KR20200053959A - A method of detecting a ground contact point of a robot comprising a plurality of wheels - Google Patents

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KR20200053959A
KR20200053959A KR1020180137512A KR20180137512A KR20200053959A KR 20200053959 A KR20200053959 A KR 20200053959A KR 1020180137512 A KR1020180137512 A KR 1020180137512A KR 20180137512 A KR20180137512 A KR 20180137512A KR 20200053959 A KR20200053959 A KR 20200053959A
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Abstract

The present invention relates to a ground contact point detection apparatus for a robot having a plurality of wheels. In a method of measuring a ground contact point of the robot having the plurality of wheels, comprised are the following steps of: receiving distance data from a distance measuring sensor installed on one side of the body of the robot in which the wheels are in contact with the ground while the wheels are in contact with the ground, and thereby determining reference contact points of the initial wheels, respectively; collecting the distance data observed from each distance measuring sensor while the robot is moving; determining whether the wheel is floating on the ground from the collected distance data from the ground; and excluding the reference contact point of the wheel from zero moment point (ZMP) calculation if the wheel is off the ground.

Description

복수개의 바퀴를 구비한 로봇의 지면 접촉점 검출 방법{A method of detecting a ground contact point of a robot comprising a plurality of wheels}A method of detecting a ground contact point of a robot comprising a plurality of wheels}

본 발명은 복수개의 바퀴로 구성된 로봇의 지면 접촉점 검출 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 로봇의 주행 시 발생하는 흔들림으로 인한 안정성 정도를 측정하기 위한 지면 접촉점을 검출하는 복수개의 바퀴로 구성된 로봇의 지면 접촉점 검출 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of detecting a ground contact point of a robot composed of a plurality of wheels, and more specifically, a ground of a robot composed of a plurality of wheels that detects a ground contact point for measuring the degree of stability due to shaking occurring when the robot is running. It relates to a contact point detection method.

일반적으로, 로봇은 산업현장에서 단순 작업을 반복적으로 수행하는 형태의 산업용 로봇이 주를 이루었으나, 근래에 인공지능, 소프트웨어, 통신, 센서, 엑추에이터와 같은 핵심 요소기술들의 혁신에 따라 인간과 매우 밀접한 환경에서 사용되는 제품들이 등장하고 있다. In general, robots are mainly industrial robots that perform simple tasks repeatedly in the industrial field, but in recent years, they have become very close to humans due to innovations in key element technologies such as artificial intelligence, software, communication, sensors, and actuators. Products used in the environment are emerging.

이러한 상황에서, 향후 급속히 증가할 것으로 예측되는 인간과 공존하는 지능형 로봇들은 기본적으로 센서에 기반한 자율적 판단에 따른 전기적·기계적 동작 메커니즘으로 인간과 공존하는 환경에서 매우 다양한 위험성을 내포하고 있으며, 이러한 안전 이슈들은 소비자들로 하여금 로봇의 보급·확산에 부정적 요인으로 작용할 가능성이 높다.In this situation, intelligent robots that coexist with humans that are predicted to increase rapidly in the future are basically electrical and mechanical operation mechanisms based on autonomous judgment based on sensors, and present a wide variety of risks in an environment that coexists with humans. It is highly likely that consumers will act as a negative factor in the spread and diffusion of robots.

이러한 점을 고려하여 국제표준화기구 ISO의 기술위원회 ISO TC299(Robotics)에서는 인간 생활에 가장 밀접하게 활용되는 세 가지 유형의 로봇(이동형 도우미로봇, 탑승형 로봇, 신체보조로봇)을 개인지원로봇으로 정의하고 `14년 국제안전규격 ISO 13482(개인지원로봇의 안전요구사항)를 제정하여 공표하였다.In consideration of this, the ISO TC299 (Robotics), the technical committee of the International Organization for Standardization, defines the three types of robots (mobile helper robots, riding robots, and body assist robots) that are most closely used in human life as personal support robots. And published the international safety standard ISO 13482 (Safety Requirements for Personal Support Robots) in 2014.

그러나 상기 표준에서는 전기적/전자적/SW/HW적인 안전성에 관한 가이드라인만 제안하고 있으며, 안전한 로봇을 개발하기 위한 구체적인 방법에 대해서는 제시하고 있지 않다. However, the above standard only proposes guidelines for electrical / electronic / SW / HW safety, and does not suggest specific methods for developing safe robots.

특히, 이동형 도우미나 탑승형 도우미 로봇은 주행 환경에 푹 들어간 홈이나 문턱과 같이 단차가 있는 장애물을 극복할 때 흔들임이 발생하는데 이로 인한 로봇의 안전성 평가에 대한 기준은 제시되고 있지 않다. Particularly, when a mobile helper or a boarding helper robot overcomes a stepped obstacle such as a groove or a threshold recessed in the driving environment, shaking occurs, and thus, a criterion for evaluating the safety of the robot is not proposed.

