KR101247795B1 - System and method for localizating indoor robot using close range receive sensitivity of wlan - Google Patents

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KR101247795B1 KR1020110120434A KR20110120434A KR101247795B1 KR 101247795 B1 KR101247795 B1 KR 101247795B1 KR 1020110120434 A KR1020110120434 A KR 1020110120434A KR 20110120434 A KR20110120434 A KR 20110120434A KR 101247795 B1 KR101247795 B1 KR 101247795B1
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최락현
유준혁
이상철
이현
손병락
이동하
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재단법인대구경북과학기술원
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Abstract

PURPOSE: An indoor robot position recognition system and a method using a near field reception sensitivity of a wireless LAN are provided to accurately recognize a position of a robot in indoor environment in real time. CONSTITUTION: A robot system supplies a motor encoder value and an inertia data value used for position recognition of a robot. A wireless network system supplies a map based on an AP(Access Point) which is used as a coordinate of a robot route. A position recognition server(300) recognizes a position of a robot using a motor encoder value and an inertial data value supplied from the robot system and performs error correction of a robot position based on reception intensity of a wireless LAN using a wireless LAN AP map supplied from the wireless network system. [Reference numerals] (10) Motor encoder; (11) Acceleration sensor; (12) Gyro sensor; (13) Data convergence unit; (14) Robot position recognition unit; (AA) Motor encoder counter; (BB) Inertial sensor module

Description

무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 시스템 및 방법{System and Method for localizating Indoor robot using close range receive sensitivity of WLAN}System and Method for localizating Indoor robot using close range receive sensitivity of WLAN}

본 발명은 위치 인식 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 위치를 인식할 때 모터 엔코더, 관성센서, 무선랜(IEEE 802.11)을 사용하여 실시간으로 정밀하게 로봇의 위치를 인식할 수 있도록 한 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a location recognition system, and in particular, when a location is recognized, a short-range reception of a wireless LAN capable of accurately recognizing the location of a robot in real time using a motor encoder, an inertial sensor, and a wireless LAN (IEEE 802.11). An indoor robot positioning system and method using the sensitivity.

이동 로봇의 자율 운행을 위하여는 로봇의 위치 및 방향 인식(Localization)이 반드시 필요한 기술이다. 로봇의 위치 및 방향 인식을 위한 적절한 대표적인 센서로써 영상 카메라와 레이저 스캐너(Laser scanner)를 들 수 있다.In order to autonomously operate a mobile robot, localization of a robot is necessary. Representative sensors suitable for robot position and orientation recognition include image cameras and laser scanners.

영상 카메라를 사용할 경우 입력된 영상의 처리를 위하여는 입력 영상을 구성하는 수많은 화소(pixel)들에 대하여 영상 처리를 수행해야 하므로 고성능의 컴퓨터와 많은 계산시간이 요구되는 단점이 있다.In case of using an image camera, image processing must be performed on a large number of pixels constituting the input image in order to process the input image, which requires a high performance computer and a large amount of computation time.

레이저 스캐너는 2차원 스캔 평면상의 거리 데이터들을 정확히 감지해 낼 수 있으며, 데이터 처리가 영상 처리에 비하여 간단하므로 가장 널리 사용되고 있다. Laser scanners can accurately detect distance data on a two-dimensional scan plane, and are most widely used because data processing is simpler than image processing.

동일한 목적으로 적외선 스캐너를 사용할 수도 있으며, 적외선 스캐너는 가격이 저렴한 장점이 있지만 정확도가 떨어지는 단점이 있다.Infrared scanners can be used for the same purpose, and infrared scanners have the advantage of being inexpensive, but they have the disadvantage of being inaccurate.

GPS를 이용하는 위치인식 기술은 실내에서 사용할 수 없어서 실내 환경에서 정밀한 위치 인식을 위해서 다양한 기술들이 개발되고 있다. GPS-based location recognition technology cannot be used indoors, so various technologies have been developed for precise location recognition in indoor environments.

실내에서의 로봇 위치 인식을 위한 종래 기술의 연구들은 크게 3가지 분야로 나눌 수 있다.The researches of the related art for robot position recognition in a room can be largely divided into three fields.

첫째, 모터의 엔코더 값으로 위치인식을 하는 분야의 기술은 외란으로 로봇의 위치가 변했을 때 로봇의 위치를 알 수 없게 되는 문제를 갖는다.First, the technology of the field recognition by the encoder value of the motor has a problem that the position of the robot becomes unknown when the position of the robot is changed due to disturbance.

