KR101757714B1 - 수중 매니퓰레이터의 그림자 이미지 정보를 활용한 매니퓰레이터의 충돌방지장치 - Google Patents

수중 매니퓰레이터의 그림자 이미지 정보를 활용한 매니퓰레이터의 충돌방지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은,
무인 잠수정의 앞쪽에 장착되어 있는 매니퓰레이터;
상기 무인 잠수정의 앞쪽 중앙 상단부에 장착되어 앞쪽을 비추는 라이트;
상기 무인 잠수정의 앞쪽 상단부 양쪽에 장착되어 수중 매니퓰레이터 및 수중 매니퓰레이터의 그림자를 각각 촬영하는 제1, 제2 카메라; 및
상기 제1, 제2 카메라로부터 각각 제공되는 수중 매니퓰레이터의 영상 정보 및 수중 매니퓰레이터의 그림자 이미지 정보로부터 상기 수중 매니퓰레이터와 상기 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리를 도출하여 도출된 거리가 설정 거리 이하인 경우 설정된 제어수단을 통해 상기 무인 잠수정이 자세를 바로잡도록 하여 상기 수중 매니퓰레이터와 상기 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리를 안전하게 유지하도록 하는 충돌방지 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수중 매니퓰레이터의 그림자 이미지 정보를 활용한 매니퓰레이터의 충돌방지장치{Collision Protection Apparatus of Manipulator Using Shadow Image Information of Underwater Manipulator}
본 발명은 수중 매니퓰레이터의 그림자 이미지 정보를 활용한 매니퓰레이터의 충돌방지장치에 관한 것이다.
일반적으로 수중에서 이루어지는 무인 잠수정의 작업은 육상 작업에 비하여 제약 조건을 많이 가진다. 수중에서는 육상보다 시계 확보가 어렵고 움직임에 대한 유체 저항력이 크기 때문에 무인 잠수정이 환경 변화를 빠르게 인지하고 민첩하게 반응하지 못하는 경우가 빈번하다. 그리고 수중 장비들은 일반적으로 육상의 동일 장비에 비하여 고가이기 때문에 충돌에 의한 기구 파손은 큰 비용을 발생시킨다.
무인 잠수정에 장착된 매니퓰레이터의 위치 인식 후에 지형지물과의 거리 계산을 위한 기술은 여러 연구자들에 의해 연구되고 있다. 종래에는 추가적인 센서들을 부착하여 그에 적합한 기술을 사용했는데, 추가되는 센서들이 많아질수록 알고리즘은 복잡해진다.
카메라 하나를 사용하는 경우 비전 인식에 의한 거리 계산은 거의 불가능하다. 소나를 이용하여 거리를 추정하는 방법 또한 획득한 데이터로부터 정확하게 그 대상을 파악하기 힘들다.
이와 관련된 선행기술문헌 정보: 등록특허공보 제10-0938479호(공고일자 2010년01월25일) "복합형 심해무인잠수정 시스템"
본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 무인 잠수정의 앞쪽 상부 양쪽에 장착된 제1, 제2 카메라로 촬영한 수중 매니퓰레이터 및 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자를 이용하여 수중 매니퓰레이터 및 주변 장애물을 인식해서 수중 매니퓰레이터와 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리를 안전하게 유지하도록 함으로써 수중 매니퓰레이터가 바닥 또는 주변 장애물과 충돌하는 것이 방지되어 무인 잠수정이 안전하게 유영하도록 하기 위한 수중 매니퓰레이터의 그림자 이미지 정보를 활용한 매니퓰레이터의 충돌방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 일 형태에 따르면,
무인 잠수정의 앞쪽에 장착되어 있는 매니퓰레이터;
상기 무인 잠수정의 앞쪽 중앙 상단부에 장착되어 앞쪽을 비추는 라이트;
상기 무인 잠수정의 앞쪽 상단부 양쪽에 장착되어 수중 매니퓰레이터 및 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자를 각각 촬영하는 제1, 제2 카메라; 및
상기 제1, 제2 카메라로부터 각각 제공되는 수중 매니퓰레이터의 영상 정보 및 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 이미지 정보로부터 상기 수중 매니퓰레이터와 상기 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리를 도출하여 도출된 거리가 설정 거리 이하인 경우 설정된 제어수단을 통해 상기 무인 잠수정이 자세를 바로잡도록 하여 상기 수중 매니퓰레이터와 상기 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리를 안전하게 유지하도록 하는 충돌방지 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 수중 매니퓰레이터와 상기 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리는 상기 수중 매니퓰레이터와 상기 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리에 따른 상기 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자의 명암도 및 크기 정보로부터 도출하는 것을 특징으로 한다.
