KR-102961470-B1 - Robot for preventing objects from being unrecognized by sunlight and controlling method thereof

Abstract

태양광에 의해 대상물이 미인식되는 현상을 방지하는 로봇 및 그 제어방법이 개시된다. 로봇은 야외 작업 관련 작업 정보가 수신되면 작업 정보를 기반으로 현재 위치에서 야외 작업이 수행되는 작업 위치까지의 이동 경로를 생성하고, 생성된 이동 경로를 따라 이동을 제어하는 주행 제어부, 작업 위치에 도착되면 작업 방향을 촬영한 영상정보를 이용하여 작업 대상물을 인식하는 대상물 인식부 및 영상정보에 포함된 작업 대상물이 태양광에 의해 인식되지 못하면 태양의 위치정보를 기반으로 작업 위치, 작업 방향 및 작업 경로 중 적어도 하나를 조정하면서 야외 작업이 수행되도록 제어하는 작업 제어부를 포함한다.

Inventors

• 조용준
• 윤해룡
• 홍형길
• 장선호
• 강민수
• 박관형
• 권태희
• 최헌수
• 서갑호

Assignees

• 한국로봇융합연구원

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20240219

Claims (7)

1. 야외 작업을 수행하는 로봇에 있어서, 상기 야외 작업 관련 작업 정보가 수신되면 상기 작업 정보를 기반으로 현재 위치에서 상기 야외 작업이 수행되는 작업 위치까지의 이동 경로를 생성하고, 상기 생성된 이동 경로를 따라 이동을 제어하는 주행 제어부; 상기 작업 위치에 도착되면 작업 방향을 촬영한 영상정보를 이용하여 작업 대상물을 인식하는 대상물 인식부; 및 상기 영상정보에 포함된 작업 대상물이 태양광에 의해 인식되지 못하면 태양의 위치정보를 기반으로 작업 위치, 작업 방향 및 작업 경로 중 적어도 하나를 조정하면서 상기 야외 작업이 수행되도록 제어하는 작업 제어부;를 포함하고, 상기 야외 작업을 수행하는 엔드 이펙터(end-effector)에 카메라와 태양 추적기가 장착된 경우, 상기 작업 제어부는, 상기 태양 추적기를 통해 역광을 감지하고, 상기 역광이 감지되면 현재 태양의 위치정보와 상기 엔드 이펙터의 작업 방향정보를 확인하고, 상기 확인된 정보를 기반으로 태양의 방위각이 상기 엔드 이펙터의 작업 방향인 요(yaw) 각도의 왼쪽 방향에 있으면 상기 요 각도를 반시계 방향으로 변경하면서 상기 작업 대상물의 위치를 수정하고, 상기 방위각이 상기 요 각도의 왼쪽 방향에 없으면 상기 요 각도를 시계 방향으로 변경하면서 상기 작업 대상물의 위치를 수정하며, 상기 엔드 이펙터의 작업 방향인 요 각도 변경이 상기 로봇의 작동 한계 범위를 벗어나면 태양의 고도가 상기 엔드 이펙터의 작업 방향인 피치(pitch) 각도의 위쪽 방향에 있으면 상기 피치 각도를 반시계 방향으로 변경하면서 상기 작업 대상물의 위치를 수정하고, 상기 고도가 상기 피치 각도의 위쪽 방향에 없으면 상기 피치 각도를 시계 방향으로 변경하면서 상기 작업 대상물의 위치를 수정하며, 상기 엔드 이펙터의 작업 방향인 피치 각도 변경이 상기 로봇의 작동 한계 범위를 벗어나면 작업 수행이 불가능하다는 작업 불가 신호를 생성하고, 상기 생성된 작업 불가 신호에 따라 작업 영역을 재확보한 후, 상기 야외 작업을 재시도하는 것을 특징으로 하는 로봇.
2. 제 1항에 있어서, 상기 작업 제어부는, 상기 로봇의 현재 위도, 경도 및 헤딩각(heading angle) 관련 정보를 획득하고, 상기 획득된 정보를 기반으로 현재 시간 기준에서의 태양 고도 및 방위각을 수집하며, 상기 태양 고도, 상기 방위각 및 상기 헤딩각 관련 정보를 이용하여 상기 로봇의 작업 방향 대비 태양의 방향을 산출하는 것을 특징으로 하는 로봇.
3. 제 2항에 있어서, 상기 작업 제어부는, 상기 로봇의 작업 방향과 태양의 방향이 기 설정된 오차 범위 내에서 마주보면 상기 로봇이 상기 태양을 등지는 방향이 되도록 작업 위치, 작업 방향 및 작업 경로 중 적어도 하나를 조정하는 것을 특징으로 하는 로봇.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서, 상기 작업 제어부는, 상기 역광이 감지되지 않는 경우, 최단 거리를 기준으로 작업 대상물까지 이동 및 작업을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇.
7. 로봇이 야외 작업 관련 작업 정보를 수신하면 상기 작업 정보를 기반으로 현재 위치에서 상기 야외 작업이 수행되는 작업 위치까지의 이동 경로를 생성하고, 상기 생성된 이동 경로를 따라 이동을 하는 단계; 상기 로봇이 상기 작업 위치에 도착하면 작업 방향을 촬영한 영상정보를 이용하여 작업 대상물을 인식하는 단계; 및 상기 로봇이 상기 영상정보에 포함된 작업 대상물을 태양광에 의해 인식하지 못하면 태양의 위치정보를 기반으로 작업 위치, 작업 방향 및 작업 경로 중 적어도 하나를 조정하면서 상기 야외 작업을 수행하는 단계;를 포함하되, 상기 야외 작업을 수행하는 엔드 이펙터에 카메라와 태양 추적기가 장착된 경우, 상기 야외 작업을 수행하는 단계는, 상기 태양 추적기를 통해 역광을 감지하고, 상기 역광이 감지되면 현재 태양의 위치정보와 상기 엔드 이펙터의 작업 방향정보를 확인하고, 상기 확인된 정보를 기반으로 태양의 방위각이 상기 엔드 이펙터의 작업 방향인 요 각도의 왼쪽 방향에 있으면 상기 요 각도를 반시계 방향으로 변경하면서 상기 작업 대상물의 위치를 수정하고, 상기 방위각이 상기 요 각도의 왼쪽 방향에 없으면 상기 요 각도를 시계 방향으로 변경하면서 상기 작업 대상물의 위치를 수정하며, 상기 엔드 이펙터의 작업 방향인 요 각도 변경이 상기 로봇의 작동 한계 범위를 벗어나면 태양의 고도가 상기 엔드 이펙터의 작업 방향인 피치 각도의 위쪽 방향에 있으면 상기 피치 각도를 반시계 방향으로 변경하면서 상기 작업 대상물의 위치를 수정하고, 상기 고도가 상기 피치 각도의 위쪽 방향에 없으면 상기 피치 각도를 시계 방향으로 변경하면서 상기 작업 대상물의 위치를 수정하며, 상기 엔드 이펙터의 작업 방향인 피치 각도 변경이 상기 로봇의 작동 한계 범위를 벗어나면 작업 수행이 불가능하다는 작업 불가 신호를 생성하고, 상기 생성된 작업 불가 신호에 따라 작업 영역을 재확보한 후, 상기 야외 작업을 재시도하는 것을 특징으로 하는 로봇의 제어방법.

