特開 2022-35904 ロボットの移動を制御するための方法、システムおよび非一過性のコンピュータ読み取り可能な記録媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022035904

(43)【公開日】2022-03-04

(54)【発明の名称】ロボットの移動を制御するための方法、システムおよび非一過性のコンピュータ読み取り可能な記録媒体

(51)【国際特許分類】

   G05B 13/02 20060101AFI20220225BHJP

   G05D 1/02 20200101ALI20220225BHJP

   G05B 11/36 20060101ALI20220225BHJP

【ＦＩ】

G05B13/02 B

G05D1/02 W

G05B11/36 F

【審査請求】有

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020156156

(22)【出願日】2020-09-17

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-01-12

(31)【優先権主張番号】16/998,134

(32)【優先日】2020-08-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】520513451

【氏名又は名称】ベアー ロボティックス，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110002516

【氏名又は名称】特許業務法人白坂

(72)【発明者】

【氏名】ポン，ブライアント レオ

(72)【発明者】

【氏名】レインホス，ヘンリー エー．

(72)【発明者】

【氏名】ジュン，サンハン

【テーマコード（参考）】

5H004

5H301

【Ｆターム（参考）】

5H004GA26

5H004GB16

5H004HA07

5H004HA08

5H004HB07

5H004HB08

5H004HB09

5H004KC33

5H301BB14

5H301CC03

5H301CC06

5H301CC08

5H301GG09

5H301GG17

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ロボットが安定的であり、滑らかで自然に移動できるように制御する方法を提供する。
【解決手段】（ａ）ロボットが移動するにつれて特定される第１線速度に関するパラメータ７０１および第１角速度に関するパラメータ７０２を、求心加速度を制限するための第１制限モデル７１０に入力して補正することによって第２線速度に関するパラメータ７１１および第２角速度に関するパラメータ７１２を算出する段階、（ｂ）前記第２線速度に関するパラメータおよび前記第２角速度に関するパラメータを、線速度を制限するための第２制限モデル７２０および角速度を制限するための第３制限モデル７３０のうち少なくとも一つに入力して補正することによって第３線速度に関するパラメータ７３１および第３角速度に関するパラメータ７３２を算出する段階、および（ｃ）算出したパラメータに基づいて前記ロボットの移動を制御する段階を含む方法。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットの移動を制御するための方法であって、
（ａ）ロボットが移動するにつれて特定される第１線速度（ｌｉｎｅａｒ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）に関するパラメータおよび第１角速度（ａｎｇｕｌａｒ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）に関するパラメータを、求心加速度を制限するための第１制限モデルに入力して補正することによって第２線速度に関するパラメータおよび第２角速度に関するパラメータを算出する段階、
（ｂ）前記第２線速度に関するパラメータおよび前記第２角速度に関するパラメータを、線速度を制限するための第２制限モデルおよび角速度を制限するための第３制限モデルのうち少なくとも一つに入力して補正することによって第３線速度に関するパラメータおよび第３角速度に関するパラメータを算出する段階、および
（ｃ）前記第３線速度に関するパラメータおよび前記第３角速度に関するパラメータに基づいて前記ロボットの移動を制御する段階を含む、方法。

【請求項2】

前記（ａ）段階は、
前記第１線速度に関するパラメータおよび前記第１角速度に関するパラメータに基づいて第１求心加速度を算出する段階、および
前記第１制限モデルから特定される求心加速度制限基準と前記第１求心加速度とを比較して算出される差を利用して前記第１線速度に関するパラメータおよび前記第１角速度に関するパラメータをそれぞれ補正することによって、前記第２線速度に関するパラメータおよび前記第２角速度に関するパラメータを算出する段階を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記（ｂ）段階で、前記第２線速度に関するパラメータおよび前記第２角速度に関するパラメータが前記第２制限モデルに入力変数として入力され、前記第２制限モデルから出力される出力変数が第３制限モデルに入力変数として入力される、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記（ｂ）段階は、
前記第２制限モデルから特定される線速度制限基準と前記第２線速度に関するパラメータとを比較して算出される差を利用して前記第２角速度に関するパラメータを補正することによって前記第３角速度に関するパラメータを算出し、前記線速度制限基準より前記第２線速度に関するパラメータがより大きい場合に前記第２線速度に関するパラメータを前記線速度制限基準で制限されるように補正する段階、および
前記第３制限モデルから特定される角速度制限基準と前記第３角速度に関するパラメータとを比較して算出される差を利用して前記第２線速度に関するパラメータまたは前記線速度制限基準で制限されるように補正された前記第２線速度に関するパラメータを補正することによって前記第３線速度に関するパラメータを算出し、前記角速度制限基準より前記第３角速度に関するパラメータがより大きい場合に前記第３角速度に関するパラメータが前記角速度制限基準で制限されるように補正する段階を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記（ｂ）段階は、
前記第３制限モデルから特定される角速度制限基準と前記第２角速度に関するパラメータとを比較して算出される差を利用して前記第２線速度に関するパラメータを補正することによって前記第３線速度に関するパラメータを算出し、前記角速度制限基準より前記第２角速度に関するパラメータがより大きい場合に前記第２角速度に関するパラメータを前記角速度制限基準で制限されるように補正する段階、および
前記第２制限モデルから特定される線速度制限基準と前記第３線速度に関するパラメータとを比較して算出される差を利用して前記第２角速度に関するパラメータまたは前記角速度制限基準で制限されるように補正された前記第２角速度に関するパラメータを補正することによって前記第３角速度に関するパラメータを算出し、前記線速度制限基準より前記第３線速度に関するパラメータがより大きい場合に前記第３線速度に関するパラメータが前記線速度制限基準で制限されるように補正する段階を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記（ｃ）段階で、前記ロボットの速度をフィードバックして提供するフィードバック制御ループを利用して前記ロボットの移動を制御する、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