상기 충돌방지 제어부는 상기 제1, 제2 카메라로부터 제공되는 수중 매니퓰레이터의 영상 정보 및 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 이미지 정보로부터 상기 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자를 도출하여 영상처리해서 상기 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자의 중앙선을 추출하고 엔코더 정보 저장부에 저장된 매니퓰레이터의 엔코더 정보를 이용하여 상기 수중 매니퓰레이터의 관절에 해당되는 영상 좌표계를 계산하며, 상기 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자의 중앙선과 상기 수중 매니퓰레이터의 관절 영상 좌표계 사이의 최소 거리를 설정하고 상기 수중 매니퓰레이터와 상기 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리가 상기 최소 거리보다 가까워질 경우 설정된 제어수단을 통해 상기 무인 잠수정이 자세를 바로잡도록 하여 상기 수중 매니퓰레이터와 상기 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리를 안전하게 유지하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 충돌방지 제어부는 상기 수중 매니퓰레이터와 상기 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리가 상기 최소 거리보다 가까워질 경우 경보음 발생부를 통해 경보음을 출력하여 조작자가 인식하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 무인 잠수정의 앞쪽 상부 양쪽에 장착된 제1, 제2 카메라(10, 20)로 촬영한 수중 매니퓰레이터 및 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자를 이용하여 수중 매니퓰레이터 및 주변 장애물을 인식해서 수중 매니퓰레이터와 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리를 안전하게 유지하도록 함으로써 수중 매니퓰레이터가 바닥 또는 주변 장애물과 충돌하는 것이 방지되어 무인 잠수정이 안전하게 유영하도록 하기 때문에, 무인 잠수정에 충돌방지를 위해 추가적인 센서를 부착하지 않고도 무인 잠수정 조작자의 부주의로 인해 무인 잠수정의 충돌사고의 위험을 미연에 방지함으로써 무인 잠수정을 안전하게 보호할 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수중 매니퓰레이터의 그림자 이미지 정보를 활용한 매니퓰레이터의 충돌방지장치의 일 실시 예를 나타낸 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 수중 매니퓰레이터의 그림자 이미지 정보를 활용한 매니퓰레이터의 충돌방지장치의 일 실시 예를 나타낸 블록도로, 제1, 제2 카메라(10, 20), 엔코더 정보 저장부(30), 충돌방지 제어부(40) 및 경보음 발생부(50)로 구성된다.
이와 같은 본 발명을 상세히 보면 다음과 같다.
도 1에 있어서, 먼저 매니퓰레이터는 무인 잠수정의 앞쪽에 장착되어 있다.
라이트는 무인 잠수정의 앞쪽 중앙 상단부에 장착되어 앞쪽을 비춘다.
제1, 제2 카메라(10, 20)는 무인 잠수정의 앞쪽 상단부 양쪽에 장착되어 수중 매니퓰레이터 및 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자를 각각 촬영한다.
충돌방지 제어부(40)는 제1, 제2 카메라(10, 20)로부터 각각 제공되는 수중 매니퓰레이터의 영상 정보 및 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 이미지 정보로부터 수중 매니퓰레이터와 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리를 도출하여 도출된 거리가 설정 거리 이하인 경우 설정된 제어수단을 통해 무인 잠수정이 스스로 자세를 바로잡도록 하여 수중 매니퓰레이터와 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리를 안전하게 유지하도록 함으로써 수중 매니퓰레이터가 바닥 또는 주변 장애물과 충돌하는 것이 방지되어 무인 잠수정이 안전하게 유영하도록 한다. 이때 수중 매니퓰레이터와 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리는 수중 매니퓰레이터와 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리에 따른 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자의 명암도 및 크기 정보로부터 도출할 수 있다.
예를 들어, 충돌방지 제어부(40)는 제1, 제2 카메라(10, 20)로부터 제공되는 수중 매니퓰레이터의 영상 정보 및 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 이미지 정보로부터 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자를 도출하여 영상처리해서 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자의 중앙선을 추출한다. 충돌방지 제어부(40)는 엔코더 정보 저장부(30)에 저장된 매니퓰레이터의 엔코더 정보를 이용하여 수중 매니퓰레이터의 관절에 해당되는 영상 좌표계를 계산한다. 충돌방지 제어부(40)는 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자의 중앙선과 수중 매니퓰레이터의 관절 영상 좌표계 사이의 최소 거리를 설정하고 수중 매니퓰레이터와 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리가 이 최소 거리보다 가까워질 경우 경보음 발생부(50)를 통해 경보음을 출력하여 조작자가 인식하도록 하고 설정된 제어수단을 통해 무인 잠수정이 스스로 자세를 바로잡도록 하여 상기 수중 매니퓰레이터와 상기 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리를 안전하게 유지하도록 함으로써 수중 매니퓰레이터의 관절이 바닥에 충돌하는 것을 방지한다.
