KR20240032260A - Anti-spilling system for liquid delivery robot - Google Patents

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KR20240032260A
KR20240032260A KR1020220110875A KR20220110875A KR20240032260A KR 20240032260 A KR20240032260 A KR 20240032260A KR 1020220110875 A KR1020220110875 A KR 1020220110875A KR 20220110875 A KR20220110875 A KR 20220110875A KR 20240032260 A KR20240032260 A KR 20240032260A
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liquid
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height difference
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delivery robot
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KR1020220110875A
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Inventor
남우철
임철용
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중앙대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 배달로봇의 액체움직임 감지시스템, 및 그 감지시스템을 갖는 액체배달로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액체를 배달하는 로봇에 구비되어 배달시 액체상태를 감지하기 위한 시스템으로서, 배달로봇의 트레이 상에 놓인 적어도 하나의 액체용기; 상기 액체용기를 촬영하여 이미지를 획득하는 적어도 하나의 카메라; 상기 이미지를 분석하여 액체 상태를 탐지하는 액체상태분석부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배달로봇의 액체움직임 감지시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a liquid movement detection system for a delivery robot, and a liquid delivery robot having the detection system. More specifically, it is a system provided on a robot that delivers liquid and detects the liquid state during delivery. at least one liquid container placed on a tray; At least one camera that acquires an image by photographing the liquid container; It relates to a liquid movement detection system for a delivery robot, comprising a liquid state analysis unit that analyzes the image to detect the liquid state.

Description

배달로봇의 액체움직임 감지시스템, 및 그 감지시스템을 갖는 액체배달로봇{Anti-spilling system for liquid delivery robot}Liquid movement detection system for delivery robot, and liquid delivery robot having the detection system {Anti-spilling system for liquid delivery robot}

본 발명은 배달로봇의 액체움직임 감지시스템, 및 그 감지시스템을 갖는 액체배달로봇에 관한 것이다. The present invention relates to a liquid movement detection system for a delivery robot, and a liquid delivery robot having the detection system.

식당용 서비스 로봇은 음식 운반 서비스를 제공한다. 라이다와 카메라센서를 이용하여 운반해야 하는 테이블의 위치까지 자율주행으로 음식을 운반한다. 경로상에 장애물 발생시 멈추는 기능도 지닌다. 사람이 음식을 테이블로 옮기면 트레이의 무게가 감소하고 이를 통해 음식배달이 완료된 것을 감지한 후, 스스로 원래 위치로 되돌아오는 리턴기능도 지닌다. 하지만 액체의 출렁거림 감지 기능이 없으므로 액체를 흘리는 경우가 발생한다.Restaurant service robots provide food delivery services. Using LiDAR and camera sensors, food is transported autonomously to the location of the table where it needs to be transported. It also has a function to stop when an obstacle occurs in the path. When a person moves food to the table, the weight of the tray decreases and it also has a return function that automatically returns to its original position after detecting that food delivery is complete. However, since there is no detection function for liquid sloshing, liquid may spill.

현재 식당용 서비스 로봇에 적용되고 있지는 않지만, 액체 상태 감지 시스템이 연구적으로 개발되고 있다. 그러나 기존의 액체 상태 감지 시스템은 거리센서와 가속도계를 사용하여 액체의 출렁거림 정도를 간접적으로 추정하므로 단순한 환경에서만 사용이 가능하다는 한계를 지닌다. Although not currently being applied to restaurant service robots, liquid state detection systems are being developed research-wise. However, existing liquid state detection systems indirectly estimate the degree of liquid sloshing using distance sensors and accelerometers, so they have the limitation of being usable only in simple environments.

현재의 상용 서비스 로봇은, 매핑(mapping)이 완료된 제한된 공간에서 활용할 수 있다. 문턱이 없고 평평한 지면에서 1m/s 정도의 느린 속도로 이동하면서, 예측할 수 있는 지형 내에서 장애물을 피하며 자율주행 하면서 임무를 수행하는 것에 중점을 두고 있다. 그러므로 운반하는 음식이나 음료가 쏟아지는 것을 방지하기 위한 제어기능은 가지고 있지 않다. Current commercial service robots can be used in limited spaces where mapping has been completed. The focus is on performing missions while moving autonomously, avoiding obstacles within predictable terrain, while moving at a slow speed of about 1 m/s on a flat surface without thresholds. Therefore, it does not have a control function to prevent the food or drinks being transported from spilling.

그러므로 현재의 음식배달 로봇은 급격한 이동속도변화가 생길 경우, 액체를 흘리게 된다. 이를 방지하기 위해 로봇의 이동속도를 제한하는 단순한 제어방식을 사용한다. 또한, 식당의 바닥이 고르지 못하여 액체가 출렁거리는 경우에도 제어가 능동적으로 변화하지 않으므로 액체를 흘리게 된다는 문제점을 지닌다. 추가적으로, 서비스 로봇이 실외로의 음식배달에 활용되면, 수많은 장애물과 울퉁불퉁한 지면에서 이동해야 한다. 이로 인해 느리고 일정한 이동속도를 유지하는 것이 불가능해지므로, 액체상태의 음식을 흘릴 가능성이 더욱 커진다.Therefore, current food delivery robots spill liquid when there is a sudden change in movement speed. To prevent this, a simple control method is used to limit the robot's moving speed. In addition, even if the floor of the restaurant is uneven and the liquid sloshes around, there is a problem in that the liquid spills because the control does not actively change. Additionally, when service robots are used for outdoor food delivery, they must move over numerous obstacles and uneven surfaces. This makes it impossible to maintain a slow, steady movement speed, making liquid food more likely to spill.

액체의 상태를 감지하는 기존 시스템은 거리센서와 가속도계를 사용하여 액체의 출렁거림 정도를 간접적으로 추정하지만, 이는 복잡한 액체의 움직임을 지나치게 단순화하여 추정하므로 흘림 방지에 사용되기 어렵다는 한계를 지닌다. 또한, 센서 위치를 고려하여 액체 용기 위치가 결정되어야 하기 때문에 액체용기의 위치가 특정위치로 제한되어야 하고, 액체 용기가 다수 존재할 경우에는 다수의 센서를 사용해야 한다는 약점을 지닌다.Existing systems that detect the state of liquid indirectly estimate the degree of liquid sloshing using distance sensors and accelerometers, but this has the limitation that it is difficult to use to prevent spillage because it oversimplifies and estimates the complex movement of liquid. In addition, because the location of the liquid container must be determined considering the sensor location, the location of the liquid container must be limited to a specific location, and when there are multiple liquid containers, it has the disadvantage of having to use multiple sensors.

즉, 기존의 액체 움직임 감지 시스템은 거리센서나 가속도 센서를 이용하여 액체의 출렁거림을 추정하였으나 이는 복잡한 액체의 움직임을 감지하는데 한계가 있다. In other words, the existing liquid motion detection system estimates the sloshing of the liquid using a distance sensor or acceleration sensor, but this has limitations in detecting complex liquid movement.