請求項１に記載された方法を実行するためのコンピュータプログラムを記録した、非一過性のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

【請求項8】

ロボットの移動を制御するためのシステムであって、
ロボットが移動するにつれて特定される第１線速度に関するパラメータおよび第１角速度に関するパラメータを、求心加速度を制限するための第１制限モデルに入力して補正することによって第２線速度に関するパラメータおよび第２角速度に関するパラメータを算出し、前記第２線速度に関するパラメータおよび前記第２角速度に関するパラメータを、線速度を制限するための第２制限モデルおよび角速度を制限するための第３制限モデルのうち少なくとも一つに入力して補正することによって第３線速度に関するパラメータおよび第３角速度に関するパラメータを算出する補正パラメータ算出部、および
前記第３線速度に関するパラメータおよび前記第３角速度に関するパラメータに基づいて前記ロボットの移動を制御するロボット移動管理部を含む、システム。

【請求項9】

前記補正パラメータ算出部は、前記第１線速度に関するパラメータおよび前記第１角速度に関するパラメータに基づいて第１求心加速度を算出し、前記第１制限モデルから特定される求心加速度制限基準と前記第１求心加速度とを比較して算出される差を利用して前記第１線速度に関するパラメータおよび前記第１角速度に関するパラメータをそれぞれ補正することによって、前記第２線速度に関するパラメータおよび前記第２角速度に関するパラメータを算出する、請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

前記第２線速度に関するパラメータおよび前記第２角速度に関するパラメータが前記第２制限モデルに入力変数として入力され、前記第２制限モデルから出力される出力変数が第３制限モデルに入力変数として入力される、請求項８に記載のシステム。

【請求項11】

前記補正パラメータ算出部は、前記第２制限モデルから特定される線速度制限基準と前記第２線速度に関するパラメータとを比較して算出される差を利用して前記第２角速度に関するパラメータを補正することによって前記第３角速度に関するパラメータを算出し、前記線速度制限基準より前記第２線速度に関するパラメータがより大きい場合に前記第２線速度に関するパラメータを前記線速度制限基準で制限されるように補正し、前記第３制限モデルから特定される角速度制限基準と前記第３角速度に関するパラメータとを比較して算出される差を利用して前記第２線速度に関するパラメータまたは前記線速度制限基準で制限されるように補正された前記第２線速度に関するパラメータを補正することによって前記第３線速度に関するパラメータを算出し、前記角速度制限基準より前記第３角速度に関するパラメータがより大きい場合に前記第３角速度に関するパラメータが前記角速度制限基準で制限されるように補正する、請求項８に記載のシステム。

【請求項12】

前記補正パラメータ算出部は、前記第３制限モデルから特定される角速度制限基準と前記第２角速度に関するパラメータとを比較して算出される差を利用して前記第２線速度に関するパラメータを補正することによって前記第３線速度に関するパラメータを算出し、前記角速度制限基準より前記第２角速度に関するパラメータがより大きい場合に前記第２角速度に関するパラメータを前記角速度制限基準で制限されるように補正し、前記第２制限モデルから特定される線速度制限基準と前記第３線速度に関するパラメータとを比較して算出される差を利用して前記第２角速度に関するパラメータまたは前記角速度制限基準で制限されるように補正された前記第２角速度に関するパラメータを補正することによって前記第３角速度に関するパラメータを算出し、前記線速度制限基準より前記第３線速度に関するパラメータがより大きい場合に前記第３線速度に関するパラメータが前記線速度制限基準で制限されるように補正する、請求項８に記載のシステム。

【請求項13】

前記ロボット移動管理部は、前記ロボットの速度をフィードバックして提供するフィードバック制御ループを利用して前記ロボットの移動を制御する、請求項８に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はロボットの移動を制御するための方法、システムおよび非一過性のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

ロボットは難しい作業や反復的な操作などを自動化して遂行できるため、多様な分野で人間の代わりにまたは補助するのに活用されている。最近、このようなロボットの移動制御に関する多様な研究が進行されている。

【0003】

これに関する従来技術の一例として、特許文献１に開示された技術が挙げられるが、これによると、ステレオカメラを具備する移動ロボットにおいて、移動ロボットが目標物を追従しながら映像を取得し、その取得した映像を所定の信号に処理する過程と、前記映像を利用して目標物までの距離情報を取得する過程と、前記距離情報を第１停止領域と比較して前記移動ロボットを停止または移動させ、停止領域を可変させて前記距離情報を第２停止領域と比較し、その比較結果に基づいた可変速度プロファイルを生成して移動ロボットを停止させる過程を遂行することを特徴とする、移動ロボットの停止制御方法が紹介されている。

【0004】

前記のような従来技術をはじめ、これまで紹介された技術によると、ロボットの移動を制御するために、それと関連した線速度や角速度を個別的に制御したり線速度のみを制御していたため、ロボットの移動が不自然であったり急制動が発生する場合が多かったのであり、これはロボットが運搬したり積載している客体（例えば、飲食）をこぼしたり、ロボットの全体的な姿勢を不安定にさせる要因となった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】韓国登録特許公報第１０－１２４０２５９号

【0006】

そこで、本発明者等は、ロボットの移動に関連したパラメータ（例えば、求心加速度、線速度、角速度など）を制御するモデルを直列連結して順次制限条件（ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）を付与することによって、該当ロボットの移動を自然でありながらも効率的に制御できる新規かつ進歩した技術を提案するところである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、前述した従来技術の問題点をすべて解決することをその目的とする。

【0008】

また、本発明は、ロボットが安定的であり、滑らかで自然に移動できるように制御することをその目的とする。

【0009】

また、本発明は、ロボットまたはそのロボットが運送または積載している客体（例えば、カップ、器、飲食など）に対して及ぼす影響（例えば、慣性）を最小化することをさらに他の目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

