WO2022103002A1 - 상부체의 회전을 검출하기 위한 굴착기 및 그의 동작 방법 - Google Patents

상부체의 회전을 검출하기 위한 굴착기 및 그의 동작 방법 Download PDF

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WO2022103002A1
WO2022103002A1 PCT/KR2021/014554 KR2021014554W WO2022103002A1 WO 2022103002 A1 WO2022103002 A1 WO 2022103002A1 KR 2021014554 W KR2021014554 W KR 2021014554W WO 2022103002 A1 WO2022103002 A1 WO 2022103002A1
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WO
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sensing information
excavator
upper body
dead zone
frame period
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PCT/KR2021/014554
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English (en)
French (fr)
Inventor
이희진
김영준
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두산인프라코어 주식회사
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    • E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • E02F9/205—Remotely operated machines, e.g. unmanned vehicles

Definitions

  • Various embodiments of the present disclosure relate to an excavator for detecting rotation of an upper body and an operating method thereof.
  • an upper body and a lower body of an excavator are rotatably coupled. Accordingly, manual operation of the operator is required to rotate the upper body of the excavator to the working point.
  • an excavator that calculates the rotation angle of the upper body using a sensor provided at the connection part of the upper body and the lower body, and provides the calculation result to the operator.
  • a dead zone in which rotation cannot be detected in a specific area may occur due to the characteristic of the upper body rotating by 360°.
  • the sensor since the sensor outputs an abnormal sensing value in the dead zone, there is a problem in that the accuracy of calculating the rotation angle with respect to the upper body is deteriorated.
  • An object of the present disclosure is to provide an excavator and an operating method thereof for improving the rotation detection accuracy of the upper body.
  • An object of the present disclosure is to provide an excavator and an operating method thereof for calculating a rotation angle of an upper body by correcting a sensing value output from a dead zone.
  • Excavator includes a lower body, an upper body rotatably mounted on the lower body, a sensor device configured to collect sensing information related to rotation of the upper body with respect to the lower body, the sensor device and and a processor electrically connected, wherein the processor detects the occurrence of a dead zone based on sensing information collected through the sensor device, and corrects the sensed information in response to detecting the occurrence of the dead zone, and performs the correction. It is possible to control to calculate a rotation angle with respect to the upper body based on the sensed information.
  • An operation method of an excavator includes the operation of collecting sensing information related to the rotation of the upper body of the excavator, the operation of detecting the occurrence of a dead zone based on the sensing information, the operation of detecting the occurrence of the dead zone In response, it may include an operation of correcting the sensing information and an operation of calculating a rotation angle with respect to the upper body based on the corrected sensing information.
  • the sensing information of the previous sampling period is used as the sensing information of the current sampling period based on the amount of rotation change of the upper body. , it is possible to improve the rotation detection performance for the upper body.
  • FIG. 1A is a view for explaining an excavator according to various embodiments of the present disclosure
  • 1B is a view for explaining a rotation sensor provided in an excavator according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a view conceptually showing an excavator according to various embodiments of the present disclosure.
  • 3 is a view for explaining an operation of correcting sensing information according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation in which an excavator acquires a rotation angle of an upper body according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a first embodiment of a method of calibrating sensing information in an excavator according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a second embodiment of a method of calibrating sensing information in an excavator according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a third embodiment of a method of calibrating sensing information in an excavator according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of initializing a sensor of an excavator according to various embodiments of the present disclosure
  • 'unit' or 'module' used in this embodiment means software or hardware components such as FPGA or ASIC, and 'unit' or 'module' performs certain roles.
  • 'unit' or 'module' is not meant to be limited to software or hardware.
  • a 'unit' or 'module' may be configured to reside on an addressable storage medium or may be configured to reproduce one or more processors.
  • 'part' or 'module' refers to components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, processes, functions, properties, may include procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables.
  • Components and functionality provided within 'units' or 'modules' may be combined into a smaller number of components and 'units' or 'modules' or additional components and 'units' or 'modules' can be further separated.
  • Steps of a method or algorithm described in connection with some embodiments of the present disclosure may be directly implemented in hardware executed by a processor, a software module, or a combination of the two.
  • a software module may reside in RAM memory, flash memory, ROM memory, EPROM memory, EEPROM memory, registers, hard disk, a removable disk, a CD-ROM, or any other form of recording medium known in the art.
  • An exemplary recording medium is coupled to the processor, the processor capable of reading information from, and writing information to, the storage medium. Alternatively, the recording medium may be integral with the processor.
  • the processor and recording medium may reside within an application specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application specific integrated circuit
  • FIG. 1A is a view for explaining an excavator 100 according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 1B is a view for explaining a rotation sensor provided in the excavator 100 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the excavator 100 is described as an example of a construction machine, and the present disclosure is not limited to the excavator 100 .
  • the present disclosure may also be applied to various machines provided with a rotatable upper body, such as a crane.
  • the excavator 100 includes a manned excavator operated by the operator's boarding and manipulation, and an unmanned excavator operated by an external operation regardless of the operator's boarding, and additionally, autonomously without the operator or external manipulation It may be meant to include an autonomous working excavator that can operate as a
  • the excavator 100 includes a lower body 110 serving as a movement, an upper body 120 mounted on the lower body 110 and rotating 360 degrees, and a front coupled to the front of the upper body 120 . It may be configured as a working device 130 .
  • this is only an example, and the embodiment of the present disclosure is not limited thereto.
  • one or more other components eg, a plate coupled to the rear of the lower body 110 .
  • the upper body 120 may have a built-in cab 122 that a driver can ride and operate, and an internal space (not shown) in which a power generating device (eg, an engine) can be mounted.
  • a power generating device eg, an engine
  • the cab 122 may be provided in a portion close to the work area.
  • the working area is a space in which the excavator 100 works, and is located in front of the excavator 100 .
  • the cab 122 is close to the work area as shown in FIG. 1A and the upper body ( 120) and may be located in a place biased to one side.
  • the front working device 130 is mounted on the upper surface of the upper body 120 and may be a device for excavating land or transporting a heavy object.
  • the front working device 130 is a boom 131 that is rotatably coupled to the upper body 120 , a boom cylinder 132 that rotates the boom 131 , and rotates at the tip of the boom 131 .
  • Arm 133 coupled to be rotatable, arm cylinder 134 rotating the arm 133 , bucket 135 rotatably coupled to the tip of the arm 133 , and bucket cylinder 136 rotating the bucket 135 . ) may be included.
  • one end of the boom 131, one end of the arm 133, and one end of the bucket 135 each rotate individually to maximize the reachable area of the bucket 135. .
  • the aforementioned front working device 130 is known in many documents, and detailed description thereof will be omitted.
  • the lower body 110 may be coupled to the lower surface of the upper body 120 .
  • the lower body 110 may include a traveling body formed of a wheel type using wheels or a crawler type using a caterpillar.
  • the traveling body may implement the forward, backward, left, and right movements of the excavator 100 by using the power generated by the power generating device as a driving force.
  • the lower body 110 and the upper body 120 may be rotatably coupled by a center joint.
  • the excavator 100 may include a plurality of sensors for collecting information related to the state of the excavator 100 and/or information related to the surrounding environment.
  • the plurality of sensors may include a first sensor for detecting the state of the excavator 100 .
  • the state of the excavator 100 may include the rotation state of the front working device 130 .
  • the first sensor is disposed on each of the boom 131 , the arm 133 , and the bucket 135 , or is disposed on an articulation (eg, a hinge connection part) of the boom 131 , the arm 133 , and the bucket 135 to at least
  • the boom 131, the arm 133, and the rotational state for each of the bucket 135 may be detected.
  • the state of the excavator 100 may include a rotation state of the upper body 120 (or the lower body 110 ).
  • the first sensor may include a rotation sensor (or a rotation sensor) that is disposed at the center joint to detect the rotation state of the upper body 120 .
  • the rotation sensor may be arranged to align a turning direction in a posture with a low rotation frequency to the dead zone in order to minimize the occurrence of a dead zone.
  • the rotation frequency means a rate at which the upper body 120 stays at a specific angle per unit time.
  • the posture with low rotation frequency is the posture that is most likely to remain stationary during work, the posture in which the operator is least likely to stop for boarding and disembarkation before and after work, and the posture least likely to be maintained for driving.
  • the bucket 135 and the driving body are highly likely to collide during operation .
  • the excavator 100 travels by aligning the upper body 120 to the front or rear, and in some flattening operations, it may be aligned at 90 ° or 270 ° to the side to proceed with flattening while moving little by little to the side.
  • the posture in which the vehicle travels while maintaining the oblique turning angle can be referred to as a posture in which the rotation frequency is low.
  • the rotation sensor is provided in approximately 225 ° (or -135 °) direction with respect to the front of the excavator 100 as a reference (eg, 0 °), aligned with the dead zone 183 and the remaining area may be set as the sensing range 181 .
  • this is only an example, and the arrangement position of the rotation sensor is not limited thereto.
  • the plurality of sensors may include a second sensor for detecting a work area in which the excavator 100 performs work.
  • the working area is a space in which the excavator 100 works, and may be located in front of the excavator 100 .
  • the second sensor may be disposed on a portion of the upper body 120 close to the work area, for example, on one side close to the front work device 130 on the upper surface of the cab 122 to detect the work area.
  • a second sensor may be disposed on the front work device 130 , for example arm 133 or bucket 135 to additionally or selectively sense the work area.
