KR20210098668A - 위치 추정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

위치 추정 장치가 제공된다. 상기 위치 추정 장치는 수조 내에 설치되고, 상기 수조 내에서 움직이는 대상물을 탐지하는 수중 탐지부; 상기 수중 탐지부의 탐지 결과를 이용해서 상기 대상물의 현재 좌표를 추정하는 추정부;를 포함할 수 있다.

Description

위치 추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING POSITION}
본 발명은 수조 내에서 움직이는 대상물의 위치를 추정하는 장치에 관한 것이다.
수중 청소 로봇은 물이 차 있는 수조 바닥을 주행하며, 흡입용 펌프를 이용하여 바닥에 가라앉은 슬러지 등의 오염물을 흡수하여 호스를 통해 육상의 저장 탱크 또는 정제 장치 등으로 이송시키는 로봇이다. 로봇 운전자는 육상에 설치된 모니터 및 제어 콘솔을 이용하여 로봇 및 주변 상태를 관측하고, 로봇으로 명령을 보내 수조 바닥을 주행하며 흡입식 청소를 실시한다. 로봇 운전자는 수중 청소 작업의 효율성을 위해 수조 바닥에 위치한 로봇의 좌표를 인지할 수 있어야 하나, 기존의 방법으로는 정확한 위치 인식이 어렵다.
현재 작업 현장에서 흔히 사용하는 방법으로, 로봇에 로프로 연결된 부표를 수면에 띄워 운전자가 부표의 위치를 보고 로봇의 위치를 간접적으로 추정하는 방법이 있다. 이 방법은 매우 직관적이며 설치가 간편하나, 수면의 부표 위치와 수조 바닥에 위치한 로봇의 좌표가 정확히 일치하지 않을 수 있다. 또한, 로프 길이와 유동에 의해 로프의 장력이 로봇에 크게 작용할 수 있어 로봇의 거동이 방해받을 수 있다.
또 다른 방법으로, 로봇에 탑재된 수중 카메라를 이용해 주변 기둥 구조물 등을 관측하고 로봇의 상대적 위치를 간접적으로 추정하는 방법이 있다. 하지만, 청소 작업이 필요한 수조 바닥은 보통 탁도가 매우 높기 때문에 카메라로 주변 환경을 정상적으로 촬영하는 것은 현실적으로 어렵다.
한국등록특허 제1527876호에는 소나 영상의 실시간 영상처리르 이용한 수중 물체의 인식 기술이 나타나 있다.
한국등록특허 제1527876호
본 발명은 수조 내에서 움직이는 대상물의 위치를 정확하게 파악하거나 추정할 수 있는 위치 추정 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 위치 추정 장치는 수조 내에 설치되고, 상기 수조 내에서 움직이는 대상물을 탐지하는 수중 탐지부; 상기 수중 탐지부의 탐지 결과를 이용해서 상기 대상물의 현재 좌표를 추정하는 추정부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 위치 추정 방법은 수조 내에 설치된 소나 센서로부터 상기 수조 내에서 움직이는 대상물을 타겟으로 획득된 측정 정보를 입수하는 단계; 상기 측정 정보를 이용해서 상기 소나 센서를 기준으로 하는 상기 대상물의 제1 좌표를 파악하고, 상기 수조에 대한 상기 소나 센서의 설치 좌표를 추가로 이용하여 상기 수조를 기준으로 하는 상기 대상물의 현재 좌표를 파악하는 단계; 상기 수조에 대한 상기 대상물의 현재 좌표를 시각적으로 표시하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 위치 추정 방법은 수조 내에 서로 이격되게 배치된 복수의 소나 센서로부터 상기 수조 내에서 움직이는 대상물을 타겟으로 측정된 검출 거리를 획득하고, 복수의 상기 소나 센서로부터 각각 입수한 복수의 검출 거리, 복수의 상기 소나 센서의 설치 좌표를 함께 이용해서, 상기 수조를 기준으로 하는 상기 대상물의 현재 좌표를 추정할 수 있다.
