KR102651026B1 - Apparatus and method for generating dynamic safety zone of mobile robot - Google Patents
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Abstract
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 동적 안전 구역 생성 장치 및 방법은, 이동 로봇의 형상 정보와 방향/속도 정보를 통해 사용자에 의한 안전 구역의 입력 없이 속도/방향에 따라 이동 로봇의 예상 위치를 계산하고 자동으로 동적 안전 구역(dynamic safety zone)을 생성함으로써, 디프 휠(diff wheel)과 메카넘 휠(Mecanum wheel) 등과 같은 다양한 휠이 장착된 이동 로봇에 모두 사용할 수 있고, 사용자의 직접적인 안전 구역의 입력없이 모든 방향에 대한 안전 구역이 자동으로 생성되기 때문에, 안전 구역 사이의 밀도와 전방위에 대한 안전 기능을 수행할 수 있으며, 사용자 입력에 의한 유저 폴트(user fault)를 크게 줄일 수 있다.An apparatus and method for generating a dynamic safety zone for a mobile robot according to a preferred embodiment of the present invention provides an estimated position of the mobile robot according to the speed/direction without inputting the safe zone by the user through the shape information and direction/speed information of the mobile robot. By calculating and automatically creating a dynamic safety zone, it can be used on mobile robots equipped with various wheels such as diff wheels and Mecanum wheels, and provides direct safety for the user. Since safety zones in all directions are automatically created without zone input, safety functions can be performed for all directions and density between safety zones, and user faults due to user input can be greatly reduced.
Description
본 발명은 이동 로봇의 동적 안전 구역 생성 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 장애물이 있는지 여부를 감지하는 영역인 안전 구역(safety zone)을 생성하는, 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for generating a dynamic safety zone for a mobile robot, and more specifically, to an apparatus and method for generating a safety zone, which is an area that detects whether there are obstacles.
종래 로봇의 동적 안전 구역(dynamic safety zone)의 생성은 사용자가 지정한 속도 마다 정적인(static) 구역의 모양을 입력받아 저장한 뒤에, 해당 속도에 도달하면 사용자가 저장한 구역으로 변경되어 해당 구역 안에 장애물이 있는지를 검사하고, 멈추는 방식으로 사용자가 지정한 속도에 따른 구역의 개수와 모양에 따라 안전이 보장되는 방식이다.Conventionally, the dynamic safety zone of a robot is created by inputting and storing the shape of a static zone at a speed specified by the user. When the speed is reached, the zone is changed to the zone saved by the user and the shape of the zone is stored within the zone. This is a method that ensures safety according to the number and shape of zones according to the speed specified by the user by checking for obstacles and stopping.
로봇의 주행 방향이 다변화될 수록 속도에 따른 구역의 개수도 주행 방향만큼 늘어나야 하므로, 안전 구역을 사용자가 직접 입력하는 방식은 구역 개수에 따른 한계가 존재한다. 예컨대, 동적 안전 구역을 사용하는 SICK사의 Performance Level d(PL-d) 라이다(Light Detection And Ranging, LiDAR)의 경우 안전 구역의 개수에 제한을 두고 있으며, 저렴한 모델의 경우 최대 6개의 구역을, 고급 모델의 경우 최대 32개의 구역을 입력할 수 있다.As the robot's driving direction becomes more diverse, the number of zones according to speed must increase as well as the driving direction, so the method of allowing the user to directly input the safety zone has limitations depending on the number of zones. For example, in the case of SICK's Performance Level d (PL-d) LiDAR (Light Detection And Ranging, LiDAR) that uses dynamic safety zones, the number of safety zones is limited, with a maximum of 6 zones for inexpensive models. For advanced models, up to 32 zones can be entered.
한가지 예로 다양한 방향이 요구되는 메카넘 휠(Mecanum wheel)을 사용하는 로봇의 경우 x축과 y축 모두 주행이 가능하고, 회전하면서 주행도 가능하기 때문에 다이나믹한 주행에서 속도와 방향에 따른 적절한 안전 구역을 사용자가 지정하기 어려우며, 속도를 세분화하여 구역 사이의 밀도를 높이면 높일수록 사용자가 입력하여야 하는 구역의 개수도 추가적으로 늘어나게 되고, 구역의 개수가 늘어날수록 유저 폴트(user fault)로 인한 위험도 높아지게 된다.For example, in the case of a robot that uses a Mecanum wheel that requires various directions, it can run on both the It is difficult for the user to specify, and as the density between zones is increased by subdividing the speed, the number of zones that the user must input also increases, and as the number of zones increases, the risk of user faults also increases.
도 1은 종래의 안전 구역 생성 방식을 설명하기 위한 도면이다.Figure 1 is a diagram for explaining a conventional safety zone creation method.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 안전 구역 생성 방식은 사용자가 속도와 안전 구역을 매칭하여 저장해 놓은 상태에서 해당 조건이 되면 안전 구역이 변경되는 방식으로, 안전 구역의 개수가 한정되어 있으며, 안전 구역 사이의 밀도를 높이면 높일수록 안전 구역의 개수도 늘어나고, 사용자에 의한 유저 폴트(user fault)의 위험성도 증가하게 된다.That is, as shown in Figure 1, the conventional safety zone creation method is a method in which the user matches the speed and the safety zone and saves it, and when the corresponding condition is met, the safety zone is changed, and the number of safe zones is limited. , As the density between safety zones increases, the number of safety zones increases and the risk of user faults caused by users also increases.
본 발명이 이루고자 하는 목적은, 이동 로봇의 기능 안전(functional safety)에 필요한 안전 구역(safety zone)을 이동 로봇의 외형과 속도에 따라 실시간으로 가변하여 생성하는, 이동 로봇의 동적 안전 구역 생성 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.The object of the present invention is to create a dynamic safety zone generating device for a mobile robot that varies in real time according to the appearance and speed of the mobile robot and generates a safety zone necessary for the functional safety of the mobile robot. The purpose is to provide a method.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Other unspecified objects of the present invention can be additionally considered within the scope that can be easily inferred from the following detailed description and its effects.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 동적 안전 구역 생성 장치는, 이동 로봇의 이동 방향과 이동 속도를 획득하는 정보 획득부; 및 상기 이동 로봇의 형상 정보, 상기 정보 획득부를 통해 획득한 상기 이동 로봇의 이동 방향 및 상기 정보 획득부를 통해 획득한 상기 이동 로봇의 이동 속도 중 적어도 하나를 기반으로 상기 이동 로봇에 대한 안전 구역(safety zone)을 동적으로 생성하는 안전 구역 생성부;를 포함한다.In order to achieve the above object, an apparatus for generating a dynamic safety zone for a mobile robot according to a preferred embodiment of the present invention includes an information acquisition unit that acquires the moving direction and moving speed of the mobile robot; And a safety zone (safety) for the mobile robot based on at least one of shape information of the mobile robot, a movement direction of the mobile robot obtained through the information acquisition unit, and a movement speed of the mobile robot obtained through the information acquisition unit. It includes a safety zone creation unit that dynamically creates a zone).