대한민국 등록특허 10-2391562Republic of Korea registered patent 10-2391562 대한민국 공개특허 10-2019-0009766Republic of Korea Public Patent No. 10-2019-0009766 대한민국 공개특허 10-2016-0126391Republic of Korea Open Patent No. 10-2016-0126391 대한민국 등록특허 10-2242380Republic of Korea registered patent 10-2242380

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 액체가 담긴 용기를 운반하는 로봇이 액체를 흘리지 않도록 제어하는 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention was devised to solve the above-described conventional problems. According to an embodiment of the present invention, the purpose of the present invention is to provide a system for controlling a robot carrying a container containing liquid to prevent the liquid from spilling.

본 발명의 실시예에 따르면, 이미지 정보를 이용하여 액체의 복잡한 움직임을 보다 효과적으로 감지하여 액체흘림 방지성능을 고도화하는 것을 목적으로 한다. According to an embodiment of the present invention, the purpose is to improve liquid spill prevention performance by more effectively detecting complex movements of liquid using image information.

그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 비전을 사용함으로써 로봇이 운반하는 용기들이 랜덤하게 위치하여도 개별적인 출렁임과 용기 내의 전체적인 출렁임을 인지할 수 있으므로 보다 다양하고 복잡한 상황에서 액체표면의 움직임 감지가 가능하며 이를 통해 액체 표면상태에 필요한 제어를 구현하는 시스템의 구성과 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. According to an embodiment of the present invention, by using vision, even if the containers carried by the robot are randomly positioned, individual sloshing and overall sloshing within the container can be recognized, making it possible to detect movement of the liquid surface in more diverse and complex situations. The purpose of this is to provide the configuration and method of a system that implements the necessary control over the liquid surface state.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 트레이 위에 놓인 용기와 액체표면 높이차이 정보와 내부 액체의 출렁임을 실시간으로 추정하고 이에 따라 로봇을 제어하여 액체의 출렁임 정도 제어하고 액체 흘림을 방지할 수 있는, 배달로봇의 액체움직임 감지시스템, 및 그 감지시스템을 갖는 액체배달로봇을 제공하는데 그 목적이 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the information on the height difference between the container placed on the tray and the liquid surface and the sloshing of the liquid inside are estimated in real time and the robot is controlled accordingly to control the degree of sloshing of the liquid and prevent liquid spilling. The purpose is to provide a liquid movement detection system for a robot, and a liquid delivery robot having the detection system.

그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 투명한 용기와 액체에도 적용가능하며, 이러한 시스템의 설계를 통해, 서비스 로봇의 작동 중에 다양한 돌발 상황으로 인해 급격하게 속도를 조절하거나, 울퉁불퉁한 지면에서 운반하는 상황에서도, 액체운반물을 흘리지 않고 안전하게 운반할 수 있는, 배달로봇의 액체움직임 감지시스템, 및 그 감지시스템을 갖는 액체배달로봇을 제공하는데 그 목적이 있다. And according to an embodiment of the present invention, it can be applied to transparent containers and liquids, and through the design of this system, even in situations where the speed is adjusted rapidly due to various unexpected situations during the operation of the service robot or when it is transported on uneven ground. The purpose is to provide a liquid movement detection system for a delivery robot that can safely transport liquid cargo without spilling, and a liquid delivery robot with the detection system.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Meanwhile, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly apparent to those skilled in the art from the description below. It will be understandable.

본 발명의 제1목적은 액체를 배달하는 로봇에 구비되어 배달시 액체상태를 감지하기 위한 시스템으로서, 배달로봇의 트레이 상에 놓인 적어도 하나의 액체용기; 상기 액체용기를 촬영하여 이미지를 획득하는 적어도 하나의 카메라; 상기 이미지를 분석하여 액체 상태를 탐지하는 액체상태분석부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배달로봇의 액체움직임 감지시스템으로서 달성될 수 있다. A first object of the present invention is a system provided on a robot that delivers liquid to detect the state of the liquid upon delivery, comprising: at least one liquid container placed on a tray of the delivery robot; At least one camera that acquires an image by photographing the liquid container; It can be achieved as a liquid movement detection system for a delivery robot, comprising a liquid state analysis unit that analyzes the image to detect the liquid state.

그리고 상기 카메라는 상기 액체용기 입구 테두리와, 상기 액체용기에 저장된 액체표면을 촬영할 수 있도록 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the camera may be installed to photograph an inlet edge of the liquid container and the surface of the liquid stored in the liquid container.

또한 상기 액체상태분석부는, 이미지 기반 사물추적 알고리즘을 이용하여 액체용기 입구 테두리를 탐지하고, 그 영역 내의 액체의 움직임을 이미지를 이용하여 감지하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the liquid state analysis unit may be characterized in that it detects the border of the liquid container inlet using an image-based object tracking algorithm and detects the movement of the liquid within the area using an image.

그리고 상기 이미지 기반 사물추적 알고리즘은, 상기 이미지에서 액체용기 입구 테두리를 object detection으로 감지하고, 용기입구로 보이는 액체표면 테두리를 edge detection으로 감지하여, 용기입구와 액체표면의 이미지상 높이차이를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다. And the image-based object tracking algorithm detects the border of the liquid container entrance in the image through object detection, detects the border of the liquid surface that appears to be the container entrance through edge detection, and calculates the height difference in the image between the container entrance and the liquid surface. It can be characterized as:

그리고 상기 카메라는 댑스 카메라로 구성되어 상기 이미지상 높이차이를 실제 높이차로 변환하는 것을 특징으로 할 수 있다. Additionally, the camera may be configured as a DApps camera and convert the height difference in the image into an actual height difference.

또한 상기 트레이 상에 마킹이 표시되고, 상기 이미지 상의 마킹과, 실제 마킹의 크기비율을 산출하여, 상기 크기비율을 기반으로 상기 이미지상 높이차이를 실제 높이차로 변환하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, a marking may be displayed on the tray, a size ratio between the marking on the image and the actual marking may be calculated, and the height difference on the image may be converted into an actual height difference based on the size ratio.

그리고 상기 카메라는 기준카메라와, 제2카메라를 포함하고, 상기 기준카메라와 상기 제2카메라 각각이 서로 다른 방향에서 상기 액체용기 입구 테두리와, 상기 액체용기에 저장된 액체표면을 촬영하여 이미지를 획득하고, 상기 액체상태분석부는, 각각의 이미지에서 용기입구 테두리를 바운딩 박스로 검출하고, 두 바운딩 박스의 위치차이를 통해 이미지상의 크기와 실제 크기에 대한 크기비율을 산출하고, 상기 크기비율을 기반으로 상기 이미지상 높이차이를 실제 높이차로 변환하는 것을 특징으로 할 수 있다. And the camera includes a reference camera and a second camera, and each of the reference camera and the second camera acquires images by photographing the inlet edge of the liquid container and the surface of the liquid stored in the liquid container from different directions, , the liquid state analysis unit detects the container inlet border as a bounding box in each image, calculates the size ratio of the size on the image and the actual size through the position difference between the two bounding boxes, and based on the size ratio, It may be characterized by converting the height difference in the image into an actual height difference.

