KR102389799B1 - 지능형 로봇의 경로 계획 방법 - Google Patents

Abstract

지능형 로봇의 경로 계획 방법에 관한 것으로, (1) 작업 공간을 다수의 n미터*m미터의 직사각형 가상 영역으로 분할하는 단계와, (2) "弓"자형 행동으로 각 상기 가상 영역을 일일이 순회하도록 지능형 로봇을 제어하는 단계와, (3) 지능형 로봇의 "弓"자형 행동 과정에 거리 정보, 각도 정보, 충돌 정보 및 장애물 정보에 의하여 그리드 맵을 구축하고 통과점, 장애물점, 충돌점을 표기하고, 이미 구축된 맵을 실시간으로 분석하여 작업 공간 전체의 순회를 이미 완성하였는가를 판단하는 단계와, 완성하였으면 단계(4)로 이행하고 그렇지 않으면 단계(2)로 되돌아가고, (4) 지능형 로봇을 제어하여 경계에 따른 행동을 한번 수행하고 구축된 맵에 경계에 따른 행동점을 표기하는 단계를 포함한다. 로봇 행동의 거리 정보, 각도 정보, 충돌 정보 및 장애물 정보에만 의하여 오차가 제어가능한 범위내에 있는 유효한 그리드 맵을 구축하여 저렴하고 효율적인 로봇 경로 계획 방법을 실현한다.

Description

지능형 로봇의 경로 계획 방법

본 발명은 지능형 제어 기술 분야에 관한 것으로, 특히 지능형 로봇의 경로 계획 방법에 관한 것이다.

지능형 로봇은 세계 경제와 산업 성장 방식의 변환 과정의 핵심 부품으로 새로운 발전 단계로 진입하고 있다. 지능형 로봇은 감지, 결정, 수행을 구비한 장비 제조, 기기 도구, 서비스 소비품으로 생산 과정 및 환경에 이용되는 장비 제조 지능형 로봇을 산업용 로봇이라고 부르고, 개인 또는 가정 서비스에 이용되는 소비형 지능 기계를 가정 서비스 로봇이라고 부르며, 특수 환경하에 작업과 보수에 이용되는 기기 도구 지능형 기계를 특종 서비스 로봇이라고 부른다.

가정용 스위핑 로봇을 예로 하면, 자동청소기, 지능형 지공 청소기, 로봇 진공 청소기 등으로도 불리우며 지능형 가전제품의 한가지로 일정한 인공지능에 의하여 자동적으로 방안에서 바닥 청소 작업을 완성한다.

스위핑 로봇은 일정한 경로 계획에 따라 방의 전체 영역을 커버하여 순회하는 목적을 완성하여야 한다. 경로 계획은 램던 순회와 계획 순회의 두가지가 있다.

램던 순회란 로봇이 예를 들어 삼각형, 오각형 궤적 등 일정한 이동 알고리즘에 따라 시험적으로 작업영역을 커버하고 장애물에 부딪치면 대응되는 조향 함수를 수행하는 것을 말한다. 이러한 방법은 시간으로 공간을 교환하는 저비용 전략으로 시간을 계산하지 않으면 커버율이 100％에 달할 수 있고 램던 커버 방법은 위치를 측정할 필요가 없고 환경 맵도 없으며 경로를 계획할 수도 없다. 현재 iRobot의 대부분 스위핑 로봇은 이러한 방법을 이용하고 있다.

계획 순회란 로봇이 이동하는 과정에 환경 맵을 구축하고 맵을 실시간으로 분석하고 새로운 경로 계획을 완성하여 방 전부를 청소하는 것을 말한다. 이러한 벙법은 효율이 높고 커버율을 보장한 전제하에 가장 빠른 속도로 청소를 완성할 수 있다.

여기서, 청소 계획은 하기와 같은 3가지 문제를 해결하여야 한다.

1, 맵을 구축하고 위치를 측정할 수 있어야 한다(로봇의 위치를 결정).

2, 내비게이션하고 시작 위치로부터 목표 위치로 내비게이션하고 내비게이션 과정에 장애물 자동 회피를 실현할 수 있어여 한다.

3, 방 전체를 순회하는 방법이여야 한다.

본 발명은 로봇 행동의 거리 정보, 각도 정보, 충돌 정보 및 장애물 정보에만 의하여 오차가 제어가능한 범위내에 있는 유효한 그리드 맵을 구축하여 경로 계획을 수행할 수 있는 저렴한 로봇 경로 계획 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 목적은 하기 기술방안을 통하여 실현된다.

