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KR101061066B1 - 지형감지 센서 조립체 및 이를 구비한 자율 이동 차량 - Google Patents

지형감지 센서 조립체 및 이를 구비한 자율 이동 차량 Download PDF

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KR101061066B1
KR101061066B1 KR1020110026585A KR20110026585A KR101061066B1 KR 101061066 B1 KR101061066 B1 KR 101061066B1 KR 1020110026585 A KR1020110026585 A KR 1020110026585A KR 20110026585 A KR20110026585 A KR 20110026585A KR 101061066 B1 KR101061066 B1 KR 101061066B1
Authority
KR
South Korea
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radar
axis
rolling
autonomous
terrain
Prior art date
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Active
Application number
KR1020110026585A
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English (en)
Inventor
박용운
김준
최지훈
김민규
권정훈
Original Assignee
국방과학연구소
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
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    • G01S13/872—Combinations of primary radar and secondary radar
    • G—PHYSICS
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르는 자율 이동체의 지형 감지 센서 조립체는, 자율 이동체에 착탈 가능하도록 형성되고, 홈을 구비하는 바디와, 제1축 및 상기 제1축과 교차하는 제2축을 구비하고, 상기 홈에 삽입되도록 형성되는 제1레이더와, 상기 제2축을 중심으로 상기 제1레이더가 회전 가능하도록, 상기 제1레이더에 결합되는 롤링구동장치 및 상기 바디의 일면에 상기 자율 이동체의 전방을 향하도록 배치되고, 상기 제1축 및 제2축과 교차하는 제3축을 중심으로 회전되도록 형성되는 제2레이더를 포함함으로써, 운용 환경, 목적에 맞추어 전방에 해당되는 동일한 방향에 대하여 장애물 검출, 경사면 분석, 또는 월드 모델링을 위한 데이터를 신속하게 획득할 수 있다.

Description

지형감지 센서 조립체 및 이를 구비한 자율 이동 차량{SENSOR ASSEMBLY FOR TERRAIN DETECTING AND AUTONOMOUS VEHICLE HAVING THE SAME}
본 발명은 자율 이동 차량 등과 같은 무인차량에 적용 가능한 지형감지 센서 조립체에 관한 것이다.
첨단 과학기술의 개발 및 발전으로 인해 다양한 기술들이 군사용 분야에 적용되고 있으며, 특히, 센서 및 컴퓨터 하드웨어의 발전은 전투체계의 무인화를 가능하게 만들고 있다. 국내에서도 무인 차량에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며 국방분야에서도 다양한 무인체계에 대한 개발이 진행 중에 있다.
무인화 분야에서의 기술개발 방향을 살펴보면 감시정찰 및 타격, 지휘통제, 폭발물 탐지/제거 등의 임무 기능을 무인 차량, 즉 자율이동 플랫폼이 수행하게 되며, 개별 플랫폼의 체계는 광대역 통신망으로 연동되어 다수의 플랫폼이 가시선/비가시선 환경에서 체계적인 임무 수행이 가능하게 된다.
자율이동이라 함은 인간의 개입 없이 사람의 두뇌 역할을 하는 컴퓨터와 눈의 역할을 센서들을 이용하여 스스로 주변 상황을 인식하고 판단하여 이동하는 것을 의미한다. 이러한 자율이동이 가능하게 하려면 무엇보다 자율이동 플랫폼의 이동 경로의 지형과 상황을 인식할 수 있는 정확한 감지 수단이 필요하다.
이러한 감지 수단으로서 여러 가지 종류의 센서들이 사용되고 있으며, 자율 이동을 최적화시킬 수 있는 센서들의 채택, 조합, 및 배치 등에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다.
