KR20050075827A - The automatic self-charging method for a mobile robot using a camera to inspect a navigation direction - Google Patents
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Abstract
본 발명은 주행방향 감시 카메라를 이용한 이동로봇의 자동충전 방법에 관한 것이며; 그 목적은 주변 환경 요건의 변화에 영향을 받지 않고 이동로봇이 자동으로 충전 스테이션에 이동하여 도킹하도록 제어하는 주행방향 감시 카메라를 이용한 이동로봇의 자동충전 방법을 제공함에 있다.The present invention relates to an automatic charging method of a mobile robot using a driving direction monitoring camera; The purpose of the present invention is to provide an automatic charging method of a mobile robot using a driving direction monitoring camera which controls the mobile robot to automatically move and dock to a charging station without being affected by changes in the environmental environment.
상기 목적달성을 위한 본 발명은 이동로봇에 내장된 송신부에서 충전 스테이션의 발광 지시등 점멸 신호를 송신하는 단계와, 상기 충전 스테이션의 제어부가 충전 스테이션의 일측면에 소정의 간격으로 설치된 다수개의 발광 지시등을 동시에 점멸시키는 단계와, 상기 이동로봇에 설치된 영상감지장치에 의해 발광 지시등이 점등되었을 때와 소등되었을 때의 영상을 각각 획득하는 단계와, 상기 이동로봇의 제어부에 의해 발광 지시등의 점등되었을 때의 영상과 소등되었을 때의 차영상을 구하는 단계와, 상기 차영상을 이동로봇의 제어부에서 영상프로세싱 과정을 통하여 잡음을 제거하는 단계와, 상기 영상상의 각각의 발광 지시등의 위치와 실제 발광 지시등의 위치를 비교 연상하여 발광체의 위치를 계산하는 단계와, 상기에서 계산된 발광체의 위치에 따라 상기 이동로봇이 충전스테이션의 근접 위치로 이동하여 충전 스테이션에 도킹되어 충전되는 단계로 구성된 주행방향 감시 카메라를 이용한 이동로봇의 자동충전 방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a light emitting indicator light blinking signal of a charging station in a transmitting unit embedded in a mobile robot, and a control unit of the charging station provides a plurality of light emitting indicators installed at predetermined intervals on one side of the charging station. Flashing at the same time, acquiring images when the light emitting indicator light is turned on and off by the image sensing device installed in the mobile robot, and images when the light emitting indicator light is turned on by the controller of the mobile robot. Obtaining a difference image when the light is turned off, removing noise from the control unit of the mobile robot through image processing, and comparing positions of respective light emitting indicators and positions of actual light emitting indicators on the image. Calculating the position of the illuminant in association with the illuminant; The mobile robot moves to the close-up position of the filling station will be in accordance with that of the automatic charging method of a mobile using a running direction surveillance consisting of steps is docked to the charging station to charge the robot technical base.
Description
본 발명은 주행방향 감시 카메라를 이용한 이동로봇의 자동충전 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충전 스테이션의 발광 지시등의 점등시의 영상과 소등시의 영상을 영상획득 장치에 의해 획득한 후 점등시의 영상에서 소등시의 영상을 뺀 차영상을 획득하여 영상상의 발광 지시등의 위치와 실제 발광 지시등의 위치를 비교함으로써 발광 지시등의 위치를 계산하여 그 계산 값에 의해 이동로봇이 충전스테이션의 근접 위치로 이동하여 충전 스테이션에 도킹되어 충전되는 주행방향 감시 카메라를 이용한 이동로봇의 자동 충전 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic charging method of a mobile robot using a driving direction monitoring camera. More particularly, the present invention relates to a method of automatically charging a mobile robot using a driving direction monitoring camera. Obtain the difference image by subtracting the image at the time of extinction from the image and compare the position of the light emitting indicator on the image with the position of the actual light emitting indicator to calculate the position of the light emitting indicator and move the mobile robot closer to the charging station by the calculated value The present invention relates to an automatic charging method of a mobile robot using a driving direction monitoring camera which is docked and charged at a charging station.