메인제어수단, 이동 휠, 충돌 검측 센서, 장애물 검측 센서, 거리 정보 센서, 각도 정보 센서를 포함하는 지능형 로봇의 경로 계획 방법에 있어서,

(1) 작업 공간을 다수의 n미터*m미터의 직사각형 가상 영역으로 분할하는 단계와,

(2) "弓"자형 행동으로 각 상기 가상 영역을 일일이 순회하도록 지능형 로봇을 제어하는 단계와,

(3) 지능형 로봇의 "弓"자형 행동 과정에 거리 정보 센서가 획득한 거리 정보, 각도 정보 센서가 획득한 각도 정보, 충돌 검측 센서가 획득한 충돌 정보 및 장애물 검측 센서가 획득한 장애물 정보에 의하여 그리드 맵을 구축하고 통과점, 장애물점, 충돌점을 표기하고, 이미 구축된 맵을 실시간으로 분석하여 작업 공간 전체의 순회를 이미 완성하였는가를 판단하는 단계와, 완성하였으면 단계(4)로 이행하고 그렇지 않으면 단계(2)로 되돌아가고,

삭제

(4) 지능형 로봇을 제어하여 경계에 따른 행동을 한번 수행하고 구축된 맵에 경계에 따른 행동점을 표기하는 단계를 포함하는 지능형 로봇의 경로 계획 방법을 제공한다.

구체적인 기술방안으로, 상기 "弓"자형 행동은, 장애물이 발견되거나 상기 가상 영역의 경계에 도달할 때까지 직행하는 제1 단계와, 장애물이 발견되거나 또는 상기 가상 영역의 경계에 도달한 후, 90도 회전하는 제2 단계와, 설정된 거리L만큼 직행하거나 또는 장애물이 발견되는 제3 단계와, 90도 회전하여 제1 단계로 되돌아가는 제4 단계를 포함한다.

구체적인 기술방안으로, 상기 "弓"자형 행동의 제3 단계중의 설정된 거리L미터는 로봇 폭의 절반이다.

구체적인 기술방안으로, 상기 그리드 맵에 있어서 각 그리드를 하나의 디지털 시퀀스로 표시하고, 그 그리드가 어느 가상 영역내에 위치하는가를 표시하는 디지털 세그먼트, 지능형 로봇이 그 그리드에 도달한적이 있는가를 표시하는 디지털 세그먼트, 그 그리드에 장애물이 존재하는가를 표시하는 디지털 세그먼트, 지능형 로봇이 그 그리드에서 충돌이 있었는가를 표시하는 디지털 세그먼트, 지능형 로봇이 경계에 따라 이동시 그 그리드를 경과하였음을 표시하는 디지털 세그먼트를 포함한다.

구체적인 기술방안으로, 상기 그리드 맵의 표현 형식은 서로다른 색깔로 각각 지능형 로봇이 표기하지 않은 그리드, 통과점, 장애물점, 충돌점, 경계에 따른 행동점을 표시할 수 있다.

구체적인 기술방안으로, 상기 다수의 직사각형 가상 영역에 있어서 첫번째 가상 영역의 경계 확정 방법은 종방향 경계 확정이고, 지능형 로봇이 작동되었을 경우, 전진 방향을 하나의 경계로하고 처음으로 우회전하고 오른쪽 n미터의 평행선을 다른 한 경계로 한다. 종방향 경계는 지능형 로봇이 작동될 때 이미 설정되었다. 횡방향 경계 확정은 종방향으로 전진 시, 종방향에서 지능형 로봇이 경과한 맵의 최대 및 최소 좌표점을 끊임없이 계산하고 최대와 최소 좌표점의 차이가 m미터에 달하면 종방향의 최대 및 최소 좌표점을 지나고 종방향의 경계에 수직되는 직선을 횡방향의 경계로 한다.

구체적인 기술방안으로, 상기 다수의 직사각형 가상 영역에 있어서 새로운 가상 영역의 분석 확정 방법은 첫 가상 영역의 순회를 종료하였을 경우, 4개 가상 경계선상의 좌표점을 분석하고, 어느한 가상 경계상에 두개 이상의 연속되는 좌표점이 있고 지능형 로봇은 정상적으로 통과하고 충돌이 발생하지 않고 주위에 장애물이 발견되지 않았으면 그 가상 경계의 옆에 새로운 영역이 존재한다고 판단하고, 그 새로운 영역을 가상 영역의 새로운 영역 데이터 배열에 저장하고, 그 다음 새로운 영역 데이터 배열로부터 지능형 로봇에 가장 가까운 영역을 선택하여 진입하며, 상기 첫 가상 영역의 경계 확정 방법에 따라 새로 진입한 가상 영역의 경계를 확정하고 그 새로운 가상 영역의 순회를 완성한 후, 새로운 영역 데이터 배열로부터 대응되는 새로운 영역 정보를 삭제하며, 이와 같이 반복하여, 새로운 영역 데이터 배열에 새로운 영역이 없으면 "弓"자형 행동을 종료하고 이와 동시에 작업 공간 전체의 순회를 이미 완성하였음을 말한다.

