JP7843842B2 - Robot posture measurement method and robot system in which multiple robots interact - Google Patents
Robot posture measurement method and robot system in which multiple robots interactInfo
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Description
本発明は、ロボットの姿勢測定方法及びロボットの姿勢測定方法を用いたロボットシステムに関し、ロボット同士のインタラクション(interaction)のために相手ロボットの姿勢を測定する方法及びインタラクションを行うロボットシステムに関する。 This invention relates to a method for measuring the posture of a robot and a robot system using this method, and more particularly to a method for measuring the posture of another robot for interaction between robots, and a robot system for performing such interaction.
技術の発展に伴って多様なサービスデバイスが登場しており、特に、最近では、多様な作業又はサービスを行うロボットに対する技術開発が盛んに行われている。 With technological advancements, a wide variety of service devices have emerged, and in particular, recent technological development has been actively focused on robots that perform diverse tasks or services.
さらに、最近では、人工知能技術、クラウド技術などの発展により、ロボットをより精密かつ安全に制御することが可能になっており、これによりロボットの活用度が徐々に高まっている。特に、技術の発展によって、ロボットは、屋内空間で人間と安全に共存できるレベルに至っている。 Furthermore, recent advancements in artificial intelligence and cloud technologies have made it possible to control robots more precisely and safely, leading to a gradual increase in their utilization. In particular, technological advancements have brought robots to a level where they can safely coexist with humans in indoor spaces.
このため、最近では、ロボットが人間の業務又は作業を代替しており、特に屋内空間において、ロボットが人間を対象として直接サービスを提供する多様な方法が盛んに研究されている。 Therefore, in recent years, robots have been replacing human tasks or work, and various methods of robots directly providing services to humans, particularly in indoor spaces, are being actively researched.
例えば、空港、駅、デパートなど公共の場所ではロボットがナビゲーションサービスを提供しており、飲食店ではロボットが配膳サービスを提供している。さらに、オフィス空間、共同住居空間などでは、ロボットが郵便物や宅配などを配送する配送サービスを提供している。この他にもロボットは、清掃サービス、防犯サービス、物流処理サービスなどの多様なサービスを提供しており、ロボットが提供するサービスの種類及び範囲は今後飛躍的に増加することが予想され、サービス提供レベルも引き続き発展することが予想される。 For example, robots provide navigation services in public places such as airports, train stations, and department stores, and serve food in restaurants. Furthermore, in office spaces and shared living spaces, robots provide delivery services for mail and packages. In addition, robots offer a variety of other services, including cleaning, security, and logistics processing. The types and scope of services offered by robots are expected to increase dramatically in the future, and the level of service provision is also expected to continue to develop.
このようなロボットは、屋外空間だけでなく、オフィス、アパート、デパート、学校、病院、アミューズメント施設などのような建物(又はビル)の屋内空間で多様なサービスを提供しており、この場合、ロボットは、建物の屋内空間を移動して多様なサービスを提供するように制御されている。 Such robots provide a variety of services not only in outdoor spaces but also in indoor spaces of buildings (or complexes) such as offices, apartments, department stores, schools, hospitals, and amusement facilities. In this case, the robots are controlled to move around the indoor spaces of the building and provide a variety of services.
一方、ロボットが屋内空間で多様なサービスを提供するか生活するためには、ロボット同士が連携して業務を遂行する必要がある。例えば、大韓民国公開特許第10-2010-0086093号(自律走行クラスタロボット位置制御システム)では、マスターロボットが複数の従属ロボットと共にクラスタを形成し、自律走行するシステムに対して開示している。このように走行技術から徐々に発展し、最近ではロボット同士のインタラクションを制御して多様なサービスを実現しようとする努力が盛んに行われている。 On the other hand, for robots to provide diverse services or live in indoor spaces, they need to cooperate with each other to perform tasks. For example, Korean Patent Publication No. 10-2010-0086093 (Autonomous Mobile Cluster Robot Position Control System) discloses a system in which a master robot forms a cluster with multiple subordinate robots and operates autonomously. Thus, gradually developing from mobile robot technology, recent efforts are actively being made to control the interaction between robots to realize diverse services.
このため、ロボットを用いたより高いレベルのサービスを提供するロボットインタラクションのために、ロボット同士で位置や姿勢を正確かつ迅速に測定できる本質的な研究が必要である。 Therefore, essential research is needed to enable robots to accurately and quickly measure their position and orientation, in order to provide higher-level services using robots through robot interaction.
本発明は、ロボットの姿勢を迅速かつ正確に測定する方法及びシステムを提供する。 This invention provides a method and system for rapidly and accurately measuring the posture of a robot.
より具体的には、本発明は、ロボットに取り付けられたディスプレイとビジュアルマーカを用いてロボットの姿勢を測定する方法を提供する。 More specifically, the present invention provides a method for measuring the posture of a robot using a display and visual markers attached to the robot.
上記課題を解決するために、本発明に係るロボットの姿勢測定方法、及びこれを用いたロボットシステムは、相手ロボットのディスプレイにビジュアルマーカを出力し、ロボットがこれを撮影して相手ロボットの姿勢を認識するプロセスを用いる。 To solve the above problems, the robot posture measurement method and robot system using the present invention employ a process in which a visual marker is output to the display of the target robot, and the robot photographs it to recognize the target robot's posture.
具体的には、本発明のロボットの姿勢測定方法は、第1ロボットと第2ロボットが互いに隣接するように、第1ロボットと第2ロボットの少なくとも一方が移動するステップと、第2ロボットのディスプレイにビジュアルマーカを出力するステップと、第1ロボットが第2ロボットを撮影するステップと、第1ロボットが撮影した画像に含まれたビジュアルマーカを検出して、画像に含まれたビジュアルマーカの姿勢(pose)を算出するステップと、第2ロボットの座標データと画像に含まれたビジュアルマーカの姿勢とを用いて第2ロボットの姿勢を算出するステップと、を含む。 Specifically, the robot posture measurement method of the present invention includes the steps of: moving at least one of the first robot and the second robot so that they are adjacent to each other; outputting a visual marker to the display of the second robot; having the first robot photograph the second robot; detecting the visual marker included in the image taken by the first robot and calculating the posture (pose) of the visual marker included in the image; and calculating the posture of the second robot using the coordinate data of the second robot and the posture of the visual marker included in the image.
本発明の一実施形態において、ロボットの姿勢測定方法は、第2ロボットがビジュアルマーカの出力を要請する要請信号をモニタリングするステップをさらに含んでもよい。 In one embodiment of the present invention, the robot posture measurement method may further include the step of monitoring a request signal in which the second robot requests the output of a visual marker.
要請信号は、第1ロボットと通信するサーバ又は第1ロボットから第2ロボットに伝送されてもよい。 The request signal may be transmitted from the server communicating with the first robot, or from the first robot to the second robot.
ビジュアルマーカを出力するステップは、ディスプレイに画像情報を出力した状態で要請信号を受信すると、画像情報の出力をオフにしてビジュアルマーカを出力するか、又は画像情報と共にビジュアルマーカを出力してもよい。 The step of outputting a visual marker may involve, upon receiving a request signal while image information is being output to the display, either turning off the output of the image information and outputting the visual marker, or outputting the visual marker together with the image information.
ビジュアルマーカを出力するステップは、ディスプレイが活性化されていない状態で要請信号を受信すると、ディスプレイを活性化してビジュアルマーカを出力してもよい。 The step of outputting a visual marker may, if the request signal is received while the display is not activated, activate the display and output the visual marker.
一方、本発明は、ディスプレイが配置された特定の空間でロボットが移動するステップと、ディスプレイに画像情報が表示されるステップと、ロボットと通信するサーバ又はロボットがディスプレイを制御する制御システムにビジュアルマーカの出力を要請する要請信号を伝送するステップと、要請信号に応答して、制御システムがビジュアルマーカを出力するようにディスプレイを制御するステップと、ロボットがディスプレイに出力されたビジュアルマーカを用いて、ロボットの現在位置を推定するステップと、を含むロボットの位置測定方法を開示する。 On the other hand, the present invention discloses a robot position measurement method that includes the steps of: the robot moving in a specific space where a display is arranged; image information being displayed on the display; the robot transmitting a request signal to a server communicating with the robot or a control system controlling the display to request the output of a visual marker; the control system controlling the display in response to the request signal to output a visual marker; and the robot estimating its current position using the visual marker output on the display.
また、本発明は、カメラを備える第1ロボットと、第1ロボットとインタラクションを行い、ディスプレイを備える、第2ロボットと、を含み、第2ロボットのディスプレイにビジュアルマーカを出力し、第1ロボットが第2ロボットを撮影し、第1ロボットが撮影した画像に含まれたビジュアルマーカを検出して、画像に含まれたビジュアルマーカの姿勢を算出し、第2ロボットの座標データと画像に含まれたビジュアルマーカの姿勢を用いて第2ロボットの姿勢を推定し、推定された第2ロボットの姿勢を用いて第1ロボットの動作を制御することを特徴とする、複数のロボットがインタラクションを行うロボットシステムを開示する。 Furthermore, the present invention discloses a robot system in which multiple robots interact, comprising: a first robot equipped with a camera; a second robot that interacts with the first robot and is equipped with a display; the second robot outputs a visual marker to its display; the first robot photographs the second robot; the first robot detects the visual marker contained in the image captured by the first robot; the second robot calculates the pose of the visual marker contained in the image; the second robot estimates its pose using its coordinate data and the pose of the visual marker contained in the image; and the first robot controls its movement using the estimated pose of the second robot.
本発明に係るロボットの姿勢測定方法及びロボットの姿勢測定方法を用いたロボットシステムは、ディスプレイに出力されたマーカを検出し、マーカ姿勢を測定してロボットの形状データと比較し、ロボットの姿勢に変換して相手ロボットの姿勢を認識し、これにより簡単な方法で相手ロボットの姿勢を迅速かつ正確に測定することができる。 The robot posture measurement method and robot system using the robot posture measurement method according to the present invention detect a marker output to a display, measure the marker posture, compare it with the robot's shape data, convert it into the robot's posture, and recognize the posture of the target robot. This allows for quick and accurate measurement of the target robot's posture in a simple manner.
このように、新しいプロセスを通じて正確なロボット姿勢を迅速に測定することで、例えば配送、配膳、接客などの多様なロボットサービスにおいて人間のようなサービスが可能となる。 In this way, by rapidly measuring the precise robot posture through this new process, it becomes possible to provide human-like service in a variety of robotic services, such as delivery, food service, and customer service.