본 발명의 위치 추정 장치 및 방법은 소나 등의 수중 탐지부를 이용해서 수중 청소 로봇 등과 같은 대상물의 위치를 추정할 수 있다.
본 발명은 대상물로부터 이격되게 설치된 소나(SONAR, sound navigation and ranging)를 이용해서, 대상물의 현재 좌표를 산출하거나 추정할 수 있다. 그 결과, 대상물에 별도의 소나, 소나 등의 각종 센싱 수단에 반응하는 반응 부재, 부표를 설치할 필요가 없다. 따라서, 대상물의 구성이 간소화되고, 대상물의 주행 성능이 온전하게 보전될 수 있다. 특히, 본 발명의 위치 추정 장치가 적용되더라도 대상물은 기존에 사용하던 그 상태 그대로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 위치 추정 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 위치 추정 장치의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.
도 3은 도 2를 측면에서 바라본 개략도이다.
도 4는 직교 좌표계에 위치한 대상물과 한 대의 소나 센서를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 위치 추정 장치의 다른 실시예를 나타낸 개략도이다.
도 6은 직교 좌표계에 위치한 대상물과 두 대의 소나 센서를 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명의 위치 추정 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.
또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.
도 1은 본 발명의 위치 추정 장치(100)를 나타낸 개략도이다.
도 1에 도시된 위치 추정 장치(100)는 수중 탐지부(110), 추정부(130), 표시부(150)를 포함할 수 있다.
수중 탐지부(110)는 수조(90) 내에 설치될 수 있다. 수조(90)는 각종 액체(91)를 저장할 수 있는 폐곡면 형상, 통 형상, 골 형상, 그릇 형상 등으로 형성될 수 있다. 수중 탐지부(110)는 수조(90) 내에서 움직이는 대상물(10)을 탐지할 수 있다. 수중 탐지부(110)는 대상물(10)의 종류에 따라 적응적으로 형성될 수 있다. 일 예로, 대상물(10)이 사람인 경우 수중 탐지부(110)는 사람을 감지하는 적외선 센서 등을 포함할 수 있다. 대상물(10)이 로봇인 경우 수중 탐지부(110)는 소나 센서 등을 포함할 수 있다.
수조(90)에는 다양한 액체(91)가 담길 수 있다. 일 예로, 수조(90)는 발전소 냉각탑 등을 포함할 수 있다. 이때, 수조(90)에는 발전 설비를 냉각시키는 냉각수가 저장될 수 있다. 발전 설비를 냉각시킨 냉각수에는 슬러지 등의 각종 오염물이 포함될 수 있다. 해당 오염물은 냉각수의 재사용시 냉각수의 품질을 저하시킬 수 있다. 각종 오염물은 대부분 수조(90)의 바닥에 침전될 수 있다. 이때, 대상물(10)은 수조(90)의 바닥을 지지면으로 하여 주행하면서 수조(90) 바닥에 침전된 오염물을 청소하는 수중 청소 로봇을 포함할 수 있다. 수조(90)의 바닥 청소의 효율 개선을 위해 수중 청소 로봇의 경로 또는 현재 좌표가 파악될 필요가 있다. 각종 오염물 등으로 인해 탁도가 높은 관계로 수조(90)의 액체(91)에 잠긴 대상물(10)은 수조(90) 밖에서 눈에 보이지 않는 상태일 수 있다. 수조(90) 내에 배치된 수중 탐지부(110)는 사람의 눈을 대신해서 대상물(10)을 탐지할 수 있다.
수중 탐지부(110)는 수조(90) 내의 일정한 위치에 고정 설치될 수 있다. 수중 탐지부(110)의 설치 위치는 수조(90)에 대해 일정하게 유지될 수 있다.