구체적인 기술방안으로, 상기 "弓"자형 행동을 통하여 하나의 가상 영역을 순회할 때, "弓"자형 행동의 퇴출 조건은 하기를 포함한다 : 조건1, "弓"자형 행동의 제3 단계의 직행에 있어서 장애물이 연속 2회 발견되면 제1 단계의 직행 거리를 줄이고, "弓"자형 행동의 제1 단계의 직행에 있어서 연속 2회 이동 길이가 지능형 로봇의 폭의 절반에 달하지 못하면 "工"자형 행동으로부터 퇴출하고, 조건2, "弓"자형 행동 과정에 있어서, "弓"자형 행동의 제3 단계의 직행 방향이 모두 장애물인가를 끊임없이 분석하고 모두 장애물이면 "弓"자형으로부터 퇴출한다.

구체적인 기술방안으로, 한번의 "弓"자형 행동이 종료되면, 가상 영역의 순회를 완성할 때까지, 맵을 분석하고 현재 지능형 로봇에 가장 가까운 누락 일부 영역을 조회한 후 지능형 로봇을 누락 일부 영역으로 내비게이션하여 재다시 "弓"자형 행동을 시작한다.

구체적인 기술방안으로, 상기 누락 일부 영역을 판단하는 방법은 구체적으로, "弓"자형 행동의 제3 단계의 직행 방향 또는 180도 반대되는 방향에서 연속되는 2개 경계점이 존재하는가를 판단하고 존재하면 그곳에 누락 일부 영역이 존재한다고 판단하고, 상기 경계점은 맵 경계상의 점이고 지능형 로봇이 정상적으로 통과하고 충돌이 발생하지 않으며 주위에 장애물이 없다.

구체적인 기술방안으로, 전체 누락 일부 영역으로부터 지능형 로봇에 가장 가까운 누락 일부 영역을 찾아내서 계속하여 "弓"자형 행동을 시작한다.

구체적인 기술방안으로, 상기 경계점의 확인 방법은 하기를 포함한다 : (a) 그 점이 정상적으로 통과할 수 있고 충돌이 발생하지 않고 주위에 장애물이 검측되지 않은 경계점인가를 판단하고 YES이면 단계(b)로 이행하고 그렇지 않으면 종료하고, (b) 그 점전의 경계점을 로봇이 통과하지 않았고 충돌이 발생하지 않았으며 주위에 장애물이 검측되지 않았는가를 판단하고, YES이면 단계(c)로 이행하고 그렇지 않으면 종료하고, (c) 그 점을 경계점으로 판단하고, 여기서, 상기 전의 점이란 현재 점을 말하고, "弓"자형 행동의 제3 단계의 직행 방향 또는 180도 반대되는 방향의 다음 좌표를 말한다.

구체적인 기술방안으로, 상기 작업 공간 전체를 순회하는 과정에 있어서, 순회하지 않은 누락 일부 영역의 확인 방법은, (A) 맵 전체의 데이터 배열을 순회하고 현재 점이 마지막 점인가를 판단하는 단계와, YES이면 종료하고 그렇지 않으면 단계(B)로 이행하고, (B) 현재 점이 가상 경계점인가를 판단하는 단계와, YES이면 단계(A)로 이행하고 그렇지 않으면 단계(C)로 이행하며, (C) 현재 점이 경계점인가를 판단하는 단계와, YES이면 단계(D)로 이행하고 그렇지 않으면 단계(A)로 이행하며, (D) 그 경계점에 경계점인 하나 이상의 인점한 점이 존재하는가를 판단하는 단계와, YES이면 단계(E)로 이행하고 그렇지 않으면 단계(A)로 이행하며, (E) 그 점을 누락 일부 영역 데이터 배열에 저장하는 단계를 포함한다.

구체적인 기술방안으로, 상기 경계에 따른 행동은 이미 구축된 맵에 근거하여 이미 순회한 영역의 경계 총 길이를 산출하고, 그 총 길이를 지능형 로봇이 경계에 따라 전진하는 속도로 나누어 경계를 순회하는 시간을 얻고, 경계에 따른 시간이 될때까지 경계에 따른 행동을 시작하여 경계에 따른 행동을 종료하는 것을 포함한다.

