 작업 로봇(10)과 슬레이브 작업 로봇(20)은 상기 작업 대상 공간에서 지속적으로 움직일 수 있으므로 마스터 작업 로봇(10)의 위치 정보가 실시간으로 제공될 경우에는 슬레이브 작업 로봇(20)의 위치를 보다 정확하게 판단할 수 있다.

이어지는 도면을 참조하여 제2 위치 판단부(21)가 슬레이브 작업 로봇(20)의 위치를 판단하는 방법의 일 예를 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬레이브 작업 로봇의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬레이브 작업 로봇(20)은 제2 위치 판단부(21)와 거리 측정부(22)를 포함한다. 제2 위치 판단부(21)는 슬레이브 작업 로봇(20)의 위치를 판단하는데, 이때 거리 측정부(22)에서 측정한 거리 정보를 이용할 수 있다.

예컨대, 거리 측정부(22)는 슬레이브 작업 로봇(20)으로부터 마스터 작업 로봇(10)까지의 거리를 측정하거나, 상기 작업 대상 공간의 특정 지점까지의 거리를 측정할 수 있다. 또한, 거리 측정부(22)는 슬레이브 작업 로봇(20)과 마스터 작업 로봇(10) 사이의 각도를 더 측정할 수 있다.

거리 측정부(22)는 거리를 측정하기 위해 레이저 방식을 이용하거나 GPS 방식을 이용할 수 있으며, 통상의 기술자가 적용 가능한 어떠한 방식이라도 이용될 수 있다.

슬레이브 작업 로봇(20)과 마스터 작업 로봇(10) 사이의 각도를 측정하기 위해서는 임의의 기준점을 설정하고 상기 기준점과 거리 측정부(22)가 지향하는 방향 사이의 각도를 0°로 정의한 이후에, 거리 측정부(22)가 마스터 작업 로봇(10)의 특정한 위치를 지향할 때의 각도를 측정할 수 있다. 따라서, 상기 특정한 위치는 마스터 작업 로봇(10)에 포함되는 상기 센서에 대응하는 위치로 설정되는 것이 바람직하다.

또는, 마스터 작업 로봇(10)과 슬레이브 작업 로봇(20)이 각각 상기 작업 대상 공간의 벽으로부터 이격된 거리, 마스터 작업 로봇(10)과 슬레이브 작업 로봇(20) 사이의 거리를 이용하여 상기 각도를 측정하는 방법도 적용할 수 있다.

한편, 거리 측정부(22)가 마스터 작업 로봇(10)까지의 거리를 측정하는 시점(time)과 제1 위치 판단부(14)로부터 마스터 작업 로봇(10)의 위치 정보가 제공되는 시점(time)은 서로 동기화(syncronization)가 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 마스터 작업 로봇(10)의 위치 정보와 슬레이브 작업 로봇(20)으로부터 마스터 작업 로봇(10)까지의 거리가 동일한 시점에 획득됨으로써 제2 위치 판단부(21)가 슬레이브 작업 로봇(20)의 위치를 정확하게 획득하도록 할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자율 작업 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자율 작업 시스템(200)은 마스터 작업 로봇(10), 슬레이브 작업 로봇(20) 및 위치 정보 관리부(30)를 포함한다. 마스터 작업 로봇(10) 및 슬레이브 작업 로봇(20)은 도 2를 참조로 하여 설명한 마스터 작업 로봇(10) 및 슬레이브 작업 로봇(20)과 실질적으로 동일한 구성을 포함하므로, 중복되는 내용에 한하여 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

위치 정보 관리부(30)는 제1 위치 판단부(14)로부터 마스터 작업 로봇(10)의 위치 정보를 수신하고, 제2 위치 판단부(21)는 위치 정보 관리부(30)로부터 마스터 작업 로봇(10)의 위치 정보를 수신한다.

앞선 도면들을 참조로 하여 설명한 바와 같이, 제2 위치 판단부(21)는 마스터 작업 로봇(10)의 위치 정보를 참조하여 슬레이브 작업 로봇(20)의 위치를 판단할 수 있는데, 위치 정보 관리부(30)는 제1 위치 판단부(14)로부터 수신한 마스터 작업 로봇(10)의 위치 정보를 제2 위치 판단부(21)에 제공함으로써, 제2 위치 판단부(21)가 슬레이브 작업 로봇(20)의 위치를 판단하는데 참조할 수 있도록 한다.

위치 정보 관리부(30)와 제1 및 제2 위치 판단부(14, 21) 사이의 통신은 유선 통신, 무선 통신 등 어떠한 통신 방법이라도 적용 가능하며, 제2 위치 판단부(21)가 현재 슬레이브 작업 로봇(20)의 위치를 정확하게 판단할 수 있도록 마스터 작업 로봇(10)의 위치 정보는 실시간으로 제2 위치 판단부(21)에 제공되는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자율 작업 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자율 작업 시스템(300)은 마스터 작업 로봇(10) 및 슬레이브 작업 로봇(20)을 포함하고, 마스터 작업 로봇(10)은 정보 표시부(15)를 더 포함하고, 슬레이브 작업 로봇(20)은 작업부(23)를 더 포함할 수 있다.

정보 표시부(15)는 상기 작업 대상 공간의 적어도 일부에 작업 정보를 표시하고, 작업부(23)는 상기 작업 정보를 인식하고 인식 결과에 대응하는 작업을 수행한다. 상기 작업 정보는 상기 작업 대상 공간에서 슬레이브 작업 로봇(20)이 수행해야 하는 작업에 관한 정보를 포함하는 것으로, 작업부(23)는 상기 작업 정보에 대응하여 마킹(marking), 드릴링(drilling), 용접(welding), 커팅(cutting), 나사 작업(screwing), 잠금 작업(fastening), 조임 작업(tightening), 체결 작업(locking) 또는 펀칭(punching) 등의 작업을 수행할 수 있다. 상기 마킹은, 작업면에 안료를 이용하여 데이터를 표시하는 것, 작업면에 스크래치를 남기는 것, 레이저로 작업면을 일부 식각하는 것, 라인기 등 작업면에 데이터를 표시하는 것을 모두 포함할 수 있다. 따라서, 작업부(23)는 마킹, 드릴링, 용접, 커팅, 나사 작업, 조임 작업, 묶는 작업, 체결 작업 또는 펀칭을 수행할 수 있도록 마킹 유닛, 드릴, 용접 유닛, 커팅 유닛, 나사 작업 유닛, 잠금 작업 유닛, 조임 작업 유닛, 체결 작업 유닛 및 펀칭 유닛과 같은 다양한 툴 유닛(tool unit)을 더 포함할 수 있다.

선택적으로, 상기 작업부(23)는 바닥면에 잔디가 심어져 있는 경우 잔디를 깎음으로써 상기 데이터를 표시할 수도 있도록 예초 유닛을 포함할 수 있다.

선택적으로, 상기 작업부(23)는 모래나 블록을 밀어 입체적 형상을 표시할 수 있도록 플레이트 유닛을 포함할 수 있다.

선택적으로 상기 작업부(23)는 입체적 형상을 프린팅할 수 있도록 3D 프린팅 유닛을 포함할 수 있다.

선택적으로 상기 작업부(23)는 블록과 같은 물체를 입체적 형상으로 쌓을 수 있는 아암 유닛을 포함할 수 있다.

선택적으로 상기 작업부(23)는, 상기 작업 대상 공간에서 벽, 기둥, 바닥, 또는 천정에 특정한 기기를 설치하는 작업을 수행할 수 있도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 작업부(23)는 벽, 기둥, 바닥, 또는 천정에 콘센트(outlet)를 설치하는 작업을 수행할 수 있다.

이러한 작업부(23)의 다양한 실시예는 본 명세서의 모든 실시예들에 적용될 수 있음은 물론이다.

상기 작업 정보는 작업부(23)가 인식할 수 있는 기호에 의해 표시될 수 있으며, 예를 들어, 바코드(barcode), QR 코드, 숫자 또는 문자 중 적어도 어느 하나에 의해 표시될 수 있다. 선택적으로 상기 작업 정보는 상기 작업부가 인식할 수 있는 특수한 감광제로 표시될 수 있다. 예컨대 상기 감광제는 육안으로는 직접 식별되지 않는 것일 수 있으며, 작업부(23)에 의해 인식할 수 있는 것일 수 있다. 이를 위해 상기 작업부(23)는 특수 감광제를 인식할 수 있는 센싱 유닛을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 자율 작업 시스템이 복수의 슬레이브 작업 로봇을 포함하는 경우, 정보 표시부(15)는 상기 복수의 슬레이브 작업 로봇 각각에 대응하여 서로 다른 작업 정보를 표시할 수 있다. 예컨대, 상기 복수의 슬레이브 작업 로봇이 제1 로봇과 제2 로봇을 포함하는 경우, 정보 표시부(15)는 상기 제1 로봇에 대응하는 작업 정보와 상기 제2 로봇에 대응하는 작업 정보를 서로 구분하여 표시할 수 있다.

복수의 마스터 작업 로봇을 포함하는 또 다른 실시예, 예컨대 제1 마스터 로봇과 제2 마스터 로봇을 포함하는 실시예에서는 하나의 마스터 로봇과 하나의 슬레이브 로봇을 일대일 또는 일대다로 매칭하여 작업 정보를 표시할 수도 있다.

