KR20240107524A - following robot following mobile terminal - Google Patents

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KR20240107524A
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홍순기
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(주)비타소프트
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Abstract

사람을 식별하여 추종하는 로봇의 추종 제어 기술이 개시된다.
마스터가 소지한 이동통신 단말의 근거리 통신 모듈이 송신한 알에프 신호를 다중안테나 배열을 통해 수신하여 그 도달각을 이용하여 추종 주행을 위한 주행 방향을 결정한다. 추가로, 동일한 근거리무선통신부를 통해 수신한 데이터로부터 마스터가 소지한 이동통신단말의 위치 정보를 수신하여 주행 방향의 산출에 이용할 수 있다.
A tracking control technology for a robot that identifies and follows a person is disclosed.
The RF signal transmitted by the short-range communication module of the mobile communication terminal owned by the master is received through a multi-antenna array, and the angle of arrival is used to determine the driving direction for follow-up driving. Additionally, location information of the mobile communication terminal possessed by the master can be received from data received through the same short-range wireless communication unit and used to calculate the driving direction.

Description

이동통신단말을 추종하는 추종 로봇{following robot following mobile terminal}A following robot that follows a mobile communication terminal {following robot following mobile terminal}

로봇, 특히 사람을 식별하여 추종하는 로봇의 추종 제어 기술이 개시된다.A tracking control technology for robots, particularly robots that identify and follow people, is disclosed.

마스터를 식별하여 추적(tracking)하면서 추종하는 추종 로봇이 알려져 있다. 추종 로봇은 농장, 산업 현장에서 짐을 운반하는 카트나, 골프 카트에 적용되고 있다. 2020.07.21.자 공개된 공개특허공보 제2020-0087361호는 카메라로 촬영한 영상에서 마스터를 둘러싸는 경계 박스(bounding box)를 생성하고, 경계 박스의 중심점을 획득하고, 마스터가 이동함에 따라 영상 내에서 이동하는 경계 박스의 중심점의 위치에 기초하여 마스터의 위치를 추적한다. 예측된 방향으로 주행하면서 마스터가 재검출되면 로봇은 위치 추적 및 추종 주행을 계속한다. A follower robot that identifies and tracks a master and follows it is known. Follower robots are being applied to carts that carry loads at farms and industrial sites, as well as golf carts. Publication Patent No. 2020-0087361, published on July 21, 2020, creates a bounding box surrounding the master from an image captured by a camera, obtains the center point of the bounding box, and changes the image as the master moves. The master's position is tracked based on the position of the center point of the moving bounding box within it. If the master is re-detected while traveling in the predicted direction, the robot continues position tracking and follow-up driving.

또 2013.08.29.자 등록된 등록특허 제1,303,911호는 마스터가 장착한 객체 단말기에서 출력되는 지그비 통신방식 무선 추종 신호를 수신하여 그 세기 정보로부터 마스터와의 거리를 계산하고, 무선추종신호에 포함된 객체 단말기의 지자기 센서 정보와 추종 로봇의 지자기 센서 정보로부터 마스터가 착용한 객체 단말기의 이동 방향을 판단하여 추종 구동부를 제어하는 기술을 개시하고 있다. 그러나 세기 정보에 기초하여 절대적인 거리를 계산하는 것도 쉽지 않을 뿐 아니라 추종 주행에서는 거리보다 방향이 중요한데 이를 지자기센서에만 의존하고 있어 추종 주행에 한계가 있다. In addition, Registered Patent No. 1,303,911, registered on August 29, 2013, receives a ZigBee communication type wireless tracking signal output from an object terminal mounted on the master, calculates the distance to the master from the intensity information, and calculates the distance to the master from the strength information included in the wireless tracking signal. A technology for controlling the tracking drive unit by determining the direction of movement of the object terminal worn by the master from the geomagnetic sensor information of the object terminal and the geomagnetic sensor information of the follower robot is disclosed. However, not only is it not easy to calculate the absolute distance based on intensity information, but direction is more important than distance in tracking driving, and since it relies only on the geomagnetic sensor, there are limitations to tracking driving.

제안된 발명은 근거리에서 간단하게 구현할 수 있는 위치추종기술을 추종 로봇에 도입하는 것을 목적으로 한다. The purpose of the proposed invention is to introduce position tracking technology that can be easily implemented at a short distance into a tracking robot.

나아가 제안된 발명은 널리 알려진 측위 기술을 융합하여 추종 로봇의 추종의 신뢰성을 제고하는 것을 목적으로 한다.Furthermore, the proposed invention aims to improve the reliability of the tracking robot by combining widely known positioning technologies.

더 나아가 제안된 발명은 추종 로봇의 활용도를 높이는 것을 또 다른 목적으로 한다. Furthermore, another purpose of the proposed invention is to increase the usability of the follower robot.

