KR20160020278A - 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법 - Google Patents

원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법 Download PDF

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KR20160020278A
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Abstract

본 발명은 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법에 관한 것으로, 운용자가 차량에 구비된 무인로봇의 주행 및 통신관련 장치에 전원을 입력함에 따라 무인로봇이 주행대기모드 상태가 되는 주행대기모드단계와, 운용자가 무인로봇에 작동모드를 선택하여 입력하는 작동모드입력단계와, 작동모드가 자율주행모드이면, 무인로봇이 사전에 입력된 정보를 통해 주행하며 실시간으로 주행상태를 모니터링하는 자율주행모드단계와, 주행상태에서 비상상태가 감지되면, 비상상태를 구분하는 비상종류판단단계와, 비상상태에서 무인로봇이 주행 가능하고 운용자와 통신 불가능 상태이면, 운용자와 통신 가능한 위치로 주행하는 비상복귀모드로 작동모드가 천이되는 비상복귀모드단계를 포함하며, 무인로봇의 원격 및 자율 주행에 필요한 모드를 할당하고 할당된 모드 간 상태 천이 식별 결과를 기반으로 그 운용방법을 구현함으로서, 원격지의 로봇 운용자가 보다 더 효과적으로 무인 로봇의 원격 주행제어 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법을 제공한다.

Description

원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법{OPERATION MODE ASSIGNMENT METHOD FOR REMOTE CONTROL BASED ROBOT}
본 발명은 원격통제 기반 무인로봇의 모드별 작동 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무인로봇이 설치되는 차량의 효과적 주행을 위해서 운용자의 상황판단 및 로봇의 상태에 따라 로봇의 작동모드가 적절하게 할당되는 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법에 관한 것이다.
운용자가 차량에 직접 탑승하여 수동으로 조작하는 기존의 유인차량은, 차량의 엔진시동 및 끔, 목적지 결정, 주행경로 선택, 주행, 차량점검 등과 같은 차량 운용에 필요한 다양한 기능들이 정상적으로 작동하는 상황은 물론, 차량 고장 시와 같은 비정상적인 주행 시에도 차량 주행관련 일체의 모든 기능을 차량에 직접 탑승한 운용자가 스스로 차량의 상태, 도로여건, 주변상황 등을 종합적으로 판단하여 주행하므로 차량의 주행을 통제하고 특정한 시나리오에 따라서 주행토록 하는 별도의 모드 할당이나 이에 관련된 운용방법은 필요치 않다.
그러나 운용자가 차량에 직접 탑승하지 않고 무인로봇과 일정거리 이격된 원격지 통제소에서 무선통신의 원격통제 정보를 기반으로 운용되는 무인로봇의 경우에는, 기존 유인차량에서의 수동주행 모드와 유사한 원격주행 모드 운용을 포함하여 로봇 스스로 주행할 수 있도록 하는 자율주행 모드(경로주행 및 종속주행 모드로 구성)가 추가로 필요하다.
이와 관련하여 무인 로봇의 상태와 다양한 운용여건 등을 고려한 운용자의 조작에 따라 원격주행모드와 자율주행모드 간 양방향 상태 천이가 원활하게 이루어지게 함으로써 무인로봇의 주행을 효과적으로 통제할 수 있는 방법도 필요하다.
또한, 무인로봇의 특성상 운용자가 로봇에 직접 탑승하지 않으므로 로봇 주행 간 각종 비상 및 고장 상황을 원격에서 신속하게 대처할 수 있는 모드 할당도 로봇의 생존성 확대 차원에서 반드시 필요한 기능이다.
따라서 이와 같이 무인로봇이 설치된 차량이 효과적으로 주행되기 위해서는 무엇보다 운용자의 상황 판단 및 로봇의 상태에 따라 로봇의 주행모드가 적절하게 할당되고 그 할당된 모드가 원활하게 운용될 수 있어야 한다.
대한민국 공개특허공보 제10-1994-0014057호(1994.07.16.) 대한민국 공개특허공보 제10-1998-0083920호(1998.12.05.)
