WO2021137483A1 - Method and system for updating map by using autonomous driving robot - Google Patents

Method and system for updating map by using autonomous driving robot Download PDF

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WO2021137483A1
WO2021137483A1 PCT/KR2020/018503 KR2020018503W WO2021137483A1 WO 2021137483 A1 WO2021137483 A1 WO 2021137483A1 KR 2020018503 W KR2020018503 W KR 2020018503W WO 2021137483 A1 WO2021137483 A1 WO 2021137483A1
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WO
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map
change
area
updated
robot
Prior art date
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PCT/KR2020/018503
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
장경석
장정인
이준구
Original Assignee
(주)원익로보틱스
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    • G05D1/00Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0268Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
    • G05D1/0274Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means using mapping information stored in a memory device
    • GPHYSICS
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    • G05D1/0088Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot characterized by the autonomous decision making process, e.g. artificial intelligence, predefined behaviours
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    • G05D1/0231Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N20/00Machine learning

Definitions

  • the present disclosure relates to a method and system for updating a map using an autonomous driving robot, and more particularly, to a method and system for updating a map using an autonomous driving robot for improving the efficiency and convenience of updating a map.
  • the autonomous driving robot autonomously moves to the destination using driving means such as wheels while detecting obstacles by grasping its surroundings.
  • Autonomous driving robots have recently been used to provide various services such as voice, screen or accompanying information, and delivery of goods in large spaces such as public places such as train stations, bus terminals and airports, conventions, shopping centers, hotels, and resorts. provided to space users.
  • the autonomous driving robot simultaneously creates a map to recognize its location and provide services.
  • a map creation method using an autonomous driving robot is mainly a method of generating a map while estimating the position of the robot.
  • This update process does not cause much inconvenience in a space composed of fixed facilities such as pillars, walls, and permanent structures, but the location of floating facilities such as temporary booths, temporary rest areas, temporary ticket offices, and various large decorations for expositions In large spaces such as conventions and airports that change frequently, efficiency is greatly reduced.
  • This inefficiency is that floating facilities may not exist at the time of the update, so the path of the robot is set only with an existing map that stores only the location of fixed facilities, or even when the environment changes in some areas, it is very difficult to create and update a map of all areas This is because it takes a lot of time.
  • the technical task of the present disclosure is to provide a map update method and system using an autonomous driving robot with improved efficiency and convenience by executing the map update of the autonomous driving robot according to the driving route based on the accumulated change probability distribution for each area each time the map is updated. will be.
  • Another technical task of the present disclosure is a map update method using an autonomous driving robot capable of extracting a region in which an environment is frequently changed from a space, as well as grasping information on an object located in the corresponding region, to determine a space utilization tendency, and to provide a system.
  • Another technical problem of the present disclosure is that, when the map service provider clearly recognizes the environmental change in a part of the space, autonomous driving starts updating the map from the area where the change occurs to further increase the efficiency and precision of the update It is to provide a method and system for updating a map using a robot.
  • a map update method using an autonomous driving robot includes: setting a driving path of the autonomous driving robot based on a change probability distribution map having a change probability for each area according to an environment change accumulated in space; generating a map with spatial information obtained by a laser scanner; and updating the existing map with the generated map when an environment change different from the existing map is recognized in the generated map.
  • the setting of the driving route may include connecting regions having the lowest change probability in the change probability distribution map to set the driving route.
  • the method before the step of setting the driving route, the method further includes generating the change probability distribution map, wherein the generating of the change probability distribution map includes: the accumulated environment change of the space collecting the accumulated and updated maps each time the map is updated by , analyzing the accumulated updated maps to infer the change probability for each area, and preparing the change probability distribution map in which the change probability for each area is reflected may include
  • machine learning is performed on the accumulated updated maps, and the machine learning is performed by assigning a higher weight as the last map of the last updated time is approached, so that the cumulative update Learning can be performed on the maps.
  • the step of inferring the change probability for each area analyzes the location of the fixed facility determined to be constantly disposed on the accumulated updated map, and calculates the change probability according to the accumulated environment change,
  • the change probability distribution map may reflect the location of the fixed facility and the change probability for each area.
  • the updated map may include object information that has not been updated in the existing map in association with the area along with object information updated in relation to an environment change at the time of update.
  • the generating the map generates the map by detecting a change in the location of the facility to which the location notification device is attached, and the updating the existing map includes the location notification device by the location notification device.
  • the existing map may be updated with a map generated by at least reflecting the facility in which the location change is detected.
  • the travel route may change the travel route toward the facility where the location has been changed.
  • the location notification device includes a module capable of recognizing the facility when the robot approaches a predetermined distance range, and the module includes a short-range wireless communication module, an infrared signal transmitting module, an ultrasonic transmitting module, an RF signal transmitting module , it may be at least one of a broadband signal transmission module, a Zigbee signal transmission module, and a laser signal module.
  • generating the map further includes acquiring image data of spatial information including facilities, and after generating the map, the location of the map from the image data Analyzing object information related to a separate facility, and at least one of the existence of a location where an environment change occurs according to the update of the existing map and a change of an object at a location where the environment change does not occur on the existing map If satisfied, the method may further include incorporating the landmark as the updated object location information in association with the location of the facility together with the object information information updated according to the satisfied at least one.
  • deletion of the partial region related to the environmental change from the most recent map updated by the operator who recognized the environmental change of the partial region of the space further comprising the steps of: accepting a request; and receiving a request to start driving of the robot at a location estimated to be an undeleted area near the deleted area on the map, wherein the setting of the travel route includes the change probability distribution
  • the driving route may be set by connecting regions having the lowest change probability in the deleted region of the map.
  • the step of generating the map is executed when the robot enters the deleted area, and the updating step includes an existing map of the non-deleted area and a map generated by updating the deleted area.
  • a map update system using an autonomous driving robot and a cloud server may be provided.
  • the autonomous driving robot is a path setting unit configured to set the driving path of the autonomous driving robot based on a change probability distribution map having a change probability for each area according to an environment change accumulated in space.
  • a map processing unit that generates a map with spatial information obtained by a two-dimensional laser scanner according to the driving route, and updates the existing map with the generated map when recognizing an environment change different from the existing map in the generated map It includes an update unit.
  • the update efficiency and precision of the update can be further increased by starting the map update from the area where the change occurred. have.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a map update system using an autonomous driving robot according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an autonomous driving robot capable of providing various services including map creation and update in space.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a cloud server that operates in conjunction with an autonomous driving robot.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of generating a change probability distribution map.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating generation of a change probability distribution map, setting of a driving route, and updating according to the driving route for each map.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a map update method along a driving route based on a change probability distribution map as an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 7A and 7B are flowcharts illustrating a map update method associated with a location notification device attached to a facility according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating that the autonomous driving robot recognizes a change in the location of a facility through a location notification device.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a process of incorporating a landmark as object information and object location information of a facility based on image data obtained from a surrounding environment into a map as another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a map update method when a partial region of a map is changed as another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram exemplifying a previous map in which a partial area is deleted and a map in which a deleted area is updated.
  • a component when a component is “connected”, “coupled” or “connected” with another component, it is not only a direct connection relationship, but also an indirect connection relationship in which another component exists in the middle. may also include.
  • a component when a component is said to "include” or “have” another component, it means that another component may be further included without excluding other components unless otherwise stated. .
  • first, second, etc. are used only for the purpose of distinguishing one component from other components, and unless otherwise specified, the order or importance between the components is not limited. Accordingly, within the scope of the present disclosure, a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment, and similarly, a second component in one embodiment is referred to as a first component in another embodiment. can also be called
  • components that are distinguished from each other are for clearly explaining each characteristic, and do not necessarily mean that the components are separated. That is, a plurality of components may be integrated to form one hardware or software unit, or one component may be distributed to form a plurality of hardware or software units. Accordingly, even if not specifically mentioned, such integrated or distributed embodiments are also included in the scope of the present disclosure.
  • components described in various embodiments do not necessarily mean essential components, and some may be optional components. Accordingly, an embodiment composed of a subset of components described in an embodiment is also included in the scope of the present disclosure. In addition, embodiments including other components in addition to components described in various embodiments are also included in the scope of the present disclosure.
  • FIGS. 1 to 3 A map update system using an autonomous driving robot according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 .
  • 1 is a diagram schematically illustrating a map update system using an autonomous driving robot according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a block diagram showing the configuration of an autonomous driving robot capable of providing various services including map creation and update in space.
  • 3 is a block diagram illustrating a configuration of a cloud server that operates in conjunction with an autonomous driving robot.
  • the map update system 10 using the autonomous driving robot is the autonomous driving robot 100 that provides various services to users of indoor and outdoor spaces, including map creation and update, and the map creation, update, and various services request or to the robot 100 .
  • the cloud server 200 for controlling the robot 100 is included.
  • the space is a tangible space having a structure including a fixed facility and a moving facility, and may be, for example, at least one of an indoor structure and an outdoor structure in a large space, and a floating facility such as a temporary stand and fixed facilities It may be a mixed outdoor place of a specific range or the like.
  • the fixed facility may be a column, a wall, a permanent installation, or the like in a large indoor/outdoor space.
  • the floating facility may be a temporary booth, a temporary rest facility, a temporary ticket office, various large decorations, and the like.
  • the fixed facility and the floating facility are referred to as a facility, but the fixed facility and the floating facility are separately described according to embodiments. Even in a fixed facility, as time passes, a permanent installation may be destroyed, changed in shape, or newly constructed.
  • the autonomous driving robot 100 is a device designed to be movable in a predefined manner, and can move in indoor and outdoor spaces using moving means such as wheels and walking legs.
  • the autonomous driving robot 100 may move according to the collected information after collecting information on the surrounding environment using a sensor or the like, or may move according to a separate command by an operator providing a service.
  • the autonomous driving robot 100 provides various services while driving indoors and outdoors used by a large number of space users, such as public places such as train stations, bus terminals, airports, conventions, shopping centers, hotels, resorts, factories, and the like. Services other than map creation and update provide space users with various services such as voice, screen, or accompanying information for specific locations requested by space users, and delivery of goods. That is, the autonomous driving robot 100 performs map creation and update operations in a predetermined space, and also performs a service according to a user's request in the corresponding space.
  • space users such as public places such as train stations, bus terminals, airports, conventions, shopping centers, hotels, resorts, factories, and the like.
  • Services other than map creation and update provide space users with various services such as voice, screen, or accompanying information for specific locations requested by space users, and delivery of goods. That is, the autonomous driving robot 100 performs map creation and update operations in a predetermined space, and also performs a service according to a user's request in the corresponding space.
  • the autonomous driving robot 100 may include a sensor unit 102 , a map receiving unit 104 , a driving unit 106 , a communication unit 108 , and a control unit 110 .
  • the sensor unit 102 obtains sensing data for the surrounding environment in space, and may include a two-dimensional laser scanner 112 , an odometer 114 , an external detection unit 116 , and a camera 118 .
  • the two-dimensional laser scanner 112 acquires two-dimensional spatial information in the form of two-dimensional point cloud data by scanning the space in which the robot 100 is located.
  • the two-dimensional spatial information is a layout of a space created based on a predetermined plane without height information about the environment.
  • the two-dimensional laser scanner 112 may acquire distance information of an omnidirectional or partial region, and may be implemented as a two-dimensional lidar.
  • the two-dimensional lidar emits a laser signal, measures the time it takes to reflect and return, and measures the distance information of the reflector using the speed of light.
  • the laser signal is converted into an electrical signal through a photodiode, and the laser signal may have a preset wavelength band.
  • the odometer 114 may acquire odometry information of the robot 100 together with distance information of the 2D laser scanner 112 .
  • the odometer 114 obtains odometry information, such as the number of rotations, inclination, and rotation amount, from an encoder or IMU (Inertial Measurement Unit) sensor connected to the driving unit 106 of the robot 100, and the robot 100 in space. ) and position data can be obtained.
  • the IMU sensor may be implemented as an acceleration sensor, a gyro sensor, or the like.
  • the external detection unit 116 detects a signal transmitted from a location notification device attached to, for example, a frequently variable floating facility among fixed and moving facilities constituting the environment of the space, and according to the sensed signal, the robot 100 and the moving facility The distance between them can be measured.
  • the location notification device includes a module capable of recognizing a facility when the robot 100 approaches a predetermined distance range, and the module includes a short-range wireless communication module, an infrared signal transmission module, an ultrasonic transmission module, an RF signal transmission module, and a broadband signal transmission It may be at least one of a module, a Zigbee signal transmission module, and a laser signal module.
  • the external detection unit 116 receives the signal of the above-described module and calculates the relative distance as well as generates a map.
  • the location of the facility in the map produced during the process may be identified and transmitted to the map processing unit 126 and the update unit 128 .
  • the camera 118 acquires image data of spatial information including facilities while the robot 100 is running and transmits it to the object analysis unit 206 of the cloud server 200 .
  • the image data is analyzed based on the object information of the image database machine learned by the object analyzer 206 .
  • the object analysis unit 206 may generate object information such as the type of facility, for example, the type, shape, and color of objects such as temporary booths, ticket offices, and rest facilities such as temporary benches.
  • the map receiving unit 104 changes the last updated most recent map and the space stored in the map storage unit 202 of the server 200 .
  • the change probability distribution map has a change probability for each area according to the accumulated environment change in space. A detailed description thereof will be given later.
  • the map receiving unit 104 does not receive a map of the corresponding space from the server 200, and the map processing unit 126 according to a typical map creation method, A map of the environment in space is generated at the same time as the location estimation according to the driving of the robot 100 , and the map of the new space is transmitted to the server 200 and stored in the map storage unit 202 .
  • the driving unit 106 may include a device for moving the autonomous driving robot 100 but having a shape such as wheels or legs.
  • the communication unit 108 transmits the data sensed through the sensor unit 102 and the update map to the cloud server 200 through the network, and a communication function for receiving a command, a change probability distribution map, etc. from the server 200 may include
  • the control unit 110 may be a physical process built into the autonomous driving robot 100 , and may include an initial position estimator 120 , a route setting unit 122 , a sensing data processing unit 124 , a map processing unit 126 , and an update. It may include a unit 128 , and a robot control unit 130 .
  • the components included in the control unit 110 may be expressions of different functions performed by the control unit 110 as a physical processor.
  • the controller 110 may process various functions according to a control command according to a code of a computer program such as an OS or firmware.
  • the initial position estimating unit 120 is determined by scan matching through geometric matching of maps such as relative rotation and movement between the map generated at the driving start point of the robot 100 and the most recent map received from the map receiving unit 104.
  • the initial position of the robot 100 is estimated on the previous map.
  • the path setting unit 122 sets the driving path of the autonomous driving robot based on the change probability distribution map and path estimation obtained from the path estimation unit 216 .
  • the change probability distribution map reflects the location of fixed facilities determined to be constantly disposed and the change probability by area according to the accumulated environmental change in the map accumulated and updated in the map storage unit 202 of the server 200. .
  • the route setting unit 122 may set the driving route by connecting regions with the lowest change probability while avoiding the location of the fixed facility on the change probability distribution map.
  • the route setting unit 122 may change the detailed travel route for each intermediate node while avoiding the facility in a changed environment due to the new facility on the travel route while the robot 100 moves according to the initially set travel route.
  • the sensing data processing unit 124 applies a Kalman filter to the probability information related to the 2D point cloud of the surrounding environment obtained from the 2D laser scanner 112 to apply a weight of particles related to the 2D point cloud. By updating , the position of the robot 100 and particles associated with the two-dimensional point cloud are corrected. In addition, the sensing data processing unit 124 converts the odometry information that measured the position of the robot 100 to the scan matching of the map based on the two-dimensional point cloud for the odometry error caused by the slip of the wheel, etc. corrected by
  • the map processing unit 126 generates a map from spatial information based on a two-dimensional point cloud obtained while the robot 100 is traveling.
  • the error correction results related to particle filtering and odometry information generated in the map generation are received from the sensing data processing unit 124 and reflected on the map.
  • the map processing unit 126 may generate a map by projecting spatial information based on the two-dimensional point cloud in the form of a two-dimensional grid.
  • the map processing unit 126 determines when the robot 100 enters the deletion area. create a map from
  • the update unit 128 updates the most recent map with the generated map when recognizing a change in the environment of the space including the facility.
  • the update unit 128 transmits the updated map to the server 200 while notifying the server 200 of the update event of the map, and accumulates and stores the map in the map storage unit 202 together with previous maps of the corresponding space.
  • the update unit 128 is described as an example in which the robot 100 is embedded, which prevents transmission delay caused by transferring a large amount of data such as a generated map to the server 200, and This is to prevent errors.
  • the function of the update unit 128 may be built into the cloud server 200 .
  • the robot control unit 130 controls each component of the robot 100 to be executed according to various service requests from the server 200 . For example, when there is a request for map creation or update from the server 200 , the sensor unit 102 is activated and the robot 100 is moved according to the travel path by controlling the path setting unit and the driving unit 106 . while making the map.
  • the robot control unit 130 may receive various service requests other than the map transmitted from the server 200 and control the robot 100 to suit the request.
  • the cloud server 200 may be implemented as one or more physical server devices, and may include a map storage unit 202 , a change probability distribution map generation unit 204 , an object analysis unit 206 , and a control command unit 208 . ) and a server communication unit 210 .
