KR20160090022A - Localization system and method of robot - Google Patents

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Abstract

The present invention is to provide a system for measuring a location of a robot, capable of precisely measuring a location by using a laser sensor. The system for measuring a location of a robot comprises a first moving robot and a second moving robot. The first moving robot includes a first signal transmission unit transmitting a first signal. The second robot unit comprises: a laser sensing unit configured to separately measure a distance to and the direction of at least one surrounding objects by using a laser sensor; and a first signal receiving unit configured to measure the direction of the first moving robot based on the first signal transmitted from the first transmission unit of the first moving robot. Accordingly, the second moving robot is configured to measure a location of the first moving robot, based on the direction of the first moving robot, the distance to surrounding objects, and the direction of the surrounding objects.

Description

로봇 위치 측정 시스템 및 방법{LOCALIZATION SYSTEM AND METHOD OF ROBOT}Technical Field [0001] The present invention relates to a robot position measurement system and method,

본 발명은 초음파 음원 방향 추정 기술과 레이저 센서를 기반으로 하여 타 물체의 위치를 추정 하고 다른 물체와 구별 할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for estimating the position of another object and distinguishing it from another object based on an ultrasonic source direction estimation technique and a laser sensor.

일반적으로 로봇에서 로컬라이제이션(localization)은 현재 자신의 위치 또는 장애물, 벽 또는 다른 로봇의 위치를 추정하는 것을 말한다. 위치를 추정하는 목적으로는 차량용 내비게이션과 같이 현재 자신의 위치를 알아내기 위한 목적, 장애물을 피하기 위한 목적 및 벽을 따라가기 위한 목적 등 여러 가지 목적이 있을 수 있다.In general, localization in a robot refers to estimating the position of its current position or the position of an obstacle, a wall, or another robot. For the purpose of estimating the position, there may be various purposes such as the purpose of finding the current position of the user, the purpose of avoiding the obstacle, and the purpose of following the wall, such as a navigation system for a vehicle.

위치 추정을 위하여, 현재 자신의 위치와 상대 물체의 위치를 구하기 위한 GPS를 이용하는 방법이 있다. 그러나, GPS를 이용하는 방법은 실내에서는 사용이 불가능하며, 또한 정확도가 낮기 때문에 정확한 위치를 알아내기가 쉽지 않다는 문제점이 있다. 또한, 카메라 등의 센서를 이용하여 현재 자신의 위치로부터 주변 물체의 위치를 파악하는 다양한 방법이 있을 수 있다.In order to estimate the position, there is a method of using the GPS to obtain the current position and the position of the relative object. However, there is a problem in that the method using GPS can not be used indoors and it is not easy to find the exact position because the accuracy is low. In addition, there may be various methods of detecting the position of the surrounding object from its current position using a sensor such as a camera.

하지만, 특정한 타 물체와 일정한 대형을 유지하는 시스템을 구축하는 경우에는 자신의 위치 검출하기 위해 GPS 등과 같은 복잡한 시스템을 이용하는 것이 필요하지 않다. 특정한 타 물체와 일정한 대형을 유지하는 시스템을 구축하기 위해서 초음파 및 레이저 센서를 이용하는 방법이 다양하게 제안 되고 있지만, 특정 물체를 구분하기가 어렵다는 한계를 가지고 있다.However, when constructing a system that maintains a certain size with a certain other object, it is not necessary to use a complicated system such as GPS to detect its own position. Various methods of using ultrasonic waves and laser sensors have been proposed in order to construct a system that maintains a certain size with a specific object, but it has a limitation that it is difficult to distinguish a specific object.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0094259호 (공개일 2014.07.30.)Korean Patent Publication No. 10-2013-0094259 (published on July 30, 2014)

본 발명은 위와 같은 종래의 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 레이저 센서, 초음파 발신부 및 초음파 수신 어레이를 이용하여 정확한 위치 추정과 초음파를 발신 하는 특정 물체를 구분할 수 있는 로봇 위치 측정 시스템을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the conventional art described above, and it is an object of the present invention to provide an ultrasonic diagnostic apparatus and an ultrasonic diagnostic apparatus, Measurement system.

본 발명의 다른 목적은 상기 로봇 위치 측정 시스템을 이용한 로봇 위치 측정 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for measuring a robot position using the robot position measurement system.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 로봇 위치 측정 시스템은 제1 신호를 발신하는 제1 신호 발신부를 포함하는 제1 이동 로봇 및 레이저 센서를 이용하여 적어도 하나 이상의 주변 물체들 각각의 거리 및 방향을 측정하는 레이저 센싱부 및 상기 제1 이동 로봇의 상기 제1 발신부로부터 발신된 제1 신호에 기초하여 상기 제1 이동 로봇의 방향을 측정하는 제1 신호 수신부를 포함하며, 상기 제1 이동 로봇의 방향 및 상기 주변 물체들의 거리 및 방향에 기초하여 상기 제1 이동 로봇의 위치를 측정하는 제2 이동 로봇을 포함한다.In order to achieve the object of the present invention, a robot position measurement system according to an embodiment of the present invention includes a first mobile robot including a first signal transmitter for transmitting a first signal, And a first signal receiving unit for measuring a direction of the first mobile robot on the basis of a first signal transmitted from the first transmitting unit of the first mobile robot, And a second mobile robot for measuring a position of the first mobile robot based on a direction of the first mobile robot and a distance and a direction of the surrounding objects.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 로봇 위치 측정 방법은 레이저 센서를 이용하여 적어도 하나 이상의 주변 물체들 각각의 크기, 거리 및 방향을 획득하는 단계, 제1 신호 수신부에 의해 수신된 제1 신호에 기초하여 상기 제1 신호를 발신하는 제1 신호 발신체의 방향을 측정하는 단계 및 상기 제1 신호 발신체의 방향 및 상기 레이저 센서에 의해 측정된 상기 주변 물체들의 크기, 거리 및 방향에 기초하여 제1 이동 로봇의 위치를 검출하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for measuring a robot position, comprising: acquiring a size, a distance, and a direction of each of at least one or more peripheral objects using a laser sensor; Measuring a direction of a first signal emitting body that emits the first signal based on the first signal that is detected by the laser sensor and a direction of the first signal emitting body, And detecting the position of the first mobile robot based on the direction of the first mobile robot.