여기서, 상기 안전 구역 생성부는, 상기 이동 로봇의 이동 방향과 이동 속도를 기반으로 상기 이동 로봇의 미래 예상 위치를 획득하고, 상기 이동 로봇의 형상 정보 및 상기 이동 로봇의 미래 예상 위치를 기반으로 상기 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성할 수 있다.Here, the safe zone generator acquires the expected future position of the mobile robot based on the moving direction and moving speed of the mobile robot, and moves the mobile robot based on the shape information of the mobile robot and the expected future position of the mobile robot. Safety zones for robots can be dynamically created.
여기서, 상기 안전 구역 생성부는, 상기 이동 로봇의 이동 방향과 이동 속도를 기반으로 x축 방향의 이동 속도와 y축 방향의 이동 속도를 획득하고, x축 방향의 이동 속도를 기반으로 미래 예상 x축 위치를 획득하며, y축 방향의 이동 속도를 기반으로 미래 예상 y축 위치를 획득하고, 미래 예상 x축 위치와 미래 예상 y축 위치를 기반으로 상기 이동 로봇의 미래 예상 위치를 획득할 수 있다.Here, the safe zone generator acquires the movement speed in the x-axis direction and the movement speed in the y-axis direction based on the movement direction and speed of the mobile robot, and predicts the future x-axis based on the movement speed in the x-axis direction. The position can be acquired, the future expected y-axis position can be acquired based on the moving speed in the y-axis direction, and the future expected position of the mobile robot can be acquired based on the future expected x-axis position and the future expected y-axis position.
여기서, 상기 안전 구역 생성부는, 상기 이동 로봇의 형상 정보를 기반으로 디폴트(default) 안전 구역을 획득하고, 디폴트 안전 구역과 상기 이동 로봇의 미래 예상 위치를 기반으로 상기 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성할 수 있다.Here, the safe zone generator acquires a default safe zone based on shape information of the mobile robot, and dynamically creates a safe zone for the mobile robot based on the default safe zone and the expected future position of the mobile robot. It can be created with
여기서, 상기 안전 구역 생성부는, 상기 이동 로봇의 형상 정보를 기반으로 상기 이동 로봇의 중심점을 기준으로 하는 전후좌우 거리를 획득하고, 상기 이동 로봇의 중심점 및 전후좌우 거리를 기반으로 4개의 꼭지점으로 이루어지는 디폴트 안전 구역을 획득할 수 있다.Here, the safe zone generator acquires the front, left, and right distances based on the center point of the mobile robot based on the shape information of the mobile robot, and consists of four vertices based on the center point and the front, rear, left, and right distances of the mobile robot. A default safe area can be obtained.
여기서, 상기 안전 구역 생성부는, 상기 이동 로봇의 미래 예상 위치를 기반으로, 디폴트 안전 구역에 따른 전후좌우 거리를 가변하여 상기 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성할 수 있다.Here, the safe zone generator may dynamically generate a safe zone for the mobile robot by varying the front, rear, left, and right distances according to the default safe zone, based on the expected future location of the mobile robot.
여기서, 상기 안전 구역 생성부는, 상기 이동 로봇의 현재 위치와 상기 이동 로봇의 미래 예상 위치를 기반으로, 디폴트 안전 구역에 따른 전후좌우 거리를 복수회 가변하여 복수개의 서브 안전 구역을 획득하고, 복수개의 서브 안전 구역을 기반으로 상기 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성할 수 있다.Here, the safe zone generator obtains a plurality of sub-safe zones by varying the front, rear, left, and right distances according to the default safe zone multiple times, based on the current location of the mobile robot and the expected future location of the mobile robot. A safety zone for the mobile robot can be dynamically created based on the sub-safe zone.
여기서, 상기 안전 구역 생성부는, 미리 설정된 주기 단위로 상기 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성할 수 있다.Here, the safe zone generator may dynamically create a safe zone for the mobile robot in preset cycle units.
여기서, 상기 이동 로봇의 이동 방향은, 상기 이동 로봇의 직진 이동에 따른 진행 방향, 상기 이동 로봇의 회전 이동에 따른 진행 방향 및 상기 이동 로봇의 회전 이동과 직진 이동이 동시에 발생되는 경우에 따른 진행 방향 중 하나이며, 상기 이동 로봇의 직진 이동은, x축 상에서의 직진 이동, y축 상에서의 직진 이동 및 x축과 y축 상에서의 대각선 이동 중 하나이고, 상기 이동 로봇의 회전 이동은, 좌측으로의 회전 이동 및 우측으로의 회전 이동 중 하나일 수 있다.Here, the moving direction of the mobile robot includes the moving direction according to the straight movement of the mobile robot, the moving direction according to the rotating movement of the mobile robot, and the moving direction when the rotating movement and straight moving of the mobile robot occur simultaneously. One of the following, the straight movement of the mobile robot is one of straight movement on the x-axis, straight movement on the y-axis, and diagonal movement on the x-axis and y-axis, and the rotational movement of the mobile robot is to the left. It can be either a rotational movement or a rotational movement to the right.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 동적 안전 구역 생성 방법은, 이동 로봇의 이동 방향과 이동 속도를 획득하는 단계; 및 상기 이동 로봇의 형상 정보, 상기 이동 로봇의 이동 방향 및 상기 이동 로봇의 이동 속도 중 적어도 하나를 기반으로 상기 이동 로봇에 대한 안전 구역(safety zone)을 동적으로 생성하는 단계;를 포함한다.A method for creating a dynamic safety zone for a mobile robot according to a preferred embodiment of the present invention to achieve the above object includes the steps of acquiring the moving direction and moving speed of the mobile robot; and dynamically generating a safety zone for the mobile robot based on at least one of shape information of the mobile robot, a movement direction of the mobile robot, and a movement speed of the mobile robot.
여기서, 상기 안전 구역 동적 생성 단계는, 상기 이동 로봇의 이동 방향과 이동 속도를 기반으로 상기 이동 로봇의 미래 예상 위치를 획득하고, 상기 이동 로봇의 형상 정보 및 상기 이동 로봇의 미래 예상 위치를 기반으로 상기 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성하는 것으로 이루어질 수 있다.Here, in the safe zone dynamic creation step, the future expected position of the mobile robot is acquired based on the moving direction and moving speed of the mobile robot, and based on the shape information of the mobile robot and the expected future position of the mobile robot. This may be done by dynamically creating a safety zone for the mobile robot.
