KR20240033843A - 건설 기계의 충돌 방지 시스템 및 방법 - Google Patents

건설 기계의 충돌 방지 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

건설 기계의 충돌 방지 시스템은, 건설 기계의 하부 주행체 상에서 회전하는 상부 선회체 상에 구비되고, 상기 건설 기계의 주변에 위치하는 물체에 전파를 방출하여 상기 물체로부터 반사된 전파의 강도를 획득하기 위한 적어도 하나의 물체 인식 센서, 상기 건설 기계가 위치하는 지면, 장애물들 및 상기 하부 주행체 각각이 상기 전파와 충돌하여 반사할 때 획득되는 각 반사 전파의 강도 범위를 저장하기 위한 데이터 저장 장치, 상기 물체 인식 센서로부터 상기 수신된 반사 전파의 강도 정보를 획득하고, 상기 물체의 위치가 멀어짐에 따라서 감소하도록 감쇄 적용 비율을 통해 상기 반사 전파의 강도를 보정하고, 상기 보정된 반사 전파의 강도가 상기 기 저장된 반사 전파의 강도 범위들 중에서 속하는 범위에 따라 상기 물체의 장애물 여부를 판단하기 위한 특성을 결정하기 위한 데이터 처리 장치, 및 상기 특성으로부터 상기 물체가 상기 장애물로 판단된 경우 상기 물체와의 충돌을 방지하기 위해 상기 건설 기계를 제어하는 제어 장치를 포함한다.

Description

건설 기계의 충돌 방지 시스템 및 방법{ANTI-COLLISION SYSTEM AND METHOD FOR CONSTRUCTION MACHINERY}
본 발명은 건설 기계의 충돌 방지 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 건설 기계 주변의 물체를 인식하는 건설 기계의 충돌 방지 시스템 및 이를 이용한 건설 기계의 충돌 방지 방법에 관한 것이다.
건설 기계의 충돌 방지 기술에 있어서, 건설 기계의 주변에 위치하는 물체와의 거리를 산출하고 충돌 위험 거리 내에 있는 경우 경고 또는 정지하는 기능이 사용된다. 이 경우, 물체가 지면, 건설 기계의 차체 또는 장애물 중에서 무엇인지 추정하지 않기 때문에 지면, 자체 및 장애물이 동시 검출되는 경우 장애물의 구분 또는 오감지 판단의 문제가 있다. 차체를 인식 범위에서 제외하는 경우 범위 안의 장애물도 함께 제외되어 충돌이 발생할 수 있다. 직접 차체를 검출하는 경우 차체의 자세를 인식하기 위한 센서 등이 요구되어 구조가 복잡해지고 비용이 상승할 수 있다. 지면을 반복 감지하는 경우 작업 또는 주행 중에 빈번하게 경고 또는 정지하게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 일 과제는 건설 기계의 주변에 위치하는 물체들로부터 반사되는 반사 전파를 통해 장애물을 인식하고 장애물과의 충돌을 방지할 수 있는 건설 기계의 충돌 방지 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 과제는 상술한 충돌 방지 시스템을 이용한 건설 기계의 충돌 방지 방법을 제공하는 데 있다.
상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 있어서, 건설 기계의 충돌 방지 시스템은, 건설 기계의 하부 주행체 상에서 회전하는 상부 선회체 상에 구비되고, 상기 건설 기계의 주변에 위치하는 물체에 전파를 방출하여 상기 물체로부터 반사된 전파의 강도를 획득하기 위한 적어도 하나의 물체 인식 센서, 상기 건설 기계가 위치하는 지면, 장애물들 및 상기 하부 주행체 각각이 상기 전파와 충돌하여 반사할 때 획득되는 각 반사 전파의 강도 범위를 저장하기 위한 데이터 저장 장치, 상기 물체 인식 센서로부터 상기 수신된 반사 전파의 강도 정보를 획득하고, 상기 물체의 위치가 멀어짐에 따라서 감소하도록 감쇄 적용 비율을 통해 상기 반사 전파의 강도를 보정하고, 상기 보정된 반사 전파의 강도가 상기 기 저장된 반사 전파의 강도 범위들 중에서 속하는 범위에 따라 상기 물체의 장애물 여부를 판단하기 위한 특성을 결정하기 위한 데이터 처리 장치, 및 상기 특성으로부터 상기 물체가 상기 장애물로 판단된 경우 상기 물체와의 충돌을 방지하기 위해 상기 건설 기계를 제어하는 제어 장치를 포함한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 물체가 상기 하부 주행체의 구동 영역 밖에서 획득되는 경우, 상기 데이터 처리 장치는 상기 하부 주행체의 상기 반사 전파의 강도 범위를 제외하고 상기 보정된 반사 전파의 강도로부터 상기 물체의 상기 특성을 결정할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 하부 주행체의 상기 반사 전파의 강도 범위의 상한값 및 하한값은 상기 하부 주행체 상에서 회전하는 상기 상부 선회체의 회전 각도의 변화에 따라서 결정될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 장애물들의 상기 반사 전파의 강도 범위들은 생물, 비 생물 및 다른 건설 장비 각각이 반사할 수 있는 상기 반사 전파의 강도 범위들을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 데이터 처리 장치는 상기 반사 전파의 레이저 단면적(Radar Cross Section) 수치를 통해 상기 물체의 상기 특성을 결정할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 물체 인식 센서는 레이더(RADAR) 센서 또는 라이다(LIDAR, Light Detection and Ranging) 센서를 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 다른 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 있어서, 건설 기계의 충돌 방지 방법은, 건설 현장에 존재하는 물체들이 전파와 충돌하여 반사하는 반사 전파의 강도 범위들을 저장한다. 하부 주행체 및 상기 하부 주행체 상에서 회전하는 상부 선회체를 갖는 건설 기계의 주변에 상기 전파를 방출한다. 상기 건설 기계의 주변에 위치하는 상기 물체로부터 반사된 상기 전파를 통해 반사 전파의 강도 및 상기 물체의 위치를 획득한다. 상기 물체의 상기 위치가 멀어짐에 따라 감소하도록 감쇄 적용 비율을 통해 상기 반사 전파의 강도를 보정한다. 상기 보정된 반사 전파의 강도가 상기 저장된 반사 전파의 강도 범위들 중 속하는 범위에 따라 상기 물체가 장애물인지 여부를 판단하기 위한 상기 물체의 특성을 결정한다. 