WO2020184751A1 - Safety device for mobile robot for preventing accident - Google Patents

Safety device for mobile robot for preventing accident Download PDF

Info

Publication number
WO2020184751A1
WO2020184751A1 PCT/KR2019/002835 KR2019002835W WO2020184751A1 WO 2020184751 A1 WO2020184751 A1 WO 2020184751A1 KR 2019002835 W KR2019002835 W KR 2019002835W WO 2020184751 A1 WO2020184751 A1 WO 2020184751A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
safety device
robot
bumper
rgb
cameras
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/002835
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
박정우
최영호
엄태영
박지현
배기덕
Original Assignee
한국로봇융합연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국로봇융합연구원 filed Critical 한국로봇융합연구원
Publication of WO2020184751A1 publication Critical patent/WO2020184751A1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06Safety devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0075Means for protecting the manipulator from its environment or vice versa
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02Sensing devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02Sensing devices
    • B25J19/021Optical sensing devices
    • B25J19/023Optical sensing devices including video camera means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

The present invention relates to a safety device for a mobile robot for preventing an accident, and the present invention relates to a safety device capable of preventing an accident of a mobile robot by combining a primary safety device using a plurality of RGB-D cameras and a secondary safety device using a bumper. A safety device for a robot mounted on the robot, according to one aspect of the present invention, comprises: a primary safety device; and a secondary safety device connected to the primary safety device, wherein the primary safety device includes a plurality of RGB-D cameras that capture RGB (red, green, blue) and visual depth, and the secondary safety device includes: a bumper that absorbs a physical shock applied from the outside; and a contact sensor disposed on the exterior of the bumper. The plurality of RGB-D cameras are arranged to be spaced apart from each other at a predetermined distance such that a field of view can be adjusted so as to capture all directions of adjacent areas of the safety device for a robot, an occurrence of an event in a 3D space can be primarily detected on the basis of information obtained through the plurality of RGB-D cameras, and the occurrence of the event in the 3D space can be secondarily detected by using at least one of a displacement of the bumper and information sensed by the contact sensor.

