KR20110067453A - Ｉｇｐｓ를 이용한 비젼 트래킹 시스템 및 방법 - Google Patents

Ｉｇｐｓ를 이용한 비젼 트래킹 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110067453A
KR20110067453A KR1020090124057A KR20090124057A KR20110067453A KR 20110067453 A KR20110067453 A KR 20110067453A KR 1020090124057 A KR1020090124057 A KR 1020090124057A KR 20090124057 A KR20090124057 A KR 20090124057A KR 20110067453 A KR20110067453 A KR 20110067453A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
igps
movement
vision
signal receiver
Prior art date
Application number
KR1020090124057A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101194073B1 (ko
Inventor
조동일
이태희
박재홍
권현일
어현규
황원상
Original Assignee
서울대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020090124057A priority Critical patent/KR101194073B1/ko
Publication of KR20110067453A publication Critical patent/KR20110067453A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101194073B1 publication Critical patent/KR101194073B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/002—Manipulators for defensive or military tasks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02—Sensing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02—Sensing devices
    • B25J19/021—Optical sensing devices
    • B25J19/023—Optical sensing devices including video camera means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02—Sensing devices
    • B25J19/04—Viewing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1694—Programme controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
    • B25J9/1697—Vision controlled systems
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T1/00—General purpose image data processing
    • G06T1/0014—Image feed-back for automatic industrial control, e.g. robot with camera

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

본 발명은 물체의 이동 정보를 감지할 수 있는 IGPS를 이용한 비젼 트래킹 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 IGPS를 이용한 비젼 트래킹 시스템은, 제1 몸체 및 제2 몸체를 구비하는 이동 가능한 물체의 구동을 제어하는 비젼 트래킹 시스템으로서, 상기 제1 몸체의 움직임을 감지하기 위한 신호를 발생시키는 IGPS 신호 송신기; 상기 IGPS 신호 송신기로부터 발생한 신호를 수신하여, 상기 제1 몸체의 움직임 정보를 생성하는 IGPS 신호 수신기; 상기 IGPS 신호 수신기로부터 전달받은 상기 제1 몸체의 움직임 정보를 앞먹임 신호로 이용하고, 상기 제1 몸체의 움직임에 대응하여, 상기 제2 몸체를 구동시키도록 제어 신호를 발생시키는 제어기; 및 상기 제어기의 제어 신호에 따라 비젼 센서가 부착되거나 일체화된 상기 제2 몸체를 구동시키는 구동기를 포함하며, 상기 제2 몸체의 움직임에 수반하여 상기 비젼 센서도 움직임으로써, 상기 비젼 센서가 관측하는 목표물에 대한 비젼 트래킹이 이루어진다.
비젼 트래킹, IGPS, Indoor GPS, 비젼 센서

Description

ＩＧＰＳ를 이용한 비젼 트래킹 시스템 및 방법 {VISION TRACKING SYSTEM AND METHOD USING INDOOR GLOBAL POSITIONING SYSTEM}
본 발명은 물체의 이동 정보를 감지할 수 있는 IGPS를 이용한 비젼 트래킹 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, IGPS를 이용하여 이동 로봇과 같은 이동가능한 물체의 움직임을 감지하고, 이를 바탕으로 이동 가능한 물체의 구동을 제어하여, 이동 가능한 물체가 이동 중에도 이동 가능한 물체에 구비된 비젼 센서가 목표물을 주시하도록 하는 거리 센서를 이용한 비젼 트래킹 시스템 및 방법에 관한 것이다.
인간의 노동력을 대체하여 무인 경비 등의 업무를 수행하는 이동 로봇이 널리 보급되어 사용되고 있다. 이러한 이동 로봇의 작업 수행을 위해서는 주행부를 사용하여 로봇의 이동 및 방향 전환을 수행하는 기능이 필수적으로 요구된다. 또한 이동 로봇에 있어서는, 특정 사물을 인식하거나 추적하는 등의 기능을 수행하기 위하여 외부로부터 영상 신호를 획득하는 비젼(vision) 시스템을 구현하는 것이 핵심 기술 중의 하나에 해당한다.