종래 흔들림에 대한 안전 판단 기준은 로봇의 바퀴 중심과 바퀴 중심들이 연결된 가상의 선, 즉 전복이 일어날 수 있는 tip-over 라인에 가해지는 물리량에 대한 측정을 통하여 안전성 기준을 제시하고 있다. The safety standard for shaking in the related art proposes a safety standard through measurement of a physical amount applied to a virtual line connected to the wheel center of the robot and the wheel center, that is, a tip-over line in which an overturn can occur.

이러한 물리량은 크게 바퀴들이 지면에 점촉된 점들로 구성된 다각형(SP : support polygon)내에 ZMP(Zero Moment Point)의 존재 여부나 각 축에 가해지는 힘의 방향과 tip-over 라인 간의 각도의 비율을 측정하는 geometric stability measure 방식, tip-over 축에 축적된 에너지의 양에 기반한 energy-based stability measure 방식, 그리고 지면의 마찰력 분포를 이용한 contact-force stability measure로 나누어 제시되고 있다. This physical quantity measures the ratio of the angle between the direction of force applied to each axis and the tip-over line or the presence of a ZMP (Zero Moment Point) in a polygon (SP: support polygon) composed of points where the wheels are in contact with the ground. The geometric stability measure method, the energy-based stability measure method based on the amount of energy accumulated in the tip-over axis, and the contact-force stability measure using the frictional force distribution on the ground are presented.

이중, 두 번째와 세 번째 종래 방식은 각 축과 지면과 이루는 각도와 각각의 에너지를 측정하는 정밀한 방식이 필요하기 때문에 저가의 센서를 사용하는 실내 서비스 로봇에서는 적합한 방식이라 할 수 없다. Among them, the second and third conventional methods are not suitable methods for indoor service robots using low-cost sensors because they require precise methods of measuring the angle and energy of each axis and the ground.

그리고 SP는 여러 개의 접촉점 중 가장 외각에 접촉한 점들로 구성되는 폐곡선으로 기존의 논문은 접촉점을 이미 알고 있고, 시간에 따라 변경되지 않음을 가정으로 팔이 달린 로봇을 움직일 때 변경되는 ZMP가 SP 내에 존재하면 "로봇의 움직임은 안전하다"라는 기준을 제시하고 있다. And SP is a closed curve composed of points that touch the outermost point among several contact points. In the previous paper, assuming that the contact point is known and does not change with time, the ZMP that changes when moving the armed robot is within the SP. If present, it provides a criterion for "the robot's movement is safe."

즉, 모션 안전성 지표에 대한 실증을 위하여 불변의 SP를 가정하고 있기 때문에 실제 환경에서 움직이는 서비스 로봇이 갭이나 홈과 같은 단차를 지날 때 일부 바퀴가 뜨는 현상으로 인하여 SP가 동적으로 변경되는 상황을 고려하기 위한 접촉점 결정 방법을 제시하고 있는 않다.That is, since the constant SP is assumed for the demonstration of the motion safety indicator, consider the situation in which the SP is dynamically changed due to the phenomenon that some wheels float when a service robot moving in a real environment passes a step such as a gap or groove. There is no suggestion of a method for determining the contact point to do.

본 발명은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 여러 개의 바퀴로 구성된 로봇을 대상으로 주행 중 흔들임으로 인하여 발행하는 모션 안전성 정도를 측정하기 위하여 필요한 접촉점들을 구하는 복수개의 바퀴를 구비한 로봇의 지면 접촉점 검출 장치을 제공하는 것이다. The present invention has been devised to solve the conventional problems, and the ground contact point of the robot having a plurality of wheels for obtaining the contact points necessary to measure the degree of motion safety issued due to the shaking during driving for a robot composed of several wheels It is to provide a detection device.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 바퀴를 구비한 로봇의 지면 접촉점 검출 방법에 따르면, 복수개의 바퀴를 구비한 로봇의 지면 접촉점 측정 방법에 있어서, 바퀴들이 지면에 접촉된 상태에서 바퀴가 위치한 로봇의 몸체 일측에 설치된 거리 측정 센서로부터 지면과의 거리 데이터를 수신하고, 이를 통해 초기 바퀴들의 기준 접촉점을 각각 결정하는 단계; 로봇이 이동 중, 각 거리 측정 센서로부터 관측된 거리 데이터를 수집하는 단계; 수집된 지면과의 거리 데이터로부터 바퀴가 지면에서 뜬 상태인지를 판단하는 단계; 및 상기 바퀴가 지면에서 뜬 상태이면, 해당 바퀴의 기준 접촉점을 인덱스 계산에서 제외시키는 단계;를 포함한다. According to a method of detecting a ground contact point of a robot having a plurality of wheels according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, in a method of measuring a ground contact point of a robot having a plurality of wheels, wheels are in contact with the ground Receiving distance data from the distance measuring sensor installed on one side of the body of the robot in which the wheel is located, and determining the reference contact points of the initial wheels through the distance data; While the robot is moving, collecting distance data observed from each distance measuring sensor; Determining whether the wheel is floating on the ground from the collected distance data from the ground; And excluding the reference contact point of the corresponding wheel from index calculation when the wheel is lifted off the ground.

