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KR101146855B1 - Walking guide Rebot for blind person - Google Patents

Walking guide Rebot for blind person Download PDF

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Publication number
KR101146855B1
KR101146855B1 KR1020100066577A KR20100066577A KR101146855B1 KR 101146855 B1 KR101146855 B1 KR 101146855B1 KR 1020100066577 A KR1020100066577 A KR 1020100066577A KR 20100066577 A KR20100066577 A KR 20100066577A KR 101146855 B1 KR101146855 B1 KR 101146855B1
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KR
South Korea
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obstacle
walking
user
front obstacle
determining
Prior art date
Application number
KR1020100066577A
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Korean (ko)
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KR20120005890A (en
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김동한
김정완
민병철
김용호
최경민
Original Assignee
경희대학교 산학협력단
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Publication date
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Abstract

본 발명은 시각 장애인을 위한 보행 가이드 로봇에 관한 것으로, 보다 구체적으로 시각 장애인의 GPS 위치 정보를 수신하여 시각 장애인이 설정한 경로로 가이드하며, 동시에 보행 방향에 위치하는 전방 장애물, 하면 장애물, 공중 장애물을 모두 감지하여 시각 장애인에게 안전한 이동 방향의 정보를 제공하는 보행 가이드 로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a walking guide robot for the visually impaired, and more specifically, receives the GPS location information of the visually impaired and guides the user to a path set by the visually impaired, and at the same time, a forward obstacle, a lower obstacle, and an air obstacle located in the walking direction. The present invention relates to a walking guide robot that detects all of them and provides information on a safe moving direction to the visually impaired.

Description

시각 장애인용 보행 가이드 로봇{Walking guide Rebot for blind person}Walking guide Rebot for blind person}

본 발명은 시각 장애인을 위한 보행 가이드 로봇에 관한 것으로, 보다 구체적으로 시각 장애인의 GPS 위치 정보를 수신하여 시각 장애인이 설정한 경로로 가이드하며, 동시에 보행 방향에 위치하는 전방 장애물, 하면 장애물, 공중 장애물을 모두 감지하여 시각 장애인에게 안전한 이동 방향의 정보를 제공하는 보행 가이드 로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a walking guide robot for the visually impaired, and more specifically, receives the GPS location information of the visually impaired and guides the user to a path set by the visually impaired, and at the same time, a forward obstacle, a lower obstacle, and an air obstacle located in the walking direction. The present invention relates to a walking guide robot that detects all of them and provides information on a safe moving direction to the visually impaired.

선천적 또는 후천적 원인에 의해 시력을 상실한 시각 장애인들은 보행 방향에 존재하는 장애물과 노면의 상태를 인식할 수 없기 때문에 외출시 많은 제한과 어려움을 가진다. Visually impaired people who are blind due to congenital or acquired causes have a lot of limitations and difficulties when they go out because they cannot recognize the obstacles and road conditions existing in the direction of walking.

시각 장애인을 위한 보행 가이드 장치로 시각 장애인용 흰 지팡이(white-cane, 이하 종래기술1)가 널리 사용되고 있으나 흰 지팡이를 숙달하기 위하여 오랜 시간과 노력이 필요하며, 횐 지팡이를 통해 보행 중 시각 장애인이 획득하는 정보에는 한계가 있어 안전하고 편리하게 이동하기 불편하다는 문제점을 가진다.As a walking guide device for the visually impaired, a white cane (hereinafter, referred to as a conventional art 1) for the visually impaired is widely used, but requires a long time and effort to master the white cane. There is a problem that the information obtained has limitations and is inconvenient to move safely and conveniently.

시각 장애인을 위한 보행 가이드 장치는 계속해서 연구되고 있으며, 이 중 하나로 한국등록특허 제10-563193호(이하 종래기술2)에 개시되어 있는 장애물 탐지 장치는 시선 방향 장애물, 보행 방향 장애물 및 벽과의 거리를 감지하는 감지수단과 사용자의 위치 정보를 제공하는 GPS 모듈을 구비하며, 바퀴가 달린 카드 형식으로 제작된 장애물 탐지 장치에 대해 개시되어 있다.A walking guide device for the visually impaired has been continuously studied, and one of the obstacle detection devices disclosed in Korean Patent No. 10-563193 (hereinafter, referred to as the related art 2) has a gaze direction obstacle, a walking direction obstacle, and a wall. Disclosed is an obstacle detecting apparatus having a sensing module for sensing a distance and a GPS module for providing location information of a user and manufactured in a card form with a wheel.

그러나 종래기술2는 시선 방향 장애물을 탐지하기 위하여 반드시 감지 수단이 장착된 안경을 착용하여야 하며, 시각 장애인의 보행 방향에 존재하는 벽, 나무, 자동차 등과 같은 일반 장애물만을 인식할 뿐이며 시각 장애인의 보행 중 노면 상태 즉 오르막, 상승 계단, 하강 계단을 인식하지 못한다는 문제점을 가진다. However, prior art 2 must wear glasses equipped with a sensing means in order to detect gaze obstructions, and only recognizes general obstacles such as walls, trees, cars, etc. that are present in the walking direction of the visually impaired. There is a problem that the road state, ie uphill, rising stairs, falling stairs are not recognized.

특히, 시각 장애인이 이동하는 경로는 통상적으로 많은 주변 보행자들이 함께 존재하는 보행로가 대부분이나 종래 선행기술2는 주변 사람들을 모두 동일하게 장애물로 인식하여 장애물 탐지 장치의 이동 방향을 제어한다. 따라서 실제 시각 장애인이 선행 기술2의 장애물 탐지 장치를 이용하여 보행을 하는 경우, 보행로를 걸어다니는 많은 주변 보행자들을 모두 장애물로 인식하여 시각 장애인에 이동 방향을 가이드하기 곤란하며 심한 경우에는 주변 보행자들로 인해 보행로에서 전혀 이동할 수 없는 경우도 발생한다는 문제점을 가진다.In particular, the path for the visually impaired is usually a pedestrian path with many surrounding pedestrians, but the prior art 2 recognizes the people around the same as the obstacle to control the movement direction of the obstacle detection device. Therefore, when the visually impaired person walks by using the obstacle detection device of the prior art 2, it is difficult to guide the direction of movement to the visually impaired by recognizing many nearby pedestrians walking on the pedestrian path as obstacles, and in severe cases, Due to this, there is a problem that it may occur at all when moving on the pedestrian path.

따라서 시각 장애인이 이용하기 편리하며 시각 장애인의 보행 방향에 위치하는 일반 장애물뿐만 아니라 오르막, 상승 계단, 하강 계단 등과 같이 시각 장애인의 보행 중 노면 상태를 감지할 수 있는 보행 가이드 로봇에 대한 필요성이 대두되고 있다. 또한, 시각 장애인이 보행로를 이동하는 경우 주변 보행자들은 시각 장애인을 위해 길을 양보하는 것이 통상적이므로, 시각 장애인이 보행로를 통해 이동하는 경우 주변 보행자를 제외한 장애물만을 인식하여 시각 장애인의 이동 방향을 가이드할 수 있는 보행 가이드 로봇이 필요하다.Therefore, there is a need for a pedestrian guide robot that can detect road conditions while walking, such as uphill, ascending stairs, and descending stairs, as well as general obstacles that are convenient for the visually impaired and located in the walking direction of the visually impaired. have. In addition, when the visually impaired move the pedestrian, the surrounding pedestrians usually yield the way for the visually impaired. Therefore, when the visually impaired move through the pedestrian path, only the obstacles except the surrounding pedestrians are recognized to guide the moving direction of the visually impaired. A walking guide robot is needed.

본 발명은 종래 종래기술1, 2가 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 목적은 간단한 구조와 편리한 이용 방식을 통해 시각 장애인에 이동 방향을 알려주는 보행 가이드 로봇을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior arts 1 and 2, the object of the present invention is to provide a walking guide robot for notifying the direction of movement to the visually impaired through a simple structure and convenient use.

본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 시각 장애인의 보행 방향에 위치하는 장애물뿐만 아니라 시각 장애인의 보행 중 위치하는 오르막, 상승 계단, 하강 계단 등과 같은 노면 상태에 대한 정보를 시각 장애인에 제공하는 보행 가이드 로봇을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a pedestrian guide robot that provides the visually impaired with information about road conditions such as ascents, ascending stairs, descending stairs, and the like, which are located during walking of the visually impaired, as well as obstacles that are located in the walking direction of the visually impaired. To provide.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 보행로를 함께 보행하는 보행자를 제외한 장애물만을 인식하여 시각 장애인에 이동 방향을 알려주는 보행 가이드 로봇을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a walking guide robot for notifying a visually impaired moving direction by recognizing only an obstacle except a pedestrian walking along a pedestrian path.