한편, 상기 작업 정보는 상기 작업 정보가 표시된 위치에 대응하는 위치 정보를 더 포함할 수 있는데, 이때 제2 위치 판단부(21)는 상기 위치 정보를 이용하여 슬레이브 작업 로봇(20)의 위치를 판단할 수 있다.

마스터 작업 로봇(10)은 자신의 위치를 스스로 판단할 수 있으므로, 정보 표시부(15)가 상기 작업 정보를 표시하는 위치 정보를 가지고 있다. 따라서, 정보 표시부(15)는 상기 작업 정보에 상기 위치 정보를 포함시킬 수 있고, 제2 위치 판단부(21)는 상기 작업 정보를 인식하여 슬레이브 작업 로봇(20)의 위치를 판단할 수 있다.

슬레이브 작업 로봇(20)은 어느 위치에서 작업을 수행하여야 하는지에 관한 정보를 사전에 가지고 있을 수 있으나, 스스로 자신의 위치를 판단할 수 없을 수 있으므로, 상기 작업 정보에 포함되어 있는 위치 정보와 미리 가지고 있던 정보를 비교하여 정확한 작업을 수행하는데 활용할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에서, 마스터 작업 로봇(10)은 상기 이동 경로를 따라 이동하면서 상기 이동 경로에 대응하는 별도의 표식을 상기 작업 대상 공간에 표시할 수 있다. 예컨대, 마스터 작업 로봇(10)의 상기 이동 경로가 원(circle)인 경우, 마스터 작업 로봇(10)은 정보 표시부(15)를 이용하여 상기 작업 대상 공간에 상기 이동 경로에 대응하는 경로를 원으로 표시할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 정보 표시부(15)는 상기 작업 대상 공간에 작업 정보를 표시하므로, 마스터 작업 로봇(10)은 상기 이동 경로를 따라 이동하면서 정보 표시부(15)를 이용하여 상기 이동 경로에 대응하는 표식을 표시하고, 상기 작업 정보를 표시하는 작업을 함께 수행할 수 있다.

슬레이브 작업 로봇(20)은 정보 표시부(15)에 의해 표시된 상기 경로 및/또는 표식을 추적(tracking)하여 마스터 작업 로봇(10)을 추종하여 이동할 수 있고, 이동 중에 작업 정보가 검출되면 해당 위치에서 검출된 상기 작업 정보에 대응하는 작업을 수행할 수 있다.

정보 표시부(15)는 상기 경로 및/또는 표식을 육안으로 식별 가능하도록 표시하거나, 육안으로는 식별 불가능하되 특수한 장치를 통해서만 식별 가능하도록 표시할 수 있다. 예컨대, 정보 표시부(15)는 육안으로는 식별 불가능한 감광제를 도포하는 등의 방법을 통해 상기 경로 및/또는 표식을 표시하고, 슬레이브 작업 로봇(20)은 특수 장비, 예컨대 자외선 카메라와 같은 장치를 이용하여 도포된 상기 감광제를 인식하여 상기 경로 및/또는 표식을 인식할 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 경로 및/또는 표식은 육안으로 보이도록 표시될 수도 있다. 이에 따라 관리자가 상기 경로 및/또는 표식의 정확도를 체크할 수 있다. 이러한 경로 및/또는 표식은 작업이 종료된 후 시간이 지나면 자동으로 지워지는 물질에 의해 형성될 수도 있는 데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 작업이 끝난 후 쉽게 지워질 수 있는 물질로 형성될 수 있다.

한편, 정보 표시부(15)에 의해 표시되는 상기 경로 및/또는 표식은 위치 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 정보 표시부(15)는 상기 경로 및/또는 표식 상의 특정 지점 A에 상기 지점 A의 좌표 정보를 포함하도록 할 수 있다. 또는, 상기 경로 및/또는 표식은 상기 작업 대상 공간에 표시되는 작업 정보에 관한 정보를 포함할 수 있는데, 예컨대 상기 경로 상의 특정 지점 B에 상기 지점 B로부터 상기 경로 및/또는 표식을 따라 C 미터(meter) 이동하면 작업 정보가 표시되어 있음을 나타내도록 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자율 작업 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자율 작업 시스템(400)은 마스터 작업 로봇(10) 및 슬레이브 작업 로봇(20)을 포함하고, 마스터 작업 로봇(10)은 제1 작업부(16)를 더 포함하고, 슬레이브 작업 로봇(20)은 제2 작업부(23)를 더 포함한다. 도 6에서 마스터 작업 로봇(10)과 슬레이브 작업 로봇(20)에 대하여 각각 제1 작업부(16) 및 제2 작업부(23) 이외의 구성은 도시하지 않았으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 도 6에 도시된 실시예의 마스터 작업 로봇(10)과 슬레이브 작업 로봇(20)은 각각 제1 작업부(16) 및 제2 작업부(23) 이외에 전술한 모든 실시예의 구성들을 각각 포함할 수 있다.

이러한 구성에 따라 상기 마스터 작업 로봇(10)은 자신의 작업을 수행하면서 동시에, 슬레이브 작업 로봇(20)에게 작업을 지시하고, 이에 따라 마스터 작업 로봇(10)과 슬레이브 작업 로봇(20)은 동일한 작업을 서로 분할하여, 또는 서로 다른 작업을 동시에 수행할 수 있다.

이를 위해, 상기 제1 작업부(16) 및 제2 작업부(23)는 전술한 바와 같이, 마킹 유닛, 드릴, 용접 유닛, 커팅 유닛, 나사 작업 유닛, 잠금 작업 유닛, 조임 작업 유닛, 체결 작업 유닛 및 펀칭 유닛과 같은 다양한 툴 유닛(tool unit), 예초 유닛, 플레이트 유닛, 3D 프린팅 유닛, 및/또는 아암 유닛을 포함할 수 있다. 또한 상기 제1 작업부(16) 및 제2 작업부(23)는 작업 대상 공간에서 벽, 기둥, 바닥, 또는 천정에 특정한 기기를 설치하는 작업을 수행할 수 있도록 구비될 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마스터 작업 로봇의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스터 작업 로봇(40)은 기준 맵 생성부(43)를 더 포함하는데, 기준 맵 생성부(43)는 임의의 기준위치에서 센싱부(42)를 통해 획득된 센싱 데이터로부터 기준 맵(reference map)을 생성한다.

도 2를 참조로 하여 설명한 바와 같이, 상기 기준 맵은 제1 위치 판단부(45)가 마스터 작업 로봇(10)의 위치를 판단하기 위해 사용되는 것으로 상기 작업 대상 공간에 대응하는 도면으로부터 생성될 수도 있으나, 기준 맵 생성부(43)는 상기 작업 대상 공간의 실제 환경 내지는 특성을 보다 정확하게 반영할 수 있는 기준 맵을 직접 생성할 수 있다.

상기 기준위치는 상기 작업 대상 공간 내의 임의의 위치가 될 수 있으며, 일반적으로는 상기 작업 대상 공간의 가운데 지점으로 선택될 수 있다. 유리창을 포함하여 근접한 장애물이 존재하는 위치는 상기 기준위치로 적합하지 않을 수 있다. 근접한 위치에 장애물이 존재하는 경우에는 상기 장애물 뒤 공간 및/또는 장애물과 관련한 공간의 센싱 데이터를 얻기 어려울 수 있기 때문이다. 다만, 필요한 경우에는 상기 기준위치는 상기 작업 대상 공간 외부의 임의의 위치가 될 수 있다.

또한, 빛을 반사하지 않고 투과하는 등, 센싱 데이터를 획득하기 어려운 경우, 상기 기준위치는 상기 센싱 대상 공간 내의 비어있는 공간에 배치되어 기둥이나 장애물 등과 같이 센싱 가능한 물체를 센싱할 수 있는 위치로 설정될 수 있다.

한편, 장애물에 의해 완전한 센싱 데이터를 획득하기 어려운 경우에는 상기 기준위치에서 1차 센싱을 수행한 후, 상기 장애물을 벗어난 임의의 위치에서 2차 센싱을 수행함으로써 보다 완전한 센싱 데이터를 획득할 수 있다.

선택적으로 및/또는 부가적으로, 기준 맵 생성부(43)는, 전술한 바와 같이 거리 측정 센서를 이용하여 벽이나 기둥과 같은 특정 포인트까지의 거리를 측정하고, 이를 기준 맵 데이터에 반영할 수 있다. 이러한 거리 측정에 의해 예컨대 기둥과 같은 컬럼의 중심점을 추정할 수 있고, 이를 바탕으로 기준위치를 설정할 수 있다.

선택적으로 및/또는 부가적으로, 기준 맵 생성부(43)는, 전술한 바와 같이 이미지 촬영 센서를 이용하여, 특정 면, 예컨대 바닥면의 상태를 측정하고, 이를 기준 맵 데이터에 반영할 수 있다. 이러한 상태 측정을 고려하여 후술하는 마스터 작업 로봇 및/또는 슬레이브 작업 로봇의 이동 경로 및/또는 작업 경로를 설정할 수 있다.

