KR20130011086A - Location set land mark of the industrial transfer robot and the drive control method which uses this - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선유도 방식으로 AGV(Automated Guided Vehicle)의 위치를 설정하기 위한 랜드마크(Landmark)에 관한 것과, 이러한 랜드마크를 이용하여 로봇의 구동을 제어하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
주지된 바와 같이 근래에 로봇을 운용하는데 가장 중요한 기술의 하나는 일정한 공간 내에서 종래의 마그넷 테이프나 레일 가이드 등과 같은 가이드 시스템 없이 위치를 인식하는 방법인데, 크게 비전을 기반으로 하는 것과 인공지표를 기반으로 하는 것 등 두 가지로 나눌 수 있다. As is well known, one of the most important techniques for operating robots in recent years is a method of recognizing a position in a certain space without a guide system such as a conventional magnet tape or rail guide. It can be divided into two things.
비전(Vision) 기반의 로봇 위치 인식시스템은 로봇에 탑재한 카메라의 영상정보를 분석해서 위치를 파악하는 기술로서, 로봇도 사람처럼 집안의 가구 치와 벽면 각도 등을 인식해서 스스로 이동경로를 설정하는 가장 고차원적인 기술이지만 아직은 상용화에 어려움이 많은데, 조명에 따라 변화무쌍한 사물의 형태를 인식할 정도의 소프트웨어 개발이 쉽지 않고 비전인식에 요구되는 하드웨어 사양도 매우 높기 때문이다. Vision-based robot position recognition system is a technology that determines the position by analyzing the image information of the camera mounted on the robot.The robot also sets the movement path by recognizing the furniture and the wall angle of the house like a human being. Although it is the highest level technology, it is still difficult to commercialize it because it is not easy to develop software that can recognize the shape of objects that change according to lighting, and the hardware specifications required for vision recognition are very high.
인공지표(Artificail Landmark)기반의 위치인식 시스템은 로봇이 투입될 실내 공간에 미리 위치 값을 나타내는 표식을 설치하는 방식인데, 비전 방식에 비해 상대적으로 단순하고 제품가격도 저렴해 모바일 로봇시장에 일부 적용되기 시작되었다. An artificial landmark-based location recognition system installs a marker that indicates the position value in advance in the interior space where the robot will be put in.It is relatively simple and cheaper than the vision method, so it is partially applied to the mobile robot market. It started to be.
로봇에게 위치를 알려주는 인공지표는 흔히 적외선, 초음파, 전파(RF)를 이용한다. 적외선 방식의 위치인식은 실내 인테리어를 바꿀 필요가 없고 설치도 간단한 장점은 있지만 도달거리가 너무 짧아 상대적으로 큰 실내공간에서는 적용할 수가 없다. 또 태양광이나 조명환경에 의해 적외선 표지의 인식률이 떨어질 가능성도 있다.
Artificial indicators of location to robots often use infrared, ultrasound, or radio waves. Infrared position recognition does not need to change the interior and installation is simple, but the reach is too short to apply in a relatively large indoor space. In addition, the recognition rate of the infrared sign may decrease due to sunlight or lighting environment.
카메라로 랜드마크를 인식할 경우 카메라 센서의 해상력이 높더라도 원거리의 측위를 원할 경우에는 컬러 이미지 센서를 이용하여 색상을 구별하는 화소별 배열 위치가 달라서 색간 위치 편차에 따른 오차 발생 및 해상도 분해능 손실이 발생하여 정확한 측위에 있어 효율성이 낮아지며, 주변광 조건 등에 의한 색조의 영향도 크고 색차 신호 구별을 위한 연산까지 수행해야 하여 연산량이 많은 단점도 있다.When the camera recognizes landmarks, even if the resolution of the camera sensor is high, if you want to locate a remote location, the position of each pixel to distinguish colors using the color image sensor is different. The efficiency is lowered in accurate positioning, and the effect of color tone due to ambient light conditions is large, and operations for distinguishing color difference signals have to be performed.
