KR101921113B1 - Detection hybrid visible light-RFID tag and robot system used the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a tag attached to an object to enable a robot system to detect the object and, more specifically, to a hybrid visible light RFID tag for detection and a robot system therefor. The present invention includes: a visible light receiving part receiving a visible type query signal from the robot system and converting the signal into an electric signal and measuring the illuminance of the visible light; an AD converter converting the illuminance measurement value of the visible light receiving part into a digital signal; a memory part storing the shape of the object and an attachment position of the tag; a tag control part processing a command of the query signal received by the visible light receiving part and generating a response signal to the query signal with the illuminance measurement value, the shape of the object, and the attachment position of the tag; a tag receiving part receiving a carrier wave; and a tag transmitting part transmitting the response signal, which is received from the tag control part, as an RF return signal for the carrier wave by using energy of the carrier wave received from the tag receiving part. According to the present invention, the present invention is capable of: identifying an accurate position of a detected object; determining an accurate position of each object when a plurality of objects are sensed; and increasing the precision of work with a robot by obtaining information about the shape of an object or attachment position of a tag.

Description

탐지용 하이브리드 가시광 ＲＦＩＤ 태그 및 이에 사용되는 로봇시스템{Detection hybrid visible light-RFID tag and robot system used the same}[0001] The present invention relates to a hybrid visible light RFID tag and a robotic system used therefor,

본 발명은 탐지용 하이브리드 가시광 RFID 태그 및 이에 사용되는 로봇시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단일은 물론 다수의 탐지 대상물에 대한 정확한 위치 파악이 가능하도록 하는 탐지용 하이브리드 가시광 RFID 태그 및 이에 사용되는 로봇시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid visible light RFID tag for detection and a robot system used therefor, and more particularly, to a hybrid visible light RFID tag for detecting a plurality of objects to be detected, ≪ / RTI >

일반적으로, 로봇은 고정된 상태 또는 주행하는 상태에서 정해진 작업시, 작업 대상물이나 주변 물체에 대한 위치 파악을 필요로 하는데, 이러한 물체의 위치 파악을 위한 측위 기술은 다양한 방식을 따르고 있다. Generally, a robot requires a positional detection of a workpiece or a surrounding object in a fixed state or in a running state, and a positioning technique for locating such an object follows various methods.

종래 RFID 태그를 사용한 물체 위치 탐지 시스템에 대한 기술로서, 한국공개특허 제10-2010-0045285호의 "ＲＦＩＤ 방식의 물체 위치 탐색 시스템"이 제시된 바 있는데, 이는 물체의 표면에 접착 가능하며, RFID 태그 칩과 안테나를 내장하여 외부 공간으로부터 RF 신호가 감지되면 이에 반응하여 RF 응답신호를 생성하여 외부 공간으로 송출하는 RFID 태그; 사용자 조작에 의해 RF 신호 도달거리를 설정하는 탐색거리 선택부와, 전력 증폭기를 사용하여 상기 RF 신호 도달거리에 대응되는 송신출력으로 RF 신호를 생성 및 출력하는 RF 신호 생성부와, 상기 RF 신호가 외부 송출되는 각도를 미리 설정된 일정 각도의 범위 내로 유지시키는 빔 포커싱부와, 상기 RF 신호에 대한 RF 응답신호가 감지되면 이를 사용자에게 알리는 신호를 출력하는 RF 응답신호 감지부를 포함하여 구성된 물체 위치 탐색 장치;를 포함한다.As a technology for detecting an object position using a conventional RFID tag, Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0045285, entitled " RFID-based object position search system " has been proposed. And an RFID tag for generating an RF response signal in response to the RF signal detected from the external space and transmitting the RF response signal to the external space, An RF signal generator for generating and outputting an RF signal at a transmission output corresponding to the RF signal arrival distance using a power amplifier; And a RF response signal detector for outputting a signal informing a user of an RF response signal of the RF signal when the RF signal is detected, .

그러나, 종래 기술은 RFID 태그만으로 물체의 정확한 위치를 파악하는데 한계를 가지고, 특히, 다수의 물체가 동시에 인식되는 경우, 물체 각각에 대한 정확한 위치 판별에 어려움이 따를 수 있다. However, the conventional art has a limitation in grasping an accurate position of an object only by using an RFID tag. Especially, when a plurality of objects are recognized at the same time, it may be difficult to accurately determine the position of each object.

또한 종래 기술을 로봇의 작업 공정에 사용할 경우, 서로 다른 공정에서 부착된 RFID 태그의 위치가 서로 상이한 임의의 위치가 되므로, 태그의 부착 위치를 정확하게 특정하기 어렵고, 로봇의 작업 공간에서 RFID 태그만을 사용하여 탐색을 하게 되면, 주변에 RFID 태그들이 동시에 응답을 하게 되고, 이로 인해 로봇이 작업 대상물 각각의 위치를 정확하게 인지하지는 못하는 문제점을 발생시키게 된다.In addition, when the conventional technology is used in a robot operation process, it is difficult to specify the tag attachment position accurately because the positions of the RFID tags attached to the RFID tags are different from each other in different processes. The RFID tags are simultaneously responded to the surroundings, which causes a problem that the robot can not accurately recognize the position of each of the workpieces.

