KR20090106253A

KR20090106253A - Pan-and-Tilttable Location System

Info

Publication number: KR20090106253A
Application number: KR1020080031835A
Authority: KR
Inventors: 정기철; 이명길; 변상준
Original assignee: 대덕대학산학협력단
Priority date: 2008-04-04
Filing date: 2008-04-04
Publication date: 2009-10-08

Abstract

PURPOSE: A location recognition apparatus capable of performing pan tilt is provided to detect the location of a user from two or more landmarks which are controlled by the pan/tile of an image photographing sensor. CONSTITUTION: A location recognition apparatus capable of performing pan tilt includes an image photographing sensor(10), a servo motor and a controller. The image photographing sensor takes a picture of the image. The servo motor tilts the image photographing sensor with the fan. The controller receives two landmarks from the image photographing sensor and operates the servo motor. The controller is fitted with the mobile unit in which it determines the current magnetism position on a real time.

Description

Pan-and-Tilttable Location System

본 발명은 팬-틸트가능한 위치인식장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이미지촬영센서의 팬-틸트 기능을 통해 복수의 랜드마크를 검출함으로써, 랜드마크의 비교를 통해 정밀한 자기위치를 실시간으로 산출할 수 있는 팬-틸트가능한 위치인식장치에 관한 것이다.The present invention relates to a pan-tiltable position recognition device, and more particularly, by detecting a plurality of landmarks through a pan-tilt function of an image photographing sensor, a precise magnetic position can be calculated in real time through comparison of landmarks. And a pan-tiltable position recognition device.

일반적으로 지능형 로봇이라든가 청소용 로봇과 같은 모바일 수단에는 장치의 위치를 검출하기 위한 위치인식장치가 구비되어 있다. 특히, 위치인식장치는 주변환경의 촬영 및 촬영된 영상을 토대로 자기위치를 검출하기 위한 다양한 센서가 구비되어 있다.In general, mobile means such as an intelligent robot or a cleaning robot is provided with a position recognition device for detecting the position of the device. In particular, the position recognition device is equipped with a variety of sensors for detecting the magnetic position based on the photographed image of the surrounding environment.

이러한 자기위치를 검출하는 센서로 최근에 와서 많이 이용되고 있는 센서가 CMOS센서가 있다. CMOS센서는 로봇 등이 움직임에 따라 주변을 촬영하여 얻는 랜드마크를 이용한다. 즉, 먼저 얻은 랜드마크와 현재 얻은 랜드마크를 이용하여 로봇 등의 자기위치 정보를 산출하여 로봇의 이동경로 등을 결정하는데 이용하게 된다.As a sensor for detecting such a magnetic position, a CMOS sensor has recently been widely used. The CMOS sensor uses a landmark obtained by photographing a surrounding as a robot or the like moves. That is, magnetic location information of the robot is calculated by using the landmark obtained first and the landmark currently obtained, and then used to determine the movement path of the robot.

그러나, 종래의 로봇과 같은 모바일 수단에 장착되는 위치인식장치는 다음과 같은 문제점이 있다.However, the position recognition device mounted on a mobile means such as a conventional robot has the following problems.

1) 자기위치를 검출하기 위한 센서가 모바일 수단에 고정되어 있기 때문에 주변을 촬영하는데 문제가 있다. 즉, 기존의 지능형 로봇은 랜드마크의 위치인식 시스템에서 사용되는 카메라모듈이 고정식이기 때문에 특정 위치에서 1개의 랜드마크만을 인식한다. 따라서, 랜드마크간의 관계에 의한 정확한 좌표 값을 산출할 수 없어 이를 필요로 하는 모바일 로봇을 구동하는데 있어 적합하지 않다.1) Since the sensor for detecting the magnetic position is fixed to the mobile means, there is a problem in photographing the surroundings. That is, the existing intelligent robot recognizes only one landmark at a specific position because the camera module used in the landmark position recognition system is fixed. Therefore, it is not suitable for driving a mobile robot that needs it because it cannot calculate accurate coordinate values based on the relationship between landmarks.

2) 특히, 건물 등의 모서리 부분과 같이 모바일 수단에서 센서로 촬영할 수 있는 범위가 한정되는 경우, 자기위치를 검출하기가 어려워 모바일 수단이 오작동을 일으킬 우려가 있다.2) In particular, when the range of the mobile means that can be photographed by the sensor is limited, such as a corner of a building, etc., it is difficult to detect the magnetic position, which may cause the mobile means to malfunction.

