KR100642072B1

KR100642072B1 - 알에프모듈을 이용한 모빌로봇 시스템

Info

Publication number: KR100642072B1
Application number: KR1020000069620A
Authority: KR
Inventors: 송정곤; 이상용
Original assignee: 삼성광주전자 주식회사
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2006-11-10
Also published as: GB2369454B; JP2002172584A; DE10133006A1; CN1354072A; SE523438C2; KR20020039805A; RU2210491C2; GB0112930D0; US20020060542A1; US6597143B2; GB2369454A; CN1098750C; SE0102949D0; SE0102949L

Abstract

제어컴퓨터에 의해 제어되는 RF모듈을 이용한 모빌로봇 시스템이 개시된다. RF모듈을 이용한 모빌로봇 시스템은, 실내에서 이동을 구현하는 주행장치와, 주행경로상의 장애물을 감지하는 장애물 감지장치와, 자기의 위치를 인식할 수 있는 자기위치 인식장치, 및 상기 각 장치의 제어에 필요한 신호를 송수신하는 제 1 송수신부를 포함하는 모빌로봇; 및 제 1 송수신부가 송신한 신호를 수신하여 데이타처리를 한 후 모빌로봇의 제어에 필요한 명령을 송신하는 제어컴퓨터;를 포함한다. 제어컴퓨터는 모빌로봇의 제 1 송수신부와 신호를 송수신하는 제 2 송수신부; 제 1 송수신부를 통해 수신된 장애물 감지장치 및 자기위치 인식장치의 이미지데이타를 처리하는 이미지보드; 및 인터넷과 연결된 접속수단;을 포함하고 있다. 이에 의해 모빌로봇을 작고 컴팩트하게 만들 수 있고, 또한 인터넷에 의한 제어도 가능하게 된다.

모빌로봇, 알에프모듈, 제어컴퓨터, 인터넷, 이미지데이타

Description

알에프모듈을 이용한 모빌로봇 시스템{Mobile robot system used for RF module}

도 1은 종래 기술에 의한 단체형 모빌로봇의 기능블록도,

도 2는 본 발명에 의한 RF모듈을 이용한 모빌로봇 시스템을 보여주는 도면,

도 3은 도 2의 모빌로봇의 기능블록도,

도 4는 도 2의 제어컴퓨터의 기능블록도,

도 5는 본 발명에 의한 RF모듈을 이용한 모빌로봇 시스템의 동작을 나타내는 순서도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1; 모빌로봇 10,10';제어부

20; 자기위치 인식장치 21; 비젼카메라

30; 주행장치 31; 모터 드라이브

32; 모터 33; 바퀴

40,40'; 장애물 감지장치 41; 라인레이저

43; 비젼카메라 50'; 제 1 송수신부

51; RF 모듈 53; 안테나

60; 전원부 100; 제어컴퓨터

110; 메인보드 120; 제 2 송수신부

130; 이미지보드 140; 인터넷 접속수단

200; 인터넷 210; 컴퓨터

본 발명은 자율주행을 하는 모빌로봇에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 주행에 필요한 데이타의 수집과 이동의 구현은 모빌로봇이 하고, 데이타의 처리는 별도의 제어컴퓨터에서 행하며, 양자간의 데이타의 송수신은 RF모듈을 이용하는 RF모듈을 이용한 모빌로봇 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 모빌로봇은 외부의 도움없이 스스로 판단하고 주행할 수 있도록 모든 기능이 탑재되어 있는 단독형이다. 도 1은 이와 같은 단독형 모빌로봇의 일예에 대한 기능블록도를 나타내고 있다.

도면을 참조하면, 모빌로봇의 이동을 구현하는 주행장치(30)와, 주행경로상에 존재하는 장애물을 감지하는 장애물 감지장치(40)와, 모빌로봇이 자기의 현재 위치를 인식할 수 있는 자기위치 인식장치(20)와, 모빌로봇의 모든 동작을 제어하는 제어부(10) 및 각 장치에 필요한 전원을 저장 및 공급하는 전원부(60)가 한 개의 몸체내에 수납되어 있다. 여기에 모빌로봇의 기동/정지를 원격에서 제어하기 위한 모빌로봇의 리모콘 송수신부(50)가 포함된다.

이상과 같은 구성을 갖는 단독형 모빌로봇의 동작을 상세하게 설명한다.

