JP2008514951A - 動作装置制御方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

本発明は回転運動を制御するために動作装置に設置されたジャイロスコープの換算係数を第１換算係数として決定する段階と、前記ジャイロスコープに所定のテスト動作を印加し出力角速度を測定する第１段階と、前記テスト動作およびテスト動作に対応する出力角速度に基づいて第２換算係数を測定する第２段階と、前記第１換算係数と前記第２換算係数の誤差を算出する第３段階、および前記誤差が所定値を超過する場合、前記ジャイロスコープの前記第１換算係数を第２換算係数で更新する第４段階を含み、前記第１段階ないし前記第４段階は前記動作装置が動作待機状態である場合、または所定の動作に対する動作命令が入力された場合前記動作を遂行する前に遂行されることを特徴とする回転運動をする動作装置の回転角の精密度を制御する方法およびその装置に関するものである。

Description

本発明は回転運動をする動作装置の回転角の精密度を制御する方法及びその装置に関するもので、より詳細には動作装置が動作待機状態にあるなど所定の条件が満足するたびに、動作装置に設置されたジャイロスコープの換算係数を再測定し、以前の換算係数を更新することによって、動作装置の回転角の精密度を制御する方法及び装置に関するものである。

通常的にジャイロスコープ（ｇｙｒｏｓｃｏｐｅ）は角速度を測定するセンサであって、物体または航体の回転角速度を測定するようになる。一般的にジャイロスコープを利用する場合、おおよそ回転角速度だけを利用し制御目的に使用するようになり、その代表的な例としてビデオカメラの手ブレ防止装置、３次元マウス、ＲＣ（ラジコン）ヘリコプターの姿勢制御装置、自動車の走行安定化装置（ＥＰＳ）などの場合がある。

前記のようなジャイロスコープを利用した制御の場合、各種誤差（換算係数誤差、換算係数非線形性、静的バイアス誤差、Ｉｎ−ｒｕｎバイアス誤差、ｒｕｎ−ｔｏ−ｒｕｎバイアス誤差、量子化誤差、非整列誤差）、雑音（白色雑音、有色雑音、動作雑音、駆動雑音、共振周波数雑音）、敏感度（Ｇ敏感度、Ｇ^２敏感度）、温度ドリフト（換算係数とバイアス）などが大きな問題とはならなかった。

すなわち、前記各種の誤差は国防、宇宙、航空などのような主に「高精密」航法システムが必要な分野でだけ主に扱われており、一般的な応用分野では換算係数誤差等を除きそれほど重要に考えられていなかった。

しかし、最近になってＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を利用した低価の、したがって性能が相対的に低下するしかない慣性センサが既存の制御目的以外に商用航法システム（例えば、車両航法、個人航法など）に使用され始めつつ前記のような誤差要因が重要な変数として作用し始めた。

一般的に航法システム（ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）は航法センサを利用して位置、姿勢、速度、加速度、時間、方向角、角速度など、位置把握に関する各種の情報を提供してくれるシステムをいう。既存の航法システムで使用されていた航法センサは主に軍需用で高価で高性能を有するものが主流をなしていた。このような高価の高性能センサの誤差も非常に小さい状態が維持されるため誤差補償が多く必要ではなく、誤差補償の高価もそれほど大きくなかった。

しかし、最近ＭＥＭＳ技術が発達しつつ、小型低価の慣性センサの開発が進められ民需用としても多く使用されている。このようなＭＥＭＳ型慣性センサは小型／低価である反面、各種の誤差要因が高価のセンサに比べ大きいため、前で言及した誤差要因を適切に調整しない場合、航法システムとしての性能を満足させることができなくなる。このため小型／低価の慣性センサを使用する慣性航法システムにおいて誤差補償は非常に重要な部分である。

前記で言及した誤差要因は大きく正規誤差と非正規誤差に分けることができる。本発明と関連した正規誤差（Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ Ｅｒｒｏｒ）とはセンサごとに特性が糾明された誤差であって、各種の誤差補償方法を利用して事前に誤差補償が可能な部分を意味する。正規誤差は換算係数誤差、静的バイアス誤差などがある。

換算係数はジャイロスコープの出力電圧による角速度の比率を示す値であり、単位はｄｅｇ／ｓｅｃ／Ｖまたはｒａｄ／ｓｅｃ／Ｖである。すなわち換算係数は出力電圧による角速度値を換算してくれる係数である。

このような換算係数はバイアス電圧や抵抗値によって所定の誤差が発生する。訂正換算係数誤差は実際換算係数と理論的換算係数の差異を示すもので、換算係数誤差は角度の誤差を誘発する。ＭＥＭＳセンサの場合、センサによって最大５−１０％の換算係数誤差が存在するため各サンプルによる換算係数の誤差に対する補償が成されない場合、最大５−１０％の初期角度誤差および累積誤差を表すようになる。このような静的換算係数の線形性誤差は図１に図示されたように実際測定値と理論的値の勾配の差異と同じである。

一方静的換算誤差の非線形性誤差は図２に図示されたように入力角速度の大きさにともなう出力の変化を示す。静的換算係数の線形性誤差は図１に図示されたように角速度入力の大きさに関係なく一定の誤差である反面、静的換算係数の非線形性誤差は図２に図示されたように入力の大きさによる誤差である。