  • the plurality of sensors may include a third sensor for detecting an obstacle around the excavator 100 .
  • the third sensor may be disposed at the front, side, and rear of the upper body 120 to detect obstacles around the excavator 100 .
  • the location of the third sensor described above is one embodiment, and the present disclosure is not limited thereto, and the third sensor may be disposed at various locations capable of detecting obstacles around the excavator 100 .
  • the various sensors described above may include an angle sensor, an inertial sensor, a rotation sensor, an electromagnetic wave sensor, a camera sensor, a radar, a lidar, or an ultrasonic sensor.
  • the first sensor may be configured as at least one of an angle sensor, an inertial sensor, or a rotation sensor
  • the second sensor and the third sensor may be configured as at least one of an electromagnetic wave sensor, a camera sensor, a radar, a lidar, or an ultrasonic sensor.
  • a camera sensor disposed on the upper surface of the cab 122 and the arm 133 of the excavator 100 may be used as the second sensor.
  • a lidar disposed on the front of the excavator 100, an ultrasonic sensor disposed on the side and rear of the excavator 100, or a camera sensor disposed on the front, side and rear of the excavator 100 may be used as the third sensor.
  • the image sensor when used as the second sensor and the third sensor, it may be configured as a stereo vision system capable of acquiring an image for identifying the distance information of the object.
  • each of the first sensor, the second sensor, and the third sensor may perform the same or similar operation as other sensors.
  • the operation of the second sensor for detecting the work area in which the excavator 100 performs work may be performed.
  • the excavator 100 may include at least one positioning device.
  • a global navigation satellite system (GNNS) module capable of receiving a satellite signal may be used as the positioning device, and a real time kinematic (RTK) GNSS module may be used for precise measurement.
  • GNNS global navigation satellite system
  • RTK real time kinematic
  • at least one positioning device may be disposed on the upper body 120 of the excavator 100 .
  • FIG. 2 is a diagram conceptually illustrating an excavator 200 according to various embodiments of the present disclosure.
  • 3 is a diagram for explaining an operation of correcting sensing information according to various embodiments of the present disclosure.
  • the excavator 200 described with reference to FIG. 2 may include the excavator 100 shown in FIG. 1A or 1B .
  • the excavator 200 may include a processor 210 , a communication device 220 , a storage device 230 , a sensor device 240 , and an output device 250 .
  • the communication device 220 may transmit/receive data to and from an external device using a wireless communication technology.
  • the communication technology used by the communication device 220 includes GSM (Global System for Mobile communication), CDMA (Code Division Multi Access), LTE (Long Term Evolution), 5G, WLAN (Wireless LAN), Wi-Fi (Wireless- Fidelity), Bluetooth, RFID (Radio Frequency Identification), Infrared Data Association (IrDA), ZigBee, NFC (Near Field Communication), and the like.
  • the communication device 220 may include at least one positioning device.
  • the storage device 230 is at least one component of the excavator 200 (eg, the processor 210, the communication device 220, the sensor device 240 or the output device 250)) It can store various data used by According to an embodiment, the storage device 230 may store specifications (eg, model name, unique number, basic specifications) of the excavator 200 , map data, and the like.
  • the storage device 230 may include at least one of a nonvolatile memory device and a volatile memory device.
  • the sensor device 240 may collect information related to at least one of the state of the excavator 200, the work area of the excavator 200, or obstacles around the excavator 200 using various sensors.
  • the sensor device 240 may include a first sensor, a second sensor, and a third sensor.
  • at least one of an angle sensor, an inertial sensor, or a rotation sensor for collecting information related to the state of the excavator 200 may be used as the configuration of the sensor device 240 , and the working area and surroundings of the excavator 200 .
  • At least one of an electromagnetic wave sensor, a camera sensor, a radar, a lidar, and an ultrasonic sensor for collecting information related to an obstacle may be used as a configuration of the sensor device 240 .
  • various types of sensors capable of collecting information related to the state of the excavator 200 , the working area of the excavator 200 or obstacles around the excavator 200 may be used as the configuration of the sensor device 240 .
  • the sensor device 240 may include a first sensor member fixed to the upper body of the excavator 200 and a second sensor member fixed to the lower body of the excavator 200 .
  • a part of the first sensor, the second sensor, and the third sensor may correspond to the first sensor member, and the remaining part may correspond to the second sensor member.
  • the output device 250 may generate an output related to the operation of the excavator 200 .
  • the output device 250 may include a display that outputs visual information, an audio data output device that outputs auditory information, and a haptic module that outputs tactile information.
  • the display may include a liquid crystal display (LCD), a light emitting diode (LED) display, an organic light emitting diode (OLED) display, or a microelectromechanical system (MEMS) display, or electronic paper or the like.
  • the audio data output device may include at least one of a speaker, an earphone, an earphone, or a headset included in the excavator 200 or connected to the excavator 200 through wired/wireless.
  • the processor 210 may be configured to control the overall operation of the excavator 200 .
  • the processor 210 executes software (eg, a program) stored in the storage device 230, and a component (eg, the communication device 220) connected to the processor 210; At least one component of the storage device 230 , the sensor device 240 , or the output device 250 may be controlled, and various data processing or calculations may be performed.
  • the processor 210 stores instructions or data received from other components in the storage device 230 , processes the instructions or data stored in the storage device 230 , and , the result data may be stored in the storage device 230 .
  • the processor 210 may include a main processor and an auxiliary processor capable of operating independently of or together with the main processor.
  • the processor 210 includes the aforementioned components (eg, the communication device 220 , the storage device 230 , the sensor device 240 or the output device 250 ) and a controller area network (CAN). ), but the present disclosure is not limited thereto.
  • the processor 210 may calculate a rotation angle with respect to the upper body 120 .
  • the rotation angle may mean a turning angle of the upper body 120 with respect to the lower body 110 of the excavator 200 .
  • the rotation angle may be calculated based on sensing information collected through the sensor device 240 (eg, a rotation sensor (or a rotation sensor)).
  • the sensor device 240 may include a dead zone that fails to provide or erroneously provides sensing information on a rotation angle in one region, and the processor 210 calculates the rotation angle during the calculation of the dead zone. occurrence can be detected.
  • the dead zone may be a sensing range (eg, approximately 359° to 0.1°) in which rotation cannot be detected due to the characteristics of the upper body 120 rotating by 360°.
  • the dead zone occurs when the rotation sensor rotates the minimum value (or maximum value) of the measurement range for the upper body 120 rotating in the 0.2° to 359.8° direction (or 359.8° to 0.2° direction). There may be a situation in which the maximum value (or minimum value) is output without outputting .
  • the dead zone occurs when the rotation sensor rotates approximately 359.6° in the opposite direction for the upper body 120 to rotate approximately 0.4° (or 359.6°) in the 0.2° to 359.8° direction (or 359.8° to 0.2° direction). (or 0.4°) It may be a situation in which a value corresponding to rotation is output.
  • the dead zone occurs when the upper body 120 rotates approximately 0.4° (or 359.6°) in the 0.2° to 359.8° direction (or 359.8° to 0.2° direction), the rotation sensor abnormally chattering It may be a situation in which a value is output.
  • the processor 210 may measure the amount of rotation change with respect to the upper body 120 based on the sensing information.
  • the amount of rotation change may be measured based on a difference between sensing information measured in a previous sampling period of the rotation sensor and sensing information measured in a current sampling period of the rotation sensor.
  • the processor 210 may correct the sensing information based on the rotational change amount and the reference change amount.
  • the reference change amount may be the maximum change amount that the upper body 120 can rotate in the current sampling period.
  • the processor 210 may not use the sensing information acquired in the current sampling period to measure the rotation angle when the rotational change amount exceeds the reference change amount.
  • the processor 210 may replace the sensing information acquired in the previous sampling period with the sensing information acquired in the current sampling period and use it to measure the rotation angle.
  • the rotation sensor is 359.8° ⁇ 240° ⁇ 120° ⁇ 60° ⁇ 0.2 It may be assumed that the sensing information 312 corresponding to ° is output.
  • the processor 210 compares the sensing information of the first sampling period with the sensing information of the second sampling period, and the amount of rotation change of the upper body 120 (eg, 119.8°) can be calculated.
  • the processor 210 rotates in the second direction (eg, counterclockwise) and the amount of rotation change (eg, 240.2°) for the situation in which the upper body 120 rotates in the first direction (eg, clockwise).
  • a rotational change amount for the situation (eg, 119.8°) may be calculated, and a rotational change amount having a relatively small value among the calculated rotational change amount may be used as the rotational change amount with respect to the upper body 120 .
  • the processor 210 may ignore the sensing information of the second sampling period that exceeds the reference change amount (eg, 20°) or replace it with the sensing information of the first sampling period ( 322 ).
  • the processor 210 may calculate the amount of rotation change of the upper body 120 by comparing the sensing information of the second sampling period and the sensing information of the third sampling period. In this case, in order to calculate the amount of rotation change of the upper body 120 , the sensing information of the second sampling period replaced with the sensing information of the first sampling period may be compared with the sensing information of the third sampling period.
  • the processor 210 calculates the amount of rotation change of the upper body 120 with respect to the fourth sampling period and the fifth sampling period in the above-described manner, and senses sensing information of the fourth sampling period that exceeds the reference change amount of the previous sampling period. Information can be substituted, and the sensing information of the fifth sampling period that does not exceed the reference change amount can be used as it is to calculate the rotation angle.
