KR20160101485A - 이동 음원의 포획을 위한 이동 로봇의 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이동 음원의 포획을 위한 이동 로봇의 제어 방법으로서, 적어도 둘 이상의 센서를 이용하여 제1시각에서의 이동 음원의 위치와 이동 로봇의 위치를 측정하여 위치정보를 획득하는 단계와, 상기 측정된 위치 정보에 칼만 필터를 적용하여 상기 제1시각 이후인 제2시각에서의 상기 이동 음원의 위치를 예측하는 단계와, 상기 예측된 위치에 기초하여 상기 이동 음원의 상기 제2시각 이후의 이동 궤적을 예측하는 단계와, 상기 이동 궤적에 기초한 최적 경로로 상기 이동 로봇이 이동하도록 제어하여 상기 이동 음원을 포획하는 단계를 포함한다.
이에 따라, 바퀴를 사용하는 이동 로봇의 경우에도 정확한 위치를 추정할 수 있어 이동 음원을 효과적으로 포획할 수 있는 효과가 있다.
이에 따라, 바퀴를 사용하는 이동 로봇의 경우에도 정확한 위치를 추정할 수 있어 이동 음원을 효과적으로 포획할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 이동 음원을 이용하여 추정된 위치 정보와 이동 로봇의 위치 정보를 융합하여 이동 음원을 효율적으로 포획할 수 있는 이동 로봇의 제어 방법에 관한 것이다.
과거의 로봇은 주로 산업 현장의 생산 자동화 목적으로 쓰이는 머니퓰레이터의 형태로서 작업공간이 국한되었지만, 최근에는 주행을 하면서 다양한 기능을 하는 지능형 이동로봇의 연구 및 개발이 다양하게 이루어지고 있다.
이러한 이동 로봇은 주행을 하며 주어진 임무를 수행하기 때문에 로봇의 위치측정, 속도 및 가속도, 장애물 인식, 이동 경로 설정 등 여러 가지 사항이 고려될 수 있으며, 이동 로봇에 대한 연구는 주행에 관련된 경로계획, 위치추정, 주행제어로 크게 구분된다. 이 중에서도 이동로봇의 주행 경로계획은 초기위치에서 목표지점까지 최적의 경로를 설계하는데 그 목적이 있다.
종래의 경우, 바퀴를 사용하는 이동 로봇의 위치를 추정하고자 할 때, 두 바퀴의 운동 거리를 비교하면서 거리와 방향을 결정하였으나, 노면의 상태에 따라 바퀴와 노면의 마찰 특성이 달라져 위치를 결정하기 어렵다는 문제점이 존재한다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 바퀴를 사용하는 이동 로봇의 경우에도 정확한 위치를 추정할 수 있어 이동 음원을 효과적으로 포획할 수 있는 이동 로봇의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일면에 따른 이동 음원의 포획을 위한 이동 로봇의 제어 방법은, 적어도 둘 이상의 센서를 이용하여 제1시각에서의 이동 음원의 위치와 이동 로봇의 위치를 측정하여 위치정보를 획득하는 단계와, 상기 측정된 위치 정보에 칼만 필터를 적용하여 상기 제1시각 이후인 제2시각에서의 상기 이동 음원의 위치를 예측하는 단계와, 상기 예측된 위치에 기초하여 상기 이동 음원의 상기 제2시각 이후의 이동 궤적을 예측하는 단계와, 상기 이동 궤적에 기초한 최적 경로로 상기 이동 로봇이 이동하도록 제어하여 상기 이동 음원을 포획하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 바퀴를 사용하는 이동 로봇의 경우에도 정확한 위치를 추정할 수 있어 이동 음원을 효과적으로 포획할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 음원의 포획을 위한 이동 로봇의 제어 방법에 있어서, 이동 음원 시스템과 이동 로봇 시스템의 구성을 나타내는 블록도이고,
도 2는 도 1의 이동 음원을 도시한 측면도이고,
도 3은 도 1의 이동 로봇을 도시한 정면도이다.
도 2는 도 1의 이동 음원을 도시한 측면도이고,
도 3은 도 1의 이동 로봇을 도시한 정면도이다.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하려는 과제, 과제의 해결수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 이동 음원의 포획을 위한 이동 로봇의 제어 방법을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 음원의 포획을 위한 이동 로봇의 제어 방법에 있어서, 이동 음원 시스템과 이동 로봇 시스템의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 2는 도 1의 이동 음원을 도시한 측면도이고, 도 3은 도 1의 이동 로봇을 도시한 정면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 음원의 포획을 위한 이동 로봇의 제어 방법은 이동 음원 시스템과 이동 로봇 시스템에 의해 구현된다.
먼저, 이동 음원 시스템은 상기 이동 음원의 구동 전원을 공급하는 DC모터와, 상기 DC모터를 제어하는 모터 드라이버와, GPIO핀을 통해 10m/s 주기로 음원을 방출하는 스피커와, 상기 스피커에 전력을 공급하는 앰프와, 상기 앰프 및 상기 모터 드라이버를 제어하는 하나의 MCU를 포함하며, 블루투스를 통해 100m/s의 주기로 데이터를 PC로 보내게 된다.