상기 특성으로부터 상기 물체가 장애물로 판단된 경우 상기 물체와의 충돌을 방지하기 위해 상기 건설 기계를 제어한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 반사 전파의 강도 범위들을 저장하는 것은, 상기 건설 기계가 위치하는 지면, 상기 장애물들 및 상기 하부 주행체 각각이 상기 전파를 반사하는 반사 전파의 강도 범위들을 저장하는 것을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 장애물들의 상기 반사 전파의 강도 범위들은 생물, 비 생물 및 다른 건설 장비 각각이 반사할 수 있는 상기 반사 전파의 강도 범위들을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 물체의 상기 특성을 결정하는 것은 상기 보정된 반사 전파의 레이저 단면적(Radar Cross Section) 수치를 통해 상기 물체의 상기 특성을 결정할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 물체의 상기 특성을 결정하는 것은, 상기 물체가 상기 하부 주행체의 구동 영역 내에 위치하는 경우, 상기 반사 전파의 강도가 상기 건설 기계가 위치하는 지면, 상기 장애물들 및 상기 하부 주행체 각각의 반사 전파의 강도 범위들 중 어느 범위에 속하는지 여부를 판단하는 것을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 물체의 상기 특성을 결정하는 것은, 상기 물체가 상기 하부 주행체의 구동 영역 밖에 위치하는 경우, 상기 보정된 반사 전파의 강도가 상기 건설 기계가 위치하는 지면 및 상기 장애물들 각각의 반사 전파의 강도 범위들 중 어느 범위에 속하는지 여부를 판단하는 것을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 건설 기계의 충돌 방지 시스템은, 건설 기계의 하부 주행체 상에서 회전하는 상부 선회체 상에 구비되고, 상기 건설 기계의 주변에 위치하는 물체에 전파를 방출하여 상기 물체로부터 반사된 전파의 강도를 획득하기 위한 적어도 하나의 물체 인식 센서, 상기 건설 기계가 위치하는 지면, 장애물들 및 상기 하부 주행체 각각이 상기 전파와 충돌하여 반사할 때 획득되는 각 반사 전파의 강도 범위를 저장하기 위한 데이터 저장 장치, 상기 물체 인식 센서로부터 상기 수신된 반사 전파의 강도 정보를 획득하고, 상기 물체의 위치가 멀어짐에 따라서 감소하도록 감쇄 적용 비율을 통해 상기 반사 전파의 강도를 보정하고, 상기 보정된 반사 전파의 강도가 상기 기 저장된 반사 전파의 강도 범위들 중에서 속하는 범위에 따라 상기 물체의 장애물 여부를 판단하기 위한 특성을 결정하기 위한 데이터 처리 장치, 및 상기 특성으로부터 상기 물체가 상기 장애물로 판단된 경우 상기 물체와의 충돌을 방지하기 위해 상기 건설 기계를 제어하는 제어 장치를 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 건설 기계의 상기 주변에 위치하는 상기 물체들의 상기 반사 전파의 강도들을 통해 상기 물체들 각각의 특성을 결정하여 상기 물체들을 판단할 수 있다. 상기 물체들의 정체를 구체적으로 판단하여 상기 건설 기계와 상기 장애물이 충돌하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 지면 또는 자기 차체를 상기 장애물로 오감지하여 불필요한 경고 또는 빈번한 자동 정지의 발생을 방지할 수 있다. 상기 물체를 생물, 비 생물, 건설 장비 등으로 구분할 수 있고 상기 장애물의 유형에 따른 위험 영역의 개별 정의, 경고, 감속 또는 정지의 개별 제어 등이 가능할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 건설 기계를 나타내는 측면도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 건설 기계의 충돌 방지 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 3은 건설 기계에 설치된 복수 개의 물체 인식 센서들을 나타내는 사시도이다.
도 4 및 도 5는 건설 기계의 주변에 위치하는 물체들을 인식하는 과정을 나타내는 도면들이다.
도 6은 건설 기계로부터의 거리에 따라서 분류된 영역들을 나타내는 도면이다.
도 7은 물체가 건설 기계로부터 멀어짐에 따라서 감소하는 감쇄 적용 비율을 나타내는 그래프이다.
도 8은 하부 주행체의 구동 영역 내에 위치하는 물체를 인식하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 9는 도 8의 하부 주행체의 구동 영역 내에서 반사 전파의 강도 범위들을 나타내는 그래프이다.
도 10은 하부 주행체의 구동 영역 밖에 위치하는 물체를 인식하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 11은 도 10의 하부 주행체의 구동 영역 밖에서 물체가 멀어짐에 따라서 감소하는 감쇄 적용 비율을 나타내는 그래프이다.
도 12는 도 11의 'P1'에서 반사 전파의 강도 범위들을 나타내는 그래프이다.
도 13은 도 11의 'P2'에서 반사 전파의 강도 범위들을 나타내는 그래프이다.
도 14는 예시적인 실시예들에 따른 건설 기계의 충돌 방지 방법을 나타내는 흐름도들이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하고자 한다.
본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명에서 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, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
즉, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 건설 기계를 나타내는 측면도이다. 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 건설 기계의 충돌 방지 시스템을 나타내는 블록도이다. 도 3은 건설 기계에 설치된 복수 개의 물체 인식 센서들을 나타내는 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 건설 기계의 충돌 방지 시스템(100)은 건설 기계(10)의 주변에 위치하는 물체를 인식하기 위한 적어도 하나의 물체 인식 센서(110), 상기 물체로부터 획득된 반사 전파의 강도를 통해 상기 물체의 특성을 결정하기 위한 데이터 처리 장치(120) 및 상기 특성들로부터 상기 물체가 장애물로 판단된 경우, 상기 장애물과의 충돌을 방지하기 위해 건설 기계(10)를 제어하는 제어 장치(140)를 포함할 수 있다. 건설 기계의 충돌 방지 시스템(100)은 실험을 통해 획득된 반사 전파의 강도 범위들을 저장하고, 상기 저장된 전파 강도 범위를 데이터 처리 장치(120)로 전송하기 위한 데이터 저장 장치(130)를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 건설 기계의 충돌 방지 시스템(100)은 건설 기계(10)의 주변 영역을 인식하고 동시에 상기 주변 영역에 상에 존재하는 상기 물체에 대한 정보를 건설 기계(10)의 운전자 또는 건설 기계(10) 주변에 위치한 상기 작업자에게 제공하는 공간 인식 제어 시스템일 수 있다. 건설 기계의 충돌 방지 시스템(100)은 상기 주변 영역 내의 작업 영역에 대한 정보를 상기 운전자 및 상기 작업자에게 제공하는 머신 가이던스(Machine Guidance)의 역할을 수행할 수 있다. 또한, 건설 기계의 충돌 방지 시스템(100)은 상부 선회체(30)의 작업 장치(60)가 상기 물체와 충돌하지 않도록 정밀 제어하는 건설 기계(10)의 머신 컨트롤 (Machine Control)의 역할을 수행할 수 있다.