이와 같은 로봇 위치 측정 시스템 및 이를 이용한 로봇 위치 측정 방법에 따르면, 로봇에 설치 된 레이저 센서를 이용하여 주변 물체들의 정확한 위치 정보를 파악하고 상대 로봇에서 발생하는 초음파를 이용하여 방향을 측정하기 때문에 상대 로봇을 다른 물체와 혼동하지 않고 정확하게 구별 할 수 있다. 또한 레이저 센서의 측정 각도 범위 이내에 상대 로봇이 위치 하지 않더라도 전 방향에서 초음파 방향 검지가 가능하기 때문에 로봇을 상대 로봇의 방향으로 돌려 레이저 센서가 로봇을 바라보게 할 수 있어 탐지 범위를 확대 할 수 있다.According to the robot position measurement system and the robot position measurement method using the robot position measurement system, since the accurate position information of the surrounding objects is detected using the laser sensor installed on the robot and the direction is measured using the ultrasonic waves generated from the relative robot, Can be accurately distinguished without being confused with other objects. Also, even if the relative robot is not located within the measurement range of the laser sensor, it is possible to detect the ultrasonic direction in all directions, so that the robot can be turned toward the direction of the relative robot so that the laser sensor can look at the robot.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 위치 측정 시스템의 개념도이다.
도 2는 도 1의 제1 이동 로봇의 블록도이다.
도 3은 도 1의 제2 이동 로봇의 블록도이다.
도 4는 도 3의 레이저 센싱부에 의해 측정된 거리 데이터를 라벨링하는 방법을 나타내는 개념도이다.
도 5는 도 3의 레이저 센싱부를 이용한 주변 물체들의 구별 결과를 나타내는 개념도이다.
도 6은 도 3의 초음파 수신부의 초음파 센서 어레이를 이용한 방향 측정 방법을 나타내는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 위치 측정 방법을 설명하는 순서도이다.1 is a conceptual diagram of a robot position measurement system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of the first mobile robot of FIG.
3 is a block diagram of the second mobile robot of FIG.
4 is a conceptual diagram illustrating a method of labeling distance data measured by the laser sensing unit of FIG.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a result of discriminating peripheral objects using the laser sensing unit of FIG. 3. FIG.
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a direction measurement method using the ultrasonic sensor array of the ultrasonic receiving unit of FIG. 3. FIG.
7 is a flowchart illustrating a robot position measurement method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 첨부한 도면 및 이하의 설명은 본 발명에 따른 로봇 위치 측정 시스템 및 방법의 가능한 일 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings. It is to be noted, however, that the appended drawings and the following description are only exemplary embodiments of the robot position measurement system and method according to the present invention, and the technical idea of the present invention is not limited thereto.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 위치 측정 시스템의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of a robot position measurement system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 상기 로봇 위치 측정 시스템은 제1 이동 로봇(100) 및 제2 이동 로봇(200)을 포함한다. 상기 제1 이동 로봇(100)은 선도 로봇이다. 상기 제2 이동 로봇(200)은 추종 로봇이다. 상기 제1 이동 로봇(100) 및 상기 제2 이동 로봇(200) 사이의 상대적 위치는 거리(d)와 방향(θ)으로 나타낼 수 있다. 선도 로봇의 좌표는 추종 로봇의 중심을 중점으로 하고 추종 로봇의 진행 방향을 x축으로 하는 좌표계를 기준으로 계산될 수 있으므로 추종 로봇의 좌표는 항상 (0,0)이다. 따라서, 상기 제1 이동 로봇(100)의 좌표는 상기 제2 이동 로봇(200)의 중심을 중점으로 하고 상기 제2 이동 로봇(200)의 진행 방향을 x축으로 하는 좌표계를 기준으로 계산될 수 있으며 상기 제2 이동 로봇(200)의 좌표는 항상 (0,0)이 될 수 있다.Referring to FIG. 1, the robot position measurement system includes a first mobile robot 100 and a second mobile robot 200. The first mobile robot 100 is a lead robot. The second mobile robot 200 is a tracking robot. The relative position between the first mobile robot 100 and the second mobile robot 200 may be represented by a distance d and a direction?. Since the coordinates of the leading robot can be calculated on the basis of the coordinate system in which the center of the following robot is the center and the moving direction of the following robot is the x axis, the coordinates of the following robot are always (0, 0). Therefore, the coordinates of the first mobile robot 100 can be calculated on the basis of the coordinate system in which the center of the second mobile robot 200 is the center and the traveling direction of the second mobile robot 200 is the x axis And the coordinates of the second mobile robot 200 may be always (0, 0).

상기 제2 이동 로봇(200)은 레이저 센서를 이용하여 주변 물체들의 좌표를 측정할 수 있고, 상기 제1 이동 로봇(100)이 발신하는 초음파를 수신하여 상기 제1 이동 로봇(100)의 방향을 측정할 수 있다. 상기 제2 이동 로봇(200)은 레이저 센서를 이용하여 측정한 주변 물체들 중 초음파를 수신하여 측정한 상기 제1 이동 로봇(100)의 방향에 위치하는 주변 물체를 제1 이동 로봇(100)으로 특정할 수 있다. 따라서, 상기 제2 이동 로봇(200)은 상기 제1 이동 로봇(100)의 좌표를 정확하게 측정할 수 있다.The second mobile robot 200 can measure the coordinates of surrounding objects using a laser sensor, and receives the ultrasonic waves transmitted from the first mobile robot 100 to determine the direction of the first mobile robot 100 Can be measured. The second mobile robot 200 receives the ultrasonic waves from the surrounding objects measured by using the laser sensor and measures a peripheral object located in the direction of the first mobile robot 100 to the first mobile robot 100 Can be specified. Therefore, the second mobile robot 200 can accurately measure the coordinates of the first mobile robot 100.

