KR20210061539A - Detachable device for autonomous driving - Google Patents

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KR20210061539A
KR20210061539A KR1020190149201A KR20190149201A KR20210061539A KR 20210061539 A KR20210061539 A KR 20210061539A KR 1020190149201 A KR1020190149201 A KR 1020190149201A KR 20190149201 A KR20190149201 A KR 20190149201A KR 20210061539 A KR20210061539 A KR 20210061539A
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모재홍
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센서기술 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a method for enabling a cart to efficiently follow a person at a short distance while performing autonomous driving. According to the present invention, a detachable autonomous driving device comprises: a sensor unit detecting a person or object located in the front and rear of a cart and recognizing a distance and direction from the person or object; a control unit generating a control signal for controlling the cart on the basis of distance and direction information generated by the sensor unit; a driving unit driving the cart by the control signal; a storage unit storing a following result of the cart; and a calculation unit learning a route on the basis of the stored following result to generate an autonomous driving signal. A method for enabling a cart to follow a person comprises the following steps: emitting, by a sensor unit, light at a predetermined angle toward a person located on the front or rear side; receiving the reflected light of the emitted light to distinguish whether it is a person or an object; calculating a distance and a direction between the cart and the person to be followed; and following the person to be followed through the control unit and the driving unit on the basis of the calculated distance and direction. An autonomous driving method comprises the following steps: learning, by a calculating unit, a route on the basis of a following result of a cart stored in a storage unit; and generating a control signal for controlling the cart on the basis of a route learning result to perform autonomous driving.

Description

탈부착 가능한 자율 주행용 장치 {DETACHABLE DEVICE FOR AUTONOMOUS DRIVING}Detachable device for autonomous driving {DETACHABLE DEVICE FOR AUTONOMOUS DRIVING}

본 발명은 카트와 같은 구동 장치에 탈부착되어, 당해 구동 장치가 자율 주행할 수 있도록 제어하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device that is attached to and attached to a drive device such as a cart, and controls the drive device to run autonomously.

구동 카트는 내부에 구동용 모터를 구비한 카트로 다양한 장소에서 화물을 이동하기 위한 용도로 사용되고 있으나, 대부분의 카트는 인간의 조작에 의해 작업이 이루어지고 있다. 이에 따라 카트의 작동을 위해서는 반드시 그 조작을 위한 작업자가 필요하므로 그만큼의 인력이 소요되는 문제점이 있다.A drive cart is a cart having a drive motor therein, and is used for moving cargo in various places, but most carts are operated by human manipulation. Accordingly, in order to operate the cart, an operator for the operation is necessarily required, and thus there is a problem that the manpower is required.

최근, 추종 또는 자율 주행이 가능한 카트를 포함하는 로봇 기술은 제조업에서 인력에 의한 수작업을 대체하기 위한 산업용 로봇의 개발과 함께 발전되어 왔으나, 근래에는 산업용 로봇의 범주에서 벗어나, 안내, 서빙, 에스코트, 청소 등 다양한 서비스를 제공하기 위한 로봇에 대한 연구가 진행되고 있다.Recently, robot technology including a cart capable of following or autonomous driving has been developed with the development of industrial robots to replace manual labor by manpower in the manufacturing industry. Research on robots to provide various services such as cleaning is ongoing.

이동 로봇과 사람과의 상호 작용에 있어서 요구되는 사항 중 하나가 사람 추적 기술(Human tracking technique)의 적용이다. 사람 추적 기술은 이동 로봇이 사람을 인식하고 추종하는 기술을 의미하는데, 이동 로봇이 효과적으로 사람을 추적하여 추종하는 기술은, 이동 로봇과 사람 간의 정확한 거리 정보를 얻을 수 있어야 하고, 가능한 한 주변 환경에 영향을 받지 않아야 하며, 추종 제어에 따른 연산량이 적은게 바람직하다.One of the requirements for interaction between a mobile robot and a person is the application of a human tracking technique. People tracking technology refers to a technology in which a mobile robot recognizes and follows a person, and the technology that the mobile robot effectively tracks and follows a person must be able to obtain accurate distance information between the mobile robot and the person, and to the surrounding environment as much as possible. It should not be affected, and it is desirable that the amount of computation according to the tracking control is small.

