(57)【要約】【課題】絶対方位角を利用したロボット及びこれを利用したマップ作成方法を提供する。【解決手段】所定の基準軸に対して本体が指向している方向を表わす絶対方位角を用いて本体の移動方向を制御する制御部及び制御部の制御によって本体を移動させる駆動部を含む絶対方位角を利用する。【選択図】図５
2007310866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の基準軸に対して本体が指向している方向を表わす絶対方位角を用いて前記本体の移動方向を制御する制御部と、
前記制御部の制御によって前記本体を移動させる駆動部と、を含むことを特徴とする絶対方位角を利用したロボット。
【請求項２】
前記本体の移動経路に沿ってマップを作成するドローイング部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の絶対方位角を利用したロボット。
【請求項３】
前記制御部は、前記ドローイング部が前記マップを作成する以前に前記本体の側方に位置する障害物の絶対方位角によって前記本体を回転させて前記本体の側方に位置する障害物と平行にし、前記障害物の絶対方位角は前記本体の側方に位置する障害物が前記基準軸に対して指向している方向を表わすことを特徴とする請求項２に記載の絶対方位角を利用したロボット。
【請求項４】
前記障害物の絶対方位角は、所定時間の間に測定された前記絶対方位角の平均値から前記本体と前記本体の側方に位置する障害物との間に形成される角度を差引いた値で測定されることを特徴とする請求項３に記載の絶対方位角を利用したロボット。
【請求項５】
前記マップは、グリッドマップや前記ドローイング部が前記グリッドマップを所定の方法を通じてスムージング処理した幾何学的模型のマップであることを特徴とする請求項２に記載の絶対方位角を利用したロボット。
【請求項６】
前記制御部は、前記本体と前記側方または前方に位置する障害物との間の所定距離の範囲にあるように所定方向に前記本体の進行方向を９０°回転させて制御することを特徴とする請求項１に記載の絶対方位角を利用したロボット。
【請求項７】
前記制御部は、前記本体の側方に位置する障害物と前記本体との間の距離が第１閾値を超過するか、前記本体の前方に位置する障害物と前記本体との間の距離が第２閾値未満である場合、前記本体の進行方向を９０°回転させることを特徴とする請求項６に記載の絶対方位角を利用したロボット。
【請求項８】
前記本体の側方に位置する障害物と前記本体との間の距離情報を提供する第１センサーと、
前記本体の前方に位置する障害物と前記本体との間の距離情報を提供する第２センサーと、をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の絶対方位角を利用したロボット。
【請求項９】
前記第１センサーまたは前記第２センサーは、超音波センサー、赤外線センサー及びレーザーセンサーのうち少なくとも何れか一つを含むことを特徴とする請求項８に記載の絶対方位角を利用したロボット。
【請求項１０】
前記制御部は、前記本体の前方に位置する障害物と前記本体との間で衝突が発生した場合、前記本体の進行方向を９０°回転させることを特徴とする請求項６に記載の絶対方位角を利用したロボット。
【請求項１１】
前記本体の前方に位置する障害物と前記本体との間で衝突が発生したか否かを感知する接触感知センサーをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の絶対方位角を利用したロボット。
【請求項１２】
前記本体が指向している方向を表わす絶対方位角についての情報を提供するコンパス部と、
前記駆動部の動作を感知して前記本体の移動距離、移動速度及び回転角度についての情報のうち少なくとも何れか一つを提供するエンコーダ部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の絶対方位角を利用したロボット。
【請求項１３】
所定の基準軸に対して本体が指向している方向を表わす絶対方位角を用いて前記本体の移動方向を制御する段階と、
前記制御によって前記本体を移動させる段階と、を含むことを特徴とする絶対方位角を利用したロボットのマップ作成方法。
【請求項１４】
前記本体の移動経路に沿ってマップを作成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の絶対方位角を利用したロボットのマップ作成方法。
【請求項１５】
前記マップを作成する以前に、前記本体の側方に位置する障害物の絶対方位角によって前記本体を回転させて前記本体の側方に位置する障害物と平行にする段階をさらに含み、前記障害物の絶対方位角は前記本体の側方に位置する障害物が前記基準軸に対して指向している方向を表わすことを特徴とする請求項１４に記載の絶対方位角を利用したロボットのマップ作成方法。
【請求項１６】
前記障害物の絶対方位角は、所定時間の間に測定された前記絶対方位角の平均値から前記本体と前記本体の側方に位置する障害物との間に形成される角度を差引いた値で測定されることを特徴とする請求項１５に記載の絶対方位角を利用したロボットのマップ作成方法。
【請求項１７】
前記マップは、グリッドマップや前記グリッドマップを所定の方法を通じてスムージング処理した幾何学的模型のマップであることを特徴とする請求項１４に記載の絶対方位角を利用したロボットのマップ作成方法。
【請求項１８】
前記本体と前記側方または前方に位置する障害物との間の所定距離の範囲にあるように所定方向に前記本体の進行方向を９０°回転させて制御することを特徴とする請求項１３に記載の絶対方位角を利用したロボットのマップ作成方法。
【請求項１９】