이하에서, 도 2 내지 도 6을 참조하여 상기 로봇 위치 측정 시스템에 대하여 자세하게 설명한다.Hereinafter, the robot position measurement system will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 6. FIG.

도 2는 도 1의 제1 이동 로봇의 블록도이다. 2 is a block diagram of the first mobile robot of FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 제1 이동 로봇(100)은 제1 신호 발신부(110)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, the first mobile robot 100 may include a first signal transmitter 110.

상기 제1 신호 발신부(110)는 제1 신호를 발신한다. 상기 제1 신호는 초음파를 포함할 수 있다. 이와는 달리 상기 제1 신호는 가청 주파수대의 음파를 포함할 수 있다. 상기 제1 이동 로봇(100)은 상기 제1 신호를 전 방향으로 반사시키기 위한 원뿔 반사체를 더 포함할 수 있다. The first signal transmission unit 110 transmits a first signal. The first signal may include an ultrasonic wave. Alternatively, the first signal may comprise acoustic waves in the audible frequency band. The first mobile robot 100 may further include a conical reflector for reflecting the first signal in all directions.

도 3은 도 1의 제2 이동 로봇의 블록도이다. 도 4는 도 3의 레이저 센싱부에 의해 측정된 거리 데이터를 라벨링하는 방법을 나타내는 개념도이다. 도 5는 도 3의 레이저 센싱부를 이용한 주변 물체들의 구별 결과를 나타내는 개념도이다. 3 is a block diagram of the second mobile robot of FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a method of labeling distance data measured by the laser sensing unit of FIG. FIG. 5 is a conceptual diagram showing a result of discriminating peripheral objects using the laser sensing unit of FIG. 3. FIG.

도 1 및 도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 제2 이동 로봇(200)은 레이저 센싱부(210) 및 제1 신호 수신부(230)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 3 to 5, the second mobile robot 200 includes a laser sensing unit 210 and a first signal receiving unit 230.

상기 레이저 센싱부(210)는 적어도 하나 이상의 주변 물체들 각각의 크기, 거리 및 방향을 획득할 수 있다. 예를 들어, 상기 레이저 센싱부(210)는 레이저 센서를 이용하여 주변 물체를 구분하고 각 물체의 위치와 크기를 계산할 수 있다. The laser sensing unit 210 may acquire size, distance, and direction of each of at least one or more peripheral objects. For example, the laser sensing unit 210 may classify nearby objects using a laser sensor and calculate the position and size of each object.

상기 레이저 센서는 감지 각도 범위와 감지 거리 범위를 갖는다. 상기 레이저 센서의 해상도는 센서 데이터의 개수에 따라 달라질 수 있다. 상기 센서 데이터는 상기 레이저 센서와 주변 물체 사이의 거리에 대한 정보를 포함하는 거리 데이터를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 레이저 센서는 상기 감지 각도 범위와 상기 감지 거리 범위 내에서 주변을 측정하여 거리 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 상기 레이저 센서가 -120° ~ +120°의 범위 내에서 주변을 측정하여 681개의 거리 데이터를 획득하는 경우, 상기 거리 데이터의 각 섹터는 약 0.3524°의 증가 폭을 갖게 된다.The laser sensor has a sensing angle range and a sensing distance range. The resolution of the laser sensor may vary depending on the number of sensor data. The sensor data may include distance data including information on the distance between the laser sensor and the surrounding object. Therefore, the laser sensor can acquire the distance data by measuring the periphery within the sensing angle range and the sensing distance range. For example, when the laser sensor measures the periphery within a range of -120 DEG to + 120 DEG to obtain 681 distance data, each sector of the distance data has an increase width of about 0.3524 DEG.

상기 레이저 센서를 이용하여 상기 제2 이동 로봇의 주위에 있는 상기 주변 물체들을 구별하기 위해서, 상기 레이저 센싱부(210)는 각각의 주변 물체들에 대응하여 상기 거리 데이터들을 구분할 수 있다. 예를 들어, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 센싱부(210)는 상기 거리 데이터들에 기초하여 주변 물체들을 라벨링할 수 있다. In order to distinguish the surrounding objects around the second mobile robot using the laser sensor, the laser sensing unit 210 may distinguish the distance data corresponding to each of the surrounding objects. For example, as shown in FIGS. 4 and 5, the laser sensing unit 210 may label peripheral objects based on the distance data.

먼저, 상기 제2 이동 로봇에 영향을 미치지 못하는 먼 거리의 거리 데이터는 0으로 라벨링 될 수 있다. 예를 들어, 상기 감지 거리 범위보다 큰 거리 데이터는 0으로 라벨링 될 수 있다. 상기 거리 데이터들 중에서 거리가 비슷한 연속적인 데이터들을 하나의 물체로 보고, 각각의 물체들을 1, 2, 3, ..., N으로 라벨링 할 수 있다(N은 자연수). 이와는 달리, 상기 제2 이동 로봇에 영향을 미치지 못하는 먼 거리의 거리 데이터는 라벨링 되지 않을 수 있다.First, distance data of a long distance which does not affect the second mobile robot can be labeled as zero. For example, distance data greater than the sensing distance range may be labeled as zero. Continuous data having similar distances among the distance data can be regarded as one object, and each object can be labeled as 1, 2, 3, ..., N (N is a natural number). Alternatively, distance data of a long distance that does not affect the second mobile robot may not be labeled.

도 4에 도시된 각 막대의 세로축 길이는 각 섹터의 거리 데이터이며, 각 막대의 아래에 기재된 숫자는 라벨 값을 나타낸다. 동일한 번호로 라벨링 된 섹터들은 모두 동일한 물체로 인식될 수 있다. The vertical axis length of each bar shown in Fig. 4 is the distance data of each sector, and the numbers written below each bar indicate label values. Sectors labeled with the same number can all be recognized as the same object.