그러나, 이동 로봇의 주행부와 비젼 센서가 모두 동일한 몸체에 연결되어 있 으므로, 로봇의 주행부가 회전하거나 또는 비젼 센서가 위치한 부분이 회전하는 경우 비젼 센서가 인식하고자 하는 목표물이 비젼 센서의 인식 범위를 벗어나게 되는 문제점이 있다. 또한, 목표물이 인식 범위를 벗어나지 않더라도 비젼 센서가 획득하는 영상 신호에 번짐(blurring) 등의 현상이 발생하게 되어, 비젼 센서의 물체 인식률 및 정확도가 감소하게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 IGPS를 이용하여 이동 로봇과 같은 이동 가능한 물체의 위치 정보를 획득하고, 이 위치 정보를 이용하여 동적 환경 하에서도 이동 가능한 물체에 부착된 비젼 센서가 목표물을 주시할 수 있도록 하는 IGPS를 이용한 비젼 트래킹 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 이동 가능한 물체에 구비된 비젼 센서가 주시하는 목표물이 인식 범위를 벗어나거나, 영상 신호의 번짐(blurring) 현상으로 인해 발생하는 신호 품질 저하를 방지할 수 있는 IGPS를 이용한 비젼 트래킹 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 IGPS를 이용한 비젼 트래킹 시스템은, 제1 몸체 및 제2 몸체를 구비하는 이동 가능한 물체의 구동을 제어하는 비젼 트래킹 시스템으로서, 상기 제1 몸체의 움직임을 감지하기 위한 신호를 발생시키는 IGPS 신호 송신기; 상기 IGPS 신호 송신기로부터 발생한 신호를 수신하여, 상기 제1 몸체의 움직임 정보를 생성하는 IGPS 신호 수신기; 상기 IGPS 신호 수신기로부터 전달받은 상기 제1 몸체의 움직임 정보를 앞먹임 신호로 이용하고, 상기 제1 몸체의 움직임에 대응하여, 상기 제2 몸체를 구동시키도록 제어 신호를 발생시키는 제어기; 및 상기 제어기의 제어 신호에 따라 비젼 센서가 부착되거나 일체화된 상기 제2 몸체를 구동시키는 구동기를 포함하며, 상기 제2 몸체의 움 직임에 수반하여 상기 비젼 센서도 움직임으로써, 상기 비젼 센서가 관측하는 목표물에 대한 비젼 트래킹이 이루어진다.
상기 IGPS 신호 송신기는 절대좌표계의 절대값을 갖고 실내의 지정된 장소에 설치되며, 상기 IGPS 신호 수신기는 상기 이동 가능한 물체의 제1 몸체에 부착되고, 상기 IGPS 신호 수신기는 상기 IGPS 신호 송신기와의 거리 변화를 파악하여, 삼각 측량을 통해 상기 제1 몸체의 움직임 정보를 산출할 수 있다.
상기 IGPS 신호 송신기는 상기 이동 가능한 물체의 제1 몸체에 부착되며, 상기 IGPS 신호 수신기는 절대좌표계의 절대값을 갖고 실내의 지정된 장소에 설치되고, 상기 IGPS 신호 수신기는 상기 IGPS 신호 송신기와의 거리 변화를 파악하여, 삼각 측량을 통해 상기 제1 몸체의 움직임 정보를 산출할 수 있다.
상기 비젼 트래킹 시스템은, 상기 제1 몸체의 내부에 내장되거나, 상기 이동 가능한 물체의 외부에서 제1 몸체 및 제2 몸체와 연결되고, 상기 제1 몸체의 움직임을 감지하는 관성 센서를 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 관성 센서로부터 전달되는 신호와 상기 IGPS 신호 수신기를 통해 전달되는 신호를 비교 분석하여, 상기 제1 몸체의 움직임 정보 산출의 오차를 보정할 수 있다.
상기 비젼 트래킹 시스템은, 상기 이동 가능한 물체의 하부에 설치되는 주행부의 회전수를 측정하고, 측정된 회전수로부터 상기 제1 몸체의 움직임에 대응하는 신호를 출력하여, 상기 제어기로 전달하는 엔코더를 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 엔코더로부터 전달되는 신호와 상기 IGPS 신호 수신기를 통해 전달된 신호를 비교 분석하여, 상기 제1 몸체의 움직임 정보 산출의 오차를 보정할 수 있다.