본 발명에 따른 보행 가이드 로봇은 이동 바퀴 및 상기 이동 바퀴를 구동하는 구동 모터를 구비하며 일측에 사용자가 파지하는 손잡이부를 구비하는 보행 가이드 유닛과, 보행 방향에 위치하는 장애물을 감지하는 센서 유닛과, 센서 유닛의 감지 결과에 기초하여 보행 방향에 위치하는 장애물의 종류를 판단하는 장애물 판단부와, 판단한 장애물 종류에 따라 보행 가이드 유닛의 이동 방향을 제어하는 보행 제어부를 구비한다. The walking guide robot according to the present invention includes a walking guide unit having a moving wheel and a driving motor for driving the moving wheel, and having a handle part gripped by a user on one side, a sensor unit detecting an obstacle located in a walking direction; The obstacle determining unit determines the type of the obstacle located in the walking direction based on the detection result of the sensor unit, and the walking control unit for controlling the moving direction of the walking guide unit according to the determined obstacle type.

여기서 센서 유닛은 보행 방향으로 적외선을 조사하여 보행 방향 전방에 위치하는 보행자를 감지하는 보행자 센서부와, 보행 방향으로 감지 각도 범위 내에서 감지 신호의 조사 각도를 증가시켜 보행 방향에 위치하는 전방 장애물을 감지하는 전방 장애물 센서부와, 보행 방향의 아래로 감지 신호를 조사하여 보행 방향에 위치하는 하면 장애물을 감지하는 하면 장애물 센서부와, 보행 방향 위로 감지 신호를 조사하여 보행 방향에 위치하는 공중 장애물을 감지하는 공중 장애물 센서부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, the sensor unit is a pedestrian sensor unit for detecting a pedestrian located in front of the walking direction by irradiating infrared rays in the walking direction, and the front obstacle located in the walking direction by increasing the irradiation angle of the detection signal within the sensing angle range in the walking direction. A forward obstacle sensor unit for sensing, a lower surface obstacle sensor for detecting an obstacle when it is located in a walking direction by irradiating a detection signal under the walking direction, and an air obstacle positioned in a walking direction by irradiating a detection signal over a walking direction It characterized in that it comprises an air obstacle sensor unit for sensing.

여기서 장애물 판단부는 보행 방향으로 조사된 적외선에 기초하여 보행 방향에 위치하는 전방 장애물이 주변 보행자인지 판단하는 보행자 판단부와, 감지 각도 범위내에서 감지 신호의 조사 각도가 증가함에 따라 변화하는 감지 신호의 반사파 도달 시간에 기초하여 전방 장애물까지의 거리를 계산하고 전방 장애물까지의 거리 증가 패턴에 기초하여 보행 방향에 위치하는 전방 장애물의 종류를 판단하는 전방 장애물 판단부와, 하면 장애물 센서부에서 보행 방향 아래로 조사된 감지 신호의 반사파 도달 시간에 기초하여 하면 장애물의 종류를 판단하는 하면 장애물 판단부와, 공중 장애물 센서부를 통해 보행 방향 위로 조사된 감지 신호의 반사파 도달 시간에 기초하여 공중 장애물을 감지하는 공중 장애물 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The obstacle determination unit may include a pedestrian determination unit that determines whether a front obstacle located in the walking direction is a pedestrian based on infrared rays emitted in the walking direction, and a detection signal that changes as the irradiation angle of the detection signal increases within the detection angle range. The front obstacle determination unit which calculates the distance to the front obstacle based on the reflected wave arrival time and determines the type of the forward obstacle located in the walking direction based on the distance increase pattern to the front obstacle; The obstacle determination unit determines the type of the obstacle based on the reflected wave arrival time of the detection signal irradiated with the air, and the air that detects the aerial obstacle based on the reflection wave arrival time of the detection signal irradiated over the walking direction through the aerial obstacle sensor unit. It characterized in that it comprises an obstacle determination unit.

본 발명에 따른, 보행 가이드 로봇의 이동 방향을 제어하는 방법은 사용자 보행 방향의 전방, 위, 아래로 감지 신호를 조사하는 단계와, 보행 방향의 전방, 위, 아래로 조사된 감지 신호의 반사파 도달 시간에 기초하여 사용자 보행 방향에 위치하는 장애물의 종류를 판단하는 단계와, 판단한 장애물 종류에 따라 보행 가이드 로봇의 이동 방향을 제어하는 단계를 포함한다. According to the present invention, a method of controlling a moving direction of a walking guide robot includes irradiating a sensing signal forward, up, and down in a user's walking direction, and reaching a reflected wave of the sensing signal irradiated forward, up, and down in a walking direction. And determining the type of obstacle located in the user walking direction based on time, and controlling the moving direction of the walking guide robot according to the determined obstacle type.

여기서 장애물 종류를 판단하는 단계는 보행 방향의 전방으로 조사된 감지 신호의 반사파 도달 시간에 기초하여 보행 방향에 위치하는 전방 장애물이 존재하는지 판단하는 단계와, 보행 방향에 전방 장애물이 존재하는 경우 전방 장애물로 적외선을 조사하여 사용자 보행 방향에 존재하는 전방 장애물이 주변 보행자인지 판단하는 단계와, 보행 방향에 위치하는 전방 장애물이 주변 보행자가 아닌 경우 감지 신호의 조사 각도를 감지 각도 범위내에서 증가시키며 감지 신호의 반사파 도달 시간에 기초하여 전방 장애물까지의 거리를 계산하는 단계와, 감지 신호의 조사 각도를 감지 각도 범위 내에서 증가시킴에 따라 전방 장애물까지의 거리 증가 패턴을 판단하는 단계와, 전방 장애물까지의 거리 증가 패턴에 기초하여 전방 장애물을 상승 계단, 오르막, 일반 장애물 중 어느 하나로 판단하는 단계를 포함한다.The determining of the type of obstacle may include determining whether there is a forward obstacle located in the walking direction based on the reflection wave arrival time of the sensing signal irradiated forward in the walking direction, and when the forward obstacle exists in the walking direction. Determining whether the front obstacle present in the walking direction is a pedestrian by irradiating infrared rays, and when the front obstacle located in the walking direction is not the surrounding pedestrian, increasing the irradiation angle of the detection signal within the sensing angle range and detecting the detection signal. Calculating a distance to the front obstacle based on the reflected wave arrival time of the step; determining a distance increase pattern to the front obstacle by increasing the irradiation angle of the detection signal within the detection angle range; and Staircase, climbing uphill obstacles based on distance increase pattern Determining any one of the general obstacles.

본 발명에 따른 시각 장애인용 보행 가이드 로봇은 종래 시각 장애인용 보행 가이드 장치와 비교하여 다음과 같은 다양한 효과들을 가진다.The walking guide robot for the visually impaired according to the present invention has various effects as follows compared to the conventional walking guide apparatus for the visually impaired.

첫째, 본 발명에 따른 보행 가이드 로봇은 보행 방향에 위치하는 장애물을 탐지하고 자동으로 장애물을 피해 사용자의 이동 방향을 제어함으로써, 동작 제어 방법이 용이하며 쉽고 편리하게 사용할 수 있다.First, the walking guide robot according to the present invention detects an obstacle located in the walking direction and automatically controls the moving direction of the user to avoid the obstacle, so that the operation control method can be used easily and conveniently.

둘째, 본 발명에 따른 보행 가이드 로봇은 시각 장애인의 보행 방향에 위치하는 일반 장애물뿐만 아니라 시각 장애인의 보행 중 위치하는 오르막, 상승 계단, 하강 계단 등과 같은 장애물을 인지함으로써, 사용자를 보다 안전하게 가이드한다.Second, the walking guide robot according to the present invention guides the user more safely by recognizing not only general obstacles located in the walking direction of the visually impaired but also obstacles such as the ascents, rising stairs, and falling stairs that are located during the walking of the visually impaired.

셋째, 본 발명에 따른 보행 가이드 로봇은 주변 보행자를 제외한 장애물만을 인식하여 사용자에 이동 방향을 가이드함으로써, 실제 보행로에 주변 보행자들이 많이 있어도 정확하게 사용자의 이동 방향을 제어할 수 있다.Third, the walking guide robot according to the present invention recognizes only obstacles excluding surrounding pedestrians and guides the moving direction to the user, so that the moving direction of the user can be precisely controlled even if there are many pedestrians in the actual pedestrian path.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 가이드 로봇를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 가이드 로봇을 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 센서 유닛의 일 예를 보다 구체적으로 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전방 장애물 센서부(123), 보행자 센서부(125), 하면 장애물 센서부(127) 및 공중 장애물 센서부(128)의 배치 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 장애물 판단부를 보다 구체적으로 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 가이드 로봇의 이동 방향 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 전방 장애물의 종류를 판단하는 방법을 보다 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 전방 장애물의 종류를 판단하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 전방 장애물의 종류에 따른 거리 증가 패턴의 일 예를 도시하고 있다.1 is a conceptual diagram illustrating a walking guide robot according to an embodiment of the present invention.
2 is a functional block diagram for explaining a walking guide robot according to an embodiment of the present invention.
3 is a functional block diagram for explaining in more detail an example of a sensor unit according to the present invention.
4 is a view for explaining an arrangement example of the front obstacle sensor unit 123, the pedestrian sensor unit 125, the lower surface obstacle sensor unit 127 and the air obstacle sensor unit 128 according to the present invention.
5 is a functional block diagram for explaining in more detail the obstacle determination unit according to the present invention.
6 is a view for explaining a moving direction control method of the walking guide robot according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a method of determining the type of a forward obstacle according to the present invention in more detail.
8 is a diagram for describing an example of determining a type of a forward obstacle.
9 illustrates an example of a distance increasing pattern according to the type of obstacles ahead.