추정부(130)는 수중 탐지부(110)의 탐지 결과를 이용해서 대상물(10)의 현재 좌표를 산출하거나 추정할 수 있다. 추정부(130)는 수중 탐지부(110)의 탐지 결과값을 입력으로 각종 연산을 수행해서 대상물(10)의 현재 좌표를 산출할 수 있다. 이렇게 산출된 현재 좌표는 입력값인 수중 탐지부(110)의 탐지 결과값의 정확도에 따라 정확도가 결정될 수 있다. 현실적으로, 수조(90)의 바닥을 주행하는 대상물(10)과 수중 탐지부(110) 사이에 존재하는 슬러지(sludge) 등의 각종 오염물로 인해, 대상물(10)을 탐지하는 수중 탐지부(110)의 각종 신호, 전파 등이 왜곡되거나 노이즈에 오염될 수 있다. 결국, 수중 탐지부(110)에서 획득된 탐지 결과는 일부 왜곡되거나 노이즈에 오염된 값을 포함할 수 있으며, 해당 값을 이용하여 산출된 대상물(10)의 현재 좌표는 실제 좌표와는 일부 차이나는 추정값에 해당될 수 있다. 다시 말해, 추정부(130)에 의해 수행되는 현재 좌표의 추정은 현재 좌표를 산출하는 것을 의미할 수 있다.
수중 탐지부(110)에서 탐지된 대상물(10)의 측정값은 거리, 방향 등과 같은 각종 물리적 정보를 포함할 수 있다. 이때, 해당 물리적 정보의 기준점은 수중 탐지부(110)가 될 수 있다. 따라서, 수중 탐지부(110)의 탐지 결과 또는 측정값을 이용하는 추정부(130)에서 분석된 대상물(10)의 제1 좌표는 수중 탐지부(110)를 기준으로 하는 결과일 수 있다. 다시 말해, 추정부(130)는 수중 탐지부(110)에 대한 대상물(10)의 제1 좌표를 분석할 수 있다.
본 발명의 위치 추정 장치(100) 및 방법에서 획득하고자 하는 최종 산출물은 수중 탐지부(110)를 기준으로 하는 것이 아니라 수조(90)를 기준으로 하는 대상물(10)의 현재 좌표일 수 있다. 수조(90)를 기준으로 하는 값을 도출하기 위해 추정부(130)는 수조(90)에 대한 수중 탐지부(110)의 설치 좌표를 파악할 수 있다.
수조(90)에 대한 수중 탐지부(110)의 설치 좌표를 알고 수중 탐지부(110)에 대한 대상물(10)의 현재 좌표를 알면, 수조(90)에 대한 대상물(10)의 현재 좌표가 도출될 수 있다. 추정부(130)는 제1 좌표 및 설치 좌표를 함께 이용해서 수조(90)를 기준으로 하는 대상물(10)의 현재 좌표를 추정할 수 있다.
수중 탐지부(110)는 다양한 방법을 이용해 대상물(10)을 탐지하고 대상물(10)을 대상으로 하는 각종 물리 정보를 수집할 수 있다. 일 예로, 수중 탐지부(110)는 대상물(10)에 설치되는 반응 부재가 배제된 상태에서도 단독으로 대상물(10)의 검출 거리 및 검출 방향 중 적어도 하나를 측정하는 소나(SONAR, sound navigation and ranging) 센서를 포함할 수 있다.