Description

사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치Safety device for mobile robots to prevent accidents
본 발명은 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에 관한 것으로, 본 발명은 복수의 RGB-D 카메라를 활용한 1차 안전장치 및 범퍼를 활용한 2차 안전장치를 조합하여 모바일 로봇의 사고를 방지할 수 있는 안전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a safety device for a mobile robot for preventing accidents, and the present invention prevents accidents of a mobile robot by combining a primary safety device using a plurality of RGB-D cameras and a secondary safety device using a bumper. It is about a safety device that can be done.
로봇 기술은 점차 인간 친화적으로 사람의 주변에 가까이 다가가고 있다. Robot technology is gradually approaching people's surroundings in a human-friendly way.
과거에는 산업 업계에서 위험하거나 단순작업 반복용으로 로봇이 많이 활용되었지만 최근에 들어서는 물건 이송 로봇이나 가정용 홈서비스 로봇, 빌딩 안내 서비스 로봇, 실외 정찰 로봇과 같이 사람의 생활 속으로 들어와 자율적으로 이동하며 서비스 임무를 수행하는 모바일 로봇이 상용화되어 점차적으로 활용도가 높아지고 있다.In the past, robots were often used for dangerous or simple repetition of tasks in the industrial industry, but in recent years, such as object transfer robots, home service robots, building guidance service robots, and outdoor reconnaissance robots, they enter human life and move autonomously. As mobile robots performing missions have been commercialized, their use is gradually increasing.
이러한 모바일 로봇은 사람의 생활 공간을 같이 공유하며 이동하기 때문에 각종 센서 또는 알고리즘을 적용하거나 기구적인 안전장치를 내장하는 등 사고 방지를 위한 장치가 필수적으로 들어가게 된다. Since these mobile robots share a living space of a person and move together, a device for preventing accidents such as applying various sensors or algorithms or embedding mechanical safety devices is essential.
하지만 기존의 초음파 센서나 LIDAR(light detection and ranging) 등을 활용한 모바일 로봇용 안전장치는 각각의 센서 특성에 따라 장단점이 있으며 기능상의 한계가 있다. However, safety devices for mobile robots using conventional ultrasonic sensors or light detection and ranging (LIDAR) have advantages and disadvantages depending on the characteristics of each sensor and have limitations in function.
그리고 모바일 로봇의 사고 방지용으로 활용하는 센서들은 안전이 주 목적이 아닌 주변 환경 인식이 주 목적이다 보니 사고 방지에 대한 역할이 상대적으로 약할 수 밖에 없다.In addition, sensors used to prevent accidents in mobile robots have a relatively weak role in preventing accidents, as safety is the main purpose, not the awareness of the surrounding environment.
따라서 상기한 문제점들을 해소할 수 있는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에 대한 니즈가 높아지고 있는 실정이다.Therefore, there is a growing need for a safety device for a mobile robot to prevent accidents that can solve the above problems.
본 발명은 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치를 사용자에게 제공하고자 한다.The present invention is to provide a user with a safety device for a mobile robot for preventing accidents.
구체적으로 본 발명은 복수의 RGB-D 카메라를 활용한 1차 안전장치 및 범퍼를 활용한 2차 안전장치를 조합하여 모바일 로봇의 사고를 방지할 수 있는 안전장치를 사용자에게 제공하고자 한다.Specifically, the present invention is to provide a user with a safety device capable of preventing accidents of a mobile robot by combining a first safety device using a plurality of RGB-D cameras and a second safety device using a bumper.
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 that are not mentioned are clearly to those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description. It will be understandable.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상인 1차 안전장치; 및 상기 1차 안전장치와 연결된 2차 안전장치;를 포함하여 로봇에 장착되는 로봇용 안전장치에 있어서, 상기 1차 안전장치는, RGB(red, green, blue) 및 시각적 깊이를 촬영하는 복수의 RGB-D 카메라;를 포함하고, 상기 2차 안전장치는, 외부로부터 가해지는 물리적인 충격을 흡수하는 범퍼; 및 상기 범퍼의 외관에 배치되는 접촉센서;를 포함하며, 상기 복수의 RGB-D 카메라는, 일정 이격거리로 배치되어 상기 로봇용 안전장치의 인접한 영역의 전방위를 촬영하도록 시야각의 조절이 가능하고, 상기 복수의 RGB-D 카메라를 통해 획득된 정보를 기초로 3차원 공간 내의 이벤트 발생을 1차적으로 감지하고, 상기 범퍼의 변위 및 상기 접촉센서가 센싱한 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 3차원 공간 내의 이벤트 발생을 2차적으로 감지할 수 있다.The first safety device as an aspect of the present invention for achieving the above technical problem; And a second safety device connected to the first safety device, wherein the first safety device includes a plurality of red, green, blue (RGB) and visual depths. RGB-D camera; Including, the secondary safety device, a bumper for absorbing a physical shock applied from the outside; And a contact sensor disposed on the exterior of the bumper, wherein the plurality of RGB-D cameras are disposed at a predetermined distance so that the viewing angle can be adjusted to photograph all directions of an area adjacent to the safety device for the robot, The occurrence of an event in a three-dimensional space is primarily detected based on information acquired through the plurality of RGB-D cameras, and the three-dimensional space is performed using at least one of the displacement of the bumper and the information sensed by the contact sensor. It is possible to detect the occurrence of the event in the secondary.
또한, 상기 복수의 RGB-D 카메라는, 2개 이상의 RGB 카메라 및 상기 시각적 깊이를 촬영하는 깊이(depth) 카메라를 포함하고, 상기 2개 이상의 RGB 카메라 및 상기 시각적 깊이를 촬영하는 깊이(depth) 카메라를 통해 획득된 정보를 기초로, 상기 3차원 공간 내의 장애물을 파악하며, 3차원 모션인식 알고리즘과 연동하여, 상기 로봇이 상기 파악한 장애물에 대한 대응 액션(action)을 취할 수 있다.In addition, the plurality of RGB-D cameras includes two or more RGB cameras and a depth camera for photographing the visual depth, and the two or more RGB cameras and a depth camera for photographing the visual depth Based on the information acquired through, an obstacle in the 3D space is identified, and in conjunction with a 3D motion recognition algorithm, the robot may take a response action on the identified obstacle.
또한, 상기 2차 안전장치는, 상기 로봇의 몸통과 상기 범퍼 사이에 삽입되는 스프링; 및 상기 범퍼의 내측에 배치된 스위치;를 더 포함하고, 상기 접촉센서는 띠형 구조일 수 있다.In addition, the secondary safety device may include a spring inserted between the body of the robot and the bumper; And a switch disposed on the inside of the bumper, wherein the contact sensor may have a strip-shaped structure.
또한, 상기 스프링은, 압축을 이용한 탄성력을 기초로 상기 범퍼를 일정 방향으로 고정하는 기능을 제공하고, 상기 스위치는, 상기 띠형 접촉센서가 오동작하는 경우, 상기 범퍼의 변위를 대체 감지할 수 있다.In addition, the spring provides a function of fixing the bumper in a predetermined direction based on an elastic force using compression, and the switch may detect displacement of the bumper when the belt-shaped contact sensor malfunctions.
또한, 상기 범퍼의 변위, 상기 접촉센서가 센싱한 정보 및 상기 스위치가 감지한 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 3차원 공간 내의 장애물을 파악하며, 3차원 모션인식 알고리즘과 연동하여, 상기 로봇이 상기 파악한 장애물에 대한 대응 액션(action)을 취할 수 있다.In addition, by using at least one of the displacement of the bumper, information sensed by the contact sensor, and information sensed by the switch, an obstacle in the three-dimensional space is identified, and in conjunction with a three-dimensional motion recognition algorithm, the robot You can take action to respond to obstacles you have identified.
또한, 상기 띠형 접촉센서는 복수의 레이어로 구성되고, 상기 범퍼 및 스프링은 상기 복수의 레이어 사이에 삽입 배치될 수 있다.In addition, the belt-shaped contact sensor may be composed of a plurality of layers, and the bumper and the spring may be inserted and disposed between the plurality of layers.
또한, 상기 복수의 RGB-D 카메라는, 시야각이 적어도 일부 겹치도록 배치되고, 상기 일부 겹치는 시야각을 기초로, 상기 복수의 RGB-D 카메라는 상기 로봇용 안전장치의 인접한 영역의 전방위를 촬영할 수 있다.In addition, the plurality of RGB-D cameras are arranged so that the viewing angles at least partially overlap, and based on the partially overlapping viewing angles, the plurality of RGB-D cameras may photograph all directions of an area adjacent to the safety device for the robot. .
본 발명은 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치를 사용자에게 제공할 수 있다.The present invention can provide a user with a safety device for a mobile robot for preventing accidents.
구체적으로 본 발명은 복수의 RGB-D 카메라를 활용한 1차 안전장치 및 범퍼를 활용한 2차 안전장치를 조합하여 모바일 로봇의 사고를 방지할 수 있는 안전장치를 사용자에게 제공할 수 있다.Specifically, the present invention can provide a user with a safety device capable of preventing accidents of a mobile robot by combining a primary safety device using a plurality of RGB-D cameras and a secondary safety device using a bumper.
본 발명이 제공하는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에 따르면, 모바일 로봇에 접근하는 장애물을 3차원 공간적으로 인식할 수 있어서 사고를 미연에 방지할 수 있고 정확한 사고방지 대응이 가능하다.According to the safety device for a mobile robot for preventing accidents provided by the present invention, an obstacle approaching the mobile robot can be recognized in a three-dimensional space, so that an accident can be prevented in advance and an accurate accident prevention response is possible.
또한, 돌발 상황에서의 물리적인 접촉 또는 충격에 대해서도 대응이 가능하다.In addition, it is possible to respond to physical contact or impact in an unexpected situation.
또한, 본 발명은 저렴하게 안전장치를 구축할 수 있고, 모바일 로봇을 복잡한 환경에 적용할 수 있다는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage that it is possible to construct a safety device inexpensively and that a mobile robot can be applied to a complex environment.
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.On the other hand, the effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description. I will be able to.
도 1은 본 발명이 제안하는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 구성을 설명하는 블록 구성도이다.1 is a block diagram illustrating the configuration of a safety device for a mobile robot for preventing accidents proposed by the present invention.
도 2는 본 발명이 제안하는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 일례를 도시한 것이다.Figure 2 shows an example of a safety device for a mobile robot for preventing accidents proposed by the present invention.
도 3은 본 발명이 제안하는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 블록 구성도를 도시한 것이다.3 shows a block diagram of a safety device for a mobile robot for preventing accidents proposed by the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 복수의 RGB-D 카메라를 활용한 1차 안전장치의 구체적인 일례를 도시한 것이다.4 shows a specific example of a primary safety device using a plurality of RGB-D cameras according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 1차 안전장치의 인식 영역을 도시한 것이다.5 shows a recognition area of a primary safety device according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 범퍼를 활용하여 물리적으로 접촉한 장애물을 인식하는 2차 안전장치의 구체적인 일례를 도시한 것이다.6 shows a specific example of a secondary safety device for recognizing an obstacle physically in contact using the bumper according to the present invention.
종래기술 및 문제점Conventional technology and problems
로봇 기술은 점차 인간 친화적으로 사람의 주변에 가까이 다가가고 있다. Robot technology is gradually approaching people's surroundings in a human-friendly way.
과거에는 산업 업계에서 위험하거나 단순작업 반복용으로 로봇이 많이 활용되었지만 최근에 들어서는 물건 이송 로봇이나 가정용 홈서비스 로봇, 빌딩 안내 서비스 로봇, 실외 정찰 로봇과 같이 사람의 생활 속으로 들어와 자율적으로 이동하며 서비스 임무를 수행하는 모바일 로봇이 상용화되어 점차적으로 활용도가 높아지고 있다.In the past, robots were often used for dangerous or simple task repetition in the industrial industry, but in recent years, such as object transfer robots, home service robots, building guidance service robots, and outdoor reconnaissance robots, they enter human life and move autonomously and provide services. As mobile robots performing missions have been commercialized, their use is gradually increasing.
이러한 모바일 로봇은 사람의 생활 공간을 같이 공유하며 이동하기 때문에 각종 센서 또는 알고리즘을 적용하거나 기구적인 안전장치를 내장하는 등 사고 방지를 위한 장치가 필수적으로 들어가게 된다. Since these mobile robots share and move people's living spaces, a device for preventing accidents such as applying various sensors or algorithms or installing mechanical safety devices is essential.
예를 들어, 초음파 센서나 LIDAR는 알고리즘을 연동하여 로봇 주변의 환경을 인식하고 실내/외에서 위치를 분석하는데 많이 사용하지만 안전을 위한 알고리즘과 연동하여 장애물에 해당하는 물체나 사람이 근처에 접근하면 회피하거나 멈추는 등의 방법으로 접촉사고 등을 미연에 방지하는 목적으로도 사용된다.For example, ultrasonic sensors or LIDARs are often used to recognize the environment around the robot by interlocking algorithms and to analyze its location indoors/outdoors, but it is avoided when an object or person corresponding to an obstacle approaches the vicinity by interlocking with an algorithm for safety. It is also used for the purpose of preventing contact accidents in advance by means of stopping or stopping.
그럼에도 불구하고 로봇에 근접하여 물리적인 접촉이 있는 경우를 방지하기 위해, 적외선 커튼 센서나 범퍼를 적용하기도 한다. Nevertheless, in order to prevent physical contact in close proximity to the robot, an infrared curtain sensor or bumper is sometimes applied.
적외선 커튼 센서의 경우, 엘리베이터의 비접촉 감지 센서와 같은 장치이며 다수의 적외선 센서 송수신기가 배열을 이루고 2차원적 평면 상에 들어오는 장애물을 감지하는 방식으로 활용한다. In the case of an infrared curtain sensor, it is the same device as the non-contact sensor of an elevator, and a plurality of infrared sensor transceivers form an array and are used as a method of detecting an obstacle entering a two-dimensional plane.
또한, 범퍼의 경우 스프링 기반의 범퍼로서 물리적인 부딪힘에 대한 충격을 완화하고 이에 추가적으로 on/off 스위치를 범퍼에 적용하면 전기적인 신호를 주어 적절한 대응을 하는 방법으로 활용한다.In addition, in the case of a bumper, as a spring-based bumper, it is used as a method of responding appropriately by giving an electrical signal when an on/off switch is applied to the bumper, and additionally, as a spring-based bumper.
또한, 로봇의 이동 경로 상에 떨어지는 단차가 있을 경우 로봇이 넘어지는 등의 사고가 발생할 수 있기 때문에 로봇의 하단에도 아래를 바라보는 별도의 거리 센서를 두어 넘어지기 전에 감지를 하여 사고를 미연에 방지하기도 한다.In addition, if there is a step that falls on the robot's moving path, accidents such as the robot fall may occur.Therefore, a separate distance sensor looking down is placed at the bottom of the robot to detect it before falling to prevent accidents. Sometimes it does.