마스터 작업 로봇(40)이 상기 기준위치에서 정지해 있는 상태에서, 상기 센서는 360˚ 회전하여 상기 작업 대상 공간을 센싱하여 상기 센싱 데이터를 생성한다. 또한, 필요한 경우 센싱부(42)에 포함되는 센서는 틸트(tilt) 제어 등을 통해 고저 방향으로 센싱 각도가 제어될 수 있다. 다만, 상기 기준 맵을 생성하기 위한 상기 센싱 데이터를 생성하는 과정에서 마스터 작업 로봇(40)의 위치가 반드시 상기 기준위치로 고정되어 있지 않아도 되며, 미리 정해진 기준 공간 내에서 이동하면서 상기 센싱 데이터를 생성하는 것도 가능하다.

기준 맵 생성부(43)는 상기 센싱 데이터로부터 상기 작업 대상 공간의 기준 맵(Reference Map)을 생성하며, 상기 기준위치에서 획득된 상기 센싱 데이터에 예를 들어 SLAM 알고리즘을 적용하여 상기 기준 맵을 생성할 수 있다.

한편, 상기 기준 맵은 상기 센싱 데이터에 대응하는 이미지 프레임에 포함되는 픽셀의 이미지 데이터로 구성될 수 있다. 예컨대, 상기 작업 대상 공간이 하나의 프레임으로 표현되는 경우, 사물이 존재하는 위치에 대응하는 픽셀은 검은색(Black)으로 표시되고, 비어있는 공간에 대응하는 픽셀은 흰색(White)으로 표시될 수 있다.

다만, 이는 상기 기준 맵 데이터가 포함할 수 있는 데이터 형식의 일 실시예를 의미하며, 반드시 개별 픽셀에 대한 색상 정보를 포함하는 것으로 한정되지 않으며, 상기 기준 맵 데이터는 벡터, 극좌표 등의 형식으로 표현될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 작업 대상 공간에 대응하는 도면과, 기준 맵 생성부(43)에서 생성되는 상기 기준 맵이 서로 일치하지 않는 경우에는, 상기 도면과 상기 기준 맵에 각각 가중치를 부여하고, 센싱 설정부(44)에서 사용 가능한 작업 대상 공간 정보를 제공할 수 있다.

도 8은 마스터 작업 로봇과 슬레이브 작업 로봇의 상대적 위치를 통해 슬레이브 작업 로봇의 위치를 산출하는 방법을 예시적으로 나타내는 도면이다.

도 8을 참조하면, 마스터 작업 로봇(M)과 슬레이브 작업 로봇(S)이 도시되며, d는 마스터 작업 로봇(M)과 슬레이브 작업 로봇(S) 사이의 거리를 의미하고, l은 마스터 작업 로봇(M)과 슬레이브 작업 로봇(S)이 상기 작업 대상 공간의 특정 벽면 사이에서 형성하는 거리의 차이를 의미한다. 즉, l=l_m-l_s 의 관계가 성립하고, l_m은 마스터 작업 로봇(M)이 상기 특정 벽면에서 떨어진 거리를 의미하고, l_s는 슬레이브 작업 로봇(S)이 상기 특정 벽면에서 떨어진 거리를 의미한다. 그리고, θ는 마스터 작업 로봇(M)과 슬레이브 작업 로봇(S) 사이의 각도를 의미한다.

마스터 작업 로봇(M)은 센서를 이용하여 상기 벽면까지의 거리인 l_m을 측정할 수 있고, 슬레이브 작업 로봇(S)은 도 3을 참조로 하여 설명한 거리 측정부(22)를 이용하여 마스터 작업 로봇(M)까지의 거리 d와 상기 벽면까지의 거리 l_s를 측정할 수 있다. 따라서, l_m과 l_s의 차이를 이용하여 거리 l을 산출하고, 거리 측정부(22)를 통해 측정된 거리 d를 이용하여 상기 각도 θ 값을 산출할 수 있다.

슬레이브 작업 로봇(S)의 제2 위치 판단부는 상기 거리 d와 각도 θ, 그리고 제1 위치 판단부로부터 제공되는 마스터 작업 로봇(M)의 위치 정보를 이용하여 슬레이브 작업 로봇(S)의 위치를 판단할 수 있다. 따라서, 마스터 작업 로봇(M)에서 측정되는 상기 l_m 값은 마스터 작업 로봇(M)의 위치 정보와 함께 상기 제2 위치 판단부에 제공되는 것으로 이해할 수 있다.

또는, 상기 제2 위치 판단부는 상기 제1 위치 판단부로부터 제공되는 마스터 작업 로봇(M)의 위치 정보에 포함되는 좌표와, 마스터 작업 로봇(M)과 슬레이브 작업 로봇(S)이 상기 작업 대상 공간에 존재하는 한 쌍의 벽면과 떨어진 거리를 이용하여 슬레이브 작업 로봇(S)의 위치를 판단할 수 있다. 이러한 경우에는 마스터 작업 로봇(M)과 슬레이브 작업 로봇(S) 사이의 거리 d 값을 측정하지 않더라도 슬레이브 작업 로봇(S)의 위치를 판단할 수 있다.

이때 l_m과 l_s는 각각 마스터 작업 로봇(M)과 슬레이브 작업 로봇(S)으로부터 측정된 벽면까지의 거리 중 가장 가까운 값으로 측정되는 것은 통상의 기술자에게 자명하다.

도 9는 본 발명에 따른 자율 작업 시스템이 적용되는 작업 로봇의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.

도 9를 참조하면, 상기 작업 로봇 특히 마스터 작업 로봇은 센서, 예를 들면 스캐닝 센서(Scanning Sensor)를 포함할 수 있다. 상기 작업 로봇은 도 9에 도시되는 구성, 예컨대 몸체의 양 측면에 배치되는 한 쌍의 바퀴를 이용하여 이동할 수 있다. 또한, 도 9에는 도시되어 있지 않지만, 상기 작업 로봇은 하부에 적어도 하나의 바퀴를 더 포함할 수 있으며, 이를 통해 균형을 유지할 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 작업 로봇에 동력을 제공하여 임의의 위치로 이동 가능케 하는 어떠한 구성이라도 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 작업 로봇은 드론(drone)과 같이 비행 가능하게 구성될 수 있으며, 복수 쌍의 구동장치를 통해 구성될 수도 있다. 또한, 수중에서도 이동 및 작업 수행이 가능하도록 구성될 수 있다. 또는, 사람이나 동물의 다리를 모방한 구조를 통해 이동 가능하게 구성될 수도 있다.

도 2를 참조로 하여 설명한 바와 같이, 상기 센서를 통해 상기 마스터 작업 로봇의 위치를 판단할 수 있으므로 상기 마스터 작업 로봇의 위치는 상기 센서의 위치와 실질적으로 동일한 것으로 이해할 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 마스터 작업 로봇의 작업부 위치를 마스터 작업 로봇의 위치로 정의할 수 있으며, 센서의 위치와 작업부 위치 사이의 미리 정해진 위치 차이를 이용하여 작업부 위치를 정확히 보정할 수 있다. 이하 본 명세서에서는 편의 상 센서의 위치와 마스터 작업 로봇의 위치가 실질적으로 동일한 것으로 본다.

상기 작업 로봇의 위치는 (p_x, p_y)의 좌표로 표현될 수 있으며 모터에 의해 회전 가능하다. 그리고, 상기 센서의 회전 방향은 필요에 따라 다양하게 제어될 수 있다. 이때, 상기 센서의 각도는 도 9의 x축을 기준으로 표현될 수 있으며, 상기 센서에 의해 검출되는 물체의 위치는 (θ_L, d)의 극좌표로 표현될 수 있다. 여기서 d는 검출된 물체까지의 거리를 의미한다.

한편, 상기 마스터 작업 로봇은 마킹 유닛(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 마킹 유닛은 도 2를 참조로 하여 설명한 데이터 수신부(11)가 수신하는 상기 작업 대상 공간에 대응하는 정보에 포함되는 마킹 데이터에 대응하는 작업을 수행하기 위하여 상하, 좌우를 비롯하여 자유롭게 이동할 수 있도록 구비될 수 있으며 마킹 데이터에 대응하여 작업면의 특정 위치에서 일정한 표시를 하거나 이동 경로 상에 선(line)을 그리는 동작을 수행할 수 있다.

도 10은 마스터 작업 로봇의 위치를 판단하기 위해 기준 맵 데이터와 센싱 데이터를 비교하는 데이터 변환 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.

도 10을 참조하면, 상기 기준 맵 데이터는 그리드(Grid) 형식으로 표시될 수 있으며 다른 격자 영역에 비하여 어둡게 표시된 부분은 레이저 센서의 스캔 신호를 반사하는 물체가 있음을 나타낸다. 각각의 격자 영역은 (x_m,i, y_m,i), (x_m,l, y_m,l)과 같은 좌표 형식으로 표시될 수 있다.