본 발명에 의하면, "弓"자형의 이동방식을 이용하여 가상 영역으로 분할하는 방식으로 방안을 순회하여 "弓"자형 과정에 충돌을 될수록 피면하고 90도 회전 시 속도가 너무 높지 않고 안전적으로 회전하면 휠 인코더와 자이로스코프의 오차가 작게 된다. 이로하여 "弓"자형 과정에 기록된 맵이 유효하도록 보장한다. 이러한 "弓"자형으로 방안을 순회하는 방법에 의하면 교정을 필요로하지 않는 상황에서 오차가 제어가능한 범위내에 있는 맵을 구축할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에서 제공하는 지능형 로봇의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 제공하는 경로 계획 방법에서 로봇의 "弓"자형 행동의 이동방법을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 제공하는 경로 계획 방법에서 가상 영역의 경계를 결정하는 것을 나타낸 도이다.
도 4, 도 5, 도 6은 각각 본 발명의 실시예에서 제공하는 경로 계획 방법에서 로봇이 "弓"자형 행동으로 가상 영역에서 이동하여 실제 경계에 부딪치는 서로다른 상황을 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에서 제공하는 경로 계획 방법에서 경계점의 확인 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에서 제공하는 경로 계획 방법에서 순회하지 못한 누락 일부 영역의 확인 방법을 나타낸 흐름도이다.

아래 도면을 결합하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 진일보로 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서 제공하는 지능형 로봇의 경로 계획 방법이 기반으로하는 지능형 로봇은 이동체(1)와, 메인제어수단(4)과, 센서 집합(5)과, 전원모듈 및 영역 조작 부품을 포함한다. 여기서, 이동체(1)는 包括 케이스와, 이동 휠(2, 3)을 포함한다. 센서 집합(5)은 충돌 검측 센서와, 낙하 방지 검측 센서와, 장애물 검측 센서와, 거리 정보 센서와, 각도 정보 센서를 포함하고 이러한 센서는 모두 메인제어수단에 전기적으로 연결된다.

구체적으로, 충돌 검측 센서는 지능형 로봇의 전면이 장애물에 부딪치면 현재 장애물과 충돌이 발생하였다고 판단하고 메인제어수단(4)에 통지한다. 낙하 방지 검측 센서는 지능형 로봇의 하부가 허공 상태이면 현재 위험한 상태에 처하였다고 판단하고 메인제어수단(4)에 통지한다. 장애물 검측 센서는 로봇 주위에 장애물이 나타났는가를 검측하고 메인제어수단(4)에 통지하며, 검측 거리는 10cm이고 전방, 전방 좌측, 전방 우측, 좌측, 우측의 5개 적외선 거리 측정 센서로 구성된다. 거리 정보 센서는 휠 인코더이고 각도 정보 센서는 자이로스코프이다. 영역 조작 부품은 로봇이 처한 영역에 일부 기능 작업을 수행하는 부품을 말하는 것으로, 청소 부품, 촬영 부품, 가습 부품, 제습 부품, 살충 부품중의 하나 또는 여러개 일 수 있고 본 실시예에서는 청소 부품을 예로 설명하고, 즉 본 실시예의 로봇은 청소 로봇이다.

본 실시예에서 제공하는 지능형 로봇의 경로 계획 방법에 있어서, 로봇은 "弓"자형으로 이동한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 이러한 4개 단계를 반복하여 "弓"자형 이동을 실현한다:

제1 단계: 장애물이 발견되거나 가상 영역의 경계에 도달할 때까지 직행한다.

제2 단계: 장애물이 발견된 후 90도 회전한다.

제3 단계: 150mm 직행하거나(지능형 로봇의 직경 또는 폭의 약 절반) 또는 장애물이 발견된다.

제4 단계: 90도 회전한다.

"弓"자형 이동에 의하면 지능형 로봇이 직선 이동과 90도 회전하는 두개 동작만을 하는 장점이 있다. 휠 엔코더의 오차는 주로 휠 슬립으로 인하여 발생되고 자이로스코프의 오차는 주로 지능형 로봇이 빠르게 회전하거나 또는 요동 시 각속도 검측 범위를 초과하여 발생된다. "弓"자형 과정에 있어서 적외선 거리 측정 센서를 이용하여 될수록 충돌을 피면하고 흑백 매카넘 휠을 이용하여 지능형 로봇에 슬립 현상이 발생하였는가를 검측하며 슬립 현상이 발생하였으면 슬립 시 휠 엔코더로부터 제공된 전진 거리를 무시한다. 이와 동시에 90도 회전 시의 속도를 너무 빠르지 않고 안정적으로 회전하도록 제어하고 이로하여 휠 엔코더와 자이로스코프의 오차가 모두 작게 된다. 따라서 "弓"자형 과정에 기록되는 맵의 유효성을 보장한다.

본 실시예에서 제공하는 지능형 로봇의 경로 계획 방법에 있어서, 맵을 구축할 때 그리드 맵을 이용한다. 거리 정보 센서가 획득한 거리 정보, 각도 정보 센서가 획득한 각도 정보, 충돌 검측 센서가 획득한 충돌 정보 및 장애물 검측 센서가 획득한 장애물 정보에 의하여 그리드 맵을 구축하고 통과점, 장애물점, 충돌점을 기록한다. 지능형 로봇은 이동하면서 맵을 갱신하고 로봇이 통과한 곳은 모두 그 상태를 그리드 맵에 갱신한다.