본 발명의 제2목적은 액체를 배달하는 로봇에 구비되어 배달시 액체상태를 감지하기 위한 방법으로서, 카메라가 액체용기 입구 테두리와, 액체용기에 저장된 액체표면을 촬영하여 이미지를 획득하는 단계; 및 액체상태분석부가 상기 이미지를 분석하여 액체상태를 탐지하는 단계;를 포함하고, 상기 액체상태를 탐지하는 단계는, 상기 이미지에서 액체용기 입구 테두리를 object detection으로 감지하고, 용기입구로 보이는 액체표면 테두리를 edge detection으로 감지하는 단계, 용기입구와 액체표면의 이미지상 높이차이를 산출하는 단계, 상기 이미지상 높이차이를 실제 높이차이로 변환하는 단계, 및 상기 높이차이가 설정된 높이차이를 초과하거나 변화량이 설정된 변화량을 초과하는 경우 제어필요사항으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배달로봇의 액체움직임 감지방법으로서 달성될 수 있다. A second object of the present invention is a method for detecting the state of liquid upon delivery by being installed on a robot that delivers liquid, comprising the steps of using a camera to capture an image of the edge of the entrance to a liquid container and the surface of the liquid stored in the liquid container; And a liquid state analysis unit detecting the liquid state by analyzing the image. The step of detecting the liquid state includes detecting the border of the liquid container inlet in the image through object detection, and detecting the liquid surface visible as the container inlet. Detecting the border through edge detection, calculating the height difference in the image between the container inlet and the liquid surface, converting the height difference in the image to the actual height difference, and the height difference exceeding or changing the set height difference. This can be achieved as a method of detecting liquid movement of a delivery robot, which includes the step of determining that it is a control requirement when the set change amount is exceeded.

본 발명의 제3목적은 액체를 배달하는 액체배달로봇으로서, 프레임; 주행부; 액체가 저장된 적어도 하나의 액체용기가 놓이는 트레이; 앞서 언급한 제 1목적에 따른 감지시스템; 및 상기 감지시스템에서 판단된 액체상태에 기반하여 상기 주행부의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체움직임 감지시스템을 갖는 액체배달로봇으로서 달성될 수 있다. A third object of the present invention is a liquid delivery robot that delivers liquid, comprising: a frame; Running part; A tray on which at least one liquid container storing liquid is placed; A detection system according to the first purpose mentioned above; and a control unit that controls the driving of the traveling unit based on the liquid state determined by the detection system. It can be achieved as a liquid delivery robot with a liquid movement detection system.

그리고 상기 트레이의 각도를 조절하는 각도조절부;를 더 포함하고, 상기 감지시스템에서 산출된 높이차이가 설정된 높이차이를 초과하거나 변화량이 설정된 변화량을 초과하는 경우, 제어부는 상기 주행부를 제어하여 이동속도를 조절하거나, 상기 각도조절부를 제어하여 트레이 각도를 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다. And an angle adjustment unit for adjusting the angle of the tray; further comprising, when the height difference calculated by the detection system exceeds the set height difference or the change amount exceeds the set change amount, the control unit controls the traveling unit to adjust the moving speed. The tray angle may be adjusted by adjusting or controlling the angle adjustment unit.

또한 상기 제어부는, 액체를 흘리지 않으면서 이동되는 최대속도를 보상값으로 가지는 강화학습 모델을 이용하여 로봇의 이동속도 및, 트레이 각도 중 적어도 어느 하나를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the control unit may be characterized in that it controls at least one of the moving speed of the robot and the angle of the tray using a reinforcement learning model that has the maximum speed at which liquid is moved without spilling as a compensation value.

그리고 상기 액체배달로봇의 자세를 측정하는 IMU센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 IMU 센서에서 측정된 기울기 데이터를 기반으로 상기 트레이가 수평이 유지되도록 상기 각도조절부를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. It may further include an IMU sensor that measures the posture of the liquid delivery robot, and the control unit may control the angle adjustment unit so that the tray is maintained horizontal based on tilt data measured by the IMU sensor. .

본 발명의 제4목적은 액체배달로봇의 제어방법으로서, 트레이 상에 액체가 저장된 적어도 어느 하나의 액체용기를 적재하고 주행하는 단계; 카메라가 액체용기 입구 테두리와, 액체용기에 저장된 액체표면을 촬영하여 이미지를 획득하는 단계; 액체상태분석부가상기 이미지에서 액체용기 입구 테두리를 object detection으로 감지하고, 용기입구로 보이는 액체표면 테두리를 edge detection으로 감지하는 단계; 용기입구와 액체표면의 이미지상 높이차이를 산출하는 단계, 상기 이미지상 높이차이를 실제 높이차이로 변환하는 단계; 상기 높이차이가 설정된 높이차이를 초과하거나 변화량이 설정된 변화량을 초과하는 경우 제어필요사항으로 판단하는 단계; 및 제어부가 상기 주행부를 제어하여 이동속도를 조절하거나, 상기 각도조절부를 제어하여 트레이 각도를 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체움직임 감지시스템을 갖는 액체배달로봇의 제어방법으로서 달성될 수 있다. A fourth object of the present invention is a control method of a liquid delivery robot, comprising the steps of loading and traveling at least one liquid container storing liquid on a tray; Acquiring an image by using a camera to photograph the border of the liquid container entrance and the surface of the liquid stored in the liquid container; The liquid state analysis unit detects the border of the liquid container entrance in the image through object detection, and detects the border of the liquid surface visible as the container entrance through edge detection; Calculating a height difference in the image between the container inlet and the liquid surface, converting the height difference in the image into an actual height difference; Determining that control is required when the height difference exceeds a set height difference or the change amount exceeds the set change amount; and a control unit controlling the moving speed by controlling the traveling unit, or controlling the angle adjusting unit to adjust the tray angle. It can be achieved as a control method of a liquid delivery robot having a liquid movement detection system. there is.

본 발명의 실시예에 따른 배달로봇의 액체움직임 감지시스템, 및 그 감지시스템을 갖는 액체배달로봇에 따르면, 액체가 담긴 용기를 운반하는 로봇이 액체를 흘리지 않도록 제어할 수 있다. According to the liquid movement detection system of the delivery robot according to an embodiment of the present invention, and the liquid delivery robot having the detection system, a robot carrying a container containing liquid can be controlled so as not to spill the liquid.

본 발명의 실시예에 따른 배달로봇의 액체움직임 감지시스템, 및 그 감지시스템을 갖는 액체배달로봇에 따르면, 이미지 정보를 이용하여 액체의 복잡한 움직임을 보다 효과적으로 감지하여 액체흘림 방지성능을 고도화할 수 있다. According to the liquid movement detection system of the delivery robot according to an embodiment of the present invention, and the liquid delivery robot having the detection system, the liquid spill prevention performance can be improved by more effectively detecting the complex movement of the liquid using image information. .

