KR101625825B1 - Method for remote control of mobile robot using force rendering and mobile robot - Google Patents
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Abstract
포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법은, (a) 원격조종기에서 발신된 조종신호를 로봇본체에서 수신하는 단계; (b) 로봇본체에서 수신된 조종신호에 따라 이동 중 로봇본체에 설치된 감지유닛에 의해 장애물을 감지하는 단계; 및 (c) 감지유닛에 의해 장애물이 감지되는 경우, 제어유닛에 의해 장애물의 크기가 반영되는 반력을 원격조종기로 피드백하는 단계를 포함한다.A remote control method of a mobile robot by force rendering is disclosed. A method for remotely controlling a mobile robot by force rendering according to an embodiment of the present invention includes the steps of: (a) receiving a steering signal transmitted from a remote controller at a robot body; (b) detecting an obstacle by a sensing unit installed on the robot body during movement according to the steering signal received by the robot body; And (c) if the obstacle is sensed by the sensing unit, feedback by the control unit of the reaction force reflecting the magnitude of the obstacle to the remote controller.
Description
본 발명은, 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법 및 모바일 로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 원격조종기를 통해 로봇본체의 자율 주행시 장애물이 감지되는 경우 로봇본체와 장애물 사이의 거리뿐만 아니라 장애물의 크기를 반영하는 반력이 원격조종기로 피드백되어 장애물에 대한 정보의 왜곡 또는 과장을 방지할 수 있는 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법 및 모바일 로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a remote control method of a mobile robot by force rendering and a mobile robot, and more particularly, to a remote control method of a mobile robot by force rendering, The present invention relates to a remote control method and a mobile robot for a mobile robot by a force rendering method, in which a reaction force reflecting the magnitude of an obstacle is fed back to a remote controller to prevent distortion or exaggeration of information on an obstacle.
최근, 자율 주행 이동로봇에 대한 한계를 극복하기 위한 연구가 활발히 진행됨에 따라 모바일 로봇의 원격 조종 기술에 대한 관심이 점차 증가하고 있는데, 여기서, 원격 모바일 로봇은 사용자가 조종할 수 있도록 구성되는 로봇을 의미한다.In recent years, as researches for overcoming the limitations of an autonomous mobile robot have progressed actively, there has been an increasing interest in a remote control technology of a mobile robot. Here, a remote mobile robot includes a robot configured to control the user it means.
그리고, 원격 모바일 로봇은 실내뿐만 아니라 실외에서도 사용자가 로봇을 조종할 수 있어야 하기 때문에, 원격에서도 로봇에 접속하여 편리하고 안전하게 로봇을 조정할 수 있는 사용자 인터페이스(UI) 개발의 필요성이 요구된다.In addition, since the remote mobile robot needs to be able to control the robot not only in the room but also outdoors, there is a need to develop a user interface (UI) that can remotely access the robot and adjust the robot conveniently and safely.
한편, 원격에서 로봇을 조종하기 위해 카메라를 이용한 영상통신과 센서장치들을 이용한 거리측정 등이 사용되고 있다.On the other hand, video communication using a camera and distance measurement using sensor devices are used to control a robot remotely.
즉, 원격지에 있는 사용자가 원거리의 자율 주행 이동로봇을 조작하는 경우, 장애물 등을 감지하기 위한 센서장치로부터 주변 환경 정보를 피드백 받으면서 자율 주행 이동로봇을 조작하게 된다.That is, when a user at a remote location operates the autonomous mobile robot at a remote location, the autonomous mobile robot is operated while being fed back with environmental information from a sensor device for detecting an obstacle or the like.
여기서, 종래의 경우, 자율 주행 이동로봇 주변의 장애물 등으로부터 자율 주행 이동로봇에 작용하는 가상의 반발력을 만들며, 자율 주행 이동로봇이 장애물에 가까워지게 되면, 가상의 반발력에 대응되는 반력을 사용자가 조작하는 원격조종기로 피드백하여, 사용자가 자율 주행 이동로봇 주변의 장애물을 인식할 수 있도록하는 방식이 사용되고 있었다.In the conventional case, a virtual repulsive force acting on the autonomous mobile robot is generated from an obstacle around the autonomous mobile robot. When the autonomous mobile robot approaches the obstacle, the reaction force corresponding to the virtual repulsive force is manipulated by the user A user is allowed to recognize the obstacle around the autonomous mobile robot.
하지만, 종래, 가상의 반발력에 대응되는 반력을 원격조종기로 피드백하는 방식의 경우, 장애물의 크기에 관계없이 자율 주행 이동로봇과 장애물 사이의 거리에만 반비례하여 반력이 피드백되므로, 작업자에게 제공되는 장애물에 대한 정보가 왜곡 또는 과장될 수 있으며, 이에 의해, 자율 주행 이동로봇의 정확한 조작이 제한되는 문제점이 있었다.However, in the conventional method of feedbacking the reaction force corresponding to the virtual repulsive force to the remote controller, since the reaction force is fed back in inverse proportion only to the distance between the autonomous mobile robot and the obstacle regardless of the size of the obstacle, Information about the robot can be distorted or exaggerated, thereby limiting the operation of the autonomous mobile robot.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 원격조종기를 통해 로봇본체의 자율 주행시 장애물이 감지되는 경우 장애물의 크기를 반영하는 반력이 원격조종기로 피드백되어 장애물에 대한 정보의 왜곡 또는 과장을 방지하며, 이에 의해, 로봇본체 조작의 정확성을 향상시킬 수 있는 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법 및 모바일 로봇을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a robot control system and a robot control method thereof, which can prevent a reaction force reflecting a magnitude of an obstacle when an obstacle is detected during an autonomous running of the robot body through a remote controller, A remote control method of a mobile robot by force rendering capable of improving the accuracy of operation of the robot body, and a mobile robot.
본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 원격조종기에서 발신된 조종신호를 로봇본체에서 수신하는 단계; (b) 상기 로봇본체에서 수신된 상기 조종신호에 따라 이동 중 상기 로봇본체에 설치된 감지유닛에 의해 장애물을 감지하는 단계; 및 (c) 상기 감지유닛에 의해 장애물이 감지되는 경우, 제어유닛에 의해 상기 장애물의 크기 및 상기 로봇 본체와 상기 장애물 사이의 거리가 반영되는 반력을 상기 원격조종기로 피드백하는 단계를 포함하며, 상기 (c)단계는, 상기 감지유닛에 의해 감지되는 상기 장애물의 폭에 해당되는 장애물폭요소의 길이와 상기 감지유닛과 상기 장애물의 좌, 우측 가장자리까지의 거리가 이루는 제1 면적의 크기에 반비례하게 상기 반력의 크기를 결정하는 단계를 포함하는 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a robot control method comprising the steps of: (a) receiving a control signal transmitted from a remote controller at a robot body; (b) detecting an obstacle by a sensing unit installed on the robot body during movement according to the steering signal received from the robot body; And (c) feedback, by the control unit, a reaction force reflecting the magnitude of the obstacle and the distance between the robot body and the obstacle when the obstacle is detected by the sensing unit, to the remote controller, The step (c) includes the steps of: determining a length of the obstacle width element corresponding to the width of the obstacle detected by the sensing unit and a length of the obstacle width element in inverse proportion to the size of the first area formed by the distance from the sensing unit to the left and right edges And a step of determining the magnitude of the reaction force may be provided.