이와 관련하여, 종래 비전 센서를 이용하여 촬영된 이미지 내에서 사람을 추적하는 방법이 적용되거나, 다양한 정보를 얻기 위한 다수의 센서를 활용하여 복합적으로 사람을 추적하는 기술이 제안되거나, RFID 태그를 사람이 보유하고 이동 로봇에 RFID 태그를 인식하는 리더기를 설치하여 사람을 추적하는 방식이 제안되었고, 초음파 거리센서와 같은 거리센서를 이용하여 작업자와 거리를 측정하여 일정 거리보다 멀면 주행하고 가까우면 정지하는 방식도 적용되었다.In this regard, a method of tracking a person in an image captured using a conventional vision sensor is applied, a technology for tracking a person in a complex by using a plurality of sensors to obtain various information is proposed, or a RFID tag is used to detect a person. A method of tracking a person by installing a reader that recognizes RFID tags on the mobile robot was proposed, and a distance sensor such as an ultrasonic distance sensor is used to measure the distance to the worker and drive when it is farther than a certain distance and stop when it is close. The method was also applied.

상기 비전 센서를 활용하는 방법은 사람과 이동 로봇과의 거리를 정확하게 측정할 수 없는 단점이 있다.The method of using the vision sensor has a disadvantage in that it is not possible to accurately measure the distance between a person and a mobile robot.

또한, 상기 다수의 센서를 이용하여 사람을 추적하는 방법은 그 정확성이 확보될 수 있으나, 이동 로봇의 제작 비용을 증가시키는 단점이 있을 뿐 아니라, 다수의 센서를 통해 얻어진 많은 정보를 실시간으로 처리하는데 많은 연산량이 필요한 단점이 있다.In addition, the method of tracking a person using the plurality of sensors can ensure its accuracy, but has a disadvantage of increasing the manufacturing cost of a mobile robot, and it is difficult to process a lot of information obtained through a plurality of sensors in real time. There is a disadvantage that requires a large amount of computation.

또한, RFID 태그와 같이 이동 로봇이 인식할 수 있는 특정 장치를 사람이 보유하는 방식은 해당 장치와 이동 로봇을 동기시키는 절차가 요구되어 불특정 다수를 대상으로 하는 서비스를 제공하는 이동 로봇에는 적용하기 곤란한 경우가 있다.In addition, the method in which a person holds a specific device that can be recognized by a mobile robot, such as an RFID tag, requires a procedure to synchronize the device and the mobile robot, so it is difficult to apply to a mobile robot that provides services for an unspecified number of people. There are cases.

또한, 초음파 거리센서를 적용하는 방법은 이동 로봇과 작업자 사이에 다른 사람이나 물체가 나타나면 작업자를 추종하지 못하는 단점이 있다.In addition, the method of applying the ultrasonic distance sensor has a disadvantage in that it cannot follow the worker when another person or object appears between the mobile robot and the worker.

또한, 반복적인 이동 경로를 이동할 때에도 작업자가 반복적으로 이동 로봇을 추종하여야 할 경우, 불필요하게 인력을 낭비하게 되는 단점이 있다.In addition, even when moving a repetitive movement path, there is a disadvantage of unnecessarily wasting manpower when an operator must repeatedly follow the mobile robot.

대한민국 공개특허공보 제2016-0044316호Republic of Korea Patent Publication No. 2016-0044316

본 발명의 목적은 카트가 작업자를 효율적으로 추종할 수 있도록 하고, 동시에 사람의 추종 경로 학습을 통해 작업자 없이 카트의 자율주행이 가능하도록 하는 방법을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a method for enabling a cart to efficiently follow an operator, and at the same time enabling autonomous driving of a cart without an operator through learning a follower path of a person.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 전,후방으로 움직이면서 소정의 도구 또는 물건을 담을 수 있는 공간이 형성된 카트의 사람 추종 및 자율 주행의 방법으로, 상기 카트는, 전,후방에 위치하는 사람 또는 물체를 감지하고, 상기 사람 또는 물체와의 거리와 방향을 인식하는 센서부와, 상기 센서부에서 생성된 거리와 방향의 정보를 통해 상기 카트를 제어하는 제어신호를 발생하는 제어부와, 상기 제어신호에 의해 상기 카트가 구동되도록 하는 구동부와, 상기 카트의 추종 경로를 저장하는 저장부와, 상기 저장된 추종 경로를 학습하여 자율 주행신호를 생성하는 연산부를 포함하고, 상기 카트의 사람 추종은, 상기 센서부가 광을 소정 각도로 전방 또는 후방에 위치한 사람을 향해 방출하는 단계와, 상기 방출돤 광의 반사광을 수광하여 사람 또는 물체인지를 구분하는 단계와, 상기 카트와 상기 추종할 사람 간의 거리와 방향을 산출하는 단계와, 상기 산출된 거리와 방향을 기초로 상기 제어부와 구동부를 통해 상기 추종할 사람을 추종하는 단계를 포함하고, 상기 자율 주행은, 상기 연산부가 상기 저장부에 저장된 카트의 사람 추종 경로를 학습하는 단계와, 상기 경로 학습된 결과에 기초하여 상기 카트를 제어하는 제어신호를 생성하여, 자율 주행하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention is a method of tracking people and autonomous driving of a cart in which a space for holding a predetermined tool or object is formed while moving forward and backward. A sensor unit that detects an object and recognizes a distance and direction to the person or object, a control unit that generates a control signal to control the cart through information of the distance and direction generated by the sensor unit, and the control signal And a driving unit for driving the cart by, a storage unit for storing a tracking path of the cart, and an operation unit for generating an autonomous driving signal by learning the stored tracking path, wherein the tracking of a person in the cart is performed by the sensor The step of emitting additional light toward a person located in front or rear at a predetermined angle, distinguishing whether it is a person or an object by receiving the reflected light of the emitted light, and calculating the distance and direction between the cart and the person to be followed And following the person to be followed through the control unit and the driving unit based on the calculated distance and direction, wherein in the autonomous driving, the operation unit determines the person following path of the cart stored in the storage unit. It provides a method including the step of learning, and generating a control signal for controlling the cart based on the result of the path learning, and autonomously driving.