이하 첨부한 도면을 참고로 본 발명에 따른 보행 가이드 로봇에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, the walking guide robot according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 가이드 로봇를 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a walking guide robot according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 보행 가이드 로봇(100)은 사용자(1)의 보행 방향에 위치하는 장애물을 감지하며 사용자(1)의 이동 방향을 가이드한다. 보행 가이드 로봇(100)은 보행 가이드 유닛(110)과 보행 가이드 유닛(110)의 전면, 상면, 하면에 배치되어 있는 센서 유닛(미도시)을 구비하고 있다.Referring to FIG. 1, the walking guide robot 100 detects an obstacle located in the walking direction of the user 1 and guides the moving direction of the user 1. The walking guide robot 100 includes a walking guide unit 110 and a sensor unit (not shown) disposed on the front, top, and bottom surfaces of the walking guide unit 110.

보행 가이드 유닛(110)은 하우징(111), 하우징(111)의 하면 일측에 배치되어 있는 1쌍의 이동 바퀴(113) 및 하우징(111)의 상면 일측에 형성되어 있는 손잡이부(115)를 구비하고 있다. 하우징(111)의 내부에는 구동 모터(미도시)가 구비되어 있으며, 구동 모터는 이동 바퀴(113)를 구동하여 보행 가이드 로봇(100)을 이동시키거나 멈추도록 한다.The walking guide unit 110 includes a housing 111, a pair of moving wheels 113 disposed on one side of the lower surface of the housing 111, and a handle 115 formed on one side of the upper surface of the housing 111. Doing. A drive motor (not shown) is provided inside the housing 111, and the drive motor drives the moving wheel 113 to move or stop the walking guide robot 100.

하우징(111)의 전면 일측, 상면 일측 및 하면 일측에 배치되어 있는 센서 유닛은 사용자 보행 방향 전방에 위치하는 장애물, 사용자 보행 방향 공중에 위치하는 장애물 및 사용자 보행 방향 하면에 위치하는 장애물을 모두 감지하며, 감지한 장애물 종류를 판단하여 보행 가이드 로봇(100)의 이동 방향을 변경하거나 멈추도록 제어한다. 사용자(1)는 보행 가이드 로봇(100)의 손잡이부(115)를 파지하여 보행 가이드 로봇(100)의 이동 방향을 따라 보행하게 된다. The sensor unit disposed on one side of the front side, one side of the upper surface, and one side of the lower surface of the housing 111 detects all obstacles located in front of the user walking direction, obstacles located in the air of the user walking direction, and obstacles located at the bottom of the user walking direction. In response to the detected obstacle type, the moving direction of the walking guide robot 100 is changed or controlled to stop. The user 1 grips the handle 115 of the walking guide robot 100 to walk along the moving direction of the walking guide robot 100.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 가이드 로봇을 설명하기 위한 기능 블록도이다.2 is a functional block diagram for explaining a walking guide robot according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참고로 살펴보면, 센서 유닛(120)은 전방 장애물, 공중 장애물 또는 하면 장애물로 감지 신호를 조사하고, 감지 신호의 반사파 도달 시간에 기초하여 사용자의 보행 방향에 위치하고 있는 장애물을 감지한다. 여기서 전방 장애물이란 벽, 사람, 자동차, 나무, 상승 계단, 오르막 등과 같이 사용자 보행 방향 전방에 위치하여 사용자의 보행을 방해하거나 제한하는 모든 것을 의미하며, 공중 장애물이란 간판, 건물의 천정 턱과 같이 사용자의 보행 방향에 위치하며 공중에 배치되어 사용자의 보행을 방해하거나 제한하는 모든 것을 의미한다. 한편, 하면 장애물이란 하강 계단, 낭떨어지 등과 같이 사용자의 보행 방향에 위치하며 사용자의 현재 보행 위치보다 낮은 위치에 존재하여 사용자의 보행을 방해하거나 제한하는 모든 것을 의미한다. 이하에서 전방 장애물 중 상승 계단, 오르막을 제외한 전방 장애물을 일반 장애물이라 언급한다.Referring to FIG. 2, the sensor unit 120 irradiates a detection signal to a front obstacle, an air obstacle, or a lower surface obstacle, and detects an obstacle located in a walking direction of a user based on a reflection wave arrival time of the detection signal. Here, the obstacles in front of the road means anything that prevents or restricts the user's walking by being located in front of the user's walking direction, such as a wall, a person, a car, a tree, a climbing staircase, or an uphill road. It is located in the walking direction of the means that everything placed in the air to hinder or limit the user's walking. On the other hand, the obstacles are all located in the direction of the user's walking, such as falling stairs, cliffs, etc. are present at a lower position than the current walking position of the user to impede or limit the user's walking. Hereinafter, the forward obstacles excluding the rising stairs and the uphill are referred to as general obstacles.

장애물 판단부(130)는 센서 유닛(120)으로부터 조사된 감지 신호의 반사파 도달 시간에 기초하여 사용자의 보행 방향에 위치하는 장애물의 종류와 장애물까지의 거리를 판단한다. 장애물 판단부(130)는 사용자의 보행 방향에 존재하는 전방 장애물이 주변 보행자인지를 판단하거나, 전방 장애물 중 상승 계단인지 또는 오르막인지를 판단한다. 장애물 판단부(130)는 일정 감지 각도 범위 내에서 감지 신호의 조사 각도를 증가시킴에 따라 변화하는 보행 가이드 로봇과 장애물 사이의 거리 증가 패턴에 기초하여 전방 장애물 중 상승 계단, 오르막을 판단한다.The obstacle determining unit 130 determines the type of the obstacle located in the walking direction of the user and the distance to the obstacle based on the reflection wave arrival time of the sensing signal emitted from the sensor unit 120. The obstacle determining unit 130 determines whether the front obstacle present in the walking direction of the user is a nearby pedestrian, or determines whether the up obstacle is an up stairs or an uphill. The obstacle determining unit 130 determines the rising stairs and the uphill of the front obstacles based on the distance increase pattern between the walking guide robot and the obstacle that changes as the irradiation angle of the detection signal is increased within a predetermined sensing angle range.

보행 제어부(140)는 장애물 판단부(130)에서 판단한, 사용자의 보행 방향에 위치하는 장애물의 종류와 거리에 기초하여 보행 가이드 유닛(110)의 구동 모터(117)와 이동 방향부(119)를 제어하여 보행 가이드 로봇의 이동 방향을 제어하며, 사용자의 보행 방향에 위치하는 장애물에 대한 정보, 즉 장애물의 종류 및 장애물까지의 거리 등과 같은 정보를 보행 정보 출력부(160)를 통해 사용자에 제공 제어한다. 이동 방향부(119)는 보행 가이드 로봇(100)의 이동 방향을 변화시켜 주는 수단으로 이동 바퀴와 연계되어 이동 바퀴의 진행 방향을 변화시켜준다. 한편, 보행 정보 출력부(160)은 스피커 또는 진동 소자가 사용될 수 있으며 스피커를 통해 보행 정보를 출력하거나 진동 소자를 통해 보행 정보를 출력한다.The walking control unit 140 controls the driving motor 117 and the moving direction unit 119 of the walking guide unit 110 based on the type and distance of the obstacle located in the walking direction of the user determined by the obstacle determining unit 130. Control the movement direction of the walking guide robot, and provide information to the user through the walking information output unit 160, such as information about the obstacles located in the walking direction of the user, that is, the type of the obstacle and the distance to the obstacle do. The moving direction unit 119 is a means for changing the moving direction of the walking guide robot 100 and is connected with the moving wheel to change the moving direction of the moving wheel. On the other hand, the walk information output unit 160 may be a speaker or a vibrating element may be used to output the walking information through the speaker or to output the walking information through the vibration element.

