KR20100008563A

KR20100008563A - Method for simulating of mobile robot

Info

Publication number: KR20100008563A
Application number: KR1020080069111A
Authority: KR
Inventors: 정기철
Original assignee: 대덕대학산학협력단
Priority date: 2008-07-16
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2010-01-26

Abstract

PURPOSE: A method for simulating a mobile robot is provided to minimize the movement of a mobile robot by simulating the movement route of the mobile robot and grasping the optimal route. CONSTITUTION: A moving target position is set up, a movement route is measured to a target, and the shortest path is selected(S500). The mobile robot is moved according to the shortest path which is transmitted(S600). A relative space coordinate and an absolute space coordinate are compared and the location of a mobile robot is corrected(S700). If the mobile robot arrives at a target(S800), the mobile robot stops the drive, and the location is reset as a start point(S900).

Description

Simulation method for mobile robots {Method for simulating of mobile robot}

본 발명은 이동로봇의 시뮬레이션 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동로봇의 정확한 위치를 파악하고 이동로봇의 이동경로를 시뮬레이션하여 최적의 경로 파악을 통해 이동로봇의 이동을 최소화하기 위한 이동로봇의 시뮬레이션 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a simulation method of a mobile robot, and more particularly, to identify a precise location of a mobile robot and to simulate a moving path of the mobile robot, to simulate a mobile robot through minimizing the movement of the mobile robot through an optimum path identification. It is about a method.

실내공간에서 이동하는 로봇을 제어하기 위해서는 로봇의 위치를 정확하게 확인하고 이를 바탕으로 로봇을 이동시켜야 한다. 그러나 실내공간에서는 벽과 장애물로 인하여 바닥에서 이동하는 로봇을 제어하는 것은 쉬운 일이 아니다. In order to control the robot moving in the indoor space, the position of the robot must be accurately identified and the robot must be moved based on this. However, it is not easy to control the robot moving on the floor due to walls and obstacles in the indoor space.

이러한 로봇을 제어하기 위해서 종래에는 로봇을 이동시키기 위한 프로그램이 내장된 노트북이나 소형 PC를 로봇에 설치하여 사용하였다. 그러나 노트북이나 소형 PC를 로봇에 설치하면 전력소모량이 커져 로봇의 운영시간이 단축되기 때문에 실용성이 떨어지는 단점이 존재하였다. 또한 단순히 로봇을 제어하기 위한 프로그램을 이용하여 로봇의 위치를 이동시키는 방식은 사실적이지 못한 맵핑을 제공할 뿐만 아니라 일반 사용자가 제어하기에 복잡하여 조작이 미숙한 사용자들은 사용하기가 힘든 단점이 있다.In order to control such a robot, a laptop or a small PC in which a program for moving the robot is embedded has been installed and used in the robot. However, when a laptop or a small PC is installed in the robot, power consumption increases and the operating time of the robot is shortened. In addition, the method of moving the position of the robot by simply using a program for controlling the robot not only provides an unrealistic mapping but also has a disadvantage of being difficult to use for users who are inexperienced in operation because it is complicated to control by a general user.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 이동로봇의 위치를 정확하게 파악하고, 이를 이용하여 이동로봇의 최단 이동방향 및 이동거리를 시뮬레이션을 통하여 미리 예측하여 이동로봇의 제어할 수 있는 이동로봇의 시뮬레이션 방법을 제공하는데 있다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to accurately determine the position of the mobile robot, by using it to predict in advance the shortest moving direction and moving distance of the mobile robot through the control of the mobile robot To provide a mobile robot simulation method that can be done.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로, As a means for achieving the above object,