이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은, 무인로봇이 설치되는 차량의 효과적 주행을 위해서 운용자의 상황판단 및 로봇의 상태에 따라 로봇의 작동모드가 적절하게 할당되는 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법에 따르면, 운용자가 무인로봇에 구비된 무인로봇의 주행 및 통신관련 장치에 전원을 입력함에 따라 무인로봇이 주행대기모드 상태가 되는 주행대기모드단계와, 운용자가 무인로봇에 작동모드를 선택하여 입력하는 작동모드입력단계와, 작동모드가 자율주행모드이면, 무인로봇이 사전에 입력된 정보를 통해 주행하며 실시간으로 주행상태를 모니터링하는 자율주행모드단계와, 주행상태에서 비상상태가 감지되면, 비상상태를 구분하는 비상종류판단단계와, 무인로봇이 비상상태에서 주행 가능하고 운용자와 통신 불가능 상태이면, 운용자와 통신 가능한 위치로 주행하는 비상복귀모드로 작동모드가 천이되는 비상복귀모드단계를 포함하는 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법을 제공한다.
본 발명의 하나의 측면에 의하면, 자율주행모드는 목표지점을 향해 주행하게 되는 경로주행모드와, 차량 앞에 주행하는 다른 차량을 따라가는 종속주행모드를 포함할 수 있으며, 작동모드가 원격주행모드이면, 무인로봇이 통신관련 장치를 통해 운용자로부터 주행 명령을 수신하게 되는 원격주행모드단계가 수행될 수 있으며, 자율주행모드 상태에서 운용자의 조작에 따라 원격주행모드로 변경되거나, 원격주행모드 상태에서 운용자의 조작에 따라 자율주행모드로 변경될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 비상복귀모드단계에서 무인로봇이 운용자와 통신 가능한 위치에 도착하면, 주행대기모드단계가 재수행될 수 있으며, 비상상태가 주행 불가능한 상태이면, 현 위치에 정차하고 운용자의 조치를 기다리는 비상정지모드로 작동모드가 천이되는 비상정지모드단계가 수행될 수 있으며, 비상정지모드단계에서 무인로봇의 주행 불가 요인이 해소된 경우, 주행대기모드단계가 재수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 무인로봇이 도착점에 도착하면, 주행대기모드단계가 재수행될 수 있으며, 작동모드가 주행점검모드로 입력되면, 로봇의 상태 및 고장 유무를 점검한 뒤, 주행대기모드단계가 재수행될 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법에 의하면, 무인로봇의 원격 및 자율 주행에 필요한 모드를 할당하고 할당된 모드 간 상태 천이 식별 결과를 기반으로 그 운용방법을 구현함으로서, 원격지의 로봇 운용자가 보다 더 효과적으로 무인 로봇의 원격 주행제어 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예의 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법의 절차도,
도 2는 도 1의 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법의 자율주행모드 상태 천이도,
도 3은 도 1의 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법의 원격주행모드 상태 천이도,
도 4는 도 1의 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법의 주행대기모드 및 주행점검모드의 상태 천이도,
도 5는 도 1의 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법의 비상복귀모드의 상태 천이도,
도 6은 도 1의 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법의 비상정지모드의 상태 천이도,
도 7은 본 발명의 실시예의 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법의 개요도이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현할 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법은, 운용자가 차량에 구비된 무인로봇의 주행 및 통신관련 장치에 전원을 입력함에 따라 무인로봇이 주행대기모드(100) 상태가 되는 주행대기모드단계(S100)와, 운용자가 무인로봇에 작동모드(200)를 선택하여 입력하는 작동모드입력단계(S200)와, 작동모드(200)가 자율주행모드(210)이면, 무인로봇이 사전에 입력된 정보를 통해 주행하며 실시간으로 주행상태를 모니터링하는 자율주행모드단계(S300)와, 주행상태에서 비상상태가 감지되면, 비상상태를 구분하는 비상종류판단계(S400)와, 비상상태에서 주행 가능 하고 무인로봇이 운용자와 통신 불가능 상태이면 운용자와 통신 가능한 위치로 주행하는 비상복귀모드(240)로 작동모드(200)가 천이되는 비상복귀모드단계(S500)를 포함한다.