  • abnormal sensing information 312 output by the rotation sensor in the dead zone is sensed information 332 normally output by the rotation sensor as shown by reference numeral 330 of FIG. 3 . can be corrected.
  • the processor 210 may detect a measurement error while calculating the rotation angle with respect to the upper body 120 .
  • the measurement error may be a situation in which the rotational change amount of the upper body 120 exceeds the reference change amount.
  • the measurement error may be a situation in which sensing information exceeding the reference measurement range is obtained through the rotation sensor.
  • the reference measurement range may be a sensing range of the rotation sensor.
  • the measurement error may be a situation in which sensing information (eg, a chattering value) exceeding the range of the dead zone in the dead zone is obtained through the rotation sensor.
  • the processor 210 may perform a sensor initialization operation.
  • the sensor initialization operation may include an operation of correcting an output value while rotating the upper body 120 at a reference speed.
  • the processor 210 may notify the sensor initialization operation through the output device 250 .
  • At least one of the above-described components of the excavator 200 may be omitted or one or more other components may be added to the configuration of the excavator 200 .
  • the excavator 200 may be provided with a manipulation device.
  • the manipulation device may receive a command or data to be used for operation control of the excavator 200 .
  • the operating device includes a control lever for operating at least a portion of the front working device 130 (eg, the boom 131, the arm 133, and the bucket 135), a handle for operating the steering of the lower body 110, It may include a shift lever for operating the moving speed or forward and backward travel of the excavator 200 .
  • the manipulation device may be provided in the cab 122 described above with reference to FIG. 1A .
  • each operation may be performed sequentially, but is not necessarily performed sequentially.
  • the following operations may be performed by the processor 210 of the excavator 200 or implemented as instructions executable by the processor 210 .
  • the excavator 200 may acquire sensing information through a rotation sensor in operation S410 . At least a portion of the acquired sensing information may include information used to measure a turning angle of the upper body 120 with respect to the lower body 110 .
  • the excavator 200 may determine whether the occurrence of a dead zone is detected in operation S420 .
  • the dead zone may be a sensing range (eg, approximately 359° to 0.1°) in which rotation cannot be detected due to the characteristics of the upper body 120 rotating 360°.
  • the rotation sensor determines the minimum value (or maximum value) of the measurement range. It may be determined whether the occurrence of a dead zone that outputs a maximum value (or a minimum value) without outputting is detected.
  • the excavator 200 rotates the rotation sensor approximately 359.6° in the opposite direction to the rotation of the upper body 120 by approximately 0.4° (or 359.6°) in the 0.2° to 359.8° direction (or 359.8° to 0.2° direction). It can be determined whether the occurrence of a dead zone that outputs a value corresponding to (or 0.4°) rotation is detected.
  • the excavator 200 has an abnormal chattering value for the upper body 120 to rotate approximately 0.4° (or 359.6°) in the 0.2° to 359.8° direction (or 359.8° to 0.2° direction). It can be determined whether the occurrence of the output dead zone is detected.
  • the excavator 200 may acquire a rotation angle with respect to the upper body 120 based on the sensing information in operation S460 .
  • the excavator 200 when the occurrence of the dead zone is detected, the excavator 200 corrects sensing information through operations S430 to S450 and measures a rotation angle with respect to the upper body 120 based on the corrected sensing information. can do.
  • the excavator 200 may measure the amount of rotation change with respect to the upper body 120 based on the sensing information.
  • the rotation change amount may mean a degree to which the upper body 120 is rotated based on the previous sampling period of the rotation sensor.
  • the excavator 200 may correct sensing information based on the rotational change amount and the reference change amount.
  • the reference change amount may be the maximum change amount that the upper body 120 can rotate in the current sampling period.
  • the excavator 200 replaces the sensing information obtained in the previous sampling period with the sensing information obtained in the current sampling period when the rotational change amount exceeds the reference change amount as described with reference to FIGS. 2 and 3 .
  • a corrective action may be performed.
  • the excavator 200 may acquire a rotation angle with respect to the upper body 120 based on the corrected sensing information.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a first embodiment of a method of calibrating sensing information in the excavator 200 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the operations of FIG. 5 described below may illustrate various embodiments of the operations S430 and S440 of FIG. 4 .
  • each operation is not necessarily performed sequentially, and at least one operation among the disclosed operations may be omitted or another operation may be added.
  • the excavator 200 determines, in operation S510, the amount of rotation change with respect to the upper body 120 based on the sensing information measured in the previous sampling period and the sensing information measured in the current sampling period. can be measured For example, the amount of rotation change with respect to the upper body 120 may be measured based on a difference between sensing information measured in a previous sampling period and sensing information measured in a current sampling period.
  • the excavator 200 may determine whether a rotational change amount exceeding a reference change amount is obtained. For example, the excavator 200 may determine whether rotation exceeding the maximum amount of change that the upper body 120 can rotate in the current sampling period has occurred.
  • the excavator 200 when the rotational variation exceeding the reference variation is obtained, that is, when the rotation exceeding the maximum variation in which the upper body 120 can rotate occurs, the excavator 200 operates in S530 operation.
  • the sensing information can be corrected.
  • the excavator 200 may determine that sensing information that is not valid in the current sampling period is obtained, and correct (or use) valid sensing information obtained in the previous sampling period as sensing information of the current sampling period.
  • the excavator 200 may store the corrected sensing information as valid sensing information in operation S540 .
  • the excavator 200 when the rotational change amount that does not exceed the reference change amount is obtained, that is, when the rotation that does not exceed the maximum change amount that the upper body 120 can rotate occurs, the excavator 200 is S530 In operation, sensing information of the current sampling period may be stored as valid sensing information.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a second embodiment of a method of calibrating sensing information in the excavator 200 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the operations of FIG. 6 described below may show various embodiments of operations S430 and S440 of FIG. 4 .
  • each operation is not necessarily performed sequentially, and at least one operation among the disclosed operations may be omitted or another operation may be added.
  • the excavator 200 may acquire a rotation speed with respect to the upper body 120 in operation S610 .
  • the rotation speed may be obtained based on the rotation angle measured in the previous sampling period and the rotation angle measured in the current sampling period.
  • the excavator 200 may determine whether a speed corresponding to a predefined reference speed range is obtained in operation S620 .
  • the reference speed may be a maximum speed at which the upper body 120 can rotate in the current sampling period.
  • the excavator 200 may correct sensing information through operations S650 and S660 and notify the occurrence of an error.
  • the excavator 200 may perform a correction operation of replacing the sensing information acquired in the previous sampling period with the sensing information acquired in the current sampling period.
  • the excavator 200 may output, through the output device 250 , that an error occurs in calculating the rotation angle with respect to the upper body 120 in operation S660, and update the error occurrence count.
  • the excavator 200 may determine whether the acquired sensing information is included in the reference measurement range in operation S630 .
  • the reference measurement range may be a range of normal sensing information measured by the rotation sensor.
  • the excavator 200 may perform an operation of correcting the sensing information and notifying the occurrence of an error, as in the above-described operations S650 and S660.
  • the excavator 200 may store sensing information of the current sampling period as valid sensing information, as in operation S640.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a third embodiment of a method of calibrating sensing information in the excavator 200 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the operations of FIG. 7 described below may illustrate various embodiments of operations S430 and S440 of FIG. 4 .
  • each operation is not necessarily performed sequentially, and at least one operation among the disclosed operations may be omitted or another operation may be added.
  • the excavator 200 may determine whether sensing information included in the dead zone range is output in operation S710 .
  • the dead zone range may be a sensing range (eg, approximately 359° to 0.1°) in which the rotation of the upper body 120 cannot be normally detected.
  • the excavator 200 may determine whether sensing information included in the dead zone range is output while the rotation of the upper body 120 is stopped in the dead zone.
  • the excavator 200 may store sensing information of the current sampling period as valid sensing information in operation S720.
  • the excavator 200 determines that chattering has occurred and corrects the sensing information and notifies the occurrence of an error, such as in operation S730 and operation S740. action can be performed.
  • the excavator 200 may perform a correction operation of replacing the sensing information obtained in the previous sampling period with the sensing information obtained in the current sampling period and update the error occurrence count. Accordingly, a chattering value measured within the range of the dead zone may be reduced, thereby improving rotation detection performance within the dead zone.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a sensor initialization method of the excavator 200 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the operations of FIG. 8 described below may represent various embodiments of at least any one of the operations performed through FIGS. 4 to 7 .
  • each operation is not necessarily performed sequentially, and at least one operation among the disclosed operations may be omitted or another operation may be added.
  • the excavator 200 may check a stored number of error detections (or an error occurrence count) in operation S810 .
  • the number of times of error detection is a situation in which the rotational variation of the upper body 120 exceeds the reference variation, a situation in which sensing information exceeding the reference measurement range is acquired through the rotation sensor, and sensing information exceeding the dead zone range (eg, chattering) value) can be accumulated whenever a situation arises in which the value is obtained via the rotation sensor.
  • the excavator 200 may determine whether an error greater than or equal to a threshold is detected in operation S820. According to an embodiment, it may be determined whether the number of times of error detection is equal to or greater than a threshold value.
  • the excavator 200 may re-perform the operation of determining whether an error greater than the threshold value is detected.
  • the excavator 200 may perform a sensor initialization operation in operation S830.