また、本発明は、ビジュアルマーカを用いてロボットの姿勢を正しく正確に測定するため、人間とのインタラクションのためのディスプレイを活用して相手ロボットの姿勢を測定することが可能となる。この場合、サイネージなどの特定の空間に固定されたディスプレイでビジュアルマーカを出力し、ビジュアルマーカを撮影したロボットの位置を正確かつ迅速に測定できる効果まで発揮することができる。 Furthermore, this invention enables accurate and precise measurement of a robot's posture using visual markers, by utilizing a display designed for human interaction to measure the posture of the target robot. In this case, visual markers can be output on a display fixed in a specific space, such as a digital signage screen, and the position of the robot capturing the visual marker can be measured accurately and quickly.
以下、添付図面を参照して本明細書に開示された実施形態を詳しく説明するが、図面符号に関わらず同一又は類似の構成要素には同一の参照番号を付し、これに対する重複する説明は省略する。以下の説明で使用される構成要素に対する接尾辞「モジュール」及び「部」は、明細書の作成を容易にするためにのみ付与又は混用されるものであり、それ自体に互いに区別される意味又は役割を有するものではない。また、本明細書に開示された実施形態を説明するにあたり、関連する公知技術についての具体的な説明が本明細書に開示された実施形態の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。また、添付図面は、本明細書に開示された実施形態の理解を容易にするためのものであり、添付図面によって本明細書に開示された技術的思想が制限されず、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物及び代替物を含むものと理解されるべきである。 The embodiments disclosed herein will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Regardless of the reference numerals used in the drawings, identical or similar components will be given the same reference numerals, and redundant descriptions will be omitted. The suffixes "module" and "part" used for components in the following description are added or mixed solely for the purpose of facilitating the creation of the specification and do not have any distinct meaning or role in themselves. Furthermore, in describing the embodiments disclosed herein, if it is determined that a specific description of related prior art may obscure the gist of the embodiments disclosed herein, such detailed description will be omitted. The accompanying drawings are provided to facilitate the understanding of the embodiments disclosed herein and should be understood not as limiting the technical ideas disclosed herein, but as including all modifications, equivalents, and substitutions that fall within the concept and technical scope of the present invention.
第1、第2などのように序数を含む用語は、多様な構成要素を説明するために使用することができるが、上記構成要素は上記用語によって限定されない。上記用語は、ある構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使用される。 Terms including ordinal numbers, such as "first," "second," etc., can be used to describe various components, but the components themselves are not limited by these terms. These terms are used solely for the purpose of distinguishing one component from another.
ある構成要素が他の構成要素に「連結」又は「接続」されていると言われた場合、他の構成要素に直接的に連結又は接続されていてもよいが、それらの間にまた他の構成要素が存在してもよいものと理解されるべきである。一方、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結」又は「直接接続」されていると言われた場合、それらの間にまた他の構成要素が存在しないものと理解されるべきである。 When one component is said to be "connected" or "linked" to another component, it should be understood that it may be directly connected or linked to the other component, but that other components may also exist between them. On the other hand, when one component is said to be "directly connected" or "directly linked" to another component, it should be understood that there are no other components between them.
単数の表現は、文脈上別段の指示がない限り、複数の表現を含む。 Unless otherwise indicated by the context, singular expressions include plural forms.
本出願において、「含む」又は「有する」などの用語は、明細書に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定するものであり、1つ又はそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものなどの存在又は付加の可能性を予め排除しないものと理解されるべきである。 In this application, terms such as "includes" or "has" should be understood to indicate the presence of features, figures, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, without prejudice to the possibility of the presence or addition of one or more other features, figures, steps, actions, components, parts, or combinations thereof.
本発明は、ロボットの姿勢測定方法、及びこれを用いたロボットシステムに関し、具体的には、ロボット同士のインタラクション(interaction)のためにロボットの姿勢を測定する方法、及びインタラクションを行うロボットシステムに関する。 This invention relates to a method for measuring the posture of a robot and a robot system using the same, and more specifically, to a method for measuring the posture of robots for interaction between robots, and to a robot system for performing such interaction.
ここで、インタラクションとは、人間と人間との間、人間と物質との間、人間とシステムとの間、システムとシステムとの間のコミュニケーションで生じ得る一種の様式として定義することができる。具体的には、Inter(相互)とaction(動作、作動)の合成語で2つ以上の対象が互いに影響し合う行動を意味し、影響の双方向性とリアルタイム性を主な特徴とする全ての行為を意味し得る。 Here, interaction can be defined as a type of communication that can occur between humans, between humans and matter, between humans and systems, and between systems. Specifically, it is a compound word of "inter" (mutual) and "action" (movement, operation), meaning actions in which two or more objects influence each other, and can encompass all actions characterized primarily by bidirectionality and real-time nature of the influence.
また、本明細書において、ロボットは、i)人間と類似の機能を有する機械、又はii)1つ又は複数のコンピュータープログラムで作動でき(programmable)、複雑な一連の作業を自動的に行う機械的装置を言う。他の例として、ロボットは、形態があり、自分で考える能力を有する機械を意味し得る。さらに、本明細書で説明するロボットは、外観や行動が人間に似ているアンドロイド(android)ロボット、人間と類似の身体構造を有するヒューマノイド(humanoid)ロボット、身体の一部が機械に改造されたサイボーグ(cyborg)などの形態で実現することができる。 Furthermore, in this specification, a robot means i) a machine having functions similar to those of a human, or ii) a mechanical device that can be programmed with one or more computer programs and automatically performs a complex series of tasks. As another example, a robot may mean a machine that has form and the ability to think for itself. Moreover, the robots described herein can be realized in forms such as android robots that resemble humans in appearance and behavior, humanoid robots with a body structure similar to that of a human, and cyborgs whose bodies have been modified with machinery.
技術が発展することによりロボットの活用度は徐々に高まっている。従来、ロボットは、特殊な産業分野(例えば、産業自動化に関する分野)で活用されてきたが、次第に人間や設備のために有用な作業を行うことができるサービスロボットに変わりつつある。 As technology advances, the use of robots is gradually increasing. Traditionally, robots have been used in specialized industrial fields (for example, industrial automation), but they are gradually transforming into service robots capable of performing useful tasks for humans and equipment.
この場合、前記ロボットが提供するサービスは建物内で実現することができる。このような例として、本発明に係るロボットは、クラウドサーバ及びロボット自体に備えられた制御部のうちの少なくとも一方に基づいて制御され、建物内を走行するか、又は割り当てられたタスクに対応するサービスを提供するように構成されてもよい。 In this case, the services provided by the robot can be implemented within the building. As an example, the robot according to the present invention may be controlled based on at least one of a cloud server and a control unit provided within the robot itself, and may be configured to travel within the building or provide services corresponding to assigned tasks.
本発明における建物は、ロボットと人間が共存する建物であり、ロボットは、人、人が使用する品物(例えば、ベビーカーやカートなど)、動物のような障害物を避けて走行するように構成され、場合によっては、ロボットの走行と関連する通知情報を出力するように構成されてもよい。このようなロボットの走行は、クラウドサーバ及びロボットに備えられた制御部のうちの少なくとも一方に基づいて障害物を避けるように行われてもよい。クラウドサーバは、ロボットに備えられた多様なセンサ(例えば、カメラ(画像センサ)、近接センサ、赤外線センサなど)を通じて受信される情報に基づいて、ロボットが障害物を避けて建物内を移動するようにロボットに対する制御を行うことができる。ただし、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、本発明で説明するサービスやプロセスは屋外にも適用することができる。 The building in this invention is a building where robots and humans coexist. The robot is configured to navigate while avoiding obstacles such as people, items used by people (e.g., strollers and carts), and animals, and may optionally be configured to output notification information related to the robot's movement. Such robot movement may be performed to avoid obstacles based on at least one of a cloud server and a control unit provided in the robot. The cloud server can control the robot to move within the building while avoiding obstacles based on information received through various sensors provided in the robot (e.g., cameras (image sensors), proximity sensors, infrared sensors, etc.). However, this invention is not necessarily limited thereto, and the services and processes described in this invention can also be applied outdoors.
一方、本発明のロボットは、建物内に存在する人又はターゲットオブジェクトにサービスを提供するように構成されてもよい。 On the other hand, the robot of the present invention may be configured to provide services to people or target objects present within a building.
ロボットが提供するサービスの種類は、ロボットごとに異なり得る。すなわち、ロボットは、用途に応じて多様な種類が存在し、用途ごとに異なる構造を有し、ロボットには用途に応じたプログラムが搭載されている。 The types of services provided by robots can vary from robot to robot. In other words, robots come in diverse types depending on their intended use, each with a different structure, and each robot is equipped with a program tailored to that use.
例えば、建物への配送、物流作業、案内、通訳、駐車支援、保安、防犯、警備、治安、清掃、防疫、消毒、洗浄、飲料製造、食事製造、配膳、火災鎮圧、医療支援及びエンターテイメントサービスのうちの少なくとも1つのサービスを提供するロボットが配置されてもよい。ロボットが提供するサービスは、上記の例以外にも多様であり得る。 For example, a robot may be deployed to provide at least one of the following services: delivery to buildings, logistics operations, guidance, interpretation, parking assistance, security, crime prevention, guarding, public safety, cleaning, disease prevention, disinfection, washing, beverage production, food production, serving, fire suppression, medical assistance, and entertainment services. The services provided by the robot may be diverse beyond the examples listed above.
一方、クラウドサーバは、ロボットのそれぞれの用途を考慮して、ロボットに適切なタスクを割り当て、割り当てられたタスクが行われるようにロボットに対する制御を行うことができる。 On the other hand, the cloud server can consider the specific purpose of each robot, assign appropriate tasks to them, and control the robots to ensure that the assigned tasks are performed.
本発明で説明するロボットのうちの少なくとも一部は、クラウドサーバの制御下で走行するか、タスクを行うことができ、この場合、ロボット自体で走行又はタスクを行うために処理されるデータの量を最小化することができる。本発明においては、このようなロボットを無脳(brainless)ロボットと呼ぶことがある。このような無脳ロボットは、建物内で走行、任務の実行、充電、待機、洗浄などの活動を行う際に、少なくとも一部の制御をクラウドサーバの制御に依存する場合がある。 At least some of the robots described in this invention can operate or perform tasks under the control of a cloud server , in which case the amount of data processed by the robot itself for operation or task performance can be minimized. In this invention, such robots may be referred to as brainless robots. Such brainless robots may rely on the control of a cloud server for at least some of their operations when performing activities such as moving around a building, performing tasks, charging, waiting, and cleaning.
ただし、本明細書では、無脳ロボットを区分して名称するのではなく、いずれも総称して「ロボット」と呼ぶ。 However, in this specification, instead of distinguishing and naming unintelligible robots, all of them will be collectively referred to as "robots."
