KR100811885B1 - 이동 로봇의 위치 인식 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

이동 로봇의 위치 인식 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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KR100811885B1
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도낙주
이재영
손병곤
유원필
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 1개의 광원만을 가지는 인공 표식을 이용하여 이동 로봇의 자율주행을 위한 위치 인식이 가능한 이동 로봇 위치 인식 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것으로서, 인공 표식을 감지하여 영상 정보를 얻는 다음, 상기 영상 정보에서 절대좌표를 갖는 1개의 광원을 갖는 기준점 정보 표시부로부터 기준점에 대한 정보를 수집하고, 상기 절대 좌표의 일 축 방향과 평행한 도형 형상을 갖는 좌표축 정보 표시부로부터 좌표축에 대한 정보를 수집하여, 상기 기준점 및 좌표축에 대한 정보로부터 인공 표식에 대한 절대 좌표축 정보를 산출하므로써, 상기 절대 좌표축에 대한 정보에 기초하여 상기 이동 로봇이 절대 좌표상에서의 위치를 판단하는 이동 로봇의 위치 인식 방법 및 이를 위한 장치에 관한 발명이다.
이동 로봇, 인공 표식, 기준점, 절대 좌표

Description

이동 로봇의 위치 인식 방법 및 이를 위한 장치{POSITION CONFIRMATION APPARATUS AND METHOD FOR MOBILE ROBOT}
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 인공 표식을 설명하기 위한 일실시예의 형상을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 인공 표식을 설명하기 위한 일실시예의 형상을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 인공 표식을 설명하기 위한 일실시예의 형상을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제5 실시예에 따른 인공 표식을 설명하기 위한 일실시예의 형상을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제6 실시예에 따른 이동 로봇의 항법 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제7 실시예에 따른 이동 로봇에 대하여 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
본 발명은 1개의 광원만을 가지는 인공 표식을 이용하여 이동 로봇의 자율주행을 위한 위치 인식이 가능한 위치 인식 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
이동 로봇(mobile robot)은 로봇암(robot arm)과는 달리 한 장소에 고정되어 설치되지 않고, 바퀴 또는 로봇다리로 구동되어 비교적 자유롭게 이동할 수 있는 로봇이다. 이동 로봇은 산업현장에서 제품을 옮기거나 조립하는 작업을 수행하기도 하고, 가정에서는 청소나 물건을 옮기기도 한다.
이처럼, 산업분야 또는 가정에서 이동 로봇을 활용하기 위해서는 이동 로봇이 자신의 위치와 방향을 정확하게 인식하는 것이 무엇보다 중요하다.
이동 로봇의 자기위치 인식기술은 엔코더와 같은 주행거리계 및 초음파 센서와 레이저 등을 이용한 거리측정 장치와 같은 거리계측, 장애물 검출이 가능한 장치 등을 이용하여 이동 로봇의 상대적인 자기위치를 인식하는 기술과, 영상처리장치를 이용하여 실내의 소정의 위치에 부착된 인공 표식이나 자연사물의 위치를 검출함으로써 이동 로봇의 절대적인 위치를 인식하는 기술로 구분된다.
상기 상대적인 자기위치 인식기술의 특징은 이동 로봇이 주행하여야 할 환경정보가 미리 주어져 있지 않더라도 이동 로봇에 장착되어진 초음파 센서나 레이저를 이용한 거리측정 장치, 엔코더 등을 이용하여 외부장치의 도움 없이도 이동 로봇 스스로 환경지도의 작성을 통해서 자율주행이 가능한 장점이 있는 반면에, 주행거리계인 엔코더의 경우 주행시간이 증가함으로써 슬립 현상 등에 의해 위치오차가 누적될 수 있으며, 특히 이러한 위치오차는 충돌이나 회피동작시에 더욱 심화된다. 또한 사람에 의해 인위적으로 이동 로봇의 위치가 변화될 경우 자기위치를 인식하지 못하게 되는 경우도 발생한다.
이에 대하여 이동 로봇의 절대적인 위치를 인식하는 기술은 로봇이 자기 위치 인식을 위한 수단으로 인공 표식을 사용한다. 인공 표식은 배경과 구분되는 특정 표식으로서, 실내공간 내에 부착한 상태에서 로봇의 카메라로 인공 표식에 대해 촬영을 수행하여 획득된 영상신호를 처리하여 인공 표식을 인지함으로써, 로봇의 현재 위치를 파악하는 것이다. 로봇의 위치는 인식된 인공 표식의 영상좌표와 해당 인공 표식에 대해 미리 저장된 실내공간상의 좌표정보를 참조하여 구현된다.