예를 들어, 보행 제어부(140)는 사용자 보행 방향에 전방 장애물이 존재하는 경우 전방 장애물의 종류와 거리에 대한 정보를 사용자에 제공 제어하며, 동시에 전방 장애물을 피해 보행 가이드 로봇을 이동 제어한다. 한편 보행 제어부(140)는 사용자 보행 방향에 하면 장애물이 존재하거나 공중 장애물이 존재하는 경우 하면 장애물, 공중 장애물의 종류와 거리에 따라 보행 가이드 로봇의 이동 속도를 줄이거나 멈추며 장애물 또는 공중 장애물을 피해 보행 가이드 로봇을 이동 제어하고, 하면 장애물 또는 공중 장애물의 종류와 거리에 대한 정보를 사용자에 제공 제어한다. 바람직하게 보행 제어부(140)는 장애물까지의 거리에 기초하여 보행 가이드 로봇과 장애물까지의 거리가 가까울수록 보행 가이드 로봇의 이동 방향 변화량을 크게 제어한다.For example, the walking controller 140 controls and provides the user with information about the type and distance of the front obstacle when the front obstacle exists in the user walking direction, and simultaneously moves and controls the walking guide robot to avoid the front obstacle. On the other hand, when the gait control unit 140 is in the user's walking direction, if there is an obstacle or if there is an air obstacle, the walking speed of the walking guide robot is reduced or stopped depending on the type and distance of the obstacle, the air obstacle, walking to avoid obstacles or air obstacles The movement of the guide robot is controlled, and the control unit provides information about the type and distance of obstacles or aerial obstacles. Preferably, the walking controller 140 controls the amount of change in the direction of movement of the walking guide robot as the distance between the walking guide robot and the obstacle is closer based on the distance to the obstacle.

한편, 본 발명에 따른 보행 가이드 로봇은 사용자의 현재 위치 정보와 맵 데이터베이스를 이용하여 사용자를 보행로로 가이드하거나 설정한 목표 지점으로 가이드하는 GPS 유닛(150)을 포함하고 있다. GPS 유닛(150)은 GPS를 이용하여 사용자의 위치 정보를 획득하는 위치정보 획득부(151)과, 사용자의 위치 정보에 기초하여 보행로 정보 또는 설정한 목표 지점까지의 이동 경로 정보를 제공하는 맵 데이터베이스를 저장하고 있는 맵 저장부(153)와, 사용자의 현재 위치 정보에 기초하여 사용자가 설정한 목표 지점까지 보행 가이드 로봇의 이동 방향을 판단하는 이동 방향 판단부(155)를 구비하고 있다.On the other hand, the walking guide robot according to the present invention includes a GPS unit 150 for guiding a user to a pedestrian path or a set target point by using the current location information of the user and a map database. The GPS unit 150 includes a location information acquisition unit 151 for obtaining location information of a user using GPS, and a map database for providing walking path information or moving route information to a set target point based on the location information of the user. And a map storage unit 153 for storing the moving direction determination unit 155 for determining a moving direction of the walking guide robot to a target point set by the user based on the current position information of the user.

바람직하게, 보행 제어부(140)는 사용자의 보행 방향에 장애물이 존재하더라도 보행로 범위 내에서만 보행 가이드 로봇의 이동 방향을 제어하며, 보행로를 벗어나지 못하도록 제어한다.Preferably, the walking control unit 140 controls the moving direction of the walking guide robot only within the range of the walking road, even if there is an obstacle in the walking direction of the user, and controls not to leave the walking path.

도 3은 본 발명에 따른 센서 유닛의 일 예를 보다 구체적으로 설명하기 위한 기능 블록도이다.3 is a functional block diagram for explaining in more detail an example of a sensor unit according to the present invention.

도 3을 참고로 살펴보면, 센서 유닛(120)은 감지 신호의 조사 시각을 동기화제어하는 동기 제어부(121)와, 동기 제어부(121)의 동기화 제어에 따라 각각 전방 장애물, 하면 장애물, 공중 장애물로 감지 신호를 조사하는 전방 장애물 센서부(123), 보행자 센서부(125), 하면 장애물 센서부(127) 및 공중 장애물 센서부(128)와, 전방 장애물 센서부(123), 보행자 센서부(125), 하면 장애물 센서부(127) 및 공중 장애물 센서부(128)로부터 조사된 감지 신호의 반사파 도달 시간을 측정하는 도달 시간 측정부(129)를 구비한다. 도달 시간 측정부(129)는 동기화된 감지 신호의 조사 시각과 감지 신호의 반사파가 도달한 시각에 기초하여 감지 신호의 반사파 도달 시간을 측정한다. 바람직하게, 전방 장애물 센서부(123), 하면 장애물 센서부(127) 및 공중 장애물 센서부(128)은 감지 신호로 초음파를 조사하는 초음파 센서이며, 보행자 센서부(125)는 보행자의 체온을 감지할 수 있도록 적외선를 조사하는 적외선 센서이다. 본 발명이 적용되는 분야에 따라 전방 장애물, 하면 장애물, 공중 장애물을 감지하거나 보행자를 감지하기 위한 다양한 센서가 사용될 수 있으며 이는 본 발명의 범위에 속한다.Referring to FIG. 3, the sensor unit 120 detects the front obstacle, the bottom obstacle, and the air obstacle according to the synchronization control unit 121 and the synchronization control of the synchronization control unit 121. The front obstacle sensor unit 123, the pedestrian sensor unit 125, the lower surface obstacle sensor unit 127, and the air obstacle sensor unit 128 that irradiate a signal, and the front obstacle sensor unit 123 and the pedestrian sensor unit 125. In addition, the bottom obstacle sensor unit 127 and the arrival time measurement unit 129 for measuring the arrival time of the reflected wave of the detection signal irradiated from the aerial obstacle sensor unit 128 is provided. The arrival time measuring unit 129 measures the reflection wave arrival time of the detection signal based on the irradiation time of the synchronized detection signal and the arrival time of the reflected wave of the detection signal. Preferably, the front obstacle sensor unit 123, the lower obstacle sensor unit 127, and the air obstacle sensor unit 128 are ultrasonic sensors that irradiate ultrasonic waves with a detection signal, and the pedestrian sensor unit 125 detects a body temperature of a pedestrian. It is an infrared sensor that emits infrared light. According to the field to which the present invention is applied, various sensors for detecting a front obstacle, a bottom obstacle, an air obstacle, or a pedestrian may be used, which is within the scope of the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 전방 장애물 센서부(123), 보행자 센서부(125), 하면 장애물 센서부(127) 및 공중 장애물 센서부(128)의 배치 예를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining an arrangement example of the front obstacle sensor unit 123, the pedestrian sensor unit 125, the lower surface obstacle sensor unit 127 and the air obstacle sensor unit 128 according to the present invention.

먼저 도 4(a)를 참고로 살펴보면, 사용자의 보행 방향을 따라 보행 가이드 로봇(100)이 이동하며, 사용자의 보행 방향에 위치하는 전방 장애물을 감지할 수 있도록 보행 가이드 유닛(110)의 하우징(111) 전면 일측에 적어도 1개의 전방 장애물 센서부가 배치되어 있다. 예를 들어, 보행 가이드 유닛 하우징(111)의 전면 중앙 일면, 전면 좌측 일면 및 전면 우측 일면에 각각 3개의 전방 장애물 센서(123b, 123c, 123a)가 배치되어 사용자의 보행 방향에 위치하는 전방 장애물을 감지한다. 본 발명이 적용되는 분야에 따라, 사용자 보행 방향에 위치하는 전방 장애물을 감지하기 위한 다양한 수의 전방 장애물 센서부가 보행 가이드 유닛 로봇의 다양한 위치에 배치될 수 있으며 이는 본 발명의 범위에 속한다.First, referring to FIG. 4 (a), the walking guide robot 100 moves along a walking direction of a user, and the housing of the walking guide unit 110 may detect a front obstacle located in the walking direction of the user. 111) At least one front obstacle sensor unit is disposed on one side of the front surface. For example, three front obstacle sensors 123b, 123c, and 123a are disposed on the front center surface, the front left surface, and the front right surface of the walking guide unit housing 111, respectively. Detect. According to the field to which the present invention is applied, various numbers of front obstacle sensor units for detecting front obstacles located in a user walking direction may be disposed at various positions of the walking guide unit robot, which is within the scope of the present invention.

한편, 도 4(b)를 참고로 살펴보면, 사용자 보행 방향을 따라 보행 가이드 로봇(100)이 이동하며, 사용자 보행 방향의 공중 또는 하면에 위치하는 장애물을 감지할 수 있도록 보행 가이드 로봇(100)의 보행 가이드 유닛 하우징(111) 하면 일측과 상면 일측에 각각 하면 장애물 센서부(127)와 공중 장애물 센서부(128)가 배치되어 있다. 바람직하게, 사용자 보행 방향에 위치하는 하면 장애물을 보행 가이드 로봇(100)이 통과하기 전 감지하기 위하여 하면 장애물 센서부(127)는 보행 가이드 유닛 하우징(111)의 하면 끝단에 배치되어 있다. 바람직하게 사용자 보행 방향에 위치하는 공중 장애물을 보행 가이드 로봇(100)이 통과하기 전 감지하기 위하여 공중 장애물 센서부(128)은 보행 가이드 유닛 하우징(111)의 상면 끝단에 배치되어 있다.On the other hand, referring to Figure 4 (b), the walking guide robot 100 is moved along the user's walking direction, the walk of the walking guide robot 100 to detect an obstacle located in the air or the lower surface of the user walking direction The obstacle sensor unit 127 and the air obstacle sensor unit 128 are disposed on one side of the lower surface and one side of the upper surface of the walking guide unit housing 111, respectively. Preferably, the lower surface obstacle sensor unit 127 is disposed at the lower end of the lower surface of the walking guide unit housing 111 in order to detect the lower surface obstacle located in the user walking direction before the walking guide robot 100 passes. Preferably, the aerial obstacle sensor unit 128 is disposed at the top end of the walking guide unit housing 111 in order to detect the air obstacle located in the walking direction of the user before the walking guide robot 100 passes.

