KR102234194B1 - 자율주행차동차의 제어권 전환 안전성 평가 장치 및 이를 이용하는 평가 방법 - Google Patents

자율주행차동차의 제어권 전환 안전성 평가 장치 및 이를 이용하는 평가 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에서 제공하는 자율주행차동차의 제어권 전환 안전성 평가 장치는 경고를 인식하여 제어권이 전환되는 상황을 파악하는 제어권 전환 경고 인식부, 자동차의 조작부들을 모의 조작하는 운전자 수행 모사부 및 상기 운전자 수행 모사부의 동작과 수동으로 전환된 시간을 측정하는 제어권 전환 계측부를 포함한다.

Description

자율주행차동차의 제어권 전환 안전성 평가 장치 및 이를 이용하는 평가 방법 {Apparatus for assessing safety of control transition in autonomous vehicles and assessing method using the same apparatus}
본 발명은 자율주행차동차의 제어권 전환 안전성 평가 장치 및 이를 이용하는 평가 방법에 관한 것이다.
최근 자동차 기술의 발달과 더불어 운전자의 조작 없이 스스로 운행할 수 있는 자율주행자동차의 보급이 급속히 진전될 것으로 예상되고 있다. 그러나 미국자동차공학회에서 정의한 Level 4 이상의 완전자율주행차가 일반화되기 전까지는 운전자가 위급사항을 대처해야 한다.
따라서, 자율주행에서 운전자에게 차량의 제어권이 안전하게 전환되도록 설계하는 것은 매우 중요하다. 그러나, 자율주행의 위급상황에서 운전자에게 제어권이 전환되는 과정에 대한 안전성을 평가하기 위한 장치와 방법은 존재하지 않는다.
또한, 운전자의 연령과 성별 등의 차이에 따라 제어권 전환 시간이 상이하게 나타나므로 다양한 운전자를 대상으로 평가를 실시하여야 한다는 문제점과, 실제 차량에서 제어권 전환 안전성 평가를 실시할 경우 사고 위험성 때문에 실제 사고에서 발생할 수 있는 긴급하거나 위험한 상황을 재현하지 못하는 문제점이 존재한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 자율주행차동차의 제어권 전환 안전성 평가 장치 및 이를 이용하는 평가 방법을 제공하고자 한다.
이러한 과제를 해결하고자, 본 발명에서 제공하는 자율주행차동차의 제어권 전환 안전성 평가 장치는 경고를 인식하여 제어권이 전환되는 상황을 파악하는 제어권 전환 경고 인식부, 자동차의 조작부들을 모의 조작하는 운전자 수행 모사부 및 상기 운전자 수행 모사부의 동작과 수동으로 전환된 시간을 측정하는 제어권 전환 계측부를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어권 전환 경고 인식부는 경고음을 인지하는 사운드 센서부, 경고등을 인식하는 카메라 센서부 및 경고 진동을 인식하는 진동 센서부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 운전자 수행 모사부는 조향 핸들을 잡을 수 있는 로봇손, 가속 페달과 브레이크 페달을 조작하는 로봇발을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 로봇손은 그립 센서 및 토크 센서를 포함하고, 상기 로봇발은 패달 압력 센서 및 위치 센서를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 운전자 수행 모사부는, 경고 인식부에 대한 반응 속도, 수행 강도 등 운전자의 특성을 반영하여 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 자율주행차동차의 제어권 전환 안전성 평가 방법은 발생되는 경고를 인식하여 제어권이 전환되는 상황을 파악하는 제어권 전환 파악 단계, 자동차의 조작부들을 모의 조작하여 각 운전자별 수행능력을 모사하는 운전자 수행 모사 단계, 상기 운전자 수행 모사 단계에서 수행되는 동작과, 수동으로 전환되는 시간을 측정하는 제어권 전환 계측 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어권 전환 파악 단계는, 경고음을 인지하는 사운드 센서부, 경고등을 인식하는 카메라 센서부 및 경고 진동을 인식하는 진동 센서부를 포함하는 제어권 전환 경고 인식부를 이용하여 파악되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 운전자 수행 모사 단계는, 상기 운전자 수행 모사부는 조향 핸들을 잡을 수 있는 로봇손, 가속 페달과 브레이크 페달을 조작하는 로봇발을 포함하는 운전자 수행 모사부를 이용하여 모사되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 운전자 수행 모사부는 상기 로봇손은 그립 센서 및 토크 센서를 포함하고, 상기 로봇발은 패달 압력 센서 및 위치 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 운전자 수행 모사부는, 경고 인식에 대한 반응 속도, 수행 강도 등 운전자의 특성을 반영하여 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 자율주행 상황에서 급작스럽게 발생하는 위험 상황에서의 운전자 대처 능력을 체계적으로 평가함으로써 레벨 3이하의 자율주행자동차의 안전성을 획기적으로 향상시킬 수 있다.