하지만 기존의 초음파 센서나 LIDAR(light detection and ranging) 등을 활용한 모바일 로봇용 안전장치는 각각의 센서 특성에 따라 장단점이 있으며 기능상의 한계가 있다. However, safety devices for mobile robots using conventional ultrasonic sensors or light detection and ranging (LIDAR) have advantages and disadvantages depending on the characteristics of each sensor and have limitations in function.
그리고 모바일 로봇의 사고 방지용으로 활용하는 센서들은 안전이 주 목적이 아닌 주변 환경 인식이 주 목적이다 보니 사고 방지에 대한 역할이 상대적으로 약할 수 밖에 없다.In addition, sensors used to prevent accidents in mobile robots have a relatively weak role in preventing accidents, as the main purpose is to recognize the surrounding environment, not safety.
구체적으로, 초음파 센서는 장애물의 표면이 음파를 흡수할 수 있는 재질로 이루어진 경우, 인식이 제대로 안되며, 음파가 확산되어 퍼져나가다 보니 인식된 장애물의 정확한 위치를 파악할 수 없다는 문제점이 있다.Specifically, when the surface of an obstacle is made of a material capable of absorbing sound waves, the ultrasonic sensor has a problem in that it is not properly recognized, and as the sound waves are diffused and spread, it is not possible to grasp the exact location of the recognized obstacle.
또한, LIDAR는 인식 범위가 넓고 거의 정확한 장애물의 위치를 파악할 수 있지만 일반적으로 특정 높이의 2차원적 공간만을 인식하며, 고가의 제품을 사용해야만 협소한 범위의 3차원적인 공간만을 인식한다는 문제점이 있다.In addition, LIDAR has a wide recognition range and can grasp the position of an almost accurate obstacle, but generally recognizes only a two-dimensional space of a specific height, and has a problem that only a narrow range of three-dimensional space is recognized only when expensive products are used. .
또한, 범퍼의 경우, 기구적으로 스프링을 활용하는 것 외에 on/off 스위치를 활용하면, 다양한 방향에서 들어오는 물리적인 충격을 인식하기 위해 최대한 다수개의 스위치를 로봇 범퍼를 둘러서 배치해야 하며, 충격으로 인한 일정 변위가 발생해야만 스위치가 눌러지기 때문에 인식되기까지의 시간이 오래 걸린다는 문제점이 있다.In addition, in the case of the bumper, if an on/off switch is used in addition to using a spring mechanically, as many as possible of the switches should be placed around the bumper of the robot to recognize physical shocks coming from various directions. Since the switch is pressed only when a certain displacement occurs, there is a problem that it takes a long time to be recognized.
또한, 떨어지는 단차를 인식하기 위해 초음파 센서나 그 외의 거리 센서를 활용할 경우 인식할 수 있는 2차원적 영역이 매우 좁고, 모든 방향에 대한 인식을 위해 다수개를 사용해야 한다는 문제점이 있다.In addition, when an ultrasonic sensor or other distance sensor is used to recognize a falling step, there is a problem in that a two-dimensional area that can be recognized is very narrow, and a plurality of them must be used to recognize all directions.
따라서 상기한 문제점들을 해소할 수 있는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에 대한 니즈가 높아지고 있는 실정이다.Therefore, there is a growing need for a safety device for a mobile robot to prevent accidents that can solve the above problems.
사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치Safety device for mobile robots to prevent accidents
본 발명에서는 전술한 문제점들을 해결할 수 있는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치를 사용자에게 제공하고자 한다.In the present invention, it is intended to provide a user with a safety device for a mobile robot for preventing accidents that can solve the above problems.
즉, 본 발명은 복수의 RGB-D 카메라를 활용한 1차 안전장치 및 범퍼를 활용한 2차 안전장치를 조합하여 모바일 로봇의 사고를 방지할 수 있는 안전장치를 사용자에게 제공하고자 한다.In other words, the present invention is to provide a safety device that can prevent accidents of a mobile robot by combining a first safety device using a plurality of RGB-D cameras and a second safety device using a bumper.
본 발명의 구체적인 설명에 앞서, 본 발명에 적용되는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치 의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.Prior to the detailed description of the present invention, a configuration of a safety device for a mobile robot for preventing accidents applied to the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명이 제안하는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 구성을 설명하는 블록 구성도이다.1 is a block diagram illustrating the configuration of a safety device for a mobile robot for preventing accidents proposed by the present invention.
도 1을 참조하면, 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치(100)는 무선 통신부(110), A/V(Audio/Video) 입력부(120), 사용자 입력부(130), 센싱부(140), 출력부(150), 메모리(160), 인터페이스부(170), 제어부(180), 전원 공급부(190) 및 범퍼부(200) 등을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the safety device 100 for a mobile robot for preventing accidents includes a wireless communication unit 110, an audio/video (A/V) input unit 120, a user input unit 130, a sensing unit 140, An output unit 150, a memory 160, an interface unit 170, a control unit 180, a power supply unit 190, a bumper unit 200, and the like may be included.
단, 도 1에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치가 구현될 수도 있다.However, since the components shown in FIG. 1 are not essential, a safety device for a mobile robot may be implemented to prevent accidents having more components or fewer components.
이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.Hereinafter, the components will be described in order.
무선 통신부(110)는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치와 무선 통신 시스템 사이 또는 기기와 기기가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. The wireless communication unit 110 may include one or more modules that enable wireless communication between a safety device for a mobile robot and a wireless communication system for preventing accidents or between a device and a network in which the device is located.
예를 들어, 무선 통신부(110)는 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114) 및 위치정보 모듈(115) 등을 포함할 수 있다.For example, the wireless communication unit 110 may include a mobile communication module 112, a wireless Internet module 113, a short-range communication module 114, a location information module 115, and the like.
방송 수신 모듈(111)은 방송 채널을 통하여 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호 및/또는 방송 관련된 정보를 수신한다. The broadcast reception module 111 receives a broadcast signal and/or broadcast-related information from an external broadcast management server through a broadcast channel.
상기 방송 채널은 위성 채널, 지상파 채널을 포함할 수 있다. 상기 방송 관리 서버는, 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보를 생성하여 송신하는 서버 또는 기 생성된 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보를 제공받아 단말기에 송신하는 서버를 의미할 수 있다. 상기 방송 신호는, TV 방송 신호, 라디오 방송 신호, 데이터 방송 신호를 포함할 뿐만 아니라, TV 방송 신호 또는 라디오 방송 신호에 데이터 방송 신호가 결합한 형태의 방송 신호도 포함할 수 있다. The broadcast channel may include a satellite channel and a terrestrial channel. The broadcast management server may mean a server that generates and transmits a broadcast signal and/or broadcast-related information, or a server that receives and transmits a previously-generated broadcast signal and/or broadcast-related information to a terminal. The broadcast signal may include not only a TV broadcast signal, a radio broadcast signal, and a data broadcast signal, but also a broadcast signal in a form in which a data broadcast signal is combined with a TV broadcast signal or a radio broadcast signal.
상기 방송 관련 정보는, 방송 채널, 방송 프로그램 또는 방송 서비스 제공자에 관련한 정보를 의미할 수 있다. 상기 방송 관련 정보는, 이동통신망을 통하여도 제공될 수 있다. 이러한 경우에는 상기 이동통신 모듈(112)에 의해 수신될 수 있다.The broadcast related information may mean information related to a broadcast channel, a broadcast program, or a broadcast service provider. The broadcast-related information may also be provided through a mobile communication network. In this case, it may be received by the mobile communication module 112.
상기 방송 관련 정보는 다양한 형태로 존재할 수 있다. 예를 들어, DMB(Digital Multimedia Broadcasting)의 EPG(Electronic Program Guide) 또는 DVB-H(Digital Video Broadcast-Handheld)의 ESG(Electronic Service Guide) 등의 형태로 존재할 수 있다.The broadcast-related information may exist in various forms. For example, it may exist in the form of an Electronic Program Guide (EPG) of Digital Multimedia Broadcasting (DMB) or an Electronic Service Guide (ESG) of Digital Video Broadcast-Handheld (DVB-H).
상기 방송 수신 모듈(111)은, 예를 들어, DMB-T(Digital Multimedia Broadcasting-Terrestrial), DMB-S(Digital Multimedia Broadcasting-Satellite), MediaFLO(Media Forward Link Only), DVB-H(Digital Video Broadcast-Handheld), ISDB-T(Integrated Services Digital Broadcast-Terrestrial) 등의 디지털 방송 시스템을 이용하여 디지털 방송 신호를 수신할 수 있다. 물론, 상기 방송 수신 모듈(111)은, 상술한 디지털 방송 시스템뿐만 아니라 다른 방송 시스템에 적합하도록 구성될 수도 있다.The broadcast receiving module 111 includes, for example, Digital Multimedia Broadcasting-Terrestrial (DMB-T), Digital Multimedia Broadcasting-Satellite (DMB-S), Media Forward Link Only (MediaFLO), and Digital Video Broadcasting (DVB-H). -Handheld), ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcast-Terrestrial), and other digital broadcasting systems can be used to receive digital broadcasting signals. Of course, the broadcast reception module 111 may be configured to be suitable for not only the digital broadcasting system described above, but also other broadcasting systems.
이동통신 모듈(112)은, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 기기, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. The mobile communication module 112 transmits and receives a radio signal with at least one of a base station, an external device, and a server on a mobile communication network.
문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다. It may contain various types of data according to transmission/reception of text/multimedia messages.
무선 인터넷 모듈(113)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에 내장되거나 외장될 수 있다. 무선 인터넷 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수 있다. The wireless Internet module 113 refers to a module for wireless Internet access, and may be embedded or external to a safety device for a mobile robot for preventing accidents. As a wireless Internet technology, WLAN (Wireless LAN) (Wi-Fi), Wibro (Wireless broadband), Wimax (World Interoperability for Microwave Access), HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), and the like may be used.
근거리 통신 모듈(114)은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 근거리 통신(short range communication) 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra-Wideband), ZigBee, 와이파이(Wireless Fidelity, Wi-Fi) 등이 이용될 수 있다.The short-range communication module 114 refers to a module for short-range communication. Short range communication technology such as Bluetooth, Radio Frequency Identification (RFID), infrared data association (IrDA), Ultra-Wideband (UWB), ZigBee, and Wi-Fi (Wireless Fidelity, Wi-Fi), etc. Can be used.
위치정보 모듈(115)은 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 위치를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Position System) 모듈이 있다.The location information module 115 is a module for acquiring the location of a safety device for a mobile robot for preventing accidents, and a representative example thereof is a GPS (Global Position System) module.
도 1을 참조하면, A/V(Audio/Video) 입력부(120)는 오디오 신호 또는 비디오 신호 입력을 위한 것으로, 이에는 카메라(121)와 마이크(122) 등이 포함될 수 있다. Referring to FIG. 1, an audio/video (A/V) input unit 120 is for inputting an audio signal or a video signal, and may include a camera 121 and a microphone 122.
카메라(121)는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시될 수 있다.The camera 121 processes image frames such as still images or moving pictures obtained by the image sensor in the photographing mode. The processed image frame may be displayed on the display unit 151.
카메라(121)에서 처리된 화상 프레임은 메모리(160)에 저장되거나 무선 통신부(110)를 통하여 외부로 전송될 수 있다. The image frame processed by the camera 121 may be stored in the memory 160 or transmitted to the outside through the wireless communication unit 110.
카메라(121)는 사용 환경에 따라 2개 이상이 구비될 수도 있다.Two or more cameras 121 may be provided depending on the use environment.
본 발명에 따른 카메라(121)는 RGB-D 카메라일 수 있다.The camera 121 according to the present invention may be an RGB-D camera.
RGB-D 카메라는 컬러(RGB: red-green-blue) 영상과 깊이(Depth) 영상을 촬영한다. The RGB-D camera captures color (RGB: red-green-blue) images and depth images.
상기 컬러(RGB) 영상과 깊이(Depth) 영상을 획득하기 위한 RGB-D 카메라는 RGB카메라에 깊이(Depth) 센서가 일체형으로 포함되거나 별도의 깊이(Depth) 카메라를 포함하여 구성될 수 있다. The RGB-D camera for acquiring the color (RGB) image and the depth image may include a depth sensor integrally included in the RGB camera, or a separate depth camera.
일반적인 카메라는 RGB 영상만을 획득하나, 본 발명의 실시 예에서 사용되는 RGB-D 카메라는 깊이(Depth) 정보를 획득할 수 있는 카메라를 사용한다.A typical camera acquires only an RGB image, but an RGB-D camera used in an embodiment of the present invention uses a camera capable of acquiring depth information.
상기 깊이(Depth) 영상을 촬영하기 위해 설계조건에 따라 SwissRanger 4000, PMD[vision] CamCube, D-IMager, Microsoft사의 Kinect를 사용할 수도 있다.In order to capture the depth image, SwissRanger 4000, PMD[vision] CamCube, D-IMager, or Microsoft's Kinect may be used according to design conditions.
