KR100780299B1

KR100780299B1 - Robot

Info

Publication number: KR100780299B1
Application number: KR1020057004734A
Authority: KR
Inventors: 신지 칸다; 유치 무라세; 스미히사 이와시타; 카츠토시 시미즈; 나오유키 사와사키; 케이즈 오카바야시
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2007-11-28
Also published as: KR20050048640A

Abstract

본 발명은, 예컨대 집안 등 장해물이 있는 환경에서 자유롭게 움직이며 돌아다니기에 알맞은 구조를 갖는 로봇을 제공하는 것을 목적으로 하며, 카메라로 얻은 화상을 기지국에 무선으로 송신함으로써, 그 화상을, 기지국을 통해, 그 기지국과의 사이에서 무선 통신을 행하는 통신 단말에 송신하고, 그 통신 단말의 조작에 의해 그 화상 위에 지정된 이동 목표 위치 정보를 기지국을 통해 무선으로 수신하는 통신부와, 그 통신부에서 얻어진 이동 목표 위치 정보에 의해 특정되는 이동 목표 위치까지 로봇을 이동시키는 동작 제어부를 구비했다. An object of the present invention is to provide a robot having a structure suitable for moving around freely in an environment where obstacles, such as a house, are present, and by wirelessly transmitting an image obtained by a camera to a base station, the image is transmitted through a base station. A communication unit which transmits to the communication terminal performing wireless communication with the base station and wirelessly receives the moving target position information specified on the image by the operation of the communication terminal via the base station, and the moving target position obtained by the communication unit. It provided with the operation control part which moves a robot to the movement target position specified by the information.

Description

로봇{ROBOT}Robot {ROBOT}

본 발명은 이동이 자유로운 로봇에 관한 것으로, 더 상세하게는, 가정용의 소형 로봇에 적합한 구조를 갖는 로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a robot that is free to move, and more particularly, to a robot having a structure suitable for a small robot for home use.

최근 여러 가지 기기에 그 기기를 조작하기 위한 리모콘이 부속되어 있어서 현재 어느 가정이라도 몇 개나 되는 리모콘이 있는 실정이다. 또한 최근 여러 로봇이 개발되어 가정에도 로봇이 많아지고 있다. 가정에 로봇이 도입된 경우 로봇의 조작을 위해 새로운 리모콘을 준비하면 그만큼 가격도 비싸게 되어 바람직하지 못하다. 최근에 휴대 전화가 널리 보급되어 새롭게 리모콘을 준비하는 대신 로봇에 휴대 전화와 같은 통신 기능을 구비해 휴대 전화를 리모콘으로서 이용하는 것을 생각할 수 있다. 이 경우 이용 요금 등을 고려하여 휴대 전화의 전화로서의 기능이 아니라, 패킷 통신 기능을 이용하는 것을 생각할 수 있다. 또한 그 로봇에 카메라를 탑재하고 로봇으로부터 기지국을 경유하여 휴대 전화에 화상을 송신하는 것도 생각할 수 있다.Recently, a number of remote controllers have been attached to various devices, and there are currently several remote controllers in any home. In addition, recently, many robots have been developed, and there are many robots in the home. If a robot is introduced into the home, it is not preferable to prepare a new remote control for the operation of the robot as it is expensive. In recent years, mobile phones have become widespread and instead of newly preparing a remote control, it is conceivable to use a mobile phone as a remote control with a robot having a communication function such as a mobile phone. In this case, it is conceivable to use the packet communication function instead of the function of the telephone of the cellular phone in consideration of the usage fee. It is also conceivable to mount a camera on the robot and to transmit images from the robot to the mobile phone via the base station.

그런데 휴대 전화를 리모콘으로서 이용하는 경우에는 휴대 전화와 로봇 사이에서 직접 통신을 할 수 없고, 휴대 전화의 키 조작 등에 의해 입력한 지시는 일단 기지국에 송신되며, 그 기지국으로부터 로봇에 송신된다. By the way, when using a mobile phone as a remote control, direct communication cannot be performed between the mobile phone and the robot, and an instruction inputted by key operation or the like of the mobile phone is once transmitted to the base station, and is transmitted from the base station to the robot.

이 경우 휴대 전화를 조작하고 나서 로봇에 지시가 도달할 때까지 상당한 시간이 필요하게 되어 여러 가지 문제점이 생기게 된다.In this case, a considerable time is required from the operation of the mobile phone to the arrival of the instruction to the robot, which causes various problems.

예컨대 로봇으로부터 화상이 도달하여 그 화상 상에서는 그 로봇의 진행 방향으로 아직 멀리 장해물이 있더라도 실제로는 그 로봇의 눈앞에 장해물이 가까워지고 있어서, 피하기 위한 방향 전환 지시를 내리더라도 너무 늦는 사태가 생기는 것을 생각할 수 있다.For example, even if an image arrives from a robot and the obstacle is still far in the moving direction of the robot, the obstacle is actually near the robot's eyes, and it may be considered that it is too late even if a direction change instruction to avoid is given. have.

이 경우 그 로봇에 장해물에 접촉한 것을 감지하는 센서를 설치해 두고, 장해물에 접촉하면 자동적으로 방향을 바꾸도록 구성하는 것을 생각할 수 있다. 그와 같이 구성한 경우 로봇이 둥근 형상일 때는 장해물에 접촉하더라도 그 자리에서 방향을 바꿀 수 있지만, 로봇이 각져 있을 때는 장해물에 접촉한 후 방향을 바꾸려고 하여도 잘 방향을 바꿀 수 없어, 그 자리에서 몸을 움직일 수 없는 상태가 될 우려가 있다.In this case, it is conceivable that the robot is provided with a sensor that detects contact with an obstacle, and is configured to automatically change direction upon contact with the obstacle. In such a configuration, when the robot is in a round shape, the direction can be changed on the spot even if it touches an obstacle.However, when the robot is angled, the robot cannot change its direction even after trying to change the direction after touching the obstacle. There is a fear that the state can not move.

또한 로봇을 임의의 위치로 이동시키려고 했을 때 이동량을 수치 입력하거나, 스위치를 누르고 있는 동안 이동하도록 구성하지만(예컨대 일본 특허 공개 평11-320467호 공보 참조), 이러한 지시 방법은 로봇을 직접 눈으로 보고 확인하면서 컨트롤러와의 사이의 통신이 고속으로 이루어질 때에 유효하다. 예컨대 외출한 곳에서 집안의 로봇을 움직이게 하는 것과 같은 경우로서 휴대 전화의 패킷 통신 기능을 이용하여 이동 지시를 하는 경우에는 원활한 이동이 곤란하다.In addition, when the robot is to be moved to an arbitrary position, the movement amount is numerically input or configured to move while the switch is pressed (see Japanese Patent Laid-Open No. 11-320467, for example). This is valid when communication with the controller is made at high speed while checking. For example, it is difficult to move smoothly when a moving instruction is made by using a packet communication function of a mobile phone, for example, to move a robot in a house while away from home.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 예컨대 집안 등 장해물이 있는 환경에서 자유롭게 움직이며 돌아다니기에 알맞은 구조를 갖는 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a robot having a structure suitable for moving around freely in an environment where obstacles such as a house are present.

상기 목적을 달성하는 본 발명의 로봇 중의 제1 로봇은, 전진, 후퇴 및 회전이 자유로운 로봇에 있어서, 전진을 방해하는 장해물의 존재를 감지하는 센서와, 전진시에 상기 센서에 의해 장해물의 존재가 감지된 것을 받아서 장해물을 피하는 회전이 자유로운 위치까지 후퇴하는 장해물 회피 동작을 하게 하는 동작 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.The first robot among the robots of the present invention, which achieves the above object, has a sensor that detects the presence of an obstacle that obstructs the forward movement in a robot that is free to move forward, backward, and rotate, and the presence of the obstacle by the sensor when moving forward. It is characterized in that it is provided with an operation control unit for the obstacle avoidance operation to receive the detected and to retract to the position where the rotation to avoid the obstacle is free.

본 발명의 제1 로봇은 센서에 의해 장해물의 존재를 감지하여, 장해물을 피하는 회전이 자유로운 위치까지 후퇴시키는 것이기 때문에, 예컨대 각진 형상을 갖는 로봇이라도 후퇴하고 나서 회전하여 장해물과는 다른 방향으로 진행할 수 있어 그 자리에서 몸을 움직일 수 없는 상태가 되는 것을 피할 수 있다.Since the first robot of the present invention senses the presence of an obstacle by a sensor and retreats to a position where rotation to avoid the obstacle is free, even a robot having an angular shape, for example, can be retracted and then rotated to proceed in a different direction from the obstacle. You can avoid being unable to move your body on the spot.

상기 본 발명의 제1 로봇에 있어서, 상기 센서로는 전방 장해물과의 접촉을 감지하는 접촉 센서도 사용가능 하고, 또는 전방 비스듬한 아래의 계측점까지의 거리를 계측하는 거리 센서도 사용가능 하다.In the first robot of the present invention, as the sensor, a contact sensor for detecting a contact with a front obstacle may be used, or a distance sensor for measuring a distance to a front oblique measuring point may be used.

