KR101935640B1 - Robotic apparatus and method for artistic pen drawing on an arbitrary surface - Google Patents
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Abstract
임의의 표면상에 펜화를 드로잉 하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 임의의 표면에 대한 인식 과정 없이 로봇팔의 임피던스 제어만을 가지고 임의의 표면에 펜화를 드로잉 하는 장치 및 방법이다.
프로세서와 통신하는 제1 무선통신모듈 및 그림을 입력 받아 하나의 획 단위로 데이터를 저장하는 저장소로 구성되는 입력 장치, 말단에 펜이 부착되어 상기 프로세서로부터 수신한 정보에 의해 임의의 표면에 그림을 그리는 로봇팔 및 상기 입력장치 및 로봇팔과 통신하는 제2 무선통신모듈과 상기 입력장치로부터 전송받은 데이터를 이용하여 상기 임의의 표면을 예측하는 계산부로 구성되는 프로세서로 구성되는 장치이다.To an apparatus and method for drawing a pen on any surface, and more particularly to an apparatus and method for drawing a pen on any surface with only impedance control of the robotic arm without any recognition process on the surface.
A first wireless communication module for communicating with the processor, and a storage unit for storing data in units of strokes upon receipt of a picture, a pen attached to the end of the input unit, A second wireless communication module for communicating with the robot arm, the robot arm for drawing, and a calculator for predicting the arbitrary surface using data received from the input device.
Description
임의의 표면에 펜화 드로잉을 제공하는 장치 및 방법에 연관되며, 보다 특정하게는 표면을 명시적으로 재구성하거나 모델링할 필요 없이 로봇팔의 임피던스 제어 만으로 임의의 표면 상에 펜화를 제공하는 로보틱 장치 및 방법에 연관된다.To robotics devices and methods for providing pen drawing on any surface, and more particularly to robotic devices and methods for providing pen drawing on any surface with the impedance control of a robotic arm without the need to explicitly reconfigure or model the surface, and ≪ / RTI >
컴퓨터에서 화상 정보를 표현하는 방법에는 두가지 방식이 존재한다. 래스터 그래픽(Raster Graphics) 방식과, 벡터 그래픽(Vector Graphics) 방식이다. 래스터 그래픽 방식은 이미지를 2차원 배열 형태의 점으로 구성하고 이 점들의 모습을 조합하여 일정한 간격의 개별적으로 제어 가능한 픽셀들을 이용해 하나의 화상 정보를 표현하는 방식이다.There are two methods of representing image information on a computer. A raster graphics method, and a vector graphics method. The raster graphic method is a method of composing images into points in the form of a two-dimensional array and combining the shapes of these points to represent one image information by using individually controllable pixels at regular intervals.
반면에 벡터 그래픽 방식은 그래픽 데이터를 비트맵이 아닌 선분이나 곡선 등의 벡터로 표현하고 저장하는 방식이다. 모든 데이터가 기하 공식에 기초한 벡터로 표현되므로 확대하거나 축소하여도 항상 깨끗한 결과를 출력할 수 있는 장점이 존재하여 로봇 매니퓰레이터에 적합한 방식이다.On the other hand, the vector graphics method is a method of representing and storing graphic data as a vector such as a line segment or a curve instead of a bit map. Since all the data is represented by a vector based on the geometric formula, there is a merit that it is always possible to output a clean result even if it is enlarged or reduced, which is suitable for a robot manipulator.
일실시예에 따르면, 프로세서와 통신하는 제1 무선통신모듈 및 그림을 입력 받아 하나의 획 단위로 데이터를 저장하는 저장소로 구성되는 입력 장치, 말단에 펜이 부착되어 상기 프로세서로부터 수신한 정보에 의해 임의의 표면에 그림을 그리는 로봇팔 및 상기 입력장치 및 로봇팔과 통신하는 제2 무선통신모듈과 상기 입력장치로부터 전송받은 데이터를 이용하여 상기 임의의 표면을 예측하는 계산부로 구성되는 프로세서를 포함하는 임의의 표면에 그림을 그리는 장치가 개시된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an input device comprising a first wireless communication module for communicating with a processor and a storage unit for receiving data and storing data in units of strokes, And a processor configured to predict the arbitrary surface using data received from the input device and a second wireless communication module that communicates with the input device and the robot arm, An apparatus for drawing a picture on any surface is disclosed.