3) 복수의 랜드마크를 얻기 위해서는 모바일수단이 움직임, 즉 이동이 있어야 하는데, 집안 모서리 부분과 같이 움직임을 제한받는 곳에서는 복수의 랜드마크를 얻을 수 없게 된다.3) In order to obtain a plurality of landmarks, the mobile means must move, i.e., move, where a plurality of landmarks cannot be obtained where movement is restricted, such as a corner of the house.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 더욱 상세하게는 주변환경을 촬영하여 적어도 2개의 랜드마크를 얻을 수 있도록 이미지촬영센서에 팬/틸트기능을 추가함으로써, 로봇과 같은 모바일 수단이 어떠한 위치에 있더라도 이미지촬영센서의 팬/틸트각도 조절로 얻어지는 2개 이상의 랜드마크로부터 자기위치를 정확하게 검출할 수 있는 팬-틸트가능한 위치인식장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of this point, and in more detail, by adding a pan / tilt function to the image photographing sensor to obtain at least two landmarks by photographing the surrounding environment, a mobile means such as a robot is located at any position. It is an object of the present invention to provide a pan-tiltable position recognition device capable of accurately detecting a magnetic position from two or more landmarks obtained by adjusting the pan / tilt angle of the image photographing sensor.

이를 실현하기 위한 수단으로서 본 발명에 따르는 팬-틸트가능한 위치인식장치는,As a means for realizing this, the pan-tiltable position recognizing device according to the present invention,

주변을 촬영하는 이미지촬영센서(10);An image capturing sensor 10 for photographing the surroundings;

이미지촬영센서(10)를 팬/틸트시켜 주는 서보모터(20);A servo motor 20 which pans / tilts the image pickup sensor 10;

서보모터(20)을 구동시켜 이미지촬영센서(10)로부터 적어도 2개의 랜드마크를 전송받고, 랜드마크를 이용하여 현재의 자기위치를 실시간으로 판단하는 모바일수단(30)에 장착되는 제어기(31);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.A controller 31 mounted on the mobile means 30 which drives the servo motor 20 to receive at least two landmarks from the image capturing sensor 10 and determines the current magnetic position in real time using the landmarks. It characterized by comprising;

또한, 이미지촬영센서(10)는 CMOS센서인 것을 특징으로 한다.In addition, the image pickup sensor 10 is characterized in that the CMOS sensor.

또한, 모바일수단(30)은 로봇 또는 청소용 로봇을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the mobile means 30 is characterized in that it comprises a robot or a cleaning robot.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, the following effects can be obtained.

1) 이미지촬영센서가 팬/틸트 기능을 구비하고 있기 때문에 모바일수단이 정지해 있는 경우라도 복수의 랜드마크를 촬영하여 인식할 수 있다.1) Since the image capturing sensor has a pan / tilt function, a plurality of landmarks can be photographed and recognized even when the mobile means is stationary.

2) 이러한 복수의 랜드마크의 인식은, 랜드마크로부터 모바일수단이 현재 위치, 즉 자기위치를 검출할 수 있다. 따라서, 주변 환경에 상관없이 모바일수단이 오작동을 일으키지 않게 하고, 또한 정확한 동작을 유도할 수 있다.2) Recognizing the plurality of landmarks, the mobile means can detect the current position, that is, the magnetic position from the landmark. Therefore, it is possible to prevent the mobile means from malfunctioning regardless of the surrounding environment, and also to induce accurate operation.

3) 모바일수단이 자기위치를 실시간으로 정확하게 검출할 수 있기 때문에 실내에서 바닥 감지, 장애물 회피, 자동 충전, 충돌 감지, 원하는 목표점 이동, 이동후 임무 수행 등 특정 위치에서 모바일수단의 이동에 따른 정확도를 향상시킬 수 있다. 3) Since the mobile means can accurately detect its own position in real time, it improves the accuracy according to the movement of the mobile means at a specific location, such as floor detection, obstacle avoidance, automatic charging, collision detection, moving the desired target point, and performing mission after moving. You can.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of the present invention with reference to the drawings.

(구성)(Configuration)

도 1은 본 발명에 따르는 팬-틸트가능한 위치인식장치의 구성을 개략적으로 보여주는 개략도이다.1 is a schematic diagram schematically showing the configuration of a pan-tiltable position recognition device according to the present invention.

본 발명의 위치인식장치는 이미지촬영센서(10)와, 이미지촬영센서(10)를 구동시켜 주는 서보모터(20)와, 모바일수단(30)에 장착되어 이미지촬영센서(10)로부터 검출된 랜드마크를 전송받아 자기위치를 판단하는 제어기(31)를 포함하여 이루어진다.The position recognition device of the present invention includes an image capturing sensor 10, a servo motor 20 for driving the image capturing sensor 10, and a land mounted on the mobile means 30 and detected from the image capturing sensor 10. It comprises a controller 31 for receiving the mark to determine the magnetic position.