前記目的を達成するための本発明の代表的な構成は次の通りである。

【0011】

本発明の一態様によると、ロボットの移動を制御するための方法であって、（ａ）ロボットが移動するにつれて特定される第１線速度（ｌｉｎｅａｒ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）に関するパラメータおよび第１角速度（ａｎｇｕｌａｒ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）に関するパラメータを、求心加速度を制限するための第１制限モデルに入力して補正することによって第２線速度に関するパラメータおよび第２角速度に関するパラメータを算出する段階、（ｂ）前記第２線速度に関するパラメータおよび前記第２角速度に関するパラメータを、線速度を制限するための第２制限モデルおよび角速度を制限するための第３制限モデルのうち少なくとも一つに入力して補正することによって第３線速度に関するパラメータおよび第３角速度に関するパラメータを算出する段階、および（ｃ）前記第３線速度に関するパラメータおよび前記第３角速度に関するパラメータに基づいて前記ロボットの移動を制御する段階を含む方法が提供される。

【0012】

本発明の他の態様によると、ロボットの移動を制御するためのシステムであって、ロボットが移動するにつれて特定される第１線速度に関するパラメータおよび第１角速度に関するパラメータを、求心加速度を制限するための第１制限モデルに入力して補正することによって第２線速度に関するパラメータおよび第２角速度に関するパラメータを算出し、前記第２線速度に関するパラメータおよび前記第２角速度に関するパラメータを、線速度を制限するための第２制限モデルおよび角速度を制限するための第３制限モデルのうち少なくとも一つに入力して補正することによって第３線速度に関するパラメータおよび第３角速度に関するパラメータを算出する補正パラメータ算出部、および前記第３線速度に関するパラメータおよび前記第３角速度に関するパラメータに基づいて前記ロボットの移動を制御するロボット移動管理部を含むシステムが提供される。

【0013】

この他にも、本発明を具現するための他の方法、他のシステムおよび前記方法を実行するためのコンピュータプログラムを記録した非一過性のコンピュータ読み取り可能な記録媒体がさらに提供される。

【発明の効果】

【0014】

本発明によると、ロボットが安定的であり、滑らかで自然に移動できるように制御することができる。

【0015】

また、本発明によると、ロボットまたはそのロボットが運送または積載している客体（例えば、カップ、器、飲食など）に対して及ぼす影響（例えば、慣性）を最小化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施例によりロボットの移動を制御するための全体システムの構成を概略的に示す図面。

【図2】本発明の一実施例に係るロボット移動制御システムの内部構成を例示的に示す図面。

【図3】本発明の一実施例によりロボットの移動を制御する過程を例示的に示す図面。

【図4】本発明の一実施例によりロボットの移動を制御する過程を例示的に示す図面。

【図5】本発明の一実施例によりロボットの移動を制御する過程を例示的に示す図面。

【図6】本発明の一実施例によりロボットの移動を制御する過程を例示的に示す図面。

【図7】本発明の一実施例によりロボットの移動を制御する過程を例示的に示す図面。

【図8】本発明の一実施例によりロボットの移動を制御する過程を例示的に示す図面。

【図9】本発明の一実施例に係るロボットの構造を例示的に示す図面。

【図10】本発明の一実施例に係るロボットの構造を例示的に示す図面。

【発明を実施するための形態】

【0017】

後述する本発明に対する詳細な説明は、本発明が実施され得る特定の実施例を例示として図示する添付図面を参照する。このような実施例は当業者が本発明を実施できる程度に充分かつ詳細に説明される。本発明の多様な実施例は互いに異なるが互いに排他的である必要はないことが理解されるべきである。例えば、本明細書に記載されている特定の形状、構造および特性は、本発明の精神と範囲を逸脱することなく一実施例から他の実施例に変更されて具現され得る。また、それぞれの実施例内の個別の構成要素の位置または配置も本発明の精神と範囲を逸脱することなく変更され得ることが理解されるべきである。したがって、後述する詳細な説明は限定的な意味で行われるものではなく、本発明の範囲は特許請求の範囲の請求項が請求する範囲およびそれと均等なすべての範囲を包括するものと理解されるべきである。図面で類似する参照符号は多様な側面にわたって同一または類似する構成要素を示す。

【0018】

以下では、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるようにするために、本発明のいくつかの好ましい実施例に関して添付された図面を参照して詳細に説明する。

【0019】

全体システムの構成
図１は、本発明の一実施例によりロボットの移動を制御するための全体システムの構成を概略的に示す図面である。

【0020】

図１に図示された通り、本発明の一実施例に係る全体システムは、通信網１００、ロボット移動制御システム２００およびロボット３００を含むことができる。

【0021】

まず、本発明の一実施例によると、通信網１００は有線通信や無線通信のような通信の様態にかかわらず構成され得、近距離通信網（ＬＡＮ；Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、都市圏通信網（ＭＡＮ；Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、広域通信網（ＷＡＮ；Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の多様な通信網で構成され得る。好ましくは、本明細書における通信網１００は公知のインターネットまたはワールドワイドウェブ（ＷＷＷ；Ｗｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂ）であり得る。しかし、通信網１００は、これに限定されず、公知の有無線データ通信網、公知の電話網、または公知の有無線テレビジョン通信網をその少なくとも一部において含んでもよい。

【0022】

例えば、通信網１００は無線データ通信網であって、ワイファイ（ＷｉＦｉ）通信、ワイファイダイレクト（ＷｉＦｉ－Ｄｉｒｅｃｔ）通信、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ；Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）通信、ブルートゥース（登録商標）通信（さらに具体的には、低電力ブルートゥース（ＢＬＥ；Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ）通信）、赤外線通信、超音波通信などのような従来の通信方法を、少なくともその一部分において具現するものであり得る。