이동로봇에 구비된 위치확인용 센서를 통해 소정의 장소에 부착된 랜드마크의 위치를 확인하는 단계; 확인된 랜드마크의 위치를 블루투스 방식을 통해 서버PC로 송신하여 상기 이동로봇의 절대공간좌표를 생성하는 단계; 서버PC에 포함된 네비게이션 프로그램을 이용하여 절대공간좌표를 상대공간좌표로 생성하는 단계; 이동로봇에 구비된 장애물확인용 센서를 통해 감지된 장애물의 위치를 블루투스 방식을 통해 서버PC로 송신하고 상대공간좌표를 포함하여 시뮬레이션을 준비하는 단계; 이동로봇을 이동시킬 목표지점을 설정하고 목표지점까지 이동경로를 측정하여 그 중 최단경로를 선택하는 단계; 선택된 최단경로를 이동로봇으로 전송하여 이동로봇을 구동시키는 단계; 상대공간좌표와 절대공간좌표를 비교하여 이동로봇의 위치를 보정하는 단계; 이동로봇이 목표지점에 도착했는지 판단하는 단계; 및 이동로봇이 목표지점에 도착하면 구동을 멈추고 그 위치를 원점으로 재설정하는 단계;를 포함하여 이루어진 것이 특징이다.Confirming a position of a landmark attached to a predetermined place through a positioning sensor provided in the mobile robot; Generating absolute spatial coordinates of the mobile robot by transmitting a location of the identified landmark to a server PC through a Bluetooth method; Generating absolute spatial coordinates as relative spatial coordinates using a navigation program included in the server PC; Transmitting the position of the obstacle detected by the obstacle confirming sensor included in the mobile robot to the server PC through a Bluetooth method and preparing a simulation including the relative spatial coordinates; Setting a target point to which the mobile robot is to be moved, measuring a moving path to the target point, and selecting the shortest path among the moving robots; Transmitting the selected shortest path to the mobile robot to drive the mobile robot; Correcting the position of the mobile robot by comparing the relative spatial coordinates with the absolute spatial coordinates; Determining whether the mobile robot has reached the target point; And stopping the driving when the mobile robot arrives at the target point and resetting the position to the original point.

또한 목표지점 도착 판단단계에서 목표지점에 이동로봇이 도착되지 않으면 최단경로를 따라 이동로봇을 구동시키는 단계를 실시하는 것이 특징이다.In addition, when the mobile robot does not arrive at the target point in the step of determining the arrival of the target point, the mobile robot may be driven along the shortest path.

본 발명에 의하면 이동로봇의 위치를 정확하게 파악이 가능하기 때문에 원하는 지점으로의 로봇을 이동시킬 때 이동로봇의 이동거리 및 이동방향을 정확하게 파악할 수 있어 보다 정밀하고 정확하게 원하는 지점으로 로봇을 이동시킬 수 있다.According to the present invention, since the position of the mobile robot can be accurately identified, when the robot is moved to a desired point, the moving distance and the direction of movement of the mobile robot can be accurately understood, thereby moving the robot to the desired point more precisely and accurately. .

특히 실내와 같이 제한적인 공간에 장애물이 다수 존재하는 경우에 활용하여 한 번에 이동로봇을 이동시킬 수 있다.In particular, when there are a lot of obstacles in a limited space, such as indoors can be used to move the mobile robot at once.

또한 블루투스를 이용한 무선 네트워크 시스템과 GUI를 기반으로 하고 있어 일반 사용자가 빠르고 쉽고 편리하게 로봇을 활용할 수 있게 된다.In addition, based on the wireless network system and GUI using Bluetooth, general users can use the robot quickly, easily and conveniently.

또한 네비게이션 프로그램에서 시뮬레이션 된 후 로봇을 이동시키기 때문에 로봇을 한번에 정확한 위치로 이동킬 수 있어 사용자의 수고로움을 덜어준다.In addition, since the robot is moved after being simulated in the navigation program, the robot can be moved to the correct position at once, thus saving the user's trouble.

또한 로봇을 정확하게 한 번에 이동시킬 수 있기 때문에 일반 사용자로 하여금 이동로봇의 사용에 대한 신뢰성을 높여줄 수 있게 된다. In addition, since the robot can be moved exactly at once, the general user can increase the reliability of the use of the mobile robot.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 사용한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to components of each drawing, the same reference numerals are used for the same components as much as possible even if they are shown in different drawings.

또한 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명에 따른 이동로봇을 시뮬레이션을 통하여 이동시키는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이동로봇은 소정의 장소에 부착된 단일의 랜드마크와 서버PC에서 실행되는 시뮬레이션을 통해 위치보정이 이루어지면서 정확하게 이동된다. 본 발명에서는 랜드마크는 실내의 천장에 부착된다.1 is a flowchart illustrating a method of moving a mobile robot through simulation according to the present invention. As shown in Figure 1, the mobile robot is accurately moved while the position correction is made through a simulation run on a single landmark and a server PC attached to a predetermined place. In the present invention, the landmark is attached to the ceiling of the room.