본 발명의 일실시예들은 운용 환경, 목적에 맞추어 2개의 2D 레이더(ladar)의 좌우측 기울기, 전후방 각도를 동시에 조정하며, 전방의 장애물 검출, 경사면 분석, 또는 월드 모델링을 위한 데이터를 신속하게 획득할 수 있도록 하는 지형감지 센서 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 자율 이동체의 지형 감지 센서 조립체는, 자율 이동체에 착탈 가능하도록 형성되고, 홈을 구비하는 바디와, 제1축 및 상기 제1축과 교차하는 제2축을 구비하고, 상기 홈에 삽입되도록 형성되는 제1레이더와, 상기 제2축을 중심으로 상기 제1레이더가 회전 가능하도록, 상기 제1레이더에 결합되는 롤링구동장치 및 상기 바디의 일면에 상기 자율 이동체의 전방을 향하도록 배치되고, 상기 제1축 및 제2축과 교차하는 제3축을 중심으로 회전되도록 형성되는 제2레이더를 포함한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제1레이더는, 상기 자율 이동체에 대하여 상기 제1축을 중심으로 회전되도록 형성되는 측정부를 더 포함한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제2레이더가 상기 제3축을 중심으로 상하로 이동할 수 있도록, 상기 제2레이더의 측면에서 결합되는 피칭구동장치를 더 포함한다.
또한 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은, 현위치 및 그로부터 속도의 가감속 및 조향을 통해 주행 가능한 일정 위치들을 포함하는 자율 이동 차량의 주행 영역내 지형을 감지할 수 있도록, 상기 주행 영역을 향하여 일정 신호를 발, 수신하는 측정부가 상부에 부착되는 제1레이더와, 상기 제1레이더의 일면에서 상기 제1레이더의 본체부에 연결되며, 상기 제1레이더의 본체부에 회전력을 전달하는 것에 의해 상기 제1레이더의 측정부를 좌우로 이동시키면서 상하로 기울이는 롤링(rolling)을 행하는 롤링구동장치와, 상기 제1레이더의 본체부 전방 및 측정부 하측에 설치되는 제2레이더 및 상기 제1레이더의 타면에서 상기 제1레이더의 본체부에 연결되며, 상기 제2레이더의 좌, 우측부에 회전력을 전달하는 것에 의해 상기 제2레이더를 상하로 기울이는 피칭(pitching)을 행하는 피칭구동장치를 포함하는 자율 이동체의 지형 감지 센서 조립체를 개시한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 롤링구동장치의 구성품을 내부에 고정, 케이싱하는 롤링장치 케이스의 전면부를 형성하는 롤링장치 고정지지대와, 상기 피칭구동장치의 구성품을 내부에 고정, 케이싱하는 피칭장치 케이스의 배면부를 형성하는 피칭장치 고정지지대 및 상기 롤링장치 고정지지대와 피칭장치 고정지지대에 전, 후방부가 각각 고정되며 상기 제1레이더의 좌, 우측 상부를 커버링하는 중간커버부와 상기 제2레이더의 상부를 커버링하는 전방커버부가 연결형성되는 바디를 더 포함한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 롤링구동장치는, 상기 롤링구동장치의 구성품을 내부에 고정, 케이싱하는 롤링장치 케이스 및 일측부가 상기 롤링장치 케이스 내부에 설치된 제1구동모터에 결합되고, 타측부가 상기 롤링장치 케이스 내외부를 전방으로 관통하여 상기 제1레이더의 본체부에 연결되는 구동축을 더 포함한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 롤링구동장치는, 중력방향에 대한 상기 구동축의 회전각변위를 측정하는 제1기울기센서와, 상기 구동축의 절대 회전각 위치를 측정하는 제1엔코더 및 상기 제1기울기센서, 제1엔코더에서 획득한 정보로 지면에 대한 상기 제1레이더의 각도를 확인하는 연산판단처리기를 더 포함한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 롤링구동장치는, 상기 제1레이더 및 롤링구동장치가 탑재되는 자율 이동 차량의 수평도와 횡가속 중력을 측정하여, 상기 연산판단처리기에서 상기 자율 이동 차량의 자세, 상기 자율 이동 차량에 대한 상기 제1레이더의 각도를 확인가능하도록 하는 제1자세측정기를 더 포함한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 피칭구동장치는, 상기 제2레이더의 후방부가 고정되는 제2레이더 고정지지대와, 상기 제2레이더를 사이에 두고 상기 제2레이더 고정지지대의 좌, 우측부에 결합되는 한쌍의 제2레이더 지지대 및 상기 제2레이더 지지대의 좌, 우측부가 축결합되는 좌, 우측 한쌍이 구비되며, 좌, 우측 중 일측에는 상기 제2레이더 지지대에 회전구동력을 제공하는 제2구동모터가 결합되는 축결합구조체를 포함한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 축결합구조체는, 상기 한쌍의 제2레이더 지지대 중 타측에 축결합되어, 중력방향에 대한 상기 제2레이더 지지대의 회전각변위를 측정하는 제2기울기센서와, 상기 제2레이더 지지대의 절대 회전각 위치를 측정하는 제2엔코더 및 상기 제2기울기센서, 제2엔코더, 자세측정기에서 획득한 정보로 지면에 대한 상기 제2레이더의 각도를 확인하는 연산판단처리기를 더 포함한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 축결합구조체는, 상기 제2레이더 및 피칭구동장치가 탑재되는 자율 이동 차량의 수평도와 횡가속 중력을 측정하여, 상기 연산판단처리기에서 상기 자율 이동 차량의 자세, 상기 자율 이동 차량에 대한 상기 제2레이더의 각도를 확인가능하도록 하는 제2자세측정기를 더 포함한다.