상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 탐지 대상물에 대한 정확한 위치의 파악이 가능하도록 하고, 다수의 대상물이 동시에 인식되는 경우 대상물 각각에 대한 정확한 위치 판별이 가능하도록 하며, 대상물의 형상이나 태그의 부착 위치에 대한 정보를 획득할 수 있도록 하여 로봇에 의한 작업의 정확도를 높이도록 하는데 목적이 있다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention enables to precisely grasp the position of the object to be detected, enables accurate position determination of each object when a plurality of objects are simultaneously recognized, And information on the attachment position of the tag can be acquired so that the accuracy of the operation by the robot can be enhanced.

본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시례에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention will become readily apparent from the following description of the embodiments.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에 따르면, 로봇시스템이 대상물을 탐지하도록 상기 대상물에 부착되는 태그로서, 상기 로봇시스템으로부터 송신되는 가시광 형태의 질의신호를 수신하여 전기신호로 변환하고, 상기 가시광의 조도를 측정하는 가시광수신부; 상기 가시광수신부의 조도 측정값을 디지털신호로 변환하는 AD컨버터; 상기 대상물의 형상 및 태그 부착 위치를 저장하는 메모리부; 상기 가시광수신부에 수신되는 질의신호의 명령을 처리하고, 상기 질의신호에 대하여, 상기 AD컨버터에 의해 변환된 조도 측정값, 상기 대상물의 형상 및 태그 부착 위치를 응답신호로서 생성하는 태그제어부; 캐리어 웨이브를 수신하는 태그수신부; 및 상기 태그제어부로부터 전달받은 상기 응답신호를 상기 태그수신부에서 수신된 캐리어 웨이브의 에너지를 이용하여 캐리어 웨이브에 대한 RF 반송신호의 형식으로 송신하는 태그송신부;를 포함하는, 탐지용 하이브리드 가시광 RFID 태그가 제공된다.In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, there is provided a tag attached to an object to detect an object, the tag receiving a query signal of visible light transmitted from the robot system, A visible light receiving unit for converting the visible light and measuring the illuminance of the visible light; An AD converter for converting the illuminance measurement value of the visible light receiver into a digital signal; A memory for storing a shape of the object and a tag attachment position; A tag controller for processing a command of a query signal received by the visible light receiver and generating an illuminance measurement value converted by the AD converter, a shape of the object, and a tag attachment position with respect to the query signal, as a response signal; A tag receiver for receiving a carrier wave; And a tag transmitter for transmitting the response signal received from the tag controller in the form of an RF carrier signal to a carrier wave using the energy of the carrier wave received by the tag receiver, / RTI >

본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명의 일측면에 따른 탐지용 하이브리드 가시광 RFID 태그가 부착되는 대상물을 탐지하는 로봇시스템으로서, 상기 대상물에 대하여 정해진 작업을 수행하도록 하는 로봇; 상기 가시광 RFID 태그에 송신할 질의신호를 생성하는 리더제어부와, 상기 리더제어부에서 전달받은 질의신호를 가시광 형태로 송신하는 가시광송신부와, 복수의 주파수 채널 중 하나를 선택하여 RF 형태의 캐리어 웨이브를 송신하는 리더송신부와, 상기 가시광 RFID 태그에서 송신되는 RF 형태의 응답신호를 수신하여 상기 리더제어부로 전달하는 리더수신부를 포함하도록 상기 로봇에 마련되는 리더기; 및 상기 로봇에 마련되고, 상기 리더송신부에 의해 상기 RF 형태의 탐색 명령을 송신하여, 주변의 상기 가시광 RFID 태그로부터 RF 반송신호를 상기 리더수신부에 의해 수신함으로써 1차적으로 대상물을 탐지하고, 2차적으로 상기 가시광송신부에 의해 가시광을 송신하여 상기 가시광 RFID 태그로부터 상기 리더수신부에 수신되는 응답신호로부터 얻어지는 조도 측정값을 통해 대상물과의 거리를 산출하고, 상기 응답신호로부터 얻어지는 상기 대상물의 형상 및 태그 부착 위치와 상기 거리를 기반으로 상기 로봇이 정해진 작업을 수행할 수 있도록 제어하는 메인제어부;를 포함하는, 하이브리드 가시광 RFID 태그 기반의 탐지 로봇시스템이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a robot system for detecting an object to which a visible hybrid RFID tag for detection according to an aspect of the present invention is attached, the robot system comprising: a robot for performing a predetermined operation on the object; A reader control unit for generating a query signal to be transmitted to the visible light RFID tag; a visible light transmission unit for transmitting the inquiry signal transmitted from the reader control unit in a visible light form; And a reader receiver configured to receive an RF response signal transmitted from the visible light RFID tag and transmit the RF response signal to the reader controller; And an RFID reader for receiving the RF carrier signal from the neighboring visible light RFID tag to detect an object by primarily transmitting the RF search command by the reader transmitter, And a distance measuring unit for calculating a distance to the object from the light intensity measurement value obtained from the response signal received from the visible light RFID tag to the reader receiving unit by transmitting the visible light by the visible light transmitting unit, And a main controller for controlling the robot to perform a predetermined operation based on the position and the distance of the robot.

상기 메인제어부는, 상기 대상물이 동시에 다수 탐지되는 경우, 상기 로봇 자체의 동작 또는 상기 로봇의 아암 동작에 의해 상기 가시광송신부로부터 조사되는 가시광이 이동하면서 상기 대상물을 탐지하도록 할 수 있다.The main control unit may detect the object while the visible light irradiated from the visible light transmitting unit moves by the operation of the robot itself or the arm operation of the robot when a plurality of objects are simultaneously detected.