また、本発明において、建物には、ロボットが提供するサービスを実行するために、多様なインフラ(又は設備インフラ)が提供され得る。 Furthermore, in this invention, the building may be provided with a variety of infrastructure (or equipment infrastructure) to perform the services offered by the robot.
インフラ又は設備インフラとは、サービスの提供、ロボットの移動、機能維持、清潔維持などのために建物に備えられる施設であり、その種類及び形態は非常に多様である。例えば、建物に備えられるインフラは、移動設備(例えば、ロボット移動通路、エレベーター、エスカレーターなど)、充電設備、通信設備、洗浄設備、構造物(例えば、階段など)などのように多様である。このように、前記インフラ又は設備インフラは、ロボットが割り当てられたタスクを行うために用いるインフラとして定義される。 Infrastructure or facility infrastructure refers to facilities provided within a building for purposes such as providing services, facilitating robot movement, maintaining functionality, and maintaining cleanliness. Its types and forms are extremely diverse. For example, building infrastructure can include a wide variety of items such as mobility equipment (e.g., robot pathways, elevators, escalators), charging facilities, communication equipment, cleaning facilities, and structures (e.g., stairs). Thus, the aforementioned infrastructure or facility infrastructure is defined as the infrastructure used by robots to perform their assigned tasks.
本発明において、ロボットは、割り当てられたタスクを行うために互いに協力するように構成される。前記協力は、ロボット同士のインタラクションを通じて実現され、本発明においては、このためにロボットの姿勢を測定する方法を提示する。 In this invention, robots are configured to cooperate with each other to perform assigned tasks. This cooperation is achieved through interaction between robots, and this invention provides a method for measuring the posture of the robots for this purpose.
このような例として、図1に示すように、ロボットは、ユーザに物品(例えば、郵便物、宅配など)を配送するか、又は料理を配膳するなどのサービスを実行するために互いに協力することができる。 As an example, as shown in Figure 1, robots can cooperate with each other to deliver goods (e.g., mail, packages, etc.) to users or to perform services such as serving meals.
このようなサービスを提供するロボットは、サービスを実行するために、第1ロボット100が第2ロボット200に品物を伝達するように構成されてもよい。例えば、配送のために物品を相手ロボットに伝達するか、又は相手ロボットからピックアップする動作や、他の例として、料理を配膳した後にトレイを他のロボットに伝達する動作などが可能である。 A robot providing such a service may be configured so that the first robot 100 transmits items to the second robot 200 in order to perform the service. For example, this could involve transmitting items to the other robot for delivery, picking them up from the other robot, or, as another example, transmitting a tray to another robot after serving food.
より具体的には、第1ロボット100は、固定された位置で配送物品、トレイなどの品物10をピックアップするように形成され、第2ロボット200は、主に走行して前記品物10を移送するように構成される。このように、前記第1ロボット100には第1タスクが割り当てられ、前記第2ロボット200には第2タスクが割り当てられてもよい。例えば、前記第2ロボット200に割り当てられたタスクは、対応するサービスを提供(品物配送)するために、物品をユーザから受け取って第1ロボット100まで移送するタスクであってもよい。前記第1ロボット100に割り当てられたタスクは、前記第1ロボット100が移送した品物10をピックアップして積載ボックスに積載するタスクであってもよい。 More specifically, the first robot 100 is configured to pick up items 10, such as delivery goods or trays, from a fixed position, while the second robot 200 is configured to primarily move and transport the items 10. Thus, the first robot 100 may be assigned a first task, and the second robot 200 may be assigned a second task. For example, the task assigned to the second robot 200 might be to receive goods from the user and transport them to the first robot 100 in order to provide a corresponding service (item delivery). The task assigned to the first robot 100 might be to pick up the items 10 transported by the first robot 100 and load them into a loading box.
この場合、前記第2ロボット200は、建物内を走行し、ユーザが伝達した品物10を収容したまま、前記第1ロボット100と隣接する特定の位置11に移動する。前記第1ロボット100は、前記第2ロボット200が前記特定の位置11に接近するとこれを認識し、前記第1ロボット100が移送した品物10をピックアップして積載ボックス(図示せず)に積載する。このように、第1ロボット100と第2ロボット200は、互いに協力することで品物10の配送のための特定の区間でタスクを完了し、1つのロボットシステムと呼ぶことができる。 In this case, the second robot 200 travels within the building, carrying the item 10 transmitted by the user, and moves to a specific location 11 adjacent to the first robot 100. The first robot 100 recognizes when the second robot 200 approaches the specific location 11, picks up the item 10 transported by the first robot 100, and loads it into a loading box (not shown). In this way, the first robot 100 and the second robot 200 cooperate to complete a task in a specific section for the delivery of the item 10, and can be called a single robotic system.
一方、前記第2ロボット200が移送した品物10を前記第1ロボット100が正確にピックアップするために、前記第1ロボット100は、前記第2ロボット200の姿勢を正確に検出しなければならない。特に、図1と図2a及び図2bを共に参照すると、第1ロボット100と第2ロボット200は、互いに異なる形状になっていてもよい。すなわち、それぞれのタスクに適合するように、第1ロボット100と第2ロボット200の形状は互いに異なるようになっており、このような場合、タスクを行うためには相手ロボットの姿勢をより容易かつ正確に測定する必要がある。 On the other hand, in order for the first robot 100 to accurately pick up the item 10 transferred by the second robot 200, the first robot 100 must accurately detect the orientation of the second robot 200. In particular, referring to Figures 1, 2a, and 2b, the first robot 100 and the second robot 200 may have different shapes. That is, the shapes of the first robot 100 and the second robot 200 are different to suit their respective tasks, and in such cases, it is necessary to measure the orientation of the other robot more easily and accurately in order to perform the task.
以下、図1の概念で提示するロボットについて、図2a及び図2bを参照してより詳細に説明する。 The robot presented in the concept of Figure 1 will be explained in more detail below with reference to Figures 2a and 2b.
図2a及び図2bは、それぞれ図1の概念で提示するロボットの一例を示す図である。 Figures 2a and 2b show examples of robots presented using the concept in Figure 1.
図2aを参照すると、例えば、第1ロボット100は、ボディー部110、センシング部、通信部のうちの少なくとも1つを備えてもよい。 Referring to Figure 2a, for example, the first robot 100 may include at least one of the following: a body section 110, a sensing section, and a communication section.
前記ボディー部には、品物10をピックアップするためにエンドエフェクタ111、マニピュレータ112、アクチュエータ(図示せず)などが備えられてもよい。 The body portion may be equipped with an end effector 111, a manipulator 112, an actuator (not shown), etc., for picking up the item 10.
前記エンドエフェクタ111は、環境と相互作用するように設計されたロボットアームの末端装置であり、グリッパ、ピンセル及びメスなどであってもよい。このような、エンドエフェクタ111は、ロボットとは別に備えられ、ロボットの周辺器機やアクセサリなどとして用いられてもよい。 The end effector 111 is an end device of a robot arm designed to interact with the environment, and may be a gripper, pincer, scalpel, etc. Such an end effector 111 may be provided separately from the robot and used as a peripheral device or accessory for the robot.
前記マニピュレータ112は、ロボット装置の本体と腕にリンク、ジョイント及びその他の構造要素とメカニズムを統合する装置であってもよい。多関節ロボットの場合、モータの回転運動を行う複数の関節を有するマニピュレータ112を備えてもよい。 The manipulator 112 may be a device that integrates links, joints, and other structural elements and mechanisms with the main body and arms of the robotic device. In the case of a multi-joint robot, the manipulator 112 may have multiple joints that perform rotational motion of motors.
この場合、前記マニピュレータ112とエンドエフェクタ111は、6自由度以上の腕と1自由度以上の手を形成することができる。また、本発明のロボットを両腕ロボットや複数の腕を有するロボットで実現するために、前記腕と手は複数の対で存在してもよい。 In this case, the manipulator 112 and end effector 111 can form an arm with six or more degrees of freedom and a hand with one or more degrees of freedom. Furthermore, to realize the robot of the present invention as a two-armed robot or a robot with multiple arms, the arms and hands may exist in multiple pairs.
また、前記アクチュエータは、電気、化学又は熱エネルギを回転又は直線運動に変換する装置であり、モータ、空気圧シリンダ、人工筋肉などであってもよい。 Furthermore, the actuator is a device that converts electrical, chemical, or thermal energy into rotational or linear motion, and may be a motor, pneumatic cylinder, artificial muscle, or the like.
このように、前記第1ロボット100は、エンドエフェクタ111、マニピュレータ112、アクチュエータを制御して品物10をピックアップ及び移動する。 In this manner, the first robot 100 controls the end effector 111, manipulator 112, and actuator to pick up and move the item 10.
センシング部は、ロボット内の情報(特に、ロボットの駆動状態)、ロボットを取り囲む周辺環境情報、ロボットの位置情報、及びユーザ情報のうちの少なくとも1つをセンシングするための1つ以上のセンサを含んでもよい。 The sensing unit may include one or more sensors for sensing at least one of the following: information within the robot (particularly the robot's operating state), information about the surrounding environment of the robot, the robot's position information, and user information.
例えば、センシング部は、カメラ(画像センサ)121、近接センサ、バイオセンサ、赤外線センサ、レーザスキャナ(LiDARセンサ)、RGBDセンサ、地磁気センサ、超音波センサ、慣性センサ、UWBセンサ、マイクなどを備えてもよい。 For example, the sensing unit may include a camera (image sensor) 121, a proximity sensor, a biosensor, an infrared sensor, a laser scanner (LiDAR sensor), an RGBD sensor, a geomagnetic sensor, an ultrasonic sensor, an inertial sensor, a UWB sensor, a microphone, and the like.
前記カメラ121は、前記ロボットのボディー部の上端に配置され、主に下向きに周辺環境を撮影するように形成されてもよい。この場合、前記カメラ121は、チルトなどが可能なように形成され、撮影角度が調節されてもよい。 The camera 121 may be positioned at the upper end of the robot's body and configured to primarily capture the surrounding environment downwards. In this case, the camera 121 may be configured to allow tilting, etc., and the shooting angle may be adjusted.
ロボットの通信部は、ロボットと建物の通信設備との間、ロボットと他のロボットとの間、又はロボットとクラウドサーバとの間で無線通信を行うために、ロボットが無線信号を送受信するように構成される。このような例として、通信部は、無線インターネットモジュール、近距離通信モジュール、位置情報モジュールなどを備えてもよい。 The robot's communication unit is configured to transmit and receive wireless signals for wireless communication between the robot and the building's communication equipment, between the robot and other robots, or between the robot and a cloud server. For example, the communication unit may include a wireless internet module, a short-range communication module, a location information module, and the like.