모빌로봇의 제어부(10)는 기동신호가 수신되면, 초기화를 실행한 후 자기위치 인식장치(20)와 장애물 감지장치(40)에 동작명령을 전송한다. 동작명령을 수신한 자기위치 인식장치(20)와 장애물 감지장치(40)는 각각의 비젼카메라(21,43)를 작동시켜 이미지를 촬영한 뒤, 촬영한 이미지를 각각의 비젼보드(23,45)에서 트레쉬홀드나 씬닝 등의 데이타처리를 하여 이미지의 데이타 사이즈를 적게 만들어 제어부(10)로 전송한다. 제어부(10)는 자기위치 인식장치(20) 및 장애물 감지장치 (40)로부터 수신한 이미지데이타를 이미지처리부(11)에서 처리하여 현재의 자기위치를 인식하고 진행방향에 장애물이 존재하는가의 여부를 판단한 뒤 주행장치(30)를 통하여 이동을 개시한다. 이동중에 샘플링 시간마다 상기와 같은 작업을 계속적으로 수행하므로 모빌로봇은 장애물을 회피하며 설정된 작업을 수행할 수 있다.

그런데, 상기와 같은 구성을 갖고 동작을 하는 모빌로봇은 자기위치를 인식하고 장애물을 감지하기 위해 비젼카메라(CCD Camera,21,43)가 촬영한 대상물의 이미지를 이용하는데, 일반적으로 비젼카메라(21,43)가 촬영한 이미지는 데이타 사이즈가 매우 커서 그대로 사용하기는 곤란하다. 따라서 이미지의 데이타 사이즈를 줄이기 위해서 트레쉬홀드나 씬닝 등과 같은 데이타처리가 필요한데, 이를 위해 통상적으로 이미지데이타 처리용 프로세서가 포함된 비젼보드(23,45)를 사용한다. 그러면, 제어부(10)의 이미지처리부(11)에서는 비젼보드(23,45)에서 처리된 이미지데이타를 이용하여 모빌로봇의 현재 위치 및 장애물의 거리 및 형상을 판단하게 된다.

그러나, 이와 같은 단독형 모빌로봇은 비젼카메라(21,43)가 촬영한 이미지데이타를 처리하기 위한 수단을 본체내에 수납하고 있기 때문에 모빌로봇의 크기가 크다는 문제점이 있다.

또한, 요즈음은 인터넷을 이용하여 가전제품을 제어하는 기술이 선호되고 있으나, 종래 기술에 의한 모빌로봇은 원격에 의해 모빌로봇의 정지 및 기동신호만을 제어할 수 있고 인터넷에 접속할 수 있는 방법이 없기 때문에 인터넷에 의한 모빌로봇의 제어를 할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 이미지데이타 처리를 수행할 수 있고 인터넷에 접속된 제어컴퓨터와, 자율주행하는 모빌로봇을 RF모듈을 이용한 무선통신으로 연결하여 제어컴퓨터가 모빌로봇을 제어하도록 함으로써, 외형치수가 작으며 인터넷을 통해서도 제어가 가능한 모빌로봇을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 RF모듈을 이용한 모빌로봇 시스템은, 실내에서 이동을 구현하는 주행장치와, 주행경로 상의 장애물을 감지하는 것으로서, 주행방향을 향하여 선형빔을 발광하는 라인레이저와 반사되는 선형빔을 인식하는 비젼카메라를 포함하는 장애물 감지장치와, 자기의 위치를 인식하며, 상기 실내의 천정을 향해 수직으로 설치된 비젼카메라를 포함하는 자기위치 인식장치, 및 상기 비젼카메라들이 촬영한 이미지데이타를 송신하는 제 1 송수신부를 포함하는 모빌로봇; 및 상기 제 1 송수신부가 송신한 이미지데이타를 수신하여 데이타처리를 한 후 상기 모빌로봇의 제어에 필요한 명령을 송신하는 제어컴퓨터;를 포함한다.

여기서, 제어컴퓨터는 상기 모빌로봇의 제 1 송수신부와 신호를 송수신하는 제 2 송수신부; 상기 제 1 송수신부를 통해 수신된 상기 장애물 감지장치 및 자기위치 인식장치의 이미지데이타를 처리하는 이미지보드; 상기 모빌로봇을 제어하는 모빌로봇 동작 프로그램; 및 인터넷과 연결된 인터넷 접속수단;를 포함하며, 별도의 컴퓨터가 인터넷과 상기 인터넷 접속수단을 통해 상기 제어컴퓨터에 접속되면, 상기 모빌로봇 동작 프로그램을 조작하여 상기 모빌로봇을 제어할 수 있다.