또한, 작동모드(200)가 원격주행모드(220)이면, 무인로봇이 통신관련 장치를 통해 운용자로부터 주행 명령을 수신하게 되는 원격주행모드단계(S300')가 수행되며, 비상복귀모드단계(S500)에서 무인로봇이 운용자와 통신 가능한 위치에 도착하면, 주행대기모드단계(S100)가 재수행되며, 비상상태가 주행 불가능한 상태이면, 현 위치에 정차하고 운용자의 조치를 기다리는 비상정지모드(250)로 작동모드(200)가 천이되는 비상정지모드단계(S500')가 수행된다.
무인로봇의 주행관련 모드 할당은 직접적으로 로봇의 주행을 담당하는 원격주행모드(220), 종속주행모드(212) 및 경로주행모드(211), 주행을 보조하는 주행대기모드(100) 및 주행점검모드(230) 그리고 비상 시 운용되는 비상정지모드(250) 및 비상복귀모드(240)로 구성된다.
아래 표 1과 같이, 본 발명의 무인로봇 작동모드(200)는 운용자의 판단 또는 차량의 상태를 근거로 선택된다.
구분 모드할당 주행목표 주행여부 모드선택
1 원격주행 운용자 판단 목표점 주행 운용자
2 경로주행 경로점 혹은 목표점 주행 운용자
3 종속주행 선두로봇 주행 운용자
4 주행대기 현 위치 대기 정지 운용자/로봇
5 비상복귀 최종 통신가능 위치 주행 로봇
6 비상정지 현 위치 대기 정지 운용자/로봇
7 주행점검 현 위치 대기 정지 운용자
도 2에 도시된 바와 같이, 자율주행모드(210)인 경로주행모드(211) 및 종속주행모드(212)는 원격주행모드(220) 및 주행대기모드(100)와 양방향 천이가 가능하며 비상복귀모드(240) 및 비상정지모드(250)로의 단방향 천이가 가능하다.
경로주행모드(211)는 운용자의 개입 없이 로봇 스스로 주행하는 자율주행모드의 일종으로서, 원격지에 위치한 로봇 통제소에서 디지털 지형정보를 기반으로 처리되어 로봇에 입력된 경로나 목표점을 기반으로 주행하는 모드이다.
종속주행모드(212) 역시 자율주행모드의 일종으로서 운용자의 개입 없이 선도하는 특정 로봇의 위치를 실시간으로 추종하여 주행하는 모드이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 원격주행모드(220)는 주행대기모드(100), 경로주행모드(211), 종속주행모드(212)와 양방향 천이가 가능하며 비상정지모드(250)로의 단방향 천이가 가능하다. 원격주행모드(220)는 무인로봇 주행을 위해 기존 유인 차량에 운용자가 직접 탑승하여 주행하는 개념을 원격으로 구현한 것으로서, 운용자가 로봇에 직접 탑승하지 않고 원격지에 위치한 무인로봇을 일정거리 떨어진 로봇 통제소 내에 있는 통제장치를 이용하여 무선통신을 기반으로 로봇을 주행하는 모드이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 주행대기모드(100)에서는 주행점검모드(230), 원격주행모드(220), 경로주행모드(211) 및 종속주행모드(212)와 양방향 천이가 가능하다. 또한, 비상복귀모드(240)와 비상정지모드(250)로부터 단방향 천이 되는 것이 가능하다.
주행대기모드(100)는 무인로봇에 전원이 최초로 인가된 후 주행을 대기하는 경우, 또는 원격 운용자에 의해 원격주행모드(220), 종속주행모드(212) 및 경로주행모드(211)가 강제로 해제되어 주행을 대기하는 경우, 그리고 비상정지모드(250) 및 비상복귀모드(240)로부터 천이되어 재주행을 대기하는 경우에 운용되는 모드 이다.
주행대기모드(100)에서는 원격주행모드(220), 주행점검모드(230), 자율주행모드(210) 즉, 경로주행모드(211), 종속주행모드(212)의 4개 모드 중 1개 모드로의 운용자 선택을 통한 모드 천이가 대기 중인 상태이며, 필요시 운용자의 선택을 통해 무인로봇의 전원이 차단될 수도 있다.