그리고 본 발명의 실시예에 따른 배달로봇의 액체움직임 감지시스템, 및 그 감지시스템을 갖는 액체배달로봇에 따르면, 비전을 사용함으로써 로봇이 운반하는 용기들이 랜덤하게 위치하여도 개별적인 출렁임과 용기 내의 전체적인 출렁임을 인지할 수 있으므로 보다 다양하고 복잡한 상황에서 액체표면의 움직임 감지가 가능하며 이를 통해 액체 표면상태에 필요한 제어를 구현할 수 있다. And according to the liquid movement detection system of the delivery robot according to an embodiment of the present invention, and the liquid delivery robot having the detection system, by using vision, even if the containers carried by the robot are located randomly, individual sloshing and overall sloshing within the containers are prevented. Since it is possible to recognize the movement of the liquid surface in more diverse and complex situations, it is possible to implement the necessary control over the liquid surface condition.

또한 본 발명의 실시예에 따른 배달로봇의 액체움직임 감지시스템, 및 그 감지시스템을 갖는 액체배달로봇에 따르면, 트레이 위에 놓인 용기와 액체표면 높이차이 정보와 내부 액체의 출렁임을 실시간으로 추정하고 이에 따라 로봇을 제어하여 액체의 출렁임 정도 제어하고 액체 흘림을 방지할 수 있는 효과를 갖는다. In addition, according to the liquid movement detection system of the delivery robot according to an embodiment of the present invention, and the liquid delivery robot having the detection system, information on the height difference between the container placed on the tray and the liquid surface and the sloshing of the liquid inside are estimated in real time and accordingly. By controlling the robot, it has the effect of controlling the degree of liquid sloshing and preventing liquid spilling.

그리고본 발명의 실시예에 따른 배달로봇의 액체움직임 감지시스템, 및 그 감지시스템을 갖는 액체배달로봇에 따르면, 투명한 용기와 액체에도 적용가능하며, 이러한 시스템의 설계를 통해, 서비스 로봇의 작동 중에 다양한 돌발 상황으로 인해 급격하게 속도를 조절하거나, 울퉁불퉁한 지면에서 운반하는 상황에서도, 액체운반물을 흘리지 않고 안전하게 운반할 수 있는 효과를 갖는다. And according to the liquid movement detection system of the delivery robot according to an embodiment of the present invention, and the liquid delivery robot having the detection system, it can be applied to transparent containers and liquids, and through the design of this system, various It has the effect of safely transporting liquid cargo without spilling it, even in situations where the speed is suddenly adjusted due to an unexpected situation or transport is carried on uneven ground.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Meanwhile, the effects that can be obtained from the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예 따른 액체움직임 감지시스템을 갖는 액체배달로봇의 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예 따른 액체움직임 감지시스템을 갖는 액체배달로봇의 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 트레이, 액체용기, 2개의 카메라, 각도조절부의 부분사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 신호흐름을 나타낸 액체움직임 감지시스템을 갖는 액체배달로봇의 블록도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액체움직임 감지 방법의 흐름도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 획득된 이미지의 모식도를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액체움직임 감지 방법의 흐름도를 도시한 것이다.
The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention along with the detailed description of the invention, so the present invention is limited only to the matters described in such drawings. It should not be interpreted as such.
1 is a perspective view of a liquid delivery robot having a liquid movement detection system according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a configuration diagram of a liquid delivery robot having a liquid movement detection system according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a partial perspective view of a tray, a liquid container, two cameras, and an angle adjustment unit according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is a block diagram of a liquid delivery robot with a liquid movement detection system showing signal flow according to an embodiment of the present invention;
5 is a flowchart of a liquid movement detection method according to an embodiment of the present invention;
Figure 6 shows a schematic diagram of an image acquired according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 shows a flowchart of a liquid movement detection method according to another embodiment of the present invention.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be easily understood through the following preferred embodiments related to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete and so that the spirit of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.In this specification, when an element is referred to as being on another element, it means that it may be formed directly on the other element or that a third element may be interposed between them. Also, in the drawings, the thickness of components is exaggerated for effective explanation of technical content.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Embodiments described herein will be explained with reference to cross-sectional views and/or plan views, which are ideal illustrations of the present invention. In the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical content. Therefore, the shape of the illustration may be changed depending on manufacturing technology and/or tolerance. Accordingly, embodiments of the present invention are not limited to the specific form shown, but also include changes in form produced according to the manufacturing process. For example, an area shown as a right angle may be rounded or have a shape with a predetermined curvature. Accordingly, the regions illustrated in the drawings have properties, and the shapes of the regions illustrated in the drawings are intended to illustrate a specific shape of the region of the device and are not intended to limit the scope of the invention. In various embodiments of the present specification, terms such as first and second are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one component from another. Embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.

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 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for describing embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, singular forms also include plural forms, unless specifically stated otherwise in the context. As used in the specification, 'comprises' and/or 'comprising' does not exclude the presence or addition of one or more other elements.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.In describing specific embodiments below, various specific details have been written to explain the invention in more detail and to aid understanding. However, a reader with sufficient knowledge in the field to understand the present invention can recognize that it can be used without these various specific details. In some cases, it is mentioned in advance that when describing the invention, parts that are commonly known but are not significantly related to the invention are not described in order to prevent confusion without any reason in explaining the invention.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 액체움직임 감지시스템을 갖는 액체배달로봇의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 액체움직임 감지시스템과 감지방법을 중심으로 설명하도록 한다. Hereinafter, the configuration and function of a liquid delivery robot with a liquid movement detection system according to an embodiment of the present invention will be described. The explanation will focus on the liquid movement detection system and detection method.

본 발명의 목적은 서비스 로봇 트레이 위에 놓인 액체가 담긴 용기들 각각에 대해서 실시간으로 용기와 액체의 출렁거림을 탐지하여 액체가 넘치지 않도록 서비스 로봇의 이동속도와 트레이의 위치 및 자세를 제어하는 시스템의 발명이다.The purpose of the present invention is to develop a system that detects the sloshing of the container and the liquid in real time for each container containing liquid placed on the service robot tray and controls the moving speed of the service robot and the position and posture of the tray to prevent the liquid from overflowing. am.