인공 표식에는 통상적으로 원, 사각형 등의 기하학적인 특정 패턴이 사용되는데, 로봇의 정확한 위치 파악을 위해서는 이러한 특정 패턴의 영상 처리 과정이 선행되어야 한다. 그러나, 카메라를 통해 들어오는 실내공간에 대한 영상신호는 조명이나 카메라와의 거리, 방향 등에 의해 많은 영향을 받기 때문에 일반적인 실내환경에서 안정적인 인식 성능을 내기 어렵다는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 점멸 가능한 광원을 인공 표식으로 사용하는 방법이 제안되고 있다. 이는 특정 파장대의 빛을 발산하는 광원을 인공 표식으로 사용하여, 빛이 없는 야간에도 로봇을 동작시킬 수 있게 된다. 그러나, 이러한 방법을 이용한 로봇의 위치 인식은, 촬상된 영상에 최소한 2개 이상의 표식이 검출되어야만 구현이 가능하다는 한계가 있다. 따라서, 이를 위해 천정에 표식을 설치할 때에, 독립된 2개의 표식을 가까운 거리에 위치시켜야 한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 한 축이 긴 몸통에 2개의 점멸등을 설치하여, 하나의 표식으로 위치 인 식을 구현하는 방법이 있다. 그러나 2개의 점멸등 사이에 거리가 짧은 경우 로봇의 위치 인식 오차가 증가하므로, 이 방법의 구현도 전자와 큰 차이를 보이지 않는다고 할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 인공 표식이 1개의 광원만을 가지고 있다고 하더라도, 이러한 인공 표식을 통하여 이동 로봇의 자율주행을 위한 위치 인식이 가능한 이동 로봇의 위치 인식 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇의 위치 인식을 위한 인공 표식은,
2차원 평면 공간상에서의 절대기준점 정보가 이동 로봇에 알려져 있는 1개의 광원으로 이루어진 기준점 정보 표시부; 및,
영상 센서에 의하여 감지될 수 있도록 표시된 도형으로서, 상기 도형의 기준선이 상기 절대 좌표의 일 축 방향과 평행이며, 축 방향으로 일 측 방향의 형상과 다른 측 방향의 형상이 비대칭인 좌표축 정보 표시부를 포함하여 구성되어 있다.
또한, 상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동 로봇의 항법장치는,
인공 표식을 감지하기 위한 영상 센서 모듈;
상기 영상 센서 모듈부에서 감지된 영상 정보로부터 이동 로봇의 위치에 대한 정보를 산출하기 위하여 필요한 데이터를 검출하는 데이터 검출 모듈;
상기 데이터 검출 모듈에서 이동 로봇의 위치에 대한 절대 좌표의 기준점 정보를 추출하기 위한 기준점 정보 추출 모듈;
상기 데이터 검출 모듈에서 이동 로봇의 위치에 대한 절대 좌표의 좌표축 정보를 추출하기 위한 좌표축 정보 추출 모듈; 및,
상기 기준점 정보와 좌표축 정보로부터 이동 로봇의 위치를 산출하는 위치 산출 모듈을 포함하여 구성된다.
또한, 상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동 로봇은,
인공 표식을 감지하기 위한 영상 센서부;
상기 영상 센서부에서 감지된 데이터를 검출하여 이동 로봇의 위치를 산출하기 위하여 상기 영상 센서부에서 감지된 영상 정보로부터 이동 로봇의 위치에 대한 정보를 산출하기 위하여 필요한 데이터를 검출하는 데이터 검출 모듈, 상기 데이터 검출 모듈에서 이동 로봇의 위치에 대한 절대 좌표의 기준점 정보를 추출하기 위한 기준점 정보 추출 모듈, 상기 데이터 검출 모듈에서 이동 로봇의 위치에 대한 절대 좌표의 좌표축 정보를 추출하기 위한 좌표축 정보 추출 모듈 및 상기 기준점 정보와 좌표축 정보로부터 이동 로봇의 위치를 산출하는 위치 산출 모듈을 포함하는 항법 장치부; 및,
상기 항법 장치부에서 산출된 데이터에 기초하여 이동 로봇의 움직임을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.