前記本体の側方に位置する障害物と前記本体との間の距離が第１閾値を超過するか、前記本体の前方に位置する障害物と前記本体との間の距離が第２閾値未満である場合、前記本体の進行方向を９０°回転させることを特徴とする請求項１８に記載の絶対方位角を利用したロボットのマップ作成方法。
【請求項２０】
前記本体の側方に位置する障害物と前記本体との間の距離情報を提供する（ａ）段階と、
前記本体の前方に位置する障害物と前記本体との間の距離情報を提供する（ｂ）段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の絶対方位角を利用したロボットのマップ作成方法。
【請求項２１】
前記（ａ）段階または前記（ｂ）段階は、超音波センサー、赤外線センサー及びレーザーセンサーのうち少なくとも何れか一つを利用することを特徴とする請求項２０に記載の絶対方位角を利用したロボットのマップ作成方法。
【請求項２２】
前記本体の前方に位置する障害物と前記本体との間で衝突が発生した場合、前記本体の進行方向を９０°回転させることを特徴とする請求項１８に記載の絶対方位角を利用したロボットのマップ作成方法。
【請求項２３】
前記本体の前方に位置する障害物と前記本体との間で衝突が発生したか否かを感知する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の絶対方位角を利用したロボットのマップ作成方法。
【請求項２４】
前記本体が指向している方向を表わす絶対方位角についての情報を提供する段階と、
前記本体の移動距離、移動速度及び回転角度についての情報のうち少なくとも何れか一つを提供する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の絶対方位角を利用したロボットのマップ作成方法。
【請求項２５】
所定領域で移動経路に沿ってロボットを前進させる駆動部と、
前記ロボットが指向している方向を表わす絶対方位角についての情報を提供するコンパス部と、
前記ロボットと障害物との間の距離情報を提供するセンサー部と、
前記コンパス部及び前記センサー部から提供する情報を用いて所定時間の間に測定された前記ロボットが指向している絶対方位角の平均値から前記ロボットと前記ロボットの側方に位置した障害物との間に形成される角度を差引いた値で前記ロボットの側方に位置する障害物の絶対方位角を測定し、前記ロボットの側方に位置する障害物の絶対方位角によって前記ロボットを回転させて前記ロボットの側方に位置する障害物の絶対方位角と平行にし、前記ロボットの移動方向を制御する制御部と、
前記ロボットの移動経路に沿ってマップを作成するドローイング部と、を含み、前記マップは前記移動経路が閉ループを形成すれば、スムージング処理されることを特徴とするロボット。
【請求項２６】
所定の移動経路に沿ってロボットを前進させる段階と、
前記ロボットが指向している方向についての情報を提供する段階と、
前記ロボットと障害物との間の距離情報を提供する段階と、
前記提供される情報を用いて所定時間の間に測定された前記ロボットが指向している絶対方位角の平均値から前記ロボットと前記ロボットの側方に位置した障害物との間に形成される角度を差引いた値で前記ロボットの側方に位置する障害物の絶対方位角を測定し、前記ロボットの側方に位置する障害物の絶対方位角によって前記ロボットを回転させて前記ロボットの側方に位置する障害物の絶対方位角と平行にし、前記ロボットの移動方向を制御する段階と、
前記ロボットの移動経路に沿ってマップを作成する段階と、
前記移動経路が閉ループを形成すれば、前記マップをスムージング処理する段階と、を含むことを特徴とする所定領域でマップ作成方法。
【請求項２７】
所定の基準軸に対してロボットが指向している方向を表わす絶対方位角を用いて前記ロボットと前記ロボットの側方に位置した障害物との間の所定距離範囲にあるように前記ロボットを９０°回転させて前記ロボットの移動方向を制御する制御部と、
前記ロボットの移動方向に沿ってマップを作成するドローイング部と、を含むことを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶対方位角を利用したロボット及びこれを利用したマップ作成方法に係り、さらに詳細には、絶対方位角を用いて本体の移動経路を制御して所定領域のマップを早い時間以内に作成する絶対方位角を利用したロボット及びこれを利用したマップ作成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、技術の発達につれて多様な形態のロボットが登場しており、特に家庭内で自ら移動しながら人間の仕事を代行するロボットが登場している。
【０００３】
一般的にロボットは、ロボットの位置を推定するためにロボットの駆動部（例：車輪）にエンコーダ（または、走行距離計（ｏｄｏｍｅｔｒｙ）とも言う）を付着するか、さらにロボットの回転角度を正確に測定するためにロボットにジャイロスコープ（以下‘ジャイロ’または‘ジャイロセンサー’と言う）を搭載する。
【０００４】
そして、ロボットが初めて接する領域に対する地図（以下‘マップ’とも言う）を作成する場合、壁面に沿って動きながら（すなわち、Ｗａｌｌ  Ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ）ジャイロ及びエンコーダなどを使って位置を推定し、壁面であれば地図を描く。すなわち、ロボットが与えられた領域で走行した軌跡が地図の形状になり、ロボットの正確な移動制御及び位置推定のために継続的な演算を実行する。このとき、ロボットがジャイロとエンコーダとを使って継続的な演算を実行する場合、経時的に方位角誤差が累積されて不正確な地図を作成しうる。すなわち、例えばロボットの位置を推定する時には、車輪の滑りあるいは機械的ドリフトによって誤差が発生するが、このような誤差が微小であっても続いて累積すれば、結局大きい誤差が生じて問題が発生しうる。