일반적으로 현대사회에서는 자율이동로봇 분야의 발달로 기능이 뛰어난 로봇들이 실내 환경에서 사용되어지고 있으며, 상기와 같은 자율이동로봇들이 자유롭게 이동하고 기능하기 위해 전원공급 장치가 충전식 배터리로 내장된다.In general, in the modern society, robots having excellent functions are being used in indoor environments due to the development of the autonomous mobile robot field, and a power supply device is built as a rechargeable battery to move and function freely.
상기와 같이 전원공급 장치가 충전식 배터리로 내장된 종래의 이동로봇을 위한 자동충전 방법은 벽면 추종에 의한 충전 스테이션을 찾는 방법이나 고정된 위치에 대해 충전 스테이션을 찾는 방법이 사용되어 왔다.As described above, the automatic charging method for a mobile robot in which a power supply device is built with a rechargeable battery has been used to find a charging station based on wall tracking or a charging station for a fixed position.
그러나 상기와 같은 종래의 주행방향 감시 카메라를 이용한 이동로봇의 자동충전 방법은 정해진 제한된 환경 조건상에서는 충전 스테이션을 찾아 도킹되어 자동 충전이 가능하나 정해진 제한된 환경 조건이 아닌 예를 들어 충전 스테이션이 벽에 위치하지 않거나 조명이 꺼진 경우와 같이 주변 환경적 요인이 변화하였을 때에는 이동로봇이 충전 스테이션을 찾지 못하여 자동 충전이 어려워진다는 문제점이 있었다.However, the automatic charging method of the mobile robot using the conventional driving direction monitoring camera as described above is possible to automatically charge by finding and docking the charging station under the limited environmental conditions. When the environmental factors change, such as when the light is turned off or the lights are turned off, the mobile robot cannot find the charging station and there is a problem that automatic charging becomes difficult.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출되는 것으로, 충전 스테이션의 발광 지시등의 점등시의 영상과 소등시의 영상을 영상획득 장치에 의해 획득한 후 점등시의 영상에서 소등시의 영상을 뺀 차영상을 획득하여 영상상의 발광 지시등의 위치와 실제 발광 지시등의 위치를 비교함으로써 발광 지시등의 위치를 계산하여 그 계산 값에 의해 이동로봇이 충전 스테이션의 근접 위치로 이동하여 충전 스테이션에 도킹되어 충전됨으로써 주변 환경 요인의 변화에 강인하게 대처할 수 있도록 하여 이동로봇의 빠른 자동충전 기능을 수행할 수 있는 주행방향 감시 카메라를 이용한 이동로봇의 자동 충전 방법을 제공함을 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, the image at the time of lighting of the light emitting indicator of the charging station and the image at the time of extinguishing by the image acquisition device, and then the image at the time of lighting off The difference between the position of the light emitting indicator and the position of the actual light emitting indicator is calculated by comparing the position of the light emitting indicator on the image, and the mobile robot moves to the position near the charging station and docked in the charging station. The purpose of the present invention is to provide an automatic charging method of a mobile robot using a driving direction monitoring camera that can cope with the change of environmental factors by being charged to perform a fast automatic charging function of the mobile robot.
본 발명의 구성에 대해 첨부도면과 연계하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the configuration of the present invention in conjunction with the accompanying drawings as follows.