도 1은 본 발명의 실시예 따른 액체움직임 감지시스템을 갖는 액체배달로봇의 사시도를 도시한 것이다. 도 2는 본 발명의 실시예 따른 액체움직임 감지시스템을 갖는 액체배달로봇의 구성도를 도시한 것이다. 또한 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 트레이, 액체용기, 2개의 카메라, 각도조절부의 부분사시도를 도시한 것이다. 그리고 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 신호흐름을 나타낸 액체움직임 감지시스템을 갖는 액체배달로봇의 블록도를 도시한 것이다. Figure 1 shows a perspective view of a liquid delivery robot with a liquid movement detection system according to an embodiment of the present invention. Figure 2 shows the configuration of a liquid delivery robot with a liquid movement detection system according to an embodiment of the present invention. Figure 3 also shows a partial perspective view of a tray, a liquid container, two cameras, and an angle adjusting unit according to an embodiment of the present invention. And Figure 4 shows a block diagram of a liquid delivery robot with a liquid movement detection system showing signal flow according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 액체배달로봇(100)은 주행부(40)와, 본체(1), 상부에 트레이(11)가 설치되는 몸체(10)와, 트레이(11)와 상부측으로 특정간격 이격되어 배치되는 상부프레임(21)을 갖는 하우징(20) 등을 포함하여 구성된다. The liquid delivery robot 100 according to an embodiment of the present invention includes a traveling part 40, a main body 1, a body 10 on which a tray 11 is installed, and a specific interval between the tray 11 and the upper side. It is configured to include a housing 20 having an upper frame 21 that is spaced apart from each other.

트레이(11) 상에 액체가 저장된 적어도 하나의 액체용기(3)가 놓이게 된다. At least one liquid container 3 storing liquid is placed on the tray 11.

그리고 감지시스템은, 액체용기(3)를 촬영하여 이미지를 획득하는 적어도 하나의 카메라(30)와, 이미지를 분석하여 액체 상태를 탐지하는 액체상태분석부(50)를 포함하여 구성된다. The detection system includes at least one camera 30 that acquires an image by photographing the liquid container 3, and a liquid state analysis unit 50 that analyzes the image to detect the liquid state.

즉, 액체용기(3)를 서로 다른 방향에서 촬영할 수 있는 단일 또는 복수의 RGB 카메라(또는 RGB-D카메라)(30)를 설치한다. 용기입구 테두리부분과 입구를 통해 액체표면을 촬영할 수 있는 각도로 고정한다(단일 카메라로도 액체 출렁임 감지가 가능하지만, 이미지상에서 다른 용기에 의해 가려서 보이지 않는 상황을 대비하여 복수의 카메라를 사용할 수 있다.). 이러한 카메라(30)는 상부프레임(21)의 내면 상에 폭방향으로 서로 이격되어 설치될 수 있다. That is, a single or multiple RGB cameras (or RGB-D cameras) 30 that can photograph the liquid container 3 from different directions are installed. Fix the liquid surface at an angle that can be photographed through the rim and entrance of the container. (Although it is possible to detect liquid sloshing with a single camera, multiple cameras can be used in case it is not visible in the image because it is obscured by another container. .). These cameras 30 may be installed on the inner surface of the upper frame 21, spaced apart from each other in the width direction.

또한 제어부(60)는 감지시스템에서 판단된 액체상태에 기반하여 주행부(40)의 구동을 제어하도록 구성된다. Additionally, the control unit 60 is configured to control the driving of the traveling unit 40 based on the liquid state determined by the detection system.

액체상태 분석부(50)는, 이미지 기반 사물추적 (object detection) 알고리즘을 이용하여 액체용기(3)의 입구테두리를 탐지하고 그 영역안의 액체의 움직임을 이미지를 이용하여 감지한다. 감지된 액체의 움직임 정보를 기반으로 제어부(60)는 서비스 로봇의 속도를 제어하거나 트레이의 자세를 제어하여 액체 흘림을 방지한다. The liquid state analysis unit 50 detects the entrance border of the liquid container 3 using an image-based object detection algorithm and detects the movement of the liquid within the area using the image. Based on the detected motion information of the liquid, the control unit 60 controls the speed of the service robot or the posture of the tray to prevent liquid spilling.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 액체상태분석부에서 액체상태를 감지하는 방법에 대해 설명하도록 한다. 이러한 액체상태는 용기입구 테두리와 용기내 액체 표면과의 높이차이를 기반으로 판단하게 된다. 이하에서는 높이차이를 산출하는 구체적인 방법에 대해 설명한다. Hereinafter, a method for detecting the liquid state in the liquid state analysis unit according to an embodiment of the present invention will be described. This liquid state is determined based on the height difference between the container inlet rim and the liquid surface inside the container. Below, a specific method for calculating the height difference will be described.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액체움직임 감지 방법의 흐름도를 도시한 것이다. 또한 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 획득된 이미지의 모식도를 도시한 것이다. Figure 5 shows a flowchart of a liquid movement detection method according to an embodiment of the present invention. Figure 6 also shows a schematic diagram of an image acquired according to an embodiment of the present invention.

카메라(30)로부터 이미지가 획득되면(S1), 카메라 이미지를 이용하여 액체표면의 상태는 다양한 방법으로 인지할 수 있다. 그 중에 하나는 object detection과 edge detection을 이용하는 방식이다. 이미지에서 액체용기 입구테두리를 object detection으로 감지한다. 그 후에 용기입구로 보이는 액체에 대하여 edge detection을 수행하여(S2) 용기입구와 액체표면의 높이 차이를 계산할 수 있다(S3). 이 높이차이를 이용하여 액체가 넘칠 가능성을 예측할 수 있다(투명한 용기 옆면을 통해 액체의 높이를 관찰할 수도 있으나 이는 불투명한 용기에서는 활용불가능하다.).When an image is acquired from the camera 30 (S1), the state of the liquid surface can be recognized in various ways using the camera image. One of them is using object detection and edge detection. The liquid container entrance border is detected in the image using object detection. Afterwards, edge detection can be performed on the liquid that appears to be the container inlet (S2) and the height difference between the container inlet and the liquid surface can be calculated (S3). Using this height difference, the possibility of liquid overflow can be predicted (the height of the liquid can be observed through the side of a transparent container, but this is not possible in an opaque container.)

이미지를 통해 얻은 용기입구와 액체표면의 높이차이 값은 이미지상의 픽셀 값이다. 따라서 이러한 이미지상의 높이차이를 실제 높이차이 값을 변환하여야 한다. The height difference value between the container entrance and the liquid surface obtained through the image is the pixel value on the image. Therefore, the height difference in these images must be converted to the actual height difference value.

이 높이차에 대한 실제 길이를 얻기 위해서는 모자이크 태그와 같이 마킹(5)이 된 트레이(11)를 사용하는 방법이나 stereo 카메라를 이용하는 방법을 사용할 수 있다. 마킹(5)이 된 트레이(11)를 사용하면 용기가 놓인 실제 위치 및 크기를 쉽게 알 수 있기 때문에 이미지 상의 픽셀값과 실제 길이 사이의 비율값을 알 수 있게 된다(S4). 이 비율값을 이용하여 용기입구와 액체표면의 실제 높이차이값을 구하면(S5) 액체가 넘칠 가능성을 보다 정확하게 예측할 수 있다. 즉, 트레이(11) 상에 마킹(5)이 표시되고, 이미지 상의 마킹(5)과, 실제 마킹(5)의 크기비율을 산출하여, 이러한 크기비율을 기반으로 이미지상 높이차이를 실제 높이차로 변환하는 것이다. 이러한 방식은 액체가 투명하거나 액체용기가 투명한 경우에도 적용될 수 있다. To obtain the actual length of this height difference, you can use a tray (11) marked (5) like a mosaic tag or a stereo camera. By using the marked tray (11) (5), the actual position and size of the container can be easily seen, making it possible to know the ratio between the pixel value on the image and the actual length (S4). By using this ratio value to obtain the actual height difference between the container inlet and the liquid surface (S5), the possibility of liquid overflow can be more accurately predicted. That is, the marking 5 is displayed on the tray 11, the size ratio of the marking 5 on the image and the actual marking 5 is calculated, and the height difference in the image is converted to the actual height difference based on this size ratio. It is to convert. This method can be applied even when the liquid is transparent or the liquid container is transparent.