  • the map storage unit 202 accumulates and stores updated maps for each space. An update map notified of an update event from the robot 100 is also stored. In addition, the map storage unit 202 may store an updated map including object information that has not been updated in the existing map in association with an area along with object information updated in connection with an environment change at the time of update, for example, a change in the location of a facility. have. Of course, the map storage unit 202 stores object information in association with each area of the initially created map, and may include and store object information in the updated map every time it is updated. In a public place such as an airport, a train station, a bus terminal, or a large space such as a convention, an area where the environment is frequently changed is frequently the same.
  • the change probability distribution map generating unit 204 generates a change probability distribution map having a change probability for each area according to an environment change accumulated in space.
  • the change probability distribution map generation unit 204 may include a collection unit 212 , an inference unit 214 , and a path estimation unit 216 .
  • the collection unit 212 collects the updated maps from the map storage unit 202, which are accumulated each time a map is updated due to an environment change in the same space.
  • the inference unit 214 analyzes the accumulated updated maps to infer a change probability for each area. Specifically, the reasoning unit 214 analyzes the location of the fixed facility determined to be constantly disposed on the cumulatively updated map, and calculates a change probability according to the accumulated environment change. Accordingly, the change probability distribution map calculated by the inference unit 214 may reflect the location of the fixed facility and the change probability for each area.
  • the inference unit 214 infers a change probability by performing machine learning on the accumulated updated maps, and the machine learning may be a technique such as deep learning or CNN. Considering that machine learning is similar to the environment at the time of the current update the closer it is to the recent map, the closer it is to the last map at the last updated time, the higher the weight is given, and learning can be performed on the accumulated updated maps. .
  • the route estimator 216 may connect the regions with the lowest change probability in the change probability distribution map while avoiding the location of the fixed facility to transmit the estimated optimal travel route to the robot 100 when an update request is requested.
  • the object analysis unit 206 analyzes object information related to facilities for each location on the map from the image data of the space obtained from the camera 118 .
  • the object analysis unit 206 extracts a feature point of a facility expressed in the image data, and estimates the type of the facility by comparing it with an object of the machine-learned image database and the feature point.
  • the types of facilities may be divided into temporary booths, rest facilities such as benches, and ticket offices.
  • the object analysis unit 206 may extract the color, displayed text, texture, etc. of the object through more precise analysis in addition to the type of facility, and include related features as object information.
  • the object analysis unit 206 is In some cases, the updated object information is linked with the location of the facility.
  • a facility recognized in substantially the same shape through spatial information of a two-dimensional point cloud, such as a temporary booth, a ticket office, or text recognized through the exterior wall of the facility This may be a situation in which the object information of the existing map is recognized as a different event name. Accordingly, when only the object is changed at the same location, the updated object information may generate detailed information of the changed object.
  • the event planner can not only easily check the area of the space where the temporary facility is located, but also the type of event based on detailed information or detailed data included in the object information.
  • the object analysis unit 206 together with the updated object information, together with the object information that has not been updated in the last map, the landmark as object location information of the corresponding facility of the updated map stored in the map storage unit 202 Record the corresponding location.
  • the landmark may be calculated based on the location of the corresponding object generated during the map creation process.
  • the control command unit 208 transmits a corresponding command to the robot 100 for a service requested by a space user or a map service provider, receives a result according to the service, and controls processing according to the result in components of the server 200 . can do.
  • the server communication unit 210 exchanges data between the communication unit 108 of the robot 100 while communicating through a network.
  • FIGS. 4 and 5 are flowchart illustrating a process of generating a change probability distribution map. This is performed by the change probability distribution map generator 204 of the cloud server 200 .
  • 5 is a diagram illustrating generation of a change probability distribution map, setting of a driving route, and updating according to the driving route for each map.
  • the collection unit 212 of the change probability distribution map generation unit 204 collects accumulated and updated maps from the map storage unit 202 each time a map is updated due to an environment change in the same space (S405).
  • maps updated by an environment change are collected and transmitted to the inference unit 214 .
  • the inference unit 214 analyzes the accumulated updated maps through machine learning to infer the change probability for each area, and analyzes the location of the fixed facility determined to be constantly disposed ( S410 ).
  • the change probability for each area used in the generation of the change map indicates the degree of environmental change for each area according to the number of map updates. Even when an environment change occurs in one of a plurality of areas of the space, the map is updated and updated the number of times also increases.
  • the inference of the change probability for each area fuses the accumulated updated maps into one spatial information while including the location and shape of the facilities in the space, and the degree of change of the two-dimensional point cloud for each area of the single spatial information, for example, according to the point cloud. Whether the shape or the plurality of feature points is the same or fluctuates is analyzed, and a change probability is calculated for each region using the correlation between the degree of change and the number of updates, as shown in FIG. 5( b ).
  • machine learning may be applied. Also, in inferring the correlation between the degree of change and the number of updates, machine learning may be applied to calculate a change probability for each region.
  • Machine learning may be a technique such as deep learning or CNN. Since machine learning is more likely to be similar to the environment at the time of the current update the closer it is to the recent map, in spatial information in which the accumulated updated maps are fused, learning can be performed by assigning a higher weight as it approaches the most recent map. .
  • the change probability 22 according to the environment change for each area is calculated by machine learning.
  • the scattering pattern indicated by reference numeral 22 in FIG. 5(b) indicates that facilities in the corresponding area frequently change and thus exhibiting a higher change probability than other areas, and the scattering pattern indicated by reference number 24 indicates a lower change probability than other areas. is foreshadowing
  • the location of a fixed facility installed at all times without changing the location on the accumulated map is also analyzed.
  • the inference unit 214 generates a change probability distribution map in which the location of the fixed facility and the change probability for each area are reflected, and is stored in the map storage unit 202 ( S415 ).
  • the route estimator 216 connects the regions of the lowest change probability in the change probability distribution map while avoiding the location of the fixed facility as shown in FIG. can be included in advance in the change probability distribution map.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a map update method along a driving route based on a change probability distribution map as an embodiment of the present invention.
  • the robot control unit 130 controls the driving unit 106 according to the instruction of the control command unit 208 that has received the operator's map update request, so that the robot 100 travels in a space where the operator desires to create and update the map. to start (S605).
  • the map receiving unit 104 receives the last updated map and the spatial change probability distribution map stored in the map storage unit 202 of the server 200 ( S610 ).
  • the change probability distribution map may reflect the change probability for each area according to the accumulated environmental change in the space and the location of the fixed facility.
  • the change probability distribution map may also include the optimal driving path estimated by the path estimator 216 .
  • the initial position estimator 120 estimates the initial position of the robot 100 by scan matching between the map generated at the starting point of the robot 100 and the most recent map received from the map receiving unit 104 ( S615).
  • Scan matching may be a geometric matching process of maps such as relative rotation and movement between two maps.
  • the route setting unit 122 of the robot 100 sets a travel route connecting the areas of the lowest change probability while avoiding fixed facilities based on the change probability distribution map (S620).
  • the setting of the travel route may be executed by the route setting unit 122 or may be performed based on the travel route already estimated by the route estimation unit 216 of the server 200 .
  • the travel route 26 may be set as illustrated in FIG. 5( c ).
  • the path setting unit 122 may determine a modified driving path suitable for movement between intermediate nodes when there is an obstacle on the initially set driving path.
  • the map processing unit 126 generates a map from the spatial information based on the two-dimensional point cloud obtained by scanning the space of the two-dimensional laser scanner 112 while the robot 100 is running (S625).
  • the error correction results related to particle filtering and odometry information generated in the map generation are received from the sensing data processing unit 124 and reflected on the map.
  • the map processing unit 126 may generate a map by projecting spatial information based on the two-dimensional point cloud in the form of a two-dimensional grid.
  • the update unit 128 compares the generated map with the most recent map ( S630 ), and when recognizing a change in the environment including facilities, updates the most recent map with the generated map ( S635 ). In addition, the update unit 128 transmits the updated map to the server 200 while notifying the server 200 of the update event of the map, and accumulates and stores the map in the map storage unit 202 together with previous maps of the corresponding space. .
  • the efficiency of the map update is executed. and convenience may be improved. It can be inferred that the area where changes of facilities occur frequently in public places, conventions, etc. are substantially the same as in FIG. 5(b).
  • the driving route of the update it is possible to prevent unnecessary time consumption of the update due to the avoidance operation of the facility or the long-distance movement to the changed facility.
  • the 2D laser scanner 112 since the robot 100 runs adjacent to an area with a high probability of changing the environment, the 2D laser scanner 112 more precisely scans the changed facilities in the area with a high probability of change, so that the precision of the 2D point cloud is good will do
  • FIGS. 7A and 7B a map update method associated with a location notification device attached to a facility as another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7A and 7B .
  • FIG. 7A and 7B are flowcharts illustrating a map update method associated with a location notification device attached to a facility according to another embodiment of the present invention.
  • steps S705 to S725 of FIG. 7A are substantially the same as steps S605 to S625 of FIG. 6 and thus will be omitted, and FIG. 7B with differences will be mainly described.
  • the external detection unit 116 detects a signal transmitted from a location notification device attached to a movable facility, and measures the distance between the robot 100 and the floating facility according to the detected signal to determine whether the location of the facility is changed. is detected (S730).
  • the movable facility may be a temporary booth, a temporary resting facility, a temporary ticket office, various large decorations, and the like, unlike a fixed facility such as a column, a wall, or a permanent structure.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating that the autonomous driving robot recognizes a change in the location of a facility through a location notification device.
  • the location notification device 302 includes a module capable of recognizing the facility 300 when the robot 100 approaches a predetermined distance range, and the module includes a short-range wireless communication module, an infrared signal transmission module, and an ultrasonic wave. It may be at least one of a transmission module, an RF signal transmission module, a broadband signal transmission module, a Zigbee signal transmission module, and a laser signal module.
  • the external detection unit 116 receives the signal of the above-described module and calculates a relative distance.
  • the route setting unit 122 changes the driving route toward the location-changed facility to more quickly acquire environmental changes such as the location change of the facility ( S735 ).
  • the external detection unit 116 may determine the location of the facility in the map produced during map generation and transmit it to the map processing unit 126 and the update unit 128 .
  • the update unit 128 determines whether the environment of the space including the facility to which the location notification device is not attached has changed (S740). This is substantially the same as step S630, and the update unit 128 compares the generated map with the most recent map to detect a change in the unattached facility.
  • the update unit 128 updates the most recent map with the generated map, transmits the updated map to the server 200, and transfers the space to the map storage unit 202 It is accumulated and stored together with the maps of (S745).
  • step S735 contains
  • the most recent map may be updated with a map generated by reflecting at least the location-changed facility 300 .
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a process of incorporating a landmark as object information and object location information of a facility based on image data obtained from a surrounding environment into a map as another embodiment of the present invention.
  • the camera 118 acquires image data of spatial information including facilities during map generation according to the driving of the robot 100 according to FIGS. 6, 7A, 7B and 10 , and analyzes the object of the cloud server 200 . It is transmitted to the unit 206 (S905).
  • the object analysis unit 206 analyzes object information related to facilities by location on the map by machine learning (S910).
  • the object analysis unit 206 extracts a feature point of a facility expressed in the image data, and estimates the type of the facility by comparing it with an object of the machine-learned image database and the feature point.
  • the types of facilities may be divided into temporary booths, rest facilities such as benches, and ticket offices.
  • the object analysis unit 206 may extract the color, displayed text, texture, etc. of the object through more precise analysis in addition to the type of facility, and include related features as object information.
  • the object analysis unit 206 determines whether at least one of whether there is a location where the environment change occurs according to the update of the last map and whether only the object is changed in the location where the environment change does not occur in the last map It is determined whether it has occurred (S915).
  • a facility recognized in substantially the same shape through spatial information of a two-dimensional point cloud such as a temporary booth, a ticket office, or text recognized through the exterior wall of the facility It may be a situation in which the object information of the existing map is recognized as a different event name through the
  • the object analysis unit 206 associates the landmark as the object location information with the location of the facility together with the updated object information ( S920 ).
  • the landmark may be calculated based on the location of the corresponding object generated in the map generation process according to FIGS. 6, 7A, 7B, and 10 .
  • the object analysis unit 206 records the object information and landmarks that have not been updated in the last map along with the updated object information and landmarks in correspondence with the location of the corresponding facility in the updated map stored in the map storage unit 202 . .
  • the present embodiment it is possible to extract a region in which an environment is frequently changed from a space, and grasp information on an object located in the corresponding region, thereby identifying a space utilization tendency.
  • 10 is a flowchart illustrating a map update method when a partial region of a map is changed as another embodiment of the present invention.
  • 11 is a diagram exemplifying a previous map in which a partial area is deleted and a map in which a deleted area is updated.
  • the map storage unit 202 deletes some areas requested from the previous most recent map (S1005).
  • the operator requests the server 200 to delete a region requiring an update, and maintains an unnecessary region.
  • the robot control unit 130 controls the driving unit 106 according to the instruction of the control command unit 208 . ) to start the driving of the robot 100 at the position placed by the operator (S1010).
  • the map receiving unit 104 receives the latest updated map in which some regions are deleted and stored together with the change probability distribution map of the space stored in the map storage unit 202 of the server 200 ( S1015 ).
  • the change probability distribution map is substantially the same as described in step S610.
  • the initial position estimator 120 estimates the initial position of the robot 100 by scan matching between the map generated at the location of the undeleted area of the robot 100 and the most recent map received from the map receiving unit 104 . do (S1020).
  • the route setting unit 122 sets a driving route connecting the regions with the lowest change probability while avoiding fixed facilities based on the change probability distribution map of the deleted area (S1025).
  • the reason for setting the driving route based on the change probability distribution map even in the deleted area is that it is highly likely that the area where the change of facilities occurs frequently in the corresponding area is the area that appears on the change probability distribution map.
  • the map processing unit 126 determines whether the robot 100 has entered the deletion area (S1030), and when it is determined that the entry is entered, the 2D laser scanner 112 scans the surrounding environment from the deletion area.
  • a map is generated by generating spatial information based on a two-dimensional point cloud, and the updater 128 combines the region deleted from the previous map into the generated map as shown in FIG. 11(b) (S1035).
  • the update unit 128 transmits the updated map to the server 200 while notifying the server 200 of an update event due to map combination, and accumulates it in the map storage unit 202 together with previous maps of the corresponding space. Save.
  • the update efficiency and precision of the update can be further increased by starting the map update from the area where the change occurs.
  • the map update of the indoor space is mainly described as an example.
  • the space is a space having a structure including a fixed facility and a moving facility.
  • the autonomous driving robot 100 drives for at least one of indoor and outdoor desired by the operator in a space having indoor and outdoor structures.
  • the present embodiments may also be applied to an outdoor place in a specific range in which floating facilities and fixed facilities, such as a temporary kiosk, are mixed.
  • Example methods of the present disclosure are expressed as a series of operations for clarity of description, but this is not intended to limit the order in which the steps are performed, and if necessary, each step may be performed simultaneously or in a different order.
  • other steps may be included in addition to the illustrated steps, steps may be excluded from some steps, and/or other steps may be included except for some steps.
  • various embodiments of the present disclosure may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • ASICs Application Specific Integrated Circuits
  • DSPs Digital Signal Processors
  • DSPDs Digital Signal Processing Devices
  • PLDs Programmable Logic Devices
  • FPGAs Field Programmable Gate Arrays
  • general purpose It may be implemented by a processor (general processor), a controller, a microcontroller, a microprocessor, and the like.
  • the scope of the present disclosure includes software or machine-executable instructions (eg, operating system, application, firmware, program, etc.) that cause an operation according to the method of various embodiments to be executed on a device or computer, and such software or and non-transitory computer-readable media in which instructions and the like are stored and executed on a device or computer.
  • software or machine-executable instructions eg, operating system, application, firmware, program, etc.

Abstract

Disclosed are a method and a system for updating a map by using an autonomous driving robot. The method for updating a map by using an autonomous driving robot comprises the steps of: configuring a driving route of an autonomous driving robot on the basis of a variable probability distribution map having an area-specific variable probability according to accumulated environmental changes in a space; generating a map by using space information obtained by a second-dimensional laser scanner according to the driving route; and updating an existing map with the generated map when a change in an environment different from the existing map is recognized from the generated map.

Description

자율주행 로봇을 이용한 지도 업데이트 방법 및 시스템Map update method and system using autonomous driving robot
본 개시는 자율주행 로봇을 이용한 지도 업데이트 방법 및 시스템에 대한 것이며, 보다 구체적으로는 지도 업데이트의 효율성 및 편의성을 향상시키는 자율주행 로봇을 이용한 지도 업데이트 방법 및 시스템에 대한 것이다.The present disclosure relates to a method and system for updating a map using an autonomous driving robot, and more particularly, to a method and system for updating a map using an autonomous driving robot for improving the efficiency and convenience of updating a map.
