KR102121537B1

KR102121537B1 - 상대 장치의 위치 측정 장치 및 상대 장치의 위치 측정 방법

Info

Publication number: KR102121537B1
Application number: KR1020130006849A
Authority: KR
Inventors: 전서현; 장민수; 이대하; 이창은; 임현자; 조영조; 김재홍; 박종현
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2013-01-22
Filing date: 2013-01-22
Publication date: 2020-06-10
Also published as: US20140203197A1; US9588225B2; KR20140094259A

Abstract

상대 장치의 위치 측정 장치 및 상대 장치의 위치 측정 방법이 개시된다. 위치 측정 장치는 광신호를 송신하는 적어도 하나의 발광부와, 다른 장치로부터 송신된 광신호를 수신하는 적어도 하나의 수광부 및 적어도 하나의 발광부를 통해 식별 정보가 포함된 광신호가 송신되도록 제어하고 다른 장치로부터 수신한 광신호에 기초하여 다른 장치의 식별 정보를 획득하고 획득한 식별 정보에 기초하여 다른 장치의 위치 정보를 획득하는 신호처리부를 포함한다. 따라서, 임의의 공간에 위치하는 각 장치들이 다른 장치와의 거리, 각도, 자세 등과 같은 상대 위치 정보를 정확하게 획득할 수 있다.

Description

상대 장치의 위치 측정 장치 및 상대 장치의 위치 측정 방법{APPARATUS FOR MEASURING POSITION OF OTHER APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING OF OTHER APPARATUS}

본 발명은 위치 측정 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 임의의 환경에 존재하는 복수의 장치들간의 상대 위치 측정에 적용될 수 있는 상대 장치의 위치 측정 장치 및 상대 장치의 위치 측정 방법에 관한 것이다.

일반적으로 로봇(robot)은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일환으로 사용되거나, 인간이 작업할 수 없는 극한의 환경에서 인간을 대신하여 작업을 수행하는 데 사용되어 왔다. 이러한 로봇 공학 분야는 근래에 들어 최첨단의 우주개발산업에 사용되면서 발전을 거듭하여 최근에는 인간 친화적인 가정용 로봇의 개발에까지 이르렀다. 또한, 로봇은 의료용 기기를 대체하여 인간의 생체 내에 투입됨으로써, 기존의 의료용 기기로는 치료가 불가능했던 인간의 미세한 생체 조직의 치료에까지 이용되고 있다.

이와 같은 눈부신 로봇 공학의 발전은 인터넷에 의한 정보혁명과 이를 뒤이어 유행하고 있는 생명 공학 분야를 대체하여 새롭게 등장할 최첨단 분야로서 각광받고 있다. 예를 들어, 가정용 로봇은 산업용 로봇에 국한되어 왔던 기존의 중공업 중심의 로봇 공학 분야를 경공업 중심의 로봇 공학 분야까지 확대시킨 주역으로서 청소용 로봇이 그 대표적인 예라 할 수 있다.

한편, 최근에는 실내 환경뿐만 아니라 인간의 접근이 어려운 환경에 대한 지형 지도의 작성 및 목표물 탐색 등의 필요성이 높아지고 있으며, 이를 위해 이동 로봇을 사용하여 장애물이 많은 실외 환경에서도 효과적으로 지형 지도를 작성하는 방법이 사용되고 있다.

특히, 넓은 지역에서 지도를 작성하거나 목표물을 탐지해야 하는 경우 복수의 로봇이 투입되고 각 로봇이 담당할 구역을 지정하여 지도를 작성하거나 목표물 탐지를 수행하도록 하는 방법이 사용되고 있다.

이와 같이 소정 환경에 복수의 로봇이 투입되어 각 로봇이 미리 구분된 자신의 영역에 대해 업무를 수행하도록 하는 경우, 작업 효율을 높이기 위해서는 각 로봇이 다른 로봇의 위치 정보를 인지하여야 한다.

즉, 로봇들간의 작업 중복을 방지하고 작업 시간을 단축시키며 작업 결과를 효율적으로 병합하기 위해서는 각 로봇이 다른 로봇의 위치를 인지한 후 인지한 다른 로봇의 위치에 기초하여 다른 로봇의 작업 영역과 중복되지 않는 영역에서 작업을 수행하는 것이 바람직하다.

현재 로봇의 자세를 측정하기 위한 방법으로는 로봇이 위치하는 공간의 천장에 랜드마크(landmark)를 부착하고 로봇에 적외선 송수신기를 설치하여, 로봇이 랜드마크에 적외선 신호를 송신한 후 랜드마크로부터 반사된 적외선 신호를 수신하여 로봇의 위치 및 자세를 측정하는 방법이 사용되고 있다. 그러나, 이와 같은 방법은 로봇이 위치하는 환경에 랜드마크를 미리 부착하여야 하기 때문에 랜드마크를 부착하는 번거로움이 있고, 로봇이 랜드마크를 부착한 위치 정보를 미리 알고 있어야 하며, 랜드마크를 부착하기 어려운 환경에서는 적용할 수 없는 단점이 있다.

또는, 로봇에 레이저 센서를 설치하여 로봇이 설치된 레이저 센서를 통해 주변의 환경을 스캔하여 주변 환경에 대한 2차원의 환경지도를 획득하고, 획득한 환경 지도로부터 자신의 위치를 파악하는 방법이 사용되고 있다. 그러나, 이와 같이 레이저 센서를 이용하는 방법은 로봇이 자신의 위치를 판단할 수는 있으나, 로봇이 위치한 주변 환경이 평면적으로 균일하지 않은 경우에는 오차가 커지게 되어 정확한 위치 판단이 어려운 단점이 있다.

또한, 상기한 두 가지 로봇 위치 판단 방법은 현재 많이 사용되고는 있으나 특정 공간에 복수의 로봇이 위치하는 경우 각 로봇이 다른 로봇의 위치를 실시간으로 판단할 수 없는 단점이 있다.

상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 복수의 장치들이 각각 다른 장치의 정확한 위치 정보를 획득할 수 있도록 하는 상대 장치의 위치 측정 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기한 상대 장치의 위치 측정 장치에서 수행되는 상대 장치의 위치 측정 방법을 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 상대 장치의 위치 측정 장치는, 광신호를 송신하는 적어도 하나의 발광부와, 다른 장치로부터 송신된 광신호를 수신하는 적어도 하나의 수광부 및 상기 적어도 하나의 발광부를 통해 식별 정보가 포함된 광신호가 송신되도록 제어하고, 상기 다른 장치로부터 수신한 광신호에 기초하여 다른 장치의 식별 정보를 획득하고, 획득한 식별 정보에 기초하여 상기 다른 장치의 위치 정보를 획득하는 신호처리부를 포함한다.

여기서, 상기 발광부를 통해 송신되는 광신호에 포함되는 식별 정보는, 상기 위치 측정 장치의 고유 식별 정보, 상기 식별 정보를 포함하는 광신호를 송신하는 발광부의 고유 식별 정보 및 상기 식별 정보를 포함하는 광신호의 송신 시간 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 신호처리부는 상기 다른 장치로부터 수신한 광신호에 기초하여 다른 장치의 고유 식별 정보, 상기 다른 장치에 구비된 발광부의 고유 식별 정보 및 상기 다른 장치가 광신호를 송신한 시간 정보를 획득할 수 있다.