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그리고, 상기 (c)단계는, 상기 장애물로부터 가상으로 이격되는 가상두께요소가 반영되는 반력을 상기 원격조종기로 피드백하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step (c) may further include feeding back a reaction force reflecting a virtual thickness element that is virtually separated from the obstacle to the remote controller.
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그리고, 상기 (c) 단계는, 상기 면적에 상기 장애물의 단위높이에 해당되는 장애물단위높이요소의 높이를 곱한 부피의 크기에 반비례하게 상기 반력의 크기를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step (c) may further include determining the magnitude of the reaction force in inverse proportion to the volume of the area multiplied by the height of the obstacle unit height element corresponding to the unit height of the obstacle.
본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) 원격조종기에서 발신된 조종신호를 로봇본체에서 수신하는 단계; (b) 상기 로봇본체에서 수신된 상기 조종신호에 따라 이동 중 상기 로봇본체에 설치된 감지유닛에 의해 장애물을 감지하는 단계; 및 (c) 상기 감지유닛에 의해 장애물이 감지되는 경우, 제어유닛에 의해 상기 장애물의 크기 및 상기 로봇 본체와 상기 장애물 사이의 거리가 반영되는 반력을 상기 원격조종기로 피드백하는 단계를 포함하며, 상기 (c)단계는, 상기 감지유닛에 의해 감지되는 상기 장애물의 폭에 해당되는 장애물폭요소의 길이와 상기 감지유닛과 상기 장애물의 좌, 우측 가장자리까지의 거리가 이루는 제1 면적의 크기를 상기 감지유닛에서 상기 장애물의 가장자리를 지나 상기 감지유닛이 장애물을 감지할 수 있는 최대거리에 해당되는 장애물최대감지거리요소 방향으로 연장한 선과 상기 장애물폭요소를 상기 장애물최대감지거리요소 방향으로 평행이동시킨 대응폭요소가 이루는 제2 면적에서 뺀 제3 면적의 크기에 비례하게 상기 반력의 크기를 결정하는 단계를 포함하는 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a robot control method comprising the steps of: (a) receiving a control signal transmitted from a remote controller at a robot body; (b) detecting an obstacle by a sensing unit installed on the robot body during movement according to the steering signal received from the robot body; And (c) feedback, by the control unit, a reaction force reflecting the magnitude of the obstacle and the distance between the robot body and the obstacle when the obstacle is detected by the sensing unit, to the remote controller, wherein the step (c) comprises: detecting the size of the first area formed by the length of the obstacle width element corresponding to the width of the obstacle detected by the sensing unit and the distance to the left and right edges of the obstacle, A line extending from the unit in the direction of the obstacle maximum sensing distance element corresponding to the maximum distance that the sensing unit can sense the obstacle through the edge of the obstacle and the obstacle width element being translated in the direction of the obstacle maximum sensing distance element Determining the magnitude of the reaction force in proportion to the magnitude of the third area minus the second area of the width element A method for remotely controlling the mobile robot by force rendering can be provided.
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본 발명의 실시예들은, 원격조종기를 통해 로봇본체의 자율 주행시 장애물이 감지되는 경우 장애물의 크기를 반영하는 반력이 원격조종기로 피드백되어 장애물에 대한 정보의 왜곡 또는 과장을 방지하며, 이에 의해, 로봇본체 조작의 정확성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In the embodiments of the present invention, when an obstacle is detected at the time of self-driving of the robot body through the remote controller, the reaction force reflecting the size of the obstacle is fed back to the remote controller to prevent the information about the obstacle from being distorted or exaggerated, The accuracy of operation of the main body can be improved.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 개략적인 사시도이다.
도 2(a) 내지 도 2(c)는 본 발명의 제2실시예에 따른 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법에서 장애물의 크기를 반영하기 위한 면적을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법에서 장애물의 크기를 반영하기 위한 근사면적을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법에서 장애물폭요소에 따라 장애물과 로봇본체 사이의 거리에 따른 가상질량의 상호관계그래프를 도시한 도면이다.
도 5(a)는 본 발명의 제2실시예에 따른 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법에서 가상두께요소에 따라 장애물과 로봇본체 사이의 거리에 따른 힘의 밀도함수의 상호관계그래프를 도시한 도면이고, 도 5(b)는 본 발명의 제2실시예에 따른 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법에서 반력의 변화를 결정하는 파라미터에 따라 장애물과 로봇본체 사이의 거리에 따른 힘의 밀도함수의 상호관계그래프를 도시한 도면이다.
도 6(a) 및 도 6(b)는 각각 본 발명의 제2실시예에 따른 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법에서 로봇본체가 장애물이 위치하고 있는 방향으로 향하는 경우와 그렇지 않은 경우를 도시한 도면이다.1 is a schematic perspective view of a mobile robot by force rendering according to a first embodiment of the present invention.
2 (a) to 2 (c) are diagrams showing areas for reflecting obstacle sizes in a remote control method of a mobile robot by force rendering according to a second embodiment of the present invention.
3 is a view showing an approximate area for reflecting the size of an obstacle in a remote control method of a mobile robot by force rendering according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a correlation graph of virtual masses according to the distance between the obstacle and the robot body according to the obstacle width factor in the remote control method of the mobile robot by the force rendering according to the second embodiment of the present invention.
5A is a graph showing a correlation graph of the density function of the force according to the distance between the obstacle and the robot body according to the virtual thickness factor in the remote control method of the mobile robot by the force rendering according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 (b) is a graph showing the relationship between the distance between the obstacle and the robot body according to the parameters for determining the change of the reaction force in the remote control method of the mobile robot by the force rendering according to the second embodiment of the present invention Density function in the case of the first embodiment of the present invention.
6A and 6B are views for explaining the case where the robot body is oriented toward the direction in which the obstacle is located and the case where the obstacle is not located in the remote control method of the mobile robot by the POS rendering according to the second embodiment of the present invention Fig.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
본 명세서에서 사용되는 '일측'과 '타측'의 용어는 특정된 측면을 의미할 수도 있고, 또는, 특정된 측면을 의미하는 것이 아니라 복수의 측면 중 임의의 측면을 일측이라 지칭하면, 이에 대응되는 다른 측면을 타측이라 지칭하는 것으로 이해되어질 수 있다.The terms " one side " and " other side " used in this specification may mean a specified side, or do not mean a specified side, but any side of a plurality of sides may be referred to as one side, And the other side is referred to as the other side.
또한, 본 명세서에서 사용되는 '결합' 또는 '연결'이라는 용어는, 하나의 부재와 다른 부재가 직접 결합되거나, 직접 연결되는 경우뿐만 아니라 하나의 부재가 이음부재를 통해 다른 부재에 간접적으로 결합되거나, 간접적으로 연결되는 경우도 포함될 수 있다.Further, the term " bonding " or " connection ", as used herein, refers not only to a case where one member and another member are directly bonded or connected directly, but also when one member is indirectly bonded to another member through a joint member , Or indirectly connected.