여기서, 상기 안전 구역 동적 생성 단계는, 상기 이동 로봇의 형상 정보를 기반으로 디폴트(default) 안전 구역을 획득하고, 디폴트 안전 구역과 상기 이동 로봇의 미래 예상 위치를 기반으로 상기 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성하는 것으로 이루어질 수 있다.Here, in the safe zone dynamic creation step, a default safe zone is acquired based on the shape information of the mobile robot, and a safe zone for the mobile robot is created based on the default safe zone and the future expected position of the mobile robot. This can be achieved by dynamically creating.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장되어 상기한 이동 로봇의 동적 안전 구역 생성 방법 중 어느 하나를 컴퓨터에서 실행시킨다.A computer program according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above technical problem is stored in a computer-readable recording medium and causes the computer to execute any one of the methods for generating a dynamic safety zone for a mobile robot described above.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 동적 안전 구역 생성 장치 및 방법에 의하면, 이동 로봇의 형상 정보와 방향/속도 정보를 통해 사용자에 의한 안전 구역의 입력 없이 속도/방향에 따라 이동 로봇의 예상 위치를 계산하고 자동으로 동적 안전 구역(dynamic safety zone)을 생성함으로써, 디프 휠(diff wheel)과 메카넘 휠(Mecanum wheel) 등과 같은 다양한 휠이 장착된 이동 로봇에 모두 사용할 수 있다.According to the apparatus and method for generating a dynamic safety zone for a mobile robot according to a preferred embodiment of the present invention, the mobile robot is predicted according to the speed/direction without inputting the safe zone by the user through the shape information and direction/speed information of the mobile robot. By calculating the position and automatically creating a dynamic safety zone, it can be used on mobile robots equipped with various wheels such as diff wheels and Mecanum wheels.
그리고, 사용자의 직접적인 안전 구역의 입력없이 모든 방향에 대한 안전 구역이 자동으로 생성되기 때문에, 안전 구역 사이의 밀도와 전방위에 대한 안전 기능을 수행할 수 있으며, 사용자 입력에 의한 유저 폴트(user fault)를 크게 줄일 수 있다.In addition, since safety zones in all directions are automatically created without direct user input, safety functions can be performed for all directions and density between safety zones, and user faults due to user input are possible. can be greatly reduced.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
도 1은 종래의 안전 구역 생성 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 동적 안전 구역 생성 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 안전 구역 생성 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디폴트 안전 구역 획득 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미래 예상 위치 획득 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 안전 구역 생성 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 안전 구역 생성의 일례를 설명하기 위한 도면으로, 하나의 축 상에서의 직진 이동의 경우를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대각선 이동의 동적 안전 구역 생성 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 안전 구역 생성의 일례를 설명하기 위한 도면으로, x축과 y축 상에서의 대각선 이동의 경우를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회전 이동의 동적 안전 구역 생성 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 안전 구역 생성의 일례를 설명하기 위한 도면으로, 회전 이동의 경우를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 안전 구역 생성의 일례를 설명하기 위한 도면으로, 회전 이동과 직진 이동이 동시에 발생되는 경우를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 동적 안전 구역 생성 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.Figure 1 is a diagram for explaining a conventional safety zone creation method.
Figure 2 is a block diagram for explaining an apparatus for generating a dynamic safety zone for a mobile robot according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram for explaining a dynamic safety zone creation process according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram illustrating a default safe area acquisition operation according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram for explaining a future expected location acquisition operation according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 6 is a diagram for explaining a dynamic safety zone creation operation according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram for explaining an example of dynamic safety zone creation according to a preferred embodiment of the present invention, and shows the case of straight movement on one axis.
Figure 8 is a diagram for explaining a dynamic safety zone creation operation for diagonal movement according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 9 is a diagram for explaining an example of dynamic safety zone creation according to a preferred embodiment of the present invention, and shows a case of diagonal movement on the x-axis and y-axis.
Figure 10 is a diagram for explaining a dynamic safe zone creation operation for rotational movement according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 11 is a diagram for explaining an example of dynamic safety zone creation according to a preferred embodiment of the present invention, and shows a case of rotational movement.
Figure 12 is a diagram to explain an example of dynamic safety zone creation according to a preferred embodiment of the present invention, and shows a case where rotational movement and straight movement occur simultaneously.
Figure 13 is a flowchart illustrating a method for creating a dynamic safety zone for a mobile robot according to a preferred embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely intended to ensure that the disclosure of the present invention is complete, and that the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and is provided by those skilled in the art It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with meanings that can be commonly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Additionally, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless clearly specifically defined.
본 명세서에서 "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.In this specification, terms such as “first” and “second” are used to distinguish one component from another component, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component.
본 명세서에서 각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In this specification, identification codes (e.g., a, b, c, etc.) for each step are used for convenience of explanation. The identification codes do not describe the order of each step, and each step is clearly understood in the context. Unless a specific order is specified, events may occur differently from the specified order. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the opposite order.
본 명세서에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다" 또는 "포함할 수 있다"등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.In this specification, expressions such as “have,” “may have,” “includes,” or “may include” indicate the presence of the corresponding feature (e.g., a numerical value, function, operation, or component such as a part). indicates, does not rule out the presence of additional features.
또한, 본 명세서에 기재된 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터 구조들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다.Additionally, the term '~unit' used in this specification refers to software or hardware components such as FPGA (field-programmable gate array) or ASIC, and the '~unit' performs certain roles. However, '~part' is not limited to software or hardware. The '~ part' may be configured to reside in an addressable storage medium and may be configured to reproduce on one or more processors. Therefore, as an example, '~ part' refers to components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, processes, functions, properties, and procedures. , subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuits, data structures, and variables. The functions provided within the components and 'parts' may be combined into a smaller number of components and 'parts' or may be further separated into additional components and 'parts'.
이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이동 로봇의 동적 안전 구역 생성 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the apparatus and method for generating a dynamic safety zone for a mobile robot according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
먼저, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 동적 안전 구역 생성 장치에 대하여 설명한다.First, a dynamic safety zone generating device for a mobile robot according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 6.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 동적 안전 구역 생성 장치를 설명하기 위한 블록도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 안전 구역 생성 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디폴트 안전 구역 획득 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미래 예상 위치 획득 동작을 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 안전 구역 생성 동작을 설명하기 위한 도면이다.Figure 2 is a block diagram for explaining a dynamic safety zone creation device for a mobile robot according to a preferred embodiment of the present invention, and Figure 3 is a diagram for explaining a dynamic safety zone creation process according to a preferred embodiment of the present invention. Figure 4 is a diagram for explaining a default safe area acquisition operation according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 5 is a diagram for explaining a future expected location acquisition operation according to a preferred embodiment of the present invention, and Figure 6 is a diagram showing the present This is a diagram to explain a dynamic safety zone creation operation according to a preferred embodiment of the invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 동적 안전 구역 생성 장치(이하 '동적 안전 구역 생성 장치'라 한다)(100)는 이동 로봇의 기능 안전(functional safety)에 필요한 안전 구역(safety zone)을 이동 로봇의 외형과 속도에 따라 실시간으로 가변하여 생성한다.Referring to FIG. 2, the
여기서, 본 발명은 가정용 청소 로봇, 공공 건물용 청소 로봇, 물류 로봇, 서비스 로봇을 비롯하여, 산업용 로봇 등에도 사용될 수 있다.Here, the present invention can be used for household cleaning robots, public building cleaning robots, logistics robots, service robots, and industrial robots.