해상도 분해능을 최대화하기 위하여 주로 단색의 랜드마크를 많이 이용하는데, 이 경우 단색의 랜드마크의 표식을 도형적 패턴으로 구별할 수 있도록 구현하는 것이 일반적이다. 이 경우도 표식 패턴의 비교연산을 하기 위한 연산량이 많으며 원거리의 경우 구체적 패턴의 식별이 어려운 단점이 있고 각도에 따라 다양하게 변화하는 패턴을 구별하기 위한 연산 또한 부가적인 부담이 된다.In order to maximize the resolution resolution, a large number of monochromatic landmarks are often used. In this case, it is common to implement the markers of the monochromatic landmark to be distinguished by a geometric pattern. In this case, too, there is a large amount of calculation for comparative operation of the marker pattern, and in the case of a long distance, it is difficult to identify a specific pattern, and an operation for distinguishing patterns that vary according to angles is also an additional burden.
적외선 방식의 랜드마크를 이용하는 경우는 적외선 반사판을 사용하여 적외선을 조사하거나 적외선으로 도형적 패턴 형상을 랜드마크로 투사하는 방식 등이 일반적으로 사용되고 있으나 공통적으로 원거리에서 적외선을 조사하거나 투사하기 어려운 점으로 인하여 원거리 측위가 안 되고 넓은 공간에서 활용이 불가하다는 단점이 있다. 그리고 주변 광의 영향 또한 많이 받는다.In the case of using an infrared landmark, a method of irradiating infrared rays using an infrared reflector or projecting a geometric pattern shape as a landmark using infrared rays is generally used. There is a disadvantage that it is not possible to remotely position and use in a large space. It is also affected by the ambient light.
본 발명에서는 이러한 기존의 카메라와 랜드마크를 이용한 측위 방식의 단점들을 개선하는 랜드마크 표식 기법 및 넓은 공간에서 먼 거리에 있는 랜드마크에 대한 패턴과 거리 인식 능률을 높일 수 있도록 하는 랜드마크를 제안하고 측위 시스템 및 알고리즘을 개발하고자 한다.The present invention proposes a landmark marking technique that improves the disadvantages of the conventional positioning method using a camera and landmarks, and a landmark for improving the efficiency of pattern recognition and distance recognition for a landmark located at a long distance in a wide space. To develop a positioning system and algorithm.
현재 로봇의 기술수준은 사람이나 장애물을 능숙하게 회피하거나 자율적으로 안정된 보행을 하는 등의 안전기술은 아직 확립되어 있지 못한 상황이다. 이를 극복하기 위하여 다양한 센서들이 채택되고 있는데, 카메라의 경우 가장 훌륭한 센서 중의 하나이다. 사람의 경우 시각이 전체 정보의 80% 이상을 담당하고 있으나 로봇의 경우나 산업분야에서는 초음파, 레이저, 가시광, 가속도, RIFD등 다양한 센싱 분야가 활발히 발전해 왔고 최근 들어 카메라를 활용한 센싱 기술이 급속도록 발전하고 있으나 아직 그 기술들이 좁은 공간에서의 인식에 한정되거나 매우 비싼 기술로 구현되는 것이 대부분이어서 상용화를 하기에는 해결해야될 과제가 많은 현실이다.Currently, the technology level of robots has not yet been established for safety technology such as skillfully avoiding people or obstacles or autonomous stable walking. To overcome this, various sensors are adopted, which is one of the best sensors in the case of a camera. For humans, vision is responsible for more than 80% of the total information, but in the case of robots and industrial fields, various sensing fields such as ultrasound, laser, visible light, acceleration, and RIFD have been actively developed. Although it is evolving, most of the technologies are limited to the recognition in a narrow space or are implemented as very expensive technologies, and thus, many problems must be solved for commercialization.
본 발명에서는 앞서 기술된 순수 비전만을 이용한 측위 시스템의 고비용 부담을 줄이면서 랜드마크를 사용하는 방식의 도달거리의 제약 및 외란의 요인에 영향을 적게 받을 수 있는 형태의 개선된 랜드마크와 측위 시스템과 방법을 통하여 랜드마크 방식 측위 시스템의 기능을 한 단계 더 업그레이드해 주고 카메라의 활용 범위를 더욱 넓혀주는 것을 목적으로 한다.The present invention provides an improved landmark and positioning system that is less susceptible to the limitations of reach and disturbance factors in the way of using landmarks while reducing the high cost of the positioning system using pure vision only. The method aims to upgrade the functionality of the landmark positioning system to the next level and expand the range of camera use.
