KR-102959307-B1 - A Moving Assistant Device using field-widened depth camera

Abstract

본 발명은 다양한 이동체의 주행을 보조할 수 있는 이동 보조 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 촬영부를 통해 바닥의 상측 방향을 촬영하도록 하면서 촬영부 주변의 빛을 굴절시키거나 반사시켜 촬영부로 전달되도록 함으로써, 촬영부에 의해 촬영되는 영상의 시야각을 넓혀 장애물의 감지, 주변 상황의 파악, 경로 안내 등이 더욱 정확하게 이루어질 수 있도록 하며 특히, 뎁스카메라의 촬영 시야각을 넓혀 뎁스카메라를 이용하면서도 주위 360도의 장애물, 주변 상황 등을 정확하게 파악하여 장애물 회피 및 안전하고 정확한 경로 안내 기능을 갖추며 또한, 주변 물체와의 거리, 접근 속도, 충돌 위험 등을 산정하여 경고는 물론 이동부 이동바퀴를 구동하여 장애물을 회피하여 주행할 수 있는 제어 기능을 갖춘 시야확장 기구부를 가지는 뎁스카메라를 적용한 이동보조장치에 관한 것이다.

Inventors

• 남건우

Assignees

• 주식회사 아이쉐어넷

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20231110

Claims (6)

1. 지면을 따라 이동하는 이동부; 상기 이동부에 설치되며, 상기 이동부가 이동하는 지점 주위의 영상을 촬영하는 촬영부; 및 상기 촬영부에 의해 촬영되는 영상의 시야각을 확장시키는 시야확장부;를 포함하며, 상기 촬영부는 한 쌍의 카메라모듈이 일정 간격으로 형성되는 뎁스카메라로 형성되고 상기 시야확장부는 주변의 빛을 반사시켜 촬영부로 전달하는 반사수단을 포함하고, 상기 반사수단은 주변 빛을 촬영부로 반사시키는 경사면을 갖는 경사거울과, 상기 경사거울을 지면과 수평 방향으로 회전시키는 수평회전부를 포함하며, 상기 반사수단은 상기 경사거울을 지면과 수직 방향으로 회전시키는 수직회전부를 추가로 포함하고, 상기 수평회전부는 상기 경사거울의 상측에 형성되어 수평 방향의 회전력을 제공하는 회전모듈과; 상기 회전모듈의 회전에 따라 회전하며, 수직 절곡되어 경사거울의 측면에 연결되는 회전지지부재;를 포함하고, 상기 수직회전부는 상기 회전지지부재와 경사거울 측면 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 시야확장 기구부를 가지는 뎁스카메라를 적용한 이동보조장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 시야확장부는 상기 촬영부의 상측에 형성되어 주변 빛을 굴절시켜 촬영부로 전달하는 굴절수단을 포함하고, 상기 굴절수단은 상기 촬영부의 상측을 덮도록 형성되는 굴절렌즈와, 상기 굴절렌즈를 촬영부에 고정시키는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시야확장 기구부를 가지는 뎁스카메라를 적용한 이동보조장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 시야확장부는 주변의 빛을 반사시켜 촬영부로 전달하는 반사수단을 추가로 포함하고, 상기 반사수단은 주변 빛을 촬영부로 반사시키는 경사면을 갖는 경사거울과, 상기 경사거울을 지면과 수평 방향으로 회전시키는 수평회전부를 포함하고, 상기 수평회전부는 상기 경사거울의 상측에 형성되어 수평 방향의 회전력을 제공하는 회전모듈과; 상기 회전모듈의 회전에 따라 회전하며, 수직 절곡되어 경사거울의 측면에 연결되는 회전지지부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시야확장 기구부를 가지는 뎁스카메라를 적용한 이동보조장치.
6. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 이동 보조장치는, 상기 촬영부에 의해 촬영되는 영상을 처리하여 영상에 관한 정보를 사용자에게 제공하는 영상처리부와, 상기 이동부를 구동하여 장애물과 충돌을 방지하도록 하는 장애물회피제어부를 포함하고, 상기 영상처리부는 상기 촬영부에 의해 촬영된 영상을 이용하여 주변 장애물을 감지하는 장애물감지모듈을 포함하고, 상기 장애물감지모듈은 주변 물체를 인지하는 물체인지모듈과, 인지된 물체의 방향을 감지하는 방향감지모듈과, 인지된 물체와의 거리를 감지하는 거리감지모듈과, 인지된 물체가 접근하는 속도를 산정하는 속도산정모듈과, 인지된 물체가 설정된 거리 내에 위치하거나 또는 설정된 시간 내에 사용자와 충돌할 위험이 있는 경우 경고를 출력하는 경고알림모듈을 포함하고, 상기 이동부는 바닥에 지지되어 회전하는 이동바퀴와, 상기 이동바퀴를 구동하는 전동모듈을 포함하고, 상기 장애물회피제어부는 장애물감지모듈에서 정보를 전달받아 전동모듈로 이동바퀴를 구동하여 장애물을 회피하여 주행하도록 하는 것을 특징으로 하는 시야확장 기구부를 가지는 뎁스카메라를 적용한 이동보조장치.