소나(sonar)는 액체(91) 속 물체의 탐지나 표정(Orientation, Spotting)에 사용되는 음향 표정 장치로, sound navigation and ranging으로부터 유래한다. 가시광선 등의 전자파와 레이더파는 액체(91) 속에는 전달되지 않으므로 초음파를 써서 표정한다. 바다속에 전달되는 소리의 빠르기는 액체(91)의 상황에 따라 다르나 약 1,500 m/s이며, 물체에 닿으면 반사하여 되돌아오는 성질이 있어 각종 소나는 이것을 이용한다. 소나에는 음향 탐신기형과 같이 스스로 소리를 내어 물체를 표정하는 것과(액티브소나), 수중 청음기형과 같이 음원으로부터의 소리를 측정하여 그것을 표정하는 것(패시브소나)의 두 종류가 있다. 전자에는 음향탐신기, 음향측탐기가있는데, 음향탐신기는 초음파를 짧은 단속음으로서 발사하고 이것이 물체에 부딪쳐 반사하여 되돌아오는 데 걸리는 시간을 재어 물체까지의 거리를 측정한다. 또, 송파기를 회전시켜 그 방향을 탐지한다. 실제로는 레이더의 PPI 스코프 방식과 같으며, 브라운관 위에 거리, 주위에 방위를 눈금으로 새겨 주사선이송파기의 회전과 함께 회전하도록 되어 있으며, 반향음이 되돌아오면 브라운관 위에 광점으로서 물체가 나타나 거리 및 방위를 탐지하게 된다. 음향측탐기, 어군탐지기, 잠수함 및 지뢰탐지용 소나, 해저의 구조를 탐측하는 사이드루킹(side looking) 소나 등은 이와 같은 본체가 음파를 내는 소나의 일종이다.
수중청음기는 지향성이 높은 청음기를 여러 개 조합하여 도달음의 시간차로부터 방위를 알 수 있다.
추정부(130)는 소나 센서의 측정 정보와 기파악된 소나 센서의 설치 좌표를 함께 이용해서 대상물(10)의 현재 좌표를 추정할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 대상물(10)에는 물리 정보의 측정에 필요한 별도의 수단이 설치되지 않아도 무방하다. 따라서, 로봇 등의 대상물(10)은 기존 그대로 사용되어도 무방하다. 다른 관점에서 살펴보면, 이미 로봇이 청소를 수행하는 각종 수조(90) 설비를 그대로 사용하는 상태에서 본 발명의 수중 탐지부(110) 및 추정부(130)만 추가하면, 로봇의 현재 좌표를 파악하거나 추정할 수 있는 환경이 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 위치 추정 장치(100)의 일 실시예를 나타낸 개략도이다. 도 3은 도 2를 측면에서 바라본 개략도이다. 도 4는 직교 좌표계에 위치한 대상물(10)과 한 대의 소나 센서를 나타낸 개략도이다.
수조(90) 내에 수중 탐지부(110)에 해당하는 소나 센서가 한 개 설치될 수 있다. 이때, 소나 센서는 대상물(10)의 검출 거리 및 방향(각도)를 측정할 수 있다. 추정부(130)는 소나 센서의 설치 좌표, 대상물(10)의 검출 거리 및 방향을 토대로 대상물(10)의 위치를 추정할 수 있다.
대상물(10)과 소나 센서가 설치된 수조(90)를 수면 위에서 바라보았을 때를 가정하고 대상물(10)과 소나 센서를 직교 좌표계 위의 점으로 가정하면 도 4와 같이 나타낼 수 있다.
도 4에서 좌표 S0(x0,y0)는 소나 센서의 좌표(원점)이며, R(xR,yR)은 대상물(10)의 좌표이다. 소나 센서로부터 측정된 대상물(10)의 검출 거리(수중 탐지부(110)와 대상물(10) 간의 거리)는 l이며 측정 각도는 θ로 정의한다. 이때, 대상물(10)의 좌표는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
원점에 해당하는 좌표 S0(x0,y0)가 수조(90)의 어디에 존재하는지 알고 있으므로, 대상물(10) 역시 수조(90)의 어디에 존재하는지 파악될 수 있다.
한편, 수조(90)에 저장된 액체(91)에 오염물이 많거나, 액체(91)에 소나 센서의 초음파를 방해하는 재질이 포함된 경우 소나 센서로부터 측정된 대상물(10)의 검출 거리 또는 측정 각도가 부정확해질 수 있다. 이 경우, 수중 탐지부(110)에 탐지 결과에 포함된 복수의 정보 중 정확도가 상대적으로 낮은 일부 정보는 배제하고, 정확도가 높은 특정 정보만을 이용하는 것이 유리할 수 있다. 일부 정보의 배제로 인해 대상물(10)의 좌표 추정에 필요한 인자가 부족할 수 있는데, 해당 부족분은 탐지 수단의 개수를 복수개로 증가시키는 것으로 해소될 수 있다.