또한, 상기 목적을 달성하는 본 발명의 로봇 중의 제2 로봇은, 전진, 후퇴 및 회전이 자유로운 로봇에 있어서, 전방의 장해물이 타고 넘어갈 수 있는 소정 높이 이하 높이의 장해물인지 타고 넘어갈 수 없는 그 소정 높이를 초과하는 높이의 장해물인지를 감지하는 센서와, 전진시에 센서에 의해 감지된 장해물의 높이가 소정 높이 이하였을 때는 전진을 계속하여 장해물을 타고 넘게 하고, 센서에 의해 감지된 장해물의 높이가 소정 높이를 초과하는 때는, 후퇴 및 회전 중의 적어도 한 쪽의 동작을 포함하는 장해물 회피 동작을 수행하는 동작 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.In addition, the second robot among the robots of the present invention that achieves the above object is a predetermined height that cannot be carried over if it is an obstacle having a height below a predetermined height that the obstacle in front of the robot can move forward, retreat, and rotate freely. When the sensor detects whether the obstacle exceeds the height and the height of the obstacle detected by the sensor during the advancement is less than the predetermined height, it continues to move forward over the obstacle, and the height of the obstacle detected by the sensor is predetermined. When exceeding a height, it is characterized by including the operation control part which performs the obstacle avoidance operation | movement including the operation | movement of at least one of retraction and rotation.

예컨대 단차(difference in level) 등의 장해물이 있었을 때에 장해물을 피하기 위해서 항상 방향 전환을 하고 있었다면 목적 지점까지 이동하는 것이 불가능한 장면이 많이 발생하게 된다. 그래서 장해물이 단차 등인 경우는 단차 등을 타고 넘을 수 있는지의 여부를 확인하여, 타고 넘을 수 있을 경우에는 타고 넘을 필요가 있다. 다만 이 타고 넘는 경우에 있어서, 함부로 타고 넘어가는 것을 시도하면 그 자리에서 움직이지 못하게 될 우려가 높다.For example, when there is an obstacle such as a difference in level, there are many scenes in which it is impossible to move to the target point if the direction is always changed to avoid the obstacle. Therefore, if the obstacle is a step, etc., it is necessary to check whether the step can be carried over, and if it is possible to cross the ride, it is necessary to ride over. In this case, however, there is a high possibility that if you try to cross over, you will not be able to move on the spot.

본 발명의 제2 로봇은, 타고 넘을 수 있는 높이 이하의 장해물인지 그것을 초과하는 높이의 장해물인지를 감지하는 센서를 구비하여, 타고 넘을 수 있는 높이의 장해물이었을 때에 타고 넘게 하는 것으로, 움직일 수 없게 되어 버리는 것을 피하여 자유로운 움직임이 보장된다.The second robot of the present invention is equipped with a sensor for detecting whether the obstacle is a height below the rideable height or a obstacle exceeding the height, and when the obstacle is a rideable height, the robot can not be moved. Free movement is guaranteed by avoiding throwing away.

여기서, 상기 제2 로봇에 있어서, 상기 센서는 전진시에 소정 높이 이하 높이의 장해물에 접촉한 것을 감지하는 제1 접촉 센서와, 소정의 높이를 넘는 높이의 장해물에 접촉한 것을 감지하는 제2 접촉 센서로 이루어져, 이들 제1 및 제2 접촉 센서 중 제1 접촉 센서는 장해물을 감지할 경우 소정 높이 미만 높이의 장해물을 감지하고, 제2 센서는 장해물을 감지할 경우 소정 높이를 초과하는 높이의 장해물을 감지하는 것이 바람직하다. Here, in the second robot, the sensor is a first contact sensor for detecting that the contact with the obstacle of a height less than a predetermined height when advancing, and a second contact for detecting contact with the obstacle of a height exceeding a predetermined height It consists of a sensor, the first of the first and second contact sensor of the first touch sensor detects the obstacle of less than a predetermined height when detecting the obstacle, the second sensor detects the obstacle of a height exceeding the predetermined height when detecting the obstacle It is desirable to detect.

이와 같이 제1 접촉 센서와 제2 접촉 센서 두가지를 구비함으로써 타고 넘을 수 있는 장해물인지의 여부를 확실하게 감지할 수 있다.Thus, by providing both the first contact sensor and the second contact sensor, it is possible to reliably detect whether it is an obstacle that can be carried over.

또한, 상기 제1 및 제2 접촉 센서에 추가하여, 전방 비스듬한 아래의 계측점까지의 거리를 계측하는 거리 센서를 구비하고 상기 동작 제어부는 전진시에 거리 센서로 소정 거리 이하의 거리가 감지된 시점부터 전진 속도를 저하시키는 것이 바람직하다.In addition, in addition to the first and second contact sensors, a distance sensor for measuring the distance to the front oblique lower measurement point is provided, and the operation control unit from the time when a distance less than a predetermined distance is detected by the distance sensor when moving forward It is desirable to lower the forward speed.

이에 따라, 장해물과 강하게 접촉되는 경우가 없이 타고 넘는 동작을 천천히 확실하게 실행할 수 있다.This makes it possible to reliably and slowly carry out the riding over operation without strongly contacting the obstacle.

상기 제1 로봇 및 제2 로봇은, 어디에서나 기지국과의 사이에서 무선 통신을 하는 통신 단말로부터 기지국에 송신된 제어 데이터를 기지국으로부터 무선으로 수신하는 통신부를 구비하고, 상기 동작 제어부는 상기 통신부에서 수신한 제어 데이터에 기초하여 동작하고, 장해물 회피 동작에 대해서는 그 통신부에서의 제어 데이터의 수신을 기다리지 않고 동작하는 것이 바람직하다. The first robot and the second robot are provided with a communication unit for wirelessly receiving control data transmitted from the base station to the base station from a communication terminal performing wireless communication with the base station anywhere, and the operation control unit receives the communication unit. It is preferable to operate on the basis of one control data and to operate the obstacle avoidance operation without waiting for reception of control data in the communication unit.

제어 데이터의 수신을 기다리지 않고 장해물 회피 동작을 함으로써, 기지국을 경유하여 통신을 하는, 제어 데이터의 고속 전송을 기대할 수 없는 통신 단말에 적합한 로봇이 구성된다.By performing the obstacle avoidance operation without waiting for the reception of the control data, a robot suitable for a communication terminal that can not expect high-speed transmission of control data, which communicates via a base station, is configured.

또한, 상기 목적을 달성하는 본 발명의 로봇 중 제3 로봇은, 이동이 자유로운 로봇에 있어서, 카메라; 카메라에서의 촬영으로 얻어진 화상 위에 지정된 이동 목표 위치 정보를 취득하는 이동 목표 위치 정보 취득부; 및 이동 목표 위치 정보 취득부에서 얻어진 이동 목표 위치 정보에 의해 특정되는 이동 목표 위치까지 이동시키는 동작 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, a third robot among the robot of the present invention to achieve the above object, the robot is free to move, the camera; A moving target positional information acquiring unit for acquiring the designated moving target positional information on the image obtained by shooting with the camera; And an operation control unit for moving to the moving target position specified by the moving target position information obtained by the moving target position information obtaining unit.

본 발명의 제3 로봇은, 카메라에서의 촬영으로 얻어진 화상 위에 지정된 이동 목표 위치 정보를 취득하여 그 이동 목표 위치 정보에 의해 지정되는 이동 목표 위치까지 이동하는 것으로, 이러한 제어를 함으로써 사용자는 이동 목표 위치까지의 거리 등을 몰라도 이동 목표 위치를 화상 위에 지정하는 것만으로 로봇을 그 이동 목표 위치로 이동시킬 수 있어 원활한 동작이 가능해진다. The third robot of the present invention acquires the specified moving target positional information on the image obtained by the shooting with the camera and moves to the moving target position designated by the moving target positional information. The robot can be moved to the movement target position only by specifying the movement target position on the image without knowing the distance to and the like, thereby enabling smooth operation.

상기 제3 로봇은, 카메라로 얻어진 화상을 기지국에 무선으로 송신함으로써 화상을 기지국을 통하여 기지국과의 사이에서 무선 통신을 하는 통신 단말에 송신하고 통신 단말의 조작에 의해 화상 위에 지정된 이동 목표 위치 정보를 기지국을 통해 무선으로 수신하는 통신부를 구비하고, 상기 이동 목표 위치 정보 취득부는 상기 통신부를 구비한다.The third robot wirelessly transmits the image obtained by the camera to the base station to transmit the image to the communication terminal performing wireless communication with the base station via the base station, and transmits the moving target position information designated on the image by the operation of the communication terminal. A communication unit for wirelessly receiving through a base station is provided, and the moving target position information obtaining unit includes the communication unit.