【０００５】
一方、特許文献１で、移動体マッピングシステムは、ビーコンを必ず必要とし、ノード（ｎｏｄｅ）の連結でマップは構成されるが、一つのノードから次のノードへの方向（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）は任意の角になりうる。また、移動体マッピングシステムは、実際壁面の２次元的な配置をマップで構成するものではなく、ロボットが移動できるノード、パス及び方向にマップが構成される。また、方向はコンパス（以下‘コンパスセンサー’とも言う）の絶対方位角ではないビーコンとの相対的方位角を用いて測定する。
【０００６】
また、特許文献２で、自律走行ロボットは、初期に基準点からロボットの絶対位置を求めた後、初期位置でロボットの相対位置を求めてまた絶対座標に変換する方法を使う。しかし、初期絶対位置から相対距離及び角度を検出しながら誤差が累積される問題点がある。
【０００７】
したがって、ロボットが従来の誤差の累積なしに早い時間内に正確な地図作成をさせる必要性が提起される。
【特許文献１】米国特許第４８２１１９２号公報
【特許文献２】韓国特許公開第１９９９−０４５７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、絶対方位角を利用したロボット及びこれを利用したマップ作成方法を提供するところにその目的がある。
【０００９】
本発明は、前述した目的に制限されず、言及されていないさらなる目的は、下記から当業者に明確に理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を果たすために、本発明の実施形態による絶対方位角を利用したロボットは、所定の基準軸に対して本体が指向している方向を表わす絶対方位角を用いて本体の移動方向を制御する制御部及び制御部の制御によって本体を移動させる駆動部を含む。
【００１１】
本発明の実施形態による絶対方位角を利用したロボットのマップ作成方法は、所定の基準軸に対して本体が指向している方向を表わす絶対方位角を用いて本体の移動方向を制御する段階及び制御によって本体を移動させる段階を含む。
【００１２】
本発明の実施形態によるロボットは、所定領域で移動経路に沿ってロボットを前進させる駆動部とロボットが指向している方向を表わす絶対方位角についての情報を提供するコンパス部とロボットと障害物との間の距離情報を提供するセンサー部とコンパス部及びセンサー部から提供する情報を用いて所定時間の間に測定されたロボットが指向している絶対方位角の平均値からロボットとロボットの側方に位置した障害物との間に形成される角度を差引いた値でロボットの側方に位置する障害物の絶対方位角を測定し、ロボットの側方に位置する障害物の絶対方位角によってロボットを回転させてロボットの側方に位置する障害物の絶対方位角と平行にし、ロボットの移動方向を制御する制御部及びロボットの移動経路に沿ってマップを作成するドローイング部を含み、マップは移動経路が閉ループを形成すれば、スムージング処理される。
【００１３】
本発明の実施形態による所定領域でマップ作成方法は、所定の移動経路に沿ってロボットを前進させる段階とロボットが指向している方向についての情報を提供する段階とロボットと障害物との間の距離情報を提供する段階と提供される情報を用いて所定時間の間に測定されたロボットが指向している絶対方位角の平均値からロボットとロボットの側方に位置した障害物との間に形成される角度を差引いた値でロボットの側方に位置する障害物の絶対方位角を測定し、ロボットの側方に位置する障害物の絶対方位角によってロボットを回転させてロボットの側方に位置する障害物の絶対方位角と平行にし、ロボットの移動方向を制御する段階とロボットの移動経路に沿ってマップを作成する段階及び移動経路が閉ループを形成すれば、マップをスムージング処理する段階を含む。
【００１４】
本発明の実施形態によるロボットは、所定の基準軸に対してロボットが指向している方向を表わす絶対方位角を用いてロボットとロボットの側方に位置した障害物との間の所定距離範囲にあるようにロボットを９０°回転させてロボットの移動方向を制御する制御部及びロボットの移動方向に沿ってマップを作成するドローイング部を含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の絶対方位角を利用したロボット及びこれを利用したマップ作成方法によれば、次のような効果が一つあるいはそれ以上ある。
【００１６】
第一に、単純な制御動作で短時間内に方位角に対する誤差の累積なしに特定領域に対するマップ作成が可能である。
【００１７】
第二に、単純なロボットの構成で構成の簡便性及び効率性を増大させうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
その他の実施形態の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。
【００１９】
本発明の利点及び特徴、そしてそれらの達成方法は、添付図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば、明確になる。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されず、相異なる多様な形態で具現でき、単に本実施形態は本発明の開示を完全にし、当業者に発明の範ちゅうを完全に知らせるために提供され、本発明は特許請求の範囲により定義されるだけである。明細書全体にわたって同一参照符号は、同一構成要素を指称する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態による絶対方位角を利用したロボット１００の構造を表わすブロック図である。
