KR20090072038A - 프로젝터를 갖는 이동 로봇 및 그의 프로젝트 방법 - Google Patents

프로젝터를 갖는 이동 로봇 및 그의 프로젝트 방법 Download PDF

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KR20090072038A
KR20090072038A KR1020070140010A KR20070140010A KR20090072038A KR 20090072038 A KR20090072038 A KR 20090072038A KR 1020070140010 A KR1020070140010 A KR 1020070140010A KR 20070140010 A KR20070140010 A KR 20070140010A KR 20090072038 A KR20090072038 A KR 20090072038A
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mobile robot
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angle
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KR1020070140010A
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형승용
최용진
박종호
김종완
임산
김기오
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삼성전자주식회사
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    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S901/00—Robots
    • Y10S901/01—Mobile robot

Abstract

본 발명은 사용자가 이동 로봇의 영사키를 누르는 조작만으로 프로젝터의 위치, 초점 및 키스톤을 조절하여 영상을 프로젝트하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇 및 그의 프로젝트 방법에 관한 것이다. 본 발명은 스크린에 대한 이동 로봇의 이동에 따른 위치 변위를 감지하여 출력한다. 위치 변위로부터 스크린에 대한 프로젝터의 위치각을 산출하여 프로젝터가 스크린의 면에 수직한 방향을 향하도록 위치를 보정한다. 스크린의 면에 수직한 방향으로 스크린에 프로젝트될 화면 크기를 얻을 수 있는 특정 위치에 위치한 프로젝터의 렌즈 초점을 조절한다. 프로젝터의 영사각으로부터 키스톤 조절각을 산출하여 스크린에 직사각형의 영상이 표시될 수 있도록 키스톤을 조절한다. 그리고 키스톤이 조절된 영상을 스크린에 프로젝트하여 직사각형 영상을 표시한다.
프로젝트, 프로젝터, 이동 로봇, 위치, 초점, 키스톤

Description

프로젝터를 갖는 이동 로봇 및 그의 프로젝트 방법{Mobile robot having projector and method for projecting thereof}
본 발명은 이동 로봇 및 그의 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스크린에 대한 이동 로봇의 위치를 파악하여 영상을 최적의 상태로 스크린에 프로젝트하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇 및 그의 프로젝트 방법에 관한 것이다.
프로젝터(projector)는 PC, TV, VCR, DVD, 캠코더 등 각종 외부 영상 기기들의 영상 신호를 입력받아 렌즈를 통해 전면에 별도로 설치된 스크린 상에 확대된 영상을 표시하는 장치이다. 프로젝터는 프리젠테이션용으로 주로 사용되었던 사무기기의 하나이었으나, 최근 뛰어난 화질과 대화면이라는 강점으로 가정의 멀티미디어 영상 장치로 수요가 확대되고 있는 추세이다.
이와 같은 종래의 프로젝터는 사용자가 스크린에 대한 프로젝터의 위치, 초점 및 키스톤을 수동으로 조절해야 하기 때문에, 사용상 불편한 점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 스크린에 대한 프로젝터의 위치, 초점 및 키스톤을 자동으로 조절하여 프로젝트하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇 및 그의 프로젝트 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 스크린에 대한 이동 로봇의 위치를 파악하여 영상을 최적의 상태로 스크린에 프로젝트하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇 및 그의 프로젝트 방법을 제공한다.
본 발명은 프로젝터를 갖는 이동 로봇의 프로젝트 방법으로, 상기 이동 로봇의 이동에 따른 실제 이동 변위(
Figure 112007094392750-PAT00001
)와, 스크린에 대한 상기 프로젝터의 최소 이동 변위(
Figure 112007094392750-PAT00002
)를 감지하여 출력하는 출력 과정과, 상기 실제 이동 변위와 상기 최소 이동 변위의 비로부터 상기 스크린에 대한 상기 프로젝터의 위치각(
Figure 112007094392750-PAT00003
)을 산출하는 산출 과정과, 상기 위치각의 -위치각으로 상기 이동 로봇을 회전시켜 상기 프로젝터의 위치를 보정하는 위치 보정 과정을 포함하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇의 프로젝트 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 프로젝트 방법은, 상기 스크린의 면에 수직한 방향으로 특정 화면 크기를 얻을 수 있는 특정 위치(
Figure 112007094392750-PAT00004
)로 상기 이동 로봇을 이동시키는 이동 과정과, 상기 프로젝터의 영사각 센서는 렌즈의 영사각(
Figure 112007094392750-PAT00005
)을 감지하여 출력하는 영사각 출력 과정과, 상기 렌즈의 초점 거리(
Figure 112007094392750-PAT00006
)는
Figure 112007094392750-PAT00007
의 수학식으로 산출하여 상기 렌즈의 초점 거리를 조절하는 초점 조절 과정을 더 포함한다.