Description

시야확장 기구부를 가지는 뎁스카메라를 적용한 이동보조장치{A Moving Assistant Device using field-widened depth camera} 본 발명은 다양한 이동체의 주행을 보조할 수 있는 이동 보조 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 촬영부를 통해 바닥의 상측 방향을 촬영하도록 하면서 촬영부 주변의 빛을 굴절시키거나 반사시켜 촬영부로 전달되도록 함으로써, 촬영부에 의해 촬영되는 영상의 시야각을 넓혀 장애물의 감지, 주변 상황의 파악, 경로 안내 등이 더욱 정확하게 이루어질 수 있도록 하며 특히, 뎁스카메라의 촬영 시야각을 넓혀 뎁스카메라를 이용하면서도 주위 360도의 장애물, 주변 상황 등을 정확하게 파악하여 장애물 회피 및 안전하고 정확한 경로 안내 기능을 갖추며 또한, 주변 물체와의 거리, 접근 속도, 충돌 위험 등을 산정하여 경고는 물론 이동부 이동바퀴를 구동하여 장애물을 회피하여 주행할 수 있는 제어 기능을 갖춘 시야확장 기구부를 가지는 뎁스카메라를 적용한 이동보조장치에 관한 것이다. 가정에서의 무인 로봇청소기, 산업현장 특히, 물류 센터 등에서의 무인 자율주행 운반 로봇, 그리고 자율주행 차량 등 다양한 산업 영역에서 점차 자율 주행 기능이 탑재된 이동체가 많이 보급되고 있으며, 그에 따라 이러한 무인 자율 주행 이동체 등이 주행 과정에서 경로를 이동하면서 장애물을 감지하여 회피할 수 있도록 하는 이동 보조 기술에 대한 니즈는 갈수록 증대되고 있고, 그와 관련한 기술 개발도 적극적으로 이루어지고 있다. 이에 따라 본 발명자는 아래 특허문헌과 같이 초음파 등에 의해 주변 물체를 감지하는 이동 안내 장치를 개발하여 출원한 바 있으나, 기존 이동 안내 장치는 전방의 장애물만을 인식할 수 있으며, 측면에 위치하거나 측면에서 접근하는 장애물, 위험요소 등을 인식할 수 없다는 문제가 있었다. (특허문헌) 공개특허공보 제10-2023-0008288호(2023. 01. 16. 공개)"이동 안내 장치" 또한, 아래 선행 (특허문헌)의 경우, 3차원 뎁스 카메라를 이용하여 매트형 장애물 중에 등반 가능한 것과 등반이 불가능한 것을 구별하는 이동로봇을 제공하고자 하는 것이나, 위 (특허문헌)에서 적용하는 뎁스 카메라는 그 시야각의 한계 등으로 인한 근본적 문제점을 해결할 수 없어 주위 상황 및 주변 장애물을 정확하게 인지할 수 없게 되는 문제점을 안고 있는 실정이다. (특허문헌) 등록특허공보 제10-2234642호(2021.04.01. 공개) "이동 로봇 및 이동 로봇의 제어방법" 따라서, 값비싼 라이다 센서류를 대체할 수 있으면서도 뎁스 카메라의 시야각 문제를 해결하여 경제적으로 이동 경로를 안내할 수 있는 이동 보조 장치에 대한 필요성은 갈수록 증대되고 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시야확장 기구부를 가지는 뎁스카메라를 적용한 이동보조장치의 사시도 도 2는 도 1의 시야확장부의 확대사시도 도 3은 도 2의 정면도 도 4는 도 3의 수평회전부에 의한 회전과정을 설명하기 위한 상태도 도 5는 도 3의 수직회전부에 의한 회전과정을 설명하기 위한 상태도 도 6은 도 1의 작동원리를 설명하기 위한 