【００２１】
図１Ａは、本発明の理解を助けるための絶対方位角を利用したロボット１００の例としてロボットの平面図を表わす。以下、図１Ｂの絶対方位角を利用したロボット１００の構造を表わすブロック図を通じて各構成要素について詳しく説明する。
【００２２】
本発明の一実施形態による絶対方位角を利用したロボット１００は、本体１０５を移動させる駆動部１１０を含めたコンパス部１２０、エンコーダ部１３０、センサー部１４０、制御部１５０及びドローイング部１６０を含む。
【００２３】
駆動部１１０は、以下で説明される制御部１５０の制御によって本体１０５を移動させる。前記駆動部１１０には一般的に車輪が駆動手段になることができ、駆動部１１０は垂直関係を成している壁面に沿って本体１０５を前進、後進及び回転させるのに使われうる。
【００２４】
コンパス部１２０は、所定の基準軸に対して本体１０５が指向している方向を表わす絶対方位角についての情報を提供する。前記絶対方位角は、絶対座標系で決まった基準線（軸）から傾いた角度と言える。ここで、絶対座標系は、固定座標系とも言って物体の移動に関係なく同一の位置に存在する座標系を意味する。コンパスの場合には、地球の正北（基準線）を軸の一つとする絶対座標系で正北方向に対して傾いた角度が絶対方位角になりうる。また、絶対座標系をベランダの方向をｘ軸、ベランダの垂直方向をｙ軸に決めれば、ベランダの方向に対して傾いた角度が絶対方位角になりうる。すなわち、本体１０５の動きに関係なく固定された座標系が絶対座標系になることで絶対座標系に対して傾いた角度が絶対方位角になる。このように、コンパス部１２０は、絶対方位角を使って方位角誤差が累積されないようにして正確で短時間内にマップ作成を可能にする。
【００２５】
エンコーダ部１３０は、駆動部１１０の動作を感知して本体１０５の移動距離、移動速度及び回転角度についての情報のうち少なくとも何れか一つを提供する。
【００２６】
センサー部１４０は、本体１０５と障害物との間の距離情報を提供する。前記センサー部１４０は、本体１０５の移動方向を基準に本体１０５の側方に位置する障害物との距離情報を提供する第１センサー１４３及び本体１０５の移動方向を基準に本体１０５の前方に位置する障害物との距離情報を提供する第２センサー１４６を含む。第１センサー１４３及び第２センサー１４６には、超音波センサー、赤外線センサー及びレーザーセンサーなどが利用されうる。例えば、センサー部１４０は、超音波を障害物に出射し、再び反射して戻る時間を通じて本体１０５と障害物との距離を測定できる。
【００２７】
また、センサー部１４０は、本体１０５に接触感知センサーを装着して本体１０５が障害物と接触されたか否かを感知することができ、本体１０５と障害物との接触を感知した場合、制御部１５０に接触された情報を提供して本体１０５と障害物との間の所定距離を維持させうる。例えば、接触感知センサーとしてバンパーがセンサー部１４０に装着されて障害物と本体１０５との間の接触有無を感知できる。
【００２８】
制御部１５０は、所定の基準軸に対して本体１０５が指向している方向を表わす絶対方位角を用いて前記本体１０５の移動方向を制御する。前記制御部１５０は、コンパス部１２０、エンコーダ部１３０及びセンサー部１４０を介して提供される情報のうち少なくとも何れか一つを用いて本体１０５の側方に位置する障害物の絶対方位角によって本体１０５を回転させて本体１０５の側方に位置する障害物の絶対方位角と平行にする。前記本体１０５の側方に位置する障害物の絶対方位角は所定領域内部（例えば、家）の中心方位角を意味し、所定領域内部の中心方位角は所定領域の内部の基準になる線を意味する。すなわち、側方に位置する障害物の絶対方位角を測定することは、初期に所定領域内部の中心方位角を決める時に測定する。その後の制御では、望ましくは、ロボットの側方障害物の絶対方位角は測定せず、基準になる所定領域内部の中心方位角を初期に決めれば、その後の制御で使う基準値は初期に決めた所定領域内部の中心方位角になる。前記本体１０５の側方に位置する障害物の絶対方位角は、所定時間の間に測定された本体１０５が指向している絶対方位角の平均値から本体１０５と本体１０５の側方に位置する障害物との間に形成される角度を差引いた値で測定される。さらに具体的な測定方法は、図４で後述する。
【００２９】
そして、従来のロボットが所定領域に対するマップを作成する場合、Ｗａｌｌ  Ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ  方法によってロボットの側方に位置する障害物に沿って平らに動くように、複雑なアルゴリズムを使って持続的にロボットを制御したこととは異なって、本一実施形態で、制御部１５０は本体１０５を単純に前進させ、本体１０５と本体１０５の側方／前方に位置する障害物との間の所定距離の範囲にあるように所定方向に本体１０５を９０°回転させて移動させる単純な制御動作を実行することによって、本体１０５の移動経路によるマップを早い時間内に作成させる。すなわち、本体１０５が前進途中に前方に位置する障害物との距離が所定距離未満であるか、本体１０５が前方に位置する障害物と衝突が発生した場合、制御部１５０は所定領域内の中心方位角（以下、中心方位角とも言う）を基準に、本体１０５と本体１０５の側方に位置する障害物との間の所定距離の範囲にあるように、本体１０５を所定方向に９０°回転させて移動させる。
【００３０】
また、本体１０５と本体１０５の側方に位置する壁面との距離が所定距離を超過する場合、制御部１５０は本体１０５と本体１０５の側方に位置する障害物との間の所定距離の範囲にあるように、本体１０５を所定方向に９０°回転させて移動させる。