또한, 마이크(122)는 녹음모드, 음성인식 모드 등에서 마이크로폰(Microphone)에 의해 외부의 음향 신호를 입력받아 전기적인 음성 데이터로 처리한다. 처리된 음성 데이터는 이동통신 모듈(112)을 통하여 이동통신 기지국으로 송신 가능한 형태로 변환되어 출력될 수 있다. 마이크(122)에는 외부의 음향 신호를 입력받는 과정에서 발생되는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 구현될 수 있다.In addition, the microphone 122 receives an external sound signal by a microphone in a recording mode, a voice recognition mode, and the like and processes it as electrical voice data. The processed voice data may be converted into a format transmittable to a mobile communication base station through the mobile communication module 112 and then output. Various noise removal algorithms may be implemented in the microphone 122 to remove noise generated in the process of receiving an external sound signal.
사용자 입력부(130)는 사용자가 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시킨다. 사용자 입력부(130)는 키 패드(key pad) 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성될 수 있다. The user input unit 130 generates input data for controlling the operation of a safety device for a mobile robot for a user to prevent accidents. The user input unit 130 may include a key pad, a dome switch, a touch pad (positive pressure/power failure), a jog wheel, a jog switch, and the like.
센싱부(140)는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 개폐 상태, 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 위치, 사용자 접촉 유무, 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 방위, 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 가속/감속 등과 같이 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 현 상태를 감지하여 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 동작을 제어하기 위한 센싱 신호를 발생시킨다. The sensing unit 140 controls the opening/closing status of the safety device for mobile robots for preventing accidents, the location of the safety devices for mobile robots for preventing accidents, the presence of user contact, the defense of the safety devices for mobile robots for preventing accidents, and preventing accidents. It detects the current state of the safety device for mobile robots to prevent accidents, such as acceleration/deceleration of the safety device for mobile robots, and generates a sensing signal to control the operation of the safety device for mobile robots to prevent accidents.
센싱부(140)는 전원 공급부(190)의 전원 공급 여부, 인터페이스부(170)의 외부 기기 결합 여부 등을 센싱할 수도 있다. The sensing unit 140 may sense whether the power supply unit 190 supplies power, whether the interface unit 170 is coupled to an external device, or the like.
한편, 상기 센싱부(140)는 근접 센서(미도시)를 포함할 수 있다. Meanwhile, the sensing unit 140 may include a proximity sensor (not shown).
출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 이에는 디스플레이부(151), 음향 출력 모듈(152), 알람부(153), 햅틱 모듈(154) 및 프로젝터 모듈(155) 등이 포함될 수 있다.The output unit 150 is for generating output related to visual, auditory, or tactile sense, and includes a display unit 151, an audio output module 152, an alarm unit 153, a haptic module 154, and a projector module ( 155) and the like may be included.
디스플레이부(151)는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. The display unit 151 displays (outputs) information processed by a safety device for a mobile robot to prevent accidents.
디스플레이부(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. The display unit 151 includes a liquid crystal display (LCD), a thin film transistor-liquid crystal display (TFT LCD), an organic light-emitting diode (OLED), and a flexible display. display) and a 3D display.
이들 중 일부 디스플레이는 그를 통해 외부를 볼 수 있도록 투명형 또는 광투과형으로 구성될 수 있다. 이는 투명 디스플레이라 호칭될 수 있는데, 상기 투명 디스플레이의 대표적인 예로는 TOLED(Transparant OLED) 등이 있다. 디스플레이부(151)의 후방 구조 또한 광 투과형 구조로 구성될 수 있다. Some of these displays may be configured as a transparent type or a light-transmitting type so that the outside can be seen through them. This may be referred to as a transparent display, and a representative example of the transparent display is TOLED (Transparant OLED). The rear structure of the display unit 151 may also be configured as a light transmission type structure.
사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 구현 형태에 따라 디스플레이부(151)가 2개 이상 존재할 수 있다. 예를 들어, 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다. Two or more display units 151 may exist depending on the implementation type of the safety device for a mobile robot for preventing accidents. For example, in a safety device for a mobile robot for preventing accidents, a plurality of display units may be spaced apart or integrally disposed on one surface, or may be disposed on different surfaces.
디스플레이부(151)와 터치 동작을 감지하는 센서(이하, '터치 센서'라 함)가 상호 레이어 구조를 이루는 경우(이하, '터치 스크린'이라 함)에, 디스플레이부(151)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다. 터치 센서는, 예를 들어, 터치 필름, 터치 시트, 터치 패드 등의 형태를 가질 수 있다.When the display unit 151 and a sensor (hereinafter referred to as'touch sensor') for detecting a touch motion form a mutual layer structure (hereinafter, referred to as a'touch screen'), the display unit 151 It can also be used as an input device. The touch sensor may have, for example, a touch film, a touch sheet, a touch pad, or the like.
터치 센서는 디스플레이부(151)의 특정 부위에 가해진 압력 또는 디스플레이부(151)의 특정 부위에 발생하는 정전 용량 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 터치 센서는 터치 되는 위치 및 면적뿐만 아니라, 터치 시의 압력까지도 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. The touch sensor may be configured to convert a change in pressure applied to a specific portion of the display unit 151 or a capacitance generated at a specific portion of the display unit 151 into an electrical input signal. The touch sensor may be configured to detect not only a touched position and area, but also a pressure at the time of touch.
터치 센서에 대한 터치 입력이 있는 경우, 그에 대응하는 신호(들)는 터치 제어기로 보내진다. 터치 제어기는 그 신호(들)를 처리한 다음 대응하는 데이터를 제어부(180)로 전송한다. 이로써, 제어부(180)는 디스플레이부(151)의 어느 영역이 터치 되었는지 여부 등을 알 수 있게 된다.When there is a touch input to the touch sensor, a signal(s) corresponding thereto is transmitted to the touch controller. The touch controller processes the signal(s) and then transmits the corresponding data to the controller 180. As a result, the controller 180 can know whether an area of the display unit 151 is touched.
상기 근접 센서(미도시)는 상기 터치스크린에 의해 감싸지는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 내부 영역 또는 상기 터치 스크린의 근처에 배치될 수 있다. 상기 근접 센서는 소정의 검출면에 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무를 전자계의 힘 또는 적외선을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 말한다. 근접 센서는 접촉식 센서보다는 그 수명이 길며 그 활용도 또한 높다. The proximity sensor (not shown) may be disposed in an inner area of the safety device for a mobile robot for preventing accidents wrapped by the touch screen or near the touch screen. The proximity sensor refers to a sensor that detects the presence or absence of an object approaching a predetermined detection surface or an object existing in the vicinity using the force of an electromagnetic field or infrared rays without mechanical contact. Proximity sensors have a longer lifespan and higher utilization than contact sensors.
상기 근접 센서의 예로는 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다. 상기 터치스크린이 정전식인 경우에는 상기 포인터의 근접에 따른 전계의 변화로 상기 포인터의 근접을 검출하도록 구성된다. 이 경우 상기 터치 스크린(터치 센서)은 근접 센서로 분류될 수도 있다.Examples of the proximity sensor include a transmission type photoelectric sensor, a direct reflection type photoelectric sensor, a mirror reflection type photoelectric sensor, a high frequency oscillation type proximity sensor, a capacitive type proximity sensor, a magnetic type proximity sensor, an infrared proximity sensor, and the like. When the touch screen is capacitive, it is configured to detect the proximity of the pointer by a change in an electric field according to the proximity of the pointer. In this case, the touch screen (touch sensor) may be classified as a proximity sensor.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 상기 터치스크린 상에 포인터가 접촉되지 않으면서 근접되어 상기 포인터가 상기 터치스크린 상에 위치함이 인식되도록 하는 행위를 "근접 터치(proximity touch)"라고 칭하고, 상기 터치스크린 상에 포인터가 실제로 접촉되는 행위를 "접촉 터치(contact touch)"라고 칭한다. 상기 터치스크린 상에서 포인터로 근접 터치가 되는 위치라 함은, 상기 포인터가 근접 터치될 때 상기 포인터가 상기 터치스크린에 대해 수직으로 대응되는 위치를 의미한다.Hereinafter, for convenience of explanation, an action of allowing the pointer to be recognized as being positioned on the touch screen by approaching the touch screen without contacting the pointer is referred to as "proximity touch", and the touch The act of actually touching the pointer on the screen is referred to as "contact touch". A position at which a proximity touch is performed by a pointer on the touch screen means a position at which the pointer corresponds vertically to the touch screen when the pointer is touched.
상기 근접센서는, 근접 터치와, 근접 터치 패턴(예를 들어, 근접 터치 거리, 근접 터치 방향, 근접 터치 속도, 근접 터치 시간, 근접 터치 위치, 근접 터치 이동 상태 등)을 감지한다. 상기 감지된 근접 터치 동작 및 근접 터치 패턴에 상응하는 정보는 터치 스크린상에 출력될 수 있다. The proximity sensor detects a proximity touch and a proximity touch pattern (eg, a proximity touch distance, a proximity touch direction, a proximity touch speed, a proximity touch time, a proximity touch position, a proximity touch movement state, etc.). Information corresponding to the sensed proximity touch operation and proximity touch pattern may be output on the touch screen.
한편, 음향 출력 모듈(152)은 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 무선 통신부(110)로부터 수신되거나 메모리(160)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(152)은 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에서 수행되는 기능과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 이러한 음향 출력 모듈(152)에는 리시버(Receiver), 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.Meanwhile, the sound output module 152 may output audio data received from the wireless communication unit 110 or stored in the memory 160 in a recording mode, a voice recognition mode, and a broadcast reception mode. The sound output module 152 also outputs sound signals related to functions performed in a safety device for a mobile robot for preventing accidents. The sound output module 152 may include a receiver, a speaker, a buzzer, and the like.
알람부(153)는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다. The alarm unit 153 outputs a signal for notifying the occurrence of an event of a safety device for a mobile robot for preventing an accident.
알람부(153)는 비디오 신호나 오디오 신호 이외에 다른 형태, 예를 들어 진동으로 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력할 수도 있다. The alarm unit 153 may output a signal for notifying the occurrence of an event in a form other than a video signal or an audio signal, for example, by vibration.
상기 비디오 신호나 오디오 신호는 디스플레이부(151)나 음성 출력 모듈(152)을 통해서도 출력될 수 있어서, 그들(151,152)은 알람부(153)의 일부로 분류될 수도 있다.The video signal or audio signal may also be output through the display unit 151 or the audio output module 152, so that they 151 and 152 may be classified as part of the alarm unit 153.
햅틱 모듈(haptic module)(154)은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 모듈(154)이 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 있다. 햅택 모듈(154)이 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 제어 가능하다. The haptic module 154 generates various tactile effects that a user can feel. A typical example of the tactile effect generated by the haptic module 154 is vibration. The intensity and pattern of the vibration generated by the haptic module 154 can be controlled.
예를 들어, 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다. For example, different vibrations may be synthesized and output or may be sequentially output.
햅틱 모듈(154)은, 진동 외에도, 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(eletrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다. In addition to vibration, the haptic module 154 is used for stimulation such as an arrangement of pins that move vertically with respect to the contact skin surface, a blowing force or suction force of air through a jet or inlet, a grazing on the skin surface, contact of an electrode, and electrostatic force It can generate various tactile effects, such as the effect by the effect and the effect by reproducing the feeling of coolness using an endothermic or heat generating element.
햅틱 모듈(154)은 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과의 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현할 수도 있다. 햅틱 모듈(154)은 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 구성 태양에 따라 2개 이상이 구비될 수 있다.The haptic module 154 may not only transmit a tactile effect through direct contact, but may also be implemented so that a user can feel the tactile effect through muscle sensations such as a finger or an arm. Two or more haptic modules 154 may be provided depending on the configuration aspect of the safety device for a mobile robot for preventing accidents.
프로젝터 모듈(155)은, 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치를 이용하여 이미지 프로젝트(project) 기능을 수행하기 위한 구성요소로서, 제어부(180)의 제어 신호에 따라 디스플레이부(151)상에 디스플레이되는 영상과 동일하거나 적어도 일부가 다른 영상을 외부 스크린 또는 벽에 디스플레이할 수 있다.The projector module 155 is a component for performing an image project function using a safety device for a mobile robot for preventing accidents, and is displayed on the display unit 151 according to a control signal from the controller 180 An image identical to or at least partially different from the image to be used may be displayed on an external screen or wall.
