KR100585709B1 - Motion tracing apparatus and method for robot cleaner - Google Patents
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- A47L2201/00—Robotic cleaning machines, i.e. with automatic control of the travelling movement or the cleaning operation
- A47L2201/04—Automatic control of the travelling movement; Automatic obstacle detection
Abstract
본 발명은 로봇 청소기의 움직임 추적장치 및 방법에 관한 것으로, 적외선 카메라를 이용하여 열원의 온도분포를 감지하고, 그 감지결과에 근거하여 움직이는 대상물체와 배경화면을 구별함으로써, 목표물의 움직임을 정밀하게 추적할 수 있도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 로봇 청소기에 있어서, 제어신호에 의해, 목표물이 포함되는 움직임 추적 영상 또는 일반영상을 촬영하는 촬영수단과; 상기 촬영수단에서 출력되는 움직임 추적영상을, 이전 움직임 추적영상과 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 목표물의 움직임을 추적하기 위한 동작을 제어하는 제어수단과; 상기 제어수단에 의해, 목표물의 움직임을 추종하기 위해 구동되는 구동수단과; 상기 촬영수단에서 출력되는 일반영상을 저장하는 저장수단을 포함하여 구성한다.The present invention relates to an apparatus and method for tracking a motion of a robot cleaner, by detecting a temperature distribution of a heat source using an infrared camera, and distinguishing a moving object from a background based on the detection result, thereby precisely detecting the movement of the target. It is intended to be tracked. To this end, the present invention provides a robot cleaner comprising: photographing means for photographing a motion tracking image or a general image including a target by a control signal; Control means for comparing the motion tracking image output from the photographing means with a previous motion tracking image and controlling an operation for tracking the movement of the target based on the comparison result; Drive means driven by the control means to follow a movement of a target; It comprises a storage means for storing the general image output from the photographing means.
Description
도1은 종래 로봇 청소기의 주행장치에 대한 구성을 보인 블록도.1 is a block diagram showing a configuration for a traveling device of a conventional robot cleaner.
도2는 종래 로봇 청소기의 주행방법에 대한 동작흐름도2 is a flow chart illustrating a driving method of a conventional robot cleaner.
도3은 본 발명 로봇 청소기의 움직임 추적장치에 대한 구성을 보인 블록도.Figure 3 is a block diagram showing the configuration for the motion tracking device of the robot cleaner of the present invention.
도4는 본 발명 로봇 청소기의 움직임 추적방법에 대한 동작흐름도.Figure 4 is a flow chart for the motion tracking method of the robot cleaner of the present invention.
***** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ********** Explanation of symbols for main parts of drawing *****
100:촬영수단 101:움직임 추적수단100: recording means 101: movement tracking means
102:영상촬영수단 200:제어수단102: video recording means 200: control means
300:저장수단 400:구동수단300: storage means 400: driving means
본 발명은 로봇 청소기의 움직임 추적장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 목표물의 움직임 추적시, 적외선 카메라를 이용하여 열원의 온도분포를 감지하고, 그 감지결과에 근거하여 움직이는 대상물체와 배경화면을 구별하도록 한 한 로봇 청소기의 움직임 추적장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for tracking a motion of a robot cleaner, and in particular, to detect a temperature distribution of a heat source using an infrared camera when tracking a movement of a target, and to distinguish a moving object from a wallpaper based on the detection result. The present invention relates to a motion tracking device and a method of a robot cleaner.
통상적으로, 로봇청소기는 사용자의 조작 없이도 청소하고자 하는 구역내를 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입함으로써, 청소하고자 하는 구역을 자동으로 청소하는 기기를 말한다.In general, the robot cleaner refers to a device that automatically cleans an area to be cleaned by suctioning foreign substances such as dust from the floor while driving itself in the area to be cleaned without a user's operation.