다른 일실시예에 따르면 상기 입력장치로부터 전송받은 데이터는 시작점, 중간점 및 끝점으로 구성되는 제어 포인트의 집합 데이터, 펜압데이터, 색깔데이터인 것을 포함하는 임의의 표면에 그림을 그리는 장치일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the data received from the input device may be a device for drawing an arbitrary surface including the aggregate data of the control points including the start point, the intermediate point and the end point, the pen pressure data, and the color data.
또 다른 일실시예에 따르면 상기 로봇팔은 말단에 복수의 펜이 부착되어 있는 로봇팔인 것을 포함하는 임의의 표면에 그림을 그리는 장치가 개시된다.According to yet another embodiment, the robot arm is a robot arm having a plurality of pens attached at the distal end thereof.
일실시예에 따르면 상기 계산부는 상기 로봇팔의 말단에 부착되는 펜이 임의의 표면에 가하는 가압력이 미리 지정되는 범위를 초과 또는 미달하는 경우에 가상의 표면을 미리 지정되는 거리만큼 재설정하는 것을 포함하는 임의의 표면에 그림을 그리는 장치가 개시된다. 상기 가압력의 미리 지정되는 범위는 사람의 일반적인 필압인 0.8N 내지 3.2N일 수 있으나 이에 한정되지 않고 더 넓은 범위일 수 있다.According to an embodiment, the calculation unit may include resetting a virtual surface by a predetermined distance when a pressing force applied to an arbitrary surface of a pen attached to an end of the robot arm exceeds or falls below a predetermined range, An apparatus for drawing a picture on any surface is disclosed. The predetermined range of the pressing force may be 0.8N to 3.2N, which is a general pressure of a person, but it is not limited thereto and may be a wider range.
다른 일실시예에 따르면 상기 계산부는 로봇팔이 미리 입력되는 곡선대로 움직여 표면을 인식하도록 제어하는 것을 포함하는 임의의 표면에 그림을 그리는 장치를 개시한다.According to another embodiment, the calculator discloses a device for drawing on any surface, including controlling the robot arm to move in a pre-entered curve to recognize the surface.
일실시예에 따르면 입력 받는 그림을 하나의 획 단위로 나누고, 각각의 획 마다 시작점, 중간점 및 끝점으로 구성되는 제어 포인트의 집합, 펜압 데이터, 색깔 데이터를 저장소에 저장하는 단계, 저장소에 저장되는 데이터를 프로세서로 전송하는 단계, 프로세서가 상기 제어 포인트의 집합을 이용하여 표면 상의 위치 정보를 수집하고 상기 표면을 예측하는 단계 및 프로세서가 로봇팔에 부착되는 펜이 가하는 가압력을 감지하면서 상기 표면 상에 그림을 그리는 단계를 포함하는 임의의 표면에 그림을 그리는 방법이 개시된다.According to an embodiment of the present invention, the input picture is divided into a stroke unit, and a set of control points including a start point, a middle point and an end point for each stroke, pen pressure data and color data are stored in a storage, Transferring data to the processor, using the set of control points to collect the positional information on the surface and predicting the surface, and determining the position of the surface on the surface while the processor senses the pressing force applied by the pen attached to the robotic arm A method of drawing a picture on an arbitrary surface including a picture drawing step is disclosed.
다른 일실시예에 따르면 미리 지정되는 곡선 데이터를 이용하여 그림을 그리는 표면을 인식하는 단계를 더 포함하는 임의의 표면에 그림을 그리는 방법일 수 있다.According to another embodiment, there may be a method of drawing a picture on any surface, which further includes recognizing the picture-drawing surface using pre-specified curve data.
또 다른 일실시예에 따르면 상기 로봇팔 말단에 복수의 펜을 장착하고 펜을 변경해가며 임의의 표면에 그림을 그리는 방법이 개시된다.According to another embodiment of the present invention, a method is disclosed in which a plurality of pens are mounted on the distal end of the robot arm and a picture is drawn on an arbitrary surface while changing the pen.