둘째, 관성센서들의 조합들로 위치를 인식하는 연구는 누적된 오차문제를 해결할 수 없었다.Second, the study of location recognition with combinations of inertial sensors could not solve the accumulated error problem.

셋째, 무선네트워크(IEEE 802.11 or 802.15.4)의 신호 세기를 이용하여 거리를 구하는 경우 지형에 따른 불안정한 신호 세기로 거리인식을 할 경우 오차가 크다.Third, when the distance is obtained using the signal strength of the wireless network (IEEE 802.11 or 802.15.4), the error is large when the distance is recognized by the unstable signal strength according to the terrain.

따라서, 실내 환경에서 실시간으로 정밀하게 로봇의 위치를 인식할 수 있는 새로운 기술 개발이 요구되고 있다.Therefore, the development of a new technology that can accurately recognize the position of the robot in real time in the indoor environment is required.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 실내 환경에서의 로봇 위치 인식 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 실내 환경에서 로봇의 위치를 인식할 때 모터 엔코더, 관성센서, 무선랜(IEEE 802.11)을 사용하여 실시간으로 정밀하게 로봇의 위치를 인식할 수 있도록 한 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problem of the robot position recognition technology in the indoor environment of the prior art, when realizing the position of the robot in the indoor environment by using a motor encoder, an inertial sensor, a wireless LAN (IEEE 802.11) in real time The purpose of the present invention is to provide an indoor robot location recognition system and method using a near field reception sensitivity of a wireless LAN, which can accurately recognize the location of a robot.

본 발명은 본 발명은 실내에서 실시간으로 로봇의 위치를 인식하기 위하여 미리 Wi-Fi 맵을 작성하여 위치를 인식할 때 모터 엔코더, 관성센서, 무선네트워크(IEEE 802.11)을 사용하는 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is a short-range reception of a wireless LAN using a motor encoder, an inertial sensor, and a wireless network (IEEE 802.11) when the Wi-Fi map is created in advance in order to recognize the location of the robot in real time indoors. An object of the present invention is to provide an indoor robot positioning system and method using sensitivity.

본 발명은 모터 엔코더와 관성센서를 이용하는 과정에서 발생 된 오차보정을 위해 무선 네트워크의 신호 세기를 통한 거리값으로 보정하는 것이 아니라, 수신감도를 이용해 신뢰성 높은 구간을 형성해서 AP 망 인접구간을 미리 좌표로 환산하여 위치 인식을 하는 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention does not correct the distance value through the signal strength of the wireless network for the error correction generated in the process of using the motor encoder and the inertial sensor, but coordinates the AP network adjacent section in advance by forming a reliable section using the reception sensitivity. An object of the present invention is to provide an indoor robot location recognition system and method using near field reception sensitivity of a wireless LAN.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 시스템은 로봇의 위치 인식에 사용되는 모터 엔코더값 및 관성 데이터값을 제공하는 로봇 시스템;로봇 경로 좌표로 사용할 수 있도록 AP(Access Point)를 중심으로 한 맵을 제공하는 무선 네트워크 시스템;상기 로봇 시스템에서 제공되는 모터 엔코더값 및 관성 데이터값을 이용하여 로봇의 위치를 인식하고, 미리 만들어진 무선랜 AP 맵을 이용하여 무선 랜의 수신 세기를 기준으로 현재까지 진행된 로봇 위치의 오차 보정을 수행하는 위치 인식 서버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Indoor robot position recognition system using the near-field reception sensitivity of the wireless LAN according to the present invention for achieving the above object is a robot system for providing a motor encoder value and inertial data value used for the position recognition of the robot; A wireless network system providing a map centering on an access point (AP) so as to recognize the position of the robot by using the motor encoder value and the inertial data value provided by the robot system, and uses a previously created WLAN AP map. And a location recognizing server that performs error correction of the robot position advanced to the present time based on the reception strength of the WLAN.

그리고 상기 로봇 시스템은, 상기 모터 엔코더값을 제공하기 위한 모터 엔코더 및 모터 엔코더 카운터를 포함하고,상기 모터 엔코더값은 로봇의 전진, 후진 이동시의 속도와 가속도 판단을 위한 것임을 특징으로 한다.The robot system includes a motor encoder and a motor encoder counter for providing the motor encoder value, wherein the motor encoder value is for determining the speed and acceleration of the robot in forward and backward movements.

