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KR101465706B1 - 모바일 로봇의 원격 제어 방법 및 시스템 - Google Patents

모바일 로봇의 원격 제어 방법 및 시스템 Download PDF

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Publication number
KR101465706B1
KR101465706B1 KR1020130057540A KR20130057540A KR101465706B1 KR 101465706 B1 KR101465706 B1 KR 101465706B1 KR 1020130057540 A KR1020130057540 A KR 1020130057540A KR 20130057540 A KR20130057540 A KR 20130057540A KR 101465706 B1 KR101465706 B1 KR 101465706B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
obstacle
robot body
speed
robot
sensing unit
Prior art date
Application number
KR1020130057540A
Other languages
English (en)
Inventor
김병수
Original Assignee
삼성중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Abstract

모바일 로봇의 원격 제어 방법 및 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇의 원격 제어 방법은, (a) 원격조종기에서 발신된 조종신호를 로봇본체에서 수신하는 단계; (b) 로봇본체에서 수신된 조종신호에 따라 이동 중 로봇본체에 설치된 감지유닛에 의해 장애물을 감지하는 단계; 및 (c) 감지유닛에 의해 장애물이 감지되는 경우, 로봇본체의 속도의 방향 성분의 크기를 변화시켜 장애물을 회피하는 단계를 포함한다.

Description

모바일 로봇의 원격 제어 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR REMOTE CONTROL OF MOBILE ROBOT}
본 발명은, 모바일 로봇의 원격 제어 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 원격조종기로부터 수신된 신호에 의해 로봇의 이동시 장애물에 충돌우려가 있는 경우, 제어유닛에 의해 장애물을 능동적으로 회피할 수 있도록 마련되는 모바일 로봇의 원격 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.
최근, 자율 주행 이동로봇에 대한 한계를 극복하기 위한 연구가 활발히 진행됨에 따라 모바일 로봇에 대한 원격 조종 기술에 대한 관심이 점차 증가하고 있는데, 여기서, 원격 모바일 로봇은 사용자가 조종할 수 있도록 구성되는 로봇을 의미한다.
그리고, 원격 모바일 로봇은 실내뿐만 아니라 실외에서도 사용자가 로봇을 조종할 수 있어야 하기 때문에, 원격에서도 로봇에 접속하여 편리하고 안전하게 로봇을 조정할 수 있는 사용자 인터페이스(UI) 개발의 필요성이 요구된다.
한편, 원격에서 로봇을 조종하기 위해 카메라를 이용한 영상통신과 센서장치들을 이용한 거리측정 등이 사용되고 있다.
하지만, 이러한 연구 방법들은 사각지대와 같은 제한된 영상화면, 실시간 보장이 안되는 영상전송 속도 등으로 인해 로봇이 장애물과 충돌하지 않고 안전하고 편리하게 주행하는 데 장애가 되고 있다.
즉, 사용자가 원격의 로봇으로부터 전송된 영상화면을 통해 장애물을 인지 후 이를 회피하기 위하여 조종기를 조작하더라도 전술한 바와 같은 제한된 영상정보로 인해 조종이 완전하지 못할 수 있으며, 이 경우, 장애물을 완벽하게 회피하지 못하고 로봇이 장애물에 충돌할 수 있는 문제점이 있었다.
