KR20060011220A - Position analysis apparatus and method for mobile apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 로봇이나 자동 운송장치와 같은 이동장치가 실내에서 이동할 때 신호를 전송한 후 실내의 곳곳에 설치된 몇 개의 위치신호 발생기를 통해 귀환되는 신호를 근거로 이동된 위치를 분석하는 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 실내에서 위치분석을 위한 소정의 신호를 전송한 후 다수의 위치신호 발생기(12A-12D)를 통해 귀환되는 신호의 귀환 시간을 근거로 하여 구한 각 위치신호 발생기(12A-12D)와 이동장치(11)와의 거리, 이미 알고 있는 각 위치신호 발생기(12A-12D) 간의 거리, 삼각함수를 이용하여 자신의 이동 위치를 분석하는 이동장치(11)와; 실내의 곳곳에 설치되어, 상기 이동장치(11)에서 전송된 신호를 각기 수신한 후 다시 그 이동장치(11)에 전송하는 다수의 위치신호 발생기(12A-12D)에 의해 달성된다.The present invention relates to a technique for analyzing a moved position based on a signal returned through a few position signal generators installed throughout the room after transmitting a signal when a mobile device such as a robot or an automatic transport device moves in the room. . In the present invention, each position signal generator 12A-12D obtained based on a return time of a signal returned through a plurality of position signal generators 12A-12D after transmitting a predetermined signal for position analysis indoors. A moving device 11 which analyzes its moving position using a distance between the moving device 11 and the distance between the moving device 11, the known position signal generators 12A-12D, and a trigonometric function; It is provided by a plurality of position signal generators 12A-12D which are installed in various places in the room and receive the signals transmitted from the mobile device 11 and transmit the signals to the mobile device 11 again.
Description
도 1은 본 발명에 의한 위치 분석 장치의 구현 예시도.1 is a view illustrating an implementation of a position analysis device according to the present invention.
도 2는 본 발명에 의한 이동장치의 상세 블록도.Figure 2 is a detailed block diagram of a mobile device according to the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 위치신호 발생기의 상세 블록도.3 is a detailed block diagram of a position signal generator according to the present invention;
도 4의 (a)는 이동장치에서 전송된 구형파의 파형도.Figure 4 (a) is a waveform diagram of a square wave transmitted from the mobile device.
도 4의 (b)는 이동장치에서 전송된 후 귀환된 신호의 타이밍도.4B is a timing diagram of a signal returned after being transmitted from the mobile device.
도 5는 본 발명에 의한 이동장치의 위치 분석 방법의 처리과정을 나타낸 신호 흐름도.5 is a signal flow diagram illustrating a processing procedure of a position analysis method of a mobile device according to the present invention;
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*** *** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***
10 : 실내공간 11 : 이동장치10: indoor space 11: moving device
12A-12D : 위치신호 발생기 21 : 구형파 발생기12A-12D: Position signal generator 21: Square wave generator
22 : 신호처리기 23 : 중앙처리장치22: signal processor 23: central processing unit
24,34 : 초음파 발신기 25,31 : 안테나 모듈24,34:
26,32 : 초음파 수신기 33 : 지연기 26,32: ultrasonic receiver 33: retarder
본 발명은 이동장치가 실내에서 자신의 위치를 인식하는 기술에 관한 것으로, 특히 로봇이나 자동 운송장치와 같은 이동장치가 실내에서 이동할 때 신호를 전송한 후 실내의 곳곳에 설치된 몇 개의 위치신호 발생기를 통해 귀환되는 신호를 근거로 이동된 위치를 분석할 수 있도록 한 이동장치의 위치 분석 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a technology in which a mobile device recognizes its own location indoors. In particular, the mobile device transmits a signal when a mobile device such as a robot or an automatic transport device moves indoors. The present invention relates to a position analysis device and a method of a mobile device for analyzing a moved position based on a signal returned.
근래 들어, 자동차와 같은 실외 이동장치에서 위치를 인식하거나 경로를 설정하는데 GPS(GPS: Global Positioning System) 기술이 널리 이용되고 있다. 하지만, 실내에서는 위성신호가 잘 수신되지 않거나 신호 세기가 미약하고, GPS의 거리 분해능이 실내 이동장치를 위한 세밀한 영역까지 미치지 않아 GPS 신호를 실내의 이동장치의 위치 인식신호로 이용하는데 어려움이 있었다. Recently, Global Positioning System (GPS) technology has been widely used to recognize a location or set a path in an outdoor mobile device such as a car. However, it is difficult to use a GPS signal as a location recognition signal of an indoor mobile device because a satellite signal is not well received or the signal strength is weak, and the distance resolution of the GPS does not reach a detailed area for an indoor mobile device.
