KR20060014578A - Robot has intrusion detection function and intrusion detection method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 침입 감지 기능을 가진 로봇 및 그의 침입 감지 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a robot having an intrusion detection function and an intrusion detection method thereof.
본 발명에 따른 침입 감지 기능을 가진 로봇은, 움직이는 로봇의 이동 속도를 측정하는 속도 센서와 로봇이 움직이는 동안 침입자로부터 발생되는 적외선을 실시간으로 측정하여 출력하는 적어도 제1 및 제2 적외선 센서를 포함하는 복수의 적외선 센서가 장착되어, 제1 및 제2 적외선 센서 간의 거리 정보를 입력받은 후에 로봇의 이동에 따라 제1 적외선 센서로부터 측정된 제1 아날로그 출력 신호와 제2 적외선 센서로부터 측정된 제2 아날로그 출력 신호 및 속도 센서로부터 측정된 로봇의 이동 속도를 실시간으로 입력받는다. 그리고 거리 정보와 이동 속도에 기초하여 제1 및 제2 아날로그 출력 신호를 비교하여 침입을 감지하여 통보한다. 이렇게 하면, 로봇이 움직이는 동안에도 침입을 감지할 수 있다.The robot having an intrusion detection function according to the present invention includes a speed sensor measuring a moving speed of a moving robot and at least first and second infrared sensors measuring and outputting infrared rays generated from an intruder in real time while the robot is moving. A plurality of infrared sensors are mounted, the first analog output signal measured from the first infrared sensor and the second analog measured from the second infrared sensor according to the movement of the robot after receiving the distance information between the first and second infrared sensors The movement speed of the robot measured from the output signal and the speed sensor is received in real time. The intrusion is detected and notified by comparing the first and second analog output signals based on the distance information and the moving speed. This allows the intrusion to be detected while the robot is in motion.
로봇, 적외선 센서, 속도 센서, 이동, 침입, 감지, 피크, 출력 신호Robot, Infrared Sensor, Speed Sensor, Moving, Intrusion, Detection, Peak, Output Signal
Description
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 침입 감지 기능을 가진 로봇의 개략적인 도면이다. 1 is a schematic diagram of a robot having an intrusion detection function according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 침입 감지 기능을 가진 로봇의 구성 블록도이다. 2 is a block diagram illustrating a robot having an intrusion detection function according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 적외선 센서의 내부 구조도이다.3 is a diagram illustrating an internal structure of the infrared sensor shown in FIG. 2.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 침입 감지 기능을 가진 로봇의 침입 감지 동작을 나타낸 도면이다.4 is a view showing an intrusion detection operation of the robot having an intrusion detection function according to an embodiment of the present invention.
도 5 내지 도 7은 적외선 센서로부터 측정되는 아날로그 출력 신호를 나타낸 도면이다.5 to 7 illustrate analog output signals measured from an infrared sensor.
본 발명은 침입 감지 기능을 가진 로봇 및 그의 침입 감지 방법에 관한 것으로, 특히 이중 적외선 센서를 이용하여 침입을 감지하는 로봇의 침입 감지 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a robot having an intrusion detection function and an intrusion detection method thereof, and more particularly, to an intrusion detection method of a robot for detecting an intrusion using a dual infrared sensor.
최근 들어 전자 및 통신 산업의 발달로 인하여 주요 은행이나, 박물관, 국가 산업 기관 등과 같은 주요 지역에는 보안, 방범, 안전망을 구축하여 출입자 및 외부 침입자 등을 실시간으로 촬영 및 감시하여 주요 시설에 방범 체계를 강화하고 있다.Recently, due to the development of the electronic and telecommunications industry, security, crime prevention, and safety nets have been established in major areas such as major banks, museums, and national industrial institutions, so that security systems can be photographed and monitored in real time, and security systems are installed at major facilities. It is strengthening.
이 일환으로 보안 및 방범을 요하는 지역에 사용자 단말기의 조작에 따라 일정한 영역을 감시하여 이상이 발생하면 해당 감시 대상을 추적 및 촬영하여 감시 결과를 무선으로 출력하는 로봇이 등작하였다. 그리고 로봇 기술이 발전함에 따라 경비 뿐만 아니라 청소, 경비, 동물 케어, 문서 수·발신 등 그 응용 범위가 확대되고 있다.As a part of this, a robot that monitors and photographs the monitoring target and wirelessly outputs the monitoring result when an abnormality occurs by monitoring a certain area according to the operation of the user terminal in an area requiring security and crime prevention. In addition, as robot technology advances, the scope of application of not only expenses but also cleaning, expenses, animal care, document receiving and sending, etc. is expanding.