Description

태양광에 의해 대상물이 미인식되는 현상을 방지하는 로봇 및 그 제어방법{Robot for preventing objects from being unrecognized by sunlight and controlling method thereof} 본 발명은 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광에 의해 대상물을 인식하지 못하는 경우를 방지하기 위해 로봇의 작업 상태를 제어하는 태양광에 의해 대상물이 미인식되는 현상을 방지하는 로봇 및 그 제어방법에 관한 것이다. 로봇을 통해 야외 환경에서 과수 수확이나, 수분, 가지치기 등 상향(하늘 방향) 작업을 수행하는 경우, 태양광에 의한 빛 과다 노출로 인해 해당 로봇이 대상물을 인식하지 못하는 경우가 발생된다. 이러한 문제점을 극복하기 위해, 종래에는 로봇이 촬영한 영상정보에 필터를 적용하여 가공하여 대상물을 인식하였으나, 이러한 방법은 역광 경계선 부분이 명확하게 영상처리가 되지 않는 경우가 빈번하게 발생되어 안정적으로 대상물을 인식하지 못하고 있다. 따라서 보다 안정적이고, 정확하게 대상물을 인식하여 빠르고 정확한 작업을 지원할 수 있는 로봇이 필요한 실정이다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 제어 시스템을 설명하기 위한 블록도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇을 설명하기 위한 블록도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제어부를 설명하기 위한 블록도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 외관을 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 작업 위치 및 작업 방향을 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 역광을 회피하는 과정을 위에서 바라본 경우를 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 역광을 회피하는 과정을 옆에서 바라본 경우를 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨팅 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 본 명세서 및 도면(이하 '본 명세서')에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다. 또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다. 또한 본 명세서에서, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 제어 시스템을 설명하기 위한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 로봇 제어 시스템(400)은 태양의 위치를 기반으로 로봇(100)의 작업 위치, 작업 방향 및 작업 경로 중 적어도 하나를 제어하여 태양광에 의해 작업 대상물이 미인식되는 현상을 차단한다. 이를 통해 로봇 제어 시스템(400)은 태양에 의한 역광으로 인해 발생될 수 있는 작업 효율성 저하를 최소화할 수 있다. 로봇 제어 시스템(400)은 로봇(100), 기상정보 제공장치(200) 및 사용자 단말(300)을 포함한다. 로봇(100)은 야외 작업을 수행하는 적어도 하나의 로봇으로써, 작물 수확, 인공수분, 가지치기 등과 같은 작업을 수행할 수 있다. 바람직하게는 로봇(100)은 상향(하늘 방향) 작업을 수행할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 로봇(100)은 야외 작업에서 발생될 수 있는 역광에 의한 작업 대상물 미인식 관련 문제점을 개선한다. 상세하게는 로봇(100)은 야외 작업 관련 작업 정보가 수신되면 작업 정보를 기반으로 현재 위치에서 야외 작업이 수행되는 작업 위치까지의 이동 경로를 생성한다. 여기서 작업 정보는 작업 위치, 작업 대상물, 작업 종류, 작업 범위 등을 포함할 수 있다. 로봇(100)은 생성된 이동 경로에 따라 작업 위치로 이동을 한 후, 작업 방향을 촬영한 영상정보를 이용하여 작업 대상물을 인식한다. 이때 로봇(100)이 태양광에 의해 영상정보에 포함된 작업 대상물을 인식하지 못하면 태양의 위치정보를 기반으로 작업 위치, 작업 방향 및 작업 경로 중 적어도 하나를 조정하면서 야외 작업을 수행한다. 