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KR-20260061389-A - Humanoid Robot Behavior Execution Control System and Method Based on Simulation Gate and Operation Gate

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Abstract

본 발명은 휴머노이드 로봇의 행동 실행 이전 단계에서 시뮬레이션 및 실행 승인 판단을 수행하는 제어 시스템에 관한 것이다. Simulation Gate를 통해 행동 실행 결과를 예측하고, Operation Gate를 통해 실행 승인 여부를 판단하며, 상위 제어 시스템이 전체 행동을 감독한다. 이를 통해 휴머노이드 로봇의 안전성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Inventors

  • 차석주

Assignees

  • 차석주

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20260416

Claims (6)

  1. 휴머노이드 로봇의 행동 실행을 제어하는 시스템에 있어서,센서 및 환경 정보를 기반으로 행동 판단을 생성하는 로봇 내부 판단부(100), 상기 행동 판단을 구조화된 판단결과 데이터로 생성하는 판단결과 데이터 생성부(210),상기 판단결과 데이터를 전송 가능한 데이터 패킷으로 생성하는 데이터 패킷 생성부(220), 상기 데이터 패킷에 포함된 행동에 대하여 행동 실행 이전 단계에서 실행 결과를 예측하는 Simulation Gate(310), 상기 Simulation Gate(310)의 결과에 기초하여 정책 기준 및 위험 기준을 검증하는 Policy/Risk Engine(315), 상기 Policy/Risk Engine(315)의 검증 결과를 포함하여 상기 행동의 실행 승인 여부를 판단하는 Operation Gate(320), 상기 Operation Gate(320)에 의해 실행이 승인된 행동을 수행하는 로봇 실행부(350), 상기 Operation Gate(320)의 판단 결과에 따라 행동 실행을 제어하는 상위 제어 시스템(400)을 포함하는 것을 특징으로 하는 Simulation Gate 및 Operation Gate 기반 휴머노이드 로봇 행동 실행 제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 Simulation Gate(310)는 행동 실행 시 예상 이동 경로, 장애물과의 충돌 가능성, 주변 환경과의 상호작용을 포함하는 물리 기반 시뮬레이션을 수행하여 실행 결과를 예측하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 Policy/Risk Engine(315)은 국가별 안전 규정, 산업 안전 기준 및 로봇 운영 정책을 포함하는 정책 데이터를 기반으로 행동의 적합성을 검증하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 Operation Gate(320)는 위험도 값, 신뢰도 값, 센서 상태 및 시뮬레이션 결과를 종합하여 행동 실행을 승인, 보류 또는 차단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 시스템은 상위 제어 시스템(400)을 더 포함하며, 상기 상위 제어 시스템(400)은 행동 실행이 보류되거나 위험 상황이 발생한 경우 원격 제어, 실행 제한 또는 안전 모드 전환을 수행하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 Operation Gate(320)는 인공지능 기반의 행동 실행 이전 승인 구조로서 복수의 검증 결과를 기반으로 행동 실행 여부를 판단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.