또한, 상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동 로봇의 위치 인식 방법은,
인공 표식을 감지하여 영상 정보를 얻는 단계;
상기 영상 정보에서, 절대좌표를 갖는 1개의 광원을 갖는 기준점 정보 표시부로부터 절대좌표의 기준점에 대한 정보를 수집하고, 상기 절대 좌표의 일 축 방향과 평행한 도형 형상을 갖는 좌표축 정보 표시부로부터 절대좌표의 좌표축에 대한 정보를 수집하는 단계;
상기 기준점 및 좌표축에 대한 정보로부터 인공 표식에 대한 절대 좌표축 정보를 산출하는 단계; 및,
상기 절대 좌표축에 대한 정보에 기초하여 상기 이동 로봇이 절대 좌표상에서의 위치를 판단하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따르면, 컴퓨터 프로그램이 적절히 프로그램된 시스템 상에서 실행될 때, 인공 표식을 감지하여 영상 정보를 얻는 단계;
상기 영상 정보에서, 절대좌표를 갖는 1개의 광원을 갖는 기준점 정보 표시부로부터 절대 좌표의 기준점에 대한 정보를 수집하고, 상기 절대 좌표의 일 축 방향과 평행한 도형 형상을 갖는 좌표축 정보 표시부로부터 절대 좌표의 좌표축에 대 한 정보를 수집하는 단계;
상기 기준점 및 좌표축에 대한 정보로부터 인공 표식에 대한 절대 좌표축 정보를 산출하는 단계; 및,
상기 절대 좌표축에 대한 정보에 기초하여 상기 이동 로봇이 절대 좌표상에서의 위치를 판단하는 단계를 실행함으로써, 상기 적절하게 프로그램된 시스템이 이동 로봇의 위치를 인식하도록 구현되는 컴퓨터 프로그램을 갖는 컴퓨터 판독가능한 저장매체가 제공된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 이동 로봇의 위치 인식을 위한 인공 표식은, 상기 인공 표식의 2차원 평면 공간상에서의 절대기준점 정보가 이동 로봇에 알려져 있는 1개의 광원으로 이루어진 기준점 정보 표시부 및, 영상 센서에 의하여 감지될 수 있도록 표시된 도형으로서, 상기 도형의 기준선이 상기 절대 좌표의 일 축 방향과 평행이며, 축 방향으로 일 측 방향의 형상과 다른 측 방향의 형상이 비대칭인 좌표축 정보 표시부를 포함하여 구성되어 있다.
여기에서 본 발명에 적용 가능한 상기 광원으로는 주변부의 밝기에 관계없이 영상센서에 의하여 인식될 수 있는 가시광선 또는 비가시광선을 방출하는 광원이 바람직하며, 특히 규칙적으로 점등 및 점멸이 가능한 광원이 더 바람직하다.
또한, 상기 좌표축 정보 표시부에 해당하는 비대칭 도형에 있어서, 비대칭인 부분 중에서 어떤 부분이 절대 좌표축의 양(+)의 방향이고, 어느 부분이 음(-)의 방향인지에 관한 규약이 상기 이동 로봇에 미리 알려져 있는 것이 바람직하다.
이동 로봇이 상기 제1 실시예에 따른 인공 표식을 이용하여 위치 인식을 행하는 과정은 다음과 같다. 먼저, 이동 로봇은 상기 인공 표식의 기준점 정보 표시부인 광원으로부터 방출되는 광신호를 수신하여, 절대좌표를 갖는 상기 인공 표식의 위치를 확인하여, 상기 인공 표식과 이동 로봇 사이의 이격 거리에 관한 정보로부터 절대 좌표의 기준점에 대한 정보를 수집한다.
다음으로, 상기 이동 로봇은 영상센서를 이용하여 좌표축 정보 표시부에 해당하는 비대칭 도형에 관한 정보를 읽어들인 다음, 상기 인공 표식을 기준으로 하는 절대 좌표의 좌표축 정보를 수집한다,
다음으로, 상기 수집한 정보에 기초하여 절대 좌표상에서 상기 이동 로봇의 위치를 판단한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 인공 표식을 설명하기 위한 일실시예의 형상을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1은 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 인공 표식(11)상의 일정한 장소에 기준점 정보 표시부에 해당하는 광원(14)이 설치되어 있고, 상기 광원을 기준으로 양단까지의 길이가 서로 다른 비대칭의 직선 도형(12, 13)이 표시되어 있다. 이때, 이동 로봇이 상기 직선 도형을 보다 용이하게 인식하도록 하기 위하여, 상기 인공 표식(11)과 직선 도형(12, 13)을 서로 다른 색상으로 표현할 수 있다. 예컨대, 상기 인공 표식(11)은 흰색으로 나타내고, 상기 직선 도형(12, 13)은 붉은색으로 나타낼 수 있다.