대한민국등록특허 등록번호:제10-0933539호(공개일자:2009년06월16일)
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 로봇본체에 설치된 감지유닛을 통해 장애물이 감지된 후 원격조종기로부터 수신된 신호에 의해 로봇의 이동시 장애물에 충돌우려가 있는 경우, 제어유닛에 의해 로봇본체의 속도의 방향 성분의 크기를 변화시켜 장애물을 능동적으로 회피할 수 있는, 모바일 로봇의 원격 제어 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 원격조종기에서 발신된 조종신호를 로봇본체에서 수신하는 단계; (b) 상기 로봇본체에서 수신된 상기 조종신호에 따라 이동 중 상기 로봇본체에 설치된 감지유닛에 의해 장애물을 감지하는 단계; 및 (c) 상기 감지유닛에 의해 장애물이 감지되는 경우, 상기 로봇본체의 속도의 방향 성분의 크기를 변화시켜 상기 장애물을 회피하는 단계를 포함하는 모바일 로봇의 원격 제어 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 (c) 단계는, (c1) 상기 감지유닛에 의해 감지되는 상기 장애물과 상기 감지유닛을 잇는 가상의 라인 방향으로의 상기 로봇본체의 속도의 크기를 감소시키고, 상기 가상의 라인 방향과 수직인 방향으로의 상기 로봇본체의 속도의 크기를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 (c1) 단계는, (c11) 상기 로봇본체의 속도를, 상기 가상의 라인 방향으로의 장애물방향벡터속도와, 상기 장애물방향벡터속도에 대한 법선방향벡터속도로 분해하며, 상기 장애물방향벡터속도와, 상기 법선방향벡터속도에 가중치를 부여하여 로봇본체수정속도를 산출하는 단계; 및 (c12) 상기 로봇본체수정속도에 기초하여 상기 장애물을 회피하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 로봇본체수정속도는 아래 식에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112013045000603-pat00001
(여기서,
Figure 112013045000603-pat00002
은 로봇본체수정속도,
Figure 112013045000603-pat00003
은 수정된, 상기 가상의 라인 방향으로의 장애물방향벡터속도,
Figure 112013045000603-pat00004
은 수정된, 상기 장애물방향벡터속도에 대한 법선방향벡터속도,
Figure 112013045000603-pat00005
는 상기 가상의 라인 방향으로의 가중치,
Figure 112013045000603-pat00006
은 상기 가상의 라인 방향에 대한 법선방향으로의 가중치,
Figure 112013045000603-pat00007
는 상기 가상의 라인 방향으로의 단위벡터,
Figure 112013045000603-pat00008
은 상기 가상의 라인 방향에 대한 법선방향으로의 단위벡터를 의미한다.)
그리고, 상기 (c) 단계는, 상기 로봇본체와 상기 장애물 사이의 거리를 계산하고, 장애물 자동 회피 필요 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 또다른 일 측면에 따르면, 조종신호를 발신하는 원격조종기; 상기 원격조종기에서 발신된 상기 조종신호를 수신하여 이동하는 로봇본체; 상기 로봇본체에 설치되며, 상기 로봇본체에서 수신된 상기 조종신호에 따라 이동 중 장애물을 감지하는 감지유닛; 및 상기 감지유닛에 의해 장애물이 감지되는 경우, 상기 로봇본체의 속도의 방향 성분의 크기를 변화시켜 상기 장애물을 회피하도록 제어하는 제어유닛을 포함하는 모바일 로봇의 원격 제어 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 제어유닛은, 상기 감지유닛에 의해 감지되는 상기 장애물과 상기 감지유닛을 잇는 가상의 라인 방향으로의 상기 로봇본체의 속도의 크기를 감소시키고, 상기 가상의 라인 방향과 수직인 방향으로의 상기 로봇본체의 속도의 크기를 증가시키도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 제어유닛은, 상기 로봇본체의 속도를, 상기 가상의 라인 방향으로의 장애물방향벡터속도와, 상기 장애물방향벡터속도에 대한 법선방향벡터속도로 분해하고, 상기 장애물방향벡터속도와, 상기 법선방향벡터속도에 가중치를 부여하여 로봇본체수정속도를 산출하며, 상기 로봇본체수정속도에 기초하여 상기 장애물을 회피하도록 상기 로봇본체를 제어하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 로봇본체는, 로봇바디; 및 상기 로봇바디에 결합되는 전방향 바퀴를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제어유닛은, 상기 로봇본체의 이동 중 상기 감지유닛에서 상기 장애물을 감지하는 경우 상기 원격조종기로 장애물감지피드백신호를 발신하도록 마련될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 로봇본체에 설치된 감지유닛을 통해 장애물이 감지된 후 원격조종기로부터 수신된 신호에 의해 로봇의 이동시 장애물에 충돌우려가 있는 경우, 제어유닛에 의해 로봇본체의 속도의 방향 성분의 크기를 변화시켜 장애물을 능동적으로 회피할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇의 원격 제어 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇의 원격 제어 시스템을 도시한 도면이다.