일실시예에 따르면 상기 프로세서가 펜이 가하는 가압력을 감지하면서 상기 표면상에 그림을 그리는 단계는, 상기 가압력이 미리 지정되는 범위를 초과 또는 미달하는 경우에 가상의 표면을 미리 지정되는 거리만큼 재설정 하는 단계를 더 포함하는 임의의 표면에 그림을 그리는 방법이 개시된다. 상기 가압력의 미리 지정되는 범위는 사람의 일반적인 필압의 범위인 0.8N 내지 3.2N 일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 보다 넓은 범위일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of drawing a picture on the surface while sensing the pressing force applied by the pen causes the virtual surface to be reset by a predetermined distance when the pressing force exceeds or falls below a predetermined range A method of drawing a picture on any surface further comprising steps is disclosed. The predetermined range of the pressing force may be 0.8N to 3.2N, which is a range of general pressure of a person, but it is not limited thereto and may be a wider range.
또 다른 일실시예에 따르면 상기 설명되는 임의의 표면에 그림을 그리는 방법을 수행하는 프로그램을 수록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체가 개시된다.According to yet another embodiment, there is provided a computer readable recording medium embodying a program for performing a method of drawing on any surface described above.
도 1은 일실시예에 따른 드로잉 장치의 구성을 도시한다.
도 2는 일실시예에 따른 입력장치의 구성을 도시한다.
도 3은 일실시예에 따른 프로세서의 구성을 도시한다.
도 4는 일실시예에 따른 드로잉 시스템의 구체적인 예시도이다.
도 5는 일실시예에 따른 드로잉 과정의 흐름도이다.
도 6은 일실시예에 따른 작동 모습을 도시한다.
도 7은 일실시예에 따른 2차 베지어 스플라인 커브를 도시한다.
도 8은 일실시예에 따른 데이터의 변형을 도시한다.1 shows a configuration of a drawing apparatus according to an embodiment.
2 shows a configuration of an input device according to an embodiment.
3 illustrates a configuration of a processor according to one embodiment.
4 is a specific illustration of a drawing system according to one embodiment.
5 is a flowchart of a drawing process according to an embodiment.
6 shows an operational view according to one embodiment.
Figure 7 illustrates a quadratic Bezier spline curve according to one embodiment.
Figure 8 illustrates a variation of data in accordance with one embodiment.
이하에서, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 권리범위는 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the rights is not limited or limited by these embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.The terms used in the following description are chosen to be generic and universal in the art to which they are related, but other terms may exist depending on the development and / or change in technology, customs, preferences of the technician, and the like. Accordingly, the terminology used in the following description should not be construed as limiting the technical thought, but should be understood in the exemplary language used to describe the embodiments.
또한 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.Also, in certain cases, there may be a term chosen arbitrarily by the applicant, in which case the meaning of the detailed description in the corresponding description section. Therefore, the term used in the following description should be understood based on the meaning of the term, not the name of a simple term, and the contents throughout the specification.
도 1은 일실시예에 따른 드로잉 장치의 구성을 도시한다. 드로잉 장치는 구체적으로 입력장치(110), 프로세서(120) 및 로봇팔(130)로 구성된다.1 shows a configuration of a drawing apparatus according to an embodiment. The drawing device is specifically composed of an input device 110, a
입력장치(110)의 세부 구성은 도 2에서 도시되어 있다. 입력장치는 사용자로부터 임의의 표면상에 도시할 그림의 정보를 입력 받는다. 입력장치는 일반적으로 삼성전자 주식회사의 갤럭시 탭 시리즈 또는 애플 사의 아이패드 일 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 프로세서 기기와 통신이 가능한 통신모듈과 사용자의 입력 정보를 처리 및 저장할 수 있는 장치이면 가능하다. 입력장치는 사용자가 그리는 그림을 하나의 획 단위로 저장하고, 각각의 획마다 제어 포인트의 집합, 펜압 데이터, 컬러 데이터를 저장소에 저장한다. 상기 제어 포인트의 집합은 시작점, 중간점 및 끝점의 정보들로 구성될 수 있다. 상기 저장되는 데이터는 제1 무선 통신 모듈을 통해 프로세서로 전송된다.The detailed configuration of the input device 110 is shown in Fig. The input device receives information of a picture to be shown on an arbitrary surface from a user. The input device may generally be a Galaxy Tab series of Samsung Electronics Co., Ltd. or an iPad of Apple. However, the present invention is not limited to this, and a communication module capable of communicating with a processor device and an apparatus capable of processing and storing input information of a user are possible. The input device stores a picture drawn by the user in units of one stroke, and stores a set of control points, pen pressure data, and color data for each stroke in a storage. The set of control points may be composed of information of a start point, an intermediate point and an end point. The stored data is transmitted to the processor via the first wireless communication module.