図2bを参照すると、例えば、第2ロボット200は、ボディー部210、駆動部220、センシング部230、通信部、及びディスプレイ240のうちの少なくとも1つを備えてもよい。 Referring to Figure 2b, for example, the second robot 200 may include at least one of the following: a body unit 210, a drive unit 220, a sensing unit 230, a communication unit, and a display 240.
ボディー部210は、外観をなすケース(ケーシング、ハウジング、カバーなど)を含む。本実施形態において、ケースは、複数のパートに区分でき、ケースにより形成された空間には各種の電子部品が組み込まれる。この場合、ボディー部210は、本発明で例示する多様なサービスによって互いに異なる形態で構成されてもよい。例えば、配送サービスを提供するロボットの場合に、ボディー部210の上部に品物10を保管する収容箱が備えられてもよい。 The body portion 210 includes a case (casing, housing, cover, etc.) that forms the external appearance. In this embodiment, the case can be divided into multiple parts, and various electronic components are incorporated into the space formed by the case. In this case, the body portion 210 may be configured in different forms depending on the various services exemplified in the present invention. For example, in the case of a robot that provides delivery services, a storage box for storing items 10 may be provided on the upper part of the body portion 210.
駆動部220は、クラウドサーバ又は第2ロボット200の制御部から伝送される制御命令による特定の動作を行うように構成される。 The drive unit 220 is configured to perform specific actions based on control commands transmitted from the cloud server or the control unit of the second robot 200.
駆動部220は、走行と関連してロボットのボディー部が特定の空間内を移動できる手段を提供する。より具体的には、駆動部220は、モータ及び複数の輪を含み、これらを組み合わせることで、ロボットを走行、方向転換、回転させる機能を果たす。ただし、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、駆動部220は、走行以外の他の動作、例えばピックアップなどを行うために、エンドエフェクタ、マニピュレータ、アクチュエータのうちの少なくとも1つを備えてもよい。 The drive unit 220 provides a means for the robot's body to move within a specific space in connection with its movement. More specifically, the drive unit 220 includes a motor and a plurality of wheels, which, in combination, perform the functions of moving, changing direction, and rotating the robot . However, the present invention is not necessarily limited thereto, and the drive unit 220 may include at least one of an end effector, a manipulator, and an actuator to perform other actions other than movement, such as picking up objects.
前記センシング部230は、前記第1ロボット100と同様に、ロボット内の情報(特に、ロボットの駆動状態)、ロボットを取り囲む周辺環境情報、ロボットの位置情報、及びユーザ情報のうちの少なくとも1つをセンシングするための1つ以上のセンサを含んでもよい。 The sensing unit 230, similar to the first robot 100, may include one or more sensors for sensing at least one of the following: information within the robot (particularly the robot's operating state), information about the surrounding environment, the robot's position information, and user information.
前記第2ロボット200は、自律走行のために、特定の空間を移動しながら前記カメラにより撮影画像を取得した後、三次元地図データと比較するプロセスを通じて、ビジュアルローカリゼーション(Visual Localization)を行うことができる。 The second robot 200 can perform visual localization by moving through a specific space, acquiring images with the camera, and then comparing them with three-dimensional map data.
また、前記通信部は、前記第1ロボット100と同様に、ロボットと建物の通信設備との間、ロボットと他のロボットとの間、又はロボットとクラウドサーバとの間で無線通信を行うために、ロボットが無線信号を送受信するように構成される。このような例として、通信部は、無線インターネットモジュール、近距離通信モジュール、位置情報モジュールなどを備えてもよい。 Furthermore, similar to the first robot 100, the communication unit is configured to allow the robot to send and receive wireless signals for wireless communication between the robot and the building's communication equipment, between the robot and other robots, or between the robot and a cloud server. As an example, the communication unit may include a wireless internet module, a short-range communication module, a location information module, and the like.
前記ディスプレイ240は、前記第2ロボット200の前面又は上面で上向きに配置され、映像及びグラフィックオブジェクトが出力されてもよい。本発明においては、ディスプレイ240の種類に制限はない。前記ディスプレイ240は、モニターとして動作し、タッチスクリーンとして構成されてもよい。この場合、ディスプレイ240は、情報を出力する役割と情報を入力される役割の両方を行うことができる。 The display 240 may be positioned facing upwards on the front or top surface of the second robot 200, and may output images and graphic objects. In this invention, there are no limitations on the type of display 240. The display 240 may function as a monitor and be configured as a touchscreen. In this case, the display 240 can perform both the role of outputting information and the role of receiving information.
一方、図1を参照して説明したように、前記第1ロボット100と第2ロボット200は、それぞれ制御部を備えるか、クラウドサーバによって制御することができる。例えば、クラウドサーバや第2ロボット200の制御部が、画像情報を出力するように前記ディスプレイ240を制御することができる。前記画像情報には、ユーザに提供される情報だけでなく、相手ロボット、例えば第1ロボット100に提供される情報が含まれてもよい。 On the other hand, as explained with reference to Figure 1, the first robot 100 and the second robot 200 each have their own control units or can be controlled by a cloud server. For example, the cloud server or the control unit of the second robot 200 can control the display 240 to output image information. This image information may include not only information provided to the user, but also information provided to the other robot, such as the first robot 100.
本発明においては、前記第2ロボット200のディスプレイ240にビジュアルマーカを出力し、前記第1ロボット100がこれを撮影して相手ロボットの姿勢を測定するプロセスを用いて、前記第1ロボット100と第2ロボット200とのインタラクションを実現する。以下、図3から図8を参照して、このようなインタラクションを実現するためにロボットの姿勢を測定するプロセスについてより詳細に説明する。 In this invention, interaction between the first robot 100 and the second robot 200 is realized by outputting a visual marker to the display 240 of the second robot 200, and the first robot 100 photographing it to measure the posture of the other robot. The process of measuring the posture of the robots in order to realize such interaction will be described in more detail below with reference to Figures 3 to 8 .
図3は、本発明のロボットの姿勢測定方法を説明するためのフローチャートである。 Figure 3 is a flowchart illustrating the robot posture measurement method of the present invention.
本発明のロボットの姿勢測定方法においては、第2ロボット200から出力されるビジュアルマーカを第1ロボット100が撮影し、第1ロボット100が第2ロボット200の姿勢を認識する新しい姿勢測定方法を提示する。このとき、前記ロボットの姿勢は、位置(position)を示す座標と向き(オリエンテーション、orientation)を示す方向を含んでもよい。 In the present invention, a novel method for measuring the posture of a robot is presented, in which the first robot 100 photographs a visual marker output from the second robot 200, and the first robot 100 recognizes the posture of the second robot 200. In this case, the posture of the robot may include coordinates indicating position and directions indicating orientation.
本発明においては、一対のロボット(第1ロボット100及び第2ロボット200)を例示して相手ロボットの姿勢を測定する方法について説明するが、これに限定されない。例えば、1つのロボットが複数のロボットのビジュアルマーカを撮影してもよく、複数のロボットが1つのロボットのビジュアルマーカを撮影してもよい。 In this invention, a method for measuring the posture of an opposing robot is described using a pair of robots (first robot 100 and second robot 200) as an example, but the invention is not limited to this. For example, one robot may photograph the visual markers of multiple robots, or multiple robots may photograph the visual markers of one robot.
図3を参照すると、本発明のロボットの姿勢測定方法では、第1ロボット100と第2ロボット200が互いに隣接するように、前記第1ロボット100と第2ロボット200のうちの少なくとも一方が移動するステップ(S111)が先に行われてもよい。 Referring to Figure 3, in the robot posture measurement method of the present invention, the step (S111) in which at least one of the first robot 100 and the second robot 200 moves so that they are adjacent to each other may be performed first.
例えば、第1ロボット100は特定の位置に固定され、第2ロボット200が品物などを移送して第1ロボット100の近傍に移動するか、第1ロボット100及び第2ロボット200が特定の地点に移動することで、前記特定の地点で互いに隣接して位置してもよい。 For example, the first robot 100 may be fixed in a specific position, and the second robot 200 may move to the vicinity of the first robot 100 by transporting an object or the like, or the first robot 100 and the second robot 200 may move to a specific location so that they are adjacent to each other at that specific location.
このとき、前記第1ロボット100はカメラ121を備え、前記第2ロボット200はディスプレイ240を備えてもよい。ただし、本発明で例示する第1ロボット100と第2ロボット200は、説明の便宜のために名付けられたものであり、前記第1ロボット100がディスプレイを備え、前記第2ロボット200がカメラを備えてもよい。さらに、前記第1ロボット100及び第2ロボット200の両方がカメラとディスプレイを備えることも可能である。 In this case, the first robot 100 may be equipped with a camera 121, and the second robot 200 may be equipped with a display 240. However, the first robot 100 and the second robot 200 exemplified in this invention are named for convenience of explanation, and the first robot 100 may be equipped with a display, and the second robot 200 may be equipped with a camera. Furthermore, it is also possible for both the first robot 100 and the second robot 200 to be equipped with both a camera and a display.
例えば、前記第2ロボット200は、前記ディスプレイ240を用いて周辺の人々に様々な画像情報を出力することができる。前記画像情報は、人とのインタラクションのためのグラフィックオブジェクトや、広告などのための映像情報であってもよい。 For example, the second robot 200 can output various image information to people in its vicinity using the display 240. This image information may include graphic objects for human interaction or video information for advertisements, etc.
次いで、前記第2ロボット200にビジュアルマーカの出力を要請するステップ(S112)が行われてもよい。 Next, the second robot 200 may be requested to output a visual marker (S112).
前記第2ロボット200にビジュアルマーカの出力を要請することは、前記第1ロボット100、又は前記第1ロボット100と通信するサーバ、例えばクラウドサーバが行うことができる。具体的には、前記第1ロボット100がタスクを行うために、前記第2ロボット200にビジュアルマーカの要請信号を伝送するか、又は前記サーバから前記要請信号を前記第2ロボット200に伝送してもよい。 Requesting the output of a visual marker from the second robot 200 can be done by the first robot 100, or by a server communicating with the first robot 100, such as a cloud server. Specifically, the first robot 100 may transmit a visual marker request signal to the second robot 200 in order to perform a task, or the server may transmit the request signal to the second robot 200.
