WO2019004621A1 - 진입제한영역을 식별하는 방법 및 이를 구현하는 로봇 - Google Patents

진입제한영역을 식별하는 방법 및 이를 구현하는 로봇 Download PDF

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WO2019004621A1
WO2019004621A1 PCT/KR2018/006321 KR2018006321W WO2019004621A1 WO 2019004621 A1 WO2019004621 A1 WO 2019004621A1 KR 2018006321 W KR2018006321 W KR 2018006321W WO 2019004621 A1 WO2019004621 A1 WO 2019004621A1
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WO
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robot
unit
area
moving
sensing
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PCT/KR2018/006321
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English (en)
French (fr)
Inventor
이창현
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02—Sensing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls

Definitions

  • the present invention relates to a method for identifying an entry-restricted area and a robot for implementing the same.
  • a method for identifying a space in which the robot is restricted in the course of traveling based on the map of the space and allowing the robot to travel in response to various moving and fixed obstacles.
  • the present invention proposes a method of improving function and operation efficiency by operating in a different manner from operation in a general space when a robot approaches a restricted area within a complicated large-area space.
  • a robot for identifying an entry-restricted area includes a sensing module for sensing an obstacle disposed in the periphery of the robot, a map for storing the position of the fixed object in the space in which the robot travels, A control unit for generating a traveling path of the robot based on the data sensed by the sensing module and the position of the fixed object and the entry restriction area stored in the map storage unit; Wherein the control unit controls the moving unit or the functional unit of the robot so that the robot performs the predetermined corresponding motion in the entry restriction area disposed on the traveling path of the robot, The entry restriction area is stored in the map storage unit or according to a result of sensing by the sensing module, Which is the set space.
  • a method for identifying an entry-restricted area uses a position of a fixed object and a position of an entry-restricted area in a space in which the robot travels, stored in a map storage unit of the robot, A step of controlling the moving part of the robot to move the robot in accordance with the movement path, the sensing module of the robot sensing an obstacle arranged in the periphery of the robot, Controlling the functioning unit of the moving unit or the robot so that the robot performs the predetermined corresponding motion in the entry restriction area stored in the map storage unit or according to the result of sensing by the sensing module.
  • the robot can distinguish a collision with a fixed obstacle, a collision with a moving / unintentional obstacle, and perform a motion in which the robot avoids a collision with the robot.
  • the robot changes the robot operation and control flow in the general space and the operation and control flow in the entry restriction area to reduce unnecessary robot movement, Can be provided.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a robot according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a sensing module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a fixed map according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an entry-restricted area information unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a flow of operation of a robot in a space identified as a dangerous area for falling, based on information of a sensor or a map storage unit of a robot according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flow chart showing the operation of a robot in a space identified as a moving or fixed obstacle area based on information of a sensor or a map storage unit of a robot according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 7 and 8 are diagrams illustrating a process of updating information on an entry-restricted area stored in a map according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing the operation of the robot in proximity to a fall hazard area according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view showing the operation of the robot close to the fixed obstacle area according to the embodiment of the present invention.
  • 11 is a view showing the operation of the robot close to the moving obstacle area according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a step of operating a robot according to an embodiment of the present invention.
  • the terms first, second, A, B, (a), (b), and the like can be used. These terms are intended to distinguish the components from other components, and the terms do not limit the nature, order, order, or number of the components.
  • the robot includes a moving device having a specific purpose (cleaning, security, monitoring, guidance, etc.) or providing functions according to the characteristics of the space in which the robot moves. Therefore, the robot in this specification collectively refers to a device that has a moving means capable of moving using predetermined information and a sensor, and provides a predetermined function.
  • a robot can move while holding a map.
  • a map is information about a fixed wall, a staircase, a column, etc., which are confirmed not to move in space.
  • the robot can store information on separate objects on the map.
  • a guide platform attached to a fixed wall, a newly installed vending machine and the like are not fixed objects, but they are fixed for a certain period of time so that they can be stored as additional fixtures in the map.
  • a space in which the robot can not enter can be divided into spaces corresponding to various categories and stored on the map.
  • the robot In the space where the robot can not enter (entrance restriction area), the robot is not sensing a specific obstacle, but a dangerous area in which the robot is likely to fall, which is a dangerous area, An obstacle area, and a moving obstacle area where a plurality of moving obstacles such as a person or a cart appear.
  • the robot can store the above three types of areas (or areas of more or less types according to the embodiment) on the map, perform a specific operation when the robot is close to the area, Or to prevent collision with obstacles. Accordingly, in the present specification, the operation of the robot is set differently from the operation in the general space in the entry-restricted area determined by the robot's creation or sensing, so that the robot can operate and run stably.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a robot according to an embodiment of the present invention.
  • the robot 1000 includes a fixed object and a moving object disposed around the robot, for example, a sensing module 100 for sensing an external obstacle, a map storage unit 200 for storing one or a plurality of maps, A function unit 400 for performing a predetermined function of the robot, a communication unit 500 for transmitting / receiving information on the entry restricted area or the changed state of the fixed obstacle or the moving obstacle, An interface unit 600 for outputting predetermined visual or auditory information to the outside, and a control unit 900 for controlling the respective components.
  • a sensing module 100 for sensing an external obstacle
  • a map storage unit 200 for storing one or a plurality of maps
  • a function unit 400 for performing a predetermined function of the robot
  • a communication unit 500 for transmitting / receiving information on the entry restricted area or the changed state of the fixed obstacle or the moving obstacle
  • An interface unit 600 for outputting predetermined visual or auditory information to the outside
  • a control unit 900 for controlling the respective components.
  • the control unit 900 generates a traveling path of the robot based on the data sensed by the sensing module 100 and the data stored in the map storage unit 200.
  • the control unit 900 controls the moving unit 300 to move the robot according to the generated traveling path or the position of the sensed external object. Also, in this process, the controller 900 grasps the characteristics of the detailed entry restriction area in the entrance restriction area arranged in the traveling path of the robot, and controls the speed or direction of the movement unit 300 or performs an operation suitable for the entry restriction area And controls the robot so that the robot can perform it.
  • the map storage unit 200 may store the position of the fixed object in the space that the robot travels and the fixability of the fixed object. Fixability can be determined by the degree to which the object is immobile and fixed. In addition, the material of the object may also be reflected. Because a fixed object of concrete does not move easily, a fixed object such as an acrylic plate can move easily. The position information of the fixed objects or the material information thereof are stored in the fixed map 210.
  • the map storage unit 200 further includes an entry-restricted area information unit 220, which can store information such as dividing the entry-restricted area into categories or setting a location. Information on the entry restriction area can also be stored on the fixed map 210.
  • the entry restricted area information unit 220 may store instruction information on the operation of the robot according to the category of the entry restricted area. For example, when the robot is approaching a dangerous area, passive motion (zigzag, manual control, or the like) is performed, or information indicating that the robot performs passive motion in an area where the obstacle frequently appears or is located, And may be stored in the information unit 220.
  • the moving unit 300 is a means for moving the robot 1000 such as a wheel, a cat filter, and the like, and moves the robot 1000 under the control of the controller 900.
  • the control unit 900 can confirm the current position of the robot 1000 using the information stored in the map storage unit 200, and provide a movement signal to the movement unit 300.
  • the controller 900 analyzes the information about the external obstacle sensed by the sensing module 100 and confirms whether the entry restriction area is newly recognized in the traveling direction or a new obstacle appears high, 300, and the like.
  • the function unit 400 means providing a specialized function of the robot.
  • the function unit 400 includes components necessary for cleaning.
  • the function unit 400 includes components necessary for guidance.
  • the functional unit 400 may include various components according to functions provided by the robot.
  • the controller 900 may control the function unit 400 to perform a specific function or to prevent the function unit 400 from performing a function according to the size or characteristics of an external obstacle.
  • the information about the entry-restricted area acquired by the robot or the information changed for these areas can be stored in the map storage unit 200.
  • the stored contents can be exchanged with other robots through the communication unit 500, You can also upload it to your system.
  • the interface unit 600 may output voice information or visual information to a person when a person exists in an adjacent area.
  • the interface unit 600 outputs visual or auditory information to the outside.
  • voice information or visual information to a person when a person exists in an adjacent area.
  • the interface unit 600 outputs visual or auditory information to the outside.
  • characters, emoticons, images, and the like requesting movement can be output from the interface unit 600.
  • the sensing module 100 mainly includes a ladder sensing part 110 and a depth camera part 120.
  • the sensing module 100 includes an ultrasonic sensing part 130 and a vision sensing part 140, . ≪ / RTI >
  • the sensing module 100 may include a bumping sensor 141 for sensing an external obstacle due to a collision when the obstacle is an un-sensed obstacle in another sensing unit, And a cliff sensing unit 145 for sensing a change in the height of the floor.
  • the cliff sensing unit 145 may use infrared sensing or ultrasonic sensing. The distance between the bottom of the robot and the robot is calculated using sensing. If this distance suddenly increases, it can be confirmed that there is a cliff around the robot.
  • the sensing module 100 includes a sensing data analysis unit 150 for analyzing sensed values.
  • each component constituting the sensing module 100 is a logical component, they need not necessarily be physically implemented in one device.
  • the lidar sensing unit 110 and the depth camera unit 120 may be disposed on the upper surface of the robot.
  • two lidar sensing portions may be disposed at different heights of the robot.
  • one ladder sensing unit may be disposed at the height h1 of the robot to sense the objects at the height h1 as described above, and another ladder sensing unit may be disposed at the height h3 of the robot to sense objects at the height h3 .
  • each of the sensing units and the sensing data analysis unit 150 can transmit and receive information sensed through a data link or a wireless signal.
  • Each of the sensing units may also be a collection of various sensors.
  • the vision sensing unit 140 may sense an image of an object placed on the front side and combine it with the depth information sensed by the depth camera unit 120.
  • the ultrasound sensing unit 130 may physically and integrally combine the ultrasound transmitting unit and the ultrasound receiving unit so as to logically instruct the ultrasound sensing unit 130.
  • one pair or a plurality of physically arranged infrared ray transmitting units and infrared ray receiving units may be integrated and logically instructed to the infrared ray sensing unit 149.
  • the fixed map 210 displays the positions of objects that are obstacles based on the robot, such as fixed objects, i.e., walls and doors, in a space where the robot moves.
  • the fixed map 210 can be produced based on a sensor, a design drawing, or the like disposed in the robot.
  • the fixed map 210 may divide the entire space into cells and indicate whether the fixed object is located in the corresponding cell.
  • a map can be formed by determining whether a fixed object is placed in the cell.
  • the size of one cell is 100 x 100 cm, it may indicate that the fixed object is disposed within 1 meter in width. The larger the size of the cell, the less information to store, and the smaller the size of the cell, the more precise the space can be defined. Therefore, the size of the cell can be set in consideration of the speed at which the robot moves, the size of the entire space, or the size of objects disposed in the entire space.
  • the fixed map 210 can display an entry restricted area.
  • a falling hazard area which is a dangerous place for a robot to fall
  • a fixed obstacle area where an obstacle of a height that may not be detected by the sensor is disposed
  • F & a fixed obstacle area where an obstacle of a height that may not be detected by the sensor is disposed
  • M a moving obstacle region in which a plurality of moving obstacles such as a person or a cart appear.
  • the robot can perform a corresponding operation for these areas.
  • the interface unit 600 displays the map of FIG. 3 so that the user can confirm the information on the moving space of the robot.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an entry-restricted area information unit according to an embodiment of the present invention.
  • the entry-restricted area information section 220 includes location information of a specific category of entry-restricted area and information defining the operation (corresponding motion) of the robot when it approaches the entry-restricted area.
  • the position of the falling danger zone marked with " C " is (6, 18) in the lower left end position of the fixed map 210 and the upper right end position is (7, 18)
  • the robot is instructed to perform " PASSIVE MOTION1 ".
  • the position of the moving obstacle area indicated by "M" in the fixed map 210 is (4, 4) at the lower left end position and the upper right end position is (5, 7) Quot; PASSIVE MOTION2 ".
  • the position of the fixed obstacle area indicated by "F” in another embodiment is (10, 10) at the lower left end position in the fixed map 210 and the upper right end position is (11, 12) Quot; PASSIVE MOTION3 ".
  • control unit 900 controls the moving unit 300 and the function
  • the control unit 400 can be controlled.
  • the information of the corresponding motion that the robot can perform when it is close to a specific entry-restricted area is previously stored in the entry-restricted area information unit 220.
  • the robot performs a predetermined corresponding motion in a specific entry- can do.
  • the controller 900 of the robot refers to the corresponding motion for each category of the previously-stored entry-inhibiting area, stores information about the corresponding corresponding motion in the entry-restricted area information 220, Can be updated.
  • FIG. 5 is a view showing a flow of operation of a robot in a space identified as a dangerous area for falling, based on information of a sensor or a map storage unit of a robot according to an embodiment of the present invention. If it is determined that the current position of the robot is located in an area indicated as a dangerous falling area based on the fixed map 210 or that the sensing module 100 is a dangerous falling area, It is possible to control the moving unit 300 and the function unit 400 to perform passive motion 1, That is, the robot 1000 operates as passive motion 1 (S10). Passive motion 1 means that the robot moves at a slower speed, zigzag so as not to enter the dangerous area of the crash, or it is operated by external adjustment.