상기 초기 바퀴들의 기준 접촉점을 각각 결정하는 단계는, 로봇이 평지에 놓은 상태에서, 상기 거리 측정 센서로부터 각 바퀴에 대한 지면과의 제 1 거리 데이터(Intial_dis)를 수신하는 단계; 수신된 각 바퀴에 대한 지면과의 제 1 거리 데이터를 초기 접촉점으로 저장하는 단계; 상기 거리 측정 센서로부터 평지에서 지면에 붙어있지 않은 바퀴를 지면에 닿도록 한 상태에서, 각 바퀴들의 지면과의 제 2 거리 데이터(Ground_dis)를 수신하는 단계; 제 2 거리 데이터가 제 1 거리 데이터보다 같거나 큰지를 판단하는 단계; 및 상기 판단 단계에서, 제 2 거리 데이터가 제 1 거리 데이터보다 크거나 같으면, 상기 제 2 거리 데이터를 통해 획득되는 지점을 바퀴의 기준 접촉점으로 결정하는 단계;를 포함한다. The step of determining the reference contact points of the initial wheels may include: receiving first distance data (Intial_dis) with the ground for each wheel from the distance measuring sensor while the robot is placed on a flat surface; Storing the first distance data to the ground for each wheel received as an initial contact point; Receiving second distance data (Ground_dis) from the distance measuring sensor with respect to the ground of each wheel in a state in which a wheel not attached to the ground touches the ground on a flat surface; Determining whether the second distance data is greater than or equal to the first distance data; And in the determining step, if the second distance data is greater than or equal to the first distance data, determining a point obtained through the second distance data as a reference contact point of the wheel.

한편, 상기 판단 단계에서, 제 2 거리 데이터가 제 1 거리 데이터 보다 작으면, 상기 제 1 거리 데이터를 통해 획득되는 지점을 바퀴의 기준 접촉점으로 결정하는 단계;를 포함한다. On the other hand, in the determining step, if the second distance data is smaller than the first distance data, determining a point obtained through the first distance data as a reference contact point of the wheel.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 초기 바퀴들의 기준 접촉점을 각각 결정하는 단계는, 하나의 바퀴에 두 개 이상의 거리 측정 센서로부터 이동 중 관측된 각각 거리 데이터를 수신하는 단계; 상기 수신된 바퀴의 관측된 거리 데이터가 상기 바퀴의 기준 접촉점으로 결정된 거리 데이터 보다 크면, 해당 바퀴가 지면에서 떠있는 이상 상태로 판단한다.According to another embodiment of the present invention, the step of determining the reference contact points of the initial wheels may include: receiving distance data observed while moving from two or more distance measuring sensors on one wheel; If the observed distance data of the received wheel is greater than the distance data determined as the reference contact point of the wheel, it is determined that the wheel is in an abnormal state floating on the ground.

본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 바퀴를 구비한 로봇의 지면 접촉점 검출 장치은 복수개의 바퀴를 구비한 로봇의 지면 접촉점 측정 장치에 있어서, 바퀴가 위치한 로봇의 몸체 일측에 설치되어, 지면과의 거리를 측정하고 측정된 거리 데이터를 전송하는 거리 측정센서들; 바퀴가 지면에 접촉된 상태에서 측정된 거리 데이터를 통해 초기 바퀴들의 기준 접촉점을 각각 결정하는 접촉점 설정부; 이동 중 거리 측정 센서로부터 관측된 거리 데이터와 기준 접촉점을 비교하여 바퀴가 지면에서 뜬 상태인지를 판단하는 이상 판단부; 및 상기 바퀴가 지면에서 뜬 상태이면, 해당 바퀴의 기준 접촉점을 인덱스 계산에서 제외시키는 안전성 측정부;를 포함한다. A ground contact point detection device for a robot having a plurality of wheels according to an embodiment of the present invention is a ground contact point measurement device for a robot having a plurality of wheels, which is installed on one side of the body of the robot on which the wheel is located, and the distance from the ground Distance measuring sensors for measuring and transmitting the measured distance data; A contact point setting unit for determining reference contact points of the initial wheels through distance data measured while the wheel is in contact with the ground; An abnormality determination unit that compares the distance data observed from the distance measuring sensor with the reference contact point to determine whether the wheel is floating on the ground; And a safety measurement unit excluding a reference contact point of the corresponding wheel from index calculation when the wheel is lifted off the ground.