従来低価の動的装置は抵抗値の変化やバイアスの影響などで換算係数の誤差が多く発生した。また、従来の低価の動的装置は換算係数が温度の変化、時間による変化または電源を印加するたびに変化が発生することによって誤差が発生するという問題があった。このような誤差が補正されない場合、前記動的装置の換算係数誤差はだんだん大きくなるという問題があるが、従来技術は前記動的装置の換算係数を正確な回転運動をするように補正する方法を提供できずにいる。

低価の動的装置を使用する例として掃除ロボットは定められた区域を余すところなく効率的に掃除するため図３のようなルートで移動する。しかし従来の低価の動的装置を使用する掃除ロボットは換算係数の誤差が所定の値を超過した場合、望む回転角速度が出力されず、したがって図４に図示されたように定められた回転角と異なる角度で回転することなることによって定められた区域内の掃除をきちんと遂行することができないという問題点が発生した。

このように従来の低価の動的装置は換算係数の誤差が所定値を超過することによって回転角の精密度が低下するため、定められた回転角よりもさらに大きい回転角で回転したり、定められた回転角よりもさらに小さい回転角で回転することによって正確な回転動作を遂行することができないという問題点があった。特に換算係数の誤差が累積する場合にはこのような問題点はさらに大きくなるほかなかった。

本発明は前記のような従来技術の問題点を解決するために案出されたもので、回転運動をする動的装置の回転角の精密度を制御する方法及びその装置を提供することをその目的とする。

また、本発明は回転運動をする動的装置の換算係数をテストして換算係数の誤差が所定の基準値を超過する場合、換算係数を更新する方法及びその装置を提供することをその目的とする。

また、本発明は回転運動をする動的装置で発生する換算係数の線形性誤差を補正することによって正確な回転角で動作することができるよう制御する方法及び装置を提供することをその目的とする。

また、本発明は回転運動をする動的装置を動作待機状態で周期的に換算係数を調整し正確な動作を遂行することができるようにする方法およびその装置を提供することをその目的とする。

また本発明は回転運動をする動的装置がドッキングステーションにドッキングするたびに、またはドッキングステーションを離脱する前、または離脱した後、および動作中に、動作装置に設置されたジャイロスコープの換算係数の誤差を補正する方法およびその装置を提供することをその目的とする。

また本発明は低価の動的装置で発生する換算係数の誤差のうち温度による変化、時間による変化または電源を印加することによって発生する、すなわち動的装置を使用する過程で発生、または増加する換算係数の誤差を補償する方法およびその装置を提供することをその目的とする。

前記した目的を達成するために、本発明の一実施形態による回転運動をする動的装置の回転角の精密度を制御する方法は、前記回転運動を制御するために前記動作装置に設置されたジャイロスコープの換算係数を第１換算係数として決定する段階と、前記ジャイロスコー部に所定のテスト動作を印加して出力角速度を測定する第１段階と、前記テスト動作および前記テスト動作に対応する出力角速度に基づき第２換算係数を測定する第２段階と、前記第１換算係数と前記第２換算係数の誤差を算出する第３段階、および前記誤差が所定値を超過する場合、前記ジャイロスコープの前記第１換算係数を第２換算係数で更新する第４段階を含み、前記第１段階ないし前記第４段階は前記動作装置が動作待機状態である場合、または所定の動作に対する動作命令が入力された場合、前記動作を遂行する前に遂行されることを特徴とする。

または、本発明の他の一実施形態による回転運動をする動作装置の回転角の精密度を制御する方法は、前記動作装置に設置されたジャイロスコープと関連し、印加動作および前記印加動作に対応する角速度によって第１換算係数テーブルを維持する段階と、前記ジャイロスコープにテスト動作を印加し出力角速度を測定する第１段階、前記テスト動作および前記テスト動作に対応する出力角速度に基づき第２換算係数テーブルを生成する第２段階、前記第１換算係数テーブルおよび前記第２換算係数テーブルを参照し第１換算係数および第２換算係数の誤差を算出する第３段階、および前記誤差が所定の基準値を超過する場合、前記第２換算係数テーブルを利用して前記ジャイロスコープに対する前記第１換算係数テーブルを更新する第４段階を含み、前記第１段階ないし第４段階は前記動作装置が動作待機状態である場合、または所定の動作に対する動作命令が入力された場合、前記動作を遂行する前に遂行されることを特徴とする。

また、本発明のまた他の一実施形態によるドッキングステーションを利用して回転運動をする動作装置の回転角の精密度を制御する方法は、前記回転運動を制御するため前記動作装置の換算係数を第１換算係数として決定する段階と、前記動作装置が所定のドッキングステーションにドッキング状態であるのかの可否を判断する段階（前記ドッキングステーションは前記動作装置の充電のための充電装置を含む）と、判断結果が前記動作装置が前記ドッキングステーションにドッキング状態である場合、前記動作装置を前記ドッキングステーションの基準点を基準として一定角度だけ回転させるための回転命令を入力する第１段階と、前記回転命令によって前記基準点を基準として前記動作装置が回転した回転角を測定する第２段階と、前記測定された回転角を基礎として第２換算係数を算出する第３段階と、前記第１換算係数と前記第２換算係数の誤差を算出する第４段階、および前記誤差が所定値を超過する場合、前記動作装置の前記第１換算係数を前記第２換算係数で更新する第５段階を含むことを特徴とする。