구체적으로, 프로젝터 모듈(155)은, 영상을 외부로 출력하기 위한 빛(일 예로서, 레이저 광)을 발생시키는 광원(미도시), 광원에 의해 발생한 빛을 이용하여 외부로 출력할 영상을 생성하기 위한 영상 생성 수단 (미도시), 및 영상을 일정 초점 거리에서 외부로 확대 출력하기 위한 렌즈(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 프로젝터 모듈(155)은, 렌즈 또는 모듈 전체를 기계적으로 움직여 영상 투사 방향을 조절할 수 있는 장치(미도시)를 포함할 수 있다.Specifically, the projector module 155 generates an image to be output to the outside by using a light source (not shown) that generates light (for example, laser light) for outputting an image to the outside, and light generated by the light source. It may include an image generating means (not shown) for performing and a lens (not shown) for expanding the image to the outside at a predetermined focal length. In addition, the projector module 155 may include a device (not shown) capable of adjusting an image projection direction by mechanically moving a lens or the entire module.
프로젝터 모듈(155)은 디스플레이 수단의 소자 종류에 따라 CRT(Cathode Ray Tube) 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 모듈 및 DLP(Digital Light Processing) 모듈 등으로 나뉠 수 있다. 특히, DLP 모듈은, 광원에서 발생한 빛이 DMD(Digital Micromirror Device) 칩에 반사됨으로써 생성된 영상을 확대 투사하는 방식으로 프로젝터 모듈(151)의 소형화에 유리할 수 있다.The projector module 155 may be divided into a cathode ray tube (CRT) module, a liquid crystal display (LCD) module, a digital light processing (DLP) module, and the like according to the device type of the display means. In particular, the DLP module may be advantageous for miniaturization of the projector module 151 by expanding and projecting an image generated by reflecting light generated from a light source onto a digital micromirror device (DMD) chip.
바람직하게, 프로젝터 모듈(155)은, 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 측면, 정면 또는 배면에 길이 방향으로 구비될 수 있다. 물론, 프로젝터 모듈(155)은, 필요에 따라 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 어느 위치에라도 구비될 수 있음은 당연하다.Preferably, the projector module 155 may be provided in a longitudinal direction on the side, front or rear of the safety device for a mobile robot for preventing accidents. Of course, it is natural that the projector module 155 may be provided at any position of a safety device for a mobile robot for preventing accidents, if necessary.
한편, 메모리부(160)는 제어부(180)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 메시지, 오디오, 정지영상, 동영상 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 상기 메모리부(160)에는 상기 데이터들 각각에 대한 사용 빈도도 함께 저장될 수 있다. 또한, 상기 메모리부(160)에는 상기 터치스크린 상의 터치 입력시 출력되는 다양한 패턴의 진동 및 음향에 관한 데이터를 저장할 수 있다.Meanwhile, the memory unit 160 may store a program for processing and control of the controller 180, and temporarily store input/output data (eg, messages, audio, still images, moving pictures, etc.). It can also perform a function for. The frequency of use of each of the data may also be stored in the memory unit 160. In addition, the memory unit 160 may store data on vibrations and sounds of various patterns output when a touch input on the touch screen is performed.
메모리(160)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치는 인터넷(internet)상에서 상기 메모리(160)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다.The memory 160 is a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory (for example, SD or XD memory), and RAM. (Random Access Memory, RAM), SRAM (Static Random Access Memory), ROM (Read-Only Memory, ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), magnetic memory, magnetic It may include at least one type of storage medium among a disk and an optical disk. The safety device for a mobile robot for preventing accidents may operate in connection with a web storage that performs a storage function of the memory 160 on the Internet.
인터페이스부(170)는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에 연결되는 모든 외부기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스부(170)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치 내부의 각 구성 요소에 전달하거나, 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다. 예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트, 외부 충전기 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트, 오디오 I/O(Input/Output) 포트, 비디오 I/O(Input/Output) 포트, 이어폰 포트 등이 인터페이스부(170)에 포함될 수 있다. The interface unit 170 serves as a passageway with all external devices connected to a safety device for a mobile robot for preventing accidents. The interface unit 170 receives data from an external device or receives power and transmits it to each component inside the safety device for a mobile robot to prevent accidents, or transmits data inside the safety device for a mobile robot to the outside. To the device. For example, a wired/wireless headset port, an external charger port, a wired/wireless data port, a memory card port, a port to connect a device equipped with an identification module, an audio input/output (I/O) port, A video input/output (I/O) port, an earphone port, etc. may be included in the interface unit 170.
식별 모듈은 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 사용 권한을 인증하기 위한 각종 정보를 저장한 칩으로서, 사용자 인증 모듈(User Identify Module, UIM), 가입자 인증 모듈(Subscriber Identify Module, SIM), 범용 사용자 인증 모듈(Universal Subscriber Identity Module, USIM) 등을 포함할 수 있다. 식별 모듈이 구비된 장치(이하 '식별 장치')는, 스마트 카드(smart card) 형식으로 제작될 수 있다. 따라서 식별 장치는 포트를 통하여 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치와 연결될 수 있다. The identification module is a chip that stores various information for authenticating the right to use safety devices for mobile robots to prevent accidents, and includes a user identification module (UIM), a subscriber identification module (SIM), and general purpose. It may include a user authentication module (Universal Subscriber Identity Module, USIM), and the like. A device equipped with an identification module (hereinafter,'identification device') may be manufactured in the form of a smart card. Therefore, the identification device may be connected to a safety device for a mobile robot to prevent accidents through the port.
상기 인터페이스부는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치가 외부 크래들(cradle)과 연결될 때 상기 크래들로부터의 전원이 상기 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에 공급되는 통로가 되거나, 사용자에 의해 상기 크래들에서 입력되는 각종 명령 신호가 상기 이동기기로 전달되는 통로가 될 수 있다. 상기 크래들로부터 입력되는 각종 명령 신호 또는 상기 전원은 상기 이동기기가 상기 크래들에 정확히 장착되었음을 인지하기 위한 신호로 동작될 수도 있다.When the safety device for mobile robot for accident prevention is connected to an external cradle, the interface unit serves as a path through which power from the cradle is supplied to the safety device for mobile robot for accident prevention, or in the cradle by a user. It may be a path through which various input command signals are transmitted to the mobile device. Various command signals or the power input from the cradle may be operated as signals for recognizing that the mobile device is correctly mounted on the cradle.
제어부(controller, 180)는 통상적으로 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 전반적인 동작을 제어한다. The controller 180 generally controls the overall operation of the safety device for a mobile robot to prevent accidents.
전원 공급부(190)는 제어부(180)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.The power supply unit 190 receives external power and internal power under the control of the controller 180 to supply power necessary for the operation of each component.
여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.Various embodiments described herein may be implemented in a recording medium that can be read by a computer or a similar device using, for example, software, hardware, or a combination thereof.
하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 본 명세서에서 설명되는 실시예들이 제어부(180) 자체로 구현될 수 있다.According to hardware implementation, the embodiments described herein include application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs), It may be implemented using at least one of processors, controllers, micro-controllers, microprocessors, and electrical units for performing other functions, in some cases herein. The described embodiments may be implemented by the controller 180 itself.
소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시예들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리(160)에 저장되고, 제어부(180)에 의해 실행될 수 있다.According to the software implementation, embodiments such as procedures and functions described in the present specification may be implemented as separate software modules. Each of the software modules may perform one or more functions and operations described herein. The software code can be implemented as a software application written in an appropriate programming language. The software code may be stored in the memory 160 and executed by the controller 180.
또한, 도 1을 참조하면, 모바일 로봇용 안전장치(100)는 범퍼부(200)를 포함할 수 있다.In addition, referring to FIG. 1, the safety device 100 for a mobile robot may include a bumper part 200.
본 발명에 따른 범퍼부(200)는 범퍼를 활용하여 물리적으로 접촉한 장애물을 인식하는 안전장치를 말한다.The bumper part 200 according to the present invention refers to a safety device for recognizing an obstacle physically in contact with the bumper.
사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 기술적 특징Technical features of safety devices for mobile robots to prevent accidents
본 발명에서는 다수개의 RGB-D 카메라(121)를 활용한 1차 안전장치와 범퍼부(200)를 활용한 2차 안전장치를 조합하여 모바일 로봇의 사고를 방지할 수 있는 안전장치를 제안하고자 한다.In the present invention, a safety device that can prevent accidents of a mobile robot is proposed by combining a primary safety device using a plurality of RGB-D cameras 121 and a secondary safety device using the bumper unit 200. .
본 발명이 제안하는 장치를 모바일 로봇에 활용하면 로봇에 접근하는 장애물을 3차원 공간적으로 위치를 파악할 수 있어 보다 정확한 사고방지 대응이 가능케 할 수 있으며, 돌발 상황에서의 물리적인 접촉에 대해서도 대응이 가능케 할 수 있을 것으로 기대한다.If the device proposed by the present invention is used in a mobile robot, it is possible to determine the location of obstacles approaching the robot in three-dimensional space, thereby enabling a more accurate accident prevention response, and also enabling a response to physical contact in unexpected situations. I expect to be able to do it.
도 2는 본 발명이 제안하는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 일례를 도시한 것이다.Figure 2 shows an example of a safety device for a mobile robot for preventing accidents proposed by the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에서 제시하고자 하는 안전장치(100)는 다수 개의 RGB-D 카메라(121)의 정보를 모션인식 알고리즘과 연동하여 접근하는 장애물을 인식하는 1차 안전장치와 범퍼부(200)를 활용하여 물리적으로 접촉한 장애물을 인식하는 2차 안전장치로 이루어져 있다.Referring to FIG. 2, the safety device 100 to be presented in the present invention is a primary safety device and a bumper unit for recognizing an approaching obstacle by linking information of a plurality of RGB-D cameras 121 with a motion recognition algorithm. 200), it is composed of a secondary safety device that recognizes obstacles in contact physically.
도 3은 본 발명이 제안하는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치의 블록 구성도를 도시한 것이다.3 shows a block diagram of a safety device for a mobile robot for preventing accidents proposed by the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명이 제안하는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치는 1차 안전장치(300), 2차 안전장치(200), 제어부(180) 및 출력부(150)를 포함할 수 있다.3, a safety device for a mobile robot for preventing accidents proposed by the present invention includes a first safety device 300, a second safety device 200, a control unit 180, and an output unit 150. I can.
먼저, 1차 안전장치(300)는 RGB(red, green, blue) 및 시각적 깊이를 촬영하는 복수의 RGB-D 카메라를 포함할 수 있다.First, the primary safety device 300 may include a plurality of RGB-D cameras for photographing red, green, and blue (RGB) and visual depth.
복수의 RGB-D 카메라는, 2개 이상의 RGB 카메라 및 상기 시각적 깊이를 촬영하는 깊이(depth) 카메라를 포함하고,The plurality of RGB-D cameras includes two or more RGB cameras and a depth camera for photographing the visual depth,
상기 2개 이상의 RGB 카메라 및 상기 시각적 깊이를 촬영하는 깊이(depth) 카메라를 통해 획득된 정보를 기초로, 상기 3차원 공간 내의 장애물을 파악할 수 있다.An obstacle in the three-dimensional space may be identified based on information acquired through the two or more RGB cameras and a depth camera that photographs the visual depth.
또한, 제어부(180)의 제어에 따라 3차원 모션인식 알고리즘과 연동하여, 상기 로봇이 상기 파악한 장애물에 대한 대응 액션(action)을 취하도록 할 수도 있다.In addition, by interlocking with a 3D motion recognition algorithm under the control of the controller 180, the robot may take a response action for the identified obstacle.
또한, 복수의 RGB-D 카메라(121)는, 시야각이 적어도 일부 겹치도록 배치될 수 있다.In addition, the plurality of RGB-D cameras 121 may be disposed so that the viewing angles at least partially overlap.
따라서 본 발명에서는 상기 일부 겹치는 시야각을 기초로, 상기 복수의 RGB-D 카메라(121)가 상기 로봇용 안전장치의 인접한 영역의 전방위를 촬영하도록 할 수 있다.Accordingly, in the present invention, based on the partially overlapping viewing angle, the plurality of RGB-D cameras 121 may take an all-round view of an area adjacent to the safety device for the robot.
도 4는 본 발명에 따른 복수의 RGB-D 카메라를 활용한 1차 안전장치의 구체적인 일례를 도시한 것이다.4 shows a specific example of a primary safety device using a plurality of RGB-D cameras according to the present invention.
도 4의 (a)를 참조하면, 1차 안전장치의 RGB-D 카메라(121)는 색상 정보를 보는 2개 이상의 RGB 카메라와 시각적 깊이를 보는 depth 카메라 등으로 구성된다.Referring to FIG. 4A, the RGB-D camera 121 of the primary safety device includes two or more RGB cameras for viewing color information and a depth camera for viewing visual depth.