또한, 상기 센서부는, 레이저 광을 방출하는 발광부, 발광된 레이저 광에서 반사된 광을 처리하는 수광부, 수광된 광으로부터 거리와 방향의 정보를 생성하는 연산부를 포함할 수 있다.In addition, the sensor unit may include a light emitting unit emitting laser light, a light receiving unit processing light reflected from the emitted laser light, and a calculating unit generating distance and direction information from the received light.

또한, 상기 발광부는 하나의 레이저 단점 입사광을 소정 각도로 펼쳐진 도트 라인 형태의 다점 출력광으로 분할되도록 하는 광 분할수단을 구비할 수 있다.In addition, the light emitting unit may include light splitting means for dividing the incident light of one laser shortcoming into multi-point output light in the form of a dot line spread at a predetermined angle.

또한, 상기 센서부는 사람 또는 물체의 감지는 수광되는 광의 강도를 통해 구분할 수 있다.In addition, the sensor unit may detect a person or an object based on the intensity of received light.

또한, 상기 카트가 사람을 추종하기 전에, 추종할 사람을 카트로부터 소정 거리에 위치한 상태에서 상기 센서부를 작동하여 추종할 사람으로부터 감지되는 광 강도를 인지하는 단계를 포함하고, 상기 추종할 사람으로부터 감지되는 광 강도와 다른 사람 또는 물체로부터 인지되는 광 강도의 차이를 통해, 추종할 사람을 구분하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, before the cart follows the person, including the step of recognizing the intensity of light detected from the person to be followed by operating the sensor unit while the person to be followed is located at a predetermined distance from the cart, detection from the person to be followed It may include the step of discriminating a person to be followed through a difference between the light intensity that is obtained and the light intensity perceived from another person or object.

또한, 상기 센서부는, 발광된 레이저 광에서 반사된 광의 중심점에서 발광한 광과, 추종할 사람으로 인지된 사람으로부터 반사되는 광의 중심 간의 각도를 통해, 추종할 사람의 방향을 인지할 수 있다.In addition, the sensor unit may recognize a direction of a follower through an angle between light emitted from a center point of light reflected from the emitted laser light and a center of light reflected from a person recognized as a follower.

또한, 상기 사람 추종 경로를 학습하는 단계를 완료한 후에는, 사람 추종과 자율 주행 중에서 선택하여 수행하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, after completing the step of learning the person-following path, the step of selecting and performing a person-following and autonomous driving may be included.

또한, 상기 광 분할수단은, 광원으로부터 제공된 단점 입사광의 광축을 정렬시키는 콜리메이터와, 상기 콜리메이터에 의해 광축이 정렬된 단점 입사광의 경로를 전환시키는 입사광 반사부재와, 상기 입사광 반사부재에 의해 반사된 단점 입사광의 경로 상에 배치되어 상기 단점 입사광을 통과시킴에 따라 상기 단점 입사광을 도트 라인 형태의 다점 출력광으로 분할시키는 회절광학필터를 포함할 수 있다.In addition, the light splitting means includes a collimator that aligns the optical axis of the disadvantageous incident light provided from the light source, the disadvantage that the optical axis is aligned by the collimator, an incident light reflecting member that switches the path of the incident light, and the disadvantage that is reflected by the incident light reflecting member. It may include a diffraction optical filter disposed on the path of the incident light and dividing the incident light into a multi-point output light in the form of a dot line as the incident light passes through.

또한, 상기 발광부는 펄스 레이저 광을 방출할 수 있다.In addition, the light emitting unit may emit pulsed laser light.