본 발명에 따른 프로젝트 방법은, 키스톤 조절각(
Figure 112007094392750-PAT00008
)을 <수학식7>의 수학식으로 산출하여 상기 스크린에 직사각형의 영상이 표시될 수 있도록 키스톤을 조절하는 키스톤 조절 과정을 더 포함한다.(
Figure 112007094392750-PAT00009
은 렌즈의 상하 방사각, 영상을 수직한 면에 프로젝트했을 때 나타나는 영상의 윗변의 길이는
Figure 112007094392750-PAT00010
, 아랫변의 길이는
Figure 112007094392750-PAT00011
, 높이는
Figure 112007094392750-PAT00012
)
본 발명에 따른 프로젝트 방법은 상기 프로젝터는 상기 키스톤이 조절된 영상을 상기 스크린에 프로젝트하여 직사각형 영상을 표시하는 표시 과정을 더 포함한다.
한편 본 발명은 구동부, 센서부, 프로젝터, 위치 보정부, 초점 조절부, 키스톤 조절부 및 프로젝터 구동부를 포함하여 구성되는 이동 로봇을 제공한다. 상기 구동부는 상기 이동 로봇을 이동시킨다. 상기 센서부는 상기 이동 로봇의 이동에 따른 위치 변위를 감지하여 출력한다. 상기 프로젝터는 영상을 입력받고, 초점과 영사각을 조절하여 상기 입력된 영상을 스크린에 프로젝트한다. 상기 위치 보정부는 상기 위치 변위로부터 상기 스크린에 대한 상기 프로젝터의 위치각(
Figure 112007094392750-PAT00013
)을 산출하여 상기 프로젝터가 상기 스크린의 면에 수직한 방향을 향하도록 위치를 보정한다. 상기 초점 조절부는 상기 스크린의 면에 수직한 방향으로 특정 화면 크기를 얻 을 수 있는 특정 위치(
Figure 112007094392750-PAT00014
)에 위치한 상기 프로젝터의 렌즈 초점을 조절한다. 상기 키스톤 조절부는 상기 영사각으로부터 키스톤 조절각(
Figure 112007094392750-PAT00015
)을 산출하여 상기 스크린에 직사각형의 영상이 표시될 수 있도록 키스톤을 조절한다. 그리고 상기 프로젝터 구동부는 상기 키스톤이 조절된 영상을 상기 스크린에 프로젝트하여 직사각형 영상을 표시한다.
본 발명에 따르면 초음파 센서와 엔코더에서 감지되는 출력값을 조합하여 산출되는 프로젝터과 스크린 사이의 거리와, 영사각 센서에서 출력되는 영사각을 이용하여 이동 로봇의 위치, 렌즈의 초점 및 키스톤을 정확하게 조절할 수 있다. 이로 인해 이동 로봇은 스크린에 대한 이동 로봇의 위치를 파악하여 영상을 최적의 상태로 스크린에 프로젝트한다. 그리고 영사각을 이용하여 키스톤을 조절하기 때문에, 프로젝터는 이동 로봇과 스크린 사이의 거리에 상관없이 스크린에 선명한 직사각형의 영상을 프로젝트할 수 있다.
그리고 사용자가 이동 로봇의 영사키를 누르는 조작만으로, 이동 로봇은 프로젝터의 위치, 초점 및 키스톤을 자동으로 조절하기 때문에, 사용자의 조작 편의성을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
본 실시예에 따른 프로젝터(70)를 갖는 이동 로봇(100)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본체(10)와, 본체(10)의 상부에 설치된 프로젝터(70)와, 본체(10)의 하부에 설치되어 본체(10)를 이동시키는 한 쌍의 바퀴(51, 53)를 포함하여 구성된다. 본체(10)에는 제어부(20), 입력부(30), 메모리부(40), 구동 모터(55) 및 센서부(60)가 내설되어 있다. 프로젝터(70)는 영상을 입력받고, 초점과 영사각을 조절하여 입력된 영상을 스크린(80)에 프로젝트한다.
한편 본 실시예에서는 본체(10)의 외측면에 바퀴(51, 53)가 설치된 예를 개시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 바퀴는 본체의 바닥면에 설치되거나, 본체의 상부면과 바닥면을 관통하여 설치될 수 있다.
본 실시예에 따른 이동 로봇(100)의 구성을 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 이동 로봇(100)은 제어부(20), 입력부(30), 메모리부(40), 구동부(50), 센서부(60) 및 프로젝터(70)를 포함하여 구성된다.
제어부(20)는 이동 로봇(100)의 전반적인 제어 동작을 수행하는 마이크로프로세서(microprocessor)이다. 제어부(20)는 이동 로봇(100)의 이동과 프로젝터(70)를 통한 영상의 프로젝트를 제어한다.
입력부(30)는 이동 로봇(100)의 조작을 위한 복수의 키를 제공하며, 사용자의 키선택에 따른 선택 신호를 발생하여 제어부(20)에 전달한다. 입력부(30)는 프로젝터(70)로 입력된 영상을 스크린(80)에 프로젝트하도록 명령하는 영사키(31)를 구비한다. 입력부(30)로는 키패드, 터치패드와 같은 포인팅 장치, 터치스크린(touch screen) 등의 입력장치가 사용될 수 있다.