상기 건설 기계(10)는 굴삭기, 휠 로더, 지게차, 농기계, 광산 장비 등과 같이 유압 시스템을 이용하여 무인 자동화 작업을 수행할 수 있는 장비를 포함할 수 있다. 이하에서는 상기 건설 기계가 굴삭기인 경우에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 이로 인하여 예시적인 실시예들에 따른 충돌 방지 시스템이 굴삭기를 제어하기 위한 것으로 한정되는 것은 아님을 이해할 수 있을 것이다.
구체적으로, 건설 기계(10)는 하부 주행체(20), 하부 주행체(20) 상에 선회 가능하도록 탑재되는 상부 선회체(30), 및 상부 선회체(30)에 설치된 운전실(50)과 작업 장치(60)를 포함할 수 있다.
하부 주행체(20)는 상부 선회체(30)를 지지하고, 엔진에서 발생한 동력을 이용하여 굴삭기와 같은 건설 기계(10)를 주행시킬 수 있다. 하부 주행체(20)는 무한궤도를 포함하는 무한궤도식 타입의 주행체일 수 있다. 이와 다르게, 하부 주행체(20)는 주행 휠들을 포함하는 휠 타입의 주행체일 수 있다. 상부 선회체(30)는 베이스로서의 상부 프레임을 구비하고, 하부 주행체(20) 상에서 지면과 평행한 평면상에서 회전하여 작업 방향을 설정할 수 있다.
작업 장치(60)는 붐(70), 암(80) 및 버켓(90)을 포함할 수 있다. 작업 장치(60)는 붐 실린더(72), 암 실린더(82) 및 버켓 실린더(92)와 같은 액추에이터의 구동에 의해 작동될 수 있다. 붐 실린더(72), 암 실린더(82) 및 버켓 실린더(92)가 신장 또는 수축함에 따라 붐(70), 암(80) 및 버켓(90)은 다양한 움직임을 구현할 수 있고, 작업 장치(60)는 여러 가지 작업을 수행할 수 있다. 이 때, 붐 실린더(72), 암 실린더(82) 및 버켓 실린더(92)는 유압 펌프로부터 공급되는 작동유에 의해 신장 또는 수축될 수 있다.
건설 기계(10)는 상부 선회체(30)를 회전시키기 위한 선회 장치(40)를 포함할 수 있다. 선회 장치(40)는 선회 모터와 같은 상기 액추에이터의 구동에 의해 작동될 수 있다. 이 때, 상기 선회 모터는 상기 유압 펌프로부터 공급되는 작동유에 의해 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.
건설 기계(10)는 하부 주행체(20)의 우측 트랙(또는 우측 휠) 및 좌측 트랙(또는 좌측 휠)을 회전시키기 위한 주행 장치를 포함할 수 있다. 상기 주행 장치는 상기 우측 트랙(또는 우측 휠) 및 상기 좌측 트랙(또는 좌측 휠)을 각각 회전시키는 좌측 주행 모터 및 우측 주행 모터와 같은 상기 액추에이터를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 좌측 주행 모터 및 상기 우측 주행 모터는 상기 유압 펌프로부터 공급되는 작동유에 의해 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 물체 인식 센서(110)는 건설 기계(10)의 하부 주행체(20) 상에서 회전하는 상부 선회체(30) 상에 구비될 수 있다. 물체 인식 센서(110)는 건설 기계(10)의 주변에 위치하는 상기 물체를 상기 전파를 통해 인식할 수 있다. 물체 인식 센서(110)는 상기 전파가 상기 물체와 충돌하여 발생하는 반사 전파를 획득할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 물체 인식 센서(110)는 상기 굴삭기의 주변에 위치한 상기 물체 또는 주변의 일정한 영역에 대하여 물체 인식 센서(110)로부터 상기 물체 또는 일정 영역까지의 거리를 측정하는 방식으로 공간을 인식할 수 있다.
물체 인식 센서(110)는 빛 또는 파장을 이용해 거리를 측정하고 물체를 감지하는 센서일 수 있다. 물체 인식 센서(110)는 레이더(RADAR) 센서 또는 라이다(LIDAR, Light Detection and Ranging) 센서를 포함할 수 있다. 상기 레이더 센서는 전자기파를 외부로 발사해 재수신 되는 전자기파로 거리, 방향 등을 인지할 수 있다. 상기 라이다 센서는 파장이 짧은 펄스　레이저를 발사하여 정밀도 및 해상도를 높일 수 있다.
물체 인식 센서(110)는 상부 선회체(30) 상에서 구비될 수 있다. 예를 들면, 제1 및 제2 물체 인식 센서들(110a, 110b)은 상기 굴삭기의 양 측면에 각각 구비될 수 있다. 제3 물체 인식 센서(110c)는 상기 굴삭기의 후면을 향하여 구비될 수 있다. 도면에 도시되지는 않았지만, 제4 물체 인식 센서가 상기 굴삭기의 전면을 향하여 추가적으로 구비될 수 있다. 상기 물체 인식 센서들(110a, 110b, 110c)은 상기 굴삭기의 주변에 위치한 상기 물체를 실시간으로 인식할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 데이터 처리 장치(120)는 물체 인식 센서(110)로부터 상기 반사 전파의 정보를 수신할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 반사 전파의 상기 정보로부터 상기 반사 전파의 강도를 산출할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 반사 전파의 강도를 통해 상기 물체의 상기 특성을 결정할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 물체의 상기 특성을 통해 상기 물체의 정체를 판단할 수 있다.
데이터 처리 장치(120)는 데이터 저장 장치(130)로부터 복수 개의 표본들의 상기 반사 전파의 강도 범위들을 수신할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 물체의 상기 반사 전파의 강도가 상기 반사 전파의 강도 범위들 중 어디에 속하는지 판단할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 반사 전파의 강도를 상기 반사 전파의 강도 범위들 중 가장 근접한 범위에 속하는 것으로 판단할 수 있다.
데이터 처리 장치(120)는 상기 반사 전파의 강도가 속하는 상기 반사 전파의 강도 범위를 통해 상기 물체의 상기 특성을 결정할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 물체의 상기 특성을 통해 상기 표본들 중에서 상기 물체의 상기 정체를 판단할 수 있다. 예를 들면, 상기 표본들은 건설 기계(10)가 위치하는 상기 지면, 상기 장애물, 하부 주행체(20) 등을 포함할 수 있다. 상기 장애물은 생물, 비 생물, 다른 건설 장비 등을 포함할 수 있다.