도 5는 본 발명의 위치 추정 장치(100)의 다른 실시예를 나타낸 개략도이다. 도 6은 직교 좌표계에 위치한 대상물(10)과 두 대의 소나 센서를 나타낸 개략도이다.
일 예로, 수조(90) 내의 제1 좌표 ①에 설치되는 제1 탐지 수단(111), 수조(90) 내의 제2 좌표 ②에 설치되는 제2 탐지 수단(112)이 마련될 수 있다. 제1 탐지 수단(111)과 제2 탐지 수단(112)은 각각 소나 센서를 포함할 수 있다. 제1 탐지 수단(111)과 제2 탐지 수단(112) 중 적어도 하나는 육상에서 수조까지 연장되는 통신선을 통해 육상에 배치된 추정부와 유선 통신할 수 있다. 제1 탐지 수단(111) 또는 제2 탐지 수단(112)은 중공 파이프 등의 거치용 구조물(119)의 단부에 설치될 수 있다. 거치용 구조물(119)은 육상에서 수조까지 연장되며, 내부 중공에는 통신선이 설치될 수 있다.
제1 탐지 수단(111)은 대상물(10)과의 제1 거리 l0를 검출하거나 측정할 수 있다.
제2 탐지 수단(112)은 대상물(10)과의 제2 거리 l1을 검출하거나 측정할 수 있다.
추정부(130)는 제1 좌표 ①, 제2 좌표 ②, 제1 거리 l0 및 제2 거리 l1을 이용해서 대상물(10)의 현재 좌표를 추정할 수 있다.
소나 센서를 두 개 설치하고, 각각의 소나 센서로부터 거리 정보만 확인되면, 검출 거리(측정 거리)를 반지름으로 하는 원의 방정식으로부터 산출된 교점이 대상물(10)의 위치가 될 수 있다. 하나의 대상물(10)과 두 대의 소나 센서가 수조(90)에 배치된 경우, 수면 위에서 바라본 모습에 해당되는 평면 모습을 직교좌표로 나타내면 도 6과 같다.
S0(x0,y0)는 두 개의 소나 센서 중 어느 하나에 해당하는 제1 탐지 수단(111)의 좌표일 수 있다. S1(x1,y1)은 두 개의 소나 센서 중 나머지 하나에 해당하는 제2 탐지 수단(112)의 좌표일 수 있다. R(xR,yR)은 대상물(10)의 좌표일 수 있다. S0(x0,y0)를 원점으로 가정하고 x1 = x2라고 하면, 대상물(10)의 좌표 R(xR,yR)은 다음의 수학식 2와 같이 계산될 수 있다. x1과 x2를 동일하게 설정하기 위해, 추정부(130)는 제1 좌표와 제2 좌표를 가로지르는 y축을 갖는 2차원 직교 좌표계를 설정할 수 있다.
Figure pat00002
대상물(10)은 수조(90)의 바닥을 주행하고, 흡입용 펌프를 이용하여 바닥에 가라앉은 오염물을 흡수하는 로봇을 포함할 수 있다. 로봇은 흡수된 오염물을 중공 케이블을 통해 육상으로 전송할 수 있다.
수조(90)의 바닥에서 움직이는 대상물(10)을 타겟으로 하는 경우, 중력 방향 위치를 나타내는 z축 좌표는 이미 알고 있는 대상물(10)의 깊이이므로 배제되어도 무방하다. 현실의 3차원 공간에서 z축의 배제를 통해 오염물로 인한 수중 탐지부(110)의 측정 오차가 줄어들 수 있다.