일반적인 랜드마크의 경우에는 색상 또는 도형의 조합으로 명령코드를 알려주고 AGV 상에서 입력장치 역할인 카메라에서 랜드마크를 인식하며 제어기 쪽에서는 해당 명령코드를 분석하여 AGV 자체의 움직임을 제어한다.In the case of a general landmark, the command code is informed by a combination of colors or figures, the landmark is recognized by the camera as an input device on the AGV, and the controller side analyzes the command code to control the movement of the AGV itself.
이때 발생할 수 있는 문제점으로 랜드마크의 크기가 한정되어 있는 상태에서 랜드마크와 AGV 간의 거리가 멀어진 상태일수록 카메라의 해상도의 문제로 랜드마크 인식이 어렵게 된다. 따라서 명령코드 분석이 불가능하게 되어 AGV 구동에 차질을 빚는 것이다. As a problem that may occur, the larger the distance between the landmark and AGV in a state where the size of the landmark is limited, the more difficult the recognition of the landmark is due to the resolution of the camera. As a result, command code analysis becomes impossible, which hinders AGV operation.
본 발명은 랜드마크를 구성함에 있어서 직진성이 양호한 엘이디 등과 같은 조명수단을 부가하여 구성하고 렌즈를 이용하여 빛의 확산각도를 조절할 수 있도록 하며, 로봇에는 카메라를 구성하여 렌즈를 통하여 입력되는 랜드마크의 조명이 수광센서에서 인식되는 위치좌표와 크기를 판단하여 랜드마크로 근접할 때까지의 측위 수단으로 사용한 다음 랜드마크에 근접하면 완전한 인식이 이루어지도록 함을 특징으로 하는 것이다. The present invention is configured by adding a lighting means such as an LED having a good straightness in the construction of the landmark and to adjust the diffusion angle of the light using the lens, the robot is configured to the camera of the landmark input through the lens It is characterized in that the illumination is judged by the position coordinates and size recognized by the light receiving sensor and used as a positioning means until approaching the landmark.
본 발명에서는 기존의 적외선 방식 위치 인식의 도달 거리가 짧은 문제점 및 태양광이나 조명환경에 의한 외란의 영향을 줄일 수 있는 랜드마크 표식 기법 및 넓은 공간에서 먼 거리에 있는 랜드마크에 대한 패턴과 거리 인식 능률을 높일 수 있도록 하는 랜드마크를 제안하게 된다. In the present invention, the short distance of the conventional infrared position recognition and the landmark marking technique that can reduce the influence of disturbance caused by sunlight or lighting environment, and the pattern and distance recognition for landmarks in a long distance in a large space We will propose landmarks that will increase your efficiency.
따라서 더욱 넓은 공간에서 가이드가 없이도 정확한 측위 및 자율 주행이 가능하게 함으로써 다목적 이송 로봇의 활용 영역을 더욱 넓힐 수 있는 데에 크게 기여할 것이다.Therefore, by enabling accurate positioning and autonomous driving without a guide in a wider space, it will greatly contribute to wider use of the multipurpose transfer robot.
그리고 향후 카메라 본연의 기능인 화상 촬영, 신호 전송 및 녹화 등의 감시 시스템의 기능까지 부가 기능으로 제공할 경우 더욱 부가가치가 높은 경비, 보안, 위험 관리 분야 등에도 활용 가능한 첨단 기술의 기반이 될 것이다. In the future, providing additional functions of surveillance system such as image capturing, signal transmission and recording, which are the camera's original functions, will be the basis of advanced technology that can be used for more value-added security, security, and risk management fields.