구축된 그리드 맵은 메인제어수단(4)에 저장된다. 그리드 맵의 표현 형식은 흑색 그리드는 지능형 로봇이 그 그리드를 통과하지 않았음을 표시하고, 녹색 그리드는 지능형 로봇이 정상적으로 통과한 점을 대표하며, 적색 그리드는 장애물점을 대표하고, 청색 그리드는 충돌이 발생한 점을 대표하고 백색 그리드는 그 점에 경계에 따른 행동을 수행하였음을 대표한다.

여기서, 각 그리드를 8bit의 수로 표시한다. 높은 4위는 영역 정보를 기록하고 그 그리드가 어느 영역내에 위치하는가를 표시하므로 최대 16개 영역을 지원한다. 그리고 낮은 4위는 맵의 실제 정보를 표시하는 것으로 제0위는 지능형 로봇이 그 그리드에 도달한적이 있는가를 표시하는 것으로 0이 도달한적이 없음을 표시하고 1이 도달하였음을 표시하며, 제1위는 그 그리드에 장애물이 존재하는 가를 표시하는 것으로 0은 존재하지 않음을 표시하고 1은 존재함을 표시하며, 제2위는 지능형 로봇이 그 그리드에서 충돌이 발생하였는가를 표시하는 것으로 0은 충돌이 발생하지 않았음을 표시하고 1은 충돌이 발생하였음을 표시하며, 제3위는 로봇이 경계에 따라 이동시 그 그리드를 경과하였음을 표시한다.

본 실시예에서 제공하는 지능형 로봇의 경로 계획 방법에 있어서, 작업 공간을 여러개의 n*m 직사각형 가상 영역으로 나누고, 예를 들어 4*4평방미터의 가상 영역으로 나눈다. 한 가상 영역의 순회를 완성한 후 다음 영역을 순횐한다.

첫번째 가상 영역의 확정:

도 3에 도시한 바와 같이, 종방향 경계: 지능형 로봇이 작동되면 전진 방향을 하나의 경계로하고 첫번째 우회전하고 우측 4미터의 평행선을 다른 한 경계로 한다. 종방향 경계는 지능형 로봇이 작동될 때 이미 설정되었다.

횡방향 경계: 종방향에서 이동시 종방향에서 지능형 로봇이 통과한 맵의 최대와 최소 좌표점을 끊임없이 산출하고 최대와 최소 좌표점의 차이가 4미터에 달하면 종방향의 최대와 최소 좌표점을 통과하고 종방향 경계에 수직되는 직선을 횡방향의 경계로 한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 그중 점선으로 표시된 직사각형 영역이 하나의 가상 영역이고 실선부분이 작업 공간의 실제 경계이다.

새로운 가상 영역의 분석 확정:

첫번째 가상 영역의 순회를 종료한 후, 4개 가상 경계선상의 좌표점을 분석한다. 어느한 가상 경계에 2개 이상의 연속되는 좌표점(간격 0.3미터이상)이 존재하고 지능형 로봇이 정상적으로 통과하였고 충돌이 발생하지 않았으며 주위에 장애물이 발견되지 않았으면 그 가상 경계 옆에 새로운 영역이 존재한다고 판단한다. 따라서 그 새로운 영역을 가상 영역의 새로운 영역 데이터 배열에 저장한다. 그 다음 새로운 영역 데이터 배열로부터 지능형 로봇에 가장 가까운 영역을 선택하여 진입한다. 새로운 가상 영역의 순회를 완성한 후, 새로운 영역 데이터 배열로부터 대응되는 새로운 영역 정보를 삭제한다. 이와 같이 반복하여, 새로운 영역 데이터 배열에 새로운 영역이 없으면 "弓"자형 행동을 종료하고 작업 공간 전체의 순회를 완성하였음을 표시한다.

구체적으로, "弓"자형 행동으로 한 가상 영역을 순회할 때, "弓"자형 행동의 퇴출 조건은 하기를 포함한다:

조건1:

제3 단계의 직행에 있어서 장애물이 연속 2회 발견되면 제1 단계의 직행 거리를 줄이고,

제1 단계의 직행에 있어서 연속 2회 이동 길이가 150mm(지능형 로봇의 반경 또는 폭의 절반)미만이면 "工"자형 행동으로부터 퇴출한다.

조건2:

"弓"자형 행동 과정에 있어서, "弓"자형 행동의 제3 단계의 직행 방향이 모두 장애물인가를 끊임없이 분석하고 모두 장애물이면 "弓"자형으로부터 퇴출한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 점선으로 표시된 직사각형 영역이 하나의 가상 영역이고 실선부분이 작업 공간의 실제 경계이다. 지능형 로봇이 도면중의 우측 하부 점, 즉 벽까지 이동하였으면 "弓"자형의 제3 단계의 직행 방향이 모두 장애물임을 검측하고 이번 "弓"자형 행동을 종료하게 된다.