도 3(a) 및 도 3(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇의 원격 제어 방법에 의해 로봇이 장애물을 회피하는 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇의 원격 제어 방법에서 로봇과 장애물 사이의 감지범위를 도시한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇의 원격 제어 방법의 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇의 원격 제어 시스템을 도시한 도면이며, 도 3(a) 및 도 3(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇의 원격 제어 방법에 의해 로봇이 장애물(500)을 회피하는 모습을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇의 원격 제어 방법에서 로봇과 장애물(500) 사이의 감지범위를 도시한 도면이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 모바일 로봇의 원격 제어 방법은 원격조종기(100)에서 발신된 조종신호를 로봇본체(200)에서 수신하는 단계와, 로봇본체(200)에서 수신된 조종신호에 따라 이동 중 로봇본체(200)에 설치된 감지유닛(300)에 의해 장애물(500)을 감지하는 단계와, 감지유닛(300)에 의해 장애물(500)이 감지되는 경우, 로봇본체(200)의 속도의 방향 성분의 크기를 변화시켜 장애물(500)을 회피하는 단계를 포함한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 사용자는 모바일 로봇에 유선 또는 무선으로 연결되어 있는 원격조종기(100)를 사용하여 로봇본체(200)를 조종할 수 있는데, 유선 또는 무선으로 연결된 원격조종기(100)로부터 로봇본체(200)로 조종신호를 발신하면, 로봇본체(200)는 상기 조종신호를 수신하게 된다(S100).
그리고, 로봇본체(200)가 원격조종기(100)의 조종신호를 수신하면 조종신호에 대응되도록 동작하게 된다. 다만, 로봇본체(200)가 조종신호에 대응되도록 동작하던 중, 로봇본체(200)에 설치된 감지유닛(300)에 의해 장애물(500)이 감지되는 경우, 로봇본체(200)는 조종신호에 따라 계속 동작할 수도 있고, 또는, 원격조종기(100)로부터 수신된 조종신호를 무시하고 새로운 경로를 이동하여 장애물(500)을 회피하도록 마련될 수 있는데, 이하, 이에 대해 상세히 설명한다.
로봇본체(200)는 조종신호에 대응되게 이동하는 중 로봇본체(200)에 설치된 감지유닛(300)을 통해 로봇본체(200) 외부를 감지하게 된다.
그리고, 로봇본체(200)에서 수신된 상기 조종신호에 따라 이동 중 로봇본체(200)에 설치된 감지유닛(300)에 의해 장애물(500)을 감지하게 되면(S200), 로봇본체(200)의 동작은 제어유닛(400)에 의해 결정되어질 수 있다.
하지만, 감지유닛(300)을 통해 장애물(500)이 감지되지 않는다면 로봇본체(200)는 계속해서 조종신호에 대응되게 동작하게 된다(S250).
여기서, 감지유닛(300)에 의해 장애물(500)이 감지되면, 제어유닛(400)은 로봇본체(200)와 장애물(500) 사이의 거리를 계산하고, 장애물(500) 자동 회피 필요 여부를 판단하게 된다(S300).
다시 설명하면, 제어유닛(400)에 의해 계산된 결과, 로봇본체(200)와 장애물(500) 사이의 거리가 원격조종기(100)의 조종신호에 대응되게 로봇본체(200)가 이동하는 경우에도 장애물(500)을 회피하기에 충분한 거리라면, 로봇본체(200)는 계속해서 원격조종기(100)의 조종신호에 대응되도록 이동하게 된다(S250). 즉, 장애물(500) 자동 회피가 필요없다고 판단하게 된다.
하지만, 제어유닛(400)에 의해 계산된 결과, 로봇본체(200)와 장애물(500) 사이의 거리가 원격조종기(100)의 조종신호에 대응되게 이동하게 되면 로봇본체(200)가 장애물(500)에 충돌할 위험이 있는 거리라면, 제어유닛(400)은 원격조종기(100)의 조종신호를 무시하고 새로운 경로를 통해 장애물(500)을 회피하게 된다.
즉, 제어유닛(400)은 로봇본체(200)에 대해 장애물(500) 자동 회피가 필요하다고 판단하게 된다.
여기서, 로봇본체(200)가 제어유닛(400)에 의해 전술한 새로운 경로로 장애물(500)을 회피하는 과정은 이하에서 설명한다.
도 3(a) 및 도 3(b)를 참조하면, 감지유닛(300)에 의해 장애물(500)이 감지되는 경우, 로봇본체(200)의 속도의 방향 성분의 크기를 변화시켜 장애물(500)을 회피하도록 마련될 수 있다.