그리고 상기 로봇 시스템은,상기 관성 데이터값을 제공하기 위한 자이로 센서,가속도 센서를 갖고,상기 관성 데이터값은 로봇의 이동 방향을 감지하기 위한 것임을 특징으로 한다.The robot system has a gyro sensor and an acceleration sensor for providing the inertial data value, and the inertial data value is for detecting a moving direction of the robot.

그리고 상기 위치 인식 서버는,로봇의 이동 방향 감지를 위하여 자이로 센서와 가속도 센서에 출력되는 데이터를 융합하는 데이터 융합부와,상기 모터 엔코더 값을 이용한 로봇의 기본 위치 인식 및 융합된 자이로 센서와 가속도 센서 데이터를 이용한 로봇 이동 방향 감지, 무선랜의 수신 세기를 기준으로 로봇 위치 오차 보정을 수행하는 로봇 위치 인식부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The position recognition server may further include a data fusion unit configured to fuse data output from a gyro sensor and an acceleration sensor to detect a moving direction of the robot, and recognize the basic position of the robot using the motor encoder value and fuse the gyro sensor and the acceleration sensor. It includes a robot position recognition unit for detecting the robot movement direction using the data, the robot position error correction based on the reception strength of the wireless LAN.

그리고 상기 위치 인식 서버에서 현재까지 진행된 로봇 위치의 오차 보정을 수행하는 것은, 무선 랜(IEEE 802.11)을 사용하는 경우에 로봇이 무선랜 AP의 1.5m 이내 거리에서 수신 세기가 -50 dBm 이내인 경우에 진행하는 것을 특징으로 한다.And performing the error correction of the position of the robot that has been carried out so far in the position recognition server, when the reception strength is within -50 dBm within 1.5m of the WLAN AP when using the WLAN (IEEE 802.11) It is characterized by proceeding to.

다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 방법은 실내 환경에서 이동 로봇의 위치를 인식하기 위한 방법에 있어서, 모터 엔코더값을 이용하여 로봇의 전진, 후진 이동에 따른 로봇의 위치를 인식하고, 자이로 센서와 가속도 센서에서 출력되는 데이터를 융합하여 로봇의 이동 방향을 감지하는 단계;무선랜 AP 맵을 작성하고 무선랜 신호의 수신 세기가 기준 세기보다 큰 구간의 좌표를 맵에 배치하는 단계;로봇의 이동중에 무선랜 신호의 수신 세기가 기준 세기보다 큰 영역으로 로봇이 진입하면, 로봇의 좌표를 미리 그려진 지도를 바탕으로 초기화하여 현재까지의 위치 인식 오차를 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Indoor robot position recognition method using the short-range reception sensitivity of the wireless LAN according to the present invention for achieving another object in the method for recognizing the position of the mobile robot in the indoor environment, using the motor encoder value forward, backward Recognizing the position of the robot according to the movement, and detecting the direction of movement of the robot by fusing the data output from the gyro sensor and the acceleration sensor; Create a wireless LAN AP map and a section in which the reception strength of the WLAN signal is greater than the reference strength Arranging the coordinates of the coordinates on the map; when the robot enters an area in which the reception intensity of the WLAN signal is greater than the reference intensity during the movement of the robot, the robot coordinates are initialized based on a pre-drawn map to correct the position recognition error to date. Correcting; characterized in that it comprises a.

그리고 상기 로봇의 이동에 따른 위치를 인식하는 중에 충격에 의한 외란이 있는 경우에는, 자이로 센서와 가속도 센서에서 출력되는 데이터를 융합하여 로봇의 이동 방향을 감지하지 않고 가속도 센서를 중심으로 로봇 위치 인식을 하는 것을 특징으로 한다.When there is a disturbance caused by impact while recognizing the position according to the movement of the robot, the data output from the gyro sensor and the acceleration sensor is fused to detect the robot position based on the acceleration sensor without detecting the movement direction of the robot. Characterized in that.

그리고 상기 현재까지 진행된 로봇 위치 인식의 오차를 보정하는 단계에서,무선 랜(IEEE 802.11)을 사용하는 경우에 로봇이 무선랜 AP의 1.5m 이내 거리에서 수신 세기가 -50 dBm 이내인 경우에 진행하는 것을 특징으로 한다.And in the step of correcting the error of the robot position recognition proceeded to the present, when using the wireless LAN (IEEE 802.11) proceeds when the reception strength is within -50 dBm within 1.5m of the WLAN AP It is characterized by.

이와 같은 본 발명에 따른 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 시스템 및 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.The indoor robot position recognition system and method using the near field reception sensitivity of the wireless LAN according to the present invention has the following effects.