【0023】

次いで、本発明の一実施例に係るロボット移動制御システム２００は、通信網１００を介して後述するロボット３００と通信を遂行することができ、ロボット３００が移動するにつれて特定される第１線速度（ｌｉｎｅａｒ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）に関するパラメータおよび第１角速度（ａｎｇｕｌａｒ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）に関するパラメータを、求心加速度を制限するための第１制限モデルに入力して補正することによって第２線速度に関するパラメータおよび第２角速度に関するパラメータを算出し、第２線速度に関するパラメータおよび第２角速度に関するパラメータを、線速度を制限するための第２制限モデルおよび角速度を制限するための第３制限モデルのうち少なくとも一つに入力して補正することによって第３線速度に関するパラメータおよび第３角速度に関するパラメータを算出し、第３線速度に関するパラメータおよび第３角速度に関するパラメータに基づいてロボット３００の移動を制御する機能を遂行することができる。

【0024】

一方、ロボット移動制御システム２００について前記のように説明したが、このような説明は例示的なものであって、ロボット移動制御システム２００に要求される機能や構成要素の少なくとも一部が、必要に応じて後述するロボット３００または外部システム（図示されず）内で実現されるか、ロボット３００または外部システム内に含まれ得ることは当業者に自明である。また、場合によっては、ロボット移動制御システム２００のすべての機能とすべての構成要素が、ロボット３００内ですべて実現されるか、ロボット３００内にすべて含まれてもよい。

【0025】

次いで、本発明の一実施例に係るロボット３００は、通信網１００を介してロボット移動制御システム２００と通信することができ、使用者による操作がなくても所定の機能や付与された作業（例えば、飲食のサービング、容器の回収など）を自律的に遂行できる機器であって、客体（例えば、飲食トレイ）のローディングおよびアンローディングのためのモジュール（例えば、グラブ、ロボットアームモジュールなど）、周辺の映像を取得するための映像モジュール（例えば、可視光線カメラ、赤外線カメラなど）およびロボット３００の移動のための駆動モジュール（例えば、モータなど）のうち、少なくとも一つのモジュールを含むことができる。例えば、このようなロボット３００は案内ロボット、運搬ロボット、清掃ロボット、医療ロボット、エンターテインメントロボット、ペットロボットおよび無人飛行ロボットのうち、少なくとも一つと類似する特性や機能を有するロボットであり得る。

【0026】

一方、本発明の一実施例によると、ロボット３００にはロボット３００の移動を制御するためのアプリケーションが含まれていてもよい。このようなアプリケーションはロボット移動制御システム２００または外部のアプリケーション配布サーバー（図示されず）からダウンロードされたものであり得る。

【0027】

ロボット移動制御システムの構成
以下では、本発明の具現のために重要な機能を遂行するロボット移動制御システム２００の内部構成および各構成要素の機能について詳察する。

【0028】

図２は、本発明の一実施例に係るロボット移動制御システム２００の内部構成を例示的に示す図面である。

【0029】

図２を参照すると、本発明の一実施例に係るロボット移動制御システム２００は、補正パラメータ算出部２１０、ロボット移動管理部２２０、通信部２３０および制御部２４０を含むことができる。本発明の一実施例によると、補正パラメータ算出部２１０、ロボット移動管理部２２０、通信部２３０および制御部２４０は、そのうち少なくとも一部が外部システム（図示されず）と通信するプログラムモジュールであり得る。このようなプログラムモジュールは、運営システム、アプリケーションモジュールおよびその他のプログラムモジュールの形態でロボット移動制御システム２００に含まれ得、物理的には多様な公知の記憶装置上に保存され得る。また、このようなプログラムモジュールは、ロボット移動制御システム２００と通信可能な遠隔記憶装置に保存されてもよい。一方、このようなプログラムモジュールは、本発明により後述する特定の業務を遂行したり特定の抽象データの類型を実行するルーチン、サブルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを包括するが、これに制限されはしない。

【0030】

まず、本発明の一実施例に係る補正パラメータ算出部２１０は、ロボット３００が移動するにつれて特定される第１線速度（ｌｉｎｅａｒ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）に関するパラメータおよび第１角速度（ａｎｇｕｌａｒ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）に関するパラメータを、求心加速度を制限するための第１制限モデルに入力して補正することによって第２線速度に関するパラメータおよび第２角速度に関するパラメータを算出することができる。本発明の一実施例によると、補正パラメータ算出部２１０はロボット３００が移動する場合に該当ロボット３００に含まれるか相互に連動する映像感知センサ、加速度センサジャイロセンサのようなセンサモジュールを利用して、第１線速度（ｌｉｎｅａｒ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）に関するパラメータおよび第１角速度（ａｎｇｕｌａｒ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）に関するパラメータを取得することができる。

【0031】

例えば、補正パラメータ算出部２１０はロボット３００の第１線速度に関するパラメータおよび第１角速度に関するパラメータに基づいて第１求心加速度を算出することができ、第１制限モデルから特定される求心加速度制限基準と第１求心加速度とを比較して算出される差を利用して、第１線速度に関するパラメータおよび第１角速度に関するパラメータをそれぞれ補正することによって、第２線速度に関するパラメータおよび第２角速度に関するパラメータを算出することができる。本発明の一実施例に係る第１制限モデルは求心加速度に基づいてその制限基準が動的に特定され得るモデルであって、例えば、求心加速度とその制限基準が階段の形態、比例の形態などの対応関係（例えば、求心加速度を横軸に示し、制限基準を縦軸に示す場合に、そのグラフの形態が階段の形態または比例の形態である関係）を有するように動的に決定されるモデルであり得る。

【0032】

より具体的には、図３を参照すると、補正パラメータ算出部２１０は、第１線速度に関するパラメータ３４１および第１角速度に関するパラメータ３４２に基づいて算出される第１求心加速度３５０と第１制限モデル３６０から特定される求心加速度制限基準とを比較して、第１求心加速度３５０および求心加速度制限基準の間の差に基づいて補正値３７０を算出し、その補正値３７０を利用して第１線速度に関するパラメータ３４１および第１角速度に関するパラメータ３４２に対する演算（例えば、スケーリング）をそれぞれ遂行することによって、第２線速度に関するパラメータ３４３および第２角速度に関するパラメータ３４４を算出することができる。