도 2를 참조로 하여 설명한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 위치 판단부(14)는 마스터 작업 로봇(10)의 위치를 판단하기 위해 상기 기준 맵 데이터와 센싱 데이터를 비교하는 동작을 수행하는데, 그리드 데이터를 포함하는 상기 기준 맵 데이터와는 달리 상기 센싱 데이터는 물체까지의 거리 및 각도에 관한 데이터를 포함한다. 따라서, 제1 위치 판단부(14)는 상기 기준 맵 데이터와 상기 센싱 데이터를 비교하기 위해 그리드 형식의 상기 기준 맵 데이터를 거리와 각도에 관한 데이터로 변환할 수 있다.

도 10을 참조하면, 상기 기준 맵 데이터에서 (x_m,i, y_m,i) 및 (x_m,l, y_m,l)의 좌표로 표현되는 위치는, 각각 (Φ_m,i,d_m,i) 및 (Φ_m,l,d_m,l)의 극좌표 형식의 데이터로 변환될 수 있으며 상기 극좌표 데이터는 상기 센싱 데이터의 데이터 형식과 일치한다. 따라서, 제1 위치 판단부(14)는 변환된 상기 기준 맵 데이터와 상기 센싱 데이터를 직접 비교할 수 있으며, 비교 결과를 이용하여 마스터 작업 로봇(10)의 위치를 판단할 수 있다.

다만, 상기 기준 맵 데이터와 상기 센싱 데이터가 각각 그리드 형식과 극좌표 형식으로 제한되는 것은 아니며, 두 종류의 데이터를 비교하기 위하여 반드시 그리드 형식의 데이터를 극좌표 형식으로 변환하는 것으로 제한되지 않는다. 따라서, 상기 기준 맵 데이터와 상기 센싱 데이터는 그리드 형식, 극좌표 형식 이외의 형태의 데이터로 표현될 수 있으며, 상기 센싱 데이터를 상기 기준 맵 데이터의 형식에 대응하도록 변환하여 두 종류의 데이터를 비교하는 것도 가능하다.

도 10에서 복수의 격자 영역은 디스플레이 장치를 통해 표현되는 경우에 있어서 각각의 화소(pixel)에 대응하는 것으로 이해할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 하나의 격자 영역이 복수의 화소 집합체에 대응하는 것일 수 있다. 극좌표 변환을 위한 기준점은 도 9에 도시되는 바와 같이 반드시 원점(0)으로 제한되지 않는다.

한편, 센싱부(12)에서 상기 작업 대상 공간에 존재하는 물체에 대한 센싱 데이터가 획득되면, 제1 위치 판단부(14)는 상기 센싱 데이터에 대응하는 거리/각도 데이터와 변환된 상기 기준 맵 데이터를 비교하여 일치하는 데이터가 존재하는지 판단할 수 있다.

상기 판단 결과에 따라 일치하는 데이터가 여러 개 존재할 수 있으며, 제1 위치 판단부(14)는 복수의 센싱 데이터와 변환된 상기 기준 맵 데이터를 비교하여 상기 이동체에 대한 위치 판단의 정확도를 향상시킬 수 있다.

제1 위치 판단부(14)는 복수의 센싱 데이터 각각을 상기 기준 맵 데이터와 비교함으로써 상기 이동체의 위치로서 가장 신뢰성이 높은 위치를 판단할 수 있다.

예를 들어, 동일한 위치에서 상기 센서를 이용하여 제1 내지 제n 센싱 데이터가 획득되면, 제1 위치 판단부(14)는 상기 제1 센싱 데이터에 대응하는 기준 맵 데이터를 검색할 수 있다. 검색 결과 상기 제1 센싱 데이터에 대응하는 기준 맵 데이터가 m개 존재할 수 있으며, 제1 위치 판단부(14)는 상기 제2 센싱 데이터와 상기 m개의 기준 맵 데이터를 비교하게 된다. 이러한 과정을 반복 수행하게 되면 최종적으로 상기 제1 내지 제n 센싱 데이터를 획득한 위치, 즉 마스터 작업 로봇(10)의 위치를 검출할 수 있게 된다.

한편, 기준 맵 데이터와 센싱 데이터를 비교하여 마스터 작업 로봇(10)의 위치를 검출하기 위해서, 제1 위치 판단부(14)는 가장 최근에 획득된 센싱 데이터를 이용할 수 있다.

도 10에서 위치 a, b, c는 마스터 작업 로봇(10)의 이동 경로 상에 존재하는 일부 위치를 예시적으로 나타내며, 마스터 작업 로봇(10)이 위치 a에서 위치 c 방향으로 이동하고 센서는 위치 a에서 위치 c를 향하는 방향을 바라보는 경우를 상정하여 설명하도록 한다.

상기 센서는 위치 a, b 및 c에서 센싱 동작, 예를 들면 스캐닝 동작을 수행하여 센싱 데이터를 획득할 수 있는데, 상기 센서가 제한된 범위만을 센싱할 수 있는 경우, 예컨대, 상기 센서가 전방을 기준으로 ±90°로 총 180° 범위를 센싱 가능한 경우, 도 10을 참조하면 각각의 위치 a, b 및 c에서 상기 센서를 통해 획득되는 센싱 데이터의 데이터량은 서로 차이가 발생할 수 있다.

예컨대, 위치 a에서 획득되는 센싱 데이터의 데이터량은 위치 c에서 획득되는 센싱 데이터의 데이터량 보다 많을 수 있다. 이때, 마스터 작업 로봇(10)이 위치 c에 존재할 때 기준 맵 데이터와 센싱 데이터를 비교하여 마스터 작업 로봇(10)의 위치를 검출함에 있어서, 제1 위치 판단부(14)는 위치 b에서 획득된 센싱 데이터와 상기 기준 맵 데이터를 비교할 수 있다.

위치 a에서 획득되는 센싱 데이터는 위치 b에서 획득된 센싱 데이터보다 많은 양의 데이터를 포함하게 되므로, 위치 b에서 획득된 센싱 데이터와 상기 기준 맵 데이터를 비교함으로써 연산 속도를 빠르게 할 수 있다.

센서는 연속적으로 센싱, 예를 들면 스캐닝을 수행함으로써 센싱 데이터를 획득하고, 제1 위치 판단부(14)는 상기 센싱 데이터를 이용하여 연속적으로 마스터 작업 로봇(10)의 정확한 위치를 검출할 수 있으므로, 현재 시점에서 가장 가까운 시점에 획득된 데이터를 이용하는 것이 위치 검출의 정확도를 향상시키는 방법이 될 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 작업 로봇의 이동경로를 예시적으로 나타내는 도면이다.

상기 마스터 작업 로봇의 이동경로는 적어도 하나의 센싱 위치 및 센서의 센싱 각도에 관한 정보를 포함할 수 있다. 도 11에 도시된 실시예를 참조하면, 상기 마스터 작업 로봇은 제1 지점(x1, y1, θ1) 내지 제7 지점(x7, y7, θ7)에서 상기 센서를 이용하여 센싱 동작, 예를 들면 스캐닝 동작을 수행한다.

도 11에서는 상기 마스터 작업 로봇이 센싱 동작을 수행하는 특정한 몇 개의 센싱 위치를 도시하고 있으며, 이는 상기 마스터 작업 로봇의 위치를 정확하게 파악하기 위함이다.

그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스터 작업 로봇은 특정한 센싱 위치를 지정하지 않고 설정된 상기 이동경로를 따라 이동하면서 연속적으로 센싱 동작을 수행할 수 있다.

한편, 상기 센싱 각도는 각각의 센싱 위치에서 상기 센서의 센싱 각도를 의미하며 Degree 또는 Radian 단위로 표현 가능하다. 그리고, 상기 센싱 각도의 크기는 x축을 기준으로 표현되거나, 직전 센싱 위치에서의 센싱 동작이 종료된 시점에서의 상기 센서의 각도를 기준으로 표현될 수 있다.

각각의 상기 센싱 위치에서 상기 마스터 작업 로봇은 정지하며, 상기 센싱 위치에 정지한 상태에서 상기 센서를 회전시켜 주변 공간을 센싱 한다. 다만, 앞서 설명한 바와 같이 상기 마스터 작업 로봇은 특정한 센싱 위치를 지정하지 않고 설정된 상기 이동경로를 따라 이동하면서 연속적으로 센싱 동작을 수행할 수 있다. 따라서, 이러한 경우에는 상기 센싱 위치에서 정지하는 동작이 수행되지 않는 것으로 이해할 수 있다.

또한, 상기 센싱 동작을 통해 획득되는 센싱 데이터와 상기 기준 맵 데이터를 비교함으로써 상기 마스터 작업 로봇의 위치가 상기 이동 경로에 일치하는지 여부를 판단할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 작업 시스템을 통해 상기 마스터 작업 로봇은 설정된 이동 경로를 따라 이동하며 마킹 데이터에 따라 해당하는 위치에서 특정한 표시를 하거나 선(line)을 그리는 동작을 수행할 수 있다.

또한, 이와 동시에 복수의 센싱 위치에서 센서를 통한 센싱 동작을 통해 스스로의 위치와 미리 설정된 상기 이동 경로와의 일치 여부를 판단하고, 상기 이동 경로와 일치하지 않는 경우에는 상기 이동 경로를 따라 이동하도록 위치가 제어될 수 있다.

