KR100834987B1 - 실내항법 좌표확인시스템 - Google Patents

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KR100834987B1 KR1020060120003A KR20060120003A KR100834987B1 KR 100834987 B1 KR100834987 B1 KR 100834987B1 KR 1020060120003 A KR1020060120003 A KR 1020060120003A KR 20060120003 A KR20060120003 A KR 20060120003A KR 100834987 B1 KR100834987 B1 KR 100834987B1
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김병훈
조규현
김대영
방성기
김현주
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광운대학교 산학협력단
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Abstract

이동로봇에 부착되는 영상획득수단과, 상기 영상획득수단으로 적외선을 발광시키기 위하여 고정물에 부착된 랜드마크의 적외선 발광소자들로 구성된 복수개의 적외선 발생수단을 포함하며, 상기 적외선 발광소자들의 배열에 의해 상기 적외선 발생수단의 중심좌표와 방위가 나타내지는 좌표확인시스템에 있어서, 상기 복수개의 적외선 발생수단은 발광을 위한 제1 펄스온타임과 비발광을 위한 제1 펄스오프타임으로 이루어진 제1 주기의 펄스를 가지고, 상기 영상획득수단은 수광을 위한 제2 펄스온타임과 비수광을 위한 제2 펄스오프타임으로 이루어진 제2 주기의 펄스를 가지며, 상기 제2 펄스온타임 동안 상기 제1 펄스온타임의 적외선 발광을 수광하는 실내항법 좌표확인시스템이 제공된다.
이동로봇, 실내항법, 좌표, 랜드마크, CCD, 방위, 발광다이오드, 펄스, 펄스온타임, 주기, 주파수

Description

실내항법 좌표확인시스템{Coordinate confirmation system for indoor navigation}
도 1은 종래의 좌표확인시스템에 있어서 이동로봇의 영상획득수단에 의해 촬영된 인공체에 대한 획득 영상을 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실내항법 좌표확인시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 개략도;
도 3은 도 2의 좌표확인시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록구성도;
도 4a 내지 도 4c는 도 2의 좌표확인시스템에 이용되는 좌표식별을 위한 랜드마크의 발광다이오드의 배열을 나타낸 예시도;
도 5는 도 2의 좌표확인시스템에 있어서 랜드마크의 발광동작주기 설정수단에 따른 발광다이오드그룹의 동작 펄스와 이동로봇의 영상획득주기 설정수단에 따른 영상획득수단의 동작 펄스를 나타낸 도면;
도 6은 도 2의 좌표확인시스템에 이용되는 이동로봇의 영상획득수단과 랜드마크의 발광다이오드그룹에 대한 천정각을 나타낸 구성도; 및
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실내 항법을 위한 좌표확인 시스템의 작동을 나타낸 제어흐름도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 이동로봇 120 : 영상획득수단
140 : 영상획득주기 설정수단 160 : 통신모듈
180 : 동기화모듈 200 : 랜드마크
220a,220b,220c: 발광다이오드그룹 240 : 발광동작주기 설정수단
260 : 통신모듈 280 : 동기화모듈
본 발명은 실내 항법을 위한 좌표확인 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 실내에서 이동할 수 있는 이동로봇의 이동시 이동로봇의 정확한 좌표 확인을 통하여 정확한 실내 항법을 유도할 수 있도록 하기 위한 좌표확인 시스템에 관한 것이다.
종래 로봇은 특정한 단순 기능을 수행하도록 프로그램화되었으나, 최근 홈오토메이션에 따른 가정용 로봇이나 신체가 불편한 환자를 위한 의료용 로봇의 경우 로봇 스스로 이동을 하면서 그 기능을 수행할 수 있도록 고도화되고 있다. 이와 관련된 가정용 로봇이나 의료용 로봇의 경우에는 로봇의 위치에 대한 정확한 좌표화와 그에 대한 확인이 요구되고 있는 실정이다.
이를 위하여 종래에는 이동로봇에 영상획득수단을 부착하고, 상기 영상획득수단에 적외선을 발광시키기 위해 천정 등과 같은 고정물에 부착된 복수개의 적외 선 발광수단으로 구성된 인공별(Artificial star) 등과 같은 랜드마크를 포함하며, 상기 인공체의 배열에 의해 인공체의 중심좌표와 방위가 나타내지는 좌표확인시스템이 대두되었다.