여기서, 상기 신호처리부는 상기 다른 장치가 광신호를 송신한 시간 및 상기 다른 장치로부터 광신호를 수신한 시간에 기초하여 상기 다른 장치와의 거리를 산출할 수 있고, 상기 다른 장치에 구비된 발광부의 고유 식별 정보에 기초하여 상기 다른 장치의 자세 정보를 획득할 수 있고, 상기 적어도 하나의 수광부 중 상기 다른 장치로부터 송신된 광신호를 수신한 수광부의 위치 또는 각도에 기초하여 상기 다른 장치와의 각도 정보를 획득할 수 있다.

여기서, 상기 적어도 하나의 발광부 및 상기 적어도 하나의 수광부는 상기 위치 측정 장치의 둘레를 따라 회전하도록 설치되며, 상기 식별 정보는 상기 적어도 하나의 발광부가 상기 식별 정보를 포함하는 광신호를 송신하는 순간의 상기 위치 측정 장치에서의 위치 정보를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 적어도 하나의 발광부는 점멸 동작을 수행하거나, 구조광을 발생시켜 상기 식별 정보를 포함하는 광신호를 송신할 수 있다.

여기서, 상기 적어도 하나의 발광부 및 상기 적어도 하나의 수광부는 각각 복수개로 구성될 수 있고, 하나의 발광부 및 하나의 수광부가 발광부/수광부 쌍을 형성하며, 각 발광부/수광부 쌍에 포함된 각 발광부의 광신호 송신 각도는 발광부/수광부 쌍의 전체 개수에 기초하여 결정될 수 있다.

또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 상대 장치의 위치 측정 장치는, 광신호를 송신하는 적어도 하나의 발광부와, 다른 장치로부터 송신된 광신호를 수신하는 적어도 하나의 수광부와, 상기 다른 장치와 통신을 수행하는 통신부 및 상기 적어도 하나의 발광부를 통해 식별 정보가 포함된 광신호가 송신되도록 제어하고, 상기 다른 장치로부터 수신한 광신호에 기초하여 다른 장치의 식별 정보를 획득하고, 획득한 식별 정보에 기초하여 상기 다른 장치의 위치 정보를 획득하기 위한 메시지를 상기 통신부를 통해 상기 다른 장치에 전송하는 신호처리부를 포함한다.

여기서, 상기 발광부를 통해 송신되는 광신호에 포함되는 식별 정보는, 상기 위치 측정 장치의 고유 식별 정보를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 신호처리부는 상기 다른 장치로부터 수신한 광신호로부터 상기 다른 장치의 고유 식별 정보를 획득한 후, 상기 다른 장치에 동작 정지를 지시하는 메시지를 상기 통신부를 통해 송신할 수 있고, 상기 동작 정지를 지시하는 메시지를 상기 다른 장치에 전송한 후, 동작이 정지된 상기 다른 장치와 광신호를 송신 또는 수신함으로써 상기 다른 장치의 위치 정보를 획득할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 상대 장치의 위치 측정 방법은, 위치 측정 장치에서 수행되는 상대 장치의 위치 측정 방법으로, 위치 측정을 위한 식별 정보를 포함하는 광신호를 송신하는 단계와, 상대 장치로부터 수신한 광신호로부터 상기 상대 장치의 식별 정보를 획득하는 단계 및 획득한 상기 상대 장치의 식별 정보를 이용하여 상기 상대 장치의 위치 정보를 획득하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 광신호를 송신하는 단계는 상기 위치 측정 장치의 고유 식별 정보, 상기 식별 정보를 포함하는 광신호를 송신하는 발광부의 고유 식별 정보 및 상기 식별 정보를 포함하는 광신호의 송신 시간 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 식별 정보를 상기 광신호에 포함시켜 송신할 수 있다.

여기서, 상기 상대 장치의 식별 정보를 획득하는 단계는 상기 상대 장치로부터 수신한 광신호에 포함된 상기 상대 장치의 고유 식별 정보, 상기 상대 장치에 구비된 발광부의 고유 식별 정보 및 상기 상대 장치가 광신호를 송신한 시간 정보를 획득할 수 있다.

여기서, 상기 상대 장치의 위치 정보를 획득하는 단계는 상기 상대 장치가 광신호를 송신한 시간 및 상기 다른 장치로부터 광신호를 수신한 시간에 기초하여 상기 상대 장치와의 거리를 산출할 수 있고, 상기 상대 장치에 구비된 발광부의 고유 식별 정보에 기초하여 상기 상대 장치의 자세 정보를 획득할 수 있고, 상기 위치 측정 장치에 구비된 적어도 하나의 수광부 중 상기 상대 장치로부터 송신된 광신호를 수신한 수광부의 위치 또는 각도에 기초하여 상기 상대 장치와의 각도 정보를 획득할 수 있다.

상술한 바와 같은 상대 장치의 위치 측정 장치 및 상대 장치의 위치 측정 방법에 따르면, 위치 측정을 위해 장치 고유 식별 정보, 장치내에서 광신호를 송신하는 발광부의 고유 식별 정보 및 광신호 송신 시간 정보를 포함하는 식별 정보를 광을 이용하여 송신하고, 다른 장치로부터 수신한 광신호를 수신하여 다른 장치의 위치 측정을 위한 식별 정보를 획득한 후 획득한 식별 정보에 기초하여 다른 장치와의 이격 거리와 각도 정보 및 다른 장치의 자세 정보를 획득한다.

따라서, 임의의 공간에 위치하는 각 장치들이 다른 장치와의 거리, 각도, 자세 등과 같은 상대 위치 정보를 정확하게 획득할 수 있다.

또한, 상기한 바와 같이 장치들이 획득한 상대 위치 정보에 기초하여 각 장치들에게 부여된 지도 생성, 탐색, 자율 주행, 물류 자동화 처리 등과 같은 다양한 작업을 보다 효율적으로 수행할 수 있다.

도 1은 위치 측정 장치가 인지하는 측정 대상 장치의 위치 정보를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치의 구성 및 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 도 2에 도시한 발광부 및 수광부의 설치 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치에 설치되는 발광부의 발광 패턴을 예시한 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 측정 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 방법을 나타내는 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 위치 측정 장치 또는 위치 측정 방법에서 '위치 정보'라 함은 위치 측정 장치와 위치 측정의 대상이 되는 측정 대상 장치 사이의 물리적인 거리에 한정되지 않고, 위치 측정 장치와 측정 대상 장치 사이의 거리, 각도 및 측정 대상 장치의 방향 등과 같은 자세 정보를 모두 포함하는 개념이다.

또한, 본 발명의 실시예들에서 기술되는 측정 장치는 측정 대상 장치의 위치 정보를 획득하는 임의의 장치를 의미하며, 특정 기능이나 모양을 가지는 장치에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 구성되거나 다양한 기능을 가지는 장치의 구성 요소로 포함될 수 있다. 예를 들어, 측정 장치는 다양한 형상으로 구성되어 이동 또는 주행이 가능한 로봇으로 구성될 수도 있고, 이동 수단으로 구성될 수도 있다. 또한, 측정 장치는 차량이나 로봇 등과 같은 장치에 부가적으로 설치되도록 구성될 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 측정 장치가 로봇으로 구성되는 것으로 예를 들어 설명하나, 상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 측정 장치가 로봇으로 한정되는 것은 아니다.