他の例として、前記第1ロボット100と第2ロボット200の協力のために、前記クラウドサーバが、前記第2ロボット200の姿勢データが必要であると判断されると、前記第2ロボット200にビジュアルマーカの出力を要請する要請信号を伝送することができる。例えば、前記クラウドサーバが、前記第1ロボット100が前記第2ロボット200に接近していることを感知し、前記第2ロボット200にビジュアルマーカの出力を要請する要請信号を伝送し、前記第2ロボット200は、前記要請信号を受信して前記ビジュアルマーカを出力してもよい。 As another example, for the cooperation between the first robot 100 and the second robot 200, if the cloud server determines that the posture data of the second robot 200 is necessary, it can transmit a request signal to the second robot 200 requesting the output of a visual marker. For example, the cloud server may sense that the first robot 100 is approaching the second robot 200 and transmit a request signal to the second robot 200 requesting the output of a visual marker, and the second robot 200 may receive the request signal and output the visual marker.
この場合、本発明のロボットの姿勢測定方法では、前記第2ロボット200が前記ビジュアルマーカの出力を要請する要請信号をモニタリングするステップがさらに含まれてもよい。 In this case, the robot posture measurement method of the present invention may further include the step of monitoring a request signal that the second robot 200 requests the output of the visual marker.
前記要請するステップ(S112)で要請信号が伝送されると、伝送された前記要請信号を受信して前記ビジュアルマーカの出力要請を認識するために、前記第2ロボット200が前記要請信号を周期的にモニタリングすることができる。 When the request signal is transmitted in the request step (S112), the second robot 200 can periodically monitor the request signal in order to receive the transmitted request signal and recognize the request to output the visual marker.
前記要請信号のモニタリングは、前記第2ロボット200が特定の位置に移動した場合に行われてもよい。例えば、前記第2ロボット200は、前記第1ロボット100に品物を伝達するために移動して前記特定の位置に到逹すると、前記第2ロボット200の制御部がこれを判断し、前記要請信号のモニタリングを開始することができる。 The monitoring of the request signal may be performed when the second robot 200 moves to a specific location. For example, when the second robot 200 moves to the specific location to deliver an item to the first robot 100, the control unit of the second robot 200 can determine this and start monitoring the request signal.
次いで、前記第2ロボット200のディスプレイ240にビジュアルマーカを出力するステップ(S113)が行われてもよい。 Next, a step (S113) may be performed in which a visual marker is output to the display 240 of the second robot 200.
前記第2ロボット200は、前記要請信号を受信すると、ディスプレイ240を用いて前記ビジュアルマーカを表示する。 Upon receiving the request signal, the second robot 200 displays the visual marker using the display 240.
前記ビジュアルマーカは、例えば、ビジュアル基準マーカ(Visual Fiducial Marker)であってもよい。前記ビジュアル基準マーカは、画像に基準又は測定ポイントとして使用するためにマークが生成されたものであり、ApriltagやArucoなど、公開されて誰でも自由に使用できるマーカであってもよい。他の例として、前記ビジュアルマーカは、Artificial markerであり、ユーザが直接設計した多様なタイプのマーカであってもよい。 The aforementioned visual marker may, for example, be a Visual Reference Marker. This Visual Reference Marker is a mark generated for use as a reference or measurement point in an image, and may be a publicly available marker, such as Apriltag or Aruco, that can be freely used by anyone. Another example is that the visual marker is an Artificial Marker, which may be a variety of markers directly designed by the user.
このとき、前記ビジュアルマーカを出力するステップ(S113)は、前記ディスプレイ240が活性化されていない状態で前記要請信号を受信すると、前記ディスプレイ240を活性化して前記ビジュアルマーカを出力することができる。具体的な例として、前記ディスプレイ240は、活性化されていない状態で前記要請信号に応答して活性化され、前記ビジュアルマーカを出力してもよい。 In this case, the step of outputting the visual marker (S113) can be performed by activating the display 240 and outputting the visual marker if the request signal is received while the display 240 is not activated. As a specific example, the display 240 may be activated in response to the request signal while not activated, and then output the visual marker.
他の例として、前記ビジュアルマーカを出力するステップ(S113)は、前記ディスプレイ240に画像情報を出力した状態で前記要請信号を受信すると、前記画像情報の出力をオフにして前記ビジュアルマーカを出力するか、又は前記画像情報と共に前記ビジュアルマーカを出力することができる。すなわち、前記ディスプレイ240が活性化された状態で画像などを出力し、前記要請信号によって前記画像の出力を中止して、前記ビジュアルマーカを出力することも可能である。 As another example, in the step of outputting the visual marker (S113), if the request signal is received while image information is being output to the display 240, the output of the image information can be turned off and the visual marker can be output, or the visual marker can be output together with the image information. That is, it is also possible to output an image or the like while the display 240 is activated, and then, upon receiving the request signal, stop the output of the image and output the visual marker.
一方、前記第2ロボット200のディスプレイ240にビジュアルマーカを出力してから特定の時間が経過すると、前記ビジュアルマーカの出力を終了することも可能である。この場合、前記特定の時間は、前記第1ロボット100が前記第2ロボット200を撮影する制御を行う時間よりも長く設定されてもよい。 On the other hand, it is also possible to terminate the output of the visual marker on the display 240 of the second robot 200 after a certain amount of time has elapsed since outputting the visual marker. In this case, the specific time may be set to be longer than the time it takes for the first robot 100 to perform control to photograph the second robot 200.
次いで、前記第1ロボット100が前記第2ロボット200を撮影するステップ(S114)が行われる。 Next, step (S114) is performed in which the first robot 100 photographs the second robot 200.
前記第1ロボット100は、カメラ121を用いて前記第2ロボット200を撮影する。 The first robot 100 uses the camera 121 to photograph the second robot 200.
例えば、前記第2ロボット200は、前記ビジュアルマーカを出力したことを示すフィードバック信号を前記第1ロボット100に伝送し、前記第1ロボット100は、前記フィードバック信号に応答して前記第2ロボット200を撮影してもよい。他の例として、前記フィードバック信号は、前記第2ロボット200からクラウドサーバに伝送され、前記クラウドサーバで前記第2ロボット200を撮影する制御命令を生成して第1ロボット100に伝送してもよい。 For example, the second robot 200 may transmit a feedback signal to the first robot 100 indicating that it has outputted the visual marker, and the first robot 100 may photograph the second robot 200 in response to the feedback signal. Alternatively, the feedback signal may be transmitted from the second robot 200 to a cloud server, which may generate a control command to photograph the second robot 200 and transmit it to the first robot 100.
この場合、前記カメラ121は、前記第1ロボット100に取り付けられたセンサであってもよいが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。このような例として、ロボットが位置する空間にはカメラが配置されてもよい。空間に配置されたカメラの数には制限がなく、空間には複数のカメラが配置されてもよい。空間に配置されたカメラの種類は多様であり、例えば、空間に配置されたカメラはCCTV(closed circuit television)であってもよい。 In this case, the camera 121 may be a sensor attached to the first robot 100, but the present invention is not necessarily limited to this. As an example, cameras may be placed in the space where the robot is located. There is no limit to the number of cameras placed in the space; multiple cameras may be placed in the space. The types of cameras placed in the space are diverse; for example, the cameras placed in the space may be CCTV (closed circuit television) cameras.
さらに、建物の通信設備は、前記空間に配置されたカメラとの直接的な通信を行うことができる。また、建物の通信設備は、前記カメラを制御する映像管制システムと通信するように構成されてもよい。このとき、前記カメラは、第2ロボット200が前記特定の位置に到着した状況を検出し、前記第1ロボット100を撮影するように前記映像管制システムによって制御することができる。この場合、前記映像管制システムは、別途の管制システムとして備えられるか、又は上述したクラウドサーバの一部として構成されてもよい。 Furthermore, the building's communication equipment can communicate directly with cameras placed in the aforementioned space. The building's communication equipment may also be configured to communicate with a video control system that controls the cameras. In this case, the camera can be controlled by the video control system to detect when the second robot 200 arrives at the specific location and to photograph the first robot 100. In this case, the video control system may be provided as a separate control system or may be configured as part of the cloud server described above.
図3を参照すると、前記第1ロボット100で撮影された画像に含まれたビジュアルマーカを検出して、前記画像に含まれたビジュアルマーカの姿勢(pose)を算出するステップ(S115)が行われる。 Referring to Figure 3, step (S115) is performed to detect visual markers included in the image captured by the first robot 100 and to calculate the pose of the visual markers included in the image.
ここで、前記ビジュアルマーカは、図示のように、少なくとも1つのエイプリルタグ(Apriltag)を含むようになされてもよい。エイプリルタグは、視覚的な基準となる標識として、2次元情報からなってもよい。複数のエイプリルタグが組み合わせられて前記ビジュアルマーカを構成してもよい。 Here, the visual marker may include at least one April tag, as shown in the figure. The April tag may consist of two-dimensional information as a visual reference. Multiple April tags may be combined to constitute the visual marker.
このようなマーカを前記第1ロボット100で撮影された画像から検出し、検出されたビジュアルマーカを用いてビジュアルマーカの姿勢を算出する。前記ビジュアルマーカの姿勢の検出は、PnP(Perspective-n-Point)方法を用いて行ってもよい。 Such markers are detected from images captured by the first robot 100, and the pose of the visual markers is calculated using the detected visual markers. The detection of the pose of the visual markers may be performed using the PnP (Perspective-n-Point) method.
前記PnP方法は、perspective-n-pointアルゴリズムを用いてカメラポーズ(例えば、カメラの位置、角度、方向)を推定する技術である。これを用いて、入力画像であるビジュアルマーカの姿勢をカメラ座標系に対して算出する。 The aforementioned PnP method is a technique that estimates camera pose (e.g., camera position, angle, and direction) using the perspective-n-point algorithm. Using this, the orientation of the visual marker, which is the input image, is calculated relative to the camera coordinate system.
次いで、前記第2ロボット200の座標データと前記画像に含まれたビジュアルマーカの姿勢を用いて前記第2ロボット200の姿勢を算出するステップ(S116)が行われてもよい。 Next, a step ( S116 ) may be performed to calculate the posture of the second robot 200 using the coordinate data of the second robot 200 and the posture of the visual marker included in the image.
例えば、前記第2ロボット200の形状データ、例えば、CADモデルデータを用いて、カメラ座標系に対するビジュアルマーカの姿勢を前記第2ロボット200の姿勢に変換することができる。 For example, the pose of the visual marker relative to the camera coordinate system can be converted to the pose of the second robot 200 using the shape data of the second robot 200, such as CAD model data.
他の例として、キャリブレーション手法を用いてカメラ座標系に対するマーカ姿勢をロボット姿勢に変換することも可能である。この場合、前記キャリブレーション手法は、カメラとホイールオドメトリ(wheel odometry)との間のキャリブレーション手法を用いてもよい。 As another example, it is also possible to convert the marker orientation relative to the camera coordinate system to the robot orientation using a calibration method. In this case, the calibration method may be a calibration method between the camera and wheel odometry.