첫째, 실내 환경에서 실시간으로 정밀하게 로봇의 위치를 인식할 수 있다.First, the location of the robot can be accurately recognized in real time in an indoor environment.

둘째, 로봇의 위치를 인식할 때 모터 엔코더, 관성센서, 무선랜(IEEE 802.11)을 사용하는 것에 의해 외란 및 오차 문제에서 강인한 특성이 있다.Second, when the position of the robot is recognized by using a motor encoder, an inertial sensor, a wireless LAN (IEEE 802.11) has a strong characteristic in the disturbance and error problems.

셋째, 추가적인 인프라 구축이 필요없는 무선랜(IEEE 802.11)망을 이용하여 기반 시스템 구축 측면에서 유리하다.Third, it is advantageous in terms of base system construction by using a wireless LAN (IEEE 802.11) network that does not require additional infrastructure construction.

넷째, 오차 보정을 수신감도를 이용해 신뢰성 높은 구간을 형성해서 AP 망 인접구간을 미리 좌표로 환산하여 위치 인식을 하는 것에 의해 정밀도를 높일 수 있다.
Fourth, accuracy can be improved by forming a highly reliable section using error sensitivity and converting adjacent sections of the AP network into coordinates in advance to recognize the position.

도 1은 본 발명에 따른 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 시스템의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 실내 로봇 위치인식 시스템에서의 WLAN 배치 및 신호 세기 구성도
도 3은 본 발명에 따른 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 방법을 나타낸 플로우 차트1 is a block diagram of an indoor robot position recognition system using a near field reception sensitivity of a wireless LAN according to the present invention
Figure 2 is a WLAN configuration and signal strength configuration in the indoor robot positioning system according to the present invention
3 is a flowchart illustrating a method for recognizing an indoor robot using a short range reception sensitivity of a wireless LAN according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 시스템 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of an indoor robot position recognition system and method using near field reception sensitivity of a wireless LAN according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 시스템 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Features and advantages of the indoor robot position recognition system and method using the short-range reception sensitivity of the wireless LAN according to the present invention will be apparent from the detailed description of each embodiment below.

도 1은 본 발명에 따른 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 실내 로봇 위치인식 시스템에서의 WLAN 배치 및 신호 세기 구성도이다.1 is a configuration diagram of an indoor robot position recognition system using a near field reception sensitivity of a wireless LAN according to the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram of WLAN arrangement and signal strength in an indoor robot position recognition system according to the present invention.

본 발명은 실내 환경에서 로봇 위치 인식을 모터 엔코더, 관성센서, 무선네트워크(IEEE 802.11)를 사용하고, 모터 엔코더와 관성센서를 이용하는 과정에서 발생 된 오차보정을 위해 무선 네트워크의 신호 세기를 통한 거리값으로 보정하는 것이 아니라, 수신감도를 이용해 신뢰성 높은 구간을 형성해서 AP 망 인접구간을 미리 좌표로 환산하여 위치 인식을 하는 것이다.The present invention uses the motor encoder, inertial sensor, wireless network (IEEE 802.11) to recognize the robot position in an indoor environment, and the distance value through the signal strength of the wireless network for error correction generated in the process using the motor encoder and the inertial sensor. Rather than correcting it, it forms a highly reliable section using the reception sensitivity and converts adjacent sections of the AP network into coordinates in advance to recognize the position.

이를 위한 본 발명에 따른 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 시스템은 도 1에서와 같이, 로봇의 전진, 후진 이동시의 속도와 가속도 판단을 위한 모터 엔코더값을 제공하는 모터 엔코더(10) 및 모터 엔코더 카운터와, 로봇의 이동 방향을 감지하기 위한 관성 데이터값을 제공하는 자이로 센서(12) 및 가속도 센서(11)를 갖는 관성 센서 모듈을 포함하는 로봇 시스템(100)과, 수신 세기가 강한 곳을 로봇 경로 좌표로 사용할 수 있도록 AP(Access Point)를 중심으로 한 맵을 제공하는 무선 네트워크 시스템(200)과, 로봇의 이동 방향 감지를 위하여 자이로 센서(12)와 가속도 센서(11) 데이터를 융합하는 데이터 융합부(13) 및 모터 엔코더 값을 이용한 로봇의 기본 위치 인식 및 융합된 자이로 센서(12)와 가속도 센서(11) 데이터를 이용한 로봇 이동 방향 감지, 무선랜의 수신 세기를 기준으로 로봇 위치 오차 보정을 수행하는 로봇 위치 인식부(14)를 포함하는 위치 인식 서버(300)를 포함한다.The indoor robot position recognition system using the short-range reception sensitivity of the wireless LAN according to the present invention for this purpose, as shown in Figure 1, the motor encoder for providing a motor encoder value for determining the speed and acceleration during the forward, backward movement of the robot And an inertial sensor module having a motor encoder counter, a gyro sensor 12 and an acceleration sensor 11 for providing an inertial data value for detecting a moving direction of the robot, and a strong reception intensity. The wireless network system 200 provides a map centered on an access point (AP) so that the location can be used as a robot path coordinate, and the gyro sensor 12 and the acceleration sensor 11 data are used to detect a moving direction of the robot. Recognizing the basic position of the robot using the fused data fusion unit 13 and the motor encoder value and the robot movement room using the fused gyro sensor 12 and the acceleration sensor 11 data. Detection, and a location detection server 300 including a robot position recognizing unit 14 for performing the robot position error correction based on the reception strength of the wireless LAN.