또한, 상기 제3 로봇은, 상기 카메라가 시차를 갖도록 서로 소정 거리 떨어진 위치에 설치된 1쌍의 카메라를 구비하고, 1쌍의 카메라의 시차를 이용하여 이동 목표 위치 정보 취득부에서 얻어진 이동 목표 위치 정보에 의해 특정되는 이동 목표 위치까지의 거리를 계측하는 거리 계측부를 구비하고, 상기 동작 제어부는 이동 목표 위치까지 이동시킴에 있어서 거리 계측부에서 계측된 거리에 의해 이동 거리를 인식하는 것이 바람직하다. The third robot further includes a pair of cameras provided at positions separated from each other by a predetermined distance such that the cameras have a parallax, and the movement target position information obtained by the movement target position information obtaining unit using the parallax of the pair of cameras. It is preferable to provide a distance measuring part which measures the distance to the movement target position specified by the said movement control part, and the said operation control part recognizes a movement distance by the distance measured by the distance measurement part in moving to a movement target position.

또한, 상기 제3 로봇은, 상기 카메라의 시선을 좌우로 이동시키는 시선 이동부; 및 상기 이동 목표 위치 취득부에서 이동 목표 정보를 취득한 기초가 된 화상을 촬영했을 때의 카메라의 방향을 고려하여 이동 목표 위치의 방향을 계산하는 방향 연산부를 구비하고, 상기 동작 제어부는이동 목표 위치까지의 이동시 상기 방향 연산부에서 계산한 방향에 의해 이동 방향을 인식하는 것이 바람직하다.The third robot may further include: a line of sight moving unit which moves the line of sight of the camera from side to side; And a direction calculating unit that calculates the direction of the moving target position in consideration of the direction of the camera when the base image obtained by the moving target position obtaining unit acquires the moving target information is taken. It is preferable to recognize the moving direction by the direction calculated by the direction calculating unit during the movement of.

또한, 상기 제3 로봇은, 상기 카메라로 촬영된 진행 방향 전방의 참조(reference) 화상을 재기록이 자유롭게 기억하는 화상 기억부를 구비하고, 상기 동작 제어부는 카메라로 촬영된 현재의 화상과 화상 기억부에 기억된 참조 화상과의 패턴 매칭을 반복함으로써 진행 방향을 수정하면서 전진시키는 것도 바람직한 형태이다.The third robot further includes an image storage unit for freely storing a reference image of a forward direction photographed by the camera in a rewritable manner, and the operation control unit includes a current image captured by the camera and an image storage unit. It is also preferable to advance while modifying the advancing direction by repeating pattern matching with the stored reference image.

또한, 상기 제3 로봇에 있어서, 1쌍의 카메라 및 거리 계측부를 구비한 경우 거리 계측부는 이들 1쌍의 카메라의 시차를 이용하여 이동 목표 위치까지의 거리 계측 외에도 장해물까지의 거리를 계측하고, 상기 동작 제어부는 거리 계측부에서 계측된 장해물까지의 거리 정보를 취득하여 이동 방향의 변경 동작을 구비하는 장해물 회피 동작을 수행하는 것이 바람직하다.In the third robot, when the pair of cameras and the distance measuring unit are provided, the distance measuring unit measures the distance to the obstacle in addition to measuring the distance to the moving target position by using the parallax of the pair of cameras. It is preferable that the operation control unit acquires the distance information to the obstacle measured by the distance measuring unit and performs an obstacle avoidance operation including a change operation of the moving direction.

이상의 본 발명에 따르면, 예컨대 집안 등 장해물이 있는 환경에서 자유로운 이동에 적합한 로봇이 구성된다.According to the present invention described above, a robot suitable for free movement in an environment where obstacles such as a house is present is configured.

도 1은 본 발명의 일 실시예로서의 로봇과 로봇을 휴대 전화의 패킷 통신 기능을 사용하여 제어하는 제어 시스템을 도시한 도면이다.1 is a diagram showing a control system for controlling a robot and a robot as an embodiment of the present invention using a packet communication function of a mobile phone.

도 2는 로봇의 정면도이다.2 is a front view of the robot.

도 3은 휴대 전화와 휴대 전화의 표시 화면 위에 표시된 화상의 예를 도시한 도면이다.3 is a diagram showing an example of an image displayed on the display screen of the mobile telephone and the mobile telephone.

도 4는 본 실시예의 로봇의 구성을 도시하는 블럭도이다. 4 is a block diagram showing the configuration of the robot of this embodiment.

도 5는 로봇의 동작 시퀀스의 예를 도시하는 도면이다. 5 is a diagram illustrating an example of an operation sequence of a robot.

도 6은 높이가 높은 단차 등의 장해물에 접촉한 모습을 도시하는 모식도이다. It is a schematic diagram which shows a state which contacted obstacles, such as a high level difference.

도 7은 높이가 낮은 단차에 직면했을 때의 로봇의 동작을 도시한 도면이다.7 is a view showing the operation of the robot when facing a step with a low height.

도 8은 로봇이 단차에 오를 때의 동작을 도시한 도면이다.8 is a diagram illustrating an operation when the robot climbs on a step.

도 9는 화상 위에 구성된 이동 목표 위치로 향하여 이동할 때의 동작을 도시하는 흐름도이다.9 is a flowchart showing an operation when moving toward the moving target position configured on the image.

도 10은 진행 방향에 장해물이 존재하는 경우의 로봇의 동작 시퀀스를 도시하는 흐름도이다.10 is a flowchart showing an operation sequence of a robot when an obstacle is present in the advancing direction.

도 11은 도 10의 동작 시퀀스에 따라서 동작하는 로봇의 이동 궤적을 도시하는 도면이다.FIG. 11 is a diagram illustrating a movement trajectory of a robot operating according to the operation sequence of FIG. 10.

이하, 본 발명의 실시예에 관해서 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the Example of this invention is described.

도 1은 본 발명의 일 실시예로서의 로봇과, 그 로봇을 휴대 전화의 패킷 통신 기능을 사용하여 제어하는 제어 시스템을 도시한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a diagram showing a robot as an embodiment of the present invention and a control system for controlling the robot using a packet communication function of a cellular phone.

휴대 전화(10) 및 로봇(100)은 모두 기지국(20)과의 사이에서 패킷 통신을 하는 기능을 가지며, 로봇(100)은 그 로봇에 탑재된 카메라(116)에 의한 촬영으로 얻어진 화상을 기지국(20)을 통해 휴대 전화(10)에 패킷 통신으로 송신하는 기능을 갖는다. 또한, 휴대 전화(10)는 키 조작에 의해 송신된 화상 위에 로봇(100)의 이동 목표 위치를 나타내는 커서를 표시하는 기능을 가지고, 화상 위의 커서의 좌표 정보를 기지국(20)을 통해 로봇(100)에 송신하는 기능을 갖는다.Both the mobile phone 10 and the robot 100 have a function of performing packet communication with the base station 20, and the robot 100 base station acquires an image obtained by photographing by the camera 116 mounted on the robot. It has a function of transmitting to the cellular phone 10 by packet communication via 20. In addition, the cellular phone 10 has a function of displaying a cursor indicating a movement target position of the robot 100 on an image transmitted by a key operation, and transmits coordinate information of the cursor on the image through the base station 20 to the robot ( 100) has a function to transmit.

이 로봇(100)의 구조에 관해서,도 1과 함께 도 2를 참조하여 설명한다.The structure of this robot 100 is demonstrated with reference to FIG. 2 with FIG.

도 2는 로봇(100)의 정면도이다.2 is a front view of the robot 100.

로봇(100)은 로봇 몸체(110)의 하부에 구동부(114)를 갖는다. 구동부(114)에는 도 1에 도시한 바와 같이 전륜(114a)과 후륜(114b)이 구비되어 있고, 전륜(114a) 및 후륜(114b) 모두는 도 2에 도시한 바와 같이 좌우 1쌍의 차륜으로 구성되어 있다. 로봇(100)은 전륜(114a)과 후륜(114b)을 구동하여 전진, 후퇴 및 회전하도록 되어 있다. 여기서, 전륜(114a)에는 무한궤도(crawler) 형태의 차륜(도 8 참조)이 채용되고 있고, 무한궤도형의 전륜을 사용하여 단차를 타고 넘어 전진하도록 되어 있다. 무한궤도형의 차륜을 사용하여 단차를 타고 넘는 동작에 관하여는 도 8을 참조하여 후술한다.The robot 100 has a driving unit 114 under the robot body 110. As shown in FIG. 1, the driving unit 114 includes a front wheel 114a and a rear wheel 114b. Both the front wheel 114a and the rear wheel 114b are formed as a pair of left and right wheels as shown in FIG. 2. Consists of. The robot 100 drives the front wheel 114a and the rear wheel 114b to move forward, backward and rotate. Here, a crawler-type wheel (see FIG. 8) is adopted as the front wheel 114a, and the crawler-type front wheel is used to move forward by stepping. An operation over the step using the crawler wheel will be described later with reference to FIG. 8.