도 1은 종래의 좌표확인시스템에 있어서 이동로봇의 영상획득수단에 의해 촬영된 랜드마크에 대한 획득 영상을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 좌표확인시스템은, 이동로봇의 영상획득수단에 적외선을 발광시키는 복수개의 적외선 발생수단을 포함하는 랜드마크가 항상 온 상태를 유지하기 때문에 상기 이동로봇의 이동시 영상획득수단에 획득되는 랜드마크에 대한 영상은 정지시 촬영된 인공별의 영상에 비해 잔상이 발생하게 된다.
따라서 상기 이동로봇의 이동시 획득된 랜드마크의 영상을 통한 좌표확인시 상기 잔상으로 인하여 해당 데이터 값에 대한 인식 오차가 발생하게 되고 이로 인하여 상기 랜드마크에 대한 좌표확인 인식률이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 상기 랜드마크와 이동로봇의 영상획득수단이 상기 좌표확인을 위한 동작시 항상 온 상태를 유지하기 때문에 많은 전력 소모가 발생하게 되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 실내 항법시 고유한 좌표와 방위를 가지는 랜드마크에 대한 인식률을 향상시킬 수 있는 좌표확인시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 랜드마크와 랜드마크의 영상을 획득하는 영상획득수단에 대한 전력 소모를 최소화 할 수 있는 좌표확인시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 주야간에 관계없이 실내 항법의 좌표를 정확히 확인할 수 있는 좌표확인시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 이동로봇에 부착되는 영상획득수단과, 상기 영상획득수단으로 적외선을 발광시키기 위하여 고정물에 부착된 랜드마크의 적외선 발광소자들로 구성된 복수개의 적외선 발생수단을 포함하며, 상기 적외선 발광소자들의 배열에 의해 상기 적외선 발생수단의 중심좌표와 방위가 나타내지는 좌표확인시스템에 있어서, 상기 복수개의 적외선 발생수단은 발광을 위한 제1 펄스온타임과 비발광을 위한 제1 펄스오프타임으로 이루어진 제1 주기의 펄스를 가지고, 상기 영상획득수단은 수광을 위한 제2 펄스온타임과 비수광을 위한 제2 펄스오프타임으로 이루어진 제2 주기의 펄스를 가지며, 상기 제2 펄스온타임 동안 상기 제1 펄스온타임의 적외선 발광을 수광하는 실내항법 좌표확인시스템이 제공된다.
또한, 상기 제1 펄스온타임는 상기 제2 펄스온타임 보다 대역폭이 작은 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 주기가 상기 제2 주기보다 작은 것이 바람직하다.
또한, 상기 이동로봇의 이동에 의해 해당 적외선발광소자에 접근 할 때 상기 제1 펄스온타임과 상기 제2 펄스온타임이 동조되도록 상기 제1 주기와 제2 주기를 동조시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이동로봇의 이동에 의해 인접 적외선발광소자가 발광되도록 하는 수신수단이 상기 적외선발광소자에 더 포함된 것이 바람직하다.
또한, 상기 적외선발광소자의 중심좌표를 기준원점으로 하는 좌표축들에 대한 영상획득수단의 중심축 사이의 x축과 y축의 각도를 상기 적외선발광소자의 발광 센싱이 가능한 임계각이라 할 때 상기 적외선발광소자의 상기 영상획득수단에 대한 천정각이 임계각 이상일 경우 상기 제1 펄스온타임의 대역폭을 증가시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 임계각을 상기 영상획득수단의 영상인식률이 급격히 저하되는 것을 각인 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실내항법 좌표확인시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 개략도이고, 도 3은 도 2의 좌표확인시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록구성도이다.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 좌표와 방위를 나타내는 실내항법 좌표확인시스템에 의하면, 실내 공간의 바닥면(10) 상에서 이동 가능하고 영상획득수단(120)과 영상획득수단(120)의 영상획득주기를 설정하는 영상획득주기 설정수단(140)을 포함하는 이동로봇(100)과, 천정(20)에 부착되어 영상획득수단(120)으로 적외선을 발광시켜 이동로봇(100)의 좌표를 제공하는 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)과 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)의 발광동작주기를 설정 제어하는 발광동작주기 설정수단(240)으로 이루어진 랜드마크(200)를 포함한다.
여기서, 랜드마크(200)의 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)은 복수개의 적외선 발광다이오드들로 이루어지는 것이 바람직하고, 적외선의 피크 파장은 예를 들면 840 nm인 것이 좋다.