"弓"자형 행동이 종료되었으면 맵을 분석하고 현재 지능형 로봇에 가장 가까운 누락 영역을 조회한 후 지능형 로봇을 누락 영역으로 내비게이션하여 재다시 "弓"자형 행동을 시작한다. 도 6에 도시한 바와 같이, 점선으로 표시된 직사각형 영역이 하나의 가상 영역이고 실선부분이 작업 공간의 실제 경계이다. 지능형 로봇이 그 가상 영역을 순회할 때, 모퉁이의 작은 영역에 갇혀지고 이때 "弓"자형 행동을 취소하면 옆에 순회하지 않은 일부 영역이 있음을 발견하고 그 영역으로 내비게이션하여 지난번의 "弓"자형에 이어서 순회를 계속하여 그 가상 영역의 순회를 완성한다.

누락 일부 영역이 존재하는가를 분석 판단하는 방법은 구체적으로 하기와 같다:

"弓"자형 행동의 전진 방향(제3 단계의 직행 방향) 또는 180도 반대되는 방향에서 연속되는 2개 경계점(0.3미터, 지능형 로봇의 직경 또는 폭)이 존재하는가를 판단하고 존재하면 그곳에 누락 일부 영역이 존재한다고 판단한다.

전체 누락 일부 영역으로부터 지능형 로봇에 가장 가까운 누락 일부 영역을 찾아낸다. 지능형 로봇을 그 위치로 내비게이션하여 "弓"자형을 시작하여 계속하여 순회한다. 누락 일부 영역이 나타나지 않을 경우 가상 영역의 순회를 완성하였다고 판단한다.

경계점: 맵 경계상의 점, 지능형 로봇이 전상적으로 통과하였고 충돌이 발생하지 않았으며 주위에 장애물이 없다.

여기서, 경계점의 확인 방법은 도 7에 도시한 바와 같이, 하기를 포함한다 : (a) 그 점이 정상적으로 통과할 수 있고 충돌이 발생하지 않고 주위에 장애물이 검측되지 않은 경계점인가를 판단하고, YES이면 단계(b)로 이행하고 그렇지 않으면 종료하고, (b) 그 점전의 경계점을 로봇이 통과하지 않았고 충돌이 발생하지 않았으며 주위에 장애물이 검측되지 않았는가를 판단하고, YES이면 단계(c)로 이행하고 그렇지 않으면 종료하며, (c) 그 점이 경계점이라고 판단한다.

상기 전의 점이란 현재 좌표를 말하고, "弓"자형 행동의 전진 방향(제3 단계의 직행 방향)(또는 180도 반대되는 방향)의 다음 좌표를 말한다.

도 8에 도시한 바와 같이, 작업 공간 전체의 순회 과정에 있어서 순회하지 않은 누락 일부 영역을 확인하는 방법은 하기를 포함한다: (A) 맵 전체의 데이터 배열을 순회하고 현재 점이 마지막 점인가를 판단하며 YES이면 종료하고 그렇지 않으면 단계(B)로 이행하고, (B) 현재 점이 가상 경계점인가를 판단하고 YES이면 단계(A)로 이행하고 그렇지 않으면 단계(C)로 이행하며, (C) 현재 점이 경계점인가를 판단하고 YES이면 단계(D)로 이행하고 그렇지 않으면 단계(A)로 이행하며, (D) 그 경계점에 경계점인 하나 이상의 인점한 점이 존재하는가를 판단하고 YES이면 단계(E)로 이행하고 그렇지 않으면 단계(A)로 이행하며, (E) 그 점을 누락 일부 영역 데이터 배열에 저장한다.

그 다음, 누락 일부 영역 데이터 배열로부터 현재 좌표점에 가장 가까운 누락 일부 영역 점을 선택하여 목표점으로 한다. 지능형 로봇을 그 점으로 내비게이션하여 재다시 "弓"자형을 시작하여 순회를 계속한다.

모든 가상 영역의 순회를 완성한 후, 이미 구축된 맵에 근거하여 이미 순회한 영역의 경계의 총 길이를 산출한다. 그 총 길이를 지능형 로봇이 경계에 따라 전진하는 속도로 나누어 경계를 순회하는 시간을 얻는다. 경계에 따른 시간이 될때까지 경계에 따른 행동을 시작하여 경계에 따른 행동을 종료한다.

상기한 실시예는 본 발명을 충분히 공개하기 위한 것으로 본 발명을 한정하는 것이 아니고 본 발명의 창조적 주제를 기반으로 창조성 노동을 필요로하지 않은 등가 기술특징의 대체는 본 출원의 보호 범위에 포함된다.