  • passive motion 1 means that the robot moves at a slower speed, zigzag so as not to enter the dangerous area of the crash, or it is operated by external adjustment.
  • the sensing module 100 senses whether the periphery of the robot can be identified as a dangerous area for collision or whether a collision occurs.
  • the sensing module 100 is a clipping, bumping, (S11).
  • the clipping check or the skew check of S11 may be performed using the cliff sensing unit 145 and the vision sensing unit 140.
  • the bumping may be performed by the bumping sensing unit 141 or the ultrasonic sensing unit 130, ). ≪ / RTI >
  • the controller 900 may compare the current position of the robot with the position of the fixed map 210 and the area indicated by " C " to determine where the robot is currently located.
  • the passive motion 1 is continuously performed.
  • the avoiding motion can be performed (S12).
  • the avoidance motion is an example of moving to the other side without entering the falling dangerous area.
  • the control unit 900 can control the moving unit 300 to move the robot away from the area without moving the robot to the area identified as the dangerous area for falling down around the robot. Also, for safe movement, the control unit 900 may temporarily suspend the operation of the function unit 400 of the robot.
  • the control unit determines whether the danger zone is out of the danger zone (S13).
  • the control unit 900 can determine whether the robot is out of the dangerous area by comparing the information sensed by the sensing module 100 and the current position of the robot with the dangerous area on the fixed map 210. [ If the avoidance motion has not been performed yet, the controller 900 proceeds to step S10 to perform the passive motion 1 to determine the surrounding area. On the other hand, if the robot is out of the danger area, the operation of the robot performed in the space identified as the dangerous area for the crash is terminated and the robot performs a general operation.
  • the cliff sensing unit 145 of the sensing module 100 can sense the vertical distance between the robot and the running surface.
  • the controller 900 confirms that the falling hazard area is arranged in the direction in which the vertical distance is increased (S21)
  • the moving unit and the functional unit of the robot can be controlled to perform the motion (S24).
  • FIG. 6 is a flow chart showing the operation of a robot in a space identified as a moving or fixed obstacle area based on information of a sensor or a map storage unit of a robot according to an embodiment of the present invention. If it is determined that the current position of the robot is located in the area indicated by the moving or fixed obstacle area on the basis of the fixed map 210 or that the sensing module 100 is the area where a large number of obstacles are arranged around the robot, 900 may control the moving unit 300 and the function unit 400 to perform passive motion 2 or 3, which is an operation of the robot corresponding to the moving or fixed obstacle area. That is, the robot 1000 operates in passive motion 2 or 3 (S20).
  • Passive motion 2 means that the robot moves in a zig-zag manner or moves by external adjustment to avoid a collision when the robot enters a moving obstacle area.
  • Passive motion 3 means that the robot moves downward, zigzag, or by external adjustment to avoid collision when the robot enters a fixed obstacle area.
  • the sensing module 100 senses whether the periphery of the robot can be identified as a moving or fixed obstacle region or a collision with an obstacle or a distance approaching.
  • the sensing module 100 includes a cliff ), Bumping, or doorsill (S21).
  • the clipping check or the skew check of S21 may be performed using the cliff sensing unit 145 and the vision sensing unit 140.
  • the bumping may be performed by the bumping sensing unit 141 or the ultrasonic sensing unit 130, ). ≪ / RTI >
  • the controller 900 may compare the current position of the robot with the position of the fixed map 210 and the area indicated by " M " or " F "
  • the robot may proceed to S20 in which passive motion 2 or 3 is continuously performed.
  • step S21 if it is determined in step S21 that the clipping, the bumping, or the obstacle has been detected, the movement can be stopped and the obstacle around the obstacle can be scanned (S22). Scanning can be performed by the sensing module 100 of the robot. When an obstacle is detected around the sensing result of the various sensing units (S23), the avoidance motion can be performed (S24).
  • the avoidance motion is an example of moving to the other side without entering the moving or fixed obstacle area.
  • the control unit 900 can control the moving unit 300 to move the robot away from the area without moving the robot to the area identified as the moving or fixed obstacle area around the robot. Also, for safe movement, the control unit 900 may temporarily suspend the operation of the function unit 400 of the robot.
  • the control unit determines whether the moving object is out of the dangerous area due to the moving or fixed obstacle (S25).
  • the control unit 900 determines whether or not the moving object is out of the dangerous area due to the moving or fixed obstacle by comparing the information sensed by the sensing module 100 and the current position of the robot with the moving or fixed obstacle area on the fixed map 210, ). If the avoidance motion has not been performed, the control unit 900 proceeds to step S20 to perform passive motion 2 or 3 to determine the surrounding area.
  • the operation of the robot performed in a space identified as a moving or fixed obstacle area is terminated and a general operation is performed.
  • FIG. 7 to 8 are diagrams illustrating a process of updating information on an entry restricted area stored in a map according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a process of updating information on a dangerous area for a fall according to an embodiment of the present invention.
  • the robot moves according to the set path or the set motion (S30).
  • the robot 1000 can move according to a path preset by the controller 900.
  • the control unit 900 may control the moving unit 300 and the function unit 400 of the robot 1000 such that the robot 1000 operates according to the set motion when the motion of the robot to be performed in a specific region is determined.
  • control unit 900 uses the sensing module 100 to try to sense the surrounding cliff to check whether the surrounding cliff is disposed (S31).
  • the vision sensing unit 140, the cliff sensing unit 145, the depth camera unit 120, and the like can be used for sensing. If the cliff is sensed as a result of the sensing (S32), the control unit confirms whether the position of the sensed cliff is registered as a dangerous area of the map storage unit 200 (S33). In one embodiment, the control unit 900 can confirm whether the fixed map 210 is registered as a fall hazard area corresponding to the position of the cliff. If it is confirmed, the avoidance motion is performed as shown in S12 of FIG. 5 (S35).
  • control unit 900 registers the position where the cliff is sensed in the map storage unit 200 as a falling danger zone (S34) and performs the avoidance motion as shown in S12 of FIG. 5 (S35 ).
  • step S30 If it is determined that the vehicle is out of the dangerous danger area (S36) as a result of the avoidance motion, the process proceeds to step S30. If not, proceed to S35 to perform the avoidance motion.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a process in which a robot updates information on a moving or fixed obstacle area according to an embodiment of the present invention.
  • the robot moves according to the set path or the set motion (S40).
  • the robot 1000 can move according to a path preset by the controller 900.
  • the control unit 900 may control the moving unit 300 and the function unit 400 of the robot 1000 such that the robot 1000 operates according to the set motion when the motion of the robot to be performed in a specific region is determined.
  • the controller 900 enters the fixed obstacle area or the moving obstacle area in the moving process (S41). Then, the robot senses whether a fixed obstacle or a moving obstacle is disposed around the sensing module 100 (S42). In one embodiment, the RIDA sensing unit 110 or the depth camera unit 120 may be used to check whether a fixed obstacle that is not moving for a predetermined period of time is disposed on the outside.
  • the vision sensing unit 140 can be used to confirm whether an obstacle is an obstacle moving or a fixed obstacle.
  • the controller 900 When objects other than fixed objects (walls, doors, etc.) stored in the fixed map 210 of the map storage unit 200 are sensed (S43), the controller 900 first determines that an obstacle exists outside. When it is determined that an external object is moved as a result of sensing the object at intervals using the Lada sensing unit 110, the depth camera unit 120, the vision sensing unit 140, and the like, It is determined that the external object does not move as a result of sensing at a time interval using the Rada sensing unit 110, the depth camera unit 120, the vision sensing unit 140, and the like. The controller 900 determines that the sensed object is a fixed obstacle. In addition, when the bumping sensing unit 141 detects a collision with an object not stored in the map storage unit 200, The control unit 900 can judge it.
  • the control unit 900 checks whether the position of the obstacle sensed according to whether the sensed obstacle is a moving obstacle or a fixed obstacle is registered as an obstacle area of the map storage unit. If it is not confirmed, the position where the obstacles are sensed in the map storage unit is registered as the obstacle area (S45). In one embodiment, when the moving obstacle is sensed and the map storage unit is not registered as the moving obstacle area with respect to the sensed position, the controller 900 registers the sensed position as the moving obstacle area in the map storage unit 200.
  • the control unit 900 may be configured such that at least one of the Rada sensing unit 110 or the depth camera unit 120, the vision sensing unit 140, the bumping sensing unit 141, or the ultrasound sensing unit 130 Value is used to identify an obstacle area in which a moving obstacle or a fixed obstacle disposed outside is disposed.
  • the position information of the obstacle area can be updated in the map storage unit 200 according to the identified result. If the robot is adjacent to the obstacle area, the control unit may perform the avoidance motion by controlling the moving unit 300 and the function unit 400 to perform a corresponding motion in which the obstacle does not collide with the robot (S46).
  • the controller 900 registers the sensed position as the fixed obstacle area in the map storage unit 200.
  • the robot After registration, the robot performs the avoidance motion as shown in S24 of FIG. 6 (S46). On the other hand, if it is determined in S44 that the corresponding region has been registered in the map storage unit in the past, the control unit 900 does not need to register the information of the separate entry restriction region in the map storage unit 200, (S46).
  • step S40 If it is determined that the vehicle is out of the dangerous danger area (S47) as a result of the avoidance motion, the process proceeds to step S40. If not, proceed to S46 to perform the avoidance motion.
  • the robot distinguishes between a collision with a fixed obstacle and a collision with a moving / unintentional obstacle, and the robot performs a motion to avoid the collision.
  • robot movement and control flow in a general space are different from control operation flow and a robot movement and control flow in a space where there is a possibility of a collision or a fall, thereby making an efficient robot movement by reducing unnecessary cleaning area and unnecessary robot movement.
  • the robot continuously updates the information on the entry restriction area sensed by the robot in the map storage unit 200, and when the robot sets a movement path or performs a function,
  • the control unit 900 can control the moving unit 300 and the function unit 400 of the robot so as to avoid collision and fall.
  • the entrance restriction area described in the description and the embodiment is a region in which the robot can fall (a dangerous falling area) or a fixed obstacle which is not stored as a fixed object in the map storage unit 200, (Fixed obstacle area) in which the moving obstacle is located or a moving obstacle area in which the moving obstacle is moving.
  • the entry restriction area is not limited to the area indicated by "C”, “F”, "M” on the map as well as the area within the distance where the robot can perform the corresponding motion close to the area where the robot is displayed .
  • a region indicated by " C “, " F ", and “ M “ in FIG. 3 and a space separated by two cells from the region may be included in the entry restriction area. can do.
  • FIG. 9 is a view showing the operation of the robot in proximity to a fall hazard area according to an embodiment of the present invention.
  • a portion 210a of the fixed map 210 is displayed.
  • the robot can perform a general operation in the process of moving from the position of R. In this process, the moving unit 300 and the function unit 400 perform the set operation.
  • the corresponding motion may include passive motion and avoidance motion.
  • the passive motion may reduce the moving speed of the moving unit 300, move in a staggered manner, or move the robot such that the control unit 900 moves the robot according to an external operation. (300) and the function unit (400).
  • the process of confirming the entry-restricted area while the robot is moving zigzag is also an embodiment of the passive motion and the corresponding motion.
  • the robot confirms that it is close to the area indicated by " C " by using another sensing module, or confirms the falling hazard area by using the cliff sensing part 145 separately from the fixed map 210a, Can be performed. For example, avoidance motion can be performed so that the robot moves from a falling danger zone to a safe place.
  • the corresponding motion is divided into passive motion and avoidance motion, but not all of them are clearly distinguished, and includes both the motion in which the robot stops normal operation and the motion that is newly performed when the robot approaches the specific entry restriction region.
  • the robot when the robot senses a dangerous area in the crash or checks it on the map, it starts a corresponding motion for escaping the situation for the safety of the robot and the person, and the robot can change the route so as to completely exit the area.
  • an operation such as forward / backward movement of a certain distance
  • control unit 900 can control the robot not to update the moving obstacle area in the map storage unit for the safety of the robot in the dangerous area, even if a moving obstacle is detected in the dangerous area.
  • the fall-risk area may be configured to be the most-important area among the other entry-restricted areas so that the entry-restricted area once set as the fall-risk area is not updated.
  • the danger zone refers to an area where a robot falls, such as a staircase or an escalator.
  • the map storage unit 200 includes an area in which the fixed object is not disposed but the robot is prevented from entering.
  • FIG. 10 is a view showing the operation of the robot close to the fixed obstacle area according to the embodiment of the present invention.
  • a portion 210b of the fixed map 210 is displayed.
  • the robot can perform a general operation in the process of moving from the position of R. In this process, the moving unit 300 and the function unit 400 perform the set operation.
  • the corresponding motion may include passive motion and avoidance motion.
  • the passive motion may reduce the moving speed of the moving unit 300 or cause the moving unit 300 and the control unit 900 to move the robot in accordance with an external operation. (400). ≪ / RTI > The process of confirming the entry-restricted area while the robot is moving zigzag is also an embodiment of the passive motion and the corresponding motion.