대한민국공개특허번호 제1991-21627호에는 “이동 감시 장치”가 개시되어 있다. 이 기술에 따르면, 이동 감시 장치는 주위의 각종 이상 상태를 감지하는 복수의 감지 수단과 이 감지 수단에서 감지한 상황을 무선으로 송신하는 신호 전송부 및 제어 신호를 받는 수신부를 갖춘 이동 가능한 로봇, 로봇의 신호 전송부에서 보내는 신호를 받아 운용자가 비정상적인 상황을 감지할 수 있도록 된 모니터 수단, 로봇의 전송부에서 보내는 신호를 받아 그 상황을 기 작성된 연락처로 자동 전화하고 외출중의 사용자가 전화를 통해 로봇을 조작하는 내용을 받아 로봇의 수신부에 이를 전송하는 자동전화 제어 수단으로 구성되어 있다. Korean Patent Publication No. 1991-21627 discloses a "moving monitoring device". According to this technology, the movement monitoring apparatus is a movable robot, a robot having a plurality of sensing means for detecting various abnormal conditions around the signal, a signal transmitting unit for wirelessly transmitting a situation detected by the sensing means and a receiving unit for receiving a control signal. The monitor means that the operator can detect abnormal situation by receiving the signal from the signal transmitter of the robot, and receives the signal from the transmitter of the robot and automatically calls the situation to the contact that has been created. It is composed of automatic telephone control means for receiving the contents of the operation and transmitting it to the receiver of the robot.
이 로봇의 동작을 보면, 물체 탐지 수단에 의해 장애물을 발견하게 되면 이 장애물 발견 신호를 제1 마이컴의 입력 단자에 입력하여 전후진 구동 모터를 정지시키는 신호를 출력해서 로봇을 정지시킨다. 또한 조향 모터를 구동하여 로봇의 방 향을 전환하고, 다시 표적 탐지 수단에 거리 측정 신호에 따라 전환된 방향으로 직진을 계속 유지한다. 그리고 침입자 감지, 화재 감지, 음향 감지 및 주위의 온도 등을 용이하게 감지할 수 있는 위치에서 정지한 다음에 로봇이 정지된 상태에서 초음파를 발신하여 그 초음파의 반사파를 수신해서 침입자의 전후 이동 상태와 인체에서 발생되는 적외선을 수신하여 침입자의 좌우 이동 상태를 초음파 및 적외선 감지 센서로 감지하여 침입자가 있는지 여부를 판별한다. 이 때, 침입자가 없다고 판별되면 다시 일정한 거리까지 전진하여 상기 과정을 반복한다.When the robot detects an obstacle by the object detecting means, the obstacle detection signal is inputted to the input terminal of the first microcomputer to output a signal for stopping the forward and backward driving motor to stop the robot. In addition, the steering motor is driven to change the direction of the robot, and again, the target detection means keeps going straight in the changed direction according to the ranging signal. Then, the robot stops at a position where it can easily detect intruder detection, fire detection, sound detection, and ambient temperature, and then sends an ultrasonic wave while the robot is stopped to receive the reflected wave of the ultrasonic wave. Receives infrared rays generated by the human body to detect the left and right movement state of the intruder by ultrasonic and infrared sensor to determine whether there is an intruder. At this time, if it is determined that there is no intruder, the process is repeated again by moving to a certain distance.
즉, 이 로봇은 침입자를 판별하기 위해서 적정 위치에 반드시 정지해야 하기 때문에 다음과 같은 문제점이 발생할 수 있다.That is, since the robot must stop at an appropriate position to determine an intruder, the following problems may occur.