【0033】

また、補正パラメータ算出部２１０は第２線速度に関するパラメータおよび第２角速度に関するパラメータを、線速度を制限するための第２制限モデルおよび角速度を制限するための第３制限モデルのうち少なくとも一つに入力して補正することによって第３線速度に関するパラメータおよび第３角速度に関するパラメータを算出することができる。本発明の一実施例に係る第２制限モデルは線速度に基づいてその制限基準が動的に特定され得るモデルであって、例えば、線速度とその制限基準が階段の形態、比例の形態などの対応関係（例えば、線速度を横軸に示し、制限基準を縦軸に示す場合に、そのグラフの形態が階段の形態または比例の形態である関係）を有するように動的に決定されるモデルであり得る。本発明の一実施例に係る第３制限モデルは角速度に基づいてその制限基準が動的に特定され得るモデルであって、例えば、角速度とその制限基準が階段の形態、比例の形態などの対応関係（例えば、角速度を横軸に示し、制限基準を縦軸に示す場合に、そのグラフの形態が階段の形態または比例の形態である関係）を有するように動的に決定されるモデルであり得る。

【0034】

例えば、補正パラメータ算出部２１０は、第２制限モデルから特定される線速度制限基準と第２線速度に関するパラメータとを比較して算出される差を利用して、第２角速度に関するパラメータを補正することによって第３角速度に関するパラメータを算出し、第２制限モデルから特定される線速度制限基準より第２線速度に関するパラメータがより大きい場合、第２線速度に関するパラメータが該当線速度制限基準で制限されるように補正することができる。また、補正パラメータ算出部２１０は、第３制限モデルから特定される角速度制限基準と第２角速度に関するパラメータとを比較して算出される差を利用して、第２線速度に関するパラメータを補正することによって第３線速度に関するパラメータを算出し、第３制限モデルから特定される角速度制限基準より第２角速度に関するパラメータがより大きい場合、第２角速度に関するパラメータが該当角速度制限基準で制限されるように補正することができる。

【0035】

他の例として、第２線速度に関するパラメータおよび第２角速度に関するパラメータが第２制限モデルに入力変数として入力され、第２制限モデルから出力される出力変数が第３制限モデルに入力変数として入力される場合に、補正パラメータ算出部２１０は、第２制限モデルから特定される線速度制限基準と第２線速度に関するパラメータとを比較して算出される差を利用して、第２角速度に関するパラメータを補正することによって第３角速度に関するパラメータを算出し、第２制限モデルから特定される線速度制限基準より第２線速度に関するパラメータがより大きい場合、第２線速度に関するパラメータを該当線速度制限基準で制限されるように補正することができる。その後、補正パラメータ算出部２１０は、第３制限モデルから特定される角速度制限基準と第３角速度に関するパラメータとを比較して算出される差を利用して、第２線速度に関するパラメータ（または前記制限されるように補正された第２線速度に関するパラメータ）を補正することによって第３線速度に関するパラメータを算出し、第３制限モデルから特定される角速度制限基準より第３角速度に関するパラメータがより大きい場合、第３角速度に関するパラメータが該当角速度制限基準で制限されるように補正することができる。

【0036】

さらに他の例として、第２線速度に関するパラメータおよび第２角速度に関するパラメータが第３制限モデルに入力変数として入力され、第３制限モデルから出力される出力変数が第２制限モデルに入力変数として入力される場合に、補正パラメータ算出部２１０は、第３制限モデルから特定される角速度制限基準と第２角速度に関するパラメータとを比較して算出される差を利用して、第２線速度に関するパラメータを補正することによって第３線速度に関するパラメータを算出し、第３制限モデルから特定される角速度制限基準より第２角速度に関するパラメータがより大きい場合、第２角速度に関するパラメータが該当角速度制限基準で制限されるように補正することができる。その後、補正パラメータ算出部２１０は、第２制限モデルから特定される線速度制限基準と第３線速度に関するパラメータとを比較して算出される差を利用して、第２角速度に関するパラメータ（または前記制限されるように補正された第２角速度に関するパラメータ）を補正することによって第３角速度に関するパラメータを算出し、第２制限モデルから特定される線速度制限基準より第３線速度に関するパラメータがより大きい場合、第３線速度に関するパラメータが該当線速度制限基準で制限されるように補正することができる。

【0037】

より具体的には、図４を参照すると、補正パラメータ算出部２１０は、第２制限モデル４１０から特定される線速度制限基準と第２線速度に関するパラメータ４０１とを比較して算出される差に基づいて補正値４２０を算出し、その補正値４２０を利用して第２角速度に関するパラメータ４０２に対する演算（例えば、スケーリング）を遂行することによって第３角速度に関するパラメータ４０４を算出し、第２制限モデル４１０から特定される線速度制限基準より第２線速度に関するパラメータ４０１がより大きい場合、第２線速度に関するパラメータ４０１が該当線速度制限基準で制限４０３されるように補正することができる。また、図５を参照すると、補正パラメータ算出部２１０は、第３制限モデル５１０から特定される角速度制限基準と第２角速度に関するパラメータ５０２とを比較して算出される差に基づいて補正値５２０を算出し、その補正値５２０を利用して第２線速度に関するパラメータ５０１に対する演算（例えば、スケーリング）を遂行することによって第３線速度に関するパラメータ５０３を算出し、第３制限モデル５１０から特定される角速度制限基準より第２角速度に関するパラメータ５０２がより大きい場合、第２角速度に関するパラメータ５０２が該当角速度制限基準で制限５０４されるように補正することができる。