상기 접촉점 설정부는, 로봇이 평지에 놓은 상태에서, 상기 거리 측정 센서로부터 각 바퀴에 대한 지면과의 제 1` 거리 데이터(Intial_dis)를 수신하고, 상기 거리 측정 센서로부터 평지에서 지면에 붙어있지 않은 바퀴를 지면에 닿도록 한 상태에서, 각 바퀴들의 지면과의 제 2 거리 데이터(Ground_dis)를 수신한 후, 제 2 거리 데이터가 제 1 거리 데이터보다 같거나 큰지를 판단하여 제 2 거리 데이터가 제 1 거리 데이터보다 크거나 같으면, 상기 제 2 거리 데이터를 통해 획득되는 지점을 바퀴의 기준 접촉점으로 결정한다. The contact point setting unit receives the first `distance data (Intial_dis) of the ground for each wheel from the distance measuring sensor while the robot is placed on the flat surface, and the wheel not attached to the ground on the flat surface from the distance measuring sensor After receiving the second distance data (Ground_dis) with the ground of each wheel in a state in which the contact with the ground, the second distance data is determined by determining whether the second distance data is equal to or greater than the first distance data. If it is greater than or equal to the distance data, a point obtained through the second distance data is determined as a reference contact point of the wheel.

한편, 상기 접촉점 설정부는, 제 2 거리 데이터가 제 1 거리 데이터 보다 작으면, 상기 제 1 거리 데이터를 통해 획득되는 지점을 바퀴의 기준 접촉점으로 결정한다. Meanwhile, when the second distance data is smaller than the first distance data, the contact point setting unit determines a point obtained through the first distance data as a reference contact point of the wheel.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 접촉점 설정부는, 하나의 바퀴에 두 개 이상의 거리 측정 센서로부터 이동 중 관측된 각각 거리 데이터를 수신하고, 상기 수신된 바퀴의 관측된 거리 데이터가 상기 바퀴의 기준 접촉점으로 결정된 거리 데이터 보다 크면, 해당 바퀴가 지면에서 떠있는 상태로 판단한다. According to another embodiment of the present invention, the contact point setting unit receives distance data observed while moving from two or more distance measuring sensors on one wheel, and the observed distance data of the received wheel is a reference contact point of the wheel. If it is larger than the distance data determined by, it is determined that the corresponding wheel is floating on the ground.

본 실시예에 따르면, 안전성 측정부가 지면에서 뜬 바퀴를 실시간으로 제외시킴으로써, 저가의 거리 센서를 이용하여 주행 중 로봇의 모션 안정성을 분석할 수 있는 효과가 있다.According to the present embodiment, the safety measurement unit excludes the wheel floating on the ground in real time, and thus has the effect of analyzing the motion stability of the robot while driving using a low-cost distance sensor.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 바퀴를 구비한 로봇의 지면 접촉점 검출 장치의 구성 블록을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 바퀴를 구비한 로봇의 지면 접촉점 검출 장치의 일 예를 설명하기 위한 참고도.
도 3 내지 도 5는 도 2의 접촉점 설정부가 각 바퀴의 접촉점을 설정하는 과정을 설명하기 위한 참고도.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수개의 바퀴를 구비한 로봇의 지면 접촉점 검출 장치의 동작 과정을 설명하기 위한 참고도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 바퀴를 구비한 로봇의 지면 접촉점 검출 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 11은 도 10의 초기 바퀴들의 기준 접촉점을 각각 결정하는 단계(S200)를 설명하기 위한 순서도이다.
1 is a view for explaining a configuration block of the ground contact point detection device of a robot having a plurality of wheels according to an embodiment of the present invention.
2 is a reference diagram for explaining an example of a ground contact point detection device of a robot having a plurality of wheels according to an embodiment of the present invention.
3 to 5 are reference diagrams for explaining the process of the contact point setting unit of FIG. 2 to set the contact point of each wheel.
6 to 9 are reference drawings for explaining the operation process of the ground contact point detection device of a robot having a plurality of wheels according to another embodiment of the present invention.
10 is a flow chart for explaining a method of detecting a ground contact point of a robot having a plurality of wheels according to an embodiment of the present invention.
11 is a flow chart for explaining the step (S200) of determining the reference contact points of the initial wheels of FIG. 10, respectively.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be clarified with reference to embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims. Meanwhile, the terms used in the present specification are for explaining the embodiments and are not intended to limit the present invention. In the present specification, the singular form also includes the plural form unless otherwise specified in the phrase. As used herein, "comprises" and / or "comprising" refers to the components, steps, operations and / or elements mentioned above, the presence of one or more other components, steps, operations and / or elements. Or do not exclude additions.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 바퀴를 구비한 로봇의 지면 접촉점 검출 장치의 구성 블록을 설명하기 위한 도면이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a view for explaining a configuration block of the ground contact point detection device of a robot having a plurality of wheels according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 바퀴를 구비한 로봇의 지면 접촉점 검출 장치는 복수개의 바퀴(11)를 구비한 로봇(10)에 구비되는 것으로, 복수의 거리 측정센서(100), 접촉점 설정부(200), 이상 판단부(300) 및 안전성 측정부(400)를 포함한다.As shown in FIG. 1, a ground contact point detecting device of a robot having a plurality of wheels according to an embodiment of the present invention is provided in a robot 10 having a plurality of wheels 11 and a plurality of distances It includes a measurement sensor 100, a contact point setting unit 200, an abnormality determination unit 300 and a safety measurement unit 400.