좀더 구체적으로 기술적 측면에서의 효과를 살펴보면, 본 발명은 현실적인 수준의 저비용으로 구현 가능한 일반적인 카메라 시스템과 새로운 랜드마크 표식 방식을 개발하는 것을 목적으로 하기 때문에 기존의 저비용 방식이었던 적외선 방식이나 복잡한 도식적 패턴을 이용한 랜드마크 방식들에 비하여 원거리에서 식별이 가능하고 기본 도형 형태의 랜드마크를 이용할 수 있는 랜드마크 패턴 식별 방식을 제안함으로써 카메라와 랜드마크를 이용한 측위 시스템의 개발로 다목적 이송 로봇 및 서비스 로봇 등의 활용 가능 범위 및 영역을 확장하는 데에 기여할 수 있다.More specifically, in terms of technical aspects, the present invention aims to develop a general camera system and a new landmark marking method that can be implemented at a realistic low cost. Compared to the landmark methods used, we propose a landmark pattern identification method that can be identified at a far distance and can use landmarks in the form of basic figures. Contribute to expanding the reach and scope of use.
그리고 측위를 위한 랜드마크 패턴의 인식 기법을 단순화하고 연산량을 최적화함으로써 측위 시스템의 크기를 최소화하고 최적화하여 그 설치 및 활용을 용이하게 할 수 있다. In addition, by simplifying the recognition method of the landmark pattern for positioning and optimizing the calculation amount, the size of the positioning system can be minimized and optimized to facilitate installation and utilization.
또한 산업 경제적 측면에서 다목적 이송 로봇 및 서비스 로봇 등의 활용 가능 범위 및 영역을 확장하면 기존에 AGV나 RGV를 설치할 수 없는 공간이나 환경적인 제약에 의하여 사람이 대신하던 열악한 환경 내에서의 많은 작업을 다목적 이송 로봇이 대신할 수 있도록 함으로써 생산 능률 향상 및 단위 인력당 업무 효율을 최대화하는 데에 기여할 수 있다. In addition, by expanding the scope and scope of application of multi-purpose transfer robots and service robots in terms of industrial economy, it is possible to multi-task many tasks in the harsh environment that human beings could replace due to the space or environmental constraints in which AGV or RGV cannot be installed. By allowing transfer robots to take over, they can contribute to improving production efficiency and maximizing work efficiency per unit of workforce.
그리고 가이드나 레일 등의 정해진 장소만을 이동하거나 프로그램된 영역만을 정해진 대로 주행하며 임무를 수행하는 형태가 아닌 자율 주행도 가능한 특성상 보다 부가가치가 높고 새로운 수요가 창출되고 있는 지능형 감시 로봇, 경비 시스템, 국방, 서비스 로봇 등 다양한 산업 부문에 로봇의 활용도를 높일 수 있는 데에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.In addition, it is possible to autonomous driving rather than to move only fixed areas such as guides or rails, or to drive only programmed areas as defined, and to add more value and create new demands for intelligent surveillance robots, security systems, defense, It is expected to contribute to increasing the utilization of robots in various industrial sectors such as service robots.
도 1은 본 발명에 의한 이송로봇의 구동 예를 도시한 설명도
도 2는 본 발명의 원리를 설명하는 개념도
도 3은 본 발명에 의한 랜드마크의 구성 예시도
도 4는 본 발명에 의한 광원 인식과 좌표에 의한 구동 예시도
도 5는 본 발명에 의한 작동순서도1 is an explanatory diagram showing an example of driving a transfer robot according to the present invention;
2 is a conceptual diagram illustrating the principles of the present invention.
3 is a diagram illustrating the configuration of a landmark according to the present invention.
4 is an exemplary view illustrating driving by light source recognition and coordinates according to the present invention.
5 is a flow chart of the operation according to the present invention
이하 본 발명의 바람직한 구성실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 살펴보면 다음과 같다.
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 랜드마크(10)를 구성 시 중앙부에 광원(11)을 구성한다. The present invention configures the
상기 광원의 구체적인 예로는 직진성이 좋고 확산각도가 비교적 좁은 엘이디가 유용할 것이다. 광원(11)으로부터 발산되는 빛의 확산각도를 조절할 수 있는 렌즈(12)를 설치하여 구성하면 원거리에서 더욱 정확한 인식이 가능할 것이다.As a specific example of the light source, an LED having good straightness and a relatively narrow diffusion angle may be useful. If the
그리고 상기 랜드마크(10)를 인식하여 이송작업을 하게 되는 이송로봇(20)은 통상의 로봇과 같이 구동을 위한 동력장치(21)와 바퀴(22) 그리고 구동의 시작과 종료 대기 등일 제어하고 이동시 방향을 조절하는 기능 및 기존 랜드마크 인식 시스템을 갖는 등을 갖는 제어회로(23)가 구성된다. And the
본 발명의 이송로봇(20)에는 전방을 향해 촬영이 가능한 카메라(30)가 구비되는데, 카메라(30)의 수광센서(31; CCD 또는 CMOS 등)에 입력되는 광원의 색상과 위치좌표 및 크기를 인식할 수 있는 기능과 상기 인식되는 정보에 따라 로봇의 구동방향이나 구동을 시작과 종료는 제어하는 기능이 상기 제어회로(23)에 구비된다.