메모리부(40)는 이동 로봇(100)의 동작 제어시 필요한 프로그램과, 그 프로그램 수행 중에 발생되는 데이터를 저장하며, 하나 이상의 휘발성 메모리 소자와 비휘발성 메모리 소자로 이루어진다. 메모리부(40)는 스크린(80)에 대한 이동 로봇(100)의 위치를 파악하여 영상을 최적의 상태로 스크린(80)에 프로젝트시키는 프로젝트 실행 프로그램을 저장하며, 프로젝트 실행 프로그램의 실행 중에 발생되는 데이터를 저장할 수 있다.
구동부(50)는 한 쌍의 바퀴(51, 53)와, 바퀴(51, 53)를 구동시키는 구동 모터(55)를 포함하여 구성된다. 한 쌍의 바퀴(51, 53)는 제 1 바퀴(51)와 제 2 바퀴(53)를 포함한다. 제 1 바퀴(51)와 제 2 바퀴(53)는 구동 모터(55)에 연결되어 있다. 구동 모터(55)는 제어부(20)의 이동 명령에 따라 제 1 바퀴(51)와 제 2 바퀴(53)를 회전시킨다. 구동 모터(55)로는 직류 모터가 사용될 수 있으며, 펄스 폭 변조 방식으로 이동 명령이 입력될 수 있다.
센서부(60)는 이동 로봇(100)의 이동에 따른 위치 변위를 감지하여 제어부(20)에 출력하며, 제 1 엔코더(61), 제 2 엔코더(63) 및 초음파 센서(65)를 포함하여 구성된다. 제 1 엔코더(61)는 제 1 바퀴(51)의 축에 연결되어 제 1 바퀴(61)의 실제 이동 변위를 감지하여 제어부(20)로 출력한다. 제 2 엔코더(63)는 제 2 바퀴(53)의 축에 연결되어 제 2 바퀴(53)의 실제 이동 변위를 감지하여 제어부(20)로 출력한다. 그리고 초음파 센서(65)는 스크린(80)에 대한 프로젝터(70)의 최소 이동 변위를 감지하여 제어부(20)로 출력한다. 이때 최소 이동 변위는 스크린(80)에 대한 프로젝터(70)의 수직 이동 변위이다.
제 1 및 제 2 엔코더(61, 63)는 바퀴(51, 53)의 한 회전 당 수천 펄스의 신호를 생성해 낼 수 있기 때문에, 실제 이동 변위를 mm단위까지 감지할 수 있다. 제 1 및 제 2 엔코더(61, 63)는 초음파 센서(65)에 비해 해상도가 매우 높기 때문에, 프로젝터(70)와 스크린(80) 사이의 거리를 정확하게 감지할 수 있다. 이와 같이 제 1 및 제 2 엔코더(61, 63)는 해상도와 정밀도는 좋지만 적분을 통하여 수행되는 거리 센서이므로 누적 오차가 발생하게 된다.
초음파 센서(65)는 스크린(80)으로 음파를 발사하여 반사파가 돌아오는 시간을 측정하는 센서로서, 시간에 음파의 속도를 곱하여 최소 이동 변위를 검출한다. 초음파 센서(65)는 해상도 및 정밀도는 좋지 않지만, 누적오차가 적어 시간이 지나도 실제값에서 많이 벗어나지 않는다.
따라서 제 1 및 제 2 엔코더(61, 63)와 초음파 센서(65)에서 출력되는 실제 이동 변위와 최소 이동 변위를 조합하여 스크린(80)의 면에 대한 프로젝터(70)의 위치를 보다 정확하게 산출할 수 있다.
그리고 프로젝터(70)는 PC, TV, VCR, DVD, 캠코더 등 각종 외부 영상 기기들로부터 영상 신호를 입력받고, 렌즈(73)의 초점과 영사각을 조절하여 입력된 영상을 스크린(80)에 프로젝트한다. 프로젝터(70)는 영상 입력부(71), 렌즈(73), 초점 구동 모터(75), 영사각 구동 모터(77) 및 영사각 센서(79)를 포함하여 구성된다. 영상 입력부(71)는 외부 영상 기기들로부터 영상 신호를 입력받는다. 렌즈(73)는 입력된 영상 신호를 스크린(80)에 프로젝트한다. 렌즈 구동 모터(75)는 스크린(80)에 대한 렌즈(73)의 초점을 조절한다. 영사각 구동 모터(77)는 프로젝트될 영상의 영사각을 조절한다. 그리고 영사각 센서(79)는 프로젝트될 영상의 영사각을 감지하여 제어부(20)로 출력한다.
특히 제어부(20)는 스크린(80)에 대한 이동 로봇(100)의 위치를 파악하여 영상을 최적의 상태로 스크린(80)에 프로젝트될 수 있도록 각 부분을 제어하며, 위치 보정부(21), 초점 조절부(23), 키스톤 조절부(25) 및 프로젝터 구동부(27)를 포함하여 구성된다. 위치 보정부(21)는 센서부(60)로부터 수신한 위치 변위로부터 스크린(80)에 대한 프로젝터(70)의 위치각을 산출하여 프로젝터(70)가 스크린(80)의 면에 수직한 방향을 향하도록 위치를 보정한다. 초점 조절부(23)는 스크린(80)의 면에 수직한 방향으로 특정 영상 크기를 얻을 수 있는 특정 위치에 위치한 프로젝터(70)의 렌즈 초점을 조절한다. 키스톤 조절부(25)는 영사각으로부터 키스톤 조절각을 산출하여 스크린(80)에 직사각형의 영상(81)이 표시될 수 있도록 키스톤을 조절한다. 그리고 프로젝터 구동부(27)는 프로젝터(70)를 구동시켜 위치 보정, 초점 조절 및 키스톤이 조절된 영상을 스크린(80)에 프로젝트하여 직사각형 영상(81)을 표시한다.