두 번째 방식으로는 depth 카메라(30)를 이용하는 방식이 있다. depth 카메라는 TOF방식이나 stereo vision방식을 이용하여 사물의 3차원 좌표를 추출할 수 있다. 그러므로 앞서 계산한 액체용기 입구에 대한 object detection 픽셀결과값과 액체표면에 대한 edge detection의 픽셀결과값을 실제 좌표값으로 변환할 수 있다. 그러나 TOF와 stereo vision 방식 모두 액체 용기가 투명하거나 액체가 투명한 물인 경우에는 사용할 수 없다. The second method involves using a depth camera 30. A depth camera can extract the 3D coordinates of an object using the TOF method or stereo vision method. Therefore, the previously calculated object detection pixel results for the liquid container entrance and edge detection pixel results for the liquid surface can be converted into actual coordinate values. However, both TOF and stereo vision methods cannot be used when the liquid container is transparent or the liquid is transparent water.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액체움직임 감지 방법의 흐름도를 도시한 것이다. 세번째 방식으로는 stereo 이미지의 object detection의 결과값들을 비교하야 실제 높이차이값을 얻는 방법이다. Figure 7 shows a flowchart of a liquid movement detection method according to another embodiment of the present invention. The third method is to obtain the actual height difference value by comparing the object detection results of the stereo image.

구체적으로는 stereo 카메라(30)에서 수집한 2개 이미지상에서 예측한 용기입구 테두리에 대한 object detection의 bounding box의 위치 차이를 이용한다. 이 bounding box의 위치차이를 이용하여 액체용기에 대해서 이미지상의 크기와 실제 크기에 대한 비율을 계산할 수 있고 이를 이용하여 실제 높이차이값을 산정할 수 있다. Specifically, the difference in the position of the bounding box for object detection with respect to the border of the container entrance predicted in the two images collected by the stereo camera (30) is used. Using the position difference of this bounding box, the ratio between the size on the image and the actual size of the liquid container can be calculated, and the actual height difference value can be calculated using this.

즉, 카메라(30)는 기준카메라와, 제2카메라를 포함하고, 기준카메라와 제2카메라 각각이 서로 다른 방향에서 액체용기 입구 테두리와, 액체용기(3)에 저장된 액체표면을 촬영하여 이미지를 획득하고, 각각의 이미지에서 용기입구 테두리를 바운딩 박스로 검출하고(S10), 두 바운딩 박스의 위치차이를 통해 댑스값을 산출하고(S20), 산출된 댑스값을 기반으로 이미지상의 크기와 실제 크기에 대한 크기비율을 산출하고(S30), 이러한 크기비율을 기반으로 이미지상 높이차이를 실제 높이차로 변환하는 것이다(S40). 이러한 방식은 액체가 투명하거나 액체용기가 투명한 경우에도 적용될 수 있다. That is, the camera 30 includes a reference camera and a second camera, and each of the reference camera and the second camera photographs the liquid container inlet border and the liquid surface stored in the liquid container 3 from different directions to produce an image. acquisition, detect the container entrance border as a bounding box in each image (S10), calculate the Dapps value through the position difference between the two bounding boxes (S20), and calculate the size on the image and the actual size based on the calculated Dapps value. The size ratio is calculated (S30), and the height difference in the image is converted to the actual height difference based on this size ratio (S40). This method can be applied even when the liquid is transparent or the liquid container is transparent.

또한 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 트레이의 각도를 조절하는 각도조절부(13)와 트레이의 위치를 조절하는 위치조절부(12)를 포함할 수 있음을 알 수 있다. Additionally, as shown in Figure 3, it can be seen that the embodiment of the present invention may include an angle adjusting unit 13 for adjusting the angle of the tray and a position adjusting unit 12 for adjusting the position of the tray.

따라서 감지시스템에서 산출된 높이차이가 설정된 높이차이를 초과하거나 변화량이 설정된 변화량을 초과하는 경우, 제어부(60)는 주행부(40)를 제어하여 이동속도를 조절하거나, 각도조절부(13)를 제어하여 트레이(11) 각도를 조절할 수 있다. Therefore, when the height difference calculated by the detection system exceeds the set height difference or the change amount exceeds the set change amount, the control unit 60 controls the traveling unit 40 to adjust the moving speed or the angle adjusting unit 13. The angle of the tray 11 can be adjusted by controlling.

즉, 상태 정보는 제어부(60)의 제어기 입력 값으로 사용되며, 사전에 설정한 제어 필요 기준을 넘어섰을 경우, 제어 명령을 출력한다. 예를 들어, 기준 높이 이상으로 액체가 출렁일 경우 제어를 필요한 상황으로 인식하여 이동속도를 감소시킬 수 있다. 그리고 기준 높이 이상으로 출렁이지 않더라도 액체의 높이 변화가 순간적으로 크게 일어나면 제어가 필요한 상황으로 인식하여 이동속도를 제어할 수 있다. In other words, the status information is used as a controller input value of the control unit 60, and when it exceeds a preset control requirement standard, a control command is output. For example, if liquid sloshes above the standard height, it can be recognized as a situation requiring control and the moving speed can be reduced. And even if the liquid does not slosh above the standard height, if there is a large instantaneous change in the height of the liquid, it is recognized as a situation requiring control and the moving speed can be controlled.

또한 보다 정밀한 로봇제어를 위해서는 강화학습을 사용할 수도 있다. 액체를 흘리지 않으면서 빠르게 이동하는 것을 보상값(reward)으로 가지는 강화학습 모델을 이용하여 로봇 이동속도와 트레이의 각도를 제어할 수 있다.Additionally, reinforcement learning can be used for more precise robot control. The robot movement speed and tray angle can be controlled using a reinforcement learning model whose reward is moving quickly without spilling liquid.

그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 액체배달로봇의 자세를 측정하는 IMU센서(2)를 포함할 수 있고, 제어부(60)는 IMU 센서(2)에서 측정된 기울기 데이터를 기반으로 트레이(11)가 수평이 유지되도록 각도조절부(13)를 제어할 수 있다. And according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, it may include an IMU sensor 2 that measures the posture of the liquid delivery robot, and the control unit 60 determines the tilt measured by the IMU sensor 2. Based on the data, the angle adjusting unit 13 can be controlled so that the tray 11 is maintained horizontally.