주행점검모드(230)는 무인 로봇의 주행관련 상태 및 구성품의 고장유무를 로봇 주행 전에 사전에 확인하기 위한 모드로서 운용자의 통제장치 조작에 의해 수행된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 비상복귀모드(240)에서는 주행대기모드(100) 및 비상정지모드(250)로 단방향 천이가 가능하다. 또한, 종속주행모드(212)와 경로주행모드(211)로부터 단방향 천이되는 것이 가능하다.
비상복귀모드(240)는 무인로봇이 자율주행 도중에 원격 통제소와 무선통신이 단절되는 경우 가장 마지막으로 통신이 연결되었던 위치로 자율 복귀하는 모드로서, 원격지에 위치한 운용자의 통제권 내에 로봇의 운용을 보장하기 위함이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 비상정지모드(250)는 원격주행모드(220), 종속주행모드(212), 경로주행모드(211), 비상복귀모드(240)로부터 단방향 천이되는 것이 가능하다. 또한, 주행대기모드(100)로 단방향 천이가 가능하다.
비상정지모드(250)는 무인로봇 주행 간 사전에 정의된 범주의 치명적인 고장이 발생한 경우, 또는 원격지에 위치한 운용자가 특정상황에서 무인로봇을 강제로 정지시킨 경우에 발생되는 모드로서, 비상상황을 초래한 요인을 해소하지 않고서는 무인로봇이 더 이상 주행을 지속할 수 없는 상태이다.
도 7을 참고로 본 발명의 모드 천이를 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
주행대기모드(100)에서 작동모드(200)로써, 자율주행모드(210)를 선택하면 무인로봇은 선택된 모드로 천이하여 사전에 입력된 경로점(혹은 목표점/선두로봇) 위치로 주행을 시작한다.
또한, 선택된 작동모드(200)의 지속여부, 통제소와의 통신연결 여부, 로봇 고장여부 등을 모니터링 한다.
자율주행모드(210)는 목표지점을 향해 주행하게 되는 경로주행모드(211)와, 무인로봇 앞에 주행하는 다른 로봇을 따라가는 종속주행모드(212)를 포함한다.
한편, 주행대기모드(100)에서 작동모드(200)로써, 원격주행모드(220)를 선택하게 되면, 무인로봇이 통신관련 장치를 통해 운용자로부터 주행 명령을 수신하게 된다.
원격주행모드(220)에서도 선택된 작동모드(200)의 지속여부, 통제소와의 통신연결 여부, 로봇 고장여부 등을 모니터링 하게 된다.
자율주행모드(210) 상태에서 운용자의 조작에 따라 원격주행모드(220)로 변경되거나, 원격주행모드(220) 상태에서 운용자의 조작에 따라 자율주행모드(210)로 변경될 수 있도록 구성된다.
즉, 경로주행모드(211), 종속주행모드(212)에서 운용자가 원격주행모드(220)를 선택하면 현재 수행 중인 자율주행모드(210)를 중단하고 바로 원격주행모드(220)로 천이되어 원격주행이 시작된다.
또한, 원격주행모드(220)에서 운용자가 경로주행모드(211), 종속주행모드(212) 중 어느 하나 다시 말해서, 자율주행모드(210) 중 어느 하나를 선택하게 되면 현재 수행 중인 원격주행모드(220)가 중단되고 작동모드(200)가 자율주행모드(210)로 천이 된다.
또한, 수행 중인 자율주행모드(210) 또는 원격주행모드(220)가 운용자에 의해서 해제되면, 주행대기모드(100)로 천이하여 대기하게 된다.
이때, 모니터링 중인 주행상태에 따라서 비상복귀모드(240) 또는 비상정지모드(250)가 수행된다.
주행상태 모니터링 중, 주행 가능한 상태의 비상상태가 발생된 것으로 주행판단되면, 주행 중인 작동모드(200) 즉, 자율주행모드(210) 또는 원격주행모드(220)에서 비상복귀모드(240)로 천이 된다.
비상복귀모드(240)에서는 무인로봇이 운용자와 통신 가능한 위치로 이동되고, 운용자와 통신 가능한 위치에 도착하면 주행대기모드(100)로 천이 된다.