상기 제어회로 기능은 프로그램에 의해 이루어질 수 있는데, 예를 들어 인식되는 광원의 위치를 좌표로 출력하여 이송로봇(20)의 직진 각도로부터 몇도 방향에 랜드마크(10)가 위치하는지 감지하여 구동시 방향을 제어하도록 하는 것이며, 인식되는 광원의 크기가 어느 정도 인지를 인식하여 랜드마크(10)와의 거리를 인식할 수 있도록 하는 것이다. The control circuit function may be implemented by a program, for example, by outputting the position of the recognized light source as coordinates to detect the
아울러 색상을 구분하여 미리 입력된 광원의 특정 색상 외에는 인식이 불가능하도록 하면서 이송 목적지 별로 다른 색상의 광원을 설치하여 순차적으로 인식 색상을 구분하면서 차례로 이송 가능하도록 하게 되면 좀더 고차원적이고 효율적인 이송이 가능할 것이다.
In addition, it is possible to classify colors and make it impossible to recognize other than a specific color of a pre-input light source, and to install a light source of a different color for each transport destination, and to sequentially classify recognition colors and transfer them in order, thereby enabling higher and more efficient transport.
상기 본 발명에 의해 이루어지는 위치인식 구동의 순서를 도 5를 참조하여 살펴보면, 먼저 구동을 시작한 다음 카메라(30)에서 렌즈를 통하여 입력된 빛이 비추어지는 수광센서(31)에 지정된 색상의 광원이 인식되는지의 여부를 판단한다. Referring to FIG. 5, the procedure of position recognition driving according to the present invention will be described. First, driving starts, and then a light source having a color designated to a
만약 광원이 인식되지 않으면 탐색기능이 작동하여 이송로봇(20)의 제어회로(23)가 회전구동을 명령하여 카메라(30)의 수광센서(31)에 광원이 인식되면 회전구동을 멈춘다. 수광센서(31)에 감지되는 광원의 위치를 좌표값으로 인식하여 방향을 조절해 가면서 주행을 시작하게 된다. If the light source is not recognized, the search function is activated so that the control circuit 23 of the
랜드마크(10)에 근접하여 기존 랜드마크가 완전히 정확하게 인식되면 주행을 중지하고 미리 입력된 다음의 작업을 수행한다.
When the existing landmark is completely recognized in close proximity to the
이와 같은 본 발명에 의하면 멀리서도 인식이 매우 명확한 엘이디 광원을 로봇의 위치제어에 사용함으로 인하여 거리에 구애받지 않고 로봇을 원활하게 운용하게 되고, 정확성과 기동성을 향상시키게 생산성을 향상하게 된다. According to the present invention, by using the LED light source is very clear recognition from a distance to control the position of the robot to operate the robot smoothly regardless of distance, and improve the productivity to improve the accuracy and maneuverability.