상기 가시광송신부는, 상기 가시광이 조사되는 영역이 상기 가시광의 이동방향에 직각 방향으로 연장되거나, 상기 가시광의 이동방향을 따라 연장되거나, 상기 가시광의 이동방향에 경사지도록 연장되거나, 원형 또는 사각형의 블록 형태를 가질 수 있다.The visible light transmitting unit may include a visible light transmitting portion that extends in a direction perpendicular to the moving direction of the visible light or extends along the moving direction of the visible light or extends to be inclined in the moving direction of the visible light, And the like.

상기 리더기는, 상기 가시광송신부의 전단에 설치되어 조사되는 가시광의 줌인 및 줌아웃에 의해 상기 가시광의 조사범위를 조절하고, 상기 메인제어부에 의해 제어되는 줌조절부를 더 포함할 수 있다.The reader may further include a zoom adjusting unit which adjusts an irradiation range of the visible light by zooming in and zooming out visible light irradiated on the front end of the visible light transmitting unit and controlled by the main control unit.

상기 대상물에 대하여 초음파를 발사하여 상기 대상물과의 거리를 산출하는 초음파센서를 더 포함하고, 상기 메인제어부는, 상기 초음파센서에 의해 산출되는 거리를 기반으로 상기 로봇이 정해진 작업을 수행할 수 있도록 제어할 수 있다.Further comprising an ultrasonic sensor for emitting an ultrasonic wave to the object to calculate a distance to the object, wherein the main control unit controls the robot to perform a predetermined operation based on the distance calculated by the ultrasonic sensor can do.

본 발명에 따른 탐지용 하이브리드 가시광 RFID 태그 및 이에 사용되는 로봇시스템에 의하면, 탐지 대상물에 대한 정확한 위치의 파악이 가능하도록 하고, 다수의 대상물이 동시에 인식되는 경우 대상물 각각에 대한 정확한 위치 판별이 가능하도록 하며, 대상물의 형상이나 태그의 부착 위치에 대한 정보를 획득할 수 있도록 하여 로봇에 의한 작업의 정확도를 높일 수 있다.According to the hybrid visible light RFID tag for detection and the robot system used therefor, it is possible to grasp the exact position of the object to be detected, and to accurately determine the position of each object when a plurality of objects are simultaneously recognized And information about the shape of the object and the attachment position of the tag can be obtained, thereby improving the accuracy of the operation by the robot.

도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 탐지용 하이브리드 가시광 RFID 태그를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 하이브리드 가시광 RFID 태그 기반의 탐지 로봇시스템을 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 하이브리드 가시광 RFID 태그 기반의 탐지 로봇시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 하이브리드 가시광 RFID 태그 기반의 탐지 로봇시스템에서 가시광 영역을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 하이브리드 가시광 RFID 태그 기반의 탐지 로봇시스템의 탐지방법을 나타낸 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a hybrid visible light RFID tag according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a detection robot system based on a hybrid visible light RFID tag according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view for explaining the operation of a hybrid visible light RFID tag-based detection robot system according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a visible light region in a detection robot system based on a hybrid visible light RFID tag according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a detection method of a detection robot system based on a hybrid visible light RFID tag according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다. The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in detail in the drawings. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but is to be understood to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention, And the scope of the present invention is not limited to the following examples.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 탐지용 하이브리드 가시광 RFID 태그를 도시한 구성도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a hybrid visible light RFID tag according to an embodiment of the present invention; FIG.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 탐지용 하이브리드 가시광 RFID 태그(10)는 로봇시스템이 대상물을 탐지하도록 대상물에 부착되는 태그로서, 가시광수신부(11), AD컨버터(12), 메모리부(13), 태그제어부(14), 태그수신부(15) 및 태그송신부(16)를 포함할 수 있으며, 나아가서, 동작에 필요한 전원 공급을 위한 배터리나 충전지의 내부 전원 또는 외부 전원 등의 전원공급부(미도시)가 마련될 수 있다. Referring to FIG. 1, a hybrid visible light RFID tag 10 according to an exemplary embodiment of the present invention is a tag attached to an object so that the robot system detects an object, and includes a visible light receiver 11, an AD converter 12, And may include a memory unit 13, a tag control unit 14, a tag receiving unit 15 and a tag transmitting unit 16. In addition, A supply unit (not shown) may be provided.

가시광수신부(11)는 로봇시스템(20)으로부터 송신되는 가시광 형태의 질의신호를 수신하여 전기신호로 변환하고, 가시광의 조도를 측정하도록 하는데, 일례로 조도센서가 사용될 수 있다. 이러한 가시광수신부(11)는 조도센서로 이루어질 경우, 전원공급부에 연결되어 동작에 필요한 전원이 공급되는 경우 작동하게 되는데, 이와 달리 다른 예로서, 동작 전원이 별도로 공급되지 않는 경우라도 가시광을 수신하면, 그에 반응하여 전기 신호를 생성하도록 하는 포토다이오드의 집합체를 포함할 수 있다.The visible light receiving unit 11 receives a query signal in the form of visible light transmitted from the robot system 20, converts the received query signal into an electric signal, and measures the illuminance of visible light. For example, an illuminance sensor can be used. The visible light receiving unit 11 is connected to a power supply unit and operates when power is supplied to the visible light receiving unit 11. Alternatively, when visible light is received even when the operating power is not supplied separately, And an assembly of photodiodes responsive thereto to generate an electrical signal.

AD컨버터(12)는 가시광수신부(11)의 조도 측정값을 디지털신호로 변환하도록 한다.The AD converter 12 converts the measured luminous intensity of the visible light receiver 11 into a digital signal.