예컨대, 도 2를 참조하면, 상기 이동 음원은 NTRexLAB에서 제작한 NT-Commander-1로 차량형의 4개의 바퀴로 구성되긴 하나, 양쪽의 앞과 뒤의 바퀴는 같은 속도로 움직이게 구성하여 실제로는 2 자유도가 되도록 설정되었다.
또한, 상기 이동 음원의 DC 모터는 디엔지워드사의 RB-35GM으로서, 50:1의 감속비를 가지고 모터를 1회전하게 되면 2600 Pulses가 출력된다.
또한, 상기 이동 음원은 자기식 Encoder를 더 포함하여 모터의 위치 정보를 얻을 수 있다.
또한, 상기 이동 음원의 상기 스피커는 실시간으로 일정한 소리를 방출하도록 하였다. 여기서, 상기 스피커는 롯데전자 사의 LS-705로 최대 30W 크기의 음원을 방출하게 된다.
또한, 상기 스피커에 전력을 공급하는 앰프로는 FunnyKIT 사의 5W 파워앰프(R002)를 사용하였다.
다음으로, 이동 로봇 시스템은 음원 데이터를 처리하기 위한 제1 MCU와, 음원의 위치를 분석하여 이동 로봇을 제어하기 위한 제2 MCU를 포함하며, 상기 제1 MCU와 상기 제2 MCU는 SPI 통신을 이용하여 데이터 처리를 수행하고, 블루투스를 통해 100m/s의 주기로 데이터를 PC로 보내게 된다.
예컨대, 도 3을 참조하면, 상기 이동 로봇은 2 자유도를 가지는 차륜구동 형태의 NTRexLAB 사의 Stella B3을 이용하였다.
또한, 상기 이동 로봇의 두 개의 DC 모터는 Longway motor 사의 36PLG30으로서, 14;1의 감속비를 가지고 모터를 1회전하면 2420 Pulses가 출력된다.
또한, 상기 이동 로봇은 자기식 Encoder를 더 포함하여 모터의 위치 정보를 얻고 이에 따라 제어할 수 있다.
또한, 상기 이동 로봇의 DC 모터를 제어하는 모터 드라이버는 엔티렉스 사의 200W급의 DC 모터 드라이버인 NT-DC20A로서, 정격전류가 7A이고 동작 레벨은 3.3~5V이며 PWM신호를 8~24khz로 출력할 수 있다.
또한, 상기 이동 로봇의 후방에는 한 개의 볼 캐스터를 보조 바퀴로 부착하여 자세를 안정화하였다.
또한, 상기 이동 로봇의 전방에는 에듀티지 사의 ETM-001 콘덴서 마이크로폰 3개를 부착하여 전방 환경에 대한 음원의 위치 정보를 얻을 수 있다. 여기서, 상기 ETM-001은 Omni-directional으로서, 감도는 -23dB이며 최소 50hz에서 최대 18khz까지의 주파수에 대한 응답 반응을 얻을 수 있다.
또한, 상기 이동 로봇은 상기 ETM-001로 들어오는 신호를 검출하기 위하여, 신호를 증폭해주는 장치로서 Velleman 사의 K2372(universal stereo pre-amplifier kit)를 사용하였다. 이때 측정되는 주파수의 범위는 40hz~30khz(-3dB)까지 고려될 수 있으며, 최대 40dB까지 주파수 이득을 조절 가능하다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.
Claims (1)
- 적어도 둘 이상의 센서를 이용하여 제1시각에서의 이동 음원의 위치와 이동 로봇의 위치를 측정하여 위치정보를 획득하는 단계;
상기 측정된 위치 정보에 칼만 필터를 적용하여 상기 제1시각 이후인 제2시각에서의 상기 이동 음원의 위치를 예측하는 단계;
상기 예측된 위치에 기초하여 상기 이동 음원의 상기 제2시각 이후의 이동 궤적을 예측하는 단계; 및
상기 이동 궤적에 기초한 최적 경로로 상기 이동 로봇이 이동하도록 제어하여 상기 이동 음원을 포획하는 단계를 포함하는 이동 음원의 포획을 위한 이동 로봇의 제어 방법.
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| KR1020150024129A KR20160101485A (ko) | 2015-02-17 | 2015-02-17 | 이동 음원의 포획을 위한 이동 로봇의 제어 방법 |
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|---|---|---|---|---|
| CN109644303A (zh) * | 2016-08-29 | 2019-04-16 | Groove X 株式会社 | 识别声源方向的行为自主型机器人 |
| KR20220065226A (ko) | 2020-11-13 | 2022-05-20 | 주식회사 플라잎 | 로봇의 엔드 이펙터의 최적 경로를 도출하는 장치 및 방법 |
Citations (1)
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