도 1은 위치 측정 장치가 인지하는 측정 대상 장치의 위치 정보를 설명하기 위한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 먼저 소정의 로봇이 다른 로봇의 위치를 측정하기 위해서는 도 1에 도시한 바와 같이 위치를 측정하는 측정 로봇과 측정 로봇에 의해 위치가 측정되는 측정 대상 로봇 사이의 거리와 각도 및 측정 대상 로봇의 자세를 알아야 한다.

예를 들어, 도 1에서 로봇 1(110)이 측정 로봇이고, 로봇 2(130)가 측정 대상 로봇인 경우, 로봇 1(110)은 자신의 특정 방향(예를 들면, 정면, 110a)으로부터 각도 θ, 거리 r인 위치에 로봇 2(130)에 위치해 있고 로봇 2(130)가 로봇 1(110)과 로봇 2의 중심(130)을 연결한 선을 기준으로 각도 φ의 방향을 주시하고 있음을 인지해야 한다.

또한, 도 1의 로봇 2(130)의 관점에서 고려하면, 로봇 2(130)가 측정 로봇이 되고 로봇 1(110)이 측정 대상 로봇이 된다. 이와 같은 경우, 로봇 2(130)는 로봇 1(110)이 자신의 특정 방향(예를 들면, 정면, 130a)으로부터 각도 φ, 거리 r인 위치에 있고, 로봇 2(130)와 로봇 1(110)의 중심을 연결한 선을 기준으로 각도 θ의 방향을 주시하고 있음을 인지해야 한다.

도 1에 도시한 바와 같이 임의의 로봇이 다른 로봇과의 상대 위치 정보를 측정하는 방법으로는 각 로봇에 카메라 및 설치된 카메라를 이용하여 인식 가능한 마커를 설치하고, 각 로봇이 카메라를 이용하여 다른 로봇을 촬영하여 마커를 인식하고, 카메라를 통해 촬영된 영상 및 마커를 이용하여 다른 로봇의 거리와 각도를 파악하는 방법이 사용된다. 그러나, 이와 같이 카메라를 이용하는 방법은 카메라의 특성상 빛의 영향을 많이 받기 때문에 로봇들이 어두운 환경에 위치하는 경우에는 위치 정보 획득 가능성이 매우 낮은 단점이 있다.

또한, 소정 로봇이 다른 로봇의 위치를 측정하는 다른 방법으로는 각 로봇에 전파 발신 장치를 설치하고, 각 로봇이 전파를 발생시킨 후, 다른 로봇으로부터 발생된 전파의 수신 강도에 기초하여 다른 로봇의 거리를 판단하는 방법이 사용된다. 그러나, 이와 같이 전파의 수신 강도를 이용하는 방법은 로봇간의 거리는 측정이 가능하나 측정 대상 로봇이 현재 취하고 있는 방향은 알 수 없으며, 전파의 간섭이나 변화가 심한 환경에서도 위치 추정 정확도가 감소하는 단점이 있다.

상술한 바와 같은 단점을 극복하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치 및 방법에서는 복수의 발광 및 수광 소자를 이용하여 측정 대상 장치와 측정 대상 장치의 사이의 거리, 각도 및 측정 대상 장치의 자세를 정확하게 측정할 수 있는 수단 및 방법을 제공한다.

이하에서는 본 발명의 실시예들에 따른 위치 측정 장치 및 위치 측정 방법을 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치(200)는 신호처리부(210), 저장부(230), 발광부(250) 및 수광부(260)를 포함할 수 있다. 여기서, 위치 측정 장치(200)는 각각 하나의 발광부(250) 및 수광부(260)만을 구비할 수도 있고, 복수개의 발광부(250) 및 복수개의 수광부(260)를 구비할 수도 있다.

한편, 위치 측정 장치(200)는 로봇 등과 같이 이동 또는 주행이 가능한 형태로 구성될 수 있고, 로봇의 형태로 구성되는 경우 로봇의 본래의 기능을 수행하기 위한 다른 구성요소들을 더 포함할 수도 있다.

이하에서는 위치 측정 장치(200)가 로봇으로 구성된 것으로 가정하고 설명의 편의를 위하여 위치 측정 장치(200)를 '로봇(200)'으로 지칭한다. 또한, 위치 측정 장치(200)의 위치 측정 대상이 되는 다른 위치 측정 장치 역시 로봇으로 구성된 것으로 가정하고 설명의 편의를 위하여 '상대 로봇'으로 지칭한다.

신호처리부(210)는 예를 들어 프로세서로 구성될 수 있고, 적어도 하나의 발광부(250) 및 수광부(260)를 동작을 제어한다. 또한, 신호처리부(210)는 수광부(260)를 통해 상대 로봇으로부터 수신한 광신호에 기초하여 상대 로봇의 위치 정보를 획득하기 위한 처리를 수행할 수 있다.

구체적으로, 신호처리부(210)는 미리 정해진 방법을 이용하여 위치 측정을 위한 식별 정보가 발광부(250)를 통해 광신호에 포함되어 송신될 수 있도록 처리한다. 여기서, 발광부(250)가 복수개로 구성되는 경우, 신호처리부(210)는 식별 정보를 포함하는 광신호를 송신할 특정 발광부(250)를 선택하고, 선택한 발광부(250)가 식별 정보를 포함하는 광신호를 송신할 수 있도록 제어한다.

여기서, 위치 측정을 위한 식별 정보는 로봇(200)의 고유 식별 정보(ID, Identifier, 이하, '로봇 ID'라 지칭함), 로봇(200)에 구비된 복수의 발광부(250) 중 광신호를 전송하는 발광부(250)의 고유 식별 정보(이하, '발광부 ID'라 지칭함) 및 광신호 송신 시간을 포함할 수 있다.

또는, 후술하는 바와 같이 로봇(200)에 하나의 발광부(250)만 설치되어 발광부(250)가 로봇(200)의 둘레를 따라 회전하도록 구성되는 경우에는 상기 발광부 ID 대신 발광부(250)가 광신호를 전송하는 순간의 발광부(250)의 위치 또는 각도 정보가 식별 정보에 포함될 수도 있다.

예를 들어, 로봇(200)이 복수의 발광부(250)를 포함하고, 발광부 1(250)을 통해 광신호를 송신하는 경우, 신호처리부(210)는 로봇 ID, 발광부1의 ID 및 광신호 송신 시간 정보를 인코딩한 후, 인코딩한 식별 정보를 발광부 1(250)을 통해 송신되도록 발광부 1(250)을 제어한다.

한편, 로봇(200)이 광신호 송신 시간을 이용하여 상대 로봇의 거리를 측정하기 위해서는 로봇들간의 시간 동기가 미리 이루어져야 한다. 로봇들 간의 시간 동기는 GPS(Global Positioning System)를 이용하여 수행될 수 있고, 위치 측정이 시작되는 초기에 한 번만 시간 동기를 수행하면 된다.

또한, 신호처리부(210)는 상술한 식별 정보 이외에 다른 로봇과 통신을 위한 데이터 또는 식별 정보를 포함하는 데이터를 발광부(250)를 통해 송신하기 위한 제어를 수행할 수 있다.

또한, 신호처리부(210)는 수광부(260)로부터 수신한 광신호에 대응되는 전기신호를 제공받는 경우, 제공받은 전기 신호를 처리하여 광신호를 송신한 상대 로봇의 식별 정보(즉, 상대 로봇의 로봇 ID, 상대 로봇의 발광부 ID 또는 발광부 위치 정보, 광신호 송신 시간)를 획득한다.