도 5에 도시된 원은 상기 제2 이동 로봇에 영향을 미치지 못하거나 상기 제2 이동 로봇에게 필요 없는 거리의 한계를 나타내며, 원 숫자는 라벨 값을 나타낸다.The circle shown in FIG. 5 represents the limit of the distance that does not affect the second mobile robot or is unnecessary for the second mobile robot, and the circle represents the label value.

상기 라벨링 과정 이후에, 상기 레이저 센싱부(210)는 상기 라벨링 된 주변 물체들 각각의 방향, 거리 및 크기를 계산하여 획득할 수 있다. After the labeling process, the laser sensing unit 210 may calculate and acquire direction, distance, and size of each of the labeled peripheral objects.

주변 물체의 방향은 해당 주변 물체를 감지한 레이저 센서의 섹터들 중 가장 가운데 섹터의 각도에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, n번째 섹터부터 n+m번째 섹터까지 동일한 번호로 라벨링 된 주변 물체의 방향은 (n+(n+m))/2 번째 섹터의 각도, 즉 -120°(즉, 레이저 센서의 감지 각도 범위의 최소값)+[(n+(n+m))/2]*0.3524(즉, 한 섹터당 각도 증가폭)이 될 수 있다(n 및 m은 자연수).The direction of the surrounding object may be determined based on the angle of the sector of the center among the sectors of the laser sensor that senses the surrounding object. For example, the direction of the surrounding object labeled with the same number from the nth sector to the (n + m) th sector is (n + (n + m)) / the angle of the second sector, (N + m) / 2] * 0.3524 (i.e., the angular increment per sector), where n and m are natural numbers.

주변 물체의 거리는 해당 주변 물체를 감지한 레이저 센서의 섹터들의 거리 데이터의 평균값에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, n번째 섹터부터 n+m번째 섹터까지 동일한 번호로 라벨링 된 주변 물체의 거리는 n번째 섹터와 n+m번째 섹터 사이의 섹터들의 거리값의 평균이 될 수 있다.The distance of the surrounding object can be determined based on the average value of the distance data of the sectors of the laser sensor that senses the surrounding object. For example, the distance of an adjacent object labeled with the same number from the nth sector to the (n + m) th sector may be an average of distance values of sectors between the nth sector and the (n + m) th sector.

주변 물체의 크기는, 예를 들어 상기 주변 물체가 n번째 섹터부터 n+m번째 섹터까지 동일한 번호로 라벨링 된 경우, n번째 섹터와 n+m번째 섹터의 각도와 거리값을 이용하여 두 점의 좌표를 구한 후, 상기 두 점 사이의 거리가 될 수 있다.For example, when the peripheral object is labeled with the same number from the nth sector to the (n + m) th sector, the size of the surrounding object is calculated by using the angle and distance value of the nth sector and the After obtaining the coordinates, the distance between the two points can be obtained.

도 6은 도 3의 초음파 수신부의 초음파 센서 어레이를 이용한 방향 측정 방법을 나타내는 개념도이다. FIG. 6 is a conceptual diagram showing a direction measurement method using the ultrasonic sensor array of the ultrasonic receiving unit of FIG. 3. FIG.

도 1, 도 3 및 도 6을 참조하면, 상기 제2 이동 로봇(200)의 상기 제1 신호 수신부(230)는 제1 신호를 수신한다. 상기 제1 신호 수신부(230)는 수신된 제1 신호에 기초하여 제1 신호를 발신하는 제1 신호 발신체의 방향을 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 신호 발신체는 상기 제1 이동 로봇(100)의 상기 제1 신호 발신부(110)이며, 제1 신호는 초음파를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 제2 이동 로봇(200)은 상기 제1 신호 수신부(230)를 이용하여 초음파를 발신하는 제1 이동 로봇(100)의 방향을 측정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 신호가 초음파를 포함하는 경우 제1 신호 발신체와 초음파 발신체는 서로 동일한 의미를 갖고 사용될 수 있다.1, 3 and 6, the first signal receiving unit 230 of the second mobile robot 200 receives the first signal. The first signal receiving unit 230 may measure the direction of the first signal transmitting body that transmits the first signal based on the received first signal. For example, the first signal transmitter may be the first signal transmitter 110 of the first mobile robot 100, and the first signal may include an ultrasonic wave. Therefore, the second mobile robot 200 can measure the direction of the first mobile robot 100 that transmits ultrasonic waves using the first signal receiver 230. In an embodiment of the present invention, when the first signal includes ultrasonic waves, the first signal generator and the ultrasonic generator may have the same meaning.

상기 제1 신호 수신부(230)는 상기 제1 신호 발신부(110)에 의해 발신되는 제1 신호를 각각 수신하는 복수의 초음파 수신 센서를 포함하는 초음파 센서 어레이를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 상기 초음파 센서 어레이가 네 개의 초음파 수신 센서를 포함하는 것을 기준으로 설명한다. 그러나, 이에 한정되지 않고 상기 초음파 센서 어레이는 두 개의 초음파 수신 센서 또는 다섯 개 이상의 초음파 수신 센서를 포함할 수 있다.The first signal receiving unit 230 may include an ultrasonic sensor array including a plurality of ultrasonic receiving sensors for respectively receiving first signals transmitted by the first signal transmitting unit 110. In the present embodiment, the ultrasonic sensor array includes four ultrasonic receiving sensors. However, the present invention is not limited to this, and the ultrasonic sensor array may include two ultrasonic receiving sensors or five or more ultrasonic receiving sensors.