메모리부(13)는 대상물의 형상 및 태그 부착 위치를 데이터로 저장하도록 하는데, 입력포트를 통해 입력된 대상물의 형상과 대상물에서의 태그가 부착된 위치에 대한 정보를 수신받아 저장하고, 태그제어부(14)의 요청시 저장된 대상물의 형상 및 태그 부착 위치를 데이터로서 제공하도록 한다.The memory unit 13 stores the shape of the object and the tag attachment position as data. The memory unit 13 receives and stores the shape of the object input through the input port and the tag attachment position on the object, 14 to provide the shape of the stored object and the tag attachment position as data.

태그제어부(14)는 가시광수신부(11)에 수신되는 질의신호의 명령을 처리하고, 질의신호에 대하여, AD컨버터(12)에 의해 변환된 조도 측정값, 대상물의 형상 및 태그 부착 위치를 응답신호로서 생성한다.The tag control unit 14 processes the command of the inquiry signal received by the visible light receiving unit 11 and outputs the illuminance measurement value converted by the AD converter 12, the shape of the object, .

태그수신부(15)는 캐리어 웨이브를 수신하는데, 로봇시스템(20)의 리더송신부(43)로부터 RF 형태로 송신되는 질의신호를 수신할 수 있으며, RF 신호를 수신하기 위한 안테나를 포함할 수 있다.The tag receiving unit 15 may receive a query signal transmitted in RF form from the reader transmitting unit 43 of the robot system 20 to receive a carrier wave and may include an antenna for receiving an RF signal.

태그송신부(16)는 그제어부(14)로부터 전달받은 응답신호를 태그수신부(15)에서 수신된 캐리어 웨이브의 에너지를 이용하여, 캐리어 웨이브에 대한 RF 반송신호의 형식으로 송신하도록 한다. The tag transmitting unit 16 transmits the response signal received from the control unit 14 in the form of an RF carrier signal to the carrier wave by using the energy of the carrier wave received from the tag receiving unit 15. [

도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 하이브리드 가시광 RFID 태그 기반의 탐지 로봇시스템을 도시한 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 하이브리드 가시광 RFID 태그 기반의 탐지 로봇시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a block diagram of a hybrid visible light RFID tag based detection robot system according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation of a hybrid visible light RFID tag based detection robot system according to an embodiment of the present invention. Fig.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 하이브리드 가시광 RFID 태그 기반의 탐지 로봇시스템(20)은 본 발명의 일 실시례에 따른 탐지용 하이브리드 가시광 RFID 태그(10)가 부착되는 대상물(1)을 탐지하는 시스템으로서, 로봇(30), 리더기(40) 및 메인제어부(50)를 포함할 수 있다. 2 and 3, a hybrid visible light RFID tag-based detection robot system 20 according to an embodiment of the present invention includes a hybrid visible light RFID tag 10 for detection according to an embodiment of the present invention A robot 30, a reader 40, and a main control unit 50. The robot 30 is a system for detecting the object 1,

로봇(30)은 대상물(1) 등에 대하여 정해진 작업을 수행하도록 하는데, 자율 주행이 가능한 이동로봇일 수 있고, 이와 달리, 정해진 위치에 고정되어 암의 회전 및 신축에 의해 작업을 수행하도록 하는 고정로봇일 수 있다. 이러한 로봇(30)은 후술하게 될 메인제어부(50)의 제어에 의해 대상물(1)에 대하여 미리 정해진 다양한 작업을 수행하도록 한다. The robot 30 may be a mobile robot capable of autonomous travel and may be fixed at a predetermined position so as to perform an operation by rotating and expanding the arm. Lt; / RTI > The robot 30 controls the main controller 50, which will be described later, to perform a variety of predetermined operations on the object 1.

리더기(40)는 리더제어부(41), 가시광송신부(42), 리더송신부(43), 리더수신부(44)를 포함할 수 있다.The reader 40 may include an interrogator 41, a visible light transmitter 42, an interrogator transmitter 43, and an interrogator receiver 44.

리더제어부(41)는 가시광 RFID 태그(10)에 송신할 질의신호를 생성한다.The reader control unit 41 generates a query signal to be transmitted to the visible light RFID tag 10.

가시광송신부(42)는 리더제어부(41)에서 전달받은 질의신호를 가시광 형태로 송신하도록 한다.The visible light transmitting unit 42 transmits the inquiry signal transmitted from the reader control unit 41 in the form of visible light.

리더송신부(43)는 복수의 주파수 채널 중 하나를 선택하여 RF 형태의 캐리어 웨이브를 송신하도록 한다. The interrogator transmitter 43 selects one of a plurality of frequency channels to transmit an RF carrier wave.

리더수신부(44)는 가시광 RFID 태그(10)에서 송신되는 RF 형태의 응답신호를 수신하여 리더제어부(41)로 전달한다. The reader receiver 44 receives an RF response signal transmitted from the visible light RFID tag 10 and transmits the RF response signal to the reader controller 41.