한편, 보행 가이드 유닛 하우징(111)의 전면 일측에는 사용자 보행 방향에 위치하는 주변 보행자를 감지하기 위하여 적외선 감지 신호를 조사하는 보행자 센서부(125)가 배치되어 있다. 전방 장애물 센서부(123)는 감지 각도 범위(θ)에서 조사되는 감지 신호의 조사 각도를 증가시키며, 감지 각도가 증가함에 따라 장애물과 보행 가이드 로봇(100) 사이의 거리 변화 패턴에 기초하여 사용자 보행 방향에 위치하는 장애물의 종류를 판단한다. 바람직하게, 감지 각도 범위(θ)는 0도에서 10도인 것을 특징으로 한다.On the other hand, a pedestrian sensor unit 125 for irradiating an infrared detection signal is disposed on one side of the front surface of the walking guide unit housing 111 to detect the surrounding pedestrians located in the user walking direction. The front obstacle sensor unit 123 increases the irradiation angle of the detection signal irradiated in the detection angle range θ, and as the detection angle increases, the user walks based on a distance change pattern between the obstacle and the walking guide robot 100. Determine the type of obstacle located in the direction. Preferably, the detection angle range θ is from 0 degrees to 10 degrees.

도 5는 본 발명에 따른 장애물 판단부를 보다 구체적으로 설명하기 위한 기능 블록도이다.5 is a functional block diagram for explaining in more detail the obstacle determination unit according to the present invention.

도 5를 참고로 살펴보면, 전방 장애물 판단부(131)는 전방 장애물 센서부(123)로부터 전달받은 감지 신호의 반사파 도달 시간에 기초하여 사용자 보행 방향에 전방 장애물이 존재하는지 판단한다. 전방 장애물 판단부(131)를 통해 사용자 보행 방향에 전방 장애물이 존재한다고 판단되는 경우, 보행자 판단부(133)는 적외선 감지 신호를 조사하여 사용자 보행 방향에 위치하는 전방 장애물이 주변 보행자인지 판단한다. 보행자 판단부(133)를 통해 사용자 보행 방향에 위치하는 전방 장애물이 주변 보행자가 아닌 것으로 판단되는 경우, 전방 장애물 판단부(131)는 감지 각도 범위내에서 전방 장애물 센서부(123)의 감지 신호 조사 각도를 증가시킴에 따라 변화하는 반사파 도달 시간에 기초하여 장애물과 보행 가이드 로봇 사이의 거리 변화 패턴을 판단하여 사용자 보행 방향에 위치하는 전방 장애물이 일반 장애물, 상승 계단, 오르막 중 어느 것인지 판단한다.Referring to FIG. 5, the front obstacle determining unit 131 determines whether a front obstacle exists in the user walking direction based on the reflection wave arrival time of the detection signal received from the front obstacle sensor unit 123. When it is determined that the front obstacle exists in the user walking direction through the front obstacle determination unit 131, the pedestrian determination unit 133 determines whether the front obstacle located in the user walking direction is an adjacent pedestrian by examining an infrared detection signal. When it is determined through the pedestrian determiner 133 that the front obstacle located in the user's walking direction is not the surrounding pedestrian, the front obstacle determiner 131 irradiates the detection signal of the front obstacle sensor unit 123 within the detection angle range. As the angle is increased, the distance change pattern between the obstacle and the walking guide robot is determined based on the time of arrival of the reflected wave, which determines whether the front obstacle located in the user's walking direction is the general obstacle, the climbing stairs, or the uphill.

한편, 하면 장애물 판단부(135)는 하면 장애물 센서(127)로부터 전달받은 감지 신호의 반사파 도달 시간에 기초하여 사용자 보행 방향의 하면에 장애물이 존재하는지 판단하며, 공중 장애물 판단부(137)는 공중 장애물 센서(128)로부터 전달받은 감지 신호의 반사파 도달 시간에 기초하여 사용자 보행 방향의 공중에 장애물이 존재하는지 판단한다.On the other hand, the lower obstacle determination unit 135 determines whether an obstacle exists on the lower surface of the user walking direction based on the reflected wave arrival time of the detection signal received from the lower obstacle sensor 127, the aerial obstacle determination unit 137 It is determined whether an obstacle exists in the air in the user's walking direction based on the reflected wave arrival time of the detection signal received from the obstacle sensor 128.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 가이드 로봇의 이동 방향 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining a moving direction control method of the walking guide robot according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참고로 살펴보면, 전방 장애물 센서부, 보행자 센서부, 하면 장애물 센서부 및 공중 장애물 센서부에서 각각 감지 신호를 사용자 보행 방향의 전방, 위, 아래 방향으로 조사하고(S1), 각 감지 신호의 반사파 도달 시간을 측정한다(S3). 장애물 판단부는 전방 장애물 감지 신호, 보행자 감지 신호, 하면 장애물 감지 신호 및 공중 장애물 감지 신호의 반사파 도달 시간에 기초하여 사용자 보행 방향에 장애물이 존재하는지 여부와 장애물이 존재하는 경우 장애물까지의 거리를 계산하고(S5) 장애물 종류를 판단한다(S7). Referring to FIG. 6, the front obstacle sensor unit, the pedestrian sensor unit, the bottom obstacle sensor unit, and the air obstacle sensor unit respectively detect the detection signals in the forward, up, and down directions of the user walking direction (S1), and each detection signal. Measure the reflected wave arrival time of (S3). The obstacle determining unit calculates whether the obstacle exists in the direction of the user's walking and the distance to the obstacle when the obstacle exists based on the front obstacle detection signal, the pedestrian detection signal, the bottom obstacle detection signal, and the reflected wave arrival time of the aerial obstacle detection signal. (S5) Determine the type of obstacle (S7).

전방 장애물의 종류 판단은 사용자 보행 방향에 전방 장애물이 존재하는지와 전방 장애물이 주변 보행자인지를 판단하고, 전방 장애물이 존재하며 주변 보행자가 아닌 경우 전방 장애물 센서부의 조사 각도를 감지 각도 범위내에서 증가시키며 계산되는 전방 장애물과 보행 가이드 로봇의 거리 증가 패턴에 기초하여 판단한다. Determination of the type of obstacle in front determines whether there is a front obstacle in the direction of the user walking and whether the front obstacle is a nearby pedestrian, and if the front obstacle exists and is not a nearby pedestrian, the irradiation angle of the front obstacle sensor unit is increased within the detection angle range. Judgment is made based on the calculated forward obstacle and the distance increase pattern of the walking guide robot.

하면 장애물의 판단은 하면 장애물 센서부에서 조사되는 감지 신호의 반사파 도달 시간이 제1 임계값과 제2 임계값 사이인지를 판단하여 하면 장애물 종류를 판단한다. 예를 들어, 하면 장애물 센서부에서 조사되는 감지 신호의 반사파 도달 시간이 제1 임계값 이하인 경우 평평한 노면으로 판단하며, 제1 임계값과 제2 임계값 사이인 경우 하강 계단으로 판단하며, 제2 임계값을 초과하는 경우 낭떨어지로 판단한다. 한편, 공중 장애물의 판단은 공중 장애물 센서부에서 조사되는 감지 신호의 반사파 도달 시간을 측정하고 감지 신호의 반사파가 도달 시간이 제3 임계값 이하인 경우에는 사용자 보행 방향에 위치하는 공중 장애물로 판단한다.The lower surface obstacle is determined by determining whether the reflected wave arrival time of the detection signal emitted from the lower obstacle sensor unit is between the first threshold value and the second threshold value. For example, when the reflected wave arrival time of the detection signal irradiated by the obstacle sensor unit is less than or equal to the first threshold, it is determined as a flat road surface, and when it is between the first and second thresholds, it is determined as a falling step, and the second is If the threshold value is exceeded, it is determined that it is a cliff. On the other hand, the determination of the air obstacle measures the reflected wave arrival time of the detection signal irradiated from the air obstacle sensor unit, and if the reflected wave of the detection signal is less than the third threshold value, it is determined as an air obstacle located in the user's walking direction.