또한, 로봇(100)의 로봇 몸체(110)의 전면에는 상범퍼(118)와 하범퍼(119)가 구비되어 있어, 로봇(100)이 전진하여 장해물에 접촉하는 경우 상범퍼(118)가 접촉하였을 때는 상범퍼(118)에 설치된 상범퍼 스위치(118a)(도 4 참조)가 온으로 되고, 하범퍼(119)가 맞닿았을 때는 하범퍼(119)에 설치된 하범퍼 스위치(119a)(도 4 참조)가 온으로 되어, 상범퍼(118)와 하범퍼(119)로 나누어 장해물과의 접촉이 로봇(100)에 인식된다. 상범퍼(118)와 하범퍼(119)로 나누어진 이유에 대해서는 후술한다.In addition, an upper bumper 118 and a lower bumper 119 are provided on the front surface of the robot body 110 of the robot 100, and the upper bumper 118 contacts when the robot 100 moves forward to contact an obstacle. When the upper bumper switch 118a (see FIG. 4) installed on the upper bumper 118 is turned on, and the lower bumper 119 abuts, the lower bumper switch 119a (119a) installed on the lower bumper 119 (FIG. 4) is turned on, and divided into the upper bumper 118 and the lower bumper 119, the contact with the obstacle is recognized by the robot 100. The reason divided into the upper bumper 118 and the lower bumper 119 will be described later.

또한, 상범퍼(118)와 하범퍼(119)로 이루어지는 2단 범퍼의 상부에는 거리 센서(117)가 설치되어 있다.In addition, a distance sensor 117 is provided on the upper part of the two-stage bumper including the upper bumper 118 and the lower bumper 119.

거리 센서(117)는 도 2에 도시한 바와 같이 투광부(117a)와 수광부(117b)를 구비하며, 투광부(117a)로부터 도 1에 도시한 바와 같이 전방 비스듬한 아래를 향하여 광 빔(117c)이 발생하고, 광 빔이 조사된 측정점(예컨대 바닥면 등)에서 반사하여 되돌아온 빛을 수광부(117b)에서 수광하여 그 측정점까지의 거리를 계측하는 것이다.The distance sensor 117 includes a light transmitting portion 117a and a light receiving portion 117b as shown in FIG. 2, and the light beam 117c faces downwardly forward from the light transmitting portion 117a as shown in FIG. 1. This occurs, and the light returned by reflecting from the measuring point (for example, the bottom surface, etc.) to which the light beam is irradiated is received by the light receiving unit 117b, and the distance to the measuring point is measured.

또한, 로봇 몸체(110)의 상부는 돔형의 투명 케이스(110a)로 구성되어 있고, 투명 케이스(110a) 내에는 도 2에 도시한 바와 같이 시차를 갖도록 좌우로 소정 거리 떨어진 위치에 배치된 우측 카메라(116a)와 좌측 카메라(116b)를 포함하는 2안(twin-lens) 카메라(116)가 구비되어 있다.In addition, the upper part of the robot body 110 is composed of a dome-shaped transparent case (110a), the right camera disposed in the transparent case (110a) at a position separated by a predetermined distance to the left and right to have a parallax as shown in FIG. A twin-lens camera 116 is provided that includes 116a and a left camera 116b.

2안 카메라(116)는 세로의 회전축의 둘레로 회전하는 선회대(115)에 지지되어 있어 2안 카메라(116)의 시선 방향을 변경할 수 있다.The binocular camera 116 is supported by the pivot table 115 rotating around the vertical axis of rotation, so that the direction of the eye of the binocular camera 116 can be changed.

2안 카메라(116)의 우측 카메라(116a)와 좌측 카메라(116b) 중, 본 실시예에서는 우측 카메라(116a)에서의 촬영에 의해 얻어진 화상이 패킷 통신에 의해 도 1에 도시하는 기지국(20)을 통하여 휴대 전화(10)에 송신된다.Of the right camera 116a and the left camera 116b of the binocular camera 116, the base station 20 shown in FIG. 1 by the image | video obtained by the photography by the right camera 116a in FIG. 1 by packet communication in this embodiment. Is transmitted to the cellular phone 10 via.

도 3은 휴대 전화(A)와 휴대 전화의 표시 화면 상에 표시된 화상의 예(B)를 도시한 도면이다.3 is a diagram showing an example (B) of an image displayed on the display screen of the cellular phone A and the cellular phone.

상술된 바와 같이, 휴대 전화(10)에는 로봇(100)으로부터 기지국(20)을 경유하여 로봇(100)의 우측 카메라(116a)에서 촬영된 화상이 송신되고, 그 화상을 수신한 휴대 전화(10)에서는 표시 화면(11) 상에 수신한 화상이 표시된다. 휴대 전화(10)의 사용자는 휴대 전화(10)의 키를 조작하여 도 3(B)에 도시한 바와 같이 표시된 화상 위에 커서(12)를 중첩하여 표시하고 로봇(100)을 이동시키고자 하는 이 동 목표 위치로 커서(12)를 이동시켜 송신 조작을 수행한다. 그러면, 화상 위의 커서(12)의 좌표 정보가 기지국(20)을 통하여 로봇(100)에 송신된다. 로봇(100)은 수신한 좌표 정보에 기초하여 이동 목표 위치의 방향과 거리를 계산하여 이동 목표 위치를 향하여 이동한다.As described above, the image captured by the right camera 116a of the robot 100 is transmitted from the robot 100 to the mobile phone 10 via the base station 20, and the mobile phone 10 that received the image is received. ), The received image is displayed on the display screen 11. The user of the cellular phone 10 operates a key of the cellular phone 10 to display the cursor 12 superimposed on the displayed image as shown in Fig. 3B and to move the robot 100. The cursor 12 is moved to the same target position to perform the transmission operation. Then, the coordinate information of the cursor 12 on the image is transmitted to the robot 100 via the base station 20. The robot 100 calculates the direction and distance of the movement target position based on the received coordinate information and moves toward the movement target position.

도 4는 본 실시예의 로봇의 구성을 도시하는 블럭도이다.4 is a block diagram showing the configuration of the robot of this embodiment.

도 4에는 도 1 및 도 2에 도시되지 않은 구성 요소로서, CPU 보드(111), 통신부(112), 배터리(113), 상범퍼 스위치(118a) 및 하범퍼 스위치(119a)가 나타난다.In FIG. 4, a CPU board 111, a communication unit 112, a battery 113, an upper bumper switch 118a, and a lower bumper switch 119a are shown as components not shown in FIGS. 1 and 2.

CPU 보드(111)에는 CPU 외에, I/O 인터페이스나 CPU에서 실행되는 프로그램을 저장한 메모리 등이 탑재되어 있고, CPU 보드는 로봇(100) 전체의 제어를 담당한다.In addition to the CPU, the CPU board 111 includes an I / O interface, a memory storing a program to be executed by the CPU, and the like, and the CPU board is in charge of controlling the entire robot 100.

또한, 통신부(112)는 2안 카메라(116) 중의 우측 카메라(116a)(도 2 참조)로 촬영된 화상을 CPU 보드(111)를 통하여 입력받아 화상을 휴대 전화에 기지국을 통하여 송신하고, 휴대 전화에 표시된 화상 위의 커서의 좌표 정보를 휴대 전화로부터 기지국을 통해 수신하여 CPU 보드(111)에 전송하는 역할을 담당하고 있다. In addition, the communication unit 112 receives an image captured by the right camera 116a (see FIG. 2) of the binocular camera 116 via the CPU board 111, and transmits the image to the mobile phone through the base station. It is responsible for receiving the coordinate information of the cursor on the image displayed on the telephone from the cellular phone via the base station and transmitting it to the CPU board 111.

또한, 로봇(100)은 배터리(113)의 전력으로 동작하도록 구성되어 있다. 도 4에서는, 배터리(113)로부터 CPU 보드(111), 통신부(112) 및 구동부(114)에만 화살표가 되어 있지만 이는 단순하게 도면을 도시함에 있어서 번잡을 피하기 위해서이고, 배터리(113)로부터는 다른 구성 요소에도 필요한 전력이 공급된다.In addition, the robot 100 is configured to operate with the power of the battery 113. In Fig. 4, arrows are shown only in the CPU board 111, the communication unit 112, and the driving unit 114 from the battery 113, but this is simply to avoid the trouble in showing the drawings, and from the battery 113 The components are also supplied with the necessary power.

또한, 상범퍼 스위치(118a)는 도 1, 도 2에 도시하는 상범퍼(118)가 장해물 에 접촉하였을 때에 온으로 되는 스위치이고 상범퍼(118)가 장해물에 접촉한 것이 CPU 보드(111)에 통지된다. 또한 이와 마찬가지로 하범퍼 스위치(119a)는 도 1 및 도 2에 도시하는 하범퍼(119)가 장해물에 맞닿았을 때에 온으로 되는 스위치이고 하범퍼(119)가 장해물에 접촉한 것이 CPU 보드(111)에 통지된다.In addition, the upper bumper switch 118a is a switch which is turned on when the upper bumper 118 shown in FIGS. 1 and 2 comes in contact with the obstacle, and the upper bumper 118 contacts the obstacle with the CPU board 111. You are notified. Similarly, the lower bumper switch 119a is a switch which is turned on when the lower bumper 119 shown in FIGS. 1 and 2 comes in contact with the obstacle, and the lower bumper 119 is in contact with the obstacle. Is notified).