도 1 은 충전 스테이션과 영상감지장치가 장착된 이동로봇의 측면도이며, 도 2 는 충전 스테이션과 영상감지장치가 장착된 이동로봇의 평면도이고, 도 3 은 충전 스테이션의 정면도이며, 도 4 는 충전 스테이션에 이동로봇이 충전을 위해 도킹되어 있는 것을 도시한 것이고, 도 5 는 본 발명에 따른 이동로봇이 충전 스테이션에 도킹되기 위한 알고리즘 흐름도이며, 도 10 은 본 발명에 따른 영상 감지 장치를 갖는 이동로봇의 내부 블록도이고, 도 11 은 본 발명에 따른 충전 스테이션의 내부 블록도로서, 그 구성은 주행방향 감시 카메라를 이용한 자율이동로봇의 자동충전방법에 있어서, 이동로봇(1)의 전압이 설정 전압 이하로 떨어지면, 상기 이동로봇(1)에 내장된 이동로봇 제어부(5)에 의해 송신부(6)에서 충전 스테이션(3)의 발광 지시등(4) 점멸 신호를 송신한다.1 is a side view of a mobile robot equipped with a charging station and a video sensing device, FIG. 2 is a plan view of a mobile robot equipped with a charging station and a video sensing device, FIG. 3 is a front view of a charging station, and FIG. 4 is a charging station FIG. 5 shows an algorithm flow diagram for docking a mobile robot for charging, and FIG. 5 is an algorithm flow diagram for docking the mobile robot according to the present invention. 11 is an internal block diagram of a charging station according to the present invention, the configuration of which is an automatic charging method of an autonomous mobile robot using a driving direction monitoring camera, wherein the voltage of the mobile robot 1 is less than or equal to a set voltage. When it is dropped to, the transmitter 6 transmits a flashing signal of the light emitting indicator 4 of the charging station 3 by the mobile robot controller 5 built in the mobile robot 1. The.
상기 충전 스테이션(3)의 수신부(11)에 의해 수신 받은 발광 지시등(4) 점멸 신호에 의해 충전 스테이션(3)에 내장된 충전 스테이션 제어부(9)가 충전 스테이션(3)의 일측면에 소정의 간격으로 설치된 다수개의 발광 지시등(4)을 동시에 점멸시킨다.The charging station control unit 9 built in the charging station 3 by the light emission indicator 4 blinking signal received by the receiving unit 11 of the charging station 3 is predetermined on one side of the charging station 3. A plurality of light emitting indicators 4 provided at intervals blink simultaneously.
상기 이동로봇(1)에 설치된 영상감지장치(2)에 의해 발광 지시등(4)이 점등되었을 때와 소등되었을 때의 영상을 각각 획득한다.The image sensing device 2 installed in the mobile robot 1 acquires images when the light emitting indicator 4 is turned on and off.
상기 이동로봇(1)에 내장된 이동로봇 제어부(5)에 의해 발광 지시등(4)의 점등되었을 때의 영상과 소등되었을 때의 영상의 차영상을 구한다.The difference between the image when the light emitting indicator 4 is turned on and the image when the light is turned off is obtained by the mobile robot controller 5 built in the mobile robot 1.
상기 차영상을 이동로봇(1)에 내장된 이동로봇 제어부(5)에서 영상프로세싱 과정을 통하여 잡음을 제거한다.The mobile robot controller 5 embedded in the difference image removes noise through an image processing process.
상기 이동로봇 제어부(5)에서 잡음을 제거한 영상상의 각각의 발광 지시등(4)의 위치와 선 입력된 실제 발광 지시등(4)의 위치를 비교하여 영상상의 발광 지시등(4)의 위치와 실제 발광 지시등(4)의 위치의 사이 각을 연산하여 발광 지시등(4)의 위치를 계산한다.The position of the light emitting indicator 4 and the actual light emitting indicator on the image are compared by comparing the positions of the respective light emitting indicators 4 on the image from which the mobile robot controller 5 removes noise from the positions of the pre-inputted actual light emitting indicators 4. The position of the light emitting indicator 4 is calculated by calculating the angle between the positions of (4).
상기에서 계산된 발광 지시등(4)의 위치에 따라 이동로봇 제어부(5)에 의해 이동로봇(1)에 설치된 이동로봇 구동부(7)가 작동되어 상기 이동로봇(1)이 충전 스테이션(3)의 근접 위치로 이동하여 이동로봇(1)에 설치된 이동로봇 충전부(8)가 충전 스테이션(3)에 설치된 충전 스테이션 충전부(10)에 도킹되어 충전된다.According to the position of the light emitting indicator 4 calculated above, the mobile robot driver 7 installed in the mobile robot 1 is operated by the mobile robot controller 5 so that the mobile robot 1 of the charging station 3 is operated. The mobile robot charging unit 8 installed in the mobile robot 1 is docked in the charging station charging unit 10 installed in the charging station 3 to move to a proximal position and is charged.
상기와 같은 구성을 참조하여 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the configuration as described above the operation of the present invention.