즉, 본 발명에 따른 동적 안전 구역 생성 장치(100)는 종래에 이용되고 있는 방식인, 이동 로봇의 속도와 방향에 따라 사용자가 직접 안전 구역을 입력하는 방식으로 인해 안전 구역의 개수에 대한 한계와 유저 폴트(user fault)의 위험성이 높은 방식에서 벗어나, 이동 로봇의 형상 정보와 방향/속도 정보를 통해 사용자에 의한 안전 구역의 입력 없이 속도/방향에 따라 이동 로봇의 예상 위치를 계산하고 자동으로 동적 안전 구역(dynamic safety zone)을 생성함으로써, 디프 휠(diff wheel)과 메카넘 휠(Mecanum wheel) 등과 같은 다양한 휠이 장착된 이동 로봇에 모두 사용할 수 있다. 이에 따라, 사용자에 의해 설정된 안전 구역이 선택적으로 변경되는 종래의 안전 구역 생성 방식과 달리, 본 발명은 사용자의 직접적인 안전 구역의 입력없이 모든 방향에 대한 안전 구역이 자동으로 생성되기 때문에 안전 구역 사이의 밀도와 전방위에 대한 안전 기능을 수행할 수 있으며, 사용자 입력에 의한 유저 폴트(user fault)를 크게 줄일 수 있다.That is, the dynamic safety
한편, 본 발명에 따른 동적 안전 구역 생성 장치(100)는 이동 로봇에 탑재되어 이동 로봇에 장착된 센서로부터 획득한 정보를 기반으로 안전 구역을 동적으로 생성할 수 있다. 물론, 본 발명에 따른 동적 안전 구역 생성 장치(100)는 이동 로봇을 무선 통신을 통해 원격에서 관리하는 서버에 탑재되어 이동 로봇으로부터 제공되는 정보를 기반으로 해당 이동 로봇의 안전 구역을 동적으로 생성하고, 생성한 안전 구역에 대한 정보를 해당 이동 로봇에게 제공할 수도 있다.Meanwhile, the dynamic safe
이를 위해, 동적 안전 구역 생성 장치(100)는 정보 획득부(110) 및 안전 구역 생성부(130)를 포함할 수 있다.To this end, the dynamic safe
정보 획득부(110)는 이동 로봇의 이동 방향과 이동 속도를 획득한다.The
여기서, 이동 로봇의 이동 방향은 이동 로봇의 직진 이동에 따른 진행 방향, 이동 로봇의 회전 이동에 따른 진행 방향 및 이동 로봇의 회전 이동과 직진 이동이 동시에 발생되는 경우에 따른 진행 방향 중 하나를 말한다.Here, the moving direction of the mobile robot refers to one of the moving direction according to the straight movement of the mobile robot, the moving direction according to the rotating movement of the mobile robot, and the moving direction according to the case where the rotating movement and straight moving of the mobile robot occur simultaneously.
그리고, 이동 로봇의 직진 이동은 x축 상에서의 직진 이동, y축 상에서의 직진 이동 및 x축과 y축 상에서의 대각선 이동 중 하나를 말한다.And, the straight movement of the mobile robot refers to one of straight movement on the x-axis, straight movement on the y-axis, and diagonal movement on the x-axis and y-axis.
그리고, 이동 로봇의 회전 이동은 좌측으로의 회전 이동 및 우측으로의 회전 이동 중 하나를 말한다.And, the rotational movement of the mobile robot refers to either a rotational movement to the left or a rotational movement to the right.
안전 구역 생성부(130)는 이동 로봇의 형상 정보, 정보 획득부(110)를 통해 획득한 이동 로봇의 이동 방향 및 정보 획득부(110)를 통해 획득한 이동 로봇의 이동 속도 중 적어도 하나를 기반으로 이동 로봇에 대한 안전 구역(safety zone)을 동적으로 생성한다.The safety zone generator 130 is based on at least one of the shape information of the mobile robot, the direction of movement of the mobile robot obtained through the
이때, 안전 구역 생성부(130)는 미리 설정된 주기 단위로 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성할 수 있다. 물론, 안전 구역 생성부(130)는 이동 로봇의 이동 방향과 이동 속도 중 적어도 하나가 변화되는 경우에 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성할 수도 있다.At this time, the safe zone generator 130 may dynamically create a safe zone for the mobile robot in preset cycle units. Of course, the safe zone generator 130 may dynamically create a safe zone for the mobile robot when at least one of the movement direction and movement speed of the mobile robot changes.
보다 자세히 설명하면, 안전 구역 생성부(130)는 이동 로봇의 이동 방향과 이동 속도를 기반으로 이동 로봇의 미래 예상 위치를 획득할 수 있다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 안전 구역 생성부(130)는 이동 로봇의 이동 방향과 이동 속도를 기반으로, 이동 로봇의 현재 중심점 위치를 기준으로 예상되는 이동 로봇의 미래 위치를 획득할 수 있다.In more detail, the safe zone generator 130 may obtain the expected future location of the mobile robot based on the moving direction and moving speed of the mobile robot. For example, as shown in FIG. 5, the safe zone generator 130 may obtain the expected future position of the mobile robot based on the current center point position of the mobile robot, based on the moving direction and moving speed of the mobile robot. there is.
즉, 안전 구역 생성부(130)는 이동 로봇의 이동 방향과 이동 속도를 기반으로 x축 방향의 이동 속도와 y축 방향의 이동 속도를 획득할 수 있다. 안전 구역 생성부(130)는 x축 방향의 이동 속도를 기반으로 이동 로봇의 미래 예상 x축 위치를 획득하고, y축 방향의 이동 속도를 기반으로 이동 로봇의 미래 예상 y축 위치를 획득할 수 있다. 안전 구역 생성부(130)는 미래 예상 x축 위치와 미래 예상 y축 위치를 기반으로 이동 로봇의 미래 예상 위치를 획득할 수 있다.That is, the safety zone generator 130 may obtain the movement speed in the x-axis direction and the movement speed in the y-axis direction based on the movement direction and speed of the mobile robot. The safety zone generator 130 may acquire the expected future x-axis position of the mobile robot based on the moving speed in the x-axis direction and the expected future y-axis position of the mobile robot based on the moving speed in the y-axis direction. there is. The safe area generator 130 may obtain the expected future position of the mobile robot based on the expected future x-axis position and the expected future y-axis position.