또한 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은, 자율이동이 가능하도록 이루어지며, 주행수단이 장착되는 본체 및 상기 본체에 결합되며, 현위치 및 그로부터 속도의 가감속 및 조향을 통해 주행 가능한 일정 위치들을 포함하는 자율 이동 차량의 주행 영역내 지형을 감지할 수 있도록, 서로 교차하는 제1축, 제2축 또는 제3축 중의 어느 한 축을 중심으로 회동 가능하게 형성되는 복수의 센서를 포함하는 지형 감지 센서 조립체를 포함하는 자율 이동 차량을 개시한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명은, 제1레이더의 측정부를 좌우로 이동시키면서 상하로 기울이는 롤링(rolling)과, 제2레이더를 상하로 기울이는 피칭(pitching)을 동시에 수행하며, 운용 환경, 목적에 맞추어 전방에 해당되는 동일한 방향에 대하여 장애물 검출, 경사면 분석, 또는 월드 모델링을 위한 데이터를 신속하게 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 자율이동차량의 사시도.
도 2는 도 1의 자율이동차량의 하드웨어를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 지형감지 센서 조립체의 제1 실시예를 도시한 요부 투시 후방 사시도.
도 4는 도 3의 요부 투시 전방 사시도.
도 5는 도 3의 정면도.
도 6은 도 3의 평면도.
도 7은 도 5의 A-A선 단면도.
이하, 본 발명의 일실시예에 따르는 지형감지 센서 조립체 및 이를 구비한 자율 이동 차량에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 자율이동차량(10)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 자율이동차량의 하드웨어를 나타내는 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 자율이동차량(10)은 본체(11), 센서 조립체(13),수신기(14), 조향제어장치(15) 및 주행제어기(16)를 포함한다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르는 자율이동차량(10)은 주행 영역(30)내에 센서 조립체(13)를 이용하여, 지형을 감지하고, 감지된 지형 내의 장애물(a1, a2)을 회피하는 등의, 효과적인 경로 계획을 세울 수 있도록 지형 감지 센서 조립체가 구비된 자율 이동차량을 제공하는 것이다.
본체(11)는 자율이동이 가능하도록 이루어진다. 예를 들어, 자율이동차량(10)은 수신된 제어명령 또는 센서에서 감지된 정보를 활용하여 자율주행(autonomous drive) 명령을 자체적으로 생성하도록 형성된다. 자율주행은 기설정된 제어 알고리즘에 의하여 자율이동차량(10)이 자율적으로 제어명령을 생성하면서 자율이동차량(10)가 본체(11)가 주행하는 주행방식을 의미한다.
본체(11)에는 주행수단이 장착된다. 예를 들어, 자율이동차량(10)은 지면을 이동할 수 있도록 복수의 바퀴(12)들을 구비한다. 자율이동차량(10)이 야지 및 험지에서 주행할 수 있도록 본체(11)는 휠암과 연결되고, 휠암에 바퀴(12)들이 장착된다.
본체(11)에는 자율이동차량(10)이 각종 정보들을 수신하도록 수신기(14)가 장착된다. 수신기(14)는 원격통제부(20)와 송수신하는 무선통신 장치를 포함한다. 원격통제부(20)는 지휘통제차량의 원격운용스테이션이나 휴대용 통제장치가 될 수 있다.
무선통신 장치는 무선통신을 위한 전자부품의 형태로 본체(11)에 내장될 수 있다. 자율이동차량(10)은 무선통신에 의하여 경로점들의 집합을 원격통제부(20)로부터 수신받는다. 이에 대응하여, 원격운용스테이션이나 휴대용 통제장치에는 ROS(Remote Operation Station) 또는 RCU(Remote Control Unit) 컴포넌트가 탑재될 수 있다.