이동로봇(1)의 전압이 설정 전압 이하로 떨어지면 이동로봇(1)과 충전 스테이션(3)과의 상호 통신을 통하여 충전 스테이션(3)의 발광 지시등(4)을 점멸시킨다. When the voltage of the mobile robot 1 falls below the set voltage, the light emitting indicator 4 of the charging station 3 flashes through the mutual communication between the mobile robot 1 and the charging station 3.
상기와 같이 점멸되는 발광 지시등(4)은 이동로봇(1)에 구비된 영상감지장치(2)가 보다 빠르게 실시간으로 충전 스테이션(3)을 찾을 수 있도록 한다.The light emitting indicator 4 flashing as described above allows the image sensing device 2 provided in the mobile robot 1 to find the charging station 3 in real time more quickly.
또한, 상기와 같이 발광 지시등(4)이 점멸되어 영상감지장치(2)가 충전 스테이션(3)을 찾은 후에는 발광 지시등(4)이 점등되었을 때와 소등되었을 때의 영상이 이동로봇(1)에 구비된 영상감지장치(2)를 통한 영상입력신호를 통해 이동로봇(1)에 내장된 이동로봇 제어부(5)에 입력된 후 점등되었을 때의 영상에서 소등되었을 때의 영상을 뺀 차영상을 획득한다. In addition, after the light emitting indicator 4 flashes as described above and the image sensing device 2 finds the charging station 3, the image of when the light emitting indicator 4 is turned on and off is turned off. The difference image is obtained by subtracting the image when it is turned off from the image when it is turned on after being input to the mobile robot controller 5 built in the mobile robot 1 through the image input signal through the image sensing device 2 included in the image. Acquire.
즉, 발광 지시등(4)의 점등되었을 때의 영상에서 소등되었을 때의 영상을 뺀 차영상은 주변 환경에 의한 잡음을 제거하는 역할을 한다.That is, the difference image obtained by subtracting the image when it is turned off from the image when the light emitting indicator 4 is turned on serves to remove noise caused by the surrounding environment.
상기와 같이 소정의 잡음을 제거한 차영상은 이동로봇 제어부(5)에 의한 영상프로세싱 과정을 통하여 차영상에 의해 제거되지 않은 잡음을 제거함으로써 영상상의 두개의 발광 지시등(4)의 간격, 크기, 위치를 정확하게 인식할 수 있다.As described above, the difference image from which the predetermined noise is removed is removed from the noise not removed by the difference image through an image processing process by the mobile robot controller 5, thereby spacing, size and position of the two light emitting indicators 4 on the image. Can be correctly recognized.
상기와 같이 인식된 영상상의 두개의 발광 지시등(4)의 간격, 크기, 위치와 선 입력된 두개의 발광 지시등(4)의 실제 간격, 크기, 위치를 이동로봇 제어부(5)에 의해 비교하여 영상상의 발광 지시등(4)과 실제 발광 지시등(4)과의 사이각과 그 사이의 거리를 연산하여 발광 지시등(4)의 위치를 계산한다.The distance, size, and position of the two light emitting indicators 4 on the recognized image and the actual distance, size, and position of the two pre-input light emitting indicators 4 are compared by the mobile robot controller 5, and thus the image. The position of the light emitting indicator 4 is calculated by calculating the angle between the light emitting indicator 4 and the actual light emitting indicator 4 and the distance therebetween.
상기와 같이 연산된 발광 지시등(4)의 위치정보를 입력받은 이동로봇(1)은 위치정보를 기준으로 하여 이동로봇 제어부(5)에 의해 이동로봇 구동부(7)가 구동되어져서 충전 스테이션(3)의 근접 위치로 이동하여 이동로봇(1)에 설치된 이동로봇 충전부(8)가 충전 스테이션(3)에 설치된 충전 스테이션 충전부(10)에 도킹되어 자동 충전된다.The mobile robot 1, which has received the position information of the light emitting indicator 4 calculated as described above, is driven by the mobile robot controller 5 by the mobile robot controller 5 based on the position information, thereby charging the station 3. The mobile robot charging unit 8 installed in the mobile robot 1 is docked by the charging station charging unit 10 installed in the charging station 3 and automatically charged.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
상기 도 1에서와 같이 충전 스테이션(3)의 일측면 하단부 양측에는 두개의 발광 지시등(4)이 서로 소정의 간격을 두고 설치된다.As shown in FIG. 1, two light emitting indicators 4 are provided at both sides of the lower end of one side of the charging station 3 at predetermined intervals from each other.