또한, 모빌로봇에는 먼지나 오물을 흡입하는 흡입구와, 흡입된 상기 먼지나 오물을 저장하는 집진부 및 흡입동력을 발생시키는 모터구동부로 구성되는 진공청소장치가 더 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 모빌로봇에는 감시용 비젼카메라가 더 포함될 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 단, 종래와 동일한 부분은 동일 부호를 부여하여 설명한다.

도면을 참조하면, 본 발명에 의한 RF모듈을 이용한 모빌로봇 시스템은 모빌로봇(1)과 제어컴퓨터(100)로 이루어 진다.

모빌로봇(1)은 이동을 구현하는 주행장치(30)와, 비젼카메라(21)를 이용하여 자기위치를 인식하는 자기위치 인식장치와, 주행경로의 전방에 존재하는 장애물을 감지하는 장애물 감지장치(40')와, 이미지 등의 데이타를 제어컴퓨터(100)와 송수신하는 제 1 송수신부(50')와, 제어컴퓨터(100)의 명령에 따라 모빌로봇(1)의 각 장치를 제어하는 제어부(10') 및 전원을 저장하며 모빌로봇(1)의 각 장치에 필요한 전원을 공급하는 전원부(60)를 포함한다.

주행장치(30)는 전후좌우의 이동이 가능하도록 2개의 바퀴(33)와 각각의 바퀴(33)를 구동하기 위한 모터(32) 및 제어부(10')의 신호에 따라 모터(32)를 제어하는 모터 드라이브(31)로 구성된다.

자기위치 인식장치는 천정의 기준인식마크를 촬영할 수 있도록 수직으로 설 치된 비젼카메라(21)로 구성되어 있으며, 이 비젼카메라(21)는 제어부(10')에 의해 동작이 제어된다.

장애물 감지장치(40')는 주행방향을 향하여 선형빔을 발광(發光)하는 라인레이저(41)와 주행방향에 존재하는 장애물에서 반사되는 선형빔을 인식하는 비젼카메라(43)로 구성되어 있으며, 라인레이저(41)와 비젼카메라(43)는 제어부(10')에 의해 동작이 제어된다.

제 1 송수신부(50')는 RF모듈(51)과 안테나(53)를 포함하여 이루어 지며, 제어부(10')와 접속되어 자기위치 인식장치와 장애물 감지장치(40')의 비젼카메라 (21,43)가 촬영한 이미지를 제어컴퓨터(100)로 송신하고, 제어컴퓨터(100)가 송신한 모빌로봇(1)의 이동명령을 수신한다.

전원부(60)는 축전기와 같은 전원을 저장할 수 있는 장치로서, 일정량의 전원을 저장하고 있으면서 모빌로봇(1)의 각 구성장치에 필요한 전원을 공급한다.

또한, 제어컴퓨터(100)는 모빌로봇(1)과의 데이타 송수신을 담당하는 제 2 송수신부(120)와, 모빌로봇(1)으로부터 수신된 이미지데이타를 처리하는 이미지보드(130)와, 제어컴퓨터(100)를 인터넷(200)과 접속시키는 인터넷 접속수단(140)과, 제어컴퓨터(100)의 운영소프트웨어와 필요한 각종 데이타를 저장하는 저장장치 (150)와 필요한 정보를 제어컴퓨터(100)에 입력할 수 있는 입력수단(160)과, 메인보드(110)에서 처리한 결과 등을 사용자에게 보여주는 표시장치(170) 및 상기 각각의 장치를 전체적으로 제어하는 메인보드(110)로 구성된다.

제 2 송수신부(120)는 RF모듈(121)과 안테나(123)를 포함하여 이루어 지며, 모빌로봇(1)의 제 1 송수신부(50')에서 송신한 데이타를 수신하여 메인보드(110)로 전송하고, 메인보드(110)가 생성한 명령을 모빌로봇(1)에 송신하는 역할을 한다.