한편, 도 11에는 총 7개의 스캔 위치가 도시되어 있으나, 본 발명이 반드시 상기 7개의 센싱 위치로 제한되지 않으며 상기 센싱 위치는 상기 센싱 대상 공간에 존재하는 기둥, 유리창, 장애물 등의 위치에 의하여 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 상기 센싱 대상 공간 내에 비어있는 공간이 존재하는 경우에는 상기 비어있는 공간에서는 센싱이 어려울 수 있으므로 상기 복수의 센싱 위치와 센싱 각도는 상기 비어있는 공간의 위치를 고려하여 설정될 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 작업 로봇을 통해 획득되는 기준 맵을 예시적으로 나타내는 도면이다.

도 12는 기준위치(reference)에서 센서를 통해 획득한 센싱 데이터를 통해 획득한 기준 맵(Reference Map)을 나타내며, 유리창(glass)이 존재하는 위치에서는 스캔 신호의 반사가 일어나지 않아 상기 유리창(glass)의 위치에서부터 상기 기준위치(reference)까지 정상적인 센싱 데이터가 획득되지 않는 것을 확인할 수 있다.

또한, 기둥(pillar)의 뒷 공간으로부터는 센싱 데이터가 정상적으로 획득되지 않음을 확인할 수 있다. 따라서, 상기 센서를 통해 획득되는 상기 센싱 데이터를 통해 상기 기준 맵을 생성하면 센싱 대상 공간에서 유리창이 존재하는 위치와 기둥 또는 장애물이 존재하는 위치를 대략적으로 판단할 수 있다.

한편, 정지상태의 센서를 회전시켜 획득한 센싱 데이터를 이용하여 상기 기준 맵을 생성하는 경우에는 센싱 대상 공간의 크기에 따라 스캔 거리가 길어지고, 이에 따라 정확도가 떨어질 수 있으며, 따라서 상기 기준 맵은 상기 마스터 작업 로봇의 이동 경로, 센싱 위치 및 센싱 각도를 설정하는데에 참고 데이터로 활용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 작업 대상 공간에 대한 도면이 존재하는 경우에는 상기 도면과 상기 기준 맵을 함께 사용하는 것이 상기 마스터 작업 로봇의 보다 정확한 동작을 구현하는데 도움이 될 수 있다.

한편, 상기 마스터 작업 로봇의 이동 경로, 센싱 위치 및 센싱 각도는 상기 센싱 대상 공간에 대한 정확한 센싱 데이터를 획득할 수 있도록 설정되며, 도 9에서는 상기 기준위치(reference)를 포함하여 유리창(glass)과 기둥(pillar)에서 최대한 이격되는 위치와 각도가 설정될 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 작업 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자율 작업 방법은, 마스터 작업 로봇 및 적어도 하나의 슬레이브 작업 로봇을 포함하는 자율 작업 시스템을 이용하는 자율 작업 방법으로서, 도 13을 참조하면 정보 수신 단계(S10), 센싱 설정 단계(S20), 마스터 위치 판단 단계(S30) 및 슬레이브 위치 판단 단계(S40)를 포함한다.

정보 수신 단계(S10)에서는 작업 대상 공간에 대한 정보를 수신한다. 상기 작업 대상 공간은 상기 마스터 작업 로봇 및 슬레이브 작업 로봇이 작업을 수행하는 공간을 의미하며, 정보 수신 단계(S10)에서 수신되는 정보는 상기 작업 대상 공간에 대응하는 도면, 상기 작업 대상 공간에 존재하는 벽, 기둥, 창문 등의 위치와 크기에 관한 정보, 요컨대 상기 작업 대상 공간의 건축적, 공간적 요소에 관한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 정보 수신 단계(S10)에서는 상기 마스터 작업 로봇과 슬레이브 작업 로봇이 상기 작업 대상 공간에서 수행해야 하는 작업(task)에 관한 정보를 수신할 수 있다.

한편, 상기 작업 대상 공간에 대한 정보는 상기 마스터 작업 로봇 및 슬레이브 작업 로봇의 허용 이동 범위에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 작업 대상 공간은 벽, 기둥, 창문 등이 설치되어야 하는 공간을 포함할 수 있으며, 설치 이전에는 상기 마스터 작업 로봇 및 슬레이브 작업 로봇으로 하여금 진입하지 못하도록 방지해야 하는 공간이 존재할 수 있다. 벽이 세워지거나, 엘리베이터가 설치되어야 하는 공간은 실제 작업이 이루어지기 전에는 바닥면이 단절되어 있을 수 있으며, 경우에 따라서는 상기 마스터 작업 로봇 및 슬레이브 작업 로봇이 추락할 위험이 있을 수 있다. 따라서, 상기 작업 대상 공간에 대한 정보는 상기 허용 이동 범위에 관한 정보를 포함하여, 상기 마스터 작업 로봇 및 슬레이브 작업 로봇의 이동 범위를 제한하도록 할 수 있다. 또한 상기 작업 대상 공간에 대한 정보는 특정 포인트, 예컨대 벽이나 기둥의 중심 위치가 표시된 것일 수 있다. 이러한 특정 포인트는 마스터 작업 로봇 및/또는 슬레이브 작업 로봇의 이동 및/또는 작업 시 기준점으로 활용될 수 있다.

정보 수신 단계(S10)에서는 상기 마스터 작업 로봇에 포함되는 센서와 유선 또는 무선, 전기적 또는 비전기적으로 연결되어 상기 센서로부터 획득되는 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 정보 수신 단계(S10)에서는 외부 저장매체에 저장된 상기 작업 대상 공간에 대한 데이터를 수신할 수도 있다. 선택적으로, 정보 수신 단계(S10)에서는 마스터 작업 로봇의 입력부로부터 입력되는 상기 작업 대상 공간에 대한 데이터를 수신할 수 있다. 선택적으로, 정보 수신 단계(S10)에서는 마스터 작업 로봇이 별도의 컴퓨팅 장치와 전기적으로 연결되어 컴퓨팅 장치로부터 상기 작업 대상 공간에 대한 데이터를 수신할 수 있다.

한편, 상기 센서는 사물까지의 거리를 측정하거나 사물의 형태를 센싱하거나 마스터 작업 로봇의 이동을 센싱할 수 있다. 이러한 센서는, 레이저를 이용하거나 음파, 광파 및/또는 전파를 이용하는 센서, IMU 센서, GPS 센서를 포함할 수 있으며, 및/또는 카메라와 같이 동영상 및/또는 정지 영상를 취득할 수 있는 영상 취득 센서를 포함할 수 있다. 상기 센서가 레이저 센서를 포함하는 경우 상기 레이저 센서의 일 예로서 라이더(LiDAR) 센서가 포함될 수 있다.

마스터 작업 로봇은 이러한 센서를 적어도 하나 이상 포함할 수 있으며, 다른 종류의 복수의 센서를 조합함으로써 센싱 정밀도를 향상시킬 수 있다. 예컨대 레이저 센서로서 라이더 센서를 사용하고, IMU 센서를 더 포함해 마스터 작업 로봇의 움직임을 센싱함으로써 작업 대상 공간에 대한 센싱 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 선택적 및/또는 부가적으로 카메라 센서를 포함해, 카메라 센서로 하여금 작업 대상 공간을 촬영하도록 할 수 있는 데, 예컨대 작업 대상 공간의 특정 면, 구체적으로 바닥면에 대한 상태 및/또는 질감을 촬영하고 이를 통해 마스터 작업 로봇 및/또는 슬레이브 작업 로봇의 이동 및/또는 작업 경로를 설정 및/또는 보정하도록 할 수 있다. 또한, 선택적 및/또는 부가적으로 거리 측정 센서를 포함해, 특정 포인트, 예컨대 벽이나 기둥까지의 거리를 측정할 수 있다. 이로 인해 상기 작업 대상 공간에 존재하는 특정 포인트의 계측된 위치를 마스터 작업 로봇 및/또는 슬레이브 작업 로봇의 이동 및/또는 작업 경로를 설정 및/또는 보정하는 데에 반영하도록 할 수 있다. 상기와 같은 다양한 센서 조합은 반드시 마스터 작업 로봇에만 설치될 필요는 없으며, 일부 센서는 슬레이브 작업 로봇에 설치되고, 그 데이터가 마스터 작업 로봇과 통신되도록 함으로써 작업 전 및/또는 작업 도중에 마스터 작업 로봇 및/또는 슬레이브 작업 로봇의 이동 및/또는 작업 경로를 설정 및/또는 보정하도록 할 수 있다.

상기 마스터 작업 로봇은 정지 상태에서 및/또는 이동하면서 상기 센서를 이용하여 주변 공간을 센싱할 수 있으며, 상기 센서에서 출력된 신호가 반사되는 정보를 이용하여 주변 공간에 있는 사물의 위치를 극좌표 형식으로 획득할 수 있다. 상기 모터는 상기 센서를 원하는 각도만큼 회전할 수 있도록 하며, 예컨대 360˚ 회전할 수 있도록 하며, 상기 센서의 회전 방향은 필요에 따라 다양하게 제어될 수 있다.