자율주행 로봇은 스스로 주변을 파악하여 장애물을 감지하면서 바퀴 등의 구동 수단을 이용하여 목적지까지 자율적으로 이동한다. 자율주행 로봇은 최근에 기차역, 버스터미널, 공항과 같은 공공 장소, 컨벤션, 쇼핑 센터, 호텔, 리조트 등의 대형 공간에서 특정 개소에 대한 음성, 화면 또는 동반 등의 안내, 물건 배달 등의 다양한 서비스를 공간 이용자에게 제공한다. 또한, 자율주행 로봇은 자신의 위치 인지와 서비스 제공을 위해 기반이 되는 지도 제작을 병행한다. The autonomous driving robot autonomously moves to the destination using driving means such as wheels while detecting obstacles by grasping its surroundings. Autonomous driving robots have recently been used to provide various services such as voice, screen or accompanying information, and delivery of goods in large spaces such as public places such as train stations, bus terminals and airports, conventions, shopping centers, hotels, and resorts. provided to space users. In addition, the autonomous driving robot simultaneously creates a map to recognize its location and provide services.
자율주행 로봇은 미지의 환경에서 이동하기 위해서는 주변환경에 관한 정보가 없으므로, 센서정보를 이용하여 환경에 관한 지도를 작성하고, 작성된 지도로부터 이동체의 현재 위치를 추정한다. 자율주행 로봇을 이용한 지도 작성법은 주로 로봇의 위치 추정과 동시에 지도를 생성하는 방법이다. Since the autonomous driving robot does not have information about the surrounding environment to move in an unknown environment, it creates a map about the environment using sensor information and estimates the current location of the moving object from the created map. A map creation method using an autonomous driving robot is mainly a method of generating a map while estimating the position of the robot.
한편, 특정 장소와 관련된 공간은 대부분의 경우 시간과 함께 실내외 공간에서 시설물의 배치나 형상이 변경됨으로 인해, 시간이 경과하면서 상이한 환경을 갖는다. 이에 따라, 로봇이 과거에 작성한 지도를 지속적으로 업데이트할 필요가 있다. 로봇을 이용한 통상적인 업데이트는 해당 공간에 로봇을 위치시킨 후, 상술한 동시 위치 추정 및 지도 생성의 프로세스를 적용하고 있다. 이러한 프로세스는 기존 지도에서 일부 영역의 변경만 수행되면 충분함에도 불구하고, 최근에 작성된 지도를 활용한 경로 설정이나 일부 사용 등이 없이 새로이 지도를 작성하여 기존 지도를 전부 대체한다. On the other hand, in most cases, the space associated with a specific place has a different environment as time passes because the arrangement or shape of facilities in the indoor and outdoor space is changed with time. Accordingly, it is necessary to continuously update the maps created by the robot in the past. A typical update using a robot is to place the robot in a corresponding space, and then apply the above-described process of simultaneous location estimation and map generation. Although this process suffices if only a partial area change is performed on the existing map, a new map is created without using a recently created map or using a part, and the existing map is completely replaced.
이러한 업데이트 프로세스는 기둥, 벽, 상시적인 구조물 등과 같은 고정 시설물로 구성된 공간에서 많은 불편함을 유발하지 않으나, 박람회를 위한 임시 부스, 임시 휴식 공간, 임시 매표소, 각종 대형 장식물 등의 유동 시설물의 위치가 자주 변하는 컨벤션, 공항 등의 대형 공간에서는 효율성이 매우 저하된다.This update process does not cause much inconvenience in a space composed of fixed facilities such as pillars, walls, and permanent structures, but the location of floating facilities such as temporary booths, temporary rest areas, temporary ticket offices, and various large decorations for expositions In large spaces such as conventions and airports that change frequently, efficiency is greatly reduced.
이러한 비효율성은 업데이트 시점에서 유동 시설물은 존재하지 않을 수도 있어, 고정 시설물의 위치만을 저장한 기존 지도만으로 로봇의 경로가 설정되거나, 일부 영역의 환경 변화에도 전 영역의 지도로 작성하여 업데이트함에 있어서 매우 많은 시간이 소요되는데 기인한다. This inefficiency is that floating facilities may not exist at the time of the update, so the path of the robot is set only with an existing map that stores only the location of fixed facilities, or even when the environment changes in some areas, it is very difficult to create and update a map of all areas This is because it takes a lot of time.
이를 해소하기 위해, 업데이트 시간을 단축하면서 정밀도 높은 지도의 업데이트를 위한 다양한 방법이 시도되고 있는 실정이다. In order to solve this problem, various methods for updating the map with high precision while shortening the update time are being tried.
본 개시의 기술적 과제는 지도 업데이트시마다 누적된 영역별 변경 확률 분포에 기반한 주행 경로에 따라 자율주행 로봇의 지도 업데이트를 실행함으로써, 효율성 및 편의성이 향상된 자율주행 로봇을 이용한 지도 업데이트 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.The technical task of the present disclosure is to provide a map update method and system using an autonomous driving robot with improved efficiency and convenience by executing the map update of the autonomous driving robot according to the driving route based on the accumulated change probability distribution for each area each time the map is updated. will be.
본 개시의 다른 기술적 과제는 공간에서 환경이 자주 가변 되는 영역을 추출함과 아울러서, 해당 영역에 위치되는 객체의 정보를 파악하여, 공간의 활용 경향성을 파악할 수 있는 자율주행 로봇을 이용한 지도 업데이트 방법 및 시스템을 제공하는 것이다. Another technical task of the present disclosure is a map update method using an autonomous driving robot capable of extracting a region in which an environment is frequently changed from a space, as well as grasping information on an object located in the corresponding region, to determine a space utilization tendency, and to provide a system.
본 개시의 또 다른 기술적 과제는 지도 서비스 제공자가 공간의 일부 지역에 대한 환경 변화를 명확하게 인지하고 있는 경우에, 변화가 발생한 지역부터 지도의 업데이트를 개시하여 업데이트의 효율성과 정밀도를 보다 높이는 자율주행 로봇을 이용한 지도 업데이트 방법 및 시스템을 제공하는 것이다. Another technical problem of the present disclosure is that, when the map service provider clearly recognizes the environmental change in a part of the space, autonomous driving starts updating the map from the area where the change occurs to further increase the efficiency and precision of the update It is to provide a method and system for updating a map using a robot.
본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the present disclosure are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present disclosure belongs from the description below. will be able
본 개시의 일 양상에 따르면, 자율주행 로봇을 이용한 지도 업데이트 방법이 제공될 수 있다. 상기 자율주행 로봇을 이용한 지도 업데이트 방법은, 공간에서 누적된 환경 변경에 따른 영역 별 변경 확률을 갖는 변경 확률 분포 지도에 기초하여 자율주행 로봇의 주행 경로를 설정하는 단계, 상기 주행 경로에 따라 2차원 레이저 스캐너에 의해 획득된 공간 정보로 지도를 생성하는 단계, 및 상기 생성된 지도에서 기존 지도와 상이한 환경 변경을 인지하면, 상기 생성된 지도로 상기 기존 지도를 업데이트하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present disclosure, a map update method using an autonomous driving robot may be provided. The map update method using the autonomous driving robot includes: setting a driving path of the autonomous driving robot based on a change probability distribution map having a change probability for each area according to an environment change accumulated in space; generating a map with spatial information obtained by a laser scanner; and updating the existing map with the generated map when an environment change different from the existing map is recognized in the generated map.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 상기 주행 경로를 설정하는 단계는 상기 변경 확률 분포 지도에서 최저의 변경 확률의 영역들을 연결하여 상기 주행 경로를 설정할 수 있다. According to another embodiment of the present disclosure, the setting of the driving route may include connecting regions having the lowest change probability in the change probability distribution map to set the driving route.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 상기 주행 경로를 설정하는 단계 전에, 상기 변경 확률 분포 지도를 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 변경 확률 분포 지도를 생성하는 단계는, 상기 공간의 누적된 환경 변경에 의한 지도 갱신시마다 누적되어 업데이트된 지도들을 수집하는 단계, 누적 업데이트된 지도들을 분석하여 상기 영역별 변경 확률을 추론하는 단계, 및 상기 영역별 변경 확률이 반영된 상기 변경 확률 분포 지도를 작성하는 단계를 포함할 수 있다. According to another embodiment of the present disclosure, before the step of setting the driving route, the method further includes generating the change probability distribution map, wherein the generating of the change probability distribution map includes: the accumulated environment change of the space collecting the accumulated and updated maps each time the map is updated by , analyzing the accumulated updated maps to infer the change probability for each area, and preparing the change probability distribution map in which the change probability for each area is reflected may include
또한, 상기 영역별 변경 확률을 추론하는 단계는 상기 누적 업데이트된 지도들에 대하여 기계 학습을 수행하고, 상기 기계 학습은 마지막으로 업데이트된 시간의 최직전 지도로 접근할수록 높은 가중치를 부여하여 상기 누적 업데이트된 지도들에 학습을 수행할 수 있다. In addition, in the step of inferring the change probability for each area, machine learning is performed on the accumulated updated maps, and the machine learning is performed by assigning a higher weight as the last map of the last updated time is approached, so that the cumulative update Learning can be performed on the maps.
아울러, 상기 영역별 변경 확률을 추론하는 단계는 상기 누적 업데이트된 지도에서 상시적으로 배치된 것으로 판별된 고정 시설물의 위치를 분석함과 아울러서, 상기 누적된 환경 변경에 따른 변경 확률을 산출하며, 상기 변경 확률 분포 지도는 상기 고정 시설물의 위치와 상기 영역별 변경 확률이 반영될 수 있다. In addition, the step of inferring the change probability for each area analyzes the location of the fixed facility determined to be constantly disposed on the accumulated updated map, and calculates the change probability according to the accumulated environment change, The change probability distribution map may reflect the location of the fixed facility and the change probability for each area.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 업데이트 지도는 업데이트 당시의 환경 변경과 관련되어 갱신된 객체 정보와 함께, 기존 지도에서 갱신되지 않은 객체 정보를 상기 영역과 연계하여 포함할 수 있다. According to another embodiment of the present disclosure, the updated map may include object information that has not been updated in the existing map in association with the area along with object information updated in relation to an environment change at the time of update.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 지도를 생성하는 단계는 위치 알림 장치가 부착된 시설물의 위치 변경을 감지하여 상기 지도를 생성하고, 상기 기존 지도를 업데이트 단계는 상기 위치 알림 장치에 의해 상기 위치 변경을 감지한 시설물을 적어도 반영하여 생성된 지도로 상기 기존 지도를 업데이트할 수 있다.According to another embodiment of the present disclosure, the generating the map generates the map by detecting a change in the location of the facility to which the location notification device is attached, and the updating the existing map includes the location notification device by the location notification device. The existing map may be updated with a map generated by at least reflecting the facility in which the location change is detected.
또한, 상기 지도를 생성하는 단계는 상기 위치 알림 장치가 부착된 시설물의 위치 변경을 감지한 경우에, 상기 주행 경로는 상기 위치 변경된 시설물 측으로 주행 경로를 변경할 수 있다.In addition, in the generating of the map, when a change in the location of the facility to which the location notification device is attached is detected, the travel route may change the travel route toward the facility where the location has been changed.
이에 더하여, 상기 위치 알림 장치는 상기 로봇이 소정 거리 범위에 접근한 경우에 상기 시설물을 인지가능한 모듈을 구비하며, 상기 모듈은 근거리 무선 통신 모듈, 적외선 신호 송출 모듈, 초음파 송출 모듈, RF 신호 송출 모듈, 광대역 신호 송출 모듈, 지그비 신호 송출 모듈, 레이저 신호 모듈 중 적어도 어느 하나일 수 있다. In addition, the location notification device includes a module capable of recognizing the facility when the robot approaches a predetermined distance range, and the module includes a short-range wireless communication module, an infrared signal transmitting module, an ultrasonic transmitting module, an RF signal transmitting module , it may be at least one of a broadband signal transmission module, a Zigbee signal transmission module, and a laser signal module.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 지도를 생성하는 단계는 시설물을 포함한 공간 정보의 영상 데이터를 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 지도를 생성하는 단계 후에, 상기 영상 데이터로부터 상기 지도의 위치별 시설물과 관련된 객체 정보를 분석하는 단계, 및 상기 기존 지도의 업데이트에 따라 환경 변경이 발생된 위치의 존재 및 상기 기존 지도에서 상기 환경 변경이 미발생된 위치에서의 객체의 변경 중 적어도 어느 하나가 충족되면, 충족된 적어도 어느 하나에 따라 갱신된 객체 정보정보와 함께, 갱신된 객체 위치 정보로서의 랜드마크를 시설물의 위치와 연계하여 편입하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to another embodiment of the present disclosure, generating the map further includes acquiring image data of spatial information including facilities, and after generating the map, the location of the map from the image data Analyzing object information related to a separate facility, and at least one of the existence of a location where an environment change occurs according to the update of the existing map and a change of an object at a location where the environment change does not occur on the existing map If satisfied, the method may further include incorporating the landmark as the updated object location information in association with the location of the facility together with the object information information updated according to the satisfied at least one.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 주행 경로를 설정하는 단계 전에, 상기 공간의 일부 지역의 환경 변화를 인지한 조작자에 의해 최신으로 업데이트된 최직전 지도에서 상기 환경 변화와 관련된 일부 지역의 삭제 요청을 접수하는 단계와, 상기 지도에서 삭제된 지역 부근의 미삭제 지역으로 추정되는 위치에서 상기 로봇의 주행 개시 요청을 접수하는 단계를 더 포함하고, 상기 주행 경로를 설정하는 단계는 상기 변경 확률 분포 지도의 삭제된 지역에서 최저의 변경 확률의 영역들을 연결하여 상기 주행 경로를 설정할 수 있다.According to another embodiment of the present disclosure, before the step of setting the driving route, deletion of the partial region related to the environmental change from the most recent map updated by the operator who recognized the environmental change of the partial region of the space The method further comprising the steps of: accepting a request; and receiving a request to start driving of the robot at a location estimated to be an undeleted area near the deleted area on the map, wherein the setting of the travel route includes the change probability distribution The driving route may be set by connecting regions having the lowest change probability in the deleted region of the map.
또한, 상기 지도를 생성하는 단계는 상기 로봇이 상기 삭제된 지역에 진입하는 경우에 실행되며, 상기 업데이트하는 단계는 상기 미삭제된 지역의 기존 지도와 상기 삭제된 지역에 대해 업데이트되어 생성된 지도를 결합할 수 있다. In addition, the step of generating the map is executed when the robot enters the deleted area, and the updating step includes an existing map of the non-deleted area and a map generated by updating the deleted area. can be combined
본 개시의 다른 양상에 따르면, 자율주행 로봇 및 클라우드 서버를 이용한 지도 업데이트 시스템이 제공될 수 있다. 상기 자율주행 로봇을 이용한 지도 업데이트 시스템에 있어서, 상기 자율주행 로봇은 공간에서 누적된 환경 변경에 따른 영역 별 변경 확률을 갖는 변경 확률 분포 지도에 기초하여 자율주행 로봇의 주행 경로를 설정하는 경로 설정부, 상기 주행 경로에 따라 2차원 레이저 스캐너에 의해 획득된 공간 정보로 지도를 생성하는 지도 처리부, 및 상기 생성된 지도에서 기존 지도와 상이한 환경 변경을 인지하면, 상기 생성된 지도로 상기 기존 지도를 업데이트하는 업데이트부를 포함한다. According to another aspect of the present disclosure, a map update system using an autonomous driving robot and a cloud server may be provided. In the map update system using the autonomous driving robot, the autonomous driving robot is a path setting unit configured to set the driving path of the autonomous driving robot based on a change probability distribution map having a change probability for each area according to an environment change accumulated in space. , a map processing unit that generates a map with spatial information obtained by a two-dimensional laser scanner according to the driving route, and updates the existing map with the generated map when recognizing an environment change different from the existing map in the generated map It includes an update unit.
본 개시에 대하여 위에서 간략하게 요약된 특징들은 후술하는 본 개시의 상세한 설명의 예시적인 양상일 뿐이며, 본 개시의 범위를 제한하는 것은 아니다. The features briefly summarized above with respect to the present disclosure are merely exemplary aspects of the detailed description of the present disclosure that follows, and do not limit the scope of the present disclosure.
본 개시에 따르면, 기존에 갱신시마다 누적된 공간의 지도에서 시설물 가변 빈도와 관련된 영역별 변경 확률 분포 등에 기반한 주행 경로에 따라 자율주행 로봇의 업데이트를 실행함으로써, 지도 업데이트의 효율성 및 편의성을 향상시킬 수 있다. According to the present disclosure, it is possible to improve the efficiency and convenience of map update by executing the update of the autonomous driving robot according to the driving route based on the change probability distribution for each area related to the facility variable frequency in the map of the space accumulated at each update. have.
본 개시의 다른 관점에 따르면, 공간에서 환경이 자주 가변되는 영역을 추출함과 아울러서, 해당 영역에 위치되는 객체의 정보를 파악하여, 공간의 활용 경향성을 파악할 수 있다. According to another aspect of the present disclosure, it is possible to extract a region in which an environment frequently varies from space and to grasp information on an object located in the corresponding region, thereby identifying a space utilization tendency.