거리 측정센서(100)는 바퀴(11)가 위치한 로봇(10) 몸체의 일측에 각각 설치되고, 지면과의 거리를 측정한 거리 데이터를 접촉점 설정부(200)와 이상 판단부(300)에 전송하는 역할을 한다. 본 실시예에서의 거리 측정센서(100)는 바퀴(11)가 위치한 로봇(10) 몸체의 일측에 지면까지의 거리를 측정하도록 구비되는 것이 바람직하다. The distance measurement sensor 100 is respectively installed on one side of the body of the robot 10 where the wheel 11 is located, and transmits distance data measuring the distance to the ground to the contact point setting unit 200 and the abnormality determination unit 300 Plays a role. The distance measurement sensor 100 in this embodiment is preferably provided to measure the distance to the ground on one side of the robot 10 body where the wheel 11 is located.

그리고 접촉점 설정부(200)는 바퀴(11)가 지면에 접촉된 상태에서 측정된 거리 데이터를 통해 초기 바퀴(11)들의 기준 접촉점을 각각 결정하는 역할을 한다.In addition, the contact point setting unit 200 serves to determine the reference contact points of the initial wheels 11 through distance data measured while the wheel 11 is in contact with the ground.

또한, 이상 판단부(300)는 이동 중 거리 측정센서(100)로부터 관측된 거리 데이터와 기준 접촉점을 비교하여 바퀴(11)가 지면에서 뜬 상태인지를 판단하는 역할을 한다.In addition, the abnormality determining unit 300 serves to determine whether the wheel 11 is floating on the ground by comparing the distance data observed from the distance measuring sensor 100 with the reference contact point during movement.

그리고 안전성 측정부(400)는 상기 바퀴가 지면에서 뜬 상태이면, 해당 바퀴의 기준 접촉점을 ZMP(Zero Moment Point) 계산에서 제외시킨 후 로봇의 모션 안정성을 분석한다. In addition, when the wheel is lifted off the ground, the safety measurement unit 400 analyzes the motion stability of the robot after excluding the reference contact point of the wheel from ZMP (Zero Moment Point) calculation.

본 실시예에 따르면, 안전성 측정부가 지면에서 뜬 바퀴를 실시간으로 제외시킴으로써 저가의 거리 센서를 이용하여 주행 중 로봇의 모션 안정성을 분석할 수 있는 효과가 있다.According to this embodiment, the safety measurement unit has the effect of analyzing the motion stability of the robot while driving using a low-cost distance sensor by excluding the wheel floating on the ground in real time.

이하, 하기에서는 도 1의 접촉점 설정부에 대한 동작 과정에 대하여 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명하되, 로봇(10)에 5개의 바퀴(11)가 설치된 것을 일 예로 설명한다. Hereinafter, the operation process for the contact point setting unit of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2 to 5, but it will be described as an example in which five wheels 11 are installed on the robot 10.

먼저, 접촉점 설정부(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 5개의 바퀴(11) 중 로봇(10)을 평지에 놓은 상태에서, 거리 측정 센서로부터 각 바퀴(11)에 대한 지면과의 제 1 거리 데이터(Intial_dis)를 수신한다. 이때 로봇(10)의 바퀴는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 지면과 접촉된 바퀴(11-1)들과 지면에서 떨어져 있는 바퀴(11-2)로 이루어질 수 있다. First, as shown in FIG. 2, the contact point setting unit 200 removes the ground for each wheel 11 from the distance measurement sensor in a state where the robot 10 of the five wheels 11 is placed on a flat surface. 1 Receives distance data (Intial_dis). At this time, the wheels of the robot 10 may be made of wheels 11-1 contacting the ground and wheels 11-2 away from the ground, as shown in FIGS. 3 and 4.