이미지촬영센서(10)는 통상적으로 모바일 로봇과 같은 모바일수단(30)의 플랫폼에 장착되어 주변의 환경 등을 촬영하기 위한 일종의 카메라 센서이다. 이러한 이미지촬영센서(10)는 촬영으로 얻은 랜드마크 관련 데이터를 모바일수단(30)의 제어기(31)로 전송한다. 또한, 본 발명에서는 이러한 이미지촬영센서(10)로서 CMOS센서를 이용할 수 있다. 이미지촬영센서(10)는 모바일수단(30)의 플랫폼이라든가 외면 등에 장착하여 모바일수단(30)의 주변을 촬영하게 된다.The image capturing sensor 10 is typically mounted on a platform of a mobile means 30 such as a mobile robot, and is a kind of camera sensor for capturing the surrounding environment. The image photographing sensor 10 transmits the landmark-related data obtained by photographing to the controller 31 of the mobile means 30. In the present invention, a CMOS sensor may be used as the image pickup sensor 10. The image capturing sensor 10 is mounted on the platform or the outer surface of the mobile means 30 to photograph the surroundings of the mobile means 30.

서보모터(20)는 제어기(31)의 제어로 이미지촬영센서(10)를 팬/틸트시켜 주게 된다. 이러한 서보모터(20)는 이미지촬영센서(10)의 팬 기능과 틸트 기능을 가질 수 있도록 1쌍을 모바일수단(30)의 플랫폼에 장착하여 이용한다. 이러한 서보모터(20)는 제어기(31)의 제어신호로 이미지촬영센서(10)의 팬/틸트 각도를 제어한다. 이에 이미지촬영센서(10)는 한 위치에서도 여러 개의 랜드마크를 얻어 제어기(31)로 전송할 수 있게 된다.The servo motor 20 pans / tilts the image capturing sensor 10 under the control of the controller 31. The servo motor 20 is mounted on the platform of the mobile means 30 so as to have a pan function and a tilt function of the image capturing sensor 10. The servo motor 20 controls the pan / tilt angle of the image photographing sensor 10 by the control signal of the controller 31. Accordingly, the image capturing sensor 10 may obtain a plurality of landmarks at one position and transmit the same to the controller 31.

제어기(31)는 모바일수단(30)에 장착되어 전반적으로 제어하는 일종의 컨트롤러이다. 여기서, 모바일수단(30)은 이미지촬영센서(10)와 같은 촬영수단을 이용하여 현재 자기위치를 검출하여 이동할 수 있는 장치를 의미한다. 이러한 장치로는 모바일 로봇이라든가 최근 많이 이용되는 청소용 로봇을 예로 들 수 있다. 또한, 제어기(31)는 이미지촬영센서(10)로부터 촬영한 영상을 입력받아 그 영상을 분석한다. 이때, 각 영상으로부터 현재의 자기위치를 검출하기 위해 랜드마크를 함께 얻 는다. 특히, 제어기(31)는 랜드마크를 얻기 위해 서보모터(20)로 신호(예를 들어, PWM신호)를 송신하여 이미지촬영센서(10)의 촬영각도를 제어한다.The controller 31 is a kind of controller that is mounted on the mobile means 30 and controls overall. Here, the mobile means 30 refers to a device capable of detecting and moving the current magnetic position by using a photographing means such as an image photographing sensor 10. Such a device may be, for example, a mobile robot or a cleaning robot that is recently used. In addition, the controller 31 receives an image captured by the image capturing sensor 10 and analyzes the image. At this time, a landmark is obtained together to detect the current magnetic position from each image. In particular, the controller 31 controls the photographing angle of the image photographing sensor 10 by transmitting a signal (for example, a PWM signal) to the servomotor 20 to obtain a landmark.

(작동)(work)

도 2는 본 발명에 따른 위치인식장치의 작동을 설명하기 위해 개략적으로 도시된 블럭도이다.Figure 2 is a schematic block diagram for explaining the operation of the position recognition device according to the present invention.

본 발명에 따르는 위치인식장치는 이미지촬영센서(10)를 이용하여 복수의 랜드마크를 검출한다. 도 2에서는 3개의 랜드마크(1~3)를 이용하여 모바일수단(30)의 현재 자기위치를 실시간으로 검출한다.The position recognition device according to the present invention detects a plurality of landmarks by using the image pickup sensor 10. In FIG. 2, the current magnetic position of the mobile means 30 is detected in real time using three landmarks 1 to 3.