리더기(40)는 가시광송신부(42)의 전단에 설치되어 조사되는 가시광의 줌인(zoom in) 및 줌아웃(zoom out)에 의해 가시광의 조사범위를 조절하고, 메인제어부(50)에 의해 제어되는 줌조절부(45)가 마련될 수 있다. 이러한 줌조절부(45)는 줌렌즈와, 줌렌즈와 가시광송신부(42)의 거리를 조절하는 액추에이터를 포함할 수 있다. 따라서, 액추에이터의 구동에 의해 줌렌즈를 이동시킴으로써, 가시광송신부(42)로부터 조사되는 가시광의 영역 범위를 조절할 수 있도록 한다. 메인제어부(50)는 예컨대, RF 형태의 탐색에서 탐지되는 대상물(1)이 정해진 개수 이상에 해당되어 많은 수의 대상물(1) 검색이 필요한 것으로 판단시, 줌조절부(45)의 동작에 의해 가시광의 조사범위를 정해진 범위까지 확대하도록 할 수 있다.The reader 40 adjusts the irradiation range of the visible light by zooming in and out of the visible light irradiated and installed at the front end of the visible light transmitting unit 42 and controlling the zoom range controlled by the main control unit 50, The adjustment portion 45 may be provided. The zoom adjusting unit 45 may include a zoom lens and an actuator for adjusting the distance between the zoom lens and the visible light transmitting unit 42. Therefore, by moving the zoom lens by driving the actuator, the range of the visible light irradiated from the visible light transmitter 42 can be adjusted. The main control unit 50 determines that the object 1 to be detected in the RF type search is more than a predetermined number and that a large number of object 1 searches are required, The irradiation range of the visible light can be expanded to a predetermined range.

메인제어부(50)는 로봇(30)에 마련되고, 리더송신부(43)에 의해 RF 형태의 탐색 명령을 송신하여, 주변의 가시광 RFID 태그(10)로부터 RF 반송신호를 리더수신부(44)에 의해 수신함으로써 1차적으로 대상물(1)을 탐지하고, 2차적으로 가시광송신부(42)에 의해 가시광을 송신하여 가시광 RFID 태그(10)로부터 리더수신부(44)에 수신되는 응답신호로부터 얻어지는 조도 측정값을 통해 대상물(1)과의 거리를 산출하고, 응답신호로부터 얻어지는 대상물(1)의 형상 및 태그 부착 위치와 거리를 기반으로 로봇(30)이 정해진 작업을 수행할 수 있도록 제어한다. 이와 같이, 탐지용 하이브리드 가시광 RFID 태그(10)에 대상물(1)의 형상에 대한 메타 정보를 기록하여 형상에 대한 정보 및 태그의 부착 위치에 대한 정보를 구체화하고, 기록된 메타 정보를 기반으로 로봇(30)이 탐지용 하이브리드 가시광 RFID 태그(10)의 정확한 위치를 탐색하여, 하고자 하는 정확한 작업을 수행하도록 할 수 있다. The main control unit 50 is provided in the robot 30 and transmits an RF type search command by the reader transmitter unit 43 and transmits an RF carrier signal from the nearby visible light RFID tag 10 to the reader receiver 44 And receives the visible light from the visible light RFID tag 10 in response to the response signal received from the visible light RFID tag 10 to the reader receiver 44 And controls the robot 30 to perform a predetermined operation on the basis of the shape and the tag attachment position and distance of the object 1 obtained from the response signal. Thus, the meta information about the shape of the object 1 is recorded on the detection hybrid visible light RFID tag 10 to specify the information about the shape and the information about the attachment position of the tag, and based on the recorded meta information, The RFID tag 30 can search for the exact position of the detection hybrid visible light RFID tag 10 to perform the exact operation desired.

메인제어부(50)는 가시광 RFID 태그(10)와 가시광송신부(42) 사이의 거리를 얻기 위해서, 조도가 거리 제곱에 반비례하는 것을 이용하게 된다. 즉, 가시광송신부(42)는 정해진 밝기로 가시광 출력을 내보낸다. 이때, 가시광 RFID 태그(10)는 수신한 조도를 AD컨버터(12)를 통하여 메모리부(13)에 저장한 후, 가시광송신부(42)의 명령에 따라 조도값을 리더수신부(44)에 전달한다. 메인제어부(50)는 리더수신부(44)에 수신된 조도값을 거리로 환산하여 가시광송신부(42)로부터 가시광 RFID 태그(10)와의 거리를 계산한다.In order to obtain the distance between the visible light RFID tag 10 and the visible light transmitting unit 42, the main control unit 50 uses the fact that the illuminance is inversely proportional to the distance square. That is, the visible light transmitting unit 42 outputs visible light output at a predetermined brightness. At this time, the visible light RFID tag 10 stores the received illuminance in the memory unit 13 through the AD converter 12, and then transmits the illuminance value to the reader receiver 44 in accordance with a command from the visible light transmitter 42 . The main control unit 50 calculates the distance from the visible light transmitting unit 42 to the visible light RFID tag 10 by converting the illumination value received by the reader receiving unit 44 into a distance.