따라서, 최근에는 실내의 이동장치에서, 의사(pseudo) 위성을 이용하여 자신의 이동 위치를 파악하는 기술이 많이 사용되고 있다. Therefore, in recent years, in the indoor mobile devices, a technique for identifying a location of one's own movement using a pseudo satellite has been widely used.
그러나, 의사위성을 실내 이동장치의 위치 분석에 이용하는 경우, 전파의 직진성 및 전송속도로 인하여 근거리에서 범용컴퓨터 및 마이크로프로세서를 연산장치로 사용하는 주변장치의 처리속도가 전파속도를 커버할 수 없게 되고, 이로 인하여 이웃 위치에서 장애물이나 위험상황에 대비하여야 하는 실내 이동장치의 특성상 원하는 거리 산출 장치를 구현하는데 어려움이 있었다. However, when the pseudo satellite is used for the location analysis of the indoor mobile device, the processing speed of the peripheral device using a general-purpose computer and a microprocessor as a computing device cannot cover the propagation speed due to the straightness and transmission speed of the radio wave. Because of this, there is a difficulty in implementing the desired distance calculation device due to the characteristics of the indoor mobile device that must be prepared for obstacles or dangerous situations at neighboring locations.
또한, 의사위성은 자신의 위치를 알리기 위한 신호를 항상 전송하여야 하므 로 좁은 실내 공간에서 전파공해를 일으킬 수 있는 우려가 있고, 전력 소모량이 많은 등의 문제점이 있었다.In addition, since the pseudo-satellite must always transmit a signal for informing its position, there is a concern that radio waves may occur in a narrow indoor space, and power consumption is high.
따라서, 본 발명의 목적은 로봇이나 자동 운송장치와 같은 이동장치가 실내에서 목적한 위치로 이동할 때, 신호를 전송한 후 실내의 곳곳에 설치된 몇 개의 위치신호 발생기를 통해 귀환되는 신호와 삼각함수를 근거로 이동된 위치를 위치를 분석하는 장치 및 방법을 제공하는데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to move a signal such as a robot or an automatic transport device to a desired position in a room, and then return a signal and a trigonometric function that are returned through several position signal generators installed throughout the room after transmitting a signal. The present invention provides an apparatus and a method for analyzing a position of a moved position on a basis.
도 1은 본 발명에 의한 위치 분석 장치의 일실시 구현예를 보인 개략도로서 이에 도시한 바와 같이, 실내공간(10)에 위치하여 소정의 신호를 전송한 후 각각의 위치신호 발생기(12A-12D)를 통해 귀환되는 신호의 귀환시간과 삼각함수를 이용하여 자신의 위치를 분석하면서 목적한 위치로 자동 이동하는 이동장치(11)와; 상기 실내공간(10)의 곳곳에 설치되어, 상기 이동장치(11)에서 전송된 신호를 각기 수신한 후 각기 다른 시간으로 지연시켜 다시 전송하는 다수의 위치신호 발생기(12A-12D)로 구성하였다.1 is a schematic view showing an embodiment of a position analysis apparatus according to the present invention, as shown in the figure, each
도 2는 상기 이동장치(11)의 일실시 구현예를 나타낸 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 소정의 주파수의 구형파를 발생하는 구형파 발생기(21)와; 상기 구형파를 전송하는데 적당한 형태로 처리하여 초음파 발신기(24)에 전달하고, 초음파 수신기(26)를 통해 귀환되는 신호를 중앙처리장치(23)가 처리하는데 적당한 형태로 처리하는 신호처리기(22)와; 상기 신호처리기(22)의 구동을 제어하고, 이를 통해 귀환되는 신호의 귀환시간과 삼각함수를 이용하여 이동장치의 위치를 분석하는 중 앙처리장치(23)와; 상기 신호처리기(22)의 출력신호를 안테나 모듈(25)을 통해 외부로 전송하는데 적당한 형태로 가공하는 초음파 발신기(24)와; 상기 안테나 모듈(25)을 통해 각 위치신호 발생기(12A-12D)로부터 귀환되는 신호를 수신처리하여 상기 신호처리기(22)에 전달하는 초음파 수신기(26)로 구성하였다.FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the