또한, 상기 수광부는 물체에 의해 반사된 레이저광을 수신하는 렌즈와, 이 렌즈를 광에서 전기신호를 생성하는 광처리기를 포함할 수 있다.In addition, the light receiving unit may include a lens that receives laser light reflected by an object, and an optical processor that generates an electric signal from light through the lens.

본 발명의 일 실시형태에 의하면, 다점 출력광을 방출한 후 목표물로부터 반사되어 돌아오는 반사광을 라인 배열형태의 광학 디텍터인 광수신모듈로 검출하는 방식을 통해, 저출력 광원을 이용하여, 사람의 추종에 필요한 시스템 비용과 연산 처리량을 줄일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a low-power light source is used to follow a person through a method of detecting the reflected light reflected from the target and returned from the target after emitting multi-point output light with a light receiving module, which is an optical detector in a line arrangement. It can reduce the system cost and computational throughput required for the system.

또한, 본 발명에 의하면, 사람의 추종 경로 학습을 통해, 복잡한 과정을 거치지 않고 사람이 없더라도 적절한 추종 루트를 선정하여 제한적이지만 자율 주행이 가능하게 된다. 이에 따라, 필요한 경우 카트가 사람을 추종하게 하거나, 이미 경로 학습된 영역에 대해서는 자율주행을 선택적으로 수행할 수 있어, 카트를 가동하는데 필요한 인력을 크게 줄일 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to perform limited but autonomous driving by selecting an appropriate following route even without a person without going through a complicated process through learning of a person's following route. Accordingly, if necessary, the cart can follow a person, or autonomous driving can be selectively performed on an area where the path has already been learned, so that the manpower required to operate the cart can be greatly reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 사람을 추종하는 카트를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 사람의 추종 주행과 자율 주행을 위한 시스템을 나타낸 것이다.
도 3은 카트에 설치되는 광원으로, 회절광학필터에 의해 단점 입사광이 다점 입사광으로 분할되는 것을 예시한 것이다.
도 4는 다점 도트 라인 광의 분포를 예시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따라 카트가 사람의 추종 주행하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 6은 다점 도트 라인 광이 작업자인 사람에 반사된 상태를 예시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따라 카트가 사람의 추종 경로 학습을 통해 자율 주행하는 과정을 설명하는 도면이다.1 shows a cart following a person according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a system for tracking and autonomous driving of a person according to an embodiment of the present invention.
3 is a light source installed in a cart, and illustrates that incident light is divided into multi-point incident light by a diffraction optical filter.
4 illustrates the distribution of multi-point dot line light.
5 is a diagram illustrating a process in which a cart follows a person according to an embodiment of the present invention.
6 illustrates a state in which multi-point dot line light is reflected on a person who is an operator.
FIG. 7 is a diagram illustrating a process of autonomously driving a cart through learning a person's following path according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Details of other embodiments are included in the detailed description and drawings. Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. The same reference numerals refer to the same elements throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 사람과 사람을 추종하는 카트를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 사람의 추종 주행과 자율 주행을 위한 시스템을 나타낸 것이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a person and a cart following a person according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating a system for tracking and autonomous driving by a person according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 2를 참조하면, 소정의 도구 또는 물건을 담을 수 있는 공간이 형성된 카트부(100)를 포함하고, 이러한 카트부(100)는, 센서부(110), 제어부(120), 구동부(130), 상기 카트부(100)의 추종 결과를 저장하는 저장부(140)와, 상기 저장된 추종 결과에 기초하여 경로 학습하여 자율 주행신호를 생성하는 연산부(150)를 포함하여 이루어진다.1 and 2, including a cart unit 100 formed with a space for holding a predetermined tool or object, such a cart unit 100, the sensor unit 110, the control unit 120, the driving unit ( 130), a storage unit 140 for storing a tracking result of the cart unit 100, and an operation unit 150 for generating an autonomous driving signal by learning a route based on the stored tracking result.

상기 센서부(110)는 전,후방에 위치하는 물체를 감지하되, 물체가 작업자로 판단될 경우에 카트부(100)와 작업자 간의 거리와 작업자가 움직이는 방향을 감지하는 부분이다. 상기 센서부(110)는 발광부(111), 수광부(112), 신호연산부(113)를 포함하여 구성될 수 있다.The sensor unit 110 detects an object located in front and rear, but when the object is determined to be a worker, the sensor unit 110 senses the distance between the cart unit 100 and the worker and the direction in which the worker moves. The sensor unit 110 may include a light emitting unit 111, a light receiving unit 112, and a signal calculating unit 113.