Description

Simulation Gate 및 Operation Gate 기반 휴머노이드 로봇 행동 실행 제어 시스템 및 방법{Humanoid Robot Behavior Execution Control System and Method Based on Simulation Gate and Operation Gate} 본 발명은 휴머노이드 로봇의 제어 기술 분야에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 로봇이 생성한 행동 판단을 실제 실행하기 이전 단계에서 시뮬레이션 기반 검증 및 실행 승인 판단을 수행하여 행동 실행의 안전성과 신뢰성을 향상시키는 행동 실행 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다. 휴머노이드 로봇은 인간과 유사한 형태로 다양한 환경에서 작업을 수행하며, 센서 정보와 인공지능 알고리즘을 기반으로 자율적으로 행동을 판단하고 실행한다. 그러나 종래 기술에서는 다음과 같은 문제가 존재한다. - 행동 판단이 별도의 검증 없이 즉시 실행됨 - 센서 오류 및 환경 변화로 인한 오판 가능성 - AI 판단의 불확실성 - 인간 및 주변 환경과의 충돌 위험 특히 휴머노이드 로봇은 인간과 동일 공간에서 동작하기 때문에, 행동 실행 이전 단계에서 안전성을 검증하는 구조가 필수적이다. 도1 : 전체 시스템 구성도 도2 : 행동 실행 검증 흐름도 도3 : 이벤트 기반 제어 흐름도 도4 : 판단결과 데이터 구조도 도5 : 상위 제어 시스템 구조도 1) 개요 (핵심 구조 명시) 본 발명은 휴머노이드 로봇의 행동 실행을 제어하는 시스템에 관한 것으로, 로봇이 생성한 행동 판단을 실제로 실행하기 이전 단계에서 다단계 검증 및 실행 승인 판단을 수행하는 구조를 특징으로 한다. 특히, 본 발명은 아래 사항이 순차적으로 연결된 구조를 통해 행동 실행 이전 단계에서 시뮬레이션 기반 예측, 정책 기반 검증 및 실행 승인 판단을 수행하도록 구성된다. Simulation Gate(310) Policy/Risk Engine(315) Operation Gate(320) 2) 전체 시스템 구성 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 다음의 구성을 포함한다. -로봇 내부 판단부(100) -판단결과 데이터 생성부(210) -데이터 패킷 생성부(220) -Simulation Gate(310) -Policy/Risk Engine(315) -Operation Gate(320) -로봇 실행부(350) -상위 제어 시스템(SCS, 400) 각 구성요소는 데이터 흐름에 따라 순차적으로 연결된다. 3) 로봇 내부 판단부 (100) 로봇 내부 판단부(100)는 센서 및 환경 정보를 기반으로 행동 판단을 생성한다. 사용 가능한 센서는 다음을 포함할 수 있다. -영상 센서 (카메라) -거리 센서 (LiDAR, 초음파 등) -위치 및 자세 센서 (IMU, GPS 등) -접촉 센서 상기 판단부는 인공지능 모델 또는 규칙 기반 알고리즘을 통해 하나 이상의 행동 후보를 생성한다. 4) 판단결과 데이터 생성 및 패킷화 (210, 220) 판단결과 데이터 생성부(210)는 행동 판단을 구조화된 데이터로 변환하며, 데이터 패킷 생성부(220)는 이를 전송 가능한 데이터 패킷으로 생성한다. 상기 데이터는 다음 정보를 포함할 수 있다. -행동 식별 정보 -행동 유형 -신뢰도 값 -위험도 값 -센서 상태 정보 -환경 정보 -판단 근거 데이터 5) Simulation Gate (310) Simulation Gate(310)는 행동 실행 이전 단계에서 행동 실행 결과를 예측하기 위한 구성이다. Simulation Gate는 다음을 수행한다. -예상 이동 경로 계산 -장애물과의 충돌 가능성 분석 -인간 및 객체와의 상호작용 분석 -환경 변화에 따른 결과 예측 이를 통해 다음 정보를 산출한다. -실행 가능성 -예상 위험도 -안전 조건 충족 여부 Simulation은 디지털 트윈 기반 또는 물리 모델 기반으로 구현될 수 있다. 6) Policy/Risk Engine (315) Policy/Risk Engine(315)은 Simulation 결과를 기반으로 정책 및 위험 기준을 검증한다. 적용 가능한 기준은 다음을 포함한다. -국가별 안전 규정 -산업별 안전 기준 -로봇 운영 정책 -작업 환경 제약 조건 예를 들어, -인간 근접 시 속도 제한 -위험 구역 접근 제한 -특정 행동 금지 규칙 등이 적용될 수 있다. 7) Operation Gate (320) Operation Gate(320)는 Simulation Gate(310) 및 Policy/Risk Engine(315)의 결과를 종합하여 행동 실행 여부를 판단하는 핵심 구성이다. 판단 기준은 다음을 포함한다. -시뮬레이션 결과 -정책 검증 결과 -위험도 값 -신뢰도 값 -센서 상태 판단 결과는 다음과 같이 구분된다. -실행 승인 -실행 보류 -실행 차단 8) 로봇 실행부 (350) 로봇 실행부(350)는 Operation Gate(320)에 의해 승인된 행동을 실제 로봇 동작으로 수행한다. 구체적으로, -모터 제어 -관절 제어 -이동 제어 를 포함한다. 9) 상위 제어 시스템 (SCS, 400) 상위 제어 시스템(400)은 전체 시스템을 감독 및 제어하는 구성이다. 다음 기능 중 하나 이상을 포함할 수 있다. [주요 기능] Digital Twin Simulation 관리 Policy/Risk Engine 연동 관리 AI Pre-Execution Approval Remote Safety Supervisor Event Safety Trigger Failsafe Mode Learning Feedback Multi-Robot Collective Safety Network 상위 제어 시스템(400)은 다음 상황에서 개입한다. -실행 보류 발생 시 -위험 상황 발생 시 -이상 행동 감지 시 이 경우, -원격 제어 -실행 제한 -안전 모드 전환 을 수행한다. 10) 전체 동작 흐름 (도2 반영) 본 발명의 동작 과정은 다음과 같다. 로봇 내부 판단부(100)에서 행동 판단 생성 판단결과 데이터 생성 및 패킷화 (210, 220) Simulation Gate(310)에서 실행 결과 예측 Policy/Risk Engine(315)에서 정책 및 위험 검증 Operation Gate(320)에서 실행 승인 여부 판단 승인 시 로봇 실행부(350)에서 실행 보류 또는 차단 시 상위 제어 시스템(400) 개입 11) 핵심 구조 (반드시 포함 - 차별 포인트) 본 발명은 다음과 같은 구조를 특징으로 한다. 행동 판단 - Simulation Gate - Policy/Risk Engine - Operation Gate - 실행