참고도 도 7은 경사거울의 다른 예를 나타내는 참고도 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시야확장 기구부를 가지는 뎁스카메라를 적용한 이동보조장치의 사시도 도 9는 도 8의 시야확장부의 확대사시도 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시야확장 기구부를 가지는 뎁스카메라를 적용한 이동보조장치의 시야확장부의 확대사시도 도 11은 도 10의 경사거울의 다른 예를 나타내는 참고도 도 12는 영상처리부의 구성을 나타내는 블럭도 도 13은 도 12의 장애물감지모듈의 구성을 나타내는 블럭도 이하에서는 본 발명에 따른 시야확장 기구부를 가지는 뎁스카메라를 적용한 이동보조장치의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 또한 명세서에 기재된 "...부", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시야확장 기구부를 가지는 뎁스카메라를 적용한 이동보조장치는, 지면을 따라 이동하는 이동부(3); 상기 이동부(3)에 설치되며, 상기 이동부(3)가 이동하는 지점 주위의 영상을 촬영하는 촬영부(1); 및 상기 촬영부(1)에 의해 촬영되는 영상의 시야각을 확장시키는 시야확장부(2);를 포함하며, 상기 촬영부(1)는 한 쌍의 카메라모듈(11)이 일정 간격으로 형성되는 뎁스카메라로 형성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 산업현장 특히, 물류 센터 등에서의 무인 자율주행 운반 로봇, 그리고 자율주행 무인 다목적차량 등 다양한 산업 영역에서 점차 자율 주행 기능이 탑재된 이동체가 많이 보급되고 있음에 따라 이러한 무인 자율 주행 이동체 등이 주행 과정에서 경로를 이동하면서 장애물을 감지하여 회피할 수 있도록 하는 이동 보조 기술에 관한 것으로, 다양한 이동체 즉, 이동부(3) 상에 설치되어 이동부(3)와 함께 동작하는 이동 보조 장치에 관한 것이다. 이하에서 각 세부 구성들에 대해 상세히 설명하도록 한다. 상기 촬영부(1)은 사용자 주변 영상을 촬영하는 구성으로, 바람직하게는 한 쌍의 카메라모듈(11)이 일정 간격 이격되어 형성되는 뎁스카메라로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 촬영부(1)은 한 쌍의 카메라모듈(11)에 의해 촬영되는 영상을 결합하여 입체영상을 생성하도록 할 수 있으며, 일반적인 뎁스카메라의 구성이 적용될 수 있다. 다만, 상기 촬영부(1)은 이동방향의 전면을 촬영하는 것이 아닌 지면에서 상측 방향을 촬영하도록 형성될 수 있으며, 시야확장부(2)에 의해 주변 360˚ 또는 이에 근접하는 광각의 빛을 수집하여 이동부(3) 주변 광각의 영상을 촬영하도록 할 수 있다. 상기 촬영부(1)은 그 바닥측에 이동부(3)이 형성되어 바닥을 따라 이동부(3)와 함께 이동하도록 형성될 수 있다. 상기 시야확장부(2)는 촬영부(1)에 의해 촬영되는 영상의 시야각을 확장시키는 구성으로(발명의 명칭에 기재되는 '시야확장 기구부'를 의미함), 주변 빛을 반사시켜 촬영부(1)로 전달하도록 함으로써 단순히 전방을 향하는 카메라보다 화각이 작은 카메라모듈(11)을 사용하는 경우에도 더욱 넓은 범위의 영상을 촬영하여 정확한 장애물의 인지, 구조물의 파악, 길 안내 등이 이루어지도록 할 수 있으며, 더욱 작은 비용으로 이동 보조 장치를 제작하도록 할 수 있다. 