또한, CPU 보드(111)는 거리 센서(117)에 의해 계측된 전방 비스듬한 아래의 측정점까지의 거리 정보, 또는 2안 카메라(116)를 구성하는 우측 카메라(116a) 및 좌측 카메라(116b)(도 2 참조)의 촬영에 의한 화상도 수용한다. 또한, CPU 보드(111)는 구동부(114)나 카메라 선회대(115)를 제어하며 통신부(112)에 화상을 보내어 화상을 송신하게 한다.Further, the CPU board 111 includes distance information to the front oblique lower measurement point measured by the distance sensor 117, or the right camera 116a and the left camera 116b constituting the binocular camera 116 (Fig. 2) the image by the shooting. In addition, the CPU board 111 controls the driving unit 114 or the camera turning table 115 to send an image to the communication unit 112 to transmit the image.

이하에서는, CPU 보드(111)의 제어에 의한 로봇의 동작 시퀀스에 관해서 설명한다.Hereinafter, the operation sequence of the robot by the control of the CPU board 111 will be described.

도 5는 로봇의 동작 시퀀스의 예를 도시하는 도면이다.5 is a diagram illustrating an example of an operation sequence of a robot.

여기서는, 상술한 커서의 좌표 정보로부터 구한 이동 목표 위치로 향하고, 도 1, 2 및 도 4에 도시하는 거리 센서(117)에 의해 거리를 측정하면서 주행하고 있다(단계 a1).In this case, the vehicle is traveling toward the moving target position obtained from the coordinate information of the cursor described above and is measured while the distance is measured by the distance sensor 117 shown in FIGS. 1, 2 and 4 (step a1).

CPU 보드(111)(도 4 참조)에서는 소정의 역치 거리보다도 짧은 거리가 계측되었는지의 여부가 거리 센서(117)에 의하여 모니터되고 있다(단계 a2). 전방에 단차나 벽 등의 장해물이 있으면 거리 센서에 의한 투광 빔이 평평한 바닥면이 아니라 바닥면보다도 높은 단차의 상면이나 벽면 등에서 반사하여 평평한 바닥면에서 반사했을 때보다도 짧은 거리가 계측된다. 거리 센서에 의해 소정의 역치보다 짧 은 거리(즉 소정의 높이 역치보다도 높은 위치)가 계측되면, CPU 보드(111)는 구동부(114)를 제어하여 이전까지의 전진 속도보다도 느린 속도로 전환하여 속도를 떨어뜨려 전진을 계속한다(단계 a3).In the CPU board 111 (see Fig. 4), it is monitored by the distance sensor 117 whether a distance shorter than a predetermined threshold distance is measured (step a2). If there is an obstacle such as a step or a wall in the front, a distance shorter than when the light beam by the distance sensor reflects not on the flat bottom but on the top or wall of the step higher than the bottom is reflected on the flat bottom. When the distance shorter than the predetermined threshold (that is, the position higher than the predetermined height threshold) is measured by the distance sensor, the CPU board 111 controls the driving unit 114 to switch to a speed slower than the previous forward speed to speed up. Continue to advance by dropping (step a3).

속도를 떨어뜨려 전진하고 있는 동안에도 거리 센서에 의한 거리 계측이 계속되며, 속도를 떨어뜨려 전진하고 있는 동안 거리 센서에 의해 계측되는 거리에 변화가 없는지의 여부가 판정된다(단계 a4). 전진 중에 거리 변화가 없다는 것은 전방의 장해물이 「단차」이며 상면이 거의 평평하다는 것을 의미하고, 거리 변화가 있다(거리가 서서히 단거리로 된다)는 것은 전방의 장해물이 벽임을 의미한다. 또한, 단계 a2에서 일단 소정의 짧은 거리가 감지되고 속도를 떨어뜨려 전진을 시작했지만 그 후 원래의 거리로 되돌아갔을 때(높이가 원래의 높이까지 내려갔을 때)는 전진 방향에 있는 짧은 폭을 가진 장해물이 옆으로 뻗어 있음을 의미하며, 여기에서는 이것을 단차와 벽 중 단차와 같은 취급을 한다.Distance measurement by the distance sensor continues while the vehicle is moving forward at a drop in speed, and it is determined whether there is no change in the distance measured by the distance sensor while moving forward at a drop in speed (step a4). No change in distance during the advance means that the obstacle in front is a "step" and that the top surface is almost flat, and that there is a distance change (the distance gradually becomes a short distance) means that the obstacle in front is the wall. In addition, in step a2, once a predetermined short distance is detected and the speed has been slowed to start moving forward, and then back to the original distance (when the height is lowered to the original height), it has a short width in the forward direction. This means that the obstruction extends to the side, where it is treated like a step and a step in the wall.

단계 a4에서 속도를 떨어뜨려 진행하기 시작하고 나서 거리 센서로 측정한 거리에 변화가 없을 때(혹은 원래의 거리로 되돌아갔을 때)는 속도를 떨어뜨린 채로 장해물에 범퍼가 접촉할 때까지 전진하고(단계 a7), 범퍼가 장해물이 접촉하면 접촉한 범퍼가 하범퍼만인지의 여부가 판정되며(단계 a8), 하범퍼만 접촉했을 때는 단차는 타고 넘을 수 있는 높이의 단차이므로, 단차 오르기가 이루어지고(단계 a9), 전진을 계속한다. After starting to slow down in step a4 and proceeding with no change in the distance measured by the distance sensor (or returning to the original distance), move forward until the bumper comes into contact with the obstruction at reduced speed ( In step a7), when the bumper is in contact with the obstacle, it is determined whether the bumper in contact is only a bumper (step a8). Step a9), continue to advance.

한편, 단계 a8에서 상범퍼가 접촉했다고 판정되면 타고 넘을 수 없는 높이의 단차이므로 로봇이 회전이 가능한 위치까지 후퇴한다(단계 a6).On the other hand, if it is determined in step a8 that the upper bumper is in contact, the robot retreats to a position where the robot can rotate because it is a step of height that cannot be crossed (step a6).

또한, 단계 a4에 있어서 속도를 떨어뜨려 전진하고 있는 동안 거리 센서로 계측되는 거리가 서서히 단거리로 변화되어, 단계 a5에서 거리가 단차 오르기 가능한 높이를 넘는 높이에 상당하는 짧은 거리가 계측되었을 때는 그 자리에 정지하여 회전 가능한 위치까지 후퇴한다(단계 a6).In addition, the distance measured by the distance sensor gradually changes to a short distance while moving forward at a slow speed in step a4, and when the short distance corresponding to the height exceeding the height where the distance can be stepped up is measured in step a5, the position is measured. The motor stops at and moves back to the rotatable position (step a6).

회전 가능한 위치까지 후퇴한 후에는 도 10을 참조하여 설명하는 방법으로 장해물이 없는 방향으로 방향을 바꿔 다시 전진한다(단계 a1).After retreating to the rotatable position, the motor moves forward again in a direction free of obstacles by the method described with reference to FIG. 10 (step a1).

도 6은 높이가 높은 단차 등의 장해물에 접촉한 모습을 도시하는 모식도이다. 여기서는 도 1, 도 2에 도시하는 거리 센서(117)의 작용에 대해서는 생략되어 있다.It is a schematic diagram which shows a state which contacted obstacles, such as a high level difference. Here, the operation of the distance sensor 117 shown in FIGS. 1 and 2 is omitted.

도 6(A)에 도시한 바와 같이, 로봇(100)이 장해물(30)로 향하여 화살표 A 방향으로 전진하고(도 5의 단계 a1 참조), 도 6(B)와 같이 장해물(30)에 접촉한다(도 5의 단계 a7 참조). 이 때, 도 1, 도 2에 도시하는 하범퍼(119)만이 아니라 상범퍼(118)도 장해물(30)에 접촉한 것으로 한다(도 5의 단계 a8 참조). 그러면 로봇(100)은 도 6(C)에 도시한 바와 같이 로봇(100)이 장해물(30)의 방해를 받지 않고 방향을 바꿀 수 있는 위치까지 화살표 B 방향으로 후퇴한다(도 5의 단계 a6 참조).As shown in Fig. 6A, the robot 100 advances in the direction of arrow A toward the obstacle 30 (see step a1 in Fig. 5), and contacts the obstacle 30 as shown in Fig. 6B. (See step a7 of FIG. 5). At this time, it is assumed that not only the bumper 119 shown in FIGS. 1 and 2 but also the upper bumper 118 are in contact with the obstacle 30 (see step a8 of FIG. 5). Then, the robot 100 retreats in the direction of arrow B to a position where the robot 100 can change direction without being disturbed by the obstacle 30 as shown in FIG. 6C (see step a6 of FIG. 5). ).