그러나, 상기 도 1에 기재된 사항은 당업자가 본 발명을 용이하게 실시하도록 하기 위하여 인용 표식의 일 예를 예시한 것에 불과한 것으로, 상기 이동 로봇이 사용되는 환경, 상기 이동 로봇에 사용되는 영상센서의 종류 등에 따라 본 발명의 기술적 사상에 기초한 당업자의 선택에 의하여 다양한 응용이 가능하며, 본 발명의 기술내용이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 이동 로봇의 위치 인식을 위한 인공 표식은, 상기 제1 실시예에 따른 기준점 정보 표시부 및 좌표축 정보 표시부 뿐만 아니라, 상기 기준점 정보 표시부에 전원을 공급하는 독립 전원부, 상기 전원부의 상태를 점검하기 위한 전원 측정부 및 전원이 방전되어 교체해야 하는 경우 이를 통지하기 위한 방전 상태 알림부를 더 포함하여 구성하고 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 인공 표식을 설명하기 위한 일실시예의 형상을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2를 참조하면 본 발명의 제2 실시예에 따른 인공 표식(11)상의 일정한 장소에 기준점 정보 표시부에 해당하는 광원(14)이 설치되어 있고, 상기 광원을 기준으로 양단까지의 길이가 서로 다른 비대칭의 직선 도형(12, 13)이 표시되어 있다. 이처럼, 본원발명의 실시예에와 같이 인공 표식이 하나의 광원만을 사용하기 때문에, 종래에 사용되던 인공 표식에 비하여 광원의 수가 반감되어 자체 배터리를 사용하더라도 장시간 운용이 가능해진다. 따라서, 외부로부터 전원 공급이 필요없는 독립 전원부(15)는 급전선(20)을 통하여 상기 광원(14)에 전원을 공급하게 된다.
그러나, 상기한 바와 같이 독립 전원을 사용하는 경우 사용자가 직접 인공 표식(11)의 배터리를 교체하여야 하는데, 만일 사용자가 배터리 교체 시기를 알지 못하여 상기 인공 표식(11)이 그 동작을 멈추게 되면 이동 로봇이 위치 인식을 할 수 없게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 전원 측정부(16)는 독립 전원부(15)에 남아있는 전원량을 체크하고, 독립 전원부(15)에 남아있는 전원량이 임계값 이하로 줄어들면 방전 상태 알림부를 통하여 사용자에게 배터리 교체의 필요성을 알리는 신호를 송출한다.
본 발명의 제3 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 이동 로봇의 위치 인식을 위한 인공 표식은, 상기 제1 실시예에 따른 기준점 정보 표시부 및 좌표측 정보 표시부 뿐만 아니라, 이동 로봇으로부터 방출되는 광을 수광하기 위한 수광부 및 상기 수광부를 통하여 전달된 광에너지를 전기에너지로 변환하기 위한 에너지 변환부를 더 포함하여 구성하고 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 인공 표식을 설명하기 위한 일실시예의 형상을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3을 참조하면 천정(31)에 인공 표식(11)이 부착되어 있고, 이동 로봇(32)이 이동하고 있다. 이동 로봇(32)에는 상기 인공 표식(11)을 감지하기 위한 영상센서(36) 및 광에너지를 다른 장치로 전달할 수 있는 광 송출부(33)가 부착되어 있으며, 이 광 송출부(33)로부터 에너지를 담고 있는 광(34)이 송출된다. 기준점 정보 표시부와 좌표측 정보 표시부는 설명의 편의를 위하여 도시하지 않았다.
이때, 상기 본 발명의 제3 실시예에 따른 인공 표식(11)은 수광부(35)를 포함하고 있어서, 상기 이동 로봇(32)으로부터 발사된 광(34)을 에너지 변환부(미도시)에서 전기에너지로 변환하여 에너지를 자가 충전할 수 있다.
본 발명의 제4 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 이동 로봇의 위치 인식을 위한 인공 표식은, 상기 제1 실시예에 따른 기준점 정보 표시부 및 좌표축 정보 표시부 뿐만 아니라; 상기 기준점 정보 표시부인 광원에 전원을 공급하는 독립 전원부, 상기 전원부의 상태를 점검하기 위한 전원 측정부 및 전원이 방전되어 교체해야 하는 경우 이를 알리기 위한 방전 상태 알림부; 및, 이동 로봇으로부터 방출되는 광을 수광하기 위한 수광부 및 상기 수광부를 통하여 전달된 광에너지를 전기에너지로 변환하기 위한 에너지 변환부를 더 포함하여 구성하고 있다.
본 발명의 제5 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 이동 로봇의 위치 인식을 위한 인공 표식은, 상기 제1 실시예에 따른 기준점 정보 표시부 및 좌표축 정보 표시부 뿐만 아니라 센서 네트워크와 무선 데이터통신이 가능한 싱크노드를 더 포함하여 구성하고 있다.