이러한 로봇청소기는 내장된 프로그램에 따라 미리 설정된 청소경로를 주행하면서 청소동작을 수행하도록 되어 있는데, 이와 같이 기설정된 청소 경로를 자동적으로 주행하면서 청소동작을 수행하기 위해서는 로봇청소기의 위치와 주행거리 및 장애물등을 감지하기 위해 많은 수의 센서들이 사용된다.The robot cleaner is configured to perform a cleaning operation while driving a predetermined cleaning path according to a built-in program. In order to perform the cleaning operation while automatically driving the preset cleaning path, the position, the driving distance, and the obstacle of the robot cleaner are A large number of sensors are used to detect the back.
그러나, 이러한 로봇 청소기는, 설정된 청소 경로를 정확하게 주행하여 청소를 수행하기 위해 수많은 고가의 센서들이 설치되기 때문에 내부 구조가 복잡해지고 제조원가가 상승하는 문제점이 있다.However, such a robot cleaner has a problem in that the internal structure becomes complicated and the manufacturing cost increases because numerous expensive sensors are installed to perform the cleaning by accurately driving the set cleaning path.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 랜덤 방식에 의해 임의의 청소경로를 주행하여 청소를 수행하는 로봇 청소기가 개발되었다.In order to solve this problem, a robot cleaner has been developed which performs cleaning by driving an arbitrary cleaning path by a random method.
도1은 종래 로봇 청소기의 주행장치에 대한 구성을 보인 블록도이다.1 is a block diagram showing a configuration of a traveling device of a conventional robot cleaner.
도1에 도시된 바와같이, 로봇 청소기가 일정 영역을 직진하다가, 충돌이 발생하면 그 충돌에 의해 장애물을 감지하는 장애물 감지부(1)와; 상기 장애물 감지부(1)에서 출력되는 신호에 의해, 로봇 청소기의 주행을 정지시킨 다음, 랜덤 방식으로 랜덤 각도를 생성하고, 그 랜덤각도를 로봇 청소기의 회전각도로 적용하여 로봇 청소기를 회전시키는 제어부(2)와; 상기 제어부(2)의 제어신호에 의해, 좌륜모터(5)를 일정 속도로 구동하는 좌륜모터 구동부(3)와; 상기 제어부(2)의 제어신호에 의해, 우륜 모터(6)를 일정 속도로 구동하는 우륜모터 구동부(4)를 포함하여 구 성한다.As shown in FIG. 1, the robot cleaner moves straight through a certain area, and when an collision occurs, an
도2는 종래 로봇 청소기의 주행방법에 대한 동작흐름도이다.2 is a flow chart illustrating a driving method of a conventional robot cleaner.
도2에 도시된 바와같이, 사용자에 의해, 청소명령이 발생하면 로봇 청소기를 직진시키면서, 장애물이 감지되는지를 판단하는 과정(SP1~SP3)과; 상기 판단결과, 장애물이 감지되면 로봇 청소기를 정지시킨후, 랜덤 방식에 의해 임의의 랜덤각도를 생성하는 과정(SP4)과; 상기 단계에서 생성된 랜덤각도를 회전각도로 하여, 로봇 청소기를 회전시키는 과정(SP5)과; 상기 회전된 로봇 청소기를 직진시키면서, 청소 완료를 판단하여, 청소완료이면 주행을 정지하는 과정(SP7)으로 이루어지며, 이와같은 종래 기술을 설명한다.As shown in FIG. 2, when the cleaning command is generated by the user, the process of determining whether an obstacle is detected while driving the robot cleaner straight (SP1 to SP3); Stopping the robot cleaner when an obstacle is detected as a result of the determination, and generating a random random angle by a random method (SP4); Rotating the robot cleaner (SP5) using the random angle generated in the step as the rotation angle; While the rotating robot cleaner is straight, it is determined that the cleaning is completed, the process is made to stop the running (SP7) when the cleaning is completed, such a prior art will be described.