제안된 발명의 일 양상에 따르면, 마스터가 소지한 이동통신 단말의 근거리 통신 모듈이 송신한 알에프 신호를 다중안테나 배열을 통해 수신하여 그 도달각을 이용하여 추종 주행을 위한 주행 방향을 결정할 수 있다. According to one aspect of the proposed invention, the RF signal transmitted by the short-range communication module of the mobile communication terminal possessed by the master can be received through a multi-antenna array and the angle of arrival can be used to determine the driving direction for follow-up driving.

추가적인 양상에 따라, 근거리무선통신부를 통해 수신한 알에프 신호의 도달각을 측정하여 주행 방향을 결정하는 한편, 동일한 근거리무선통신부를 통해 수신한 데이터로부터 마스터가 소지한 이동통신단말의 위치 정보를 수신하여 주행 방향의 산출에 이용할 수 있다.According to an additional aspect, the driving direction is determined by measuring the angle of arrival of the RF signal received through the short-range wireless communication unit, while the location information of the mobile communication terminal held by the master is received from the data received through the same short-range wireless communication unit. It can be used to calculate the driving direction.

추가적인 양상에 따라, 추종 로봇은 마스터가 소지한 이동통신단말로부터 근거리무선통신을 통해 수신한 위치 정보와, 로봇의 위치센서에서 출력되는 위치정보로부터 로봇의 주행방향을 결정할 수 있다. According to an additional aspect, the follower robot may determine the robot's driving direction based on location information received through short-distance wireless communication from a mobile communication terminal possessed by the master and location information output from the robot's position sensor.

추가적인 양상에 따라, 추종 로봇은 마스터의 이동통신단말기로부터 근거리무선통신을 통해 수신한 이동 궤적 정보에 따라 주행할 수 있다.According to an additional aspect, the follower robot may run according to movement trajectory information received through short-range wireless communication from the master's mobile communication terminal.

추가적인 양상에 따라, 추종 로봇은 마스터의 이동통신단말기로부터 근거리무선통신을 통해 수신한 목적지 정보에 따라 자율 주행할 수 있다.According to an additional aspect, the follower robot may drive autonomously according to destination information received through short-range wireless communication from the master's mobile communication terminal.

제안된 발명에 따라, 추종로봇은 마스터가 소지한 이동통신단말과의 근거리무선통신을 통해 이동방향을 결정할 수 있어 상대적으로 안정된 추종주행을 달성할 수 있다. According to the proposed invention, the follower robot can determine the direction of movement through short-distance wireless communication with the mobile communication terminal possessed by the master, thereby achieving relatively stable follow-up driving.

도 1은 일 실시예에 따른 추종 로봇의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 또 다른 실시예에 따른 추종 로봇의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 또 다른 실시예에 따른 추종 로봇의 구성을 도시한 블록도이다.
Figure 1 is a block diagram showing the configuration of a tracking robot according to an embodiment.
Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a tracking robot according to another embodiment.
Figure 3 is a block diagram showing the configuration of a follower robot according to another embodiment.

전술한, 그리고 추가적인 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명하는 실시예들을 통해 구체화된다. 각 실시예들의 구성 요소들은 다른 언급이나 상호간에 모순이 없는 한 실시예 내에서 또는 타 실시예의 구성 요소들과 다양한 조합이 가능한 것으로 이해된다. 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 기재 내용 혹은 제안된 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.The foregoing and additional aspects are embodied through embodiments described with reference to the accompanying drawings. It is understood that the components of each embodiment can be combined in various ways within the embodiment or with components of other embodiments as long as there is no other mention or contradiction between them. Based on the principle that the inventor can appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way, the terms used in this specification and claims have meanings that correspond to the description or proposed technical idea. It must be interpreted as a concept. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

<청구항 1 발명의 설명><Claim 1 Description of Invention>

도 1은 일 실시예에 따른 추종 로봇의 구성을 도시한 블록도이다. 도시된 실시예에서, 주행구동계(10)는 기계적으로 제작된 구성을 표현하고 있으며, 안테나(30)나 매칭회로(50), 그리고 주행구동부(900)는 전기 소자로 회로기판에 실장되어 구현될 수 있다. 또 로봇위치산출센서(70)는 GPS 모듈로 별도의 기판에 모듈화되어 구현되고 메인 회로기판에 커넥터를 통해 연결될 수 있다. 나머지 블록들은 시스템-온-칩(SoC:System-on-Chip)에 내장된 회로와, 그 내부 메모리에 저장되고 내부 프로세서에서 실행되는 프로그램들로 구현될 수 있다. Figure 1 is a block diagram showing the configuration of a tracking robot according to an embodiment. In the illustrated embodiment, the travel drive system 10 represents a mechanically manufactured configuration, and the antenna 30, matching circuit 50, and travel drive unit 900 are implemented as electrical elements mounted on a circuit board. You can. In addition, the robot position calculation sensor 70 is a GPS module that is modularized and implemented on a separate board and can be connected to the main circuit board through a connector. The remaining blocks can be implemented with circuits embedded in a system-on-chip (SoC) and programs stored in its internal memory and executed on an internal processor.

