KR101825094B1 - 파지 동작 계획 방법 및 장치 - Google Patents

파지 동작 계획 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101825094B1
KR101825094B1 KR1020160108116A KR20160108116A KR101825094B1 KR 101825094 B1 KR101825094 B1 KR 101825094B1 KR 1020160108116 A KR1020160108116 A KR 1020160108116A KR 20160108116 A KR20160108116 A KR 20160108116A KR 101825094 B1 KR101825094 B1 KR 101825094B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gripping
posture
motion
node
planning
Prior art date
Application number
KR1020160108116A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170138907A (ko
Inventor
서일홍
권태수
황재평
양명식
유범재
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
재단법인 실감교류인체감응솔루션연구단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단, 재단법인 실감교류인체감응솔루션연구단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Publication of KR20170138907A publication Critical patent/KR20170138907A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101825094B1 publication Critical patent/KR101825094B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/017—Gesture based interaction, e.g. based on a set of recognized hand gestures
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/048—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
    • G06F3/0481—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] based on specific properties of the displayed interaction object or a metaphor-based environment, e.g. interaction with desktop elements like windows or icons, or assisted by a cursor's changing behaviour or appearance
    • G06F3/04815—Interaction with a metaphor-based environment or interaction object displayed as three-dimensional, e.g. changing the user viewpoint with respect to the environment or object

Abstract

대상 물체를 파지하고 있는 상대방의 파지 자세에 따라서 적응적으로 피조종체의 자연스러운 파지 동작을 계획하는 방법 및 장치가 개시된다. 개시된 파지 동작 계획 방법은 대상 물체에 대한 상대방의 파지 자세에 따른 피조종체의 이동 경로 및 파지 자세 정보를 포함하는 모션 그래프를 생성하는 단계; 상기 대상 물체에 대한 사용자의 파지 요청에 따라, 상기 모션 그래프에서 시작 노드를 결정하는 단계; 및 상기 모션 그래프를 이용하여, 상기 시작 노드로부터 상기 대상 물체까지 상기 대상 물체에 대한 상대방의 파지 자세에 대해 적응적으로 상기 피조종체의 파지 동작을 생성하는 단계를 포함한다.

Description

파지 동작 계획 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR PLANNING GRASP MOTION}
본 발명은 파지 동작 계획 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자가 원격 조종하는 로봇 또는 사용자에 대한 아바타 등의 파지 동작을 계획하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
원격 현실 분야에서 피조종체인 로봇 또는 가상 아바타를 통해 원격지의 물건을 잡거나 다른 사람과 상호작용 하기 위해서는, 사용자의 동작에 따라 로봇 또는 아바타가 움직여야 할 뿐만 아니라 상황에 적합한 동작을 수행하여야 한다.
이때, 원격 사용자는 원격 로봇으로부터 송신된 화면을 보고 로봇을 조종하는데, 원근감을 느끼기 힘든 2D 화면만으로는 정확한 상호작용을 하기 어렵다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 사용자가 원격 로봇을 이용하여 상대방이 건네주는 물건(컵)을 파지하는 동작을 취할 때, 로봇이 물건(컵)과 상대방의 손을 함께 잡아 상대방의 손을 다치게 할 수도 있다.
그리고 이는 사용자가 아바타를 이용하여 물건을 잡는 경우에도 동일하게 발생하는 문제이다. 가상 현실 세계가 현실 세계를 그대로 반영하지 못하며 가상 현실 세계와 현실 세계에 차이가 존재하기 때문이다. 예를 들어, 현실 세계의 사용자가 가상 현실 세계에서 상대방이 존재하는 공을 잡는 동작을 취할 경우에, 현실 세계의 사용자는 가상 현실 세계에 존재하는 상대방의 손을 실제로 느낄 수 없으므로, 아바타의 손이 가상 현실 세계의 공을 뚫고 들어가거나 상대방의 손과 충돌하는 상황이 발생할 수 있다.