먼저, 사용자에 의해 청소 명령이 발생하면(SP1), 제어부(2)는 로봇 청소기를 직진시키기 위하여, 좌륜모터(5)와 우륜모터(6)의 구동속도를 일치시키기 위한 제어신호를 출력한다.First, when a cleaning command is generated by the user (SP1), the
이에 따라, 좌륜모터 구동부(3)는 상기 제어부(2)의 제어신호에 의해 좌륜모터(5)를 구동시키고, 우륜모터 구동부(4)는, 상기 제어부(2)의 제어신호에 의해 우륜모터(6)를 구동시킨다.Accordingly, the left
이에 따라, 로봇 청소기는 직진한다(SP2).Accordingly, the robot cleaner moves straight (SP2).
이때, 장애물 감지부(1)는, 로봇 청소기가 임의의 장애물에 충돌하는 경우에 발생하는 충격량으로 장애물을 감지하여 그에 따른 장애물 감지신호를 상기 제어부 (2)에 인가한다.At this time, the
이에 따라, 상기 제어부(2)는, 상기 장애물 감지신호에 의해 주행을 정지시 킨 다음, 랜던 방식에 의해 임의의 랜덤각도를 생성하고(SP4), 그 랜덤각도를 로봇 청소기의 회전각도로 하기 위한 제어신호를 출력하는데, 이때 상기 제어부(2)는 로봇 청소기를 회전 방향에 따라 좌륜모터(5)와 우륜모터(6)의 속도를 달리하도록 하는 제어신호를 좌륜모터 구동부(3) 및 우륜 모터 구동부(4)에 출력한다.Accordingly, the
이에 따라, 상기 좌륜모터 구동부(3)는 상기 제어부(2)의 제어신호에 의해 좌륜모터(5)를 구동시키고, 우륜모터 구동부(4)는, 상기 제어부(2)의 제어신호에 의해 우륜모터(6)를 구동시켜, 로봇 청소기를 임의의 랜덤 각도로 회전시킨다 (SP5).Accordingly, the left
그 다음, 상기 제어부(2)는 로봇 청소기를 직진시키면서(SP6), 청소 완료로 판단되면 청소를 종료하고(SP7), 청소 완료가 되지 않았으면 상기 동작을 반복 수행한다.Then, the
상술한 로봇 청소기는, 청소기능 뿐만 아니라, 최근에 멀티미디어 기능이 포함된 새로운 개념의 로봇 청소기로 개발되고 있다.In addition to the cleaning function, the above-described robot cleaner has recently been developed as a robot cleaner of a new concept including a multimedia function.
즉, 로봇 청소기를 이용하여, 외부 인터넷망에 접속하거나 무선 이동통신망에 접속하여 다양한 콘텐츠를 다운로드 받아 재생하거나 운용할 수 있도록 개발되고 있다.In other words, the robot cleaner has been developed to be connected to an external Internet network or to a wireless mobile communication network to download, play or operate various contents.
또한, 상기 로봇 청소기는 카메라를 장착하여, 주변환경의 변화나 움직임을 추적하는 용도로 사용되고 있다.In addition, the robot cleaner is equipped with a camera, and is used for tracking changes and movements of the surrounding environment.
종래 로봇 청소기의 카메라를 이용하여 움직임을 추적하는 기술은, 로봇 청소기의 카메라에 의해 촬영된 과거 영상과 현재 영상을 추출한후, 그 두 영상의 차 영상을 구하여 움직임을 추적하는데, 움직임이 큰 부분일수록 차영상의 값이 크게나타나서, 흰색으로 보이게 된다.The conventional technology of tracking a motion using a robot cleaner's camera extracts a past image and a current image captured by a robot cleaner's camera, and then obtains a difference image of the two images and tracks the movement. The value of the difference image is so large that it appears white.