10: 랜드마크
11: 광원
12: 렌즈
20: 이송로봇
21: 동력장치
22: 바퀴
23: 제어회로
30: 카메라
31: 수광센서10: Landmark
11: Light source
12: Lens
20: transfer robot
21: power unit
22: wheels
23: control circuit
30: Camera
31: light receiving sensor
Claims (2)
광원(11)으로부터 발산되는 빛의 확산각도를 조절할 수 있는 렌즈(12)를 설치하며,
상기 랜드마크(10)를 인식하여 이송작업을 하게 되는 이송로봇(20)은 통상의 로봇과 같이 구동을 위한 동력장치(21)와 바퀴(22) 그리고 구동의 시작과 종료 대기를 제어하고 이동시 방향을 조절하는 기능 및 기존 랜드마크 인식 시스템을 갖는 등을 갖는 제어회로(23)를 구성하고,
이송로봇(20)에 설치되어 전방을 촬영 가능한 카메라(30)를 구비하되, 카메라(30)의 수광센서(31)에 입력되는 광원의 색상과 위치좌표 및 크기를 인식할 수 있는 기능과 상기 인식되는 정보에 따라 로봇의 구동방향이나 구동을 시작과 종료는 제어하는 기능이 상기 제어회로(23)에 구비됨을 특징으로 하는 산업용 이송로봇의 위치 설정용 랜드마크.When constructing the landmark (10) comprises a light source 11 made of an LED in the center,
It installs a lens 12 that can adjust the angle of diffusion of light emitted from the light source 11,
The transport robot 20 which recognizes the landmark 10 and performs the transport operation controls the power device 21 and the wheel 22 and the start and end waits for driving and moves in the same direction as a conventional robot. Configure a control circuit 23 having a function of adjusting the power and an existing landmark recognition system, and the like,
The camera 30 is installed in the transport robot 20 and photographs the front, but has a function of recognizing the color, position coordinates and size of the light source input to the light receiving sensor 31 of the camera 30 and the recognition. Landmark for positioning of the industrial transport robot, characterized in that the control circuit 23 is provided with a function to control the driving direction or the start and end of the driving according to the information.
이송로봇에 설치되는 카메라(30)를 통하여 수광센서(31)에 지정된 색상의 광원이 인식되는지의 여부를 판단하고,
만약 광원이 인식되지 않으면 탐색기능이 작동하여 카메라(30)의 수광센서(31)에 광원이 인식될 때까지 이송로봇(20)의 제어회로(23)가 탐색 회전구동을 명령하며,
수광센서(31)에 감지되는 광원의 위치를 좌표값으로 인식하여 방향을 조절해 가면서 주행을 시작하게 하되, 인식되는 광원의 위치를 좌표로 출력하여 이송로봇(20)의 직진 각도로부터 몇도 방향에 랜드마크(10)가 위치하는지에 따라 구동시 방향을 제어하고,
인식되는 광원의 크기가 어느 정도 인지를 인식하여 랜드마크(10)와의 거리를 인식토록 하며,
랜드마크(10)에 근접하여 기존 랜드마크가 완전히 정확하게 인식되면 주행을 중지하고 미리 입력된 다음의 작업을 수행토록 함을 특징으로 하는 산업용 이송로봇의 위치 설정용 랜드마크를 이용한 구동 제어방법. When constructing the landmark (10) comprises a light source 11 made of an LED in the center,
Determining whether or not the light source of the color specified in the light receiving sensor 31 is recognized through the camera 30 installed in the transport robot,
If the light source is not recognized, the search function is activated and the control circuit 23 of the transport robot 20 commands the search rotation drive until the light source is recognized by the light receiving sensor 31 of the camera 30.
Recognizes the position of the light source detected by the light receiving sensor 31 as a coordinate value to start driving while adjusting the direction, and outputs the position of the recognized light source as a coordinate by several degrees from the straight angle of the transfer robot 20. The driving direction is controlled depending on whether the landmark 10 is located at
Recognize the size of the recognized light source to recognize the distance to the landmark (10),
When the existing landmark is completely recognized in close proximity to the landmark 10, the drive control method using a landmark for positioning the industrial transport robot, characterized in that to stop the driving and perform the next operation previously input.
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KR1020110071974A KR20130011086A (en) | 2011-07-20 | 2011-07-20 | Location set land mark of the industrial transfer robot and the drive control method which uses this |
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CN108214446A (en) * | 2017-12-29 | 2018-06-29 | 塔普翊海(上海)智能科技有限公司 | A kind of mobile robot and mobile-robot system |
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2011
- 2011-07-20 KR KR1020110071974A patent/KR20130011086A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
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CN108214446A (en) * | 2017-12-29 | 2018-06-29 | 塔普翊海(上海)智能科技有限公司 | A kind of mobile robot and mobile-robot system |
CN108214446B (en) * | 2017-12-29 | 2024-01-12 | 展视网(北京)科技有限公司 | Mobile robot and mobile robot system |
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