KR20010016030A - System and method for controlling robot using internet - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 인터넷을 이용한 로봇 제어 시스템 및 방법에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 로봇이 영상 및 음성을 캡쳐 (capture) 하여 로봇내에 장착된 웹서버를 사용하여 인터넷망을 통해 이를 사용자에게 송신하고, 사용자는 인터넷망을 통해 로봇의 제어 명령을 로봇에게 전달하여 로봇의 동작을 제어하는 인터넷을 이용한 로봇 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for controlling a robot using the Internet, and more particularly, a robot captures an image and an audio, and transmits the same to a user through an internet network using a web server mounted in the robot. The present invention relates to a robot control system and method using the Internet for controlling the operation of a robot by transmitting a control command of the robot to the robot through an internet network.
로봇에 카메라 또는 마이크를 부착하여 영상 및 음성을 캡쳐하여 이를 송신하는 기술은 보안 분야 및 감시용 장비 분야에서 많이 활용되고 있다. 또한, 유선 및 무선으로 로봇에 동작 제어신호를 보내어 로봇을 원격 제어하는 기술도 여러 응용 분야에서 이용되는 기술이다.The technology of capturing video and audio by attaching a camera or microphone to a robot and transmitting it is widely used in security and surveillance equipment. In addition, a technology for remotely controlling the robot by sending an operation control signal to the robot by wire and wireless is also a technology used in various application fields.
상술의 종래의 로봇 제어 시스템은 대부분 유선상이나 한정된 장소에서 제어가 가능하도록 고안된 것이 대부분이며, 이러한 종래의 로봇 제어 시스템 중에서 이동형으로 고안된 것은 대부분 근거리에서 무선을 이용한 것으로 제어상의 유효 거리를 벗어나면 제어가 어려워지는 문제점을 갖고 있다. 또한, 이를 극복하기 위해 제어거리를 크게 하는 것은 전용망 구성시 비용이 많이 소요되는 단점이 있다.Most of the above-described conventional robot control systems are designed to be controlled in a wired or limited place, and most of these conventional robot control systems are designed to be mobile and use the wireless at a short distance. It has a problem that becomes difficult. In addition, in order to overcome this, increasing the control distance has a disadvantage in that the cost of constructing a dedicated network is high.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존의 인터넷망을 활용하여 로봇의 제어를 가능하게 함으로써 별도의 설치 비용없이 보다 저렴한 로봇 제어 시스템을 구현하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems described above, it is an object to implement a lower cost robot control system without additional installation cost by enabling the control of the robot using the existing Internet network.
또한, 본 발명은 시간과 공간의 제약을 받지 않고 로봇이 인터넷 접속이 가능한 지역에 위치하는 한 사용자에 의해 제어 가능하고, 로봇의 동작을 제어하려는 사용자 또한 어느 위치에서라도 인터넷의 접속이 가능한 위치이면 로봇의 동작을 제어할 수 있는 로봇 제어 시스템을 구현하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention can be controlled by the user as long as the robot is located in an area where the Internet can be connected without being limited by time and space, and the user who wants to control the operation of the robot can also access the Internet at any location. An object is to implement a robot control system that can control the operation of.
또한, 본 발명은 웹서버에 ID 관리 수단을 구비함으로써, 제한적인 권한을 가진 그룹이나 개인만이 로봇을 제어할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a web server with ID management means, so that only a group or an individual with limited authority can control the robot.
도 1 은 본 발명에 따르는 인터넷을 이용한 로봇 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도이다.1 is a view schematically showing the configuration of a robot control system using the Internet according to the present invention.
도 2 는 본 발명에 따르는 로봇의 구성을 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram showing the configuration of a robot according to the present invention.
도 3 은 본 발명에 따르는 웹서버의 기능적인 구성을 나타내는 블록도이다.3 is a block diagram showing the functional configuration of a web server according to the present invention.