예컨대, 안전 구역 생성부(130)는 아래의 [수학식 1]을 통해 이동 로봇의 미래 예상 위치를 획득할 수 있다.For example, the safety zone generator 130 may obtain the expected future location of the mobile robot through [Equation 1] below.
[수학식 1][Equation 1]
future location.x = speed.x * (response time + braking distance + margin distance)future location.x = speed.x * (response time + braking distance + margin distance)
future location.y = speed.y * (response time + braking distance + margin distance)future location.y = speed.y * (response time + braking distance + margin distance)
여기서, future location.x는 이동 로봇의 미래 예상 x축 위치를 나타내고, future location.y는 이동 로봇의 미래 예상 y축 위치를 나타낸다. speed.x는 이동 로봇의 x축 방향의 이동 속도를 나타내고, speed.y는 이동 로봇의 y축 방향의 이동 속도를 나타낸다. braking distance는 이동 로봇의 정지까지 소요되는 거리를 나타내며, 이동 로봇의 속도에 따라 미리 설정되어 있다. margin distance는 이동 로봇의 안전을 위해 미리 설정된 여유 거리를 나타낸다. response time은 이동 로봇에 장착된 센서의 응답 시간으로, 아래의 [수학식 2]를 통해 획득할 수 있다.Here, future location.x represents the expected future x-axis location of the mobile robot, and future location.y represents the expected future y-axis location of the mobile robot. speed.x represents the moving speed of the mobile robot in the x-axis direction, and speed.y represents the moving speed of the mobile robot in the y-axis direction. The braking distance represents the distance it takes for the mobile robot to stop, and is preset according to the speed of the mobile robot. The margin distance represents the preset margin distance for the safety of the mobile robot. Response time is the response time of the sensor mounted on the mobile robot, and can be obtained through [Equation 2] below.
[수학식 2][Equation 2]
response time = (sensor scanning time * sampling count) + communication delay + margin response timeresponse time = (sensor scanning time * sampling count) + communication delay + margin response time
여기서, sensor scanning time은 이동 로봇에 장착된 센서의 스캔 시간을 나타낸다. sampling count는 이동 로봇에 장착된 센서의 샘플링 횟수를 나타낸다. communication delay는 이동 로봇에 장착된 센서의 통신 지연 시간을 나타낸다. margin response time은 이동 로봇에 장착된 센서의 정확한 계측을 위해 미리 설정된 여유 응답 시간을 나타낸다.Here, sensor scanning time represents the scanning time of the sensor mounted on the mobile robot. Sampling count indicates the sampling number of sensors mounted on the mobile robot. Communication delay refers to the communication delay time of the sensor mounted on the mobile robot. Margin response time represents the preset margin response time for accurate measurement of sensors mounted on mobile robots.
그리고, 안전 구역 생성부(130)는 이동 로봇의 형상 정보 및 이동 로봇의 미래 예상 위치를 기반으로 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성할 수 있다. 여기서, 이동 로봇의 형상 정보는 로봇의 외형에 대한 정보를 말한다.Additionally, the safe zone generator 130 may dynamically generate a safe zone for the mobile robot based on the shape information of the mobile robot and the expected future location of the mobile robot. Here, the shape information of the mobile robot refers to information about the external appearance of the robot.
즉, 안전 구역 생성부(130)는 이동 로봇의 형상 정보를 기반으로 디폴트(default) 안전 구역을 획득하고, 디폴트 안전 구역과 이동 로봇의 미래 예상 위치를 기반으로 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성할 수 있다.That is, the safe zone generator 130 acquires a default safe zone based on the shape information of the mobile robot, and dynamically creates a safe zone for the mobile robot based on the default safe zone and the expected future position of the mobile robot. can be created.
이때, 안전 구역 생성부(130)는 이동 로봇의 형상 정보를 기반으로 이동 로봇의 중심점을 기준으로 하는 전후좌우 거리를 획득하고, 이동 로봇의 중심점 및 전후좌우 거리를 기반으로 4개의 꼭지점으로 이루어지는 디폴트 안전 구역을 획득할 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 안전 구역 생성부(130)는 이동 로봇의 중심점을 기준으로 제1 거리(전측 거리), 제2 거리(후측 거리), 제3 거리(좌측 거리) 및 제4 거리(우측 거리)를 획득하고, 획득한 제1 내지 제4 거리를 기반으로 디폴트 안전 구역을 획득할 수 있다.At this time, the safety zone generator 130 obtains the front-to-back, left-right, and left-right distances based on the center point of the mobile robot based on the shape information of the mobile robot, and creates a default space consisting of four vertices based on the center point of the mobile robot and the front, back, left, and right distances. A safe zone can be obtained. For example, as shown in FIG. 4, the safety zone generator 130 creates a first distance (front distance), a second distance (back distance), a third distance (left distance), and a second distance based on the center point of the mobile robot. 4 distances (right distances) may be obtained, and a default safety zone may be obtained based on the obtained first to fourth distances.
또한, 안전 구역 생성부(130)는 이동 로봇의 미래 예상 위치를 기반으로, 디폴트 안전 구역에 따른 전후좌우 거리를 가변하여 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성할 수 있다. 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 안전 구역 생성부(130)는 이동 로봇의 현재 중심점 위치를 기준으로 하는 디폴트 안전 구역을 토대로 이동 로봇의 미래 예상 위치를 참조하여 안전 구역을 동적으로 생성할 수 있다. 이때, 안전 구역의 거리는 아래의 [수학식 3]을 통해 획득할 수 있다.Additionally, the safe zone generator 130 may dynamically create a safe zone for the mobile robot by varying the front, rear, left, and right distances according to the default safe zone, based on the expected future location of the mobile robot. For example, as shown in FIG. 6, the safe zone generator 130 can dynamically create a safe zone by referring to the future expected position of the mobile robot based on the default safe zone based on the current center point position of the mobile robot. there is. At this time, the distance of the safe area can be obtained through [Equation 3] below.