이후, 신호처리부(210)는 획득한 상대 로봇의 식별 정보에 기초하여 자신과 상대 로봇과의 거리와 각도 및 상대 로봇의 자세 정보를 획득한다. 예를 들어, 신호처리부(210)는 광신호의 수신 시간과 획득한 식별 정보에 포함된 광신호 송신 시간의 차이에 기초하여 로봇(200)과 상대 로봇의 거리 정보를 산출할 수 있다. 또한, 신호처리부(210)는 광신호를 수신한 수광부(260)의 위치 또는 각도에 기초하여 로봇(200)과 상대 로봇 사이의 각도 정보를 산출할 수 있고, 획득한 식별 정보에 포함된 발광부 ID 또는 발광부의 위치 정보에 기초하여 측정 대상 장치의 자세 정보(또는 방향 정보)를 획득할 수 있다.

여기서, 상대 로봇의 자세 정보는 상대 로봇이 향하는 수평 방향의 각도 정보, 상대 로봇이 향하는 수직 방향의 각도 정보 또는 상대 로봇의 고도 정보를 포함할 수 있다.

한편, 로봇(200)에 복수의 발광부(250)가 구비되는 경우, 신호처리부(210)는 상대 로봇의 위치를 측정하는 초기 또는 임의의 시간에 모든 발광부를 통해 식별 정보가 포함된 광신호가 송신되도록 모든 발광부(250)의 발광을 제어할 수 있다. 이후 신호처리부(210)는 임의의 다른 로봇으로부터 송신된 광신호를 수신하면, 광신호를 수신한 방향에 설치된 적어도 하나의 발광부(250)를 통해서만 상기 식별 정보가 송신되도록 적어도 하나의 발광부(250)를 제어할 수 있다. 이와 같은 동작을 통해 소정 환경에 복수의 로봇(200)이 존재할 경우 다른 로봇(200)의 발견을 용이하게 수행할 수 있고, 발견된 로봇(200)의 위치를 효율적으로 측정할 수 있다.

또는, 신호처리부(210)는 미리 설정된 시간 간격에 따라 복수의 발광부(250)가 순차적으로 식별 정보를 포함하는 광신호를 송신하도록 제어하거나, 미리 설정된 시간 또는 시간 간격에 따라 복수의 발광부(250) 중 적어도 하나의 특정 발광부(250)가 선택적으로 식별 정보를 포함하는 광신호를 송신하도록 제어를 수행할 수도 있다.

또한, 신호처리부(210)는 수광부(260)를 통해 다른 로봇 또는 상대 로봇으로부터 식별정보 이외의 데이터가 포함된 광신호가 수신되는 경우, 수신한 광신호를 처리하여 데이터를 획득하고, 획득한 데이터에 상응하는 처리를 수행할 수 있다.

저장부(230)는 비휘발성 메모리로 구성될 수 있고, 위치 측정을 위한 식별 정보 즉, 로봇 ID, 발광부 ID를 저장한다. 또한, 저장부(230)에는 상대 로봇으로부터 수신한 식별 정보가 저장될 수 있고, 수신한 식별 정보에 기초하여 상대 로봇의 위치 정보를 획득하기 위한 신호 처리 방법이 프로그램 형태로 기록되거나 이와 같은 프로그램을 통해 획득한 상대 로봇의 위치 정보가 저장될 수도 있다.

발광부(250)는 광을 송신할 수 있는 광원 소자를 포함할 수 있고, 신호처리부(210)의 제어에 기초하여 발광 동작을 수행한다. 여기서, 발광부(250)는 레이저 또는 적외선 신호 등과 같이 직진성이 강한 광을 송신할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 레이저 발광 다이오드 또는 적외선 발광 다이오드 등으로 구성될 수 있다.

또는, 발광부(250)는 신호처리부(210)의 제어에 상응하여 특정 패턴의 구조광(Strutrued-light)을 송신할 수 있는 구조로 구성될 수도 있다.

수광부(260)는 레이저 수광 센서 또는 적외선 수광 센서 등으로 구성될 수 있고, 상대 로봇으로부터 송신된 광신호를 수신하고, 수신된 광신호에 상응하는 전기 신호를 신호처리부(210)에 제공한다. 여기서, 수광부(260)는 수신한 광신호에 대해 식별 정보가 포함된 광신호와 식별 정보가 포함되지 않은 광신호를 구분할 수 있는 필터를 포함할 수 있고, 필터를 통해 수신된 광신호를 필터링하여 식별 정보가 포함된 광신호에 상응하는 전기 신호만을 신호처리부(210)에 제공하도록 구성될 수 있다.

로봇(200)이 복수의 발광부(250) 및 복수의 수광부(260)를 포함하는 경우, 하나의 발광부(250) 및 하나의 수광부(260)가 발광부/수광부 쌍(270)을 이루어 하나의 모듈로 설치되거나, 로봇에서 근접한 거리에 설치될 수 있다.

또한, 발광부/수광부 쌍(270)은 모든 방향으로 광신호를 송신할 수 있고, 모든 방향에서 송신되는 광신호를 수신할 수 있도록 발광부(250)의 광신호 송신 각도 및 수광부(260)의 광신호 수신 각도가 설정될 수 있다. 또는 발광부(250)의 광신호 송신 각도 및 수광부(260)의 광신호 수신 각도를 임의의 값으로 설정할 수 없는 경우에는 고정된 광신호 송신 각도 및/또는 공신호 수신 각도를 고려하여 로봇(200)에 설치되는 발광부/수광부 쌍(270)의 개수 및 발광부/수광부 쌍(270)들간의 이격 거리가 결정될 수 있다.

또한, 각 발광부(250) 및 수광부(260)의 발광 및 수광 각도 및 로봇(200)의 외형에 따라 복수의 발광부/수광부 쌍(270)들간의 설치 위치 및/또는 설치 간격이 결정될 수도 있다.

도 2에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(또는, 위치 측정 장치200)는 신호처리부(210)가 복수의 발광부(250)의 발광 동작을 제어하고, 각 발광부(250)가 신호처리부(210)의 제어에 상응하여 발광 동작을 수행하는 것으로 예를 들어 설명하고 도시하였으나, 위치 측정 장치(200)의 구성이 도 2에 도시한 구성에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명에서 제안하고 있는 기술적 사상은 위치 측정 장치(200)가 위치 측정을 위해 모든 방향으로 고유한 식별 정보를 포함하는 광신호를 송신할 수 있도록 구성되는 모든 장치를 포함한다.

예를 들어, 각 발광부/수광부 쌍(270)이 신호처리부(210)의 제어와 상관없이 독립적인 신호처리 기능 또는 신호처리를 위한 구성요소를 포함하도록 구성될 수 있고, 이와 같이 구성되는 경우 각 발광부/수광부 쌍(270)이 독립적으로 발광 동작을 수행할 수 있고, 상대 로봇으로부터 수신한 광신호를 처리하여 광신호를 전송한 상대 로봇의 위치 정보를 획득한 후 획득한 위치 정보를 위치 정보를 이용하는 로봇(200) 내의 다른 구성요소에 전달하도록 구성될 수도 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치의 구성 및 동작을 설명하기 위한 개념도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치가 로봇의 형태로 구현된 경우의 위치 측정 장치의 구성 및 동작을 예시한 것으로, 로봇 1(300a)과 로봇 2(300b)가 소정의 영역에 위치할 때, 로봇 1(300a)이 로봇 2(300b)의 위치를 측정하고, 로봇 2(300b)가 로봇 1(300a)의 위치를 측정하는 경우를 예를 들어 도시하였다.