上述したように、本発明においては、相手ロボットがビジュアルマーカを出力すると、これを撮影して相手ロボットの姿勢を測定し、前記姿勢を用いて相手ロボットとのインタラクションを行うことができる。例えば、前記第1ロボット100と第2ロボット200は、いずれか一方が他方に品物を伝達するか、又は両ロボットが互いに握手をするなどの相互インタラクションを行うことができる。 As described above, in this invention, when the opposing robot outputs a visual marker, it is photographed to measure the opposing robot's posture, and interaction with the opposing robot can be performed using this posture. For example, the first robot 100 and the second robot 200 can either transmit an item to the other, or both robots can interact with each other, such as shaking hands.
以下、本発明のロボットの姿勢測定方法の各ステップについて例示と共により詳しく説明する。 The following describes each step of the robot posture measurement method of the present invention in more detail, with examples.
図4は、図2aのロボットが図2bのロボットの姿勢を測定するためにビジュアルマーカを撮影する概念を示す概念図であり、図5は、ビジュアルマーカのポーズを検出する概念図であり、図6は、ロボットの姿勢に変換する例を示す概念図であり、図7a及び図7bは、本発明の他の実施形態を示す概念図であり、図8は、本発明のプロセスを用いて実現した実際のデータを示す画像データである。 Figure 4 is a conceptual diagram showing the robot in Figure 2a capturing a visual marker to measure the posture of the robot in Figure 2b; Figure 5 is a conceptual diagram for detecting the pose of the visual marker; Figure 6 is a conceptual diagram showing an example of conversion to the robot's posture; Figures 7a and 7b are conceptual diagrams showing other embodiments of the present invention; and Figure 8 is image data showing actual data realized using the process of the present invention.
まず、図4を参照すると、前記第2ロボット200は、ビジュアルマーカ250を出力し、前記第1ロボット100は、出力された前記ビジュアルマーカ250を撮影する。 First, referring to Figure 4, the second robot 200 outputs a visual marker 250, and the first robot 100 photographs the outputted visual marker 250.
前記ビジュアルマーカ250の撮影がより容易かつ正確に行われるように、前記ビジュアルマーカ250を出力する前記第2ロボット200のディスプレイ240は、前記第2ロボット200の前面又は上面で上向きに配置され、前記第1ロボット100は、前記第2ロボット200を下向きに撮影するカメラ121を備えることができる。 To facilitate and accurately capture the visual marker 250, the display 240 of the second robot 200, which outputs the visual marker 250, may be positioned upward on the front or top surface of the second robot 200, and the first robot 100 may be equipped with a camera 121 that captures the second robot 200 facing downward.
このような相対位置を実現するために、前記第2ロボット200のディスプレイ240は、垂直方向に対して傾斜した面の形態のビュー領域241を備えることができる。一方、第1ロボット100のカメラ121は、前記第1ロボット100のボディー部の上端に配置され、前記ビュー領域241に向かう視野角を有するように下向きに配置されてもよい。この場合、前記視野角は、カメラ121の画角(FoV、Field of VIEW)であってもよい。 To achieve such relative positions, the display 240 of the second robot 200 may have a view area 241 in the form of a surface inclined with respect to the vertical. On the other hand, the camera 121 of the first robot 100 may be positioned at the upper end of the body of the first robot 100 and angled downwards to have a field of view toward the view area 241. In this case, the field of view may be the angle of view (FoV, Field of View) of the camera 121.
また、前記第1ロボット100が前記第2ロボット200をより正確に撮影するために、前記第1ロボット100と第2ロボット200は、互いに対向するように位置と方向が制御され得る。 Furthermore, in order for the first robot 100 to more accurately photograph the second robot 200, the positions and orientations of the first robot 100 and the second robot 200 can be controlled so that they face each other.
このとき、前記ディスプレイ240に出力されるビジュアルマーカ250は、ディスプレイ240の中央に所定のサイズで出力することができる。この場合、ディスプレイ240のピクセルピッチ(Pixel Pitch、mm)とマーカ画像のサイズ(pixel)を用いて、ビジュアルマーカ250が所定のサイズで出力でき、このような例として、ビジュアルマーカ250の幅wは175mmであり、高さhは91mmであってもよい。 In this case, the visual marker 250 output to the display 240 can be output to the center of the display 240 at a predetermined size. In this case, the visual marker 250 can be output to a predetermined size using the pixel pitch (Pixel Pitch, mm) of the display 240 and the size of the marker image (pixels). For example, the width w of the visual marker 250 may be 175 mm and the height h may be 91 mm.
まず、第1ロボット100は、撮影された画像に含まれたビジュアルマーカ250を検出することができる。この場合、第1ロボット100の制御部は、既設定のマーカ検出アルゴリズム(又はプログラム)に基づいて、ビジュアルマーカ250に含まれた少なくとも1つのマーカ基準点を特定することができる。マーカ基準点は、ビジュアルマーカ250に含まれたコーナーにそれぞれ対応する少なくとも1つのコーナーポイント(corner point)を意味し得る。 First, the first robot 100 can detect the visual markers 250 included in the captured image. In this case, the control unit of the first robot 100 can identify at least one marker reference point included in the visual markers 250 based on a pre-configured marker detection algorithm (or program). The marker reference point may represent at least one corner point corresponding to each corner included in the visual markers 250.
具体的には、第1ロボット100の制御部は、撮影された画像からビジュアルマーカ250を認識し、認識されたマーカのコーナーにそれぞれ対応する少なくとも1つのマーカ基準点(P、又はコーナーポイント、a、b、c、d、e、f、g、h)を特定(抽出)することができる。 Specifically, the control unit of the first robot 100 can recognize the visual marker 250 from the captured image and identify (extract) at least one marker reference point (P, or corner point, a, b, c, d, e, f, g, h) corresponding to each corner of the recognized marker.
また、第1ロボット100の制御部は、前記特定されたマーカ基準点Pに基づいて、第1ロボット100の制御部は、前記ビジュアルマーカ250のマーカ座標系{W}を特定することができる。すなわち、カメラ座標系{C}に対するマーカ座標系{W}の自由度情報(又は6自由度姿勢)を測定することができる。 Furthermore, the control unit of the first robot 100 can determine the marker coordinate system {W} of the visual marker 250 based on the identified marker reference point P. That is, it can measure the degrees of freedom information (or 6-degree-of-freedom posture) of the marker coordinate system {W} relative to the camera coordinate system {C}.
マーカ座標系{W}は、特定されたマーカ基準点(例えば、a、b、c、d、e、f、g、h)のいずれか1つを原点として三次元の軸を含んでもよく、カメラの特定の地点に対応するマーカ基準点を原点としてもよい。 The marker coordinate system {W} may include three-dimensional axes with any one of the specified marker reference points (e.g., a, b, c, d, e, f, g, h) as the origin, or it may have a marker reference point corresponding to a specific point on the camera as its origin.
次いで、第1ロボット100の制御部は、前記ビジュアルマーカ250の姿勢を推定することができる。このため、前記画像に含まれたビジュアルマーカの姿勢を算出するステップ(S115)では、検出された前記ビジュアルマーカ250を用いて、前記第2ロボット200を撮影したカメラ121の座標系に対する前記ビジュアルマーカ250の6自由度姿勢を推定することができる。 Next, the control unit of the first robot 100 can estimate the orientation of the visual marker 250. Therefore, in the step of calculating the orientation of the visual marker included in the image (S115), the detected visual marker 250 can be used to estimate the 6-degree-of-freedom orientation of the visual marker 250 relative to the coordinate system of the camera 121 that captured the second robot 200.
このようなカメラ121は、図示のように、カメラ座標系{C}を有するように構成されてもよい。カメラ座標系{C}は、カメラ121の特定の地点を原点とする三次元座標系であってもよい。また、図示のように、カメラ121により撮影された画像に含まれたマーカを基準として設定されるマーカ座標系{W}が他の基準座標系として設定されてもよい。この場合、マーカ座標系{W}は、画像に含まれたマーカの特定の地点を原点とする三次元座標系であってもよい。 Such a camera 121 may be configured to have a camera coordinate system {C}, as shown in the figure. The camera coordinate system {C} may be a three-dimensional coordinate system with a specific point on the camera 121 as its origin. Alternatively, as shown in the figure, a marker coordinate system {W} may be set as another reference coordinate system, based on markers included in the image captured by the camera 121. In this case, the marker coordinate system {W} may be a three-dimensional coordinate system with a specific point on the markers included in the image as its origin.
この場合、前記ビジュアルマーカ250は、マーカのポイントに基準座標系を有してもよく、マーカの自由度情報は、カメラ121の基準座標系とマーカの基準座標系との相対的な位置関係を反映して得ることができる。 In this case, the visual marker 250 may have a reference coordinate system at the marker's point, and the marker's degrees of freedom information can be obtained by reflecting the relative positional relationship between the camera 121's reference coordinate system and the marker's reference coordinate system.
このように、前記カメラ121のカメラ座標系{C}を基準として、マーカ座標系{W}の自由度情報(6自由度姿勢)を抽出することができる。これにより、前記制御部は、カメラ座標系{C}に対して、撮影された画像に含まれたビジュアルマーカ250又はマーカ座標系{W}が回転(rotation)及び変換(translation、並進移動)された程度を抽出することができる。 In this way, the degree of freedom information (6 degrees of freedom orientation) of the marker coordinate system {W} can be extracted using the camera coordinate system {C} of the camera 121 as a reference. This allows the control unit to extract the degree to which the visual marker 250 or the marker coordinate system {W} contained in the captured image has been rotated and transformed (translationally moved) relative to the camera coordinate system {C}.
例えば、マーカ基準点に対応するピクセル(pixel)座標を特定し、前記マーカ基準点に対応するピクセル(pixel)座標、及びカメラ121のカメラ座標系{C}を用いて、カメラ座標系{C}に対する前記マーカ座標系{W}の自由度姿勢を特定することができる。 For example, by identifying the pixel coordinates corresponding to the marker reference point, and using the pixel coordinates corresponding to the marker reference point and the camera coordinate system {C} of the camera 121, the degree of freedom orientation of the marker coordinate system {W} relative to the camera coordinate system {C} can be determined.
より具体的には、制御部は、カメラ座標系{C}に対するマーカ座標系{W}の自由度情報(又は相対的な位置関係)を抽出するために、PnPを計算してもよい。 More specifically, the control unit may calculate PnP in order to extract the degrees of freedom information (or relative positional relationship) of the marker coordinate system {W} with respect to the camera coordinate system { C }.