[수학식 3][Equation 3]
zone distance = speed * response time + braking distance + margin distancezone distance = speed * response time + braking distance + margin distance
여기서, speed는 이동 로봇의 이동 속도를 나타낸다. response time은 이동 로봇에 장착된 센서의 응답 시간으로, 위의 [수학식 2]를 통해 획득할 수 있다. braking distance는 이동 로봇의 정지까지 소요되는 거리를 나타내며, 이동 로봇의 속도에 따라 미리 설정되어 있다. margin distance는 이동 로봇의 안전을 위해 미리 설정된 여유 거리를 나타낸다.Here, speed represents the moving speed of the mobile robot. Response time is the response time of the sensor mounted on the mobile robot, and can be obtained through [Equation 2] above. The braking distance represents the distance it takes for the mobile robot to stop, and is preset according to the speed of the mobile robot. The margin distance represents the preset margin distance for the safety of the mobile robot.
이때, 안전 구역 생성부(130)는 이동 로봇의 현재 위치와 이동 로봇의 미래 예상 위치를 기반으로, 디폴트 안전 구역에 따른 전후좌우 거리를 복수회 가변하여 복수개의 서브 안전 구역을 획득하고, 복수개의 서브 안전 구역을 기반으로 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성할 수 있다. 예컨대, 안전 구역 생성부(130)는 이동 로봇의 현재 위치를 시작 지점으로 하고 이동 로봇의 미래 예상 위치를 목표 지점으로 하여, 시작 지점에서 목표 지점으로 이동 로봇이 이동하는 경로를 미리 설정된 거리 단위로 나누어 미리 설정된 거리 단위 마다 서브 안전 구역을 획득하고, 획득한 복수개의 서브 안전 구역을 서로 중첩하여 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성할 수 있다.At this time, the safety zone generator 130 obtains a plurality of sub-safe zones by varying the front, rear, left, and right distances according to the default safety zone multiple times, based on the current location of the mobile robot and the expected future location of the mobile robot. A safety zone for a mobile robot can be dynamically created based on the sub-safe zone. For example, the safety zone generator 130 uses the current location of the mobile robot as the starting point and the expected future position of the mobile robot as the target point, and sets the path along which the mobile robot moves from the starting point to the target point in units of preset distances. A sub-safe zone can be acquired for each preset distance unit, and a safety zone for the mobile robot can be dynamically created by overlapping the plurality of obtained sub-safe zones.
그러면, 도 7 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 안전 구역 생성의 일례에 대하여 설명한다.Then, an example of dynamic safety zone creation according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 12.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 안전 구역 생성의 일례를 설명하기 위한 도면으로, 하나의 축 상에서의 직진 이동의 경우를 나타내고, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대각선 이동의 동적 안전 구역 생성 동작을 설명하기 위한 도면이며, 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 안전 구역 생성의 일례를 설명하기 위한 도면으로, x축과 y축 상에서의 대각선 이동의 경우를 나타내며, 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회전 이동의 동적 안전 구역 생성 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 안전 구역 생성의 일례를 설명하기 위한 도면으로, 회전 이동의 경우를 나타내고, 도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 안전 구역 생성의 일례를 설명하기 위한 도면으로, 회전 이동과 직진 이동이 동시에 발생되는 경우를 나타낸다.Figure 7 is a diagram for explaining an example of dynamic safety zone creation according to a preferred embodiment of the present invention, showing a case of straight movement on one axis, and Figure 8 is a diagram showing a case of diagonal movement according to a preferred embodiment of the present invention. This is a diagram for explaining the operation of creating a dynamic safety zone, and Figure 9 is a diagram for explaining an example of dynamic safety zone creation according to a preferred embodiment of the present invention, showing a case of diagonal movement on the x-axis and y-axis, FIG. 10 is a diagram for explaining a dynamic safety zone creation operation for rotational movement according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a diagram for explaining an example of dynamic safety zone creation according to a preferred embodiment of the present invention. It shows a case of rotational movement, and Figure 12 is a diagram to explain an example of dynamic safety zone creation according to a preferred embodiment of the present invention, showing a case where rotational movement and straight movement occur simultaneously.
도 7을 참조하면, 동적으로 생성되는 안전 구역의 길이는 속도가 빠르면 빠를수록 안전 구역의 길이는 늘어나며, 속도가 저속일수록 안전 구역은 작아진다. 다만, 동적으로 생성되는 안전 구역은 이동 로봇의 형상, 즉 디폴트 안전 구역보다 작아질 수는 없다.Referring to FIG. 7, the length of the dynamically generated safety zone increases as the speed increases, and as the speed decreases, the safety zone becomes smaller. However, the dynamically created safety zone cannot be smaller than the shape of the mobile robot, that is, the default safety zone.
도 8 및 도 9를 참조하면, x축과 y축으로 동시에 이동할 경우, 이동 로봇은 대각선 주행을 하게 되며, 대각선 주행시에도 이동 로봇이 장애물이 부딪히지 않도록 안전 구역이 동적으로 자동 생성된다.Referring to Figures 8 and 9, when moving along the x-axis and y-axis simultaneously, the mobile robot travels diagonally, and a safety zone is automatically and dynamically created to prevent the mobile robot from colliding with obstacles even when driving diagonally.
도 10 및 도 11을 참조하면, 이동 로봇의 회전 방향에 따라 동적의 생성되는 안전 구역의 모양이 변경되며, 이동 로봇이 우측으로 회전하는 경우에는 부딪힐 위험이 있는 우측 상단과 좌측 상단이 길어지고, 이동 로봇이 좌측으로 회전하는 경우에는 좌측 상단과 우측 하단이 길어지게 된다.Referring to Figures 10 and 11, the shape of the dynamically created safety zone changes depending on the rotation direction of the mobile robot, and when the mobile robot turns to the right, the upper right and upper left areas at risk of collision become longer. , When the mobile robot turns to the left, the upper left and lower right sides become longer.
도 12를 참조하면, 이동 로봇의 회전 이동과 직진 이동이 동시에 발생되어, 직진 속도와 회전 속도가 함께 존재하는 경우에도 이동 로봇의 미래 예상 위치을 통해 얻어진 값을 토대로 회전값이 더해진 안전 구역이 생성되며, 해당 안전 구역은 모두 자동으로 속도와 방향에 따라 결정되어 변경된다.Referring to FIG. 12, even when the rotational movement and straight movement of the mobile robot occur simultaneously, and both the straight speed and rotation speed exist, a safety zone is created with the rotation value added based on the value obtained through the expected future position of the mobile robot. , the relevant safety zones are all automatically determined and changed according to speed and direction.
그러면, 도 13을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 동적 안전 구역 생성 방법에 대하여 설명한다.Next, a method for creating a dynamic safety zone for a mobile robot according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 13.