일 양상에 따라, 마스터가 소지한 이동통신 단말의 근거리 통신 모듈이 송신한알에프 신호를 다중안테나 배열을 통해 수신하여 그 도달각을 이용하여 추종 주행을 위한 주행 방향을 결정할 수 있다. 블루투스 저전력 5.1 (Bluetooth LE (Low Energy)) 표준에서는 실시간 측위 시스템(real time location systems : RTLS)으로 방향탐지(direction finding) 기술을 도입하였다. 이 기술은 위상차를 가지고 배열된 배열안테나를 통해 수신한 안테나로부터 AOA(Angle of Arrival)을 계산하여 송신 블루투스 단말의 상대적인 방향 정보를 제공할 수 있다. 이 기술은 몇 개의 반도체 회사에서 구현하여 상용화된 시스템-온-칩 제품으로 제공하고 있다. 본 실시예는 노르딕반도체(Nordic semiconductor)사의 nRF5340 칩으로 구현될 수 있다. According to one aspect, the RF signal transmitted by the short-range communication module of the mobile communication terminal possessed by the master may be received through a multi-antenna array and the angle of arrival may be used to determine the driving direction for follow-up driving. The Bluetooth LE (Low Energy) standard introduced direction finding technology using real time location systems (RTLS). This technology can provide relative direction information of the transmitting Bluetooth terminal by calculating AOA (Angle of Arrival) from antennas received through array antennas arranged with a phase difference. This technology has been implemented by several semiconductor companies and is provided as a commercialized system-on-chip product. This embodiment can be implemented with the nRF5340 chip from Nordic Semiconductor.

도 1에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 추종 로봇은 주행구동부(900)와, 배열 안테나(30)와, 근거리무선통신부(500)와, 제1주행방향계산부(110)와, 주행제어기(300)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the tracking robot according to one embodiment includes a traveling driving unit 900, an array antenna 30, a short-range wireless communication unit 500, a first traveling direction calculation unit 110, and a traveling Includes a controller 300.

주행구동부(900)는 로봇을 주행 구동하는 복수의 모터를 구동한다. 일 실시예에서, 주행구동부(900)는 각 모터를 정역구동하는 반도체 스위치에 연결하여 그 구동 전류를 PWM 펄스의 듀티비로 제어한다. 배열 안테나(30)는 회로기판 상에 위상차를 가지고 배열되어 알에프신호를 수신한다. 회로기판에 패터닝되는 초소형 배열 안테나가 알려져 있다. 도시된 실시예에서, 배열 안테나(30)는 블루투스 저전력 5.1표준에 부합하는 2.4GHz 대역에 튜닝되어 있다. 근거리무선통신부(500)는 배열 안테나(30)를 통해 마스터가 소지한 이동통신단말기로 연결되며, 수신한 알에프신호로부터 방향 정보(directional information)를 출력한다. 일 실시예에서, 근거리무선통신부(500)는 전술한 SoC로 구현될 수 있다. 블루투스 저전력 표준에 따라 근거리무선통신부(500)는 배열 안테나로 수신된 알에프신호들로부터 송신기, 여기서는 마스터의 이동통신단말기, 예를 들면 스마트폰에 내장된 블루투스 태그로부터 추종 로봇의 근거리무선통신부(500), 즉 블루투스 모듈로의 도달각(AoA : Angle of Arrival)을 산출하여 출력한다. The travel drive unit 900 drives a plurality of motors that drive the robot. In one embodiment, the travel driving unit 900 connects each motor to a semiconductor switch that drives forward and reverse and controls the driving current based on the duty ratio of the PWM pulse. The array antenna 30 is arranged with a phase difference on the circuit board and receives the RF signal. Ultra-small array antennas patterned on circuit boards are known. In the illustrated embodiment, array antenna 30 is tuned to the 2.4 GHz band, which complies with the Bluetooth Low Energy 5.1 standard. The short-range wireless communication unit 500 is connected to the mobile communication terminal owned by the master through the array antenna 30, and outputs directional information from the received RF signal. In one embodiment, the short-range wireless communication unit 500 may be implemented with the above-described SoC. According to the Bluetooth low-power standard, the short-range wireless communication unit 500 is a transmitter from RF signals received by an array antenna, here, a short-range wireless communication unit 500 of the follower robot from a Bluetooth tag embedded in a master mobile communication terminal, for example, a smartphone. That is, the angle of arrival (AoA: Angle of Arrival) to the Bluetooth module is calculated and output.