이미지보드(130)는 별도의 카드타입의 보드로 만들어져 있어, 제어컴퓨터 (100)의 슬롯에 끼워 설치할 수 있도록 되어 있다. 이미지보드(130)는 모빌로봇(1)으로부터 수신된 이미지데이타를 처리하여 메인보드(110)가 모빌로봇(1)의 현재 위치를 계산하고, 장애물까지의 거리를 계산하여 장애물의 형상을 파악하는 등의 작업을 수행할 수 있도록 한다. 즉, 이미지보드(130)는 수신한 자기위치 인식장치의 비젼카메라(21)의 이미지데이타를 트레쉬홀드(threshold, 이진화처리)한 후 메인보드(110)로 전송한다. 또한, 장애물 감지장치(40')의 비젼카메라(43)가 촬영한 라인레이저(41)의 선형빔의 이미지데이타는 트레쉬홀드한 후 씬닝(thinning)과정을 거친 후 메인보드(110)로 전송한다.

표시장치(170), 입력수단(160), 저장장치(150) 및 메인보드(110)는 일반 개인용 컴퓨터에 사용되는 그것과 동일한 것이며, 또한 인터넷 접속수단(140)도 인터넷 전용선이나 모뎀을 통해 인터넷(200)과 연결할 수 있도록 되어 있는 일반적인 인터넷 접속수단과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

이하, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 RF모듈을 이용한 모빌로봇 시스템의 작용을 설명한다.

먼저, 모빌로봇(1)이 제 1 송수신부(50')를 통하여 제어컴퓨터(100)로부터 기동명령을 수신하면, 제어부(10')는 초기화작업을 수행한 후 자기위치 인식장치 및 장애물 감지장치(40')에 대상을 촬영하라는 명령을 송출한다. 제어부(10')로부 터 명령을 수신한 자기위치 인식장치의 비젼카메라(21)는 기준인식마크가 부착되어 있는 천정을 촬영하여 이미지를 생성한다. 또한, 장애물 감지장치(40')의 라인레이저(41)는 전방을 향하여 선형빔을 발광하고, 비젼카메라(43)는 반사되는 선형빔을 인식하여 장애물에 대한 이미지를 생성한다(S10).

제어부(10')는 장애물 감지장치(40')와 자기위치 인식장치의 비젼카메라(21)가 생성한 이미지를 제 1 송수신부(50')의 RF모듈(51)과 안테나(53)를 통해 제어컴퓨터(100)의 제 2 송수신부(120)로 송신한다(S20).

제어컴퓨터(100)의 제 2 송수신부(120)는 모빌로봇(1)의 제 1 송수신부(50')가 송신한 이미지를 수신하여 메인보드(110)로 전송한다. 그러면, 메인보드(110)는 수신된 이미지를 이미지보드(130)로 보내 이미지처리를 하게 한다. 이미지보드 (130)는 수신한 자기위치 인식장치의 비젼카메라(21)와 장애물 감지장치(40')의 비젼카메라(43)가 촬영한 이미지에 대해 상술한 트레쉬홀드와 씬닝처리를 하여 처리된 이미지데이타를 메인보드(110)로 다시 재전송한다(S30).

메인보드(110)는 이미지보드(130)가 처리한 자기위치 인식장치의 이미지데이타를 받아 리젼코릴레이션(Region Correlation)과정 등을 거쳐 기준인식마크의 좌표를 파악하여 모빌로봇(1)의 현재 위치를 판단한다. 또한, 처리된 장애물 감지장치(40')의 이미지데이타를 이용하여 장애물까지의 거리를 계산하고 이를 통해 장애물의 대략적인 형상을 판단한다. 메인보드(110)는 이들 데이타를 종합하여 모빌로봇(1)의 목표위치 및 장애물의 상태를 전체적으로 판단한 뒤 모빌로봇(1)에 대한 이동 등에 대한 제어명령을 생성하여 제 2 송수신부(120)로 전송한다(S40).

제 2 송수신부(120)는 메인보드(110)가 전송한 제어명령을 RF모듈(121)과 안테나(123)를 통해 모빌로봇(1)의 제 1 송수신부(50')로 송신한다(S50).

모빌로봇(1)의 제 1 송수신부(50')는 제어컴퓨터(100)로부터 송신된 제어명령을 수신하여 제어부(10')로 전송한다. 제어부(10')는 수신된 제어명령에 따라 주행장치(30)와 자기위치 인식장치와 장애물 감지장치(40')를 제어하여 모빌로봇(1)을 동작시킨다(S60).

상기와 같은 과정이 샘플링 시간마다 연속적으로 실행됨으로서, 모빌로봇(1)은 제어컴퓨터(100)에 의해 제어되어 필요한 동작을 수행하게 된다.