로봇은 그 특성상 자유롭게 공간을 이동할 수 있으며, 이러한 특징을 활용하여 방범/정찰, 운반, 이동 서비스 등에 활용될 수 있다. 이러한 서비스의 특징은 로봇이 독립적으로 동작하는 것이 아니라, 다양한 환경 센서 정보를 수집하여 이를 활용한다는 것이다. 일 예로, 로봇이 어떤 문을 지나가야 하는 경우, 로봇 스스로 문의 개폐여부를 판단하기에는 어려움이 있으나, 문에 부착된 접촉센서 정보를 입수하면 쉽게 그 여부를 판단할 수 있다. 또한 방범 서비스를 수행해야 할 경우, 로봇이 모든 지역을 동시에 관찰할 수 없으나, 모든 문에 부착된 접촉센서 정보를 가지고 있다면 도둑의 침입 여부를 쉽게 탐지해낼 수 있다.
이때, 본 발명에 적용할 수 있는 상기 싱크노드의 무선 데이터통신 방식으로는 일정 용량 이상의 데이터를 무선으로 송수신 할 수 있는 모든 통신 프로토콜이 가능하며, 그 중에서 지그비(zigbee), 블루투스(bluetooth), 소용량 UWB(IEEE 802.15.4a), 대용량 UWB(IEEE 802.15.3a), 무선 USB(Wireless USB) 또는 무선 이더넷의 형태를 예로서 들 수 있다.
또한, 본 발명에 적용할 수 있는 상기 싱크노드는 무선 인터넷의 억세스 포인트(access point) 기능을 수행할 수 있으며, 이를 통하여 상기 센서 네트워크의 보다 효율적인 구현이 가능하게 된다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제5 실시예에 따른 인공 표식을 설명하기 위한 일실시예의 형상을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 4를 참조하면 천정(31)에 인공 표식(11)과 문(45)의 개폐 상태를 확인하는 도어 센서부(42)가 부착되어 있고, 이동하고 있는 이동 로봇(32)에는 상기 인공 표식(11)을 감지하기 위한 영상센서(36)가 부착되어 있다.
이동 로봇(32)은 인공 표식(11)을 감지하여 자신의 현재 위치를 산출한다. 상기 위치 산출 결과, 이동 로봇(32)이 문(45)쪽으로 이동하고 있으면, 인공 표식(11)의 싱크노드(41)는 센서 네트워크(미도시)의 일부인 도어 센서부(42)로부터 문(45)이 닫혀있는지 여부에 관한 정보를 무선 통신 네트워크(43)를 통하여 수신한 다음, 상기 이동 로봇이 문(45)의 개폐 여부에 따른 효과적인 동작을 수행하기 위해 제어될 수 있도록 해당 정보를 이동 로봇(32)의 동작을 제어하는 수단(미도시) 또는 사용자에게 송신한다.
본 발명의 제6 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 이동 로봇의 항법장치는, 상기 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인공 표식을 감지하기 위한 영상 센서 모듈, 상기 영상 센서 모듈부에서 감지된 영상 정보로부터 기준점 및 좌표축 정보를 산출하기 위하여 필요한 데이터를 검출하는 데이터 검출 모듈, 상기 데이터 검출 모듈에서 이동 로봇의 기준점 정보를 추출하기 위한 기준점 정보 추출 모듈, 상기 데이터 검출 모듈에서 이동 로봇의 좌표축 정보를 추출하기 위한 기준점 정보 추출 모듈 및 상기 기준점 정보와 좌표축 정보로부터 이동 로봇의 현재 위치를 산출하는 현재 위치 산출 모듈을 포함하여 구성된다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제6 실시예에 따른 이동 로봇의 항법 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 5를 참조하면 본 발명에 따른 상기 항법 장치는 영상 센서 모듈(51), 데이터 검출 모듈(52), 기준점 정보 추출 모듈(53), 좌표축 정보 추출 모듈(54) 및 현재 위치 산출 모듈(55)로 구성되어 있다.
여기에서 상기 영상 센서 모듈(51)은 인공 표식(미도시)를 감지, 즉 촬상한 다음, 이렇게 얻은 영상 정보를 데이터 검출 모듈(52)로 전송한다. 상기 데이터 검출 모듈(52)은 상기 영상 정보로부터 1개의 광원으로 이루어진 기준점 정보 표시부 및 비대칭 도형으로 이루어진 좌표축 정보 표시부에 대한 정보를 수집한다. 이렇게 수집된 기준점 정보는 기준점 정보 추출 모듈(53)로 전달되고, 좌표축 정보는 좌표축 정보 추출 모듈(54)로 전달된다.