본 개시의 또 다른 관점에 따르면, 지도 서비스 제공자가 공간의 일부 지역에 대한 환경 변화를 명확하게 인지하고 있는 경우에, 변화가 발생한 지역부터 지도의 업데이트를 개시하여 업데이트의 효율성과 정밀도를 보다 높일 수 있다. According to another aspect of the present disclosure, when the map service provider is clearly aware of the environmental change in a part of the space, the update efficiency and precision of the update can be further increased by starting the map update from the area where the change occurred. have.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects obtainable in the present disclosure are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present disclosure belongs from the description below. will be.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 로봇을 이용한 지도 업데이트 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a diagram schematically illustrating a map update system using an autonomous driving robot according to an embodiment of the present invention.
도 2는 공간에서 지도 작성 및 업데이트를 포함한 다양한 서비스를 제공가능한 자율주행 로봇의 구성을 나타내는 블록도이다. 2 is a block diagram showing the configuration of an autonomous driving robot capable of providing various services including map creation and update in space.
도 3은 자율주행 로봇과 연계 동작하는 클라우드 서버의 구성을 나타내는 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a configuration of a cloud server that operates in conjunction with an autonomous driving robot.
도 4는 변경 확률 분포 지도를 생성하는 과정에 관한 순서도이다. 4 is a flowchart illustrating a process of generating a change probability distribution map.
도 5는 변경 확률 분포 지도의 생성, 주행 경로 설정 및 주행 경로에 따른 업데이트를 지도 별로 예시한 도면이다. 5 is a diagram illustrating generation of a change probability distribution map, setting of a driving route, and updating according to the driving route for each map.
도 6은 본 발명의 일 실시예로서 변경 확률 분포 지도에 기반한 주행 경로를 따라 지도 업데이트 방법을 나타내는 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a map update method along a driving route based on a change probability distribution map as an embodiment of the present invention.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예로서, 시설물에 부착된 위치 알림 장치와 연계된 지도 업데이트 방법을 나타내는 순서도이다. 7A and 7B are flowcharts illustrating a map update method associated with a location notification device attached to a facility according to another embodiment of the present invention.
도 8은 자율주행 로봇이 위치 알림 장치를 통해 시설물의 위치 변경을 인지한 것을 예시한 도면이다. 8 is a diagram illustrating that the autonomous driving robot recognizes a change in the location of a facility through a location notification device.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 주변 환경으로부터 획득된 영상 데이터에 기초한 시설물의 객체 정보 및 객체 위치 정보로서의 랜드마크를 지도에 편입하는 과정을 나타내는 순서도이다. 9 is a flowchart illustrating a process of incorporating a landmark as object information and object location information of a facility based on image data obtained from a surrounding environment into a map as another embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 지도의 일부 지역이 변경된 경우의 지도 업데이트 방법을 나타내는 순서도이다. 10 is a flowchart illustrating a map update method when a partial region of a map is changed as another embodiment of the present invention.
도 11은 일부 영역이 삭제된 최직전 지도 및 삭제 영역이 업데이트된 지도를 예시한 도면이다. 11 is a diagram exemplifying a previous map in which a partial area is deleted and a map in which a deleted area is updated.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 개시의 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art to which the present disclosure pertains can easily implement them. However, the present disclosure may be implemented in several different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 개시의 실시 예를 설명함에 있어서 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 그리고, 도면에서 본 개시에 대한 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.In describing an embodiment of the present disclosure, if it is determined that a detailed description of a well-known configuration or function may obscure the gist of the present disclosure, a detailed description thereof will be omitted. And, in the drawings, parts not related to the description of the present disclosure are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts.
본 개시에 있어서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소와 "연결", "결합" 또는 "접속"되어 있다고 할 때, 이는 직접적인 연결 관계뿐만 아니라, 그 중간에 또 다른 구성요소가 존재하는 간접적인 연결관계도 포함할 수 있다. 또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소를 "포함한다" 또는 "가진다"고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 또 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the present disclosure, when a component is "connected", "coupled" or "connected" with another component, it is not only a direct connection relationship, but also an indirect connection relationship in which another component exists in the middle. may also include. In addition, when a component is said to "include" or "have" another component, it means that another component may be further included without excluding other components unless otherwise stated. .
본 개시에 있어서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며, 특별히 언급되지 않는 한 구성요소들 간의 순서 또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 따라서, 본 개시의 범위 내에서 일 실시 예에서의 제1 구성요소는 다른 실시 예에서 제2 구성요소라고 칭할 수도 있고, 마찬가지로 일 실시 예에서의 제2 구성요소를 다른 실시 예에서 제1 구성요소라고 칭할 수도 있다. In the present disclosure, terms such as first, second, etc. are used only for the purpose of distinguishing one component from other components, and unless otherwise specified, the order or importance between the components is not limited. Accordingly, within the scope of the present disclosure, a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment, and similarly, a second component in one embodiment is referred to as a first component in another embodiment. can also be called
본 개시에 있어서, 서로 구별되는 구성요소들은 각각의 특징을 명확하게 설명하기 위함이며, 구성요소들이 반드시 분리되는 것을 의미하지는 않는다. 즉, 복수의 구성요소가 통합되어 하나의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있고, 하나의 구성요소가 분산되어 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있다. 따라서, 별도로 언급하지 않더라도 이와 같이 통합된 또는 분산된 실시 예도 본 개시의 범위에 포함된다. In the present disclosure, components that are distinguished from each other are for clearly explaining each characteristic, and do not necessarily mean that the components are separated. That is, a plurality of components may be integrated to form one hardware or software unit, or one component may be distributed to form a plurality of hardware or software units. Accordingly, even if not specifically mentioned, such integrated or distributed embodiments are also included in the scope of the present disclosure.
본 개시에 있어서, 다양한 실시 예에서 설명하는 구성요소들이 반드시 필수적인 구성요소들은 의미하는 것은 아니며, 일부는 선택적인 구성요소일 수 있다. 따라서, 일 실시 예에서 설명하는 구성요소들의 부분집합으로 구성되는 실시 예도 본 개시의 범위에 포함된다. 또한, 다양한 실시 예에서 설명하는 구성요소들에 추가적으로 다른 구성요소를 포함하는 실시 예도 본 개시의 범위에 포함된다. In the present disclosure, components described in various embodiments do not necessarily mean essential components, and some may be optional components. Accordingly, an embodiment composed of a subset of components described in an embodiment is also included in the scope of the present disclosure. In addition, embodiments including other components in addition to components described in various embodiments are also included in the scope of the present disclosure.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 실시 예들에 대해서 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 로봇을 이용한 지도 업데이트 시스템에 대하여 설명하기로 한다.A map update system using an autonomous driving robot according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 로봇을 이용한 지도 업데이트 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 공간에서 지도 작성 및 업데이트를 포함한 다양한 서비스를 제공가능한 자율주행 로봇의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 3은 자율주행 로봇과 연계 동작하는 클라우드 서버의 구성을 나타내는 블록도이다.1 is a diagram schematically illustrating a map update system using an autonomous driving robot according to an embodiment of the present invention. 2 is a block diagram showing the configuration of an autonomous driving robot capable of providing various services including map creation and update in space. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a cloud server that operates in conjunction with an autonomous driving robot.
자율주행 로봇을 이용한 지도 업데이트 시스템(10)은 지도 작성, 업데이트를 포함한 실내외 공간의 이용자에게 다양한 서비스를 제공하는 자율주행 로봇(100) 및 지도 작성, 업데이트 및 다양한 서비스를 요청하거나 로봇(100)에 수행한 작업(task)의 결과를 수신 분석하기 위해, 로봇(100)을 제어하는 클라우드 서버(200)를 포함한다.The map update system 10 using the autonomous driving robot is the autonomous driving robot 100 that provides various services to users of indoor and outdoor spaces, including map creation and update, and the map creation, update, and various services request or to the robot 100 . In order to receive and analyze the result of the performed task, the cloud server 200 for controlling the robot 100 is included.
여기서, 공간은 고정 시설물과 유동 시설물이 포함된 구조물을 갖는 유형의(tangible) 공간이며, 예컨대 대형 공간에서 실내 구조물 및 실외 구조물 중 적어도 어느 하나일 수도 있으며, 임시 가판대와 같은 유동 시설물 및 고정 시설물이 혼재된 특정 범위의 실외 장소 등일 수도 있다. Here, the space is a tangible space having a structure including a fixed facility and a moving facility, and may be, for example, at least one of an indoor structure and an outdoor structure in a large space, and a floating facility such as a temporary stand and fixed facilities It may be a mixed outdoor place of a specific range or the like.
대형 공간은 기차역, 버스터미널, 공항과 같은 공공 장소, 컨벤션, 쇼핑 센터, 호텔, 리조트 등일 수 있다. 고정 시설물은 대형 실내외 공간에서 기둥, 벽, 상시적인 설치물 등일 수 있다. 유동 시설물은 임시 부스, 임시 휴식 시설물, 임시 매표소, 각종 대형 장식물 등일 수 있다. 본 명세서에서 고정 시설물과 유동 시설물은 시설물로 칭하나, 실시예들에 따라 고정 시설물 및 유동 시설물을 구분하여 기재한다. 고정 시설물에서도 시간이 경과함에 따라, 상시적인 설치물은 소멸, 형태 변경 및 신규의 구축 등이 될 수 있다. 자율주행 로봇(100)은 미리 정의된 방식으로 이동 가능하도록 설계된 장치이며, 바퀴, 보행용 다리 등과 같은 이동 수단을 이용하여 실내외 공간에서 이동할 수 있다. 자율주행 로봇(100)은 센서 등을 이용하여 주변 환경의 정보를 수집한 후 수집된 정보에 따라 이동할 수도 있으며, 서비스 제공하는 조작자에 의한 별도의 명령으로 이동할 수 있다. Large spaces may be public places such as train stations, bus terminals, airports, conventions, shopping centers, hotels, resorts, and the like. The fixed facility may be a column, a wall, a permanent installation, or the like in a large indoor/outdoor space. The floating facility may be a temporary booth, a temporary rest facility, a temporary ticket office, various large decorations, and the like. In the present specification, the fixed facility and the floating facility are referred to as a facility, but the fixed facility and the floating facility are separately described according to embodiments. Even in a fixed facility, as time passes, a permanent installation may be destroyed, changed in shape, or newly constructed. The autonomous driving robot 100 is a device designed to be movable in a predefined manner, and can move in indoor and outdoor spaces using moving means such as wheels and walking legs. The autonomous driving robot 100 may move according to the collected information after collecting information on the surrounding environment using a sensor or the like, or may move according to a separate command by an operator providing a service.
자율주행 로봇(100)은 기차역, 버스터미널, 공항과 같은 공공 장소, 컨벤션, 쇼핑 센터, 호텔, 리조트, 공장 등과 같이 매우 많은 공간 이용자가 활용하는 실내외를 주행하면서 다양한 서비스를 제공한다. 지도 작성, 업데이트 외의 서비스는 공간 이용자가 요청한 특정 개소에 대한 음성, 화면 또는 동반 등의 안내, 물건 배달 등의 다양한 서비스를 공간 이용자에게 제공한다. 즉, 자율주행 로봇(100)은 지도 작성, 업데이트 작업을 소정의 공간에서 수행함과 아울러서, 해당 공간의 이용자의 요청에 따른 서비스를 수행한다.The autonomous driving robot 100 provides various services while driving indoors and outdoors used by a large number of space users, such as public places such as train stations, bus terminals, airports, conventions, shopping centers, hotels, resorts, factories, and the like. Services other than map creation and update provide space users with various services such as voice, screen, or accompanying information for specific locations requested by space users, and delivery of goods. That is, the autonomous driving robot 100 performs map creation and update operations in a predetermined space, and also performs a service according to a user's request in the corresponding space.
구체적으로 자율주행 로봇(100)은 센서부(102), 지도 수신부(104), 구동부(106), 통신부(108), 제어부(110)를 포함할 수 있다.Specifically, the autonomous driving robot 100 may include a sensor unit 102 , a map receiving unit 104 , a driving unit 106 , a communication unit 108 , and a control unit 110 .
센서부(102)는 공간의 주변 환경에 대한 센싱 데이터를 획득하며, 2차원 레이저 스캐너(112), 오도미터(odometer; 114), 외부 검지부(116) 및 카메라(118)를 포함할 수 있다.The sensor unit 102 obtains sensing data for the surrounding environment in space, and may include a two-dimensional laser scanner 112 , an odometer 114 , an external detection unit 116 , and a camera 118 .
2차원 레이저 스캐너(112)는 로봇(100)이 위치한 공간을 스캔하여 2차원 점군 데이터 형태의 2차원의 공간 정보를 획득한다. 2차원 공간 정보는 환경에 대한 높이 정보없이 소정 평면을 기준으로 작성되는 공간의 레이아웃이다. 2차원 레이저 스캐너(112)는 전방향 또는 일부 영역의 거리 정보를 획득할 수 있으며, 2차원 라이다(Lidar)로 구현될 수 있다. 2차원 라이다는 레이저 신호를 방출하고 반사되어 복귀하는 시간을 측정하며, 광의 속도를 이용하여 반사체의 거리 정보를 측정한다. 레이저 신호는 포토 다이오드를 통하여 전기적인 신호로 변경되며, 레이저 신호는 기 설정된 파장 대역을 가질 수 있다. The two-dimensional laser scanner 112 acquires two-dimensional spatial information in the form of two-dimensional point cloud data by scanning the space in which the robot 100 is located. The two-dimensional spatial information is a layout of a space created based on a predetermined plane without height information about the environment. The two-dimensional laser scanner 112 may acquire distance information of an omnidirectional or partial region, and may be implemented as a two-dimensional lidar. The two-dimensional lidar emits a laser signal, measures the time it takes to reflect and return, and measures the distance information of the reflector using the speed of light. The laser signal is converted into an electrical signal through a photodiode, and the laser signal may have a preset wavelength band.
오도미터(114)는 2차원 레이저 스캐너(112)의 거리 정보와 함께, 로봇(100)의 오도메트리(odometry) 정보를 획득할 수 있다. 오도미터(114)는 로봇(100)의 구동부(106)에 연결된 엔코더 또는 IMU(Inertial Measurement Unit) 센서로부터 회전수, 기울기, 회전량 등의 오도메트리 정보를 획득하여, 공간에서의 로봇(100)의 위치와 자세 데이터를 획득할 수 있다. IMU 센서는 가속도 센서 및 자이로 센서 등으로 구현될 수 있다. The odometer 114 may acquire odometry information of the robot 100 together with distance information of the 2D laser scanner 112 . The odometer 114 obtains odometry information, such as the number of rotations, inclination, and rotation amount, from an encoder or IMU (Inertial Measurement Unit) sensor connected to the driving unit 106 of the robot 100, and the robot 100 in space. ) and position data can be obtained. The IMU sensor may be implemented as an acceleration sensor, a gyro sensor, or the like.
외부 검지부(116)는 공간의 환경을 구성하는 고정 시설물과 유동 시설물 중 예컨대 자주 가변되는 유동 시설물에 부착된 위치 알림 장치로부터 송출되는 신호를 감지하며, 감지된 신호에 따라 로봇(100)과 유동 시설물 간의 거리를 계측할 수 있다. The external detection unit 116 detects a signal transmitted from a location notification device attached to, for example, a frequently variable floating facility among fixed and moving facilities constituting the environment of the space, and according to the sensed signal, the robot 100 and the moving facility The distance between them can be measured.
위치 알림 장치는 로봇(100)이 소정 거리 범위에 접근한 경우에 시설물을 인지가능한 모듈을 구비하며, 모듈은 근거리 무선 통신 모듈, 적외선 신호 송출 모듈, 초음파 송출 모듈, RF 신호 송출 모듈, 광대역 신호 송출 모듈, 지그비 신호 송출 모듈, 레이저 신호 모듈 중 적어도 어느 하나일 수 있다.The location notification device includes a module capable of recognizing a facility when the robot 100 approaches a predetermined distance range, and the module includes a short-range wireless communication module, an infrared signal transmission module, an ultrasonic transmission module, an RF signal transmission module, and a broadband signal transmission It may be at least one of a module, a Zigbee signal transmission module, and a laser signal module.
이에 따라, 외부 검지부(116)는 위치 알림 장치가 부착된 시설물과 통신 가능한 거리 범위로 로봇(100)이 투입되면, 상술한 모듈의 신호를 수신하여 상대적 거리를 산출할 수 있을 뿐만 아니라, 지도 생성 중에 제작된 지도 내에 시설물의 위치를 파악하여 지도 처리부(126) 및 업데이트부(128)에 전달할 수 있다. Accordingly, when the robot 100 is put into a distance range capable of communicating with the facility to which the location notification device is attached, the external detection unit 116 receives the signal of the above-described module and calculates the relative distance as well as generates a map. The location of the facility in the map produced during the process may be identified and transmitted to the map processing unit 126 and the update unit 128 .