도 4 는 본 발명에 따르는 인터넷을 이용한 로봇 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a robot control method using the Internet according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 로봇 12 : 웹서버10: robot 12: web server
20 : 사용자 시스템 30 : 인터넷망20: user system 30: Internet network
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 인터넷을 이용하여 로봇의 동작을 제어하는 로봇제어 시스템에 있어서, 영상 및 음성 신호를 캡쳐 (capture) 하여 내부에 장착된 웹서버를 사용하여 인터넷망을 통하여 사용자 시스템으로 상기 영상 및 음성 신호를 송신하며, 사용자 시스템으로부터 인터넷망을 통하여 수신되는 로봇 제어신호에 의해 동작이 제어되는 로봇; 및 로봇에 장착된 웹서버로 인터넷망을 통하여 로봇 제어신호를 전달하는 사용자 시스템을 포함하는 시스템을 제공한다.In order to achieve the object described above, the present invention is a robot control system for controlling the operation of a robot using the Internet, by capturing video and audio signals to capture the Internet network using a web server mounted therein A robot that transmits the video and audio signals to a user system through which the operation is controlled by a robot control signal received from a user system through an internet network; And it provides a system comprising a user system for transmitting the robot control signal through the Internet to the web server mounted on the robot.
여기에서, 로봇은 영상 및 음성 신호를 캡쳐하는 영상/음성 캡쳐 수단; 인터넷망에 접속하여 캡쳐된 영상 및 음성 신호를 사용자 시스템으로 송신 또는 사용자 시스템으로부터 로봇 제어신호를 수신하는 웹서버; 및 사용자 시스템으로부터 웹서버로 수신되는 로봇 제어신호에 따라 로봇을 구동시키는 구동제어 수단을 포함하는 것이 바람직하다.Here, the robot comprises video / audio capture means for capturing video and audio signals; A web server connected to the Internet network to transmit captured image and audio signals to a user system or to receive a robot control signal from the user system; And drive control means for driving the robot according to the robot control signal received from the user system to the web server.
또한, 여기에서 웹서버는 로봇에 의해 캡쳐되는 영상 및 음성이 출력되고 사용자가 그에 따라 제어명령을 입력할 수 있는 웹페이지를 제공하는 웹페이지 제공/갱신 수단; 로봇에 의해 캡쳐된 영상 및 음성 신호를 수신하고 이를 사용자 시스템으로 멀티캐스팅하는 영상/음성 송수신 수단; 사용자 시스템으로부터 전송되는 로봇 제어신호를 수신하고 이를 로봇의 구동제어 수단으로 전송하는 로봇 제어신호 송수신 수단; 및 로봇으로 로봇 제어신호를 전송할 권한이 있는 사용자를 제한적으로 관리하는 ID 관리 수단을 포함하는 것이 바람직하다.The web server may also include web page providing / updating means for outputting a video and audio captured by the robot and providing a web page for the user to input a control command accordingly; Video / audio transmission and reception means for receiving the video and audio signals captured by the robot and multicasting them to a user system; Robot control signal transmission / reception means for receiving a robot control signal transmitted from a user system and transmitting it to the drive control means of the robot; And ID management means for restrictively managing a user who is authorized to transmit the robot control signal to the robot.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 본 발명에 따르는 인터넷을 이용한 로봇 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도이다.1 is a view schematically showing the configuration of a robot control system using the Internet according to the present invention.
본 발명에 따르는 인터넷을 이용한 로봇 제어 시스템은 로봇 (10), 상기 로봇 (10) 에 장착된 웹서버 (12) 및 사용자 시스템 (20) 으로 구성된다. 로봇 (10) 에 의해 캡쳐된 영상 및 음성 신호는 웹서버 (12) 를 사용하여 인터넷망 (30) 을 통해 사용자 시스템 (20) 으로 전달하고, 웹서버 (12) 는 상기 영상 및 음성 신호에 기초하여 웹페이지를 갱신한다. 또한, 웹서버 (12) 는 사용자 시스템 (20) 으로부터 인터넷망 (30) 을 통하여 로봇 제어명령을 수신하여 그에 상응하는 로봇 제어신호를 로봇 (12) 의 구동제어 수단으로 전달하여, 로봇 (10) 이 상기 로봇 제어신호에 의하여 동작이 제어된다.The robot control system using the Internet according to the present invention comprises a robot 10, a web server 12 mounted on the robot 10, and a user system 20. The video and audio signals captured by the robot 10 are transmitted to the user system 20 through the internet network 30 using the web server 12, and the web server 12 is based on the video and audio signals. To update the web page. In addition, the web server 12 receives the robot control command from the user system 20 through the Internet network 30 and transmits a corresponding robot control signal to the drive control means of the robot 12, the robot 10 Operation is controlled by this robot control signal.