그러나, 상술한 로봇 청소기의 움직임 추적기술은, 현재 영상과 과거영상의 모든 화소를 1:1로 비교해야 하므로 연산시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.However, the above-described motion tracking technology of the robot cleaner has a problem in that it takes a long time to calculate the pixels because the pixels of the current image and the past image must be compared 1: 1.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 화면내에 일정한 기준을 가진 기준영역을 정한 다음, 현재 영상과 과거 영상의 모든 화소중 그 기준영역의 위,아래, 오른쪽,왼쪽의 차이점만을 감지하여 움직임을 추적함으로써, 연산량을 획기적으로 감소시키는 로봇 청소기의 움직임 추적기술이 개발되었다.In order to solve this problem, the reference area with a certain reference is defined in the screen, and then the motion is detected by detecting the difference between the upper, lower, right and left sides of the reference area among all pixels of the current image and the past image. Robot cleaner motion tracking technology has been developed to dramatically reduce the number of motions.
그러나, 상술한 로봇 청소기는, 카메라를 이용하여 움직임을 추적할 때, 현재 화상을 이전화상과 비교하여 그 화상에서의 변화정도만을 판단하여 움직임을 추종하기 때문에 사람과 배경을 구별하지 못하는데, 즉 배경의 변화와 빛에 민감하게 반응하여 대상 물체가 움직이지 않아도 변화가 있는 것으로 인식하여 오동작으로 움직임을 추적하는 문제점이 있다.However, the above-described robot cleaner does not distinguish a person from a background because the robot cleaner tracks a movement using a camera, and compares the current image with the previous image to determine only the degree of change in the image. Responsive to the change of light and the light is recognized as a change even if the target object does not move, there is a problem of tracking the movement by malfunction.
상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명은, 목표물의 움직임 추적시 적외선 카메라를 이용하여 열원의 온도분포를 감지하고, 그 감지결과에 근거하여 움직이는 대상물체와 배경화면을 구별함으로써, 목표물의 움직임을 정밀하게 추적할 수 있도록 한 로봇 청소기의 움직임 추적장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention devised in view of the above problems, by detecting the temperature distribution of the heat source using an infrared camera when tracking the movement of the target, and based on the detection result to distinguish the moving object and the background screen, the movement of the target It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for tracking the movement of a robot cleaner that can precisely track the motion.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 로봇 청소기에 있어서,The present invention for achieving the above object, in the robot cleaner,
제어신호에 의해, 목표물이 포함되는 움직임 추적 영상 또는 일반영상을 촬영하는 촬영수단과;Photographing means for photographing a motion tracking image or a general image including a target by a control signal;
상기 촬영수단에서 출력되는 움직임 추적영상을, 이전 움직임 추적영상과 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 목표물의 움직임을 추적하기 위한 동작을 제어하는 제어수단과;Control means for comparing the motion tracking image output from the photographing means with a previous motion tracking image and controlling an operation for tracking the movement of the target based on the comparison result;
상기 제어수단에 의해, 목표물의 움직임을 추종하기 위해 구동되는 구동수단과;Drive means driven by the control means to follow a movement of a target;
상기 촬영수단에서 출력되는 일반영상을 저장하는 저장수단을 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.It characterized in that it comprises a storage means for storing the general image output from the photographing means.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, The present invention for achieving the above object,
사용자에 의해, 움직임 추적모드가 선택되면, 움직임 추적수단을 이용하여 목표물이 포함되는 움직임 추적영상을 촬영하는 과정과;Photographing a motion tracking image including a target by using a motion tracking means when a motion tracking mode is selected by a user;
상기 움직임 추적영상을, 이전 움직임 추적영상과 비교하고 그 비교결과에 근거하여 목표물의 움직임을 인식하는 과정과;Comparing the motion tracking image with a previous motion tracking image and recognizing a motion of a target based on the comparison result;
상기 목표물의 움직임이 인식되면 영상촬영수단을 이용하여 일반 영상을 촬영하여 저장하고, 그 일반영상을 이용하여 로봇 청소기와 목표물까지의 거리를 계산하는 과정과;If the movement of the target is recognized, taking and storing a general image by using image capturing means, and calculating a distance between the robot cleaner and the target using the general image;
상기 목표물까지의 거리값에 의해, 로봇 청소기를 목표물과 일정 거리의 간격을 유지하면서 추종시키는 과정을 수행함을 특징으로 한다.According to the distance value to the target, the process of following the robot cleaner while maintaining a distance between the target and a predetermined distance.