발광부(111)는 상기 카트부(100)의 전방 또는 후방에 위치하는 물체에 레이저 광을 방사하는 부분이다. 도 3은 카트에 설치되는 광원으로, 회절광학필터에 의해 단점 입사광이 다점 입사광으로 분할되는 것을 예시한 것이고, 도 4는 다점 도트 라인 광의 분포를 예시한 것이다.The light emitting part 111 is a part that emits laser light to an object positioned in front or rear of the cart part 100. FIG. 3 is a light source installed in a cart, illustrating that the incident light is divided into multi-point incident light by a diffraction optical filter, and FIG. 4 illustrates the distribution of multi-point dot line light.

도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 도트 라인(Dot Line) 형태의 다점 출력광을 사용하면 하나의 광원으로 여러 개의 도트 광을 출력할 수 있어, 별도의 기계적인 스캔 장치 없이도 일정 각도까지 스캔이 가능하게 된다. 이를 통해 발광부(110)의 무게를 획기적으로 줄일 수 있음은 물론 구조를 간소화할 수 있게 된다.As shown in Figs. 3 and 4, if multi-point output light in the form of a dot line is used, multiple dot lights can be output with one light source, so that scanning up to a certain angle is possible without a separate mechanical scanning device. It becomes possible. Through this, the weight of the light-emitting unit 110 can be drastically reduced and the structure can be simplified.

상기 수광부(112)는 물체에 의해 반사된 레이저광을 수신하는 렌즈와, 이 렌즈를 광에서 전기신호를 생성하는 광처리기를 포함한다. 상기 광처리기는 태양광 등과 같은 외부신호의 영향을 최소화하기 위해 각각 특정 주파수 이하의 성분이나 특정 주파수 이상의 성분을 제거하고 입력하는 밴드패스필터와, 상기 밴드패스필터를 통과한 광을 전기적 신호로 변환하는 배열형 포토다이오드와 상기 포토다이오드의 전기적 신호를 증폭시키는 증폭기와, 상기 증폭기를 통과한 전기 신호로부터 수신 레이저광의 피크를 검출하는 피크 검출기와, 상기 피크 검출기의 검출신호로부터 반사광의 강도를 구하는 ADC와, 상기 증폭기를 통과하여 증폭된 신호로부터 반사광의 입력시간을 결정하기 위한 시간 판별기와 상기 시간 판별기의 정보로부터 펄스레이저광 출력시간과 반사레이저 입력시간의 차이를 측정하는 TDC를 포함한다.The light receiving unit 112 includes a lens that receives laser light reflected by an object, and an optical processor that generates an electric signal from light through the lens. In order to minimize the influence of external signals such as sunlight, the light processor includes a band pass filter that removes and inputs a component below a specific frequency or a component above a specific frequency, and converts the light that has passed through the band pass filter into an electrical signal. An array-type photodiode and an amplifier that amplifies the electrical signal of the photodiode; a peak detector that detects a peak of the received laser light from the electrical signal passed through the amplifier; and an ADC that obtains the intensity of reflected light from the detection signal of the peak detector. And a time discriminator for determining the input time of the reflected light from the signal amplified through the amplifier, and a TDC for measuring a difference between the pulsed laser light output time and the reflected laser input time from information of the time discriminator.

상기 신호연산부(113)는 카트부(100)의 전방에서 소정 각도 내에 위치하는 물체 및 사람으로부터 반사되어 온 광신호로부터 물체와 사람을 구분하기 위한 광 강도에 대한 연산, 사람에 위치하는 물체 간의 거리를 구하는 연산, 사람의 중심부와 카트 간의 각도 차이를 구하는 연산 등을 수행한다.The signal calculation unit 113 calculates light intensity to distinguish between an object and a person from an object located within a predetermined angle from the front of the cart unit 100 and an optical signal reflected from the person, and the distance between the objects located on the person. It performs an operation to obtain a, and an operation to obtain the difference in angle between the center of the person and the cart.

상기 제어부(120)는 카트의 속도를 제어하는 구동제어부(121)와, 카드의 방향을 제어하는 조향제어부(122)를 포함하여 이루어진다.The control unit 120 includes a drive control unit 121 that controls the speed of the cart, and a steering control unit 122 that controls the direction of the card.

상기 구동부(130)는 카트의 바퀴를 구동하기 위한 구동력을 제공하는 구동모터(131)와, 카트의 바퀴를 조향하기 위한 조향 장치를 동작하기 위한 조향모터(132)를 구비하여 이루어진다.The driving unit 130 includes a driving motor 131 that provides a driving force for driving a wheel of a cart, and a steering motor 132 for operating a steering device for steering a wheel of the cart.

상기 저장부(140)는 상기 카트부(100)의 사람 추종 경로를 저장한다. 저장되는 정보는 카트부(100)에 의해 스캔된 내용과, 2D 맵, 카트부(100)의 경로(즉, 2D 맵상의 거리와 방향)가 저장된다.The storage unit 140 stores a person following path of the cart unit 100. In the information to be stored, the contents scanned by the cart unit 100, the 2D map, and the path of the cart unit 100 (ie, distance and direction on the 2D map) are stored.