また、本発明のまた他の一実施形態による回転運動をする動作装置の回転角の精密度を制御する装置は、前記動作装置に設置されたジャイロスコープと関連し印加電圧および前記印加電圧に対応する角速度よる第１換算係数テーブルおよび換算係数のテスト結果による第２換算係数テーブルを記録するデータベースと、前記ジャイロスコープにテスト電圧を印加し出力角速度を測定する角速度測定部と、前記テスト電圧および前記テスト電圧に対応する出力角速度に基づき前記第２換算係数テーブルを生成し、前記第１換算係数テーブルおよび前記第２換算係数テーブルを参照して前記第１換算係数および前記第２換算係数の誤差を算出する換算係数誤差算出部、および前記誤差が所定の基準値を超過する場合、前記第２換算係数テーブルを利用して前期ジャイロスコープに対する前記第１換算係数テーブルを更新する換算係数調整部を含むことを特徴とする。

以下では添付された図面を参照し本発明による回転運動をする動的装置の回転角の精密度を制御する装置および方法を実施形態としてあげて詳細に説明する。

図５は本発明の実施形態による回転運動をする動的装置の回転角の精密度を制御する装置５００の構成図を示す図であり、図６は本発明による換算係数テーブルを示す図である。制御装置５００は前記動作装置内部に設置されることもありうる。また、実施形態によって制御装置５００は前記動作装置の外部または後述するようなドッキングステーションに設置され、前記動作装置と制御装置５００が接続された場合に前記動作装置を制御することもできる。

図５および図６を参照すれば、本発明の実施形態による回転運動をする動作装置の回転角の精密度を制御する装置は換算係数データベース５１０、角速度測定部５２０、換算係数誤差算出部５３０、および換算係数調整部５４０を含む。

換算係数データベース５１０は前記動作装置に設置されたジャイロスコープと関連し印加電圧および前記印加電圧に対応する角速度による第１換算係数テーブルおよび所定のテスト電圧および前記テスト電圧に対応する角速度による第２換算係数テーブルを記録する。前記第１または第２換算係数テーブルは図６に図示されたように印加電圧、前記印加電圧に対応する角速度、前記印加電圧に対応する角速度による換算係数を表す。また、図６では印加電圧に対応する角速度も記録されている場合を図示したが、実施形態によって換算係数テーブルは印加電圧および換算係数だけを記録することもある。

制御装置５００は所定の条件を満足する場合、前記動作装置に設置されたジャイロスコープの換算係数を調整する。例えば、制御装置５００は前記動作装置が特定の動作を遂行せず命令を待機する状態である動作待機状態であるとき換算係数を調整する。また、実施形態によって制御装置５００は前記動的装置が待機状態であり所定の動作命令が入力された場合前記動作命令によって所定の動作を遂行する前に換算係数を調整する。

換算係数を調整するために角速度測定部５２０は前記動的装置が動作待機状態である場合、または所定の動作に対する動作命令が入力された場合、前記動作を遂行する前に前記ジャイロスコープにテスト動作を印加し、前記印加されたテスト動作によって前記動作装置が回転動作を遂行した結果による出力角速度を測定する。例えば、角速度測定部５２０は前記動的装置が動的待機状態である場合、周期的に前記ジャイロスコープにテスト動作を印加し、前記印加されたテスト動作に対応する出力角速度を測定する。

角速度測定部５２０は前記動的装置が所定のドッキングステーションとドッキングする装置である場合、前記ドッキングステーションにドッキングするたびに、または前記ドッキングステーションを離脱する前に前記ジャイロスコープにテスト動作を印加し、前記印加されたテスト動作によって前記動的装置が回転動作を遂行した結果による出力角速度を測定する。

換算係数誤差算出部５３０は前記動的装置が動作待機状態である場合、または所定の動作に対する動作命令が入力された場合、前記動作を遂行する前に前記テスト動作および前記テスト動作に対応して測定された出力角速度に基づき前記第２換算係数テーブルを生成し、前記第１換算係数テーブルおよび前記第２換算係数テーブルを参照し前記第１換算係数および前記第２換算係数の誤差を算出する。前記第１換算係数および前記第２換算係数の誤差は前記第１換算係数と前記第２換算係数を比較してその差異値として算出することができる。または、前記第１換算係数および前記第２換算係数の誤差を算出するため、前記第１換算係数と第２換算係数の比または差を利用し算出するなど、適切な誤差算出方法を利用することができる。

換算係数誤差算出部５３０は前記動的装置が動作待機状態である場合、周期的に前記テスト動作および前記テスト動作に対応して測定された出力角速度に基づき前記第２換算係数テーブルを生成し、前記第２換算係数テーブルおよび前記第２換算係数テーブルを参照し前記第１換算係数および第２換算係数の誤差を算出する。換算係数誤差算出部５３０は前記動的装置が所定のドッキングステーションとドッキングする装置である場合、前記ドッキングステーションにドッキングするたびに、または前記ドッキングステーションを離脱する前に前記テスト動作および前記テスト動作に対応して測定された出力角速度に基づき前記第２換算テーブルを生成し、前記第１換算係数テーブルおよび第２換算係数テーブルを参照し前記第１換算係数および第２換算係数の誤差を算出する。