본 발명의 제1실시예에 따른 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇은, 원격조종기(400)에서 발신된 조종신호를 수신하는 수신유닛(600)과, 수신유닛(600)에서 수신된 조종신호에 따라 이동 중 장애물(500)을 감지하는 감지유닛(200)과, 감지유닛(200)에 의해 장애물(500)이 감지되는 경우, 장애물(500)의 크기 및 장애물(500)과의 거리가 반영되는 반력을 원격조종기(400)로 피드백하는 제어유닛(300)을 포함한다.The mobile robot according to the first embodiment of the present invention includes a receiving
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 개략적인 사시도이다.1 is a schematic perspective view of a mobile robot by force rendering according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 사용자는 모바일 로봇에 유선 또는 무선으로 연결되어 있는 원격조종기(400)를 사용하여 로봇본체(100)를 조종할 수 있는데, 유선 또는 무선으로 연결된 원격조종기(400)로부터 로봇본체(100)로 조종신호를 발신하면, 로봇본체(100)의 수신유닛(600)은 상기 조종신호를 수신하게 된다.Referring to FIG. 1, a user can manipulate the
그리고, 로봇본체(100)의 수신유닛(600)이 원격조종기(400)의 조종신호를 수신하면 수신된 조종신호에 대응되도록 동작하게 된다. 다만, 로봇본체(100)가 조종신호에 대응되도록 이동하던 중, 로봇본체(100)에 설치된 감지유닛(200)에 의해 장애물(500)이 감지되는 경우, 제어유닛(300)에 의해 장애물(500)의 크기 및 장애물(500)과의 거리 중 적어도 하나가 반영되는 반력을 원격조종기(400)로 피드백할 수 있는데, 이하, 이에 대해 상세히 설명한다.When the
도 1을 참조하면, 로봇본체(100)의 이동 중 감지유닛(200)을 통해 로봇본체(100)의 현재 이동경로에 장애물(500)이 감지되면, 제어유닛(300)은 장애물(500)의 폭에 해당되는 장애물폭요소(W)에 대응되는, 즉, 장애물폭요소(W)에 비례하는 반력을 원격조종기(400)로 피드백하게 된다.Referring to FIG. 1, when an
여기서, 감지유닛(200)은 장애물(500)과 로봇본체(100) 사이의 거리에 해당되는 필수거리요소(d)를 감지하도록 마련될 수 있고, 또한, 장애물폭요소(W)를 감지하도록 마련될 수 있다. Here, the
즉, 감지유닛(200)은 센서나 각종 장비 등의 종류에 관계없이 필수거리요소(d) 및 장애물폭요소(W)를 검출할 수 있는 기능을 갖는 유닛으로 마련될 수 있다.That is, the
장애물(500)의 폭이 큰 경우 사용자는 원격조종기(400)를 통해 상대적으로 큰 반력을 받게 되고, 장애물(500)의 폭이 작은 경우 사용자는 원격조종기(400)를 통해 상대적으로 작은 반력을 받게 된다.When the width of the
이에 의해, 장애물(500)의 폭의 크기가 반력에 반영되므로, 사용자는 장애물(500)의 폭을 고려하여 조작을 할 수 있게 된다.Thus, since the magnitude of the width of the
한편, 본 발명의 제1실시예에 따른 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 구체적인 제어방법은 아래 제2실시예에서 후술하도록 하며, 제1실시예의 모바일 로봇과 공통되는 부분은 후술하는 설명으로 대체하기로 한다.Meanwhile, a specific control method of the mobile robot by the POS rendering according to the first embodiment of the present invention will be described later in the second embodiment, and a part common to the mobile robot of the first embodiment will be replaced with the following description do.
본 발명의 제2실시예에 따른 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법에 대해 설명하되, 본 발명의 제1실시예에 따른 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇에서 설명한 내용과 공통되는 부분은 전술한 설명으로 대체한다.A description will be made of a remote control method of the mobile robot by the POS rendering according to the second embodiment of the present invention. The parts common to those described in the mobile robot by the POS rendering according to the first embodiment of the present invention are described above .
본 발명의 제2실시예에 따른 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법은, 원격조종기(400)에서 발신된 조종신호를 로봇본체(100)에서 수신하는 단계와, 로봇본체(100)에서 수신된 조종신호에 따라 이동 중 로봇본체(100)에 설치된 감지유닛(200)에 의해 장애물(500)을 감지하는 단계와, 감지유닛(200)에 의해 장애물(500)이 감지되는 경우, 제어유닛(300)에 의해 장애물(500)의 크기가 반영되는 반력을 원격조종기(400)로 피드백하는 단계를 포함한다.The remote control method of the mobile robot by the POS rendering according to the second embodiment of the present invention includes a step of receiving the control signal transmitted from the
도 2(a) 내지 도 2(c)는 본 발명의 제2실시예에 따른 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법에서 장애물의 크기를 반영하기 위한 면적을 도시한 도면이다.2 (a) to 2 (c) are diagrams showing areas for reflecting obstacle sizes in a remote control method of a mobile robot by force rendering according to a second embodiment of the present invention.