도 3을 참조하면, 로봇 1(300a) 및 로봇 2(300b)는 각각 도 2에 도시한 구성 요소를 포함하고, 각 로봇(300a, 300b)에 각각 포함되는 구성요소는 도 2를 참조하여 설명한 로봇(200)기능과 동일한 기능을 포함하는 것으로 가정한다. 또한, 로봇 1(300a) 및 로봇 2(300b)는 도 3에 도시한 바와 같이 각각의 수평 단면이 원형(또는 외형이 원통형)으로 형성된 것으로 가정한다.

로봇 1(300a) 및 로봇 2(300b) 각각에는 복수의 발광부(350a, 350b) 및 복수의 수광부(360a, 360b)가 각각 발광부/수광부 쌍(370a, 370b)을 이루어 로봇 1(300a) 및 로봇 2(300b) 각각의 외주연(또는 둘레)에 일정 간격으로 설치될 수 있다.

여기서, 로봇 1(300a)에서 설치된 복수의 발광부/수광부 쌍(370a) 중 특정 발광부/수광부 쌍(370a-1)에 포함된 발광부(350a-1)는 로봇 1(300a)의 ID, 발광부(350a-1)의 ID 및 광신호 송신 시간을 포함하는 광신호를 송신한다.

로봇 1(300a)의 발광부(350a-1)를 통해 송신된 직진 특성을 가지는 광신호는 광신호가 송신되는 방향에 로봇 2(300b)가 위치하는 경우, 로봇 2(300b)에 설치된 특정 수광부를 통해 수신되어 로봇 2(300b)가 로봇 1(300a)의 위치 정보를 획득하기 위하여 사용될 수 있다.

그러나, 로봇 1(300a)의 발광부(350a-1)를 통해 송신된 광신호의 송신 경로 상에 로봇 2(300b)가 위치하지 않는 경우에는 로봇 2(300b)는 로봇 1(300a)로부터 송신된 광신호를 수신하지 못할 수도 있고, 이와 같은 경우에는 로봇 1(300a)이 다른 발광부를 이용하여 광신호를 전송하여야 한다.

한편, 로봇 1(300a)의 수광부(360a-1)는 로봇 2(300b)로부터 송신된 광신호를 수신하고, 로봇 2(300b)는 수광부(360a-1)를 통해 수신한 광신호로부터 로봇 2(300b)의 식별 정보 즉, 로봇 2(300b)의 ID, 로봇 2(300b)에 설치된 복수의 발광부/수광부 쌍(370b) 중 특정 발광부/수광부 쌍에 포함된 발광부의 ID 및 광신호 송신 시간 정보를 획득하고, 획득한 식별 정보에 기초하여 자신(즉, 로봇 1(300a))과 로봇 2(300b) 사이의 거리, 각도 및 로봇 2(300b)의 자세 정보를 획득한다.

도 4는 도 2에 도시한 발광부 및 수광부의 설치 방법을 설명하기 위한 개념도이다.

도 4의 (a)는 복수의 발광부/수광부 쌍(470a)이 로봇(400a)에 고정 설치되는 경우를 예를 들어 도시한 것이고, 도 4의 (b)는 하나의 발광부/수광부 쌍(470b)이 로봇(400b)에 회전 가능하도록 설치된 경우를 예를 들어 도시한 것이다.

먼저 도 4의 (a)를 참조하면, 로봇(400a)의 외형이 원통형(즉, 수평 단면이 원형)으로 구성되는 경우 복수의 발광부/수광부 쌍(470a)은 로봇(400a)의 외주연에 고정된 이격 거리(401)를 가지도록 설치될 수 있다. 이 때, 각 발광부(450a)에서 송신되는 광의 각도는 발광부(450a) 또는 발광부/수광부 쌍(470a)의 개수에 따라 결정될 수 있다.

예를 들어, 발광부/수광부 쌍(470a)의 개수가 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 4개로 구성되는 경우, 각 발광부/수광부 쌍(470a)에 포함된 각 발광부(450a)에서 송신되는 광의 각도는 90도로 결정될 수 있다. 이를 일반화 시키면 로봇(400a)에 n개의 발광부(또는 발광부/수광부 쌍(470a))가 설치되는 경우, 각 발광부(450a)에서 송신되는 광의 각도는 360도/n 로 결정될 수 있다.

도 4의 (a)에서는 로봇(400a)의 외형이 원통형으로 구성된 경우의 발광부/수광부 쌍(470a)의 설치 및 발광 각도를 예를 도시하고 설명하였으나, 발광부/수광부 쌍(470a)의 설치 및 발광 각도 설정 방법이 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 원통형으로 구성된 로봇(400a)에만 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상을 가진 모든 로봇에 적용될 수 있음은 자명하다.

한편, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이 로봇(400b)에 하나의 발광부/수광부 쌍(470b)만 설치하도록 구성될 수도 있고, 이와 같은 경우에는 하나의 발광부/수광부 쌍(470b)이 로봇(400b)의 외주연을 따라 회전하도록 설치되어 모든 방향에 대해 광신호를 송신하거나 임의의 방향에 위치한 상대 로봇으로부터 송신되는 광 신호를 수신할 수 있도록 구성될 수 있다.

도 4의 (b)와 같이 하나의 발광부/수광부 쌍(470b)이 로봇(400b)의 둘레(또는 외주연)를 따라 회전가능하도록 설치되는 경우, 발광부(450b)에서 송신되는 광의 각도는 발광부/수광부 쌍(470b)의 회전 속도에 따라 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 발광부/수광부 쌍(470b)의 회전 속도가 느릴수록 발광부에서 송신되는 광의 각도를 넓게 설정하고, 발광부/수광부 쌍(470b)의 회전 속도가 빠를수록 발광부에서 송신되는 광의 각도를 좁게 설정할 수 있다. 또는, 발광부(450b)에서 송신되는 광의 각도가 고정된 경우에는 고정된 광의 각도에 따라 회전 속도를 설정하도록 구성될 수도 있다.

도 4의 (b)에서는 하나의 발광부/수광부 쌍(470b)이 로봇(400b)에 회전가능하도록 설치되는 경우를 예를 도시하였으나, 로봇(400b)에 회전 가능하도록 설치되는 발광부/수광부 쌍(470b)의 개수가 하나로 제한되는 것은 아니며, 로봇(400b)의 외형에 따라 둘 이상의 발광부/수광부 쌍(470b)이 회전가능하도록 설치될 수도 있다. 예를 들어, 로봇(400b)의 전면과 후면에 각각 발광부/수광부 쌍을 설치하고, 설치된 발광부/수광부 쌍이 로봇(400b)의 둘레를 따라 회전가능하도록 구성될 수도 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치에 설치되는 발광부의 발광 패턴을 예를 들어 도시한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치(또는 로봇)에 설치되는 발광부(550)는 식별 정보를 포함하는 광신호를 전송할 수 있을 뿐만 아니라, 일반적인 데이터 통신을 위한 광신호를 송신할 수 있도록 구성될 수 있다.