  • the sensor initialization operation may be an operation of correcting an output value of the rotation sensor.
  • the excavator 200 may perform a sensor initialization operation for correcting an output value while rotating the upper body 120 at a reference speed.
  • the method of operation of the excavator 200 may be implemented with instructions that are stored in a computer-readable storage medium and executed by a processor (eg, the processor 210).
  • a storage medium may include a relational database, a non-relational database, an in-memory database; Alternatively, it may include a database, including a distributed one, such as any other suitable database capable of storing data and allowing access to such data through a storage controller.
  • the storage medium may include a primary storage device (storage), a secondary storage device, a tertiary storage device, an offline storage device, a volatile storage device, a non-volatile storage device, a semiconductor storage device, a magnetic storage device, an optical storage device, and a flash device. It may include any type of storage device, such as a storage device, a hard disk drive storage device, a floppy disk drive, magnetic tape, or other suitable data storage medium.

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Abstract

본 개시의 실시 예들은 상부체의 회전을 검출하기 위한 굴착기 및 그의 동작 방법에 관한 것이다. 일 실시 예에 따르면, 굴착기는 하부체, 상기 하부체에 회전 가능하게 탑재된 상부체, 상기 하부체에 대한 상기 상부체의 회전과 관련된 센싱 정보를 수집하도록 구성된 센서 장치, 상기 센서 장치와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 센서 장치를 통해 수집되는 센싱 정보에 기초하여 데드존 발생을 감지하고, 상기 데드존 발생을 감지하는 것에 응답하여 상기 센싱 정보를 보정하고, 상기 보정된 센싱 정보에 기초하여 상기 상부체에 대한 회전 각도를 산출하도록 제어할 수 있다.

Description

상부체의 회전을 검출하기 위한 굴착기 및 그의 동작 방법
본 개시의 다양한 실시 예들은 상부체의 회전을 검출하기 위한 굴착기 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.
일반적으로 굴착기의 상부체와 하부체는 회전 가능하게 결합되어 있다. 이에 따라, 굴착기의 상부체를 작업지점으로 회전 이동시키기 위해서는 작업자의 수동 조작이 요구된다.
그러나, 미숙련 작업자가 상부체의 선회위치 및 선회속도를 제어할 때 오차는 매우 크게 나타나고 작업시간의 커다란 증대를 야기시켜 전체적인 작업 능률이 저하된다. 또한, 목표지점까지의 도달시에 속도제어가 안될 경우 굴착기에 진동 및 충격이 가해질 수 있다.
이를 개선하기 위하여, 상부체와 하부체의 연결부위에 구비된 센서를 이용하여 상부체의 회전 각도를 산출하고, 산출 결과를 작업자에게 제공하는 굴착기가 제안되었다.
하지만, 센서의 회전 검출 범위에는, 360° 회전하는 상부체의 특성에 의해 특정 영역에서 회전을 감지할 수 없는 데드존(dead zone)이 발생할 수 있다. 예를 들어, 센서는 데드존에서 비정상적인 센싱 값을 출력하여, 상부체에 대한 회전 각도 산출의 정확도가 저하된다는 문제점이 있다.
최근에는 데드존을 없애기 위해서 복수의 센서를 구비하고, 각각의 센서에 대응되는 데드존을 다른 센서로 커버하는 방식이 제안되었다. 하지만, 이러한 방식은 복수의 센서를 구비함에 따라 비용 상승 및 부품의 부피가 증가된다는 문제점이 있다.
본 개시가 해결하기 위한 과제는 상부체의 회전 검출 정확도를 향상시키기 위한 굴착기 및 그의 동작 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 개시가 해결하기 위한 과제는 데드존에서 출력되는 센싱 값을 보정하여 상부체의 회전 각도를 산출하기 위한 굴착기 및 그의 동작 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴착기는 하부체, 상기 하부체에 회전 가능하게 탑재된 상부체, 상기 하부체에 대한 상기 상부체의 회전과 관련된 센싱 정보를 수집하도록 구성된 센서 장치, 상기 센서 장치와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 센서 장치를 통해 수집되는 센싱 정보에 기초하여 데드존 발생을 감지하고, 상기 데드존 발생을 감지하는 것에 응답하여 상기 센싱 정보를 보정하고, 상기 보정된 센싱 정보에 기초하여 상기 상부체에 대한 회전 각도를 산출하도록 제어할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴착기의 동작 방법은 상기 굴착기의 상부체의 회전과 관련된 센싱 정보를 수집하는 동작, 상기 센싱 정보에 기초하여 데드존 발생을 감지하는 동작, 상기 데드존 발생을 감지하는 것에 응답하여 상기 센싱 정보를 보정하는 동작 및 상기 보정된 센싱 정보에 기초하여 상기 상부체에 대한 회전 각도를 산출하는 동작을 포함할 수 있다.
본 개시의 실시 예들에 따른 굴착기는 상부체에 대한 회전을 검출하는 중 데드존 발생이 감지되는 경우, 상부체의 회전 변화량에 기초하여 이전 샘플링 주기의 센싱 정보를 현재 샘플링 주기의 센싱 정보로 사용함으로써, 상부체에 대한 회전 검출 성능을 향상시킬 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1a는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴착기를 설명하기 위한 도면이다.
도 1b는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴착기에 구비된 회전 센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴착기를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예에 따라 센싱 정보를 보정하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴착기가 상부체의 회전 각도를 획득하는 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 다양한 실시 예에 따른 굴착기에서 센싱 정보를 보정하는 방법의 제1 실시 예를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 다양한 실시 예에 따른 굴착기에서 센싱 정보를 보정하는 방법의 제2 실시 예를 나타내는 흐름도이다.
도 7은 다양한 실시 예에 따른 굴착기에서 센싱 정보를 보정하는 방법의 제3 실시 예를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 다양한 실시 예에 따른 굴착기의 센서 초기화 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 개시물의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 장치 및 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시물은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 개시물의 개시가 완전하도록 하며, 본 개시물이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 개시물의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시물은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "직접 연결된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 개시물을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
비록 제 1, 제 2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다.
따라서, 이하에서 언급되는 제 1 구성 요소는 본 개시물의 기술적 사상 내에서 제2 구성 요소 일 수도 있음은 물론이다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 개시물이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 실시 예에서 사용되는 '부' 또는 '모듈'이라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '부' 또는 '모듈'은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '부' 또는 '모듈'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부' 또는 '모듈'은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '부' 또는 '모듈'은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성 요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소들과 '부' 또는 '모듈'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부' 또는 '모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부' 또는 '모듈'들로 더 분리될 수 있다.
본 개시물의 몇몇 실시 예들과 관련하여 설명되는 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 형태의 기록 매체에 상주할 수도 있다. 예시적인 기록 매체는 프로세서에 커플링되며, 그 프로세서는 기록 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 기록 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 기록 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다.
도 1a는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴착기(100)를 설명하기 위한 도면이고, 도 1b는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴착기(100)에 구비된 회전 센서를 설명하기 위한 도면이다. 이하 설명에서는, 굴착기(100)를 건설 기계의 일 예로 설명하는 것으로, 본 개시가 굴착기(100)로 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 크레인(crane) 등과 같이 회전 가능한 상부체가 구비된 다양한 기계에도 본 개시가 적용될 수 있다. 또한, 다양한 실시 예에 따른 굴착기(100)는 조종자의 탑승 및 조작에 의해 동작되는 유인 굴착기, 조종자의 탑승과 상관없이 외부 조작에 의해 동작되는 무인 굴착기를 포함하며, 추가적으로, 조종자 또는 외부 조작없이 자율적으로 동작할 수 있는 자율 작업 굴착기를 포함하는 의미일 수 있다.
도 1a를 참조하면, 굴착기(100)는 이동 역할을 하는 하부체(110), 하부체(110)에 탑재되어 360도 회전하는 상부체(120) 및 상부체(120)의 전방에 결합된 프론트 작업 장치(130)로 구성될 수 있다. 그러나, 이는 예시적일 뿐, 본 개시의 실시 예가 이에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 전술한 굴착기(100)의 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성 요소(예: 하부체(110)의 후방에 결합된 플레이드 등)가 추가될 수도 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상부체(120)는 운전자가 탑승하여 조작할 수 있는 운전실(122)이 내장되고, 동력발생 장치(예: 엔진)가 장착될 수 있는 내부공간(미도시)이 구비될 수 있다. 운전실(122)은 작업 영역과 가까운 부분에 구비될 수 있다. 작업 영역은 굴착기(100)가 작업을 하는 공간으로서, 굴착기(100) 전방에 위치한다. 예를 들어, 탑승한 운전자가 확보된 시야 아래에서 작업을 진행하고, 프론트 작업 장치(130)가 장착되는 위치를 고려하여 운전실(122)은, 도 1a에서와 같이 작업 영역과 근접하면서 상부체(120)에서 일측으로 편향된 곳에 위치할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프론트 작업 장치(130)는 상부체(120)의 상면에 장착되고, 토지 굴착이나 하중이 큰 물체의 운반 등의 작업을 진행하기 위한 장치일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프론트 작업 장치(130)는 상부체(120)에 회전 가능하게 결합되는 붐(131), 붐(131)을 회전시키는 붐 실린더(132), 붐(131)의 선단부에 회전 가능하게 결합되는 암(133), 암(133)을 회전시키는 암 실린더(134), 암(133)의 선단부에 회전 가능하게 결합되는 버켓(135), 버켓(135)을 회전시키는 버켓 실린더(136)를 포함할 수 있다. 굴착기(100)의 작업시에는 붐(131)의 일단과 암(133)의 일단 그리고 버켓(135)의 일단에서 각각 개별적으로 회전 운동하여 버켓(135)이 도달할 수 있는 영역을 최대화할 수 있다. 전술한 프론트 작업 장치(130)는 많은 문서에서 공지되어 있는 바, 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
다양한 실시 예에 따르면, 하부체(110)는 상부체(120)의 하면에 결합될 수 있다. 하부체(110)는 바퀴를 사용하는 휠 타입 또는 무한궤도를 사용하는 크롤러 타입으로 형성된 주행체를 포함할 수 있다. 주행체는 동력발생 장치에 의해 발생되는 동력을 구동력으로 하여 굴착기(100)의 전후좌우 움직임을 구현할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 하부체(110)와 상부체(120)는 센터 조인트(center joint)에 의해 회전 가능하게 결합될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 굴착기(100)는 굴착기(100)의 상태와 관련된 정보 및/또는 주변 환경과 관련된 정보를 수집하기 위한 다수의 센서들을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 다수의 센서들은 굴착기(100)의 상태를 감지하기 위한 제 1 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 굴착기(100)의 상태는 프론트 작업 장치(130)의 회전 상태를 포함할 수 있다. 제 1 센서는 붐(131), 암(133), 및 버켓(135) 각각에 배치되거나 붐(131), 암(133), 및 버켓(135)의 관절부(예: 힌지 연결부)에 배치되어 적어도 붐(131), 암(133) 및 버켓(135) 각각에 대한 회전 상태를 감지할 수도 있다.