  • the controller 900 can check the bumping state by the bumping sensing unit 141 and control the robot to operate as a passive motion.
  • the sensing module 100 may operate. Also, the values of the front / rear lidar sensing unit 110, the front depth camera unit 120, and the ultrasonic sensing unit 130 for sensing the front / rear / left / right for a few seconds (1 to 2 seconds) To determine whether it is a moving obstacle or a fixed obstacle. When the robot judges that the collision situation is a moving obstacle, the robot 100 uses the information stored in the map storage unit 200 to start a corresponding motion for exiting the situation for the safety of the robot and the person in the fixed obstacle area / do. At this time, the robot can change the route to completely exit the area.
  • the cleaning robot when the cleaning robot collides with the stationary obstacle or the moving obstacle, the cleaning robot can perform efficient cleaning by reducing unnecessary cleaning area of the cleaning robot, have. Therefore, the robot can avoid the danger in the falling hazard area by displaying the entry restriction area (fixed obstacle area, moving obstacle area, and falling danger area) displayed in the map storage unit and can prevent unnecessary robot waiting time And so on.
  • the entry restriction area fixed obstacle area, moving obstacle area, and falling danger area
  • the robot can perform functions as close as possible to the fixed obstacle while preventing the robot from colliding with the fixed obstacles (" F ”) using the bumping sensing unit 141. [ After performing the function close to the fixed obstacle, the robot can escape the corresponding region by performing the avoidance motion.
  • FIG 11 is a view showing the operation of the robot close to the moving obstacle area according to an embodiment of the present invention. And 210c and 210d are shown as part of the fixed map 210.
  • the robot can perform a general operation in the process of moving from the position of R. In this process, the moving unit 300 and the function unit 400 perform the set operation.
  • the corresponding motion may include passive motion and avoidance motion.
  • the passive motion may reduce the moving speed of the moving unit 300 or cause the moving unit 300 and the control unit 900 to move the robot in accordance with an external operation. (400). ≪ / RTI > The process of confirming the entry-restricted area while the robot is moving zigzag is also an embodiment of the passive motion and the corresponding motion.
  • the robot can check whether a plurality of moving obstacles are arranged using various sensed values of the sensing module 100.
  • the robot performing the general operation approaches the area indicated by " M ", passive motion which is one of the corresponding motions can be performed.
  • the sensing module 100 or more specifically, the ultrasound sensing unit 130 and the bumping sensing unit 141 may operate.
  • the values of the front / rear lidar sensing unit 110, the front depth camera unit 120, and the ultrasonic sensing unit 130 for sensing front / rear / left / right are measured for a few seconds (1 to 2 seconds) To determine whether it is a moving obstacle or a fixed obstacle.
  • the robot judges that the collision situation is a moving obstacle, it uses the information stored in the map storage unit 200 to start a corresponding motion for exiting the situation for the safety of the robot and the person in the fixed obstacle area / do. At this time, the robot can change the route to completely exit the area.
  • the robot collides with an external object as a moving obstacle and the current position of the robot identified in the map storage unit 200 is a moving obstacle area where a plurality of moving obstacles are observed.
  • the surrounding situation is detected by the front / rear direction sensing unit 110, (120) and an ultrasonic sensor (130) for sensing the front / rear / left / right directions.
  • the robot travels back to the traveling route and travels without changing the route.
  • the robot performs passive motion when approaching the " M " area, and can confirm the state where the moving obstacle is disposed. If the moving obstacle is detected as a plurality of motions, it is possible to move away from the moving obstacles by performing the avoiding motion, which is one of the corresponding motions.
  • the cleaning robot when the cleaning robot collides with the stationary obstacle or the moving obstacle, the cleaning robot can perform efficient cleaning by reducing unnecessary cleaning area of the cleaning robot, have. Therefore, the robot can avoid the danger in the falling hazard area by displaying the entry restriction area (fixed obstacle area, moving obstacle area, and falling danger area) displayed in the map storage unit and can prevent unnecessary robot waiting time And so on.
  • the entry restriction area fixed obstacle area, moving obstacle area, and falling danger area
  • the robot can perform functions as close as possible to the fixed obstacle while preventing the robot from colliding with the moving obstacles (" M ”) using the bumping sensing unit 141. [ After performing the function close to the moving obstacle, it is possible to escape the corresponding area by performing the avoidance motion.
  • the controller of the robot may update the map storage unit 200 to a moving obstacle area when a plurality of moving obstacles are detected while the corresponding area is identified as a fixed obstacle area. However, even if the moving obstacle is detected again, the information in the map storage unit 200 may not be updated for safety.
  • the controller 900 may perform passive motion immediately after the robot 1000 approaches the entry-restricted area or enters the entry-restricted area, and when the robot 1000 approaches or enters the entry-restricted area, the controller 900 may perform passive- The controlling unit 300 and the function unit 400 can be controlled. If the robot is likely to collide with or collide with a fixed obstacle or a moving obstacle, or if there is a possibility of entering the falling danger area, the control unit 900 controls the moving unit 300 and the function Function section of the robot by controlling the robot 400 and the robot 400 so that unnecessary directional rotation or unnecessary movement can be minimized and the function can be efficiently performed.
  • the robot can store and display information on the entry-restricted area in the map storage unit 200, thereby avoiding a fall in a falling hazard area or preventing a robot from unnecessarily waiting in a fixed obstacle area.
  • the algorithm for determining whether the collision situation of the robot is a fixed obstacle or a moving obstacle, it is possible to automatically update and manage the moving obstacle multiple appearance area interval and the fixed obstacle interval in the map storage unit 200.
  • the control unit 900 can determine whether the obstacle is a moving obstacle or a fixed obstacle by comparing the vision data at the previous time sensed by the vision sensing unit 140 with the vision data at a predetermined time. Alternatively, it is possible to distinguish the moving obstacle from the fixed obstacle by comparing the sensed values of the lidar sensing unit 110 and the depth camera unit 120, which change with time.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a step of operating a robot according to an embodiment of the present invention.
  • the control unit 900 generates a movement path of the robot 1000 by using the position of the fixed object and the position of the entry restriction region in the space in which the robot 1000 travels stored in the map storage unit 200 of the robot 1000 (S50). After the generation, the robot 1000 performs the general operation and maintains the traveling state according to the movement route (S51). That is, the control unit 900 controls the moving unit 300 of the robot to move the robot according to the moving route.
  • the sensing module of the robot performs sensing (S52). This means that the sensing module senses an obstacle disposed in the periphery of the robot, and senses whether there is a risk of falling or whether a fixed or moving obstacle is disposed outside. Also, the current position of the robot can be compared with the fixed map 210 of the map storage unit 200, and the map controller 900 can confirm that the current position of the robot is close to the entry limit area.
  • the control unit 900 controls the function unit of the moving unit or the robot so that the robot performs the predetermined corresponding motion in the entry restriction area stored in the map storage unit 200 or in accordance with the sensing result of the sensing module (S53 to S59).
  • the robot confirms the corresponding motion that can be performed in the entry restriction area on the map (S53) and performs the corresponding motion (S54) . If the avoidance is not completed from the entry restriction area as a result of performing the corresponding motion (C11), the corresponding motion is repeatedly performed (S54). If the avoidance is completed (C12), the normal operation and the running state are maintained (S51).
  • the robot confirms a new entry restriction area (S57) and performs a corresponding motion (S58). In this case, the robot can perform the corresponding motion with reference to the corresponding motion set for each entry restriction area stored in the entry restriction area information unit 220.
  • the corresponding motion is repeatedly performed (S58). If the avoidance is completed (C22), information on the newly confirmed entry restriction area is selectively updated to the map (S59), and the general operation and the traveling state are maintained (S51). Selective update means to keep the moving obstacle area in the falling hazard area when the moving obstacle area is sensed. That is, as an embodiment, the entry restriction area which has a high importance, or which must be avoided or requires a corresponding motion of the robot, is maintained as it is without being updated to the movement obstacle area.
  • the control unit 900 may update the position information of the entry restriction area in the map storage unit 200 using the sensing value of one or more sensing units of the sensing module 100.
  • control unit 900 controls the moving unit 300 and the function unit 400 to perform the avoidance motion for the robot 1000 to move out of the entry restriction area As an embodiment.
  • the map storage unit 200 stores the position of the entry-restricted area and the corresponding motion area to be performed by the moving unit 300 or the functional unit 400 of the robot in the entry-restricted area, And a restriction area information unit 220 including information on the restriction area information 220.
  • the control unit 900 controls the moving unit 300 or the function unit 400 to perform the corresponding motion in the entry restriction area sensed by the sensing module 100 or in the entry restriction area confirmed in the map storage unit 200 .
  • the corresponding motion that can be performed according to each entry restriction area may be different. For example, in a crash hazard area, the movement mode and function that can lose the robot's center can be stopped. In the fixed or moving obstacle area, it may collide with an external object, so that the protruding function part, for example, a cleaning robot, can move the floor brush into the inside so as not to collide with an external obstacle.
  • the corresponding motion can be set variously according to the characteristics of the entry-restricted region, and can be variously set according to the characteristics or functions of the robot.
  • control unit 900 controls the robot to perform a movement path and a corresponding motion differently by judging whether the robot itself collides with a fixed obstacle or a moving obstacle in a large-area flow space, By controlling, it is possible to reduce unnecessary operations and to reduce unnecessary operations.
  • the present invention is not limited to such embodiments and that all the elements within the scope of the present invention are not limited to these embodiments, As shown in FIG.
  • all of the components may be implemented as one independent hardware, some or all of the components may be selectively combined to perform a part or all of the functions in one or a plurality of hardware.
  • the codes and code segments constituting the computer program may be easily deduced by those skilled in the art.
  • Such a computer program can be stored in a computer-readable storage medium, readable and executed by a computer, thereby realizing an embodiment of the present invention.
  • the storage medium of the computer program includes a magnetic recording medium, an optical recording medium, and a storage medium including a semiconductor recording element.
  • a computer program embodying the present invention includes a program module that is transmitted in real time through an external device.
  • lidar sensing part 120 depth camera part
  • Bump sensing part 145 Cliff sensing part
  • map storage unit 300

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
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Abstract

본 발명은 진입제한영역을 식별하는 식별하는 방법 및 이를 구현하는 로봇에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 진입제한영역을 식별하는 로봇은 센싱 모듈, 상기 로봇이 주행하는 공간의 고정 객체의 위치 및 진입제한영역의 위치를 저장하는 맵 저장부, 상기 센싱 모듈이 센싱한 데이터와 상기 맵 저장부에 저장된 고정 객체 및 진입제한영역의 위치에 기반하여 상기 로봇의 주행 경로를 생성하는 제어부, 이동부, 및 기능부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 로봇의 주행 경로에 배치된 진입제한영역에서 상기 로봇이 미리 설정된 대응 모션을 수행하도록 상기 로봇의 이동부 또는 상기 기능부를 제어하며, 상기 진입제한영역은 상기 맵 저장부에 저장되거나 또는 상기 센싱 모듈이 센싱한 결과에 따라 상기 제어부가 설정한 공간인 것을 포함한다.

Description

진입제한영역을 식별하는 방법 및 이를 구현하는 로봇
본 발명은 진입제한영역을 식별하는 식별하는 방법 및 이를 구현하는 로봇에 관한 기술이다.
공항, 학교, 관공서, 호텔, 사무실, 공장 등 인적, 물적 교류가 활발하게 발생하는 공간에서 로봇이 동작하기 위해서는 전체 공간에 대한 맵을 가져야 한다. 또한, 로봇은 맵에 기반하여 주행을 수행하는 과정에서 맵에 기재되지 않은 장애물, 즉 사람이나 물체의 이동을 예측하여 주행하는 것이 필요하다. 이들 장애물들은 로봇의 주행 경로에 불특정하게 진입할 수 있으므로 이들과의 충돌을 회피하도록 로봇을 주행시키는 것이 필요하다.
또한, 로봇이 이동하는 공간 중에는 진입이 제한되는 공간이 존재할 수 있는데, 예를 들어 에스컬레이터와 같이 로봇이 진입할 경우 추락하는 문제가 발생하는 영역으로 로봇이 진입하는 것을 방지하는 것이 필요하다.
따라서, 본 명세서에서는 로봇이 공간에 대한 맵에 기반하여 주행하는 과정에서 진입이 제한되는 공간을 식별하고 다양한 이동 및 고정 장애물에 대응하여 주행할 수 있도록 하는 방안을 제시하고자 한다.
본 명세서에서는 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 대면적의 복잡한 공간 내에서 로봇이 진입제한된 영역에 근접할 경우 일반 공간에서의 동작과 상이하게 동작하여 기능 및 동작 효율을 높이는 방안을 제시하고자 한다.
또한, 본 명세서에서는 로봇이 추락 위험이 있는 공간에 근접할 경우 이를 센싱하고 대응 모션을 수행한는 방안을 제시하고자 한다.