換算係数調整部５４０は前記動的装置が動作待機状態である場合、または所定の動作に対する動作命令が入力された場合、前記動作を遂行する前に前記算出された換算係数の誤差が所定の基準値を超過すれば、前記第２換算係数テーブルを利用して前記ジャイロスコープに対する前記第１換算係数テーブルを更新する。換算係数調整部５４０は前記動的装置が動作待機状態である場合、周期的に換算係数誤差算出部５３０で算出された誤差が所定の基準値を超過すれば、前記第２換算係数テーブルを利用して前記ジャイロスコープに対する前記第１換算係数テーブルを更新する。換算係数調整部５４０は前記動的装置が所定のドッキングステーションとドッキングする装置である場合、前記ドッキングステーションにドッキングするたびに、またはドッキングステーションを離脱する前に前記算出された誤差が所定の基準値を超過すると、前記第２換算係数テーブルを利用して前記ジャイロスコープに対する前記第１換算係数テーブルを更新する。

例えば、図６に図示されたように第１換算係数が３である場合、１０Ｖのテスト動作を印加すると、理論的には出力角速度が３０ｒａｄ／ｓｅｃとならなければならない。しかし、低価のジャイロスコープを使用する動作装置の場合、内部抵抗の変動などバイアス誤差に影響を受けて実際出力角速度が理論的な角速度である３０ｒａｄ／ｓｅｃより大きかったり小さくなりえる。このような場合、実際出力される角速度が例えば３１ｒａｄ／ｓｅｃであれば、実際換算係数である第２換算係数が３．１となるため、ジャイロスコープの製造時または以前誤差過程で設定された換算係数である前記第１換算係数と前記第２換算係数間の差異値で誤差を算出すれば前記換算係数の誤差は０．１となる。前記換算係数の誤差によって前記動作装置が回転動作に対する誤動作が一定の大きさ以上に発生し始める基準値を超過する換算係数の誤差が発生した場合、前記第１換算係数テーブルを、前記第２換算係数テーブルを利用して更新する。

前述したように、前記動作装置は前記算出された換算係数の誤差が所定の基準値を超過した場合、回転運動に対する回転角の精密度が低下するため、これにともない望む動作を正確に遂行することができないという問題点が発生する。そのため、本発明は回転運動をする動作装置の換算係数の誤差が所定の基準値を超過するとき、前記換算係数を再調整するために既存の換算係数テーブルをテストによって算出された換算係数テーブルで更新する。したがって、本発明は回転運動をする動作装置の換算係数の誤差が基準値を超過するとき換算係数テーブルを更新することによって、動的装置が以降でもより正確に回転運動をするように制御し望む回転角を出力することができるため、ユーザが望む動作を正確に遂行することができる。

図７は本発明の一実施形態による回転運動をする動的装置の回転角の精密度を制御する方法のフローチャートを示す図である。本実施形態による制御方法もやはり図５に図示されたような制御装置５００によって遂行され得る。

図７を参照すれば、段階７１０で前記動的装置の制御装置５００は前記回転運動を制御するため前記動的装置に設置されたジャイロスコープの換算係数を第１換算係数として決定する。前記第１換算係数は動的装置に設置されたジャイロスコープに設定された換算係数であって前記動的装置のテストにともなう実際換算係数と比較するために基準となる換算係数である。前記第１換算係数は前記ジャイロスコープの製作時に決定された換算係数でもあり得るし、また本発明による以前のテストで決定された換算係数でもあり得る。

本実施形態による換算係数を調整するためのテストは前記動作装置が動作待機状態である場合に遂行され得る。また、前記テストは前記動作装置に所定の動作命令が入力された場合、前記動作命令を正確に実行するため、前記動作命令による所定の動作を実行する前に遂行され得る。また、前記テストは周期的に遂行され得る。以下、前記ジャイロスコープの第１換算係数を調整するためのテスト過程を具体的に説明する。

段階７２０で前記ジャイロスコープに所定のテスト動作を印加し前記テスト動作による出力角速度を測定する。

段階７３０で前記テスト動作および前記テスト動作に対応する出力角速度動作に基づき第２換算係数を測定する。前記第２換算係数は前記テスト動作と前記テスト動作によるる出力角速度の比率である。

前記動作装置の制御装置５００は前記動作を遂行する前に前記第１換算係数と前記第２換算係数の誤差を算出し（段階７４０）、前記算出された誤差が所定値を超過するのかの可否を判断する（段階７５０）。

前記算出された誤差が所定値を超過する場合、段階７６０で制御装置５００は前記ジャイロスコープの前記第１換算係数を第２換算係数で更新する。すなわち制御装置５００は製造時または直前のテストにより決定された第１換算係数と、今回のテストで決定された第２換算係数の誤差が所定値を超過する場合、ジャイロスコープの内部要素（例えば、抵抗など）の特性変化にともなうバイアス誤差等により、第１換算係数が正確でないと判断し変化した特性に合うように第１換算係数を第２換算係数で変更する。したがって、望む回転角速度が正確に出力されることができ、前記動作装置が回転運動する場合の回転角をより正確に制御することができるようになる。