다른 예로, 굴착기(100)의 상태는 상부체(120)(또는 하부체(110))의 회전 상태를 포함할 수 있다. 제 1 센서는 센터 조인트에 배치되어 상부체(120)의 회전 상태를 감지할 수 있는 회전 센서(또는 선회 센서)를 포함할 수 있다.
회전 센서는 데드존(dead zone) 발생을 최소화하기 위하여, 회전 빈도가 낮은 자세에서의 선회 방향을 데드존에 정렬시키도록 배치될 수 있다. 회전 빈도는, 단위 시간 당 상부체(120)가 특정 각도에 머무르는 비율을 의미한다. 또한, 회전 빈도가 낮은 자세는, 작업 중 정지 상태를 유지할 가능성이 가장 낮은 자세, 작업 전 후 작업자가 탑승 및 하차를 위해 정차할 가능성이 가장 낮은 자세, 주행을 위해 유지할 가능성이 가장 낮은 자세 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1b의 참조 부호 180과 같이, 지면 고르기 용 블레이드가 장착된 굴착기(100)를 기준으로, 작업 시 버켓(135)과 주행체(예: 궤도 또는 휠)이 충돌할 가능성이 높고, 승/하차를 하고자 할 때 운전실(122) 과 지면 사이에 디딤 구조물이 없어 매우 불편한, 운전실(122)의 승/하차 위치가 블레이드가 장착된 반대 방향의 주행체 사이 중앙에 오는 자세가 회전 빈도가 낮은 자세일 수 있다. 또한, 일반적으로 굴착기(100)는 정면 또는 후면으로 상부체(120)를 정렬하여 주행하며 일부 평탄화 작업 등에서는 측면 90 ° 또는 270 °로 정렬하여 옆으로 조금씩 이동하면서 평탄화를 진행할 수 있다. 따라서, 비스듬한 선회각을 유지한 채로 주행하는 자세를 회전 빈도가 낮은 자세라고 할 수 있다. 전술한 상황을 고려하여, 회전 센서는 굴착기(100)의 정면을 기준(예: 0 °)으로 하여 대략 225 °(또는 -135 °) 방향에 구비되어, 데드존(183)으로 정렬시키고 나머지 영역을 센싱 범위(181)로 설정할 수 있다. 그러나, 이는 예시적일 뿐, 회전 센서의 배치 위치가 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시 예에 따르면, 다수의 센서들은 굴착기(100)가 작업을 진행하는 작업 영역을 감지하기 위한 제 2 센서를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 작업 영역은 굴착기(100)가 작업을 하는 공간으로서, 굴착기(100) 전방에 위치할 수 있다. 제 2 센서는 상부체(120)에서 작업 영역과 가까운 부분, 예를 들어, 운전실(122)의 상면에서 프론트 작업 장치(130)에 근접한 일측에 배치되어 작업영역을 감지할 수 있다. 그러나, 이는 예시적일 뿐, 제 2 센서의 위치가 이에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 제 2 센서는 추가적으로 또는 선택적으로 작업 영역을 감지하도록 프론트 작업 장치(130), 예를 들어, 암(133) 또는 버켓(135)에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 다수의 센서들은 굴착기(100) 주변의 장애물을 감지하기 위한 제 3 센서를 포함할 수 있다. 제 3 센서는 상부체(120)의 전방, 측방 및 후방에 배치되어 굴착기(100) 주변의 장애물을 감지할 수 있다. 전술한 제 3 센서의 위치는 하나의 실시 예로 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니며, 제 3 센서는 굴착기(100) 주변의 장애물을 감지할 수 있는 다양한 위치에 배치될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 전술한 다양한 센서들은 각도 센서, 관성 센서, 회전 센서, 전자기파 센서, 카메라 센서, 레이다, 라이다 또는 초음파 센서 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 센서는 각도 센서, 관성 센서 또는 회전 센서 중 적어도 하나로 구성될 수 있으며, 제 2 센서 및 제 3 센서는 전자기파 센서, 카메라 센서, 레이다, 라이다 또는 초음파 센서 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 운전실(122)의 상면과 굴착기(100)의 암(133)에 배치된 카메라 센서가 제 2 센서로 사용될 수 있다. 또한, 굴착기(100) 전면에 배치된 라이다, 굴착기(100) 측면 및 후면에 배치된 초음파 센서 또는 굴착기(100) 전면, 측면 및 후면에 배치된 카메라 센서가 제 3 센서로 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 선택적으로, 이미지 센서가 제 2 센서 및 제 3 센서로 사용되는 경우, 대상체의 거리 정보를 알 수 있는 영상을 획득할 수 있는 스테레오 비전 시스템으로 구성될 수 있다.
또한, 제 1 센서, 제 2 센서, 제 3 센서 각각은 다른 센서와 동일하거나 또는 유사한 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 굴착기(100) 주변의 장애물을 감지하기 위한 제 3 센서를 이용하여, 굴착기(100)가 작업을 진행하는 작업 영역을 감지하는 제 2 센서의 동작을 수행할 수도 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 굴착기(100)는 적어도 하나의 측위 장치를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 측위 장치는 위성 신호를 수신할 수 있는 GNNS(Global Navigation Satellite System) 모듈이 사용될 수 있으며, 정밀한 측정을 위해 RTK(Real Time Kinematic) GNSS 모듈이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 굴착기(100)의 상부체(120)에는 적어도 하나의 측위 장치가 배치될 수 있다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴착기(200)를 개념적으로 나타낸 도면이다. 그리고, 도 3은 다양한 실시 예에 따라 센싱 정보를 보정하는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 통해 설명되는 굴착기(200)는 도 1a 또는 도 1b에 도시된 굴착기(100)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 굴착기(200)는 프로세서(210), 통신 장치(220), 저장 장치(230), 센서 장치(240) 및 출력 장치(250)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 통신 장치(220)는 무선 통신 기술을 이용하여 외부 장치와 데이터를 송수신할 수 있다. 이때, 통신 장치(220)가 이용하는 통신 기술에는 GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), LTE(Long Term Evolution), 5G, WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등이 있다. 또한, 통신 장치(220)는 적어도 하나의 측위 장치를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 저장 장치(230)는 굴착기(200)의 적어도 하나의 구성요소(예를 들어, 프로세서(210), 통신 장치(220), 센서 장치(240) 또는 출력 장치(250))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 저장 장치(230)는 굴착기(200)의 제원(예: 모델명, 고유번호, 기본 사양), 맵 데이터 등을 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장 장치(230)는 비휘발성 메모리 장치 및 휘발성 메모리 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 센서 장치(240)는 다양한 센서들을 이용하여 굴착기(200)의 상태, 굴착기(200)의 작업 영역 또는 굴착기(200) 주변의 장애물 중 적어도 하나와 관련된 정보를 수집할 수 있다. 센서 장치(240)는 전술한 바와 같이, 제 1 센서, 제 2 센서 및 제 3 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 굴착기(200)의 상태와 관련된 정보를 수집하기 위한 각도 센서, 관성 센서 또는 회전 센서 중 적어도 하나가 센서 장치(240)의 구성으로 사용될 수 있으며, 굴착기(200)의 작업 영역 및 주변 장애물과 관련된 정보를 수집하기 위한 전자기파 센서, 카메라 센서, 레이다, 라이다 또는 초음파 센서 중 적어도 하나가 센서 장치(240)의 구성으로 사용될 수 있다. 그러나, 이는 예시적일 뿐, 본 개시의 실시 예가 이에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 굴착기(200)의 상태, 굴착기(200)의 작업 영역 또는 굴착기(200) 주변의 장애물과 관련된 정보를 수집할 수 있는 다양한 종류의 센서들이 센서 장치(240)의 구성으로 사용될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 센서 장치(240)는 굴착기(200)의 상부체에 고정되는 제1 센서부재 및 하부체에 고정되는 제2 센서부재를 포함할 수 있다. 