도 5는 데이터 통신 및/또는 식별 정보를 송신하기 위해 발광부(550)에서 발광되는 발광 패턴을 도시한 것으로, 도 5의 (a)는 발광부(550)가 점멸을 통해 데이터를 전송하는 방법을 예를 들어 도시한 것이며, 도 5의 (b)는 발광부(550)가 구조광(structured-light)을 통해 데이터를 전송하는 방법을 예를 들어 도시한 것이다.

즉, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이 발광부(550)는 송신 데이터에 상응하여 발광 소자(예를 들면, 발광 다이오드)를 점멸시킴으로써 데이터 또는 식별 정보(로봇 ID, 발광부 ID 및 광신호 송신 시간)를 전송할 수 있다. 여기서, 발광부(550)는 도 2에 도시한 신호처리부(210)에서 인코딩된 데이터에 상응하여 점멸 동작을 수행할 수도 있고, 자체적으로 인코딩 수단을 구비하여 제공된 데이터 또는 식별 정보를 인코딩한 후 인코딩된 데이터에 따라 발광동작을 수행할 수도 있다. 인코딩된 데이터는 발광 강도, 발광 기간(duration), 발광 주기를 포함할 수 있다.

또는, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이 발광부(550)는 송신할 데이터에 상응하는 구조광을 발생하도록 구성될 수도 있다. 여기서, 구조광은 송신할 데이터 또는 식별 정보에 상응하는 발광 패턴을 도 2에 도시한 신호처리부(210)가 생성하고 생성된 발광 패턴을 발광부(550)에 제공하여 발광부(550)가 제공된 발광 패턴에 따라 구조광을 발생하도록 구성될 수도 있고, 발광부(550)가 제공된 데이터에 상응하는 발광 패턴을 미리 정의된 규칙에 따라 자체적으로 형성하고 결정된 발광 패턴에 따라 구조광을 발생하도록 구성될 수도 있다.

예를 들어, 구조광 방식으로 광신호를 송신하는 경우 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이 송신 데이터 및/또는 식별 정보에 상응하여 간격이 서로 다른 광을 발생시킴으로써 데이터, 식별 정보 또는 데이터와 식별 정보를 동시에 전송할 수 있다.

한편, 로봇이 상대 로봇 또는 다른 로봇으로부터 구조광을 수신하는 경우, 수광부는 수신한 구조광을 분석하여 데이터를 획득한 후, 획득한 데이터를 신호처리부에 제공하도록 구성될 수도 있고, 수광부가 수신한 구조광에 상응하는 전기 신호를 신호처리부에 제공하고 신호처리부가 이를 해독하여 데이터를 획득하도록 구성될 수도 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 측정 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 측정 장치(600)는 신호처리부(610), 저장부(630), 발광부(650), 수광부(660) 및 통신부(690)를 포함할 수 있다. 발광부(650) 및 수광부(660)는 각각 복수개로 구성될 수도 있고, 이 경우 하나의 발광부(650) 및 하나의 수광부(660)가 발광부/수광부 쌍(670)을 이루어 모든 방향으로 광신호가 송신될 수 있도록 위치 측정 장치(600)에 설치될 수 있다.

상기 위치 측정 장치(600)는 로봇 등과 같이 이동 또는 주행이 가능한 형태로 구성될 수 있고, 로봇의 형태로 구성되는 경우 로봇의 본래의 기능과 관련된 다른 구성요소들을 더 포함할 수도 있다.

이하에서는 위치 측정 장치(600)가 로봇으로 구성된 것으로 가정하고 설명의 편의를 위하여 위치 측정 장치(600)를 '로봇(600)'으로 지칭한다. 또한, 위치 측정 장치(600)의 위치 측정 대상이 되는 다른 위치 측정 장치 역시 로봇으로 구성된 것으로 가정하고 설명의 편의를 위하여 '상대 로봇'으로 지칭한다.

신호처리부(610)는 프로세서로 구성될 수 있고, 발광부(650), 수광부(660) 및 통신부(690)의 동작을 제어하고 수광부(660)를 통해 수신한 광신호에 기초하여 다른 장치의 위치 정보를 획득하기 위한 제어 및 위치 정보를 획득하기 위한 처리를 수행한다.

구체적으로, 신호처리부(610)는 위치 측정을 위한 식별 정보가 미리 정해진 방법에 따라 발광부(650)를 통해 송신되도록 발광부(650)를 제어한다. 여기서, 식별 정보는 도 2에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치에서와는 달리 로봇 ID만으로 구성될 수 있다. 즉, 도 2에 도시한 본 발명의 일 실시예에서는 로봇 ID, 발광부 ID 및 광신호 송신 시간이 포함된 식별정보를 광신호에 포함시켜 송신하였으나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 측정 장치에서는 로봇 ID만 포함된 광신호를 송신하도록 구성될 수 있다.

신호처리부(610)는 다른 로봇 또는 상대 로봇으로부터 해당 로봇의 로봇 ID가 포함된 광신호가 수신되면, 통신부(690)를 통해 동작 정지를 지시하는 메시지를 로봇 ID를 전송한 상대 로봇으로 송신한다. 이후, 신호처리부(610)는 동작이 정지된 상대 로봇과의 거리와 상대 로봇의 자세를 측정하기 위해 발광부(650)를 제어하여 광신호를 발생시키거나, 상대 로봇으로부터 수신한 광신호에 기초하여 상대 로봇의 위치 정보를 획득한다. 예를 들어, 신호처리부(610)는 동작이 정지된 상대 로봇으로부터 전송된 광신호에 포함된 위치 측정 정보에 기초하여 동작이 정지된 상대 로봇의 위치 정보를 측정하도록 구성될 수 있다. 여기서, 동작이 정지된 상대 로봇으로부터 전송되는 위치 정보에는 로봇(600)이 상대 로봇의 거리, 각도 및 자세 등의 위치 정보를 판단할 수 있는 정보가 포함될 수 있다.

한편, 신호처리부(610)는 로봇 ID가 포함된 광신호를 발광부(650)를 통해 송신한 후, 통신부(690)를 통해 다른 로봇으로부터 동작 정지를 지시하는 메시지는 수신하면 동작을 정지하고, 다른 로봇으로부터 전송된 광신호에 상응하는 처리를 수행하거나, 다른 로봇으로 위치 측정을 위한 광신호를 전송하기 위한 제어를 수행한다.

즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 측정 장치는 발광부(650), 수광부(660) 및 통신부(690)를 통해 상대 로봇의 위치 측정을 위한 제어 및 위치 측정을 위한 처리를 수행하도록 구성될 수 있다. 특히, 본 발명의 다른 실시예에서는 통신부(690)를 이용하여 위치 측정과 관련된 정보를 상대 로봇과 송수신할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 다른 실시예에서는 상대 로봇의 위치 측정을 위해 상술한 바와 같이 통신부(690)를 통해 동작 정지를 지시하는 메시지 뿐만 아니라, 로봇(600)의 현재 방향 정보, 광신호 송신 각도, 광신호 송신 시간, 지도상의 절대 좌표 정보 등과 같은 다양한 정보를 송수신 할 수 있고, 위치 측정을 위한 제어 신호를 송수신하도록 구성될 수도 있다.