전술한 바와 같이, 장애물폭요소(W)를 고려하여 반력을 결정할 수도 있지만, 장애물(500)과 로봇본체(100) 사이의 거리에 해당되는 필수거리요소(d)를 반영하여 형성되는 면적에 의해 반력이 결정될 수도 있는데, 이 경우, 장애물(500)과 로봇본체(100) 사이의 거리에 해당되는 필수거리요소(d)는 감지유닛(200)에 의해 측정될 수 있다.As described above, the reaction force can be determined in consideration of the obstacle width element W. However, the reaction force can be determined by the area formed by reflecting the essential distance element d corresponding to the distance between the
여기서, 장애물(500)과 로봇본체(100) 사이의 거리에 해당되는 필수거리요소(d)를 반영하여 형성되는 면적은, 필수거리요소(d)와, 장애물폭요소(W)를 포함하여 고려되는 면적으로 마련될 수 있으며, 상기 면적에 대응되는 반력이 원격조종기(400)로 피드백될 수 있다.Here, the area formed by reflecting the essential distance element d corresponding to the distance between the
그리고, 상기 면적의 경우 장애물폭요소(W)를 포함하므로, 복수의 장애물(500)의 폭이 서로 다른 경우 장애물폭요소(W)가 고려되는 면적 역시 다르며, 피드백되는 반력도 서로 상이하게 된다.Since the area includes the obstacle width element W, when the widths of the plurality of
이에 의해, 원격조종기(400)를 통해 사용자에게 피드백되는 반력에는 장애물(500)의 크기가 고려될 수 있으므로, 로봇본체(100) 조작의 정확성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As a result, the reaction force fed back to the user through the
한편, 장애물(500)과 로봇본체(100) 사이의 거리에 해당되는 필수거리요소(d)와, 장애물폭요소(W)를 고려하여 형성되는 면적은 다양할 수 있는데, 예를 들어, 장애물(500)과 로봇본체(100) 사이의 면적, 즉, 필수거리요소(d)와, 장애물폭요소(W)에 의해 형성되는 제1 면적(도 2(a)에서 L부분의 면적)으로 마련될 수 있다.An area formed in consideration of the essential distance element d and the obstacle width element W corresponding to the distance between the
다만, 도 2(a)의 L부분의 면적과 관련하여, 로봇본체(100)가 장애물(500)에 가깝게 접근할수록 L부분의 면적의 크기가 감소하게 되는데, 여기서, 필수거리요소(d)를 반영하여 형성되는 면적이 도 2(a)의 L부분의 면적으로 마련된다면, 원격조종기(400)로 피드백되는 반력은 도 2(a)의 L부분의 면적의 크기에 반비례하도록 결정될 수 있다.2 (a), as the robot
그리고, 필수거리요소(d)를 반영하여 형성되는 제3 면적은 도 2(a)의 M부분의 면적으로 마련될 수 있다. 여기서, M부분의 면적은, 감지유닛(200)이 장애물(500)을 감지할 수 있는 최대거리에 해당되는 장애물최대감지거리요소(R) 및 필수거리요소(d)의 차이와, 장애물폭요소(W)와, 장애물폭요소(W)에 대응되는 대응폭요소(W')에 의해 이루어지도록 마련될 수 있다.The third area formed by reflecting the essential distance element (d) may be provided as the area of the M portion in Fig. 2 (a). Here, the area of the M portion is determined by the difference between the obstacle maximum sensing distance element R and the essential distance element d corresponding to the maximum distance at which the
즉, 도 2(a)의 M부분의 면적은, 감지유닛(200)이 장애물(500)을 감지할 수 있는 최대거리에 해당되는 장애물최대감지거리요소(R)와, 장애물폭요소(W)에 대응되는 대응폭요소(W')에 의해 형성되는 제2 면적(도 2(b)의 N부분의 면적)으로부터, 필수거리요소(d)와, 장애물폭요소(W)에 의해 형성되는 제1 면적(도 2(c)의 L부분의 면적)을 뺀 값으로 구해질 수 있다.That is, the area of the M portion in FIG. 2 (a) corresponds to an obstacle maximum sensing distance element R corresponding to the maximum distance at which the
그리고, 도 2(a) 및 도 2(b)를 참조하면, 대응폭요소(W')는 장애물폭요소(W)에 대응되며, 장애물최대감지거리요소(R)의 최대감지거리에서 형성되도록 마련될 수 있다. 2 (a) and 2 (b), the corresponding width element W 'corresponds to the obstacle width element W and is formed so as to be formed at the maximum sensing distance of the obstacle maximum sensing distance element R .
여기서, 도 2(b)의 N부분의 면적은 아래와 같은 식의 전개방식에 의해 구해질 수 있다.Here, the area of the N portion in FIG. 2 (b) can be obtained by the expansion method of the following expression.
도 2(b)를 참조하면, R1*cos(θ1+θ2+θ3)=R*cos(θ2+θ3)=R2*cos(θ3)이고, θ=θ2+θ3이므로, 2 (b), R1 * cos (? 1 +? 2 +? 3) = R * cos (? 2 +? 3) = R2 * cos?
N부분의 면적 = 1/2*R1*cos(θ1+θ2+θ3)*(W'+x') - 1/2*R2*cos(θ3)*x'The area of the N portion is 1/2 * R1 * cos (? 1 +? 2 +? 3) * (W '+ x') -
= 1/2*R*cos(θ2+θ3)*(W'+x') - 1/2*R*cos(θ2+θ3)*x' X * R * cos (? 2 +? 3) * (W '+ x') - 1 /
= 1/2*R*cos(θ2+θ3)*(W') = 1/2 * R * cos (? 2 +? 3) * (W ')
= 1/2*R*cos(θ)*(W')이다. = 1/2 * R * cos ([theta]) * (W ').
그리고, 도 2(c)의 L부분의 면적은 아래와 같은 식의 전개방식에 의해 구해질 수 있다.The area of the L portion in Fig. 2 (c) can be obtained by a developing method of the following expression.
도 2(c)를 참조하면, d1*cos(θ1+θ2+θ3)=d*cos(θ2+θ3)=d2*cos(θ3)이고, θ=θ2+θ3이므로, 2 (c), since d1 * cos (? 1 +? 2 +? 3) = d * cos (? 2 +? 3) = d2 * cos?
L부분의 면적 = 1/2*d1*cos(θ1+θ2+θ3)*(W+x) - 1/2*d2*cos(θ3)*x1/2 * d2 * cos (? 3) * x (1 + 2)
= 1/2*d*cos(θ2+θ3)*(W+x) - 1/2*d*cos(θ2+θ3)*x = 1/2 * d * cos (? 2 +? 3) * (W +
= 1/2*d*cos(θ2+θ3)*(W) = 1/2 * d * cos (? 2 +? 3) * (W)
= 1/2*d*cos(θ)*(W)이다. = 1/2 * d * cos ([theta]) * (W).
여기서, 도 2(a)의 M부분의 면적은 아래와 같은 식의 전개방식에 의해 구해질 수 있다.Here, the area of the M portion in Fig. 2 (a) can be obtained by the expansion method of the following expression.
M부분의 면적 = N부분의 면적 - L부분의 면적Area of M portion = area of N portion - area of L portion
= 1/2*R*cos(θ)*(W') - 1/2*d*cos(θ)*(W) (W) - 1/2 * d * cos (?) * (W)
= 1/2*{R*(W') - d*(W)}*cos(θ)이다. = 1/2 * {R * (W ') - d * (W)} * cos (?).
여기서, 도 2(a)의 M부분의 면적과 관련하여, 로봇본체(100)가 장애물(500)에 가깝게 접근할수록 필수거리요소(d)가 감소하여 M부분의 면적의 크기가 증가하게 되는데, 여기서, 필수거리요소(d)를 반영하여 형성되는 면적이 도 2(a)의 M부분의 면적으로 마련된다면, 원격조종기(400)로 피드백되는 반력은 도 2(a)의 M부분의 면적의 크기에 비례하도록 결정될 수 있다.With respect to the area of the M portion in FIG. 2 (a), as the robot
즉, 로봇본체(100)가 장애물(500)에 가깝게 접근할수록 도 2(a)의 M부분의 면적이 증가하며, 원격조종기(400)로 피드백되는 반력이 도 2(a)의 M부분의 면적 증가에 비례하여 증가하도록 마련될 수 있다.That is, as the robot
여기서, 도 2(a)의 M부분의 면적에는 장애물폭요소(W)가 포함되어 있어서 장애물(500)의 크기에 따라 변화하게 되는 요소인 바, 피드백되는 반력에 장애물(500)의 크기가 반영될 수 있게 된다.Here, the area of the M portion of FIG. 2 (a) includes an obstacle width element W, which changes depending on the size of the
또한, 후술하는 바와 같이, 로봇본체(100)가 장애물(500)에 가깝게 접근할수록 필수거리요소(d)가 감소하는데, 도 2(a)의 M부분의 면적에는 필수거리요소(d)가 포함되어 있어서 피드백되는 반력에 로봇본체(100)와 장애물(500) 사이의 거리가 반영될 수 있게 된다.As described later, the essential distance element d decreases as the
즉, 본 발명의 제2실시예에 따른 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법은, 로봇본체(100)로부터 장애물(500)까지의 거리뿐만 아니라 장애물(500)의 크기까지 반영되어 피드백되는 반력이 결정될 수 있다.That is, the method for remotely controlling the mobile robot by force rendering according to the second embodiment of the present invention is not limited to the distance from the robot
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법에서 장애물의 크기를 반영하기 위한 근사면적을 도시한 도면이다.3 is a view showing an approximate area for reflecting the size of an obstacle in a remote control method of a mobile robot by force rendering according to a second embodiment of the present invention.