카메라(118)는 로봇(100)의 주행 중에 시설물을 포함한 공간 정보의 영상 데이터를 획득하여 클라우드 서버(200)의 객체 분석부(206)에 전송한다. 영상 데이터는 객체 분석부(206)에서 기계 학습된 이미지 데이터베이스의 객체 정보에 기반한 분석이 수행된다. 이에 따라, 시설물의 종류, 예컨대 임시 부스, 매표소, 임시 벤치와 같은 휴식 시설물 등의 객체 종류, 형태, 색상 등의 객체 정보가 객체 분석부(206)에서 생성될 수 있다. The camera 118 acquires image data of spatial information including facilities while the robot 100 is running and transmits it to the object analysis unit 206 of the cloud server 200 . The image data is analyzed based on the object information of the image database machine learned by the object analyzer 206 . Accordingly, the object analysis unit 206 may generate object information such as the type of facility, for example, the type, shape, and color of objects such as temporary booths, ticket offices, and rest facilities such as temporary benches.
지도 수신부(104)는 조작자가 지도 업데이트를 희망하는 공간에서 로봇(100)의 주행이 시작되면, 서버(200)의 지도 저장부(202)에 저장된 마지막으로 업데이트된 최직전의 지도 및 공간의 변경 확률 분포 지도를 수신한다. 변경 확률 분포 지도는 공간에서 누적된 환경 변경에 따른 영역별 변경 확률을 갖는다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다. 만약 로봇(100)이 새로운 공간의 환경에 대한 지도를 생성하면, 지도 수신부(104)는 서버(200)로부터 해당 공간의 지도를 수신하지 않고, 지도 처리부(126)는 통상적인 지도 작성법에 따라, 로봇(100)의 주행에 따라 위치 추정과 동시에 공간에서의 환경의 지도를 생성하며, 신규 공간의 지도는 서버(200)에 전송하여 지도 저장부(202)에 저장한다. When the robot 100 starts running in the space where the operator wants to update the map, the map receiving unit 104 changes the last updated most recent map and the space stored in the map storage unit 202 of the server 200 . Receive a probability distribution map. The change probability distribution map has a change probability for each area according to the accumulated environment change in space. A detailed description thereof will be given later. If the robot 100 creates a map for the environment of a new space, the map receiving unit 104 does not receive a map of the corresponding space from the server 200, and the map processing unit 126 according to a typical map creation method, A map of the environment in space is generated at the same time as the location estimation according to the driving of the robot 100 , and the map of the new space is transmitted to the server 200 and stored in the map storage unit 202 .
구동부(106)는 자율주행 로봇(100)의 이동을 위하나 바퀴나 다리 등의 형태를 구비하기 위한 장치를 포함할 수 있다. The driving unit 106 may include a device for moving the autonomous driving robot 100 but having a shape such as wheels or legs.
통신부(108)는 센서부(102)를 통해 센싱된 데이터, 업데이트 지도를 네트워크를 통해 클라우드 서버(200)로 전송하며, 서버(200)로부터 명령, 변경 확률 분포 지도 등을 수신하기 위한 통신 기능을 포함할 수 있다. The communication unit 108 transmits the data sensed through the sensor unit 102 and the update map to the cloud server 200 through the network, and a communication function for receiving a command, a change probability distribution map, etc. from the server 200 may include
제어부(110)는 자율주행 로봇(100)에 내장된 물리적인 프로세스일 수 있으며, 초기 위치 추정부(120), 경로 설정부(122), 센싱 데이터 처리부(124), 지도 처리부(126), 업데이트부(128), 및 로봇 제어부(130)를 포함할 수 있다. 여기서, 제어부(110)가 포함하는 구성요소들은 물리적인 프로세서로서 제어부(110)가 수행하는 서로 다른 기능들의 표현들일 수 있다. 예를 들어, 제어부(110)는 OS나 펌웨어와 같은 컴퓨터 프로그램의 코드에 따른 제어 명령에 따라 다양한 기능들을 처리할 수 있다.The control unit 110 may be a physical process built into the autonomous driving robot 100 , and may include an initial position estimator 120 , a route setting unit 122 , a sensing data processing unit 124 , a map processing unit 126 , and an update. It may include a unit 128 , and a robot control unit 130 . Here, the components included in the control unit 110 may be expressions of different functions performed by the control unit 110 as a physical processor. For example, the controller 110 may process various functions according to a control command according to a code of a computer program such as an OS or firmware.
초기 위치 추정부(120)는 로봇(100)의 주행 개시 지점에서 생성된 지도와 지도 수신부(104)로부터 수신된 최직전 지도 간의 상대적인 회전, 이동 등과 같은 지도의 기하학적 매칭을 통한 스캔 매칭에 의해 최직전 지도 상에서 로봇(100)의 초기 위치를 추정한다. The initial position estimating unit 120 is determined by scan matching through geometric matching of maps such as relative rotation and movement between the map generated at the driving start point of the robot 100 and the most recent map received from the map receiving unit 104. The initial position of the robot 100 is estimated on the previous map.
경로 설정부(122)는 경로 추정부(216)로부터 입수된 변경 확률 분포 지도 및 경로 추정에 기초하여 자율주행 로봇의 주행 경로를 설정한다. 변경 확률 분포 지도는 서버(200)의 지도 저장부(202)에서 누적 업데이트된 지도에서, 상시적으로 배치된 것으로 판별된 고정 시설물의 위치와 누적된 환경 변경에 따른 영역별 변경 확률을 반영하고 있다. 경로 설정부(122)는 변경 확률 분포 지도에서 고정 시설물의 위치를 회피함과 동시에 최저의 변경 확률의 영역들을 연결하여 주행 경로를 설정할 수 있다. 경로 설정부(122)는 최초 설정된 주행 경로에 따른 로봇(100)의 이동 중에 주행 경로 상에 신규의 시설물으로 인한 변경된 환경에서 시설물을 회피하면서 중간 노드마다의 세부 주행 경로를 변경할 수 있다. The path setting unit 122 sets the driving path of the autonomous driving robot based on the change probability distribution map and path estimation obtained from the path estimation unit 216 . The change probability distribution map reflects the location of fixed facilities determined to be constantly disposed and the change probability by area according to the accumulated environmental change in the map accumulated and updated in the map storage unit 202 of the server 200. . The route setting unit 122 may set the driving route by connecting regions with the lowest change probability while avoiding the location of the fixed facility on the change probability distribution map. The route setting unit 122 may change the detailed travel route for each intermediate node while avoiding the facility in a changed environment due to the new facility on the travel route while the robot 100 moves according to the initially set travel route.
센싱 데이터 처리부(124)는 2차원 레이저 스캐너(112)로부터 획득된 주변 환경의 2차원 포인트 클라우드와 관련된 확률 정보에 칼만 필터(Kalman filter)를 적용하여 2차원 포인트 클라우드와 관련된 파티클(particle)의 가중치를 갱신하여, 로봇(100)의 위치와 2차원 포인트 클라우드와 연관된 파티클을 보정한다. 또한, 센싱 데이터 처리부(124)는 로봇(100)의 위치를 계측한 오도메트리 정보가 바퀴 등의 슬립(slip)으로 인해 발생하는 오도메트리 오류를 2차원 포인트 클라우드에 기반한 지도의 스캔 매칭에 의해 보정한다. The sensing data processing unit 124 applies a Kalman filter to the probability information related to the 2D point cloud of the surrounding environment obtained from the 2D laser scanner 112 to apply a weight of particles related to the 2D point cloud. By updating , the position of the robot 100 and particles associated with the two-dimensional point cloud are corrected. In addition, the sensing data processing unit 124 converts the odometry information that measured the position of the robot 100 to the scan matching of the map based on the two-dimensional point cloud for the odometry error caused by the slip of the wheel, etc. corrected by
지도 처리부(126)는 로봇(100)의 주행 중에 획득되는 2차원 포인트 클라우드에 기반한 공간 정보로부터 지도를 생성한다. 지도의 생성에서 발생하는 파티클 필터링 및 오도메트리 정보 등과 관련된 오차 보정 결과는 센싱 데이터 처리부(124)로부터 수신하여 지도에 반영한다.The map processing unit 126 generates a map from spatial information based on a two-dimensional point cloud obtained while the robot 100 is traveling. The error correction results related to particle filtering and odometry information generated in the map generation are received from the sensing data processing unit 124 and reflected on the map.
지도 처리부(126)는 2차원 포인트 클라우드에 기반한 공간 정보를 2차원 격자(grid) 형태로 투영하여 지도를 생성할 수 있다. The map processing unit 126 may generate a map by projecting spatial information based on the two-dimensional point cloud in the form of a two-dimensional grid.
지도 서비스를 제공하는 조작자가 공간의 일부 지역의 환경 변화를 인지하여 최직전의 업데이트된 지도에서 일부 지역을 삭제 요청을 접수하면, 지도 처리부(126)는 로봇(100)이 삭제 지역에 진입한 시점부터 지도를 생성한다.When an operator providing a map service recognizes a change in the environment of a partial area of a space and receives a request to delete a partial area from the most recent updated map, the map processing unit 126 determines when the robot 100 enters the deletion area. create a map from
업데이트부(128)는 생성된 지도를 최직전 지도와 비교한 결과, 시설물을 포함한 공간의 환경 변화를 인지하면, 생성된 지도로 최직전 지도를 업데이트한다. 또한, 업데이트부(128)는 지도의 업데이트 이벤트를 서버(200)로 통지하면서 업데이트된 지도를 서버(200)로 전송하여 지도 저장부(202)에 해당 공간의 이전의 지도들과 함께 누적 저장한다. 본 실시예에서는 업데이트부(128)가 로봇(100)에 내장되는 예로 설명하고 있으며, 이는 생성된 지도 등의 많은 양의 데이터를 서버(200)로 전달하는데 따르는 전송 지연을 방지하고, 지연으로 인한 오류를 차단하기 위함이다. 그러나, 다른 실시예에서는 업데이트부(128)의 기능이 클라우드 서버(200)에 내장될 수도 있다. As a result of comparing the generated map with the previous map, the update unit 128 updates the most recent map with the generated map when recognizing a change in the environment of the space including the facility. In addition, the update unit 128 transmits the updated map to the server 200 while notifying the server 200 of the update event of the map, and accumulates and stores the map in the map storage unit 202 together with previous maps of the corresponding space. . In this embodiment, the update unit 128 is described as an example in which the robot 100 is embedded, which prevents transmission delay caused by transferring a large amount of data such as a generated map to the server 200, and This is to prevent errors. However, in another embodiment, the function of the update unit 128 may be built into the cloud server 200 .
로봇 제어부(130)는 서버(200)로부터 다양한 서비스의 요청에 따라 로봇(100)의 각 구성요소를 실행하도록 제어한다. 예컨대, 서버(200)로부터 지도 작성 혹은 업데이트의 요청이 있는 경우에, 센서부(102)를 활성화시킴과 아울러서, 경로 설정부 및 구동부(106)를 제어하여 주행 경로에 따라 로봇(100)을 이동시키면서 지도 작성을 실행시킨다.The robot control unit 130 controls each component of the robot 100 to be executed according to various service requests from the server 200 . For example, when there is a request for map creation or update from the server 200 , the sensor unit 102 is activated and the robot 100 is moved according to the travel path by controlling the path setting unit and the driving unit 106 . while making the map.
로봇 제어부(130)는 서버(200)로부터 전송되는 지도 외의 다양한 서비스 요청을 접수하여 요청에 적합하도록 로봇(100)을 제어할 수 있다. The robot control unit 130 may receive various service requests other than the map transmitted from the server 200 and control the robot 100 to suit the request.
한편, 클라우드 서버(200)는 하나 이상의 물리적인 서버 장치들로 구현될 수 있으며, 지도 저장부(202), 변경 확률 분포 지도 생성부(204), 객체 분석부(206), 제어 명령부(208) 및 서버 통신부(210)를 포함할 수 있다. Meanwhile, the cloud server 200 may be implemented as one or more physical server devices, and may include a map storage unit 202 , a change probability distribution map generation unit 204 , an object analysis unit 206 , and a control command unit 208 . ) and a server communication unit 210 .
지도 저장부(202)는 공간 별로 업데이트된 지도들을 누적 저장한다. 로봇(100)으로부터 업데이트 이벤트를 통지받은 업데이트 지도도 함께 저장한다. 또한, 지도 저장부(202)는 업데이트 당시의 환경 변경, 예컨대 시설물의 위치 변경과 관련되어 갱신된 객체 정보와 함께, 기존 지도에서 갱신되지 않은 객체 정보를 영역과 연계하여 포함하는 업데이트 지도를 저장할 수 있다. 물론, 지도 저장부(202)는 최초 생성된 지도의 영역마다 당시의 객체 정보를 연계하여 저장하고 있으며, 업데이트 시마다 업데이트 지도에 객체 정보를 포함하여 저장할 수 있다. 공항, 기차역, 버스 터미널과 같은 공공 장소 또는 컨벤션 등의 대형 공간에서 환경이 자주 가변되는 영역은 동일한 경우가 빈번하다. 예를 들어, 컨벤션의 행사장에 설치되는 임시 부스, 임시 휴식 시설물 등은 이전 행사장과 상이한 형상의 시설물을 사용할 뿐 이전의 영역을 참조하여 동일 영역에 설치되는 경우가 빈번하다. 이에 따라, 공간에서 환경이 자주 가변되는 영역을 추출하여, 해당 영역에 위치되는 객체의 정보를 파악함으로써, 예컨대 실내 공간에 시설물을 설치하려는 기획자에게 실내 공간의 활용 경향성을 파악할 수 있도록 기여한다. The map storage unit 202 accumulates and stores updated maps for each space. An update map notified of an update event from the robot 100 is also stored. In addition, the map storage unit 202 may store an updated map including object information that has not been updated in the existing map in association with an area along with object information updated in connection with an environment change at the time of update, for example, a change in the location of a facility. have. Of course, the map storage unit 202 stores object information in association with each area of the initially created map, and may include and store object information in the updated map every time it is updated. In a public place such as an airport, a train station, a bus terminal, or a large space such as a convention, an area where the environment is frequently changed is frequently the same. For example, temporary booths, temporary rest facilities, etc. installed in the convention venue are frequently installed in the same area with reference to the previous area only using facilities having a shape different from that of the previous event venue. Accordingly, by extracting an area in which the environment frequently changes from a space and grasping information on an object located in the corresponding area, it contributes to, for example, a planner who intends to install a facility in an indoor space to understand the tendency of use of the indoor space.
변경 확률 분포 지도 생성부(204)는 공간에서 누적된 환경 변경에 따른 영역 별 변경 확률을 갖는 변경 확률 분포 지도를 생성한다. 구체적으로, 변경 확률 분포 지도 생성부(204)는 수집부(212), 추론부(214)및 경로 추정부(216)를 포함할 수 있다. The change probability distribution map generating unit 204 generates a change probability distribution map having a change probability for each area according to an environment change accumulated in space. Specifically, the change probability distribution map generation unit 204 may include a collection unit 212 , an inference unit 214 , and a path estimation unit 216 .
수집부(212)는 동일 공간에서 환경 변경에 의한지도 갱신시마다 누적되며 업데이트된 지도들을 지도 저장부(202)로부터 수집한다. The collection unit 212 collects the updated maps from the map storage unit 202, which are accumulated each time a map is updated due to an environment change in the same space.
추론부(214)는 누적 업데이트된 지도들을 분석하여 영역별 변경 확률을 추론한다. 구체적으로, 추론부(214)는 누적 업데이트된 지도에서 상시적으로 배치된 것으로 판별된 고정 시설물의 위치를 분석함과 아울러서, 누적된 환경 변경에 따른 변경 확률을 산출한다. 이에 의해, 추론부(214)에서 산출되는 변경 확률 분포 지도는 고정 시설물의 위치와 영역별 변경 확률을 반영할 수 있다. 추론부(214)는 누적 업데이트된 지도들에 대하여 기계 학습을 수행하여 변경 확률을 추론하며, 기계 학습은 예컨대, 딥러닝, CNN 등의 기법일 수 있다. 기계 학습은 최근 지도에 가까울수록 현 업데이트 당시의 환경과 유사하다는 점을 감안하여, 마지막으로 업데이트된 시간의 최직전 지도로 접근할수록 높은 가중치를 부여하여 누적 업데이트된 지도들에 학습을 수행할 수 있다. The inference unit 214 analyzes the accumulated updated maps to infer a change probability for each area. Specifically, the reasoning unit 214 analyzes the location of the fixed facility determined to be constantly disposed on the cumulatively updated map, and calculates a change probability according to the accumulated environment change. Accordingly, the change probability distribution map calculated by the inference unit 214 may reflect the location of the fixed facility and the change probability for each area. The inference unit 214 infers a change probability by performing machine learning on the accumulated updated maps, and the machine learning may be a technique such as deep learning or CNN. Considering that machine learning is similar to the environment at the time of the current update the closer it is to the recent map, the closer it is to the last map at the last updated time, the higher the weight is given, and learning can be performed on the accumulated updated maps. .
경로 추정부(216)는 고정 시설물의 위치를 회피하면서 변경 확률 분포 지도에서 최저의 변경 확률의 영역들을 서로 연결하여 추정된 최적의 주행 경로를 업데이트 요청시에 로봇(100)에 전달할 수 있다. The route estimator 216 may connect the regions with the lowest change probability in the change probability distribution map while avoiding the location of the fixed facility to transmit the estimated optimal travel route to the robot 100 when an update request is requested.