데이터 처리 장치(120)는 건설 기계(10)의 상기 주변 영역을 건설 기계(10)로부터의 거리에 따라서 분류할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 분류된 상기 영역들 각각에서 상기 반사 전파의 강도를 다르게 판단할 수 있다. 예를 들면, 데이터 처리 장치(120)는 상기 하부 주행체의 구동 영역(A1) 밖에서 상기 반사 전파의 강도에 대하여 후술할 감쇄 적용 비율을 반영하여 상기 물체의 상기 특성을 결정할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 데이터 저장 장치(130)는 상기 반사 전파의 강도 범위를 외부로부터 입력 받아 저장할 수 있다. 데이터 저장 장치(130)는 상기 반사 전파의 강도 범위를 데이터 처리 장치(120)로 송신할 수 있다.
상기 반사 전파의 강도 범위는 상기 물체가 상기 전파를 반사하여 발생할 수 있는 상기 반사 전파의 강도의 발생 가능 범위일 수 있다. 예를 들면, 상기 반사 전파의 강도 범위는 건설 기계(10)가 위치하는 상기 지면, 상기 장애물, 하부 주행체(20) 등의 반사 전파의 강도 범위를 포함할 수 있다. 상기 반사 전파의 강도 범위는 건설 기계(10)의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 상기 반사 전파의 강도 범위는 관리자의 반복적인 실험을 통해 획득될 수 있다. 상기 반사 전파의 강도 범위는 상기 관리자에 의해 데이터 저장 장치(130)에 저장될 수 있다.
데이터 저장 장치(130)는 건설 기계(10)의 정보를 상기 외부로부터 입력 받아 저장할 수 있다. 건설 기계(10)의 상기 정보는 건설 기계(10)의 종류에 따라 결정될 수 있다. 예를 들면, 건설 기계(10)의 상기 정보는 하부 주행체(20)의 길이, 폭, 높이 등을 포함할 수 있다. 건설 기계(10)의 상기 정보는 데이터 처리 장치(120)에서 건설 기계(10)의 상기 주변 영역을 분류하는 데에 사용될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제어 장치(140)는 상기 장애물과의 충돌을 방지하기 위해 건설 기계(10)를 제어할 수 있다. 제어 장치(140)는 데이터 처리 장치(120)로부터 결정된 상기 물체의 상기 특성을 수신할 수 있다. 상기 특성으로부터 상기 물체가 상기 장애물로 판단된 경우, 제어 장치(140)는 상기 판단된 물체와의 충돌을 방지하기 위해 건설 기계(10)를 제어할 수 있다.
제어 장치(140)는 상기 굴삭기의 상부 선회체(30) 상에 위치한 사용자의 운전석에 설치되어 정보를 표시하기 위한 표시부 및 상부 선회체(30) 내부에 설치되어 굴삭기의 움직임을 제어하기 위한 컨트롤러를 포함할 수 있다. 제어 장치(140)는 상기 장애물의 위치에 따라서 건설 기계(10)를 제어할 수 있다.
제어 장치(140)는 머신 가이던스(Machine Guidance) 기능 또는 머신 컨트롤(Machine Control) 기능을 수행할 수 있다. 머신 가이던스(Machine Guidance)는 굴삭기의 상태, 굴삭기의 조작 방법, 설정된 작업 범위, 위험 구역 등에 대한 정보를 운전자에게 제공하여 운전자의 굴삭기 조작을 안내하거나 작업진행 상황을 확인할 수 있게 할 수 있다. 머신 컨트롤(Machine Control)은 특정 조건 또는 설정된 작업 범위 내에서 반복되는 작업, 특정 작업을 위한 작업장치의 자세 변경, 위험 구역 진입 또는 차량의 전복 예견 시 자동 정지 또는 회피 구동, 설정된 작업 범위를 벗어나지 않도록 굴삭기의 구동을 제한하는 등의 능동 제어를 통해 운전자의 조작 편의를 돕거나 조작 실수에 의한 안전사고를 방지할 수 있다.
예를 들어, 제어 장치(140)가 머신 가이던스(Machine Guidance) 기능을 수행하는 경우, 상기 장애물의 위치를 갖는 영상을 상기 표시부를 통해 화면에 표시할 수 있다. 또한, 제어 장치(140)는 상기 물체의 상기 특성을 상기 화면 상에 표시하여 상기 운전자 및 작업자 모두에게 정보를 제공할 수 있다. 이와 다르게, 제어 장치(140)가 머신 컨트롤(Machine Control) 기능을 수행하는 경우, 상기 컨트롤러는 상기 장애물로 판단된 상기 물체와 충돌하지 않도록 건설 기계(10)를 제어하여, 건설 기계(10)의 작업의 정밀도를 높이고 상기 작업자의 안전을 확보할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 데이터 처리 장치(120) 및 제어 장치(140)는 차량 제어 장치(VCU)의 일부 또는 별도의 컨트롤러로서 상부 선회체(30)에 탑재될 수 있다. 데이터 처리 장치(120) 및 제어 장치(140)는 머신 가이던스(Machine Guidance) 또는 머신 컨트롤(Machine Control)과 별개로 또는 일체로 구비될 수 있다. 데이터 처리 장치(120) 및 제어 장치(140)는 여기서 설명되는 기능들을 수행하기 위한 지정된 하드웨어, 소프트웨어 및 회로를 포함할 수 있다. 이러한 구성 요소들은 로직 회로, 마이크로프로세서, 메모리 장치들 등과 같은 전기적 회로들에 의해 물리적으로 수행될 수 있다.
이하에서는, 데이터 처리 장치(120)의 작동 과정에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4 및 도 5는 건설 기계의 주변에 위치하는 물체들을 인식하는 과정을 나타내는 도면들이다. 도 6은 건설 기계로부터의 거리에 따라서 분류된 영역들을 나타내는 도면이다. 도 7은 물체가 건설 기계로부터 멀어짐에 따라서 감소하는 감쇄 적용 비율을 나타내는 그래프이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 물체 인식 센서(110)는 상기 전파가 상기 물체와 충돌하여 발생하는 상기 반사 전파를 수집할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 반사 전파로부터 상기 반사 전파의 강도를 획득할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 반사 전파의 강도를 통해 상기 물체의 상기 특성을 결정할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 특성으로부터 상기 물체가 상기 장애물인지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 데이터 처리 장치(120)는 상기 반사 전파의 레이저 단면적(Radar Cross Section) 수치를 통해 상기 물체의 상기 특성을 결정할 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 물체 인식 센서(110)는 건설 기계(10)의 주변 영역을 향하여 상기 전파를 방출할 수 있다. 상기 전파는 건설 기계(10)의 상기 주변에 위치한 상기 제1 및 제2 물체들(M1, M2)과 충돌하여 반사될 수 있다. 상기 반사된 전파는 물체 인식 센서(110)에 의해 수집될 수 있다. 예를 들면, 상기 반사된 전파는 상기 장애물뿐만 아니라, 하부 주행체(20), 건설 기계(10)가 위치한 상기 지면 등에 의해서도 반사되어 물체 인식 센서(110)에 의해 수집될 수 있다.