만약, 로봇(10)을 평지에 놓은 상태에서, 바닥에 접촉되지 않는 바퀴(11-2)가 존재할 경우, 접촉점 설정부(200)는 도 5에 도시된 바와 같이, 거리 측정 센서로부터 평지에서 지면에 붙어있지 않은 바퀴(11-2)를 지면에 닿도록 한 상태에서, 각 바퀴들의 지면과의 제 2 거리 데이터(Ground_dis)를 수신한다. If the robot 10 is placed on a flat surface, and there is a wheel 11-2 that is not in contact with the floor, the contact point setting unit 200 is ground on the flat surface from the distance measuring sensor, as shown in FIG. While the wheel 11-2 not attached to the ground is brought into contact with the ground, the second distance data (Ground_dis) from the ground of each wheel is received.

한편, 모든 바퀴가 지면에 접촉되어 있을 경우, 지면에 붙어있지 않은 바퀴를 지면에 닿도록 한 상태에서 제 2 거리 데이터를 수신하는 작업을 하지 않고, 제 1 거리 데이터를 바퀴의 기준 접촉점으로 결정한다. On the other hand, if all the wheels are in contact with the ground, the first distance data is determined as the reference contact point of the wheel without performing the operation of receiving the second distance data in a state where the wheels not attached to the ground are brought into contact with the ground. .

이후, 접촉점 설정부(200)는 제 2 거리 데이터가 제 1 거리 데이터보다 같거나 큰지를 판단한다. Thereafter, the contact point setting unit 200 determines whether the second distance data is equal to or greater than the first distance data.

만약, 제 2 거리 데이터가 제 1 거리 데이터보다 크거나 같으면, 접촉점 설정부(200)는 제 2 거리 데이터를 통해 획득되는 지점을 바퀴의 기준 접촉점으로 결정한다. If the second distance data is greater than or equal to the first distance data, the contact point setting unit 200 determines a point obtained through the second distance data as a reference contact point of the wheel.

반면에 제 2 거리 데이터가 제 1 거리 데이터 보다 작으면, 상기 접촉점 설정부(200)는 제 2 거리 데이터를 통해 획득되는 지점을 바퀴의 기준 접촉점으로 결정한다. On the other hand, when the second distance data is smaller than the first distance data, the contact point setting unit 200 determines a point obtained through the second distance data as a reference contact point of the wheel.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 6 또는 도 7에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서와 달리 바퀴(11)가 위치한 로봇(10)의 몸체에 구비되는 센서(110)가 적어도 두 개 이상 구비된다. According to another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6 or 7, unlike in one embodiment, at least two or more sensors 110 provided on the body of the robot 10 on which the wheel 11 is located It is provided.

따라서, 접촉점 설정부(200)는 하나의 바퀴(11)에 두 개 이상의 거리 측정 센서(110)들로부터 이동 중 관측된 각각 거리 데이터(o1, o2)를 수신하고, 상기 수신된 바퀴(11)의 관측된 거리 데이터(o1, o2)가 상기 바퀴(11)의 접촉점으로 결정된 기준 접촉점(g1, g2) 보다 크면, 해당 바퀴(11)가 지면에서 떠있는 상태로 판단한다. Accordingly, the contact point setting unit 200 receives the distance data (o1, o2) observed while moving from two or more distance measuring sensors 110 on one wheel 11, and the received wheel 11 If the observed distance data (o1, o2) of is greater than the reference contact point (g1, g2) determined as the contact point of the wheel 11, it is determined that the corresponding wheel 11 is floating on the ground.

다만, 도 8에 도시된 바와 같이, 로봇(10)이 기울어져 일측 거리 측정 센서(110)를 통해 관측된 거리 데이터(o1)가 기 결정된 거리 데이터(g1)보다 작고, 타측 거리 측정 센서(110)를 통해 측정된 거리 데이터(o2)가 기 결정된 거리 데이터(g2)보다 큰 경우, 바퀴(11)가 지면에 접촉되었다고 판단한다. However, as shown in FIG. 8, the robot 10 is inclined, and the distance data o1 observed through the one-side distance measurement sensor 110 is smaller than the predetermined distance data g1, and the other-side distance measurement sensor 110 If the distance data (o2) measured through) is greater than the predetermined distance data (g2), it is determined that the wheel 11 is in contact with the ground.

그리고 도 9에 도시된 바와 같이, 일측 거리 측정 센서(110)를 통해 측정된 거리 데이터(o1)와 타측 거리 측정 센서(110)를 통해 측정된 거리 데이터(o2)가 모두 기 결정된 기준 접촉점(g1, g2)보다 크면, 바퀴(11)가 지면에 비접촉되었다고 판단한다. And, as shown in Figure 9, the distance data (o1) measured through the distance measurement sensor 110 on one side and the distance data (o2) measured on the other distance measurement sensor 110 are both the predetermined reference contact point (g1) , g2), it is determined that the wheel 11 is not in contact with the ground.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 바퀴를 구비한 로봇의 지면 접촉점 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 10 is a flowchart illustrating a method for detecting a ground contact point of a robot having a plurality of wheels according to an embodiment of the present invention.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 바퀴를 구비한 로봇의 지면 접촉점 검출 방법은 복수개의 바퀴를 구비한 로봇의 지면 접촉점 측정 장치에 의해 수행되는 것이 바람직하다.As illustrated in FIG. 10, the method for detecting the ground contact point of the robot having a plurality of wheels according to an embodiment of the present invention is preferably performed by the apparatus for measuring the ground contact point of the robot having a plurality of wheels.