프로세서(120)는 구체적으로 제2 무선통신모듈 및 계산부로 구성되어 있으며, 세부 구성에 대한 설명은 도 3에서 한다. 상기 프로세서(120)는 입력장치로부터 전송 받은 정보를 로봇팔이 이용 가능한 정보의 형태로 변환하고, 로봇팔이 개별 점을 따라 이동하는 것이 아닌 매 획을 하나의 스플라인 모션(Spline Motion)으로 수생하도록 임피던스 제어를 수행한다.The
로봇팔(130)은 프로세서의 명령에 따라 움직이는 동작을 수행한다. 로봇팔의 말단부에는 하나 이상의 펜이 부착되어 있으며, 각 펜의 색깔은 서로 다를 수 있다. 로봇팔은 압력 감지 센서를 포함하고 전달 받은 압력 정보에 맞추어 움직이는 동작을 수행한다.The
도 2는 일실시예에 따른 입력장치의 구성을 도시한다. 입력장치(210)는 제1 무선통신모듈(220) 및 저장소(230)로 구성된다. 제1 무선통신모듈(220)은 프로세서와 통신을 수행하고, 저장소(230)는 사용자로부터 입력 받은 정보를 저장한다.2 shows a configuration of an input device according to an embodiment. The
보다 구체적으로 저장소(230)는 사용자가 입력하는 펜화를 매 획마다 제어 포인트의 집합, 펜압 데이터 및 컬러 데이터로 저장한다. 상기 제어 포인트의 집합은 하나의 획에 있어서 시작점, 중간점 및 끝점으로 구성되는 점을 말한다. 펜압 데이터는 획 굵기의 결정과 연관된다. 또한 컬러 데이터는 로봇팔이 복수의 펜을 사용하는 경우에 상기 컬러 데이터에 따라 컬러가 다른 펜으로 변경하면서 펜화를 그릴 수 있도록 한다.More specifically, the
제1 무선통신모듈(220)은 상기 저장소에 저장되는 모든 데이터를 프로세서로 전송한다. 프로세서의 제2 무선통신모듈과 통신하여 각각의 데이터를 전송하게 된다.The first
도 3은 일실시예에 따른 프로세서(310)의 구성을 도시한다. 상기 프로세서(310)는 제2 무선통신모듈(320) 및 계산부(330)로 구성된다. 제2 무선통신모듈(320)은 입력장치 및 로봇팔과 통신을 수행하고, 계산부(330)는 전송받은 정보를 통산 각종 연산을 수행한다.FIG. 3 illustrates a configuration of a
보다 구체적으로 제2 무선통신모듈(320)은 제1 무선통신모듈로부터 입력장치의 저장소에 저장되는 모든 데이터를 수신하여 계산부로 전달한다. 또한 계산부에서 처리되는 정보들을 로봇팔로 전달하며, 로봇팔의 임피던스 제어에 대한 명령도 전달한다.More specifically, the second
계산부(230)는 입력장치로부터 제2 무선통신모듈을 통해 수신되는 정보를 처리하여 로봇팔이 이용 가능한 형태의 정보로 변환한다. 로봇팔은 부드러운 곡선 모션을 수행하기 때문에, 매 획 데이터를 임의의 표면에 그림을 그리기에 적합한 형태의 정보로 변환한다. 또한 경우에 따라서 계산부는 표면인식 과정을 계산하기도 한다. 표면인식 과정은 필수적인 과정은 아니나, 임의의 표면에 대하여 미리 지정되는 곡선을 이용하여 표면을 한번 스캔하여 펜화의 완성도를 높일 수 있다. 미리 지정되는 곡선에 의한 표면인식 과정이 수행되는 경우에는, 계산부가 미리 지정되는 곡선 및 표면에 대한 정보를 계산하여 로봇팔의 동작에 반영한다.The
도 4는 일실시예에 따른 드로잉 시스템의 구체적인 예시도이다. 태블릿PC(410), 일반PC(430) 및 로봇팔(450)이 도시되어 있으며, 각 구성간의 통신(420, 440)이 도시되어 있다. 다만 태블릿PC 및 일반PC는 예시적인 구성일 뿐 이에 한정되지 않고, 사용자의 펜화를 입력 받아 저장하고 전송할 수 있는 입력장치 및 입력장치로부터 수신하는 정보를 처리할 수 있는 프로세서면 충분하다.4 is a specific illustration of a drawing system according to one embodiment.