데이터 처리 장치(120)는 물체 인식 센서(110)로부터 수집된 상기 반사된 전파로부터 상기 제1 및 제2 물체들(M1, M2)의 위치 및 거리를 획득할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 물체 인식 센서(110)에서 수집된 상기 반사된 전파들로부터 상기 반사 전파의 강도를 획득할 수 있다. 상기 반사 전파의 강도는 상기 제1 및 제2 물체들(M1, M2)의 상기 특성들에 따라 달라질 수 있다. 상기 반사 전파의 강도는 건설 기계(10)로부터 상기 물체의 거리에 따라서 달라질 수 있다.
데이터 처리 장치(120)는 상기 반사 전파의 강도가 데이터 저장 장치(130)에 저장된 상기 반사 전파의 강도 범위들 중에 어디에 속하는지 여부를 판단할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 반사 전파의 강도가 속하는 상기 반사 전파의 강도 범위로부터 상기 물체의 상기 특성을 결정할 수 있다. 예를 들면, 상기 반사 전파의 강도 범위들은 건설 기계(10)가 위치하는 상기 지면, 상기 장애물 및 하부 주행체(20) 각각의 반사 전파의 강도 범위를 포함할 수 있다.
예를 들면, 데이터 처리 장치(120)는 상기 반사 전파의 강도가 상기 하부 주행체(20)의 상기 반사 전파의 강도 범위 내에 속하는 경우, 상기 물체를 상기 장애물로 인식하지 않을 수 있다. 하부 주행체(20)의 상기 반사 전파의 강도 범위의 상한값 및 하한값은 하부 주행체(20) 상에서 회전하는 상부 선회체(30)의 회전 각도의 변화에 따라서 결정될 수 있다.
데이터 처리 장치(120)는 상기 반사 전파의 강도를 이용하여 상기 장애물의 구체적인 상기 특성을 결정할 수 있다. 예를 들면, 상기 장애물의 상기 반사 전파의 강도 범위는 생물, 비 생물 및 다른 건설 장비 각각의 상기 반사 전파의 강도 범위를 포함할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 반사 전파의 강도가 상기 장애물의 상기 반사 전파의 강도 범위 내에 속하는 경우, 상기 물체를 상기 장애물로 판단할 수 있다.
데이터 처리 장치(120)는 상기 반사 전파의 강도로부터 상기 물체가 상기 장애물로 판단된 경우, 제어 장치(140)로 제어 신호를 송신할 수 있다. 상기 제어 신호는 건설 기계(10)의 정지 명령, 경고 신호 발생, 상부 선회체(30)의 선회 중단 등을 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 데이터 처리 장치(120)는 건설 기계(10)의 상기 주변 영역을 분류할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 주변 영역을 하부 주행체(20)가 인식될 수 있는 상기 하부 주행체의 구동 영역(A1) 및 물체 인식 센서(110)로부터 거리가 멀어짐에 따라서 상기 전파의 감쇄가 발생하는 전파 강도 감쇄 영역(A2)으로 분류할 수 있다. 전파 강도 감쇄 영역(A2)은 상기 하부 주행체의 구동 영역(A1)을 둘러쌀 수 있다.
데이터 처리 장치(120)는 물체 인식 센서(110)가 인식할 수 없는 거리의 영역을 감지 불가 영역(A3)으로 분류할 수 있다. 감지 불가 영역(A3)은 전파 강도 감쇄 영역(A2)를 둘러쌀 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 감지 불가 영역(A3)에서 측정된 상기 반사 전파는 오류 또는 부적합한 전파로 추정하여 무시할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 반사 전파의 강도는 건설 기계(10)로부터의 거리에 따라서 감소할 수 있다. 상기 하부 주행체의 구동 영역(A1)에서 상기 반사 전파의 강도는 극히 작은 상기 감쇄 적용 비율을 가질 수 있다. 상기 하부 주행체의 구동 영역(A1)에서 상기 감쇄 적용 비율은 무시될 수 있다.
전파 강도 감쇄 영역(A2)에서 상기 반사 전파의 강도는 상기 감쇄 적용 비율을 가질 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 전파 강도 감쇄 영역에서 상기 감쇄 적용 비율을 반영하여 상기 반사 전파의 강도를 보정할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 감쇄 적용 비율이 반영된 상기 반사 전파의 강도를 이용하여 상기 물체의 특성을 결정할 수 있다.
도 8은 하부 주행체의 구동 영역 내에 위치하는 물체를 인식하는 과정을 나타내는 도면이다. 도 9는 도 8의 하부 주행체의 구동 영역 내에서 반사 전파의 강도 범위들을 나타내는 그래프이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 데이터 처리 장치(120)는 상기 하부 주행체의 구동 영역(A1)에서 상기 물체들의 상기 반사 전파의 강도들을 통해 상기 물체의 상기 특성을 결정할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 물체의 상기 특성을 결정하기 위해 상기 반사 전파의 강도 범위를 이용할 수 있다.
상기 물체가 상기 하부 주행체의 구동 영역(A1) 내에서 인식되는 경우, 상기 반사 전파의 강도는 건설 기계(10)가 위치하는 상기 지면, 상기 장애물 및 상기 하부 주행체(20)의 상기 전파 강도 범위 중 어느 하나에 속할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 반사 전파의 강도가 상기 전파 강도 범위 중 어디에 속하는지 여부를 판단하여 상기 물체의 상기 특성을 결정할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 데이터 처리 장치(120)는 상기 하부 주행체의 구동 영역(A1)에서 하부 주행체(20), 상기 지면, 상기 장애물 등을 인식할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 하부 주행체의 구동 영역(A1) 내에서 이동하는 제1 물체(M1)를 인식할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 하부 주행체의 구동 영역(A1) 내에서 하부 주행체(M2)를 인식할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 하부 주행체의 구동 영역(A1)에서 인식된 하부 주행체(M2) 및 상기 지면을 상기 장애물과 같은 위험 대상과 다르게 인식할 수 있다.
예를 들면, 데이터 처리 장치(120)는 물체 인식 센서(110)를 통해 상기 이동하는 제1 물체(M1)의 반사 전파의 강도(S1)를 측정할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 물체 인식 센서(110)를 통해 하부 주행체(M2)의 반사 전파의 강도(S2)를 측정할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 데이터 처리 장치(120)는 상기 이동하는 제1 물체(M1)의 반사 전파의 강도(S1)를 상기 표본들의 상기 반사 전파의 강도 범위들 중에 어디에 속하는지 여부를 판단할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 반사 전파의 강도(S1)가 속하는 상기 반사 전파의 강도 범위로부터 상기 이동하는 제1 물체(M1)의 특성을 결정할 수 있다. 예를 들면, 데이터 처리 장치(120)는 상기 반사 전파의 강도(S1)가 생물의 상기 반사 전파의 강도 범위에 속하는 경우 상기 이동하는 제1 물체(M1)을 상기 생물로 판단할 수 있다.