위치 보정부(21)는, 도 2 및 4에 도시된 바와 같이, 실제 이동 변위(
Figure 112007094392750-PAT00016
)와 최소 이동 변위(
Figure 112007094392750-PAT00017
)의 비로부터 스크린(80)에 대한 프로젝터(70)의 위치각(
Figure 112007094392750-PAT00018
)을 산출하고, 위치각(
Figure 112007094392750-PAT00019
)의 -위치각으로 이동 로봇(100)를 회전시켜 프로젝터(70)의 위치를 보정한다.
위치 보정부(21)는 위치각(
Figure 112007094392750-PAT00020
)을 아래의 수학식1을 이용하여 산출한다.
Figure 112007094392750-PAT00021
이와 같이 프로젝터(70)를 스크린(80)의 면에 수직하게 위치를 보정하는 이유는, 프로젝터(70)의 영사 방향과 스크린(80)의 면이 서로 수직한 상태가 되어야 스크린(80)에 프로젝트하여 직사각형에 가까운 영상을 얻을 수 있기 때문이다.
한편 초음파 센서(65)는 방사각이 넓은 경우에 스크린(80)의 면과 초음파 센서(65)가 설치된 방향과의 거리가 나오는 것이 아니라 프로젝터(70)와 스크린(80) 사이의 최소 거리에 해당하는 최소 이동 변위를 출력한다. 따라서 초음파 센서(65)로는 프로젝터(70)가 스크린(80)의 면에 수직한 방향을 향하고 있는 지의 여부를 감지할 수 없다. 이를 해소하기 위해서 본 실시예에서는 제 1 및 제 2 엔코더(61, 63)를 사용한다. 제 1 및 제 2 엔코더(61, 63)는 이동 로봇(100)의 이동에 따른 실제 이동 변위를 감지하기 때문에, 스크린(80)과의 상대적인 거리와는 상관없이 이동 변위를 감지한다. 따라서 일정 거리를 이동했을 때, 제 1 및 제 2 엔코더(61, 63)에는 실제 이동 변위가 검출되고, 초음파 센서(65)에는 최소 이동 변위가 검출된다.
따라서 일정 거리를 이동했을 때, 프로젝터(70)가 스크린(80)의 면과 이루는 수직적 오차인 위치각은 수학식1에 의해 산출될 수 있다. 위치 보정부(21)는 산출 된 위치각의 -위치각으로 이동 로봇(100)을 회전시켜 스크린(80)의 면의 수직하게 프로젝터(70)를 위치시킬 수 있다.
초점 조절부(23)는 특정 위치에서의 스크린(80)과 프로젝터(70) 사이의 거리(
Figure 112007094392750-PAT00022
)는 아래의 수학식2를 이용하여 산출한다. 이때 프로젝터(70)와 스크린(80) 사이의 거리를 검출하기 위해서, 칼만필터를 사용할 수 있다.
Figure 112007094392750-PAT00023
(
Figure 112007094392750-PAT00024
은 프로젝터와 스크린 사이의 거리,
Figure 112007094392750-PAT00025
은 이동 로봇의 속도,
Figure 112007094392750-PAT00026
은 이동 로봇의 가속도,
Figure 112007094392750-PAT00027
은 엔코더의 거리 측정값,
Figure 112007094392750-PAT00028
는 초음파 센서의 거리 측정값,
Figure 112007094392750-PAT00029
는 엔코더와 초음파 센서의 잡음 정도에 의해 결정되는 최적 이득)
이때 초음파 센서(65)는 초음파의 샘플링타임이 좋지 않기 때문에, 제 1 및 제 2 엔코더(61, 63)와의 결합을 통하여 프로젝터(70)와 스크린(80) 사이의 거리(
Figure 112007094392750-PAT00030
)를 감지한다. 즉 초음파 센서(65)는 해상도 및 정밀도는 좋지 않지만 누적 오차가 적어 시간이 지나도 실제값에서 많이 벗어나지 않는다. 그리고 제 1 및 제 2 엔코더(61, 63)는 해상도와 정밀도는 좋지만 적분을 통하여 수행되는 거리 센서이므로 누적오차가 발생하게 된다. 따라서 초음파 센서(65)와 제 1 및 제 2 엔코더(61, 63)의 출력값을 조합함으로써 좀더 정확한 프로젝터(70)와 스크린(80) 사이 의 거리(
Figure 112007094392750-PAT00031
)를 검출할 수 있다.
초점 조절부(23)는, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 렌즈(73)의 초점 거리(
Figure 112007094392750-PAT00032
)를 수학식3을 이용하여 산출하여 렌즈(73)의 초점을 조절한다.