또한, 본 명세서에서는 로봇이 고정 또는 이동 장애물이 자주 배치되는 공간에 근접할 경우 이를 센싱하고 대응 모션을 수행한는 방안을 제시하고자 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 진입제한영역을 식별하는 로봇은 로봇의 주변에 배치된 장애물을 센싱하는 센싱 모듈, 상기 로봇이 주행하는 공간의 고정 객체의 위치 및 진입제한영역의 위치를 저장하는 맵 저장부, 상기 센싱 모듈이 센싱한 데이터와 상기 맵 저장부에 저장된 고정 객체 및 진입제한영역의 위치에 기반하여 로봇의 주행 경로를 생성하는 제어부, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 로봇을 이동시키는 이동부, 및 미리 설정된 기능을 수행하는 기능부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 로봇의 주행 경로에 배치된 진입제한영역에서 상기 로봇이 미리 설정된 대응 모션을 수행하도록 상기 로봇의 이동부 또는 상기 기능부를 제어하며, 상기 진입제한영역은 상기 맵 저장부에 저장되거나 또는 상기 센싱 모듈이 센싱한 결과에 따라 상기 제어부가 설정한 공간인 것을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 진입제한영역을 로봇이 식별하는 방법은 로봇의 맵 저장부에 저장된 상기 로봇이 주행하는 공간의 고정 객체의 위치 및 진입제한영역의 위치를 이용하여 제어부가 로봇의 이동 경로를 생성하는 단계, 상기 제어부가 상기 로봇의 이동부를 제어하여 상기 이동 경로에 따라 상기 로봇을 이동시키는 단계, 상기 로봇의 센싱 모듈이 상기 로봇의 주변에 배치된 장애물을 센싱하는 단계, 및 상기 제어부는 상기 맵 저장부에 저장되거나 또는 상기 센싱 모듈이 센싱한 결과에 따라 확인된 진입제한영역에서 상기 로봇이 미리 설정된 대응 모션을 수행하도록 상기 이동부 또는 상기 로봇의 기능부를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들을 적용할 경우, 로봇이 고정 장애물과의 충돌, 이동/돌발 장애물과의 충돌을 구분하고 추락 가능성이 있는 공간에서 로봇이 이를 회피하는 모션을 수행할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예들을 적용할 경우, 로봇은 일반적인 공간에서의 로봇동작 및 제어 플로우(Flow)와 진입 제한 영역에서의 동작 및 제어 플로우를 다르게 하여 미기능영역 및 불필요한 로봇 움직임을 줄여 효율적인 로봇 움직임을 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 전술한 효과에 한정되지 않으며, 본 발명의 당업자들은 본 발명의 구성에서 본 발명의 다양한 효과를 쉽게 도출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 로봇의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 센싱 모듈의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 고정맵의 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 진입제한영역정보부의 구성을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 로봇의 센서 또는 맵 저장부의 정보에 기반하여 추락 위험지역으로 확인된 공간에서의 로봇의 동작의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 로봇의 센서 또는 맵 저장부의 정보에 기반하여 이동 혹은 고정 장애물 지역으로 확인된 공간에서의 로봇의 동작의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 맵에 저장된 진입제한 지역에 대한 정보를 업데이트하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 추락 위험 영역에 근접하여 로봇의 동작을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 고정장애물 영역에 근접하여 로봇의 동작을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동 장애물 영역에 근접하여 로봇의 동작을 보여주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 로봇이 동작하는 단계를 보여주는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
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 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 발명을 구현함에 있어서 설명의 편의를 위하여 구성요소를 세분화하여 설명할 수 있으나, 이들 구성요소가 하나의 장치 또는 모듈 내에 구현될 수도 있고, 혹은 하나의 구성요소가 다수의 장치 또는 모듈들에 나뉘어져서 구현될 수도 있다.
이하, 본 명세서에서 로봇은 특정한 목적(청소, 보안, 모니터링, 안내 등)을 가지거나 혹은 로봇이 이동하는 공간의 특성에 따른 기능을 제공하며 이동하는 장치를 포함한다. 따라서, 본 명세서에서의 로봇은 소정의 정보와 센서를 이용하여 이동할 수 있는 이동수단을 보유하며 소정의 기능을 제공하는 장치를 통칭한다.
본 명세서에서 로봇은 맵을 보유하면서 이동할 수 있다. 맵은 공간에서 이동하지 않는 것으로 확인된 고정된 벽, 계단, 기둥 등에 대한 정보를 의미한다. 또한, 로봇은 맵 위에 별도의 객체들에 대한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 고정된 벽에 부착된 안내 플랫폼, 새로이 설치된 자판기 등은 고정된 물체는 아니지만 일정 시간동안 고정성을 가지고 있으므로, 이들은 맵에 추가적인 고정물로 저장될 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 로봇이 진입할 수 없는 공간을 다양한 범주에 해당하는 공간으로 세분화하여 맵 상에 저장할 수 있다.
로봇이 진입할 수 없는 공간(진입제한영역)으로는 로봇이 특정한 장애물을 센싱하는 것은 아니지만 로봇이 추락할 위험이 있는 공간인 추락 위험 지역, 센서에 검출되지 않을 수도 있는 높이의 장애물이 배치되는 고정 장애물 지역, 그리고 사람 또는 카트와 같이 이동 장애물이 다수 등장하는 이동 장애물 지역을 포함할 수 있다. 로봇은 전술한 3 종류(또는 실시예에 따라 그 이상 혹은 그 이하의 종류의 지역들)의 지역들을 맵 상에 저장할 수 있으며, 해당 지역에 근접하는 경우 특이 동작을 수행하여 해당 지역에서 로봇이 추락하는 것을 방지하거나 혹은 장애물들에 충돌하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서는 로봇이 작성하거나 센싱하여 판단한 진입제한영역에서 로봇의 동작을 일반적인 공간에서의 동작과 달리 설정하여 로봇이 안정적으로 동작 및 주행할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 로봇의 구성을 보여주는 도면이다.
로봇(1000)은 로봇의 주변에 배치되는 고정 객체와 이동 객체들, 예를 들어 외부의 장애물을 센싱하는 센싱 모듈(100), 하나 혹은 다수의 맵을 저장하는 맵 저장부(200), 이동을 제어하는 이동부(300), 로봇의 소정의 기능을 수행하는 기능부(400), 다른 로봇과 진입제한영역에 대한 정보 혹은 고정 장애물이나 이동 장애물들의 변화된 상태에 대한 정보 등을 송수신하는 통신부(500), 외부에 소정의 시각적 또는 청각적 정보를 출력하는 인터페이스부(600), 그리고 이들 각각의 구성요소들을 제어하는 제어부(900)를 포함한다.
제어부(900)는 센싱 모듈(100)이 센싱한 데이터와 맵 저장부(200)에 저장된 데이터에 기반하여 로봇의 주행 경로를 생성한다. 또한 제어부(900)는 생성된 주행 경로 또는 센싱된 외부 객체의 위치 등에 따라 이동부(300)를 제어하여 로봇을 이동시킨다. 또한, 이 과정에서 제어부(900)는 로봇의 주행 경로에 배치되는 진입제한영역에서 세부적인 진입제한영역의 특성을 파악하여 이동부(300)의 속도 또는 방향을 제어하거나 진입제한영역에 적합한 동작을 로봇이 수행할 수 있도록 로봇을 제어한다.
맵 저장부(200)는 로봇이 주행하는 공간의 고정 객체의 위치 및 고정 객체의 고정성을 저장할 수 있다. 고정성은 해당 객체가 움직이지 않고 고정된 정도에 따라 결정될 수 있다. 또한, 해당 객체의 재질 또한 반영될 수 있다. 왜냐하면 콘크리트 재질의 고정 객체는 쉽게 이동하지 않는 반면, 아크릴 판과 같은 재질의 고정 객체는 쉽게 이동할 수 있기 때문이다. 고정된 객체들의 위치 정보 또는 이들의 재질 정보 등은 고정맵(210)에 저장된다.
또한, 맵 저장부(200)는 진입제한영역정보부(220)를 더 포함하는데, 전술한 진입제한영역을 범주로 나누거나 위치를 설정하는 등의 정보를 저장할 수 있다. 고정맵(210) 상에도 진입제한영역에 대한 정보를 저장할 수 있다. 진입제한영역정보부(220)는 진입제한영역의 범주에 따라 로봇의 동작에 대한 지시 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어 추락 위험 지역에 로봇이 근접하는 경우 패시브 모션(지그재그, 매뉴얼 제어 등)을 수행하거나, 혹은 장애물이 자주 출몰하거나 배치된 지역에서 로봇이 패시브 모션을 수행할 것을 지시하는 정보가 진입제한영역정보부(220)에 저장될 수 있다.
이동부(300)는 바퀴, 캐터필터 등과 같이 로봇(1000)을 이동시키는 수단으로, 제어부(900)의 제어에 따라 로봇(1000)을 이동시킨다. 이때, 제어부(900)는 맵 저장부(200)에 저장된 정보를 이용하여 로봇(1000)의 현재 위치를 확인하여 이동부(300)에 이동 신호를 제공할 수 있다. 또한, 센싱 모듈(100)에서 센싱된 외부의 장애물에 대한 정보를 제어부(900)가 분석하여 진행 방향으로 진입제한영역이 새로이 확인되거나 새로운 장애물이 등장할 확률이 높은지 등을 확인한 후, 이동부(300)의 이동 속도 또는 이동 방향 등을 제어할 수 있다.
기능부(400)는 로봇의 특화된 기능을 제공하는 것을 의미한다. 예를 들어, 청소 로봇인 경우 기능부(400)는 청소에 필요한 구성요소를 포함한다. 안내 로봇인 경우 기능부(400)는 안내에 필요한 구성요소를 포함한다. 기능부(400)는 로봇이 제공하는 기능에 따라 다양한 구성요소를 포함할 수 있다. 또한, 외부의 장애물의 크기나 특성에 따라 제어부(900)는 기능부(400)가 특정한 기능을 수행하도록 제어하거나, 혹은 기능부(400)가 기능을 수행하지 않도록 제어할 수 있다.
한편, 로봇이 취득한 진입제한 지역에 대한 정보 혹은 이들 지역에 대해 변경된 정보는 맵 저장부(200)내에 저장될 수 있으며, 저장된 내용은 통신부(500)를 통하여 다른 로봇과 정보를 교환하거나 서버 등의 시스템에 업로드할 수도 있다.
인터페이스부(600)는 인접한 영역에 사람이 존재할 경우, 사람에게 음성 정보를 출력하거나 시각적 정보를 출력할 수 있다. 특히, 사람이 자주 등장하는 이동 장애물 지역에서 인터페이스부(600)는 외부로 시각적 또는 청각적 정보를 출력한다. 로봇의 주행 경로에 사람이 존재하면 비켜달라고 하거나 로봇이 근접한다는 소리를 출력하여 사람의 이동을 유도할 수 있다. 또한, 이동을 요청하는 문자 혹은 이모티콘, 영상 등이 인터페이스부(600)에서 출력할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 센싱 모듈의 구성을 보여주는 도면이다. 센싱 모듈(100)을 보다 상세히 살펴보면, 센싱 모듈(100)은 주요하게는 라이다 센싱부(110) 및 뎁스 카메라부(120)를 포함하며, 초음파 센싱부(130) 및 비전 센싱부(140)를 포함할 수 있다. 또한, 센싱 모듈(100)은 다른 센싱부에서 센싱되지 않은 장애물인 경우에 충돌로 인해 외부의 장애물을 센싱하는 범핑 센서부(141와 로봇이 추락할 수 있는 공간으로 이동하는 경우 하단의 주행면, 즉 바닥의 높이에 변화가 발생하는 것을 감지하는 클리프 센싱부(145)를 더 포함한다. 클리프 센싱부(145)는 적외선 센싱 또는 초음파 센싱을 이용할 수 있다. 로봇의 하단부에 배치되어 적외선 센싱 또는 초음파 센싱을 이용하여 로봇 하단의 지면과 로봇과의 거리를 산출한다. 이 거리가 갑자기 증가하는 경우 로봇의 주변에 클리프가 있는 것으로 확인할 수 있다.
전술한 센싱부들 외에도 센싱 모듈(100)은 센싱된 값을 분석하는 센싱 데이터 분석부(150)를 포함한다.
센싱 모듈(100)을 구성하는 각각의 구성요소들은 논리적 구성요소들이므로, 이들이 반드시 물리적으로 하나의 장치 내에 구현될 필요는 없다. 예를 들어, 라이다 센싱부(110)와 뎁스 카메라부(120)는 로봇의 상면에 배치될 수 있다. 또한, 두 개의 라이다 센싱부들이 로봇의 상이한 높이에 배치될 수도 있다. 예를 들어 앞서 살펴본 h1 높이의 사물들을 센싱하도록 하나의 라이다 센싱부가 로봇의 h1 높이에 배치되고, h3 높이의 사물들을 센싱하도록 또다른 하나의 라이다 센싱부가 로봇의 h3 높이에 배치될 수 있다.