여기서, 무선랜은 추가적인 인프라 구축이 필요없는 무선랜(802.11)망을 이용한다.Here, the wireless LAN uses a wireless LAN (802.11) network that does not require additional infrastructure construction.

이와 같은 본 발명에 따른 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 시스템은 미리 Wi-Fi 맵을 작성하여 위치를 인식할 때 모터 인코더, 관성센서, 무선 네트워크(802.11)을 사용하게 된다.The indoor robot position recognition system using the near field reception sensitivity of the wireless LAN according to the present invention uses a motor encoder, an inertial sensor, and a wireless network (802.11) when the Wi-Fi map is created in advance to recognize the position.

특히 인코더와 관성센서를 이용해 발생 된 오차보정을 위해 무선 네트워크의 신호 세기를 통한 거리값으로 보정하는 것이 아니라, 수신감도를 이용해 신뢰성 높은 구간을 형성해서 AP 망 인접구간을 미리 좌표로 환산하여 위치 인식을 하는 것이다.In particular, instead of calibrating the distance value through the signal strength of the wireless network to compensate for the error caused by the encoder and the inertial sensor, it forms a reliable section using the reception sensitivity and converts adjacent sections of the AP network into coordinates in advance. To do.

본 발명에 따른 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 시스템은 기본적인 위치 인식을 위하여 전진 후진 이동에 관련된 속도와 가속도 값은 모터 엔코더 값을 이용한다.The indoor robot position recognition system using the near field reception sensitivity of the wireless LAN according to the present invention uses a motor encoder value as a speed and acceleration value related to a forward backward movement for basic position recognition.

그리고 관성센서 시스템에서 가속도 센서(11)는 로봇 동작이 멈추었을 때 발생되는 자이로 센서(12)의 드래프트 현상 방지를 위해 사용된다.In the inertial sensor system, the acceleration sensor 11 is used for preventing the draft phenomenon of the gyro sensor 12 generated when the robot stops.

그리고 자이로 센서(12)와 가속도 센서(11) 데이터를 융합해 로봇의 이동 방향을 감지하는데, 로봇 시스템(100)에 충격이 가해져 외란이 있을 때는 모터 엔코더(10) 값보다 가속도 센서(11) 값을 보다 중심으로 로봇 위치를 인식한다.In addition, the gyro sensor 12 and the acceleration sensor 11 are fused to detect the moving direction of the robot. When an impact is applied to the robot system 100, the acceleration sensor 11 value is larger than the motor encoder 10 value when disturbance occurs. Recognize the robot position more centered.

도 2는 실내 로봇 위치인식 시스템에서의 WLAN 배치 및 신호 세기 구성 나타낸 것으로, Wi-Fi AP로부터 1.5m 이내는 -50 dBm 이내에서 높은 수신 감도를 보이는 것을 알 수 있다.Figure 2 shows the WLAN configuration and signal strength configuration in the indoor robot positioning system, it can be seen that within 1.5m from the Wi-Fi AP shows a high reception sensitivity within -50 dBm.

이와 같이 수신 감도가 기준 세기보다 높은 곳을 위치 인식의 정확성을 높일 수 있는 고신뢰구간으로 보고 그 구간의 좌표를 지도에 미리 배치한다.In this way, the position where the reception sensitivity is higher than the reference intensity is regarded as a high reliability section that can improve the accuracy of location recognition, and the coordinates of the section are pre-arranged on the map.