【００３１】
ドローイング部１６０は、制御部１５０を介して望ましくは、側方のセンサーを用いて本体１０５の移動経路に沿ってマップを作成する。このとき、作成されたマップは、グリッドマップ（ｇｒｉｄ  ｍａｐ）であるか、ドローイング部１６０がグリッドマップを所定の方法を通じてスムージング処理した幾何学的模型のマップであり、さらに具体的な内容は、以下図７を参照する。
【００３２】
前記図１で図示された各々の構成要素は、一種のモジュールで構成されうる。ここで、モジュールは、ソフトウェアまたはＦｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）または注文型半導体（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）のようなハードウェア構成要素を意味し、モジュールは或る機能を実行する。しかし、モジュールは、ソフトウェアまたはハードウェアに限定される意味ではない。モジュールは、アドレッシングできる記録媒体にあるように構成しても、一つまたはそれ以上のプロセッサを再生させるように構成しても良い。したがって、一例としてモジュールは、ソフトウェア構成要素、オブジェクト志向ソフトウェア構成要素、クラス構成要素及びタスク構成要素のような構成要素と、プロセス、関数、属性、プロシージャ、サブルーチン、プログラムコードのセグメント、ドライバー、ファームウェア、マイクロコード、回路、データ、データベース、データ構造、テーブル、アレイ、及び変数を含む。構成要素とモジュール内で提供される機能は、さらに少ない数の構成要素及びモジュールに結合されるか、追加的な構成要素とモジュールとにさらに分離されうる。
【００３３】
図２は、本発明の一実施形態による絶対方位角を利用したロボット１００のマップ作成方法のフローチャートである。
家の内部の構造物は、一般的に垂直関係を成しているために家の内部の中心方位角を把握して中心方位角の方向と垂直方向にロボット１００を移動させる単純なアルゴリズムで容易に特定領域に対する地図（マップ）を作成しうる。前記図１で前述した重複された説明はできるだけ省略し、絶対方位角を利用したロボット１００のマップ作成過程を各段階別に説明する。
【００３４】
まず、駆動部１１０は、本体１０５を移動経路上で駆動させて移動（前進）させる（Ｓ２０１）。前記駆動部１１０は、望ましくは、車輪のような駆動可能なホイール状の駆動手段であり得る。
【００３５】
このとき、コンパス部１２０は、本体１０５が指向している絶対方位角についての情報を提供する（Ｓ２１１）。前記コンパス部１２０には、望ましくは、コンパスセンサーが利用されうる。
【００３６】
また、エンコーダ部１３０は、駆動部１１０の動作を感知して駆動部１１０の移動距離、移動速度及び回転角度についての情報のうち少なくとも何れか一つを提供する（Ｓ２２１）。すなわち、エンコーダ部１３０は、車輪の動作を感知することで本体１０５の移動距離、移動速度及び回転角度についての情報を提供する。前記エンコーダ部１３０には、望ましくは、エンコーダセンサーが利用されうる。
【００３７】
また、センサー部１４０は、本体１０５と障害物との距離情報を提供する（Ｓ２３１）。このとき、前記センサー部１４０は、第１センサー１４３及び第２センサー１４６を含み、第１センサー１４３は本体１０５の移動方向を基準に本体１０５の側方に位置する障害物との距離情報を提供し、第２センサー１４６は本体１０５の移動方向を基準に本体１０５の前方に位置する障害物との距離情報を提供する。前記第１センサー１４３及び第２センサー１４６には、超音波センサー、赤外線センサー及びレーザーセンサーなどが利用されうる。
【００３８】
また、本体１０５にバンパー１４９を装着して前進する本体１０５のバンパー１４９が障害物に接触されてバンパー１４９内のスイッチが押される場合、発生する信号を通じて本体１０５の障害物と接触されたか否かが感知されうる。前記段階（Ｓ２１１ないしＳ２３１）は、実質的に同時に実行されても、またはその段階が時々該当する機能によって逆順に実行されても良い。
【００３９】
次の段階で、制御部１５０は、所定時間の間に測定された本体１０５が指向している絶対方位角の平均値から本体１０５と本体１０５の側方の障害物との間に形成される角度を差引いた値で本体１０５の側方に位置する障害物の絶対方位角を測定する（Ｓ２４１）。そして、本体１０５の側方に位置する障害物の絶対方位角によって本体１０５を回転させて本体１０５の側方に位置する障害物の絶対方位角と平行にし、本体１０５を前に前進させる。このために制御部１５０は、コンパス部１２０、エンコーダ部１３０及びセンサー部１４０を介して提供される情報のうち少なくとも何れか一つを用いて本体１０５の側方に位置する障害物の絶対方位角によって本体１０５を回転させて本体１０５の側方に位置する障害物の絶対方位角と平行にする。
【００４０】
次の段階で、ドローイング部１６０は、本体１０５の移動経路に沿ってマップを作成する（Ｓ２５１）。このとき、前記マップは、グリッド状のマップであり得る。
【００４１】
次の段階で、ドローイング部１６０は、本体１０５が移動した経路が閉ループを形成すれば、作成されたマップを所定の方法を通じてスムージング処理した幾何学的模型のマップに再作成する（Ｓ２６１、Ｓ２７１）。このとき、ドローイング部１６０は、グリッドマップをアップデートしながらリアルタイムでスムージング処理して幾何学的模型のマップで作成することもある。
【００４２】
図３は、本発明の一実施形態による絶対方位角を利用したロボットのマップ作成過程（Ｓ２５１）の詳細フローチャートである。
【００４３】