특히, 다양한 운전자의 반응 특성을 고려하여야 하는 제어권 전환 안전성 평가를 하나의 장치를 이용하여 실시함으로써 보다 체계적이고 효율적인 평가 시스템을 구축할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어권 전환 안전성 평가 장치를 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 실시예에 적용되는 제어권 전환 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3는 도 1의 실시예에 따른 전환 안전성 평가 장치의 일부를 나타내는 도면이다.
도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전환 안전성 평가 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 본 발명의 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
자율주행자동차의 제어권 전환 안전성 평가 장치 구성
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어권 전환 안전성 평가 장치를 나타내는 개념도이다. 도 2는 도 1의 실시예에 적용되는 제어권 전환 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 자율주행자동차(100)의 제어권 전환 안정성 평가 장치는, 경고를 인식하여 제어권이 전환되는 상황을 파악하는 제어권 전환 경고 인식부(200), 자동차의 조작부들을 모의 조작하는 운전자 수행 모사부(300) 및 상기 운전자 수행 모사부의 동작과 수동으로 전환된 시간을 측정하는 제어권 전환 계측부(400)를 포함한다.
제어권 전화 경고 인식부(200)는 자율주행자동차(100)로부터 발생되는 제어권 전환 요청 신호들을 감지하여, 제어권 전환 요청 상태임을 인지한다. 이에 따라 운전자 수행 모사부(300)에게 작동 명령을 전달하고, 운전자 수행 모사부(300)에서는 핸들이나 가속 페달, 브레이크 페달 등의 자동차의 조작부를 조작한다.
도 2를 참조하면, 제어권 전환 계측부(400)에서는 자율주행자동차로부터의 제어권 전환 요청 시작 시간(T1), 제어권 전환 경고 인식부(200)의 인지 시간(T2), 운전자 수행 모사부(300)의 반응 시간(T3), 안정화 단계 시간(T4)을 계측한다.
이에 따라 자율주행자동차(100)의 자율주행 단계에서 수동 주행 단계로의 전환이 안전하게 이루어지는 지의 여부를 판정할 수 있다.
레벨 3와 제어권 전환 안전성 평가 대상과 그 필요성
미국자동차공학회 SAE(Society of Automotive Engineers) 는 완전자율주행차의 실현 과정을 기술적 요소가 제각기 적용되는 기준에 따라 6단계로 분류하고 있다. 가장 낮은 단계인 레벨 0은 기본적으로 좌석과 운전대만을 의미하며 자동화 요소는 전혀 없다. 레벨 1은 현재 대중적으로 판매되고 있는 차량에 해당하며, 카메라와 센서 등이 포함되어 속도를 제한하는 보조 역할을 하거나 제동 보조 기능이 제공된다. 레벨 2는 현재 일부 고급 차량에서 제공되며, 오늘날 대부분의 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)은 레벨 2에 해당합니다. 이러한 레벨 2 자동차로는 테슬라의 오토파일럿, 캐딜락의 슈퍼크루즈와 볼보의 파일럿 어시스트 등이 있다.
레벨 3 자동차는 사람의 개입 없이 조향, 가속 및 감속, 추월이 가능하다. 또한 사고나 교통 혼잡을 피해 움직일 수도 있다. 레벨 2 자동차에서는 운전자가 운전대를 잡고 있어야 하지만, 레벨 3 시스템에서는 운전자가 운전대와 페달에 손과 발을 올려두지 않아도 된다. 하지만 운전자는 자동차가 요청하는 경우, 자동차를 다시 제어할 수 있도록 준비 상태에 있어야 한다.
도 2를 참조하면, 제어권 전환이란, 자율자동차가 사람의 조작없이 스스로 달리다가 특정 상황으로 인해 운전자에게 수동운전을 요구하는 경우를 말한다. 달리는 자동차가 자동운전에서 수동운전으로 전환하는 경우 운전자는 그 시간 동안에 위험에 노출 될 수 밖에 없게 되며, 이 단계는 즉각적으로 변화되지 않는다.
자율주행상태에서 수동주행상태로의 전환은 즉시 이루어지는 것이 아니라, 운전자의 인지 단계와 운전자가 반응하여 운전 상태로 적응하는 단계를 포함한다.