Claims (14)

1. 메인제어수단, 이동 휠, 충돌 검측 센서, 장애물 검측 센서, 거리 정보 센서, 각도 정보 센서를 포함하는 지능형 로봇의 경로 계획 방법에 있어서,
   (1) 작업 공간을 다수의 n미터*m미터의 직사각형 가상 영역으로 분할하는 단계와,
   (2) "弓"자형 행동으로 각 상기 가상 영역을 일일이 순회하도록 지능형 로봇을 제어하는 단계와,
   (3) 지능형 로봇의 "弓"자형 행동 과정에 거리 정보 센서가 획득한 거리 정보, 각도 정보 센서가 획득한 각도 정보, 충돌 검측 센서가 획득한 충돌 정보 및 장애물 검측 센서가 획득한 장애물 정보에 의하여 그리드 맵을 구축하고 통과점, 장애물점, 충돌점을 표기하고, 이미 구축된 맵을 실시간으로 분석하여 작업 공간 전체의 순회를 이미 완성하였는가를 판단하는 단계와, 완성하였으면 단계(4)로 이행하고 그렇지 않으면 단계(2)로 되돌아가고,
   (4) 지능형 로봇을 제어하여 경계에 따른 행동을 한번 수행하고 구축된 맵에 경계에 따른 행동점을 표기하는 단계를 포함하고,
   상기 다수의 직사각형 가상 영역에 있어서 첫번째 가상 영역의 경계 확정 방법은
   종방향 경계 확정: 지능형 로봇이 작동되었을 경우, 전진 방향을 하나의 경계로하고 처음으로 우회전하고 오른쪽 n미터의 평행선을 다른 한 경계로 하며, 종방향 경계는 지능형 로봇이 작동될 때 이미 설정되었고,
   횡방향 경계 확정: 종방향으로 전진 시, 종방향에서 지능형 로봇이 경과한 맵의 최대 및 최소 좌표점을 끊임없이 계산하고 최대와 최소 좌표점의 차이가 m미터에 달하면 종방향의 최대 및 최소 좌표점을 지나고 종방향의 경계에 수직되는 직선을 횡방향의 경계로 하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 지능형 로봇의 경로 계획 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 "弓"자형 행동은, 장애물이 발견되거나 상기 가상 영역의 경계에 도달할 때까지 직행하는 제1 단계와, 장애물이 발견되거나 또는 상기 가상 영역의 경계에 도달한 후, 90도 회전하는 제2 단계와, 설정된 거리L만큼 직행하거나 또는 장애물이 발견되는 제3 단계와, 90도 회전하여 제1 단계로 되돌아가는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 로봇의 경로 계획 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 "弓"자형 행동의 제3 단계중의 설정된 거리L미터는 로봇 폭의 절반인 것을 특징으로 하는 지능형 로봇의 경로 계획 방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 그리드 맵에 있어서 각 그리드를 하나의 디지털 시퀀스로 표시하고, 그 그리드가 어느 가상 영역내에 위치하는가를 표시하는 디지털 세그먼트, 지능형 로봇이 그 그리드에 도달한적이 있는가를 표시하는 디지털 세그먼트, 그 그리드에 장애물이 존재하는가를 표시하는 디지털 세그먼트, 지능형 로봇이 그 그리드에서 충돌이 있었는가를 표시하는 디지털 세그먼트, 지능형 로봇이 경계에 따라 이동시 그 그리드를 경과하였음을 표시하는 디지털 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 로봇의 경로 계획 방법.
5. 청구항 1 또는 4에 있어서,
   상기 그리드 맵의 표현 형식은 서로다른 색깔로 각각 지능형 로봇이 표기하지 않은 그리드, 통과점, 장애물점, 충돌점, 경계에 따른 행동점을 표시하는 것을 특징으로 하는 지능형 로봇의 경로 계획 방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 다수의 직사각형 가상 영역에 있어서 새로운 가상 영역의 분석 확정 방법은 첫 가상 영역의 순회를 종료하였을 경우, 4개 가상 경계선상의 좌표점을 분석하고, 어느한 가상 경계상에 두개 이상의 연속되는 좌표점이 있고 지능형 로봇은 정상적으로 통과하고 충돌이 발생하지 않고 주위에 장애물이 발견되지 않았으면 그 가상 경계의 옆에 새로운 영역이 존재한다고 판단하고, 그 새로운 영역을 가상 영역의 새로운 영역 데이터 배열에 저장하고, 그 다음 새로운 영역 데이터 배열로부터 지능형 로봇에 가장 가까운 영역을 선택하여 진입하며, 상기 첫 가상 영역의 경계 확정 방법에 따라 새로 진입한 가상 영역의 경계를 확정하고 그 새로운 가상 영역의 순회를 완성한 후, 새로운 영역 데이터 배열로부터 대응되는 새로운 영역 정보를 삭제하며, 이와 같이 반복하여, 새로운 영역 데이터 배열에 새로운 영역이 없으면 "弓"자형 행동을 종료하고 작업 공간 전체의 순회를 이미 완성하였음을 표시하는 것을 특징으로 하는 지능형 로봇의 경로 계획 방법.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 "弓"자형 행동을 통하여 하나의 가상 영역을 순회할 때, "弓"자형 행동의 퇴출 조건이, 조건1, "弓"자형 행동의 제3 단계의 직행에 있어서 장애물이 연속 2회 발견되면 제1 단계의 직행 거리를 줄이고, "弓"자형 행동의 제1 단계의 직행에 있어서 연속 2회 이동 길이가 지능형 로봇의 폭의 절반에 달하지 못하면 "工"자형 행동으로부터 퇴출하고, 조건2, "弓"자형 행동 과정에 있어서, "弓"자형 행동의 제3 단계의 직행 방향이 모두 장애물인가를 끊임없이 분석하고 모두 장애물이면 "弓"자형으로부터 퇴출하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 로봇의 경로 계획 방법.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   한번의 "弓"자형 행동이 종료되면, 가상 영역의 순회를 완성할 때까지, 맵을 분석하고 현재 지능형 로봇에 가장 가까운 누락 일부 영역을 조회한 후 지능형 로봇을 누락 일부 영역으로 내비게이션하여 재다시 "弓"자형 행동을 시작하는 것을 특징으로 하는 지능형 로봇의 경로 계획 방법.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 누락 일부 영역을 판단하는 방법은 구체적으로, "弓"자형 행동의 제3 단계의 직행 방향 또는 180도 반대되는 방향에서 연속되는 2개 경계점이 존재하는가를 판단하고 존재하면 그곳에 누락 일부 영역이 존재한다고 판단하고, 상기 경계점은 맵 경계상의 점이고 지능형 로봇이 정상적으로 통과하고 충돌이 발생하지 않으며 주위에 장애물이 없는 것을 특징으로 하는 지능형 로봇의 경로 계획 방법.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    전체 누락 일부 영역으로부터 지능형 로봇에 가장 가까운 누락 일부 영역을 찾아내서 계속하여 "弓"자형 행동을 시작하는 것을 특징으로 하는 지능형 로봇의 경로 계획 방법.
    