상기 제1 센서, 제2 센서 및 제3 센서의 일부는 제1 센서부재에 해당하고, 나머지 일부는 제2 센서부재에 해당할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 출력 장치(250)는 굴착기(200)의 동작과 관련된 출력을 발생시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 출력 장치(250)는 시각 정보를 출력하는 디스플레이, 청각 정보를 출력하는 오디오 데이터 출력 장치, 촉각 정보를 출력하는 햅틱 모듈 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이는 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이, 또는 마이크로 전자기계 시스템(MEMS) 디스플레이, 또는 전자종이(electronic paper) 등을 포함할 수 있다. 또한, 오디오 데이터 출력 장치는, 굴착기(200)에 포함되거나, 굴착기(200)에 유/무선을 통해 연결된 스피커, 이어폰, 이어셋 또는 헤드셋 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 굴착기(200)의 전반적인 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는, 저장 장치(230)에 저장된 소프트웨어(예를 들어, 프로그램)를 실행하여, 프로세서(210)에 연결된 구성 요소(예를 들어, 통신 장치(220), 저장 장치(230), 센서 장치(240) 또는 출력 장치(250)) 중 적어도 하나의 구성 요소를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 예를 들어, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(210)는 다른 구성 요소로부터 수신된 명령 또는 데이터를 저장 장치(230)에 저장하고, 저장 장치(230)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 저장 장치(230)에 저장할 수 있다. 프로세서(210)는 메인 프로세서 및 메인 프로세서와 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서로 구성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 전술한 구성 요소(예를 들어, 통신 장치(220), 저장 장치(230), 센서 장치(240) 또는 출력 장치(250))와 CAN(Controller Area Network) 통신을 수행할 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 상부체(120)에 대한 회전 각도를 산출할 수 있다. 회전 각도는 굴착기(200)의 하부체(110)에 대한 상부체(120)의 선회 각도를 의미할 수 있다. 예를 들어, 회전 각도는 센서 장치(240)(예: 회전 센서(또는 선회 센서))를 통해 수집되는 센싱 정보에 기초하여 산출될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 센서 장치(240)는 일 영역에서 회전 각도에 대한 센싱 정보를 제공하지 못하거나 오제공하는 데드존을 포함할 수 있고, 프로세서(210)는 회전 각도를 산출하는 중 데드존 발생을 감지할 수 있다. 데드존은 360° 회전하는 상부체(120)의 특성에 의해 회전을 감지할 수 없는 센싱 범위(예: 대략 359°~ 0.1°)일 수 있다. 예를 들어, 데드존 발생은, 상부체(120)가 0.2°에서 359.8° 방향(또는 359.8° 방향에서 0.2° 방향)으로 회전하는 것에 대하여, 회전 센서가 측정 범위의 최소 값(또는 최대 값)을 출력하지 않고 최대 값(또는 최소 값)을 출력하는 상황일 수 있다. 또한, 데드존 발생은 상부체(120)가 0.2°에서 359.8° 방향(또는 359.8°에서 0.2° 방향)으로 대략 0.4° (또는 359.6°) 회전하는 것에 대하여, 회전 센서가 반대 방향으로 대략 359.6°(또는 0.4°) 회전하는 것에 대응하는 값을 출력한 상황일 수 있다. 또한, 데드존 발생은 상부체(120)가 0.2°에서 359.8° 방향(또는 359.8°에서 0.2° 방향)으로 대략 0.4°(또는 359.6°) 회전하는 것에 대하여, 회전 센서가 비정상적인 채터링(chattering) 값을 출력하는 상황일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 데드존 발생을 감지하는 것에 응답하여, 프로세서(210)는 센싱 정보에 기초하여 상부체(120)에 대한 회전 변화량을 측정할 수 있다. 회전 변화량은, 회전 센서의 이전 샘플링 주기에서 측정된 센싱 정보와 현재 샘플링 주기에서 측정된 센싱 정보의 차이에 기초하여 측정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 회전 변화량 및 기준 변화량에 기초하여 센싱 정보를 보정할 수 있다. 기준 변화량은, 현재 샘플링 주기에서 상부체(120)가 회전할 수 있는 최대 변화량일 수 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 회전 변화량이 기준 변화량을 초과하는 경우, 현재 샘플링 주기에서 획득된 센싱 정보를 회전 각도 측정에 사용하지 않을 수 있다. 이때, 프로세서(210)는 이전 샘플링 주기에서 획득된 센싱 정보를 현재 샘플링 주기에서 획득된 센싱 정보로 대체하여 회전 각도 측정에 사용할 수 있다.
예컨대, 도 3의 참조 부호 310과 같이, 데드존에서 상부체(120)가 359.8°에서 0.2° 방향으로 대략 0.4° 회전하는 경우, 회전 센서가 359.8°→ 240°→ 120°→ 60°→ 0.2°에 대응하는 센싱 정보(312)를 출력하는 상황을 가정할 수 있다.
이러한 경우, 도 3의 참조 부호 320과 같이, 프로세서(210)는 제 1 샘플링 주기의 센싱 정보와 제 2 샘플링 주기의 센싱 정보를 비교하여, 상부체(120)의 회전 변화량(예: 119.8°)을 산출할 수 있다. 이때, 프로세서(210)는 상부체(120)가 제 1 방향(예: 시계 방향)으로 회전하는 상황에 대한 회전 변화량(예: 240.2°)과 제 2 방향(예: 반시계 방향)으로 회전하는 상황에 대한 회전 변화량(예: 119.8°)을 산출하고, 산출된 회전 변화량 중 상대적으로 작은 값을 가지는 회전 변화량을 상부체(120)에 대한 회전 변화량으로 사용할 수 있다. 또한, 프로세서(210)는 기준 변화량(예: 20°)을 초과하는 제 2 샘플링 주기의 센싱 정보를 무시하거나 제 1 샘플링 주기의 센싱 정보로 대체(322)할 수 있다.
또한, 도 3의 참조 부호 330과 같이, 프로세서(210)는 제 2 샘플링 주기의 센싱 정보와 제 3 샘플링 주기의 센싱 정보를 비교하여 상부체(120)의 회전 변화량을 산출할 수 있다. 이때, 상부체(120)의 회전 변화량을 산출하기 위해서, 제 1 샘플링 주기의 센싱 정보로 대체된 제 2 샘플링 주기의 센싱 정보가 제 3 샘플링 주기의 센싱 정보와 비교될 수 있다. 프로세서(210)는 전술한 방식으로 제 4 샘플링 주기 및 제 5 샘플링 주기에 대한 상부체(120)의 회전 변화량을 산출하고, 기준 변화량을 초과하는 제 4 샘플링 주기의 센싱 정보를 이전 샘플링 주기의 센싱 정보로 대체할 수 있으며, 기준 변화량을 초과하지 않는 제 5 샘플링 주기의 센싱 정보는 회전 각도 산출을 위해 그대로 사용할 수 있다.
정리하면, 도 3의 참조 부호 310과 같이, 데드존에서 회전 센서에 의해 출력되는 비정상적인 센싱 정보(312)는 도 3의 참조 부호 330과 같이, 회전 센서에 의해 정상적으로 출력되는 센싱 정보(332)로 보정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 상부체(120)에 대한 회전 각도를 산출하는 중 측정 오류를 감지할 수 있다. 측정 오류는 상부체(120)의 회전 변화량이 기준 변화량을 초과하는 상황일 수 있다. 또한, 측정 오류는 기준 측정 범위를 초과하는 센싱 정보가 회전 센서를 통해 획득되는 상황일 수 있다. 기준 측정 범위는 회전 센서의 센싱 범위일 수 있다. 또한, 측정 오류는 데드존에서 데드존 범위를 초과하는 센싱 정보(예: 채터링 값)가 회전 센서를 통해 획득되는 상황일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(210)는 임계값 이상의 측정 오류가 검출되면, 센서 초기화 동작을 수행할 수 있다. 센서 초기화 동작은, 상부체(120)를 기준 속도로 회전시키면서 출력 값을 교정하는 동작을 포함할 수 있다. 이때, 프로세서(210)는 출력 장치(250)를 통해 센서 초기화 동작을 통지할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 전술한 굴착기(200)의 구성요소 중 적어도 하나가 생략되거나 또는 하나 이상의 다른 구성 요소가 굴착기(200)의 구성으로 추가될 수도 있다. 예를 들어, 굴착기(200)에는 조작 장치가 구비될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 조작 장치는 굴착기(200)의 동작 제어에 사용될 명령 또는 데이터를 수신할 수 있다. 조작 장치는 프론트 작업 장치(130)의 적어도 일부(예: 붐(131), 암(133) 및 버켓(135))를 조작하기 위한 조작 레버, 하부체(110)의 조향을 조작하기 위한 핸들, 굴착기(200)의 이동 속도 또는 전후방 주행을 조작하기 위한 변속 레버 등을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 조작 장치는, 도 1a를 통해 전술한 운전실(122)에 마련될 수 있다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴착기(200)가 상부체(120)의 회전 각도를 획득하는 동작을 나타내는 흐름도이다. 이하 실시 예에서 각 동작들은 순차적으로 수행될 수도 있으나, 반드시 순차적으로 수행되는 것은 아니다. 또한, 이하의 동작들은 굴착기(200)의 프로세서(210)에 의해 수행되거나 프로세서(210)에 의해 실행 가능한 명령어들로 구현될 수 있다.