따라서, 상대방이 물건을 파지하고 있는 상태에서, 피조종체가 물건을 파지할 때, 상대방과 충돌이 일어나지 않도록 피조종체의 자연스러운 파지 동작을 계획하고 생성하는 방법에 대한 연구가 필요하다.
관련 선행문헌으로 대한민국 공개특허 제2013-0017123호가 있다.
본 발명은 사용자가 원격 조종하는 로봇 또는 사용자에 대한 아바타 등의 파지 동작을 계획하는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
특히 본 발명은 대상 물체를 파지하고 있는 상대방의 파지 자세에 따라서 적응적으로 피조종체의 자연스러운 파지 동작을 계획하는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 대상 물체에 대한 상대방의 파지 자세에 따른 피조종체의 이동 경로 및 파지 자세 정보를 포함하는 모션 그래프를 생성하는 단계; 상기 대상 물체에 대한 사용자의 파지 요청에 따라, 상기 모션 그래프에서 시작 노드를 결정하는 단계; 및 상기 모션 그래프를 이용하여, 상기 시작 노드로부터 상기 대상 물체까지 상기 대상 물체에 대한 상대방의 파지 자세에 대해 적응적으로 상기 피조종체의 파지 동작을 생성하는 단계를 포함하는 파지 동작 계획 방법이 제공된다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 노드 및 에지로 이루어진 모션 그래프를 이용하여, 대상 물체를 파지하기 위한 피조종체의 이동 경로를 결정하는 단계; 및 상기 피조종체의 현재 자세와 상기 이동 경로의 타겟 노드에 할당된 레퍼런스 파지 모션 데이터를 이용하여, 상기 피조종체의 다음 자세를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 모션 그래프는 상기 대상 물체에 대한 상대방의 파지 자세에 따른 상기 피조종체의 이동 경로 및 파지 자세 정보를 포함하는 파지 동작 계획 방법이 제공된다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 대상 물체에 대한 상대방의 파지 자세에 따른 피조종체의 이동 경로 및 파지 자세 정보를 포함하는 모션 그래프를 생성하는 모션 그래프 생성부; 노드 및 에지로 이루어진 상기 모션 그래프를 이용하여, 상기 대상 물체를 파지하기 위한 상기 피조종체의 이동 경로를 결정하는 이동 경로 결정부; 및 상기 피조종체의 현재 자세와 상기 이동 경로의 타겟 노드에 할당된 레퍼런스 파지 모션 데이터를 이용하여, 상기 피조종체의 다음 자세를 결정하는 자세 결정부를 포함하는 파지 동작 계획 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 상대방의 파지 자세에 따라 적응적으로 피조종체의 파지 자세를 계획함으로써, 피조종체와 상대방의 손의 충돌을 방지하고 피조종체의 자연스러운 파지 동작을 생성할 수 있다.
도 1은 사용자가 원격 로봇을 이용하여 상대방이 건네주는 물건을 파지하는 동작을 취하는 상황을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 파지 동작 계획 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 파지 동작 계획 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 모션 그래프를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 파지 동작 계획 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 피조종체의 다음 자세 결정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파지 동작 계획 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 파지 동작 계획 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 파지 동작 계획 방법은 대상 물체에 대한 상대방의 파지 자세를 고려하여 피조종체의 파지 동작을 계획한다.
피조종체는 사용자에 의해 원격 조종되는 로봇 또는 사용자에 대한 가상 공간의 아바타일 수 있으며, 본 발명은 이러한 피조종체의 손이 자연스럽게 대상 물체를 파지할 수 있도록 파지 동작을 계획한다. 보다 구체적으로 본 발명은 대방 물체에 대한 상대방의 파지 자세에 따라서 적응적으로 대상 물체에 대한 파지 동작을 계획한다.