상기 초음파 센서 어레이는 제1 내지 제4 초음파 센서(231 내지 234)를 포함할 수 있다. 상기 초음파 센서 어레이를 이용하여 초음파 발신체의 방향을 추정하는 방법은 초음파가 아닌 음원을 이용한 음원 위치 추정 시스템으로부터 기인된 것으로, 음원 위치 추정 시스템과 동일한 알고리즘을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 초음파 센서 어레이는 TDOA(Time Difference of Arrival) 알고리즘을 이용하여 초음파 내지는 음원의 방향을 추정할 수 있다. The ultrasonic sensor array may include first to fourth ultrasonic sensors 231 to 234. The method of estimating the direction of the ultrasonic wave generator using the ultrasonic sensor array is based on a sound source position estimation system using a sound source rather than an ultrasonic wave, and the same algorithm as the sound source position estimation system can be used. For example, the ultrasonic sensor array can estimate the direction of an ultrasonic wave or a sound source using a Time Difference of Arrival (TDOA) algorithm.

TDOA 알고리즘은 시간 도메인에서 다수의 마이크로 입력되는 신호의 시간 차이의 상관관계를 이용하여 방향을 검지하는 방법으로, 미리 만들어진 각각의 마이크 사이의 가상의 TDOA 맵과 실제 환경에서 각각의 마이크가 입력 받은 신호의 TDOA를 비교하여 실제 각도를 검출한다.The TDOA algorithm is a method of detecting a direction by using a correlation of time differences of a plurality of micro input signals in the time domain. The TDOA algorithm includes a virtual TDOA map between pre-created microphones, And the actual angle is detected.

TDOA 알고리즘을 이용하는 상기 초음파 센서 어레이는 각각의 상기 제1 내지 제4 초음파 센서(231 내지 234)가 제1 신호(즉, 초음파)를 수신하는 시간의 차이에 기초하여 제1 신호를 발신하는 제1 신호 발신체(즉, 상기 제1 신호 발신부(110))의 방향을 측정할 수 있다. 따라서 상기 제2 이동 로봇(200)은 상기 제1 신호 수신부(230)의 초음파 센서 어레이를 이용하여 초음파 발신체의 방향을 측정할 수 있고, 상기 초음파 발신체는 상기 제1 신호 발신부(110)를 포함하는 상기 제1 이동 로봇(100)일 수 있다.The ultrasonic sensor array using the TDOA algorithm is a first ultrasonic sensor array in which first to fourth ultrasonic sensors 231 to 234 emit a first signal based on a difference in time of receiving a first signal (i.e., ultrasonic wave) The direction of the signal emitting body (i.e., the first signal transmitting unit 110) can be measured. Therefore, the second mobile robot 200 can measure the direction of the ultrasonic wave generator using the ultrasonic sensor array of the first signal receiver 230, and the ultrasonic wave generator can measure the direction of the ultrasonic wave generator using the first signal transmitter 110, The first mobile robot 100 may be a mobile robot.

결과적으로, 상기 제2 이동 로봇(200)은 상기 레이저 센싱부(210)를 이용하여 주변 물체들의 방향 및 거리를 측정하여 상기 제2 이동 로봇(200)을 중심으로 하는 주변 물체들 각각의 좌표를 측정할 수 있다. 또한, 상기 제2 이동 로봇(200)은 상기 제1 신호 수신부(230)를 이용하여 제1 이동 로봇(100)의 방향을 측정할 수 있다.As a result, the second mobile robot 200 measures the direction and distance of the surrounding objects using the laser sensing unit 210, and calculates the coordinates of the surrounding objects centered on the second mobile robot 200 Can be measured. In addition, the second mobile robot 200 may measure the direction of the first mobile robot 100 using the first signal receiver 230. [

상기 제2 이동 로봇(200)은 측정 된 주변 물체들 중에서 상기 제1 이동 로봇(100)과 방향이 동일하거나 미리 정해진 오차 범위 이내인 주변 물체를 상기 제1 이동 로봇(100)으로 특정할 수 있다. 따라서, 상기 제2 이동 로봇(200)은 측정 된 주변 물체들 중에서 상기 제1 이동 로봇(100)과 방향이 동일하거나 미리 정해진 오차 범위 이내인 주변 물체의 좌표를 제1 이동 로봇(100)의 좌표로 사용할 수 있다.The second mobile robot 200 can identify a peripheral object having the same direction as the first mobile robot 100 or within a predetermined error range among the measured peripheral objects as the first mobile robot 100 . Therefore, the second mobile robot 200 can acquire the coordinates of the surrounding objects that are the same direction as the first mobile robot 100 or within a predetermined error range among the measured surrounding objects, from the coordinates of the first mobile robot 100 .

제1 이동 로봇 특정의 정확성을 높이기 위해서, 상기 제2 이동 로봇(200)은 주변 물체들의 크기를 더 비교할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 이동 로봇(200)은 측정 된 주변 물체들 중에서 상기 제1 이동 로봇(100)과 방향 및 크기가 동일하거나 미리 정해진 오차 범위 이내인 주변 물체를 상기 제1 이동 로봇(100)으로 특정할 수 있다.In order to increase the accuracy of the first mobile robot, the second mobile robot 200 can further compare the sizes of nearby objects. For example, the second mobile robot 200 transmits a surrounding object, which is the same in direction and size as the first mobile robot 100 or within a predetermined error range, among the measured surrounding objects to the first mobile robot 100 ).

상기 제1 이동 로봇(100)의 방향이 상기 제2 이동 로봇(200)의 상기 레이저 센싱부(210)의 측정 범위 밖에 있는 경우, 상기 제2 이동 로봇(200)은 상기 제1 이동 로봇(100)의 방향이 상기 레이저 센싱부(210)의 측정 범위에 들어 오도록 회전할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 이동 로봇(100)의 방향이 상기 제2 이동 로봇(200)의 상기 레이저 센싱부(210)의 상기 레이저 센서의 감지 각도 범위 밖에 있는 경우, 상기 제2 이동 로봇(200)은 상기 레이저 센싱부(210)의 레이저 센서가 상기 제1 이동 로봇(100)을 향하도록 진행 방향을 회전할 수 있다. 이와는 달리, 상기 제2 이동 로봇(200)은 진행 방향은 유지한 채 상기 레이저 센싱부(210)만을 회전 시켜 레이저 센서가 상기 제1 이동 로봇(100)을 향하도록 할 수 있다.If the direction of the first mobile robot 100 is outside the measurement range of the laser sensing unit 210 of the second mobile robot 200, the second mobile robot 200 may move the first mobile robot 100 Can be rotated so as to be in the measurement range of the laser sensing unit 210. For example, when the direction of the first mobile robot 100 is outside the detection angle range of the laser sensor of the laser sensing unit 210 of the second mobile robot 200, the second mobile robot 200 May rotate in the traveling direction so that the laser sensor of the laser sensing unit 210 faces the first mobile robot 100. Alternatively, the second mobile robot 200 may rotate the laser sensing unit 210 only while maintaining the traveling direction so that the laser sensor is directed to the first mobile robot 100.