그 후에 로봇(100)은 도 6(D)에 도시한 바와 같이 화살표 C 방향으로 회전하고 방향을 바꿔, 다시 전진한다.Thereafter, the robot 100 rotates in the direction of arrow C, changes direction, and moves forward as shown in FIG. 6 (D).

이와 같이 타고 넘을 수 없는 장해물(30)에 맞닿았을 때, 그 자리에서 즉시 회전하려고 하지 않고, 장해물에 방해 받지 않는 위치까지 일단 후퇴하고 나서 회전함으로써, 로봇이 각진 것이더라도 장해물에 방해 받지 않고서 확실하게 방향을 바꿀 수 있어, 그 자리에서 움직이지 못하게 되어 버리는 사태를 피할 수 있다.When contacted with the obstacle 30 which cannot be carried over in this way, it does not try to rotate on the spot immediately, but by retracting and rotating once to the position which is not disturbed by the obstacle, even if the robot is angled, it is surely not disturbed by the obstacle. You can change directions so that you won't be able to move on the spot.

로봇(100)은 도 7(A)에 도시한 바와 같이, 거리 센서(117)에 의한 전방 비스듬한 아래의, 광 빔의 반사점까지의 거리를 계측하며 전진하여(도 5의 단계 a1 참조), 도 7(B)에 도시한 바와 같이 거리 센서의 광 빔의 반사점이 단차(40)에 도달하여 거리 센서(117)에 의해 소정의 역치 이하의 거리(소정의 역치 이상의 높이)가 계측되면(도 5의 단계 a2 참조), 그 후에는 속도를 떨어뜨려 전진을 계속한다. 속도를 떨어뜨려 전진하면서 도 7(C)의 상태에서 도 7(D)의 상태에 이를 때까지 계측되는 거리가 변화되지 않으므로(도 5의 단계 a4 참조) 로봇(100)은 전진을 계속하고 도 7(D)와 같이 단차(40)에 범퍼가 접촉한 상태가 된다(도 5의 단계 a7). 여기서는, 단차(40)에는 상범퍼(118)는 접촉되지 않고 하범퍼(119)만이 단차(40)에 접촉되는 것으로 한다(도 5의 단계 a8). 그 경우, 단차(40)는 단차 오르기가 가능한 단차라고 판정되어 로봇은 도 8을 참조하여 설명하는 단차 오르기 동작을 실행하고, 도 7(D)에 도시하는 범퍼가 단차에 맞닿은 상태에서, 도 7(E)에 도시하는 단차에 오른 상태까지 전진하며, 또 그 후 전진을 계속한다.As shown in FIG. 7A, the robot 100 advances by measuring the distance to the reflection point of the light beam below the oblique front by the distance sensor 117 (see step a1 in FIG. 5), and FIG. As shown in Fig. 7B, when the reflection point of the light beam of the distance sensor reaches the step 40, the distance sensor 117 measures a distance below a predetermined threshold (height above a predetermined threshold) (Fig. 5). Of step A2), then slow down and continue moving forward. Since the measured distance does not change from the state of FIG. 7 (C) to the state of FIG. 7 (D) while moving forward at a speed (see step a4 of FIG. 5), the robot 100 continues to move forward. As in 7D, the bumper comes into contact with the step 40 (step a7 in FIG. 5). Here, the upper bumper 118 is not in contact with the step 40, and only the lower bumper 119 is in contact with the step 40 (step a8 in FIG. 5). In that case, it is determined that the step 40 is a step that can be stepped up, and the robot executes the step climbing operation described with reference to Fig. 8, and the bumper shown in Fig. 7D touches the step. Move forward until you reach the step shown in (E), and then move forward.

상술한 바와 같이, 로봇(100)의 구동부(114)(도 4 참조)에는 전륜(114a)과 후륜(114b)이 구비되어 있다. 여기서, 전륜(114a)은 예컨대 도 8(A)에 도시한 바와 같은 상하 2개의 차륜과 이들 차륜을 잇는 무단(endless) 벨트로 이루어지는 무한궤도형의 차륜으로 구성되어 있고, 위의 차륜은 아래의 차륜의 회전축(1114)을 중심으로 도 8(A)에 도시하는 화살표 X-Y 방향으로 회전이 자유롭게 되어 있다.As mentioned above, the drive part 114 (refer FIG. 4) of the robot 100 is equipped with the front wheel 114a and the rear wheel 114b. Here, the front wheel 114a is composed of an endless belt consisting of, for example, two upper and lower wheels as shown in Fig. 8A and an endless belt connecting these wheels, and the upper wheel is shown below. Rotation is freely made to the arrow XY direction shown to FIG. 8 (A) centering on the rotating shaft 1114 of a wheel.

도 8(A)에 도시하는 화살표 A 방향으로 진행하여, 단차(40)에 범퍼가 접촉한다.It progresses to the arrow A direction shown to FIG. 8 (A), and a bumper comes in contact with the level | step difference 40. FIG.

한편, 단차(40)가 도 8(A)에 도시하는 높이(h) 이하일 때는 단차에는 하범퍼(119)도 접촉하지 않는데 높이(h)는 로봇(100)에게 있어서 단차가 존재하는 것을 인식하지 않고 전진 가능한 높이이다.On the other hand, when the step 40 is less than the height h shown in Fig. 8A, the lower bumper 119 does not touch the step, but the height h does not recognize that the step is present in the robot 100. Height is possible without moving forward.

여기에서, 접촉한 범퍼가 상범퍼(118)와 하범퍼(119) 중 하범퍼(119)만이라고 판정되어, 도 8(B)에 도시한 바와 같이 화살표 B 방향으로 일단 조금만(예컨대 5cm 정도) 후퇴하고, 도 8(C)에 도시한 바와 같이 무한궤도를 화살표 X 방향으로 회전시키고 로봇의 전방부를 들어 올려 화살표 A 방향으로 전진하고 로봇의 전방부를 단차에 올린다. 다음에 도 8(D)에 도시한 바와 같이 무한궤도를 화살표 Y 방향으로 역회전시켜 로봇의 후방부를 들어 올려 화살표 A 방향으로 전진한다. 이 때에 전진하는 거리는 도 8(E)에 도시한 바와 같이 무한궤도를 다시 화살표 X 방향으로 회전시켜 단차에 무한궤도 부분이 올라타는 정도로 한다. 무한궤도를 재차 화살표 X 방향으로 회전시키면 도 8(E)에 도시한 바와 같이 무한궤도가 단차의 각 부분에 올라타고, 그 상태에서 화살표 A 방향으로 전진한다. 이 때 전진하는 거리는 로봇의 무게 중심 위치가 단차에 충분히 올라타는 정도로 한다. 그렇게 하면, 도 8(F)와 같이 로봇의 후방부가 단차로부터 삐져 나오고 있지만 로봇의 무게 중심은 충분히 단차에 오른 상태가 된다.Here, it is determined that the bumper in contact is only the lower bumper 119 among the upper bumper 118 and the lower bumper 119, and as shown in FIG. 8 (B), only once (for example, about 5 cm) in the direction of the arrow B. Retreat, as shown in FIG. 8 (C), the orbit is rotated in the direction of arrow X, the front part of the robot is lifted and advanced in the arrow A direction, and the front part of the robot is raised on the step. Next, as shown in FIG. 8D, the caterpillar is rotated in the direction of the arrow Y to lift the rear part of the robot and advances in the direction of the arrow A. FIG. At this time, the advancing distance is such that the endless track is rotated in the direction of the arrow X again as shown in FIG. When the caterpillar is rotated again in the direction of arrow X, as shown in Fig. 8E, the caterpillar rides on each part of the step, and in that state, it moves forward in the direction of arrow A. At this time, the advancement distance is such that the position of the center of gravity of the robot is enough to get on the step. By doing so, the rear part of the robot protrudes from the step as shown in Fig. 8F, but the center of gravity of the robot is raised to the step.

그 후, 도 8(G)에 도시한 바와 같이 무한궤도를 화살표 Y 방향으로 회전시켜 초기 상태로 되돌리고 그대로 전진한다.Thereafter, as shown in Fig. 8G, the orbit is rotated in the direction of the arrow Y to return to the initial state and then advanced.

로봇(100)은 상기와 같은 동작을 거쳐, 도 7(D)에 도시하는 범퍼가 단차에 맞닿은 상태에서, 도 7(E)에 도시하는, 로봇이 단차에 오른 상태로 된다.The robot 100 is in a state in which the robot shown in FIG. 7E is in a stepped state in the state where the bumper shown in FIG. 7D comes in contact with the step through the above operation.

다음, 로봇의 2안 카메라에 의해 촬영된 화상을 이용하여 목표 위치로 이동하는 동작에 관해서 설명한다.Next, an operation of moving to the target position using the image captured by the binocular camera of the robot will be described.