상기 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)을 이루는 발광다이오드들의 배열에 대하여 도면을 참조하면서 설명하기로 한다.
도 4a 내지 도 4c는 도 2의 좌표확인시스템에 이용되는 좌표식별을 위한 랜드마크의 발광다이오드의 배열을 나타낸 예시도이다.
도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 천정(20)에서 바닥면(10)에 놓인 이동로봇(100)의 영상획득수단(120)으로 조사되도록 천정(20)에 설치된 발광다이오드그룹들(220a, 220b, 220c)은 3×3 행렬의 형태를 갖는 세 개의 적외선 발광다이오드들(222, 224, 226, 227, 228, 229)로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 적외선 다이오드들(222, 224, 226, 227, 228, 229) 사이의 간격은 영상획득수단(120)의 고체촬상소자(이하, CCD라고 함)의 각 화소가 인식할 수 있을 정도로서 0.5mm 내지 1cm의 범위 내인 것이 좋다.
예를 들면, 도 4a에 도시된 바와 같이, 적외선 발광다이오드A(222)와 적외선 발광다이오드B(224) 사이의 거리를 AB라고 하고, 적외선 발광다이오드B(224)와 적외선 발광다이오드C(226) 사이의 거리를 BC라고 하고, 적외선 발광다이오드C(226)와 적외선 발광다이오드D1(227) 사이의 거리를 CD라하고, 적외선 발광다이오드A(222)와 적외선 발광다이오드D1(227) 사이의 거리를 AD라 하면 다음과 같은 식이 성립된다.
AB = BC <CD1,
AB = BC <AD1
즉, 적외선 발광다이오드A(222)와 적외선 발광다이오드B(224), 적외선 발광 다이오드B(224)와 적외선 발광다이오드C(226)는 가장 이웃한 거리를 가짐으로써 북과 남의 방위를 나타내도록 하고 있으며, 가장 이웃한 적외선 발광다이오드A(222)와 적외선 발광다이오드B(224), 적외선 발광다이오드B(224)와 적외선 발광다이오드C(226)로부터 가장 멀리 떨어진 적외선 발광다이오드D1(227)은 상기 북과 남의 방위에 대하여 동의 방위를 나타내도록 한다.
이 때, 각 발광다이오드그룹들(220a, 220b, 220c)은 각각의 고유 좌표를 나타낼 수 있도록 각 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c) 내의 적외선 발광다이오드들(222, 224, 226, 227, 228)은 각기 다른 배열을 갖는다.
이를 위하여, 도 4b와 도 4c에 도시된 바와 같이, 적외선 다이오드들(222, 224, 226, 227, 228, 229)은 도 4a에 도시된 배열과 서로 다른 배열을 가짐으로써, 고유의 좌표를 나타내는 식별표지(ID1, ID2, ID3)의 역할을 하게 된다.
상기 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)의 고유좌표는 각 적외선 다이오드들(222, 224, 226, 227, 228, 229)의 좌표의 삼중치로서 나타낸다. 예를 들면, 적외선 다이오드들(222, 224, 226, 227)의 X좌표를 XA, XB, XC, XD라 하고, 적외선 다이오드들(222, 224, 226, 227)의 Y좌표를 YA, YB, YC, YD라 하면, 발광다이오드그룹(220a)의 중심좌표 X1, Y1은 다음과 같다.
Figure 112006089134117-pat00001
,
Figure 112006089134117-pat00002
전술에 있어서, 3×3 행렬의 배열을 예시하였으나, 반드시 3×3 행렬의 배열 일 필요는 없으며, 적외선 다이오드들(222, 224, 226, 227, 228, 229)들이 각각 동서남북의 방위를 나타낼 수 있는 배열을 가질 수 있다면, 어떠한 배열이더라도 좋다.
다만, 적외선 다이오드들(222, 224, 226, 227, 228, 229)의 배열은 각기 다른 배열 형태를 가짐으로써, 각 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)이 고유의 좌표를 나타낼 수 있어야 한다.
또한, 상기 3×3 행렬의 배열을 나란히 복수개가 설치되도록 하여 고유의 좌표에 대한 경우의 수를 많아지도록 하는 것이 바람직하다.