제1주행방향계산부(110)는 근거리무선통신부(500)에서 출력된 방향 정보로부터 추종 주행을 위한 주행 방향을 산출한다. 일 실시예에 있어서, 제1주행방향계산부(110)는 근거리무선통신부(500)에서 출력된 마스터가 소지한 이동통신단말로의 방향정보를 기초로 마스터를 추종하기 위한 주행 방향을 결정한다. 추가로, 제1주행방향계산부(110)는 카메라(20)로부터 주변 객체들을 인식하여 그 객체들을 피하면서 마스터를 추종하기 위한 주행 방향을 결정할 수 있다. 주변 객체들은 예를 들면 마스터 이외의 다른 사람들, 고정 장애물, 이동 장애물 등이 될 수 있다. 이러한 장애물 회피를 위한 주행 기술은, 예를 들면 2020.07.07.자 공개된 공개특허공보 제2020-0080396호에 개시되어 있다. The first driving direction calculation unit 110 calculates the driving direction for following driving from the direction information output from the short-range wireless communication unit 500. In one embodiment, the first driving direction calculation unit 110 determines a driving direction to follow the master based on direction information output from the short-range wireless communication unit 500 to the mobile communication terminal possessed by the master. Additionally, the first driving direction calculation unit 110 can recognize surrounding objects from the camera 20 and determine a driving direction to follow the master while avoiding the objects. Surrounding objects may be, for example, people other than the master, fixed obstacles, moving obstacles, etc. Driving technology for avoiding such obstacles is disclosed, for example, in Patent Publication No. 2020-0080396 published on July 7, 2020.

주행제어기(300)는 산출된 주행 방향에 따라 구동신호를 생성하여 상기 주행구동부로 출력한다. 주행제어기(300)는 현재 위치에서 마스터의 위치까지의 방향과, 그 상대 거리와, 그 상대 거리의 시간에 대한 변화율, 즉 상대속도에 따라 각 모터의 구동 토크, 즉 구동 전류를 결정하여 제어 값을 출력할 수 있다. 주행구동부(900)는 그에 따라 주행구동계(10)의 각 모터들로 해당하는 구동전류가 출력되도록 PWM 펄스의 듀티비를 제어한다. The travel controller 300 generates a drive signal according to the calculated travel direction and outputs it to the travel driver. The travel controller 300 determines the driving torque, that is, the driving current, of each motor according to the direction from the current position to the master's position, the relative distance, and the rate of change of the relative distance with respect to time, that is, the relative speed, and determines the control value. can be output. The travel drive unit 900 controls the duty ratio of the PWM pulse so that the corresponding drive current is output to each motor of the travel drive system 10 accordingly.

<청구항 2 발명의 설명><Claim 2 Description of Invention>

일 실시예에서, 근거리무선통신부(500)는 배열증폭기(535)와, 위상차검출회로(531)와, 도달각산출부(533)를 포함할 수 있다. 배열증폭기(535)는 배열안테나(30)의 각 안테나에서 수신된 신호를 증폭한다. 수신된 신호는 임피던스 매칭회로(30)를 거쳐 배열증폭기(535)로 공급된다. 위상차검출회로(531)는 배열 안테나에서 수신한 블루투스 알에프신호 간의 위상차를 측정한다. 도시된 실시예에서 배열 안테나는 8개의 안테나로 구성된다. In one embodiment, the short-range wireless communication unit 500 may include an array amplifier 535, a phase difference detection circuit 531, and an angle of arrival calculation unit 533. The array amplifier 535 amplifies the signal received from each antenna of the array antenna 30. The received signal is supplied to the array amplifier 535 through the impedance matching circuit 30. The phase difference detection circuit 531 measures the phase difference between Bluetooth RF signals received from the array antenna. In the illustrated embodiment, the array antenna consists of eight antennas.

도달각산출부(533)는 위상차로부터 도달각을 계산한다. 안테나 사이의 간격을 d 라고 하고 측정된 위상차를 ψ 라 하면, 도달각 θ는 The angle of arrival calculation unit 533 calculates the angle of arrival from the phase difference. If the distance between antennas is d and the measured phase difference is ψ, the angle of arrival θ is

θ = arccos(ψλ/2πd) θ = arccos(ψλ/2πd)

의 식에 의해 구할 수 있다. 배열 안테나에서 각 안테나쌍에 대해 구해진 도달각 값들 중 오류가 명백한 값들을 제외하고 평균하는 방법 등을 통해 정밀도를 높일 수 있다. 다중경로효과(multi-path effect) 등에 의해 도달각을 계산하는데 오류가 발생할 가능성이 높아 몇 차례의 측정 시도를 통해 참값을 추정해야 한다. It can be obtained through the formula. In an array antenna, precision can be increased by excluding values with obvious errors among the angle of arrival values obtained for each antenna pair and averaging them. There is a high possibility that errors will occur in calculating the angle of arrival due to the multi-path effect, etc., so the true value must be estimated through several measurement attempts.