또한, 이들 각각의 센싱부들과 센싱 데이터 분석부(150)는 데이터 링크 또는 무선 신호를 통해 센싱된 정보를 송수신할 수 있다. 또한 각각의 센싱부들은 다양한 센서들의 집합일 수 있다. 예를 들어 비전 센싱부(140)가 전면에 배치된 사물의 이미지를 센싱하며 이를 뎁스 카메라부(120)에서 센싱한 뎁스 정보와 결합할 수 있다. 초음파 센싱부(130) 역시 물리적으로 초음파 송신부 및 초음파 수신부가 한쌍 또는 다수 배치되는 것을 통합하여 논리적으로 초음파 센싱부(130)로 지시할 수 있다. 또한, 물리적으로 적외선 송신부 및 적외선 수신부가 한쌍 또는 다수 배치되는 것을 통합하여 논리적으로 적외선 센싱부(149)로 지시할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 고정맵의 구성을 보여주는 도면이다. 고정맵(210)은 로봇이 이동하는 공간 내에서 고정된 객체, 즉 벽, 문과 같이 로봇을 기준으로 장애물인 객체들의 위치를 표시한다.
고정맵(210)은 로봇에 배치된 센서 혹은 설계 도면 등을 기반으로 제작될 수 있다. 고정맵(210)은 전체 공간을 일정한 셀로 나누어 해당 셀에 고정객체가 위치하는지를 표시할 수 있다. 일 실시예로 하나의 셀의 크기가 10x10 cm의 크기인 경우 이 셀 내에 고정 객체가 배치되는지 여부로 맵을 구성할 수 있다. 다른 실시예로 하나의 셀의 크기가 100x100cm 의 크기인 경우 가로 세로 1미터 내에 고정객체가 배치되는 것을 나타낼 수 있다. 셀이 나타내는 크기가 클수록 저장할 정보들이 줄어들며, 셀이 나타내는 크기가 작을 수록 정밀하게 공간을 정의할 수 있다. 따라서 로봇이 이동하는 속도와 전체 공간의 크기, 혹은 전체 공간에 배치되는 객체들의 크기 등을 고려하여 셀의 크기를 설정할 수 있다.
또한 고정맵(210)은 진입제한 지역을 표시할 수 있다. 도 3에서는 일 실시예로 로봇이 추락할 위험이 있는 공간인 추락 위험 지역은 "C"로 표시했으며, 센서에 검출되지 않을 수도 있는 높이의 장애물이 배치되는 고정 장애물 지역을 "F"로 표시하였다. 그리고 사람 또는 카트와 같이 이동 장애물이 다수 등장하는 이동 장애물 지역을 "M"으로 표시하였다. 로봇은 고정맵(210)에 검은 색으로 표시된 고정 객체들 외에도 C, F, M 으로 표시된 영역의 부근을 주행할 경우 이들 영역에 대한 대응 동작을 수행하며 주행할 수 있다.
인터페이스부(600)는 도 3의 맵을 표시하여 사용자가 로봇의 이동 공간에 대한 정보를 확인할 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 진입제한영역정보부의 구성을 보여주는 도면이다. 진입제한영역정보부(220)는 특정한 범주의 진입제한영역의 위치 정보와 이들 진입제한영역에 근접할 경우 로봇의 동작(대응 모션)을 정의하는 정보들을 포함한다. 일 실시예로, "C"로 마킹된 추락 위험 지역의 위치는 고정맵(210)에서 좌하단의 위치가 (6, 18)이며 우상단의 위치가 (7, 18)이며, 해당 지역에 근접한 경우 로봇은 "PASSIVE MOTION1"을 수행하도록 지시된다.
다른 실시예인 "M"으로 표시된 이동 장애물 지역의 위치는 고정맵(210)에서 좌하단의 위치가 (4, 4)이며 우상단의 위치가 (5, 7)이며, 해당 지역에 근접한 경우 로봇은 "PASSIVE MOTION2"을 수행하도록 지시된다.
또다른 실시예인 "F"으로 표시된 고정 장애물 지역의 위치는 고정맵(210)에서 좌하단의 위치가 (10, 10)이며 우상단의 위치가 (11, 12)이며, 해당 지역에 근접한 경우 로봇은 "PASSIVE MOTION3"을 수행하도록 지시된다.
로봇은 고정맵(210) 및 진입제한영역정보부(220)의 정보를 이용하여 진입제한영역에 근접하는 경우 로봇이 미리 설정된 대응 동작으로 동작하도록 제어부(900)가 로봇의 이동부(300) 및 기능부(400)를 제어할 수 있다.
도 4에 제시된 바와 같이 특정한 진입제한영역에 근접할 경우 로봇이 수행할 수 있는 대응 모션의 정보가 미리 진입제한영역정보부(220)에 저장되므로, 로봇은 특정한 진입제한영역에서 미리 설정된 대응 모션을 수행할 수 있다. 또는, 새로운 진입제한영역을 센싱할 경우, 로봇의 제어부(900)는 이전에 저장된 진입제한영역의 카테고리 별 대응 모션을 참조하여 동일한 대응 모션에 대한 정보를 진입제한영역정보부(220)에 저장하여 맵을 업데이트할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 로봇의 센서 또는 맵 저장부의 정보에 기반하여 추락 위험지역으로 확인된 공간에서의 로봇의 동작의 흐름을 보여주는 도면이다. 로봇의 현재 위치가 고정맵(210)을 기준으로 추락 위험 지역으로 표시된 영역에 위치하거나 혹은 센싱 모듈(100)이 추락 위험 지역인 것으로 확인된 경우, 제어부(900)는 추락 위험 지역에 대응하는 로봇의 동작인 패시브 모션1을 수행하도록 이동부(300) 및 기능부(400)를 제어할 수 있다. 즉, 로봇(1000)은 패시브 모션 1으로 동작한다(S10). 패시브 모션 1이란 로봇이 추락 위험 지역으로 진입하지 않도록 속도를 줄이거나 지그재그로 움직이거나, 혹은 외부의 조정에 의해 동작하는 것을 의미한다.
그리고 센싱 모듈(100)은 로봇의 주변이 추락 위험 지역으로 확인될 수 있거나 충돌이 발생하는지를 센싱하는데, 일 실시예로 센싱 모듈(100)은 클리프(cliff), 범핑(bumping) 혹은 문지방(doorsill)인지를 확인한다(S11). S11의 클리프 확인 또는 문지방 확인은 클리프 센싱부(145)와 비전 센싱부(140)를 이용하여 수행할 수 있으며, 범핑은 범핑 센싱부(141) 또는 초음파 센싱부(130), 적외선 센싱부(149)를 이용하여 센싱할 수 있다. 물론, 제어부(900)는 로봇의 현재 위치와 고정맵(210)에서의 위치 및 "C"로 표시된 지역과의 거리 등을 비교하여 로봇이 현재 어디에 위치하는지를 확인할 수 있다.
확인 결과 클리프나 범핑, 문지방이 아니면 지속적으로 패시브 모션1을 수행하며 추락 위험 지역에 로봇이 진입했는지를 확인하는 S10 과정을 진행할 수 있다.
한편, S11에서 센싱한 결과 클리프, 범핑 혹은 문지방이 확인된 경우 회피 모션을 수행할 수 있다(S12). 회피 모션이란 추락 위험 지역으로 들어가지 않고 다른 쪽으로 이동하는 것을 일 실시예로 한다. 제어부(900)는 로봇을 중심으로 추락 위험 지역으로 확인된 영역으로 로봇이 이동하지 않고 해당 지역으로부터 로봇이 멀어지도록 이동부(300)를 제어할 수 있다. 또한, 안전한 이동을 위하여 제어부(900)는 로봇의 기능부(400)의 동작을 잠시 중단시킬 수 있다.
회피 모션을 수행한 후 위험 지역을 벗어났는지 제어부가 판단한다(S13). 위험 지역을 벗어났는지는 마찬가지로 센싱 모듈(100)이 센싱한 정보와 고정맵(210) 상의 위험지역과 로봇의 현재 위치를 비교하는 것을 이용하여 제어부(900)가 판단할 수 있다. 만약 회피 모션을 수행했음에도 위험 지역을 벗어나지 못했다면 제어부(900)는 S10 단계를 진행하여 패시브 모션1을 수행하며 주변을 판단한다. 한편, 위험 지역을 벗어난 경우에는 추락 위험지역으로 확인된 공간에서 수행하였던 로봇의 동작의 동작을 종료하고 일반적인 동작을 수행한다.
도 5를 정리하면 다음과 같다. 센싱 모듈(100) 중 클리프 센싱부(145)는 로봇과 주행면의 수직 거리를 센싱할 수 있다. 그리고 클리프 센싱부(145)가 센싱한 수직 거리가 비선형적으로 증가한 경우, 제어부(900)는 수직 거리가 증가한 방향에 추락 위험 영역이 배치된 것으로 확인하여(S21) 로봇이 추락 위험 영역에서 멀어지는 대응 모션을 수행하도록(S24) 로봇의 이동부 및 기능부를 제어할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 로봇의 센서 또는 맵 저장부의 정보에 기반하여 이동 혹은 고정 장애물 지역으로 확인된 공간에서의 로봇의 동작의 흐름을 보여주는 도면이다. 로봇의 현재 위치가 고정맵(210)을 기준으로 이동 혹은 고정 장애물 지역으로 표시된 영역에 위치하거나 혹은 센싱 모듈(100)이 현재 로봇의 주변에 장애물이 다수 배치된 지역인 것으로 확인된 경우, 제어부(900)는 이동 혹은 고정 장애물 지역에 대응하는 로봇의 동작인 패시브 모션 2 또는 3을 수행하도록 이동부(300) 및 기능부(400)를 제어할 수 있다. 즉, 로봇(1000)은 패시브 모션 2 또는 3으로 동작한다(S20). 패시브 모션 2란 로봇이 이동 장애물 지역으로 진입하는 경우 충돌을 피하기 위해 속도를 줄이거나 지그재그로 움직이거나, 혹은 외부의 조정에 의해 동작하는 것을 의미한다. 패시브 모션 3이란 로봇이 고정 장애물 지역으로 진입하는 경우 충돌을 피하기 위해 속도를 줄이거나 지그재그로 움직이거나, 혹은 외부의 조정에 의해 동작하는 것을 의미한다.
그리고 센싱 모듈(100)은 로봇의 주변이 이동 혹은 고정 장애물 지역으로 확인될 수 있거나 장애물과의 충돌 혹은 거리가 가까워지는 현상이 발생하는지를 센싱하는데, 일 실시예로 센싱 모듈(100)은 클리프(cliff), 범핑(bumping) 혹은 문지방(doorsill)인지를 확인한다(S21). S21의 클리프 확인 또는 문지방 확인은 클리프 센싱부(145)와 비전 센싱부(140)를 이용하여 수행할 수 있으며, 범핑은 범핑 센싱부(141) 또는 초음파 센싱부(130), 적외선 센싱부(149)를 이용하여 센싱할 수 있다. 물론, 제어부(900)는 로봇의 현재 위치와 고정맵(210)에서의 위치 및 "M" 또는 "F"로 표시된 지역과의 거리 등을 비교하여 로봇이 현재 어디에 위치하는지를 확인할 수 있다.
확인 결과 클리프나 범핑, 문지방이 아니면 지속적으로 패시브 모션 2 또는 3을 수행하며 이동 혹은 고정 장애물 지역에 로봇이 진입했는지를 확인하는 S20 과정을 진행할 수 있다.
한편, S21에서 센싱한 결과 클리프, 범핑 혹은 문지방이 확인된 경우 이동을 중단하고 주변의 장애물을 스캐닝할 수 있다(S22). 스캐닝은 로봇의 센싱 모듈(100)이 수행할 수 있다. 다양한 센싱부들의 센싱 결과 주변에 장애물이 확인된 경우(S23) 회피 모션을 수행할 수 있다(S24).
회피 모션이란 이동 혹은 고정 장애물 지역으로 들어가지 않고 다른 쪽으로 이동하는 것을 일 실시예로 한다. 제어부(900)는 로봇을 중심으로 이동 혹은 고정 장애물 지역으로 확인된 영역으로 로봇이 이동하지 않고 해당 지역으로부터 로봇이 멀어지도록 이동부(300)를 제어할 수 있다. 또한, 안전한 이동을 위하여 제어부(900)는 로봇의 기능부(400)의 동작을 잠시 중단시킬 수 있다.
회피 모션을 수행한 후 이동 혹은 고정 장애물로 인한 위험 지역을 벗어났는지 제어부가 판단한다(S25). 이동 혹은 고정 장애물로 인한 위험 지역을 벗어났는지는 앞서와 마찬가지로 센싱 모듈(100)이 센싱한 정보와 고정맵(210) 상의 이동 혹은 고정 장애물 지역과 로봇의 현재 위치를 비교하는 것을 이용하여 제어부(900)가 판단할 수 있다. 만약 회피 모션을 수행했음에도 이동 혹은 고정 장애물 지역을 벗어나지 못했다면 제어부(900)는 S20 단계를 진행하여 패시브 모션 2 또는 3을 수행하며 주변을 판단한다. 한편, 위험 지역을 벗어난 경우에는 이동 혹은 고정 장애물 지역으로 확인된 공간에서 수행하였던 로봇의 동작의 동작을 종료하고 일반적인 동작을 수행한다.