다음으로, 기준점 정보 추출 모듈(53)은 절대좌표를 갖는 상기 인공 표식의 위치를 확인하고, 상기 인공 표식과 이동 로봇간의 이격 거리에 관한 정보를 산출한다. 좌표축 정보 추출 모듈(54)은 비대칭 도형에 관한 정보를 읽어들인 다음, 상기 인공 표식을 기준으로 하는 절대 좌표축 정보를 산출한다,
다음으로, 현재 위치 산출 모듈(55)은 상기 기준점 정보 추출 모듈(53) 및 좌표축 정보 추출 모듈(54)로부터 수집한 정보에 기초하여 상기 이동 로봇이 절대 좌표상에서의 위치를 판단한다.
본 발명의 제7 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 이동 로봇은, 상기 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인공 표식을 감지하기 위한 영상 센서부, 상기 영상 센서부에서 감지된 데이터를 검출하여 이동 로봇의 현재 위치를 산출하는 항법 장치부 및 상기 항법 장치부에서 산출된 데이터에 기초하여 이동 로봇의 움직임을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제7 실시예에 따른 이동 로봇에 대하여 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 6을 참조하면 본 발명에 따른 상기 이동 로봇은 영상 센서부(61), 항법 장치부(62), 제어부(63) 및 구동장치(64)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 항법 장치부(62)는 데이터 검출 모듈(52), 기준점 정보 추출 모듈(53) 및 좌표축 정보 추출 모듈(54)로 구성되어 있다.
여기에서 상기 영상 센서부(61)는 인공 표식(미도시)을 감지, 즉 촬상한 다음, 이렇게 얻은 영상 정보를 항법 장치(62)로 전송하면, 상기 항법 장치(62)는 상기 영상 정보로부터 상기 이동 로봇이 절대 좌표상에서의 위치를 판별한 다음, 이에 대한 정보를 제어부(63)로 전송한다. 이동 로봇의 현재 위치에 대한 정보를 전송 받은 제어부(63)는 이동 로봇의 다음 동작을 선택하기 위하여 구동 장치부(64)를 제어한다.
이때, 본 발명에 적용 가능한 바람직한 실시예에서 상기 이동 로봇은 인공 표식이 자가 충전할 수 있도록 광 에너지를 공급하는 광 송출부(미도시)를 더 포함 할 수 있다.
본 발명의 제8 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 이동 로봇의 위치 인식 방법은,
인공 표식을 감지하여 영상 정보를 얻는 단계;
상기 영상 정보에서, 절대좌표를 갖는 1개의 광원을 갖는 기준점 정보 표시부로부터 기준점에 대한 정보를 수집하고, 상기 절대 좌표의 일 축 방향과 평행한 도형 형상을 갖는 좌표축 정보 표시부로부터 좌표축에 대한 정보를 수집하는 단계;
상기 기준점 및 좌표축에 대한 정보로부터 인공 표식에 대한 절대 좌표축 정보를 산출하는 단계; 및,
상기 절대 좌표축에 대한 정보에 기초하여 상기 이동 로봇이 절대 좌표상에서의 위치를 판단하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제9 실시예에 따르면, 이동 로봇의 위치를 인식하도록 구현되는 컴퓨터 프로그램을 갖는 컴퓨터 판독가능한 저장매체는,
인공 표식을 감지하여 영상 정보를 얻는 단계;
상기 영상 정보에서, 절대좌표를 갖는 1개의 광원을 갖는 기준점 정보 표시부로부터 기준점에 대한 정보를 수집하고, 상기 절대 좌표의 일 축 방향과 평행한 도형 형상을 갖는 좌표축 정보 표시부로부터 좌표축에 대한 정보를 수집하는 단계;
상기 기준점 및 좌표축에 대한 정보로부터 인공 표식에 대한 절대 좌표축 정 보를 산출하는 단계; 및,
상기 절대 좌표축에 대한 정보에 기초하여 상기 이동 로봇이 절대 좌표상에서의 위치를 판단하는 단계를 실행함으로써, 상기 적절하게 프로그램된 시스템이 이동 로봇의 위치를 인식하도록 구현되는 컴퓨터 프로그램을 갖는 컴퓨터 판독가능한 저장매체이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다.
본 발명에 의하면 비록 인공 표식이 1개의 광원만을 가지고 있다고 하더라도, 이동 로봇의 자율주행을 위한 위치 인식이 가능하기 때문에 구현 가격을 낮출 수 있어 경제적일 뿐만 아니라, 보다 효율적으로 이동 로봇을 관리할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 이동 로봇의 위치 인식에 사용되는 인공 표식의 전력관리를 효율적으로 행할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 싱크노드 기능을 수행하는 장치가 추가되므로써 센서 네트워크 구현에 있어서의 편이성이 증가된다.