<청구항 3 발명의 설명><Claim 3 Description of Invention>

추가적인 양상에 따라, 근거리무선통신부를 통해 수신한 알에프 신호의 도달각을 측정하여 주행 방향을 결정하는 한편, 동일한 근거리무선통신부를 통해 수신한 데이터로부터 마스터가 소지한 이동통신단말의 위치 정보를 수신하여 주행 방향의 산출에 이용할 수 있다. According to an additional aspect, the driving direction is determined by measuring the angle of arrival of the RF signal received through the short-range wireless communication unit, while the location information of the mobile communication terminal held by the master is received from the data received through the same short-range wireless communication unit. It can be used to calculate the driving direction.

도 2는 또 다른 실시예에 따른 추종 로봇의 구성을 도시한 블록도이다. 도시된 실시예에서, 도 1과 대응되는 유사한 구성은 동일한 도면 부호로 참조된다. 이 실시예에서, 근거리무선통신부는 복조부(551)와, 데이터수신부(553)를 더 포함할 수 있다. 복조부(551)는 블루투스 저전력 표준에 따른 복조회로로, 배열증폭기(535)에서 출력된 신호들 중 적어도 하나를 복조하여 디지털 데이터를 출력한다. 데이터수신부(553)는 복조된 디지털 데이터에서 정보를 추출하여 출력한다. Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a follower robot according to another embodiment. In the illustrated embodiment, similar components corresponding to Figure 1 are referred to by the same reference numerals. In this embodiment, the short-range wireless communication unit may further include a demodulation unit 551 and a data reception unit 553. The demodulator 551 is a demodulation circuit according to the Bluetooth low power standard and demodulates at least one of the signals output from the array amplifier 535 to output digital data. The data receiver 553 extracts and outputs information from the demodulated digital data.

<청구항 4 발명의 설명><Claim 4 Description of Invention>

추가적인 양상에 따라, 추종 로봇은 마스터가 소지한 이동통신단말로부터 근거리무선통신을 통해 수신한 위치 정보와, 로봇의 위치센서에서 출력되는 위치정보로부터 로봇의 주행방향을 결정할 수 있다. 이동통신단말은 기지국 기반으로 셀 단위로 측위 시스템을 그 자체로 갖추고 있으며, GPS 수신기를 내장하여 정밀 측위 정보를 가지고 있다. 마스터가 추종 범위를 벗어나 원거리에 있을 때 이러한 마스터의 위치 정보는 추종 로봇의 추종에 도움을 줄 수 있다. 도시된 실시예에서, 추종로봇은 로봇위치산출센서(70)와, 제2주행방향계산부(110)를 더 포함할 수 있다. According to an additional aspect, the follower robot may determine the robot's driving direction based on location information received through short-distance wireless communication from a mobile communication terminal possessed by the master and location information output from the robot's position sensor. Mobile communication terminals are equipped with their own positioning system on a cell-by-cell basis based on a base station, and have a built-in GPS receiver to provide precise positioning information. When the master is far outside the tracking range, the master's location information can help the follower robot follow. In the illustrated embodiment, the follower robot may further include a robot position calculation sensor 70 and a second traveling direction calculation unit 110.

로봇위치산출센서(70)는 측위위성으로부터 수신한 측위정보로부터 로봇의 위치를 산출한다. 일 실시예에서, 로봇위치산출센서(70)는 GPS수신기를 포함할 수 있다. 제2주행방향계산부(110)는 데이터수신부(553)에서 수신한 정보 중 이동통신단말기의 위치 정보, 즉 마스터의 위치정보와, 로봇위치산출센서(30)에서 출력되는 로봇의 위치 정보로부터 로봇의 주행방향을 산출한다. 이때 로봇에서 마스터로 향하는 벡터를 따라 주행 방향을 결정하는 것이 일반적이지만, 주변에 장애물이 있을 경우 다른 방향으로 주행 방향을 결정할 수도 있다. The robot position calculation sensor 70 calculates the position of the robot from positioning information received from a positioning satellite. In one embodiment, the robot position calculation sensor 70 may include a GPS receiver. The second driving direction calculation unit 110 calculates the robot from the location information of the mobile communication terminal, that is, the location information of the master, and the location information of the robot output from the robot position calculation sensor 30 among the information received from the data receiving unit 553. Calculate the driving direction of . At this time, it is common to determine the driving direction according to the vector heading from the robot to the master, but if there are obstacles around, the driving direction can be determined in a different direction.