도 5는 도 2의 좌표확인시스템에 있어서 랜드마크의 발광동작주기 설정수단에 따른 발광다이오드그룹의 동작 펄스와 이동로봇의 영상획득주기 설정수단에 따른 영상획득수단의 동작 펄스를 나타낸 도면이다.
발광동작주기 설정수단(240)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)의 해당 발광 주파수(
Figure 112006089134117-pat00003
)를 통하여 실질적으로 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)이 발광되는 시간인 펄스온타임(
Figure 112006089134117-pat00004
)과 반복주기(
Figure 112006089134117-pat00005
)를 가지는 발광 동작 펄스(
Figure 112006089134117-pat00006
)를 생성한다.
여기서, 상기 펄스온타임(
Figure 112006089134117-pat00007
)은, 영상획득수단(120)에서 선명한 영상획득이 이루어지도록 하기 위하여 영상획득에 필요한 시간만큼 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)이 발광되어 노출되는 시간으로써, 약 5ms 정도인 것이 바람직하다.
또한, 발광 동작 펄스(
Figure 112006089134117-pat00008
)는, 영상획득수단(120)에서 선명한 영상획득이 이 루어지도록 하고 이동로봇(100)의 이동에 따른 잔상을 제거하기 위하여 영상획득에 필요한 시간외에는 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)이 발광되어 노출되지 않도록 하는 펄스오프타임(
Figure 112006089134117-pat00009
)을 가지는 것이 바람직하다.
따라서 랜드마크(200)의 발광동작주기 설정수단(240)에 의해 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)이 일정한 펄스오프타임(
Figure 112006089134117-pat00010
)을 갖도록 펄스온타임(
Figure 112006089134117-pat00011
)이 5ms 동안 발광되도록 함으로써, 전력소모를 최소화 할 수 있다.
상기와 같은 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)의 위치와 방위를 통해 이동로봇(100)의 위치를 확인할 수 있도록 하기 위한 영상획득수단(120)에 대하여 설명하기로 한다.
도 6은 도 2의 좌표확인시스템에 이용되는 이동로봇의 영상획득수단과 랜드마크의 발광다이오드그룹에 대한 천정각을 나타낸 구성도이다.
도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 적외선 다이오드들(222, 224, 226, 227, 228, 229)로부터 적외선을 수광하기 위한 영상획득수단(120)은 개구부(122)를 통해 입사되는 적외선에 대하여 특정파장으로 필터링하기 위한 필터(124), 필터(124)에 의해 필터링된 특정 파장의 적외선을 집속하기 위한 렌즈(126), 렌즈(126)에 의해 집속된 적외선을 센싱하기 위한 CCD(128), CCD(128)의 각 화소에 맺힌 적외선 다이오드의 위치 신호를 디코딩하기 위한 X/Y어드레스디코더(128X, 128Y), 및 상기 X/Y어드레스디코더(128X, 128Y)로부터 출력된 적외선 다이오드의 위치 신호를 제어하기 위한 제어부(128C)로 구성된다.
여기서, 발광다이오드그룹(220a)이 CCD(128) 상에 센싱될 수 있는 발광다이오드그룹(220a)의 중심좌표와 CCD(128)의 중심축 사이의 천정각 범위가 소정의 각도로 제한된다. 예를 들면, 발광다이오드그룹(220a)의 중심좌표(X1, Y1)를 기준원점으로 할 때, 상기 기준원점의 좌표축들(X1', Y1')과 CCD(128) 중심축 사이의 천정각인
Figure 112007087793724-pat00012
와
Figure 112007087793724-pat00013
는 각각 17.5°와 22.5°인 것이 바람직하다.
따라서 이동로봇(100)의 CCD(128)와 천정(20) 사이의 높이를 'H'라 할 때, 이동중에 있는 이동로봇(100)의 CCD(128) 상에 발광다이오드그룹(220a)이 센싱되면, 이동로봇(100)의 좌표(X, Y)는 다음과 같다.
X=X_1 + H tan phi ,
Y=Y_1 -H tan theta
여기서, 이동로봇(100)이 +X축 이동시 발광다이오드그룹(220a)이 센싱될 경우는 “+”의 부호를 갖는 반면에, -X축 이동시 발광다이오드그룹(220a)이 센싱될 경우는 “-”의 부호를 갖는다. 또한, 이동로봇(100)이 +Y축 이동시 발광다이오드그룹(220a)이 센싱될 경우는 “+”의 부호를 갖는 반면에, -Y축 이동시 발광다이오드그룹(220a)이 센싱될 경우는 “-”의 부호를 갖는다.