Claims (16)

  1. 2차원 평면 공간의 절대 좌표에서의 절대기준점 정보가 이동 로봇에 알려져 있고 영상센서에 의하여 인식될 수 있는 가시광선 또는 비가시광선을 방출하는 1개의 광원으로 이루어진 기준점 정보 표시부; 및,
    기준선이 상기 절대 좌표의 일 축 방향과 평행이며, 축 방향으로 일 측 방향의 형상과 다른 측 방향의 형상이 비대칭인 도형으로 영상 센서에 의해 감지될 수 있도록 표시된 좌표축 정보 표시부를 포함하여 구성되는 이동 로봇의 위치 인식을 위한 인공 표식.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광원은 규칙적으로 점등 및 점멸되는 광원인 것을 특징으로 하는 인공 표식.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 좌표축 정보 표시부의 비대칭 도형은 비대칭인 부분 중에서 어떤 부분이 절대 좌표축의 양(+)의 방향이고, 어느 부분이 음(-)의 방향인지에 관한 규약이 상기 이동 로봇에 미리 알려져 있는 것을 특징으로 하는 인공 표식.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 좌표축 정보 표시부의 비대칭 도형은 주변과 다른 색을 갖는 것을 특징으로 하는 인공 표식.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기준점 정보 표시부인 광원에 전원을 공급하는 독립 전원부;
    상기 독립 전원부의 상태를 점검하기 위한 전원 측정부; 및,
    상기 독립 전원이 방전되어 교체해야 하는 경우 이를 알리기 위한 방전 상태 알림부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인공 표식.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 전원 측정부는 독립 전원부에 남아있는 전원량을 체크하여 남아있는 전원량이 임계점 이하이면 방전 상태 알림부를 통하여 알림 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 인공 표식.
  7. 제 1항에 있어서,
    이동 로봇으로부터 방출되는 광을 수광하기 위한 수광부; 및,
    상기 수광부를 통하여 전달된 광에너지를 전기에너지로 변환하기 위한 에너지 변환부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인공 표식.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 기준점 정보 표시부에 전원을 공급하는 독립 전원부;
    상기 전원부의 상태를 점검하기 위한 전원 측정부;
    전원이 방전되어 교체해야 하는 경우 이를 알리기 위한 방전 상태 알림부;
    이동 로봇으로부터 방출되는 광을 수광하기 위한 수광부; 및,
    상기 수광부를 통하여 전달된 광에너지를 전기에너지로 변환하기 위한 에너지 변환부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인공 표식.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 인공 표식은, 센서 네트워크와 무선 데이터통신이 가능한 싱크노드를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인공 표식.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 싱크노드는 지그비(zigbee), 블루투스(bluetooth), 소용량 UWB(IEEE 802.15.4a), 대용량 UWB(IEEE 802.15.3a), 무선 USB(Wireless USB) 또는 무선 이더넷 중에서 어느 하나의 무선 데이터통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 인공 표식.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 싱크노드는 무선 인터넷의 억세스 포인트 기능을 수행하는 것을 특징으 로 하는 인공 표식.
  12. 하나의 광원과 비대칭형 도형으로 구성된 인공 표식을 감지하기 위한 영상 센서 모듈;
    상기 영상 센서 모듈부에서 감지된 영상 정보로부터 이동 로봇의 위치에 대한 상기 하나의 광원과 상기 도형에 대한 정보를 산출하기 위하여 필요한 데이터를 검출하는 데이터 검출 모듈;
    상기 검출된 데이터로부터 상기 광원의 위치를 확인하여 이동 로봇의 위치에 대한 절대 좌표의 기준점 정보를 추출하는 기준점 정보 추출 모듈;
    상기 검출된 데이터로부터 상기 비대칭 도형의 기준선을 확인하여 이동 로봇의 위치에 대한 절대 좌표의 좌표축 정보를 추출하는 좌표축 정보 추출 모듈; 및,
    상기 기준점 정보와 좌표축 정보를 이용하여 상기 광원을 기준으로 하는 절대좌표축을 추출하고, 상기 광원과 상기 이동로봇의 이격 거리에 관한 정보를 이용해 상기 이동 로봇의 위치를 산출하는 위치 산출 모듈을 포함하여 구성되는 이동 로봇의 항법장치.