종래 기술과의 본질적인 차이점은 본 발명의 로봇제어 시스템은 인터넷망 (30) 을 이용한 WWW (World Wide Web) 을 기반으로 이루어진다는 것이다. 로봇 (10) 의 구체적인 구성은 도 2 를 참조로, 웹서버 (12) 의 기능적인 구성은 도 3 을 참조로하여 이하에서 설명될 것이다. 또한, 본 발명의 사용자 시스템 (20) 은 고정형 일반 PC 뿐만 아니라, 사용자 웹브라우저가 장착된 Notebook, PCS, PDA 및 IMT 2000 단말기 등의 이동형 단말기가 사용될 수 있다.The essential difference from the prior art is that the robot control system of the present invention is based on the World Wide Web (WWW) using the Internet network 30. The specific configuration of the robot 10 will be described below with reference to FIG. 2, and the functional configuration of the web server 12 will be described below with reference to FIG. 3. In addition, the user system 20 of the present invention can be used not only a fixed general PC, but also a mobile terminal such as a notebook, a PCS, a PDA, and an IMT 2000 terminal equipped with a user web browser.
도 2 는 본 발명에 따르는 로봇의 구성을 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram showing the configuration of a robot according to the present invention.
본 발명에 따르는 로봇 (10) 은 웹서버 (12), 영상/음성 캡쳐수단 (130), 영상/음성 처리수단 (132), 전원 (150), 전원제어 수단 (152), 구동부 (140) 및 구동제어 수단 (142), CPU (100), RAM (110) 및 기억장치 (120) 로 이루어진다.The robot 10 according to the present invention includes a web server 12, video / audio capturing means 130, video / audio processing means 132, power supply 150, power supply control means 152, driver 140 and And drive control means 142, CPU 100, RAM 110, and memory device 120.
웹서버 (12) 는 로봇 (10) 이 인터넷망 (30) 에 접속하여 사용자 시스템 (20) 과 통신할 수 있게 해주는 기능을 하고, 이는 예를 들어 웹서버 프로그램인 APACHE, PWS, IIS 중 어느 하나가 될 수도 있으며, 웹서버 (12) 의 구체적인 기능적인 구성에 대해서는 도 3 에서 상세히 설명하기로 한다.The web server 12 functions to allow the robot 10 to connect to the Internet network 30 and communicate with the user system 20, which is, for example, any one of the web server programs APACHE, PWS, and IIS. 3, a detailed functional configuration of the web server 12 will be described in detail with reference to FIG. 3.
영상/음성 캡쳐수단 (130) 은 디지털 카메라 및 마이크 등으로 이루어져 로봇 (10) 의 주변에서 발생되는 영상 및 음성을 캡쳐 (capture) 한다. 예를 들어 약 8 ∼ 16 Kbps 의 정보량을 갖는 음성데이터 또는 50 ∼ 60 Kbps 의 정보량을 갖는 JPEG 형태의 영상데이터를 캡쳐할 수 있다. 또한, 로봇 (10) 의 카메라에 오토 포커스 (Auto Focus) 기능을 첨가하여 자동으로 줌 인/아웃 (Zoom In/Out) 을 하게 하거나, 야간 사용을 목적으로 일반 또는 적외선 라이트를 장착하게 할 수 있다.Image / audio capture means 130 is composed of a digital camera and a microphone to capture the image and sound generated in the vicinity of the robot (10). For example, audio data having an information amount of about 8 to 16 Kbps or image data in JPEG format having an information amount of 50 to 60 Kbps can be captured. In addition, an auto focus function may be added to the camera of the robot 10 to automatically zoom in / out, or to mount a general or infrared light for night use. .