저장부(630)는 비휘발성 메모리로 구성될 수 있고, 위치 측정을 위한 식별 정보(예를 들면, 로봇 ID)를 저장한다. 또한, 저장부(630)에는 적어도 하나의 상대 로봇으로부터 수신한 식별 정보가 저장될 수 있고, 수신한 식별 정보에 기초하여 상대 로봇의 위치 정보를 획득하기 위한 신호 처리 방법 및 이를 통해 획득한 상대 로봇의 위치 정보가 저장될 수도 있다.

발광부(650)는 하나 또는 복수개로 구성될 수 있고, 광신호를 송신할 수 있는 광원을 포함할 수 있다. 여기서, 각 발광부(650)는 레이저 또는 적외선 신호 등과 같이 직진성이 강한 광을 송신할 수 있도록 레이저 발광 다이오드 또는 적외선 발광 다이오드 등으로 구성될 수 있다.

발광부(650)는 신호처리부(610)의 제어에 기초하여 발광 동작을 수행한다. 예를 들어, 발광부(650)는 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이 점멸 동작을 수행함으로써 위치 측정을 위한 식별 정보가 포함된 광신호를 전송하도록 구성될 수도 있고, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이 특정 패턴의 구조광을 송신할 수 있는 구조로 구성될 수도 있다.

수광부(660)는 레이저 수광 센서 또는 적외선 수광 센서 등과 같이 광을 수신하고 수신된 광에 상응하는 전류를 제공할 수 있는 소자를 포함할 수 있다.

수광부(660)는 다른 로봇으로부터 송신된 광신호를 수신하고, 수신된 광신호에 상응하는 전기 신호를 신호처리부(610)에 제공한다.

발광부(650) 및 수광부(660)가 각각 복수개로 구성되는 경우, 하나의 발광부(650) 및 하나의 수광부(660)가 쌍을 이루어 로봇에 설치될 수 있다. 또한, 발광부/수광부 쌍(670)은 도 4에 도시한 바와 같이 각 발광부(650) 및 수광부(660)의 발광 및 수광 범위(또는 각도)에 따라 모든 방향으로 광신호를 송신할 수 있도록 구성될 수 있고, 임의의 방향에서 송신되는 광신호도 수신이 가능하도록 로봇에 설치되는 발광부/수광부 쌍(670)의 개수 또는 발광부(650)의 광신호 송신 각도 및 수광부(660)의 수광 각도가 설정될 수 있다. 또한, 각 발광부(650) 및 수광부(660)의 발광 각도, 수광 각도 및/또는 로봇의 외형에 따라 복수의 발광부/수광부 쌍(670)들간의 설치 위치 및/또는 설치 간격이 결정될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 7에 도시한 위치 측정 방법은 위치 측정 장치에 의해 수행될 수 있다. 또는 위치 측정 장치가 로봇 형태 또는 로봇의 구성 요소로 포함되는 경우 위치 측정 방법은 로봇에 의해 수행될 수 있다.

도 7을 참조하면, 먼저 위치 측정 장치는 위치 측정 수행을 위한 시간 동기화를 수행한다(S701). 여기서, 시간 동기화는 공지된 다양한 방법을 통해 수행할 수 있고, 예를 들어 GPS를 이용하여 시간을 동기화시킬 수 있다.

이후, 위치 측정 장치는 위치 측정을 위한 식별 정보를 포함하는 광신호를 송신한다(S703). 위치 측정 장치는 미리 설정된 광신호 송신 스케줄에 따라 식별 정보를 포함하는 광신호를 송신할 수도 있고, 특정 이벤트가 발생한 경우에만 식별 정보를 포함하는 광신호를 송신하도록 구성될 수도 있다. 또한, 식별 정보는 위치 측정 장치의 고유 식별 정보(예를 들면, 로봇 ID), 광신호를 송신하는 발광부의 고유 식별 정보(예를 들면, 발광부 ID) 및 광신호 송신 시간 정보를 포함할 수 있다. 또는 위치 측정 장치가 하나의 발광부만을 포함하고, 하나의 발광부가 위치 측정 장치를 둘레를 따라 회전하도록 구성되는 경우에는 상기 식별 정보에 발광부가 광신호를 송신하는 순간의 발광부의 위치 정보(또는 각도 정보)를 포함할 수도 있다.

한편, 위치 측정 장치는 다른 위치 측정 장치로부터 광신호 수신되는가를 모니터링하고(S705), 광신호가 수신되는 경우 수신된 광신호로부터 광신호를 전송한 측정 대상 장치의 식별 정보를 획득한다(S707). 여기서, 측정 대상 장치의 식별 정보는 측정 대상 장치의 고유 식별 정보, 측정 대상 장치에서 광신호를 송신한 발광부의 고유 식별 정보 및 광신호의 송신 시간을 포함할 수 있다. 또는 광신호를 송신한 측정 대상 장치에 발광부가 하나만 설치되어 회전하면서 광신호를 송신한 경우에는 광신호를 송신한 순간의 발광부의 위치(또는 각도) 정보를 측정 대상 장치로부터 송신된 광신호에서 획득할 수 있다.

이후, 위치 측정 장치는 획득한 측정 대상 장치의 식별 정보에 기초하여 상기 측정 대상 장치의 위치 정보를 획득한다(S709). 위치 측정 장치는 예를 들어 광신호의 수신 시간과 상기 획득한 식별 정보에 포함된 광신호 송신 시간의 차이에 기초하여 자신과 측정 대상 장치의 거리 정보를 산출할 수 있다. 또한, 광신호를 수신한 수광부의 위치 또는 각도에 기초하여 자신과 측정 대상 장치 사이의 각도 정보를 산출할 수 있다. 또한, 상기 획득한 식별 정보에 포함된 발광부의 고유 식별 정보 또는 발광부의 위치 정보에 기초하여 측정 대상 장치의 자세 정보(또는 방향 정보)를 획득할 수 있다.

도 7에 도시한 흐름도에서, 단계 S703의 실행 순서는 특별히 한정되지 않는다. 즉, 위치 측정 장치가 식별 정보를 포함하는 광신호를 송신하는 단계(S703)는 시간 동기화를 실행하는 단계(S701) 이후 임의의 순간에 실행되거나 미리 결정된 광신호 송신 스케줄에 따라 실행되도록 구성될 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110 : 로봇 130 : 로봇 2
200 : 위치 측정 장치 210 : 신호처리부
230 : 저장부 250 : 발광부
260 : 수광부 270 : 발광부/수광부 쌍
300a : 로봇 1 300b : 로봇 2
350a, 350a-1, 350b : 발광부 360a, 360a-1, 360b : 수광부
370a, 370a-1, 370b : 발광부/수광부 쌍
400a, 400b : 로봇 450a, 450b : 발광부
470a, 470b : 발광부/수광부 쌍
550 : 발광부
600 : 위치 측정 장치 610 : 신호처리부
630 : 저장부 650 : 발광부
660 : 수광부 670 : 발광부/수광부 쌍
690 : 통신부