조향제어장치(15)는 본체(11)의 위치를 기준으로 수시된 경로점들 중 어느 하나를 추종 경로점으로 선택하며, 본체(11)가 상기 추정 경로점을 추종하도록 조향명령을 생성한다.
조향제어장치(15)는 통합처리컴퓨터 및 자율제어컴퓨터를 포함한다. 통신장치로부터 수신된 경로점들의 집합 및 속도명령은 통합처리컴퓨터로 기가랜 스위치를 통해 전달되고 통합처리컴퓨터에서 이 역할을 수행하는 소프트웨어는 시스템 컴포넌트가 될 수 있다.
통합처리컴퓨터는 기가랜 스위치를 통해 경로점들의 집합 및 속도명령을 자율제어컴퓨터로 전달한다. 자율제어컴퓨터에서는 3개의 소프트웨어 컴포넌트가 수행될 수 있다.
3개의 소프트웨어 컴포넌트 중 하나는 수신된 경로점들의 집합으로부터 자율이동차량의 현재 위치를 기준으로 자율이동차량이 추종할 수 있는 다음 경로점을 선택하는 Path Tracer 컴포넌트이다. 또 하나는 Path Tracer 컴포넌트에서 선택된 다음 경로점을 추종하기 위한 조향 및 속도 명령을 생성하는 Waypoint Tracer 컴포넌트이다. 마지막 하나는 Waypoint Tracer 컴포넌트에서 생성된 조향 및 가감속 명령을 기가랜을 통해 통합처리컴퓨터로 전송하는 Primitive Drive 컴포넌트이다.
주행제어기(16)는 조향명령을 전송받도록 이루어지며, 전송받은 조향명령에 따라 본체(11)의 주행수단을 제어한다.
주행제어기(16)는 통합주행제어기 및 통합서보제어기를 포함하고, 통합서보제어기는 6개의 휠암서보제어기를 구비할 수 있다.
예를 들어, 통합처리컴퓨터는 CAN을 통해 통합주행제어기로 조향 및 속도 명령을 전송하고, 통합주행제어기는 생성된 조향 및 속도 명령을 수행하기 위해 통합서보제어기의 6개의 휠암서보제어기로 토크 명령을 송신한다.
도 3 내지 도 7를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따르는 지형 감지 센서 조립체(13)를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 지형감지 센서 조립체의 제1 실시예를 도시한 요부 투시 후방 사시도이고, 도 4는 도 3의 요부 투시 전방 사시도이며, 도 5는 도 3의 정면도이고, 도 6은 도 3의 평면도이며, 도 7은 도 5의 A-A선 단면도이다.
본 발명에 따른 지형감지 센서 조립체(13)는, 다수의 레이더(ladar)를 좌우로 이동시키면서 상하로 기울이는 롤링(rolling) 구동과, 상하로 기울이는 피칭(pitching) 구동을 동시에 수행할 수 있도록 하는 센서 장치에 관한 것이다.
자율이동 플랫폼 등과 같은 무인차량(이하, 자율 이동 차량이라 한다)의 전방 상부 1개소에 탑재하는 간단한 설치에 의해, 운용 환경, 목적에 맞추어 다수의 레이더의 좌우측 기울기와 상하 각도를 독립적으로 조정하며, 전방에 해당되는 동일한 방향에 대하여 장애물 검출, 경사면 분석, 또는 월드 모델링을 위한 데이터를 효율적으로 획득할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 지형감지 센서 조립체(13)의 일실시예는, 크게 제1레이더(ladar, 110), 롤링(rolling)구동장치(200), 제2레이더(ladar, 300), 피칭(pitching)구동장치(400)로 이루어진다.
도시한 바와 같이, 제1레이더(110)는 바디(500)에 형성된 홈(530)에 삽입된다. 제1레이더는 상기 홈에 삽입되어 제2축에 대하여 회전가능하게 형성되고. 롤링구동장치는 상기 제1레이더의 제2축과 결합한다.