본 발명에서는 전술한 카메라들의 조합을 통해, 확인하고자 하는 영역에 대하여 3차원적인 공간에 대한 정보를 인식할 수 있다. In the present invention, information on a three-dimensional space with respect to an area to be checked can be recognized through a combination of the aforementioned cameras.
또한, 도 4의 (b)에 도시된 것과 같이, 모바일 로봇(100)의 상단에 RGB-D 카메라(121) 다수 개를 로봇에 근접한 영역이 보이도록 시야각을 조절하고, 로봇(100)을 둘러서 일정한 간격으로 배치하여 3차원 모션인식 알고리즘과 연동하면, 로봇 근거리로 카메라 시야에 들어오는 전 영역을 3차원적으로 볼 수 있다.In addition, as shown in (b) of Figure 4, a plurality of RGB-D cameras 121 on the top of the mobile robot 100 to adjust the viewing angle so that the area close to the robot can be seen, and surrounding the robot 100 By placing at regular intervals and interlocking with the 3D motion recognition algorithm, the entire area that enters the camera's field of view from the robot can be viewed in three dimensions.
도 5는 본 발명에 따른 1차 안전장치의 인식 영역을 도시한 것으로, (a)는 측면에서의 인식 영역, (b)는 위에서 바라본 인식 영역의 일례를 도시한 것이다.5 shows a recognition area of the primary safety device according to the present invention, (a) shows an example of a recognition area from the side, and (b) shows an example of the recognition area viewed from above.
도 5에 도시된 것과 같이, 본 발명에서는 이렇게 획득된 정보를 활용하여 카메라 아래로 3차원 공간 내에 장애물이 접근해오면 이를 인식하여 회피하거나 정지를 하는 등의 대응을 하는 안전을 위한 알고리즘을 연동한다. As shown in FIG. 5, in the present invention, using the information thus obtained, an algorithm for safety is interlocked by recognizing an obstacle approaching in a three-dimensional space under the camera and responding to it, such as avoiding or stopping. .
또한, 본 발명은 로봇의 주변에 떨어지는 단차를 인식하여 로봇이 넘어지는 사고를 방지하는 것에 대한 알고리즘을 연동한다.In addition, the present invention interlocks an algorithm for preventing an accident in which the robot falls by recognizing a step falling around the robot.
다시 도 3으로 복귀하여, 2차 안전장치(200)는 범퍼부(200)로서, 본 발명에 따른 범퍼부(200)는 범퍼(210), 범퍼용 스프링(220), 온/오프 스위치(230) 및 띠형 접촉 센서(240)를 포함할 수 있다.Returning to FIG. 3 again, the secondary safety device 200 is a bumper part 200, and the bumper part 200 according to the present invention includes a bumper 210, a bumper spring 220, an on/off switch 230 ) And a band-shaped contact sensor 240 may be included.
먼저, 범퍼(210)는 외부로부터 지면에 수평의 방향으로 물리적인 충격이 가해져도 이를 흡수 할 수 있는 구조로 구성된다.First, the bumper 210 is configured in a structure capable of absorbing physical impacts applied from the outside in a horizontal direction to the ground.
다음으로, 모바일 로봇(100)의 몸통과 범퍼(210) 사이에 범퍼용 스프링(220)을 배치한다.Next, a bumper spring 220 is disposed between the body of the mobile robot 100 and the bumper 210.
범퍼용 스프링(220)에 적용되는 스프링은 압축스프링을 사용하며, 모든 방향에 대해서도 탄성력을 가질 수 있도록 수직방향으로 세워서 범퍼(210)를 고정하게 된다.The spring applied to the bumper spring 220 uses a compression spring, and the bumper 210 is fixed by standing in a vertical direction so as to have elastic force in all directions.
또한, 범퍼(210)의 안쪽에 전기적 on/off 스위치(230)를 두어 혹시나 접촉센서가 오동작하는 경우가 발생하더라도 이중화적으로 범퍼(210)의 눌림을 인식할 수 있도록 할 수 있다.In addition, by placing an electrical on/off switch 230 inside the bumper 210, even if a contact sensor malfunctions, it is possible to recognize the push of the bumper 210 in duplicate.
또한, 범퍼(210)의 테두리에 띠형 접촉센서(240)를 두어 범퍼(210)에 외부 물리적인 충격에 의한 압력이 발생하면 전기적인 신호를 보내 바로 인지 및 안전을 위한 대응을 하도록 할 수 있다.In addition, by placing the belt-shaped contact sensor 240 on the edge of the bumper 210, when pressure is generated by an external physical shock to the bumper 210, an electrical signal can be sent to immediately recognize and respond for safety.
도 6은 본 발명에 따른 범퍼를 활용하여 물리적으로 접촉한 장애물을 인식하는 2차 안전장치의 구체적인 일례를 도시한 것이다.6 shows a specific example of a secondary safety device for recognizing an obstacle physically in contact using the bumper according to the present invention.
도 6의 (a)를 참조하면, 범퍼부(200)는 범퍼(210), 범퍼용 스프링(220), 온/오프 스위치(230) 및 띠형 접촉 센서(240)의 구체적인 배치 형태가 도시된다.Referring to (a) of FIG. 6, the bumper part 200 shows a specific arrangement of the bumper 210, the bumper spring 220, the on/off switch 230, and the belt-shaped contact sensor 240.
도 6의 (a)를 참조하면, 외부로부터 지면에 수평의 방향으로 물리적인 충격이 가해져도 이를 흡수 할 수 있는 구조로 구성된 복수의 범퍼(210)가 도시된다.Referring to (a) of FIG. 6, a plurality of bumpers 210 configured in a structure capable of absorbing physical impacts applied from the outside in a horizontal direction to the ground are shown.
또한, 도 6의 (b)를 참조하면, 모바일 로봇(100)의 몸통과 범퍼(210) 사이에 범퍼용 스프링(220)을 배치한다.Further, referring to (b) of FIG. 6, a bumper spring 220 is disposed between the body of the mobile robot 100 and the bumper 210.
이때, 범퍼용 스프링(220)에 적용되는 스프링은 압축스프링을 사용하며, 모든 방향에 대해서도 탄성력을 가질 수 있도록 수직방향으로 세워서 범퍼(210)를 고정하게 된다.At this time, the spring applied to the bumper spring 220 uses a compression spring, and the bumper 210 is fixed by standing in a vertical direction so as to have elastic force in all directions.
또한, 도 6의 (b)에 도시된 것과 같이, 범퍼(210)의 안쪽에 전기적 on/off 스위치(230)를 두어 혹시나 접촉센서가 오동작하는 경우가 발생하더라도 이중화적으로 범퍼(210)의 눌림을 인식할 수 있도록 할 수 있다.In addition, as shown in (b) of FIG. 6, even if an electrical on/off switch 230 is placed inside the bumper 210, even if a contact sensor malfunctions, the bumper 210 is pressed twice. Can be recognizable.
또한, 도 6의 (a)에 도시된 것과 같이, 범퍼(210)의 테두리에 띠형 접촉센서(240)를 두어 범퍼(210)에 외부 물리적인 충격에 의한 압력이 발생하면 전기적인 신호를 보내 바로 인지 및 안전을 위한 대응을 하도록 할 수 있다.In addition, as shown in (a) of FIG. 6, by placing a belt-shaped contact sensor 240 on the edge of the bumper 210, when pressure due to an external physical shock occurs in the bumper 210, an electrical signal is sent immediately. You can make a response for awareness and safety.
또한, 본 발명은 출력부(150)를 포함할 수 있다.In addition, the present invention may include an output unit 150.
본 발명에 따른 로봇용 안전장치(100)는 장애물 회피부(156), 긴급 정지부(157) 및 대응 모션부(158)를 포함할 수 있다.The safety device 100 for a robot according to the present invention may include an obstacle avoidance unit 156, an emergency stop unit 157 and a corresponding motion unit 158.
본 발명에서는 복수의 RGB-D 카메라(121)를 통해 획득된 정보를 기초로 3차원 공간 내의 이벤트 발생을 1차적으로 감지하고, 범퍼(210)의 변위 및 상기 접촉센서(240)가 센싱한 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 3차원 공간 내의 이벤트 발생을 2차적으로 감지한다.In the present invention, the occurrence of an event in a three-dimensional space is primarily detected based on information acquired through a plurality of RGB-D cameras 121, and the displacement of the bumper 210 and the information sensed by the contact sensor 240 The occurrence of an event in the 3D space is secondarily detected using at least one of.
또한, 본 발명에서는 띠형 접촉센서(240)가 오동작하는 경우, 상기 범퍼(210)의 변위를 스위치(230)가 대체 감지하게 된다.In addition, in the present invention, when the belt-type contact sensor 240 malfunctions, the switch 230 detects the displacement of the bumper 210 instead.
결국, 본 발명에서는 범퍼(210)의 변위, 띠형 접촉센서(240)가 센싱한 정보 및 스위치(230)가 감지한 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 3차원 공간 내의 장애물을 파악하게 된다.As a result, in the present invention, an obstacle in the three-dimensional space is identified using at least one of the displacement of the bumper 210, information sensed by the band-type contact sensor 240, and information sensed by the switch 230.
이때, 출력부(150) 상의 장애물 회피부(156)를 통해, 3차원 공간 내에 장애물이 존재하는 경우, 로봇이 이를 회피하도록 제어할 수 있다.In this case, through the obstacle avoiding unit 156 on the output unit 150, when an obstacle exists in the 3D space, the robot may control to avoid it.
또한, 긴급 정지부(157)를 기초로, 로봇이 3차원 공간 상의 장애물과의 충돌을 막기 위해, 정지하도록 제어할 수 있다.In addition, based on the emergency stop unit 157, the robot can be controlled to stop in order to prevent collision with an obstacle in the 3D space.
또한, 대응 모션부(158)를 기초로, 발생한 3차원 공간 상의 이벤트에 대응하는 모션을 취하도록 제어할 수도 있다.Also, based on the corresponding motion unit 158, it is possible to control to take a motion corresponding to an event in the 3D space that has occurred.
따라서 본 발명은, 다수개의 RGB-D 카메라(121)를 로봇(100)에 근접한 영역이 보이도록 시야각을 조절하고, 로봇(100)을 둘러서 일정한 간격으로 배치하며, 3차원 모션인식 알고리즘과 연동하여 로봇 근거리로 카메라 시야에 들어오는 전 영역을 3차원적으로 정보를 수집/활용함으로써, 카메라 아래로 3차원 공간 내에 장애물이 접근해오면 이를 인식하여 회피하거나 정지를 하는 등의 대응을 하는 안전을 위한 알고리즘을 연동한 안전장치를 사용자에게 제공할 수 있다.Therefore, the present invention adjusts the viewing angle so that the area close to the robot 100 is visible, and arranges a plurality of RGB-D cameras 121 at regular intervals around the robot 100, and interlocks with the 3D motion recognition algorithm. Algorithm for safety that detects and avoids or stops when an obstacle approaches in the 3D space under the camera by collecting and using information in 3D over the entire area of the camera's field of view at a close distance of the robot It is possible to provide a user with a safety device linked to.
또한, 본 발명은 모바일 로봇(100)의 몸통에 수직방향으로 세워진 압축스프링(220)으로 범퍼(210)를 고정하고, 범퍼(210)의 테두리에 띠형 접촉센서(240)와 on/off 스위치(230)를 두어 범퍼(210)에 외부 물리적인 충격에 의한 압력이나 범퍼(210)의 변위가 발생하면 전기적인 신호를 보내 바로 인지 및 안전을 위한 대응을 하는 안전장치를 사용자에게 제공할 수 있다.In addition, the present invention fixes the bumper 210 with a compression spring 220 erected in a vertical direction on the body of the mobile robot 100, and a belt-shaped contact sensor 240 and an on/off switch ( 230), when pressure or displacement of the bumper 210 occurs in the bumper 210 by an external physical impact, it is possible to provide a safety device to the user to immediately recognize and respond to safety by sending an electrical signal.
결국, 본 발명은 RGB-D 카메라 기반의 안전장치와 범퍼 기반의 안전장치를 조합한 모바일 로봇용 안전장치를 제공할 수 있다.As a result, the present invention can provide a safety device for a mobile robot combining a safety device based on an RGB-D camera and a safety device based on a bumper.
사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에 따른 효과Effects of safety devices for mobile robots to prevent accidents
본 발명은 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치를 사용자에게 제공할 수 있다.The present invention can provide a user with a safety device for a mobile robot for preventing accidents.
구체적으로 본 발명은 복수의 RGB-D 카메라를 활용한 1차 안전장치 및 범퍼를 활용한 2차 안전장치를 조합하여 모바일 로봇의 사고를 방지할 수 있는 안전장치를 사용자에게 제공할 수 있다.Specifically, the present invention can provide a user with a safety device capable of preventing accidents of a mobile robot by combining a primary safety device using a plurality of RGB-D cameras and a secondary safety device using a bumper.
본 발명이 제공하는 사고 방지를 위한 모바일 로봇용 안전장치에 따르면, 모바일 로봇에 접근하는 장애물을 3차원 공간적으로 인식할 수 있어서 사고를 미연에 방지할 수 있고 정확한 사고방지 대응이 가능하다.According to the safety device for a mobile robot for preventing accidents provided by the present invention, an obstacle approaching the mobile robot can be recognized in a three-dimensional space, so that an accident can be prevented in advance and an accurate accident prevention response is possible.
또한, 돌발 상황에서의 물리적인 접촉 또는 충격에 대해서도 대응이 가능하다.In addition, it is possible to respond to physical contact or impact in an unexpected situation.
또한, 본 발명은 저렴하게 안전장치를 구축할 수 있고, 모바일 로봇을 복잡한 환경에 적용할 수 있다는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage that it is possible to construct a safety device inexpensively and that a mobile robot can be applied to a complex environment.
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.On the other hand, the effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description. I will be able to.
또한, 상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. In addition, the above-described embodiments of the present invention can be implemented through various means. For example, embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.In the case of hardware implementation, the method according to embodiments of the present invention includes one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), and Programmable Logic Devices (PLDs). , Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.In the case of implementation by firmware or software, the method according to the embodiments of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, or function that performs the functions or operations described above. The software code may be stored in a memory unit and driven by a processor. The memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor through various known means.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.Detailed description of the preferred embodiments of the present invention disclosed as described above has been provided to enable those skilled in the art to implement and implement the present invention. Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will understand that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the scope of the present invention. For example, those skilled in the art may use the configurations described in the above-described embodiments in a manner that combines with each other. Thus, the invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.The present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential features of the present invention. Therefore, the detailed description above should not be construed as restrictive in all respects and should be considered as illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention. The invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein. In addition, the embodiments may be configured by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims, or may be included as new claims by amendment after filing.