【0038】

一方、前述した本発明に係る第１制限モデル、第２制限モデルおよび第３制限モデルは、ロボット３００の状況（ｃｏｎｔｅｘｔ）情報、ロボット３００の位置情報などに基づいて動的に決定されるモデルであり得、マシンラーニング（ｍａｃｈｉｎｅ ｌｅａｒｎｉｎｇ）またはディープラーニング（ｄｅｅｐ ｌｅａｒｎｉｎｇ）を含む人工知能（ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ；ＡＩ）を基盤として学習を遂行することによって特定されるモデルであり得る。

【0039】

次いで、ロボット移動管理部２２０は、補正パラメータ算出部２１０により算出される第３線速度に関するパラメータおよび第３角速度に関するパラメータに基づいてロボット３００の移動を制御することができる。

【0040】

例えば、ロボット移動管理部２２０は、ロボット３００の線速度および角速度が第３線速度に関するパラメータおよび第３角速度に関するパラメータに基づいて特定される線速度および角速度で制限され得るようにロボット３００の移動を制御することができる。

【0041】

より具体的には、図６を参照すると、ロボット移動管理部２２０は、ロボット３００の線速度および角速度が第３線速度に関するパラメータおよび第３角速度に関するパラメータに基づいて特定される線速度および角速度で制限され得るようにロボット３００の加速配る制限するハードリミッター（ｈａｒｄ ｌｉｍｉｔｅｒ）６０１およびフィードバック制御ループ６０２を利用してロボット３００の移動を制御することができる。例えば、ロボット移動管理部２２０はハードリミッター（ｈａｒｄ ｌｉｍｉｔｅｒ）６０１を利用してロボット３００の速度を調節し、フィードバック制御ループ６０２を利用してその調節される速度をフィードバックして提供することによってロボット３００の移動を制御することができる。

【0042】

次いで、本発明の一実施例によると、通信部２３０は補正パラメータ算出部２１０およびロボット移動管理部２２０からの／へのデータの送受信を可能とさせる機能を遂行することができる。

【0043】

最後に、本発明の一実施例によると、制御部２４０は補正パラメータ算出部２１０、ロボット移動管理部２２０および通信部２３０間のデータの流れを制御する機能を遂行することができる。すなわち、本発明に係る制御部２４０は、ロボット移動制御システム２００の外部からの／へのデータの流れまたはロボット移動制御システム２００の各構成要素間のデータの流れを制御することによって、補正パラメータ算出部２１０、ロボット移動管理部２２０および通信部２３０でそれぞれ固有の機能を遂行するように制御することができる。

【0044】

図７は、本発明の一実施例によりロボット３００の移動を制御する過程を例示的に示す図面である。

【0045】

図７を参照すると、ロボット３００が移動するにつれて特定される第１線速度に関するパラメータ７０１および第１角速度に関するパラメータ７０２が求心加速度を制限するための第１制限モデル７１０に入力変数として入力され、第１制限モデル７１０から出力される出力変数７１１、７１２が第２制限モデル７２０に入力変数として入力され、第２制限モデル７２０から出力される出力変数７２１、７２２が第３制限モデル７３０に入力変数として入力される状況を仮定することができる。

【0046】

まず、ロボット３００が移動するにつれて特定される第１線速度に関するパラメータ７０１および第１角速度に関するパラメータ７０２を第１制限モデル７１０に入力して補正することによって第２線速度に関するパラメータ７１１および第２角速度に関するパラメータ７１２が算出され得る。

【0047】

その後、第２制限モデル７２０から特定される線速度制限基準と第２線速度に関するパラメータ７２１とを比較して算出される差を利用して、第２角速度に関するパラメータ７１２を補正することによって第３角速度に関するパラメータ７２２が算出され、第２制限モデル７２０から特定される線速度制限基準より第２線速度に関するパラメータ７１１がより大きい場合、第２線速度に関するパラメータ７１１が該当線速度制限基準で制限されるように補正された第２線速度に関するパラメータ７２１が算出され得る。

【0048】

その後、第３制限モデル７３０から特定される角速度制限基準と第３角速度に関するパラメータ７２２とを比較して算出される差を利用して前記補正された第２線速度に関するパラメータ７２１を補正することによって第３線速度に関するパラメータ７３１を算出し、第３制限モデル７３０から特定される角速度制限基準より第３角速度に関するパラメータ７２２がより大きい場合、第３角速度に関するパラメータ７２２が該当角速度制限基準で制限されるように補正された第３角速度に関するパラメータ７３２が算出され得る。

【0049】

その後、ロボット３００の線速度および角速度が、前記第３線速度に関するパラメータ７３１に基づいて特定される線速度および前記補正された第３角速度に関するパラメータ７３２に基づいて特定される角速度でそれぞれ制限されるように調節７４１、７５１することによって、ロボット３００の移動を制御することができる。前記のようにロボット３００の線速度および角速度を調節するために、線速度成形フィルタ７４０および角速度成形フィルタ７５０をそれぞれ利用することができる。

【0050】

図８は、本発明の一実施例によりロボット３００の移動を制御する他の過程を例示的に示す図面である。

【0051】

図８を参照すると、本発明の一実施例によりロボット３００の移動を制御するために、ロボット移動制御システム２００が制御命令処理システム４００および安全制御システム５００と相互に連動する状況を示した図面である。