상기 구동기는 축 방향을 따라 상기 제2 몸체를 이동시키거나, 상기 축 방향을 중심으로 상기 제2 몸체를 회전시키도록 하나 이상의 구동축을 포함할 수 있다.
상기 제어기는 상기 IGPS 신호 수신기로부터 전달되는 상기 제1 몸체에 대한 움직임 정보를 앞먹임 신호로 이용하며, 상기 비젼 센서로부터 전달되는 신호를 되먹임 신호로 이용하여, 상기 제2 몸체에 대한 제어 신호를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 IGPS를 이용한 비젼 트래킹 방법은, 제1 몸체 및 제2 몸체를 구비한 이동 가능한 물체의 구동을 제어하기 위한 비젼 트래킹 방법으로서, (a) 상기 제1 몸체의 움직임을 IGPS를 통해 감지하여, 감지 신호를 생성시키는 단계; (b) 상기 IGPS에서 감지한 신호를 앞먹임 신호로 이용하고, 상기 제1 몸체의 움직임에 대응하여, 비젼 센서가 부착되거나 일체화된 제2 몸체를 구동하기 위한 제어 신호를 발생시키는 단계; 및 (c) 상기 제어 신호에 따라 상기 제2 몸체를 구동하여, 목표물을 관측하는 상기 비젼 센서가 비젼 트래킹을 수행하는 단계를 포함한다.
상기 (a) 단계는, 상기 이동 가능한 물체의 제1 몸체에 IGPS 신호 수신기가 부착되며, 실내의 지정된 장소에 IGPS 신호 송신기가 절대좌표계의 절대값을 갖고 설치되고, 상기 IGPS 신호 수신기는 상기 IGPS 신호 송신기와의 거리 변화를 파악하여, 삼각 측량을 통해 상기 제1 몸체의 움직임 정보를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (a) 단계는, 상기 이동 가능한 물체의 제1 몸체에 IGPS 신호 송신기가 부착되며, 실내의 지정된 장소에 IGPS 신호 수신기가 절대좌표계의 절대값을 갖고 설치되고, 상기 IGPS 신호 수신기는 상기 IGPS 신호 송신기와의 거리 변화를 파악하여, 삼각 측량을 통해 상기 제1 몸체의 움직임 정보를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (b) 단계는, 상기 제1 몸체의 이동 또는 회전 방향과 반대 방향으로 상기 제2 몸체가 이동 또는 회전하도록 제어 신호를 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 비젼 트래킹 방법은, 상기 (b) 단계 전에, 상기 제2 몸체의 움직임을 비젼 센서에서 감지하여, 감지 신호를 생성하는 단계를 더 포함하며, 상기 (b) 단계는, 상기 IGPS 신호 수신기에서 생성한 상기 제1 몸체의 움직임 정보를 앞먹임 신호로 이용하고, 상기 비젼 센서에서 감지한 신호를 되먹임 신호로 이용하여, 상기 제2 몸체를 구동하기 위한 제어 신호를 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 IGPS를 이용한 비젼 트래킹 시스템 및 방법은, 이동 가능한 물체가 진동 또는 회전하는 경우에도 목표물 인식을 목적으로 하는 비젼 센서의 움직임과 지향점을 안정적으로 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 IGPS를 이용한 비젼 트래킹 시스템 및 방법은, 이동 가능한 물체가 움직이고 있는 동안에도 비젼 센서가 안정된 영상 정보를 획득할 수 있어서, 영상 신호의 번짐(blurring) 현상을 방지할 수 있으며, 관측하고자 하는 특정 목표물을 비젼 센서의 인식 범위 내에 지속적으로 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 IGPS를 이용한 비젼 트래킹 시스템 및 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비젼 트래킹 시스템의 작동을 개략적으로 도시한 블록도이며, 도 2는 도 1의 비젼 트래킹 시스템이 적용된 이동 로봇의 구성을 개략적으로 도시한 측면도이며, 도 3은 도 2의 시스템에 대한 개략적인 평면도이다. 도 1 내지 도 3에 도시된 신호 송신기(110), 신호 수신기(120), 구동기(140), 제1 몸체(210) 및 제2 몸체(220)는 설명의 편의를 위하여 가시화된 것으로서, 신호 송신기(110), 신호 수신기(120), 구동기(140), 제1 몸체(210) 및 제2 몸체(220)의 형태 및 연결 방식은 도 1 내지 도 3에 도시된 것으로 제한되지 않는다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 비젼 트래킹 시스템(100)은 IGPS 신호 송신기(110), IGPS 신호 수신기(120), 제어기(130), 구동기(140) 및 비젼 센서(150)를 포함하며, 이동 가능한 물체에 적용되어 실시된다. 여기서, 상기 이동 가능한 물체는 자동 또는 수동적인 조작에 의해 직선이동 및 회전할 수 있는 물체로, 예를 들어, 이동 로봇이 될 수 있으며, 이하에서는 설명의 편의를 위해 이동 로봇을 중심으로 설명하나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명에서의 IGPS(Indoor Global Positioning System)는 실내의 지정된 장소에 절대좌표계의 절대값을 갖고 있는 신호 송신기(110)(또는 신호 수신기(120))를 설치하고, 이동 로봇(200)에 부착된 신호 수신기(120)(또는 신호 송신 기(110))와 통신하여 신호 송신기(110)와 신호 수신기(120) 사이의 거리를 파악한 뒤 삼각측량을 통해 이동 로봇(200)의 좌표를 얻는 시스템을 의미한다.
