KR102520934B1 - 피치마크 보수 로봇 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

피치마크 보수 로봇 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피치마크 보수 로봇 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 피치마크 보수 로봇 제어 시스템은 골프장 그린 영역을 촬영하여 골프장 그린 영상을 획득하는 카메라, 골프장 그린 영상에서 피치마크를 식별하고, 식별된 피치마크의 위치 정보를 획득하는 피치마크 식별부, 식별된 피치마크의 위치 정보를 기초로 피치마크 보수 경로를 산출하는 보수 경로 산출부, 및 피치마크 보수 경로에 따라 피치마크 보수 로봇을 이동하도록 제어하는 로봇 제어부를 포함한다. 본 발명에 의하면 로봇을 통해 피치마크 보수를 함으로써 안전하게 그린 위에 피치마크를 보수할 수 있다. 또한 최적의 보수 경로를 따라 피치마크 보수 로봇을 이동시키면서 보수함으로써 효율성이 높아진다. 또한 피치마크 보수 로봇을 통해 피치마크 보수를 함으로써 피치마크 보수가 균일하게 이루어질 수 있다.

Description

피치마크 보수 로봇 제어 시스템 및 방법{Pitchmark repair robot control system and method}
본 발명은 피치마크 보수 로봇 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 골퍼가 골프 경기를 즐기다 보면, 날아가던 골프공이 그린(green)에 낙하하면서 그 충격에 의해 그린에 피치마크(pitch mark)가 빈번하게 생기게 된다. 이와 같이 그린에 피치 마크가 생기게 되면 퍼팅(putting)시 골프공의 이동경로를 변경시킬 수 있기 때문에 경기 진행에 큰 지장을 초래하게 된다. 그러므로, 골프장을 관리하는 작업자는 원활한 경기 진행을 위하여 항상 그린을 평탄하고 잘 정돈된 상태로 유지시켜야 하며, 이를 위해 실제 작업시에는 잔디 보수기를 이용하여 피치 마크를 보수하게 된다.
그런데 종래 피치마크 보수 작업은 작업자가 앉은 자세에서 작업하는 방식이기 때문에, 오랜 시간 작업시 작업자의 허리가 아프게 되고 작업능률이 떨어지며 날아오는 골프공을 확인하기 어려워 사고가 생기는 문제점이 있었다. 또한, 작업자가 앉은 자세로 잔디 보수 작업을 하기 때문에 많은 그린을 모두 보수하는데 시간이 많이 소요되고 작업효율도 떨어지는 문제점이 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해 한국등록특허 제1,431,236호(등록일자: 2014-08-11)는 작업자가 서서 잔디보수 작업을 할 수 있는 장치를 제안하고 있으나 이 역시 사람에 의해 보수 작업이 이루어짐으로써 사고 위험이 여전히 존재하는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 피치마크 보수 로봇에 의해 자동으로 피치마크를 보수할 수 있는 피치마크 보수 로봇 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 피치마크 보수 로봇 제어 시스템은 골프장 그린 영역을 촬영하여 골프장 그린 영상을 획득하는 카메라, 상기 골프장 그린 영상에서 피치마크를 식별하고, 식별된 피치마크의 위치 정보를 획득하는 피치마크 식별부, 상기 식별된 피치마크의 위치 정보를 기초로 피치마크 보수 경로를 산출하는 보수 경로 산출부, 및 상기 피치마크 보수 경로에 따라 피치마크 보수 로봇을 이동하도록 제어하는 로봇 제어부를 포함한다.
상기 보수 경로 산출부는, 상기 골프장 그린 영역의 지형 정보를 기초로 상기 피치마크 보수 로봇이 최소 에너지를 소모하는 피치마크 보수 경로를 산출할 수 있다.
상기 로봇 제어부는, 상기 피치마크 보수 로봇의 하부에 상기 피치마크가 위치하여 가려지는 경우, 상기 골프장 그린 영상에 상기 피치마크의 위치에 대응하는 가상 피치마크를 표시하고, 상기 피치마크 보수 로봇의 상부에 표시된 기준점이 상기 가상 피치마크와 일치하도록 상기 피치마크 보수 로봇의 이동을 제어할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 피치마크 보수 로봇 제어 방법은, 골프장 그린 영역을 촬영하여 골프장 그린 영상을 획득하는 단계, 상기 골프장 그린 영상에서 피치마크를 식별하고, 식별된 피치마크의 위치 정보를 획득하는 단계, 상기 식별된 피치마크의 위치 정보를 기초로 피치마크 보수 경로를 산출하는 단계 및 상기 피치마크 보수 경로에 따라 피치마크 보수 로봇을 이동하도록 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면 로봇을 통해 피치마크 보수를 함으로써 안전하게 그린 위에 피치마크를 보수할 수 있다. 또한 최적의 보수 경로를 따라 피치마크 보수 로봇을 이동시키면서 보수함으로써 효율성이 높아진다. 또한 피치마크 보수 로봇을 통해 피치마크 보수를 함으로써 피치마크 보수가 균일하게 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피치마크 보수 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피치마크 보수 로봇의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피치마크 보수 로봇 제어 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 피치마크 기반 로봇 이동 제어의 개념을 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 피치마크 보수 로봇 제어 시스템의 동작 흐름도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피치마크 보수 시스템의 구성도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 피치마크 보수 시스템은 피치마크 보수 로봇(100), 로봇 제어 시스템(200) 및 관리 관제 시스템(300)을 포함할 수 있다.