한편, 상기 센서는 별도의 구동부에 의하여 수평 회전, 수평 이동, 틸트 및/또는 수직 이동이 제어될 수 있다. 상기 센서의 수평 회전, 수평 이동, 틸트 및/또는 수직 이동은 서로 독립적으로 제어될 수 있으며, 상기 수평 회전, 수평 이동, 틸트 및/또는 수직 이동을 제어하기 위한 제어 신호 또한 독립적으로 생성되어 상기 구동부에 제공될 수 있다.

센싱 설정 단계(S20)에서는 상기 마스터 작업 로봇의 이동 경로, 센싱 위치 및 상기 센싱 위치에서의 센싱 각도를 설정한다. 구체적으로, 센싱 설정 단계(S20)에서는 상기 이동 경로를 설정하고, 상기 이동 경로 상의 임의의 지점을 지정하여 지정된 상기 지점을 센싱 위치로 설정한다. 그리고, 상기 센싱 위치는 상기 작업 대상 공간에 따라 필요한 경우 복수 개의 위치로 설정될 수 있다. 이에 대응하여 상기 마스터 작업 로봇이 상기 센싱 위치에 도달하면 상기 센서는 센싱 동작을 수행한다. 그리고 이때, 상기 센서는 센싱 설정 단계(S20)에서 의해 설정된 센싱 각도에 따라 회전하게 된다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에서 상기 센서는 센싱 높이가 조절될 수 있으며, 센싱 설정 단계(S20)에서는 설정된 센싱 위치에서 상기 센서의 센싱 각도 및 센싱 높이를 함께 설정할 수 있다. 그리고, 상기 센싱 위치와 센싱 각도는 상기 작업 대상 공간의 특성을 고려하여 설정될 수 있다.

또한, 빛을 반사하지 않고 투과하는 등, 센싱 데이터를 획득하기 어려운 경우, 상기 센싱 위치와 센싱 각도는 상기 작업 대상 공간 내의 비어있는 공간에 배치되어 기둥이나 장애물 등을 센싱할 수 있는 위치와 각도로 설정될 수 있다.

한편, 상기 작업 대상 공간의 도면이 존재하는 경우, 센싱 설정 단계(S20)에서는 상기 도면을 고려하여 상기 이동 경로, 센싱 위치 및 센싱 위치에서의 상기 센서의 센싱 각도를 설정할 수 있다.

상기 마스터 작업 로봇은 상기 이동 경로 상에서 특정한 위치에서 센싱 동작을 수행하는 것으로 이해할 수 있다. 그리고, 상기 특정한 센싱 위치가 지정되는 것은 상기 마스터 작업 로봇의 위치를 정확하게 파악하기 위함이다.

상기 특정한 위치는 유한한 개수의 위치로 설정될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 상기 이동 경로 상에서 이동하며 연속적으로 센싱 동작을 수행할 수도 있다.

한편, 상기 센싱 각도는 각각의 센싱 위치에서 상기 센서의 센싱 각도를 의미하며 Degree 또는 Radian 단위로 표현 가능하다. 그리고, 상기 센싱 각도의 크기는 특정 좌표축, 예컨대 x축을 기준으로 표현되거나, 직전 센싱 위치에서의 센싱 동작이 종료된 시점에서의 상기 센서의 각도를 기준으로 표현될 수 있다.

이처럼 마스터 작업 로봇의 이동 경로, 센싱 위치 및 센싱부의 센싱 각도를 설정하도록 상기 센싱 설정 단계(S20)에서는 마스터 작업 로봇의 복수의 구동부에 동작 신호를 보낼 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 각각의 상기 센싱 위치에서 상기 마스터 작업 로봇은 정지하며, 상기 센싱 위치에 정지한 상태에서 상기 센서를 회전시켜 주변 공간을 센싱 할 수 있다. 또는, 본 발명의 다른 실시예에서 상기 마스터 작업 로봇은 상기 센싱 위치에서 정지하지 않을 수 있으며, 이동하며 상기 센서를 통해 주변 공간을 센싱 할 수 있다.

마스터 위치 판단 단계(S30)에서는 상기 센싱 위치에서 획득된 센싱 데이터와 기준 맵 데이터를 비교하여 상기 마스터 작업 로봇의 위치를 판단한다.

상기 기준 맵 데이터는 이미지 프레임에 포함되는 픽셀의 좌표로 표현될 수 있으며, 물체가 존재하는 위치에 대응하는 픽셀의 좌표는 비어있는 위치에 대응하는 픽셀의 좌표와 다른 값을 가질 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 센서를 통해 획득되는 데이터는 극좌표 형태로 획득될 수 있으며 상기 기준 맵 데이터와 상기 센싱 데이터를 비교하면, 상기 작업 대상 공간 내에서의 상기 마스터 작업 로봇의 위치를 판단할 수 있다. 이 때, 전술한 바와 같이 기준 맵 데이터에 반영된 특정 포인트, 예컨대 벽이나 기둥의 중심과 센싱된 데이터를 비교할 수 있다.

보다 구체적으로, 마스터 위치 판단 단계(S30)에서는 상기 기준 맵 데이터를 상기 센서를 통해 획득되는 극좌표 형태의 데이터로 변환하고, 변환된 데이터와 상기 센싱 데이터를 비교할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 마스터 위치 판단 단계(S30)에서는 임의의 위치에 설치되는 송수신기로부터 출력된 위치 신호를 수신하고, 상기 위치 신호로부터 상기 마스터 작업 로봇의 위치를 판단할 수 있다. 상기 송수신기의 위치가 결정되면 상기 마스터 위치 판단 단계(S30)에서는 송수신기의 위치를 기준으로 하여 상기 마스터 작업 로봇의 위치를 판단할 수 있다. 또는, 마스터 위치 판단 단계(S30)에서는 상기 마스터 작업 로봇으로부터 상기 송수신기까지의 거리, 각도 데이터 및 상기 송수신기의 위치 정보를 고려하여 상기 마스터 작업 로봇의 위치를 판단하는 것도 가능할 것이다.

선택적으로, 마스터 위치 판단 단계(S30)에서는 임의의 위치에 설치되는 마커의 위치를 센싱하고, 상기 마커로부터 상기 마스터 작업 로봇의 위치를 판단할 수 있다. 예컨대 마스터 위치 판단 단계(S30)에서는 상기 마커의 위치를 센싱한 위치 및/또는 센싱한 데이터의 분석으로부터 역으로 마스터 작업 로봇의 위치를 판단할 수 있다.

마스터 위치 판단 단계(S30)에서 수행되는 동작은 상기 마스터 작업 로봇의 위치를 최대한 정확하게 판단하는 것을 목적으로 하며, 상기 송수신기 및/또는 마커는 상기 작업 대상 공간의 임의의 위치, 예컨대 기둥 또는 벽면에 부착되어 상기 위치 신호를 송신 및/또는 위치를 표시할 수 있다.

다만, 상기 송수신기 및/또는 마커의 위치가 상기 센싱 대상 공간의 내부의 임의의 위치로 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 작업 대상 공간이 오픈된 공간인 경우에는 상기 송수신기 및/또는 마커가 상기 작업 대상 공간의 외부에 위치하더라도 상기 마스터 작업 로봇의 위치를 추척할 수 있다.

상기 마스터 작업 로봇은 상기 위치 신호를 수신하여 수신한 상기 위치 신호를 송신한 송수신기의 위치 및 상기 송수신기까지의 거리 및/또는 각도를 판단할 수 있는 수신기를 포함할 수 있으며, 상기 수신기는 적어도 하나의 송수신기로부터 수신한 위치 신호를 고려하여 상기 마스터 작업 로봇의 위치를 판단할 수 있다.

상기 송수신기는 신호 공유기 또는 비콘(beacon)과 같은 장치를 통해 구성될 수 있으며, 상기 센싱 데이터와 기준 맵 데이터의 비교를 통해 상기 마스터 작업 로봇의 정확한 위치를 판단하기 용이하지 않은 경우에 사용될 수 있다.

상기 마커는 특정한 색상이나 모양 또는 미리 결정된 숫자를 표시할 수 있으며, 상기 수신부는 상기 색상, 모양 또는 숫자를 인식함으로써 상기 마스터 작업 로봇의 위치를 판단할 수 있다. 한편, 상기 마커는 자외선 카메라와 같은 특수한 장치를 통해 식별 가능하도록 표시될 수 있다.

슬레이브 위치 판단 단계(S40)에서는 상기 슬레이브 로봇의 위치를 판단한다. 슬레이브 위치 판단 단계(S40)에서 상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단하기 위해서 다양한 방법을 사용할 수 있는데, 마스터 위치 판단 단계(S30)에서 상기 마스터 작업 로봇의 위치를 판단하기 위해 사용하는 방법이 적용될 수 있다. 예컨대, 슬레이브 위치 판단 단계(S40)에서는 임의의 위치에 설치되는 송수신기로부터 출력되는 위치 신호를 수신하고, 상기 위치 신호로부터 상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단할 수 있다. 선택적으로 슬레이브 위치 판단 단계(S40)에서는 임의의 위치에 설치되는 마커의 위치를 센싱함으로써 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단할 수 있다. 상기 슬레이브 위치 판단 단계(S40)에서 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단하는 구체적인 방법은 상기 마스터 위치 판단 단계(S30)가 마스터 작업 로봇의 위치를 판단하는 구체적인 방법과 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.