도 4에 도시하는 로봇(100)의 2안 카메라(116) 중의 우측 카메라(116a)(도 2 참조)의 촬영에 의해 얻어진 화상은 도 4의 CPU 보드(111)를 통해 통신부(112)에 전달되고, 통신부(112)로부터 패킷 무선 통신에 의하여 도 1에 도시하는 기지국(20)을 경유하여 휴대 전화(10)에 전달된다. 휴대 전화(10)에서는 도 3에 도시한 바와 같이 화상 위의 로봇을 이동시키고자 하는 이동 목표 위치에 커서(112)를 맞춰 커서의 좌표 정보를 송신한다. 커서의 좌표 정보는 기지국(20)을 경유하여 로봇(100)의 통신부(112)(도 4 참조)에서 수신되고 CPU 보드(111)에 전달된다(도 9의 단계 b1).The image obtained by imaging of the right camera 116a (refer FIG. 2) in the binocular camera 116 of the robot 100 shown in FIG. 4 is transmitted to the communication part 112 via the CPU board 111 of FIG. The packet is transmitted from the communication unit 112 to the cellular phone 10 via the base station 20 shown in FIG. 1 by packet wireless communication. As shown in Fig. 3, the cellular phone 10 transmits coordinate information of the cursor by aligning the cursor 112 to the moving target position where the robot is to be moved on the image. The coordinate information of the cursor is received by the communication unit 112 (see FIG. 4) of the robot 100 via the base station 20 and transferred to the CPU board 111 (step b1 in FIG. 9).

이어서, 이 좌표 정보에 의해 지시된 지점이 예컨대 벽면 등이 아니라 이동 목표 위치로서 적정한 지점인지의 여부를 판정하고(단계 b2) 적정하다고 판정되었을 때는 2안 카메라(116)의 우측 카메라(116a)와 좌측 카메라(116b)(도 2 참조)의 시차를 이용하고, 지시점의 지시에 이용된 화상을 얻었을 때의 카메라의 방향(상술한 바와 같이 2안 카메라(116)는 선회대(115)에 의하여 방향이 자유롭게 바뀌도록 되어 있음)를 참조하여 지시된 좌표점을 미리 계산된 거리 변환식에 기초하여 로봇의 중심에 대한 방향과 거리로 변환한다(단계 b3).Subsequently, it is determined whether or not the point indicated by this coordinate information is an appropriate point as the movement target position instead of, for example, a wall surface or the like (step b2), and when it is determined that it is appropriate, the right camera 116a of the binocular camera 116 Using the parallax of the left camera 116b (see FIG. 2), the direction of the camera when the image used for the instruction of the instruction point is obtained (as described above, the binocular camera 116 is connected to the pivot table 115). The coordinate point indicated by reference to the direction is freely changed by the reference) is converted into a direction and a distance with respect to the center of the robot based on a previously calculated distance conversion equation (step b3).

그 후, 로봇을 계산된 진행 방향으로 향하게 하고(단계 b4) 진행 방향 정면의 화상을 촬영하여 참조 화상으로서 등록하고(단계 b5), 소정량 이동(전진)하여(단계 b6), 진행 방향 정면 화상을 새롭게 취득하고(단계 b7), 먼저 등록한 참조 화상과 현재 취득한 화상과의 패턴 매칭을 한다(단계 b8). 본 실시예의 패턴 매칭에서는 화상 상의 종선(longitudinal line)을 추출하여 그 종선에 대해서 참조 화상과 현재의 화상의 패턴 매칭이 이루어진다.Then, the robot is directed in the calculated travel direction (step b4), and the image of the front of the travel direction is photographed and registered as a reference image (step b5), and the predetermined amount is moved (advanced) (step b6), and the travel direction front image Is newly acquired (step b7), and pattern matching is performed between the previously registered reference image and the currently acquired image (step b8). In the pattern matching of this embodiment, a longitudinal line on an image is extracted and pattern matching of the reference image and the current image is performed on the vertical line.

패턴 매칭의 결과 현재의 화상과 참조 화상 사이에서의 좌우 방향의 편차가 작은지의 여부가 판정되고(단계 b9), 좌우 방향의 편차가 소정의 편차값 이상이었을 때는 로봇의 진행 방향이 수정되어(단계 b10), 진행 방향 수정후의 정면 화상을 새롭게 참조 화상으로서 등록한다(단계 b11).As a result of the pattern matching, it is determined whether or not the deviation in the left and right directions between the current image and the reference image is small (step b9). When the deviation in the left and right directions is equal to or more than the predetermined deviation value, the moving direction of the robot is corrected (step b10), the front image after the advancing direction correction is newly registered as the reference image (step b11).

또한, 단계 b9에서 현재의 화상과 참조 화상 사이의 좌우 방향의 편차가 작다고 판정했을 때는 단계 b12로 진행하고, 그 때 현재의 화상과 참조 화상 사이의 패턴 매칭의 매칭율이 역치 이상인지의 여부가 판정되어, 매칭율이 낮을 때는 현재의 화상을 새로운 참조 화상으로서 갱신한다(단계 b11).When it is determined in step b9 that the deviation in the left and right directions between the current picture and the reference picture is small, the flow advances to step b12, where it is determined whether or not the matching ratio of the pattern matching between the current picture and the reference picture is equal to or greater than the threshold. When it is determined and the matching rate is low, the current picture is updated as a new reference picture (step b11).

그 후, 목표 위치에 도달했는지의 여부가 판정되어(단계 b13), 목표 위치에 아직 도달하지 않았을 때는 단계 b6 이하의 시퀀스가 반복된다.Then, it is determined whether or not the target position has been reached (step b13), and when the target position has not yet been reached, the sequence of step b6 or less is repeated.

도 9에서 도시하는 동작 시퀀스는 로봇의 진행 방향으로 로봇의 진행을 방해할 우려가 있는 장해물이 존재하지 않은 경우의 동작 시퀀스인데, 이하에서 진행 방향 전방에 장해물이 존재하는 경우의 동작 시퀀스에 관해서 설명한다.The operation sequence shown in FIG. 9 is an operation sequence when there is no obstacle that may hinder the progress of the robot in the moving direction of the robot. Hereinafter, the operation sequence when the obstacle exists in the forward direction of the robot will be described. do.

또한, 도 11은 도 10의 동작 시퀀스에 따라서 동작하는 로봇의 이동 궤적을 도시한 도면이다.FIG. 11 is a diagram illustrating a movement trajectory of a robot operating according to the operation sequence of FIG. 10.

도 10의 단계 c1~c4는 도 9의 단계 b1~b4와 각각 동일하며, 여기서 중복 설명은 생략한다.Steps c1 to c4 of FIG. 10 are the same as each of steps b1 to b4 of FIG. 9, and description thereof will be omitted.

단계 c4에서 로봇을 진행 방향으로 향하게 한 후 진행 방향의 화상으로부터 종선을 추출하여 좌우의 카메라의 시차로부터 진행 방향 전방의 거리를 계측한다(단계 c5). 현재 장해물을 피하기 위한 회피 행동중이 아니라 이동 목표 위치로 향하여 진행하고 있을 때(단계c6)에는 단계 c5에서 계측된 거리로부터 로봇의 진행 방향으로 장해물이 존재하는지의 여부가 판정되고(단계 c7), 장해물이 존재하지 않을 때는 소정량 이동(전진)하고(단계 c8), 목표 위치 또는 지정된 진행량에 도달했는지, 목표 위치 또는 지정된 진행량에 아직 도달하지 않았는지 여부가 판정된다(단계 c16). 여기서, 지정된 진행량이란 로봇이 이동을 시작하기 전에 로봇으로부터 보았을 때 화상 위에 지정된 이동 목표 위치의 방향으로 향하는 이동 목표 위치까지의 거리와 동일 거리를 말한다. 목표 위치에 도달하지 않고 지정된 진행량만큼 진행한다는 것은 장해물이 존재하고 있어 목표 위치에는 도달할 수 없지만 장해물을 피하면서 목표 위치의 방향으로 진행하여, 장해물이 없으면 목표 위치에 달한 것과 동일한 거리만큼(예컨대 목표 위치의 옆까지) 진행하는 것을 의미한다.In step c4, the robot is directed in the advancing direction, and vertical lines are extracted from the image in the advancing direction to measure the distance in the advancing direction from the parallax of the left and right cameras (step c5). When progressing toward the movement target position instead of currently avoiding action to avoid the obstacle (step c6), it is determined whether an obstacle exists in the moving direction of the robot from the distance measured in step c5 (step c7), When there is no obstacle, the predetermined amount is moved (advanced) (step c8), and it is determined whether the target position or the designated progress amount has been reached or whether the target position or the designated progress amount has not yet been reached (step c16). Here, the designated traveling amount refers to a distance equal to the distance to the moving target position toward the direction of the designated moving target position on the image when viewed from the robot before the robot starts moving. Proceeding by the designated amount of progress without reaching the target position means that the obstacle is present and cannot reach the target position, but proceeds in the direction of the target position while avoiding the obstacle. Means to proceed to the side of the target position).

목표 위치에 도달하지 않고 지정된 진행량 만큼 진행하고 있지 않을 때는 단계 c5로 되돌아가 새롭게 전방의 거리 계측이 이루어진다.If the target position is not reached and the amount of progress is not progressed by the designated amount, the process returns to step c5 and a new forward distance measurement is performed.