상기와 같이 충전 스테이션(3)에 설치된 발광 지시등(4)은 충전 스테이션(3)에 일정한 간격으로 부착되어 이동로봇(1)이 접근하면 점멸되며, 점멸되는 발광 지시등(4)의 위치를 이동로봇(1)에서 인식하게 된다. 이에 따라 외부 환경 요인, 예를 들면 태양의 직사광이 직접 조사되거나 깜깜한 어두운 곳에 충전 스테이션(3)이 있거나 벽면으로부터 떨어진 위치에 충전 스테이션(3)이 존재하더라도 이동로봇(1)을 유도할 수 있도록 한다.As described above, the light emitting indicators 4 installed in the charging station 3 are attached to the charging station 3 at regular intervals and flash when the mobile robot 1 approaches, and the position of the flashing light indicators 4 which is flashing moves. It is recognized in (1). This allows the mobile robot 1 to be induced even when external environmental factors such as direct sunlight from the sun, the charging station 3 in a dark place or the charging station 3 are located away from the wall. .
상기 이동로봇(1)의 일측 상부에는 넓은 시야의 영상 감지 및 주관심영역의 해상도를 향상시키기 위해 CCD 카메라에 어안 렌즈를 장착한 영상감지장치(2)를 구비한다.The upper part of the mobile robot 1 is provided with an image sensing device 2 equipped with a fisheye lens on a CCD camera in order to improve the image detection of a wide field of view and the resolution of the region of interest.
상기한 영상감지장치(2)는 이동로봇(1)의 주관심영역인 근접 영상에 대해서는 높은 해상도의 영상을 획득하여 보다 정확한 충전 스테이션(3)과의 도킹을 유도하며 상대적으로 원거리에 존재 시 자동 줌 기능의 추가가 필요 없이 빠른 처리 시간으로 충전 스테이션(3)과 이동로봇(1)의 기하학적 상호 관계를 파악할 수 있도록 중심축을 일정한 각도로 기울일 수 있도록 한다.The image sensing device 2 acquires a high resolution image of a proximity image, which is a region of interest of the mobile robot 1, induces a more accurate docking with the charging station 3, and automatically exists when it is relatively remote. The central axis can be tilted at an angle so that the geometric interrelationship of the charging station 3 and the mobile robot 1 can be grasped with a fast processing time without the need for the addition of a zoom function.
상기와 같은 영상감지장치(2)를 구비한 이동로봇(1)의 전압이 설정 전압 이하로 떨어지면, 상기 이동로봇(1)에 내장된 이동로봇 제어부(5)에 의해 송신부(6)에서 충전 스테이션(3)의 발광 지시등(4) 점멸 신호를 송신한다.When the voltage of the mobile robot 1 having the image sensing device 2 as described above falls below a set voltage, the charging station at the transmitter 6 is moved by the mobile robot controller 5 built in the mobile robot 1. The light emission indicator 4 flashes in (3).
상기 충전 스테이션(3)의 수신부(11)에 의해 수신되어 충전 스테이션 제어부(9)에 전달된 발광 지시등(4) 점멸 신호에 의해 충전 스테이션(3)에 내장된 충전 스테이션 제어부(9)가 충전 스테이션(3)의 일측면에 소정의 간격으로 설치된 다수개의 발광 지시등(4)을 동시에 점멸시켜 이동로봇(1)을 유도한다.The charging station control unit 9 built in the charging station 3 by the light emission indicator 4 blinking signal received by the receiving unit 11 of the charging station 3 and transmitted to the charging station control unit 9 is charged. A plurality of light emitting indicators 4 installed at predetermined intervals on one side of (3) blink at the same time to induce the mobile robot 1.