Figure 112007094392750-PAT00033
(
Figure 112007094392750-PAT00034
은 영사각)
즉 초점 조절부(23)는 칼만필터를 통하여 산출된 프로젝터(70)와 스크린(80) 사이의 거리(
Figure 112007094392750-PAT00035
)와, 프로젝터(70)에 설치된 영사각 센서(79)를 통해 검출된 영사각(
Figure 112007094392750-PAT00036
)을 통하여 렌즈(73)의 초점 거리를 산출하여 초점을 조절한다.
키스톤 조절부(25)는, 도 2, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 키스톤 조절각(
Figure 112007094392750-PAT00037
)을 수학식4로 산출한다. 키스톤 조절각(
Figure 112007094392750-PAT00038
)은 거리와 상관없이 프로젝터(70)가 수평면과 이루는 영사각(
Figure 112007094392750-PAT00039
)에 의해서만 결정된다.
Figure 112007094392750-PAT00040
(
Figure 112007094392750-PAT00041
은 렌즈의 상하 방사각, 영상을 수직한 면에 프로젝트 했을 때 나타나는 영상의 윗변의 길이는
Figure 112007094392750-PAT00042
, 아랫변의 길이는
Figure 112007094392750-PAT00043
, 높이는
Figure 112007094392750-PAT00044
)
키스톤 조절각(
Figure 112007094392750-PAT00045
)에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 도 6에 도시된 바와 같이, 영도의 영사각으로 스크린(80)에 프로젝트된 영상(83)을 살펴보면, 키스톤 조절각(
Figure 112007094392750-PAT00046
)은 수학식5로 표현할 수 있다.
Figure 112007094392750-PAT00047
이때 프로젝트된 영상(83)의 윗변(
Figure 112007094392750-PAT00048
)과 아랫변의 길이(
Figure 112007094392750-PAT00049
)의 비(
Figure 112007094392750-PAT00050
/
Figure 112007094392750-PAT00051
)는 렌즈(73)의 상하 방사각에 따라 스크린(80)에 도달하는 상부 도달 길이(
Figure 112007094392750-PAT00052
)와 하부 도달 길이(
Figure 112007094392750-PAT00053
)의 비(
Figure 112007094392750-PAT00054
/
Figure 112007094392750-PAT00055
)에 비례하기 때문에, 수학식6 및 수학식7로 표현할 수 있다.
Figure 112007094392750-PAT00056
Figure 112007094392750-PAT00057
따라서 수학식4는 수학식5의
Figure 112007094392750-PAT00058
,
Figure 112007094392750-PAT00059
에 수학식6 및 수학식7로 치환함으로써 얻을 수 있는 수학식이다.
수학식4를 살펴보면,
Figure 112007094392750-PAT00060
과
Figure 112007094392750-PAT00061
은 프로젝터 상수이므로 동일 프로젝터에 대해서는 변하지 않는다. 따라서 키스톤 조절각(
Figure 112007094392750-PAT00062
)은 영사각(
Figure 112007094392750-PAT00063
)에 의해서만 결정된다. 따라서 스키톤 조절부(25)는 영사각 센서(79)로부터 출력된 영사각(
Figure 112007094392750-PAT00064
)을 수신하여 수학식4를 이용하여 키스톤 조절각(
Figure 112007094392750-PAT00065
)을 산출하여 키스톤을 조절한다.
그리고 프로젝터 구동부(27)는 키스톤이 조절된 영상을 스크린(80)에 프로젝트하여 직사각형 영상(81)을 표시한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 이동 로봇(100)은 제 1 및 제 2 엔코더(61, 63), 초음파 센서(65), 영사각 센서(79)에서 감지되는 출력값을 조합하여 프로젝 터(70)와 스크린(80) 사이의 거리인 영사 거리, 렌즈(73)의 초점 및 키스톤을 정확하게 자동으로 조절하여 입력된 영상을 최적의 상태로 스크린(80)에 프로젝트한다.
프로젝트 방법
본 실시예에 따른 프로젝트 방법을, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프로젝터(70)를 갖는 이동 로봇(100)의 프로젝트 방법에 따른 흐름도이다.
먼저 S90과정에서 사용자의 키선택에 따라 영사키(31)가 입력되면, 제어부(20)는 프로젝터(70)로 입력될 영상을 프로젝트하기 위한 S91과정 내지 S98과정을 수행한다. S91과정 내지 S98과정에서 제어부(20)는 위치 보정 과정, 초점 조절 과정, 키스톤 조절 과정 및 프로젝트 과정을 순차적으로 수행한다.
S91과정 내지 S93과정에서 프로젝터(70)가 스크린(80)의 면에 수직하게 위치할 수 있도록 이동 로봇(100)의 위치를 보정하는 위치 보정 과정이 수행된다.
먼저 S91과정에서 제어부(20)는 구동 모터(55)에 이동 명령을 입력하면, 구동 모터(55)는 제 1 및 제 2 바퀴(51, 53)를 회전시켜 이동 로봇(100)을 이동시킨다.