객체 분석부(206)는 카메라(118)로부터 획득된 공간의 영상 데이터로부터 지도의 위치별 시설물과 관련된 객체 정보를 분석한다. 객체 분석부(206)는 영상 데이터에 표현된 시설물의 특징점을 추출하며, 기계 학습된 이미지 데이터베이스의 객체와 특징점 등으로 대조하여 시설물의 종류를 추정한다. 시설물의 종류는 임시 부스, 벤치 등의 휴식 시설물, 매표소 등으로 구분될 수 있다. 객체 분석부(206)는 시설물의 종류 외에도 보다 정밀한 분석으로 객체의 색상, 표시된 텍스트, 질감 등을 추출하여 관련 특징들을 객체 정보로 포함시킬 수 있다. The object analysis unit 206 analyzes object information related to facilities for each location on the map from the image data of the space obtained from the camera 118 . The object analysis unit 206 extracts a feature point of a facility expressed in the image data, and estimates the type of the facility by comparing it with an object of the machine-learned image database and the feature point. The types of facilities may be divided into temporary booths, rest facilities such as benches, and ticket offices. The object analysis unit 206 may extract the color, displayed text, texture, etc. of the object through more precise analysis in addition to the type of facility, and include related features as object information.
객체 분석부(206)는 최직전 지도의 업데이트에 따라 환경 변경이 발생된 위치가 존재하는지 여부 및 최직전 지도에서 환경 변경이 발생되지 않은 위치에서 객체만이 변경되었는지 여부 중에 적어도 어느 하나가 발생되면, 발생한 경우에 따라 갱신된 객체 정보를 시설물의 위치와 연계한다. 환경 변경이 발생되지 않은 위치에서 객체만 변경되는 경우는 예컨대 2차원 포인트 클라우드의 공간 정보를 통해 실질적으로 동일한 형태로 인식된 시설물, 예컨대 임시 부스, 매표소 등이나, 시설물의 외벽을 통해 인식된 텍스트를 통해 기존 지도의 객체 정보와 상이한 행사명으로 인식되는 상황 등일 수 있다. 이에 따라, 동일한 위치에서 객체만이 변경되면, 갱신된 객체 정보는 변경된 객체의 상세 정보를 생성할 수 있다. 이 경우에, 행사 기획자가 임시 시설물이 위치되는 공간의 영역 등을 용이하게 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 객체 정보에 포함된 상세 정보 또는 상세 데이터에 의해 행사 종류 등까지도 파악할 수 있다. When at least one of whether there is a location where the environment change occurs according to the update of the last map and whether only the object is changed at the location where the environment change does not occur in the last map occurs, the object analysis unit 206 is In some cases, the updated object information is linked with the location of the facility. When only the object is changed at a location where the environment change does not occur, for example, a facility recognized in substantially the same shape through spatial information of a two-dimensional point cloud, such as a temporary booth, a ticket office, or text recognized through the exterior wall of the facility This may be a situation in which the object information of the existing map is recognized as a different event name. Accordingly, when only the object is changed at the same location, the updated object information may generate detailed information of the changed object. In this case, the event planner can not only easily check the area of the space where the temporary facility is located, but also the type of event based on detailed information or detailed data included in the object information.
이에 더하여, 객체 분석부(206)는 갱신된 객체 정보와 함께, 최직전 지도에서 갱신되지 않은 객체 정보와 함께, 객체 위치 정보로서의 랜드마크를 지도 저장부(202)에 저장된 업데이트 지도의 해당 시설물의 위치에 대응하여 기록한다. 랜드마크는 지도 생성 과정에서 생성된 해당 객체의 위치에 기초하여 산출될 수 있다. 제어 명령부(208)는 공간 이용자 또는 지도 서비스 제공자 등이 요청한 서비스를 로봇(100)에 해당 명령을 전송하고, 서비스에 따른 결과를 수신하여 서버(200)의 구성요소에서 결과에 따른 처리를 제어할 수 있다. In addition, the object analysis unit 206, together with the updated object information, together with the object information that has not been updated in the last map, the landmark as object location information of the corresponding facility of the updated map stored in the map storage unit 202 Record the corresponding location. The landmark may be calculated based on the location of the corresponding object generated during the map creation process. The control command unit 208 transmits a corresponding command to the robot 100 for a service requested by a space user or a map service provider, receives a result according to the service, and controls processing according to the result in components of the server 200 . can do.
서버 통신부(210)는 로봇(100)의 통신부(108)와 네트워크를 통해 통신하면서 양자 간의 데이터를 교환시킨다. The server communication unit 210 exchanges data between the communication unit 108 of the robot 100 while communicating through a network.
이하에서는, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 로봇을 이용한 지도 업데이트 방법에 적용되는 변경 확률 분포 지도의 생성 과정에 대해 설명하기로 한다. 도 4는 변경 확률 분포 지도를 생성하는 과정에 관한 순서도이다. 이는 클라우드 서버(200)의 변경 확률 분포 지도 생성부(204)에서 수행된다. 도 5는 변경 확률 분포 지도의 생성, 주행 경로 설정 및 주행 경로에 따른 업데이트를 지도 별로 예시한 도면이다. Hereinafter, a process of generating a change probability distribution map applied to a map update method using an autonomous driving robot according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5 . 4 is a flowchart illustrating a process of generating a change probability distribution map. This is performed by the change probability distribution map generator 204 of the cloud server 200 . 5 is a diagram illustrating generation of a change probability distribution map, setting of a driving route, and updating according to the driving route for each map.
먼저, 변경 확률 분포 지도 생성부(204)의 수집부(212)는 동일 공간에서 환경 변경에 의한 지도 갱신시마다 누적되며 업데이트된 지도들을 지도 저장부(202)로부터 수집한다(S405). First, the collection unit 212 of the change probability distribution map generation unit 204 collects accumulated and updated maps from the map storage unit 202 each time a map is updated due to an environment change in the same space (S405).
도 5(a)에서와 같이, 환경 변경에 의해 업데이트된 지도들이 수집되어 추론부(214)로 전달된다. As shown in FIG. 5( a ), maps updated by an environment change are collected and transmitted to the inference unit 214 .
다음으로, 추론부(214)는 누적 업데이트된 지도들을 기계 학습을 통해 분석하여 영역별 변경 확률을 추론하며, 상시적으로 배치된 것으로 판별된 고정 시설물의 위치를 분석한다(S410).Next, the inference unit 214 analyzes the accumulated updated maps through machine learning to infer the change probability for each area, and analyzes the location of the fixed facility determined to be constantly disposed ( S410 ).
변경 확률 변경 지도의 생성에서 활용되는 영역별 변경 확률은 지도 갱신의 횟수에 따라 영역마다 환경 변경 정도를 나타내는 것으로서, 공간의 복수 영역 중 하나의 영역에서 환경 변경이 발생한 경우라도, 지도는 업데이트되며 갱신 횟수도 증가한다. 영역별 변경 확률의 추론은 공간의 시설물의 위치와 형상을 포함하면서 누적 업데이트된 지도들을 하나의 공간 정보로 융합하고, 단일 공간 정보의 영역마다 2차원 포인트 클라우드의 변화 정도, 예컨대 포인트 클라우드에 따른 기하하적 형상 또는 복수의 특징점들이 동일한지 혹은 변동하는지 여부를 분석하고, 변화 정도와 갱신 횟수의 상관 관계를 이용하여 변경 확률이 도 5(b)와 같이, 영역마다 산출된다. Change probability The change probability for each area used in the generation of the change map indicates the degree of environmental change for each area according to the number of map updates. Even when an environment change occurs in one of a plurality of areas of the space, the map is updated and updated the number of times also increases. The inference of the change probability for each area fuses the accumulated updated maps into one spatial information while including the location and shape of the facilities in the space, and the degree of change of the two-dimensional point cloud for each area of the single spatial information, for example, according to the point cloud. Whether the shape or the plurality of feature points is the same or fluctuates is analyzed, and a change probability is calculated for each region using the correlation between the degree of change and the number of updates, as shown in FIG. 5( b ).
포인트 클라우드에 따른 기하하적 형상에 따른 변화로 해당 영역에서의 시설물의 위치 및/또는 형상 변경을 분석하는데 있어서, 기계 학습이 적용될 수 있다. 또한, 변화 정도와 갱신 횟수의 상관 관계를 추론함에 있어서도, 기계 학습이 적용되어 변경 확률이 영역마다 계산될 수 있다.기계 학습은 예컨대, 딥러닝, CNN 등의 기법일 수 있다. 기계 학습은 최근 지도에 가까울수록 현 업데이트 당시의 환경과 유사할 가능성이 높으므로, 누적 업데이트된 지도들이 융합된 공간 정보에 있어서, 최직전 지도로 접근할수록 높은 가중치를 부여하여 학습을 수행할 수 있다.In analyzing the change of the location and/or shape of the facility in the corresponding area due to the change according to the geometric shape according to the point cloud, machine learning may be applied. Also, in inferring the correlation between the degree of change and the number of updates, machine learning may be applied to calculate a change probability for each region. Machine learning may be a technique such as deep learning or CNN. Since machine learning is more likely to be similar to the environment at the time of the current update the closer it is to the recent map, in spatial information in which the accumulated updated maps are fused, learning can be performed by assigning a higher weight as it approaches the most recent map. .
도 5(b)에서와 같이, 누적된 업데이트 지도들의 기하를 매칭하여 하나의 공간 정보에 융합한 후에, 영역 별로 환경 변화에 따른 변경 확률(22)이 기계 학습에 의해 산출된다. 도 5(b)의 참조부호 22로 지시되는 산포 패턴은 해당 영역에서 시설물이 자주 변경하여 다른 영역보다 높은 변경 확률을 나타내며, 참조부호 24로 지시되는 산포 패턴은 다른 영역보다 낮은 변경 확률을 나타내는 것을 예시하고 있다. 도 5(b)에서 알 수 있듯이, 누적된 지도에서 위치 변경없이 상시적으로 설치된 고정 시설물의 위치도 분석된다. As shown in FIG. 5( b ), after matching the geometries of the accumulated updated maps and merging them into one piece of spatial information, the change probability 22 according to the environment change for each area is calculated by machine learning. The scattering pattern indicated by reference numeral 22 in FIG. 5(b) indicates that facilities in the corresponding area frequently change and thus exhibiting a higher change probability than other areas, and the scattering pattern indicated by reference number 24 indicates a lower change probability than other areas. is foreshadowing As can be seen from FIG. 5(b), the location of a fixed facility installed at all times without changing the location on the accumulated map is also analyzed.
이어서, 추론부(214)는 고정 시설물의 위치와 영역별 변경 확률이 반영된 변경 확률 분포 지도를 생성하여 지도 저장부(202)에 저장된다(S415).Next, the inference unit 214 generates a change probability distribution map in which the location of the fixed facility and the change probability for each area are reflected, and is stored in the map storage unit 202 ( S415 ).
이에 더하여, 경로 추정부(216)는 도 5(c)에서와 같이, 고정 시설물의 위치를 회피하면서 변경 확률 분포 지도에서 최저의 변경 확률의 영역들을 서로 연결하여 추정된 최적의 주행 경로(26)를 변경 확률 분포 지도에 미리 포함시킬 수 있다. In addition, the route estimator 216 connects the regions of the lowest change probability in the change probability distribution map while avoiding the location of the fixed facility as shown in FIG. can be included in advance in the change probability distribution map.
이하에서는, 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예로서 변경 확률 분포 지도에 기반한 주행 경로를 따라 지도 업데이트 방법에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, a map update method along a driving route based on a change probability distribution map as an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6 .
도 6은 본 발명의 일 실시예로서 변경 확률 분포 지도에 기반한 주행 경로를 따라 지도 업데이트 방법을 나타내는 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a map update method along a driving route based on a change probability distribution map as an embodiment of the present invention.
우선, 조작자의 지도 업데이트 요청을 접수한 제어 명령부(208)의 지시에 의해 로봇 제어부(130)가 구동부(106)를 제어하여 조작자가 지도 생성 및 업데이트를 희망하는 공간에서 로봇(100)의 주행을 시작한다(S605). First, the robot control unit 130 controls the driving unit 106 according to the instruction of the control command unit 208 that has received the operator's map update request, so that the robot 100 travels in a space where the operator desires to create and update the map. to start (S605).
다음으로, 지도 수신부(104)는 서버(200)의 지도 저장부(202)에 저장되어 있으며 마지막으로 업데이트된 최직전의 지도 및 공간의 변경 확률 분포 지도를 수신한다(S610). 변경 확률 분포 지도는 공간에서 누적된 환경 변경에 따른 영역별 변경 확률과 고정 시설물의 위치가 반영될 수 있다. 변경 확률 분포 지도는 경로 추정부(216)에 의해 추정된 최적의 주행 경로도 포함될 수 있다. Next, the map receiving unit 104 receives the last updated map and the spatial change probability distribution map stored in the map storage unit 202 of the server 200 ( S610 ). The change probability distribution map may reflect the change probability for each area according to the accumulated environmental change in the space and the location of the fixed facility. The change probability distribution map may also include the optimal driving path estimated by the path estimator 216 .
이어서, 초기 위치 추정부(120)는 로봇(100)의 주행 개시 지점에서 생성된 지도와 지도 수신부(104)로부터 수신된 최직전 지도 간의 스캔 매칭에 의해 로봇(100)의 초기 위치를 추정한다(S615). Next, the initial position estimator 120 estimates the initial position of the robot 100 by scan matching between the map generated at the starting point of the robot 100 and the most recent map received from the map receiving unit 104 ( S615).
스캔 매칭은 양 지도 간의 상대적인 회전, 이동 등과 같은 지도의 기하학적 매칭 과정일 수 있다. Scan matching may be a geometric matching process of maps such as relative rotation and movement between two maps.
다음으로, 로봇(100)의 경로 설정부(122)는 변경 확률 분포 지도에 기초하여 고정 시설물을 회피하면서 최저의 변경 확률의 영역을 서로 연결한 주행 경로를 설정한다(S620).Next, the route setting unit 122 of the robot 100 sets a travel route connecting the areas of the lowest change probability while avoiding fixed facilities based on the change probability distribution map (S620).
주행 경로의 설정은 경로 설정부(122)에 의해 실행될 수도 있으며, 서버(200)의 경로 추정부(216)에서 이미 추정된 주행 경로를 기반으로 수행될 수도 있다. 주행 경로(26)는 도 5(c)에 예시된 바와 같이 설정될 수 있다. 경로 설정부(122)는 최초 설정된 주행 경로 상에서 장애물이 있는 경우에 중간 노드들 간의 이동에 적합한 수정 주행 경로를 결정할 수 있다. The setting of the travel route may be executed by the route setting unit 122 or may be performed based on the travel route already estimated by the route estimation unit 216 of the server 200 . The travel route 26 may be set as illustrated in FIG. 5( c ). The path setting unit 122 may determine a modified driving path suitable for movement between intermediate nodes when there is an obstacle on the initially set driving path.
이어서, 지도 처리부(126)는 로봇(100)의 주행 중에 2차원 레이저 스캐너(112)의 공간에 대한 스캐닝에 의해 획득되는 2차원 포인트 클라우드에 기반한 공간 정보로부터 지도를 생성한다(S625). 지도의 생성에서 발생하는 파티클 필터링 및 오도메트리 정보 등과 관련된 오차 보정 결과는 센싱 데이터 처리부(124)로부터 수신하여 지도에 반영한다. 지도 처리부(126)는 2차원 포인트 클라우드에 기반한 공간 정보를 2차원 격자(grid) 형태로 투영하여 지도를 생성할 수 있다.Then, the map processing unit 126 generates a map from the spatial information based on the two-dimensional point cloud obtained by scanning the space of the two-dimensional laser scanner 112 while the robot 100 is running (S625). The error correction results related to particle filtering and odometry information generated in the map generation are received from the sensing data processing unit 124 and reflected on the map. The map processing unit 126 may generate a map by projecting spatial information based on the two-dimensional point cloud in the form of a two-dimensional grid.
다음으로, 업데이트부(128)는 생성된 지도를 최직전 지도와 비교한 결과(S630), 시설물을 포함한 환경 변화를 인지하면, 생성된 지도로 최직전 지도를 업데이트한다(S635). 또한, 업데이트부(128)는 지도의 업데이트 이벤트를 서버(200)로 통지하면서 업데이트된 지도를 서버(200)로 전송하여 지도 저장부(202)에 해당 공간의 이전의 지도들과 함께 누적 저장한다.Next, the update unit 128 compares the generated map with the most recent map ( S630 ), and when recognizing a change in the environment including facilities, updates the most recent map with the generated map ( S635 ). In addition, the update unit 128 transmits the updated map to the server 200 while notifying the server 200 of the update event of the map, and accumulates and stores the map in the map storage unit 202 together with previous maps of the corresponding space. .