이상에서 설명된 소나 기반의 위치 추정 알고리즘은 전용 소프트웨어로 구현될 수 있다. 추정부(130)에서 추정된 대상물(10)의 현재 좌표는 모니터링 콘솔을 통해 시각화되고 사용자에게 제공될 수 있다.
로봇의 z축 위치는 이미 결정된 상태이므로, 로봇의 제어에 필요한 좌표는 x축 좌표와 y 좌표에 국한될 수 있다.
표시부(150)는 수조(90)를 2차원 평면적으로 표시할 수 있다.
표시부(150)는 평면적으로 표시된 수조(90) 상에, 추정부(130)에 의해 추정된 로봇의 현재 좌표를 표시할 수 있다.
도 7은 본 발명의 위치 추정 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 7의 위치 추정 방법은 도 1에 도시된 위치 추정 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
먼저, 수중 탐지부(110), 추정부(130), 표시부(150)에 대한 초기화가 수행될 수 있다(S 410).
수중 탐지부(110)의 이상 유무가 확인될 수 있다. 수중 탐지부(110)에 이상이 있으면, 수중 탐지부(110)를 재기동하고 다시 수중 탐지부(110)의 이상 유무가 재확인될 수 있다(S 420).
수중 탐지부(110)가 정상적으로 동작하고, 대상물(10)에 해당하는 로봇이 수조(90)에 투입되면 위치 추정 알고리즘(S 500)이 실행될 수 있다. 위치 추정 알고리즘은 본 발명의 위치 추정 방법에 따라 동작하고 로봇의 현재 좌표를 추정할 수 있다.
구체적으로, 획득부는 소나 센서로부터 수조(90) 내에서 움직이는 대상물(10)을 타겟으로 획득된 측정 정보를 입수할 수 있다(S 510). 소나 센서는 수조(90) 내에 설치되고 대상물(10)로부터 이격된 위치에 배치되거나 설치될 수 있다.
추정부(130)는 측정 정보를 이용해서 소나 센서를 기준으로 하는 대상물(10)의 제1 좌표를 파악할 수 있다. 추정부(130)는 수조(90)에 대한 소나 센서의 설치 좌표를 추가로 이용하여 수조(90)를 기준으로 하는 대상물(10)의 현재 좌표를 파악할 수 있다(S 520).
추정부(130)는 수조(90) 내에 서로 이격되게 배치된 복수의 소나 센서로부터 수조(90) 내에서 움직이는 대상물(10)을 타겟으로 측정된 검출 거리를 획득할 수 있다. 추정부(130)는 복수의 소나 센서로부터 각각 입수한 복수의 검출 거리, 복수의 소나 센서의 설치 좌표를 함께 이용해서, 수조(90)를 기준으로 하는 대상물(10)의 현재 좌표를 추정할 수 있다.
표시부(150)는 수조(90)에 대한 대상물(10)의 현재 좌표를 시각적으로 표시할 수 있다(S 530).
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다. 도 8의 컴퓨팅 장치(TN100)는 본 명세서에서 기술된 장치(예, 위치 추정 장치(100) 등) 일 수 있다.
도 8의 실시예에서, 컴퓨팅 장치(TN100)는 적어도 하나의 프로세서(TN110), 송수신 장치(TN120), 및 메모리(TN130)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(TN100)는 저장 장치(TN140), 입력 인터페이스 장치(TN150), 출력 인터페이스 장치(TN160) 등을 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(TN100)에 포함된 구성 요소들은 버스(bus)(TN170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
프로세서(TN110)는 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(TN110)는 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 그래픽 처리 장치(GPU: graphics processing unit), 또는 본 발명의 실시예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 프로세서(TN110)는 본 발명의 실시예와 관련하여 기술된 절차, 기능, 및 방법 등을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(TN110)는 컴퓨팅 장치(TN100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.