다음으로 S92과정에서 센서부(60)는 이동 로봇(100)의 이동에 따른 위치 변위를 감지하여 제어부(20)로 출력한다. 즉 제 1 엔코더(61)는 제 1 바퀴(51)의 실제 이동 변위를 검출하여 제어부(20)로 출력한다. 제 2 엔코더(63)는 제 2 바퀴(53)의 실제 이동 변위를 검출하여 제어부(20)로 출력한다. 그리고 초음파 센 서(65)는 스크린(80)에 대한 프로젝터(70)의 최소 이동 변위를 감지하여 제어부(20)로 출력한다.
그리고 S93과정에서 위치 보정부(21)는 프로젝터(70)의 위치각을 산출하여 위치를 보정한다. 즉 위치 보정부(21)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 실제 이동 변위(
Figure 112007094392750-PAT00066
)와 최소 이동 변위(
Figure 112007094392750-PAT00067
)의 비로부터 스크린(80)에 대한 프로젝터(70)의 위치각(
Figure 112007094392750-PAT00068
)을 산출하고, 위치각(
Figure 112007094392750-PAT00069
)의 -위치각으로 이동 로봇(100)을 회전시켜 프로젝터(70)의 위치를 보정한다. 이때 위치 보정부(21)는 위치각(
Figure 112007094392750-PAT00070
)을 수학식1을 이용하여 산출한다.
다음으로 S94과정 내지 S96과정에서 초점 조절 과정이 수행된다.
먼저 S94과정에서 초점 조절부(23)는 스크린(80)의 면에 수직한 방향으로 특정 화면 크기를 얻을 수 있는 특정 위치로 이동 로봇(100)을 이동시킨다. 초점 조절부(23)는 특정 위치에서의 프로젝터(70)와 스크린(80) 사이의 거리(
Figure 112007094392750-PAT00071
)는 수학식2를 이용하여 산출한다.
다음으로 S95과정에서 영사각 센서(79)는 영사각을 감지하여 제어부(20)로 출력한다.
그리고 S96과정에서 초점 조절부(23)는 초점 거리를 산출하여 초점을 조절한다. 초점 조절부(23)는, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 렌즈(73)의 초점 거리(
Figure 112007094392750-PAT00072
)를 수학식3을 이용하여 산출하여 렌즈(73)의 초점을 조절한다. 즉 초점 조 절부(23)는 칼만필터를 통하여 산출된 프로젝터(70)와 스크린(80) 사이의 거리(
Figure 112007094392750-PAT00073
)와, 프로젝터(70)에 설치된 영사각 센서(79)를 통해 감지된 영사각(
Figure 112007094392750-PAT00074
)을 통하여 렌즈(73)의 초점 거리를 산출하여 렌즈(73의 초점을 조절한다.
S97과정에서 키스톤 조절부(25)는 영사각에 따른 키스톤 조절각을 산출하여 키스톤 조절 과정을 수행한다. 즉 키스톤 조절부(25)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 키스톤 조절각(
Figure 112007094392750-PAT00075
)을 수학식4로 산출한다. 키스톤 조절각(
Figure 112007094392750-PAT00076
)은 거리(
Figure 112007094392750-PAT00077
)와 상관없이 프로젝터(70)가 수평면과 이루는 영사각(
Figure 112007094392750-PAT00078
)에 의해서만 결정된다.
그리고 S98과정에서 프로젝터 구동부(27)는 키스톤이 조절된 영상을 스크린(80)에 프로젝트하여 직사각형 영상(81)을 표시한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프로젝터를 갖는 이동 로봇을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 이동 로봇의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프로젝터를 갖는 이동 로봇의 프로젝트 방법에 따른 흐름도이다.
도 4는 도 3의 프로젝트 방법에 따른 위치 보정 과정을 보여주는 평면도이다.
도 5는 도 3의 프로젝트 방법에 따른 초점 조절 과정을 보여주는 도면이다.
도 6은 영도의 영사각에서의 스크린에 프로젝트된 영상 화면을 보여주는 평면도이다.
도 7은 일정 영사각에서의 스크린에 프로젝트된 영상 화면을 보여주는 측면도이다.