Claims (7)

1차 안전장치; 및 상기 1차 안전장치와 연결된 2차 안전장치;를 포함하여 로봇에 장착되는 로봇용 안전장치에 있어서,Primary safety device; And in the safety device for a robot mounted on the robot, including; a second safety device connected to the first safety device,
상기 1차 안전장치는,The primary safety device,
RGB(red, green, blue) 및 시각적 깊이를 촬영하는 복수의 RGB-D 카메라;를 포함하고,Including; a plurality of RGB-D cameras for shooting RGB (red, green, blue) and visual depth,
상기 2차 안전장치는,The secondary safety device,
외부로부터 가해지는 물리적인 충격을 흡수하는 범퍼; 및A bumper that absorbs a physical shock applied from the outside; And
상기 범퍼의 외관에 배치되는 접촉센서;를 포함하며,Includes; a contact sensor disposed on the exterior of the bumper,
상기 복수의 RGB-D 카메라는, 일정 이격거리로 배치되어 상기 로봇용 안전장치의 인접한 영역의 전방위를 촬영하도록 시야각의 조절이 가능하고,The plurality of RGB-D cameras are arranged at a predetermined distance so that the viewing angle can be adjusted to photograph all directions of an area adjacent to the safety device for the robot,
상기 복수의 RGB-D 카메라를 통해 획득된 정보를 기초로 3차원 공간 내의 이벤트 발생을 1차적으로 감지하고,Firstly detecting the occurrence of an event in a three-dimensional space based on information acquired through the plurality of RGB-D cameras,
상기 범퍼의 변위 및 상기 접촉센서가 센싱한 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 3차원 공간 내의 이벤트 발생을 2차적으로 감지하는 것을 특징으로 하는 로봇용 안전장치.A safety device for a robot, characterized in that the occurrence of an event in the three-dimensional space is secondarily detected using at least one of the displacement of the bumper and the information sensed by the contact sensor.
제 1항에 있어서,The method of claim 1,
상기 복수의 RGB-D 카메라는, 2개 이상의 RGB 카메라 및 상기 시각적 깊이를 촬영하는 깊이(depth) 카메라를 포함하고,The plurality of RGB-D cameras includes two or more RGB cameras and a depth camera for photographing the visual depth,
상기 2개 이상의 RGB 카메라 및 상기 시각적 깊이를 촬영하는 깊이(depth) 카메라를 통해 획득된 정보를 기초로, 상기 3차원 공간 내의 장애물을 파악하며,Based on information obtained through the two or more RGB cameras and a depth camera that photographs the visual depth, an obstacle in the three-dimensional space is identified,
3차원 모션인식 알고리즘과 연동하여, 상기 로봇이 상기 파악한 장애물에 대한 대응 액션(action)을 취하도록 하는 것을 특징으로 하는 로봇용 안전장치.A safety device for a robot, characterized in that in conjunction with a 3D motion recognition algorithm, the robot takes a response action on the identified obstacle.
제 1항에 있어서,The method of claim 1,
상기 2차 안전장치는,The secondary safety device,
상기 로봇의 몸통과 상기 범퍼 사이에 삽입되는 스프링; 및A spring inserted between the body of the robot and the bumper; And
상기 범퍼의 내측에 배치된 스위치;를 더 포함하고,A switch disposed on the inside of the bumper; further includes,
상기 접촉센서는 띠형 구조인 것을 특징으로 하는 로봇용 안전장치.The contact sensor is a safety device for a robot, characterized in that the belt-shaped structure.
제 3항에 있어서,The method of claim 3,
상기 스프링은, The spring,
압축을 이용한 탄성력을 기초로 상기 범퍼를 일정 방향으로 고정하는 기능을 제공하고,Provides a function of fixing the bumper in a certain direction based on the elastic force using compression,
상기 스위치는,The switch,
상기 띠형 접촉센서가 오동작하는 경우, 상기 범퍼의 변위를 대체 감지하는 것을 특징으로 하는 로봇용 안전장치.When the belt-type contact sensor malfunctions, a safety device for a robot, characterized in that for detecting displacement of the bumper.
제 4항에 있어서,The method of claim 4,
상기 범퍼의 변위, 상기 접촉센서가 센싱한 정보 및 상기 스위치가 감지한 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 3차원 공간 내의 장애물을 파악하며,An obstacle in the three-dimensional space is identified using at least one of the displacement of the bumper, information sensed by the contact sensor, and information sensed by the switch,
3차원 모션인식 알고리즘과 연동하여, 상기 로봇이 상기 파악한 장애물에 대한 대응 액션(action)을 취하도록 하는 것을 특징으로 하는 로봇용 안전장치.A safety device for a robot, characterized in that in conjunction with a 3D motion recognition algorithm, the robot takes a response action on the identified obstacle.
제 3항에 있어서,The method of claim 3,
상기 띠형 접촉센서는 복수의 레이어로 구성되고,The band-shaped contact sensor is composed of a plurality of layers,
상기 범퍼 및 스프링은 상기 복수의 레이어 사이에 삽입 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇용 안전장치.The safety device for a robot, characterized in that the bumper and the spring are inserted and disposed between the plurality of layers.
제 1항에 있어서,The method of claim 1,
상기 복수의 RGB-D 카메라는, 시야각이 적어도 일부 겹치도록 배치되고,The plurality of RGB-D cameras are arranged so that the viewing angles at least partially overlap,
상기 일부 겹치는 시야각을 기초로, 상기 복수의 RGB-D 카메라는 상기 로봇용 안전장치의 인접한 영역의 전방위를 촬영하는 것을 특징으로 하는 로봇용 안전장치.Based on the partially overlapping viewing angles, the plurality of RGB-D cameras photographs all directions of an adjacent area of the safety device for a robot.
PCT/KR2019/002835 2019-03-11 2019-03-12 Safety device for mobile robot for preventing accident WO2020184751A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2019-0027516 2019-03-11
KR1020190027516A KR102202352B1 (en) 2019-03-11 2019-03-11 Mobile robot safety device for accident prevention