도 7 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 맵에 저장된 진입제한 지역에 대한 정보를 업데이트하는 과정을 보여주는 도면이다. 로봇은 이동 과정에서 맵 상에 저장되었던 진입제한 지역의 주변으로 이동하거나 혹은 진입제한 지역으로 이동하는 경우, 로봇은 맵과 실제 공간에서 센싱된 정보를 비교하여 맵 상의 공간이 실제 공간과 변화가 없는 상태인지를 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 추락 위험 지역에 대한 정보를 로봇이 업데이트하는 과정을 보여주는 도면이다.
로봇은 설정된 경로 또는 설정된 모션에 따라 이동한다(S30). 제어부(900)가 미리 설정한 경로에 따라 로봇(1000)이 이동할 수 있다. 또는 특정한 지역에서 수행할 로봇의 모션이 정해진 경우 제어부(900)는 로봇(1000)이 설정된 모션에 따라 동작하도록 로봇(1000)의 이동부(300) 및 기능부(400)를 제어할 수 있다.
또한 제어부(900)는 센싱 모듈(100)을 이용하여 주변의 클리프가 배치되어 있는지를 확인하기 위해 주변의 클리프에 대해 센싱을 시도한다(S31). 센싱은 비전 센싱부(140), 클리프 센싱부(145), 뎁스 카메라부(120) 등을 이용할 수 있다. 센싱을 시도한 결과 클리프가 센싱된 경우(S32), 제어부는 센싱된 클리프의 위치가 맵 저장부(200)의 추락 위험 지역으로 등록되었는지를 확인한다(S33). 일 실시예로 클리프의 위치에 대응하여 고정맵(210)에 추락 위험 지역으로 등록되었는지를 제어부(900)가 확인할 수 있다. 확인 결과 등록된 경우에는 도 5의 S12와 같이 회피 모션을 수행한다(S35).
반면, S33에서 확인 결과 등록되지 않았다면 제어부(900)는 맵 저장부(200)에 클리프가 센싱된 위치를 추락 위험 지역으로 등록하고(S34), 도 5의 S12와 같이 회피 모션을 수행한다(S35).
회피 모션을 수행한 결과 추락 위험 지역을 벗어났는지를 확인하고(S36), 벗어난 경우 S30 단계로 진행한다. 그렇지 않을 경우 S35로 진행하여 회피 모션을 수행한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동 또는 고정 장애물 지역에 대한 정보를 로봇이 업데이트하는 과정을 보여주는 도면이다.
로봇은 설정된 경로 또는 설정된 모션에 따라 이동한다(S40). 제어부(900)가 미리 설정한 경로에 따라 로봇(1000)이 이동할 수 있다. 또는 특정한 지역에서 수행할 로봇의 모션이 정해진 경우 제어부(900)는 로봇(1000)이 설정된 모션에 따라 동작하도록 로봇(1000)의 이동부(300) 및 기능부(400)를 제어할 수 있다.
제어부(900)는 이동 과정에서 고정 장애물 지역 혹은 이동 장애물 지역으로 진입한다(S41). 그리고 로봇은 센싱 모듈(100)을 이용하여 주변에 고정 장애물 혹은 이동 장애물이 배치되었지를 센싱한다(S42). 일 실시예로 라이다 센싱부(110) 또는 뎁스 카메라부(120)를 이용하여 일정한 시간 동안 움직이지 않는 고정된 장애물이 외부에 배치되었는지 확인하는 것을 일 실시예로 한다.
또한, 라이다 센싱부(110) 또는 뎁스 카메라부(120)를 이용하여 일정한 시간 동안 움직이는 이동 장애물이 외부에 배치되었는지도 확인할 수 있다.
뿐만 아니라 비전 센싱부(140)를 이용하여 외부의 장애물이 이동하는 장애물인지 고정된 장애물인지 확인할 수 있다.
맵 저장부(200)의 고정맵(210)에 저장된 고정 객체(벽, 문 등)가 아닌 객체들이 센싱될 경우(S43) 제어부(900)는 우선 외부에 장애물이 존재하는 것으로 확인한다. 그리고 라이다 센싱부(110), 뎁스 카메라부(120), 비전 센싱부(140) 등을 이용하여 시간 간격을 두고 센싱한 결과 외부의 객체가 이동하는 것으로 확인된 경우 제어부(900는 센싱된 대상을 이동 장애물로 판단한다. 반면, 라이다 센싱부(110), 뎁스 카메라부(120), 비전 센싱부(140) 등을 이용하여 시간 간격을 두고 센싱한 결과 외부의 객체가 이동하지 않는 것으로 확인된 경우 제어부(900)는 센싱된 대상을 고정 장애물로 판단한다. 뿐만 아니라 범핑 센싱부(141)가 맵 저장부(200)에 저장되지 않은 사물과 충돌을 감지할 경우 외부에 장애물이 배치된 것으로 제어부(900)가 판단할 수 있다.
제어부(900)는 센싱된 장애물이 이동 장애물인지 또는 고정 장애물인지에 따라 센싱된 장애물의 위치가 맵 저장부의 장애물 지역으로 등록되었는지를 확인한다. 확인 결과 등록되지 않은 경우, 맵 저장부에 장애물들이 센싱된 위치를 장애물 지역으로 등록한다(S45). 일 실시예로 이동 장애물이 센싱되었으며 센싱된 위치에 대해 맵 저장부가 이동 장애물 지역으로 등록하지 않은 상태인 경우 제어부(900)는 센싱된 위치를 맵 저장부(200)에 이동 장애물 지역으로 등록한다.
정리하면, 제어부(900)는 라이다 센싱부(110) 또는 뎁스 카메라부(120), 비전 센싱부(140), 범핑 센싱부(141), 또는 초음파 센싱부(130) 중 하나 이상이 센싱한 값을 이용하여 외부에 배치된 이동 장애물 또는 고정 장애물이 배치된 장애물 영역을 식별한다. 그리고 식별된 결과에 따라 맵 저장부(200)에 장애물 영역의 위치 정보를 업데이트할 수 있다. 그리고 제어부는 로봇이 장애물 영역에 인접할 경우 장애물과 로봇이 충돌하지 않는 대응 모션을 수행하도록 로봇의 이동부(300) 및 기능부(400)를 제어하여 회피 모션을 수행할 수 있다(S46).
다른 실시예로 고정 장애물이 센싱되었으며 센싱된 위치에 대해 맵 저장부가 고정 장애물 지역으로 등록하지 않은 상태인 경우 제어부(900)는 센싱된 위치를 맵 저장부(200)에 고정 장애물 지역으로 등록한다.
등록 후 로봇은 도 6의 S24와 같이 회피 모션을 수행한다(S46). 반면, S44에서 확인 결과 해당 지역이 맵 저장부에 과거에 등록된 경우 제어부(900)는 맵 저장부(200)에 별도의 진입제한영역의 정보를 등록할 필요 없이 도 6의 S24와 같이 회피 모션을 수행한다(S46).
회피 모션을 수행한 결과 추락 위험 지역을 벗어났는지를 확인하고(S47), 벗어난 경우 S40 단계로 진행한다. 그렇지 않을 경우 S46로 진행하여 회피 모션을 수행한다.
앞서 살펴본 로봇의 구성 및 로봇의 동작을 적용하면 대면적의 복잡한 공간에서 청소, 보안, 안내 등의 기능을 수행하는 로봇이 충돌이나 추락하지 않도록 제어할 수 있다. 만약, 본 발명을 적용하지 않을 경우, 충돌이나 추락에 의한 동작제어 변경이 빈번히 일어날 수 있으나, 본 발명을 적용하면 진입제한영역을 미리 확인할 수 있으므로 청소 효율을 높이고 미기능 영역(청소 또는 보안 기능을 수행하지 않은 영역)을 줄일 수 있으므로, 1차로 기능을 수행한 후 추가로 반복해야 하는 동작의 횟수가 줄어들 수 있다.
특히, 공항, 백화점 등의 대면적에서 유동인구가 많은 공간에는 사람, 카트 등과 같이 이동 장애물이 많을 수 있으며 또한 의자, 화단과 같이 로봇의 센싱 모듈이 센싱하지 못하는 고정 장애물 역시 다수 배치될 수 있다. 뿐만 아니라 이러한 공간에서는 갑자기 다가오는 사람, 카트 등에 의한 일시적인 진행 방해를 유발하는 충돌이 다수 발생할 수 있다.
본 발명에서는 전술한 프로세스와 같이 고정 장애물과의 충돌, 이동/돌발 장애물과의 충돌을 구분하고 추락 가능성이 있는 공간에서 로봇이 이를 회피하는 모션을 수행한다. 그 결과, 일반적인 공간에서의 로봇동작 및 제어 플로우(Flow)와 충돌이나 추락 가능성이 있는 공간에서의 로봇동작 및 제어플로우를 다르게 하여 미청소영역 및 불필요한 로봇 움직임을 줄여 효율적인 로봇 움직임을 만든다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 로봇은 맵 저장부(200)에 로봇이 센싱한 진입제한영역에 대한 정보를 지속적으로 업데이트하여 로봇이 이동 경로를 설정하거나 기능을 수행함에 있어 진입제한영역에 근접하는 경우 충돌, 추락 등을 회피하도록 제어부(900)가 로봇의 이동부(300) 및 기능부(400)를 제어할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명에서 본 명세서 및 실시예에서 설명하는 진입제한영역은 로봇이 추락할 수 있는 영역(추락 위험 영역) 또는 맵 저장부(200)에 고정 객체로 저장되지 않았으나 이동하지 않는 고정장애물이 배치된 영역(고정 장애물 영역)또는 이동하는 이동장애물이 배치된 영역(이동 장애물 영역) 중 어느 하나의 영역을 일 실시예로 한다. 그리고 진입제한영역은 도 3의 실시예와 같이 맵 상에 "C", "F", "M"으로 표시된 영역뿐만 아니라, 로봇이 표시된 영역에 근접하여 대응 모션을 수행할 수 있는 거리 내의 영역도 포함할 수 있다. 예를 들어 도 3에서 "C", "F", "M"으로 표시된 영역 및 이로부터 2칸의 셀만큼 떨어진 공간까지도 진입제한영역에 포함될 수 있으며, 로봇은 진입제한영역에 대한 대응 모션을 수행할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 추락 위험 영역에 근접하여 로봇의 동작을 보여주는 도면이다. 고정맵(210)의 일부로 210a를 표시하였다. 로봇이 R의 위치에서 이동하는 과정에서 일반적인 동작을 수행할 수 있다. 이 과정에서 이동부(300) 및 기능부(400)는 설정된 동작을 수행하는 것을 의미한다.
한편, 로봇이 이동하는 과정에서 추락 위험 영역으로 표시된 "C", 즉 진입제한영역에 근접하면 이전의 일반 동작을 중단하고 대응 모션을 수행할 수 있다. 대응 모션은 패시브 모션과 회피 모션을 포함할 수 있는데, 패시브 모션은 이동부(300)의 이동 속도를 줄이거나 지그재그로 동작하거나, 또는 제어부(900)가 외부의 조작에 따라 로봇이 이동하도록 이동부(300) 및 기능부(400)를 제어하는 것을 포함한다. 앞서, 지그재그로 로봇이 움직이면서 진입제한영역을 확인하는 과정 역시 패시브 모션 및 대응 모션의 일 실시예이다.
로봇은 다른 센싱 모듈을 이용하여 "C"로 표시된 영역에 근접함을 확인하거나 혹은 고정맵(210a)과 별도로 클리프 센싱부(145)를 이용하여 추락 위험 영역을 확인하고 이로부터 회피하는 대응모션을 수행할 수 있다. 예를 들어 추락 위험 영역으로부터 안전한 곳으로 로봇이 이동하도록 회피 모션을 수행할 수 있다.
대응 모션은 패시브 모션과 회피 모션으로 나뉘어지지만 명확하게 구분되지 않고 특정한 진입제한영역에 근접할 때 로봇이 일반 동작을 중단하고 새롭게 수행하는 모션을 모두 포함한다.
따라서, 로봇이 추락위험영역으로 센싱 또는 맵 상에서 확인할 때에는 로봇과 사람의 안전을 위해 해당 상황을 빠져나오기 위한 대응 모션을 시작하고, 이때 로봇은 해당 지역을 완전히 빠져나오도록 경로를 변경할 수 있다.
일 실시예로 고정맵(210) 상에서 로봇의 현재 위치가 추락위험영역으로 확인된 경우 혹은 센싱 모듈(100)에서 추락위험영역을 확인한 경우, 일정 거리 후진/전진 등의 동작(충돌 센서 미동작할 때까지)으로 추락위험영역을 빠져나온 후, 경로의 변경없이 주변 상황을 전/후방 라이다 센싱부(110), 뎁스 카메라부(120), 전/후/좌/우에 배치된 초음파 센싱부(130), 클리프 센싱부(145) 등으로 주변의 상황을 확인한 후 문턱이나 클리프 등으로부터 멀어진 경우, 진행하던 경로로 다시 진행하여 경로 변경 없이 주행한다.