즉, 감지유닛(300)의 감지결과에 따라 제어유닛(400)에서 로봇본체(200)가 장애물(500)에 충돌할 위험이 있다고 판단하게 되면, 제어유닛(400)은 로봇본체(200)가 이동하고 있는 로봇본체(200)의 현재 속도를 변화시키게 된다.
여기서, 로봇본체(200)의 현재 속도는, 감지유닛(300)에 의해 감지되는 장애물(500)과 감지유닛(300)을 잇는 가상의 라인 방향으로의 속도와, 가상의 라인 방향에 수직인 방향으로의 속도로 분해될 수 있다,
보다 구체적으로 설명하면, 로봇본체(200)의 현재 속도는, 감지유닛(300)에 의해 감지되는 장애물(500)과 감지유닛(300)을 잇는 가상의 라인 방향으로의 속도인 장애물방향벡터속도와, 가상의 라인 방향에 수직인 방향, 즉, 장애물방향벡터속도에 대한 법선방향벡터속도로 분해할 수 있다(S400).
여기서, 로봇본체(200)가 장애물(500)이 감지되고 있는 가상의 라인 방향으로 계속 이동하게 되면 결국 로봇본체(200)가 장애물(500)에 충돌하게 되므로, 제어유닛(400)은 로봇본체(200)의 장애물방향벡터속도의 크기를 감소시키기 된다. 그리고, 제어유닛(400)은 장애물(500)을 회피할 수 있도록 장애물방향벡터속도에 수직하게 마련되는, 장애물방향벡터속도에 대한 법선방향벡터속도의 크기를 증가시키게 된다.
이를 통해, 로봇본체(200)는 원격조종기(100)의 조종신호에도 불구하고 장애물(500)을 능동적으로 회피할 수 있게 된다.
한편, 로봇본체(200)가 장애물방향벡터속도와 법선방향벡터속도에 대해 속도의 방향 성분의 크기를 변화시키는 정도는, 장애물방향벡터속도와 법선방향벡터속도 각각에 가중치를 부여하여 산출될 수 있다. 즉, 장애물방향벡터속도와 법선방향벡터속도 각각에 가중치를 부여하여 로봇본체수정속도를 산출할 수 있다(S500).
여기서, 장애물방향벡터속도와 법선방향벡터속도에 부여되는 가중치는 미리 설정되는 수치일 수도 있고, 로봇본체(200)의 이동 중 제어유닛(400)에 의해 산술적으로 계산되는 수치일 수도 있다. 그리고, 가중치는 반복되는 실험을 통해 얻어진 최적수치가 사용될 수도 있다.
그리고, 로봇본체(200)는 로봇본체수정속도에 기초하여 장애물(500)을 회피할 수 있게 된다(S600). 한편, 로봇본체수정속도는 아래 식 1에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112013045000603-pat00009
(식 1)
여기서,
Figure 112013045000603-pat00010
은 로봇본체수정속도,
Figure 112013045000603-pat00011
은 수정된, 상기 가상의 라인 방향으로의 장애물방향벡터속도,
Figure 112013045000603-pat00012
은 수정된, 상기 장애물방향벡터속도에 대한 법선방향벡터속도,
Figure 112013045000603-pat00013
는 상기 가상의 라인 방향으로의 가중치,
Figure 112013045000603-pat00014
은 상기 가상의 라인 방향에 대한 법선방향으로의 가중치,
Figure 112013045000603-pat00015
는 상기 가상의 라인 방향으로의 단위벡터,
Figure 112013045000603-pat00016
은 상기 가상의 라인 방향에 대한 법선방향으로의 단위벡터를 의미한다.
만약, 가상의 라인 방향으로의 가중치
Figure 112013045000603-pat00017
가 0(Zero)이라면 수정된 상기 가상의 라인 방향으로의 장애물방향벡터속도
Figure 112013045000603-pat00018
도 0(Zero)이므로, 로봇본체(200)는 가상의 라인 방향으로는 이동하기 않게 되며, 가상의 라인 방향에 대한 법선방향으로 가중치를 부여하여 로봇본체(200)를 이동하는 것을 통해 장애물(500)을 회피하게 된다.
여기서, 가중치에 대해 살펴보면, 전술한 가상의 라인 방향으로의 가중치
Figure 112013045000603-pat00019
와, 가상의 라인 방향에 대한 법선방향으로의 가중치
Figure 112013045000603-pat00020
은 아래와 같이 산출되어질 수 있다.