상기 제1레이더(100)는, 전방을 향하여 일정한 주파수를 갖는 전기적 신호를 발, 수신하는 측정부(120)가 상부에 형성되고, 상기 제2레이더(300)는, 상기 제1레이더의 본체부(110) 전방 및 측정부(120) 하측에서 전방을 향하여 설치된다. 측정부는 제1축을 중심으로 회전 가능하도록 상기 레이더 본체의 일면에 결합된다.
상기 롤링구동장치(200)는, 상기 제1레이더(100) 후방에서 상기 제1레이더의 본체부(110)에 연결되며, 상기 제1레이더의 측정부(120)를 좌우로 이동시키면서 상하로 기울이는 롤링(rolling) 구동력을 상기 제1레이더의 본체부(110)에 회전력을 전달한다.
제2레이더는 제3축을 중심으로 회전가능하도록 바디에 결합된다. 이로써, 서로 교차하는 제1축, 제2축 및 제3축을 중심으로 센서 조립체의 각 센서들이 회전함으로써 주행 영역상의 지형을 감지할 수 있다.
여기서 지형 감지에 사용되는 센서는 레이더에 설치되는 적외선 센서 또는 레이저 센서 일 수 있다.
도 3 및 도 7을 참조하면, 상기 롤링구동장치(200)는, 제1구동모터(220), 구동축(230), 제1기울기센서(251), 제1엔코더(252), 제1자세측정기(253)와, 이와 같은 상기 롤링구동장치(200)의 구성품을 내부에 고정, 케이싱하는 롤링장치 케이스(210)로 이루어진다.
상기 롤링장치 케이스(210) 내부에는 상기 제1구동모터(220)와 감속기가 설치되며, 상기 구동축(230)은 상기 제1구동모터(220)의 회전 구동력을 상기 제1레이더(100)에 전달하는 동력전달장치의 일부로서, 일측부가 상기 제1구동모터(220)에 결합되고, 타측부가 상기 롤링장치 케이스(210) 내외부를 전방으로 관통하여 상기 제1레이더의 본체부(110)에 연결된다.
상기 제1구동모터(220)와 구동축(230)은 동축상에 연결될 수도 있으나, 상기 제1구동모터(220)와 구동축(230)은 베벨기어(bevelgear) 등을 이용하여 상호 직교되게 설치하면, 상기 제1레이더(100) 및 피칭구동장치(400) 등과의 안정적인 결합면을 확보하기 위해 좌, 우측으로 보다 연장된 길이를 가지는 형상으로 상기 롤링장치 케이스(210)를 제작할 수 있다.
상기 제1기울기센서(251)는 중력방향에 대한 상기 구동축(230)의 회전각변위를 측정하며, 상기 제1엔코더(252)는 상기 구동축(230)의 절대 회전각 위치를 측정하고, 상기 제1자세측정기(253)는 본 발명에 따른 지형감지 센서 조립체(13) 내지 상기 제1레이더(100) 및 롤링구동장치(200)가 탑재되는 자율 이동 차량(10)의 수평도와 횡가속 중력을 측정하게 된다.
연산판단처리기(미도시)에서는 상기 제1기울기센서(251), 제1엔코더(252), 제1자세측정기(253)에서 획득한 정보를 토대로, 상기 자율 이동 차량(10)의 자세, 상기 자율 이동 차량(10) 내지는 지면에 대한 상기 제1레이더(100)의 각도를 연산 확인하며, 전방의 지형과 주행상황을 판단한다.
그리고, 상기 제1구동모터(220)를 제어하는 구동모터제어기로 제어 명령이나 제어 신호를 입력, 전달하는 처리를 수행하며, 운용 환경, 목적에 맞추어 상기 제1레이더(100)의 좌우측 롤링 기울기를 조정하면서 장애물 검출, 경사면 분석, 또는 월드 모델링을 위한 데이터를 효율적으로 획득할 수 있다.
상기 피칭구동장치(400)는, 상기 제1레이더(100)의 전방에서 상기 제1레이더의 본체부(110)에 연결되며, 상기 제2레이더(300)를 상하로 기울이는 피칭(pitching) 구동력을 상기 제2레이더(300)의 좌, 우측부에 전달한다.
도 2, 5를 참조하면, 상기 피칭구동장치(400)는, 제2레이더 고정지지대(431), 제2레이더 지지대(432), 축결합구조체(400a, 400b)로 구성되며, 상기 축결합구조체(400a, 400b)는, 제2구동모터(420), 제2기울기센서(451), 제2엔코더(452), 제2자세측정기(453)와, 이와 같은 상기 피칭구동장치(400)의 구성품을 내부에 고정, 케이싱하는 피칭장치 케이스(410)로 이루어진다.