도 2에서 우측의 손은 상대방의 손이며, 좌측의 손은 피조종체의 손인데, 본 발명에 따르면, 상대방의 파지 자세에 따라 피조종체의 파지 자세가 달라짐을 알 수 있다. 즉, 상대방의 파지 자세가 변경되는 상황에서 상대방의 파지 자세를 고려하지 않고 피조종체의 파지 동작을 계획할 경우, 피조종체와 상대방의 손이 충돌할 수 있는데, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상대방의 파지 자세에 따라 적응적으로 피조종체의 파지 자세를 계획함으로써, 피조종체와 상대방의 손의 충돌을 방지하고 피조종체의 자연스러운 파지 동작을 생성할 수 있다.
여기서, 계획되는 파지 동작은 파지 자세뿐만 아니라 피조종체 손의 이동 경로를 포함하는 개념일 수 있다. 예컨대, 도 2(a)와 비교하여 도 2(c)의 피조종체는 상대적으로 대상 물체의 하부쪽을 파지하는데, 이 경우 도 2(a)와 도 2(c)의 피조종체는 서로 다른 경로로 대상 물체에 접근하는 것이 보다 자연스럽다. 따라서, 본 발명은 상대방의 파지 자세에 따라서 피조종체의 이동 경로까지 고려함으로써 보다 자연스러운 파지 동작을 계획할 수 있다.
본 발명에 따른 파지 동작 계획 방법은 모션 그래프(motion graph)를 추적하는 피조종체의 파지 동작을 계획한다. 모션 그래프는 노드와 에지로 이루어지며, 대상 물체에 대한 상대방의 파지 자세에 따른 피조종체의 이동 경로 및 파지 자세 정보를 포함한다. 모션 그래프는 도 4에서 보다 상세히 설명된다.
결국 본 발명에 따르면, 상대방의 파지 자세에 따라 적응적으로 피조종체의 파지 자세를 계획함으로써, 피조종체와 상대방의 손의 충돌을 방지하고 피조종체의 자연스러운 파지 동작을 생성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 파지 동작 계획 장치를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 모션 그래프를 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 파지 동작 계획 장치는 모션 그래프 생성부(310), 이동 경로 결정부(320) 및 자세 결정부(330)를 포함한다. 실시예에 따라서 모션 그래프 생성부(310)는 파지 동작 계획 장치는 포함되지 않을 수 있으며, 파지 동작 계획 장치는 외부에서 생성된 모션 그래를 이용할 수 있다.
모션 그래프 생성부(310)는 상대방의 파지 자세에 따른 레퍼런스 파지 모션 데이터를 이용하여, 모션 그래프를 생성한다. 레퍼런스 파지 모션 데이터는 예를 들어 모션 캡쳐를 통해 획득될 수 있으며, 상대방의 파지 자세에 따라 상이한 데이터이다. 레퍼런스 파지 모션 데이터는 상대방의 파지 자세에 따른 피조종체의 이동 경로, 이동시의 손의 자세 및 최종 파지 자세에 대한 데이터를 포함한다. 예를 들어, 도 2에서 설명된 상대방의 파지 자세에 따라서 사용자는 모션 캡쳐 시스템을 이용하여 도 2에 도시된 피조종체의 파지 모션에 대응되는 파지 모션을 미리 취해봄으로써, 서로 다른 레퍼런스 파지 모션 데이터가 획득될 수 있다.
모션 그래프는 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 노드(원점) 및 노드를 연결하는 에지를 포함하며, 노드에는 레퍼런스 파지 모션 데이터가 프레임별로 할당된다. 즉, 도 4에 도시된 노드는 레퍼런스 파지 모션 데이터의 프레임에 대응된다. 도 4에서 제1경로(410)는 도 2(a)의 피조종체의 이동 경로에 대응되며, 제2경로(420)는 도 2(b)의 피조종체의 이동 경로에 대응된다. 제3경로(430)는 도 2(c)의 피조종체의 이동 경로에 대응된다.
도 4(a)와 같이 노드가 결정되고, 복수의 노드를 연결하는 에지는 노드간 거리를 이용하여 도 4(b)와 같이 결정될 수 있는데, 에지 결정 방법은 도 7에서 후술하기로 한다.