이와 같이 캡쳐된 영상 및 음성 데이터는 영상/음성 처리수단 (132) 에 의해 처리된다. 영상/음성 처리수단 (132) 은 캡쳐된 영상 및 음성 데이터를 압축하거나 A/D (analog to digital) 변환하는 장치 또는 기억장치 (120) 에 저장되는 프로그램일 수 있다. 이렇게 처리된 영상/음성 데이터는 웹서버 (12) 를 통해 사용자 시스템 (20) 으로 송신된다.The captured video and audio data are processed by the video / audio processing means 132. The video / audio processing means 132 may be a program stored in the storage device 120 or a device for compressing or analog-to-digital (A / D) converting the captured video and audio data. The video / audio data thus processed is transmitted to the user system 20 through the web server 12.
로봇 (10) 의 전원 (150) 은 필요한 경우 언제든지 스스로 전원을 공급받을 수 있는 인텔리전트 충전 기능 (자동 감지 충전 기능) 을 내장하며, 이는 전원제어 수단 (152) 에 의해 제어된다. 전원제어 수단 (152) 역시 기억장치 (120) 에 저장되는 프로그램일 수 있다.The power supply 150 of the robot 10 has an intelligent charging function (auto sensing charging function) that can be powered by itself whenever necessary, which is controlled by the power control means 152. The power control means 152 may also be a program stored in the memory device 120.
로봇 (10) 은 웹서버 (12) 로 수신되는 로봇 제어신호에 의해 동작하게 되는데, 이때 제어신호에 의해 로봇 (10) 의 위치 및 동작을 제어시키는 프로그램인 구동제어 수단 (142) 이 사용된다. 구동부 (140) 는 상기 구동제어 수단 (142) 에 의해 구동되며, 예를 들어 DC 모터 또는 STEP 모터에 의해 동작한다. 또한, 구동부 (140) 는 굴곡 지형 및 험한 지형에서도 이동이 가능한 무한궤도 (caterpillar tread) 를 이용하는 다양한 형태의 바퀴나 캐터필러일 수 있다.The robot 10 is operated by a robot control signal received by the web server 12. At this time, the drive control means 142, which is a program for controlling the position and operation of the robot 10 by the control signal, is used. The drive unit 140 is driven by the drive control means 142 and is operated by, for example, a DC motor or a STEP motor. In addition, the driving unit 140 may be various types of wheels or caterpillars using caterpillar treads that are movable in curved and rough terrains.
CPU (100) 는 웹서버 (12) 를 포함하여 상기한 바와 같은 로봇 (10) 의 모든 구성요소들의 동작을 제어하는 기능을하고, 기억장치 (120) 에는 상술한 기능들을 수행하게 하는 프로그램들이 저장되며 또한 Windows CE 나 Embeded Linux 와 같은 운영 프로그램이 저장된다.The CPU 100 functions to control the operation of all the components of the robot 10 as described above, including the web server 12, and the memory 120 stores programs for performing the above-described functions. It also stores operating programs such as Windows CE and Embeded Linux.
상술한 본 발명에 따르는 로봇 (10) 의 모든 구성요소들은 바람직하게는 범용컴퓨터로서가 아니라 임베디드보드 (embeded board) 에 일체화된 임베디드 시스템으로 구현되어 최적의 성능을 발휘하게 된다.All the components of the robot 10 according to the present invention described above are preferably implemented as an embedded system integrated into an embedded board, rather than as a general purpose computer, to achieve optimal performance.
도 3 은 본 발명에 따르는 웹서버의 기능적인 구성을 나타내는 블록도이다.3 is a block diagram showing the functional configuration of a web server according to the present invention.