즉, 기울어진 지면을 이동할 때에도 쟁반이 평평한 각도를 유지할 수 있도록 IMU 센서(2)를 사용하여 서비스 로봇의 기울어진 각도 정보를 취득하고, 트레이(11)가 기울어지지 않도록 제어한다.That is, the service robot's tilt angle information is acquired using the IMU sensor 2 so that the tray can maintain a flat angle even when moving on a tilted surface, and the tray 11 is controlled so that it is not tilted.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.In addition, the apparatus and method described above are not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, but all or part of each embodiment can be selectively combined so that various modifications can be made. It may be composed.

1:본체
2:IMU센서
10:몸체
11:트레이
12:위치조절부
13:각도조절부
20:하우징
21:상부프레임
30:카메라
40:주행부
50:액체상태분석부
60:제어부
100:액체움직임 감지시스템을 갖는 액체배달로봇
1:Body
2:IMU sensor
10:Body
11:Tray
12: Position control unit
13: Angle adjustment unit
20: Housing
21: Upper frame
30:Camera
40: Driving department
50: Liquid state analysis unit
60: Control unit
100: Liquid delivery robot with liquid movement detection system

Claims (15)

액체를 배달하는 로봇에 구비되어 배달시 액체상태를 감지하기 위한 시스템으로서,
배달로봇의 트레이 상에 놓인 적어도 하나의 액체용기;
상기 액체용기를 촬영하여 이미지를 획득하는 적어도 하나의 카메라;
상기 이미지를 분석하여 액체 상태를 탐지하는 액체상태분석부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배달로봇의 액체움직임 감지시스템.
A system provided on a robot that delivers liquid to detect the liquid state during delivery,
At least one liquid container placed on the tray of the delivery robot;
At least one camera that acquires an image by photographing the liquid container;
A liquid movement detection system for a delivery robot, comprising a liquid state analysis unit that analyzes the image to detect the liquid state.
제 1항에 있어서,
상기 카메라는 상기 액체용기 입구 테두리와, 상기 액체용기에 저장된 액체표면을 촬영할 수 있도록 설치되는 것을 특징으로 하는 배달로봇의 액체움직임 감지시스템.
According to clause 1,
A liquid movement detection system for a delivery robot, characterized in that the camera is installed to photograph an inlet edge of the liquid container and the surface of the liquid stored in the liquid container.
제 2항에 있어서,
상기 액체상태분석부는,
이미지 기반 사물추적 알고리즘을 이용하여 액체용기 입구 테두리를 탐지하고, 그 영역 내의 액체의 움직임을 이미지를 이용하여 감지하는 것을 특징으로 하는 배달로봇의 액체움직임 감지시스템.
According to clause 2,
The liquid state analysis unit,
A liquid movement detection system for delivery robots that detects the border of the liquid container entrance using an image-based object tracking algorithm and detects the movement of liquid within that area using images.
제 3항에 있어서,
상기 이미지 기반 사물추적 알고리즘은,
상기 이미지에서 액체용기 입구 테두리를 object detection으로 감지하고, 용기입구로 보이는 액체표면 테두리를 edge detection으로 감지하여, 용기입구와 액체표면의 이미지상 높이차이를 산출하는 것을 특징으로 하는 배달로봇의 액체움직임 감지시스템.
According to clause 3,
The image-based object tracking algorithm is,
The liquid movement of the delivery robot is characterized by detecting the border of the liquid container entrance in the image using object detection, detecting the border of the liquid surface that appears to be the container entrance using edge detection, and calculating the height difference in the image between the container entrance and the liquid surface. Detection system.
제 4항에 있어서,
상기 카메라는 댑스 카메라로 구성되어 상기 이미지상 높이차이를 실제 높이차로 변환하는 것을 특징으로 하는 배달로봇의 액체움직임 감지시스템.
According to clause 4,
A liquid movement detection system for a delivery robot, wherein the camera is composed of a DApps camera and converts the height difference in the image into an actual height difference.
제 4항에 있어서,
상기 트레이 상에 마킹이 표시되고,
상기 이미지 상의 마킹과, 실제 마킹의 크기비율을 산출하여, 상기 크기비율을 기반으로 상기 이미지상 높이차이를 실제 높이차로 변환하는 것을 특징으로 하는 배달로봇의 액체움직임 감지시스템.
According to clause 4,
A marking is displayed on the tray,
A liquid movement detection system for a delivery robot, characterized in that the size ratio of the marking on the image and the actual marking is calculated, and the height difference on the image is converted to the actual height difference based on the size ratio.
제 4항에 있어서,
상기 카메라는 기준카메라와, 제2카메라를 포함하고,
상기 기준카메라와 상기 제2카메라 각각이 서로 다른 방향에서 상기 액체용기 입구 테두리와, 상기 액체용기에 저장된 액체표면을 촬영하여 이미지를 획득하고,
상기 액체상태분석부는, 각각의 이미지에서 용기입구 테두리를 바운딩 박스로 검출하고, 두 바운딩 박스의 위치차이를 통해 이미지상의 크기와 실제 크기에 대한 크기비율을 산출하고, 상기 크기비율을 기반으로 상기 이미지상 높이차이를 실제 높이차로 변환하는 것을 특징으로 하는 배달로봇의 액체움직임 감지시스템.
According to clause 4,
The camera includes a reference camera and a second camera,
The reference camera and the second camera each acquire images by photographing the lip of the liquid container inlet and the surface of the liquid stored in the liquid container from different directions,
The liquid state analysis unit detects the container inlet border as a bounding box in each image, calculates the size ratio of the size on the image and the actual size through the position difference between the two bounding boxes, and calculates the size ratio of the size in the image to the actual size based on the size ratio. A liquid movement detection system for a delivery robot that converts the height difference between the images into an actual height difference.
액체를 배달하는 로봇에 구비되어 배달시 액체상태를 감지하기 위한 시스템으로서,
카메라가 액체용기 입구 테두리와, 액체용기에 저장된 액체표면을 촬영하여 이미지를 획득하는 단계; 및
액체상태분석부가 상기 이미지를 분석하여 액체상태를 탐지하는 단계;를 포함하고,
상기 액체상태를 탐지하는 단계는,
상기 이미지에서 액체용기 입구 테두리를 object detection으로 감지하고, 용기입구로 보이는 액체표면 테두리를 edge detection으로 감지하는 단계, 용기입구와 액체표면의 이미지상 높이차이를 산출하는 단계, 상기 이미지상 높이차이를 실제 높이차이로 변환하는 단계, 및 상기 높이차이가 설정된 높이차이를 초과하거나 변화량이 설정된 변화량을 초과하는 경우 제어필요사항으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배달로봇의 액체움직임 감지방법.
A system provided on a robot that delivers liquid to detect the liquid state during delivery,
Acquiring an image by using a camera to photograph the border of the liquid container entrance and the surface of the liquid stored in the liquid container; and
A liquid state analysis unit detects the liquid state by analyzing the image,
The step of detecting the liquid state is,
Detecting the border of the liquid container entrance in the image using object detection, detecting the border of the liquid surface that appears to be the container entrance using edge detection, calculating the height difference in the image between the container entrance and the liquid surface, and calculating the height difference in the image. A method for detecting liquid movement in a delivery robot, comprising converting the height difference into an actual height difference, and determining a control requirement when the height difference exceeds a set height difference or the change amount exceeds the set change amount.
액체를 배달하는 액체배달로봇으로서,
프레임;
주행부;
액체가 저장된 적어도 하나의 액체용기가 놓이는 트레이;
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 감지시스템; 및
상기 감지시스템에서 판단된 액체상태에 기반하여 상기 주행부의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체움직임 감지시스템을 갖는 액체배달로봇.
As a liquid delivery robot that delivers liquid,
frame;
Running part;
A tray on which at least one liquid container storing liquid is placed;
A detection system according to any one of claims 1 to 7; and
A liquid delivery robot with a liquid movement detection system, comprising a control unit that controls the driving of the traveling unit based on the liquid state determined by the detection system.
제 9항에 있어서,
상기 트레이의 각도를 조절하는 각도조절부;를 더 포함하고,
상기 감지시스템에서 산출된 높이차이가 설정된 높이차이를 초과하거나 변화량이 설정된 변화량을 초과하는 경우, 제어부는 상기 주행부를 제어하여 이동속도를 조절하거나, 상기 각도조절부를 제어하여 트레이 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 액체움직임 감지시스템을 갖는 액체배달로봇.
According to clause 9,
It further includes an angle adjusting unit that adjusts the angle of the tray,
When the height difference calculated by the detection system exceeds the set height difference or the change amount exceeds the set change amount, the control unit controls the traveling unit to adjust the moving speed or controls the angle adjustment unit to adjust the tray angle. A liquid delivery robot with a liquid movement detection system.
제 10항에 있어서,
상기 제어부는, 액체를 흘리지 않으면서 이동되는 최대속도를 보상값으로 가지는 강화학습 모델을 이용하여 로봇의 이동속도 및, 트레이 각도 중 적어도 어느 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 액체움직임 감지시스템을 갖는 액체배달로봇.
According to clause 10,
The control unit controls at least one of the moving speed of the robot and the angle of the tray using a reinforcement learning model that has the maximum speed at which the liquid moves without spilling as a compensation value. Delivery robot.
제 10항에 있어서,
상기 액체배달로봇의 자세를 측정하는 IMU센서를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 IMU 센서에서 측정된 기울기 데이터를 기반으로 상기 트레이가 수평이 유지되도록 상기 각도조절부를 제어하는 것을 특징으로 하는 액체움직임 감지시스템을 갖는 액체배달로봇.
According to clause 10,
Further comprising an IMU sensor that measures the posture of the liquid delivery robot,
The control unit is a liquid delivery robot having a liquid movement detection system, wherein the control unit controls the angle adjustment unit so that the tray is maintained horizontal based on the tilt data measured by the IMU sensor.
액체배달로봇의 제어방법으로서,
트레이 상에 액체가 저장된 적어도 어느 하나의 액체용기를 적재하고 주행하는 단계;
카메라가 액체용기 입구 테두리와, 액체용기에 저장된 액체표면을 촬영하여 이미지를 획득하는 단계;
액체상태분석부가상기 이미지에서 액체용기 입구 테두리를 object detection으로 감지하고, 용기입구로 보이는 액체표면 테두리를 edge detection으로 감지하는 단계;
용기입구와 액체표면의 이미지상 높이차이를 산출하는 단계, 상기 이미지상 높이차이를 실제 높이차이로 변환하는 단계;
상기 높이차이가 설정된 높이차이를 초과하거나 변화량이 설정된 변화량을 초과하는 경우 제어필요사항으로 판단하는 단계; 및
제어부가 상기 주행부를 제어하여 이동속도를 조절하거나, 상기 각도조절부를 제어하여 트레이 각도를 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체움직임 감지시스템을 갖는 액체배달로봇의 제어방법.
As a control method for a liquid delivery robot,
Loading and driving at least one liquid container storing liquid on a tray;
Acquiring an image by using a camera to photograph the border of the liquid container entrance and the surface of the liquid stored in the liquid container;
The liquid state analysis unit detects the border of the liquid container entrance in the image through object detection, and detects the border of the liquid surface visible as the container entrance through edge detection;
Calculating a height difference in the image between the container inlet and the liquid surface, converting the height difference in the image into an actual height difference;
Determining that control is required when the height difference exceeds a set height difference or the change amount exceeds the set change amount; and
A method of controlling a liquid delivery robot having a liquid movement detection system, comprising a step where a control unit controls the traveling unit to adjust the moving speed or a tray angle by controlling the angle adjustment unit.
제 13항에 있어서,
상기 조절하는 단계
상기 제어부가, 액체를 흘리지 않으면서 이동되는 최대속도를 보상값으로 가지는 강화학습 모델을 이용하여 로봇의 이동속도 및, 트레이 각도 중 적어도 어느 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 액체움직임 감지시스템을 갖는 액체배달로봇의 제어방법.
According to clause 13,
The adjustment step
Liquid having a liquid movement detection system, wherein the control unit controls at least one of the moving speed of the robot and the tray angle using a reinforcement learning model that has the maximum speed at which the liquid moves without spilling as a compensation value. Control method of delivery robot.
제 13항에 있어서,
상기 액체배달로봇의 자세를 측정하는 IMU센서를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 IMU 센서에서 측정된 기울기 데이터를 기반으로 상기 트레이가 수평이 유지되도록 상기 각도조절부를 제어하는 것을 특징으로 하는 액체움직임 감지시스템을 갖는 액체배달로봇의 제어방법.