또는, 슬레이브 위치 판단 단계(S40)에서는 상기 마스터 작업 로봇의 위치 정보와, 상기 슬레이브 작업 로봇과 마스터 작업 로봇의 상대적인 위치 관계를 고려하여 상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단할 수도 있다.

예컨대, 슬레이브 위치 판단 단계(S40)에서는 상기 마스터 작업 로봇의 위치 정보를 수신하고, 수신된 상기 위치와 슬레이브 작업 로봇과 마스터 작업 로봇 사이의 거리 및 각도를 고려하여 상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단할 수 있다.

상기 마스터 작업 로봇은 마스터 위치 판단 단계(S30)를 통해 스스로 자신의 위치를 판단할 수 있고, 상기 마스터 작업 로봇의 위치 정보는 슬레이브 작업 로봇에 제공될 수 있다. 이때, 상기 마스터 작업 로봇과 슬레이브 작업 로봇 사이의 상대적 위치 정보, 예컨대 각도 정보가 얻어진다면 상기 마스터 작업 로봇의 위치 정보를 이용하여 상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단할 수 있다.

한편, 슬레이브 위치 판단 단계(S40)에서는 마스터 위치 판단 단계(S30)로부터 상기 마스터 작업 로봇의 위치 정보를 실시간으로 제공받을 수 있다. 상기 마스터 작업 로봇과 슬레이브 작업 로봇은 상기 작업 대상 공간에서 지속적으로 움직일 수 있으므로 상기 마스터 작업 로봇의 위치 정보가 실시간으로 제공될 경우에는 상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 보다 정확하게 판단할 수 있다.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자율 작업 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 14를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자율 작업 방법은, 정보 수신 단계(S10), 센싱 설정 단계(S20), 마스터 위치 판단 단계(S30), 마스터 위치 수신 단계(S41), 마스터와의 상대적 위치 판단 단계(S42), 및 슬레이브 위치 판단 단계(S43)를 포함한다. 정보 수신 단계(S10), 센싱 설정 단계(S20), 마스터 위치 판단 단계(S30), 및 슬레이브 위치 판단 단계(S43)에서는 도 12를 참조로 하여 설명한 정보 수신 단계(S10), 센싱 설정 단계(S20), 마스터 위치 판단 단계(S30), 및 슬레이브 위치 판단 단계(S40)에서와 실질적으로 동일한 동작이 수행되므로 중복되는 내용에 한하여 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

마스터 위치 수신 단계(S41)에서는 상기 마스터 작업 로봇의 위치 정보를 수신하고, 마스터와의 상대적 위치 판단 단계(S42)에서는 상기 슬레이브 작업 로봇과 상기 마스터 작업 로봇 사이의 거리 및 각도를 산출한다.

도 3 및 도 8을 참조로 하여 설명한 바와 같이, 상기 슬레이브 작업 로봇은 거리 측정부를 이용하여 상기 마스터 작업 로봇까지의 거리를 측정할 수 있고, 또한 어느 벽면까지의 거리를 측정할 수 있다. 마찬가지로 상기 마스터 작업 로봇은 센서를 이용하거나 상기 슬레이브 작업 로봇에 구비되는 상기 거리 측정부를 이용하여 상기 벽면까지의 거리를 측정할 수 있다.

마스터 위치 수신 단계(S41)에서 상기 마스터 작업 로봇의 위치 정보가 수신되면, 마스터와의 상대적 위치 판단 단계(S42)에서 얻어지는 상대적 위치를 이용하여 상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단할 수 있다. 여기서 상기 상대적 위치는 마스터 및 슬레이브 작업 로봇 사이의 거리와 상기 마스터 및 슬레이브 작업 로봇이 이루는 각도를 의미하거나, 상기 마스터 및 슬레이브 작업 로봇이 어느 한 쌍의 벽면으로부터 떨어진 거리를 의미하는 것으로 이해할 수 있다.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자율 작업 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 15를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자율 작업 방법은, 정보 수신 단계(S100), 센싱 설정 단계(S200), 마스터 위치 판단 단계(S300), 작업 정보 표시 단계(S400), 작업 수행 단계(S500), 및 슬레이브 위치 판단 단계(S600)를 포함한다. 정보 수신 단계(S100), 센싱 설정 단계(S200), 마스터 위치 판단 단계(S300), 및 슬레이브 위치 판단 단계(S600)에서는 도 13을 참조로 하여 설명한 정보 수신 단계(S10), 센싱 설정 단계(S20), 마스터 위치 판단 단계(S30) 및 슬레이브 위치 판단 단계(S40)에서와 실질적으로 동일한 동작이 수행되는 것으로 이해할 수 있다.

작업 정보 표시 단계(S400)에서는 상기 마스터 작업 로봇이 상기 작업 대상 공간에 작업 정보를 표시한다. 그리고, 작업 수행 단계(S500)에서는 상기 슬레이브 작업 로봇이 상기 작업 정보를 인식하고 인식 결과에 대응하는 작업을 수행한다.

상기 작업 정보는 상기 작업 대상 공간에서 상기 슬레이브 작업 로봇이 수행해야 하는 작업에 관한 정보를 포함하는 것으로, 슬레이브 작업 로봇은 상기 작업 정보에 대응하여 마킹(marking), 드릴링(drilling), 용접(welding), 커팅(cutting), 나사 작업(screwing), 잠금 작업(fastening), 조임 작업(tightening), 체결 작업(locking) 또는 펀칭(punching) 등의 작업을 수행할 수 있다. 상기 마킹은, 작업면에 안료를 이용하여 데이터를 표시하는 것, 작업면에 스크래치를 남기는 것, 레이저로 작업면을 일부 식각하는 것, 라인기 등 작업면에 데이터를 표시하는 것을 모두 포함할 수 있다.

선택적으로, 상기 슬레이브 작업 로봇은 바닥면에 잔디가 심어져 있는 경우 잔디를 깎음으로써 상기 데이터를 표시할 수도 있도록 예초 작업을 수행할 수 있다.

선택적으로, 상기 슬레이브 작업 로봇은 모래나 블록을 밀어 입체적 형상을 표시할 수 있도록 하는 작업을 수행할 수 있다.

선택적으로 상기 슬레이브 작업 로봇은 입체적 형상을 프린팅할 수 있도록 3D 프린팅 작업을 수행할 수 있다.

선택적으로 상기 슬레이브 작업 로봇은 블록과 같은 물체를 입체적 형상으로 쌓을 수 있는 작업을 수행할 수 있다.

선택적으로 상기 슬레이브 작업 로봇은, 상기 작업 대상 공간에서 벽, 기둥, 바닥, 또는 천정에 특정한 기기를 설치하는 작업을 수행할 수 있다.

그리고, 상기 작업 정보는 상기 슬레이브 작업 로봇이 인식할 수 있는 기호에 의해 표시될 수 있으며, 예를 들어 바코드(barcode), QR 코드, 숫자 또는 문자 중 적어도 어느 하나에 의해 표시될 수 있다. 선택적으로 상기 작업 정보는 상기 작업부가 인식할 수 있는 특수한 감광제로 표시될 수 있다. 예컨대 상기 감광제는 육안으로는 직접 식별되지 않는 것일 수 있으며, 작업부(23)에 의해 인식할 수 있는 것일 수 있다. 이를 위해 상기 작업부(23)는 특수 감광제를 인식할 수 있는 센싱 유닛을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 자율 작업 시스템이 복수의 슬레이브 작업 로봇을 포함하는 경우, 작업 정보 표시 단계(S400)에서는 상기 복수의 슬레이브 작업 로봇 각각에 대응하여 서로 다른 작업 정보를 표시할 수 있다. 예컨대, 상기 복수의 슬레이브 작업 로봇이 제1 로봇과 제2 로봇을 포함하는 경우, 작업 정보 표시 단계(S400)에서는 상기 제1 로봇에 대응하는 작업 정보와 상기 제2 로봇에 대응하는 작업 정보를 서로 구분하여 표시할 수 있다.

복수의 마스터 작업 로봇을 포함하는 또 다른 실시예, 예컨대 제1 마스터 로봇과 제2 마스터 로봇을 포함하는 실시예에서는 하나의 마스터 로봇과 하나의 슬레이브 로봇을 일대일 또는 일대다로 매칭하여 작업 정보를 표시할 수도 있다.

한편, 슬레이브 위치 판단 단계(S600)에서는 상기 작업 정보에 포함되는 위치 정보를 이용하여 상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단할 수 있다. 상기 마스터 작업 로봇은 자신의 위치를 스스로 판단할 수 있으므로, 작업 정보 표시 단계(S400)에서 표시되는 상기 작업 정보는 해당 위치에 대한 위치 정보를 가지고 있다. 따라서, 작업 정보 표시 단계(S400)에서는 상기 작업 정보에 상기 위치 정보를 포함시킬 수 있고, 슬레이브 위치 판단 단계(S600)에서는 상기 작업 정보를 인식하여 상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단할 수 있다.