즉,
Figure 112013045000603-pat00021
이고,
Figure 112013045000603-pat00022
이며,
Figure 112013045000603-pat00023
이다.
여기서, 도 4를 참조하면, S는 감지유닛(300)이 감지할 수 있는 최대 범위이고, R은 장애물(500)의 가상 반경으로, 필요에 따라 미리 설정된 수치에 해당될 수 있다. 그리고, d는 로봇본체(200)로부터 장애물(500)까지의 거리로 설정될 수도 있고, 또는, d는 감지유닛(300)으로부터 장애물(500)까지의 거리로 설정될 수도 있다.
하나의 예를 들어 설명하면, d>S인 경우, 즉, 로봇본체(200)로부터 장애물(500)까지의 거리가 감지유닛(300)이 감지할 수 있는 최대 범위보다 큰 경우, 제어유닛(400)은 회피할 필요가 있는 장애물(500)이 없다고 판단할 수 있다.
여기서, 가상의 라인 방향으로의 가중치
Figure 112013045000603-pat00024
는 1의 값을 가지고, 가상의 라인 방향에 대한 법선방향으로의 가중치
Figure 112013045000603-pat00025
역시 1의 값을 가지므로, 로봇본체(200)는 현재의 속도의 방향 성분의 크기와 동일한 크기를 가지고 이동하게 된다. 즉, 로봇본체(200)는 원격조종기(100)로부터의 조종신호에 대응되도록 이동하게 된다.
다음으로, d≤R인 경우, 즉, 감지유닛(300)으로부터 장애물(500)까지의 거리가 장애물(500)의 가상 반경과 동일하거나 작은 경우, 제어유닛(400)은 회피할 필요가 있는 장애물(500)이 있다고 판단할 수 있다.
그리고, 가상의 라인 방향으로의 가중치
Figure 112013045000603-pat00026
를 0(Zero)로 부여하여 가상의 라인 방향으로의 이동은 정지시키며, 가상의 라인 방향에 대한 법선방향으로의 가중치
Figure 112013045000603-pat00027
에 대해
Figure 112013045000603-pat00028
를 부여하여, 로봇본체(200)가 가상의 라인 방향에 대한 법선방향으로 이동하여 장애물(500)을 회피하도록 마련될 수 있다.
여기서, 로봇본체(200)는 전술한 바에 따라 실시간으로 산출된 결과에 기초하여 계속 업데이트되는 로봇본체수정속도의 프로파일대로 이동하도록 마련될 수 있다.
전술한 방법에 따라 모바일 로봇은 원격조종기(100)로부터 수신된 신호에 의해 로봇본체(200)가 이동시 장애물(500)에 충돌할 우려가 있는 경우에도, 제어유닛(400)에 의해 장애물(500)을 능동적으로 회피할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇의 원격 제어 방법의 작용 및 효과에 대해 설명한다.
우선, 모바일 로봇은 원격조종기(100)에서 발신된 조종신호를 수신하여 그 조종신호에 대응되게 동작한다.
여기서, 로봇본체(200)에 설치된 감지유닛(300)이 장애물(500)을 감지하게 되면, 제어유닛(400)은 로봇본체(200)와 장애물(500) 사이의 거리를 계산하며, 장애물(500)을 자동으로 회피할 필요가 있는지 여부를 판단한다.
로봇본체(200)가 자동으로 장애물(500)을 회피할 필요가 없다고 판단되면, 로봇본체(200)는 원격조종기(100)로부터 수신된 조종신호에 따라 계속 이동하게 된다.
하지만, 로봇본체(200)가 자동으로 장애물(500)을 회피할 필요가 있다고 판단되면, 제어유닛(400)은 로봇본체(200)의 속도를 장애물방향벡터속도와, 장애물방향벡터속도에 대한 법선방향벡터속도로 분해하고, 상기 장애물방향벡터속도와, 상기 법선방향벡터속도에 가중치를 부여하여 로봇본체수정속도를 산출한 후, 로봇본체수정속도에 기초하여 로봇본체(200)가 장애물(500)을 회피하도록 제어할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇의 원격 제어 방법은 로봇본체(200)에 대해, 장애물(500)이 감지되는 방향으로의 속도의 크기는 감소시키고, 장애물(500)이 감지되지 않는 방향으로의 속도의 크기는 증가시켜서 장애물(500)을 회피하도록 제어할 수 있다.