도 3은 상기 위치신호 발생기(12A-12D) 중에서 하나의 위치신호 발생기에 대한 일실시 구현예를 보인 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 상기 이동장치(11)에서 전송된 후 안테나 모듈(31)을 통해 입력되는 미약한 세기의 신호를 수신처리하는 초음파 수신기(32)와; 상기 초음파 수신기(32)의 출력 신호를 에러 방지를 위해 위치신호 발생기마다 조금씩 다르게 지연시켜 출력하는 지연기(33)와; 상기 지연기(33)에 의해 지연된 신호를 상기 안테나 모듈(31)을 통해 상기 이동장치(11)측으로 전송하는데 적당한 형태로 가공하는 초음파 발신기(34)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of one position signal generator among the
이동장치(11)는 실내공간(10)의 바닥면을 자유롭게 이동하는 로봇이나 자동운송 장치에 해당된다. 그리고, 상기 이동장치(11)는 목적한 위치로 이동하기 위해 자신의 현재 위치를 다음과 같은 과정을 통해 분석하게 된다.The moving
먼저, 이동장치(11)에서 중앙처리장치(23)에 의해 신호처리기(22)가 구동을 시작하여, 구형파 발생기(21)로부터 출력되는 구형파를 외부로 전송하는데 적당한 형태로 처리하여 초음파 발신기(24)에 전달하고, 이 초음파 발신기(24)에서는 그 신호처리기(22)의 출력신호를 소정의 형태로 가공하게 되며, 이렇게 처리된 신호가 안테나 모듈(25)을 통해 실내공간(10)으로 전송된다.First, the
그런데, 상기 실내공간(10)의 곳곳에는 예를 들어, 천장의 각 구석 부분에는 위치신호 발생기(12A-12D)가 설치되어 있어, 상기 이동장치(11)에서 전송된 신호를 각기 수신한 후 소정의 시차로 지연시켜 다시 그 이동장치(11)로 전송하게 되는데, 그 중에서 한 이동장치를 예로하여 그의 작용을 설명하면 다음과 같다.By the way, the
참고로, 상기 위치신호 발생기(12A-12D)가 상기 이동장치(11)로부터 수신된 신호를 각기 소정의 시차로 지연시켜 다시 그 이동장치(11)로 전송하는 이유는, 지연처리하지 않는 경우 이동장치(11)에 각기 귀환 신호가 거의 동시에 도착하여 처리하는데 어려움이 있기 때문이다. For reference, the
상기 이동장치(11)에서 전송된 후 안테나 모듈(31)을 통해 입력되는 미약한 세기의 신호가 초음파 수신기(32)를 통해 적당한 세기의 신호로 수신처리된 후 지연기(33)에 의해 기 설정된 시간만큼 지연된다. 그리고, 상기 지연된 신호가 초음파 발신기(34)에서 외부로 전송하는데 적당한 형태로 처리된 후 상기 안테나 모듈(31)을 통해 상기 이동장치(11)측으로 전송된다. The weak strength signal transmitted from the
한편, 상기 이동장치(11)에서 초음파 수신기(26)는 상기 안테나 모듈(25)을 통해 각 위치신호 발생기(12A-12D)로부터 귀환되는 신호를 수신처리하여 상기 신호처리기(22)에 전달한다. 그리고, 상기 신호처리기(22)는 상기 초음파 수신기(26)를 통해 입력되는 신호를 중앙처리장치(23)가 처리하는데 적당한 형태로 처리하여 출력한다.On the other hand, in the
상기 이동장치(11)에서 도 4의 (a)와 같은 구형파 신호가 전송된 후, 상기 위치신호 발생기(12A-12D)를 통해 귀환되는 신호는 도 4의 (b)와 같이 소정의 지연시간을 갖게 되는데, 상기 중앙처리장치(23)는 상기 도 4의 (a)와 같은 구형파 신호가 전송된 후 상기 위치신호 발생기(12A-12D)를 각기 통해 다시 귀환되는데 소요된 시간을 카운트하여 그 결과값과 삼각함수를 이용하여 이동장치(11)의 위치를 분석하게 된다.After the square wave signal as shown in (a) of FIG. 4 is transmitted from the
즉, 상기 중앙처리장치(23)는 상기 실내공간(10)에서 이미 알고 있는 각 위치신호 발생기(12A-12D) 간의 거리, 상기 귀환 시간을 근거로 하여 구한 각 위치신호 발생기(12A-12D)와 이동장치(11)와의 최단 거리, 삼각함수를 이용하여 원래 위치에서 Lm만큼 이동된 위치를 분석하게 된다.That is, the
그런데, 상기 이동장치(11)가 원래의 위치에서 Lm만큼 이동할 때, 이동 속도에 따라 상기 귀환 신호의 귀환 시간이 달라져 거리 오차가 발생될 수 있다. 따라서, GPS의 삼각 계산법과 이동위치 및 속도에 따른 거리의 보정이 이루어져야 한다.However, when the
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 로봇이나 자동 운송장치와 같은 이동장치가 실내에서 목적한 위치로 이동할 때, 신호를 전송한 후 실내의 곳곳에 설치된 몇 개의 위치신호 발생기를 통해 귀환되는 신호와 삼각함수를 이용하여 이동된 위치를 분석할 수 있도록 함으로써, 최소한의 비용으로 이동체의 위치를 정확하게 분석할 수 있는 효과가 있다. As described in detail above, when the mobile device such as a robot or an automatic transport device moves to a desired position in the room, the signal and the triangle are returned through several position signal generators installed in various places in the room after transmitting the signal. By using the function to analyze the moved position, there is an effect that can accurately analyze the position of the moving object at a minimum cost.
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