상기 슬레이브 작업 로봇은 어느 위치에서 작업을 수행하여야 하는지에 관한 정보를 사전에 가지고 있을 수 있으나, 스스로 자신의 위치를 판단할 수 없을 수 있으므로, 상기 작업 정보에 포함되어 있는 위치 정보와 미리 가지고 있던 정보를 비교하여 정확한 작업을 수행하는데 활용할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에서, 마스터 작업 로봇은 상기 이동 경로를 따라 이동하면서 상기 이동 경로에 대응하는 별도의 표식을 상기 작업 대상 공간에 표시할 수 있다. 예컨대, 마스터 작업 로봇의 상기 이동 경로가 원(circle)인 경우, 마스터 작업 로봇은 상기 작업 대상 공간에 상기 이동 경로에 대응하는 경로를 원으로 표시할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 마스터 작업 로봇은 상기 이동 경로를 따라 이동하면서 상기 이동 경로에 대응하는 표식을 표시하고, 상기 작업 정보를 표시하는 작업을 함께 수행할 수 있다.

슬레이브 작업 로봇은 표시된 상기 경로 및/또는 표식을 추적(tracking)하여 마스터 작업 로봇을 추종하여 이동할 수 있고, 이동 중에 작업 정보가 검출되면 해당 위치에서 검출된 상기 작업 정보에 대응하는 작업을 수행할 수 있다.

마스터 작업 로봇은 상기 경로 및/또는 표식을 육안으로 식별 가능하도록 표시하거나, 특수한 장치를 통해서만 식별 가능하도록 표시할 수 있다. 예컨대, 마스터 작업 로봇은 육안으로는 식별 불가능한 감광제를 도포하는 등의 방법을 통해 상기 경로 및/또는 표식을 표시하고, 슬레이브 작업 로봇은 영상 장비, 예컨대 자외선 카메라와 같은 장치를 이용하여 도포된 상기 감광제를 인식하여 상기 경로 및/또는 표식을 인식할 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 경로 및/또는 표식은 육안으로 보이도록 표시될 수도 있다. 이에 따라 관리자가 상기 경로 및/또는 표식의 정확도를 체크할 수 있다. 이러한 경로 및/또는 표식은 작업이 종료된 후 시간이 지나면 자동으로 지워지는 물질에 의해 형성될 수도 있는 데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 작업이 끝난 후 쉽게 지워질 수 있는 물질로 형성될 수 있다.

한편, 마스터 작업 로봇에 의해 표시되는 상기 경로 및/또는 표식은 위치 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 마스터 작업 로봇은 상기 경로 및/또는 표식 상의 특정 지점 A에 상기 지점 A의 좌표 정보를 포함하도록 할 수 있다. 또는, 상기 경로 및/또는 표식은 상기 작업 대상 공간에 표시되는 작업 정보에 관한 정보를 포함할 수 있는데, 예컨대 상기 경로 상의 특정 지점 B에 상기 지점 B로부터 상기 경로 및/또는 표식을 따라 C 미터(meter) 이동하면 작업 정보가 표시되어 있음을 나타내도록 할 수 있다.

선택적으로, 상기 마스터 작업 로봇도 슬레이브 작업 로봇과 같이 다양한 작업을 수행할 수 있다. 이에 따라 상기 마스터 작업 로봇은 자신의 작업을 수행하면서 동시에, 슬레이브 작업 로봇에게 작업을 지시하고, 이에 따라 마스터 작업 로봇과 슬레이브 작업 로봇은 동일한 작업을 서로 분할하여, 또는 서로 다른 작업을 동시에 수행할 수 있다.

이상 설명한 본 발명의 모든 실시예들은 다른 실시예에도 서로 복합적으로 적용될 수 있음은 물론이다.

한편, 본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다.

또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.

본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한 해당 기술 분야의 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터(factor)에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라, 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100, 200, 300: 자율 작업 시스템 10: 마스터 작업 로봇
20: 슬레이브 작업 로봇 30: 위치 정보 관리부
11, 41: 데이터 수신부 12, 42: 센싱부
13, 44: 센싱 설정부 14, 45: 제1 위치 판단부
15: 정보 표시부 21: 제2 위치 판단부
22: 거리 측정부 23: 작업부
43: 기준 맵 생성부

Claims (16)

1. 마스터 작업 로봇 및 적어도 하나의 슬레이브 작업 로봇을 포함하는 자율 작업 시스템에 있어서,
   상기 마스터 작업 로봇은,
   작업 대상 공간에 대한 정보를 수신하는 데이터 수신부;
   상기 작업 대상 공간을 센싱하는 센싱부;
   상기 마스터 작업 로봇의 이동 경로, 센싱 위치 및 상기 센싱부의 센싱 각도를 설정하는 센싱 설정부; 및
   상기 센싱 위치에서의 상기 센싱부를 통해 획득된 센싱 데이터와 기준 맵 데이터를 비교하여 상기 마스터 작업 로봇의 위치를 판단하는 제1 위치 판단부;
   를 포함하고,
   상기 슬레이브 작업 로봇은,
   상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단하는 제2 위치 판단부;
   를 포함하는 자율 작업 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 위치 판단부는 상기 마스터 작업 로봇의 위치 정보를 수신하고, 수신된 상기 위치와 상기 슬레이브 작업 로봇과 상기 마스터 작업 로봇 사이의 거리 및 각도를 고려하여 상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단하는 자율 작업 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 슬레이브 작업 로봇은 상기 마스터 작업 로봇까지의 거리 및 상기 작업 대상 공간의 특정 지점까지의 거리를 측정하기 위한 거리 측정부를 더 포함하는 자율 작업 시스템.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1 위치 판단부로부터 상기 마스터 작업 로봇의 위치 정보를 수신하는 위치 정보 관리부를 더 포함하고,
   상기 제2 위치 판단부는 상기 위치 정보 관리부로부터 상기 마스터 작업 로봇의 위치 정보를 수신하는 자율 작업 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2 위치 판단부는 임의의 위치에 설치되는 송수신기로부터 출력되는 위치 신호를 수신하고, 상기 위치 신호로부터 상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단하는 자율 작업 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 마스터 작업 로봇은 상기 작업 대상 공간에 작업 정보를 표시하는 정보 표시부를 더 포함하고,
   상기 슬레이브 작업 로봇은 상기 작업 정보를 인식하고 인식 결과에 대응하는 작업을 수행하는 작업부를 더 포함하는 자율 작업 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 작업 정보는 상기 작업 정보가 표시된 위치에 대응하는 위치 정보를 더 포함하고,
   상기 제2 위치 판단부는 상기 위치 정보를 이용하여 상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단하는 자율 작업 시스템.
8. 제6항에 있어서,
   상기 작업 정보가 표시되는 위치는 상기 마스터 작업 로봇의 이동 경로 상에 존재하는 자율 작업 시스템.
9. 제1항에 있어서,
   상기 센싱 설정부는 상기 작업 대상 공간에 대응하는 기준 맵(Reference Map) 데이터를 고려하여 상기 작업 대상 공간을 센싱하기 위한 상기 센싱 위치를 설정하는 자율 작업 시스템.
10. 제9항에 있어서,
    상기 마스터 작업 로봇은,
    임의의 기준위치에서 상기 센싱부를 통해 획득된 센싱 데이터로부터 상기 기준 맵을 생성하는 맵 생성부를 더 포함하는 자율 작업 시스템.
11. 마스터 작업 로봇 및 적어도 하나의 슬레이브 작업 로봇을 포함하는 자율 작업 시스템을 이용하는 자율 작업 방법으로서,
    작업 대상 공간에 대한 정보를 수신하는 단계;
    상기 마스터 작업 로봇의 이동 경로, 센싱 위치 및 상기 센싱 위치에서의 센싱 각도를 설정하는 단계;
    상기 센싱 위치에서 획득된 센싱 데이터와 기준 맵 데이터를 비교하여 상기 마스터 작업 로봇의 위치를 판단하는 단계; 및
    상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단하는 단계;
    를 포함하는 자율 작업 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 슬레이브 로봇의 위치를 판단하는 단계는,
    상기 마스터 작업 로봇의 위치 정보를 수신하는 단계; 및
    수신된 상기 위치와 상기 슬레이브 작업 로봇과 상기 마스터 작업 로봇 사이의 거리 및 각도를 산출하는 단계;
    를 포함하는 자율 작업 방법.
13. 제11항에 있어서,
    상기 슬레이브 로봇의 위치를 판단하는 단계에서는,
    임의의 위치에 설치되는 송수신기로부터 출력되는 위치 신호를 수신하고, 상기 위치 신호로부터 상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단하는 자율 작업 방법.
14. 제11항에 있어서,
    상기 마스터 작업 로봇이 상기 작업 대상 공간에 작업 정보를 표시하는 단계; 및
    상기 슬레이브 작업 로봇이 상기 작업 정보를 인식하고 인식 결과에 대응하는 작업을 수행하는 단계;
    를 더 포함하는 자율 작업 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 작업 정보는 상기 작업 정보가 표시된 위치에 대응하는 위치 정보를 더 포함하고,
    상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단하는 단계에서는 상기 위치 정보를 이용하여 상기 슬레이브 작업 로봇의 위치를 판단하는 자율 작업 방법.
16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.

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