데이터 처리 장치(120)는 상기 이동하는 제1 물체(M1)가 상기 생물로 판단된 경우, 제어 장치(140)로 상기 제어 신호를 전송할 수 있다. 상기 이동하는 제1 물체(M1)와의 충돌을 방지하기 위하여 상기 제어 신호는 건설 기계(10)의 정지 명령, 경고 신호 발생, 상부 선회체(30)의 선회 중단 등을 포함할 수 있다.
데이터 처리 장치(120)는 상기 하부 주행체(M2)의 반사 전파의 강도(S2)를 상기 표본들의 상기 반사 전파의 강도 범위들 중에 어디에 속하는지 여부를 판단할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 반사 전파의 강도(S2)가 속하는 상기 반사 전파의 강도 범위로부터 상기 하부 주행체(M2)의 특성을 결정할 수 있다. 예를 들면, 데이터 처리 장치(120)는 상기 반사 전파의 강도(S2)가 자기 차체의 상기 반사 전파의 강도 범위에 속하는 경우 상기 하부 주행체(M2)를 상기 자기 차체로 판단할 수 있다.
데이터 처리 장치(120)는 하부 주행체(M2)가 상기 자기 자체로 판단된 경우, 하부 주행체(M2)를 상기 위험 대상에서 제외할 수 있다. 하부 주행체(M2)가 상기 위험 대상에서 제외된 경우, 제어 장치(140)는 건설 기계(10)를 제한 없이 제어할 수 있다.
도 10은 하부 주행체의 구동 영역 밖에 위치하는 물체를 인식하는 과정을 나타내는 도면이다. 도 11은 도 10의 하부 주행체의 구동 영역 밖에서 물체가 멀어짐에 따라서 감소하는 감쇄 적용 비율을 나타내는 그래프이다. 도 12는 도 11의 'P1'에서 반사 전파의 강도 범위들을 나타내는 그래프이다. 도 13은 도 11의 'P2'에서 반사 전파의 강도 범위들을 나타내는 그래프이다.
도 10 내지 도 13을 참조하면, 데이터 처리 장치(120)는 전파 강도 감쇄 영역(A2)에서 상기 물체들의 상기 반사 전파의 강도들을 통해 상기 물체의 상기 특성을 결정할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 물체의 상기 특성을 결정하기 위해 상기 반사 전파의 강도 범위를 이용할 수 있다.
상기 물체가 전파 강도 감쇄 영역(A2)인 상기 하부 주행체의 구동 영역(A1) 밖에서 인식되는 경우, 상기 반사 전파의 강도는 건설 기계(10)가 위치하는 상기 지면 및 상기 장애물의 상기 전파 강도 범위 중 어느 하나에 속할 수 있다. 이 경우, 전파 강도 감쇄 영역(A2)에서는 하부 주행체(20)가 존재하지 않기 때문에, 하부 주행체(20)의 상기 전파 강도 범위는 비교 대상에서 제외될 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 반사 전파의 강도가 상기 전파 강도 범위 중 어디에 속하는지 여부를 판단하여 상기 물체의 상기 특성을 결정할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 데이터 처리 장치(120)는 전파 강도 감쇄 영역(A2)에서 상기 지면, 상기 장애물 등을 인식할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 전파 강도 감쇄 영역(A2) 내에서 상기 이동하는 제3 물체(M3)를 인식할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 전파 강도 감쇄 영역(A2) 내에서 상기 제4 물체(M4)를 인식할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 전파 강도 감쇄 영역(A2)에서 인식된 상기 지면을 상기 장애물과 같은 위험 대상과 다르게 인식할 수 있다.
예를 들면, 데이터 처리 장치(120)는 물체 인식 센서(110)를 통해 상기 이동하는 제3 물체(M3)의 반사 전파의 강도(S3)를 측정할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 물체 인식 센서(110)를 통해 상기 제4 물체(M4)의 반사 전파의 강도(S4)를 측정할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 물체 인식 센서(110)를 통해 상기 지면의 반사 전파의 강도(S5)를 측정할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 데이터 처리 장치(120)는 반사 전파의 강도들(S3, S4, S5)에 상기 감쇄 적용 비율을 반영하여 보정할 수 있다. 반사 전파의 강도들(S3, S4, S5)은 건설 기계(10)로부터 멀어질수록 감소할 수 있다. 예를 들면, 이동하는 제3 물체(M3)의 상기 반사 전파의 강도(S3) 및 상기 지면의 상기 반사 전파의 강도(S5)는 제1 지점(P1)에 위치할 수 있다. 상기 제4 물체(M4)의 상기 반사 전파의 강도(S4)는 건설 기계(10)로부터 제2 지점(P2)에 위치할 수 있다. 건설 기계(10)로부터 가까운 지점(P1)이 먼 지점(P2)보다 더 적은 상기 감쇄 적용 비율의 적용을 받을 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 데이터 처리 장치(120)는 상기 이동하는 제3 물체(M3) 및 상기 지면의 반사 전파의 강도들(S3, S5)을 제1 지점(P1)의 상기 감쇄 적용 비율을 적용할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 이동하는 제3 물체(M3) 및 상기 지면의 반사 전파의 강도들(S3, S5)을 각각 상기 반사 전파의 강도 범위들 중에 어디에 속하는지 여부를 판단할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 반사 전파의 강도들(S3, S5)이 속하는 상기 반사 전파의 강도 범위로부터 상기 물체들의 특성을 각각 결정할 수 있다.
예를 들면, 데이터 처리 장치(120)는 상기 반사 전파의 강도(S3)가 상기 생물의 상기 반사 전파의 강도 범위에 속하는 경우 상기 이동하는 제3 물체(M3)를 상기 생물로 판단할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 이동하는 제3 물체(M3)가 상기 생물로 판단된 경우, 제어 장치(140)로 상기 제어 신호를 전송할 수 있다. 상기 이동하는 제3 물체(M3)와의 충돌을 방지하기 위하여 상기 제어 신호는 건설 기계(10)의 정지 명령, 경고 신호 발생, 상부 선회체(30)의 선회 중단 등을 포함할 수 있다.