이에 의해, 로봇의 장애물(500) 회피에 있어 원격조종기(100)에 의한 조종의 불완전을 보완하는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇의 원격 제어 시스템에 대해 설명한다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇의 원격 제어 시스템 중 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇의 원격 제어 방법과 공통되는 설명은 전술한 설명으로 대체하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇의 원격 제어 시스템은 원격조종기(100)와, 로봇본체(200)와, 로봇본체(200)에 설치되는 감지유닛(300)과, 제어유닛(400)을 포함한다. 즉, 원격조종기(100)에서 조종신호를 발신하면, 로봇본체(200)에서 조종신호를 수신하며, 로봇본체(200)에서 수신된 조종신호에 따라 로봇본체(200)가 이동한다.
그리고, 로봇본체(200)에 설치되어 있는 감지유닛(300)에서 장애물(500)을 감지하게 되는데, 로봇본체(200)의 이동 중 감지유닛(300)에 의해 장애물(500)이 감지되는 경우, 제어유닛(400)은 로봇본체(200)의 속도의 방향 성분의 크기를 변화시켜 장애물(500)을 회피하도록 로봇본체(200)를 제어한다.
여기서, 로봇본체(200)가 장애물(500)을 회피하는 방식은 모바일 로봇의 원격 제어 방법에서 전술한 방식과 공통되므로, 설명을 생략하기로 한다.
한편, 로봇본체(200)는 로봇바디(210)와, 로봇바디(210)에 결합되는 전방향 바퀴(220)를 포함할 수 있다.
여기서, 전방향 바퀴(220)는 전방향 구동방식이 가능하게 마련되는 각종의 바퀴를 의미하는데, 전방향 구동방식은 차량 또는 이동 로봇 등의 운동 능력을 향상시켜 2차원 평면에서 3자유도(전후, 좌우, 회전)의 운동이 가능하도록 함으로써, 임의의 자세에서 임의의 방향으로 주행이 가능하도록 마련되는 구동방식이다.
그리고, 전방향 구동을 위하여 특수하게 설계된 바퀴들로는 유니버설 휠(Universal Wheel), 더블 휠(Double Wheel), 얼터닛 휠(Alternate Wheel), 하프 휠(Half Wheel), 오쏘고날 휠(Orthogonal Wheel), 볼 휠(Ball Wheel) 등이 있다.
또한, 로봇바디(210)에 결합되는 전방향 바퀴(220)는, 메인휠과 서브휠로 구성되어 메인휠의 회전방향과 서브휠의 회전방향이 수직이 되도록 메인휠과 서브휠이 배치되는 옴니휠(Omni-Wheel)로 마련될 수도 있고, 또는, 도 2를 참조하면, 회전부에 경사진 채로 결합되는 복수의 롤러가 구비되는 메카넘휠(Mecanum-Wheel)로 마련될 수도 있다.
이에 의해, 로봇본체(200)가 이동 중 감지유닛(300)에서 장애물(500)을 감지하는 경우, 로봇본체(200)는 로봇본체(200)의 속도의 방향 성분의 크기를 변화시켜 장애물(500)을 회피할 수 있게 된다.
그리고, 제어유닛(400)은 로봇본체(200)의 이동 중 감지유닛(300)에서 장애물(500)을 감지하는 경우 원격조종기(100)로 장애물감지피드백신호를 발신하도록 마련될 수 있다. 여기서, 장애물감지피드백신호는 힘반력으로 마련될 수 있다.
즉, 감지유닛(300)에서 장애물(500)을 감지하는 경우, 원격조종기(100)에 힘반력을 제공하게 되면, 사용자가 힘반력을 통해 로봇본체(200)의 근거리에 장애물(500)이 위치하고 있음을 인지할 수 있게 된다.