制御部１５０は、ドローイング部が前記マップを作成する以前、初期に本体１０５の側方に位置する障害物の絶対方位角によって本体１０５を回転させて本体１０５の側方に位置する障害物の絶対方位角と平行にする。
【００４４】
そして、本体１０５を前に前進させれば、ドローイング部１６０は本体１０５の移動経路に沿ってマップをアップデートしながら作成する（Ｓ２５２）。このとき、本体１０５が前進する途中で本体１０５と本体１０５の側方／前方に位置する障害物との間の所定距離の範囲にあるように所定方向に本体１０５を９０°回転させて移動させる単純な制御動作を実行することによって、本体１０５の移動経路に沿うマップを早い時間内に作成させる。すなわち、本体１０５が前進する途中で前方に障害物があるか、本体１０５と側方の障害物との間の所定距離を超過して遠くなる場合、制御部１５０は本体１０５と障害物との間に所定距離を維持するように制御する。例えば、制御部１５０は、本体１０５が前進する途中で本体１０５の右側に位置した壁面が凸状になって、本体１０５と壁面との間の距離が所定距離未満になって本体が右側／前方壁面と衝突する可能性がある場合、本体１０５を壁面から遠くして本体１０５と壁面との間の所定距離を維持する。また、制御部１５０は、本体１０５が前進する途中で本体１０５の右側に位置した壁面が凹状になるか、壁面が外方へ反って、本体１０５と壁面との間の距離が所定距離の範囲より超過する場合、本体１０５が壁面から近くなるように制御して、本体１０５と壁面との間の所定距離を維持する。このとき、制御部１５０は、本体１０５を前方／側方壁面（障害物）と遠くなるようにするか、近くなるように制御する時、本体１０５を垂直方向（すなわち、９０°）に回転させて移動させる単純な方法で制御する。
【００４５】
前述した原理を活用して、以下、Ｓ２５４及びＳ２５６の過程で、本体１０５がドローイング部１６０を介してマップを作成しながら進行する途中、制御部１５０は本体１０５と本体１０５の前方または側方に位置する障害物との距離及び衝突有無によって本体１０５を制御する。以下、Ｓ２５４及びＳ２５６の過程は、発生するイベントによって順序が変更されうるということは勿論である。
【００４６】
まず、Ｓ２５４段階で、本体１０５が前進する途中で本体１０５と本体１０５の前方に位置する障害物との距離が第２閾値未満であるか、本体１０５が前方に位置する障害物と衝突が発生した場合、制御部１５０は所定領域（家）内部の中心方位角を基準に本体１０５を所定方向に９０°回転させて移動させる。例えば、本体１０５が右側を壁面にして移動する場合、本体１０５の前方に位置する壁面との距離が第２閾値未満であるか、本体１０５が前方に位置する壁面と衝突が発生した場合、制御部１５０は中心方位角を基準に本体１０５を左側方向に９０°回転させて移動させる。
【００４７】
また、Ｓ２５６段階で、本体１０５が前進する途中で本体１０５と本体１０５の側方に位置する障害物との距離が第１閾値を超過する場合、制御部１５０は中心方位角を基準に本体１０５を所定方向に９０°回転させて移動させる。例えば、本体１０５が右側を壁面にして移動する場合、壁面の垂直関係によって本体１０５と本体１０５の右側に位置する壁面との距離が第１閾値を超過する場合が発生しうる。このとき、制御部１５０は、中心方位角を基準に本体１０５を右側方向に９０°回転させて移動させる。壁面の垂直関係による前述した内容は、以下図５に例示された家の内部の模型構造による説明内容を参照する。
【００４８】
以後、前記図２で前述したようにＳ２６１段階で、本体１０５が移動した経路が閉ループを形成すれば、前記作成されたマップを所定の方法を通じてスムージング処理した幾何学的模型のマップに再作成する。このとき、ドローイング部１６０は、前記閉ループを形成せずも本体１０５が移動する経路に沿って作成されるグリッドマップをリアルタイムでスムージング処理して幾何学的模型のマップで作成することもある。
【００４９】
図４は、本発明の一実施形態による初期本体の側方に位置する障害物の絶対方位角測定過程を図示する。
【００５０】
制御部１５０は、コンパス部１２０、エンコーダ部１３０及びセンサー部１４０を介して提供される情報のうち少なくとも何れか一つを用いて初期本体１０５の側方に位置する障害物の絶対方位角によって本体１０５を回転させて本体１０５の側方に位置する障害物の絶対方位角と本体１０５を平行にする。側方に位置する障害物の絶対方位角を測定することは、初期に所定領域内部の中心方位角を決める時に測定する。その後の制御では、望ましくは、ロボットの側方障害物の絶対方位角は測定せず、基準になる所定領域内部の中心方位角を初期に決めれば、その後の制御で使う基準値は初期に決めた所定領域内部の中心方位角になる。前記本体１０５の側方に位置する障害物の絶対方位角は、所定時間の間に測定された本体１０５が指向している絶対方位角の平均値から本体１０５と本体１０５の側方に位置する障害物との間に形成される角度を差引いた値で測定される。さらに具体的な測定方法は、図４で後述する。
【００５１】
例えば、家の内部で、初期本体１０５が位置する壁面（障害物）の方向を測定するために望ましくは、長い壁面（例えば、右側壁面）にロボット１００の本体１０５を位置させた後、本体１０５を前進させる。
【００５２】
図４Ａに図示されたように、本体１０５が最初位置する地点を初期位置と言い、本体１０５が所定距離を前進して完了した地点を現在位置と言えば、本体１０５が一定距離を前進する間に本体１０５のヘッドアングル（Ｈｅａｄｉｎｇ  Ａｎｇｌｅ）すなわち、本体１０５と壁面が成す角度４０２を測定する。
【００５３】
図４Ｂに図示されたように、本体１０５と壁面が成す角度４０２は、望ましくは、下記の（式１）のように定義されうる。
【００５４】
【数１】