다시 도 3으로 돌아와, 이동 경로 결정부(320)는 모션 그래프를 이용하여, 대상 물체를 파지하기 위한 피조종체의 이동 경로를 결정한다. 예를 들어, 상대방의 파지 자세가 도 2(a)와 같은 경우, 이동 경로 결정부(320)는 피조종체의 이동 경로를 제1경로(410)로 결정하고, 상대방의 파지 자세가 도 2(c)와 같이 변경되는 경우, 이동 경로 결정부(320)는 피조종체의 이동 경로를 제3 경로(430)로 변경할 수 있다.
자세 결정부(330)는 피조종체의 현재 자세와 이동 경로의 타겟 노드에 할당된 레퍼런스 파지 모션 데이터를 이용하여, 피조종체의 다음 자세를 결정한다. 그리고 결정된 이동 경로에 대한 파지 자세에 따라 피조종체의 파지 동작을 생성한다.
전술된 바와 같이, 모션 그래프의 노드에는 레퍼런스 파지 자세 데이터가 할당되어 있기 때문에, 자세 결정부(330)는 모션 그래프를 추적하며 레퍼런스 파지 자세 데이터를 이용하여 피조종체의 다음 자세를 결정하고 파지 동작을 생성할 수 있다. 일실시예로서 자세 결정부(330)는 레퍼런스 파지 자세와 동일한 자세가 되도록 피조종체의 동작을 생성할 수 있다.
다만, 노이즈나 상대방의 파지 자세 변경 등으로 인해 레퍼런스 파지 자세를 그대로 추종하여 파지 동작을 생성할 경우 부자연스러운 동작이 생성될 수 있으므로, 자세 결정부(330)는 피조종체의 현재 자세와 이동 경로의 타겟 노드에 할당된 레퍼런스 파지 모션 데이터를 이용하여, 피조종체의 다음 자세를 결정하고 동작을 생성한다.
여기서 타겟 노드는 피조종체의 현재 자세와 가장 유사한 자세 데이터가 할당된 노드이거나 또는 피조종체의 현재 자세 결정의 이용된 노드의 다음 노드일 수 있다. 예를 들어, 피조종체의 이동 경로가 제1경로(410)에서 제3경로(430)로 변경되는 경우 변경되는 시점에서 제3경로(430)의 첫 노드가 타겟 노드가 될 수 있다. 자세 결정부(330)는 제1경로(410)와 제3경로(430) 사이에 정의되지 않은 피조종체의 자세를 피조종체의 현재 자세와 이동 경로의 타겟 노드에 할당된 레퍼런스 파지 모션 데이터를 이용하여, 결정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 파지 동작 계획 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 피조종체의 다음 자세 결정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 파지 동작 계획 장치는 노드 및 에지로 이루어진 모션 그래프를 이용하여, 대상 물체를 파지하기 위한 피조종체의 이동 경로를 결정(S510)한다.
전술된 바와 같이, 모션 그래프의 노드에는 레퍼런스 파지 모션 데이터가 할당되는데, 레퍼런스 파지 모션 데이터는 손목의 위치와 방향(orientation), 손가락의 관절각 데이터를 포함하는 레퍼런스 자세 데이터 및 현재 프레임과 다음 프레임의 레퍼런스 자세 데이터의 차이로 정의되는 레퍼런스 속도 데이터를 포함한다. 모션 그래프의 노드는 손목의 위치로 대표될 수 있다.
한편, 레퍼런스 속도 데이터(
Figure 112016082666874-pat00001
)를 수학식으로 표현하면 [수학식 1]과 같으며, 연산자
Figure 112016082666874-pat00002
는 [수학식 1]과 같이 정의된다.
Figure 112016082666874-pat00003
여기서,
Figure 112016082666874-pat00004
는 레퍼런스 파지 자세 데이터를 나타내며,
Figure 112016082666874-pat00005
는 손목의 위치와 방향을 나타낸다.
Figure 112016082666874-pat00006
는 손가락의 관절각 데이터를 나타내며, j 및 i는 각각 관절각 및 프레임의 인덱스 번호를 나타낸다. 관절각의 차이는 변환 행렬로 표현될 수 있기 때문에 현재 프레임의 손가락 관절각 데이터에 대한 역행렬이 이용될 수 있다.