상기 연산부(150)는 저장된 경로 정보를 바탕으로, 최적 경로 정보를 도출하기 위한 것이다. 상기 연산부(150)는 머신 러닝(machine learning)을 이용하여 도출한 알고리즘을 통해 최적의 경로를 도출할 수도 있고, 다른 최적 알고리즘을 통해 카트부(100)의 전방에서 감지된 장애물의 정보를 바탕으로 최적 경로를 도출할 수도 있다.The operation unit 150 is for deriving optimal route information based on the stored route information. The calculation unit 150 may derive an optimal path through an algorithm derived using machine learning, or based on information on an obstacle detected in front of the cart unit 100 through another optimal algorithm. It is also possible to derive an optimal path.

도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 카트의 사람 추종 주행과 이를 기반으로 하는 자율 주행 동작을 설명하기 위한 것이다.5 is for explaining a person-following driving of a cart and an autonomous driving operation based thereon according to an embodiment of the present invention.

먼저, 카트부(100)의 전방에 배치된 센서부(110)를 통해 전방에 위치하는 물체를 감지한다. 구체적으로, 센서부에 구비된 발광부(111)를 통해 펄스 레이저 광을 전방으로 방출하면, 상기 광분할수단에 의해, 도 3의 형태로 분할된 광이 지면에 평행하게 방출되며, 지면에 평행하게 분할된 광은 도 4에 나타난 바와 같이, 비교적 균일한 강도를 가지게 된다.First, an object positioned in the front is sensed through the sensor unit 110 disposed in front of the cart unit 100. Specifically, when pulsed laser light is emitted forward through the light emitting unit 111 provided in the sensor unit, the light divided in the form of FIG. 3 is emitted parallel to the ground by the light splitting means, and parallel to the ground. The divided light has a relatively uniform intensity, as shown in FIG. 4.

지면에 평행하게 방출된 광이 전방에 위치한 사람 또는 물체에 반사되어 수광되면, 상기 센서부(110)에 구비된 수광부(112)를 통해 전기신호로 변환되고, 상기 신호연산부(113)를 통해 수광된 광의 강도의 그래프가 도 6과 같이 얻어진다.When light emitted in parallel to the ground is reflected by a person or object located in front of it and receives light, it is converted into an electric signal through the light receiving unit 112 provided in the sensor unit 110, and received through the signal calculating unit 113. A graph of the intensity of the light is obtained as shown in FIG. 6.

이때, 추종하고자 하는 사람이 있는 경우, 해당 사람이 상기 카트부(100)로부터 소정 거리에 위치하여 추종하고자 하는 사람으로부터 반사되는 주파수와 반사광의 강도 분포를 인지하여 저장하고, 저장된 값으로부터 소정 범위 이내의 값을 갖는 주파수와 강도 분포를 갖는 경우, 추종할 사람으로 판별한다.At this time, if there is a person who wants to follow, the person is located at a predetermined distance from the cart unit 100, recognizes and stores the frequency reflected from the person who wants to follow and the intensity distribution of the reflected light, and within a predetermined range from the stored value. If it has a frequency and intensity distribution with a value of, it is determined as a follower.

다음으로, 추종할 사람이 움직일 경우, 추종할 사람으로부터 반사되는 광의 분포의 중심점과, 광이 방출된 중심점을 통해 추종할 사람의 이동 방향을 산출해낸다.Next, when the follower moves, the center point of the distribution of light reflected from the follower and the center point from which the light is emitted are used to calculate the moving direction of the follower.

이와 같이, 센서부(110)를 통해 추종할 사람과 추종할 사람과 카트부(100) 간의 거리 및 방향은 산출한 경우, 이 정보를 제어부로 보내고, 제어부는 상기 정보에 기초하여 상기 구동부에 사람을 추종하기에 적절한 속도 및 조향 정보를 제공하여 카트부(100)를 구동한다.In this way, when the distance and direction between the person to be followed and the person to be followed and the cart unit 100 through the sensor unit 110 is calculated, this information is sent to the control unit, and the control unit is based on the information. Drives the cart unit 100 by providing appropriate speed and steering information to follow the.

카트부(100)의 구동에 따른 경로 정보, 즉 2D 맵, 카트부(100)의 방향, 거리 등에 관한 정보는 상기 저장부(140)에 저장된다.Path information according to the driving of the cart unit 100, that is, information about a 2D map, a direction, a distance, etc. of the cart unit 100 is stored in the storage unit 140.