2007310866.tif 000003
前記
【００５５】
【数２】
2007310866.tif 000004
は、ロボット１００が所定距離を前進して完了した地点の現在位置の本体１０５と壁面との間の距離
【００５６】
【数３】
2007310866.tif 000005
からロボット１００が最初位置する地点である初期位置の本体１０５と壁面との間の距離
【００５７】
【数４】
2007310866.tif 000006
を差引いた値を意味し、
【００５８】
【数５】
2007310866.tif 000007
は本体１０５の移動距離を意味する。
【００５９】
また、本体１０５の側方に位置する壁面の絶対方位角は、所定時間の間に測定された本体１０５が指向している絶対方位角の平均値から本体１０５と壁面が成す角度４０２を差引いた値で測定されることができ、制御部１５０は測定した壁面の絶対方位角によって本体１０５を回転させて本体１０５の側方に位置する壁面の絶対方位角と平行にする。初期本体１０５の側方に位置する壁面の絶対方位角、すなわち家の内部の中心方位角は、望ましくは、下記の（式２）のように定義されうる。
【００６０】
【数６】
2007310866.tif 000008
【００６１】
【数７】
2007310866.tif 000009
は、前記本体１０５と壁面が成す角度４０２を意味し、
【００６２】
【数８】
2007310866.tif 000010
は所定時間の間に測定された本体１０５が指向している絶対方位角の平均値を意味する。
【００６３】
このとき、所定時間の間に測定された絶対方位角の平均値
【００６４】
【数９】
2007310866.tif 000011
は、望ましくは、下記の（式３）のように定義されうる。
【００６５】
【数１０】
2007310866.tif 000012
前記Ｎは、ロボット１００が前進する間にコンパス（センサー）の測定回数を意味し、このとき、コンパスのサンプリング時間がｔｓ（ｍｓｅｃ）であり、最初本体１０５が位置する壁面（障害物）の方向を計算するために本体１０５が前進する間にかかる時間がＴとすれば、Ｎ＝Ｔ／ｔｓに定義されうる。また、前記（式３）の
【００６６】
【数１１】
2007310866.tif 000013
はｋ番目のサンプリング時間の絶対方位角を表わす。
【００６７】
以後、制御部１５０は、本体１０５を単純に前進させ、本体１０５と本体１０５の側方／前方に位置する障害物との間の所定距離の範囲にあるように所定方向に本体１０５を９０°回転させて移動させる単純な制御動作を実行することによって、本体１０５の移動経路によるマップを早い時間内に作成させる。
【００６８】
図５は、本発明の一実施形態による絶対方位角を利用したロボットの移動経路過程及びそれによるマップ作成の一例を図示する。
【００６９】
前記図２及び図３のフローチャートによる絶対方位角を利用したロボット１００の移動経路過程及びそれによるマップ作成の段階を家の内部の模型構造を例として説明する。
【００７０】
図５Ａに図示されたように、家の内部で最初ロボット１００の本体１０５を家の内部のメイン（ｍａｉｎ）になる長い壁面（例えば、右側壁面）に位置させた後、前進させる（５０２）。このとき、制御部１５０は、右側壁面の絶対方位角を前記図４の方法で測定して本体１０５を中心方位角によって回転させて右側壁面と平行にする。そして、制御部１５０は、従来にロボットが所定領域に対するマップを作成する場合、Ｗａｌｌ  Ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ  方法によってロボットの側方に位置する壁面に沿って平らに動くように複雑なアルゴリズムを使って持続的にロボットを制御したこととは異なって、本体１０５を単純に前進させ、本体１０５と本体１０５の側方／前方に位置する壁面との間の所定距離の範囲にあるように所定方向に本体１０５を９０°回転させて移動させる単純な制御動作で本体１０５を制御する。そして、ドローイング部１６０は、制御部１５０を介して望ましくは、側方のセンサーを用いて本体１０５の移動経路に沿ってマップを作成する。前記マップは、図５Ｂに図示されたようにグリッド状のマップ（５０１）であり得る。
【００７１】
このとき、例えば、本体１０５の側面／前面に超音波センサーを装着して本体１０５の側方／前方に位置する壁面（障害物）との距離情報を提供できる（５０４）。前記距離情報は、超音波センサーが超音波を壁面に出射し、再び受信することで本体１０５と壁面との間の距離を測定することができ、これによりマップがアップデートされて作成される。また、本体１０５の前面に接触感知センサー（例えば、バンパー１４９）を装着して本体１０５が前方の障害物と接触されたか否かを感知させうる。
【００７２】
そして、本体１０５が前進する途中で本体１０５と本体１０５の前方に位置する障害物と衝突が発生した場合、制御部１５０は本体１０５を左側方向に９０°回転させた後、再び前進させる（５０６）。
【００７３】
また、本体１０５が前進する途中で家の内部の垂直関係によって本体１０５と本体１０５の右側に位置する壁面との距離が第１閾値を超過する場合、制御部１５０は本体１０５を右側方向に９０°回転させた後、再び前進させる（５０８）。
【００７４】
また、本体１０５が傾いた壁面を移動する場合、前記した同一の原理で制御部１５０は所定の基準値によって本体１０５と側方の壁面との間の距離及び前方の障害物との距離によって本体１０５を制御する。すなわち、制御部１５０は、本体１０５と本体１０５の右側に位置する壁面との距離が第１閾値を超過する場合、本体１０５を右側方向に９０°回転させた後、前進させ、また、制御部１５０は、本体１０５と本体１０５の前方に位置する障害物と衝突が発生した場合、本体１０５を左側方向に９０°回転させた後、前進させる（５１０）。