먼저, 지면에 접촉된 상태에서 바퀴가 위치한 로봇의 몸체 일측에 설치된 거리 측정 센서(100)로부터 지면과의 거리 데이터를 수신한다(S100).First, in contact with the ground, the distance data from the distance measuring sensor 100 installed on one side of the body of the robot on which the wheel is located is received (S100).

이어서, 초기 바퀴들의 기준 접촉점을 각각 결정한다(S200). Subsequently, reference contact points of the initial wheels are respectively determined (S200).

이후, 로봇이 이동 중, 각 거리 측정 센서(100)로부터 관측된 거리 데이터를 수집한다(S300). Thereafter, while the robot is moving, the distance data observed from each distance measurement sensor 100 is collected (S300).

이어서, 수집된 지면과의 거리 데이터로부터 바퀴가 지면에서 뜬 상태인지를 판단한다(S400). Subsequently, it is determined whether the wheel is floating on the ground from the collected distance data from the ground (S400).

이후, 상기 바퀴가 지면에서 뜬 상태이면, 해당 바퀴의 기준 접촉점을 ZMP(Zero Moment Point) 계산에서 제외시킨다(S500). Thereafter, when the wheel is lifted off the ground, the reference point of contact of the wheel is excluded from ZMP (Zero Moment Point) calculation (S500).

이에, 안전성 측정부(400)는 바퀴가 지면에서 뜬 상태이면, 해당 바퀴의 기준 접촉점을 ZMP(Zero Moment Point) 계산에서 제외시킴으로써, 로봇의 모션 안정성을 분석할 수 있다. 이와 같이, 안전성 측정부(400)는 지면에서 뜬 바퀴를 실시간으로 제외시킴으로써, 저가의 거리 센서를 이용하여 주행 중 로봇의 모션 안정성을 분석할 수 있는 효과가 있다. Accordingly, the safety measurement unit 400 may analyze the motion stability of the robot by excluding the reference contact point of the corresponding wheel from the ZMP (Zero Moment Point) calculation when the wheel is off the ground. As described above, the safety measurement unit 400 has an effect of analyzing the motion stability of the robot during driving by using a low-cost distance sensor by excluding the wheel floating on the ground in real time.

이하, 하기에서는 도 11의 초기 바퀴들의 기준 접촉점을 각각 결정하는 단계(S200)에 대하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the step (S200) of determining the reference contact points of the initial wheels of FIG. 11 will be described in detail.

먼저, 로봇이 평지에 놓은 상태에서, 상기 거리 측정 센서로부터 각 바퀴에 대한 지면과의 제 1 거리 데이터(Intial_dis)를 수신한다(S210). First, in a state where the robot is placed on a flat surface, first distance data (Intial_dis) with respect to the ground for each wheel is received from the distance measurement sensor (S210).

이어서, 수신된 각 바퀴에 대한 지면과의 제 1 거리 데이터를 초기 접촉점으로 저장한다(S220). Subsequently, the first distance data to the ground for each wheel received is stored as an initial contact point (S220).

그리고 상기 거리 측정 센서로부터 평지에서 지면에 붙어있지 않은 바퀴를 지면에 닿도록 한 상태에서, 각 바퀴들의 지면과의 제 2 거리 데이터(Ground_dis)를 수신한다(S230). In addition, the second distance data (Ground_dis) of the wheels of the respective wheels is received from the distance measuring sensor in a state in which the wheels that are not attached to the ground touch the ground from the flat surface (S230).

이후, 제 2 거리 데이터가 제 1 거리 데이터보다 같거나 큰지를 판단한다(S240). Thereafter, it is determined whether the second distance data is equal to or greater than the first distance data (S240).

만약, 상기 판단 단계(S240)에서, 제 2 거리 데이터가 제 1 거리 데이터보다 크거나 같으면(YES), 상기 제 2 거리 데이터를 통해 획득되는 지점을 바퀴의 기준 접촉점으로 결정한다(S250). If, in the determination step S240, the second distance data is greater than or equal to the first distance data (YES), a point obtained through the second distance data is determined as a reference contact point of the wheel (S250).

한편, 상기 판단 단계(S240)에서, 제 2 거리 데이터가 제 1 거리 데이터 보다 작으면(NO), 상기 제 1 거리 데이터를 통해 획득되는 지점을 바퀴의 기준 접촉점으로 결정한다(S260). On the other hand, in the determination step (S240), if the second distance data is smaller than the first distance data (NO), the point obtained through the first distance data is determined as a reference contact point of the wheel (S260).