도 4를 참조하면, 다양한 실시 예에 따른 굴착기(200)는, S410 동작에서, 회전 센서를 통해 센싱 정보를 획득할 수 있다. 획득되는 센싱 정보의 적어도 일부는, 하부체(110)에 대한 상부체(120)의 선회 각도를 측정하기 위해 사용되는 정보를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 굴착기(200)는 S420 동작에서, 데드존 발생이 감지되는지를 판단할 수 있다. 전술한 바와 같이, 데드존은 360° 회전하는 상부체(120)의 특성에 의해 회전을 감지할 수 없는 센싱 범위(예: 대략 359°~ 0.1°)일 수 있다. 예를 들어, 굴착기(200)는 상부체(120)가 0.2°에서 359.8° 방향(또는 359.8° 방향에서 0.2° 방향)으로 회전하는 것에 대하여 회전 센서가 측정 범위의 최소 값(또는 최대 값)을 출력하지 않고 최대 값(또는 최소 값)을 출력하는 데드존 발생이 감지되는지를 판단할 수 있다. 또한, 굴착기(200)는 상부체(120)가 0.2°에서 359.8° 방향(또는 359.8°에서 0.2° 방향)으로 대략 0.4° (또는 359.6°) 회전하는 것에 대하여 회전 센서가 반대 방향으로 대략 359.6°(또는 0.4°) 회전하는 것에 대응하는 값을 출력하는 데드존 발생이 감지되는지를 판단할 수 있다. 또한, 굴착기(200)는 상부체(120)가 0.2°에서 359.8° 방향(또는 359.8°에서 0.2° 방향)으로 대략 0.4°(또는 359.6°) 회전하는 것에 대하여, 회전 센서가 비정상적인 채터링 값을 출력하는 데드존 발생이 감지되는지를 판단할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 데드존 발생이 감지되지 않는 경우, 굴착기(200)는 S460 동작에서, 센싱 정보에 기초하여 상부체(120)에 대한 회전 각도를 획득할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 데드존 발생이 감지되는 경우, 굴착기(200)는 S430 동작 내지 S450 동작을 통해, 센싱 정보를 보정하고 보정된 센싱 정보에 기초하여 상부체(120)에 대한 회전 각도를 측정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 굴착기(200)는 S430 동작에서, 센싱 정보에 기초하여 상부체(120)에 대한 회전 변화량을 측정할 수 있다. 회전 변화량은 회전 센서의 이전 샘플링 주기를 기준으로 상부체(120)가 회전된 정도를 의미할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 굴착기(200)는 S440 동작에서, 회전 변화량 및 기준 변화량에 기초하여 센싱 정보를 보정할 수 있다. 기준 변화량은 현재 샘플링 주기에서 상부체(120)가 회전할 수 있는 최대 변화량일 수 있다.
예를 들어, 굴착기(200)는 도 2 및 도 3을 통해 설명한 바와 같이, 회전 변화량이 기준 변화량을 초과하는 경우, 이전 샘플링 주기에서 획득된 센싱 정보를 현재 샘플링 주기에서 획득된 센싱 정보로 대체하는 보정 동작을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 굴착기(200)는 S450 동작에서, 보정된 센싱 정보에 기초하여 상부체(120)에 대한 회전 각도를 획득할 수 있다.
도 5는 다양한 실시 예에 따른 굴착기(200)에서 센싱 정보를 보정하는 방법의 제1 실시 예를 나타내는 흐름도이다. 이하 설명되는 도 5의 동작들은, 도 4의 S430 동작 및 S440 동작에 대한 다양한 실시 예를 나타낸 것일 수 있다. 또한, 이하 실시 예에서 각 동작들은 반드시 순차적으로 수행되는 것은 아니며, 개시된 동작 중 적어도 하나의 동작이 생략되거나 다른 동작이 추가될 수도 있다.
도 5를 참조하면, 다양한 실시 예에 따른 굴착기(200)는 S510 동작에서, 이전 샘플링 주기에서 측정된 센싱 정보와 현재 샘플링 주기에서 측정된 센싱 정보에 기초하여 상부체(120)에 대한 회전 변화량을 측정할 수 있다. 예를 들어, 상부체(120)에 대한 회전 변화량은 이전 샘플링 주기에서 측정된 센싱 정보와 현재 샘플링 주기에서 측정된 센싱 정보의 차이에 기초하여 측정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 굴착기(200)는 S520 동작에서, 기준 변화량을 초과하는 회전 변화량이 획득되는지를 판단할 수 있다. 예를 들어, 굴착기(200)는 현재 샘플링 주기에서 상부체(120)가 회전할 수 있는 최대 변화량을 초과한 회전이 발생되었는지를 판단할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 기준 변화량을 초과한 회전 변화량이 획득되는 경우, 다시 말해서, 상부체(120)가 회전할 수 있는 최대 변화량을 초과한 회전이 발생되는 경우, 굴착기(200)는 S530 동작에서, 센싱 정보를 보정할 수 있다. 예를 들어, 굴착기(200)는, 현재 샘플링 주기에서 유효하지 않은 센싱 정보가 획득되었다고 판단하여 이전 샘플링 주기에서 획득된 유효한 센싱 정보를 현재 샘플링 주기의 센싱 정보로 보정(또는 사용)할 수 있다. 또한, 굴착기(200)는 S540 동작에서, 보정된 센싱 정보를 유효한 센싱 정보로 저장할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 기준 변화량을 초과하지 않은 회전 변화량이 획득되는 경우, 다시 말해서, 상부체(120)가 회전할 수 있는 최대 변화량을 초과하지 않는 회전이 발생되는 경우, 굴착기(200)는 S530 동작에서, 현재 샘플링 주기의 센싱 정보를 유효한 센싱 정보로 저장할 수 있다.
도 6은 다양한 실시 예에 따른 굴착기(200)에서 센싱 정보를 보정하는 방법의 제2 실시 예를 나타내는 흐름도이다. 이하 설명되는 도 6의 동작들은, 도 4의 S430 동작 및 S440 동작에 대한 다양한 실시 예를 나타낸 것일 수 있다. 또한, 이하 실시 예에서 각 동작들은 반드시 순차적으로 수행되는 것은 아니며, 개시된 동작 중 적어도 하나의 동작이 생략되거나 다른 동작이 추가될 수도 있다.
도 6을 참조하면, 다양한 실시 예에 따른 굴착기(200)는 S610 동작에서, 상부체(120)에 대한 회전 속도를 획득할 수 있다. 회전 속도는 이전 샘플링 주기에서 측정된 회전 각도와 현재 샘플링 주기에서 측정된 회전 각도에 기초하여 획득될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 굴착기(200)는 S620 동작에서, 미리 정의된 기준 속도 범위에 해당되는 속도가 획득되는지 여부를 판단할 수 있다. 기준 속도는 현재 샘플링 주기에서 상부체(120)가 회전할 수 있는 최대 속도일 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 기준 속도 범위에 해당되지 않는 속도가 획득되는 경우, 굴착기(200)는 S650 동작 및 S660 동작을 통해 센싱 정보를 보정하고 오류 발생을 통보할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 굴착기(200)는 S650 동작에서, 이전 샘플링 주기에서 획득된 센싱 정보를 현재 샘플링 주기에서 획득된 센싱 정보로 대체하는 보정 동작을 수행할 수 있다. 또한, 굴착기(200)는 S660 동작에서 상부체(120)에 대한 회전 각도를 산출하는데 오류가 발생됨을 출력 장치(250)를 통해 출력하고, 오류 발생 카운트를 갱신할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 기준 속도 범위에 해당되는 속도가 획득되는 경우, 굴착기(200)는 S630 동작에서, 획득된 센싱 정보가 기준 측정 범위에 포함되는지 여부를 판단할 수 있다. 기준 측정 범위는, 회전 센서에 의해 측정되는 정상적인 센싱 정보의 범위일 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 센싱 정보가 기준 측정 범위에 포함되지 않는 경우, 굴착기(200)는 전술한 S650 동작 및 S660 동작과 같이, 센싱 정보를 보정하고 오류 발생을 통보하는 동작을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 센싱 정보가 기준 측정 범위에 포함되지 않는 경우, 굴착기(200)는 S640 동작과 같이, 현재 샘플링 주기의 센싱 정보를 유효한 센싱 정보로 저장할 수 있다.
도 7은 다양한 실시 예에 따른 굴착기(200)에서 센싱 정보를 보정하는 방법의 제3 실시 예를 나타내는 흐름도이다. 이하 설명되는 도 7의 동작들은, 도 4의 S430 동작 및 S440 동작에 대한 다양한 실시 예를 나타낸 것일 수 있다. 또한, 이하 실시 예에서 각 동작들은 반드시 순차적으로 수행되는 것은 아니며, 개시된 동작 중 적어도 하나의 동작이 생략되거나 다른 동작이 추가될 수도 있다.