여기서, IGPS의 신호 송신기(110)의 경우, 개수에 제한을 두지 않으며, 신호의 흐름에 대한 방식에 있어 신호 송신기(110)를 실내의 지정된 위치에 부착하고, 신호 수신기(120)를 제1 몸체(210)에 부착하는 방식이나, 반대로 신호 수신기(120)를 실내의 지정된 위치에 부착하고 신호 송신기(110)를 제1 몸체(210)에 부착하는 방식 모두 적용이 가능하다.
또한, 신호 송신기(110)(또는 신호 수신기(120))의 위치의 경우, 제1 몸체(210)에 부착된 신호 수신기(120)(또는 신호 송신기(110))와 신호의 송수신이 가능한 위치라면 실내의 천장 또는 이동 로봇(200)보다 높은 높이의 벽면 어느 곳에도 위치할 수 있다.
IGPS 신호 송신기(110)에서 위치 정보 산출을 위한 신호를 송신하면, IGPS 신호 수신기(120)에서 상기 신호를 수신하여, 신호 송신기(110)와 신호 수신기(120) 간의 거리차의 변화를 분석하여, 이동 로봇(200)의 제1 몸체(210)의 위치 정보를 산출한다. IGPS 신호 수신기(120)를 통해 산출된 제1 몸체(210)의 위치 정보는 제어기(130)로 전달되어, 제2 몸체(210)의 구동을 제어하기 위한 앞먹임 신호로 이용된다.
제어기(130)는 신호 수신기(120)로부터 전달된 신호를 바탕으로 구동기(140)의 구동을 제어하기 위한 신호를 발생시킨다. 본 발명의 일 실시예에서 제어기(130)는 P, PI, PD, PID 제어기 등 다양한 회로를 포함하여 구성할 수 있으나, 제어기(130)의 구성은 특정 제어 기법이나 회로에 제한되지 않는다.
구동기(140)는 제1 몸체(210)와 제2 몸체(220) 사이에 배치되며, 하나 이상의 구동축을 구비한다. 구동기(140)는 제어기(130)의 제어에 따라 제2 몸체(220)를 하나 이상의 서로 상이한 축 방향을 따라 이동시키거나, 각 축 방향을 기준으로 제2 몸체(220)를 회전시킬 수 있다. 예컨대, 구동기(140)는 제1 몸체(210)의 이동 방향 또는 회전 방향과 반대 방향으로 제2 몸체(220)를 이동시키거나 회전시킬 수 있다.
제2 몸체(220)에는 목표물을 주시하는 비젼 센서(150)가 부착될 수 있으며, 본 발명의 다른 실시예에서, 제2 몸체(220)와 비젼 센서(150)는 일체로 구성될 수 있다. 또한, 비젼 센서(150)의 경우, 단안 카메라와 스테레오 카메라 등이 모두 적용될 수 있다.