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 동적 안전 구역 생성 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.Figure 13 is a flowchart illustrating a method for creating a dynamic safety zone for a mobile robot according to a preferred embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 동적 안전 구역 생성 장치(100)는 이동 로봇의 이동 방향과 이동 속도를 획득한다(S110).Referring to FIG. 13, the dynamic safety
그러면, 동적 안전 구역 생성 장치(100)는 이동 로봇의 형상 정보, 이동 로봇의 이동 방향 및 이동 로봇의 이동 속도 중 적어도 하나를 기반으로 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성한다(S130).Then, the dynamic safe
이때, 동적 안전 구역 생성 장치(100)는 미리 설정된 주기 단위로 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성할 수 있다. 물론, 동적 안전 구역 생성 장치(100)는 이동 로봇의 이동 방향과 이동 속도 중 적어도 하나가 변화되는 경우에 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성할 수도 있다.At this time, the dynamic safety
보다 자세히 설명하면, 동적 안전 구역 생성 장치(100)는 이동 로봇의 이동 방향과 이동 속도를 기반으로 이동 로봇의 미래 예상 위치를 획득할 수 있다. 즉, 동적 안전 구역 생성 장치(100)는 이동 로봇의 이동 방향과 이동 속도를 기반으로 x축 방향의 이동 속도와 y축 방향의 이동 속도를 획득하고, x축 방향의 이동 속도를 기반으로 이동 로봇의 미래 예상 x축 위치를 획득하며, y축 방향의 이동 속도를 기반으로 이동 로봇의 미래 예상 y축 위치를 획득하고, 미래 예상 x축 위치와 미래 예상 y축 위치를 기반으로 이동 로봇의 미래 예상 위치를 획득할 수 있다.In more detail, the dynamic safety
그리고, 동적 안전 구역 생성 장치(100)는 이동 로봇의 형상 정보 및 이동 로봇의 미래 예상 위치를 기반으로 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성할 수 있다.Additionally, the dynamic safe
즉, 동적 안전 구역 생성 장치(100)는 이동 로봇의 형상 정보를 기반으로 디폴트(default) 안전 구역을 획득하고, 디폴트 안전 구역과 이동 로봇의 미래 예상 위치를 기반으로 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성할 수 있다. 이때, 동적 안전 구역 생성 장치(100)는 이동 로봇의 형상 정보를 기반으로 이동 로봇의 중심점을 기준으로 하는 전후좌우 거리를 획득하고, 이동 로봇의 중심점 및 전후좌우 거리를 기반으로 4개의 꼭지점으로 이루어지는 디폴트 안전 구역을 획득할 수 있다.That is, the dynamic safety
또한, 동적 안전 구역 생성 장치(100)는 이동 로봇의 미래 예상 위치를 기반으로, 디폴트 안전 구역에 따른 전후좌우 거리를 가변하여 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성할 수 있다. 이때, 동적 안전 구역 생성 장치(100)는 이동 로봇의 현재 위치와 이동 로봇의 미래 예상 위치를 기반으로, 디폴트 안전 구역에 따른 전후좌우 거리를 복수회 가변하여 복수개의 서브 안전 구역을 획득하고, 복수개의 서브 안전 구역을 기반으로 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성할 수 있다.Additionally, the dynamic safety
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록 매체로서는 자기기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.Even though all the components constituting the embodiments of the present invention described above are described as being combined or operated in combination, the present invention is not necessarily limited to these embodiments. That is, as long as it is within the scope of the purpose of the present invention, all of the components may be operated by selectively combining one or more of them. In addition, although all of the components may be implemented as a single independent hardware, a program module in which some or all of the components are selectively combined to perform some or all of the combined functions in one or more pieces of hardware. It may also be implemented as a computer program having. In addition, such a computer program can be stored in a computer readable media such as USB memory, CD disk, flash memory, etc. and read and executed by a computer, thereby implementing embodiments of the present invention. Recording media for computer programs may include magnetic recording media and optical recording media.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and various modifications, changes, and substitutions can be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the attached drawings are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the attached drawings. . The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of rights of the present invention.
100 : 동적 안전 구역 생성 장치,
110 : 정보 획득부,
130 : 안전 구역 생성부100: Dynamic safe zone creation device,
110: Information acquisition department,
130: Safe zone creation unit
Claims (13)
상기 이동 로봇의 형상 정보, 상기 정보 획득부를 통해 획득한 상기 이동 로봇의 이동 방향 및 상기 정보 획득부를 통해 획득한 상기 이동 로봇의 이동 속도 중 적어도 하나를 기반으로 상기 이동 로봇에 대한 안전 구역(safety zone)을 동적으로 생성하는 안전 구역 생성부;를 포함하고,
상기 안전 구역 생성부는, 상기 이동 로봇의 속도에 따라 미리 설정된 상기 이동 로봇의 정지까지 소요되는 거리, 상기 이동 로봇의 안전을 위해 미리 설정된 여유 거리 및 상기 이동 로봇에 장착된 센서의 응답 시간의 합에 상기 이동 로봇의 x축 방향의 이동 속도 및 상기 이동 로봇의 y축 방향의 이동 속도를 각각 곱하는 방식으로 상기 이동 로봇의 미래 예상 x축 위치 및 상기 이동 로봇의 미래 예상 y축 위치를 각각 획득하고,
상기 미래 예상 x축 위치와 상기 미래 예상 y축 위치를 기반으로 상기 이동 로봇의 미래 예상 위치를 획득하고,
상기 이동 로봇의 형상 정보 및 상기 이동 로봇의 미래 예상 위치를 기반으로 상기 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성하는 것을 특징으로 하는, 이동 로봇의 동적 안전 구역 생성 장치.An information acquisition unit that acquires the moving direction and moving speed of the mobile robot; and
A safety zone for the mobile robot is based on at least one of shape information of the mobile robot, a movement direction of the mobile robot obtained through the information acquisition unit, and a movement speed of the mobile robot obtained through the information acquisition unit. ) includes a safety zone generator that dynamically generates,
The safety zone generator is the sum of the distance required to stop the mobile robot, which is preset according to the speed of the mobile robot, the clearance distance preset for the safety of the mobile robot, and the response time of the sensor mounted on the mobile robot. Obtaining the expected future x-axis position of the mobile robot and the expected future y-axis position of the mobile robot by multiplying the moving speed of the mobile robot in the x-axis direction and the moving speed of the mobile robot in the y-axis direction, respectively,
Obtaining the expected future position of the mobile robot based on the expected future x-axis position and the expected future y-axis position,
A dynamic safety zone generating device for a mobile robot, characterized in that dynamically generating a safety zone for the mobile robot based on shape information of the mobile robot and an expected future location of the mobile robot.
상기 안전 구역 생성부는,
상기 이동 로봇의 형상 정보를 기반으로 디폴트(default) 안전 구역을 획득하고, 디폴트 안전 구역과 상기 이동 로봇의 미래 예상 위치를 기반으로 상기 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성하는,
이동 로봇의 동적 안전 구역 생성 장치.In paragraph 1:
The safe zone creation unit,
Obtaining a default safety zone based on shape information of the mobile robot, and dynamically creating a safety zone for the mobile robot based on the default safety zone and the future expected position of the mobile robot.