이하, 본 발명에 의한 로봇 청소기의 움직임 추적장치 및 방법에 대한 작용과 효과를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, operations and effects on the motion tracking device and method of the robot cleaner according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도3은 본 발명 로봇 청소기의 움직임 추적장치에 대한 구성을 보인 블록도이다.Figure 3 is a block diagram showing the configuration of the motion tracking device of the robot cleaner of the present invention.
도3에 도시한 바와같이, 본 발명은 제어신호에 의해, 목표물이 포함되는 움직임 추적 영상 또는 일반영상을 촬영하는 촬영수단(100)과; 상기 촬영수단(100)에서 출력되는 움직임 추적영상을, 이전 움직임 추적영상과 비교하고 그 비교결과에 근거하여 목표물의 움직임을 추적하기 위한 동작을 제어하는 제어수단(200)과; 상기 제어수단(200)에 의해, 목표물의 움직임을 추종하기 위해 구동되는 구동수단(400)과; 상기 촬영수단(100)에서 출력되는 일반영상을 저장하는 저장수단(300)을 구비한다.As shown in FIG. 3, the present invention provides a photographing means for capturing a motion tracking image or a general image including a target by a control signal; Control means (200) for comparing the motion tracking image output from the photographing means (100) with a previous motion tracking image and controlling an operation for tracking the movement of the target based on the comparison result; Drive means (400) driven by the control means (200) to follow the movement of the target; It is provided with a storage means 300 for storing the general image output from the photographing means 100.
상기 촬영수단(100)은, 상기 제어수단(200)의 제어에 의해 액티브 되어, 열원의 온도분포를 촬영하는 움직임 추적수단(101)과; 상기 제어수단의 제어에 의해 액티브 되어, 일반 영상을 촬영하는 영상촬영수단(102)으로 이루어진다.The photographing means (100) comprises: motion tracking means (101) which is activated by the control of the control means (200) and photographs the temperature distribution of the heat source; An image capturing means 102 is activated by the control of the control means and captures a general image.
상기 움직임 추적수단(101)은, 적외선 카메라로 이루어지고, 상기 영상 촬영수단(102)은 좌/우 영상을 촬영하는 스테레오 카메라로 이루어진다.The motion tracking means 101 is made of an infrared camera, and the image capturing means 102 is made of a stereo camera that captures left and right images.
상기 제어수단(200)은, 촬영수단(100)에서 출력되는 일반영상을 이용하여, 로봇 청소기와 움직임 물체의 거리를 계산하고, 그 계산된 거리값에 따라 로봇 청소기와 움직임 물체가 일정 거리를 유지하도록 이동 제어한다.The control means 200 calculates the distance between the robot cleaner and the moving object using the general image output from the photographing means 100, and maintains the robot cleaner and the moving object at a constant distance according to the calculated distance value. To control the movement.
이렇게 구성한 본 발명의 동작을, 첨부한 도4를 참조하여 설명한다.The operation of the present invention configured as described above will be described with reference to FIG.