자율주행차가 사람에게 운전을 요청하고 난 뒤, 사람이 인지하고 정상운전을 실행하는 데에 수십초의 시간이 소요된다고 알려져 있고, 당연히 이 과정에서 운전자는 위험에 노출되게 되며, 사고 위험 가능성은 클 수밖에 없다.
레벨3의 자율자동차는 차량이 운전복귀를 요청하면 즉시 운전에 복귀해야 하며, 제어권 전환의 시간을 줄이기 위해, 다양한 기술이 적용되고 있다. 특히, 이와 관련하여 다양한 유저 인터페이스가 개발되고 있으며, 이러한 과정에서의 평가가 필요하다.
구체적인 세부 장치의 실시예
도 3는 도 1의 실시예에 따른 전환 안전성 평가 장치의 일부를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 제어권 전환 경고 인식부(200)는 경고음을 인지하는 사운드 센서부(210), 경고등을 인식하는 카메라 센서부(220) 및 경고 진동을 인식하는 진동 센서부(230)를 포함한다.
제어권 전환 경고 인식부(200)는 실제 사람과 유사한 형태의 로봇을 사용할 수 있다. 또는 필요한 기능만을 가지는 비인간 형태의 로봇도 사용이 가능하다. 단, 이 실시예와 같이 사운드 센서부(210)의 위치를 실제 청각을 감지하는 귀의 위치에 위치시키고, 경고등을 인식하는 카메라 센서부(220)를 실세 시각을 담당하는 눈의 위치에 위치시키는 것은 실제 사용자가 전달받는 자극을 더 실제에 가깝게 모사하는 데에 많은 도움을 준다. 진동 센서부(230)는 진동을 전달하는 장치의 위치에 따라 다양한 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어 좌석을 통해 진동을 전달하므로, 허벅지뿐 아니라 등쪽에도 설치할 수 있다.
이러한 사람과 유사한 형태의 제어권 전환 경고 인식부(200)를 사용하여 사용자의 제어권 전환 인식을 감지하는 것은 제어권 전환 경고의 방식을 고려하는 데에 많은 도움을 줄 수 있다. 사용자에게 어느 정도의 경고음을 발생하여야 하는지, 어떠한 시각적 자극을 통해 전환 요구 사실을 전달할 수 있는지, 진동의 세기를 어느 정도로 해야 실제 차량의 진동과 구분되어 경고를 인지하는 지 등의 인터페이스 설계에 도움을 줄 수 있다.
상기 운전자 수행 모사부는 조향 핸들을 잡을 수 있는 로봇손(310), 가속 페달과 브레이크 페달을 조작하는 로봇발(320)을 포함한다. 설계에 따라 로봇손(310)은 로봇팔이 될 수 있고, 로봇발(320)은 로봇다리가 될 수 있다.
운전자 수행 모사부(300)는 실질적으로 운전자가 전환 요구를 받고 운전에 참여하는 것을 모사할 수 있다. 특히, 이러한 운전자 수행 모사부(300)의 모사 환경을 더욱 더 정밀하게 계측할 수 있도록, 상기 로봇손(310)은 그립 센서(grip sensor) 및 토크 센서를 포함할 수 있다(330). 같은 이유로 로봇 발(320)은 가속 및 브레이크 페달의 조작을 감지하는 압력 센서 및 위치 센서를 포함할 수 있다(340).
이러한 센서는 위의 제시된 것에 한정되지 않고, 보다 정확한 모사와 정밀한 센싱을 활용하기 위해 다양한 센서를 부가적으로 설치할 수 있다.
위의 운전자 수행 모사부(300)은 특히, 경고 인식에 대한 반응 속도 또는 시간(T1-T2), 운전자의 운전 적응 수행 강도(T2-T3구간)를 다양한 변수에 따라 모사할 수 있다. 20대 초반의 남성운전자에서부터 60대 후반의 여성운전자까지 다양한 반응 속도(시간)과 운전 적응 수행도를 모사하여, 해당 인터페이스가 어떠한 결과를 가져오는지 평가할 수 있다.
자율주행자동차의 제어권 전환 안전성 평가 방법
도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전환 안전성 평가 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 안전성 평가 방법은 발생되는 경고를 인식하여 제어권이 전환되는 상황을 파악하는 제어권 전환 파악 단계(S100), 자동차의 조작부들을 모의 조작하여 각 운전자별 수행능력을 모사하는 운전자 수행 모사 단계(S200), 상기 운전자 수행 모사 단계에서 수행되는 동작과, 수동으로 전환되는 시간을 측정하는 제어권 전환 계측 단계(S300)를 포함한다. 실시예에 따라 분석 결과를 도출하는 단계(S400)를 더 포함할 수 있다.
제어권 전환 파악 단계(S100)에 사용되는 제어권 전환 경고 인식부(200)의 구성, 운전자 수행 모사 단계(S200)에 사용되는 상기 운전자 수행 모사부(300)의 구성 및 그 구현은 도 3의 실시예와 동일한 내용을 포함한다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
1000 : 제어권 전환 안전성 평가 장치
100 : 자율주행 자동차 시스템
200 : 제어권 전환 경고 인식부
300 : 운전자 수행 모사부
400 : 제어권 전환 계측부