레퍼런스 파지 자세 데이터는 좌표 변환에 의해 대상 물체의 위치에 따라 변환되며, 따라서 대상 물체의 위치가 변경되더라도 피조종체의 파지 동작이 대상 물체의 위치에 따라 자연스럽게 생성될 수 있다.
파지 동작 계획 장치는 피조종체의 현재 자세와 이동 경로의 타겟 노드에 할당된 레퍼런스 파지 모션 데이터를 이용하여, 피조종체의 다음 자세를 결정(S520)한다. 이 때 이용되는 레퍼런스 파지 모션 데이터는 레퍼런스 속도 데이터일 수 있다.
파지 동작 계획 장치는 일실시예로서, [수학식 2]와 같이, 타겟 노드에 할당된 레퍼런스 속도 데이터를 현재 자세(
Figure 112016082666874-pat00007
)에 반영하여 다음 자세(
Figure 112016082666874-pat00008
)를 결정할 수 있다.
Figure 112016082666874-pat00009
파지 동작 계획 장치는 타겟 노드의 레퍼런스 속도 데이터(
Figure 112016082666874-pat00010
)와 현재 자세의 속도 데이터(
Figure 112016082666874-pat00011
)를 혼합하여 현재 자세에 적용할 수 있다. 여기서, ρ는 가중치이며, 연산자
Figure 112016082666874-pat00012
는 [수학식 2]와 같이 정의된다.
도 6을 참조하여 설명하면, 대상 물체(630)를 파지하기 위한 피조종체의 이동 경로가 제1경로(610)에서 제2경로(620)로 변경되는 경우, 피조종체가 제1노드(611)에서 제2노드(621)로 이동하도록 파지 동작이 계획될 수 있다. 이 경우, 제1노드(611)에 할당된 레퍼런스 파지 모션 데이터에 따라 피조종체의 현재 자세가 결정될 수 있는데, 파지 동작 계획 장치는 제2노드(621)를 타겟 노드로 결정하여 제2노드(621)에 할당된 레퍼런스 파지 모션 데이터 및 피조종체의 현재 자세를 이용하여 피조종체의 다음 자세를 결정할 수 있다. 그리고 파지 동작 계획 장치는 결정된 다음 자세에 따른 피조종체의 동작을 생성하여 제1노드(611)와 제2노드(621) 사이에 삽입함으로써 보다 자연스러운 피조종체의 파지 동작을 생성할 수 있다.
전술된 바와 같이, 파지 동작 계획 장치는 결정된 이동 경로에 대한 파지 자세에 따라서 피조종체의 파지 동작을 생성한다. 이동 경로에 대한 파지 자세는 레퍼런스 파지 자세이거나 또는 단계 S520에서 결정된 다음 자세일 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파지 동작 계획 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 파지 동작 계획 장치는 대상 물체에 대한 상대방의 파지 자세에 따른 피조종체의 이동 경로 및 파지 자세 정보를 포함하는 모션 그래프를 생성(S710)한다. 파지 동작 계획 장치는 이동 경로를 나타내는 복수의 노드를 프레임별로 생성하고, 노드간 거리를 이용하여, 기 설정된 개수 이하의 에지를 생성한다.
기 설정된 개수 이하의 에지는 K-최근접 이웃 알고리즘(K-Nearest Neighbors)을 통해 결정될 수 있으며, 노드 사이의 거리는 [수학식 3]과 같이 계산될 수 있다. 즉, 파지 동작 계획 장치는 노드 사이의 물리적인 거리를 이용하여 에지를 결정하는 것이 아니라, 노드에 할당된 레퍼런스 파지 자세 데이터의 유사도를 이용하여 에지를 결정한다.
Figure 112016082666874-pat00013
여기서,
Figure 112016082666874-pat00014
와
Figure 112016082666874-pat00015
는 각각 i번째와 k번째 노드를 의미하며
Figure 112016082666874-pat00016
이다.