데이터 처리 장치(120)는 상기 반사 전파의 강도(S5)가 상기 지면의 상기 반사 전파의 강도 범위에 속하는 경우 상기 물체를 상기 지면으로 판단할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 물체가 상기 지면으로 판단된 경우, 상기 물체를 상기 위험 대상에서 제외할 수 있다. 상기 지면이 상기 위험 대상에서 제외된 경우, 제어 장치(140)는 건설 기계(10)를 제한 없이 제어할 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 데이터 처리 장치(120)는 상기 제4 물체(M4)의 반사 전파의 강도(S4)를 상기 반사 전파의 강도 범위들 중에 어디에 속하는지 여부를 판단할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 반사 전파의 강도(S4)가 속하는 상기 반사 전파의 강도 범위로부터 상기 물체의 특성을 결정할 수 있다.
예를 들면, 데이터 처리 장치(120)는 상기 반사 전파의 강도(S4)가 건설 장비의 상기 반사 전파의 강도 범위에 속하는 경우 상기 제4 물체(M4)를 상기 건설 장비로 판단할 수 있다. 데이터 처리 장치(120)는 상기 제4 물체(M4)가 상기 건설 장비로 판단된 경우, 제어 장치(140)로 상기 제어 신호를 전송할 수 있다. 상기 건설 장비와의 충돌을 방지하기 위하여 상기 제어 신호는 건설 기계(10)의 정지 명령, 경고 신호 발생, 상부 선회체(30)의 선회 중단 등을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 건설 기계(10)의 상기 주변에 위치하는 상기 물체들의 상기 반사 전파의 강도들을 통해 상기 물체들 각각의 특성을 결정하여 상기 물체들의 상기 정체를 판단할 수 있다. 상기 물체들의 상기 정체를 구체적으로 판단하여 건설 기계(10)와 상기 장애물이 충돌하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 지면 또는 자기 차체를 상기 장애물로 오감지하여 불필요한 경고 또는 빈번한 자동 정지의 발생을 방지할 수 있다. 상기 물체를 생물, 비 생물, 건설 장비 등으로 구분할 수 있고 상기 장애물의 유형에 따른 위험 영역의 개별 정의, 경고, 감속 또는 정지의 개별 제어 등이 가능할 수 있다.
이하에서는, 도 2의 건설 기계의 충돌 방지 시스템을 이용한 건설 기계의 충돌 방지 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 14는 예시적인 실시예들에 따른 건설 기계의 충돌 방지 방법을 나타내는 흐름도들이다.
도 1 내지 도 14를 참조하면, 먼저, 건설 현장에 존재하는 물체들이 전파와 충돌하여 반사하는 반사 전파의 강도 범위들을 저장할 수 있다(S110).
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 반사 전파의 강도 범위는 물체가 전파를 반사하여 발생할 수 있는 반사 전파의 강도의 발생 가능 범위일 수 있다. 예를 들면, 상기 반사 전파의 강도 범위는 건설 기계(10)가 위치하는 지면, 상기 장애물, 하부 주행체(20) 등의 반사 전파의 강도 범위를 포함할 수 있다. 상기 반사 전파의 강도 범위는 건설 기계(10)의 종류에 따라서 달라질 수 있다.
이어서, 하부 주행체(20) 및 하부 주행체(20) 상에서 회전하는 상부 선회체(30)를 갖는 건설 기계(10)의 주변에 상기 전파를 방출할 수 있고(S120), 건설 기계(10)의 주변에 위치하는 상기 물체로부터 반사된 상기 전파를 통해 반사 전파의 강도 및 상기 물체의 위치를 획득할 수 있다(S130).
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 전파는 물체 인식 센서(110)로부터 방출될 수 있다. 물체 인식 센서(110)는 빛 또는 파장을 이용해 거리를 측정하고 물체를 감지하는 센서일 수 있다. 물체 인식 센서(110)는 레이더(RADAR) 센서 또는 라이다(LIDAR, Light Detection and Ranging) 센서를 포함할 수 있다. 상기 레이더 센서는 전자기파를 외부로 발사해 재수신 되는 전자기파로 거리, 방향 등을 인지할 수 있다. 상기 라이다 센서는 파장이 짧은 펄스　레이저를 발사하여 정밀도 및 해상도를 높일 수 있다.
상기 반사 전파의 강도는 상기 전파를 반사하는 상기 물체에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들면, 상기 반사 전파의 강도는 상기 건설 기계(10)의 자기 차체, 건설 장비, 비 생물, 생물, 지면의 순서로 작아질 수 있다.
이어서, 상기 물체의 상기 위치가 멀어짐에 따라 감소하도록 감쇄 적용 비율을 통해 상기 반사 전파의 강도를 보정하고(S140), 상기 보정된 반사 전파의 강도가 상기 저장된 반사 전파의 강도 범위들 중 속하는 범위에 따라 상기 물체가 장애물인지 여부를 판단하기 위한 상기 물체의 특성을 결정할 수 있다(S150).
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 반사 전파의 강도는 반사되는 상기 전파로부터 산출될 수 있다. 상기 반사 전파의 강도를 통해 상기 물체의 상기 특성이 결정될 수 있다. 상기 물체의 상기 반사 전파의 강도는 복수 개의 표본들이 가지는 상기 반사 전파의 강도 범위들 중 어디에 속하는지 판단될 수 있다. 상기 반사 전파의 강도는 상기 반사 전파의 강도 범위들 중 가장 근접한 범위에 속하는 것으로 판단될 수 있다. 상기 물체의 상기 특성을 통해 상기 표본들 중에서 상기 물체의 상기 정체가 판단될 수 있다. 예를 들면, 상기 표본들은 건설 기계(10)가 위치하는 지면, 상기 장애물, 하부 주행체(20) 등을 포함할 수 있다. 상기 장애물은 생물, 비 생물, 다른 건설 장비 등을 포함할 수 있다.
건설 기계(10)의 주변의 영역들은 건설 기계(10)로부터의 거리에 따라서 분류될 수 있다. 상기 주변의 영역들은 상기 하부 주행체의 구동 영역(A1), 전파 강도 감쇄 영역(A2) 및 감지 불가 영역(A3)으로 분류될 수 있다.
분류된 상기 영역들 각각에서 상기 물체의 상기 특성은 다르게 결정될 수 있다. 예를 들면, 상기 전파 강도 감쇄 영역(A2)에서 상기 반사 전파의 강도는 감쇄 적용 비율을 갖도록 보정될 수 있다. 상기 물체의 상기 특성은 상기 감쇄 적용 비율을 갖는 상기 반사 전파의 강도를 통해 결정될 수 있다.
이어서, 상기 특성으로부터 상기 물체가 장애물들로 판단된 경우 상기 물체와의 충돌을 방지하기 위해 건설 기계(10)를 제어할 수 있다(S160).