11. 청구항 9에 있어서,
    상기 경계점의 확인 방법이, (a) 그 점이 정상적으로 통과할 수 있고 충돌이 발생하지 않고 주위에 장애물이 검측되지 않은 경계점인가를 판단하고 YES이면 단계(b)로 이행하고 그렇지 않으면 종료하고, (b) 그 점 전면(前面)의 점을 로봇이 통과하지 않았고 충돌이 발생하지 않았으며 주위에 장애물이 검측되지 않았는가를 판단하고, YES이면 단계(c)로 이행하고 그렇지 않으면 종료하고, (c) 그 점을 경계점으로 판단하는 것을 포함하고, 여기서, 상기 점이란 현재 점을 말하고, 상기 전면의 점이란 "弓"자형 행동의 제3 단계의 직행 방향 또는 180도 반대되는 방향의 다음 좌표를 말하는 것을 특징으로 하는 지능형 로봇의 경로 계획 방법.
    
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 작업 공간 전체를 순회하는 과정에 있어서, 순회하지 않은 누락 일부 영역의 확인 방법은, (A) 맵 전체의 데이터 배열을 순회하고 현재 점이 마지막 점인가를 판단하는 단계와, YES이면 종료하고 그렇지 않으면 단계(B)로 이행하고, (B) 현재 점이 가상 경계점인가를 판단하는 단계와, YES이면 단계(A)로 이행하고 그렇지 않으면 단계(C)로 이행하며, (C) 현재 점이 경계점인가를 판단하는 단계와, YES이면 단계(D)로 이행하고 그렇지 않으면 단계(A)로 이행하며, (D) 그 경계점에 경계점인 하나 이상의 인점한 점이 존재하는가를 판단하는 단계와, YES이면 단계(E)로 이행하고 그렇지 않으면 단계(A)로 이행하며, (E) 그 점을 누락 일부 영역 데이터 배열에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 로봇의 경로 계획 방법.
    
13. 청구항 1에 있어서,
    상기 경계에 따른 행동이, 이미 구축된 맵에 근거하여 이미 순회한 영역의 경계 총 길이를 산출하고, 그 총 길이를 지능형 로봇이 경계에 따라 전진하는 속도로 나누어 경계를 순회하는 시간을 얻고, 경계에 따른 시간이 될때까지 경계에 따른 행동을 시작하여 경계에 따른 행동을 종료하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 로봇의 경로 계획 방법.
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