사용자 보행 방향에 위치하는 장애물의 종류와 거리에 기초하여 보행 가이드 로봇의 이동 방향을 제어한다(S9). 보행 가이드 로봇의 이동 방향 제어란 사용자 보행 방향에 위치하는 전방 장애물, 하면 장애물, 공중 장애물을 피해 보행 가이드 로봇의 이동 방향을 바꾸거나 전방 장애물, 하면 장애물, 공중 장애물까지의 거리에 기초하여 보행 가이드 로봇의 이동 속도를 줄이거나 멈추것을 의미한다. 바람직하게, 보행 가이드 로봇과 장애물 사이의 거리가 가까울수록 보행 가이드 로봇의 이동 방향 변화량을 크게 제어한다.The movement direction of the walking guide robot is controlled based on the type and the distance of the obstacle located in the user walking direction (S9). The movement direction control of the walking guide robot means that the walking guide robot moves away from the front obstacle, the lower obstacle, and the air obstacle located in the user's walking direction, or changes the moving direction of the walking guide robot based on the distance to the front obstacle, the lower obstacle, or the air obstacle. This means slowing down or stopping the movement. Preferably, the closer the distance between the walking guide robot and the obstacle, the greater the amount of change in the moving direction of the walking guide robot.

도 7은 본 발명에 따른 전방 장애물의 종류를 판단하는 방법을 보다 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a method of determining the type of a forward obstacle according to the present invention in more detail.

도 7을 참고로 살펴보면, 전방 장애물 센서부에서 조사되는 감지 신호의 반사파 도달 시간에 기초하여 사용자 보행 방향의 전방에 장애물이 존재하는지 판단한다(S11). 사용자 보행 방향의 전방에 장애물이 존재하는 경우, 사용자 보행 방향 전방에 존재하는 장애물이 주변 보행자인지 판단한다(S12). 사용자 보행 방향 전방에 존재하는 장애물이 주변 보행자가 아닌 경우, 전방 장애물까지의 거리를 측정하여 전방 장애물과 보행 가이드 로봇 사이의 거리가 임계 거리(TH_D)인지 판단한다(S13). 전방 장애물과 보행 가이드 로봇 사이의 거리가 임계 거리(TH_D)가 아닌 경우 계속해서 전방 장애물과 보행 가이드 로봇 사이의 거리를 측정한다(S14).Referring to FIG. 7, it is determined whether an obstacle exists in the front of the user walking direction based on the reflection wave arrival time of the detection signal radiated from the front obstacle sensor unit (S11). When an obstacle exists in front of the user walking direction, it is determined whether the obstacle existing in front of the user walking direction is a pedestrian around (S12). If the obstacle present in front of the user walking direction is not the surrounding pedestrian, it is determined whether the distance between the front obstacle and the walking guide robot is the threshold distance TH_D by measuring the distance to the front obstacle (S13). If the distance between the front obstacle and the walking guide robot is not the threshold distance TH_D, the distance between the front obstacle and the walking guide robot is continuously measured (S14).

전방 장애물과 보행 가이드 로봇 사이의 거리가 임계 거리(TH_D) 이내인 경우, 전방 장애물 센서부에서 조사되는 감지 신호의 조사 각도를 감지 각도 범위 내에서 증가시키며 감지 신호의 조사 각도가 감지 각도 범위 내에서 증가함에 따라 장애물과 보행 가이드 로봇 사이의 거리가 선형적으로 증가하는지 판단한다(S15). 감지 신호의 조사 각도가 감지 각도 범위 내에서 증가함에 따라 장애물과 보행 가이드 로봇 사이의 거리가 선형적으로 증가하지 않는 경우, 전방 장애물을 상승 계단으로 판단한다(S16). 한편, 감지 신호의 조사 각도가 감지 각도 범위 내에서 증가함에 따라 장애물과 보행 가이드 로봇 사이의 거리가 선형적으로 증가하는 경우, 일정 감지 각도 이상에서 감지 신호의 반사파가 측정되는지, 즉 장애물과 보행 가이드 로봇 사이의 거리가 무한대로 증가하는지 판단한다(S17). 일정 감지 각도 이상에서 장애물과 보행 가이드 로봇 사이의 거리가 무한대로 측정되지 않는 경우 전방 장애물을 일반 장애물로 판단하며(S18), 일정 감지 각도 이상에서 장애물과 보행 가이드 로봇 사이의 거리가 무한대로 측정되는 경우 전방 장애물을 오르막으로 판단한다(S19). When the distance between the front obstacle and the walking guide robot is within the threshold distance TH_D, the irradiation angle of the detection signal radiated from the front obstacle sensor unit is increased within the detection angle range, and the irradiation angle of the detection signal is within the detection angle range. As it increases, it is determined whether the distance between the obstacle and the walking guide robot increases linearly (S15). If the distance between the obstacle and the walking guide robot does not increase linearly as the irradiation angle of the sensing signal increases within the sensing angle range, the front obstacle is determined as an upward step (S16). On the other hand, when the distance between the obstacle and the walking guide robot increases linearly as the irradiation angle of the sensing signal increases within the sensing angle range, whether the reflected wave of the sensing signal is measured above a certain sensing angle, that is, the obstacle and the walking guide. It is determined whether the distance between the robots increases to infinity (S17). If the distance between the obstacle and the walking guide robot is not infinitely measured at a certain sensing angle or more, the front obstacle is determined as a general obstacle (S18). If it is determined that the forward obstacle uphill (S19).

도 8은 전방 장애물의 종류를 판단하는 일 예를 설명하기 위한 도면이며, 도 9는 전방 장애물의 종류에 따른 거리 증가 패턴의 일 예를 도시하고 있다.FIG. 8 is a diagram illustrating an example of determining a type of a forward obstacle, and FIG. 9 illustrates an example of a distance increase pattern according to a type of a forward obstacle.

도 8(a)와 도 9를 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 사용자 보행 방향의 전방에 벽과 같은 일반 장애물(200)이 존재하는 경우, 전방 장애물 센서부의 감지 신호 조사 각도를 감지 각도 범위(0°~θ2)내에서 증가시킨다. 감지 신호의 조사 각도가 0°일 때 보행 가이드 로봇과 일반 장애물 사이의 거리는 l1이고, 감지 신호의 조사 각도가 θ1일 때 보행 가이드 로봇과 일반 장애물 사이의 거리는 l2이며, 감지 신호의 조사 각도가 θ2일 때 보행 가이드 로봇과 일반 장애물 사이의 l3이다. 사용자 보행 방향의 전방에 위치하는 장애물이 벽과 같은 일반 장애물인 경우 도 9의 (a)와 같이 감지 신호 조사 각도가 증가함에 따라 보행 가이드 로봇과 장애물 사이의 거리는 선형적으로 증가한다.Referring to FIGS. 8A and 9, in detail, when a general obstacle 200 such as a wall exists in front of a user's walking direction, the detection angle of the detection signal of the front obstacle sensor unit may be detected by a detection angle range (0 °). increase in θ 2 ). When the irradiation angle of the sensing signal is 0 °, the distance between the walking guide robot and the general obstacle is l 1 , when the sensing angle of the sensing signal is θ 1 , the distance between the walking guide robot and the general obstacle is l 2 , and the sensing signal is irradiated When the angle is θ 2 , it is l 3 between the walking guide robot and the general obstacle. When the obstacle located in front of the user walking direction is a general obstacle such as a wall, the distance between the walking guide robot and the obstacle increases linearly as the sensing signal irradiation angle increases as shown in FIG.

도 8(b)와 도 9를 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 사용자 보행 방향의 전방에 오르막(300)이 존재하는 경우, 전방 장애물 센서부의 감지 신호 조사 각도를 감지 각도 범위(0°~θ4)내에서 증가시킨다. 감지 신호의 조사 각도가 0°일 때 보행 가이드 로봇과 일반 장애물 사이의 거리는 l4이고, 감지 신호의 조사 각도가 0°에서 θ3로 증가함에 따라 보행 가이드 로봇과 일반 장애물 사이의 거리도 선형적으로 l5로 증가하며, 감지 신호의 조사 각도가 θ4일 때 보행 가이드 로봇과 일반 장애물 사이 거리는 무한대로 증가한다. 사용자 보행 방향의 전방에 위치하는 장애물이 오르막인 경우 도 9의 (b)와 같이 감지 신호 조사 각도가 증가함에 따라 보행 가이드 로봇과 장애물 사이의 거리는 선형적으로 증가하다 일정 임계 각도에서 무한대로 증가한다.Referring to FIGS. 8 (b) and 9 in more detail, when the uphill 300 is present in the front of the user's walking direction, the detection angle of the detection signal of the front obstacle sensor unit is in the detection angle range (0 ° to θ 4 ). To increase within. When the irradiation angle of the detection signal is 0 °, the distance between the walking guide robot and the general obstacle is l 4, and as the irradiation angle of the detection signal increases from 0 ° to θ 3 , the distance between the walking guide robot and the general obstacle is linear. increased to l 5, and to the irradiation angle θ of the detection signal increases to 4 days when walking guide robot and the general obstacle distance between infinity. When the obstacle located ahead of the user's walking direction is uphill, the distance between the walking guide robot and the obstacle increases linearly as the detection signal irradiation angle increases as shown in FIG. .