태블릿PC(410)는 사용자가 그리는 펜화를 입력 받을 수 있고 상기 펜화의 정보를 획 단위로 저장하여 일반PC(430)로 전송(420)한다. 예시적으로 그러나 한정되지 않게 상기 통신(420, 440)방식은 WIFI 방식일 수 있다.The
일반PC(430)는 프로세서로서의 역할을 수행하고, 제2 무선통신모듈을 이용해 정보를 송수신(420, 440)하며, 계산부는 수신 받은 정보를 소정의 처리를 통하여 변환한다.The general PC 430 functions as a processor, transmits and receives
로봇팔(450)은 일반PC(430)로부터 수신(440)하는 정보를 이용하여 임의의 표면에 직접 그림을 그린다. 예시적으로 그러나 한정되지 않게 KUKA사(社)의 IIWA 모델일 수 있다.The
도 5는 일실시예에 따른 드로잉 과정의 흐름도이다. 본 교시에 따라 임의의 표면에 드로잉을 수행하는 경우 총 5가지 단계로 수행될 수 있다. 본 교시는, 획 단위로 그림을 분할하는 단계(510), 분할되는 획 단위 데이터를 저장하는 단계(520), 저장되는 상기 데이터를 프로세서로 전달하는 단계(530), 표면위치정보를 수집 및 예측하는 단계(540) 및 가압력을 감지하면서 드로잉하는 단계(550)로 구성된다.5 is a flowchart of a drawing process according to an embodiment. When performing drawing on any surface in accordance with the present teachings, a total of five steps can be performed. The present teachings include a
획 단위로 그림을 분할하는 단계(510)는 사용자가 입력장치에 그림을 입력하는 경우에 그림을 구성하는 각 획으로 분할하는 것을 의미한다. 이 단계는 입력장치에 의해 수행된다.A
데이터의 저장 단계(520)는 입력장치에 존재하는 저장소에 각 획으로 분할되는 그림의 데이터를 저장하는 단계이다. 상기 단계(520)는 입력장치의 저장소에서 이루어지며, 상기 저장소에 저장되는 정보에는 제어 포인트의 집합, 펜압 데이터 및 컬러 데이터가 존재한다.The
프로세서로 전달하는 단계(530)는 상기 저장소에 저장되는 정보들을 무선통신 방식에 의해 전달하는 동작을 말한다. 보다 구체적으로 상기 단계(530)는 제1 무선통신모듈이 데이터를 제2 무선통신모듈로 전달하는 것을 말한다.The
표면의 위치정보를 수집 및 예측하는 단계(530)는 프로세서에서 동작한다. 상기 단계는 표면의 위치정보를 수집하는 단계와 표면을 예측하는 단계로 나누어진다. 표면의 위치정보를 수집하는 단계는 반드시 수행되는 것은 아니며, 사용자의 필요에 따라 더 높은 정확도의 펜화를 그리기 위해 추가로 수행될 수 있다. 반면에 표면의 예측 단계는 로봇팔의 매 획을 그리기 전에 수행된다.A
여기에서 상기 표면의 위치정보를 수집하는 단계는 공간충전곡선에 의해서 임의의 표면을 스캔하는 단계를 말한다. 상기 공간충전곡선은 교점 없이 평면 공간 또는 폐집합 내를 채우는 페아노 곡선일 수 있다.Herein, collecting the position information of the surface refers to a step of scanning an arbitrary surface by a space filling curve. The space filling curve may be a Feyno curve that fills a planar space or a closed set without intersection.