메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 프로세서(TN110)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장할 수 있다. 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(TN130)는 읽기 전용 메모리(ROM: read only memory) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
송수신 장치(TN120)는 유선 신호 또는 무선 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 송수신 장치(TN120)는 네트워크에 연결되어 통신을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예는 지금까지 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 상술한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10...대상물 90...수조
91...액체 100...위치 추정 장치
110...수중 탐지부 111...제1 탐지 수단
112...제2 탐지 수단 119...거치용 구조물
130...추정부 150...표시부

Claims (7)

  1. 수조 내에 설치되고, 상기 수조 내에서 움직이는 대상물을 탐지하는 수중 탐지부;
    상기 수중 탐지부의 탐지 결과를 이용해서 상기 대상물의 현재 좌표를 추정하는 추정부;
    를 포함하는 위치 추정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 추정부는 상기 수중 탐지부에 대한 상기 대상물의 제1 좌표를 분석하고,
    상기 추정부는 상기 수조에 대한 상기 수중 탐지부의 설치 좌표를 파악하며,
    상기 추정부는 상기 제1 좌표 및 상기 설치 좌표를 이용해서 상기 수조를 기준으로 하는 상기 대상물의 현재 좌표를 추정하는 위치 추정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수중 탐지부는 상기 대상물에 설치되는 반응 부재가 배제된 상태에서도 단독으로 상기 대상물의 검출 거리 및 검출 방향 중 적어도 하나를 측정하는 소나 센서를 포함하고,
    상기 추정부는 상기 소나 센서의 측정 정보와 기파악된 상기 소나 센서의 설치 좌표를 함께 이용해서 상기 대상물의 현재 좌표를 추정하는 위치 추정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수조 내의 제1 좌표에 설치되는 제1 탐지 수단, 상기 수조 내의 제2 좌표에 설치되는 제2 탐지 수단이 마련되고,
    상기 제1 탐지 수단은 상기 대상물과의 제1 거리를 검출하며,
    상기 제2 탐지 수단은 상기 대상물과의 제2 거리를 검출하고,
    상기 추정부는 상기 제1 좌표, 상기 제2 좌표, 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리를 이용해서 상기 대상물의 현재 좌표를 추정하는 위치 추정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 대상물은 상기 수조의 바닥을 주행하고, 흡입용 펌프를 이용하여 상기 바닥에 가라앉은 오염물을 흡수하며, 흡수된 상기 오염물을 케이블을 통해 육상으로 전송하는 로봇을 포함하고,
    상기 수조를 2차원 평면적으로 표시하는 표시부가 마련되며,
    상기 표시부는 평면적으로 표시된 상기 수조 상에, 상기 추정부에 의해 추정된 상기 로봇의 현재 좌표를 표시하는 위치 추정 장치.
  6. 위치 추정 장치에 의해 수행되는 위치 추정 방법에 있어서,
    수조 내에 설치된 소나 센서로부터 상기 수조 내에서 움직이는 상기 대상물을 타겟으로 획득된 측정 정보를 입수하는 단계;
    상기 측정 정보를 이용해서 상기 소나 센서를 기준으로 하는 상기 대상물의 제1 좌표를 파악하고, 상기 수조에 대한 상기 소나 센서의 설치 좌표를 추가로 이용하여 상기 수조를 기준으로 하는 상기 대상물의 현재 좌표를 파악하는 단계;
    상기 수조에 대한 상기 대상물의 현재 좌표를 시각적으로 표시하는 단계;
    를 포함하는 위치 추정 방법.
  7. 위치 추정 장치에 의해 수행되는 위치 추정 방법에 있어서,
    수조 내에 서로 이격되게 배치된 복수의 소나 센서로부터 상기 수조 내에서 움직이는 대상물을 타겟으로 측정된 검출 거리를 획득하고,
    복수의 상기 소나 센서로부터 각각 입수한 복수의 검출 거리, 복수의 상기 소나 센서의 설치 좌표를 함께 이용해서, 상기 수조를 기준으로 하는 상기 대상물의 현재 좌표를 추정하는 위치 추정 방법.
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