According to clause 13,
Further comprising an IMU sensor that measures the posture of the liquid delivery robot,
A method of controlling a liquid delivery robot having a liquid movement detection system, wherein the control unit controls the angle adjustment unit so that the tray is maintained horizontal based on the tilt data measured by the IMU sensor.

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KR20190009766A (en) 2016-05-20 2019-01-29 케그스피드, 엘엘씨 A distribution network for monitoring, controlling and optimizing the flow of liquid beverage products delivered to consumers through containers
KR102242380B1 (en) 2020-04-01 2021-04-20 (주) 피큐아이넷 Robot System for Serving of Restaurant
KR102391562B1 (en) 2021-08-10 2022-04-29 주식회사세오 Serving robot for preventing food spillage

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160126391A (en) 2015-04-23 2016-11-02 제갈재성 Regulation system and method for liquid transport vehicle
KR20190009766A (en) 2016-05-20 2019-01-29 케그스피드, 엘엘씨 A distribution network for monitoring, controlling and optimizing the flow of liquid beverage products delivered to consumers through containers
KR102242380B1 (en) 2020-04-01 2021-04-20 (주) 피큐아이넷 Robot System for Serving of Restaurant
KR102391562B1 (en) 2021-08-10 2022-04-29 주식회사세오 Serving robot for preventing food spillage

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