메인제어부(50)는 대상물(1)이 동시에 다수 탐지되는 경우, 로봇(30) 자체의 360도 내지 일정 각도의 동작 또는 로봇(30)의 다관절 아암 동작에 의해 가시광송신부(42)로부터 조사되는 가시광이 이동하면서 대상물(1)을 탐지하도록 할 수 있다. 예컨대 메인제어부(50)는 동시에 다수의 대상물(1)이 탐지될 경우, 가시광송신부(42)를 좌에서 우, 우에서 좌, 상에서 하, 또는 하에서 상으로 가시광 포인트를 이동해가면서 대상물(1)을 탐지하도록 할 수 있다. 또한 메인제어부(50)는 가시광송신부(42)가 이동하는 과정에서, 가시광 RFID 태그(10)로부터 조도값이 수신될 때의 가시광 조사방향 또는 가시광 RFID 태그(10)로부터 수신되는 조도값이 최대값일 때 가시광의 조사방향 등을 비롯하여, 다양한 방식에 의해 대상물(1)이 위치하는 방위를 파악할 수 있다. 여기서, 가시광송신부(42)는 도 4에서와 같이, 가시광이 조사되는 영역(a)이 가시광의 이동방향(X)에 직각 방향으로 연장되거나((a) 참조), 가시광의 이동방향(X)을 따라 연장되거나((b) 참조), 가시광의 이동방향(X)에 경사지도록 연장되거나((c) 참조), 원형 또는 사각형의 블록 형태((d) 참조)를 가질 수 있다. The main control unit 50 is irradiated from the visible light transmitting unit 42 by 360 degrees or a certain angle of motion of the robot 30 itself or a multi-joint arm operation of the robot 30 when a large number of objects 1 are simultaneously detected It is possible to detect the object 1 while moving the visible light. For example, when a plurality of objects 1 are simultaneously detected, the main controller 50 controls the visible light transmitter 42 to move the object 1 from the right to the left, the upper to the lower, Can be detected. The main controller 50 controls the visible light irradiating direction when the illuminance value is received from the visible light RFID tag 10 or the illuminance value received from the visible light RFID tag 10 in the process of moving the visible light transmitter 42 to the maximum value The direction in which the object 1 is positioned can be grasped by various methods including the irradiation direction of the visible light and the like. 4, the visible light transmitting region 42 is formed by a region (a) in which visible light is irradiated extends in a direction perpendicular to the moving direction X of visible light (see (a) (See (b)), or may extend in an inclined manner in the moving direction X of visible light (see (c)) or may have a circular or rectangular block shape (see (d)).

본 발명의 일 실시례에 따른 하이브리드 가시광 RFID 태그 기반의 탐지 로봇시스템(20)은 대상물(1)에 대하여 초음파를 발사하여 대상물(1)과의 거리를 산출하는 초음파센서(60)를 더 포함할 수 있는데, 메인제어부(50)는 초음파를 발사하여 돌아온 시간을 측정하여 거리를 산출하도록 하는 초음파센서(60)에 의해 산출되는 거리를 기반으로, 로봇(30)이 정해진 작업을 수행할 수 있도록 제어할 수 있다. 이때, 메인제어부(50)는 탐지용 하이브리드 가시광 RFID 태그(10)에 의해 산출되는 거리와, 초음파센서(60)에 의해 산출되는 거리 중 어느 하나에 대해서 적용시 우선 기준에 대해서, 로봇(30) 주변에 위치하는 대상물(1)의 개수, 고장이나 오동작 여부, 가시광 및 초음파의 전파 특성을 고려한 작업장의 공간 형태 등을 고려하여 정해질 수 있다. 또한 메인제어부(50)는 초음파센서(60)를 통하여 대상물이 위치하는 방위를 산출할 수 있다.The detection robot system 20 based on the hybrid visible light RFID tag according to an embodiment of the present invention further includes an ultrasonic sensor 60 that calculates the distance to the object 1 by emitting ultrasonic waves to the object 1 The main control unit 50 may control the robot 30 to perform a predetermined operation based on the distance calculated by the ultrasonic sensor 60 for measuring the time taken to fire the ultrasonic wave and calculating the distance, can do. At this time, the main control unit 50 determines whether or not the robot 30 is in contact with the first reference based on the distance calculated by the detection hybrid visible light RFID tag 10 and the distance calculated by the ultrasonic sensor 60, The number of the objects 1 located in the vicinity, whether there is a failure or a malfunction, the spatial form of the workplace considering the propagation characteristics of visible light and ultrasonic waves, and the like. Also, the main control unit 50 can calculate the orientation in which the object is positioned through the ultrasonic sensor 60.

이와 같은 본 발명에 따른 탐지용 하이브리드 가시광 RFID 태그 및 이에 사용되는 로봇시스템의 작용을 설명하기로 한다.The operation of the hybrid visible light RFID tag and the robot system used for the detection according to the present invention will now be described.

먼저, 로봇(30)으로부터 리더송신부(43)에 의해 송신되는 RF 탐색 명령을 로봇(30)의 작업 반경 내 위치하는 대상물(1)에 부착된 탐지용 하이브리드 가시광 RFID 태그(10)의 태그수신부(15)가 수신받아 태그송신부(16)로부터 응답을 하면, 메인제어부(50)는 태그 정보 수집과 함께 형상 세부 정보 명령을 태그송신부(16)에 의해 송신함으로써, 탐지용 하이브리드 가시광 RFID 태그(10)의 태그송신부(16)로부터 형상 정보를 제공받는다. 그런 다음 메인제어부(50)는 가시광송신부(42)에 의해 정해진 범위 내에 가시광을 송신하면, 탐지용 하이브리드 가시광 RFID 태그(10)의 가시광수신부(11)가 이를 수신받아 태그송신부(16)를 통해서 객체의 ID를 송신하면, 로봇(30)에 마련된 리더기(40)의 리더수신부(44)에 의해 이를 수신받아 객체 응답으로 객체를 선택하게 된다. First, an RF search command transmitted from the robot 30 by the reader transmitter 43 is transmitted to a tag receiver (not shown) of the detection hybrid visible light RFID tag 10 attached to the object 1 positioned within the working radius of the robot 30 15 receives a response from the tag transmission unit 16 and the main control unit 50 transmits the shape detail information command together with the tag information collection by the tag transmission unit 16 to the detection hybrid visible light RFID tag 10, And receives the shape information from the tag transmitting unit 16 of the terminal device. Then, when the main control unit 50 transmits visible light within the range determined by the visible light transmitting unit 42, the visible light receiving unit 11 of the detection hybrid visible light RFID tag 10 receives the visible light, The reader receiving unit 44 of the reader 40 provided in the robot 30 receives the ID and selects the object in response to the object.