한편, 로봇은 추락 위험 지역에서는 이동 장애물이 검출되어도 추락 위험지역에서의 로봇의 안전성을 위해 맵 저장부에 이동 장애물 영역으로 업데이트하지 않도록 제어부(900)가 제어할 수 있다. 즉, 추락 위험 영역은 다른 진입제한영역 중에서 가장 중요도가 높은 영역으로 설정하여 한번 추락 위험 영역으로 설정된 진입제한영역은 업데이트 되지 않도록 구성할 수 있다.
추락위험영역이란 계단, 에스컬레이터 등과 같이 로봇이 진입하면 추락하게 되는 영역을 의미한다. 일 실시예로 맵 저장부(200)에서 고정객체가 배치되지 않았으나 로봇이 진입하지 못하도록 설정된 영역을 포함한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 고정장애물 영역에 근접하여 로봇의 동작을 보여주는 도면이다. 고정맵(210)의 일부로 210b를 표시하였다. 로봇이 R의 위치에서 이동하는 과정에서 일반적인 동작을 수행할 수 있다. 이 과정에서 이동부(300) 및 기능부(400)는 설정된 동작을 수행하는 것을 의미한다.
한편, 로봇이 이동하는 과정에서 고정장애물 영역으로 표시된 "F", 즉 진입제한영역에 근접하면 이전의 일반 동작을 중단하고 대응 모션을 수행할 수 있다. 대응 모션은 패시브 모션과 회피 모션을 포함할 수 있는데, 패시브 모션은 이동부(300)의 이동 속도를 줄이거나 또는 제어부(900)가 외부의 조작에 따라 로봇이 이동하도록 이동부(300) 및 기능부(400)를 제어하는 것을 포함한다. 앞서, 지그재그로 로봇이 움직이면서 진입제한영역을 확인하는 과정 역시 패시브 모션 및 대응 모션의 일 실시예이다.
한편, 로봇은 고정 장애물 영역에서는 기능을 효율적으로 수행하기 위해 범핑 센싱부(141)에 의한 범핑 상황을 제어부(900)가 확인하여 로봇이 패시브 무션으로 동작하도록 제어할 수 있다.
로봇이 충돌 감지하는 시스템, 예를 들어 센싱 모듈(100) 혹은 보다 상세하게는 초음파 센싱부(130) 및 범핑 센싱부(141) 등이 동작할 수 있다. 또한 직전 수초(1~2초) 동안의 전/후방 라이다 센싱부(110), 전방의 뎁스 카메라부(120), 전/후/좌/우를 센싱하는 초음파 센싱부(130)의 값을 이용하여 이동 장애물 혹은 고정장애물인지를 판단을 한다. 로봇이 충돌상황을 이동장애물이라 판단했을 때에도 맵 저장부(200)에 저장된 정보를 활용하여 고정장애물 영역/ 혹은 추락위험영역 일 때에는 로봇과 사람의 안전을 위해 해당 상황을 빠져나오기 위한 대응 모션을 시작한다. 이때 로봇은 해당 지역을 완전히 빠져나오도록 경로 변경을 할 수 있다.
또한, 청소 로봇을 일 실시예로 하면, 청소 로봇은 고정장애물 또는 이동장애물과 충돌할 경우, 동작의 다른 제어로 청소 로봇의 미청소 영역 감소 및 불필요한 방향 회전 그리고 동작의 최소화로 효율적인 청소를 할 수 있다. 따라서, 로봇은 맵 저장부에 표시된 진입제한영역(고정장애물 영역, 이동장애물 영역, 그리고 추락위험영역)을 표시하여 추락위험영역에서의 위험 회피를 할 수 있고 고정장애물 지역에서의 불필요한 로봇의 대기 시간 등을 줄일 수 있다.
도 10에서 로봇은 범핑 센싱부(141)를 이용하여 로봇이 고정 장애물들("F")과 충돌하지 않도록 하면서 최대한 고정 장애물에 근접하여 기능을 수행할 수 있다. 그리고 고정 장애물에 근접하여 기능을 수행한 후에는 회피 모션을 수행하여 해당 영역을 벗어날 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동 장애물 영역에 근접하여 로봇의 동작을 보여주는 도면이다. 고정맵(210)의 일부로 210c 및 210d를 표시하였다. 로봇이 R의 위치에서 이동하는 과정에서 일반적인 동작을 수행할 수 있다. 이 과정에서 이동부(300) 및 기능부(400)는 설정된 동작을 수행하는 것을 의미한다.
한편, 로봇이 이동하는 과정에서 이동장애물 영역으로 표시된 "M", 즉 진입제한영역에 근접하면 이전의 일반 동작을 중단하고 대응 모션을 수행할 수 있다. 대응 모션은 패시브 모션과 회피 모션을 포함할 수 있는데, 패시브 모션은 이동부(300)의 이동 속도를 줄이거나 또는 제어부(900)가 외부의 조작에 따라 로봇이 이동하도록 이동부(300) 및 기능부(400)를 제어하는 것을 포함한다. 앞서, 지그재그로 로봇이 움직이면서 진입제한영역을 확인하는 과정 역시 패시브 모션 및 대응 모션의 일 실시예이다.
한편, 로봇은 이동장애물 영역에서는 기능을 효율적으로 수행하기 위해 센싱 모듈(100)의 다양한 센싱 값들을 이용하여 이동 장애물이 다수 배치된 상태인지를확인할 수 있다.
R위치에서 210c를 살펴보면 일반 동작을 수행하는 로봇이 "M"으로 표시된 영역에 근접하면 대응 모션 중 하나인 패시브 모션을 수행할 수 있다. 로봇이 충돌 감지하는 시스템, 예를 들어 센싱 모듈(100) 혹은 보다 상세하게는 초음파 센싱부(130) 및 범핑 센싱부(141) 등이 동작할 수 있다. 또한 직전 수초(1~2초) 동안의 전/후방 라이다 센싱부(110), 전방의 뎁스 카메라부(120), 전/후/좌/우를 센싱하는 초음파 센싱부(130)의 값을 이용하여 이동 장애물 혹은 고정장애물인지를 판단을 한다. 로봇이 충돌상황을 이동장애물이라 판단했을 때에도 맵 저장부(200)에 저장된 정보를 활용하여 고정장애물 영역/ 혹은 추락위험영역 일 때에는 로봇과 사람의 안전을 위해 해당 상황을 빠져나오기 위한 대응 모션을 시작한다. 이때 로봇은 해당 지역을 완전히 빠져나오도록 경로 변경을 할 수 있다.
또한, 로봇이 외부의 사물과 충돌한 상황을 이동장애물이라 판단하고 맵 저장부(200)에서 확인된 로봇의 현재 위치가 이동장애물이 다수 출몰하는 이동 장애물 영역인 것으로 확인될 때에는 회피모션의 일 실시예로 일정 거리 후진/전진 등의 동작(충돌 센서 미동작할 때까지)으로 충돌 상황을 빠져나온 후, 경로의 변경없이 주변 상황을 전/후방 라이다 센싱부(110), 전방의 뎁스 카메라부(120), 전/후/좌/우를 센싱하는 초음파 센싱부(130)를 이용하여 스캔한 후, 이동 장애물이 사라졌을 경우, 진행하던 경로로 다시 진행하여 경로 변경 없이 주행한다.
201d를 살펴보면, 로봇은 "M" 영역에 근접하면 패시브 모션을 수행하며 이동 장애물이 배치된 상태를 확인할 수 있다. 그리고 확인 결과 이동 장애물이 다수 센싱되면 대응 모션의 하나인 회피 모션을 수행하여 이동 장애물들과 멀어지도록 이동할 수 있다.
또한, 청소 로봇을 일 실시예로 하면, 청소 로봇은 고정장애물 또는 이동장애물과 충돌할 경우, 동작의 다른 제어로 청소 로봇의 미청소 영역 감소 및 불필요한 방향 회전 그리고 동작의 최소화로 효율적인 청소를 할 수 있다. 따라서, 로봇은 맵 저장부에 표시된 진입제한영역(고정장애물 영역, 이동장애물 영역, 그리고 추락위험영역)을 표시하여 추락위험영역에서의 위험 회피를 할 수 있고 고정장애물 지역에서의 불필요한 로봇의 대기 시간 등을 줄일 수 있다.
도 11에서 일 실시예로, 로봇은 범핑 센싱부(141)를 이용하여 로봇이 이동 장애물들("M")과 충돌하지 않도록 하면서 최대한 고정 장애물에 근접하여 기능을 수행할 수 있다. 그리고 이동 장애물에 근접하여 기능을 수행한 후에는 회피 모션을 수행하여 해당 영역을 벗어날 수 있다.
또한, 도 11에서 일 실시예로 로봇의 제어부가 해당 영역이 고정장애물 영역으로 확인된 상태에서 이동장애물이 다수 검출 되었을 때, 이동장애물 영역으로 맵 저장부(200)를 업데이트할 수 있다. 그러나 추락위험영역에서는 이동 장애물이 다시 검출되어도 안전성을 위해 맵 저장부(200)의 정보를 업데이트하지 않을 수 있다.
도 9 내지 도 11을 정리하면 다음과 같다.
로봇은 진입제한영역에 근접하거나 진입할 경우, 대응 모션으로 패시브 모션을 수행할 수 있으며, 제어부(900)는 로봇(1000)이 진입제한영역에 근접하거나 진입제한영역에 진입하는 직후 패시브 모션을 수행하도록 이동부(300)와 기능부(400)를 제어할 수 있다. 이는 로봇이 고정장애물, 이동장애물과 충돌하거나 충돌할 가능성이 높거나, 혹은 추락 위험 영역으로 진입할 가능성이 있을 경우 일반적인 동작이 아닌 대응 모션을 수행하도록 제어부(900)가 이동부(300)와 기능부(400)를 제어하여 로봇의 미기능 영역을 감소시키며 불필요한 방향 회전이나 불필요한 동작을 최소화로 하면서 효율적으로 기능을 수행할 수 있도록 한다.
또한, 로봇은 맵 저장부(200)에 진입제한영역에 대한 정보를 저장 및 표시하여 추락위험영역에서 추락을 회피하거나 고정장애물영역에서 로봇이 불필요하게 대기하는 것을 막을 수 있다.
로봇의 충돌 상황이 고정장애물인지, 이동장애물인지 판단하는 알고리즘의 구현으로 이동장애물 다수 출몰지역 구간과 고정장애물 구간을 맵 저장부(200)에 자동으로 업데이트하여 관리할 수 있다.
장애물이 이동 장애물인지 고정 장애물인지의 구분은 비전 센싱부(140)에서 센싱한 이전 시점의 비전 데이터와 일정한 시간이 흐른 뒤의 비전 데이터를 비교하여 제어부(900)가 판단할 수 있다. 또는 시간이 흐름에 따라 변화하는 라이다 센싱부(110) 및 뎁스 카메라부(120)의 센싱값을 비교하여 이동 장애물과 고정 장애물을 구분할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 로봇이 동작하는 단계를 보여주는 도면이다.
로봇(1000)의 맵 저장부(200)에 저장된 로봇(1000)이 주행하는 공간의 고정 객체의 위치 및 진입제한영역의 위치를 이용하여 제어부(900)가 로봇(1000)의 이동 경로를 생성한다(S50). 생성 후 로봇(1000)은 일반 동작을 수행하며 이동 경로에 따라 주행 상태를 유지한다(S51). 즉, 제어부(900)는 로봇의 이동부(300)를 제어하여 이동 경로에 따라 로봇을 이동시킨다.
이동 과정에서 로봇의 센싱 모듈은 센싱을 수행한다(S52). 이는 센싱 모듈이 로봇의 주변에 배치된 장애물을 센싱하는 것을 의미하며, 추락 위험이 있는지를 센싱하거나 고정 혹은 이동 장애물이 외부에 배치되었는지를 센싱하는 것을일 실시예로 한다. 또한, 로봇의 현재 위치를 맵 저장부(200)의 고정맵(210)과 비교하여 로봇의 현재 위치가 진입제한영역에 근접하는지도 제어부(900)가 확인할 수 있다.
확인 결과 제어부(900)는 맵 저장부(200)에 저장되거나 또는 센싱 모듈이 센싱한 결과에 따라 확인된 진입제한영역에서 로봇이 미리 설정된 대응 모션을 수행하도록 이동부 또는 로봇의 기능부를 제어하는 과정(S53~S59)을 수행한다.
먼저, "맵에 저장된 진입제한영역에 근접한 경우"라는 조건인 C1을 만족시킬 경우, 로봇은 맵 상의 진입제한 영역에서 수행할 수 있는 대응 모션을 확인하여(S53) 대응 모션을 수행한다(S54). 대응 모션을 수행한 결과 진입제한영역으로부터 회피가 완료되지 않은 경우(C11) 대응 모션을 반복하여 수행한다(S54). 그리고 회피가 완료된 경우(C12), 일반동작 및 주행상태를 유지한다(S51).