이 상태에서 로봇의 이동중에 무선랜이 근거리에서 강한 파워를 내는 특성을 이용해 로봇이 Wi-Fi AP 1.5m 이내 지점에 도착했을 때 로봇의 좌표를 미리 그려진 지도를 바탕으로 초기화하는 것이다.In this state, when the robot arrives within 1.5m of the Wi-Fi AP, the WLAN initializes the coordinates of the robot based on a pre-drawn map by using the feature that the wireless LAN has a strong power at a short distance while the robot is moving.

이와 같은 본 발명에 따른 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to the indoor robot position recognition method using the short-range reception sensitivity of the wireless LAN according to the present invention as follows.

도 3은 본 발명에 따른 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 방법을 나타낸 플로우 차트이다.3 is a flowchart illustrating an indoor robot location recognition method using a short range reception sensitivity of a wireless LAN according to the present invention.

먼저, 로봇의 이동 초기에 모터 엔코더값을 이용하여 로봇의 전진, 후진 이동에 따른 로봇의 위치를 인식한다.(S301)First, the position of the robot according to the forward and backward movements of the robot is recognized using the motor encoder value at the beginning of the movement of the robot (S301).

그리고 자이로 센서와 가속도 센서에서 출력되는 데이터를 융합하여 로봇의 이동 방향을 감지한다.(S302)In addition, the data output from the gyro sensor and the acceleration sensor is fused to detect the moving direction of the robot.

이와 같은 로봇의 이동에 따른 위치를 인식하는 중에 충격에 의한 외란이 있는 경우에는(S303), 자이로 센서와 가속도 센서에서 출력되는 데이터를 융합하여 로봇의 이동 방향을 감지하지 않고 가속도 센서를 중심으로 로봇 위치 인식을 한다.(S304)When there is a disturbance caused by impact while recognizing the position according to the movement of the robot (S303), the data output from the gyro sensor and the acceleration sensor are fused to the robot based on the acceleration sensor without detecting the movement direction of the robot. Recognize the location (S304).

이와 같은 로봇의 이동에 따른 위치 인식 이전에 미리 무선랜 AP 맵을 작성하고(S305), AP로부터 1.5m 이내는 -50 dBm 이내에서 높은 수신 감도를 보이는 곳을 고신뢰구간으로 보고 그 구간의 좌표를 지도에 미리 배치한다.(S306)Before the position recognition according to the movement of the robot, the WLAN AP map is prepared in advance (S305), and within 1.5m from the AP, a high reliability section is shown in a high reliability section within -50 dBm, and the coordinates of the section are determined. Place in advance on the map (S306).

이 상태에서 로봇이 AP로부터 1.5m 이내는 -50 dBm 이내에서 높은 수신 감도를 보이는 곳으로 진입하여 무선랜 신호의 수신 세기가 기준 세기보다 큰 경우에는(S307) 로봇의 좌표를 미리 그려진 지도를 바탕으로 초기화한다.(S308)In this state, when the robot enters a high receiving sensitivity within -50 dBm within 1.5m from the AP, and the reception strength of the WLAN signal is greater than the reference strength (S307), the robot's coordinates are drawn based on a map previously drawn. Initialize to (S308).

이와 같은 본 발명은 실내 환경에서 로봇 위치 인식을 모터 엔코더, 관성센서, 무선네트워크(IEEE 802.11)를 사용하고, 모터 엔코더와 관성센서를 이용하는 과정에서 발생 된 오차보정을 위해 무선 랜 수신감도를 이용해 신뢰성 높은 구간을 형성해서 AP 망 인접구간을 미리 좌표로 환산하여 위치 인식을 하는 것이다.In the present invention, the robot position recognition in a indoor environment uses a motor encoder, an inertial sensor, a wireless network (IEEE 802.11), and uses a wireless LAN reception sensitivity for error correction generated in the process of using the motor encoder and the inertial sensor. By forming a high section, the adjacent section of the AP network is converted into coordinates in advance to recognize the position.

이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be understood that the present invention is implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention as described above.

그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.It is therefore to be understood that the specified embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense and that the scope of the invention is indicated by the appended claims rather than by the foregoing description and that all such differences falling within the scope of equivalents thereof are intended to be embraced therein It should be interpreted.