【0052】

本発明の一実施例に係る制御命令処理システム４００は、通信網１００を介してロボット移動制御システム２００、ロボット３００および安全制御システム５００と通信を遂行することができ、ロボット３００に対して入力される複数の制御命令それぞれのタイムアウト期間（ｔｉｍｅｏｕｔ ｄｕｒａｔｉｏｎ）および優先順位（ｐｒｉｏｒｉｔｙ）を参照して制御命令を処理（例えば、活性化または非活性化）する機能を遂行することができる。例えば、制御命令処理システム４００は、複数のチャネルを通じて入力されるロボット３００の移動と関連した複数の制御命令に基づいて制御命令の活性化に関する優先順位を決定し、その決定される優先順位またはそれより高い優先順位の制御命令を活性化させ、活性化される制御命令の優先順位より低い順位の制御命令を非活性化させたり無視することができる。また、制御命令処理システム４００は現在活性化された制御命令の優先順位より高い優先順位に該当する制御命令が入力されると、その入力される制御命令が先に活性化されるようにすることができる。また、制御命令処理システム４００は活性化した制御命令のタイムアウト期間が経過すると、該当制御命令の優先順位を低くしたり（または該当優先順位を「ｅｍｐｔｙ」に設定したり）、該当制御命令を非活性化させて他の制御命令が活性化されるようにすることができる。一方、制御命令処理システム４００は制御命令を対象にタイムアウト期間が経過したか否かを判断するために、所定のタイマー（例えば、カウントダウンウォッチドッグ（ｃｏｕｎｔｄｏｗｎ ｗａｔｃｈｄｏｇ）タイマー）を含んでもよい。

【0053】

また、本発明の一実施例に係る安全制御システム５００は、通信網１００を介してロボット移動制御システム２００、ロボット３００および制御命令処理システム４００と通信を遂行することができ、ロボット３００の衝突の有無を感知してロボット３００に対して停止命令を発生させる機能を遂行することができる。例えば、安全制御システム５００は、ロボット３００の撮影モジュール（例えば、３Ｄカメラ）またはスキャナモジュール（例えば、ライダー（ＬＩＤＡＲ）センサ）に基づいて、ロボット３００の経路上に障害物が探知されると、ロボット３００の速度（例えば、線速度）および最大減速限界（例えば、これはロボット３００の制動能力および場所の摩擦特性に基づいて特定され得る）に基づいて、安全停止距離（ｓａｆｅ ｓｔｏｐｐｉｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ）（例えば、ロボットの線速度および最大減速限界に基づいて特定される制動距離と所定のバッファー距離の和）を算出し、その安全停止距離とロボット３００および障害物間の距離を参照して停止命令を発生させることができる。このような停止命令は例えば、ロボット３００のペイロード客体（例えば、飲食）がこぼれることを防止し、ロボット３００が障害物と衝突する前に停止できるようにロボット３００を次第に減速させる命令であり得る。一方、安全制御システム５００はロボット３００の安全停止距離よりロボット３００および障害物間の距離が小さくなると、ロボット３００の速度が０となるように非常停止命令を発生させることができる。

【0054】

一方、制御命令処理システム４００および安全制御システム５００について前記のように説明されたが、このような説明は例示的なものであって、制御命令処理システム４００および安全制御システム５００に要求される機能や構成要素の少なくとも一部が、必要に応じてロボット移動制御システム２００内で具現（例えば、この場合、該当構成要素はロボット移動制御システム２００の制御命令処理部または安全制御部と命名され得る）されたり、別個のシステムで構成されてもよいことは当業者に自明である。

【0055】

本発明の一実施例によりロボット３００の移動を制御する他の過程を詳察すると、まずロボット３００に対して速度と関連した複数の制御命令が入力され、その複数の制御命令それぞれのタイムアウト期間および優先順位を参照して制御命令が処理され得る。

【0056】

この場合、ロボット３００の撮影モジュール（例えば、３Ｄカメラ）またはスキャナモジュール（例えば、ライダーセンサ）に基づいて該当ロボット３００の経路上に障害物が探知されると、ロボット３００の速度（例えば、線速度および角速度）および最大減速限界に基づいて安全停止距離が算出され、安全停止距離とロボット３００および障害物の間の距離を参照して停止命令が発生し得る。このような停止命令は複数の制御命令のうち優先順位が最も高く設定され得る。

【0057】

その後、ロボット３００が移動するにつれて特定される第１線速度に関するパラメータおよび第１角速度に関するパラメータを、求心加速度を制限するための第１制限モデルに入力して補正することによって第２線速度に関するパラメータおよび第２角速度に関するパラメータが算出され、第２線速度に関するパラメータおよび第２角速度に関するパラメータを、線速度を制限するための第２制限モデルおよび角速度を制限するための第３制限モデルのうち少なくとも一つに入力して補正することによって第３線速度に関するパラメータおよび第３角速度に関するパラメータが算出され、第３線速度に関するパラメータおよび第３角速度に関するパラメータに基づいてロボット３００が減速され得る。この場合、ロボットが移動するにつれて特定される第１線速度に関するパラメータおよび第１角速度に関するパラメータから第３線速度に関するパラメータおよび第３角速度に関するパラメータが算出され、第３線速度に関するパラメータおよび第３角速度に関するパラメータに基づいてロボット３００の減速がなされる過程が繰り返し遂行されることによってロボット３００の速度が徐々に減少し得、これを通じてロボット３００のペイロード客体がこぼれることを防止し、ロボット３００が障害物と衝突する前に安全かつ滑らかに停止できるようになる。

【0058】

ロボットの構成
本発明の一実施例に係るロボット３００は、案内ロボット、サービングロボット、運搬ロボット、清掃ロボット、医療ロボット、エンターテインメントロボット、ペットロボットおよび無人飛行ロボットのうち少なくとも一つが遂行する作業と類似する作業を遂行するロボットであり得、このために各作業に符合する多様な形状で具現され得る。

【0059】

図９を参照すると、ロボット３００は本体９１０、駆動部９２０およびプロセッサ９３０を含んで構成され得る。

【0060】

例えば、本発明の一実施例に係る本体９１０には、運送対象客体または回収対象客体を積載するための少なくとも一つの積載空間が含まれ得る。本発明の一実施例に係るこのような運送対象客体および回収対象客体は移動され得るすべての類型物を総称する概念であって、例えば、事物、動物、人などを含む概念であり得る。例えば、運送対象客体は飲食物であり、回収対象客体は該当飲食物が入っている容器であり得る。