첫 번째로 임의의 감시 지역을 경비하기 위해서 로봇이 정지해야 하는 위치를 잘 설정해야 한다. 따라서 경험이 없는 사람이 침입 경로를 잘 판단하여 설정하기에는 어려운 문제점이 있다. 두 번째로는 로봇이 일정한 지역을 감시하는데 있어서 감시 시간이 많이 소요될 수 있으며 실시간 감시가 불가능한 문제점이 있다. 세 번째로는 로봇이 움직일 때에만 침입자가 움직이고 로봇이 정지할 때 침입자가 같이 정지하게 되면 로봇이 침입자를 구분하지 못하는 경우가 발생하는 문제점이 있다.First of all, you need to set up a position where the robot should stop to guard any surveillance area. Therefore, it is difficult for an inexperienced person to determine and set the intrusion path well. Secondly, it may take a long time for the robot to monitor a certain area, and there is a problem that real-time monitoring is impossible. Third, when the intruder moves only when the robot moves and the intruder stops together when the robot stops, there is a problem that the robot cannot distinguish the intruder.
또한 이 로봇은 적외선 센서와 초음파 센서를 동시에 사용해야 하는 문제점이 있다. 만약 적외선 센서만을 사용하게 되면 적외선 센서가 바라보는 영역에 배관이 있게 되면 배관 내부에 뜨거운 액체나 기체가 흐르는 경우에 배관 표면의 온도가 급격히 상승하게 되어 오보가 발생할 확률이 높기 때문에 적외선 센서와 초음 파 센서를 항상 동시에 사용해야만 침입자를 감지할 수 있는 문제점이 있다.In addition, this robot has a problem of using an infrared sensor and an ultrasonic sensor at the same time. If only the infrared sensor is used, if there is a pipe in the area where the infrared sensor looks, the temperature of the pipe surface rises rapidly when hot liquid or gas flows inside the pipe, so there is a high probability of misinformation. There is a problem that the intruder can be detected only when the sensors are used at the same time.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이중 적외선 센서를 사용하여 움직이면서 침입자를 감지할 수 있는 침입 감지 기능을 가진 로봇 및 그의 침입 감지 방법을 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide a robot having an intrusion detection function capable of detecting an intruder while moving using a dual infrared sensor and an intrusion detection method thereof.
본 발명의 한 특징에 따르면, 외부의 침입을 감지하는 로봇이 제공된다. 이 로봇은, 움직이는 로봇의 이동 속도를 측정하는 속도 센서; 상기 로봇의 소정 위치에 장착되어 로봇이 움직이는 동안 침입자로부터 발생되는 적외선을 실시간으로 측정하여 출력하는 적어도 제1 및 제2 적외선 센서를 포함하는 복수의 적외선 센서; 상기 제1 및 제2 적외선 센서로부터 측정된 제1 및 제2 아날로그 출력 신호를 저장한 후 순차적으로 출력하는 메모리부; 및 상기 메모리부로부터 순차적으로 출력된 제1 및 제2 아날로그 신호를 비교하여 침입 여부를 감지하는 마이컴을 포함한다. 이 때, 상기 마이컴에는 상기 제1 및 제2 적외선 센서 간의 거리 정보가 입력되어 있으며, 상기 제1 및 제2 적외선 센서는, 상기 제1 적외선 센서가 감시한 영역 중 적어도 일부인 영역을 소정 시간 이후에 상기 제2 적외선 센서가 감시할 수 있도록 상기 로봇에 장착할 수 있다.According to one aspect of the invention, there is provided a robot for detecting external intrusion. The robot includes a speed sensor for measuring a moving speed of a moving robot; A plurality of infrared sensors mounted at a predetermined position of the robot and including at least first and second infrared sensors measuring and outputting infrared rays generated from an intruder in real time while the robot is moving; A memory unit which sequentially stores the first and second analog output signals measured by the first and second infrared sensors and then sequentially outputs the first and second analog output signals; And a microcomputer that detects an intrusion by comparing first and second analog signals sequentially output from the memory unit. In this case, distance information between the first and second infrared sensors is input to the microcomputer, and the first and second infrared sensors are configured to detect an area that is at least a part of the area monitored by the first infrared sensor after a predetermined time. The second infrared sensor may be mounted on the robot to monitor.