단계 c7에서 로봇의 진행 방향으로 장해물이 존재한다고 판정되었을(도 10의장해물 발견(1)에 대응) 때에는 단계 c9로 진행하여 선회대를 좌우로 흔들어서 단계 c5와 같은 방식으로 카메라 시선 전방까지의 거리를 구하고(단계 c9), 좌우 어느 방향으로 장해물이 없는 공간이 존재하는지의 여부가 판정된다(단계 c10). 전방뿐만 아니라, 좌우 어디에나 장해물이 존재할 때는 그 자리에서 정지한다.If it is determined in step c7 that an obstacle exists in the traveling direction of the robot (corresponding to the obstacle detection (1) in FIG. 10), the flow advances to step c9 to shake the turntable to the left and right, and the distance to the front of the camera eye in the same manner as in step c5. Is obtained (step c9), and it is determined whether there is a space free of obstacles in either of the left and right directions (step c10). In addition to the front, when there is an obstacle anywhere on the left and right stops on the spot.

또한, 단계 c10에서 좌우 어느 방향으로 장해물이 없는 공간이 존재하는 것이 판정되면, 그 공간이 있는 방향으로 소정량 이동한다(단계 c11). 단계 c11은 도 11의 회피 행동(1)에 대응한다. 단계 c11에서 공간이 있는 방향으로 소정량 이동한 후에는 단계 c16으로 진행하고 정지하여야 할 위치까지 진행했는지의 여부가 판정되어 아직 정지하여야 할 위치까지 진행하고 있지 않을 때는 단계 c5로 되돌아간다.If it is determined in step c10 that there is a space free of obstacles in either of the left and right directions, the predetermined amount moves in the direction in which the space exists (step c11). Step c11 corresponds to the avoidance action 1 of FIG. 11. After the predetermined amount has moved in the direction of space in step c11, the process proceeds to step c16. It is determined whether or not it has proceeded to the position to stop and returns to step c5 if it has not proceeded to the position to stop yet.

단계 c5에서 진행 방향의 화상으로부터 거리를 계측한 후, 현재 회피 행동중이었을 때는(단계 c6) 단계 c12로 진행하고, 선회대를 좌우로 흔들어 비스듬한 전방에 대해서도 같은 식으로 거리를 구하여 회피 행동을 취하기 전의 진행 방향으로 장해물이 존재하는지의 여부가 판정되며(단계 c13), 그 방향으로 장해물이 있을 때는(도 11의 장해물 발견(2)에 대응) 회피 행동을 계속하면서 소정량 이동한다(단계 c15, 도 11의 회피 행동(2)에 대응). 한편, 회피 행동을 하기 전의 진행 방향으로 장해물이 존재하지 않았을 때는 경로를 당초의 경로로 복귀하도록 진행 방향을 수 정하여 소정량 이동한다(단계 c14, 도 11의 회피 행동 종료 ·경로 수정에 대응).After measuring the distance from the image in the advancing direction in step c5, if it is currently in the avoiding action (step c6), proceed to step c12, and shake the turntable to the left and right to obtain the distance in the same way for the oblique forward and take the avoiding action. It is determined whether an obstacle exists in the previous advancing direction (step c13), and when there is an obstacle in that direction (corresponding to the obstacle detection (2) in Fig. 11), the predetermined amount moves while continuing the avoidance action (step c15, Corresponding to the avoidance action (2) of FIG. On the other hand, when there is no obstacle in the direction of progress before the avoidance action, the direction of travel is corrected to move the predetermined amount to return the path to the original path (step c14, corresponding to the end of the avoidance action and path correction in FIG. 11).

이상을 반복하면서, 정지해야 할 위치까지 진행한다(단계 c16).While repeating the above, the process proceeds to the position to be stopped (step c16).

한편, 본 실시예에서는 로봇의 동작 시퀀스를 각 장면으로 나눠 설명했지만 본 실시예의 로봇에서는 이들 동작이 복합적으로 이루어질 수도 있다. 다만, 본 발명은 이들 동작을 전부 복합적으로 실행하는 것이 반드시 필요하지는 않다.Meanwhile, in the present embodiment, the operation sequence of the robot is divided into scenes and described, but these operations may be combined in the robot of the present embodiment. However, the present invention does not necessarily execute all of these operations in combination.

Claims

전진, 후퇴 및 회전이 자유로운 로봇에 있어서,In a robot that is free to move forward, backward and rotate,

전진을 방해하는 장해물의 존재를 검출하는 센서;A sensor for detecting the presence of an obstruction that interferes with advancement;

전진시에 상기 센서에 의해 장해물의 존재가 검출되는 것을 수신하면, 상기 장해물을 피하기 위하여 회전이 자유로운 위치까지 후퇴하는 장해물 회피 동작을 수행하게 하는 동작 제어부; 및An operation control unit for performing an obstacle avoidance operation of retreating to a position where rotation is free to avoid the obstacle when receiving the detection of the presence of the obstacle by the sensor when moving forward; And

기지국과의 사이에서 무선 통신을 하는 통신 단말로부터 상기 기지국으로 송신된 제어 데이터를 상기 기지국으로부터 무선으로 수신하는 통신부를 구비하고,And a communication unit for wirelessly receiving, from the base station, control data transmitted from the communication terminal performing wireless communication with the base station to the base station,

상기 동작 제어부는, 상기 통신부에서 수신한 제어 데이터에 기초하여 동작하고, 상기 장해물 회피 동작에 대해서는 상기 통신부에서의 제어 데이터의 수신을 기다리지 않고 동작하는 것을 특징으로 하는 로봇.And the operation control unit operates based on the control data received by the communication unit, and operates without waiting for reception of the control data in the communication unit for the obstacle avoidance operation.

제1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 센서는 전방의 장해물과의 접촉을 검출하는 접촉 센서인 것을 특징으로 하는 로봇.And the sensor is a contact sensor that detects contact with an obstacle in front of the robot.

제1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 센서는 전방 비스듬한 아래의 계측점까지의 거리를 계측하는 거리 센서인 것을 특징으로 하는 로봇.The sensor is a robot, characterized in that the distance sensor for measuring the distance to the front oblique measuring point below.

전방의 장해물이, 타고 넘어갈 수 있는 소정 높이 이하 높이의 장해물인지, 타고 넘어갈 수 없는 상기 소정 높이를 초과하는 높이의 장해물인지를 검출하는 센서;A sensor for detecting whether an obstacle in front of the obstacle is a height below a predetermined height that can be carried over or an obstacle that exceeds a predetermined height that cannot be crossed;

전진시에 상기 센서에 의해 검출된 장해물의 높이가 상기 소정 높이 이하일 때는 전진을 속행시켜 상기 장해물을 타고 넘게 하고, 상기 센서에 의해 검출된 장해물의 높이가 상기 소정의 높이를 초과할 때는 후퇴 및 회전 중의 적어도 하나의 동작을 포함하는 장해물 회피 동작을 수행하게 하는 동작 제어부; 및When the height of the obstacle detected by the sensor at the time of advancement is less than the predetermined height, the forward speed is continued to ride over the obstacle, when the height of the obstacle detected by the sensor exceeds the predetermined height, retreat and rotate An operation control unit configured to perform an obstacle avoidance operation including at least one of the following operations; And

제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein

상기 센서는 전진시에 상기 소정 높이 이하 높이의 장해물과의 접촉을 검출하는 제1 접촉 센서와, 상기 소정의 높이를 초과하는 높이의 장해물과의 접촉을 검출하는 제2 접촉 센서를 구비하고,The sensor includes a first contact sensor that detects contact with an obstacle having a height less than or equal to the predetermined height when advancing, and a second contact sensor that detects contact with an obstacle having a height exceeding the predetermined height,

제1 및 제2 접촉 센서 중 상기 제1 접촉 센서만으로 장해물이 검출되는 것으로서 상기 소정 높이 이하 높이의 장해물을 검출하고, 상기 제2 센서로 장해물이 검출되는 것으로서 상기 소정의 높이를 초과하는 높이의 장해물을 검출하는 것을 특징으로 하는 로봇.An obstacle having a height exceeding the predetermined height as detecting an obstacle having a height less than or equal to the predetermined height by detecting an obstacle only by the first contact sensor among the first and second contact sensors, and being detected by the second sensor. Robot, characterized in that for detecting.

제5항에 있어서,The method of claim 5,

상기 로봇은 상기 제1 및 제2 접촉 센서에 추가하여, 전방 비스듬한 아래의 계측점까지의 거리를 계측하는 거리 센서를 더 구비하고,The robot further includes a distance sensor in addition to the first and second contact sensors, the distance sensor for measuring the distance to the front oblique bottom measurement point,

상기 동작 제어부는 전진시 상기 거리 센서로 소정 거리 이하의 거리가 검출된 때에 전진 속도를 저하시키는 것을 특징으로 하는 로봇.And the operation control unit lowers the forward speed when a distance less than a predetermined distance is detected by the distance sensor when moving forward.

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