상기 제2레이더 고정지지대(431)에는 전방을 감지하게 되는 상기 제2레이더(300)의 후방부가 고정되고, 상기 제2레이더 지지대(432)는 상기 제2레이더(300)를 사이에 두고 상기 제2레이더 고정지지대(431)의 좌, 우측부에 한쌍이 결합된다.
상기 축결합구조체(400a, 400b)는, 상기 제2레이더(300)를 일축상에 안정되게 결합, 지지할 수 있도록, 상기 제2레이더 지지대(432)의 좌, 우측부가 축결합되는 좌측부(400a)와, 우측부(400b) 한쌍이 구비된다.
이에 따라, 상기 제2레이더(300)는, 상기 제2레이더 지지대(432)와 축결합구조체(400a, 400b)간의 연결부에 의해서 일축상에 회전가능하게 결합, 지지된 상태에서, 상기 제2레이더 고정지지대(431)의 이동변위에 연동하여 자유롭게 상, 하로 각도 조정된다.
상기 축결합구조체(400b)를 구성하는 상기 피칭장치 케이스(410) 내부에는 상기 한쌍의 제2레이더 지지대(432) 중 일측에 회전구동력을 제공하는 상기 제2구동모터(420), 감속기, 상기 제2구동모터(420)를 제어하는 구동모터제어기가 설치되며, 상기 한쌍의 제2레이더 지지대(432) 중 타측에 축결합되는 상기 축결합구조체(400a)의 피칭장치 케이스(410) 내부에는 상기 제2기울기센서(451), 제2엔코더(452), 제2자세측정기(453)가 설치된다.
상기 제2기울기센서(451)는 중력방향에 대한 상기 제2레이더 지지대(432)의 회전각변위를 측정하며, 상기 제2엔코더(452)는 상기 제2레이더 지지대(432)의 절대 회전각 위치를 측정하고, 상기 제2자세측정기(453)는 본 발명에 따른 지형감지 센서 조립체(13) 내지 상기 제2레이더(300) 및 피칭구동장치(400)가 탑재되는 상기 자율 이동 차량(10)의 수평도와 횡가속 중력을 측정하게 된다.
연산판단처리기(미도시)에서는 상기 제2기울기센서(451), 제2엔코더(452), 제2자세측정기(453)에서 획득한 정보를 토대로, 상기 자율 이동 차량(10)의 자세, 상기 자율 이동 차량(10) 내지는 지면에 대한 상기 제2레이더(300)의 각도를 연산 확인하며, 전방의 지형과 주행상황을 판단한다.
그리고, 상기 제2구동모터(420)를 제어하는 구동모터제어기로 제어 명령이나 제어 신호를 입력, 전달하는 처리를 수행하며, 운용 환경, 목적에 맞추어 상기 제2레이더(300)의 좌우측 롤링 기울기를 조정하면서 장애물 검출, 경사면 분석, 또는 월드 모델링을 위한 데이터를 효율적으로 획득할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 롤링구동장치(200)는 후방의 중앙부에 위치되며, 상기 제1레이더(100)는 상기 롤링구동장치(200) 보다 좁은 좌우 너비를 가지고 상기 롤링구동장치(200) 전방에 위치되고, 상기 제2레이더(200)는 전방 중앙부에 위치되며, 상기 피칭구동장치(400)는 전방 좌, 우측부에 위치된다.
이에 따라, 상기 제1레이더(100)의 좌, 우측에서, 상기 롤링구동장치(200)의 전면부와 피칭구동장치(400)의 배면부 사이에 상기 제1레이더(100)의 전후 길이에 해당되는 너비로 중공의 공간이 생성된다.
상기 롤링장치 케이스(210)의 전면부를 형성하는 롤링장치 고정지지대(211)와, 피칭장치 케이스(410)의 배면부를 형성하는 피칭장치 고정지지대(411)에, 전방부, 후방부가 각각 고정되도록 바디를 설치하면, 상기 롤링구동장치(200)와 피칭구동장치(400)를 일정한 간격으로 고정, 유지시킬 수 있다.