이동 로봇(200)의 제1 몸체(210)가 움직이게 되면, 제1 몸체(210)와 연결되어 있는 제2 몸체(220)와 비젼 센서(150)는 같이 움직이면서, 촬영하고 있던 특정 목표물이 비젼 센서(150)의 인식 범위 밖으로 벗어날 수 있다. 이에 따라, 구동기(140)는 제2 몸체(220)를 이동 또는 회전시키고, 제1 몸체(210)의 움직임에 의한 영향을 최소화하여, 목표물을 비젼 센서(150)의 인식 범위 내로 유지시킨다.
상기 제어를 위해, 제어기(130)는 IGPS를 통해 산출된 제1 몸체(210)의 움직임에 대한 신호를 앞먹임 신호로 이용하며, 제2 몸체(220)에 부착되거나 일체화된 비젼 센서(150)에서 제2 몸체(220)의 이동을 감지한 신호를 되먹임 신호로 이용하여, 제2 몸체(220)의 구동을 정밀하게 제어할 수 있다.
주행부(230)는 제1 몸체(210)의 하부에 설치되어, 제1 몸체(210)를 직선이동 및 회전시킨다. 또한, 제1 몸체(210)에는 별도의 액추에이터(미도시)가 부착되어, 제1 몸체(210)가 평면 상의 움직임 뿐만 아니라, 상하 방향으로도 이동할 수 있어서, 3차원적인 이동이 가능하도록 구성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비젼 트래킹 시스템이 적용된 환경을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 소정의 실내 공간 내에 부착될 위치의 좌표값이 미리 설정된 IGPS 신호 송신기(110)와 신호 수신기(120)가 설치되며, 이동 로봇(200)은 실내 공간에 배치되어, 제2 몸체(220)에 부착되거나 일체화된 비젼 센서(150)를 통해 목표물(미도시)을 관측한다.
이 상태에서, 주행부(230)의 구동 등으로 인해 이동 로봇(200)이 실내에서 이동하는 경우, 제1 몸체(210)에 부착된 신호 수신기(120)(또는 신호 송신기(110))는 신호 송신기(110)(또는 신호 수신기(120))로부터의 거리 정보를 획득한다. 각각의 신호 송신기(110)(또는 신호 수신기(120))로부터의 거리를 이용하여 삼각측량을 통해 신호 수신기(120)(또는 신호 송신기(110))가 부착된 제1 몸체(210)의 위치 정보를 산출할 수 있다.
여기서, 제1 몸체(210)의 회전 정보를 획득하기 위해, 제1 몸체(210)에 2개의 신호 수신기(120)(또는 신호 송신기(110))를 부착하면, 제1 몸체(210)의 움직임 전후에 제1 몸체(210)에 부착된 2개의 신호 수신기(120)(또는 신호 송신기(110)) 사이의 거리는 일정하므로, 하나의 신호 송신기(110)(또는 신호 수신기(120))로부 터 각각의 신호 수신기(120)(또는 신호 송신기(110))까지의 거리 변화를 분석하여, 제1 몸체(210)의 회전 정보를 파악할 수 있다.
이와 관련하여, IGPS를 이용한 이동 로봇(200)의 위치, 자세 파악 방법 및 신호 분석 방법은 특정 방식에 제한되지 않는다. 신호 송신기(110)(또는 신호 수신기(120))는 실내의 천장이나 벽면 등과 같이 신호 수신기(120)(또는 신호 송신기(110))가 신호를 수신할 수 있는 모든 곳에 위치할 수 있으며, IGPS 내 통신에 필요한 신호의 종류에는 RF, IR, 레이저 등 특정 종류에 제한하지 않는다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비젼 트래킹 방법을 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 실내 공간 내 설치된 IGPS 신호 송신기(110)(또는 신호 수신기(120))와 이동 로봇(200)의 제1 몸체(210)에 부착된 신호 수신기(120)(또는 신호 송신기(110)) 간의 거리 변화를 감지하여(S10), 제1 몸체(210)의 이동 및 회전 등의 움직임 정보를 산출한다(S20). 상기 산출된 제1 몸체(210)의 움직임 정보는 제어기(130)로 전달된다.