100. 로봇 시스템 200. 무선 네트워크 시스템
300. 위치 인식 서버100. Robot System 200. Wireless Network System
300. Location-aware server

Claims (8)

로봇의 위치 인식에 사용되는 모터 엔코더값 및 관성 데이터값을 제공하는 로봇 시스템;
로봇 경로 좌표로 사용할 수 있도록 AP(Access Point)를 중심으로 한 맵을 제공하는 무선 네트워크 시스템;
상기 로봇 시스템에서 제공되는 모터 엔코더값 및 관성 데이터값을 이용하여 로봇의 위치를 인식하고, 상기 무선 네트워크 시스템으로부터 제공되는 미리 만들어진 무선랜 AP 맵을 이용하여 무선 랜의 수신 세기를 기준으로 현재까지 진행된 로봇 위치의 오차 보정을 수행하는 위치 인식 서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 시스템.A robot system for providing a motor encoder value and an inertia data value used for position recognition of the robot;
A wireless network system for providing a map centered on an access point (AP) for use as a robot path coordinate;
Recognize the position of the robot by using the motor encoder value and the inertial data value provided by the robot system, and by using the pre-made WLAN AP map provided from the wireless network system based on the reception strength of the WLAN A location recognition server for performing error correction of the robot position; Indoor robot position recognition system using a short-range reception sensitivity of a wireless LAN comprising a. 제 1 항에 있어서, 상기 로봇 시스템은,
상기 모터 엔코더값을 제공하기 위한 모터 엔코더 및 모터 엔코더 카운터를 포함하고,
상기 모터 엔코더값은 로봇의 전진, 후진 이동시의 속도와 가속도 판단을 위한 것임을 특징으로 하는 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 시스템.The method of claim 1, wherein the robot system,
A motor encoder and a motor encoder counter for providing the motor encoder value,
The motor encoder value is an indoor robot position recognition system using near field reception sensitivity of a wireless LAN, characterized in that for determining the speed and acceleration when the robot moves forward and backward. 제 1 항에 있어서, 상기 로봇 시스템은,
상기 관성 데이터값을 제공하기 위한 자이로 센서,가속도 센서를 갖고,
상기 관성 데이터값은 로봇의 이동 방향을 감지하기 위한 것임을 특징으로 하는 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 시스템.The method of claim 1, wherein the robot system,
It has a gyro sensor and an acceleration sensor for providing the inertial data value,
The inertial data value of the indoor robot position recognition system using the short-range reception sensitivity of the wireless LAN, characterized in that for detecting the movement direction of the robot. 제 1 항에 있어서, 상기 위치 인식 서버는,
로봇의 이동 방향 감지를 위하여 자이로 센서와 가속도 센서에 출력되는 데이터를 융합하는 데이터 융합부와,
상기 모터 엔코더 값을 이용한 로봇의 기본 위치 인식 및 융합된 자이로 센서와 가속도 센서 데이터를 이용한 로봇 이동 방향 감지, 무선랜의 수신 세기를 기준으로 로봇 위치 오차 보정을 수행하는 로봇 위치 인식부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 시스템.The server of claim 1, wherein the location aware server comprises:
A data fusion unit for fusing data output from a gyro sensor and an acceleration sensor to detect a moving direction of the robot;
Basic position recognition of the robot using the motor encoder value, the robot movement direction detection using the fused gyro sensor and the acceleration sensor data, and the robot position recognition unit for performing the robot position error correction based on the reception strength of the wireless LAN Indoor robot position recognition system using the near field reception sensitivity of the wireless LAN. 제 1 항에 있어서, 상기 위치 인식 서버에서 현재까지 진행된 로봇 위치의 오차 보정을 수행하는 것은,
무선 랜(IEEE 802.11)을 사용하는 경우에 로봇이 무선랜 AP의 1.5m 이내 거리에서 수신 세기가 -50 dBm 이내인 경우에 진행하는 것을 특징으로 하는 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 시스템.The method of claim 1, wherein the error correction of the robot position advanced to the present time in the position recognition server is performed.
When using a wireless LAN (IEEE 802.11), the robot proceeds when the reception strength is within -50 dBm within a distance of 1.5m of the WLAN AP, the indoor robot location recognition using the short-range reception sensitivity of the WLAN system. 실내 환경에서 이동 로봇의 위치를 인식하기 위한 방법에 있어서,
모터 엔코더값을 이용하여 로봇의 전진, 후진 이동에 따른 로봇의 위치를 인식하고, 자이로 센서와 가속도 센서에서 출력되는 데이터를 융합하여 로봇의 이동 방향을 감지하는 단계;
무선랜 AP 맵을 작성하고 무선랜 신호의 수신 세기가 기준 세기보다 큰 구간의 좌표를 맵에 배치하는 단계;
로봇의 이동중에 무선랜 신호의 수신 세기가 기준 세기보다 큰 영역으로 로봇이 진입하면, 로봇의 좌표를 미리 그려진 지도를 바탕으로 초기화하여 현재까지의 위치 인식 오차를 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 방법.In the method for recognizing the position of the mobile robot in the indoor environment,
Recognizing the position of the robot according to the forward, backward movement of the robot using the motor encoder value, and fusion of the data output from the gyro sensor and the acceleration sensor to detect the movement direction of the robot;
Creating a WLAN AP map and arranging coordinates of a section in which a reception intensity of the WLAN signal is greater than a reference intensity on the map;
When the robot enters an area where the reception intensity of the WLAN signal is greater than the reference intensity during the movement of the robot, initializing the coordinates of the robot based on a map drawn in advance, and correcting the position recognition error to date. Indoor robot location recognition method using the near field reception sensitivity of the wireless LAN. 제 6 항에 있어서, 상기 로봇의 이동에 따른 위치를 인식하는 중에 충격에 의한 외란이 있는 경우에는,
자이로 센서와 가속도 센서에서 출력되는 데이터를 융합하여 로봇의 이동 방향을 감지하지 않고 가속도 센서를 중심으로 로봇 위치 인식을 하는 것을 특징으로 하는 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 방법.The method of claim 6, wherein when there is a disturbance caused by impact while recognizing a position according to the movement of the robot,
Indoor robot position recognition method using a short-range reception sensitivity of the wireless LAN, characterized in that the fusion of the data output from the gyro sensor and the acceleration sensor to detect the robot position around the acceleration sensor without detecting the movement direction of the robot. 제 6 항에 있어서, 상기 현재까지 진행된 로봇 위치 인식의 오차를 보정하는 단계에서,
무선 랜(IEEE 802.11)을 사용하는 경우에 로봇이 무선랜 AP의 1.5m 이내 거리에서 수신 세기가 -50 dBm 이내인 경우에 진행하는 것을 특징으로 하는 무선랜의 근거리 수신감도를 이용한 실내 로봇 위치인식 방법.According to claim 6, In the step of correcting the error of the robot position recognition progressed to date,
When using a wireless LAN (IEEE 802.11), the robot proceeds when the reception strength is within -50 dBm within a distance of 1.5m of the WLAN AP, the indoor robot location recognition using the short-range reception sensitivity of the WLAN Way.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101468811B1 (en) * 2013-06-11 2014-12-09 광운대학교 산학협력단 Compensation method of indoor positioning system using wireless lan
KR101582517B1 (en) * 2015-01-28 2016-01-05 (주)휴빌론 Method and system estimating direction move by using WPS
WO2017088196A1 (en) * 2015-11-24 2017-06-01 东南大学 Fusion navigation device and method based on wireless fingerprints and mems sensor
US10349372B2 (en) 2016-07-19 2019-07-09 Electronics And Telecommunications Research Institute Positioning system and method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005274364A (en) 2004-03-25 2005-10-06 Hitachi Ltd Mobile location detection system
JP2008090575A (en) 2006-10-02 2008-04-17 Honda Motor Co Ltd Mobile robot
KR20080050987A (en) * 2006-12-04 2008-06-10 한국전자통신연구원 Device and method for purchasing location
JP2008249419A (en) 2007-03-29 2008-10-16 Fujitsu Ltd Radio positioning system, moving body and its program