이하에서 도 1 내지 도 7을 참조하여 상기 로봇 위치 측정 시스템을 이용한 로봇 위치 측정 방법에 대하여 자세하게 설명한다.Hereinafter, a method of measuring the robot position using the robot position measurement system will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 7. FIG.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 위치 측정 방법을 설명하는 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a robot position measurement method according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 상기 로봇 위치 측정 방법은 레이저 센서를 이용하여 적어도 하나 이상의 주변 물체들 각각의 크기, 거리 및 방향을 획득하는 단계, 제1 신호 수신부에 의해 수신된 제1 신호에 기초하여 상기 제1 신호를 발신하는 제1 신호 발신체의 방향을 측정하는 단계, 및 상기 제1 신호 발신체의 방향 및 상기 레이저 센서에 의해 측정된 상기 주변 물체들의 크기, 거리 및 방향에 기초하여 제1 이동 로봇의 위치를 검출하는 단계를 포함한다. Referring to FIGS. 1 to 7, the robot position measuring method includes obtaining a size, a distance, and a direction of each of at least one or more peripheral objects using a laser sensor, Measuring a direction of the first signal emitting body that emits the first signal based on the direction of the first signal emitting body and the size, distance, and direction of the surrounding objects measured by the laser sensor And detecting the position of the first mobile robot.

상기 레이저 센서를 이용하여 적어도 하나 이상의 주변 물체들 각각의 크기, 거리 및 방향을 획득하는 단계는 제2 이동 로봇(200)의 상기 레이저 센싱부(210)의 레이저 센서를 이용하여 주변을 측정하여 거리 데이터를 획득하는 단계(S310), 상기 거리 데이터에 기초하여 상기 주변 물체들을 라벨링하는 단계(S320) 및 상기 라벨링된 주변 물체들 각각의 크기, 거리 및 방향을 획득하는 단계(S330)를 포함하며, 이에 대한 자세한 설명은 도 3 내지 도 5를 참조하여 자세하게 설명 되었는바 생략한다.The obtaining of the size, distance, and direction of each of the at least one or more peripheral objects using the laser sensor may be performed by measuring the periphery using the laser sensor of the laser sensing unit 210 of the second mobile robot 200, (S330) of labeling the surrounding objects based on the distance data (S320), and obtaining a size, a distance, and a direction of each of the labeled surrounding objects (S330) A detailed description thereof will be omitted in detail with reference to FIGS. 3 to 5.

상기 제1 신호 수신부에 의해 수신된 제1 신호에 기초하여 상기 제1 신호를 발신하는 제1 신호 발신체의 방향을 측정하는 단계는 상기 제2 이동 로봇(200)의 상기 제1 신호 수신부(230)의 초음파 센서 어레이를 이용하여 초음파 발신체(즉, 상기 제1 이동 로봇(100)의 상기 제1 신호 발신부(110))의 방향을 측정하는 단계(S340)를 포함하며, 이에 대한 자세한 설명은 도 3 및 도 6을 참조하여 자세하게 설명 되었는바 생략한다.The step of measuring the direction of the first signal emitting body that transmits the first signal based on the first signal received by the first signal receiving unit may include measuring the direction of the first signal emitting body by using the first signal receiving unit 230 of the second mobile robot 200 (S340) of measuring the direction of the ultrasonic wave generator (that is, the first signal transmitting unit 110 of the first mobile robot 100) using the ultrasonic sensor array of the ultrasonic sensor array Are described in detail with reference to FIG. 3 and FIG. 6, respectively.

상기 제1 신호 발신체의 방향 및 상기 레이저 센서에 의해 측정된 상기 주변 물체들의 크기, 거리 및 방향에 기초하여 제1 이동 로봇의 위치를 검출하는 단계는 상기 주변 물체들의 방향을 상기 제1 신호 발신체의 방향(즉, 초음파 발신체의 방향)과 비교하고 상기 주변 물체들의 크기를 상기 제1 이동 로봇(100)의 크기와 비교하는 단계(S361) 및 상기 주변 물체들 중 상기 제1 이동 로봇(100)과 크기가 동일하며 상기 제1 신호 발신체(즉, 초음파 발신체)와 방향이 동일한 주변 물체를 상기 제1 이동 로봇(100)으로 인식하는 단계(S370)를 포함하며, 이에 대한 자세한 설명은 도 3 내지 도 6을 참조하여 자세하게 설명 되었는바 생략한다.Wherein the step of detecting the position of the first mobile robot on the basis of the direction of the first signal emitting body and the size, distance and direction of the surrounding objects measured by the laser sensor comprises: (S361) comparing the size of the surrounding objects with the size of the first mobile robot (100), comparing the size of the surrounding objects with the direction of the body (i.e., the direction of the ultrasonic wave emitting body) And recognizing, by the first mobile robot 100, a surrounding object having the same size as the first signal generating body 100 and having the same direction as the first signal generating body (i.e., the ultrasonic wave emitting body) (S370) Are described in detail with reference to FIG. 3 to FIG.