마지막으로 가압력 감지 및 드로잉 단계(550)는 로봇팔의 말단부에 존재하는 펜이 임의의 표면에 접촉하면, 미리 지정되는 압력에 도달할 때까지 수직방향으로 힘을 가하고 가해지는 가압력을 감지하면서 매 획을 드로잉하는 단계이다. 보다 구체적으로 드로잉 단계는 임피던스 제어를 통하여 가압력의 강도를 조절하고, 프로세서로부터 전달 받는 정보대로 임의의 표면에 획을 그려나간다.Finally, the pressing force sensing and drawing
도 6은 구체적으로 그리고 예시적으로 물통에 본 교시를 수행하는 모습을 나타낸다. 도 6에는 20리터짜리 정수기용 생수통(610), 가상의 표면(620), 가상의 접촉부(630) 및 실제 접촉부(640)를 도시한다.Figure 6 shows a concrete and illustrative example of carrying out the present teachings in a bucket. 6 shows a 20 liter water
생수통(620)은 임의의 표면을 표현하기 위한 예시적인 물품일 뿐 이에 한정되지 않고 예측하기 어려운 곡면 또는 표면을 가지고 있는 물체이면 족하다.The
가상의 표면(620)은 프로세서에 의해 예측되는 임의의 표면이다. 로봇팔은 가압력의 측정에 의해 예측되는 가상의 표면가상의 표면에는 접촉할 수 없다. 따라서 로봇팔이 실제 표면에 닿는 지점(640)과 가상의 표면상에 접촉하고자 하는 지점(630)사이에는 일정한 간격이 발생한다. 로봇팔은 상기 가상의 표면(620)상에 그림을 그리도록 프로세서의 명령을 받는다. 로봇팔의 가압력은 가상의 표면(620)상에 존재하는 접촉하고자 하는 지점(630)과 실제 표면에 닿는 지점(640)사이의 간격에 의해 발생한다. 상기 가압력은 미리 지정되는 수 있고, 예를 들어 하나의 획 내에서 이동하는 물체 표면의 최대 높이와 최소 높이의 차이가 5cm라고 가정할 때 상기 가압력은 사람의 일반적인 필압인 0.8N 내지 3.2N으로 지정될 수 있다. 프로세서의 명령에 따르는 동작을 수행하기 위해서 힘과 위치의 제어를 수행하는 임피던스 제어가 사용된다. 보다 구체적으로 로봇팔의 말단부에 존재하는 펜의 끝에 가상의 스프링을 달아주는 듯한 제어 기법에 의해 로봇팔은 수직 방향으로의 적절한 힘이 가해지면서 임의의 표면 위를 이동한다.The
로봇팔이 이동함에 따라 가압력이 변화하게 되는데, 가압력의 범위가 미리 지정되는 범위를 초과하거나, 미달되는 경우에는 가상의 표면을 재설정할 수 있다. 구체적으로 가상의 표면을 재설정하는 방법은, 가압력의 범위가 미리 지정되는 범위를 초과하는 경우에는 최초 설정되는 가상의 표면보다 5cm높게 설정하고, 미리 지정되는 범위에 미달하는 경우에는 최초 설정되는 가상의 표면보다 5cm낮게 설정이 가능하다. 다만 재설정하는 높이는 5cm로 한정되는 것은 아니며, 물체 표면의 최대 높이와 최소 높이의 차이에 따라 가변적이다.As the robot arm moves, the pressing force changes. When the range of the pressing force exceeds or falls below a predetermined range, the virtual surface can be reset. Specifically, when the range of the pressing force exceeds the predetermined range, the virtual surface is set 5 cm higher than the initial virtual surface, and when the pressing force falls below the predetermined range, Can be set 5cm lower than the surface. However, the height to be reset is not limited to 5 cm, but it is variable depending on the difference between the maximum height and the minimum height of the object surface.
도 7은 일실시예에 따라 벡터 그래픽 엔진에 사용되는 2차 베지어 스플라인 커브(Quadratic Bezier Spline Curve)도시한다. 베지어 스플라인 커브는 임의의 곡선을 표현하기 위해 수학적으로 만든 곡선을 말한다. 2차 베지어 스플라인 커브에 사용되는 식은 아래 수학식 1과 같다.FIG. 7 illustrates a Quadratic Bezier Spline Curve used in a vector graphics engine according to one embodiment. A Bezier spline curve is a mathematical curve to represent an arbitrary curve. The equation used for the second Bezier spline curve is shown in Equation 1 below.
상기 수학식 1에서 P1, P2, P3는 각 제어 포인트이고, 매개변수 t가 0부터 1까지 변함에 따라 2차 베지어 스플라인 커브가 생성된다.In Equation (1), P 1 , P 2 , and P 3 are control points, and as the parameter t changes from 0 to 1, a second Bezier spline curve is generated.
저장소에 저장되는 데이터 중 제어 포인트의 집합은 상기 P1, P2, P3로 구성되는 집합이며, 하나의 획에 대하여 복수개의 집합이 존재할 수 있다. 꺾임이 적은 단순한 곡선의 경우에는 하나의 제어 포인트 집합으로 표현되는 것이 가능하고, 복수의 꺾임이 존재하는 복잡한 곡선의 경우에는 제어 포인트 집합이 복수개 존재한다.The set of control points among the data stored in the repository is a set of P 1 , P 2 , and P 3 , and a plurality of sets may exist for one stroke. In the case of a simple curved line with less bending, it can be represented by a single set of control points, and in the case of a complex curve in which a plurality of bends exist, a plurality of control points exist.