상기와 같이 이동로봇(1)이 유도되면 도 6내지 도 7에 도시된 바와 같은 이동로봇(1)은 영상감지장치(2)에 의해서 발광 지시등(4)이 점등되었을 때와 소등되었을 때의 영상을 각각 한 장씩 획득한다.As described above, when the mobile robot 1 is guided, the mobile robot 1 as shown in FIGS. 6 to 7 has an image when the light emitting indicator 4 is turned off and turned off by the image sensing device 2. Obtain one piece each.
즉, 도 6은 발광 지시등이 점등된 상태의 충전 스테이션을 이동로봇의 영상감지장치에 의해서 캡처하여 획득되어진 영상의 일실시예이고, 도 7은 발광 지시등이 소등된 상태인 충전 스테이션을 이동로봇의 영상감지장치에 의해서 영상 캡처하여 획득되어진 영상의 일실시예로서, 도 6은 발광 지시등(4)이 켜진 부위 및 주위 환경 요건에 의한 잡음에 의해 일정부분이 흰색으로 표현되고 나머지 부분은 검은색으로 표현되며, 또한 도 7은 주위 환경 요건에 의한 잡음에 의해 일정부분만 흰색으로 표현되고 나머지 부분은 검은색으로 표현된다.That is, FIG. 6 is an embodiment of an image obtained by capturing a charging station with a light emitting indicator turned on by an image sensing device of a mobile robot, and FIG. 7 shows a charging station with a light emitting indicator turned off. As an example of an image obtained by capturing an image by an image sensing device, FIG. 6 shows a certain portion in white and a portion in black due to noise caused by the area where the light emitting indicator 4 is turned on and ambient environmental requirements. In addition, FIG. 7 shows only a portion of the white color and the remaining portion of the black color due to noise caused by the ambient environmental requirements.
상기 도 6과 도 7에서 나타난 바와 같이 도 6에서 발광 지시등(4)이 점등된 부분을 제외하고는 도 6은 도 7과 거의 일치한다.As shown in FIG. 6 and FIG. 7, FIG. 6 is almost identical to FIG. 7 except for a portion in which the light emitting indicator 4 is turned on in FIG. 6.
상기와 같이 획득된 영상을 상기 이동로봇(1)에 내장된 이동로봇 제어부(5)에 의해 도 6에서 도시된 발광 지시등(4)의 점등되었을 때의 영상과 도 7에서 도시된 소등되었을 때의 영상의 차영상을 구하면 발광 지시등(4)이 점등된 상태인 충전 스테이션(3)을 찍은 영상과 발광 지시등(4)이 소등된 상태인 충전 스테이션(3)을 찍은 영상사이의 차영상의 일실시예를 도시한 도 8과 같은 영상이 획득된다.When the image obtained as described above is turned on by the mobile robot control unit 5 built in the mobile robot 1 and the light emission indicator 4 shown in FIG. 6 is turned off and shown in FIG. When the difference image of the image is obtained, the difference image between the image of the charging station 3 in which the light emitting indicator 4 is turned on and the image of the charging station 3 in the state where the light emitting indicator 4 is turned off is performed. An image such as FIG. 8 showing an example is obtained.
상기와 같이 획득된 발광 지시등(4)이 점멸될 때의 각각의 영상의 차영상을 이용하여 이동로봇(1)에 내장된 이동로봇 제어부(5)에서 영상프로세싱 과정을 통하여 잡음을 제거하면 도 9에 도시된 바와 같이 깨끗한 영상이 획득 된다.When noise is removed through the image processing process by the mobile robot controller 5 built in the mobile robot 1 using the difference image of each image when the light emitting indicator 4 obtained as described above is blinking, FIG. As shown in Fig. 7, a clear image is obtained.
상기 이동로봇 제어부(5)에서 잡음을 제거한 영상상의 두개의 발광 지시등(4)의 위치와 선 입력된 실제 두개의 발광 지시등(4)의 위치를 비교하여 영상상의 발광 지시등(4)의 위치와 실제 발광 지시등(4)의 위치의 사이 각이 이동로봇 제어부(5)에 의해 연산됨으로써 발광 지시등(4)의 위치가 계산되어 진다.The position of the light emitting indicator 4 on the image is compared with the position of the two light emitting indicators 4 on the image from which the mobile robot controller 5 removes noise and the positions of the two pre-input actual light emitting indicators 4 on the image. The angle between the positions of the light emitting indicators 4 is calculated by the mobile robot controller 5 so that the position of the light emitting indicators 4 is calculated.