한편, 상황이 마무리 되거나 수중 매니퓰레이터와 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리가 설정된 기간 동안 최소 거리 이내에 들어오지 않을 경우에는 해당 메모리 확보 및 해당 처리 시간 유지를 위해 해당 메모리에 이전에 쌓인 불필요한 영상 데이터들을 삭제하고 계속 진행한다.
더 나아가 바닥뿐만 아니라 매니퓰레이터의 이동 궤적 중간에 나타나는 장애물 및 작업 지점을 파악하는데 본 발명의 기술을 적용할 수 있다.
이와 같은 본 발명은 무인 잠수정의 앞쪽 상부 양쪽에 장착된 제1, 제2 카메라(10, 20)로 촬영한 수중 매니퓰레이터 및 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자를 이용하여 수중 매니퓰레이터 및 주변 장애물을 인식해서 수중 매니퓰레이터와 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리를 안전하게 유지하도록 함으로써 수중 매니퓰레이터가 바닥 또는 주변 장애물과 충돌하는 것이 방지되어 무인 잠수정이 안전하게 유영하도록 하기 때문에, 무인 잠수정에 충돌방지를 위해 추가적인 센서를 부착하지 않고도 무인 잠수정 조작자의 부주의로 인해 무인 잠수정의 충돌사고의 위험을 미연에 방지함으로써 무인 잠수정을 안전하게 보호할 수 있게 되는 장점이 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
10, 20: 제1, 제2 카메라
30: 엔코더 정보 저장부
40: 충돌방지 제어부
50: 경보음 발생부

Claims (4)

  1. 무인 잠수정의 앞쪽에 장착되어 있는 매니퓰레이터;
    상기 무인 잠수정의 앞쪽 중앙 상단부에 장착되어 앞쪽을 비추는 라이트;
    상기 무인 잠수정의 앞쪽 상단부 양쪽에 장착되어 수중 매니퓰레이터 및 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자를 각각 촬영하는 제1, 제2 카메라; 및
    상기 제1, 제2 카메라로부터 각각 제공되는 수중 매니퓰레이터의 영상 정보 및 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 이미지 정보로부터 상기 수중 매니퓰레이터와 상기 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리를 도출하여 도출된 거리가 설정 거리 이하인 경우 설정된 제어수단을 통해 상기 무인 잠수정이 자세를 바로잡도록 하여 상기 수중 매니퓰레이터와 상기 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리를 안전하게 유지하도록 하는 충돌방지 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 매니퓰레이터의 그림자 이미지 정보를 활용한 매니퓰레이터의 충돌방지장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수중 매니퓰레이터와 상기 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리는 상기 수중 매니퓰레이터와 상기 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리에 따른 상기 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자의 명암도 및 크기 정보로부터 도출하는 것을 특징으로 하는 수중 매니퓰레이터의 그림자 이미지 정보를 활용한 매니퓰레이터의 충돌방지장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 충돌방지 제어부는 상기 제1, 제2 카메라로부터 제공되는 수중 매니퓰레이터의 영상 정보 및 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 이미지 정보로부터 상기 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자를 도출하여 영상처리해서 상기 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자의 중앙선을 추출하고 엔코더 정보 저장부에 저장된 매니퓰레이터의 엔코더 정보를 이용하여 상기 수중 매니퓰레이터의 관절에 해당되는 영상 좌표계를 계산하며, 상기 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자의 중앙선과 상기 수중 매니퓰레이터의 관절 영상 좌표계 사이의 최소 거리를 설정하고 상기 수중 매니퓰레이터와 상기 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리가 상기 최소 거리보다 가까워질 경우 설정된 제어수단을 통해 상기 무인 잠수정이 자세를 바로잡도록 하여 상기 수중 매니퓰레이터와 상기 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리를 안전하게 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 수중 매니퓰레이터의 그림자 이미지 정보를 활용한 매니퓰레이터의 충돌방지장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 충돌방지 제어부는 상기 수중 매니퓰레이터와 상기 바닥이나 주변 장애물에 비치는 수중 매니퓰레이터의 그림자 간의 거리가 상기 최소 거리보다 가까워질 경우 경보음 발생부를 통해 경보음을 출력하여 조작자가 인식하도록 하는 것을 특징으로 하는 수중 매니퓰레이터의 그림자 이미지 정보를 활용한 매니퓰레이터의 충돌방지장치.
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CN109544872A (zh) * 2018-12-29 2019-03-29 上海应用技术大学 一种机械手安全避障检测与报警系统及其操作方法

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