도 7을 참조하면, 다양한 실시 예에 따른 굴착기(200)는 S710 동작에서, 데드존 범위에 포함되는 센싱 정보가 출력되는지를 판단할 수 있다. 데드존 범위는 상부체(120)의 회전을 정상적으로 감지할 수 없는 센싱 범위(예: 대략 359°~ 0.1°)일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 굴착기(200)는 데드존에서 상부체(120)의 회전이 정지된 상태에서, 데드존 범위에 포함되는 센싱 정보가 출력되는지를 판단할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 데드존 범위에 포함되는 센싱 정보가 획득되는 경우, 굴착기(200)는 S720 동작에서, 현재 샘플링 주기의 센싱 정보를 유효한 센싱 정보로 저장할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 데드존 범위를 초과하는 센싱 정보가 획득되는 경우, 굴착기(200)는 채터링이 발생된 것으로 판단하여 S730 동작 및 S740 동작과 같이, 센싱 정보를 보정하고 오류 발생을 통보하는 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 굴착기(200)는 이전 샘플링 주기에서 획득된 센싱 정보를 현재 샘플링 주기에서 획득된 센싱 정보로 대체하는 보정 동작을 수행하고 오류 발생 카운트를 갱신할 수 있다. 따라서, 데드존 범위 내에서 측정되는 채터링 값은 감소할 수 있으며, 이로 인하여 데드존 내에서의 회전 검출 성능을 향상시킬 수 있다.
도 8은 다양한 실시 예에 따른 굴착기(200)의 센서 초기화 방법을 나타내는 흐름도이다. 이하 설명되는 도 8의 동작들은, 도 4 내지 도 7을 통해 수행되는 동작 중 적어도 어느 하나의 동작에 대한 다양한 실시 예를 나타낸 것일 수 있다. 또한, 이하 실시 예에서 각 동작들은 반드시 순차적으로 수행되는 것은 아니며, 개시된 동작 중 적어도 하나의 동작이 생략되거나 다른 동작이 추가될 수도 있다.
도 8을 참조하면, 다양한 실시 예에 따른 굴착기(200)는 S810 동작에서, 저장된 오류 검출 횟수(또는 오류 발생 카운트)를 확인할 수 있다. 오류 검출 횟수는 상부체(120)의 회전 변화량이 기준 변화량을 초과하는 상황, 기준 측정 범위를 초과하는 센싱 정보가 회전 센서를 통해 획득되는 상황 및 데드존 범위를 초과하는 센싱 정보(예: 채터링 값)가 회전 센서를 통해 획득되는 상황이 발생될 때마다 누적될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 굴착기(200)는 S820 동작에서 임계값 이상의 오류가 검출되는지를 판단할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 오류 검출 횟수가 임계값 이상인지를 판단할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 임계값 미만의 오류가 검출되는 경우, 굴착기(200)는 임계값 이상의 오류가 검출되는지 판단하는 동작을 재수행할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 임계값 이상의 오류가 검출되는 경우, 굴착기(200)는 S830 동작에서, 센서 초기화 동작을 수행할 수 있다. 센서 초기화 동작은 회전 센서의 출력 값을 교정하는 동작일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 굴착기(200)는 상부체(120)를 기준 속도로 회전시키면서 출력 값을 교정하는 센서 초기화 동작을 수행할 수 있다.
본 개시의 실시 예들에 따른 굴착기(200)의 동작 방법은 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 저장되어 프로세서(예: 프로세서(210))에 의해 실행될 수 있는 명령어들로 구현될 수 있다.
저장 매체는, 직접 및/또는 간접적이든, 원시 상태, 포맷화된 상태, 조직화된 상태 또는 임의의 다른 액세스 가능한 상태이든 관계없이, 관계형 데이터베이스, 비관계형 데이터베이스, 인-메모리(in-memory) 데이터베이스, 또는 데이터를 저장할 수 있고 저장 제어기를 통해 이러한 데이터에 대한 액세스를 허용할 수 있는 다른 적절한 데이터베이스와 같이 분산형을 포함하는 데이터베이스를 포함할 수 있다. 또한, 저장 매체는, 1차 저장 장치(storage), 2차 저장 장치, 3차 저장 장치, 오프라인 저장 장치, 휘발성 저장 장치, 비휘발성 저장 장치, 반도체 저장 장치, 자기 저장 장치, 광학 저장 장치, 플래시 저장 장치, 하드 디스크 드라이브 저장 장치, 플로피 디스크 드라이브, 자기 테이프, 또는 다른 적절한 데이터 저장 매체와 같은 임의의 타입의 저장 장치를 포함할 수 있다.
본 개시는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 굴착기에 있어서,
    하부체;
    상기 하부체에 회전 가능하게 탑재된 상부체;
    상기 하부체에 대한 상기 상부체의 회전과 관련된 센싱 정보를 수집하도록 구성된 센서 장치;
    상기 센서 장치와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는,
    상기 센서 장치를 통해 수집되는 센싱 정보에 기초하여 데드존 발생을 감지하고,
    상기 데드존 발생을 감지하는 것에 응답하여 상기 센싱 정보를 보정하고,
    상기 보정된 센싱 정보에 기초하여 상기 상부체에 대한 회전 각도를 산출하도록 제어하는 굴착기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 장치는 상부체에 고정되는 제1 센서부재; 및
    하부체에 고정되는 제2 센서부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴착기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 장치는 일 영역에 데드존을 포함하는 것을 특징으로 하는
    굴착기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 데드존 발생이 감지되지 않은 상태에서 수집된 센싱 정보를 유효한 센싱 정보로 저장하고,
    상기 데드존 발생이 감지되는 경우, 상기 저장된 유효한 센싱 정보를 상기 보정된 센싱 정보로 사용하도록 제어하는 굴착기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 수집된 센싱 정보에 기초하여, 상기 상부체에 대한 회전 변화량을 획득하고,
    기준 변화량을 초과하는 회전 변화량이 획득되는 경우, 이전 프레임 주기에서 획득된 센싱 정보를 현재 프레임 주기에서 획득된 센싱 정보로 보정하도록 제어하는 굴착기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 수집된 센싱 정보에 기초하여, 상기 상부체에 대한 회전 속도를 획득하고,
    기준 속도 범위를 초과하는 회전 속도가 획득되는 경우, 상기 이전 프레임 주기에서 획득된 센싱 정보를 상기 현재 프레임 주기에서 획득된 센싱 정보로 보정하도록 제어하는 굴착기.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 센서 장치의 센싱 범위를 벗어나는 센싱 정보가 수집되는 경우, 상기 이전 프레임 주기에서 획득된 센싱 정보를 상기 현재 프레임 주기에서 획득된 센싱 정보로 보정하도록 제어하는 굴착기.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 데드존 발생이 감지된 상태에서 임계값 초과하는 센싱 정보가 수집되는 경우, 상기 이전 프레임 주기에서 획득된 센싱 정보를 상기 현재 프레임 주기에서 획득된 센싱 정보로 보정하도록 제어하는 굴착기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 센싱 정보를 보정한 후, 오류 검출 횟수를 기록하도록 제어하는 굴착기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 오류 검출 횟수에 기초하여, 상기 센서 장치의 초기화를 수행하도록 제어하는 굴착기.
  11. 굴착기의 동작 방법에 있어서,
    상기 굴착기의 상부체의 회전과 관련된 센싱 정보를 수집하는 동작;
    상기 센싱 정보에 기초하여 데드존 발생을 감지하는 동작;
    상기 데드존 발생을 감지하는 것에 응답하여 상기 센싱 정보를 보정하는 동작; 및
    상기 보정된 센싱 정보에 기초하여 상기 상부체에 대한 회전 각도를 산출하는 동작을 포함하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 데드존 발생이 감지되지 않는 상태에서 수집된 센싱 정보를 유효한 센싱 정보로 저장하는 동작; 및
    상기 데드존 발생이 감지되는 경우, 상기 저장된 유효한 센싱 정보를 상기 보정된 센싱 정보로 사용하는 동작을 더 포함하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 센싱 정보를 보정하는 동작은,
    상기 수집된 센싱 정보에 기초하여, 상기 상부체에 대한 회전 변화량을 획득하는 동작; 및
    기준 변화량을 초과하는 회전 변화량이 획득되는 경우, 이전 프레임 주기에서 획득된 센싱 정보를 현재 프레임 주기에서 획득된 센싱 정보로 보정하는 동작을 포함하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 센싱 정보를 보정하는 동작은,
    상기 수집된 센싱 정보에 기초하여, 상기 상부체에 대한 회전 속도를 획득하는 동작; 및
    기준 속도 범위를 초과하는 회전 속도가 획득되는 경우, 상기 이전 프레임 주기에서 획득된 센싱 정보를 상기 현재 프레임 주기에서 획득된 센싱 정보로 보정하는 동작을 포함하는 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 센싱 정보를 보정하는 동작은,
    상기 굴착기에 구비된 센서 장치의 센싱 범위를 벗어나는 센싱 정보가 수집되는 경우, 상기 이전 프레임 주기에서 획득된 센싱 정보를 상기 현재 프레임 주기에서 획득된 센싱 정보로 보정하는 동작을 포함하는 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 센싱 정보를 보정하는 동작은,
    상기 데드존 발생이 감지된 상태에서 임계값 초과하는 센싱 정보가 수집되는 경우, 상기 이전 프레임 주기에서 획득된 센싱 정보를 상기 현재 프레임 주기에서 획득된 센싱 정보로 보정하는 동작을 포함하는 방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 센싱 정보를 보정한 후, 오류 검출 횟수를 기록하는 동작을 더 포함하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 오류 검출 횟수에 기초하여, 상기 굴착기의 센서 장치를 초기화 시키는 동작을 포함하는 방법.
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