一方、カメラ座標系{C}に対するマーカ座標系{W}の相対的な位置関係は、マーカ座標系{W}がカメラ座標系{C}に対して、回転及び変換された程度を意味し得る。このような回転及び変換された程度による情報は、カメラ座標系{C}に対するマーカ座標系{W}の自由度情報(自由度姿勢)に対応し得る。 On the other hand, the relative positional relationship of the marker coordinate system { W } with respect to the camera coordinate system { C } can indicate the degree to which the marker coordinate system {W} has been rotated and transformed with respect to the camera coordinate system {C}. This information, based on the degree of rotation and transformation, can correspond to the degrees of freedom information (degrees of freedom orientation) of the marker coordinate system {W} with respect to the camera coordinate system {C}.
カメラ座標系{C}に対するマーカ座標系{W}の自由度情報(自由度姿勢)を抽出するために、前記ビジュアルマーカ250の少なくとも1つのマーカ基準点に対応するピクセル座標(u、v)、カメラの三次元座標(x、y、z)をPnP方程式に代入することで、カメラ座標系{C}に対するマーカ座標系{W}の自由度情報(自由度姿勢)を抽出することができる。 To extract the degrees of freedom information (degrees of freedom orientation) of the marker coordinate system {W} relative to the camera coordinate system {C} , the pixel coordinates (u, v) corresponding to at least one marker reference point of the visual marker 250 and the three-dimensional coordinates (x, y, z) of the camera can be substituted into the PnP equation, thereby extracting the degrees of freedom information (degrees of freedom orientation) of the marker coordinate system {W} relative to the camera coordinate system {C}.
具体的には、カメラ座標系に対するマーカ座標系の6自由度姿勢が算出され、これは、PnP方程式を用いてエイプリルタグのコーナーポイントのピクセル座標を以下の式(1)で定義することにより算出することができる。 Specifically, the 6-degree-of-freedom orientation of the marker coordinate system relative to the camera coordinate system is calculated. This can be calculated by defining the pixel coordinates of the corner points of the April tag using the PnP equation in the following equation (1).
この場合、左辺はエイプリルタグのコーナーポイントのピクセル座標であり、右辺の最初の行列はカメラパラメータに対するものであり、2番目の行列はカメラ座標系に対するマーカ座標系の6自由度姿勢であり、3番目の行列は実世界の座標値に対するものである。また、エイプリルタグは、オープンソースを用いて映像でコーナーポイントを提供するため、前記コーナーポイントのピクセル座標を算出することができる。 In this case, the left-hand side represents the pixel coordinates of the corner points of the April Tag, the first matrix on the right-hand side corresponds to the camera parameters, the second matrix represents the 6-degree-of-freedom orientation of the marker coordinate system relative to the camera coordinate system, and the third matrix corresponds to the real-world coordinate values. Furthermore, since the April Tag provides corner points in the video using open-source software, the pixel coordinates of these corner points can be calculated.
前記ビジュアルマーカ250の姿勢が測定されると、前記姿勢を前記第2ロボット200の姿勢に変換する。 When the orientation of the visual marker 250 is measured, that orientation is converted into the orientation of the second robot 200.
まず、図6に示すように、第2ロボット200の形状データである、CADモデルを用いて前記ビジュアルマーカ250の姿勢をロボットの姿勢に変換することができる。例えば、CADモデルの基準座標系に対するビジュアルマーカ250のコーナーポイントの三次元座標(x、y、z)を抽出することができる。このような座標変換のために、前記第1ロボット100又は上述したクラウドサーバには、第2ロボット200の形状データが格納されてもよい。 First, as shown in Figure 6, the pose of the visual marker 250 can be converted to the robot's pose using the CAD model, which is the shape data of the second robot 200. For example, the three-dimensional coordinates (x, y, z) of the corner points of the visual marker 250 relative to the reference coordinate system of the CAD model can be extracted. For such coordinate conversion, the shape data of the second robot 200 may be stored in the first robot 100 or the cloud server described above.
さらに、図示のように、ロボットを基準として設定されるロボット座標系{O}が基準座標系の1つとして設定されてもよい。ロボット座標系{O}は、第2ロボット200の特定の地点を原点とする三次元座標系であってもよい。 Furthermore, as shown in the figure, a robot coordinate system {O}, which is set with the robot as the reference, may be set as one of the reference coordinate systems. The robot coordinate system {O} may be a three-dimensional coordinate system with a specific point on the second robot 200 as its origin.
さらに、第2ロボット200の自由度情報は、マーカの基準座標系と第2ロボット200の基準座標系との相対的な位置関係を反映して得られることは言うまでもない。すなわち、本発明においては、カメラ121の基準座標系、マーカの基準座標系、ロボットの基準座標系の間の相互相対的な位置関係に基づいて、カメラ121、マーカ、及びロボットのうちの少なくとも1つに対する自由度情報を収集することが可能である。 Furthermore, it goes without saying that the degrees of freedom information of the second robot 200 is obtained by reflecting the relative positional relationship between the marker's reference coordinate system and the second robot 200's reference coordinate system. In other words, in this invention, it is possible to collect degrees of freedom information for at least one of the camera 121, the marker, and the robot based on the mutually relative positional relationship between the camera 121's reference coordinate system, the marker's reference coordinate system, and the robot's reference coordinate system.
前記座標変換は、PnP方程式を用いて、エイプリルタグのコーナーポイントのピクセル座標を以下の式(2)で定義することにより算出することができる。 The aforementioned coordinate transformation can be calculated by defining the pixel coordinates of the corner points of the April tag using the PnP equation and the following equation (2).
この場合、左辺はエイプリルタグのコーナーポイントのピクセル座標であり、右辺の最初の行列はカメラパラメータに対するものであり、2番目の行列はカメラ座標系に対するロボット座標系(すなわち、第2ロボット200の座標系)の6自由度姿勢であり、3番目の行列は実世界の座標値に対するものである。 In this case, the left-hand side represents the pixel coordinates of the corner points of the April tag, the first matrix on the right-hand side represents the camera parameters, the second matrix represents the 6-degree-of-freedom orientation of the robot coordinate system (i.e., the coordinate system of the second robot 200) relative to the camera coordinate system, and the third matrix represents the real-world coordinate values.
図6に示すように、ビジュアルマーカ250の右側下端のコーナーポイントPfに対するx、y、zの座標値をロボット基準の座標系を基準として算出することで、第2ロボット200の姿勢を定義することができる。このような方法により、前記第2ロボット200のCADモデルの基準座標系に対する前記画像に含まれたビジュアルマーカ250のポイントの3D座標が抽出される。 As shown in Figure 6, the posture of the second robot 200 can be defined by calculating the x, y, and z coordinate values for the corner point Pf at the lower right end of the visual marker 250, using the robot's reference coordinate system as a reference. In this method, the 3D coordinates of the points of the visual marker 250 included in the image are extracted relative to the reference coordinate system of the CAD model of the second robot 200.
前記ビジュアルマーカ250の姿勢をロボットの姿勢に変換することは他の方法によっても可能である。図7a、図7b及び図8を参照すると、キャリブレーション手法を用いて、カメラ座標系に対するマーカ姿勢をロボット姿勢に変換することができる。 It is also possible to convert the orientation of the visual marker 250 to the robot's orientation by other methods. Referring to Figures 7a , 7b , and 8 , the marker orientation relative to the camera coordinate system can be converted to the robot's orientation using a calibration method.
このような例として、前記第1ロボット100のカメラ121と前記第2ロボット200のホイール220に対するオドメトリ情報を用いて、前記画像に含まれたビジュアルマーカ250の姿勢を前記第2ロボット200の姿勢に変換することができる。 As an example, the odometry information of the camera 121 of the first robot 100 and the wheel 220 of the second robot 200 can be used to convert the orientation of the visual marker 250 included in the image into the orientation of the second robot 200.
この場合、モバイルロボットに取り付けられたカメラを用いて周辺を探索するシステムにおいて適切な作動機能を確保するために、カメラの内部及び外部の媒介変数、カメラとモバイルロボットのフレームとの間の相対ポーズ、モバイルロボットの走行媒介変数を推定するための補正を行うことになる。このとき、オドメトリ(Odometry、走行距離測定)方法が適用され、オドメトリとは、ホイール220でエンコーダの測定に基づいてモバイルロボットの構成(すなわち、位置及び方向)を再構成することであり、既知の構成から始めてロボットの現在位置と方向は、測定されたホイール220の速度に対応する車速の時間積分によって算出される。本発明において、このような方法を第2ロボット200の基準座標系、ビジュアルマーカ250のコーナーポイント、ホイールオドメトリの間の関係に適用することで、ロボット姿勢を算出することができる。 In this case, to ensure proper operation in a system that uses a camera mounted on a mobile robot to explore its surroundings, corrections are made to estimate the internal and external parameters of the camera, the relative pose between the camera and the mobile robot's frame, and the mobile robot's movement parameters. At this time, an odometry method (distance measurement) is applied. Odometry involves reconstructing the mobile robot's configuration (i.e., position and orientation) based on the encoder measurements at the wheel 220. Starting from a known configuration, the robot's current position and orientation are calculated by the time integral of the vehicle speed corresponding to the measured speed of the wheel 220. In this invention, the robot's posture can be calculated by applying such a method to the relationship between the reference coordinate system of the second robot 200, the corner points of the visual marker 250, and the wheel odometry.
例えば、ホイールオドメトリをOiTOjと定義すると、下記の式(3)の関係が成立し、ビジュアルマーカ250の姿勢は下記の式(4)によって定義することができる。 For example, if we define the wheel odometry as Oi T Oj , the relationship in equation (3) below holds, and the orientation of the visual marker 250 can be defined by equation (4) below.
式(3)及び式(4)を用いて、ビジュアルマーカ250の姿勢をロボットの姿勢に変換することができる。 Using equations (3) and (4), the orientation of the visual marker 250 can be converted to the robot's orientation.
上述した方法によれば、第1ロボット100は、ビジュアルマーカ250を用いて第2ロボット200の姿勢を測定することが可能となる。このような例として、図8の(a)、(b)、(c)は、それぞれ測定された姿勢に基づいて、ロボットのCADモデル(Mesh)を映像に投映した例を示している。 According to the method described above, the first robot 100 can measure the posture of the second robot 200 using the visual marker 250. As an example of this, Figures 8(a), (b), and (c) show examples where the robot's CAD model (Mesh) is projected onto the image based on the measured posture.