Claims (10)

  1. 경고를 인식하여 제어권이 전환되는 상황을 파악하는 제어권 전환 경고 인식부;
    자동차의 조작부들을 모의 조작하는 운전자 수행 모사부; 및
    상기 운전자 수행 모사부의 동작과 수동으로 전환된 시간을 측정하는 제어권 전환 계측부; 를 포함하고,

    상기 운전자 수행 모사부는 조향 핸들을 잡을 수 있는 로봇손, 가속 페달과 브레이크 페달을 조작하는 로봇발을 포함하고,

    상기 로봇손은 그립 센서 및 토크 센서를 포함하고,
    상기 로봇발은 패달 압력 센서 및 위치 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차동차의 제어권 전환 안전성 평가 장치.

  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어권 전환 경고 인식부는 경고음을 인지하는 사운드 센서부, 경고등을 인식하는 카메라 센서부 및 경고 진동을 인식하는 진동 센서부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자율주행차동차의 제어권 전환 안전성 평가 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 운전자 수행 모사부는, 경고 인식부에 대한 반응 속도, 수행 강도 등 운전자의 특성을 반영하여 제어하는 것을 특징으로 하는 자율주행차동차의 제어권 전환 안전성 평가 장치.
  6. 발생되는 경고를 인식하여 제어권이 전환되는 상황을 파악하는 제어권 전환 파악 단계;
    자동차의 조작부들을 모의 조작하여 각 운전자별 수행능력을 모사하는 운전자 수행 모사 단계;
    상기 운전자 수행 모사 단계에서 수행되는 동작과, 수동으로 전환되는 시간을 측정하는 제어권 전환 계측 단계; 를 포함하고,

    상기 운전자 수행 모사 단계는,
    조향 핸들을 잡을 수 있는 로봇손, 가속 페달과 브레이크 페달을 조작하는 로봇발을 포함하는 운전자 수행 모사부를 이용하여 모사되는 것을 특징으로 하고,

    상기 운전자 수행 모사부는 상기 로봇손은 그립 센서 및 토크 센서를 포함하고, 상기 로봇발은 패달 압력 센서 및 위치 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차동차의 제어권 전환 안전성 평가 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어권 전환 파악 단계는,
    경고음을 인지하는 사운드 센서부, 경고등을 인식하는 카메라 센서부 및 경고 진동을 인식하는 진동 센서부를 포함하는 제어권 전환 경고 인식부를 이용하여 파악되는 것을 특징으로 하는 자율주행차동차의 제어권 전환 안전성 평가 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제6항에 있어서,
    상기 운전자 수행 모사부는, 경고 인식에 대한 반응 속도, 수행 강도 등 운전자의 특성을 반영하여 제어하는 것을 특징으로 하는 자율주행차동차의 제어권 전환 안전성 평가 방법.
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