図８は本発明の他の実施形態による回転運動をする動作装置の回転角の精密度を制御する方法のフローチャートを示した図である。

図８を参照すれば、段階８１０で前記動作装置の制御装置５００は前記動作装置に設置されたジャイロスコープと関連し印加動作および前記印加動作に対応する角速度による第１換算係数テーブルを維持する。前記第１換算係数テーブルは前記ジャイロスコープと関連し印加動作、前記印加動作に対応する角速度、または前記印加動作と前記角速度による換算係数をマッチングさせたテーブルである。また、実施形態による前記第１換算係数テーブルは印加動作（理論的出力値）および換算係数対で構成され得る。

段階８２０で制御装置５００は前記動作装置が動作待機状態である場合、または所定の動作に対する命令が入力された場合、前記動作を遂行する前に前記ジャイロスコープにテスト動作を印加し前記テスト動作に対応する出力角速度を測定する。

段階８３０で制御装置５００は前記テスト動作および前記テスト動作に対応する出力角速度に基づき第２換算係数テーブルを生成する。前記第２換算係数テーブルは前記テスト動作（理論的出力値）、前記テスト動作に対応する出力角速度による換算係数をマッチングさせたテーブルである。

制御装置５００は前記第１換算係数テーブルおよび前記第２換算係数テーブルを参照し、第１換算係数および第２換算係数の誤差を算出し（段階８４０）、前記算出された誤差が所定の基準値を超過するのかの可否を判断する（段階８５０）。

前記算出された誤差が所定の基準値を超過した場合、段階８６０で制御装置５００は前記第２換算係数テーブルを利用し前記ジャイロスコープに対する前記第１換算係数テーブルを更新する。一方、第１換算係数テーブルおよび第２換算係数テーブルを各々比較し、所定の基準値を超過する場合に対してだけ第１換算係数を第２換算係数で変更することができる。例えば、テスト電圧が０Ｖないし１０Ｖである場合には、前記誤差が基準値を超過しないが、１０Ｖを超過するテスト電圧が印加される場合に算出された第２換算係数が第１換算係数と比較し誤差が大きい場合は１０Ｖを超過する場合に対してだけ前記第１換算係数テーブルを更新することもできる。

制御装置５００は前記動作装置が動作待機状態である場合、段階８２０ないし段階８６０を周期的に遂行することもできる。

前述したように、本発明の他の実施形態による回転運動をする動作装置の回転角の精密度を制御する方法は動作待機状態で周期的に換算係数の誤差を算出し、所定値を超過した場合換算係数テーブルを更新することによって回転運動による回転角がより精密に制御し得るため、前記動作装置が回転運動をより正確に遂行することができるようになる。

図９は本発明のまた他の実施形態によるドッキングステーションを利用して回転運動をする動作装置の回転角の精密度を制御する方法のフローチャートを示す図である。

図９および図１０を参照すれば、段階９１０で動作装置１０１０の制御装置５００は前記回転運動を制御するために動作装置１０１０の換算係数を第１換算係数として決定する。

段階９２０で動作装置１０１０の制御装置５００は動作装置１０１０がドッキングステーション１０００にドッキングした状態であるかの可否を判断する。ドッキングステーション１０００は動作装置１０１０が動作待機状態で動作装置１０１０の保管のための保管装置、または動作装置１０１０の充電のための充電装置でもあり得る

判断結果、動作装置１０１０がドッキングステーション１０００にドッキングした状態である場合、段階９３０で制御装置５００は動作装置１０１０を一定角度だけ回転させるための回転命令を発生させる。また、前記回転命令は動作装置１０１０の接続部（図示していない）を介してドッキングステーション１０００などの外部装置から入力を受けることができる。

段階９４０で動作装置１０１０の制御装置５００は所定の基準線を基準として前記回転命令によって動作装置１０１０が実際に回転した回転角度を測定する。

例えば、図１０に図示されたように、ドッキングステーション１０００の一地点１０１１と動作装置１０１０の回転中心を含む基準線が設定され得る。

前記回転命令によって回転をした後、動作装置１０１０が停止した状態で動作装置１０１０は所定のセンサを利用し一地点１０１１の回転後の位置が、位置１０１２である場合前記基準線を基準として自己が回転した角度を関知することができる。

段階９５０で制御装置５００は前記測定された回転角度に基づき第２換算係数を算出する。前記第２換算係数は動作装置１０１０の動作電圧と前記測定された回転角度と回転時間に基づいて算出された値である。

段階９６０で動作装置１０００の制御装置５００は前記第１換算係数と前記第２換算係数の誤差を算出する。前記第１換算係数と前記第２換算係数の誤差が前記第１換算係数と前記第２換算係数の差異値、または前記第１換算係数と前記第２換算係数の比率など、実施形態にともない所定の方式で算出することができる。

段階９７０で動作装置１０１０の制御装置５００は前記算出された誤差が所定値を超過するのかの可否を判断する。動作装置１０１０で前記第１換算係数と前記第２換算係数の誤差が所定値を超過した場合、動作装置１０１０に対する回転角の精密度が一定水準未満に低下したもので動作装置１０１０の回転動作が不正確なものとして判断することができる。