예시적인 실시예들에 있어서, 건설 기계(10)는 제어 장치(140)를 통해 상기 장애물과의 충돌을 방지하기 위해 제어될 수 있다. 제어 장치(140)는 데이터 처리 장치(120)로부터 결정된 상기 물체의 상기 특성을 수신할 수 있다. 상기 특성으로부터 상기 물체가 상기 장애물로 판단된 경우, 제어 장치(140)는 상기 판단된 물체와의 충돌을 방지하기 위해 건설 기계(10)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어 장치(140)가 머신 가이던스(Machine Guidance) 기능을 수행하는 경우, 상기 장애물의 위치를 갖는 영상을 상기 표시부를 통해 화면에 표시할 수 있다. 또한, 제어 장치(140)는 상기 물체의 상기 특성을 상기 화면 상에 표시하여 상기 운전자 및 작업자 모두에게 정보를 제공할 수 있다. 이와 다르게, 제어 장치(140)가 머신 컨트롤(Machine Control) 기능을 수행하는 경우, 상기 컨트롤러는 상기 장애물로 판단된 상기 물체와 충돌하지 않도록 건설 기계(10)를 제어하여, 건설 기계(10)의 작업의 정밀도를 높이고 상기 작업자의 안전을 확보할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 건설 기계 20: 하부 주행체
30: 상부 선회체 40: 선회 장치
50: 운전실 60: 작업 장치
70: 붐 72: 붐 실린더
80: 암 82: 암 실린더
90: 버켓 92: 버켓 실린더
100: 건설 기계의 충돌 방지 시스템
110: 물체 인식 센서 120: 데이터 처리 장치
130: 데이터 저장 장치 140: 제어 장치

Claims (12)

  1. 건설 기계의 하부 주행체 상에서 회전하는 상부 선회체 상에 구비되고, 상기 건설 기계의 주변에 위치하는 물체에 전파를 방출하여 상기 물체로부터 반사된 전파의 강도를 획득하기 위한 적어도 하나의 물체 인식 센서;
    상기 건설 기계가 위치하는 지면, 장애물들 및 상기 하부 주행체 각각이 상기 전파와 충돌하여 반사할 때 획득되는 각 반사 전파의 강도 범위를 저장하기 위한 데이터 저장 장치;
    상기 물체 인식 센서로부터 상기 수신된 반사 전파의 강도 정보를 획득하고, 상기 물체의 위치가 멀어짐에 따라서 감소하도록 감쇄 적용 비율을 통해 상기 반사 전파의 강도를 보정하고, 상기 보정된 반사 전파의 강도가 상기 기 저장된 반사 전파의 강도 범위들 중에서 속하는 범위에 따라 상기 물체의 장애물 여부를 판단하기 위한 특성을 결정하기 위한 데이터 처리 장치; 및
    상기 특성으로부터 상기 물체가 상기 장애물로 판단된 경우 상기 물체와의 충돌을 방지하기 위해 상기 건설 기계를 제어하는 제어 장치를 포함하는 건설 기계의 충돌 방지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 물체가 상기 하부 주행체의 구동 영역 밖에서 획득되는 경우, 상기 데이터 처리 장치는 상기 하부 주행체의 상기 반사 전파의 강도 범위를 제외하고 상기 보정된 반사 전파의 강도로부터 상기 물체의 상기 특성을 결정하는 건설 기계의 충돌 방지 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 주행체의 상기 반사 전파의 강도 범위의 상한값 및 하한값은 상기 하부 주행체 상에서 회전하는 상기 상부 선회체의 회전 각도의 변화에 따라서 결정되는 건설 기계의 충돌 방지 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 장애물들의 상기 반사 전파의 강도 범위들은 생물, 비 생물 및 다른 건설 장비 각각이 반사할 수 있는 상기 반사 전파의 강도 범위들을 포함하는 건설 기계의 충돌 방지 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 처리 장치는 상기 반사 전파의 레이저 단면적(Radar Cross Section) 수치를 통해 상기 물체의 상기 특성을 결정하는 건설 기계의 충돌 방지 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 물체 인식 센서는 레이더(RADAR) 센서 또는 라이다(LIDAR, Light Detection and Ranging) 센서를 포함하는 건설 기계의 충돌 방지 시스템.
  7. 건설 현장에 존재하는 물체들이 전파와 충돌하여 반사하는 반사 전파의 강도 범위들을 저장하고;
    하부 주행체 및 상기 하부 주행체 상에서 회전하는 상부 선회체를 갖는 건설 기계의 주변에 상기 전파를 방출하고;
    상기 건설 기계의 주변에 위치하는 상기 물체로부터 반사된 상기 전파를 통해 반사 전파의 강도 및 상기 물체의 위치를 획득하고;
    상기 물체의 상기 위치가 멀어짐에 따라 감소하도록 감쇄 적용 비율을 통해 상기 반사 전파의 강도를 보정하고;
    상기 보정된 반사 전파의 강도가 상기 저장된 반사 전파의 강도 범위들 중 속하는 범위에 따라 상기 물체가 장애물인지 여부를 판단하기 위한 상기 물체의 특성을 결정하고; 그리고
    상기 특성으로부터 상기 물체가 장애물로 판단된 경우 상기 물체와의 충돌을 방지하기 위해 상기 건설 기계를 제어하는 것을 포함하는 건설 기계의 충돌 방지 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 반사 전파의 강도 범위들을 저장하는 것은,
    상기 건설 기계가 위치하는 지면, 상기 장애물들 및 상기 하부 주행체 각각이 상기 전파를 반사하는 반사 전파의 강도 범위들을 저장하는 것을 더 포함하는 건설 기계의 충돌 방지 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 장애물들의 상기 반사 전파의 강도 범위들은 생물, 비 생물 및 다른 건설 장비 각각이 반사할 수 있는 상기 반사 전파의 강도 범위들을 포함하는 건설 기계의 충돌 방지 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 물체의 상기 특성을 결정하는 것은 상기 보정된 반사 전파의 레이저 단면적(Radar Cross Section) 수치를 통해 상기 물체의 상기 특성을 결정하는 건설 기계의 충돌 방지 방법.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 물체의 상기 특성을 결정하는 것은,
    상기 물체가 상기 하부 주행체의 구동 영역 내에 위치하는 경우, 상기 반사 전파의 강도가 상기 건설 기계가 위치하는 지면, 상기 장애물들 및 상기 하부 주행체 각각의 반사 전파의 강도 범위들 중 어느 범위에 속하는지 여부를 판단하는 것을 더 포함하는 건설 기계의 충돌 방지 방법.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 물체의 상기 특성을 결정하는 것은,
    상기 물체가 상기 하부 주행체의 구동 영역 밖에 위치하는 경우, 상기 보정된 반사 전파의 강도가 상기 건설 기계가 위치하는 지면 및 상기 장애물들 각각의 반사 전파의 강도 범위들 중 어느 범위에 속하는지 여부를 판단하는 것을 더 포함하는 건설 기계의 충돌 방지 방법.
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