このように、第2ロボット200の姿勢を測定すると、第1ロボット100は、第2ロボット200が移送した品物の位置を算出し、前記品物をピックアップした後、割り当てられたタスクを行う。 In this way, after measuring the posture of the second robot 200, the first robot 100 calculates the position of the object transported by the second robot 200, picks up the object, and then performs the assigned task.
上述したプロセスによって、本発明に係るロボットの姿勢測定方法、及びこれを用いたロボットシステムは、相手ロボットの姿勢を認識し、これにより簡単な方法で相手ロボットの姿勢を迅速かつ正確に測定することができる。 Through the process described above, the robot posture measurement method and robot system using the same according to the present invention can recognize the posture of an opposing robot, thereby enabling rapid and accurate measurement of the opposing robot's posture in a simple manner.
一方、上述したプロセスは、相手ロボットではなく、自分自身の位置を測定する方法に変形されてもよい。以下、このような変形例について図9を参照して説明する。 On the other hand, the process described above may be modified to measure the position of the robot itself, rather than the position of the target robot. Such modifications will be explained below with reference to Figure 9.
図9は、本発明の他の実施形態でロボットの位置を測定する概念図である。 Figure 9 is a conceptual diagram illustrating how to measure the position of a robot in another embodiment of the present invention.
屋内空間の実際の環境では、時間の経過と共に大きな変化が存在するため、ロボットのカメラの正確なポーズ情報を推定することは非常に難しい問題である。例えば、テクスチャ(質感)のない領域(textureless areas)、サイネージなどでコンテンツの変化などによって発生する外観の変化(changing appearance)、時間の経過による混雑度(crowdedness)やオクルージョン(occlusions)の変化、動的環境の変化(dynamic environment)などにより、画像に対するカメラポーズの推定が困難になる。 In real-world indoor environments, significant changes occur over time, making it extremely difficult to accurately estimate the camera pose of a robot. For example, factors such as textureless areas, changes in appearance due to content changes on signage, changes in crowding and occlusion over time, and dynamic environmental changes all make it challenging to estimate the camera pose in an image.
図1から図8を参照して上述したビジュアルマーカを用いた姿勢の測定は、屋内空間を走行するロボットのカメラポーズの推定にも適用することができる。 Referring to Figures 1 through 8, the posture measurement method using the visual markers described above can also be applied to estimating the camera pose of a robot moving through an indoor space.
図9の(a)を参照すると、まず、ディスプレイ410が配置された屋内空間20でロボット300が移動し得る。この場合、前記ロボット300は、上記に例示した第2ロボット200であってもよい。 Referring to Figure 9(a), the robot 300 can first move within the indoor space 20 where the display 410 is located. In this case, the robot 300 may be the second robot 200 illustrated above.
前記ディスプレイ410としてサイネージを例と挙げているが、他のタイプのディスプレイも可能である。このとき、前記ディスプレイ410に画像情報が表示されてもよく、前記画像情報は、広告情報、案内情報、映像コンテンツなどであってもよい。 Although a digital signage display is given as an example of the display 410, other types of displays are also possible. In this case, image information may be displayed on the display 410, and the image information may be advertising information, informational information, video content, etc.
前記ロボット300が屋内空間20を走行している場合、前記ロボット300に取り付けられたカメラ321を用いて前記ディスプレイ410を検出することができる。前記ディスプレイ410が検出されると、前記ロボット300は、前記ディスプレイ410を制御する制御システムにビジュアルマーカ420の出力を要請する要請信号を伝送する。このとき、前記制御システムが前記要請信号の受信をモニタリングすることができる。 When the robot 300 is moving through the indoor space 20, the display 410 can be detected using the camera 321 attached to the robot 300. Upon detection of the display 410, the robot 300 transmits a request signal to the control system controlling the display 410, requesting the output of the visual marker 420. At this time, the control system can monitor the reception of the request signal.
前記制御システムは、前記屋内空間を有する建物の制御システムであってもよく、クラウドサーバなどの外部サーバであってもよい。 The control system may be a control system for a building having an indoor space, or it may be an external server such as a cloud server.
他の例として、前記ロボットを運用する別のサーバが備えられ、前記サーバで前記ロボットが前記ディスプレイに接近していることを感知し、前記制御システムに前記ビジュアルマーカ420の出力を要請する要請信号を伝送することも可能である。 As another example, the system may be equipped with a separate server that operates the robot. This server can detect when the robot approaches the display and transmit a request signal to the control system requesting the output of the visual marker 420.
図9の(b)を参照すると、前記要請信号に応答して、前記制御システムが前記ビジュアルマーカ420を出力するように前記ディスプレイ410を制御する。 Referring to Figure 9(b), in response to the request signal, the control system controls the display 410 to output the visual marker 420.
前記ビジュアルマーカ420は、図1から図8を参照して説明した例示的なビジュアルマーカであってもよく、前記ディスプレイ410から出力する画像情報と共に前記ディスプレイ410に出力されてもよい。このような例として、前記ビジュアルマーカ420は、前記ディスプレイ410の一側の下端に前記画像情報にオーバーラップされて出力されてもよい。 The visual marker 420 may be an exemplary visual marker as described with reference to Figures 1 to 8, and may be output to the display 410 together with the image information output from the display 410. As an example, the visual marker 420 may be output overlapping the image information at the lower end of one side of the display 410.
次いで、前記ロボット300が前記ディスプレイ410に出力されたビジュアルマーカ420を用いて、前記ロボット300の現在位置を推定する。また、この場合に、前記ロボット300のポーズも推定することができる。前記ロボット300の現在位置及びポーズの推定は、前記屋内空間の特徴マップを用いたビジュアルローカリゼーションにより行われてもよい。 Next, the robot 300 estimates its current position using the visual marker 420 output to the display 410. In this case, the robot 300's pose can also be estimated. The estimation of the robot 300's current position and pose may be performed by visual localization using the indoor space feature map.
このような位置及び推定されたポーズを用いて前記ロボット300の正確な位置を推定することができる。この場合、前記ロボット300は、前記位置に基づいた様々なサービスを行うことができる。 Using this position and estimated pose, the precise position of the robot 300 can be estimated. In this case, the robot 300 can perform various services based on the position.
本例示で説明したように、本発明は、サイネージなど特定の空間に固定されたディスプレイでビジュアルマーカを出力し、ビジュアルマーカを撮影したロボットの位置を正確かつ迅速に測定できる効果を発揮することができる。 As illustrated in this example, the present invention can output a visual marker on a display fixed in a specific space, such as a signage screen, and accurately and quickly measure the position of a robot that has captured the visual marker.
上記のように説明されたロボットの姿勢測定方法、及びこれを用いたロボットシステムは、上記実施形態の構成と方法が限定的に適用されるものではなく、上記実施形態は、多様な変形が行われるように各実施形態の全部又は一部を選択的に組み合わせて構成することもできる。 The robot posture measurement method and robot system using the same described above are not limited to the configuration and methods of the above embodiments. The above embodiments can also be configured by selectively combining all or part of each embodiment to allow for various modifications.
Claims (13)
前記第2ロボットのディスプレイにビジュアルマーカを出力するステップと、
前記第1ロボットが前記第2ロボットを撮影するステップと、
前記第1ロボットが撮影した画像に含まれたビジュアルマーカを検出して、前記画像に含まれるビジュアルマーカの姿勢を算出するステップと、
前記第1ロボットのカメラ座標系に対する前記画像に含まれるビジュアルマーカの姿勢を用いて前記第2ロボットの姿勢を算出するステップと、を含む、
ロボットの姿勢測定方法。 A step in which at least one of the first robot and the second robot moves so that the first robot and the second robot are adjacent to each other,
The steps include outputting a visual marker to the display of the second robot,
The first robot photographs the second robot,
The steps include detecting visual markers included in an image captured by the first robot and calculating the pose of the visual markers included in the image,
The step of calculating the pose of the second robot using the pose of the visual marker included in the image relative to the camera coordinate system of the first robot ,
A method for measuring the posture of a robot.
前記ディスプレイに画像情報を出力した状態で前記要請信号を受信すると、前記画像情報の出力をオフにして前記ビジュアルマーカを出力するか、又は前記画像情報と共に前記ビジュアルマーカを出力することを特徴とする、
請求項2に記載のロボットの姿勢測定方法。 The step of outputting the aforementioned visual marker is:
When the request signal is received while image information is being output to the display, the output of the image information is turned off and the visual marker is output, or the visual marker is output together with the image information.
The method for measuring the posture of a robot according to claim 2.
前記ディスプレイが活性化されていない状態で前記要請信号を受信すると、前記ディスプレイを活性化して前記ビジュアルマーカを出力することを特徴とする、
請求項2に記載のロボットの姿勢測定方法。 The step of outputting the aforementioned visual marker is:
The display is characterized by activating the display and outputting the visual marker when it receives the request signal while the display is not activated.
The method for measuring the posture of a robot according to claim 2.
前記第1ロボットとインタラクションを行い、ディスプレイを備える、第2ロボットと、を含み、
前記第2ロボットのディスプレイにビジュアルマーカを出力し、前記第1ロボットが前記第2ロボットを撮影し、
前記第1ロボットが撮影した画像に含まれるビジュアルマーカを検出して、前記画像に含まれるビジュアルマーカの姿勢を算出し、前記第1ロボットのカメラ座標系に対する前記画像に含まれたビジュアルマーカの姿勢を用いて前記第2ロボットの姿勢を推定し、
推定される前記第2ロボットの姿勢を用いて前記第1ロボットの動作を制御することを特徴とする、
複数のロボットがインタラクションを行うロボットシステム。 The first robot is equipped with a camera,
The system includes a second robot that interacts with the first robot and is equipped with a display,
The second robot outputs a visual marker to its display, and the first robot photographs the second robot.
The first robot detects the visual markers contained in the image it captures, calculates the pose of the visual markers contained in the image, and estimates the pose of the second robot using the pose of the visual markers contained in the image relative to the camera coordinate system of the first robot .
The operation of the first robot is controlled using the estimated posture of the second robot.
A robotic system in which multiple robots interact with each other.
前記第1ロボットは、推定される前記第2ロボットの姿勢を用いて前記第2ロボットの設定された位置にエンドエフェクタを移動させることを特徴とする、
請求項11に記載の複数のロボットがインタラクションを行うロボットシステム。 The first robot and the second robot are controlled to interact with each other.
The first robot is characterized by moving the end effector to a set position of the second robot using the estimated posture of the second robot.
A robot system in which a plurality of robots interact as described in claim 11.
A robot system in which a plurality of robots interact, as described in claim 11, characterized in that the second robot receives a request signal from the first robot or from a server that communicates with the first robot, requesting the output of the visual marker.
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