前記算出された誤差が所定値を超過する場合、段階９８０で動作装置１０１０の制御装置５００は動作装置１０１０の前記第１換算係数を前記第２換算係数で更新する。

また本発明のまた他の実施形態によれば、動作装置１０１０は前記回転命令によって回転するべき一定角度と前記回転命令による回転結果、実際に回転した回転角度を利用して回転運動の誤差を算出することができる。すなわち、前記回転命令が動作装置１０１０を３６０度回転させるための回転命令である場合、動作装置１０１０は一地点１０１１と位置１０１２の間の誤差１０１３を算出することができる。

本実施形態による動作装置１０１０は前記回転角度の誤差１０１３が所定値を超過する場合、誤差１０１３および前記第１換算係数を利用して前記動作装置の実際換算係数である第２換算係数を算出し、前記動作装置の第１換算係数を前記第２換算係数で更新することによって、より正確な第２換算係数を獲得することができる。

また、本発明によるまた他の実施形態によれば、動作装置１０１０の制御装置５００は動作装置１０１０が前記ドッキングステーション１０００を離脱する前に段階９３０ないし段階９８０を遂行することができる。

前述したように本発明は回転運動をする動作装置がドッキングステーションにドッキングするたびに、またはドッキングステーションを離脱する前に動作装置の換算係数の誤差を補正するにともない動作装置が回転運動を遂行するとき発生する誤動作を最小化することができる。

また、本発明のまた他の実施形態によれば、動作装置はドッキングステーションにドッキングしていない状態でも所定の回転命令によって実際に回転した回転角度を測定することができる。このために動作装置は地磁界センサまたはカメラを使用する。

まず、地磁界センサを利用し前記回転角度を測定する過程を説明する。地磁界センサが付着された動作装置は前記地磁界センサを利用して前記動作装置の回転中心から前記動作装置上の一地点を含む線がどの方向（例えば、真北の方向）を指しているのか感知することができる。前記動作装置は前記回転命令によって回転を開始する前に感知された前記方向を示し前記回転中心を含む線の中ある一つを基準線として設定することができる。

また、動作装置は前記地磁界センサを前記回転命令によって実際に回転した後前記回転の中心と前記動作装置上の前記一地点を含む線が新たに指している方向を感知することができ、前記新たに感知された方向を利用し前記基準線を基準として前記動作装置がどの程度回転したのか、その回転角度を測定することができる。このとき前記動作装置は前記地磁界センサを利用して前記基準線の方向を依然として識別可能である。

一方、地球の磁気場の歪みなどで前記地磁界センサが正確な所定方向の絶対座標を感知できない場合でも、前記地磁界センサは前記動作装置が「どの程度回転したのか」は感知することができるため、本発明において前記動作装置の回転角度の大きさがいくらなのか測定する本来の目的は依然として達成され得る。

また、カメラを利用して前記回転角度を測定する方法を説明する。本実施形態による動作装置はカメラを具備し、前記カメラから入力される映像信号を利用して回転角度を測定する。

前記動作装置が停止した状態で、前記動作装置はカメラから所定の停止映像に対する映像信号が入力される一地点を選定する。例えば、カメラで撮影される映像のフレーム上の一地点を選定することができる。このときには前記動作装置の回転中心から前記一地点を連結する線が回転角度を測定するための基準線として使用され得る。

前記動作装置が前記回転命令によって回転してから停止した後、前記動作装置は前記カメラから所定の映像信号の入力を受ける。また、前記動作装置は前記映像信号の入力を受けつつ前記映像に対する映像信号と同一な映像信号が入力されるときまで、すなわち原位置に到達するときまで前記回転命令による回転方向と同一な方向に追加的に回転する。

前記動作装置は前記追加的に回転した角度を測定することによって、前記回転命令によって実際に前記動作装置が回転した角度を測定することができるようになる。

すなわち、動作装置を一定角度だけ回転させる回転命令によって動作装置が実際回転角度である回転角度を測定することによって、前記動作装置の回転精密度を測定することができ、前記一定角度と前記回転角度の誤差が所定値を超過する場合、または動作装置の既存の第１換算係数と前記回転角度により獲得された第２換算係数の誤差が所定値を超過する場合、前記動作装置の換算係数を更新することによって動作装置の改訂精密度を補正することができるようになる。

また、地磁界センサまたはカメラを利用して回転角度を測定する場合には、ドッキングステーションにドッキングしていない状態でも定期的または否定期的に前記動作装置の回転精密度を調整することができるため、回転精密度を調整するためにドッキングステーションに復帰する必要ないという長所がある。