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020184751A1 true WO2020184751A1 (en) 2020-09-17

Family

ID=72426285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2019/002835 WO2020184751A1 (en) 2019-03-11 2019-03-12 Safety device for mobile robot for preventing accident

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102202352B1 (en)
WO (1) WO2020184751A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210174479A1 (en) * 2019-12-04 2021-06-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for dynamic multi-camera rectification using depth camera

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100765848B1 (en) * 2006-12-28 2007-10-10 (주)다사로봇 Omnidirectional sensing bumper
KR20110018076A (en) * 2009-08-17 2011-02-23 고려대학교 산학협력단 Mobile robot unit and the method for controlling the same
KR20160009419A (en) * 2014-07-16 2016-01-26 (주)로보티즈 Educational robot capable of multi-sensing function
US20170097643A1 (en) * 2014-11-26 2017-04-06 Irobot Corporation Systems and Methods for Performing Simultaneous Localization and Mapping using Machine Vision Systems
KR20180074393A (en) * 2016-12-23 2018-07-03 엘지전자 주식회사 Guidance robot

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8568674B1 (en) 2012-08-10 2013-10-29 Basf Corporation Diesel oxidation catalyst composites
KR101613246B1 (en) 2014-07-04 2016-04-19 순천대학교 산학협력단 LED Surface Light and manufacturing method for the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100765848B1 (en) * 2006-12-28 2007-10-10 (주)다사로봇 Omnidirectional sensing bumper
KR20110018076A (en) * 2009-08-17 2011-02-23 고려대학교 산학협력단 Mobile robot unit and the method for controlling the same
KR20160009419A (en) * 2014-07-16 2016-01-26 (주)로보티즈 Educational robot capable of multi-sensing function
US20170097643A1 (en) * 2014-11-26 2017-04-06 Irobot Corporation Systems and Methods for Performing Simultaneous Localization and Mapping using Machine Vision Systems
KR20180074393A (en) * 2016-12-23 2018-07-03 엘지전자 주식회사 Guidance robot

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210174479A1 (en) * 2019-12-04 2021-06-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for dynamic multi-camera rectification using depth camera
US11195259B2 (en) * 2019-12-04 2021-12-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for dynamic multi-camera rectification using depth camera

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200108631A (en) 2020-09-21
KR102202352B1 (en) 2021-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018151368A1 (en) Modular home robot
WO2016021747A1 (en) Head-mounted display device and control method therefor
WO2017209533A1 (en) Mobile device and controlling method thereof
WO2014038898A1 (en) Transparent display apparatus and object selection method using the same
WO2018030646A1 (en) Display device and method of controlling therefor
WO2015023145A1 (en) Distance detection apparatus for acquiring distance information having variable spatial resolution and image display apparatus having same
WO2015060501A1 (en) Apparatus and method for controlling mobile terminal
WO2020190082A1 (en) Method for providing navigation service using mobile terminal, and mobile terminal
WO2021149840A1 (en) Electronic device for displaying content and control method therefor
WO2017159919A1 (en) Image capturing device
WO2017094972A1 (en) Charging assembly of electronic frame and charging method of electronic frame
WO2018101508A1 (en) Mobile terminal
EP3488323A1 (en) Electronic device and method for controlling the same
WO2020096139A1 (en) Damper device for image camera equipment to which various vibration-absorbing damping components are applied
WO2020184751A1 (en) Safety device for mobile robot for preventing accident
WO2016035950A1 (en) Digital device and control method therefor
WO2017030236A1 (en) Mobile terminal and control method therefor
WO2017051961A1 (en) Terminal apparatus and control method therefor
WO2016195144A1 (en) Camera module and mobile terminal having same
WO2017057845A1 (en) Reconfigurable mobile device
WO2017065556A1 (en) Image projection apparatus, method for expanding projection area thereof, and non-temporary computer-readable recording medium
WO2018079869A1 (en) Mobile terminal
EP3357222A1 (en) Reconfigurable mobile device
WO2017018611A1 (en) Mobile terminal and method for controlling the same
WO2020105784A1 (en) Parking guidance system and method for controlling same

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19918944

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19918944

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1