Dynamic safety zone generation device for mobile robots.
상기 안전 구역 생성부는,
상기 이동 로봇의 형상 정보를 기반으로 상기 이동 로봇의 중심점을 기준으로 하는 전후좌우 거리를 획득하고, 상기 이동 로봇의 중심점 및 전후좌우 거리를 기반으로 4개의 꼭지점으로 이루어지는 디폴트 안전 구역을 획득하는,
이동 로봇의 동적 안전 구역 생성 장치.In paragraph 4,
The safe zone creation unit,
Obtaining the front, rear, left and right distances based on the center point of the mobile robot based on the shape information of the mobile robot, and obtaining a default safety area consisting of four vertices based on the center point and the front, rear, left and right distances of the mobile robot,
Dynamic safety zone generation device for mobile robots.
상기 안전 구역 생성부는,
상기 이동 로봇의 미래 예상 위치를 기반으로, 디폴트 안전 구역에 따른 전후좌우 거리를 가변하여 상기 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성하는,
이동 로봇의 동적 안전 구역 생성 장치.In paragraph 4,
The safe zone creation unit,
Dynamically creating a safety zone for the mobile robot by varying the front, rear, left, and right distances according to the default safety zone, based on the expected future location of the mobile robot.
Dynamic safety zone generation device for mobile robots.
상기 안전 구역 생성부는,
상기 이동 로봇의 현재 위치와 상기 이동 로봇의 미래 예상 위치를 기반으로, 디폴트 안전 구역에 따른 전후좌우 거리를 복수회 가변하여 복수개의 서브 안전 구역을 획득하고, 복수개의 서브 안전 구역을 기반으로 상기 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성하는,
이동 로봇의 동적 안전 구역 생성 장치.In paragraph 6:
The safe zone creation unit,
Based on the current location of the mobile robot and the expected future location of the mobile robot, a plurality of sub-safe zones are obtained by varying the front, rear, left, and right distances according to the default safety zone multiple times, and the movement is performed based on the plurality of sub-safe zones. Dynamically creating a safety zone for the robot,
Dynamic safety zone generation device for mobile robots.
상기 안전 구역 생성부는,
미리 설정된 주기 단위로 상기 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성하는,
이동 로봇의 동적 안전 구역 생성 장치.In paragraph 1:
The safe zone creation unit,
Dynamically creating a safety zone for the mobile robot in preset cycle units,
Dynamic safety zone generation device for mobile robots.
상기 이동 로봇의 이동 방향은,
상기 이동 로봇의 직진 이동에 따른 진행 방향, 상기 이동 로봇의 회전 이동에 따른 진행 방향 및 상기 이동 로봇의 회전 이동과 직진 이동이 동시에 발생되는 경우에 따른 진행 방향 중 하나이며,
상기 이동 로봇의 직진 이동은,
x축 상에서의 직진 이동, y축 상에서의 직진 이동 및 x축과 y축 상에서의 대각선 이동 중 하나이고,
상기 이동 로봇의 회전 이동은,
좌측으로의 회전 이동 및 우측으로의 회전 이동 중 하나인,
이동 로봇의 동적 안전 구역 생성 장치.In paragraph 1:
The moving direction of the mobile robot is,
One of the moving direction according to the straight movement of the mobile robot, the moving direction according to the rotating movement of the mobile robot, and the moving direction according to the case where the rotating movement and straight moving of the mobile robot occur simultaneously,
The straight movement of the mobile robot is,
One of straight movement on the x-axis, straight movement on the y-axis, and diagonal movement on the x-axis and y-axis,
The rotational movement of the mobile robot is,
One of rotational movement to the left and rotational movement to the right,
Dynamic safety zone generation device for mobile robots.
상기 이동 로봇의 형상 정보, 상기 이동 로봇의 이동 방향 및 상기 이동 로봇의 이동 속도 중 적어도 하나를 기반으로 상기 이동 로봇에 대한 안전 구역(safety zone)을 동적으로 생성하는 단계;를 포함하고,
상기 안전 구역 동적 생성 단계는, 상기 이동 로봇의 속도에 따라 미리 설정된 상기 이동 로봇의 정지까지 소요되는 거리, 상기 이동 로봇의 안전을 위해 미리 설정된 여유 거리 및 상기 이동 로봇에 장착된 센서의 응답 시간의 합에 상기 이동 로봇의 x축 방향의 이동 속도 및 상기 이동 로봇의 y축 방향의 이동 속도를 각각 곱하는 방식으로 상기 이동 로봇의 미래 예상 x축 위치 및 상기 이동 로봇의 미래 예상 y축 위치를 각각 획득하고,
상기 미래 예상 x축 위치와 상기 미래 예상 y축 위치를 기반으로 상기 이동 로봇의 미래 예상 위치를 획득하고,
상기 이동 로봇의 형상 정보 및 상기 이동 로봇의 미래 예상 위치를 기반으로 상기 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성하는 것을 특징으로 하는, 이동 로봇의 동적 안전 구역 생성 방법.Obtaining the moving direction and moving speed of the mobile robot; and
Dynamically generating a safety zone for the mobile robot based on at least one of shape information of the mobile robot, a movement direction of the mobile robot, and a movement speed of the mobile robot,
The safe zone dynamic creation step includes the distance required to stop the mobile robot preset according to the speed of the mobile robot, the clearance distance preset for the safety of the mobile robot, and the response time of the sensor mounted on the mobile robot. Obtain the expected future x-axis position of the mobile robot and the expected future y-axis position of the mobile robot by multiplying the sum by the moving speed in the x-axis direction and the moving speed in the y-axis direction of the mobile robot, respectively. do,
Obtaining the expected future position of the mobile robot based on the expected future x-axis position and the expected future y-axis position,
A method for generating a dynamic safety zone for a mobile robot, characterized in that dynamically creating a safety zone for the mobile robot based on shape information of the mobile robot and the expected future location of the mobile robot.
상기 안전 구역 동적 생성 단계는,
상기 이동 로봇의 형상 정보를 기반으로 디폴트(default) 안전 구역을 획득하고, 디폴트 안전 구역과 상기 이동 로봇의 미래 예상 위치를 기반으로 상기 이동 로봇에 대한 안전 구역을 동적으로 생성하는 것으로 이루어지는,
이동 로봇의 동적 안전 구역 생성 방법.In paragraph 10:
The safe zone dynamic creation step is,
Obtaining a default safety zone based on shape information of the mobile robot, and dynamically generating a safety zone for the mobile robot based on the default safety zone and the future expected position of the mobile robot.
Method for creating dynamic safety zones for mobile robots.
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