먼저, 사용자에 의해, 움직임 추적모드가 선택되면, 제어수단(200)은 촬영수단(100)내의 움직임 추적수단(101)을 제어하여 그 움직임 추적수단(101)에 의해 목표물이 포함되는 움직임 추적영상을 촬영하는데(SP1), 즉 적외선 카메라로 이루어진 움직임 추적수단(101)에 의해, 열원(목표물)의 온도분포를 촬영하여 그 촬영된 온도분포를 움직임 추적영상으로 제어수단(200)에 인가한다.First, when the motion tracking mode is selected by the user, the control means 200 controls the motion tracking means 101 in the photographing means 100 and the motion tracking image including the target by the motion tracking means 101. (SP1), that is, by the motion tracking means 101 made of an infrared camera, the temperature distribution of the heat source (target) is photographed and the photographed temperature distribution is applied to the control means 200 as a motion tracking image.
그 다음, 상기 제어수단(200)은 상기 움직임 추적영상을, 이전 움직임 추적영상과 비교하고 그 비교결과에 근거하여 목표물의 움직임을 인식하는데(SP2), 즉 상기 움직임 추적영상과 이전 움직임 추적영상의 차이가 소정값 이상 발생하면 목표물의 움직임을 인식한다.Then, the control means 200 compares the motion tracking image with the previous motion tracking image and recognizes the movement of the target based on the comparison result (SP2), that is, the motion tracking image and the previous motion tracking image If the difference is more than a predetermined value, the movement of the target is recognized.
그 다음, 상기 제어수단(200)은, 촬영수단(100)의 움직임 추적수단(101)을 디스에이블시키고, 촬영수단(100)의 영상촬영수단(102)을 액티브시켜, 일반영상을 촬영하여 그 일반영상을 저장수단에 저장한다(SP3).Next, the control means 200 disables the motion tracking means 101 of the photographing means 100, activates the image photographing means 102 of the photographing means 100, and photographs the general image. The general image is stored in the storage means (SP3).
그 다음, 상기 제어수단(200)은 상기 일반영상에 의해, 로봇 청소기와 목표물까지의 거리를 계산하는데, 즉 일예로 스테레오 카메라로 이루어진 상기 영상촬영수단(102)에 의해 촬영되는 목표물이 포함된 좌/우 영상을, 삼각법을 적용하여 로봇 청소기와 목표물 사이의 거리를 계산한다(SP4).Then, the control means 200 calculates the distance between the robot cleaner and the target by the general image, that is, the left including the target photographed by the image capturing means 102 made of, for example, a stereo camera. Calculate the distance between the robot cleaner and the target by applying triangulation to the right image (SP4).
그 다음, 상기 제어수단(200)은 상기 계산된 거리값을 이용하여, 로봇 청소기와 목표물이 항상 일정 간격을 두고 이동하도록 구동수단(400)을 제어하는데, 즉 로봇 청소기가 목표물을 일정 거리 이내(일정 간격)로 추종하도록 제어한다(SP5).Next, the control means 200 controls the driving means 400 to move the robot cleaner and the target at regular intervals by using the calculated distance value, that is, the robot cleaner moves the target within a certain distance ( Control to follow at regular intervals (SP5).
다시 말해서, 본 발명은 적외선 카메라를 이용하여 열원의 온도분포를 감지 하고, 그 감지결과에 근거하여 움직이는 대상물체와 배경화면을 구별함으로써, 목표물의 움직임을 정확하게 추종하도록 한 것이다.In other words, the present invention detects the temperature distribution of the heat source using an infrared camera and distinguishes the moving object from the background image based on the detection result, thereby accurately following the movement of the target.
상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능한 것이다.The specific embodiments or examples made in the detailed description of the present invention are intended to clarify the technical contents of the present invention to the extent that they should not be construed as limited to these specific embodiments and should not be construed in consultation. Various changes can be made within the scope of.
이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 목표물의 움직임 추적시, 적외선 카메라를 이용하여 열원의 온도분포를 감지하고, 그 감지결과에 근거하여 움직이는 대상물체와 배경화면을 구별함으로써, 목표물의 움직임을 정확하게 추적하는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention detects the temperature distribution of the heat source by using an infrared camera when tracking the movement of the target, and distinguishes the movement of the target from the moving object based on the detection result. It has a tracking effect.
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