<청구항 5 발명의 설명><Claim 5 Description of Invention>

추가적인 양상에 따라, 추종 로봇은 센서선택부(170)를 더 포함할 수 있다. 센서선택부(170)는 제1주행방향계산부(110)와 제2주행방향계산부(130)에서 산출된 주행 방향들 중 신뢰성이 높은 정보를 선택하여 주행제어기(150)로 출력한다. 일 실시예에서, 센서선택부(170)는 추종 로봇과 마스터 사이의 거리가 기준 거리 이하일 경우에는 제1주행방향계산부(110)의 출력을 우선적으로 선택한다. 즉 근거리에서는 도달각에 따라 결정된 주행방향으로 주행하도록 구동한다. 센서선택부(170)는 추종 로봇과 마스터 사이의 거리가 기준 거리 이상일 경우에는 제2주행방향계산부(130)의 출력을 우선적으로 선택하나, 실내 환경과 같이 GPS 수신이 불가능하여 제2주행방향계산부(130)의 출력이 정상적이지 않은 경우에는 제1주행방향계산부(110)의 출력을 선택할 수 있다. According to an additional aspect, the follower robot may further include a sensor selection unit 170. The sensor selection unit 170 selects highly reliable information from among the driving directions calculated by the first driving direction calculation unit 110 and the second driving direction calculation unit 130 and outputs it to the driving controller 150. In one embodiment, the sensor selection unit 170 preferentially selects the output of the first driving direction calculation unit 110 when the distance between the following robot and the master is less than or equal to the reference distance. That is, at short distances, it is driven to travel in the direction determined by the angle of arrival. The sensor selection unit 170 preferentially selects the output of the second driving direction calculation unit 130 when the distance between the following robot and the master is greater than the standard distance, but as GPS reception is not possible in an indoor environment, the second driving direction is selected. If the output of the calculation unit 130 is not normal, the output of the first driving direction calculation unit 110 can be selected.

<청구항 6 발명의 설명><Claim 6 Description of Invention>

추가적인 양상에 따라, 추종 로봇은 마스터의 이동통신단말기로부터 근거리무선통신을 통해 수신한 이동 궤적 정보에 따라 주행할 수 있다. 도 3은 또 다른 실시예에 따른 추종 로봇의 구성을 도시한 블록도이다. 도시된 실시예에서, 도 1 또는 도 2와 대응되는 유사한 구성은 동일한 도면 부호로 참조된다. 도시된 실시예에서, 추종 로봇은 지시궤적주행부(120)를 포함한다. 지시궤적주행부(120)는 데이터수신부(553)를 통해 수신한 데이터 중 이동 궤적 정보에 따라 주행제어기(150)로 주행 방향을 연속하여 출력한다. According to an additional aspect, the follower robot may run according to movement trajectory information received through short-range wireless communication from the master's mobile communication terminal. Figure 3 is a block diagram showing the configuration of a follower robot according to another embodiment. In the illustrated embodiment, similar structures corresponding to Figure 1 or Figure 2 are referred to by the same reference numerals. In the illustrated embodiment, the follower robot includes an instruction trajectory traveling unit 120. The indicated trajectory driving unit 120 continuously outputs the driving direction to the driving controller 150 according to the movement trajectory information among the data received through the data receiving unit 553.

일 실시예에서, 지시궤적주행부(120)는 근거리무선통신부(500)를 통해 마스터가 소지한 이동통신단말기로부터 수신한 이동궤적 정보를 기초로, 주행제어기(150)의 제어권을 장악하여 연속적으로 이동 지령을 출력할 수 있다. 이동궤적은, 예를 들어 마스터가 이동통신단말기의 앱을 실행시켜 지도 상에 입력한 출발지, 목적지 및 앱이 자체적으로, 혹은 서버를 통해 산출한 이동 궤적일 수 있다. 이동 지령은 이동 방향만을 포함할 수도 있고 이동 속도나 가속도를 포함할 수도 있다. 추가로, 지시궤적주행부(120)는 근거리무선통신부(500)로부터 출력되는 방향 정보와, 카메라(20)로부터 입력된 영상으로부터 인식된 객체들의 위치 정보와, 로봇위치산출센서(70)로부터 입력된 위치 정보를 기초로 수신한 이동궤적을 추종하는 주행을 제어할 수 있다. 예를 들어 이동궤적을 따라 이동하다 장애물이 출현할 경우 주행궤적을 벗어나 장애물을 회피하여 주행한 후 다시 주행궤적으로 복귀할 수 있다. In one embodiment, the instruction trajectory driving unit 120 takes control of the driving controller 150 based on the movement trajectory information received from the mobile communication terminal possessed by the master through the short-distance wireless communication unit 500 and continuously Movement commands can be output. The movement trajectory may be, for example, the starting point and destination entered on the map by the master by running the app on the mobile communication terminal, and the movement trajectory calculated by the app itself or through a server. The movement command may include only the direction of movement or may include movement speed or acceleration. Additionally, the instruction trajectory driving unit 120 receives direction information output from the short-range wireless communication unit 500, location information of objects recognized from images input from the camera 20, and input from the robot position calculation sensor 70. Driving that follows the received movement trajectory can be controlled based on the received location information. For example, if an obstacle appears while moving along the travel path, the vehicle can deviate from the travel path, avoid the obstacle, and then return to the travel path.