이를 위해, 상기 시야확장부(2)는 반사수단(21), 고정지지부(22), 투명하우징(23)을 포함할 수 있다. 상기 반사수단(21)은 주변 빛을 반사시켜 카메라모듈(11)로 입사되도록 하는 구성으로, 주변 360˚ 또는 이에 가까운 광각의 빛이 카메라모듈(11)로 전달되도록 한다. 또한, 상기 반사수단(21)는 상하 방향으로도 더욱 넓은 범위의 화각을 갖도록 하여 장애물, 구조물 등의 인지가 더욱 정확하게 이루어지도록 할 수 있다. 이를 위해, 상기 반사수단(21)은 경사진 상태로 형성되어 주변 빛을 촬영부(1)로 전달하는 경사거울(211)과, 경사거울(211)을 수평 방향으로 회전시키는 수평수평회전부(212)와, 경사거울(211)을 수직 방향으로 회전시키는 수직회전부(213)를 포함할 수 있다. 상기 경사거울(211)은 주변 빛을 반사시켜 촬영부(1)로 전달하도록 하며, 이를 위해 경사거울(211) 외형을 형성하는 거울본체(211a)와, 주변 빛이 반사되는 면을 형성하는 경사면(211b)을 갖도록 할 수 있다. 상기 경사면(211b)은 측면 방향의 빛을 촬영부(1)로 반사시킬 수 있는 각도로 경사져 형성될 수 있으며, 360˚에 가까운 주변 빛을 촬영부(1)로 전달하기 위해 경사면(211b)을 지면과 수평 방향으로 회전시키도록 할 수 있다. 또한, 상기 경사면(211b)은 이와 동시에 상하 방향으로도 더욱 넓은 범위의 화각을 제공하기 위해 지면과 수직 방향으로도 회전시키도록 할 수 있다. 이를 위해, 상기 거울본체(211a)는 수평회전부(212)에 의해 수평 방향으로 회전하도록 하면서, 이와 동시에 수직회전부(213)에 의해 수직 방향으로도 회전하도록 할 수 있다. 따라서, 상기 경사거울(211)은 도 4에 도시된 바와 같이 촬영부(1)을 중심으로 좌우 방향으로 회전하면서, 또한 도 5에 도시된 바와 같이 상하 방향으로 회전하면서 주변의 빛을 촬영부(1)로 전달하여 주변 영상의 촬영이 이루어지도록 할 수 있다. 또한, 상기 경사거울(211)은 도 7에 도시된 바와 같이 각 카메라모듈(11) 상측에 한 쌍이 형성되도록 할 수도 있다. 상기 수평회전부(212)는 상기 경사거울(211)을 지면과 수평 방향으로 회전시키는 구성으로, 바람직하게는 360˚ 회전시키도록 할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 360˚에 근접하는 각도로 회전하여 광각의 영상을 획득하도록 할 수도 있다. 이를 위해, 상기 수평회전부(212)는 경사거울(211)을 회전시키는 회전모듈(212a) 및 경사거울(211)을 회전모듈(212a)에 고정시키는 회전지지부재(212b)를 포함할 수 있다. 상기 회전모듈(212a)은 경사거울(211)을 수평 방향으로 회전시키는 구성으로, 상기 경사거울(211)의 상측에 형성되어 경사거울(211)을 좌우 수평 방향으로 회전시키도록 할 수 있다. 상기 회전모듈(212a)은 회전모터 등으로 형성되어 수평회전축(212a-1)을 회전시키도록 할 수 있으며, 수평회전축(212a-1)에는 상기 회전지지부재(212b)가 연결