본 실시예에 따르면, 기존에 갱신시마다 누적된 공간의 지도에서 영역마다 산출한 시설물의 가변 빈도와 관련된 영역별 변경 확률 분포 등에 기반한 주행 경로에 따라 자율주행 로봇의 업데이트를 실행함으로써, 지도 업데이트의 효율성 및 편의성을 향상시킬 수 있다. 공공 장소, 컨벤션 등의 공간에서 시설물의 변경이 빈번하게 발생하는 영역은 도 5(b)에서와 같이 상당 정도 동일하다는 점을 추론할 수 있어, 이를 감안하여 시설물이 설치 빈도가 매우 낮은 영역으로 지도 업데이트의 주행 경로를 설정하면, 시설물의 회피 동작 또는 변경된 시설물로의 장거리 이동 등으로 인한 업데이트의 불필요한 시간 소요를 방지할 수 있다. 또한, 로봇(100)이 환경의 변경 확률이 높은 영역에 인접하여 주행함으로써, 2차원 레이저 스캐너(112)가 변경 확률이 높은 영역에서 변화된 시설물을 보다 정밀하게 스캐닝 하여 2차원 포인트 클라우드의 정밀도가 양호하게 된다. According to this embodiment, by executing the update of the autonomous driving robot according to the driving route based on the change probability distribution for each area related to the variable frequency of the facilities calculated for each area in the map of the space accumulated at each update, the efficiency of the map update is executed. and convenience may be improved. It can be inferred that the area where changes of facilities occur frequently in public places, conventions, etc. are substantially the same as in FIG. 5(b). By setting the driving route of the update, it is possible to prevent unnecessary time consumption of the update due to the avoidance operation of the facility or the long-distance movement to the changed facility. In addition, since the robot 100 runs adjacent to an area with a high probability of changing the environment, the 2D laser scanner 112 more precisely scans the changed facilities in the area with a high probability of change, so that the precision of the 2D point cloud is good will do
이하에서는, 도 7a 및 도 7b를 참조하여 본 발명의 다른 실시예로서, 시설물에 부착된 위치 알림 장치와 연계된 지도 업데이트 방법에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, a map update method associated with a location notification device attached to a facility as another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7A and 7B .
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예로서, 시설물에 부착된 위치 알림 장치와 연계된 지도 업데이트 방법을 나타내는 순서도이다. 본 실시예에서는 도 6과 실질적 동일한 단계에 대한 상세한 설명은 생략하고, 차이점을 위주로 설명한다. 이에 따라, 도 7a의 S705~S725 단계는 도 6의 S605~S625 단계와 실질적으로 동일하여 생략하고, 차이점을 갖는 도 7b를 위주로 설명한다. 7A and 7B are flowcharts illustrating a map update method associated with a location notification device attached to a facility according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, a detailed description of the steps substantially identical to those of FIG. 6 will be omitted, and differences will be mainly described. Accordingly, steps S705 to S725 of FIG. 7A are substantially the same as steps S605 to S625 of FIG. 6 and thus will be omitted, and FIG. 7B with differences will be mainly described.
도 7b에서, 외부 검지부(116)는 유동가능한 시설물에 부착된 위치 알림 장치로부터 송출되는 신호를 감지하며, 감지된 신호에 따라 로봇(100)과 유동 시설물 간의 거리를 계측하여 시설물의 위치 변경 여부를 검지한다(S730). In FIG. 7B, the external detection unit 116 detects a signal transmitted from a location notification device attached to a movable facility, and measures the distance between the robot 100 and the floating facility according to the detected signal to determine whether the location of the facility is changed. is detected (S730).
유동가능한 시설물은 기둥, 벽, 상시적인 구조물과 같은 고정 시설물과 달리, 임시 부스, 임시 휴식 시설물, 임시 매표소, 각종 대형 장식물 등일 수 있다.The movable facility may be a temporary booth, a temporary resting facility, a temporary ticket office, various large decorations, and the like, unlike a fixed facility such as a column, a wall, or a permanent structure.
도 8은 자율주행 로봇이 위치 알림 장치를 통해 시설물의 위치 변경을 인지한 것을 예시한 도면이다. 8 is a diagram illustrating that the autonomous driving robot recognizes a change in the location of a facility through a location notification device.
도 8과 같이, 위치 알림 장치(302)는 로봇(100)이 소정 거리 범위에 접근한 경우에 시설물(300)을 인지가능한 모듈을 구비하며, 모듈은 근거리 무선 통신 모듈, 적외선 신호 송출 모듈, 초음파 송출 모듈, RF 신호 송출 모듈, 광대역 신호 송출 모듈, 지그비 신호 송출 모듈, 레이저 신호 모듈 중 적어도 어느 하나일 수 있다.As shown in FIG. 8 , the location notification device 302 includes a module capable of recognizing the facility 300 when the robot 100 approaches a predetermined distance range, and the module includes a short-range wireless communication module, an infrared signal transmission module, and an ultrasonic wave. It may be at least one of a transmission module, an RF signal transmission module, a broadband signal transmission module, a Zigbee signal transmission module, and a laser signal module.
외부 검지부(116)는 위치 알림 장치(302)가 부착된 시설물(300)과 통신 가능한 거리 범위로 로봇(100)이 투입되면, 상술한 모듈의 신호를 수신하여 상대적 거리를 산출한다. When the robot 100 is put into a communication distance range with the facility 300 to which the location notification device 302 is attached, the external detection unit 116 receives the signal of the above-described module and calculates a relative distance.
검지한 결과, 외부 알림 장치가 부착된 시설물이 위치 변경되면, 경로 설정부(122)는 시설물의 위치 변경과 같은 환경 변화를 보다 신속하게 획득하도록 위치 변경된 시설물 측으로 주행 경로를 변경한다(S735). As a result of the detection, when the location of the facility to which the external notification device is attached is changed, the route setting unit 122 changes the driving route toward the location-changed facility to more quickly acquire environmental changes such as the location change of the facility ( S735 ).
이에 더하여, 외부 검지부(116)는 지도 생성 중에 제작된 지도 내에서 시설물의 위치를 파악하여 지도 처리부(126) 및 업데이트부(128)에 전달할 수 있다.In addition, the external detection unit 116 may determine the location of the facility in the map produced during map generation and transmit it to the map processing unit 126 and the update unit 128 .
한편, 업데이트부(128)는 위치 알림 장치가 미부착된 시설물을 포함한 공간의 환경 변화 여부를 판단한다(S740). 이는 S630 단계와 실질적으로 동일하며, 업데이트부(128)가 생성된 지도를 최직전 지도와 비교하여 미부착 시설물의 변경을 검출한다. Meanwhile, the update unit 128 determines whether the environment of the space including the facility to which the location notification device is not attached has changed (S740). This is substantially the same as step S630, and the update unit 128 compares the generated map with the most recent map to detect a change in the unattached facility.
S735 단계 및 S740 단계의 Y로 이행되면, 업데이트부(128)는 생성된 지도로 최직전 지도를 업데이트하며, 업데이트된 지도를 서버(200)로 전송하여 지도 저장부(202)에 해당 공간의 이전의 지도들과 함께 누적 저장한다(S745).When shifting to Y in steps S735 and S740, the update unit 128 updates the most recent map with the generated map, transmits the updated map to the server 200, and transfers the space to the map storage unit 202 It is accumulated and stored together with the maps of (S745).
도 7a 및 도 7b에 따른 실시예에서는 위치 알림 장치(302)가 부착된 시설물(300)의 위치 변경을 감지한 경우에, 경로 설정부(122)가 위치 변경된 시설물 측으로 주행 경로를 변경하는 S735 단계를 포함하고 있다. 그러나, 다른 실시예에서는 S735 단계에 따른 주행 경로의 변경없이 외부 검지부(116)에 의해 산출된 거리와 애초의 주행 경로에 따라 획득된 위치 변경의 시설물(300)의 2차원 포인트 클라우드에 기반하여, 적어도 위치 변경된 시설물(300)을 반영하여 생성된 지도로 최직전 지도를 업데이트할 수도 있다. In the embodiment according to FIGS. 7A and 7B , when the location notification device 302 detects a change in the location of the attached facility 300, the route setting unit 122 changes the driving route to the location of the facility 300, step S735 contains However, in another embodiment, based on the distance calculated by the external detection unit 116 without changing the travel route according to step S735 and the two-dimensional point cloud of the facility 300 of the location change obtained according to the original travel route, The most recent map may be updated with a map generated by reflecting at least the location-changed facility 300 .
이하에서는, 도 9를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예로서, 주변 환경으로부터 획득된 영상 데이터에 기초한 시설물의 객체 정보를 지도에 편입하는 과정에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, a process of incorporating object information of a facility based on image data obtained from a surrounding environment into a map will be described as another embodiment of the present invention with reference to FIG. 9 .
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 주변 환경으로부터 획득된 영상 데이터에 기초한 시설물의 객체 정보 및 객체 위치 정보로서의 랜드마크를 지도에 편입하는 과정을 나타내는 순서도이다. 9 is a flowchart illustrating a process of incorporating a landmark as object information and object location information of a facility based on image data obtained from a surrounding environment into a map as another embodiment of the present invention.
우선, 카메라(118)는 로봇(100)의 도 6, 도 7a, 도 7b 및 도 10에 따른 주행에 따른 지도 생성 중에 시설물을 포함한 공간 정보의 영상 데이터를 획득하여 클라우드 서버(200)의 객체 분석부(206)에 전송한다(S905). First, the camera 118 acquires image data of spatial information including facilities during map generation according to the driving of the robot 100 according to FIGS. 6, 7A, 7B and 10 , and analyzes the object of the cloud server 200 . It is transmitted to the unit 206 (S905).
다음으로, 객체 분석부(206)는 기계 학습에 의해 지도의 위치별 시설물과 관련된 객체 정보를 분석한다(S910). Next, the object analysis unit 206 analyzes object information related to facilities by location on the map by machine learning (S910).
객체 분석부(206)는 영상 데이터에 표현된 시설물의 특징점을 추출하며, 기계 학습된 이미지 데이터베이스의 객체와 특징점 등으로 대조하여 시설물의 종류를 추정한다. 시설물의 종류는 임시 부스, 벤치 등의 휴식 시설물, 매표소 등으로 구분될 수 있다. 객체 분석부(206)는 시설물의 종류 외에도 보다 정밀한 분석으로 객체의 색상, 표시된 텍스트, 질감 등을 추출하여 관련 특징들을 객체 정보로 포함시킬 수 있다. The object analysis unit 206 extracts a feature point of a facility expressed in the image data, and estimates the type of the facility by comparing it with an object of the machine-learned image database and the feature point. The types of facilities may be divided into temporary booths, rest facilities such as benches, and ticket offices. The object analysis unit 206 may extract the color, displayed text, texture, etc. of the object through more precise analysis in addition to the type of facility, and include related features as object information.
다음으로, 객체 분석부(206)는 최직전 지도의 업데이트에 따라 환경 변경이 발생된 위치가 존재하는지 여부 및 최직전 지도에서 환경 변경이 발생되지 않은 위치에서 객체만 변경되었는지 여부 중에 적어도 어느 하나가 발생한지를 판단한다(S915).Next, the object analysis unit 206 determines whether at least one of whether there is a location where the environment change occurs according to the update of the last map and whether only the object is changed in the location where the environment change does not occur in the last map It is determined whether it has occurred (S915).
환경 변경이 발생되지 않은 위치에서 객체만 변경되는 경우는 예컨대 2차원 포인트 클라우드의 공간 정보를 통해 실질적으로 동일한 형태로 인식된 시설물, 예컨대 임시 부스, 매표소 등이나, 시설물의 외벽을 통해 인식된 텍스트를 통해 기존 지도의 객체 정보와 상이한 행사명으로 인식되는 상황 등일 수 있다.When only the object is changed at a location where the environment change does not occur, for example, a facility recognized in substantially the same shape through spatial information of a two-dimensional point cloud, such as a temporary booth, a ticket office, or text recognized through the exterior wall of the facility It may be a situation in which the object information of the existing map is recognized as a different event name through the
상술한 2 개의 상황 중 적어도 하나가 발생한 경우, 객체 분석부(206)는 갱신된 객체 정보와 함께, 객체 위치 정보로서의 랜드마크를 시설물의 위치와 연계한다(S920). 랜드마크는 도 6, 도 7a, 도 7b 및 도 10에 따른 지도 생성 과정에서 생성된 해당 객체의 위치에 기초하여 산출될 수 있다. When at least one of the above two situations occurs, the object analysis unit 206 associates the landmark as the object location information with the location of the facility together with the updated object information ( S920 ). The landmark may be calculated based on the location of the corresponding object generated in the map generation process according to FIGS. 6, 7A, 7B, and 10 .
객체 분석부(206)는 갱신된 객체 정보, 랜드마크와 함께, 최직전 지도에서 갱신되지 않은 객체 정보, 랜드마크를 지도 저장부(202)에 저장된 업데이트 지도의 해당 시설물의 위치에 대응하여 기록한다. The object analysis unit 206 records the object information and landmarks that have not been updated in the last map along with the updated object information and landmarks in correspondence with the location of the corresponding facility in the updated map stored in the map storage unit 202 . .
본 실시예에 따르면, 공간에서 환경이 자주 가변되는 영역을 추출함과 아울러서, 해당 영역에 위치되는 객체의 정보를 파악하여, 공간의 활용 경향성을 파악할 수 있다. According to the present embodiment, it is possible to extract a region in which an environment is frequently changed from a space, and grasp information on an object located in the corresponding region, thereby identifying a space utilization tendency.
이하에서는, 도 10 및 도 11을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예로서, 지도의 일부 지역이 변경된 경우의 지도 업데이트 방법에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, as another embodiment of the present invention with reference to FIGS. 10 and 11 , a map update method when a partial area of a map is changed will be described.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 지도의 일부 지역이 변경된 경우의 지도 업데이트 방법을 나타내는 순서도이다. 도 11은 일부 영역이 삭제된 최직전 지도 및 삭제 영역이 업데이트된 지도를 예시한 도면이다. 10 is a flowchart illustrating a map update method when a partial region of a map is changed as another embodiment of the present invention. 11 is a diagram exemplifying a previous map in which a partial area is deleted and a map in which a deleted area is updated.
우선, 기존 제작된 지도에서 일부 지역의 환경 변화를 인지하고 있는 조작자의 요청에 따라, 지도 저장부(202)는 기존의 최직전 지도에서 요청한 일부 지역을 삭제한다(S1005). First, in response to a request of an operator who is aware of changes in the environment of some areas in an existing map, the map storage unit 202 deletes some areas requested from the previous most recent map (S1005).
도 11(a)와 같이, 조작자가 서버(200)에 요청하여 업데이트가 필요한 지역을 삭제하고, 불필요한 지역은 유지시킨다. As shown in FIG. 11A , the operator requests the server 200 to delete a region requiring an update, and maintains an unnecessary region.
다음으로, 조작자가 로봇(100)을 삭제된 지역 부근의 미삭제 지역으로 추정되는 위치에 배치시킨 후에 주행을 요청하면, 제어 명령부(208)의 지시에 의해 로봇 제어부(130)가 구동부(106)를 제어하여 조작자가 배치시킨 위치에서 로봇(100)의 주행을 시작한다(S1010). Next, when the operator requests driving after placing the robot 100 in a position estimated to be an undeleted area near the deleted area, the robot control unit 130 controls the driving unit 106 according to the instruction of the control command unit 208 . ) to start the driving of the robot 100 at the position placed by the operator (S1010).
이어서, 지도 수신부(104)는 서버(200)의 지도 저장부(202)에 저장된 공간의 변경 확률 분포 지도와 함께, 일부 지역이 삭제되어 저장된 최직전의 업데이트 지도를 수신한다(S1015). 변경 확률 분포 지도는 S610 단계에서 설명과 실질적으로 동일하다. Next, the map receiving unit 104 receives the latest updated map in which some regions are deleted and stored together with the change probability distribution map of the space stored in the map storage unit 202 of the server 200 ( S1015 ). The change probability distribution map is substantially the same as described in step S610.
이어서, 초기 위치 추정부(120)는 로봇(100)의 미삭제 지역의 위치에서 생성된 지도와 지도 수신부(104)로부터 수신된 최직전 지도 간의 스캔 매칭에 의해 로봇(100)의 초기 위치를 추정한다(S1020). Next, the initial position estimator 120 estimates the initial position of the robot 100 by scan matching between the map generated at the location of the undeleted area of the robot 100 and the most recent map received from the map receiving unit 104 . do (S1020).
다음으로, 경로 설정부(122)는 삭제된 지역의 변경 확률 분포 지도에 기초하여 고정 시설물을 회피하면서 최저의 변경 확률의 영역을 서로 연결한 주행 경로를 설정한다(S1025).Next, the route setting unit 122 sets a driving route connecting the regions with the lowest change probability while avoiding fixed facilities based on the change probability distribution map of the deleted area (S1025).
삭제된 지역에서도 변경 확률 분포 지도에 기반하여 주행 경로를 설정하는 이유는 해당 지역에서 시설물의 변경이 빈번하게 발생하는 영역이 변경 확률 분포 지도에 나타나는 영역일 가능성이 상당히 높은데 기인한다. The reason for setting the driving route based on the change probability distribution map even in the deleted area is that it is highly likely that the area where the change of facilities occurs frequently in the corresponding area is the area that appears on the change probability distribution map.