한편, "맵에 저장되지 않은 새로운 추락/장애물을 센싱한 경우"라는 조건인 C2를 만족시킬 경우, 로봇은 새로운 진입제한영역을 확인하고(S57), 대응 모션을 수행한다(S58). 이 경우 로봇은 진입제한영역정보부(220)에 저장된 진입제한영역 별로 설정된 대응 모션을 참조하여 대응 모션을 수행할 수 있다.
대응 모션을 수행한 결과 진입제한영역으로부터 회피가 완료되지 않은 경우(C21) 대응 모션을 반복하여 수행한다(S58). 그리고 회피가 완료된 경우(C22), 새로이 확인된 진입제한영역에 대한 정보를 선택적으로 맵에 업데이트를 수행한 후(S59) 일반동작 및 주행상태를 유지한다(S51). 선택적 업데이트란 추락위험영역에서 이동장애물 영역이 센싱된 경우 추락위험영역으로 유지하는 것을 의미한다. 즉, 중요도가 높거나 반드시 회피하거나 로봇의 대응 모션이 필요한 진입제한영역에 대해서는 이동장애물 영역으로 업데이트하지 않고 그대로 유지하는 것을 일 실시예로 한다.
맵 업데이트를 보다 상세히 살펴보면, 센싱 모듈이 가지는 다양한 센싱부들을 이용할 수 있다. 제어부(900)는 센싱 모듈(100)을 구성하는 하나 이상의 센싱부의 센싱값을 이용하여 맵 저장부(200)에 진입제한영역의 위치 정보를 업데이트할 수 있다.
S54 또는 S58의 대응 모션으로 회피 모션을 포함할 수 있으며, 이는 제어부(900)가 로봇(1000)이 진입제한영역을 벗어나기 위한 회피 모션을 수행하도록 이동부(300)와 기능부(400)를 제어하는 것을 일 실시예로 한다.
또한, 진입제한영역에서 대응 모션을 수행하는 실시예로, 맵 저장부(200)는 진입제한영역의 위치 및 진입제한영역에서 로봇의 이동부(300) 또는 기능부(400)가 수행할 대응 모션에 대한 정보를 포함하는 제한영역정보부(220)를 더 포함할 수 있다.
그리고, 제어부(900)는 센싱 모듈(100)이 센싱한 진입제한영역 또는 맵 저장부(200)에서 확인된 진입제한영역에서 전술한 대응 모션을 이동부(300) 또는 기능부(400)가 수행하도록 제어할 수 있다. 각 진입제한영역에 따라 수행할 수 있는 대응 모션이 상이할 수 있다. 예를 들어, 추락 위험 영역에서는 로봇의 중심을 잃을 수 있는 이동 방식 및 기능을 중단할 수 있다. 고정 또는 이동 장애물 영역에서는 외부의 사물과 충돌할 수 있으므로 돌출된 기능부, 예를 들어 청소 로봇의 경우 바닥 솔을 내부로 이동시켜 외부의 장애물과 충돌하지 않도록 할 수 있다. 대응 모션은 위치에 따라, 진입제한영역의 특성에 따라 다양하게 설정될 수 있으며, 로봇의 특성 또는 기능에 따라서도 다양하게 설정될 수 있다.
본 발명을 적용할 경우, 대면적의 유동공간에서 로봇이 스스로 고정장애물과 이동장애물과의 충돌여부 또는 추락 위험을 판단하여 움직이는 경로와 대응 동작(모션)을 다르게 수행하도록 제어부(900)가 로봇을 제어함으로써, 미기능영역을 줄이고 불필요한 동작을 최소화할 수 있다.
또한, 맵 저장부에 각각의 진입제한영역에 대한 정보를 업데이트하여, 로봇의 위험 및 사람/객체와의 충돌을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적 범위 내에서 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 반도체 기록소자를 포함하는 저장매체를 포함한다. 또한 본 발명의 실시예를 구현하는 컴퓨터 프로그램은 외부의 장치를 통하여 실시간으로 전송되는 프로그램 모듈을 포함한다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 통상의 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 따라서, 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 이해할 수 있을 것이다.
부호의 설명
1000: 로봇 100: 센싱 모듈
110: 라이다 센싱부 120: 뎁스 카메라부
130: 초음파 센싱부 140: 비전 센싱부
141: 범핑 센싱부 145: 클리프 센싱부
149: 적외선 센싱부 150: 센싱 데이터 분석부
200: 맵 저장부 300: 이동부
400: 기능부 500: 통신부
600: 인터페이스부

Claims (18)

  1. 로봇의 주변에 배치된 장애물을 센싱하는 센싱 모듈;
    상기 로봇이 주행하는 공간의 고정 객체의 위치 및 진입제한영역의 위치를 저장하는 맵 저장부;
    상기 센싱 모듈이 센싱한 데이터와 상기 맵 저장부에 저장된 고정 객체 및 진입제한영역의 위치에 기반하여 상기 로봇의 주행 경로를 생성하는 제어부;
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 로봇을 이동시키는 이동부; 및
    미리 설정된 기능을 수행하는 기능부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 로봇의 주행 경로에 배치된 진입제한영역에서 상기 로봇이 미리 설정된 대응 모션을 수행하도록 상기 로봇의 이동부 또는 상기 기능부를 제어하며,
    상기 진입제한영역은 상기 맵 저장부에 저장되거나 또는 상기 센싱 모듈이 센싱한 결과에 따라 상기 제어부가 설정한 공간인, 진입제한영역을 식별하는 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진입제한영역은 상기 로봇이 추락할 수 있는 영역 또는 상기 맵 저장부에 고정 객체로 저장되지 않았으나 이동하지 않는 고정장애물이 배치된 영역 또는 이동하는 이동장애물이 배치된 영역 중 어느 하나의 영역을 포함하며,
    상기 진입제한영역은 상기 어느 하나의 영역으로부터 상기 로봇이 상기 대응 모션을 수행할 수 있는 거리 내의 영역을 포함하는, 진입제한영역을 식별하는 로봇.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 대응 모션은 패시브 모션을 포함하며,
    상기 제어부는 상기 로봇이 상기 진입제한영역에 근접하거나 진입제한영역에 진입하는 직후 상기 패시브 모션을 수행하도록 상기 이동부와 상기 기능부를 제어하는, 진입제한영역을 식별하는 로봇.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 패시브 모션은 상기 이동부의 이동 속도를 줄이거나 또는 상기 제어부가 외부의 조작에 따라 로봇이 이동하도록 상기 이동부 및 상기 기능부를 제어하는 것을 포함하는, 진입제한영역을 식별하는 로봇.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 대응 모션은 회피 모션을 포함하며,
    상기 제어부는 상기 로봇이 상기 진입제한영역을 벗어나기 위한 회피 모션을 수행하도록 상기 이동부와 상기 기능부를 제어하는, 진입제한영역을 식별하는 로봇.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 맵 저장부는
    진입제한영역의 위치 및 상기 진입제한영역에서 상기 이동부 또는 상기 기능부가 수행할 대응 모션에 대한 정보를 포함하는 제한영역 정보부를 더 포함하는, 진입제한영역을 식별하는 로봇.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 센싱모듈은 뎁스 카메라부, 비전 센싱부, 범핑 센싱부 및 클리프 센싱부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 하나 이상의 센싱부의 센싱값을 이용하여 상기 맵 저장부에 진입제한영역의 위치 정보를 업데이트 하는, 진입제한영역을 식별하는 로봇.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 센싱 모듈은 상기 로봇과 주행면의 수직 거리를 센싱하는 클리프 센싱부를 더 포함하며,
    상기 클리프 센싱부가 센싱한 상기 수직 거리가 비선형적으로 증가한 경우, 상기 제어부는 상기 수직 거리가 증가한 방향에 추락 위험 영역이 배치된 것으로 확인하여 상기 로봇이 추락 위험 영역에서 멀어지는 대응 모션을 수행하도록 상기 로봇의 이동부 및 기능부를 제어하는, 진입제한영역을 식별하는 로봇.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 센싱모듈은 라이다 센싱부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 뎁스 카메라부, 상기 비전 센싱부, 상기 라이다 센싱부, 또는 상기 범핑 센싱부 중 어느 하나 이상이 센싱한 값을 이용하여 외부에 배치된 이동 장애물 또는 고정 장애물이 배치된 장애물 영역을 식별하여 상기 맵 저장부에 상기 장애물 영역의 위치 정보를 업데이트하며,
    상기 제어부는 상기 로봇이 장애물 영역에 인접한 경우 상기 로봇이 상기 장애물과 충돌하지 않는 대응 모션을 수행하도록 상기 로봇의 이동부 및 기능부를 제어하는, 진입제한영역을 식별하는 로봇.
  10. 로봇의 맵 저장부에 저장된 상기 로봇이 주행하는 공간의 고정 객체의 위치 및 진입제한영역의 위치를 이용하여 상기 로봇의 제어부가 로봇의 이동 경로를 생성하는 단계;
    상기 제어부가 상기 로봇의 이동부를 제어하여 상기 이동 경로에 따라 상기 로봇을 이동시키는 단계;
    상기 로봇의 센싱 모듈이 상기 로봇의 주변에 배치된 장애물을 센싱하는 단계; 및
    상기 제어부는 상기 맵 저장부에 저장되거나 또는 상기 센싱 모듈이 센싱한 결과에 따라 확인된 진입제한영역에서 상기 로봇이 미리 설정된 대응 모션을 수행하도록 상기 이동부 또는 상기 로봇의 기능부를 제어하는 단계를 포함하는, 진입제한영역을 로봇이 식별하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 진입제한영역은 상기 로봇이 추락할 수 있는 영역 또는 상기 맵 저장부에 고정 객체로 저장되지 않았으나 이동하지 않는 고정장애물이 배치된 영역 또는 이동하는 이동장애물이 배치된 영역 중 어느 하나의 영역을 포함하며,
    상기 진입제한영역은 상기 어느 하나의 영역으로부터 상기 로봇이 대응 모션을 수행할 수 있는 거리 내의 영역을 포함하는, 진입제한영역을 로봇이 식별하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 대응 모션은 패시브 모션을 포함하며,
    상기 제어부는 상기 로봇이 상기 진입제한영역에 근접하거나 진입제한영역에 진입하는 직후 상기 패시브 모션을 수행하도록 상기 이동부와 상기 기능부를 제어하는 단계를 더 포함하는, 진입제한영역을 로봇이 식별하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 패시브 모션은 상기 이동부의 이동 속도를 줄이거나 또는 상기 제어부가 외부의 조작에 따라 로봇이 이동하도록 상기 이동부 및 상기 기능부를 제어하는 단계를 더 포함하는, 진입제한영역을 로봇이 식별하는 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 대응 모션은 회피 모션을 포함하며,
    상기 제어부는 상기 로봇이 상기 진입제한영역을 벗어나기 위한 회피 모션을 수행하도록 상기 이동부와 상기 기능부를 제어하는 단계를 더 포함하는, 진입제한영역을 로봇이 식별하는 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 맵 저장부는 진입제한영역의 위치 및 상기 진입제한영역에서 상기 로봇의 이동부 또는 기능부가 수행할 대응 모션에 대한 정보를 포함하는 제한영역 정보부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 센싱 모듈이 상기 센싱한 진입제한영역 또는 맵저장부에서 확인된 진입제한영역에서 상기 대응 모션을 상기 이동부 또는 상기 기능부가 수행하도록 제어하는 단계를 더 포함하는, 진입제한영역을 로봇이 식별하는 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 센싱모듈은 뎁스 카메라부, 비전 센싱부, 범핑 센싱부 및 클리프 센싱부를 더 포함하며,
    상기 제어부가 상기 하나 이상의 센싱부의 센싱값을 이용하여 상기 맵 저장부에 진입제한영역의 위치 정보를 업데이트 하는 단계를 더 포함하는, 진입제한영역을 로봇이 식별하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 센싱 모듈은 상기 로봇과 주행면의 수직 거리를 센싱하는 클리프 센싱부를 더 포함하며,
    상기 클리프 센싱부가 센싱한 상기 수직 거리가 비선형적으로 증가한 것을 상기 제어부가 확인하는 단계; 및
    상기 제어부는 상기 수직 거리가 증가한 방향에 추락 위험 영역이 배치된 것으로 확인하여 상기 로봇이 추락 위험 영역에서 멀어지는 대응 모션을 수행하도록 상기 로봇의 이동부 및 기능부를 제어하는 단계를 더 포함하는, 진입제한영역을 로봇이 식별하는 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 센싱모듈은 라이다 센싱부를 더 포함하며,
    상기 제어부가 상기 뎁스 카메라부, 상기 비전 센싱부, 상기 라이다 센싱부, 또는 상기 범핑 센싱부 중 어느 하나 이상이 센싱한 값을 이용하여 외부에 배치된 이동 장애물 또는 고정 장애물이 배치된 장애물 영역을 식별하여 상기 맵 저장부에 상기 장애물 영역의 위치 정보를 업데이트하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 로봇이 장애물 영역에 인접한 경우 상기 로봇이 상기 장애물과 충돌하지 않는 대응 모션을 수행하도록 상기 로봇의 이동부 및 기능부를 제어하는 단계를 더 포함하는, 진입제한영역을 로봇이 식별하는 방법.
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