また、本発明の実施形態は多様なコンピュータで具現される動作を遂行するためのプログラム命令を含むコンピュータ判読可能媒体を含む。前記コンピュータ判読可能媒体はプログラム命令、データファイル、データ構造などを単独でまたは組合せて含むことができる。前記媒体に記録されるプログラム命令は本発明のため特別に設計され構成されたものであったり、コンピュータソフトウェア当業者に公知され使用可能なものでありえる。コンピュータ判読可能記録媒体の例としてはハードディスク、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（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｅｄｉａ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体（ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅｄｉａ）、フロプティカルディスク（ｆｌｏｐｔｉｃａｌ ｄｉｓｋ）のような磁気光媒体（ｍａｇｎｅｔｏ−ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅｄｉａ）、およびロム（ＲＯＭ）、ラム（ＲＡＭ）、フラッシュメモリのようなプログラム命令を保存して遂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。前記媒体はプログラム命令、データ構造などを指定する信号を伝送する搬送波を含む光または金属線、導波管などの伝送媒体でもありえる。プログラム命令の例としてはコンパイラにより作られたもののような機械語コードだけではなくインタープリタなどを使用してコンピュータによって実行され得る高級言語コードを含む。

本発明によれば、回転運動をする動作装置の回転角の精密度を制御する方法およびその装置を提供することによって、動作装置が回転動作による誤動作を最小化することができる。

また本発明によれば、回転運動をする動作装置の換算係数をテストし換算係数の誤差が所定の基準値を超過すれば既存の換算係数を新たに更新する方法およびその装置を提供することによって、換算係数の誤差により動作装置が誤動作することを防止することができる。

また、本発明によれば、回転運動をする動作装置を動作待機状態で周期的に換算係数の誤差を算出し所定値を超過すれば換算係数を調整する方法およびその装置を提供することによって、動作装置がより正確に回転動作を遂行することができる。

また、本発明によれば、回転運動をする動作装置がドッキングステーションにドッキングするたびに、またはドッキングステーションを離脱する前に動作装置に設置されたジャイロスコープの換算係数の誤差を補正することによって、動作装置が回転運動を遂行するとき回転角の精密度を向上させることができる。

また、本発明によれば、回転運動をする動作装置が温度による変化、時間による変化、電源を印加するたびに発生する差異による換算係数の誤差をオンライン上で補償することによって、動作装置がより正確に動作を遂行することができる。

以上のように、本発明は限定された実施形態と図により説明されているが、本発明は前記の実施形態に限定されるものではなく、これは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および変形が可能である。したがって、本発明思想は先に記載された特許請求範囲によってのみ把握されなければならず、意義均等または等価的変形すべては本発明思想の範疇に属するといえる。

静的換算係数の線形性誤差の一例を示す図である。 静的換算係数の非線形性誤差の一例を示す図である。 動的装置が正常的に動作する場合の軌跡を示す図である 動的装置が換算係数の誤差のよって非正常的に動作する場合の軌跡を示す図である。 本発明の実施形態による動作装置の回転角を制御する装置の構成を示す図である 本発明による換算係数テーブルの一形態を示す図である。 本発明の一実施形態による動的装置の回転角を制御する方法のフローチャートを示す図である。 本発明の他の実施形態による動的装置の回転角を制御する方法のフローチャートを示す図である。 本発明のまた他の実施形態による動的装置の回転角を制御する方法のフローチャートを示す図である。 本発明の実施形態による動的装置がドッキングステーションにドッキング状態である状態を示す図である。

Claims (12)