이와 같이 본 발명에 따르면, 리더기(40)의 가시광송신부(42)가 일정 위치에 고정되어 있지 않고, 로봇(30)이나 로봇(30)의 아암 등과 같이 이동하는 부분에 부착되어 있음으로써, 가시광의 조사영역을 이동시킬 수 있으므로, 대상물(1)의 크기가 일정하지 않기 때문에 대상물(1) 안에서 태그의 부착 위치가 일정하지 않음으로써 발생되는 대상물(1)의 위치 및 형상 정보 오차를 크게 줄일 수 있다.As described above, according to the present invention, since the visible light transmitting unit 42 of the reader 40 is not fixed at a fixed position but attached to a moving part such as the arm of the robot 30 or the robot 30, Since the size of the object 1 is not constant, the position and shape information error of the object 1 generated due to the unattached position of the tag in the object 1 can be greatly reduced .

또한 가시광 RFID 태그(10)는 광통신을 사용할 경우에는 LoS(Line of Sight)가 보장되어야 하는데, 가시광 RFID 태그(10)가 임의의 공간에 있기 때문에 주변의 사물을 인지하기 위해서 우선적으로 RFID를 사용하여 ID 정보를 수집하고, 부가적인 무선통신을 통하여 작업대상 안에서 태그 부착 위치인 상대정보를 수집하여 작업 공간 안에서 방향은 어디에 위치하는지, 대상물(1)의 어느 부분에 태그가 부착되어 있는지를 확인할 수 있도록 하고, 로봇(30)의 이동 및 회전이 가능함으로써, 가시광송신부(42)를 이동시킴과 아울러, 가시광 조사범위의 위치 및 크기 조절에 의해, 대상물(1)의 정확한 위치를 탐색할 수 있고, 임의의 공간에서 가시광을 사용하여 정확한 대상물(1)의 확인을 가능하도록 한다.In addition, since the visible light RFID tag 10 is in an arbitrary space, it is preferable to use the RFID in order to recognize the objects in the vicinity of the visible light RFID tag 10 when the optical communication is used. Collects ID information, collects relative information, which is a tag attachment position, in an object of work through additional wireless communication, identifies where the direction is located in the work space, and which part of the object (1) is tagged The robot 30 can be moved and rotated so that the visible light transmitter 42 can be moved and the exact position of the object 1 can be searched for by adjusting the position and size of the visible light irradiation range, So that it is possible to confirm the accurate object 1 by using visible light.

이와 같은 본 발명에 따르면, 예컨대 의료서비스 로봇이라면, 지도 상에서 자신의 위치를 확인하고, 대상물(1)이 정확하게 그 위치에 있는지 인지할 수 있도록 하고, 청소 로봇이라면 청소 중에 주변 사물을 인지하면서 분실물 예방을 위해서 집안의 물건이 어디 있는지 정보를 수집할 수 있으며, 공장에서 사용하는 로봇이라면, 로봇이 작업하고자 하는 대상물에 태그가 어디에 부착되어 있는지 정확한 위치를 찾아 대상물을 정확하게 인지할 수 있도록 한다. According to the present invention, for example, in the case of a medical service robot, it is possible to confirm the position of the robot on the map and to recognize whether the object 1 is accurately positioned, and if the robot is a cleaning robot, The robot can collect information on where the object of the house is located. If the robot is used at the factory, the robot can accurately recognize the object by finding the exact position where the tag is attached to the object to be worked on.

이와 같이 본 발명에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시례에 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.

1 : 대상물 10 : 탐지용 하이브리드 가시광 RFID 태그
11 : 가시광수신부 12 : AD컨버터
13 : 메모리부 14 : 태그제어부
15 : 태그수신부 16 : 태그송신부
20 : 하이브리드 가시광 RFID 태그 기반의 탐지 로봇시스템
30 : 로봇 40 : 리더기
41 : 리더제어부 42 : 가시광송신부
43 : 리더송신부 44 : 리더수신부
45 : 줌조절부 50 : 메인제어부
60 : 초음파센서1: Object 10: Hybrid visible light RFID tag for detection
11: visible light receiver 12: AD converter
13: memory unit 14: tag control unit
15: tag reception unit 16: tag transmission unit
20: Detection Robot System Based on Hybrid Visible Light RFID Tag
30: robot 40: reader
41: Reader controller 42: Visible light transmitter
43: a reader transmitting unit 44: a reader receiving unit
45: zoom control unit 50: main control unit
60: Ultrasonic sensor

Claims (6)