도 8(c)와 도 9를 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 사용자 보행 방향의 전방에 상승 계단(400)이 존재하는 경우, 전방 장애물 센서부의 감지 신호 조사 각도를 감지 각도 범위(0°~θ6)내에서 증가시킨다. 감지 신호의 조사 각도가 0°일 때 보행 가이드 로봇과 일반 장애물 사이의 거리는 l7이고, 감지 신호의 조사 각도가 θ7일 때 보행 가이드 로봇과 일반 장애물 사이의 거리는 l8로 증가하며, 감지 신호의 조사 각도가 θ8일 때 보행 가이드 로봇과 일반 장애물 사이 거리는 l9로 증가한다. 사용자 보행 방향의 전방에 위치하는 장애물이 상승 계단인 경우 도 10의 (c)와 같이 감지 신호 조사 각도가 증가함에 따라 보행 가이드 로봇과 장애물 사이의 거리는 단계적으로 증가하다 일정 임계 각도에서 무한대로 증가한다.
Referring to FIGS. 8 (c) and 9 in more detail, when the rising stairs 400 exist in the front of the user's walking direction, the detection angle of the detection signal of the front obstacle sensor unit is detected in the detection angle range (0 ° to θ 6). Increase within When the irradiation angle of the detection signal is 0 °, the distance between the walking guide robot and the general obstacle is l 7 and the irradiation angle of the detection signal is θ 7 days When the distance between the walking guide robot and the general obstacle increases to l 8 , when the detection angle of the detection signal is θ 8 , the distance between the walking guide robot and the general obstacle increases to l 9 . If the obstacle located in front of the user's walking direction is a rising staircase, as the detection signal irradiation angle increases as shown in FIG. 10C, the distance between the walking guide robot and the obstacle increases step by step and increases to an infinity at a certain critical angle. .

한편, 상술한 본 발명의 실시 예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.Meanwhile, the above-described embodiments of the present invention can be written as a program that can be executed in a computer, and can be implemented in a general-purpose digital computer that operates the program using a computer-readable recording medium.

상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 마그네틱 저장 매체(예를 들어, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장 매체를 포함한다.
The computer-readable recording medium may be a magnetic storage medium (for example, a ROM, a floppy disk, a hard disk, etc.), an optical reading medium (for example, a CD-ROM, DVD, etc.) and a carrier wave (for example, the Internet). Storage medium).

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

100: 보행 가이드 로봇 110: 보행 가이드 유닛
120: 센서 유닛 130: 장애물 판단부
140: 보행 제어부 150: GPS 유닛
160: 보행 정보 출력부100: walking guide robot 110: walking guide unit
120: sensor unit 130: obstacle determination unit
140: walking control unit 150: GPS unit
160: walk information output unit

Claims (13)