도 7에서는 두 개의 제어 포인트 집합으로 표현되는 하나의 획이 예시되어 있다. 저장소에 저장되는 임의의 획에 대하여 p1, p2, p3가 하나의 제어 포인트 집합이며, p3, p4, p5가 또 다른 하나의 제어 포인트 집합이다. 상기 제어 포인트 집합들은 각각 2차 베지어 스플라인 커브에 따라 표현된다. 2차 베지어 스플라인 커브에 따라 곡선을 도시하는 경우에 제어 포인트의 중간점(p2, p4)은 지나지 않는다.In Fig. 7, one stroke represented by a set of two control points is illustrated. For any stroke stored in the repository, p1, p2, and p3 are a set of control points, and p3, p4, and p5 are another set of control points. The sets of control points are each represented according to a quadratic Bezier spline curve. In the case of showing a curve according to the quadratic Bezier spline curve, the midpoints (p2, p4) of the control points do not pass.
도 8은 일실시예에 따른 저장되는 데이터의 변환을 도시한다. 상기 도 7의 과정에 의해 각 획은 벡터 그래픽 엔진에 사용 가능한 형태로 변형되었다. 로봇팔은 베지어 스플라인 커브 위를 지나는 연속적인 모션만 가능하기 때문에, 로봇팔에 들어가는 입력은 도 7의 과정에서 설명하는 베지어 스플라인 커브 형태의 데이터를 추가적으로 변형하여 입다. 810은 저장되는 데이터에 따른 2차 베지어 스플라인 커브의 예시를 도시하며, 820은 상기 입력 데이터에 드 카스텔조 알고리즘(de Casteljau's Algorithm)을 적용하여, 차수를 증가(Degree Elevation)시켜 생성되는 4개의 추가적인 제어 포인트를 나타낸다.Figure 8 illustrates the conversion of stored data in accordance with one embodiment. By the process of FIG. 7, each stroke is transformed into a form usable for a vector graphic engine. Since the robot arm is only capable of continuous motion over the Bezier spline curve, the input to the robot arm is modified by additionally modifying the Bezier spline curve data described in the process of FIG.
810은 입력 데이터의 드 카스텔조 알고리즘의 적용 전 형태로서, 검정색 점은 베지어 스플라인 커브를 생성하기 위한 각 제어 포인트를 의미한다. 820은 입력 받은 데이터에 의해 로봇팔이 실제 움직이는 경로이며, 여기에서의 검정색 점은 제어 포인트 중 시작점과 끝점을 나타내고, 투명한 점은 제어 포인트 중 중간점들을 나타낸다. 예시적으로 중간점을 4개로 표시하였으나, 이에 한정되지 않고 복수개로 수행되는 것이 가능하다. 중간점의 갯수는 드 카스텔조 알고리즘에 의해 얼만큼 차수를 증가시키는가에 따라 달라지며, 차수를 증가시킬수록 모션이 부드럽게 된다.810 is a form before application of the de Castellou algorithm of the input data, and a black dot means each control point for generating a Bezier spline curve. 820 is a path through which the robot arm moves in response to input data. Here, the black dot represents the start point and the end point of the control point, and the transparent point represents the midpoint of the control point. Although the intermediate points are exemplarily shown as four, the present invention is not limited to this, and it is possible to perform a plurality of intermediate points. The number of midpoints depends on how much the order is increased by the de Castelló algorithm, and as the order is increased, the motion becomes smoother.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the apparatus and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA) A programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.