Claims (22)

  1. 프로젝터를 갖는 이동 로봇의 프로젝트 방법으로,
    상기 이동 로봇의 이동에 따른 실제 이동 변위(
    Figure 112007094392750-PAT00079
    )와, 스크린에 대한 상기 프로젝터의 최소 이동 변위(
    Figure 112007094392750-PAT00080
    )를 감지하여 출력하는 출력 과정과;
    상기 실제 이동 변위와 상기 최소 이동 변위의 비로부터 상기 스크린에 대한 상기 프로젝터의 위치각(
    Figure 112007094392750-PAT00081
    )을 산출하는 산출 과정과;
    상기 위치각의 -위치각으로 상기 이동 로봇을 회전시켜 상기 프로젝터의 위치를 보정하는 위치 보정 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇의 프로젝트 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 최소 이동 변위는 상기 스크린에 대한 상기 프로젝터의 수직 이동 변위인 것을 특징으로 하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇의 프로젝트 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 위치각(
    Figure 112007094392750-PAT00082
    )은,
    Figure 112007094392750-PAT00083
    의 수학식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇의 프로젝트 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 실제 이동 변위는 엔코더에서 출력되고, 상기 최소 이동 변위는 초음파 센서에서 출력되는 것을 특징으로 하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇의 프로젝트 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 스크린의 면에 수직한 방향으로 특정 화면 크기를 얻을 수 있는 특정 위치(
    Figure 112007094392750-PAT00084
    )로 상기 이동 로봇을 이동시키는 이동 과정과;
    상기 프로젝터의 영사각 센서는 렌즈의 영사각(
    Figure 112007094392750-PAT00085
    )을 감지하여 출력하는 영사각 출력 과정과;
    상기 렌즈의 초점 거리(
    Figure 112007094392750-PAT00086
    )는,
    Figure 112007094392750-PAT00087
    의 수학식으로 산출하여 상기 렌즈의 초점 거리를 조절하는 초점 조절 과정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇의 프로젝트 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 특정 위치에서의 상기 프로젝터와 스크린 사이의 거리는,
    Figure 112007094392750-PAT00088
    (
    Figure 112007094392750-PAT00089
    은 프로젝터와 스크린 사이의 거리,
    Figure 112007094392750-PAT00090
    은 이동 로봇의 속도,
    Figure 112007094392750-PAT00091
    은 이동 로봇의 가속도,
    Figure 112007094392750-PAT00092
    은 엔코더의 거리 측정값,
    Figure 112007094392750-PAT00093
    는 초음파 센서의 거리 측정값,
    Figure 112007094392750-PAT00094
    는 엔코더와 초음파 센서의 잡음 정도에 의해 결정되는 최적 이득)
    의 수학식으로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇의 프로젝트 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    키스톤 조절각(
    Figure 112007094392750-PAT00095
    )은,
    <수학식7>
    (
    Figure 112007094392750-PAT00096
    은 렌즈의 상하 방사각, 영상을 수직한 면에 프로젝트했을 때 나타나는 영상의 윗변의 길이는
    Figure 112007094392750-PAT00097
    , 아랫변의 길이는
    Figure 112007094392750-PAT00098
    , 높이는
    Figure 112007094392750-PAT00099
    )
    의 수학식으로 산출하여 상기 스크린에 직사각형의 영상이 표시될 수 있도록 키스톤을 조절하는 키스톤 조절 과정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로 봇의 프로젝트 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 프로젝터는 상기 키스톤이 조절된 영상을 상기 스크린에 프로젝트하여 직사각형 영상을 표시하는 표시 과정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇의 프로젝트 방법.
  9. 프로젝터를 갖는 이동 로봇의 프로젝트 방법으로,
    스크린에 대한 상기 이동 로봇의 이동에 따른 위치 변위를 감지하여 출력하는 출력 과정과;
    상기 위치 변위로부터 상기 스크린에 대한 상기 프로젝터의 위치각(
    Figure 112007094392750-PAT00100
    )을 산출하여 상기 프로젝터가 상기 스크린의 면에 수직한 방향을 향하도록 위치를 보정하는 위치 보정 과정과;
    상기 스크린의 면에 수직한 방향으로 특정 화면 크기를 얻을 수 있는 특정 위치(
    Figure 112007094392750-PAT00101
    )에 위치한 상기 프로젝터의 렌즈 초점을 조절하는 초점 조절 과정과;
    상기 프로젝터의 영사각으로부터 키스톤 조절각(
    Figure 112007094392750-PAT00102
    )을 산출하여 상기 스크린에 직사각형의 영상이 표시될 수 있도록 키스톤을 조절하는 키스톤 조절 과정과;
    상기 키스톤이 조절된 영상을 상기 스크린에 프로젝트하여 직사각형 영상을 표시하는 표시 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇의 프로젝트 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 위치 보정 과정은,
    상기 이동 로봇의 이동에 따른 실제 이동 변위(
    Figure 112007094392750-PAT00103
    )와, 스크린에 대한 상기 이동 로봇의 최소 이동 변위(
    Figure 112007094392750-PAT00104
    )를 감지하여 출력하는 과정과;
    상기 실제 이동 변위와 상기 최소 이동 변위의 비로부터 상기 스크린에 대한 상기 프로젝터의 위치각(
    Figure 112007094392750-PAT00105
    )을 산출하는 과정과;
    상기 위치각의 -위치각으로 상기 이동 로봇을 회전시켜 상기 프로젝터의 위치를 보정하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇의 프로젝트 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 위치각(
    Figure 112007094392750-PAT00106
    )은,
    Figure 112007094392750-PAT00107
    의 수학식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇의 프로젝트 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 초점 조절 과정은,
    상기 스크린의 면에 수직한 방향으로 상기 이동 로봇을 이동시켜 상기 특정 위치(
    Figure 112007094392750-PAT00108
    )로 이동시키는 과정과;
    상기 프로젝터의 영사각 센서는 렌즈의 영사각(
    Figure 112007094392750-PAT00109
    )을 감지하여 출력하는 과정과;
    상기 렌즈의 초점 거리(
    Figure 112007094392750-PAT00110
    )는,
    Figure 112007094392750-PAT00111
    의 수학식으로 산출하여 상기 렌즈의 초점을 조절하는 과정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇의 프로젝트 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 키스톤 조절각(
    Figure 112007094392750-PAT00112
    )은,
    Figure 112007094392750-PAT00113
    (
    Figure 112007094392750-PAT00114
    은 렌즈의 상하 방사각, 영상을 수직한 면에 프로젝트 했을 때 나타나는 영상의 윗변의 길이는
    Figure 112007094392750-PAT00115
    , 아랫변의 길이는
    Figure 112007094392750-PAT00116
    , 높이는
    Figure 112007094392750-PAT00117
    )
    의 수학식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 프로젝트 방법.