여기서, IGPS를 이용한 위치 파악 방법의 경우, 위치 정보를 전송하는 신호의 종류에 따라 실내 소음, 빛의 세기 등 실내 환경에 의해 정확도가 감소할 수 있으며, 아울러 대용량 영상 신호 처리로 인한 연산 시간 증가라는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이를 보완하고, 이동 로봇(200)의 움직임을 더 정확히 감지하기 위해, IGPS를 이용한 위치 파악 방법 이외에 도면에 도시되지 않은 이동 로봇(200)의 이동을 감지할 수 있는 거리 센서, 랜드마크, 가속도계, 각속도계, 관성 센서 또는 엔코더 등이 사용될 수 있다.
상기 관성 센서는 제1 몸체(210)의 내부에 내장되어 사용되거나 또는 이동 로봇(200)의 외부에서 제1 몸체(210) 및 제2 몸체(220)와 연결되어 사용될 수도 있다. 상기 관성 센서는 제1 몸체(210)의 움직임을 감지하여, 제어기(130)로 감지 신호를 전달하며, 제어기(130)는 신호 수신기(120)를 통해 전달된 신호와 비교 분석하여, 제1 몸체(210)의 움직임 정보 산출시 발생할 수 있는 오차를 보정한다.
상기 엔코더는 이동 로봇(200) 하부의 주행부(230)의 회전수를 측정하고, 측정된 회전수로부터 제1 몸체(210)의 움직임에 대응하는 신호를 출력하여, 제어기(130)로 전달한다. 제어기(130)는 상기 엔코더로부터 전달되는 신호와 신호 수신기(120)를 통해 전달된 신호를 비교 분석하여, 제1 몸체(210)의 움직임 정보 산출시 발생할 수 있는 오차를 보정한다.
거리 센서, 랜드마크, 가속도계, 각속도계, 관성 센서 또는 엔코더 등 다른 센서와 함께 IGPS를 이용하는 경우, 상이한 장치로부터 전달되는 신호로부터 앞먹임 제어를 위한 제어 신호를 생성하기 위해, 비례제어 방식이나 퍼지 이론, 유전자 알고리즘, 신경회로망 등의 방식이 채택될 수 있다.
이어서, 제어기(130)는 제1 몸체(210)의 움직임에 대응하여, 비젼 센서(150)가 부착되거나 일체화된 제2 몸체(220)를 이동 또는 회전시키도록 제어 신호를 발생시킨다(S30).
다음으로, 구동기(140)는 제어기(130)의 제어 신호에 따라 제2 몸체(220)를 구동시켜서(S40), 제1 몸체(210)의 움직임에 대해 제2 몸체(220)가 상대적으로 이동하여, 제2 몸체(220)에 부착된 비젼 센서(150)가 목표물을 지속적으로 주시할 수 있도록 한다.
본 발명에서는 현재 목표물을 주시하기 위한 비젼 시스템에 대한 트래킹 기능 구현에 대한 것이나, 비젼 시스템 이외의 다른 물체에 대하여 위치 및 방향을 일정하게 유지하기 위한 안정화 및 제어에도 본 발명을 적용할 수 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 단지 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비젼 트래킹 시스템의 작동을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 비젼 트래킹 시스템이 적용된 이동 로봇의 구성을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 3은 도 2의 시스템에 대한 개략적인 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비젼 트래킹 시스템이 적용된 환경을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비젼 트래킹 방법을 도시한 순서도이다.