1. 回転運動をする動作装置の回転角の精密度を制御する方法において、
   前記回転運動を制御するため前記動作装置に設置されたジャイロスコープの換算係数を第１換算係数として決定する段階と、
   前記ジャイロスコープに所定のテスト動作を印加した場合の出力角速度を測定する第１段階と、
   前記テスト動作およびテスト動作に対応する出力角速度に基づいて第２換算係数を測定する第２段階と、
   前記第１換算係数と前記第２換算係数の誤差を算出する第３段階、および
   前記誤差が所定値を超過する場合、前記ジャイロスコープの前記第１換算係数を第２換算係数で更新する第４段階を含み、
   前記第１段階ないし前記第４段階は前記動作装置が動作待機状態である場合、または所定の動作に対する動作命令が入力された場合前記動作を遂行する前に遂行されることを特徴とする動作装置制御方法。
2. 回転運動をする動作装置の回転角の精密度を制御する方法において、
   前記動作装置に設置されたジャイロスコープと関連し印加動作および前記印加動作に対応する角速度による第１換算係数テーブルを維持する段階と、
   前記ジャイロスコープにテスト動作を印加した場合の出力角速度を測定する第１段階と、
   前記テスト動作およびテスト動作に対応する出力角速度に基づいて第２換算係数テーブルを生成する第２段階と、
   前記第１換算係数テーブルと前記第２換算係数テーブルを参照し第１換算係数および第２換算係数の誤差を算出する第３段階、および
   前記誤差が所定値を超過する場合前記第２換算係数テーブルを利用して前記ジャイロスコープに対する前記第１換算係数テーブルを更新する第４段階を含み、
   前記第１段階ないし前記第４段階は前記動作装置が動作待機状態である場合、または所定の動作に対する動作命令が入力された場合前記動作を遂行する前に遂行されることを特徴とする動作装置制御方法。
3. 前記動作装置が動作待機状態である場合前記第１段階ないし前記第４段階を周期的に遂行することを特徴とする請求項２に記載の動作装置制御方法。
4. ドッキングステーションを利用して回転運動をする動作装置の回転角の精密度を制御する方法において、
   前記回転運動を制御するために前記動作装置に設置されたジャイロスコープの換算係数を第１換算係数として決定する段階と、
   前記第１換算係数に基づき前記動作装置を一定角度だけ回転させるための回転命令を発生させる第１段階と、
   前記動作装置の回転中心を含む所定の基準線を利用し前記動作装置が実際に回転した回転角度を測定する第２段階と、
   前記一定角度および前記測定された回転角度の誤差に基づき第２換算係数を算出する第３段階と、
   前記第１換算係数と前記第２換算係数の誤差を算出する第４段階、および
   前記誤差が所定値を超過する場合前記動作装置の前記第１換算係数を前記第２換算係数で更新する第５段階を含むことを特徴とする動作装置制御方法。
5. 前記第２段階は、
   前記動作装置が所定のドッキングステーションにドッキング状態であるのかの可否を判断する段階（前記ドッキングステーションは前記動作装置の充電のための充電装置を含む）と、
   判断結果前記動作装置が前記ドッキングステーションにドッキング状態である場合、前記動作装置の回転中心から前記ドッキングステーションの一地点を含む線を前記基準線として設定する段階と、
   前記動作装置が前記回転命令によって回転した後、前記ドッキングステーションの前記一地点を利用して前記基準線を識別する段階、および
   前記識別された基準点を基準として前記動作装置が実際に回転した回転角度を測定する段階を含むことを特徴とする請求項４に記載の動作装置制御方法。
6. 前記第１段階ないし前記第５段階は、
   前記動作装置が前記ドッキングステーションを離脱する前に遂行されることを特徴とする請求項５に記載の動作装置制御方法。
7. 前記動作装置は地磁界センサをさらに含み、
   前記第２段階は、前記地磁界センサを利用して動作装置の回転中心から所定の方向を前記基準線として設定する段階と、
   前記動作装置が前記回転命令によって回転した後、前記地磁界センサを利用して前記方向を感知し、前記基準線を識別する段階、および
   前記識別された基準線を基準として前記動作装置が実際に回転した回転角度を測定する段階を含むことを特徴とする請求項４に記載の動作装置制御方法。
8. 前記動作装置はカメラをさらに含み、
   前記第２段階は、前記カメラに入力される映像信号を利用して所定の停止映像に対する映像信号が入力される一地点を選択する段階と、
   前記動作装置の回転中心から前記一地点を含む線を基準線として設定する段階と、
   前記動作装置が前記回転命令によって回転した場合、前記カメラから映像信号の入力を受ける段階と、
   前記カメラから前記停止映像に対する信号が入力されるときまで前記動作装置を前記回転命令による回転方向と同一な方向に追加的に回転させる段階、および
   前記追加的に回転した回転角度を利用して前記動作装置が前記回転命令によって実際に回転した回転角度を算出する段階を含むことを特徴とする請求項４に記載の動作装置制御方法。
9. ドッキングステーションを利用した回転運動をする動作装置の回転角の精密度を制御する方法において、
   前記回転運動を制御するために前記動作装置に設置されたジャイロスコープの換算係数を第１換算係数として決定する段階と、
   前記動作装置が所定のドッキングステーションにドッキング状態であるのかの可否を判断する段階（前記ドッキングステーションは前記動作装置の充電のための充電装置を含む）と、
   判断結果前記動作装置が前記ドッキングステーションにドッキング状態である場合、前記動作装置を前記ドッキングステーションの基準点を基準として一定角度だけ回転させるための回転命令を入力する段階と、
   前記回転命令によって前記基準点を基準として前記動作装置が回転した回転角度を測定する段階と、
   前記一定角度および前記測定された回転角度の誤差を算出する段階と、
   前記算出された誤差が所定値を超過する場合前記第１換算係数、前記一定角度または前記回転角度に基づき第２換算係数を算出する段階、および
   前記動作装置の前記第１換算係数を前記第２換算係数で更新する段階を含むことを特徴とする動作装置制御方法。
10. 第１項ないし第９項のうち、いずれかの一項の方法をコンピュータで実行するためのプログラムを記録するコンピュータ判読可能な記録媒体。
11. 回転運動をする動作装置の回転角の精密度を制御する装置において、
    前記動作装置に設置されたジャイロスコープと関連し印加電圧および前記印加電圧に対応する角速度による第１換算係数テーブルおよび換算係数のテスト結果による第２換算係数テーブルを記録する換算係数データベースと、
    前記ジャイロスコープにテスト電圧を印加した場合出力角速度を測定する角速度測定部と、
    前記テスト電圧および前記テスト電圧に対応する出力角速度に基づき前記第２換算係数テーブルを生成し、前記第１換算係数テーブルおよび前記第２換算係数テーブルを参照し前記第１換算係数および前記第２換算係数の誤差を算出する換算誤差算出部と、
    前記誤差が所定の基準値を超過する場合前記第２換算係数テーブルを利用して前記ジャイロスコープに対する前記第１換算係数テーブルを更新する換算係数調整部を含むことを特徴とする動作装置制御方法。
12. 前記角速度測定部、換算係数誤差算出部、または前記換算係数調整部は前記動作装置が所定のドッキングステーションとドッキングする装置である場合前記ドッキングステーションにドッキングするたびに、または前記ドッキングステーションを離脱する前に前記動作を遂行することを特徴とする請求項１１に記載の動作装置制御方法。

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