이때, 기 저장된 경로정보를 기반으로 최종적으로 통제소와 통신가능했던 위치로 무인로봇이 이동된다.
주행상태 모니터링 중, 주행 불가능한 상태의 비상상태가 발생된 것으로 판단되면, 주행 중인 작동모드(200) 즉, 자율주행모드(210) 또는 원격주행모드(220)에서 비상정지모드(250)로 천이 된다.
비상정지모드(250)에서는 무인로봇이 현 위치에 정차되고 운용자의 조치를 기다리게 된다.
비상정지모드(250)에서 무인로봇의 주행 불가 요인이 해소된 경우, 주행대기모드(100)로 천이된다.
작동모드(200)가 주행점검모드(230)로 입력되면, 로봇의 상태 및 고장 유무를 점검한 뒤, 주행대기모드(100)로 천이 된다.
S100: 주행대기모드단계 S200: 작동모드입력단계
S300: 자율주행모드단계 S300': 원격주행모드단계
S400: 비상종류판단단계 S500: 비상복귀모드단계
S500': 비상정지모드단계
100: 주행대기모드 200: 작동모드
210: 자율주행모드 211: 경로주행모드
212: 종속주행모드 220: 원격주행모드
230: 주행점검모드 240: 비상복귀모드
250: 비상정지모드

Claims (9)

  1. 운용자가 차량에 구비된 무인로봇의 주행 및 통신관련 장치에 전원을 입력함에 따라 상기 무인로봇이 주행대기모드(100) 상태가 되는 주행대기모드단계(S100);
    상기 운용자가 상기 무인로봇에 작동모드(200)를 선택하여 입력하는 작동모드입력단계(S200);
    상기 작동모드(200)가 자율주행모드(210)이면, 상기 무인로봇이 사전에 입력된 정보를 통해 주행하며 실시간으로 주행상태를 모니터링하는 자율주행모드단계(S300);
    상기 주행상태에서 비상상태가 감지되면, 상기 비상상태를 구분하는 비상종류판단계(S400);
    상기 비상상태에서 무인로봇이 주행 가능 하고 무인로봇이 운용자와 통신 불가능 상태이면, 상기 운용자와 통신 가능한 위치로 주행하는 비상복귀모드(240)로 상기 작동모드(200)가 천이되는 비상복귀모드단계(S500);를 포함하는 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자율주행모드(210)는
    목표지점을 향해 주행하게 되는 경로주행모드(211)와,
    상기 차량 앞에 주행하는 다른 차량을 따라가는 종속주행모드(212)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 작동모드(200)가 원격주행모드(220)이면, 상기 무인로봇이 상기 통신관련 장치를 통해 상기 운용자로부터 주행 명령을 수신하게 되는 원격주행모드단계(S300')가 수행되는 것을 특징으로 하는 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 자율주행모드(210) 상태에서 상기 운용자의 조작에 따라 상기 원격주행모드(220)로 변경되거나,
    상기 원격주행모드(220) 상태에서 상기 운용자의 조작에 따라 상기 자율주행모드(210)로 변경되는 것을 특징으로 하는 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 비상복귀모드단계(S500)에서 상기 차량이 상기 운용자와 통신 가능한 위치에 도착하면,
    상기 주행대기모드단계(S100)가 재수행되는 것을 특징으로 하는 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 비상상태가 주행 불가능한 상태이면, 현 위치에 정차하고 상기 운용자의 조치를 기다리는 비상정지모드(250)로 상기 작동모드(200)가 천이되는 비상정지모드단계(S500')가 수행되는 것을 특징으로 하는 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 비상정지모드단계(500')에서 상기 차량의 주행 불가 요인이 해소된 경우,
    상기 주행대기모드단계(S100)가 재수행되는 것을 특징으로 하는 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 차량이 도착점에 도착하면,
    상기 주행대기모드단계(S100)가 재수행되는 것을 특징으로 하는 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 작동모드(S200)가 주행점검모드(230)로 입력되면,
    상기 로봇의 상태 및 고장 유무를 점검한 뒤, 상기 주행대기모드단계(S100)가 재수행되는 것을 특징으로 하는 원격통제 기반 무인로봇의 작동모드 할당 방법.
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