  14. 프로젝터를 갖는 이동 로봇으로,
    상기 이동 로봇을 이동시키는 구동부와;
    상기 이동 로봇의 이동에 따른 위치 변위를 감지하여 출력하는 센서부와;
    영상을 입력받고, 초점과 영사각을 조절하여 상기 입력된 영상을 스크린에 프로젝트하는 프로젝터; 및
    상기 위치 변위로부터 상기 스크린에 대한 상기 프로젝터의 위치각(
    Figure 112007094392750-PAT00118
    )을 산출하여 상기 프로젝터가 상기 스크린의 면에 수직한 방향을 향하도록 위치를 보정하는 위치 보정부와;
    상기 스크린의 면에 수직한 방향으로 특정 화면 크기를 얻을 수 있는 특정 위치(
    Figure 112007094392750-PAT00119
    )에 위치한 상기 프로젝터의 렌즈 초점을 조절하는 초점 조절부와;
    상기 영사각으로부터 키스톤 조절각(
    Figure 112007094392750-PAT00120
    )을 산출하여 상기 스크린에 직사각형의 영상이 표시될 수 있도록 키스톤을 조절하는 키스톤 조절부와;
    상기 키스톤이 조절된 영상을 상기 스크린에 프로젝트하여 직사각형 영상을 표시하는 프로젝터 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 센서부는,
    상기 이동 로봇의 이동에 따른 실제 이동 변위(
    Figure 112007094392750-PAT00121
    )를 감지하여 출력하는 엔코더와;
    상기 스크린에 대한 상기 이동 로봇의 최소 이동 변위(
    Figure 112007094392750-PAT00122
    )를 감지하여 출력하는 초음파 센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 프로젝터는,
    외부 영상 기기들로부터 영상 신호를 입력받는 영상 입력부와;
    상기 입력된 영상을 스크린에 프로젝트하는 렌즈와;
    상기 스크린에 대한 상기 렌즈의 초점을 조절하는 렌즈 구동 모터와;
    상기 스크린에 프로젝트될 영상의 영사각을 조절하는 영사각 구동 모터와;
    상기 프로젝트되는 영상의 영사각(
    Figure 112007094392750-PAT00123
    )을 감지하여 출력하는 영사각 센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 위치 보정부는,
    상기 실제 이동 변위와 상기 최소 이동 변위의 비로부터 상기 스크린에 대한 상기 프로젝터의 위치각(
    Figure 112007094392750-PAT00124
    )을 산출하고,
    상기 위치각의 -위치각으로 상기 이동 로봇을 회전시켜 상기 프로젝터의 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 최소 이동 변위는 상기 스크린에 대한 상기 프로젝터의 수직 이동 변위인 것을 특징으로 하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 위치 보정부는 상기 위치각(
    Figure 112007094392750-PAT00125
    )을
    Figure 112007094392750-PAT00126
    의 수학식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 초점 조절부는 상기 특정 위치에서의 상기 프로젝터와 상기 스크린 사이의 거리는,
    Figure 112007094392750-PAT00127
    (
    Figure 112007094392750-PAT00128
    은 프로젝터와 스크린 사이의 거리,
    Figure 112007094392750-PAT00129
    은 이동 로봇의 속도,
    Figure 112007094392750-PAT00130
    은 이동 로봇의 가속도,
    Figure 112007094392750-PAT00131
    은 엔코더의 거리 측정값,
    Figure 112007094392750-PAT00132
    는 초음파 센서의 거리 측정값,
    Figure 112007094392750-PAT00133
    는 엔코더와 초음파 센서의 잡음 정도에 의해 결정되는 최적 이득)
    의 수학식으로부터 산출하는 것을 특징으로 하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 초점 조절부는 상기 렌즈의 초점 거리(
    Figure 112007094392750-PAT00134
    )를,
    Figure 112007094392750-PAT00135
    의 수학식으로 산출하여 상기 렌즈의 초점을 조절하는 것을 특징으로 하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 키스톤 조절부는 상기 키스톤 조절각(
    Figure 112007094392750-PAT00136
    )을
    Figure 112007094392750-PAT00137
    (
    Figure 112007094392750-PAT00138
    은 렌즈의 상하 방사각,
    Figure 112007094392750-PAT00139
    은 영상을 수직한 면에 프로젝트했을 때 나타나는 영상의 윗변의 길이)
    의 수학식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 프로젝터를 갖는 이동 로봇.
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KR1020070140010A KR20090072038A (ko) 2007-12-28 2007-12-28 프로젝터를 갖는 이동 로봇 및 그의 프로젝트 방법

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