삭제delete 탐지용 하이브리드 가시광 RFID 태그가 부착된 대상물을 탐지하는 로봇시스템으로서,
상기 탐지용 하이브리드 가시광 RFID 태그는,
상기 로봇시스템으로부터 송신되는 가시광 형태의 질의신호를 수신하여 전기신호로 변환하고, 상기 가시광의 조도를 측정하는 가시광수신부;
상기 가시광수신부의 조도 측정값을 디지털신호로 변환하는 AD컨버터;
상기 대상물의 형상 및 태그 부착 위치를 저장하는 메모리부;
상기 가시광수신부에 수신되는 질의신호의 명령을 처리하고, 상기 질의신호에 대하여, 상기 AD컨버터에 의해 변환된 조도 측정값, 상기 대상물의 형상 및 태그 부착 위치를 응답신호로서 생성하는 태그제어부;
캐리어 웨이브를 수신하는 태그수신부; 및
상기 태그제어부로부터 전달받은 상기 응답신호를 상기 태그수신부에서 수신된 캐리어 웨이브의 에너지를 이용하여 캐리어 웨이브에 대한 RF 반송신호의 형식으로 송신하는 태그송신부;
를 포함하고,
상기 로봇시스템은,
상기 대상물에 대하여 정해진 작업을 수행하도록 하는 로봇;
상기 가시광 RFID 태그에 송신할 질의신호를 생성하는 리더제어부와, 상기 리더제어부에서 전달받은 질의신호를 가시광 형태로 송신하는 가시광송신부와, 복수의 주파수 채널 중 하나를 선택하여 RF 형태의 캐리어 웨이브를 송신하는 리더송신부와, 상기 가시광 RFID 태그에서 송신되는 RF 형태의 응답신호를 수신하여 상기 리더제어부로 전달하는 리더수신부를 포함하도록 상기 로봇에 마련되는 리더기; 및
상기 로봇에 마련되고, 상기 리더송신부에 의해 상기 RF 형태의 탐색 명령을 송신하여, 주변의 상기 가시광 RFID 태그로부터 RF 반송신호를 상기 리더수신부에 의해 수신함으로써 1차적으로 대상물을 탐지하고, 2차적으로 상기 가시광송신부에 의해 가시광을 송신하여 상기 가시광 RFID 태그로부터 상기 리더수신부에 수신되는 응답신호로부터 얻어지는 조도 측정값을 통해 대상물과의 거리를 산출하고, 상기 응답신호로부터 얻어지는 상기 대상물의 형상 및 태그 부착 위치와 상기 거리를 기반으로 상기 로봇이 정해진 작업을 수행할 수 있도록 제어하는 메인제어부;
상기 가시광송신부의 전단에 설치되어 조사되는 가시광의 줌인 및 줌아웃에 의해 상기 가시광의 조사범위를 조절하고, 상기 메인제어부에 의해 제어되는 줌조절부;
상기 대상물에 대하여 초음파를 발사하여 상기 대상물과의 거리를 산출하는 초음파센서;
를 포함하고,
상기 메인제어부는,
상기 대상물이 동시에 다수 탐지되는 경우, 상기 로봇 자체의 동작 또는 상기 로봇의 아암 동작에 의해 상기 가시광송신부로부터 조사되는 가시광이 이동하면서 상기 대상물을 탐지하도록 하고
상기 가시광송신부는,
상기 가시광이 조사되는 영역이 상기 가시광의 이동방향에 직각 방향으로 연장되거나, 상기 가시광의 이동방향을 따라 연장되거나, 상기 가시광의 이동방향에 경사지도록 연장되거나, 원형 또는 사각형의 블록 형태를 가지고,
상기 메인제어부는,
상기 초음파센서에 의해 산출되는 거리를 기반으로 상기 로봇이 정해진 작업을 수행할 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 가시광 RFID 태그 기반의 탐지 로봇시스템.A robot system for detecting an object to which a hybrid visible light RFID tag for detection is attached,
The detection hybrid visible light RFID tag includes:
A visible light receiving unit for receiving a query signal of a visible light type transmitted from the robot system and converting the received query signal into an electric signal and measuring the illuminance of the visible light;
An AD converter for converting the illuminance measurement value of the visible light receiver into a digital signal;
A memory for storing a shape of the object and a tag attachment position;
A tag controller for processing a command of a query signal received by the visible light receiver and generating an illuminance measurement value converted by the AD converter, a shape of the object, and a tag attachment position with respect to the query signal, as a response signal;
A tag receiver for receiving a carrier wave; And
A tag transmission unit that transmits the response signal received from the tag control unit in the form of an RF carrier signal to a carrier wave using energy of a carrier wave received by the tag reception unit;
Lt; / RTI >
In the robot system,
A robot for performing a predetermined operation on the object;
A reader control unit for generating a query signal to be transmitted to the visible light RFID tag; a visible light transmission unit for transmitting the inquiry signal transmitted from the reader control unit in a visible light form; And a reader receiver configured to receive an RF response signal transmitted from the visible light RFID tag and transmit the RF response signal to the reader controller; And
The reader transmits a search command of the RF type by the reader transmitter to detect an object primarily by receiving the RF carrier signal from the neighboring visible light RFID tag by the reader receiver, A visible light transmitting unit that transmits visible light and calculates a distance from the visible light RFID tag to the object through a light intensity measurement value obtained from a response signal received from the reader light receiving unit; A main controller for controlling the robot to perform a predetermined task based on the distance;
A zoom adjusting unit which adjusts an irradiation range of the visible light by zooming in and zooming out visible light irradiated on the front end of the visible light transmitting unit and controlled by the main control unit;
An ultrasonic sensor for emitting an ultrasonic wave to the object to calculate a distance to the object;
Lt; / RTI >
The main control unit,
When a large number of objects are detected at the same time, visible light emitted from the visible light transmitting unit is moved by the operation of the robot itself or the operation of the arm of the robot to detect the object
Wherein the visible light transmitter comprises:
The display device according to any one of claims 1 to 3, wherein the visible light-emitting region extends in a direction perpendicular to the moving direction of the visible light, extends along the moving direction of the visible light, extends in a slanting direction of the visible light,
The main control unit,
Wherein the control unit controls the robot to perform a predetermined operation based on the distance calculated by the ultrasonic sensor. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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