【0061】

図１０を参照すると、例えばロボット３００がサービングロボットである場合に、運送対象客体の提供および回収対象客体の回収のための第１空間１０１０および第２空間１０２０を含むことができる。また、ロボット３００は着脱式の柱を通じて提供される拡張空間である第３空間１０３０をさらに含むことができ、必要に応じて拡張空間をさらに追加することによってより多くの積載空間を具備することができる。また、ロボット３００は運送対象客体または回収対象客体専用のトレイ１０４０をさらに含んでもよい。例えば、トレイ１０４０は上から見た時、その上面に複数個の円形の溝が形成された構成を有し得る。それぞれの円形溝は、飲み物が入ったカップの下部が載置されてある程度容易に固定されるように形成され得る。このような円形溝の大きさは多様であり得る。また、ロボット３００の第１空間１０１０の下部には、ロボット３００の側面を通じて取り出され得る第４空間１０５０がさらに含まれ得る。本発明の一実施例に係る第４空間１０５０はその内部に空いた空間が形成されており、側面は閉塞され、上面は開放され、下面は閉塞されている、籠と類似する形態を有し得る。ただし、本発明に係るロボット３００の積載空間は前記の内容に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲内で他の形態の積載空間等で多様に具現され得る。

【0062】

一方、本体９１０には周辺の映像および障害物情報を取得するための撮影モジュール（例えば、可視光線カメラ、赤外線カメラなど）（図示されず）およびスキャナモジュール（例えば、ライダー（ＬＩＤＡＲ）センサ）がさらに含まれ得る。

【0063】

次いで、本発明の一実施例に係る駆動部９２０は、本体９１０を他の地点に移動させるためのモジュールまたは運送対象客体および回収対象客体をローディングおよびアンローディングするためのモジュールを含んで構成され得る。

【0064】

例えば、駆動部９２０は、本体９１０を他の地点に移動させるためのモジュールとして、電気式、機械式、または油圧式で駆動される車輪、プロペラなどに関するモジュールなどを含むことができ、運送対象客体および回収対象客体をローディングおよびアンローディングするためのモジュールとして、運送対象客体および回収対象客体を装着して運搬するためのロボットアームモジュールなどを含むことができる。

【0065】

次いで、本発明の一実施例に係るプロセッサ９３０は、駆動部９２０と電気的に連結されて駆動部９２０を制御する機能を遂行することができ（外部システムとの通信のための通信モジュールをさらに含んでもよい）、例えば、プログラム内に含まれたコードまたは命令で表現された機能を遂行するために物理的に構造化された回路を有する、ハードウェアに内蔵されたデータ処理装置を意味し得る。例えば、このようにハードウェアに内蔵されたデータ処理装置は、マイクロ・プロセッサ（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、中央処理装置（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）、プロセッサコア（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ ｃｏｒｅ）、マルチプロセッサ（ｍｕｌｔｉｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）等の処理装置を含むことができる。

【0066】

また、プロセッサ９３０は、本発明に係るロボット移動制御システム２００の補正パラメータ算出部２１０およびロボット移動管理部２２０のうち少なくとも一つの機能を含むことができ（例えば、該当機能がモジュール化されて含まれ得る）、ロボット移動制御システム２００の補正パラメータ算出部２１０およびロボット移動管理部２２０のうち少なくとも一つの機能が含まれる外部システム（図示されず）との通信を通じて駆動部９２０を制御する機能を遂行してもよい。

【0067】

具体的には、プロセッサ９３０は、ロボット３００が移動するにつれて特定される第１線速度に関するパラメータおよび第１角速度に関するパラメータを、求心加速度を制限するための第１制限モデルに入力して補正することによって第２線速度に関するパラメータおよび第２角速度に関するパラメータを算出し、第２線速度に関するパラメータおよび第２角速度に関するパラメータを、線速度を制限するための第２制限モデルおよび角速度を制限するための第３制限モデルのうち少なくとも一つに入力して補正することによって第３線速度に関するパラメータおよび第３角速度に関するパラメータを算出し、第３線速度に関するパラメータおよび第３角速度に関するパラメータに基づいてロボット３００の移動を制御する機能を遂行することができる。

【0068】

以上で説明された本発明に係る実施例は、多様なコンピュータ構成要素を通じて実行され得るプログラム命令語の形態で具現されて、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録され得る。前記コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、プログラム命令語、データファイル、データ構造などを単独でまたは組み合わせて含むことができる。前記コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されるプログラム命令語は、本発明のために特別に設計されて構成されたものであるか、コンピュータソフトウェア分野の当業者に公知となって使用可能なものであり得る。コンピュータ読み取り可能な記録媒体の例には、ハードディスク、フロッピーディスクおよび磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭおよびＤＶＤのような光記録媒体、フロプティカルディスク（ｆｌｏｐｔｉｃａｌ ｄｉｓｋ）のような磁気－光媒体（ｍａｇｎｅｔｏ－ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅｄｉｕｍ）、およびＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのような、プログラム命令語を保存し実行するように特別に構成されたハードウェア装置が含まれる。プログラム命令語の例には、コンパイラによって作られるような機械語コードだけでなく、インタープリタなどを使ってコンピュータによって実行され得る高級言語コードも含まれる。ハードウェア装置は本発明に係る処理を遂行するために，一つ以上のソフトウェアモジュールで変更され得、その逆も同様である。

【0069】

以上、本発明を具体的な構成要素などのような特定の事項と限定された実施例および図面によって説明したが、これは本発明のより全般的な理解を助けるために提供されたものに過ぎず、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であればこのような記載から多様な修正と変更を試みることができる。

【0070】

したがって、本発明の思想は前記説明された実施例に限定されて定められてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、その特許請求の範囲と均等なまたはこれから等価的に変更されたすべての範囲は本発明の思想の範疇に属するものと言える。

【符号の説明】

【0071】

１００ 通信網
２００ ロボット移動制御システム
２１０ 補正パラメータ算出部
２２０ ロボット移動管理部
２３０ 通信部
２４０ 制御部
３００ ロボット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】