즉, 도 12에서 도시된 바와 같이 영상상의 발광 지시등(4)의 위치 좌표를 통하여 이동로봇(1)으로부터 발광 지시등(4)까지의 실제 거리 및 각도의 추출이 가능하며, 이 실제 거리 및 각도 정보를 통하여 이동로봇(1)과 충전 스테이션(3) 각각의 좌표축간의 상관관계를 알 수 있다. 상기와 같은 상관관계를 표현하기 위한 파라미터로써 이동로봇 중심점으로부터 충전 스테이션 중심점까지의 거리(12), 이동로봇의 중심 y축으로부터 충전 스테이션 중심점까지의 각도(16), 이동로봇의 축과 충전 스테이션의 축간의 각도 차(15), 이동로봇이 충전 스테이션 x축 0까지 이동해야 할 거리(14), 도킹하기 위해 이동로봇이 이동해야하는 y축 이동거리(13)와 같은 파라미터를 계산하여 도 5에 도시된 도킹 흐름도에 따라 도킹과정에서 사용된다.That is, as shown in FIG. 12, it is possible to extract the actual distance and angle from the mobile robot 1 to the light emitting indicator 4 through the position coordinates of the light emitting indicator 4 on the image, and the actual distance and angle information. Through the correlation between the coordinate axis of each of the mobile robot 1 and the charging station 3 can be seen. As a parameter for expressing the correlation as described above, the distance 12 from the mobile robot center point to the charging station center point, the angle 16 from the center y axis of the mobile robot to the charging station center point, the axis of the mobile robot and the Parameters such as the angular difference 15 between the axes, the distance that the mobile robot should move to the charging station x-axis 0, 14, and the y-axis travel distance 13, which the mobile robot must move to dock, are shown in FIG. It is used in the docking process according to the docking flowchart.
상기와 같이 연산되어진 발광 지시등(4)의 위치에 따라 이동로봇 제어부(5)에 의해 이동로봇(1)에 설치된 이동로봇 구동부(7)가 작동되어 상기 이동로봇(1)이 충전 스테이션(3)의 근접 위치로 이동하여 이동로봇(1)에 설치된 이동로봇 충전부(8)가 충전 스테이션(3)에 설치된 충전 스테이션 충전부(10)에 도킹되어 충전된다.According to the position of the light emitting indicator 4 calculated as described above, the mobile robot driver 7 installed in the mobile robot 1 is operated by the mobile robot controller 5 so that the mobile robot 1 is charged with the charging station 3. The mobile robot charging unit 8 installed in the mobile robot 1 is docked in the charging station charging unit 10 installed in the charging station 3 and charged.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.
본 발명은 발광 지시등의 점등된 상태와 소등된 상태의 각 영상의 차영상을 이용하여 충전 스테이션의 정확한 위치정보를 연산하여 이동로봇이 충전 스테이션으로 이동하여 자동 충전됨으로써 주변 환경 요건의 변화에 영향을 받지 않고 보다 빠르고 정확하게 이동로봇이 자동으로 충전 스테이션에 이동하여 도킹되어 자동 충전될 수 있도록 하여 매우 유용한 발명인 것이다. The present invention calculates the exact position information of the charging station by using the difference image of each image in the lighted state and the unlit state of the light emitting indicator light, and the mobile robot moves to the charging station to automatically charge, thereby affecting the change in the environmental requirements. It is a very useful invention to allow the mobile robot to be automatically docked and automatically charged to the charging station without receiving.