그리고 상기 마이컴은, 제1 시점에서의 제1 아날로그 출력 신호의 피크 값과 상기 제1 시점 이후의 제2 시점에서의 제2 아날로그 출력 신호의 피크 값의 차를 기 설정된 임계값과 비교하여 침입을 감지한다. 이 때, 상기 제2 시점은, 상기 제1 및 제2 적외선 센서 간의 거리와 상기 로봇의 이동 속도에 의해 결정될 수 있다.The microcomputer compares the difference between the peak value of the first analog output signal at a first time point and the peak value of the second analog output signal at a second time point after the first time point with a preset threshold. Detect. In this case, the second time point may be determined by a distance between the first and second infrared sensors and a moving speed of the robot.
또한 상기 적외선 센서는, 침입자로부터 발생되는 적외선을 집광하는 프레즈넬 렌즈; 상기 집광된 적외선에 따른 온도 변화에 의해 전압을 발생시키는 초전 소자; 및 상기 발생된 전압을 증폭하여 출력하는 신호 증폭기를 포함한다.In addition, the infrared sensor, Fresnel lens for collecting infrared light generated from the intruder; A pyroelectric element generating a voltage by a temperature change according to the focused infrared rays; And a signal amplifier for amplifying and outputting the generated voltage.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 적어도 제1 및 제2 적외선 센서를 포함하는 복수의 적외선 센서 및 속도 센서가 장착된 로봇의 침입 감지 방법이 제공된다. 이 방법은, a) 상기 제1 및 제2 적외선 센서 간의 거리 정보를 입력받는 단계; b) 상기 로봇의 이동에 따라 상기 제1 적외선 센서로부터 측정된 제1 아날로그 출력 신호와 상기 제2 적외선 센서로부터 측정된 제2 아날로그 출력 신호 및 상기 속도 센서로부터 측정된 상기 로봇의 이동 속도를 실시간으로 입력받는 단계; 및 c) 상기 거리 정보와 이동 속도에 기초하여 제1 및 제2 아날로그 출력 신호를 비교하여 침입을 감지하는 단계를 포함한다. 이 때, 상기 제1 적외선 센서가 감시한 영역을 소정 시간 이후에 상기 제2 적외선 센서가 감시하며, 상기 c)단계는, 상기 제1 아날로그 출력 신호의 피크값과 소정 시간 이후의 상기 제2 아날로그 출력 신호의 피크값의 차를 구하는 단계; 상기 피크값의 차를 기 설정된 임계값과 비교하는 단계; 및 상기 피크값의 차가 임계값보다 큰 경우에 침입을 감지하여 침입 사실을 통보하는 단계를 포함할 수 있다.According to another feature of the invention, there is provided a method for detecting intrusion of a robot equipped with a plurality of infrared sensors and at least a speed sensor including at least first and second infrared sensors. The method comprises the steps of: a) receiving distance information between the first and second infrared sensors; b) the movement speed of the robot measured from the first analog output signal measured from the first infrared sensor, the second analog output signal measured from the second infrared sensor, and the speed sensor in real time according to the movement of the robot; Receiving an input; And c) comparing the first and second analog output signals based on the distance information and the moving speed to detect the intrusion. At this time, the second infrared sensor monitors the area monitored by the first infrared sensor after a predetermined time, and in step c), the peak value of the first analog output signal and the second analog after a predetermined time. Obtaining a difference between peak values of the output signal; Comparing the difference between the peak values with a preset threshold value; And detecting an intrusion by notifying the intrusion when the difference between the peak values is greater than a threshold value.