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 6 또는 도 7에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서와 달리 바퀴(11)가 위치한 로봇(10)의 몸체에 구비되는 센서(110)가 적어도 두 개 이상 구비된다. According to another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6 or 7, unlike in one embodiment, at least two or more sensors 110 provided on the body of the robot 10 on which the wheel 11 is located It is provided.

따라서, 접촉점 설정부(200)는 하나의 바퀴(11)에 두 개 이상의 거리 측정 센서(110)들로부터 이동 중 관측된 각각 거리 데이터(o1, o2)를 수신하고, 상기 수신된 바퀴(11)의 관측된 거리 데이터(o1, o2)가 상기 바퀴(11)의 접촉점으로 결정된 기준 접촉점(g1, g2) 보다 크면, 해당 바퀴(11)가 지면에서 떠있는 상태로 판단한다. Accordingly, the contact point setting unit 200 receives the distance data (o1, o2) observed while moving from two or more distance measuring sensors 110 on one wheel 11, and the received wheel 11 If the observed distance data (o1, o2) of is greater than the reference contact point (g1, g2) determined as the contact point of the wheel 11, it is determined that the corresponding wheel 11 is floating on the ground.

다만, 도 8에 도시된 바와 같이, 로봇(10)이 기울어져 일측 거리 측정 센서(110)를 통해 관측된 거리 데이터(o1)가 기 결정된 거리 데이터(g1)보다 작고, 타측 거리 측정 센서(110)를 통해 측정된 거리 데이터(o2)가 기 결정된 거리 데이터(g2)보다 큰 경우, 바퀴(11)가 지면에 접촉되었다고 판단한다. However, as shown in FIG. 8, the robot 10 is tilted so that the distance data o1 observed through the one-side distance measurement sensor 110 is smaller than the predetermined distance data g1, and the other-side distance measurement sensor 110 If the distance data (o2) measured through) is greater than the predetermined distance data (g2), it is determined that the wheel 11 is in contact with the ground.

그리고 도 9에 도시된 바와 같이, 일측 거리 측정 센서(110)를 통해 측정된 거리 데이터(o1)와 타측 거리 측정 센서(110)를 통해 측정된 거리 데이터(o2)가 모두 기 결정된 기준 접촉점(g1, g2)보다 크면, 바퀴(11)가 지면에 비접촉되었다고 판단한다. And, as shown in Figure 9, the distance data (o1) measured through the distance measurement sensor 110 on one side and the distance data (o2) measured on the other distance measurement sensor 110 are both the predetermined reference contact point (g1) , g2), it is determined that the wheel 11 is not in contact with the ground.

이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니 되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.The configuration of the present invention has been described in detail with reference to the accompanying drawings, but this is only an example, and those skilled in the art to which the present invention pertains have various modifications and changes within the scope of the technical spirit of the present invention. Of course this is possible. Therefore, the protection scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments and should be defined by the following claims.

10 : 로봇 11 : 바퀴
100 : 복수의 거리 측정센서 200 : 접촉점 설정부
300 : 이상 판단부 400 : 안전성 측정부
10: robot 11: wheel
100: a plurality of distance measuring sensors 200: contact point setting unit
300: abnormality determination unit 400: safety measurement unit

Claims (1)

복수개의 바퀴를 구비한 로봇의 지면 접촉점 측정 방법에 있어서,
바퀴들이 지면에 접촉된 상태에서 바퀴가 위치한 로봇의 몸체 일측에 설치된 거리 측정 센서로부터 지면과의 거리 데이터를 수신하고, 이를 통해 초기 바퀴들의 기준 접촉점을 각각 결정하는 단계;
로봇이 이동 중, 각 거리 측정 센서로부터 관측된 거리 데이터를 수집하는 단계;
수집된 지면과의 거리 데이터로부터 바퀴가 지면에서 뜬 상태인지를 판단하는 단계; 및
상기 바퀴가 지면에서 뜬 상태이면, 해당 바퀴의 기준 접촉점을 ZMP(Zero Moment Point) 계산에서 제외시키는 단계;를 포함하는 복수개의 바퀴를 구비한 로봇의 지면 접촉점 검출 방법.
In the method of measuring the ground contact point of a robot having a plurality of wheels,
Receiving distance data from the distance measuring sensor installed on one side of the body of the robot in which the wheels are located while the wheels are in contact with the ground, and determining the reference contact points of the initial wheels through the distance data;
While the robot is moving, collecting distance data observed from each distance measuring sensor;
Determining whether the wheel is off the ground from the collected distance data from the ground; And
When the wheel is off the ground, the step of excluding the reference contact point of the wheel from the ZMP (Zero Moment Point) calculation; Ground contact point detection method of a robot having a plurality of wheels.
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