장애물최대감지거리요소(R) 및 필수거리요소(d)의 차이와, 장애물폭요소(W)에 대응되는 대응폭요소(W')에 의해 형성되는 면적의 절대적인 크기는 반력을 피드백하는데 있어 반드시 중요한 값에 해당되지는 않으며, 로봇본체(100)가 장애물(500)에 가깝게 접근할수록 상기 면적이 증가 또는 감소하도록 마련된다면 소기의 목적을 달성할 수 있다.The absolute magnitude of the area formed by the difference between the obstacle maximum sensing distance element R and the essential distance element d and the corresponding width element W 'corresponding to the obstacle width element W must And it is possible to achieve a desired object if the area is increased or decreased as the
따라서, 감지유닛(200)이 장애물(500)을 감지할 수 있는 최대거리에 해당되는 장애물최대감지거리요소(R) 및 필수거리요소(d)의 차이와, 장애물폭요소(W)와, 장애물폭요소(W)에 대응되는 대응폭요소(W')에 의해 이루어지는 도 2(a)의 M부분의 면적은, 대응폭요소(W')의 근사값에 의해 구해지는 근사면적인 도 3의 Z부분의 면적을 사용하도록 마련될 수 있다.Therefore, the difference between the obstacle maximum sensing distance element R and the essential distance element d corresponding to the maximum distance at which the
즉, 도 2(a)의 M부분의 면적를 계산하기 위해 필요한 대응폭요소(W')를 장애물폭요소(W)로 근사하여 도 3의 Z부분의 면적을 구하게 된다.That is, the corresponding width element W 'necessary for calculating the area of the M portion in FIG. 2 (a) is approximated by the obstacle width element W to obtain the area of the Z portion in FIG.
여기서, 근사면적인 Z부분의 면적은 아래와 같은 식의 전개방식에 의해 구해질 수 있다.Here, the area of the Z portion, which is an approximate area, can be obtained by a developing method of the following expression.
도 3을 참조하면, h=R*cos(θ)-d*cos(θ)이므로,Referring to FIG. 3, since h = R * cos (?) - d * cos (?),
Z부분의 면적 = 1/2*h*(W)Z area = 1/2 * h * (W)
= 1/2*{R*cos(θ)-d*cos(θ)}*(W) = 1/2 * {R * cos (?) - d * cos (?)} * (W)
= 1/2*(R-d)*(W)*cos(θ)이다. = 1/2 * (R-d) * (W) * cos (?).
여기서, Z부분의 면적은 M부분의 면적에 비해 간단하게 구해질 수 있는데, 이에 의해, 계산의 편리성과 구현상의 간편성이 향상되는 효과가 있다.Here, the area of the Z portion can be obtained simply in comparison with the area of the M portion, thereby improving the convenience of calculation and simplifying implementation.
한편, 전술한 바와 같이, 필수거리요소(d) 및 장애물폭요소(W)를 포함하여 고려되는 면적뿐만 아니라, 상기 면적에 장애물단위높이요소가 고려되는 부피에 대응되도록 반력을 피드백할 수도 있다.On the other hand, as described above, the reaction force may be fed back so as to correspond not only to the considered area including the essential distance element (d) and the obstacle width element (W) but also to the volume in which the obstacle unit height element is considered.
여기서, 상기 면적은 전술한 바와 공통되는 방식에 의해 구해지므로 상세한 설명은 생략하며, 이와 같은 방식으로 구해진 면적에 미리 설정되어진 값에 해당되는 장애물단위높이요소를 곱하여 부피를 구할 수 있다.Here, since the area is obtained by a common method described above, a detailed description thereof will be omitted, and a volume can be obtained by multiplying the area obtained in this manner by an obstacle unit height element corresponding to a preset value.
다만, 상기 부피의 경우, 장애물단위높이요소가 아니라 감지유닛(200)에 의해 감지된 장애물(500)의 높이에 의해 계산될 수도 있다.However, in the case of the volume, it may be calculated not by the obstacle unit height element but by the height of the
한편, 본 발명의 제2실시예에 따른 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법은, 장애물(500)의 크기뿐만 아니라 로봇본체(100)와 장애물(500) 사이의 거리가 모두 반영되는 반력을 원격조종기(400)로 피드백하도록 마련될 수 있다.The method for remotely controlling the mobile robot by force rendering according to the second embodiment of the present invention is a method for remotely controlling the
이에 대해 설명하면, 전술한 바와 같이, 필수거리요소(d) 및 장애물폭요소(W)를 포함하여 고려되는 면적의 경우, 장애물폭요소(W)에 의해 피드백되는 반력에 장애물(500)의 크기가 반영될 수 있다. As described above, in the case of the considered area including the essential distance element d and the obstacle width element W, the size of the
그리고, 로봇본체(100)가 장애물(500)에 가까워지거나 멀어지게 되면 필수거리요소(d)도 변하게 되므로, 필수거리요소(d)의 변화에 의해 피드백되는 반력에 로봇본체(100)와 장애물(500) 사이의 거리가 반영될 수 있다.When the robot
즉, 종래 기술의 경우, 원격조종기로 피드백되는 반력이 로봇본체와 장애물 사이의 거리에 의해서만 결정되었으나, 본 발명의 제2실시예에 따른 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법의 경우, 원격조종기(400)로 피드백되는 반력이 로봇본체(100)와 장애물(500) 사이의 거리와, 장애물(500)의 크기 모두에 의해 결정되므로, 장애물(500)에 대한 정보의 왜곡 또는 과장을 방지하며, 이에 의해, 로봇본체(100) 조작의 정확성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.That is, in the case of the prior art, the reaction force fed back to the remote controller is determined only by the distance between the robot body and the obstacle. However, in the remote control method of the mobile robot by the force rendering according to the second embodiment of the present invention, Since the reaction force fed back to the
한편, 도 2(a)를 참조하면, 제어유닛(300)에 의해 장애물(500)로부터 가상으로 이격되는 가상두께요소(T)가 반영되는 반력을 원격조종기(400)로 피드백하도록 마련될 수 있다.2 (a), the
이에 대해 설명하면, 가상두께요소(T)는 장애물(500)의 단부로부터 로봇본체(100)측으로 가상의 두께가 형성되어 있는 것으로 가정하고 반력을 피드백하는 것인데, 이는, 로봇본체(100)가 장애물(500)에 접촉하는 것을 방지할 수 있도록, 일종의 가상의 안전펜스역할을 하는 것이다.The virtual thickness component T is feedback of the reaction force assuming that a virtual thickness is formed from the end of the