도 1 은 충전 스테이션과 영상감지장치가 장착된 이동로봇의 측면도이며,1 is a side view of a mobile robot equipped with a charging station and a video sensing device,
도 2 는 충전 스테이션과 영상감지장치가 장착된 이동로봇의 평면도이고,2 is a plan view of a mobile robot equipped with a charging station and an image sensing device,
도 3 은 충전 스테이션의 정면도이며,3 is a front view of a charging station,
도 4 는 충전 스테이션에 이동로봇이 충전을 위해 도킹되어 있는 것을 도시한 것이고,4 shows the mobile robot docked in the charging station for charging,
도 5 는 본 발명에 따른 이동로봇이 충전 스테이션에 도킹되기 위한 알고리즘 흐름도이며,5 is an algorithm flow diagram for docking a mobile robot in a charging station according to the present invention;
도 6 은 본 발명에 따른 지시등이 점등된 상태인 충전스테이션을 이동로봇의 영상감지장치에 의해서 영상 캡처하여 획득되어진 영상의 일실시예이고,FIG. 6 is an embodiment of an image obtained by capturing an image of a charging station in a state where an indicator light is turned on by an image sensing device of a mobile robot,
도 7 은 본 발명에 따른 지시등이 소등된 상태인 충전 스테이션을 이동로봇의 영상감지장치에 의해서 영상 캡처하여 획득되어진 영상의 일실시예이며,FIG. 7 is an embodiment of an image obtained by capturing an image of a charging station in a state where an indicator light is turned off by an image sensing device of a mobile robot,
도 8 은 본 발명에 따른 지시등이 점등된 상태인 충전 스테이션을 찍은 영상과 지시등이 소등된 상태인 충전 스테이션을 찍은 영상사이의 차영상의 일실시예이고,8 is an embodiment of a difference image between an image of a charging station in which the indicator light is turned on and an image of a charging station in an indicator light off state according to the present invention;
도 9 는 지시등이 점등된 상태인 충전 스테이션을 찍은 영상과 지시등이 소등된 상태인 충전 스테이션을 찍은 영상사이의 차영상에 대해서 잡음제거 루틴을 거친 후 획득되어진 영상의 일실시예이며,FIG. 9 is an embodiment of an image obtained after a noise removing routine is performed on a difference image between an image of a charging station in which an indicator light is turned on and an image of a charging station in an indicator light off state.
도 10 은 본 발명에 따른 영상 감지 장치를 갖는 이동로봇의 내부 블록도이고,10 is an internal block diagram of a mobile robot having an image sensing device according to the present invention;
도 11 은 본 발명에 따른 충전 스테이션의 내부 블록도이며,11 is an internal block diagram of a charging station according to the invention,
도 12 는 본 발명에 따른 두개의 발광 지시등으로부터 추출되어지는 로봇과 충전 스테이션과의 상관관계를 표현하는 5개의 파라미터를 도시한 것이다.FIG. 12 illustrates five parameters representing the correlation between the robot and the charging station extracted from two light emitting indicators according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
(1) : 이동로봇 (2) : 영상감지장치(1): Mobile robot (2): Video sensing device
(3) : 충전 스테이션 (4) : 발광 지시등(3): charging station (4): light emitting indicator
(5) : 이동로봇 제어부 (6) : 송신부(5): mobile robot controller (6): transmitter
(7) : 이동로봇 구동부 (8) : 이동로봇 충전부(7): mobile robot drive unit (8): mobile robot charging unit
(9) : 충전 스테이션 제어부 (10) : 충전 스테이션 충전부(9): charging station control unit 10: charging station charging unit
(11) : 수신부(11): receiver
(12) : 이동로봇 중심점으로부터 충전 스테이션 중심점까지의 거리(12): distance from the mobile robot center point to the charging station center point
(13) : 도킹하기 위해 이동로봇이 이동해야하는 y축 이동거리(13): y-axis travel distance the robot should move to dock
(14) : 이동로봇이 충전 스테이션 x축 0까지 이동해야 할 거리(14): Distance the mobile robot should move to the charging station x-axis 0
(15) : 이동로봇의 축과 충전 스테이션의 축간의 각도 차(15): angle difference between the axis of the mobile robot and the axis of the charging station
(16) : 이동로봇의 중심 y축으로부터 충전 스테이션 중심점까지의 각도(16): angle from the center y-axis of the mobile robot to the center of the charging station
(17) : 충전 스테이션의 중심17: center of charging station
(18) : 이동로봇의 중심(18): center of mobile robot
Claims (1)
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