피치마크 보수 로봇(100)은 골프장의 그린 위를 이동하면서 그린(green)(1)에 골프공이 낙하하면서 그 충격에 의해 생긴 피치마크(pitch mark)(2)를 보수하는 장치이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피치마크 보수 로봇의 구성도이다.
도 2를 참고하면, 피치마크 보수 로봇(100)은 본체(110), 이동부(120), 피치마크 수리 장치(130) 및 통신부(140)를 포함할 수 있다.
본체(110)는 이동부(120), 피치마크 수리 장치(130) 및 통신부(140)를 탑재할 수 있다. 또한 피치마크 보수 로봇(100)의 각 구성 요소의 동작을 제어하는 컨트롤러(도시하지 않음) 및 동작 전원을 공급하는 배터리(도시하지 않은)를 탑재할 수 있다. 실시예에 따라서 본체(110)는 GPS 수신기, 정확한 측위를 위해 RTK GPS 수신기 등을 탑재할 수도 있다. 물론 영상 기반으로 피치마크 보수 로봇(100)의 위치를 측위하는 경우에는 피치마크 보수 로봇(100)에 GPS 수신기를 탑재하지 않아도 된다.
이동부(120)는 피치마크 보수 로봇(100)을 그린 위에서 이동시키는 바퀴 및 바퀴를 구동하는 모터와 같은 구동 수단(도시하지 않음) 등을 포함할 수 있다.
피치마크 수리 장치(130)는 피치마크를 수리하기 위한 적절한 위치, 예컨대 본체(110)의 하부 등에 탑재될 수 있다. 피치마크 수리 장치(130)는 피치마크 수리를 위해 사용되는 피봇툴과 같은 수단을 피치마크 뒤쪽에 45도로 찔러 넣은 후, 피치마크 중심쪽으로 일으켜 세워서 피치마크를 보수할 수 있는 기구적 구성을 가질 수 있다. 물론 여기서 설명한 것 외에도 피치마크를 보수할 수 있는 기구적 구성을 가지면 된다.
피치마크 보수 로봇(100)은 피치마크를 기준으로 피치마크 수리 장치(130)가 미리 정해진 위치에 놓이도록 이동한 후, 피치마크 수리 장치(130)를 이용하여 피치마크를 보수할 수 있다.
통신부(140)는 무선 통신을 통해 각종 정보, 데이터 및 명령을 로봇 제어 시스템(200)과 교환할 수 있다. 무선 통신은 블루투스, Wi-Fi, 위성통신, 셀룰러시스템, 5G, LTE 등 다양한 통신 방식이 이용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피치마크 보수 로봇 제어 시스템의 구성도이다.
도 3을 참고하면, 로봇 제어 시스템(200)은 카메라(210), 피치마크 식별부(230), 보수 경로 산출부(250) 및 로봇 제어부(270)를 포함할 수 있다.
카메라(210)는 골프장 그린 주변의 일정한 높이에 설치되어 골프장 그린 영역을 촬영할 수 있다. 카메라(210)는 RGB 카메라를 이용할 수 있으며, 피치마크를 식별할 수 있는 영상을 획득할 수 있으면, RGB 카메라 외에 다른 카메라를 이용하는 것도 가능하다.
피치마크 식별부(230)는 골프장 그린 영상에서 피치마크를 식별하고, 식별된 피치마크의 위치 정보를 획득할 수 있다. 영상에서 특정한 객체를 식별하고, 위치 정보를 획득하는 기술은 이미 잘 알려져 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
보수 경로 산출부(250)는 식별된 피치마크의 위치 정보를 기초로 피치마크 보수 경로를 산출할 수 있다. 보수 경로 산출부(250)는 해당 그린의 지형 정보를 미리 가지고 있을 수 있다.