즉, 감지유닛(200)이 장애물(500)을 최초 감지하였을 때 반력이 피드백되기 시작하며 로봇본체(100)가 장애물(500)에 가까워질수록 반력의 크기가 증가하게 된다. That is, when the
여기서, 가상두께요소(T)가 없다면, 로봇본체(100)가 장애물(500)에 접촉했을때 최대의 반력이 피드백되는데, 이 경우, 로봇본체(100)가 이미 장애물(500)에 접촉한 상태이므로 로봇본체(100)의 조작측면에서 바람직하지 않게 된다.When there is no virtual thickness element T, the maximum reaction force is fed back when the
하지만, 가상두께요소(T)가 고려된다면, 장애물(500)로부터 가상두께요소(T)만큼 이격되어 있는 위치에서 최대의 반력이 피드백되는데, 이 경우, 로봇본체(100)와 장애물(500) 사이에는 가상두께요소(T)에 해당하는 간격만큼 거리가 존재하므로, 사용자의 조작에 의해 로봇본체(100)가 장애물(500)을 회피할 수 있게 된다.However, if the virtual thickness component T is considered, the maximum reaction force is fed back from the
여기서, 가상두께요소(T)는 로봇본체(100)의 평균속도 또는 가속도, 로봇본체(100)가 이동하는 환경 등을 고려하여 실험에 의해 결정될 수 있는데, 로봇본체(100)와 가상두께요소(T) 사이의 거리를 기준으로, 가상두께요소(T)가 증가하게 되면 원격조종기(400)로 피드백되는 반력도 감소하게 된다.The virtual thickness component T may be determined experimentally in consideration of the average speed or acceleration of the
즉, 가상두께요소(T)가 증가하게 되면 로봇본체(100)가 가상두께요소(T)로 이동하게 되어도 로봇본체(100)와 장애물(500) 사이에는 가상두께만큼의 거리가 있으므로, 상대적으로 작은 반력이 피드백되더라도 사용자는 로봇본체(100)를 조작하여 장애물(500)을 회피할 수 있게 된다.That is, if the virtual thickness element T increases, even if the
하지만, 가상두께요소(T)가 감소하게 되면 로봇본체(100)가 가상두께요소(T)로 이동하는 경우 로봇본체(100)와 장애물(500) 사이의 거리가 장애물(500)을 회피하기에 충분하지 않을 수 있으므로, 사용자가 원격조종기(400)를 조속히 조작하도록 상대적으로 큰 반력을 피드백하게 된다.However, if the virtual thickness element T decreases, the distance between the
한편, 장애물(500)이 감지되어 원격조종기(400)로 피드백되는 반력은, 아래 식에 의해 산출될 수 있다.On the other hand, the reaction force that the
여기서, 은 원격조종기(400)로 피드백되는 반력이고, 는 가상질량이며, 는 로봇본체(100)의 가속도이고, 는 힘의 밀도함수이며, 는 부피이고, 는 면적이며, 는 장애물단위높이요소를 의미한다.here, Is a reaction force fed back to the
이에 대해 설명하면, 피드백되는 힘 은, 장애물(500)의 폭에 해당되는 장애물폭요소(W)와 필수거리요소(d)에 의해 형성되는 가상질량 와, 로봇본체(100)의 가속도 의 곱의 형태로 표현될 수 있다.Describing this, the feedback force Which is formed by the obstacle width element W corresponding to the width of the
여기서, 질량은 밀도와 부피의 곱의 형태로 표현되므로, 가상질량 는 힘의 밀도함수와, 부피의 곱의 형태로 나타내어진다. Here, since the mass is expressed in the form of the product of the density and the volume, Density function of force And volume Of the product.
그리고, 부피는, 장애물(500)과 로봇본체(100) 사이의 거리에 해당되는 필수거리요소(d)를 반영하여 형성되는 면적과 장애물단위높이요소인 의 곱의 형태로 표현될 수 있다.Then, Is formed by reflecting the essential distance element (d) corresponding to the distance between the obstacle (500) and the robot main body (100) And the obstacle unit height In the form of a product.
여기서, 상기 면적과 장애물단위높이요소 는 전술한 바에 의해 구해질 수 있다.Here, And the obstacle unit height element Can be obtained as described above.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법에서 장애물폭요소에 따라 장애물과 로봇본체 사이의 거리에 따른 가상질량의 상호관계그래프를 도시한 도면이다.FIG. 4 is a graph showing a correlation graph of virtual masses according to the distance between the obstacle and the robot body according to the obstacle width factor in the remote control method of the mobile robot by the force rendering according to the second embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 로봇본체(100)와 장애물(500) 사이의 거리인 필수거리요소(d)의 임의의 값에서, 장애물폭요소(W)가 증가하는 경우 가상질량 는 증가하게 되므로, 원격조종기(400)로 피드백되는 반력도 증가하게 된다.4, at an arbitrary value of the essential distance element d, which is the distance between the robot
그리고, 상기 식에서 원격조종기(400)로 피드백되는 반력은 가상질량 와 로봇본체(100)의 가속도 의 곱의 형태로 나타내어지므로, 반력은 장애물폭요소(W)와 필수거리요소(d)뿐만 아니라 로봇본체(100)의 가속도 역시 반영되어 결정되도록 마련될 수 있다.In this case, the reaction force fed back to the
한편, 힘의 밀도함수는 아래 식에 의해 산출될 수 있다.On the other hand, Can be calculated by the following equation.
여기서, R은 감지유닛(200)의 장애물최대감지거리요소로 미리 설정된 값이고, d는 필수거리요소이며, T는 가상두께요소이고, 는 로봇본체(100)와 장애물(500) 사이의 거리에 따라 피드백되는 반력의 변화를 결정하는 파라미터를 의미한다.Here, R is a preset value as an obstacle maximum sensing distance element of the
도 5(a)는 본 발명의 제2실시예에 따른 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법에서 가상두께요소에 따라 장애물과 로봇본체 사이의 거리에 따른 힘의 밀도함수의 상호관계그래프를 도시한 도면이고, 도 5(b)는 본 발명의 제2실시예에 따른 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법에서 반력의 변화를 결정하는 파라미터에 따라 장애물과 로봇본체 사이의 거리에 따른 힘의 밀도함수의 상호관계그래프를 도시한 도면이다.5A is a graph showing a correlation graph of the density function of the force according to the distance between the obstacle and the robot body according to the virtual thickness factor in the remote control method of the mobile robot by the force rendering according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 (b) is a graph showing the relationship between the distance between the obstacle and the robot body according to the parameters for determining the change of the reaction force in the remote control method of the mobile robot by the force rendering according to the second embodiment of the present invention Density function in the case of the first embodiment of the present invention.