상기 로봇 위치 측정 방법은, 상기 제1 신호 발신체의 방향 및 상기 레이저 센서에 의해 측정된 상기 주변 물체들의 크기, 거리 및 방향에 기초하여 제1 이동 로봇의 위치를 검출하는 단계에 앞서, 제1 신호 발신체(즉, 초음파 발신체)의 방향이 상기 레이저 센싱부(210)의 레이저 센서의 측정 범위 내에 포함되는지 여부를 판단하는 단계(S350) 및 상기 제1 신호 발신체의 방향이 상기 레이저 센서의 측정 범위 밖에 있는 경우 상기 제1 신호 발신체의 방향이 상기 레이저 센서의 측정 범위 내에 위치하도록 상기 제2 이동 로봇(200)을 회전시키는 단계(S362)를 더 포함할 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 도 3 내지 도 6을 참조하여 자세하게 설명 되었는바 생략한다. The robot position measurement method may further include a step of detecting the position of the first mobile robot based on the direction of the first signal emitting body and the size, distance and direction of the surrounding objects measured by the laser sensor, (S350) of determining whether the direction of the signal emitting body (i.e., the ultrasonic wave emitting body) is included within the measurement range of the laser sensor of the laser sensing unit 210 and the direction of the first signal emitting body is detected by the laser sensor (S362) of rotating the second mobile robot 200 so that the direction of the first signal emitting body is located within the measurement range of the laser sensor when the measured distance is outside the measurement range of the laser sensor, Are described in detail with reference to FIG. 3 to FIG.

본 실시예에 따르면, 상기 로봇 위치 측정 시스템은 제1 이동 로봇(100) 및 제2 이동 로봇(200)을 포함한다. 상기 제1 이동 로봇(100)은 초음파를 발신하는 제1 신호 발신부(110)를 포함한다. 상기 제2 이동 로봇(200)은 주변 물체들 각각의 크기, 거리 및 방향을 측정할 수 있는 레이저 센싱부(210) 및 상기 제1 신호 발신부(110)가 발신하는 초음파를 수신할 수 있는 제1 신호 수신부(230)를 포함한다. 상기 제2 이동 로봇(200)은 상기 레이저 센싱부(210)를 이용하여 주변 물체들 각각의 거리 및 방향을 획득할 수 있고, 상기 제1 신호 수신부(230)를 이용하여 상기 제1 이동 로봇(100)의 방향을 획득할 수 있다. 따라서, 상기 제2 이동 로봇(200)은 측정된 주변 물체들 중 상기 제1 이동 로봇(100)과 방향이 동일한 물체를 상기 제1 이동 로봇(100)으로 특정할 수 있다. 따라서, 로봇 위치 측정의 정확도를 향상시킬 수 있다.According to the present embodiment, the robot position measurement system includes a first mobile robot 100 and a second mobile robot 200. The first mobile robot 100 includes a first signal transmitter 110 for transmitting ultrasonic waves. The second mobile robot 200 includes a laser sensing unit 210 capable of measuring the size, distance, and direction of each of the surrounding objects, and a laser control unit 210 for receiving ultrasound transmitted from the first signal transmitting unit 110. [ 1 signal receiving unit 230. The second mobile robot 200 can acquire the distance and the direction of each of the surrounding objects using the laser sensing unit 210 and the first mobile robot 200 100). ≪ / RTI > Accordingly, the second mobile robot 200 can identify an object having the same direction as the first mobile robot 100 among the measured surrounding objects as the first mobile robot 100. Therefore, the accuracy of the robot position measurement can be improved.

100: 제1 이동 로봇 110: 제1 신호 발신부
200: 제2 이동 로봇 210: 레이저 센싱부
230: 제1 신호 수신부100: first mobile robot 110: first signal generator
200: second mobile robot 210: laser sensing unit
230: first signal receiving section

Claims (15)