이에 따라, 자율이동 플랫폼 등의 주행 중, 자율 이동 차량(10)의 진동, 흔들림, 기울기, 충격 등으로 인해, 상기 롤링구동장치(200)와 피칭구동장치(400)간의 이격간격이 일정하게 유지되지 못하고 순간적으로 뒤틀리게 되는 현상을 견고하게 방지할 수 있다.
상기 롤링구동장치(200)와 피칭구동장치(400) 사이에 설치된 상기 제1레이더(100)와, 상기 제1레이더(100)와 피칭구동장치(400) 사이에 설치된 상기 제2레이더(200)의 설치구조의 견고성 또한 안정적으로 확보할 수 있다.
상기 바디는, 중간커버부(510)와 전방커버부(520)로 이루어지며, 상기 중간커버부(510)는, 상기 롤링구동장치(200)와 피칭구동장치(400)간의 이격간격을 커버링하면서 상기 롤링구동장치(200)와 피칭구동장치(400)의 좌, 우측 길이방향을 따라 연속되게 결합된다.
상기 연결커버의 전방커버부(520)는, 상기 제2레이더(300)의 상부를 커버링하도록 상기 중간커버부(510)의 전방에 일체로 연결형성되어, 한쌍의 상기 축결합구조체(400a, 400b)와 함께 상기 제2레이더(300)를 상부 및 좌, 우측부에서 안정되게 커버링하게 된다.
상기와 같이 설명된 지형감지 센서 조립체 및 이를 구비한 자율 이동 차량은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100 : 제1레이더 110 : 본체부
120 : 측정부 200 : 롤링구동장치
210 : 롤링장치 케이스 211 : 롤링장치 고정지지대
220 : 제1구동모터 230 : 구동축
251 : 제1기울기센서 252 : 제1엔코더
253 : 제1자세측정기 300 : 제2레이더
400 : 피칭구동장치 400a, 400b : 축결합구조체
410 : 피칭장치 케이스 411 : 피칭장치 고정지지대
420 : 제구동모터 431 : 제2레이더 고정지지대
432 : 제2레이더 지지대 451 : 제2기울기센서
452 : 제2엔코더 453 : 제2자세측정기
500 : 연결커버 510 : 중간커버부
520 : 전방커버부

Claims (12)

  1. 자율 이동체에 착탈 가능하도록 형성되고, 홈을 구비하는 바디;
    제1축 및 상기 제1축과 교차하는 제2축을 구비하고, 상기 홈에 삽입되도록 형성되는 제1레이더;
    상기 제2축을 중심으로 상기 제1레이더가 회전 가능하도록, 상기 제1레이더에 결합되는 롤링구동장치; 및
    상기 바디의 일면에 상기 자율 이동체의 전방을 향하도록 배치되고, 상기 제1축 및 제2축과 교차하는 제3축을 중심으로 회전되도록 형성되는 제2레이더를 포함하는 자율 이동체의 지형 감지 센서 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1레이더는, 상기 자율 이동체에 대하여 상기 제1축을 중심으로 회전되도록 형성되는 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체의 지형 감지 센서 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2레이더가 상기 제3축을 중심으로 상하로 이동할 수 있도록, 상기 제2레이더의 측면에서 결합되는 피칭구동장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체의 지형 감지 센서 조립체.
  4. 현위치 및 그로부터 속도의 가감속 및 조향을 통해 주행 가능한 일정 위치들을 포함하는 자율 이동 차량의 주행 영역내 지형을 감지할 수 있도록, 상기 주행 영역을 향하여 일정 신호를 발, 수신하는 측정부가 상부에 부착되는 제1레이더;
    상기 제1레이더의 일면에서 상기 제1레이더의 본체부에 연결되며, 상기 제1레이더의 본체부에 회전력을 전달하는 것에 의해 상기 제1레이더의 측정부를 좌우로 이동시키면서 상하로 기울이는 롤링(rolling)을 행하는 롤링구동장치;
    상기 제1레이더의 본체부 전방 및 측정부 하측에 설치되는 제2레이더; 및
    상기 제1레이더의 타면에서 상기 제1레이더의 본체부에 연결되며, 상기 제2레이더의 좌, 우측부에 회전력을 전달하는 것에 의해 상기 제2레이더를 상하로 기울이는 피칭(pitching)을 행하는 피칭구동장치를 포함하는 자율 이동체의 지형 감지 센서 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 롤링구동장치의 구성품을 내부에 고정, 케이싱하는 롤링장치 케이스의 전면부를 형성하는 롤링장치 고정지지대;
    상기 피칭구동장치의 구성품을 내부에 고정, 케이싱하는 피칭장치 케이스의 배면부를 형성하는 피칭장치 고정지지대; 및
    상기 롤링장치 고정지지대와 피칭장치 고정지지대에 전, 후방부가 각각 고정되며 상기 제1레이더의 좌, 우측 상부를 커버링하는 중간커버부와 상기 제2레이더의 상부를 커버링하는 전방커버부가 연결형성되는 바디를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체의 지형 감지 센서 조립체.