다음으로 자율 주행에 대해 설명한다. 도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따라 카트가 사람의 추종 경로 학습을 통해 자율 주행하는 과정을 설명하는 도면이다.Next, autonomous driving will be described. FIG. 7 is a diagram illustrating a process of autonomously driving a cart through learning a person's following path according to an embodiment of the present invention.

상기와 같이 사람 추종 주행을 한 후에는, 추종 경로 학습을 수행한다. 추종 경로에 대한 학습은 예를 들어, 머신러닝 방법을 통해 최적 피팅 함수를 도출하는 방법이 사용될 수 있다. 머신러닝 이외에도 다양한 데이터 처리방법이 사용될 수 있음은 물론이다.After the person-following driving is performed as described above, the following path learning is performed. For learning about the following path, for example, a method of deriving an optimal fitting function through a machine learning method may be used. It goes without saying that various data processing methods other than machine learning can be used.

이와 같이 최적 경로를 도출할 수 있는 학습이 완료되면, 카트부(100)의 시작점에 카트부(100)를 위치시킨 후, 사람 추종 모드에서 자율 주행 모드로 변환시킨 후, 카트부(100)가 자율 주행하도록 한다.When the learning to derive the optimal route is completed, the cart unit 100 is positioned at the starting point of the cart unit 100, and then converted from a person following mode to an autonomous driving mode, and then the cart unit 100 Let it drive autonomously.

이때 카트부(100)는 상기 최적 피팅 함수에 의해 도출된 제어신호에 따라 최적의 경로로 주행하게 된다.At this time, the cart unit 100 travels in an optimal path according to the control signal derived by the optimal fitting function.

주행 과정에 장애물이 감지될 때마다, 상기 장애물을 회피하는 최적 경로를 새로 설정하여 자율 주행을 하게 된다. 상기 자율 주행은 사람의 추종을 통한 경로 학습이 이루어진 경로에 대해서만 가능하나, 동일 내지 유사한 경로에 대한 반복적인 작업에 대해 카트부(100)가 자율적으로 주행하도록 하는데 유용하게 적용될 수 있다.Whenever an obstacle is detected during the driving process, an optimal path for avoiding the obstacle is newly set to perform autonomous driving. The autonomous driving is possible only for a path in which path learning is performed through human tracking, but it may be usefully applied to allow the cart unit 100 to autonomously travel for repetitive tasks on the same or similar paths.

Claims (10)