본 발명에 따르는 웹서버 (12) 는 일반 인터넷 환경에서 사용되는 웹서버와 거의 동일한 기능을 수행하는 것으로, 다만 특별히 본 발명의 로봇 제어 기능을 수행하기 위한 이하에서 설명하는 소프트웨어적인 구성요소를 더 포함한다.The web server 12 according to the present invention performs almost the same functions as a web server used in a general Internet environment, but further includes a software component described below specifically for performing the robot control function of the present invention. do.
웹페이지 제공/갱신 수단 (200) 은 사용자 시스템 (20) 의 사용자 웹브라우저상에 로봇 (10) 의 영상/음성 캡쳐수단 (130) 에 의해 수신되는 영상 및 음성신호를 출력시키고, 사용자가 그에 따라 제어 명령을 입력할 수 있는 웹페이지를 제공하며 상황의 변화에 따라 상기 웹페이지를 갱신하는 기능을 한다.The web page providing / updating means 200 outputs the video and audio signals received by the video / audio capturing means 130 of the robot 10 on the user web browser of the user system 20, and the user accordingly It provides a web page for inputting a control command and functions to update the web page according to a change of situation.
영상/음성 송수신 수단 (210) 은 로봇 (10) 에 의해 캡쳐된 영상 및 음성 신호를 수신하고, 이를 사용자 웹브라우저상에 출력시켜 사용자들에게 상기 영상/음성 신호를 멀티캐스팅 (multi-casting) 하는 기능을 한다.The video / audio transmission / reception means 210 receives the video and audio signals captured by the robot 10 and outputs them on a user web browser to multi-cast the video / audio signals to the users. Function
로봇 제어신호 송수신 수단 (220) 은 사용자 웹브라우저상에 출력된 영상/음성 신호를 보고 그에 대한 응답으로 사용자가 입력하는 로봇 제어 명령을 인터넷망 (30) 을 통하여 수신하고, 그 로봇 제어신호를 로봇 (10) 의 구동제어수단 (142) 으로 송신하는 기능을 한다.The robot control signal transmission / reception means 220 receives the robot control command input by the user in response to the video / audio signal output on the user web browser, and receives the robot control signal through the internet network 30. It transmits to the drive control means 142 of (10).
웹서버 (12) 에 접속한 사용자 모두가 로봇 (10) 으로 로봇 제어 명령을 입력하는 것은 허용될 수 없는 일이다. 따라서, 각 로봇 (10) 마다 자기 고유의 로봇 ID를 가져야 하고, 웹서버 (12) 에 접속한 사용자는 자신이 해당 로봇 (10) 에 제어 명령을 입력할 수 있는 제한적인 권한을 갖는다는 것을 인증받아야한다. 이러한 로봇 ID의 관리나 인증이 ID 관리 수단 (230) 에 의해 이루어지고, 이를 돕기 위해 ID 관리 데이터베이스 (232) 가 웹서버 (12) 에 연결되어 있다.It is unacceptable for all users connected to the web server 12 to input robot control commands to the robot 10. Therefore, each robot 10 must have its own unique robot ID, and the user who accesses the web server 12 authenticates that he has limited authority to input a control command to the robot 10. Should receive The management or authentication of such robot ID is performed by the ID management means 230, and the ID management database 232 is connected to the web server 12 to assist with this.
상술한 바와 같이 여기에서 사용자 웹브라우저가 장착된 사용자 시스템 (20) 은 고정형의 일반 PC 뿐아니라, 무선모뎀이 장착된 Notebook, PCS, PDA 및 IMT 2000 단말기와 같은 이동형 단말기도 가능하여 로봇 (10) 의 제어를 담당하는 사용자의 위치에 제약됨이 없이 로봇 제어가 이루어지게 된다.As described above, the user system 20 equipped with a user web browser is not only a fixed general PC, but also a mobile terminal such as a notebook, PCS, PDA, and IMT 2000 terminal equipped with a wireless modem. Robot control is made without being restricted by the position of the user in charge of the control.