이를 위해 제어기(31)는 이미지촬영센서(10)로부터 촬영된 영상으로부터 전송받은 랜드마크(1)를 통해 모바일수단(30)의 현재위치를 실시간으로 판단한다. 만일, 모바일수단(30)이 구석 또는 하나의 랜드마크(1)로부터 현재 자신의 위치를 판단하지 못할 경우, 또 다른 랜드마크(2~3)를 얻기 위해 서보모터(20)를 제어하게 된다.To this end, the controller 31 determines in real time the current position of the mobile means 30 through the landmark 1 received from the image captured by the image capturing sensor 10. If the mobile means 30 cannot determine its current position from the corner or one landmark 1, the mobile means 30 controls the servomotor 20 to obtain another landmark 2-3.

즉, 제어기(31)는 제어신호를 서보모터(20)로 전송하여 이미지촬영센서(10)의 촬영각도를 조절한다. 이때의 제어신호는 이미지촬영센서(10)의 팬/틸트 각도를 제어하기 위한 것으로 PWM일 수 있다. 서보모터(20)는 제어신호에 따라 이미지촬영센서(10)의 팬/틸트 각도를 조절한다. 이미지촬영센서(10)는 팬/틸트 각도가 조절된 상태에서 촬영된 영상으로부터 다른 랜드마크(2)를 검출하여 이를 제어기(31)로 전송한다. 제어기(31)는 이 두개의 랜드마크(1,2)를 이용하여 현재의 자기위치를 검출하게 된다. 만일, 제어기(31)에서 2개의 랜드마크(1,2)로도 자기위치를 검출하지 못하는 경우, 상술한 바와 같은 과정을 반복하여 또 다른 랜드마크(3)를 더 전송받을 수도 있다.That is, the controller 31 transmits a control signal to the servo motor 20 to adjust the photographing angle of the image photographing sensor 10. In this case, the control signal is for controlling the pan / tilt angle of the image photographing sensor 10 and may be PWM. The servo motor 20 adjusts the pan / tilt angle of the image capturing sensor 10 according to the control signal. The image capturing sensor 10 detects another landmark 2 from the image captured in the state where the pan / tilt angle is adjusted and transmits it to the controller 31. The controller 31 uses these two landmarks 1 and 2 to detect the current magnetic position. If the controller 31 does not detect the magnetic position even with the two landmarks 1 and 2, the above-described process may be repeated to receive another landmark 3.

또한, 제어기(31)는 서보모터(20)의 제어를 통해 처음부터 3개의 랜드마크(1~3)를 얻을 수 있도록 이미지촬영센서(10)의 팬/틸트 각도를 제어하는 것도 가능하다. 또한, 제어기(31)는 하나의 랜드마크(1)만 획득하는 경우, 이미 지나쳐온 기존의 랜드마크(미도시됨)와 새로운 랜드마크(1)를 비교하여 현재의 자기 위치를 검출하는 것도 가능하다.In addition, the controller 31 may control the pan / tilt angle of the image photographing sensor 10 to obtain three landmarks 1 to 3 from the beginning through the control of the servomotor 20. In addition, when only one landmark 1 is acquired, the controller 31 may detect a current magnetic position by comparing an existing landmark (not shown) that has already passed and a new landmark 1. Do.

뿐만 아니라 본 발명은 임의의 위치에서 복수의 랜드마크(1~3)를 동시에 인식하고, 인식된 데이터를 시리얼 통신을 통해 전송함으로써 실시간 정보를 수치화하여 가시적 효과를 얻을 수 있다.In addition, the present invention can simultaneously obtain a plurality of landmarks (1 to 3) at any location, and by transmitting the recognized data through the serial communication to quantify the real-time information can obtain a visual effect.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

도 1은 본 발명에 따르는 팬-틸트가능한 위치인식장치의 구성을 개략적으로 보여주는 개략도.1 is a schematic view showing a configuration of a pan-tiltable position recognizing device according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 위치인식장치의 작동을 설명하기 위해 개략적으로 도시된 블럭도.Figure 2 is a schematic block diagram illustrating the operation of the position recognition device according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 이미지촬영센서10: Image taking sensor

20 : 서보모터20: servo motor

30 : 모바일수단30: mobile means

31 : 제어기31: controller

Claims

An image capturing sensor 10 for photographing the surroundings;

A servo motor 20 which pans / tilts the image pickup sensor 10;

A controller mounted on the mobile means 30 which drives the servo motor 20 to receive at least two landmarks from the image pickup sensor 10 and determines the current magnetic position in real time using the landmarks. (31); comprising a pan-tilt possible position recognition device.

The method of claim 1,

The image capturing sensor (10) is a pan-tilt position recognition device, characterized in that the CMOS sensor.

The method of claim 1,

The mobile means 30 is a pan-tilt position recognition device, characterized in that it comprises a mobile robot or a cleaning robot.