전,후방으로 움직이면서 소정의 도구 또는 물건을 담을 수 있는 공간이 형성된 카트의 사람 추종 주행과 자율 주행 방법으로,
상기 카트는, 전,후방에 위치하는 사람 또는 물체를 감지하고, 상기 사람 또는 물체와의 거리와 방향을 인식하는 센서부와, 상기 센서부에서 생성된 거리와 방향의 정보를 통해 상기 카트를 제어하는 제어신호를 발생하는 제어부와, 상기 제어신호에 의해 상기 카트가 구동되도록 하는 구동부와, 상기 카트의 추종 결과를 저장하는 저장부와, 상기 저장된 추종 결과에 기초하여 경로 학습하여 자율 주행신호를 생성하는 연산부를 포함하고,
상기 카트의 사람 추종은, 상기 센서부가 광을 소정 각도로 전방 또는 후방에 위치한 사람을 향해 방출하는 단계와, 상기 방출돤 광의 반사광을 수광하여 사람 또는 물체인지를 구분하는 단계와, 상기 카트와 상기 추종할 사람 간의 거리와 방향을 산출하는 단계와, 상기 산출된 거리와 방향을 기초로 상기 제어부와 구동부를 통해 상기 추종할 사람을 추종하는 단계를 포함하고,
상기 자율 주행은, 상기 연산부가 상기 저장부에 저장된 카트의 사람 추종 결과에 근거하여 경로 학습하는 단계와,
상기 경로 학습된 결과에 기초하여 상기 카트를 제어하는 제어신호를 생성하여, 자율 주행하는 단계를 포함하는, 방법.
It is a human-following and autonomous driving method of a cart that has a space for holding a predetermined tool or object while moving forward and backward.
The cart controls the cart through a sensor unit that detects a person or object located in front and rear, and recognizes the distance and direction to the person or object, and the distance and direction information generated by the sensor unit. A control unit that generates a control signal, a driving unit that drives the cart by the control signal, a storage unit that stores a tracking result of the cart, and a path learning based on the stored tracking result to generate an autonomous driving signal. It includes an operation unit to,
In the tracking of a person in the cart, the sensor unit emits light toward a person located in the front or rear at a predetermined angle, receives the reflected light of the emitted light to distinguish whether it is a person or an object, and the cart and the Computing a distance and a direction between a person to be followed, and following the person to be followed through the control unit and a driving unit based on the calculated distance and direction,
In the autonomous driving, the operation unit learning a route based on a result of following a person of the cart stored in the storage unit,
And generating a control signal for controlling the cart based on the result of the path learning, and driving autonomously.
 제 1 항에 있어서,
상기 센서부는, 레이저 광을 방출하는 발광부, 발광된 레이저 광에서 반사된 광을 처리하는 수광부, 수광된 광으로부터 거리와 방향의 정보를 생성하는 연산부를 포함하는, 방법.
The method of claim 1,
The sensor unit includes a light emitting unit emitting laser light, a light receiving unit processing light reflected from the emitted laser light, and a calculating unit generating distance and direction information from the received light.
 제 2 항에 있어서,
상기 발광부는 하나의 레이저 단점 입사광을 소정 각도로 펼쳐진 도트 라인 형태의 다점 출력광으로 분할되도록 하는 광 분할수단을 구비하는, 방법.
The method of claim 2,
The method, wherein the light emitting unit comprises light splitting means for dividing the incident light of one laser shortcoming into multi-point output light in the form of a dot line spread at a predetermined angle.
 제 1 항에 있어서,
상기 센서부는 사람 또는 물체의 감지는 수광되는 광의 강도를 통해 구분하는, 방법.
The method of claim 1,
The method, wherein the sensor unit detects a person or an object based on the intensity of received light.
 제 1 항에 있어서,
상기 카트가 사람을 추종하기 전에, 추종할 사람을 카트로부터 소정 거리에 위치한 상태에서 상기 센서부를 작동하여 추종할 사람으로부터 감지되는 광 강도를 인지하는 단계를 포함하고,
상기 추종할 사람으로부터 감지되는 광 강도와 다른 사람 또는 물체로부터 인지되는 광 강도의 차이를 통해, 추종할 사람을 구분하는 단계를 포함하는, 방법.
The method of claim 1,
Before the cart follows the person, including the step of recognizing the intensity of light detected from the person to be followed by operating the sensor unit while the person to be followed is located at a predetermined distance from the cart,
And discriminating a person to be followed through a difference between the light intensity detected from the person to be followed and the light intensity perceived from another person or object.
 제 1 항에 있어서,
상기 센서부는, 발광된 레이저 광에서 반사된 광의 중심점에서 발광한 광과, 추종할 사람으로 인지된 사람으로부터 반사되는 광의 중심 간의 각도를 통해, 추종할 사람의 방향을 인지하는, 방법.
The method of claim 1,
The sensor unit recognizes a direction of a follower through an angle between the light emitted at a center point of light reflected from the emitted laser light and a center of light reflected from a person recognized as a follower.
 제 1 항에 있어서,
상기 사람 추종 결과에 근거하여 경로 학습하는 단계를 완료한 후에는, 사람 추종과 자율 주행 중에서 선택하여 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
The method of claim 1,
After completing the step of learning a path based on the person following result, the method comprising the step of selecting and performing a person following and autonomous driving.
 제 3 항에 있어서,
상기 광 분할수단은, 광원으로부터 제공된 단점 입사광의 광축을 정렬시키는 콜리메이터와, 상기 콜리메이터에 의해 광축이 정렬된 단점 입사광의 경로를 전환시키는 입사광 반사부재와, 상기 입사광 반사부재에 의해 반사된 단점 입사광의 경로 상에 배치되어 상기 단점 입사광을 통과시킴에 따라 상기 단점 입사광을 도트 라인 형태의 다점 출력광으로 분할시키는 회절광학필터를 포함하는, 방법.
The method of claim 3,
The light splitting means comprises a collimator for aligning the optical axis of the disadvantageous incident light provided from the light source, an incident light reflecting member for switching the path of the disadvantageous incident light in which the optical axis is aligned by the collimator, and the disadvantage of incident light reflected by the incident light reflecting member. A method comprising a diffraction optical filter disposed on a path and dividing the negative incident light into multi-point output light in the form of a dot line according to the passing of the negative incident light.
 제 2 항에 있어서,
상기 발광부는 펄스 레이저 광을 방출하는, 방법.
The method of claim 2,
The method, wherein the light emitting portion emits pulsed laser light.
 상기 수광부는 물체에 의해 반사된 레이저광을 수신하는 렌즈와, 이 렌즈를 광에서 전기신호를 생성하는 광처리기를 포함하는, 방법.The method of claim 1, wherein the light receiving unit includes a lens for receiving laser light reflected by an object, and an optical processor for generating an electric signal from light through the lens.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160044316A (en) 2014-10-15 2016-04-25 한국과학기술연구원 Device and method for tracking people based depth information

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