<청구항 7 발명의 설명><Claim 7 Description of Invention>

추가적인 양상에 따라, 추종 로봇은 마스터의 이동통신단말기로부터 근거리무선통신을 통해 수신한 목적지 정보에 따라 자율주행할 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 추종 로봇은 자율주행부(140)를 포함한다. 자율주행부(140)는 데이터수신부(553)를 통해 수신한 데이터 중 목적지 정보에 따라 맵상에서 주행 궤적을 계산하여 그에 따라 주행제어기로 주행 방향을 연속하여 출력한다. According to an additional aspect, the follower robot may drive autonomously according to destination information received through short-range wireless communication from the master's mobile communication terminal. In the embodiment shown in FIG. 3, the follower robot includes an autonomous driving unit 140. The autonomous driving unit 140 calculates a driving trajectory on the map according to destination information among the data received through the data receiving unit 553 and continuously outputs the driving direction accordingly to the driving controller.

일 실시예에서, 자율주행부(140)는 근거리무선통신부(500)를 통해 마스터가 소지한 이동통신단말기로부터 수신한 목적지 정보를 기초로 이동경로를 계산한 다음, 주행제어기(150)의 제어권을 장악하여 연속적으로 이동 지령을 출력할 수 있다. 이동경로는 추종로봇이 자체 계산요소를 통해 계산할 수도 있고, 지도정보제공서버를 통해 계산한 것일 수도 있다. 이동 지령은 이동 방향만을 포함할 수도 있고 이동 속도나 가속도를 포함할 수도 있다. 추가로, 자율주행부(140)는 근거리무선통신부(500)로부터 출력되는 방향 정보와, 카메라(20)로부터 입력된 영상으로부터 인식된 객체들의 위치 정보와, 로봇위치산출센서(70)로부터 입력된 위치 정보를 기초로 이동경로를 추종하는 주행을 제어할 수 있다. 예를 들어 이동궤적을 따라 이동하다 장애물이 출현할 경우 주행궤적을 벗어나 장애물을 회피하여 주행한 후 다시 주행궤적으로 복귀할 수 있다.In one embodiment, the autonomous driving unit 140 calculates a movement route based on destination information received from a mobile communication terminal owned by the master through the short-range wireless communication unit 500, and then grants control to the driving controller 150. You can take control and continuously output movement commands. The movement path may be calculated by the follower robot using its own calculation elements, or it may be calculated through a map information provision server. The movement command may include only the direction of movement or may include movement speed or acceleration. Additionally, the autonomous driving unit 140 receives direction information output from the short-range wireless communication unit 500, location information of objects recognized from images input from the camera 20, and information input from the robot position calculation sensor 70. Driving that follows the movement path can be controlled based on location information. For example, if an obstacle appears while moving along the travel path, the vehicle can deviate from the travel path, avoid the obstacle, and then return to the travel path.

이상에서 본 발명을 첨부된 도면을 참조하는 실시예들을 통해 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 이들로부터 당업자라면 자명하게 도출할 수 있는 다양한 변형예들을 포괄하도록 해석되어야 한다. 특허청구범위는 이러한 변형예들을 포괄하도록 의도되었다. In the above, the present invention has been described through embodiments with reference to the accompanying drawings, but it is not limited thereto, and should be interpreted to encompass various modifications that can be easily derived by those skilled in the art. The claims are intended to cover these variations.

10 : 주행구동계 20 : 카메라
30 : 배열안테나 50 : 매칭회로
70 : 로봇위치산출센서
110 : 제1주행방향계산부 120 : 지시궤적주행부
130 : 제2주행방향계산부 140 : 자율주행부
150 : 주행제어기 170 : 센서선택부
500 : 근거리무선통신부
531 : 위상차검출회로 533 : 도달각산출부
551 : 복조부 553 : 데이터수신부
555 : 배열증폭기
900 : 주행구동부
10: Driving system 20: Camera
30: array antenna 50: matching circuit
70: Robot position calculation sensor
110: first driving direction calculation unit 120: instruction trajectory driving unit
130: Second driving direction calculation unit 140: Autonomous driving unit
150: Driving controller 170: Sensor selection unit
500: Short-distance wireless communication department
531: Phase difference detection circuit 533: Angle of arrival calculation unit
551: Demodulation unit 553: Data reception unit
555: Array amplifier
900: Travel driving unit

Claims (7)