이와같이 구성된 본 발명의 인터넷을 이용한 로봇제어 시스템에서 로봇의 동작을 인터넷에 접속한 사용자가 제어하는 과정을 이하에서 설명한다.The process of controlling the operation of the robot by the user connected to the Internet in the robot control system using the Internet configured as described above will be described below.
도 4 는 본 발명에 따르는 인터넷을 이용한 로봇 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a robot control method using the Internet according to the present invention.
우선, 로봇 (10) 은 주변에서 발생되는 영상 및 음성을 캡쳐한다 (S300). 물론, 상술한 바와 같이 이 과정에서 영상 및 음성신호는 압축되거나 디지털 신호로 변환될 수 있다.First, the robot 10 captures an image and sound generated in the surroundings (S300). Of course, as described above, the video and audio signals may be compressed or converted into digital signals in this process.
다음으로, 캡쳐된 영상 및 음성 신호에 기초하여 웹서버 (12) 에 접속중인 사용자의 웹브라우저 화면에 해당 로봇 (10) 의 영상 및 음성 데이터가 출력되는 웹브라우저 화면의 갱신이 이루어진다 (S310).Next, based on the captured video and audio signal, the web browser screen on which the video and audio data of the robot 10 is output is updated on the web browser screen of the user who is accessing the web server 12 (S310).
사용자가 사용자 웹브라우저 화면에 나타난 해당 로봇 (10) 의 영상 및 음성 데이터를 확인하고 필요에 따라 로봇 제어명령을 보내기 위해서는, 제어명령을 보내기에 앞서 사용자 자신이 해당 로봇 (10) 의 동작을 제어할 권한이 있는지를 인증하는 과정이 필요하다 (S320).In order for the user to check the image and audio data of the robot 10 displayed on the user's web browser screen and send a robot control command as necessary, the user himself or herself may control the operation of the robot 10 before sending the control command. The process of authenticating whether there is a right is necessary (S320).
이러한 인증 과정에는 상술한 ID 관리 데이터베이스 (232) 등이 사용되게 되며, 또한 별도의 인증 서버가 존재할 수도 있다. 물론 변경된 실시예로서, 상기 인증 과정은 사용자가 웹서버 (12) 에 접속하여 해당 로봇 (10) 의 영상 및 음성 데이터를 보기 전에 이루어질 수도 있다.In the authentication process, the ID management database 232 described above is used, and a separate authentication server may exist. Of course, in a modified embodiment, the authentication process may be performed before the user accesses the web server 12 and views the video and audio data of the robot 10.
사용자가 로봇 제어명령을 입력하면, 이에 상응하는 로봇 제어신호가 사용자 시스템 (20) 으로부터 인터넷망 (30) 을 통하여 로봇 (10) 으로 전송되게 되고 (S330), 로봇 (10) 에 의해 수신되는 로봇 제어신호에 의해 로봇의 동작이 제어되게 되어 상황에 맞는 특정한 임무를 수행하게 된다. (S340)When the user inputs a robot control command, a corresponding robot control signal is transmitted from the user system 20 to the robot 10 through the internet network 30 (S330), and the robot received by the robot 10. The operation of the robot is controlled by the control signal to perform a specific task according to the situation. (S340)
본 발명은 상기의 실시예들을 참조로하여 특별히 도시되고 기술되었지만, 이는 예시를 위하여 사용된 것이며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 첨부된 청구범위에서 정의된 것처럼 발명의 정신 및 범위를 벗어남이 없이 다양한 수정을 할 수 있다.Although the invention has been particularly shown and described with reference to the above embodiments, it has been used for the purpose of illustration and those of ordinary skill in the art to which the invention pertains have the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. Various modifications can be made without departing.
상술한 바와 같이 본 발명은 기존의 인터넷망을 활용하여 로봇의 제어를 가능하게 함으로써 별도의 설치 비용없이 보다 저렴한 로봇 제어 시스템을 구현하는 효과가 있다.As described above, the present invention enables the control of the robot by using the existing Internet network, thereby implementing a lower cost robot control system without additional installation cost.
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