한편, 이동로봇(100)이 계속적 이동할 때 발광다이오드그룹(220a)의 센싱 위치가 CCD(128) 상에서 화소 단위로 변위되며, 그에 대한 이동로봇(100)의 좌표는 변위된 화소의 변위와 실제 이동로봇(100)의 변위 사이의 비에 의하여 결정된다.
상기와 같은 방법으로 이동로봇의 좌표를 결정하는 방법으로 설명하였으나, 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c) 내의 북남동을 가르키는 적외선 다이오드들(222, 224, 226, 227, 228)이 CCD(128) 상에 센싱되는 화소의 위치를 기준으로 이동로봇의 좌표를 결정하여도 좋다.
한편, 영상획득주기 설정수단(140)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 영상획득수단(120)의 해당 동작 주파수(
Figure 112006089134117-pat00014
)를 통하여 실질적으로 영상획득수단(120)이 영상을 획득하는 시간인 펄스온타임(
Figure 112006089134117-pat00015
)과 반복주기(
Figure 112006089134117-pat00016
)를 가지는 영상 획득 펄스(
Figure 112006089134117-pat00017
)를 생성한다.
여기서, 발광동작주기 설정수단(120)의 발광 주파수(
Figure 112006089134117-pat00018
) 보다 영상획득주기 설정수단(140)의 동작 주파수(
Figure 112006089134117-pat00019
)가 보다 큰 값을 가지며, 상기 펄스온타임(
Figure 112006089134117-pat00020
)은 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)의 발광이 인식되도록 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)의 펄스온타임(
Figure 112006089134117-pat00021
) 보다 큰 250ms 정도인 것이 바람직하다.
또한, 영상 획득 펄스(
Figure 112007087793724-pat00022
)는, 영상획득수단(120)에서 선명한 영상획득이 이루어지도록 하고 이동로봇(100)의 이동에 따른 잔상을 제거하기 위하여 영상획득에 필요한 시간인 펄스온타임(
Figure 112007087793724-pat00023
) 이외에는 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)의 펄스온타임(
Figure 112007087793724-pat00024
)이 인식되지 않도록 하는 펄스오프타임(
Figure 112007087793724-pat00025
)을 가지는 것이 바람직하다.
따라서 이동로봇(100)의 영상획득주기 설정수단(140)에 의해 아주 짧은 시간 동안 온 되는 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)의 발광 신호를 펄스온타임(
Figure 112006089134117-pat00026
) 동안 수신하도록 함으로써, 전력소모를 최소화 할 수 있다.
또한, 이동로봇(100)의 이동시 영상획득수단(120)에 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)의 발광 신호가 획득되는 시간인 펄스온타임(
Figure 112006089134117-pat00027
)과 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)이 발광되는 시간인 펄스온타임(
Figure 112006089134117-pat00028
)이 아주 짧은 활성 시간을 가지기 때문에, 지속적으로 발광되는 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)의 영상획득시 생성되는 잔상을 방지할 수 있다.
한편, 이동로봇(100)과 랜드마크(200)는, 상호간 지그비(Zigbee) 또는 적외선 통신을 가능하게 하는 통신모듈(160,260)을 더 포함하여 이동로봇(100)의 제어신호에 따라 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)의 동작을 온/오프시켜 랜드마크(200)의 전력소모를 방지하는 것이 좋다.
또한, 이동로봇(100)의 이동시 영상획득수단(120)에 영상이 획득되는 시간인 펄스온타임(
Figure 112006089134117-pat00029
) 사이에 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)이 발광되는 시간인 펄스온타임(
Figure 112006089134117-pat00030
)이 항상 위치되도록 펄스의 발생 동기를 일치시키기 위한 클럭 펄스를 인가하는 공지의 동기화모듈(180,280)을 더 포함으로써, 영상획득 성공률을 향상시키는 것이 좋다.
한편, 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c) 중 일실시예인 발광다이오드그룹(220a)의 중심좌표(X1, Y1)를 기준원점으로 할 때, 상기 기준원점의 좌표축들(X1', Y1')과 CCD(128) 중심축 사이의 천정각인
Figure 112007087793724-pat00031
와
Figure 112007087793724-pat00032
가 각각 17.5°, 22.5° 보다 큰 값을 가질 때 획득된 발광다이오드그룹(220a)의 발광 신호에 대한 영상의 경우, 영상획득수단(120)의 센싱 강도가 강하지 않기 때문에 영상에 대한 인식률이 저하될 우려가 있다.