이어서, 지도 처리부(126)는 로봇(100)이 삭제 지역에 진입한지 여부를 판단하여(S1030), 진입으로 판별되면, 삭제 지역부터 주변 환경에 대한 2차원 레이저 스캐너(112)의 스캐닝으로 획득된 2차원 포인트 클라우드에 기반한 공간 정보를 생성하여, 지도를 생성하며, 업데이트부(128)는 도 11(b)에서와 같이, 최직전 지도에서 삭제된 지역을 생성된 지도로 결합한다(S1035). Subsequently, the map processing unit 126 determines whether the robot 100 has entered the deletion area (S1030), and when it is determined that the entry is entered, the 2D laser scanner 112 scans the surrounding environment from the deletion area. A map is generated by generating spatial information based on a two-dimensional point cloud, and the updater 128 combines the region deleted from the previous map into the generated map as shown in FIG. 11(b) (S1035).
또한, 업데이트부(128)는 지도 결합으로 인한 업데이트 이벤트를 서버(200)로 통지하면서 업데이트된 지도를 서버(200)로 전송하여 지도 저장부(202)에 해당 공간의 이전의 지도들과 함께 누적 저장한다.In addition, the update unit 128 transmits the updated map to the server 200 while notifying the server 200 of an update event due to map combination, and accumulates it in the map storage unit 202 together with previous maps of the corresponding space. Save.
본 실시예에 따르면, 지도 서비스 제공자가 공간의 일부 지역에 대한 환경 변화를 명확하게 인지하고 있는 경우에, 변화가 발생한 지역부터 지도의 업데이트를 개시하여 업데이트의 효율성과 정밀도를 보다 증대시킬 수 있다. According to the present embodiment, when the map service provider clearly recognizes the environmental change in a part of the space, the update efficiency and precision of the update can be further increased by starting the map update from the area where the change occurs.
한편, 이상의 실시예들에서는 주로 실내 공간의 지도 업데이트를 예시하여 설명하고 있다. 그러나 이상에서 설명한 본 실시예들은 공간이 고정 시설물과 유동 시설물이 포함된 구조물을 갖는 공간이라면 적용가능하다. 구체적으로, 실내외 구조물을 갖는 공간에서 조작자가 희망하는 실내 및 실외 중 적어도 어느 하나에 대해 자율주행 로봇(100)이 주행하면서 본 실시예들에 따른 지도 생성 및 업데이트가 가능하다. 물론, 본 실시예들은 임시 가판대와 같은 유동 시설물 및 고정 시설물이 혼재된 특정 범위의 실외 장소에서도 적용될 수 있다. Meanwhile, in the above embodiments, the map update of the indoor space is mainly described as an example. However, the present embodiments described above are applicable if the space is a space having a structure including a fixed facility and a moving facility. Specifically, it is possible to create and update a map according to the present embodiments while the autonomous driving robot 100 drives for at least one of indoor and outdoor desired by the operator in a space having indoor and outdoor structures. Of course, the present embodiments may also be applied to an outdoor place in a specific range in which floating facilities and fixed facilities, such as a temporary kiosk, are mixed.
본 개시의 예시적인 방법들은 설명의 명확성을 위해서 동작의 시리즈로 표현되어 있지만, 이는 단계가 수행되는 순서를 제한하기 위한 것은 아니며, 필요한 경우에는 각각의 단계가 동시에 또는 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 본 개시에 따른 방법을 구현하기 위해서, 예시하는 단계에 추가적으로 다른 단계를 포함하거나, 일부의 단계를 제외하고 나머지 단계를 포함하거나, 또는 일부의 단계를 제외하고 추가적인 다른 단계를 포함할 수도 있다.Example methods of the present disclosure are expressed as a series of operations for clarity of description, but this is not intended to limit the order in which the steps are performed, and if necessary, each step may be performed simultaneously or in a different order. In order to implement the method according to the present disclosure, other steps may be included in addition to the illustrated steps, steps may be excluded from some steps, and/or other steps may be included except for some steps.
본 개시의 다양한 실시 예는 모든 가능한 조합을 나열한 것이 아니고 본 개시의 대표적인 양상을 설명하기 위한 것이며, 다양한 실시 예에서 설명하는 사항들은 독립적으로 적용되거나 또는 둘 이상의 조합으로 적용될 수도 있다.Various embodiments of the present disclosure do not list all possible combinations, but are intended to describe representative aspects of the present disclosure, and the details described in various embodiments may be applied independently or in combination of two or more.
또한, 본 개시의 다양한 실시 예는 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 그들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 범용 프로세서(general processor), 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다. In addition, various embodiments of the present disclosure may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof. For implementation by hardware, one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), Programmable Logic Devices (PLDs), Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), general purpose It may be implemented by a processor (general processor), a controller, a microcontroller, a microprocessor, and the like.
본 개시의 범위는 다양한 실시 예의 방법에 따른 동작이 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행되도록 하는 소프트웨어 또는 머신-실행가능한 명령들(예를 들어, 운영체제, 애플리케이션, 펌웨어(firmware), 프로그램 등), 및 이러한 소프트웨어 또는 명령 등이 저장되어 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행 가능한 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체(non-transitory computer-readable medium)를 포함한다. The scope of the present disclosure includes software or machine-executable instructions (eg, operating system, application, firmware, program, etc.) that cause an operation according to the method of various embodiments to be executed on a device or computer, and such software or and non-transitory computer-readable media in which instructions and the like are stored and executed on a device or computer.

Claims (10)

  1. 공간에서 누적된 환경 변경에 따른 영역 별 변경 확률을 갖는 변경 확률 분포 지도에 기초하여 자율주행 로봇의 주행 경로를 설정하는 단계; setting a driving path of the autonomous driving robot based on a change probability distribution map having a change probability for each area according to an accumulated environment change in space;
    상기 주행 경로에 따라 2차원 레이저 스캐너에 의해 획득된 공간 정보로 지도를 생성하는 단계; 및 generating a map with spatial information obtained by a two-dimensional laser scanner according to the driving route; and
    상기 생성된 지도에서 기존 지도와 상이한 환경 변경을 인지하면, 상기 생성된 지도로 상기 기존 지도를 업데이트하는 단계를 포함하되, When recognizing an environment change different from the existing map in the generated map, updating the existing map with the generated map;
    업데이트 지도는 업데이트 당시의 환경 변경과 관련되어 갱신된 객체 정보와 함께, 기존 지도에서 갱신되지 않은 객체 정보를 상기 영역과 연계하여 포함하며, 상기 객체 정보는 상기 공간에 위치된 시설물의 상세 정보를 포함하고, The updated map includes object information that has not been updated in the existing map along with object information updated in relation to the environment change at the time of update in connection with the area, and the object information includes detailed information of facilities located in the space and,
    상기 주행 경로를 설정하는 단계 전에, Before setting the driving route,
    상기 공간의 일부 지역의 환경 변화를 인지한 조작자에 의해 최신으로 업데이트된 최직전 지도에서 상기 환경 변화와 관련된 일부 지역의 삭제 요청을 접수하는 단계와, Receiving a request for deletion of a partial area related to the environmental change in the most recently updated last map by an operator who has recognized the environmental change in the partial area of the space;
    상기 지도에서 삭제된 지역 부근의 미삭제 지역으로 추정되는 위치에서 상기 로봇의 주행 개시 요청을 접수하는 단계를 포함하고, Receiving a request to start driving of the robot at a location estimated to be an undeleted area near the area deleted from the map,
    상기 주행 경로를 설정하는 단계는 상기 변경 확률 분포 지도의 삭제된 지역에서 최저의 변경 확률의 영역들을 연결하여 상기 주행 경로를 설정하고, In the step of setting the driving path, the driving path is set by connecting the regions of the lowest change probability in the deleted region of the change probability distribution map,
    상기 지도를 생성하는 단계는 상기 로봇이 상기 삭제된 지역에 진입하는 경우에 실행되며, 상기 업데이트하는 단계는 상기 미삭제된 지역의 기존 지도와 상기 삭제된 지역에 대해 업데이트되어 생성된 지도를 결합하는 자율주행 로봇을 이용한 지도 업데이트 방법. The step of generating the map is executed when the robot enters the deleted area, and the step of updating is a combination of an existing map of the undeleted area and a map generated and updated for the deleted area. How to update a map using an autonomous robot.
  2. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 주행 경로를 설정하는 단계는 상기 변경 확률 분포 지도에서 최저의 변경 확률의 영역들을 연결하여 상기 주행 경로를 설정하는 자율주행 로봇을 이용한 지도 업데이트 방법.The setting of the driving route is a map update method using an autonomous driving robot for setting the driving route by connecting regions with the lowest change probability in the change probability distribution map.
  3. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 주행 경로를 설정하는 단계 전에, 상기 변경 확률 분포 지도를 생성하는 단계를 더 포함하고, Before setting the driving route, the method further comprises generating the change probability distribution map,
    상기 변경 확률 분포 지도를 생성하는 단계는, The step of generating the change probability distribution map comprises:
    상기 공간의 누적된 환경 변경에 의한 지도 갱신시마다 누적되어 업데이트된 지도들을 수집하는 단계,collecting the accumulated and updated maps each time the map is updated due to the accumulated environment change of the space;
    누적 업데이트된 지도들을 분석하여 상기 영역별 변경 확률을 추론하는 단계, 및 inferring a change probability for each area by analyzing the cumulatively updated maps; and
    상기 영역별 변경 확률이 반영된 상기 변경 확률 분포 지도를 작성하는 단계를 포함하는 자율주행 로봇을 이용한 지도 업데이트 방법.and creating the change probability distribution map in which the change probability for each area is reflected.
  4. 제 3 항에 있어서, 4. The method of claim 3,
    상기 영역별 변경 확률을 추론하는 단계는 상기 누적 업데이트된 지도들에 대하여 기계 학습을 수행하고, 상기 기계 학습은 마지막으로 업데이트된 시간의 최직전 지도로 접근할수록 높은 가중치를 부여하여 상기 누적 업데이트된 지도들에 학습을 수행하는 자율주행 로봇을 이용한 지도 업데이트 방법.In the step of inferring the change probability for each area, machine learning is performed on the accumulated updated maps, and the machine learning is performed by assigning a higher weight to the accumulated updated map as it approaches the most recent map of the last updated time. A map update method using an autonomous driving robot that performs learning on the field.
  5. 제 3 항에 있어서, 4. The method of claim 3,
    상기 영역별 변경 확률을 추론하는 단계는 상기 누적 업데이트된 지도에서 상시적으로 배치된 것으로 판별된 고정 시설물의 위치를 분석함과 아울러서, 상기 누적된 환경 변경에 따른 변경 확률을 산출하며, 상기 변경 확률 분포 지도는 상기 고정 시설물의 위치와 상기 영역별 변경 확률이 반영되는 자율주행 로봇을 이용한 지도 업데이트 방법.The step of inferring the change probability for each area analyzes the location of the fixed facility determined to be constantly disposed on the accumulated updated map, and calculates the change probability according to the accumulated environment change, and the change probability The distribution map is a map update method using an autonomous driving robot in which the location of the fixed facility and the change probability for each area are reflected.
  6. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 지도를 생성하는 단계는 위치 알림 장치가 부착된 시설물의 위치 변경을 감지하여 상기 지도를 생성하고, 상기 기존 지도를 업데이트 단계는 상기 위치 알림 장치에 의해 상기 위치 변경을 감지한 시설물을 적어도 반영하여 생성된 지도로 상기 기존 지도를 업데이트하는 자율주행 로봇을 이용한 지도 업데이트 방법.In the step of generating the map, the map is generated by detecting the location change of the facility to which the location notification device is attached, and the updating of the existing map reflects at least the facility detecting the location change by the location notification device A map update method using an autonomous driving robot that updates the existing map with the generated map.
  7. 제 6 항에 있어서, 7. The method of claim 6,
    상기 지도를 생성하는 단계는 상기 위치 알림 장치가 부착된 시설물의 위치 변경을 감지한 경우에, 상기 주행 경로는 상기 위치 변경된 시설물 측으로 주행 경로를 변경하는 자율주행 로봇을 이용한 지도 업데이트 방법.In the generating of the map, when a change in the location of the facility to which the location notification device is attached is detected, the travel route changes the travel route toward the facility where the location is changed. A map update method using an autonomous driving robot.
  8. 제 6 항에 있어서,7. The method of claim 6,
    상기 위치 알림 장치는 상기 로봇이 소정 거리 범위에 접근한 경우에 상기 시설물을 인지가능한 모듈을 구비하며, 상기 모듈은 근거리 무선 통신 모듈, 적외선 신호 송출 모듈, 초음파 송출 모듈, RF 신호 송출 모듈, 광대역 신호 송출 모듈, 지그비 신호 송출 모듈, 레이저 신호 모듈 중 적어도 어느 하나인 자율주행 로봇을 이용한 지도 업데이트 방법.The location notification device includes a module capable of recognizing the facility when the robot approaches a predetermined distance range, and the module includes a short-range wireless communication module, an infrared signal transmission module, an ultrasonic transmission module, an RF signal transmission module, and a broadband signal. A map update method using an autonomous driving robot that is at least one of a transmission module, a Zigbee signal transmission module, and a laser signal module.
  9. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 지도를 생성하는 단계는 시설물을 포함한 공간 정보의 영상 데이터를 획득하는 단계를 더 포함하고, Generating the map further includes acquiring image data of spatial information including facilities,
    상기 지도를 생성하는 단계 후에, After generating the map,
    상기 영상 데이터로부터 상기 지도의 위치별 시설물과 관련된 객체 정보를 분석하는 단계, 및 analyzing object information related to facilities by location of the map from the image data; and
    상기 기존 지도의 업데이트에 따라 환경 변경이 발생된 위치의 존재 및 상기 기존 지도에서 상기 환경 변경이 미발생된 위치에서의 객체의 변경 중 적어도 어느 하나가 충족되면, 충족된 적어도 어느 하나에 따라 갱신된 객체 정보와 함께, 갱신된 객체 위치 정보로서의 랜드마크를 시설물의 위치와 연계하여 편입하는 단계를 더 포함하는 자율주행 로봇을 이용한 지도 업데이트 방법.When at least one of the existence of the location where the environment change occurs according to the update of the existing map and the change of the object at the location where the environment change does not occur in the existing map are satisfied, the updated according to the satisfied at least one The map update method using the autonomous driving robot further comprising the step of incorporating the landmark as the updated object location information together with the object information in association with the location of the facility.
  10. 자율주행 로봇 및 클라우드 서버를 이용한 지도 업데이트 시스템에 있어서, In a map update system using an autonomous driving robot and a cloud server,
    상기 자율주행 로봇은,The autonomous driving robot is
    공간에서 누적된 환경 변경에 따른 영역 별 변경 확률을 갖는 변경 확률 분포 지도에 기초하여 자율주행 로봇의 주행 경로를 설정하는 경로 설정부; a path setting unit configured to set a driving path of the autonomous driving robot based on a change probability distribution map having a change probability for each area according to an accumulated environment change in space;
    상기 주행 경로에 따라 2차원 레이저 스캐너에 의해 획득된 공간 정보로 지도를 생성하는 지도 처리부; 및 a map processing unit for generating a map with spatial information obtained by a two-dimensional laser scanner according to the driving route; and
    상기 생성된 지도에서 기존 지도와 상이한 환경 변경을 인지하면, 상기 생성된 지도로 상기 기존 지도를 업데이트하는 업데이트부를 포함하며, and an update unit configured to update the existing map with the generated map when recognizing an environment change different from the existing map in the generated map;
    상기 클라우드 서버는,The cloud server,
    상기 공간의 일부 지역의 환경 변화를 인지한 조작자에 의해 최신으로 업데이트된 최직전 지도에서 상기 환경 변화와 관련된 일부 지역의 삭제 요청을 접수하는 지도 저장부, 및a map storage unit for receiving a request for deletion of a partial area related to the environmental change from the most recently updated map by an operator recognizing the environmental change in a partial area of the space; and
    상기 지도에서 삭제된 지역 부근의 미삭제 지역으로 추정되는 위치에서 상기 로봇의 주행 개시 요청을 접수하는 제어 명령부를 포함하고, and a control command unit for receiving a request to start driving of the robot at a location estimated to be an undeleted area near the area deleted from the map,
    상기 경로 설정부는 상기 변경 확률 분포 지도의 삭제된 지역에서 최저의 변경 확률의 영역들을 연결하여 상기 주행 경로를 설정하고, The route setting unit sets the driving route by connecting the regions with the lowest change probability in the deleted region of the change probability distribution map,
    상기 지도 처리부는 상기 로봇이 상기 삭제된 지역에 진입하는 경우에 실행되며, 상기 업데이트부는 상기 미삭제된 지역의 기존 지도와 상기 삭제된 지역에 대해 업데이트되어 생성된 지도를 결합하고, The map processing unit is executed when the robot enters the deleted area, and the update unit combines an existing map of the non-deleted area and a map generated and updated for the deleted area,
    업데이트 지도는 업데이트 당시의 환경 변경과 관련되어 갱신된 객체 정보와 함께, 기존 지도에서 갱신되지 않은 객체 정보를 상기 영역과 연계하여 포함하며, 상기 객체 정보는 상기 공간에 위치된 시설물의 상세 정보를 포함하는 자율주행 로봇 및 클라우드 서버를 이용한 지도 업데이트 시스템. The updated map includes object information that has not been updated in the existing map along with object information updated in relation to the environment change at the time of update in connection with the area, and the object information includes detailed information of facilities located in the space A map update system using autonomous driving robots and cloud servers.
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