그리고 본 발명에서는 적어도 제1 및 제2 적외선 센서를 포함하는 복수의 적외선 센서 및 속도 센서가 장착된 로봇의 침입 감지 기능을 가지는 프로그램이 기록된 기록매체가 제공될 수 있다.In the present invention, a recording medium on which a program having an intrusion detection function of a robot equipped with a plurality of infrared sensors including at least first and second infrared sensors and a speed sensor may be provided.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 침입 감지 기능을 가진 로봇 및 그의 침입 감지 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Now, a robot having an intrusion detection function and an intrusion detection method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 침입 감지 기능을 가진 로봇에 대해서 상세하게 설명한다.First, a robot having an intrusion detection function according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 침입 감지 기능을 가진 로봇의 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 침입 감지 기능을 가진 로봇의 구성 블록도이다.1 is a schematic diagram of a robot having an intrusion detection function according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram illustrating a robot having an intrusion detection function according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 침입 감지 기능을 가진 로봇은 이동 감시 센서(10, 20), 속도 센서(30)(도 1에서는 도시되지 않았음), 메모리부(110) 및 마이컴(120)을 포함한다. 이 때, 메모리부(110) 및 마이컴(120)은 로봇 몸체(100) 내부에 설치된다.As shown in Figs. 1 and 2, the robot having an intrusion detection function includes a
이동 감시 센서(10, 20)는 로봇이 이동하면서 침입자를 감시할 수 있는 센서로서 본 발명의 실시 예에서는 적외선 센서가 사용되며, 로봇 몸체(100)에 복수의 적외선 센서가 장착된다. 아래에서는 복수의 적외선 센서 중 두 개의 적외선 센서 가 장착되어 동작하는 것으로 설명하며, 각각 제1 적외선 센서(10), 제2 적외선 센서(20)로 도시하였다.The
제1 및 제2 적외선 센서(10, 20)는 로봇이 움직이는 동안 침입자로부터 발생되는 적외선을 측정하고 측정된 아날로그 신호를 메모리부(110)로 출력한다. 그리고 각각의 적외선 센서(10, 20)는 로봇 몸체(100)의 정면이나 후면 또는 측면에 설치되어 각각의 감시 영역을 갖는다. 그리고 적외선 센서(10, 20) 장착 시에 하나의 적외선 센서가 감시한 영역의 대부분(90% 정도)이 소정 시간 후에 다른 하나의 적외선 센서가 감시할 영역이 되도록 장착되어야 한다. 도 1에서는 제1 및 제2 적외선 센서(10, 20)가 로봇 몸체(100)의 측면에 나란히 설치되어 제2 적외선 센서(20)가 바로 본 감시 영역을 제1 적외선 센서(10)가 일정 시간 후 동일한 영역을 감시하는 것으로 도시하였다. The first and second
한편, 측면에 나란히 부착된 두 개의 적외선 센서(10, 20)를 이용하여 이동 방향에 대해 정면과 후면을 감시하고자 할 경우에는 두 개의 적외선 센서 중 하나는 나머지 한 개의 적외선 센서보다 더 앞 쪽을 볼 수 있도록 설치하면 된다. 이는 두 개의 적외선 센서의 설치 각도를 조절하면 구현할 수가 있다. 그런데 이 경우, 동일한 감시 면적을 구현하는 것이 어렵기 때문에 두 개의 적외선 센서(10, 20)의 출력 신호의 차이는 어느 정도 무시하여야 한다. 이 때, 무시 할 수 있는 출력 신호의 차이는 DC 잡음 전압보다는 동일하거나 작아야 한다.On the other hand, if you want to monitor the front and rear with respect to the direction of movement using two infrared sensors (10, 20) attached to the side by side, one of the two infrared sensors to see the front of the other than the other infrared sensor Install it so you can. This can be achieved by adjusting the installation angle of the two infrared sensors. In this case, however, since it is difficult to implement the same monitoring area, the difference between the output signals of the two
그리고 도 1과는 달리 두 개 이상의 적외선 센서가 사용될 수 있다. 예를 들면 로봇의 전면, 후면, 좌측면, 우측면 네 곳에 설치할 수도 있다. 이처럼 로봇의 전면, 후면, 좌측면, 우측면에 설치하게 되면 로봇 주위로 360도 감시가 가능하게 된다.And unlike FIG. 1, two or more infrared sensors may be used. For example, it can be installed in four places: front, rear, left side and right side of the robot. When installed on the front, rear, left and right sides of the robot like this, it is possible to monitor 360 degrees around the robot.
속도 센서(30)는 로봇의 바퀴에 장착되어 로봇의 움직임에 대한 이동 속도 정보를 실시간으로 마이컴(120)에 전송한다.The
메모리부(110)는 쉬프트 레지스터들의 배열에 의해 형성되어 제1 및 제2 적외선 센서(10, 20)로부터 측정되어 출력되는 아날로그 신호를 저장하며, 최초로 입력된 아날로그 출력 신호가 맨 먼저 출력되어 순차적으로 마이컴(120)에 전달한다.The
마이컴(120)은 메모리부(110)를 통해 순차적으로 전달된 제1 및 제2 적외선 센서(10, 20)로부터 측정된 아날로그 출력 신호를 비교하여 침입자 감지를 판별한다.The
다음 도 3을 참고로 하여 적외선 센서에 대해서 상세하게 설명한다.Next, an infrared sensor will be described in detail with reference to FIG. 3.