즉 로봇(100)는 지속적으로 태양의 위치정보를 업데이트하면서 야외 작업이 안정적으로 진행될 수 있도록 제어한다. 기상정보 제공장치(200)는 로봇(100)와 연동되어 태양의 위치정보를 로봇(100)에 제공한다. 기상정보 제공장치(200)는 로봇(100)으로부터 현재 위치(위도, 경도)와 헤딩각(heading angle) 관련 정보를 수신하면 수신된 정보를 기반으로 현재 시간 기준에서의 태양 고도 및 방위각이 포함된 태양의 위치정보를 로봇(100)에 전송한다. 기상정보 제공장치(200)는 실시간 태양의 위치정보를 수집하는 서버일 수 있으며, 기상청 서버, 기상 관련 회사의 서버 등일 수 있다. 사용자 단말(300)은 야외 작업을 관리하는 사용자가 사용하는 단말로써, 사용자로부터 야외 작업 관련 작업 정보를 입력받고, 입력된 작업 정보를 로봇(100)에 전송한다. 여기서 사용자가 복수개의 로봇(100)을 관리하는 경우, 사용자 단말(300)은 각 로봇별로 작업 정보를 전송하여 개별 제어가 되도록 지원할 수 있다. 또한ㄴ 사용자 단말(300)은 각 로봇(100)으로부터 실시간 작업 상황을 나타내는 모니터링 정보를 수신할 수 있으며, 수신된 모니터링 정보를 출력하여 사용자가 야외 작업의 상태를 직관적으로 확인할 수 있도록 도와준다. 사용자 단말(300)은 스마트폰, 데스크톱, 랩톱, 태블릿 PC, 핸드헬드 PC 등일 수 있다. 로봇 제어 시스템(400)은 로봇(100), 기상정보 제공장치(200) 및 사용자 단말(300) 사이에 통신망(450)을 구축하여 서로 간에 통신이 이루어지도록 지원한다. 통신망(450)은 백본망과 가입자망으로 구성될 수 있다. 백본망은 X.25 망, Frame Relay 망, ATM망, MPLS(Multi-Protocol Label Switching) 망 및 GMPLS(Generalized Multi-Protocol Label Switching) 망 등 중에 하나 또는 복수의 통합된 망으로 구성될 수 있다. 가입자망은 FTTH(Fiber To The Home), ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line), 케이블망, 지그비(zigbee), 블루투스(bluetooth), Wireless LAN(IEEE 802.11b, IEEE 802.11a, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n), Wireless Hart(ISO/IEC62591-1), ISA100.11a(ISO/IEC 62734), CoAP(Constrained Application Protocol), MQTT(Message Queuing Telemetry Transport), WIBro(Wireless Broadband), Wimax, 3G, HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), 4G, 5G 및 6G 등일 수 있다. 일부 실시예로, 통신망(450)은 인터넷망일 수 있고, 이동 통신망일 수 있다. 또한 통신망(450)은 기타 널리 공지되었거나 향후 개발될 모든 무선통신 또는 유선통신 방식을 포함할 수 있다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇을 설명하기 위한 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제어부를 설명하기 위한 블록도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 외관을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 작업 위치 및 작업 방향을 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 역광을 회피하는 과정을 위에서 바라본 경우를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 역광을 회피하는 과정을 옆에서 바라본 경우를 설명하기 위한 도면이다. 여기서 도 6의 (a)는 역광 영향이 있는 경우를 나타낸 도면이고, 도 6의 (b)는 엔드 이펙터의 요 각도를 조정하여 역광을 회피한 경우를 나타낸 도면이며, 도 7의 (a)는 역광 영향이 있는 경우를 나타낸 도면이고, 도 7의 (b)는 엔드 이펙터의 피치 각도를 조정하여 역광을 회피한 경우를 나타낸 도면이다. 도 1 내지 도 7을 참조하면, 로봇(100)은 본체(10), 통신부(20), 카메라부(30), GPS(global positioning system)부(50), 제어부(60) 및 이송부(80)를 포함하고, 센서부(40), 태양 추적기(7