Figure 112016082666874-pat00017
은 각각 손목 자세, 관절 각 및 속도의 가중치를 의미한다.
Figure 112016082666874-pat00018
는 i번째 노드의 손목의 위치와 방향으로 이루어진 6차원 벡터이며,
Figure 112016082666874-pat00019
는 i번째 노드의 j번째 관절의 각도를 의미하는 3차원 벡터이다.
Figure 112016082666874-pat00020
는 i번째 노드에 할당된 레퍼런스 속도 데이터이다.
파지 동작 계획 장치는 대상 물체에 대한 사용자의 파지 요청에 따라, 모션 그래프에서 시작 노드를 결정(S720)하며, 일실시예로서 사용자의 파지 요청시의 피조종체의 자세에 따라 시작 노드를 결정할 수 있다.
예를 들어, 사용자는 피조종체가 손을 움켜쥐는 동작을 취하도록 피조종체를 조종할 수 있으며, 손을 움켜쥐는 동작이 사용자의 파지 요청에 대응되는 동작이 될 수 있다. 그리고, 파지 동작 계획 장치는 이 때, 피조종체의 자세와 유사한 레퍼런스 파지 자세 데이터가 할당된 노드를 시작 노드로 결정할 수 있다. 피조종체의 자세 역시 레퍼런스 파지 자세 데이터와 같은 형태로 표현될 수 있으며, 이 경우 파지 동작 계획 장치는 [수학식 3]을 이용하여 자세의 유사도가 가장 높은 노드를 시작 노드로 결정할 수 있다.
파지 동작 계획 장치는 모션 그래프를 이용하여, 시작 노드로부터 대상 물체까지 대상 물체에 대한 상대방의 파지 자세에 대해 적응적으로 피조종체의 파지 동작을 생성(S730)한다. 파지 동작 계획 장치는 상대방의 파지 자세에 따라서, 모션 그래프의 이동 경로 중 하나를 선택하고, 선택된 이동 경로의 노드에 할당된 레퍼런스 파지 모션 데이터를 추적하는 파지 동작을 생성할 수 있다.
한편, 모션 그래프의 노드에는 상대방의 파지 자세에 따른 최적 경로 정보가 미리 저장될 수 있다. 최적 경로는 최소 비용 경로로서 시작 노드로부터 상기 대상 물체까지 경로 중 최단 경로일 수 있다. 예를 들어, 전술된 바와 같이 선택된 이동 경로가 제1경로에서 제3경로로 변경되는 경우, 파지 동작 계획 장치는 제1경로의 노드에 포함된 최적 경로 정보를 이용하여 피조종체의 이동 경로를 제3경로로 변경할 수 있다. 이 때, 제1경로의 노드에는 상대방의 파지 자세가 도 2(c)와 같이 변경되는 경우 제3경로가 최적 이동 경로임을 나타내는 정보가 저장되어 있을 수 있다.
일실시예로서, 경로의 비용은 하기 [수학식 4]와 같이 정의될 수 있다.
Figure 112016082666874-pat00021
는 i번째 노드의 비용을 나타낸다. 그리고
Figure 112016082666874-pat00022
은 각각 동작의 부드러움 정도, 레퍼런스 파지 모션과의 차이, 목표 파지 자세와의 차이를 의미하며 [수학식 5]와 같이 정의될 수 있다.
Figure 112016082666874-pat00023
Figure 112016082666874-pat00024
여기서,
Figure 112016082666874-pat00025
은 가중치이며,
Figure 112016082666874-pat00026
는 현재 자세이고
Figure 112016082666874-pat00027
는 다음 자세이다. k는 레퍼런스 파지 모션 데이터의 인덱스이며,
Figure 112016082666874-pat00028
는 최종 파지 제사에 대응되는 레퍼런스 파지 모션 데이터를 나타낸다.
앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (15)

  1. 대상 물체에 대한 상대방의 파지 자세에 따른 피조종체의 이동 경로 및 파지 자세 정보를 포함하는 모션 그래프를 생성하는 단계;
    상기 대상 물체에 대한 사용자의 파지 요청에 따라, 상기 모션 그래프에서 시작 노드를 결정하는 단계; 및
    상기 모션 그래프를 이용하여, 상기 시작 노드로부터 상기 대상 물체까지 상기 대상 물체에 대한 상대방의 파지 자세에 대해 적응적으로 상기 대상 물체에 대한 상기 피조종체의 파지 동작을 생성하는 단계
    를 포함하는 파지 동작 계획 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 모션 그래프를 생성하는 단계는
    상기 상대방의 파지 자세에 따른 레퍼런스 파지 모션 데이터를 이용하여, 상기 모션 그래프를 생성하며,
    상기 모션 그래프는, 상기 레퍼런스 파지 모션 데이터가 프레임별로 할당된 복수의 노드 및 상기 노드를 연결하는 에지를 포함하는
    파지 동작 계획 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 모션 그래프를 생성하는 단계는
    상기 이동 경로를 나타내는 복수의 노드를 상기 프레임별로 생성하는 단계; 및
    상기 노드간 거리를 이용하여, 기 설정된 개수 이하의 상기 에지를 생성하는 단계
    를 포함하는 파지 동작 계획 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 피조종체의 파지 동작을 생성하는 단계는
    상기 상대방의 파지 자세에 따라서, 상기 이동 경로 중 하나를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 이동 경로의 노드에 할당된 레퍼런스 파지 모션 데이터를 추적하는 상기 파지 동작을 생성하는 단계
    를 포함하는 파지 동작 계획 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 이동 경로 중 하나를 선택하는 단계는
    상기 노드에 저장된, 상기 상대방의 파지 자세에 따른 이동 경로 정보를 이용하여 이동 경로를 선택하는
    파지 동작 계획 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 레퍼런스 파지 모션 데이터는
    손목의 위치와 방향, 손가락의 관절각 데이터를 포함하는 레퍼런스 자세 데이터; 및
    현재 프레임과 다음 프레임의 레퍼런스 자세 데이터의 차이로 정의되는 레퍼런스 속도 데이터를 포함하며,
    상기 파지 동작을 생성하는 단계는
    상기 피조종체의 현재 자세와, 상기 이동 경로에 포함된 타겟 노드의 레퍼런스 속도 데이터를 이용하여 상기 피조종체의 다음 자세를 생성하는
    파지 동작 계획 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 레퍼런스 파지 모션 데이터는
    상기 대상 물체의 위치에 따라 변환되는
    파지 동작 계획 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 모션 그래프에서 시작 노드를 결정하는 단계는
    상기 사용자의 파지 요청시의 상기 피조종체의 자세에 따라 시작 노드를 결정하는
    파지 동작 계획 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 피조종체는
    상기 사용자가 원격 조종하는 로봇의 손 또는 상기 사용자에 대한 가상 공간의 아바타의 손인
    파지 동작 계획 방법.
  10. 노드 및 에지로 이루어진 모션 그래프를 이용하여, 대상 물체를 파지하기 위한 피조종체의 이동 경로를 결정하는 단계; 및
    상기 피조종체의 현재 자세와 상기 이동 경로의 타겟 노드에 할당된 레퍼런스 파지 모션 데이터를 이용하여, 상기 피조종체의 다음 자세를 결정하는 단계를 포함하며,
    상기 모션 그래프는 상기 대상 물체에 대한 상대방의 파지 자세에 따른 상기 피조종체의 이동 경로 및 파지 자세 정보를 포함하는
    파지 동작 계획 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 레퍼런스 파지 모션 데이터는
    손목의 위치와 방향, 손가락의 관절각 데이터를 포함하는 레퍼런스 자세 데이터; 및
    현재 프레임과 다음 프레임의 레퍼런스 자세 데이터의 차이로 정의되는 레퍼런스 속도 데이터를 포함하며,
    상기 다음 자세를 결정하는 단계는
    상기 피조종체의 현재 자세와, 상기 타겟 노드의 레퍼런스 속도 데이터를 이용하여 상기 다음 자세를 결정하는
    파지 동작 계획 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 결정된 이동 경로에 대한 파지 자세에 따라 상기 피조종체의 파지 동작을 생성하는 단계
    를 더 포함하는 파지 동작 계획 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 피조종체의 이동 경로는
    상기 대상 물체까지의 최소 비용 경로인
    파지 동작 계획 방법.