  13. 인공 표식을 감지하기 위한 영상 센서부;
    상기 영상 센서부에서 감지된 영상 정보로부터 이동 로봇의 위치에 대한 상기 하나의 광원과 상기 도형에 대한 정보를 산출하기 위하여 필요한 데이터를 검출하는 데이터 검출 모듈, 상기 검출된 데이터로부터 상기 광원의 위치를 확인하여 이동 로봇의 위치에 대한 절대 좌표의 기준점 정보를 추출하는 기준점 정보 추출 모듈, 상기 검출된 데이터로부터 상기 비대칭 도형의 기준선을 확인하여 이동 로봇의 위치에 대한 절대 좌표의 좌표축 정보를 추출하는 좌표축 정보 추출 모듈 및 상기 기준점 정보와 좌표축 정보를 이용하여 상기 광원을 기준으로 하는 절대좌표축을 추출하고, 상기 광원과 상기 이동로봇의 이격 거리에 관한 정보를 이용해 상기 이동 로봇의 위치를 산출하는 위치 산출 모듈을 포함하는 이동 로봇의 항법장치부; 및,
    상기 항법 장치부에서 산출된 데이터에 기초하여 이동 로봇의 움직임을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 이동 로봇.
  14. 제 13항에 있어서,
    인공 표식에 광 에너지를 공급하는 광 송출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
  15. 인공 표식을 감지하여 영상 정보를 얻는 단계;
    상기 영상 정보에서, 절대좌표를 갖는 1개의 광원을 갖는 기준점 정보 표시부로부터 기준점에 대한 정보를 수집하고, 기준선이 상기 절대 좌표의 일 축 방향과 평행이며, 축 방향으로 일 측 방향의 형상과 다른 측 방향의 형상이 비대칭인 도형 형상을 갖는 좌표축 정보 표시부로부터 좌표축에 대한 정보를 수집하는 단계;
    상기 기준점 및 좌표축에 대한 정보로부터 인공 표식에 대한 절대 좌표축 정보를 산출하는 단계; 및,
    상기 절대 좌표축에 대한 정보에 기초하여 상기 이동 로봇이 절대 좌표상에서의 위치를 판단하는 단계를 포함하는 이동 로봇의 위치 인식 방법.
  16. 컴퓨터 프로그램이 프로그램된 시스템 상에서 실행될 때, 인공 표식을 감지하여 영상 정보를 얻는 단계;
    상기 영상 정보에서, 절대좌표를 갖는 1개의 광원을 갖는 기준점 정보 표시부로부터 기준점에 대한 정보를 수집하고, 기준선이 상기 절대 좌표의 일 축 방향과 평행이며, 축 방향으로 일 측 방향의 형상과 다른 측 방향의 형상이 비대칭인 도형 형상을 갖는 좌표축 정보 표시부로부터 좌표축에 대한 정보를 수집하는 단계;
    상기 기준점 및 좌표축에 대한 정보로부터 인공 표식에 대한 절대 좌표축 정보를 산출하는 단계; 및,
    상기 절대 좌표축에 대한 정보에 기초하여 상기 이동 로봇이 절대 좌표상에서의 위치를 판단하는 단계를 실행함으로써, 상기 프로그램된 시스템이 이동 로봇의 위치를 인식하도록 구현되는 컴퓨터 프로그램을 갖는 컴퓨터 판독가능한 저장매체.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108827277A (zh) * 2018-07-18 2018-11-16 华南理工大学 一种隧道机器人自动定位系统及其定位方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040064930A (ko) * 2003-01-11 2004-07-21 삼성전자주식회사 이동로봇 및 그에 따른 자율주행 시스템 및 방법
JP2004298977A (ja) 2003-03-28 2004-10-28 Sony Corp 行動制御装置、行動制御方法及び行動制御プログラム、並びに移動型ロボット装置
JP2004301796A (ja) 2003-04-01 2004-10-28 Sony Corp ロボット、並びにランドマークの位置推定システム及び位置推定方法、並びにランドマーク
KR20050111137A (ko) * 2004-05-21 2005-11-24 삼성광주전자 주식회사 로봇 청소기 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040064930A (ko) * 2003-01-11 2004-07-21 삼성전자주식회사 이동로봇 및 그에 따른 자율주행 시스템 및 방법
JP2004298977A (ja) 2003-03-28 2004-10-28 Sony Corp 行動制御装置、行動制御方法及び行動制御プログラム、並びに移動型ロボット装置
JP2004301796A (ja) 2003-04-01 2004-10-28 Sony Corp ロボット、並びにランドマークの位置推定システム及び位置推定方法、並びにランドマーク
KR20050111137A (ko) * 2004-05-21 2005-11-24 삼성광주전자 주식회사 로봇 청소기 시스템

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108827277A (zh) * 2018-07-18 2018-11-16 华南理工大学 一种隧道机器人自动定位系统及其定位方法
CN108827277B (zh) * 2018-07-18 2020-06-19 华南理工大学 一种隧道机器人自动定位系统及其定位方法

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