실시예에 따른 방법은 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 실시예를 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. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with reference to the drawings, various modifications and variations may be made by those skilled in the art. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
Claims (12)
말단에 펜이 부착되어 상기 프로세서로부터 수신한 정보에 의해 임의의 표면에 그림을 그리는 로봇팔; 및
상기 입력장치 및 로봇팔과 통신하는 제2 무선통신모듈과 상기 입력장치로부터 전송받은 데이터를 이용하여 상기 임의의 표면을 예측하는 계산부로 구성되는 프로세서
를 포함하고,
상기 계산부는 상기 로봇팔의 말단에 부착되는 펜이 임의의 표면에 가하는 가압력이 미리 지정되는 범위를 초과 또는 미달하는 경우에 가상의 표면을 미리 지정되는 거리만큼 재설정하는, 임의의 표면에 그림을 그리는 장치.A first wireless communication module for communicating with the processor, and a storage for storing data in units of strokes on receipt of a picture;
A robot arm having a pen attached to an end thereof and drawing a picture on an arbitrary surface by information received from the processor; And
A second wireless communication module for communicating with the input device and the robot arm, and a calculator for predicting the arbitrary surface using data received from the input device,
Lt; / RTI >
Wherein the calculation unit resets the imaginary surface by a predetermined distance when the pressing force applied to the arbitrary surface by the pen attached to the end of the robot arm exceeds or falls below a predetermined range, Device.
상기 입력장치로부터 전송받은 데이터는 시작점, 중간점 및 끝점으로 구성되는 제어 포인트의 집합, 펜압데이터, 색깔데이터인 것을 포함하는 임의의 표면에 그림을 그리는 장치.The method according to claim 1,
Wherein the data received from the input device is a set of control points consisting of a start point, a midpoint and an end point, a pen pressure data, and color data.
상기 로봇팔은 말단에 복수의 펜이 부착되어 있는 로봇팔인 것을 포함하는 임의의 표면에 그림을 그리는 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the robot arm is a robot arm having a plurality of pens attached to the distal end thereof.
상기 가압력의 미리 지정되는 범위는 0.8N 내지 3.2N인 것을 포함하는 임의의 표면에 그림을 그리는 장치.The method of claim 3,
Wherein the predetermined range of the pressing force is 0.8N to 3.2N.
상기 계산부는 로봇팔이 미리 입력되는 곡선대로 움직여 표면을 인식하도록 제어하는 것
을 포함하는 임의의 표면에 그림을 그리는 장치.6. The method of claim 5,
The calculation unit controls the robot arm to recognize the surface by moving it in accordance with a curve inputted in advance
A device that draws on any surface including.
저장소에 저장되는 데이터를 프로세서로 전송하는 단계;
프로세서가 상기 제어 포인트의 집합을 이용하여 표면 상의 위치 정보를 수집하고 상기 표면을 예측하는 단계; 및
프로세서가 로봇팔에 부착된 펜이 가하는 가압력을 감지하면서 상기 표면 상에 그림을 그리는 단계
를 포함하는 임의의 표면에 그림을 그리는 방법.Storing a set of control points, pen pressure data, and color data, each of which consists of a starting point, a middle point, and an end point for each stroke, into a storage;
Transmitting data stored in the repository to a processor;
The processor collecting positional information on the surface using the set of control points and predicting the surface; And
Drawing a picture on the surface while the processor senses the pressing force applied by the pen attached to the robot arm
How to draw a picture on any surface that contains.
미리 지정되는 곡선 데이터를 이용하여 그림을 그리는 표면을 인식하는 단계를 더 포함하는 임의의 표면에 그림을 그리는 방법.8. The method of claim 7,
The method further comprising the step of recognizing a surface to be drawn using predetermined curve data.
상기 로봇팔 말단에 복수의 펜을 장착하고 펜을 변경해가며 임의의 표면에 그림을 그리는 방법.9. The method of claim 8,
A plurality of pens are mounted on the end of the robot arm, and a pen is changed to draw a picture on an arbitrary surface.
상기 프로세서가 펜이 가하는 가압력을 감지하면서 상기 표면상에 그림을 그리는 단계는,
상기 가압력이 미리 지정되는 범위를 초과 또는 미달하는 경우에 가상의 표면을 미리 지정되는 거리만큼 재설정 하는 단계를 더 포함하는 임의의 표면에 그림을 그리는 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the step of drawing a picture on the surface while the processor senses a pressing force applied by the pen,
Further comprising the step of resetting the imaginary surface by a predetermined distance when the pressing force exceeds or falls below a predetermined range.
상기 가압력의 미리 지정되는 범위는 0.8N 내지 3.2N 인 것을 포함하는 임의의 표면에 그림을 그리는 방법.11. The method of claim 10,
Wherein a predetermined range of the pressing force is 0.8N to 3.2N.
임의의 표면에 그림을 그리는 방법을 수행하는 프로그램을 수록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.12. A method according to any one of claims 7 to 11,
A computer-readable recording medium containing a program for performing a method of drawing a picture on an arbitrary surface.
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