도 3은 도 2에 도시된 적외선 센서의 내부 구조도이다. 도 2에서는 적외선 센서(10)의 구조만을 도시하였지만 적외선 센서(20)에도 동일하게 적용된다.3 is a diagram illustrating an internal structure of the infrared sensor shown in FIG. 2. In FIG. 2, only the structure of the
도 3에 나타낸 바와 같이, 적외선 센서(10)는 프레즈넬 렌즈(11), 초전 소자(12) 및 신호 증폭기(13)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the
프레즈넬 렌즈(11)는 열원체로부터 나오는 적외선(열 에너지)을 초전 소자(12)에 집속한다. 이 때, 적외선 센서(10)가 감시하는 영역은 이 프레즈넬 렌즈(11)에 의해 결정된다. The
일반적으로 적외선은 파장이 가시광선보다 길고 전파보다 짧은 전자파의 일종으로 적외선은 자연계에 존재하는 모든 사물로부터 방사되고 있으며 물체들의 온 도에 따라 파장이 다르게 나타난다. 예를 들어 인간의 체온은 약 이므로 에서 피크를 가진 적외선이 방사되며, 약 로 가열된 물체는 에서 피크를 가진 적외선이 방사된다. 따라서, 프레즈넬 렌즈(11)는 침입자가 인간임을 감지하기 위해서 에서 피크를 가지는 적외선을 집광한다.In general, infrared light is a kind of electromagnetic waves whose wavelength is longer than visible light and shorter than radio waves. Infrared rays are emitted from all objects in nature and their wavelengths vary according to the temperature of objects. For example, human body temperature is about Because of Infrared radiation with a peak at, The object heated by Infrared radiation with peaks is emitted. Therefore,
초전 소자(12)는 적외선 흡수에 따른 온도 변화에 의해 전압을 발생시킨다.The pyroelectric element 12 generates a voltage by temperature change due to infrared absorption.
신호 증폭기(13)는 발생된 전압을 증폭하여 아날로그 신호를 출력한다.The
상술한 바와 같이 구성된 적외선 센서(10)의 동작에 대해 설명하면, 열원체에서 나오는 적외선은 프레즈넬 렌즈(11)에 의해 집광되어 초전 소자(12)로 입사하게 되며, 초전 소자(12)는 적외선에 의해 온도가 상승하게 되면서 발생하는 전압을 검출하여 신호 증폭기(13)로 전달한다. 그러면 신호 증폭기(13)는 검출된 전압을 원하는 전압 수준으로 증폭시켜 메모리부(110)로 출력한다.Referring to the operation of the
이 때, 제1 및 제2 적외선 센서(10, 20)에 내장된 초전 소자(11)와 신호 증폭기(13)에 의한 잡음이 출력되는 아날로그 신호보다는 무시할 수 있을 정도로 작아야 한다.At this time, the noise by the
다음으로 도 4를 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 침입 감지 기능을 가진 로봇의 동작 과정에 대해서 설명한다.Next, with reference to Figure 4 will be described the operation of the robot having an intrusion detection function according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 침입 감지 기능을 가진 로봇의 동작 과정을 나타낸 도면이다.4 is a view showing an operation process of a robot having an intrusion detection function according to an embodiment of the present invention.