Claims (12)

  1. 제1 몸체 및 제2 몸체를 구비하는 이동 가능한 물체의 구동을 제어하는 비젼 트래킹 시스템으로서,
    상기 제1 몸체의 움직임을 감지하기 위한 신호를 발생시키는 IGPS 신호 송신기;
    상기 IGPS 신호 송신기로부터 발생한 신호를 수신하여, 상기 제1 몸체의 움직임 정보를 생성하는 IGPS 신호 수신기;
    상기 IGPS 신호 수신기로부터 전달받은 상기 제1 몸체의 움직임 정보를 앞먹임 신호로 이용하고, 상기 제1 몸체의 움직임에 대응하여, 상기 제2 몸체를 구동시키도록 제어 신호를 발생시키는 제어기; 및
    상기 제어기의 제어 신호에 따라 비젼 센서가 부착되거나 일체화된 상기 제2 몸체를 구동시키는 구동기를 포함하며,
    상기 제2 몸체의 움직임에 수반하여 상기 비젼 센서도 움직임으로써, 상기 비젼 센서가 관측하는 목표물에 대한 비젼 트래킹이 이루어지는 것을 특징으로 하는 비젼 트래킹 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 IGPS 신호 송신기는 절대좌표계의 절대값을 갖고 실내의 지정된 장소에 설치되며, 상기 IGPS 신호 수신기는 상기 이동 가능한 물체의 제1 몸체에 부착되고, 상기 IGPS 신호 수신기는 상기 IGPS 신호 송신기와의 거리 변화를 파악하여, 삼각 측량을 통해 상기 제1 몸체의 움직임 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 비젼 트래킹 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 IGPS 신호 송신기는 상기 이동 가능한 물체의 제1 몸체에 부착되며, 상기 IGPS 신호 수신기는 절대좌표계의 절대값을 갖고 실내의 지정된 장소에 설치되고, 상기 IGPS 신호 수신기는 상기 IGPS 신호 송신기와의 거리 변화를 파악하여, 삼각 측량을 통해 상기 제1 몸체의 움직임 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 비젼 트래킹 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 몸체의 내부에 내장되거나, 상기 이동 가능한 물체의 외부에서 제1 몸체 및 제2 몸체와 연결되고, 상기 제1 몸체의 움직임을 감지하는 관성 센서를 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 관성 센서로부터 전달되는 신호와 상기 IGPS 신호 수신기를 통해 전달되는 신호를 비교 분석하여, 상기 제1 몸체의 움직임 정보 산출의 오차를 보정하는 것을 특징으로 하는 비젼 트래킹 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 이동 가능한 물체의 하부에 설치되는 주행부의 회전수를 측정하고, 측정된 회전수로부터 상기 제1 몸체의 움직임에 대응하는 신호를 출력하여, 상기 제어기로 전달하는 엔코더를 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 엔코더로부터 전달되는 신호와 상기 IGPS 신호 수신기를 통해 전달된 신호를 비교 분석하여, 상기 제1 몸체의 움직임 정보 산출의 오차를 보정하는 것을 특징으로 하는 비젼 트래킹 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 구동기는 축 방향을 따라 상기 제2 몸체를 이동시키거나, 상기 축 방향을 중심으로 상기 제2 몸체를 회전시키도록 하나 이상의 구동축을 포함하는 것을 특징으로 하는 비젼 트래킹 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 IGPS 신호 수신기로부터 전달되는 상기 제1 몸체에 대한 움직임 정보를 앞먹임 신호로 이용하며, 상기 비젼 센서로부터 전달되는 신호를 되먹임 신호로 이용하여, 상기 제2 몸체에 대한 제어 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 비젼 트래킹 시스템.
  8. 제1 몸체 및 제2 몸체를 구비한 이동 가능한 물체의 구동을 제어하기 위한 비젼 트래킹 방법으로서,
    (a) 상기 제1 몸체의 움직임을 IGPS를 통해 감지하여, 감지 신호를 생성시키는 단계;
    (b) 상기 IGPS에서 감지한 신호를 앞먹임 신호로 이용하고, 상기 제1 몸체의 움직임에 대응하여, 비젼 센서가 부착되거나 일체화된 제2 몸체를 구동하기 위한 제어 신호를 발생시키는 단계; 및
    (c) 상기 제어 신호에 따라 상기 제2 몸체를 구동하여, 목표물을 관측하는 상기 비젼 센서가 비젼 트래킹을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비젼 트래킹 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 (a) 단계는,
    상기 이동 가능한 물체의 제1 몸체에 IGPS 신호 수신기가 부착되며, 실내의 지정된 장소에 IGPS 신호 송신기가 절대좌표계의 절대값을 갖고 설치되고, 상기 IGPS 신호 수신기는 상기 IGPS 신호 송신기와의 거리 변화를 파악하여, 삼각 측량을 통해 상기 제1 몸체의 움직임 정보를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비젼 트래킹 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 (a) 단계는,
    상기 이동 가능한 물체의 제1 몸체에 IGPS 신호 송신기가 부착되며, 실내의 지정된 장소에 IGPS 신호 수신기가 절대좌표계의 절대값을 갖고 설치되고, 상기 IGPS 신호 수신기는 상기 IGPS 신호 송신기와의 거리 변화를 파악하여, 삼각 측량을 통해 상기 제1 몸체의 움직임 정보를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비젼 트래킹 방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    상기 제1 몸체의 이동 또는 회전 방향과 반대 방향으로 상기 제2 몸체가 이동 또는 회전하도록 제어 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비젼 트래킹 방법.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 (b) 단계 전에,
    상기 제2 몸체의 움직임을 비젼 센서에서 감지하여, 감지 신호를 생성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 (b) 단계는,
    상기 IGPS 신호 수신기에서 생성한 상기 제1 몸체의 움직임 정보를 앞먹임 신호로 이용하고, 상기 비젼 센서에서 감지한 신호를 되먹임 신호로 이용하여, 상기 제2 몸체를 구동하기 위한 제어 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징 으로 하는 비젼 트래킹 방법.