또한, 제어컴퓨터(100)는 인터넷 접속수단(140)에 의해 인터넷(200)과 접속되어 있기 때문에, 사용자는 모빌로봇(1)이 있는 장소가 아닌 별도의 장소에 있는 다른 컴퓨터(210)를 이용하여서도 모빌로봇(1)의 제어가 가능하다. 즉, 별도의 컴퓨터(210)를 인터넷(200)을 이용하여 제어컴퓨터(100)에 접속시킨 후 제어컴퓨터 (100)에 설치되어 있는 모빌로봇 동작 프로그램을 조작하면, 사용자는 모빌로봇(1)을 원거리에서 마음대로 조작할 수 있게 된다.

이와 같이 동작되는 모빌로봇(1)을 이용하기 위하여, 모빌로봇(1)에는 원하는 작업을 수행할 수 있도록 부가장치를 장착할 수 있다.

즉, 청소용으로 사용하고자 하는 경우는 먼지나 오물을 흡입하는 흡입구와, 흡입된 상기 먼지나 오물을 저장하는 집진부 및 흡입동력을 발생시키는 모터구동부로 구성되는 진공청소장치를 부가시키면, 모빌로봇(1)이 스스로 주행하며 필요한 지역의 청소를 수행한다.

또한, 집안내에서 아이들의 안전을 확인하거나 집을 비울 경우의 경비용으로 사용하고자 할 경우는 모빌로봇(1)에 감시용 비젼카메라를 더 장착하면 원거리에서도 실시간으로 집안의 사정을 확인할 수 있다. 이는 현재의 집안 감시용 카메라가 고정된 장소만을 감시할 수 밖에 없지만 모빌로봇(1)을 이용하는 경우는 집안의 곳곳을 이동하면서 확인할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 RF모듈을 이용한 모빌로봇 시스템에 의하면, 모빌로봇 내에서 이미지데이타를 처리하는 비젼보드 등을 제거할 수 있기 때문에 모빌로봇을 작고 컴팩트하게 만들 수 있고, 제어컴퓨터를 통해 모빌로봇을 제어하므로 용이하게 인터넷을 통해 원거리에서 제어할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고, 또한 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

Claims

실내에서 이동을 구현하는 주행장치(30)와,

주행경로상의 장애물을 감지하는 것으로서, 주행방향을 향하여 선형빔을 발광하는 라인레이저(41)와 반사되는 선형빔을 인식하는 비젼카메라(43)를 포함하는 장애물 감지장치(40')와,

자기의 위치를 인식하며, 상기 실내의 천정을 향해 수직으로 설치된 비젼카메라(21)를 포함하는 자기위치 인식장치, 및

상기 비젼카메라들(43,21)이 촬영한 이미지데이타를 송신하는 제 1 송수신부(50')를 포함하는 모빌로봇(1); 및

상기 제 1 송수신부(50')가 송신한 이미지데이타를 수신하여 데이타처리를 한 후 상기 모빌로봇(1)의 제어에 필요한 명령을 송신하는 제어컴퓨터(100);를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF모듈을 이용한 모빌로봇 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 제어컴퓨터(100)는,

상기 모빌로봇(1)의 제 1 송수신부(50')와 신호를 송수신하는 제 2 송수신부(120);

상기 제 2 송수신부(120)를 통해 수신된 상기 장애물 감지장치(40') 및 자기위치 인식장치의 이미지데이타를 처리하는 이미지보드(130);

상기 모빌로봇(1)을 제어하는 모빌로봇 동작 프로그램; 및

인터넷(200)과 연결된 인터넷 접속수단(140);를 포함하며,

별도의 컴퓨터(210)가 인터넷(200)과 상기 인터넷 접속수단(140)을 통해 상기 제어컴퓨터(100)에 접속되면, 상기 모빌로봇 동작 프로그램을 조작하여 상기 모빌로봇(1)을 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 RF모듈을 이용한 모빌로봇 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 모빌로봇(1)은,

먼지나 오물을 흡입하는 흡입구와, 흡입된 상기 먼지나 오물을 저장하는 집진부 및 흡입동력을 발생시키는 모터구동부로 구성되는 진공청소장치가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 RF모듈을 이용한 모빌로봇 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 모빌로봇(1)은,

감시용 비젼카메라가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 RF모듈을 이용한 모빌로봇 시스템.