힘의 밀도함수에 관한 상기 식과, 도 5(a) 및 도 5(b)를 참조하면, 로봇본체(100)와 장애물(500) 사이의 거리(d)가 감소하게 되는 경우 힘의 밀도함수 는 증가하게 된다. 즉, 로봇본체(100)가 장애물(500)에 가까워지게 되면 힘의 밀도함수가 증가하므로 원격조종기(400)로 피드백되는 반력 역시 증가하게 된다.5 (a) and 5 (b), when the distance d between the robot
그리고, 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 로봇본체(100)와 장애물(500) 사이의 거리인 필수거리요소(d)의 임의의 값에서, 가상두께요소(T)가 증가하는 경우 힘의 밀도함수 는 감소하게 된다. 5 (a), at an arbitrary value of the essential distance element d, which is the distance between the robot
즉, 가상두께요소(T)가 큰 값을 가질수록 가상의 안전펜스역할을 잘 수행할 수 있으므로, 힘의 밀도함수 가 감소하여 피드백되는 반력이 감소되더라도 무방하다.That is, as the virtual thickness element T has a large value, it can perform the virtual safety fence well, so that the density function of the force And the feedback force to be fed back may be reduced.
또한, 로봇본체(100)와 장애물(500) 사이의 거리인 필수거리요소(d)의 임의의 값에서, 가상두께요소(T)가 감소하는 경우 힘의 밀도함수 는 증가하게 된다. In addition, at any value of the essential distance element d, which is the distance between the
즉, 가상두께요소(T)가 작은 값을 가질수록 가상의 안전펜스역할 수행이 충분하지 않을 수 있으므로, 힘의 밀도함수 가 증가하여 피드백되는 반력도 증가하도록 마련될 수 있다.That is, as the virtual thickness element (T) has a smaller value, it may not be sufficient to perform a virtual safety fence role, And the feedback force to be fed back also increases.
한편, 는 로봇본체(100)와 장애물(500) 사이의 거리에 따라 피드백되는 반력의 변화를 결정하는 파라미터이며, 실험적으로 그 값이 결정될 수 있다. Meanwhile, Is a parameter for determining a change in the reaction force that is fed back depending on the distance between the robot
여기서, 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 로봇본체(100)와 장애물(500) 사이의 거리인 필수거리요소(d)의 임의의 값에서, 파라미터값이 증가하게 되면 피드백되는 반력이 감소하게 되고, 파라미터값이 감소하게 되면 반력이 증가하게 된다.Here, as shown in Fig. 5 (b), at any value of the essential distance element d, which is the distance between the robot
즉, 로봇본체(100)가 상대적으로 위험한 장애물(500)이 배치되어 있는 환경에서 이동하는 경우 파라미터의 크기를 줄여 로봇본체(100)와 장애물(500) 사이의 거리에 따라 피드백되는 반력이 증가하도록 조정될 수 있다.That is, when the robot
한편, 상기 힘의 밀도함수는 아래의 조건을 만족하도록 마련될 수 있다.On the other hand, the density function of the force may be provided so as to satisfy the following condition.
즉, 전술한 힘의 밀도함수는 T < d < R(이하 1번 조건이라 함)과, (이하, 2번 조건이라 함)을 모두 만족하도록 마련될 수 있다.That is, the density function of the above-mentioned force is expressed by T <d <R (hereinafter referred to as 1 st condition) (Hereinafter referred to as " second condition ").
여기서, 은 로봇본체(100) 진행방향의 단위벡터이고, 은 로봇본체(100)로부터 장애물(500)의 일측단부에 대한 거리벡터이며, 는 로봇본체(100)로부터 장애물(500)의 타측단부에 대한 거리벡터이고, 는 로봇본체(100)로부터 장애물(500)로 향하는 거리벡터를 의미한다.here, Is a unit vector of the traveling direction of the
우선, 1번 조건에 대해 설명하면, 전술한 바와 같이, 가상두께요소(T)는 가상의 안전펜스역할을 수행하므로, 장애물(500)과 로봇본체(100) 사이의 거리에 해당되는 필수거리요소(d)는 가상두께요소(T)보다 큰 값을 가지도록 마련된다.As described above, since the virtual thickness element T serves as a virtual safety fence, the required distance element (distance) between the
만약, 필수거리요소(d)가 가상두께요소(T)보다 작은 값을 가진다면 로봇본체(100)는 이미 가상두께요소(T)를 넘어버린 것이므로, 가상두께요소(T)의 가상의 안전펜스역할을 기대할 수 없게 된다.If the essential distance element d has a value smaller than the virtual thickness element T, the
그리고, 전술한 바와 같이, 필수거리요소(d)를 반영하여 형성되는 면적에서 근사면적은 1/2*(R-d)*(W)*cos(θ)로 구해질 수 있는데, R-d는 '0'보다 큰 값, 즉, R-d>0을 만족하므로, R>d 역시 만족하게 된다.As described above, the approximate area of the area formed by reflecting the essential distance element d can be obtained as 1/2 * (Rd) * (W) * cos (?), I.e., Rd > 0, R > d is also satisfied.
도 6(a) 및 도 6(b)는 각각 본 발명의 제2실시예에 따른 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법에서 로봇본체(100)가 장애물이 위치하고 있는 방향으로 향하는 경우와 그렇지 않은 경우를 도시한 도면이다.6A and 6B are diagrams for explaining the case where the
도 6(a) 및 도 6(b)를 참조하여 2번 조건에 대해 설명하면, 2번 조건의 경우 로봇본체(100)가 장애물(500)이 위치하고 있는 방향을 향해 진행하고 있을 때 반력이 피드백되며, 로봇본체(100)가 장애물(500)이 위치하고 있는 방향과 다른 방향을 향해 진행하고 있을 때는 반력이 피드백되지 않기 위한 조건이다.Referring to FIG. 6A and FIG. 6B, the second condition will be described. In the case of the second condition, when the
즉, 도 6(a)에서와 같이, 로봇본체(100)가 방향, 즉, 방향으로 진행하여 방향과 방향이 일치하는 경우, 로봇본체(100)의 진행방향에는 장애물(500)이 위치하게 된다. 그리고, 이 경우, 벡터의 곱에 해당되는 2번 조건, 즉,이 만족될 수 있게 된다.That is, as shown in Fig. 6 (a), when the robot
하지만, 도 6(b)에서와 같이, 로봇본체(100)가 방향, 즉, 방향과 다른 방향으로 진행하여 방향과 방향이 일치하지 않는 경우, 로봇본체(100)의 진행방향에는 장애물(500)이 위치하지 않게 된다. However, as shown in Fig. 6 (b), when the robot
그리고, 이 경우, 벡터의 곱에 해당되는 2번 조건, 즉,이 만족되지 않게 된다.In this case, the second condition corresponding to the product of the vector, that is, Is not satisfied.
결국, 2번 조건인을 만족하게 되면 로봇본체(100)는 장애물(500)을 향해 진행하는 것이 되며, 이 경우에만, 반력을 피드백하도록 마련될 수 있다.As a result, The
이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법의 작용 및 효과에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation and effects of the remote control method of the mobile robot by the POS rendering according to the second embodiment of the present invention will be described.