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005274364A (en) 2004-03-25 2005-10-06 Hitachi Ltd Mobile location detection system
JP2008090575A (en) 2006-10-02 2008-04-17 Honda Motor Co Ltd Mobile robot
KR20080050987A (en) * 2006-12-04 2008-06-10 한국전자통신연구원 Device and method for purchasing location
JP2008249419A (en) 2007-03-29 2008-10-16 Fujitsu Ltd Radio positioning system, moving body and its program

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101468811B1 (en) * 2013-06-11 2014-12-09 광운대학교 산학협력단 Compensation method of indoor positioning system using wireless lan
KR101582517B1 (en) * 2015-01-28 2016-01-05 (주)휴빌론 Method and system estimating direction move by using WPS
WO2016122019A1 (en) * 2015-01-28 2016-08-04 (주)휴빌론 Method and system for estimating movement direction using wps
WO2017088196A1 (en) * 2015-11-24 2017-06-01 东南大学 Fusion navigation device and method based on wireless fingerprints and mems sensor
US10648816B2 (en) 2015-11-24 2020-05-12 Southeast University Device and method for integrated navigation based on wireless fingerprints and MEMS sensors
US10349372B2 (en) 2016-07-19 2019-07-09 Electronics And Telecommunications Research Institute Positioning system and method

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