KR1020090124057A 2009-12-14 2009-12-14 Ｉｇｐｓ를 이용한 비젼 트래킹 시스템 및 방법 KR101194073B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090124057A KR101194073B1 (ko) 2009-12-14 2009-12-14 Ｉｇｐｓ를 이용한 비젼 트래킹 시스템 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090124057A KR101194073B1 (ko) 2009-12-14 2009-12-14 Ｉｇｐｓ를 이용한 비젼 트래킹 시스템 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110067453A true KR20110067453A (ko) 2011-06-22
KR101194073B1 KR101194073B1 (ko) 2012-10-24

Family

ID=44399896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090124057A KR101194073B1 (ko) 2009-12-14 2009-12-14 Ｉｇｐｓ를 이용한 비젼 트래킹 시스템 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101194073B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108955682A (zh) * 2018-04-03 2018-12-07 哈尔滨工业大学深圳研究生院 手机室内定位导航方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100785783B1 (ko) * 2005-12-08 2007-12-18 한국전자통신연구원 실내에서 이동 로봇의 위치 파악 방법 및 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108955682A (zh) * 2018-04-03 2018-12-07 哈尔滨工业大学深圳研究生院 手机室内定位导航方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101194073B1 (ko) 2012-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5760084B2 (ja) ターゲット・トラッキングのための駆動指令基盤のビジョン装置の制御システム及び方法
US6704619B1 (en) Method and system for universal guidance and control of automated machines
KR101439921B1 (ko) 비젼 센서 정보와 모션 센서 정보를 융합한 모바일 로봇용 ｓｌａｍ 시스템
US20140032021A1 (en) System and method for controlling an unmanned air vehicle
US10513036B2 (en) Calibration system and calibration method
JP5310285B2 (ja) 自己位置推定装置及び自己位置推定方法
WO2015048094A1 (en) Directed registration of three-dimensional scan measurements using a sensor unit including an accelerometer and a gyroscope
KR20090009172A (ko) 이동 로봇의 위치 측정 방법 및 장치
US11161697B2 (en) Work robot system and work robot
JP7359633B2 (ja) ロボットシステム
JP2009193097A (ja) 移動ロボットの制御装置および移動ロボットシステム
KR101194073B1 (ko) Ｉｇｐｓ를 이용한 비젼 트래킹 시스템 및 방법
KR100784125B1 (ko) 단일 카메라를 이용한 이동 로봇의 랜드 마크의 좌표 추출방법
KR20030026497A (ko) 이동 로봇의 자기위치인식 장치 및 방법
KR102130617B1 (ko) 로봇 위치 제어 장치 및 방법
KR101122857B1 (ko) 랜드마크를 이용한 비젼 트래킹 시스템 및 방법
JP5439552B2 (ja) ロボットシステム
US11389969B2 (en) Automatic machine and control device
KR101209391B1 (ko) 거리 센서를 이용한 비젼 트래킹 시스템 및 방법
Garcia-Saura Self-calibration of a differential wheeled robot using only a gyroscope and a distance sensor
EP3929613A1 (en) A method for navigating a movable device along an inclined surface
US20220113732A1 (en) Information processing device and mobile robot
Chikurtev Optimizing the Navigation for Mobile Robot for Inspection by Using Robot Operating System
KR101019336B1 (ko) 관성 센서를 이용한 안정화 제어 시스템 및 방법
KR101704602B1 (ko) 이동기기의 가이드 정보 표시 장치 및 그의 제어방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160217

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170925

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181002

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191001

Year of fee payment: 8