보수 경로 산출부(250)는 그린 위에서 식별된 피치마크가 복수 개가 있는 경우, 골프장 그린 영역의 지형 정보를 기초로 피치마크 보수 로봇(100)이 최소 에너지를 소모하는 피치마크 보수 경로를 산출할 수 있다.
로봇 제어부(270)는 피치마크 보수 경로에 따라 피치마크 보수 로봇(100)을 이동하도록 제어할 수 있다. 예를 들어 로봇 제어부(270)는 카메라(210)에 의해 촬영된 그린 위 영상에서 피치마크 보수 로봇(100)을 식별하고, 피치마크 보수 로봇(100)이 피치마크 보수 경로에 따라 이동하도록 영상 기반으로 제어할 수 있다.
물론 실시예에 따라서는 로봇 제어부(270)는 피치마크 보수 경로 정보를 피치마크 보수 로봇(100)에 전송할 수 있다. 그러면 피치마크 보수 로봇(100)이 GPS 신호를 통해 자신의 위치를 획득하고, 피치마크 보수 경로 정보에 따라 이동하도록 구현하는 것도 가능하다. 물론 피치마크 보수 로봇(100)에서 획득된 GPS 신호 기반 위치 정보를 전달받아, 로봇 제어부(270)에서 피치마크 보수 로봇(100)이 피치마크 보수 경로를 따라 이동하도록 제어하는 것도 가능하다.
로봇 제어부(270)는 피치마크 보수 로봇(100)이 피치마크 위로 이동하면 피치마크가 피치마크 보수 로봇(100)의 하부에 위치하여 카메라(210)에 의해 촬영된 영상에서 가려질 수 있다.
피치마크 보수를 위해 피치마크 수리 장치(130)가 정확한 위치에 놓이도록 다음과 같이 제어할 수 있다. 이를 위해 피치마크 보수 로봇(100)은 본체(110)의 상부에 기준점이 미리 표시될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 피치마크 기반 로봇 이동 제어의 개념을 예시한 도면이다.
도 4(a)는 피치마크 보수 로봇(100)이 피치마크(2) 주변까지 이동하는 동안 촬영된 영상을 예시한 것이다. 로봇 제어 시스템(200)은 피치마크 보수 로봇(100)을 제어하여 그린(1) 위에 피치마크(2)가 발생한 위치로 이동시킬 수 있다. 피치마크(2) 위에 피치마크 보수 로봇(100)이 위치하기 전까지는, 피치마크 보수 로봇(100)의 상부에 표시된 기준점(3)과 그린 위(1)에 발생한 피치마크(2) 모두 영상에 표시된다.
도 4(b)는 피치마크 보수 로봇(100)이 피치마크(2) 위에 위치한 상태에서 촬영된 영상을 예시한 것이다. 이 경우 피치마크(2)는 피치마크 보수 로봇(100)에 가려져 영상에 표시되지 않는다. 로봇 제어부(270)는 피치마크(2)에 대응하여 영상에 가상 피치마크(4)를 표시하고, 도 4(c)에 예시한 것과 같이 기준점(3)과 가상 피치마크(4)가 일치하도록 피치마크 보수 로봇(100)을 이동시킨다.
피치마크 보수 로봇(100)은 도 4(c)에 예시한 것과 같이 기준점(3)과 가상 피치마크(4)가 일치하도록 이동한 상태에서, 로봇 제어 시스템(200)의 제어에 따라 피치마크 보수 작업을 할 수 있다.
다시 도 1을 참고하면, 관리 관제 시스템(300)는 로봇 제어 시스템(200)에서 제공되는 정보에 따라 로봇 제어 시스템(200)에 대한 관리 및 관제를 할 수 있다. 피치마크 보수 시스템의 관리자는 관리 관제 시스템(300)을 통해 피치마크 보수 로봇(100)과 로봇 제어 시스템(200)의 동작 및 상태를 모니터링하고 관리할 수 있다.
피치마크 보수 로봇(100)은 자신의 동작 상태, 배터리 상태, 에러 발생 여부 등의 로봇 상태 정보를 로봇 제어 시스템(200)에 전달할 수 있다.
로봇 제어 시스템(200)은 피치마크 보수 로봇(100)으로부터 전달되는 로봇 상태 정보를 관리 관제 시스템(300)에 전달할 수 있다. 또한 카메라(210)에 의해 촬영된 영상을 모니터링하여 피치마크 보수 로봇(100)에 장애 발생이나 그린 위 사고 여부 등을 모니터링하고 이를 관리 관제 시스템(300)에 보고할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 피치마크 보수 로봇 제어 시스템의 동작 흐름도이다.