제1 신호를 발신하는 제1 신호 발신부를 포함하는 제1 이동 로봇; 및
레이저 센서를 이용하여 적어도 하나 이상의 주변 물체들 각각의 거리 및 방향을 측정하는 레이저 센싱부 및 상기 제1 이동 로봇의 상기 제1 발신부로부터 발신된 제1 신호에 기초하여 상기 제1 이동 로봇의 방향을 측정하는 제1 신호 수신부를 포함하며, 상기 제1 이동 로봇의 방향 및 상기 주변 물체들의 거리 및 방향에 기초하여 상기 제1 이동 로봇의 위치를 측정하는 제2 이동 로봇을 포함하는 로봇 위치 측정 시스템.A first mobile robot including a first signal transmitter for transmitting a first signal; And
A laser sensor for measuring a distance and a direction of each of at least one or more peripheral objects using a laser sensor and a laser sensor for detecting a direction of the first mobile robot based on a first signal transmitted from the first transmitter of the first mobile robot And a second mobile robot for measuring a position of the first mobile robot on the basis of a direction of the first mobile robot and a distance and a direction of the surrounding objects, . 제1항에 있어서, 상기 제2 이동 로봇은
상기 주변 물체들 중 상기 제1 이동 로봇과 방향이 동일한 주변 물체를 상기 제1 이동 로봇으로 인식하는 것을 특징으로 하는 로봇 위치 측정 시스템.The robot system according to claim 1, wherein the second mobile robot
And recognizes the peripheral object having the same direction as the first mobile robot among the surrounding objects as the first mobile robot. 제1항에 있어서,
상기 제1 신호 발신부에 의해 발신되는 제1 신호는 초음파를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 위치 측정 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the first signal transmitted by the first signal transmitter includes ultrasonic waves. 제3항에 있어서,
상기 제1 신호 수신부는 상기 제1 신호 발신부에 의해 발신되는 제1 신호를 각각 수신하는 네 개의 초음파 수신 센서를 포함하는 초음파 센서 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 위치 측정 시스템.The method of claim 3,
Wherein the first signal receiving unit includes an ultrasonic sensor array including four ultrasonic receiving sensors for respectively receiving a first signal transmitted by the first signal transmitting unit. 제4항에 있어서,
상기 초음파 센서 어레이는 각각의 상기 초음파 수신 센서가 제1 신호를 수신하는 시간의 차이에 기초하여 상기 제1 이동 로봇의 방향을 측정하는 것을 특징으로 하는 로봇 위치 측정 시스템.5. The method of claim 4,
Wherein the ultrasonic sensor array measures a direction of the first mobile robot on the basis of a difference in time when each of the ultrasonic receiving sensors receives the first signal. 제1항에 있어서,
상기 제1 이동 로봇의 방향이 상기 레이저 센서의 측정 범위 밖에 있는 경우,
상기 제1 이동 로봇의 방향이 상기 레이저 센서의 측정 범위 내에 위치하도록 상기 레이저 센서의 측정 방향을 회전시키는 것을 특징으로 하는 로봇 위치 측정 시스템.The method according to claim 1,
When the direction of the first mobile robot is outside the measurement range of the laser sensor,
And rotates the measurement direction of the laser sensor so that the direction of the first mobile robot is within the measurement range of the laser sensor. 제1항에 있어서, 상기 제1 이동 로봇은
상기 제1 신호 발신부에 의해 발신된 제1 신호를 전 방향으로 반사시키는 원뿔 반사체를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 위치 측정 시스템.The mobile robot according to claim 1, wherein the first mobile robot
And a conical reflector for reflecting the first signal emitted by the first signal transmitter in all directions. 레이저 센서를 이용하여 적어도 하나 이상의 주변 물체들 각각의 크기, 거리 및 방향을 획득하는 단계;
제1 신호 수신부에 의해 수신된 제1 신호에 기초하여 상기 제1 신호를 발신하는 제1 신호 발신체의 방향을 측정하는 단계; 및
상기 제1 신호 발신체의 방향 및 상기 레이저 센서에 의해 측정된 상기 주변 물체들의 크기, 거리 및 방향에 기초하여 제1 이동 로봇의 위치를 검출하는 단계를 포함하는 로봇 위치 측정 방법.Obtaining a size, a distance, and a direction of each of at least one or more peripheral objects using a laser sensor;
Measuring a direction of a first signal emitting body that emits the first signal based on a first signal received by the first signal receiving unit; And
And detecting the position of the first mobile robot based on the direction of the first signal emitting body and the size, distance and direction of the surrounding objects measured by the laser sensor. 제8항에 있어서, 상기 제1 이동 로봇의 위치를 검출하는 단계는
상기 주변 물체들의 방향을 상기 제1 신호 발신체의 방향과 비교하는 단계; 및
상기 주변 물체들 중 상기 제1 신호 발신체와 방향이 동일한 주변 물체를 상기 제1 이동 로봇으로 인식하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 위치 측정 방법.9. The method according to claim 8, wherein the step of detecting the position of the first mobile robot
Comparing a direction of the surrounding objects with a direction of the first signal body; And
And recognizing, by the first mobile robot, a surrounding object having the same direction as the first signal emitting body among the surrounding objects. 제9항에 있어서,
상기 제1 이동 로봇의 위치를 검출하는 단계는
상기 주변 물체들의 크기를 상기 제1 이동 로봇의 크기와 비교하는 단계를 더 포함하고,
상기 제1 이동 로봇으로 인식하는 단계는
상기 주변 물체들 중 상기 제1 이동 로봇과 크기가 동일하며 상기 제1 신호 발신체와 방향이 동일한 주변 물체를 상기 제1 이동 로봇으로 인식하는 것을 특징으로 하는 로봇 위치 측정 방법.10. The method of claim 9,
The step of detecting the position of the first mobile robot
Further comprising the step of comparing the size of the surrounding objects with the size of the first mobile robot,
The step of recognizing by the first mobile robot
And recognizing, as the first mobile robot, a peripheral object having the same size as the first mobile robot among the surrounding objects and having the same direction as the first signal emitting body. 제8항에 있어서, 상기 제1 신호는 초음파를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 위치 측정 방법.9. The method of claim 8, wherein the first signal comprises ultrasonic waves. 제11항에 있어서,
상기 제1 신호 수신부는 상기 제1 신호 발신체에 의해 발신되는 제1 신호를 각각 수신하는 네 개의 초음파 수신 센서를 포함하는 초음파 센서 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 위치 측정 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the first signal receiving unit includes an ultrasonic sensor array including four ultrasonic receiving sensors for respectively receiving a first signal transmitted by the first signal transmitting body. 제12항에 있어서,
상기 초음파 센서 어레이는 각각의 상기 초음파 수신 센서가 제1 신호를 수신하는 시간의 차이에 기초하여 상기 제1 신호 발신체의 방향을 측정하는 것을 특징으로 하는 로봇 위치 측정 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the ultrasonic sensor array measures a direction of the first signal emitting body based on a difference in time when each of the ultrasonic receiving sensors receives the first signal. 제8항에 있어서, 상기 레이저 센서를 이용하여 적어도 하나 이상의 주변 물체들 각각의 크기, 거리 및 방향을 획득하는 단계는
상기 레이저 센서에 의해 측정된 거리 데이터를 획득하는 단계;
상기 거리 데이터에 기초하여 상기 주변 물체들을 라벨링하는 단계; 및
상기 라벨링된 주변 물체들 각각의 크기, 거리 및 방향을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 위치 측정 방법.9. The method of claim 8, wherein obtaining the size, distance, and direction of each of the at least one or more peripheral objects using the laser sensor
Obtaining distance data measured by the laser sensor;
Labeling the surrounding objects based on the distance data; And
And obtaining a size, a distance, and a direction of each of the labeled peripheral objects. 제8항에 있어서,
상기 제1 신호 발신체의 방향이 상기 레이저 센서의 측정 범위 밖에 있는 경우, 상기 제1 신호 발신체의 방향이 상기 레이저 센서의 측정 범위 내에 위치하도록 상기 레이저 센서의 측정 방향을 회전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 위치 측정 방법.9. The method of claim 8,
And rotating the measuring direction of the laser sensor such that the direction of the first signal emitting body is located within the measuring range of the laser sensor when the direction of the first signal emitting body is outside the measuring range of the laser sensor Wherein the robot is located at a predetermined position.
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