이동 바퀴 및 상기 이동 바퀴를 구동하는 구동 모터를 구비하며 일측에 사용자가 파지하는 손잡이부를 구비하는 보행 가이드 유닛;
보행 방향으로 적외선을 조사하여 상기 보행 방향 전방에 위치하는 보행자를 감지하는 보행자 센서부와, 상기 보행 방향으로 감지 각도 범위 내에서 상기 감지 신호의 조사 각도를 증가시켜 상기 보행 방향에 위치하는 전방 장애물을 감지하는 전방 장애물 센서부와, 상기 보행 방향의 아래로 감지 신호를 조사하여 보행 방향에 위치하는 하면 장애물을 감지하는 하면 장애물 센서부와, 상기 보행 방향의 위로 감지 신호를 조사하여 보행 방향에 위치하는 공중 장애물을 감지하는 공중 장애물 센서부를 구비하는 센서 유닛;
상기 센서 유닛의 감지 결과에 기초하여 보행 방향에 위치하는 장애물의 종류를 판단하는 장애물 판단부; 및
상기 판단한 장애물 종류에 따라 상기 보행 가이드 유닛의 이동 방향을 제어하는 보행 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 가이드 로봇.A walking guide unit having a moving wheel and a driving motor for driving the moving wheel, the walking guide unit having a handle part held by a user on one side;
A pedestrian sensor unit for detecting a pedestrian located in front of the walking direction by irradiating infrared rays in a walking direction, and a forward obstacle located in the walking direction by increasing the irradiation angle of the detection signal within a sensing angle range in the walking direction. A front obstacle sensor unit for sensing, a lower surface obstacle sensor unit for detecting an obstacle when the sensing signal is located in the walking direction by irradiating a detection signal downward in the walking direction, and a sensing signal upward in the walking direction A sensor unit having an air obstacle sensor unit for detecting an air obstacle;
An obstacle determining unit determining a type of an obstacle located in a walking direction based on a sensing result of the sensor unit; And
And a walking controller configured to control a moving direction of the walking guide unit according to the determined obstacle type. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 장애물 판단부는
상기 보행 방향으로 조사된 적외선에 기초하여 상기 보행 방향에 위치하는 전방 장애물이 주변 보행자인지 판단하는 보행자 판단부;
상기 감지 각도 범위내에서 상기 감지 신호의 조사 각도가 증가함에 따라 변화하는 상기 감지 신호의 반사파 도달 시간에 기초하여 상기 전방 장애물까지의 거리를 계산하고, 상기 전방 장애물까지의 거리 증가 패턴에 기초하여 보행 방향에 위치하는 전방 장애물의 종류를 판단하는 전방 장애물 판단부;
상기 하면 장애물 센서부에서 상기 보행 방향 아래로 조사된 감지 신호의 반사파 도달 시간에 기초하여 하면 장애물의 종류를 판단하는 하면 장애물 판단부; 및
상기 공중 장애물 센서부를 통해 상기 보행 방향 위로 조사된 감지 신호의 반사파 도달 시간에 기초하여 공중 장애물을 감지하는 공중 장애물 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 가이드 로봇.The method of claim 1, wherein the obstacle determination unit
A pedestrian determination unit that determines whether a front obstacle located in the walking direction is a neighboring pedestrian based on the infrared rays irradiated in the walking direction;
The distance to the front obstacle is calculated on the basis of the reflected wave arrival time of the detection signal that changes as the irradiation angle of the detection signal increases within the detection angle range, and walks based on the distance increase pattern to the front obstacle. A front obstacle determining unit determining a type of a forward obstacle located in a direction;
A bottom obstacle determining unit determining a type of a bottom obstacle based on a reflection wave arrival time of a detection signal radiated from the bottom obstacle sensor part in the walking direction; And
And an air obstacle determination unit configured to detect an air obstacle based on a reflection wave arrival time of the detection signal irradiated over the walking direction through the air obstacle sensor unit. 제 3 항에 있어서, 상기 전방 장애물 판단부는
상기 보행자 판단부를 통해 상기 보행 방향에 위치하는 전방 장애물이 주변 보행자로 판단되는 경우, 상기 판단한 주변 보행자를 제외한 전방 장애물에 대해서만 장애물의 종류를 판단하는 것을 특징으로 하는 보행 가이드 로봇.The method of claim 3, wherein the front obstacle determination unit
When the front obstacle located in the walking direction is determined as the surrounding pedestrian through the pedestrian determination unit, the walking guide robot, characterized in that the type of the obstacle is determined only for the front obstacle except the determined surrounding pedestrian. 제 3 항에 있어서, 상기 전방 장애물 판단부는
상기 감지 각도 범위 내에서 상기 전방 장애물까지의 거리가 계속하여 선형 증가하는 경우 상기 전방 장애물을 일반 장애물로 판단하며,
상기 감지 각도 범위 내에서 상기 전방 장애물까지의 거리가 선형 증가하다 무한대로 증가하는 경우 상기 전방 장애물을 오르막으로 판단하며,
상기 감지 각도 범위 내에서 상기 전방 장애물까지의 거리가 단계적으로 증가하다 무한대로 증가하는 경우 상기 전방 장애물을 상승 계단으로 판단하는 것을 특징으로 하는 보행 가이드 로봇.The method of claim 3, wherein the front obstacle determination unit
If the distance to the front obstacle continues to increase linearly within the detection angle range, the front obstacle is determined as a general obstacle,
When the distance to the front obstacle increases linearly within the detection angle range and increases to infinity, the front obstacle is determined to be uphill,
The walking guide robot, wherein the distance to the front obstacle increases step by step within the sensing angle range. 제 5 항에 있어서,
상기 전방 장애물 판단부는 보행 방향에 전방 장애물을 감지하고 상기 전방 장애물까지의 거리가 임계값 거리 이내인 경우에,
상기 감지 각도 범위 내에서 상기 감지 신호의 조사 각도를 증가시켜 상기 전방 장애물까지의 거리 증가 패턴을 판단하는 것을 특징으로 하는 보행 가이드 로봇. The method of claim 5, wherein
When the front obstacle determination unit detects a forward obstacle in the walking direction and the distance to the front obstacle is within a threshold distance,
A walking guide robot, characterized in that to determine the distance increase pattern to the front obstacle by increasing the irradiation angle of the detection signal within the detection angle range. 제 5 항에 있어서, 상기 보행 가이드 로봇은
GPS를 이용하여 사용자의 위치 정보를 획득하는 위치정보 획득부과, 사용자의 위치 정보에 기초하여 사용자 보행로를 제공하는 맵 저장부와, 사용자가 설정한 출발지와 목적지, 사용자의 위치 정보 및 사용자 보행로에 기초하여 보행 가이드 로봇의 이동 방향을 판단하는 이동 방향 판단부를 구비하는 GPS 유닛을 더 포함하며,
상기 보행 제어부는 GPS 유닛에서 판단한 이동 방향과 장애물 판단부에서 판단한 장애물 종류에 따라 보행 가이드 유닛의 이동 방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 보행 가이드 로봇.The method of claim 5, wherein the walking guide robot
A location information acquisition unit for acquiring the location information of the user using GPS, a map storage unit providing a user walking path based on the location information of the user, a starting point and a destination set by the user, location information of the user and the user's walking path Further comprising a GPS unit having a movement direction determination unit for determining the movement direction of the walking guide robot,
The walking controller may control the walking direction of the walking guide unit according to the moving direction determined by the GPS unit and the obstacle type determined by the obstacle determining unit. 제 5 항에 있어서, 상기 전방 감지 센서, 하강 계단 감지 센서 또는 공중 감지 센서는 적외선 감지 센서 또는 초음파 감지 센서인 것을 특징으로 하는 보행 가이드 로봇.The walking guide robot of claim 5, wherein the front sensor, the descending stair sensor, or the air sensor is an infrared sensor or an ultrasonic sensor. 사용자의 보행을 가이드하는 보행 가이드 로봇의 이동 방향을 제어하는 방법에 있어서,
사용자 보행 방향의 전방, 위, 아래로 감지 신호를 조사하는 단계;
상기 보행 방향의 전방, 위, 아래로 조사된 감지 신호의 반사파 도달 시간에 기초하여 상기 사용자 보행 방향에 위치하는 장애물의 종류를 판단하는 단계; 및
상기 판단한 장애물 종류에 따라 상기 보행 가이드 로봇의 이동 방향을 제어하는 단계를 포함하며,
상기 장애물의 종류를 판단하는 단계는 상기 보행 방향으로 적외선을 조사하여 전방 장애물이 보행자인지 판단하며 상기 전방 장애물이 보행자가 아닌 경우 상기 보행 방향으로 감지 각도 범위 내에서 상기 감지 신호의 조사 각도를 증가시켜 상기 보행 방향에 위치하는 전방 장애물을 감지하는 것을 특징으로 하는 보행 가이드 로봇의 이동 방향 제어 방법.In the method of controlling the movement direction of the walking guide robot for guiding a user walking,
Radiating a detection signal forward, up, and down in a user walking direction;
Determining a kind of an obstacle located in the user walking direction based on a reflection wave arrival time of the sensing signal irradiated forward, up, and down in the walking direction; And
Controlling the movement direction of the walking guide robot according to the determined obstacle type;
The determining of the type of the obstacle may include irradiating infrared rays in the walking direction to determine whether the front obstacle is a pedestrian, and if the front obstacle is not a pedestrian, increase the irradiation angle of the detection signal within a sensing angle range in the walking direction. Moving direction control method of the walking guide robot, characterized in that for detecting the front obstacle located in the walking direction. 제 9 항에 있어서, 상기 장애물 종류를 판단하는 단계는
상기 보행 방향의 전방으로 조사된 감지 신호의 반사파 도달 시간에 기초하여 보행 방향에 위치하는 전방 장애물이 존재하는지 판단하는 단계;
상기 보행 방향에 전방 장애물이 존재하는 경우 상기 전방 장애물로 적외선을 조사하여 상기 사용자 보행 방향에 존재하는 전방 장애물이 주변 보행자인지 판단하는 단계;
상기 보행 방향에 위치하는 전방 장애물이 주변 보행자가 아닌 경우, 상기 감지 신호의 조사 각도를 감지 각도 범위내에서 증가시키며 상기 감지 신호의 반사파 도달 시간에 기초하여 상기 전방 장애물까지의 거리를 계산하는 단계;
상기 감지 신호의 조사 각도를 상기 감지 각도 범위 내에서 증가시킴에 따라 상기 전방 장애물까지의 거리 증가 패턴을 판단하는 단계; 및
상기 전방 장애물까지의 거리 증가 패턴에 기초하여 상기 전방 장애물을 상승 계단, 오르막, 일반 장애물 중 어느 하나로 판단하는 단계를 포함하는 보행 가이드 로봇의 이동 방향 제어 방법.The method of claim 9, wherein the determining of the type of obstacle
Determining whether there is a forward obstacle located in the walking direction based on a reflection wave arrival time of the sensing signal irradiated forward in the walking direction;
If the front obstacle exists in the walking direction, irradiating infrared rays with the front obstacle to determine whether the front obstacle existing in the user walking direction is a pedestrian nearby;
If the forward obstacle located in the walking direction is not the surrounding pedestrian, increasing the irradiation angle of the detection signal within a detection angle range and calculating a distance to the front obstacle based on the reflection wave arrival time of the detection signal;
Determining an increase pattern of the distance to the front obstacle as the irradiation angle of the sensing signal is increased within the sensing angle range; And
And determining the front obstacle as one of an ascending staircase, an uphill, and a general obstacle based on a distance increase pattern to the front obstacle. 제 10 항에 있어서,
상기 감지 각도 범위 내에서 상기 전방 장애물까지의 거리가 연속하여 선형 증가하는 경우 상기 전방 장애물을 일반 장애물로 판단하며,
상기 감지 각도 범위 내에서 상기 전방 장애물까지의 거리가 선형 증가하다 무한대로 증가하는 경우 상기 전방 장애물을 오르막으로 판단하며,
상기 감지 각도 범위 내에서 상기 전방 장애물까지의 거리가 단계적으로 증가하다 무한대로 증가하는 경우 상기 전방 장애물을 상승 계단으로 판단하는 것을 특징으로 하는 보행 가이드 로봇의 이동 방향 제어 방법.The method of claim 10,
When the distance to the front obstacle increases linearly within the detection angle range, the front obstacle is determined as a general obstacle,
When the distance to the front obstacle increases linearly within the detection angle range and increases to infinity, the front obstacle is determined to be uphill,
The distance to the front obstacle increases step by step within the sensing angle range. If the distance increases to infinity, the moving obstacle control method of the walking guide robot, characterized in that the front obstacle is determined as a rising staircase. 제 9 항에 있어서, 상기 장애물 종류를 판단하는 단계는
상기 사용자 보행 방향 아래로 조사된 감지 신호의 반사파 도달 시간이 제1 임계값과 제2 임계값 사이인지 판단하는 단계; 및
상기 반사파 도달 시간이 제1 임계값과 제2 임계값 사이인지 판단 결과에 기초하여 하면 장애물 종류를 판단하는 단계를 더 포함하며,
상기 반사파 도달 시간이 제1 임계값 이하인 경우 노면으로 판단하고, 제1 임계값과 제2 임계값 사이인 경우 하강 계단으로 판단하며, 제2 임계값 초과인 경우 낭떨어지로 판단하는 것을 특징으로 하는 보행 가이드 로봇의 이동 방향 제어 방법.The method of claim 9, wherein the determining of the type of obstacle
Determining whether the reflected wave arrival time of the detection signal irradiated below the user walking direction is between a first threshold value and a second threshold value; And
Determining an obstacle type if the reflected wave arrival time is between a first threshold value and a second threshold value;
When the reflected wave arrival time is less than or equal to the first threshold value, it is determined as a road surface, and when it is between the first threshold value and the second threshold value, it is determined as a descending step, and when the second threshold value is exceeded, it is determined that it is falling. How to control the direction of movement of the guide robot. 제 9 항에 있어서, 상기 장애물 종류를 판단하는 단계는
상기 사용자 보행 방향 위로 조사된 감지 신호의 반사파 도달 시간이 제3 임계값 이하인지 판단하는 단계; 및
상기 반사파 도달 시간이 제3 임계값 이하인 경우 공중 장애물로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 가이드 로봇의 이동 방향 제어 방법.The method of claim 9, wherein the determining of the type of obstacle
Determining whether the reflected wave arrival time of the detection signal irradiated above the user walking direction is equal to or less than a third threshold value; And
And determining as an air obstacle when the reflected wave arrival time is less than or equal to a third threshold value.
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