먼저, 침입 감지 기능을 가진 로봇의 침입 감지 동작에 대해 설명하기 전에 제1 및 제2 적외선 센서(10, 20)는 도 1과 같이 로봇 몸체(100)의 측면에 나란히 설치되어 제2 적외선 센서가 바로 본 감시 영역을 제1 적외선 센서가 일정 시간 후 동일한 영역을 감시하며, 로봇 몸체(100)에 설치된 제1 및 제2 적외선 센서(10, 20) 사이의 거리(x ㎝)는 이미 마이컴(120)에 입력되어 있다고 가정하고 설명한다.First, before describing the intrusion detection operation of the robot having an intrusion detection function, the first and second
도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 적외선 센서(10, 20) 사이의 거리(x ㎝)는 마이컴에 입력되어 있으며(S400) 로봇의 이동 속도(v ㎝/s)는 바퀴에 부착된 속도 센서(30)에 의해 실시간으로 마이컴(120)으로 입력된다(S410). 그리고 로봇이 움직이면서 제1 및 제2 적외선 센서(10, 20)로부터 측정된 아날로그 출력 신호 또한 메모리부(110)에 저장된 후 메모리부(110)에 의해 순차적으로 마이컴(120)으로 입력된다(S420).As shown in FIG. 4, the distance (x cm) between the first and second
이 때, 로봇이 움직이면서 정지된 열원체를 바라보는 경우의 제1 및 제2 적외선 센서의 아날로그 출력 신호는 각각 도 5와 같이 나타난다. 이 때, 도 5의 가로축은 시간축이고 세로축은 아날로그 출력 신호의 크기를 나타내며 A가 제2 적외선 센서(20)로부터 측정된 아날로그 출력 신호이며, B가 제1 적외선 센서(10)로부터 측정된 아날로그 출력 신호이다.At this time, the analog output signals of the first and second infrared sensors when the robot looks at the stationary heat source while moving, respectively, are shown in FIG. 5. At this time, the horizontal axis of Figure 5 is the time axis and the vertical axis represents the magnitude of the analog output signal, A is the analog output signal measured from the second
도 5를 보면, 제1 및 제2 적외선 센서(10, 20)에서 출력되는 아날로그 출력 신호는 앞서 가정한 것처럼 제2 적외선 센서(20)가 감시한 영역을 일정 시간 후에 제1 적외선 센서(10)가 감시하므로 각각의 아날로그 출력 신호는 일정 시간의 차이가 날 뿐 거의 동일한 형태를 나타내는 것을 알 수 있다. 이 시작 시간의 차이는 제1 및 제2 적외선 센서(10, 20)의 위치 차이와 로봇의 움직임 속도에 의해서 결정 된다. 즉, 로봇의 속도가 v(㎝/s) 이고, 제1 및 제2 적외선 센서(10, 20)간의 거리 차이가 x(㎝) 라고 가정하면 두 개의 적외선 센서에 의한 아날로그 출력 신호의 시간 차이는 x/v(s)에 의해서 결정된다. 이 때, 두 아날로그 출력 신호의 파형이 약간 차이가 나는 것은 두 개의 적외선 센서의 성능이 100% 동일하지 않기 때문에 나타나는 현상이며, 아날로그 출력 신호에 나타나는 여러 개의 피크는 적외선 센서(10, 20)에 장착되어 있는 프레즈넬 렌즈(11)의 감지존의 개수에 의해 결정된다.Referring to FIG. 5, the analog output signals output from the first and second
이어서, 마이컴(120)은 제2 적외선 센서(20)로부터 측정된 아날로그 출력 신호의 제1 시점에서의 피크값과 제1 적외선 센서로부터 측정된 아날로그 출력 신호의 제1 시점에 x/v(s) 시간을 더한 제2 시점에서 피크 값을 비교한다. 이 때 비교값이 임계값보다 큰 경우에는 침입자가 있는 것으로 판단하며, 비교값이 임계값보다 작은 경우에는 침입자가 없는 것으로 판단하여 계속 감시 영역을 감시한다. 여기서, 도 5에 도시된 각각의 아날로그 출력 신호는 제2 적외선 센서로부터 측정된 아날로그 출력 신호의 피크값과 x/v 시간 후의 제1 적외선 센서로부터 측정된 아날로그 출력 신호의 피크 값이 거의 차이가 없으므로 침입자가 없는 것으로 판단된다.Subsequently, the
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 침입 감지 기능을 가진 로봇의 침입 감지 결과 침입자가 감지된 경우를 나타낸 도면이다. 도 6은 침입자가 로봇과 동일한 방향으로 움직일 때 측정된 아날로그 출력 신호이고, 도 7은 침입자가 로봇과 반대방향으로 움직일 때 측정된 아날로그 출력 신호이다.6 and 7 are views illustrating a case where an intruder is detected as a result of intrusion detection of a robot having an intrusion detection function according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 6 is an analog output signal measured when the intruder moves in the same direction as the robot, and FIG. 7 is an analog output signal measured when the intruder moves in the opposite direction to the robot.