이하에서는 본 발명에 따른 이동로봇을 시뮬레이션을 통하여 위치를 보정하며 이동시키는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of correcting and moving a position of the mobile robot according to the present invention will be described.

본 발명에 따른 이동로봇에는 위치확인용 센서와 장애물확인용 센서가 설치되어 있다. 즉, 이동로봇이 먼저 위치확인용 센서를 통해 소정의 장소에 부착된 랜드마크의 위치를 확인하여 이동로봇의 현재 위치를 파악하게 된다. 이때 위치확인용 센서는 CMOS 센서를 사용하는 것이 바람직하다.(S100)In the mobile robot according to the present invention, a sensor for confirming position and a sensor for confirming obstacle are installed. That is, the mobile robot first checks the position of the landmark attached to the predetermined place through the positioning sensor to determine the current position of the mobile robot. In this case, it is preferable to use a CMOS sensor as the positioning sensor.

랜드마크를 이용하여 확인된 이동로봇의 위치는 서버PC로 전송되어 이동로봇의 실제 위치를 나타내는 절대공간좌표를 생성하게 된다.(S200) The location of the mobile robot identified using the landmark is transmitted to the server PC to generate absolute spatial coordinates representing the actual location of the mobile robot (S200).

이렇게 생성된 이동로봇의 절대공간좌표는 서버PC를 기반으로 한 네비게이션 프로그램을 이용하여 상대공간좌표로써 생성되게 된다. 이때 네비게이션 프로그램은 사용자가 컴퓨터와 정보를 교환할 때 그래픽을 통해 쉽고 편리하게 작업할 수 있는 GUI(Graphic User Interface)를 기반으로 동작된다.(S300)The generated absolute spatial coordinates of the mobile robot are generated as relative spatial coordinates using a navigation program based on the server PC. In this case, the navigation program is operated based on a Graphical User Interface (GUI) that enables the user to easily and conveniently work through graphics when exchanging information with a computer (S300).

또한 이동로봇에 설치된 장애물확인용 센서인 초음파 센서를 통해 이동로봇 의 주변에 위치한 장애물을 확인하여 서버PC로 전송함으로써 이동로봇의 위치뿐만 아니라 이동로봇 주위의 장애물까지 추가하여 실제 공간과 동일한 상대공간좌표를 생성할 수 있게 된다. 네비게이션 프로그램은 실제 공간의 크기를 일정한 비율로 축소하여 모니터에 표시하고 네비게이션 프로그램을 이용하여 이동로봇을 이동신 후 실제 공간의 크기에 맞춰 이동로봇을 이동시킨다. 즉, 이러한 절대공간좌표인 실제공간과 상대공간좌표인 가상공간을 일치시키기 위해 이동로봇을 이용하여 측정한다. 이때 이동로봇과 서버PC, 서버PC와 랜드마크 사이는 무선 네트워크인 블루투스를 이용하여 통신된다.(S400)In addition, the ultrasonic sensor, an obstacle sensor installed on the mobile robot, checks the obstacles located near the mobile robot and sends them to the server PC to add not only the location of the mobile robot but also the obstacles around the mobile robot. Can be generated. The navigation program reduces the size of the real space at a certain rate and displays it on the monitor. After moving the mobile robot using the navigation program, the navigation program moves the mobile robot according to the size of the real space. In other words, the mobile robot is measured to match the real space, which is an absolute space coordinate, and the virtual space, which is a relative space coordinate. At this time, the mobile robot and the server PC, the server PC and the landmark is communicated using a wireless network Bluetooth (S400).