Claims

위치를 측정하는 위치 측정 장치로서,
광신호를 송신하는 발광부 및 수광부를 포함하는 적어도 하나의 발광부;
다른 장치로부터 송신된 광신호를 수신하는 적어도 하나의 수광부; 및
상기 적어도 하나의 발광부를 통해 식별 정보가 포함된 광신호가 송신되도록 제어하고, 상기 다른 장치로부터 수신한 광신호에 기초하여 다른 장치의 식별 정보를 획득하고, 획득한 식별 정보에 기초하여 상기 다른 장치의 위치 정보를 획득하는 신호처리부를 포함하되;
상기 적어도 하나의 발광부 및 상기 적어도 하나의 수광부는 각각 복수개로 구성되고 하나의 발광부 및 하나의 수광부가 발광부/수광부 쌍을 형성하며, 각 발광부/수광부 쌍에 포함된 각 발광부의 광신호 송신 각도는 발광부/수광부 쌍의 전체 개수에 기초하여 결정되고,
상기 식별 정보는 상기 각 발광부/수광부 쌍이 상기 위치 측정 장치의 특정 방향으로부터 이격된 각도를 지시하는 발광부의 고유 식별 정보를 더 포함하고,
상기 신호처리부는,
상기 식별 정보에 의해 지시되는 각도에 기초하여 다른 장치의 위치 및 자세를 결정하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 발광부를 통해 송신되는 광신호에 포함되는 식별 정보는,
상기 위치 측정 장치의 고유 식별 정보 및 상기 식별 정보를 포함하는 광신호의 송신 시간 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 신호처리부는,
상기 다른 장치로부터 수신한 광신호에 기초하여 다른 장치의 고유 식별 정보 및 상기 다른 장치가 광신호를 송신한 시간 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 신호처리부는
상기 다른 장치가 광신호를 송신한 시간 및 상기 다른 장치로부터 광신호를 수신한 시간에 기초하여 상기 다른 장치와의 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 신호처리부는
상기 다른 장치에 구비된 발광부의 고유 식별 정보에 기초하여 상기 다른 장치의 자세 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 신호처리부는
상기 적어도 하나의 수광부 중 상기 다른 장치로부터 송신된 광신호를 수신한 수광부의 위치 또는 각도에 기초하여 상기 다른 장치와의 각도 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 적어도 하나의 발광부 및 상기 적어도 하나의 수광부는
상기 위치 측정 장치의 둘레를 따라 회전하도록 설치되며, 상기 식별 정보는 상기 적어도 하나의 발광부가 상기 식별 정보를 포함하는 광신호를 송신하는 순간의 상기 위치 측정 장치에서의 위치 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 적어도 하나의 발광부는,
점멸 동작을 수행하거나, 구조광을 발생시켜 상기 식별 정보를 포함하는 광신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
삭제
위치를 측정하는 위치 측정 장치로서,
광신호를 송신하는 적어도 하나의 발광부;
다른 장치로부터 송신된 광신호를 수신하는 적어도 하나의 수광부;
상기 다른 장치와 통신을 수행하는 통신부; 및
상기 적어도 하나의 발광부를 통해 식별 정보가 포함된 광신호가 송신되도록 제어하고, 상기 다른 장치로부터 수신한 광신호에 기초하여 다른 장치의 식별 정보를 획득하고, 획득한 식별 정보에 기초하여 상기 다른 장치의 위치 정보를 획득하기 위한 메시지를 상기 통신부를 통해 상기 다른 장치에 전송하는 신호처리부를 포함하되;
상기 적어도 하나의 발광부 및 상기 적어도 하나의 수광부는 각각 복수개로 구성되고 하나의 발광부 및 하나의 수광부가 발광부/수광부 쌍을 형성하며, 각 발광부/수광부 쌍에 포함된 각 발광부의 광신호 송신 각도는 발광부/수광부 쌍의 전체 개수에 기초하여 결정되고,
상기 식별 정보는 상기 각 발광부/수광부 쌍이 상기 위치 측정 장치의 특정 방향으로부터 이격된 각도를 지시하는 발광부의 고유 식별 정보를 더 포함하고,
상기 신호처리부는,
상기 식별 정보에 의해 지시되는 각도에 기초하여 다른 장치의 위치 및 자세를 결정하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 발광부를 통해 송신되는 광신호에 포함되는 식별 정보는,
상기 위치 측정 장치의 고유 식별 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 신호처리부는
상기 다른 장치로부터 수신한 광신호로부터 상기 다른 장치의 고유 식별 정보를 획득한 후, 상기 다른 장치에 동작 정지를 지시하는 메시지를 상기 통신부를 통해 송신하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
청구항 12에 있어서,
상기 신호처리부는
상기 동작 정지를 지시하는 메시지를 상기 다른 장치에 전송한 후, 동작이 정지된 상기 다른 장치와 광신호를 송신 또는 수신함으로써 상기 다른 장치의 위치 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
적어도 하나의 발광부, 적어도 하나의 수광부 및 신호처리부를 포함한 위치 측정 장치에서 수행되는 상대 장치의 위치 측정 방법에 있어서,
상기 적어도 하나의 발광부가 위치 측정을 위한 식별 정보를 포함하는 광신호를 송신하는 단계;
상기 적어도 하나의 수광부가 상대 장치로부터 수신한 광신호로부터 상기 상대 장치의 식별 정보를 획득하는 단계; 및
상기 신호처리부가 획득한 상기 상대 장치의 식별 정보를 이용하여 상기 상대 장치의 위치 정보를 획득하는 단계를 포함하되;
상기 적어도 하나의 발광부 및 상기 적어도 하나의 수광부는 각각 복수개로 구성되고 하나의 발광부 및 하나의 수광부가 발광부/수광부 쌍을 형성하며,
각 발광부/수광부 쌍에 포함된 각 발광부의 광신호 송신 각도는 발광부/수광부 쌍의 전체 개수에 기초하여 결정되고,
상기 식별 정보는 상기 각 발광부/수광부 쌍이 상기 위치 측정 장치의 특정 방향으로부터 이격된 각도를 지시하는 발광부의 고유 식별 정보를 더 포함하고,
상기 상대 장치의 위치 정보를 획득하는 단계는,
상기 식별 정보에 의해 지시되는 각도에 기초하여 다른 장치의 위치 및 자세를 더 결정하는 것을 특징으로 하는 상대 장치의 위치 측정 방법.
청구항 14에 있어서,
상기 광신호를 송신하는 단계는,
상기 위치 측정 장치의 고유 식별 정보 및 상기 식별 정보를 포함하는 광신호의 송신 시간 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 식별 정보를 상기 광신호에 포함시켜 송신하는 것을 특징으로 하는 상대 장치의 위치 측정 방법.
청구항 14에 있어서,
상기 상대 장치의 식별 정보를 획득하는 단계는,
상기 상대 장치로부터 수신한 광신호에 포함된 상기 상대 장치의 고유 식별 정보 및 상기 상대 장치가 광신호를 송신한 시간 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 상대 장치의 위치 측정 방법.
청구항 16에 있어서,
상기 상대 장치의 위치 정보를 획득하는 단계는,
상기 상대 장치가 광신호를 송신한 시간 및 상기 상대 장치로부터 광신호를 수신한 시간에 기초하여 상기 상대 장치와의 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 상대 장치의 위치 측정 방법.
청구항 16에 있어서,
상기 상대 장치의 위치 정보를 획득하는 단계는,
상기 상대 장치에 구비된 발광부의 고유 식별 정보에 기초하여 상기 상대 장치의 자세 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 상대 장치의 위치 측정 방법.
청구항 16에 있어서,
상기 상대 장치의 위치 정보를 획득하는 단계는,
상기 적어도 하나의 수광부 중 상기 상대 장치로부터 송신된 광신호를 수신한 수광부의 위치 또는 각도에 기초하여 상기 상대 장치와의 각도 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 상대 장치의 위치 측정 방법.