따라서 이 경우, 이동로봇(100)의 영상획득주기 설정수단(140)을 통해 영상획득수단(120)의 펄스온타임(
Figure 112006089134117-pat00033
)을 길게 하거나 랜드마크(200)의 발광동작주기 설정 수단(240)을 통해 발광다이오드그룹(220a)의 펄스온타임(
Figure 112006089134117-pat00034
)을 길게 하여 다음으로 획득되는 영상에 대한 센싱 강도를 강화하여 상기 영상에 대한 인식률을 향상시킬 수 있다.
또한, 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c) 중 일실시예인 발광다이오드그룹(220a)의 중심좌표(X1, Y1)를 기준원점으로 할 때, 상기 기준원점의 좌표축들(X1', Y1')과 CCD(128) 중심축 사이의 천정각인
Figure 112007087793724-pat00035
와
Figure 112007087793724-pat00036
가 각각 17.5°, 22.5° 보다 작은 값을 가질때 획득된 발광다이오드그룹(220a)의 발광 신호에 대한 영상의 경우, 영상획득수단(120)의 센싱 강도가 강하기 때문에 영상신호에 대한 인식률이 충분히 높다.
따라서 이 경우, 이동로봇(100)의 영상획득주기 설정수단(140)을 통해 영상획득수단(120)의 펄스온타임(
Figure 112006089134117-pat00037
)을 짧게 하여 다음으로 획득되는 영상에 대한 센싱이 이루어질 때까지 불필요한 전력소모를 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 좌표확인시스템의 작동을 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실내 항법을 위한 좌표확인 시스템의 작동을 나타낸 제어흐름도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 먼저 이동로봇(100)에 부착되는 CCD(128)의 제어부(128C)에 접속된 메모리에 랜드마크(200)의 적외선 발광다이오드들의 배열에 따른 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)을 저장한다(S1).
이후, 이동로봇(100)의 제어수단(미도시)에 의해 영상획득수단(120)과 랜드 마크(200)의 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)의 동작을 온 시키기 위한 제어신호가 전송된다(S2).
이후, 이동로봇(100)의 영상획득주기 설정수단(140)에 의해 영상획득수단(120)이 영상을 획득하는 시간인 펄스온타임(
Figure 112006089134117-pat00038
)과 반복주기(
Figure 112006089134117-pat00039
)를 가지는 영상 획득 펄스(
Figure 112006089134117-pat00040
)가 생성되고, 이와 동시에 랜드마크(200)의 발광동작주기 설정수단(240)에 의해 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)의 발광 시간인 펄스온타임(
Figure 112006089134117-pat00041
)과 반복주기(
Figure 112006089134117-pat00042
)를 가지는 발광 동작 펄스(
Figure 112006089134117-pat00043
)가 생성된다(S3).
여기서, 영상획득수단(120)의 반복주기(
Figure 112006089134117-pat00044
)는, 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)의 반복주기(
Figure 112006089134117-pat00045
) 보다 짧은 것이 좋다.
이후, 이동로봇(100)의 이동시 영상획득수단(120)의 CCD(128)에 의해 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)의 발광 신호가 센싱되어 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)이 식별된다(S4).
이후, CCD(128) 상에 센싱된 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c) 내에 있는 적외선 다이오드들 사이의 거리를 비교함으로써 동서남북의 방위가 결정된다(S5).
이후, 영상획득수단(120)의 X/Y어드레스디코더(128X, 128Y)에 의해 CCD(128)의 각 화소에 맺힌 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)의 적외선 다이오드의 위치 신호가 디코딩되어 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)의 중심좌표축과 CCD(128)의 중심축 사이의 천정각이 측정된다(S6).
이후, 영상획득수단(120)의 제어부(128C)에 의해 상기 X/Y어드레스디코 더(128X, 128Y)로부터 출력된 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)의 적외선 다이오드의 위치 신호가 분석되어 이동로봇(100)의 좌표가 결정된다(S7).
한편, 이동로봇(100)의 계속적 이동시 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)의 센싱 위치가 CCD(128) 상에서 화소 단위로 변위되며, 그에 대한 이동로봇(100)의 좌표는 변위된 화소의 변위와 실제 이동로봇의 변위 사이의 비만큼 보정된다.