도 5를 참고하면, 먼저 로봇 제어 시스템(200)은 카메라(210)를 이용하여 골프장 그린 영역을 촬영하여 골프장 그린 영상을 획득할 수 있다(S510).
다음으로 로봇 제어 시스템(200)은 골프장 그린 영상에서 피치마크를 식별하고, 식별된 피치마크의 위치 정보를 획득할 수 있다(S520).
이후 로봇 제어 시스템(200)은 식별된 피치마크의 위치 정보를 기초로 피치마크 보수 경로를 산출할 수 있다(S530). 단계(S530)에서 로봇 제어 시스템(200)은 골프장 그린 영역의 지형 정보를 기초로 피치마크 보수 로봇(100)이 최소 에너지를 소모하는 피치마크 보수 경로를 산출할 수도 있다.
다음으로 로봇 제어 시스템(200)은 피치마크 보수 경로에 따라 피치마크 보수 로봇을 이동하도록 제어할 수 있다(S540). 단계(S540)에서 로봇 제어 시스템(200)은 피치마크 보수 로봇(100)의 하부에 피치마크가 위치하여 가려지는 경우, 골프장 그린 영상에 피치마크의 위치에 대응하는 가상 피치마크를 표시하고, 피치마크 보수 로봇의 상부에 표시된 기준점이 가상 피치마크와 일치하도록 피치마크 보수 로봇(100)의 이동을 제어할 수 있다.
마지막으로 로봇 제어 시스템(200)은, 피치마크 보수 로봇의 상부에 표시된 기준점이 가상 피치마크와 일치한 상태에서, 피치마크 보수 로봇(100)에 피치마크 보수 작업을 시작하도록 명령을 전달할 수 있다(S550).
그린 위에 피치마크를 모두 보수할 때까지 단계(S540)와 단계(S550)를 반복할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate 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.
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.
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.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 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.

Claims (6)

  1. 골프장 그린 영역을 촬영하여 골프장 그린 영상을 획득하는 카메라,
    상기 골프장 그린 영상에서 피치마크를 식별하고, 식별된 피치마크의 위치 정보를 획득하는 피치마크 식별부,
    상기 식별된 피치마크의 위치 정보를 기초로 피치마크 보수 경로를 산출하는 보수 경로 산출부, 및
    상기 피치마크 보수 경로에 따라 피치마크 보수 로봇을 이동하도록 제어하는 로봇 제어부
    를 포함하고,
    상기 로봇 제어부는,
    상기 피치마크 보수 로봇의 하부에 상기 피치마크가 위치하여 가려지는 경우, 상기 골프장 그린 영상에 상기 피치마크의 위치에 대응하는 가상 피치마크를 표시하고, 상기 피치마크 보수 로봇의 상부에 표시된 기준점이 상기 가상 피치마크와 일치하도록 상기 피치마크 보수 로봇의 이동을 제어하는 피치마크 보수 로봇 제어 시스템.
  2. 제 1 항에서,
    상기 보수 경로 산출부는,
    상기 골프장 그린 영역의 지형 정보를 기초로 상기 피치마크 보수 로봇이 최소 에너지를 소모하는 피치마크 보수 경로를 산출하는 피치마크 보수 로봇 제어 시스템.
  3. 삭제
  4. 골프장 그린 영역을 촬영하여 골프장 그린 영상을 획득하는 단계,
    상기 골프장 그린 영상에서 피치마크를 식별하고, 식별된 피치마크의 위치 정보를 획득하는 단계,
    상기 식별된 피치마크의 위치 정보를 기초로 피치마크 보수 경로를 산출하는 단계 및
    상기 피치마크 보수 경로에 따라 피치마크 보수 로봇을 이동하도록 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 피치마크 보수 로봇의 하부에 상기 피치마크가 위치하여 가려지는 경우, 상기 골프장 그린 영상에 상기 피치마크의 위치에 대응하는 가상 피치마크를 표시하고, 상기 피치마크 보수 로봇의 상부에 표시된 기준점이 상기 가상 피치마크와 일치하도록 상기 피치마크 보수 로봇의 이동을 제어하는 피치마크 보수 로봇 제어 방법.
  5. 제 4 항에서,
    상기 골프장 그린 영역의 지형 정보를 기초로 상기 피치마크 보수 로봇이 최소 에너지를 소모하는 피치마크 보수 경로를 산출하는 피치마크 보수 로봇 제어 방법.
  6. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018109849A (ja) * 2016-12-28 2018-07-12 本田技研工業株式会社 制御装置、監視装置及び制御用プログラム
WO2020112401A2 (en) * 2018-11-28 2020-06-04 The Toro Company Autonomous ground surface treatment systems, vehicles, and methods

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