이를 통해, 사용자가 장애물(500)에 대한 로봇본체(200)의 조종을 변화시켜 장애물(500)에 대응할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 원격조종기 200 : 로봇본체
210 : 로봇바디 220 : 전방향 바퀴
300 : 감지유닛 400 : 제어유닛
500 : 장애물

Claims (10)

  1. (a) 원격조종기에서 발신된 조종신호를 로봇본체에서 수신하는 단계;
    (b) 상기 로봇본체에서 수신된 상기 조종신호에 따라 이동 중 상기 로봇본체에 설치된 감지유닛에 의해 장애물을 감지하는 단계; 및
    (c) 상기 감지유닛에 의해 장애물이 감지되는 경우, 상기 로봇본체의 속도의 방향 성분의 크기를 변화시켜 상기 장애물을 회피하는 단계를 포함하며,
    상기 (c) 단계는,
    (c1) 상기 감지유닛에 의해 감지되는 상기 장애물과 상기 감지유닛을 잇는 가상의 라인 방향으로의 상기 로봇본체의 속도의 크기를 감소시키고, 상기 가상의 라인 방향과 수직인 방향으로의 상기 로봇본체의 속도의 크기를 증가시키는 단계를 포함하고,
    상기 (c1) 단계는,
    (c11) 상기 로봇본체의 속도를, 상기 가상의 라인 방향으로의 장애물방향벡터속도와, 상기 장애물방향벡터속도에 대한 법선방향벡터속도로 분해하며, 상기 장애물방향벡터속도와, 상기 법선방향벡터속도에 가중치를 부여하여 로봇본체수정속도를 산출하는 단계; 및
    (c12) 상기 로봇본체수정속도에 기초하여 상기 장애물을 회피하는 단계를 포함하는 모바일 로봇의 원격 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 로봇본체수정속도는 아래 식에 의해 산출되는 모바일 로봇의 원격 제어 방법.
    Figure 112014041424262-pat00029

    (여기서,
    Figure 112014041424262-pat00030
    은 로봇본체수정속도,
    Figure 112014041424262-pat00031
    은 수정된, 상기 가상의 라인 방향으로의 장애물방향벡터속도,
    Figure 112014041424262-pat00032
    은 수정된, 상기 장애물방향벡터속도에 대한 법선방향벡터속도,
    Figure 112014041424262-pat00033
    는 상기 가상의 라인 방향으로의 가중치,
    Figure 112014041424262-pat00034
    은 상기 가상의 라인 방향에 대한 법선방향으로의 가중치,
    Figure 112014041424262-pat00035
    는 상기 가상의 라인 방향으로의 단위벡터,
    Figure 112014041424262-pat00036
    은 상기 가상의 라인 방향에 대한 법선방향으로의 단위벡터를 의미한다.)
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 로봇본체와 상기 장애물 사이의 거리를 계산하고, 장애물 자동 회피 필요 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 모바일 로봇의 원격 제어 방법.
  6. 조종신호를 발신하는 원격조종기;
    상기 원격조종기에서 발신된 상기 조종신호를 수신하여 이동하는 로봇본체;
    상기 로봇본체에 설치되며, 상기 로봇본체에서 수신된 상기 조종신호에 따라 이동 중 장애물을 감지하는 감지유닛; 및
    상기 감지유닛에 의해 장애물이 감지되는 경우, 상기 로봇본체의 속도의 방향 성분의 크기를 변화시켜 상기 장애물을 회피하도록 제어하는 제어유닛을 포함하며,
    상기 제어유닛은, 상기 감지유닛에 의해 감지되는 상기 장애물과 상기 감지유닛을 잇는 가상의 라인 방향으로의 상기 로봇본체의 속도의 크기를 감소시키고, 상기 가상의 라인 방향과 수직인 방향으로의 상기 로봇본체의 속도의 크기를 증가시키되,
    상기 제어유닛은,
    상기 로봇본체의 속도를, 상기 가상의 라인 방향으로의 장애물방향벡터속도와, 상기 장애물방향벡터속도에 대한 법선방향벡터속도로 분해하고,
    상기 장애물방향벡터속도와, 상기 법선방향벡터속도에 가중치를 부여하여 로봇본체수정속도를 산출하며,
    상기 로봇본체수정속도에 기초하여 상기 장애물을 회피하도록 상기 로봇본체를 제어하는 모바일 로봇의 원격 제어 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 로봇본체는,
    로봇바디; 및
    상기 로봇바디에 결합되는 전방향 바퀴를 포함하는 모바일 로봇의 원격 제어 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제어유닛은,
    상기 로봇본체의 이동 중 상기 감지유닛에서 상기 장애물을 감지하는 경우 상기 원격조종기로 장애물감지피드백신호를 발신하는 모바일 로봇의 원격 제어 시스템.
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