마스터를 추종하여 주행하는 추종 로봇에 있어서, 상기 추종 로봇은:
로봇을 주행 구동하는 복수의 모터를 구동하는 주행구동부와;
회로기판 상에 위상차를 가지고 배열되어 알에프신호를 수신하는 배열 안테나와;
상기 배열 안테나를 통해 마스터가 소지한 이동통신단말기로 연결되며, 수신한 알에프신호로부터 방향 정보(directional information)를 출력하는 근거리무선통신부와;
상기 근거리무선통신부에서 출력된 방향 정보로부터 추종 주행을 위한 주행 방향을 산출하는 제1주행방향계산부와;
산출된 주행 방향에 따라 구동신호를 생성하여 상기 주행구동부로 출력하는 주행제어기;를 포함하는 추종 로봇.
In the follower robot that follows the master and runs, the follower robot:
a travel driving unit that drives a plurality of motors to drive the robot;
an array antenna arranged with a phase difference on a circuit board to receive an RF signal;
a short-distance wireless communication unit that is connected to a mobile communication terminal owned by the master through the array antenna and outputs directional information from the received RF signal;
a first driving direction calculation unit that calculates a driving direction for following driving from the direction information output from the short-range wireless communication unit;
A follower robot including a travel controller that generates a drive signal according to the calculated travel direction and outputs it to the travel drive unit.
청구항 1에 있어서, 상기 근거리무선통신부는 :
상기 배열 안테나에서 수신되는 알에프 신호들을 각각 증폭하는 배열증폭기와;
상기 증폭된 알에프 신호들간의 위상차를 검출하는 위상차 검출회로와;
상기 검출된 위상차로부터 도달각(AOA : Angle of Arrival)을 계산하는 도달각산출부;
를 포함하는 추종 로봇.
The method in claim 1, wherein the short-range wireless communication unit:
an array amplifier that amplifies each RF signal received from the array antenna;
a phase difference detection circuit that detects a phase difference between the amplified RF signals;
An angle of arrival calculation unit that calculates an angle of arrival (AOA) from the detected phase difference;
A follower robot including.
청구항 2에 있어서, 근거리무선통신부는 :
상기 배열증폭기에서 출력된 신호들 중 적어도 하나를 복조하여 디지털 데이터를 출력하는 복조부와;
상기 복조부에서 출력된 디지털 데이터에서 정보를 추출하여 출력하는 데이터수신부;
를 더 포함하는 추종 로봇.
In claim 2, the short-range wireless communication unit:
a demodulator that demodulates at least one of the signals output from the array amplifier and outputs digital data;
a data receiving unit that extracts and outputs information from the digital data output from the demodulator;
A follower robot further comprising:
청구항 3에 있어서, 추종 로봇은 :
측위위성으로부터 수신한 측위정보로부터 로봇의 위치를 산출하는 로봇위치산출센서와;
상기 데이터수신부에서 수신한 이동통신단말기의 위치 정보와 상기 로봇위치산출센서에서 출력되는 로봇의 위치 정보로부터 로봇의 주행방향을 산출하는 제2주행방향계산부;를 더 포함하는 추종 로봇.
The method of claim 3, wherein the follower robot:
a robot position calculation sensor that calculates the position of the robot from positioning information received from a positioning satellite;
A tracking robot further comprising a second driving direction calculation unit that calculates the driving direction of the robot from the position information of the mobile communication terminal received from the data reception unit and the position information of the robot output from the robot position calculation sensor.
청구항 4에 있어서, 추종 로봇은 :
제1주행방향계산부와 제2주행방향계산부에서 산출된 주행 방향들 중 신뢰성이 높은 정보를 선택하여 상기 주행제어기로 출력하는 센서선택부;
를 더 포함하는 추종 로봇.
The method of claim 4, wherein the follower robot:
a sensor selection unit that selects highly reliable information from among the driving directions calculated by the first driving direction calculation unit and the second driving direction calculation unit and outputs it to the driving controller;
A follower robot further comprising:
청구항 3에 있어서, 상기 추종주행제어기는 :
데이터수신부를 통해 수신한 데이터 중 이동 궤적 정보에 따라 주행제어기로 주행 방향을 연속하여 출력하는 지시궤적주행부;
를 더 포함하는 추종 로봇.
The method of claim 3, wherein the tracking driving controller:
an instruction trajectory driving unit that continuously outputs the driving direction to the driving controller according to the movement trajectory information among the data received through the data receiving unit;
A follower robot further comprising:
청구항 3에 있어서, 상기 추종주행제어기는:
데이터수신부를 통해 수신한 데이터 중 목적지 정보에 따라 맵상에서 주행 궤적을 계산하여 그에 따라 주행제어기로 주행 방향을 연속하여 출력하는 자율주행부;
를 더 포함하는 추종 로봇.
The method of claim 3, wherein the tracking driving controller:
an autonomous driving unit that calculates a driving trajectory on the map according to destination information among the data received through the data receiver and continuously outputs the driving direction to the driving controller accordingly;
A follower robot further comprising:
KR1020220190245A 2022-12-30 following robot following mobile terminal KR20240107524A (en)

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