생성된 시뮬레이션 프로그램에서 이동로봇을 이동시킬 목표지점을 설정하고 현재의 위치에서 목표지점까지의 이동경로를 측정한다. 목표지점까지의 이동경로는 PTP(Point To Point)방식으로 각 포인트를 라인으로 연결하여 경로를 설정한다. 즉, 이동경로 측정시 가상의 공간인 상대공간좌표에서 이동로봇 주변의 장애물의 위치를 파악한 후 장애물을 피해 빠르게 이동로봇이 이동할 경로를 파악하게 된다. 측정된 이동경로 중 목표지점까지 최단거리로 이동로봇이 이동할 수 있는 경로를 선택한다.(S500)In the created simulation program, set the target point to move the mobile robot and measure the movement path from the current position to the target point. The movement route to the target point is set by connecting each point with a line by PTP (Point To Point) method. That is, when the movement path is measured, the position of the obstacle around the mobile robot is identified from the relative spatial coordinates, which is the virtual space, and the path of the mobile robot quickly avoids the obstacle. Select the path that the mobile robot can move to the shortest distance from the measured moving path to the target point (S500).

이동로봇은 목표지점으로 실제적으로 이동되기 전에 가상공간에서 미리 시뮬레이션을 통하여 이동되기 때문에 실제적으로 이동로봇을 목표지점으로 이동시킬 때는 여러 번의 시행착오를 거치지 않고 한 번에 최단경로로 이동시킬 수 있고, 안전하게 이동로봇의 이동이 가능하다.Since the mobile robot is moved through the simulation in advance in the virtual space before actually moving to the target point, the mobile robot can be moved to the shortest path at once without going through several trials and errors, The robot can be moved safely.

시뮬레이션을 통해 선택된 최단경로는 블루투스 방식을 통해 이동로봇으로 전송되고, 전송받은 최단경로를 따라 이동로봇이 이동하도록 동작된다.(S600)The shortest path selected through the simulation is transmitted to the mobile robot through the Bluetooth method, and the mobile robot is operated to move along the shortest path received (S600).

최단경로를 따라 이동할 때 이동로봇의 실제 위치인 절대공간좌표와 이를 바탕으로 형성된 상대공간좌표를 비교하면서 이동로봇의 위치를 보정한다.(S700)When moving along the shortest path, the position of the mobile robot is corrected by comparing the absolute spatial coordinates, which are the actual positions of the mobile robot, with the relative spatial coordinates formed thereon (S700).

위치를 보정하면서 이동된 이동로봇은 설정된 목표지점에 정확하게 도착했는지 판단하게 된다.(S800) 이동로봇이 목표지점에 도착하면 이동로봇은 구동을 멈추게 되고, 도착된 목표지점을 원점으로 재설정하여 다음 이동할 목표지점을 설정하여 이동로봇을 이동시킬 수 있다.(S900)The mobile robot determines whether it has arrived at the set target point while correcting the position. A mobile robot can be moved by setting a target point (S900).

이때 이동로봇이 목표지점에 도착되지 않았다면 선택된 최단경로를 따라 이동로봇의 위치를 보정하면서 계속 구동되어 목표지점에 도달하게 된다.At this time, if the mobile robot does not reach the target point, the robot is continuously driven while correcting the position of the mobile robot along the selected shortest path to reach the target point.

도 1은 본 발명에 따른 이동로봇을 시뮬레이션을 통하여 이동시키는 방법을 나타낸 흐름도.1 is a flow chart illustrating a method for moving a mobile robot through a simulation according to the present invention.

Claims

Confirming a position of a landmark attached to a predetermined place through a positioning sensor provided in the mobile robot (S100);

Generating absolute spatial coordinates of the mobile robot by transmitting the identified location of the landmark to a server PC through a Bluetooth method (S200);

Generating the absolute space coordinates as relative space coordinates using a navigation program included in the server PC (S300);

(S400) preparing a simulation including the relative spatial coordinates by transmitting the position of the obstacle detected by the obstacle checking sensor included in the mobile robot to the server PC through a Bluetooth method;

Setting a target point to which the mobile robot is to be moved, measuring a movement path to the target point, and selecting a shortest path among the target points (S500);

Transmitting the selected shortest path to the mobile robot to drive the mobile robot (S600);

Correcting the position of the mobile robot by comparing the relative spatial coordinates with the absolute spatial coordinates (S700);

Determining whether the mobile robot has arrived at the target point (S800); And

And stopping the driving when the mobile robot arrives at the target point and resetting the position to the home position (S900).

The method of claim 1,

And if the mobile robot does not arrive at the target point in the target point arrival determination step (S800), driving the mobile robot along the shortest path (S600).