우선, 모바일 로봇은 원격조종기(400)에서 발신된 조종신호를 수신하여 그 조종신호에 대응되게 동작한다. First, the mobile robot receives a steering signal transmitted from the
그리고, 로봇본체(100)에 설치된 감지유닛(200)이 장애물(500)을 감지하게 되면, 장애물(500)의 크기뿐만 아니라, 로봇본체(100)와 장애물(500) 사이의 거리를 반영하여 원격조종기(400)로 반력을 피드백할 수 있게 된다.When the
여기서, 원격조종기(400)로 피드백되는 반력에 장애물(500)의 크기를 반영하기 위해, 장애물폭요소(W)가 고려될 수 있다. 또는, 장애물(500)과 로봇본체(100) 사이의 거리에 해당되는 필수거리요소(d)를 반영하여 형성되는 면적이 고려될 수도 있다. 그리고, 상기 면적에 장애물단위높이요소가 곱해지는 부피가 고려될 수도 있다.Here, in order to reflect the size of the
한편, 로봇본체(100)가 장애물(500)에 접촉하는 것을 방지할 수 있도록, 일종의 가상의 안전펜스역할을 하는 가상두께요소(T)가 반영되는 반력을 원격조종기(400)로 피드백하도록 마련될 수 있다.In order to prevent the robot
전술한 바에 따라, 원격조종기(400)를 통해 로봇본체(100)의 자율 주행시 장애물(500)이 감지되는 경우 장애물(500)의 크기를 반영하는 반력이 원격조종기(400)로 피드백되어 장애물(500)에 대한 정보의 왜곡 또는 과장을 방지하며, 이에 의해, 로봇본체(100) 조작의 정확성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.When an
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.
100 : 로봇본체 200 : 감지유닛
300 : 제어유닛 400 : 원격조종기
500 : 장애물 600 : 수신유닛100: robot body 200: sensing unit
300: control unit 400: remote controller
500: obstacle 600: receiving unit
Claims (8)
(b) 상기 로봇본체에서 수신된 상기 조종신호에 따라 이동 중 상기 로봇본체에 설치된 감지유닛에 의해 장애물을 감지하는 단계; 및
(c) 상기 감지유닛에 의해 장애물이 감지되는 경우, 제어유닛에 의해 상기 장애물의 크기 및 상기 로봇 본체와 상기 장애물 사이의 거리가 반영되는 반력을 상기 원격조종기로 피드백하는 단계를 포함하며,
상기 (c)단계는,
상기 감지유닛에 의해 감지되는 상기 장애물의 폭에 해당되는 장애물폭요소의 길이와 상기 감지유닛과 상기 장애물의 좌, 우측 가장자리까지의 거리가 이루는 제1 면적의 크기에 반비례하게 상기 반력의 크기를 결정하는 단계를 포함하는 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법.(a) receiving a control signal transmitted from a remote controller at a robot body;
(b) detecting an obstacle by a sensing unit installed on the robot body during movement according to the steering signal received from the robot body; And
(c) feedback by the control unit, to the remote controller, a reaction force reflecting the size of the obstacle and the distance between the robot body and the obstacle when the obstacle is detected by the sensing unit,
The step (c)
The size of the reaction force is determined in inverse proportion to the length of the obstacle width element corresponding to the width of the obstacle detected by the sensing unit and the size of the first area formed by the distance from the sensing unit and the left and right edges of the obstacle And performing a force rendering operation on the mobile robot.
상기 (c)단계는,
상기 장애물로부터 가상으로 이격되는 가상두께요소가 반영되는 반력을 상기 원격조종기로 피드백하는 단계를 더 포함하는 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법.The method according to claim 1,
The step (c)
Further comprising the step of feeding back a reaction force reflecting a virtual thickness element that is virtually separated from the obstacle to the remote controller.
상기 (c) 단계는,
상기 면적에 상기 장애물의 단위높이에 해당되는 장애물단위높이요소의 높이를 곱한 부피의 크기에 반비례하게 상기 반력의 크기를 결정하는 단계를 더 포함하는 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법.The method according to claim 1,
The step (c)
Further comprising the step of determining the magnitude of the reaction force in inverse proportion to the volume of the area multiplied by the height of the obstacle unit height element corresponding to the unit height of the obstacle.
(b) 상기 로봇본체에서 수신된 상기 조종신호에 따라 이동 중 상기 로봇본체에 설치된 감지유닛에 의해 장애물을 감지하는 단계; 및
(c) 상기 감지유닛에 의해 장애물이 감지되는 경우, 제어유닛에 의해 상기 장애물의 크기 및 상기 로봇 본체와 상기 장애물 사이의 거리가 반영되는 반력을 상기 원격조종기로 피드백하는 단계를 포함하며,
상기 (c)단계는,
상기 감지유닛에 의해 감지되는 상기 장애물의 폭에 해당되는 장애물폭요소의 길이와 상기 감지유닛과 상기 장애물의 좌, 우측 가장자리까지의 거리가 이루는 제1 면적의 크기를 상기 감지유닛에서 상기 장애물의 가장자리를 지나 상기 감지유닛이 장애물을 감지할 수 있는 최대거리에 해당되는 장애물최대감지거리요소 방향으로 연장한 선과 상기 장애물폭요소를 상기 장애물최대감지거리요소 방향으로 평행이동시킨 대응폭요소가 이루는 제2 면적에서 뺀 제3 면적의 크기에 비례하게 상기 반력의 크기를 결정하는 단계를 포함하는 포스 렌더링에 의한 모바일 로봇의 원격 제어 방법. (a) receiving a control signal transmitted from a remote controller at a robot body;
(b) detecting an obstacle by a sensing unit installed on the robot body during movement according to the steering signal received from the robot body; And
(c) feedback by the control unit, to the remote controller, a reaction force reflecting the size of the obstacle and the distance between the robot body and the obstacle when the obstacle is detected by the sensing unit,
The step (c)
Wherein a size of a first area formed by a length of an obstacle width element corresponding to a width of the obstacle detected by the sensing unit and a distance between the sensing unit and the left and right edges of the obstacle, A line extending in the direction of the obstacle maximum sensing distance element corresponding to a maximum distance at which the sensing unit can sense the obstacle and a line extending in the direction of the obstacle maximum sensing distance element, And determining the magnitude of the reaction force in proportion to the size of the third area minus the area of the mobile robot.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
KR1020140087011A KR101625825B1 (en) | 2014-07-10 | 2014-07-10 | Method for remote control of mobile robot using force rendering and mobile robot |
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KR1020140087011A KR101625825B1 (en) | 2014-07-10 | 2014-07-10 | Method for remote control of mobile robot using force rendering and mobile robot |
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KR20160007064A KR20160007064A (en) | 2016-01-20 |
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KR1020140087011A KR101625825B1 (en) | 2014-07-10 | 2014-07-10 | Method for remote control of mobile robot using force rendering and mobile robot |
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KR100952893B1 (en) | 2008-05-21 | 2010-04-16 | 성균관대학교산학협력단 | Mobile robot conrolling system using a racing wheel and method thereof |
-
2014
- 2014-07-10 KR KR1020140087011A patent/KR101625825B1/en active IP Right Grant
Non-Patent Citations (1)
Title |
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한국지능시스템학회 논문지 2009, Vol. 19, No. 4, 451페이지-456페이지(가상임피던스를 이용한 원격 이동로봇의 장애물회피, 진태석) |
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KR20160007064A (en) | 2016-01-20 |
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