따라서 전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 랜드마크(200)의 발광동작주기 설정수단(240)에 의해 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)이 소정시간 활성화 된 후 휴지기를 갖는 주기를 갖도록 함으로써, 랜드마크(200)의 전력소모를 최소화 하고 영상획득시 생성되는 잔상을 방지하여 인식률을 향상시킬 수 있다.
또한, 이동로봇(100)의 영상획득주기 설정수단(140)에 의해 영상획득수단(120)이 상기 소정시간 활성화되는 발광다이오드그룹(220a, 220b, 220c)의 발광 신호를 인식하도록 소정시간 동안 활성화 된 후 휴지기를 갖는 주기를 갖도록 함으로써, 영상획득수단(120)의 전력소모를 최소화 하고 영상획득시 생성되는 잔상을 방지하여 인식률을 향상시킬 수 있다.
상술한 본 발명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구 범위와 청구 범위의 균등한 것에 의해 정하여져야 한다.
전술한 바와 같이, 랜드마크의 발광다이오드그룹이 아주 짧은 시간 동안만 발광되도록 함으로써, 전력소모를 최소화 할 수 있다.
또한, 이동로봇의 영상획득수단에 의해 아주 짧은 시간 동안 발광되는 발광다이오드그룹의 발광 신호를 일정 시간 동안만 수신하도록 함으로써, 전력소모를 최소화 하고 영상획득시 생성되는 잔상을 방지하여 인식률을 향상시킬 수 있다.
또한, 이동로봇의 이동시 영상획득수단에 영상이 획득되기 위한 동작 펄스와 발광다이오드그룹이 발광되기 위한 동작 펄스의 생성시간을 동기화시켜 항상 영상획득수단에 영상이 획득되는 시간인 펄스온타임 사이에 발광다이오드그룹이 발광되는 시간인 펄스온타임이 위치되게 함으로써, 영상획득 성공률을 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 이동로봇에 부착되는 영상획득수단과, 상기 영상획득수단으로 적외선을 발광시키기 위하여 고정물에 부착된 랜드마크의 적외선 발광소자들로 구성된 복수개의 적외선 발생수단을 포함하며, 상기 적외선 발광소자들의 배열에 의해 상기 적외선 발생수단의 중심좌표와 방위가 나타내지는 좌표확인시스템에 있어서,
    상기 복수개의 적외선 발생수단은 발광을 위한 제1 펄스온타임과 비발광을 위한 제1 펄스오프타임으로 이루어진 제1 주기의 펄스를 가지고,
    상기 영상획득수단은 수광을 위한 제2 펄스온타임과 비수광을 위한 제2 펄스오프타임으로 이루어진 제2 주기의 펄스를 가지며,
    상기 제2 펄스온타임 동안 상기 제1 펄스온타임의 적외선 발광을 수광하는 것을 특징으로 하는 실내항법 좌표확인시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 펄스온타임는 상기 제2 펄스온타임 보다 대역폭이 작은 것을 특징으로 하는 실내항법 좌표확인시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 주기가 상기 제2 주기보다 작은 것을 특징으로 하는 실내항법 좌표확인시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이동로봇의 이동에 의해 해당 적외선발광소자에 접근 할 때 상기 제1 펄스온타임과 상기 제2 펄스온타임이 동조되도록 상기 제1 주기와 제2 주기를 동조시키는 것을 특징으로 하는 실내항법 좌표확인시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 이동로봇의 이동에 의해 인접 적외선발광소자가 발광되도록 하는 수신수단이 상기 적외선발광소자에 더 포함된 것을 특징으로 하는 실내항법 좌표확인시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 적외선발광소자의 중심좌표를 기준원점으로 하는 좌표축들에 대한 영상획득수단의 중심축 사이의 x축과 y축의 각도를 상기 적외선발광소자의 발광 센싱이 가능한 임계각이라 할 때 상기 적외선발광소자의 상기 영상획득수단에 대한 천정각이 임계각 이상일 경우 상기 제1 펄스온타임의 대역폭을 증가시키는 것을 특징으로 하는 실내항법 좌표확인시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 임계각을 상기 영상획득수단의 영상인식률이 급격히 저하되는 것을 각인 것을 특징으로 하는 실내항법 좌표확인시스템.
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