도 6 및 도 7을 보면, 도 5의 아날로그 출력 신호와는 달리 제1 및 제2 적외 선 센서(10, 20)로부터 측정되는 아날로그 출력 신호에 시간적인 차이가 나지 않으며 제1 및 제2 적외선 센서(10, 20)로부터 측정되는 아날로그 출력 신호 또한 유사성이 거의 없는 것을 알 수 있다. 이처럼 아날로그 출력 신호가 거의 유사성이 없고 제2 적외선 센서(20)로부터 측정된 아날로그 출력 신호의 제1 시점에서의 피크값과 제1 적외선 센서로부터 측정된 아날로그 출력 신호의 제1 시점에 x/v(s) 시간을 더한 제2 시점에서 피크 값을 비교한 결과 임계값보다 높으면 침입자가 있는 것으로 감지하는 것이다. 도 6 및 도 7에서는 피크값 비교 결과 임계값보다 높은 것으로 가정하였다.6 and 7, unlike the analog output signal of FIG. 5, there is no difference in time between the analog output signals measured from the first and second
이와 같이 제1 및 제2 적외선 센서(10, 20)가 장착된 로봇이 움직이면서 측정한 아날로그 출력 신호를 분석하면 열원체에 의한 오보를 피할 수 있을 뿐만 아니라 침입자를 좀 더 정확하게 감지할 수가 있다. 이 때, 보다 넓은 영역을 감시하려면 적외선 센서의 시야(filed of view)를 넓게 하면 되지만 이 경우에 너무 넓은 영역에서 나오는 적외선량의 불확실성 때문에 두 개의 적외선 센서에서 나오는 아날로그 출력 신호의 유사성이 많이 저하되어 침입자를 정확히 감지하기 어려워진다. 따라서 로봇의 구조와 감시 영역에 맞도록 적외선 센서의 시야를 적절하게 조절해야 한다.As described above, if the robot equipped with the first and second
그리고 이상에서 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 침입 감지 기능을 가진 로봇의 침입자 감지 기능은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(시디롬, 램, 플로피 디스크, 하드디스크, 광자기디스크 등)에 저장될 수 있다.And the intruder detection function of the robot having an intrusion detection function according to the embodiment of the present invention described above is implemented as a program in the form of a computer readable recording medium (CD-ROM, RAM, floppy disk, hard disk, magneto-optical disk, ) Can be stored.
이상의 실시예들은 본원 발명을 설명하기 위한 것으로, 본원 발명의 범위는 실시예들에 한정되지 아니하며, 첨부된 청구 범위에 의거하여 정의되는 본원 발명의 범주 내에서 당업자들에 의하여 변형 또는 수정될 수 있다.The above embodiments are intended to illustrate the present invention, the scope of the present invention is not limited to the embodiments, it can be modified or modified by those skilled in the art within the scope of the invention defined by the appended claims. .
본 발명에 의하면, 복수의 적외선 센서 및 위치 센서를 로봇에 장착하여 로봇이 움직이는 동안 복수의 적외선 센서로 측정한 각각의 아날로그 출력 신호를 비교하여 침입을 감지함으로써 침입자가 아닌 다른 열원체에 의한 오보를 피할 수 있으며, 실시간으로 침입자를 감시할 수 있다.According to the present invention, a plurality of infrared sensors and position sensors are mounted on the robot to compare the respective analog output signals measured by the plurality of infrared sensors while the robot is moving to detect an intrusion, thereby preventing misinfection by a heat source other than the intruder. It can be avoided and intruders can be monitored in real time.
또한 적외선 센서를 고정하고 배경 또는 측정하고자 하는 물체를 움직이면서 배경 또는 물체가 시간에 따라 변하는 현상을 관측하고자 하는 응용 분야에도 적용이 가능하다.It can also be applied to applications where the infrared sensor is fixed and the background or object changes over time while moving the background or the object to be measured.
Claims (11)
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KR101069406B1 (en) * | 2010-08-31 | 2011-09-30 | 주식회사 에스원 | Method and system for detecting intruder |
KR101128509B1 (en) * | 2010-07-12 | 2012-03-27 | 주식회사 에스원 | Method and system for threshold estimation of intrusion detection in UWB sensor |
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