  6. 제4항에 있어서, 상기 롤링구동장치는,
    상기 롤링구동장치의 구성품을 내부에 고정, 케이싱하는 롤링장치 케이스; 및
    일측부가 상기 롤링장치 케이스 내부에 설치된 제1구동모터에 결합되고, 타측부가 상기 롤링장치 케이스 내외부를 전방으로 관통하여 상기 제1레이더의 본체부에 연결되는 구동축을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체의 지형 감지 센서 조립체.
  7. 제6항에 있어서, 상기 롤링구동장치는,
    중력방향에 대한 상기 구동축의 회전각변위를 측정하는 제1기울기센서;
    상기 구동축의 절대 회전각 위치를 측정하는 제1엔코더; 및
    상기 제1기울기센서, 제1엔코더에서 획득한 정보로 지면에 대한 상기 제1레이더의 각도를 확인하는 연산판단처리기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체의 지형 감지 센서 조립체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 롤링구동장치는,
    상기 제1레이더 및 롤링구동장치가 탑재되는 자율 이동 차량의 수평도와 횡가속 중력을 측정하여, 상기 연산판단처리기에서 상기 자율 이동 차량의 자세, 상기 자율 이동 차량에 대한 상기 제1레이더의 각도를 확인가능하도록 하는 제1자세측정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체의 지형 감지 센서 조립체.
  9. 제4항에 있어서, 상기 피칭구동장치는,
    상기 제2레이더의 후방부가 고정되는 제2레이더 고정지지대;
    상기 제2레이더를 사이에 두고 상기 제2레이더 고정지지대의 좌, 우측부에 결합되는 한쌍의 제2레이더 지지대; 및
    상기 제2레이더 지지대의 좌, 우측부가 축결합되는 좌, 우측 한쌍이 구비되며, 좌, 우측 중 일측에는 상기 제2레이더 지지대에 회전구동력을 제공하는 제2구동모터가 결합되는 축결합구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체의 지형 감지 센서 조립체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 축결합구조체는,
    상기 한쌍의 제2레이더 지지대 중 타측에 축결합되어, 중력방향에 대한 상기 제2레이더 지지대의 회전각변위를 측정하는 제2기울기센서;
    상기 제2레이더 지지대의 절대 회전각 위치를 측정하는 제2엔코더; 및
    상기 제2기울기센서, 제2엔코더, 자세측정기에서 획득한 정보로 지면에 대한 상기 제2레이더의 각도를 확인하는 연산판단처리기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체의 지형 감지 센서 조립체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 축결합구조체는,
    상기 제2레이더 및 피칭구동장치가 탑재되는 자율 이동 차량의 수평도와 횡가속 중력을 측정하여, 상기 연산판단처리기에서 상기 자율 이동 차량의 자세, 상기 자율 이동 차량에 대한 상기 제2레이더의 각도를 확인가능하도록 하는 제2자세측정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체의 지형 감지 센서 조립체.
  12. 자율이동이 가능하도록 이루어지며, 주행수단이 장착되는 본체; 및
    상기 본체에 결합되며, 현위치 및 그로부터 속도의 가감속 및 조향을 통해 주행 가능한 일정 위치들을 포함하는 자율 이동 차량의 주행 영역내 지형을 감지할 수 있도록, 서로 교차하는 제1축, 제2축 또는 제3축 중의 어느 한 축을 중심으로 회동 가능하게 형성되는 복수의 센서를 포함하는 지형 감지 센서 조립체를 포함하고,
    상기 지형 감지 센서 조립체는 상기 제1항 내지 제11항 중 어느 한항을 따르는 것을 특징으로 하는 자율 이동 차량.
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