【００７５】
このように、本体１０５と壁面との間の距離によって左側／右側に本体１０５を９０°回転させて本体が壁面と所定距離の範囲内にあるように制御することによって、単純な制御動作で本体１０５の移動経路によるマップを早い時間内に作成しうる。このとき、本体１０５は、コンパス部１２０にジャイロセンサー及びコンパスセンサーを装着して前記垂直方向（９０°回転）による単純制御ができるように構成できる。
【００７６】
ロボット１００の本体１０５が家の内部の領域を回って本体１０５の初期位置に再位置して閉ループを形成すれば（５１２）、以後作成されたマップをスムージング処理してより滑らかに処理できる。
【００７７】
図６は、本発明の一実施形態による絶対方位角を利用したロボット１００の移動経路に沿ってシミュレーションした結果画面を図示する。
【００７８】
図６Ａは、建物の内部構造によって本体１０５の移動経路に沿ってシミュレーションした画面を示し、図６Ｂは、前記図６Ａでシミュレーションした結果画面であって、本体１０５が初期位置から出発してまた初期位置に再位置して閉ループを形成するまでの作成されたグリッドマップを一例として表わしている。画面の緑部分が本体１０５の実体移動経路（６０２）を表わし、ロボットの位置と側面感知センサーが測定した壁までの距離を用いて壁面のマップを描く。このようなグリッドマップは、以下図７の方法で幾何学的模型のマップに再作成されうる。
【００７９】
図７は、マップスムージング処理技法の一例を図示する。
【００８０】
前述されたマップの表現方式には、例えば、オキュパンシーグリッドマップとポリゴナルマップがある。
【００８１】
図７Ａに図示されたように、例えば、オキュパンシーグリッドマップはマップアップデート（ｍａｐ  ｕｐｄａｔｅ）を通じて作成されるグリッドマップであって、各グリッドには障害物が存在する確率を０（ｚｅｒｏ）ないし１５の数値で表わす。すなわち、数値が大きくなるほど障害物が存在する確率が高くなり、０であれば、そのグリッドには障害物が存在していないということを表わす。
【００８２】
図７Ｂに図示されたように、例えば、ポリゴナルマップは、障害物（壁面）の境界線を幾何学的模型（例えば、線、多角形、円など）で表わす。すなわち、ポリゴナルマップは、オキュパンシーグリッドマップをイメージで保存した後、イメージプロセッシングで使う“Ｓｐｌｉｔ  ａｎｄ  Ｍｅｒｇｅ”を通じて各グリッドを線や曲線で表示（すなわち、マップスムージング）し、前記線や曲線でマップを簡単に表現させうる。例えば、ポリゴナルマップは、ＣＧＯＢ（Ｃｅｒｔａｉｎｔｙ  Ｇｒｉｄ  ｔｏ  Ｏｂｊｅｃｔ  Ｂｏｕｎｄａｒｙ）という方法を通じてオキュパンシーグリッドマップをアップデートしながらリアルタイムに作成されうる。さらに具体的な内容は、“Ｊｏｈｎ  Ａｌｂｅｒｔ  Ｈｏｒｓｔ  ａｎｄ  Ｔｓｕｎｇ−Ｍｉｎｇ  Ｔｓａｉ，Ｂｕｉｌｄｉｎｇ  ａｎｄ  ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｍｉｎｅ  ｍａｐｓ”を参照する。
【００８３】
以上、添付された図面を参照して、本発明の実施形態を説明したが、当業者ならば本発明がその技術的思想や必須な特徴を変更せず、他の具体的な形態に実施されるということを理解できるであろう。したがって、前述した実施形態は、あらゆる面で例示的なものであり、限定的ではないということを理解せねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、絶対方位角を利用したロボット及びこれを利用したマップ作成方法に関連する技術分野に適用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の一実施形態による絶対方位角を利用したロボットの構造を表わすブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による絶対方位角を利用したロボットのマップ作成方法のフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態による絶対方位角を利用したロボットのマップ作成過程（Ｓ２５１）の詳細フローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態による初期本体の側方に位置する障害物の絶対方位角測定過程を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による絶対方位角を利用したロボットの移動経路過程及びそれによるマップ作成の一例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による絶対方位角を利用したロボットの移動経路に沿ってシミュレーションした結果画面を示す図である。
【図７】マップスムージング処理技法の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１００      ロボット
１０５      本体
１１０      駆動部
１２０      コンパス部
１３０      エンコーダ部
１４０      センサー部
１５０      制御部
１６０      ドローイング部
【図１】
2007310866.tif 000014
【図２】
2007310866.tif 000015
【図３】
2007310866.tif 000016
【図４】
2007310866.tif 000017
【図５】
2007310866.tif 000018
【図６】
2007310866.tif 000019
【図７】
2007310866.tif 000020