  14. 대상 물체에 대한 상대방의 파지 자세에 따른 피조종체의 이동 경로 및 파지 자세 정보를 포함하는 모션 그래프를 생성하는 모션 그래프 생성부;
    노드 및 에지로 이루어진 상기 모션 그래프를 이용하여, 상기 대상 물체를 파지하기 위한 상기 피조종체의 이동 경로를 결정하는 이동 경로 결정부; 및
    상기 피조종체의 현재 자세와 상기 이동 경로의 타겟 노드에 할당된 레퍼런스 파지 모션 데이터를 이용하여, 상기 피조종체의 다음 자세를 결정하는 자세 결정부
    를 포함하는 파지 동작 계획 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 자세 결정부는
    상기 결정된 이동 경로에 대한 파지 자세에 따라 상기 피조종체의 파지 동작을 생성하는
    파지 동작 계획 장치.
KR1020160108116A 2016-06-08 2016-08-25 파지 동작 계획 방법 및 장치 KR101825094B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20160070683 2016-06-08
KR1020160070683 2016-06-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170138907A KR20170138907A (ko) 2017-12-18
KR101825094B1 true KR101825094B1 (ko) 2018-02-02

Family

ID=60922823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160108116A KR101825094B1 (ko) 2016-06-08 2016-08-25 파지 동작 계획 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101825094B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7371770B2 (ja) * 2020-05-12 2023-10-31 富士通株式会社 アバター制御プログラム、アバター制御方法および情報処理装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014069251A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 作業部制御装置、作業ロボット、作業部制御方法、および作業部制御プログラム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014069251A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 作業部制御装置、作業ロボット、作業部制御方法、および作業部制御プログラム

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170138907A (ko) 2017-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ehsani et al. Manipulathor: A framework for visual object manipulation
Aristidou et al. Inverse kinematics techniques in computer graphics: A survey
US8855814B2 (en) Robot and control method thereof
Riley et al. Methods for motion generation and interaction with a humanoid robot: Case studies of dancing and catching
Starke et al. Memetic evolution for generic full-body inverse kinematics in robotics and animation
Diankov et al. BiSpace Planning: Concurrent Multi-Space Exploration.
Zordan et al. Mapping optical motion capture data to skeletal motion using a physical model
Feng et al. An example-based motion synthesis technique for locomotion and object manipulation
Zacharias et al. Making planned paths look more human-like in humanoid robot manipulation planning
Riley et al. Robot catching: Towards engaging human-humanoid interaction
Delmerico et al. Spatial computing and intuitive interaction: Bringing mixed reality and robotics together
CN105676642B (zh) 一种六自由度机器人工位布局与运动时间协同优化方法
KR101700377B1 (ko) 아바타 생성을 위한 처리 장치 및 방법
Ishigaki et al. Performance-based control interface for character animation
CN106873767A (zh) 一种虚拟现实应用的运行控制方法和装置
Khansari-Zadeh et al. Learning to play minigolf: A dynamical system-based approach
Yamane 10 controlling a marionette with human motion capture data
JP7035309B2 (ja) マスタスレーブシステム
Kappler et al. Representation of pre-grasp strategies for object manipulation
JP2012187697A (ja) ロボットの軌道計画システム及び軌道計画方法
Zhao et al. An efficient and responsive robot motion controller for safe human-robot collaboration
CN114516060A (zh) 用于控制机器人装置的设备和方法
KR101825094B1 (ko) 파지 동작 계획 방법 및 장치
KR101824532B1 (ko) 가상 손 모델에 의한 파지 및 해제를 위한 가상 모델 제어 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
KR102317949B1 (ko) 객체의 모션을 생성하는 방법 및 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant