KR100785783B1 - 실내에서 이동 로봇의 위치 파악 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2개의 트랜스미러를 이용하여 실내 환경에서 이동 로봇의 위치를 파악하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 상기 장치는 제 1 및 제 2 트랜스미러 신호를 송신하는 송신부; 제 1 및 제 2 트랜스미러 각각으로부터 신호를 수신하는 수신부; 및 제 1 및 제 2 트랜스미러 신호를 송신한 후 수신시까지의 각 소요시간을 기초로 위치를 계산하는 위치파악부를 포함한다. 트랜스미러의 개수를 줄이고, 트랜스미러간 동기화 하는 과정을 요구하지 않으므로, 설치가 용이하고 더 적은 비용으로 구현이 가능하다.
이동로봇, 위치인식, UWB

Description

실내에서 이동 로봇의 위치 파악 방법 및 장치{Method and Device for recognizing the location of indoor robot}
도 1 은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 이동 로봇에서 위치 파악을 위한 시스템 구성도를 도시한다.
도 2 는 이동 로봇에의 실내 위치 인식시 거리 계산 방식을 개념적으로 도시한다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 위치 파악 시스템의 내부 구성도를 도시한다.
도 4 는 본 발명의 위치 파악의 처리 흐름도를 도시한다.
도 5 는 트랜스미러를 이용하여 이동 로봇에서 위치를 파악하는 흐름도이다.
본 발명은 실내에서 로봇의 위치 인식 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세히 2개의 트랜스미러를 이용하여 이동 로봇의 위치를 파악하는 기술적 사상에 관한 것이다.
로봇의 위치인식 방법은 상대적인 방법과 절대적인 방법으로 나누어진다. 일 반적으로 사용되는 상대적 위치인식 방법은 바퀴에 설치된 엔코더를 이용하는 방법과 카메라 등을 이용하는 방법이 사용되며, 바퀴의 미끄러짐이나 공회전에 의해 오차가 발생하고, 조명의 밝기나 유사한 모양의 사물이 인식되면 오류가 발생하며, 이러한 오류는 계속 누적되는 문제점이 있다.
이러한 상대적인 위치인식 방법의 문제를 해결하기 위하여 로봇에서는 절대적인 위치인식 방법을 상호 보완적으로 사용하고 있다. 일반적으로 사용되는 절대적인 위치인식 방법은 적외선 신호를 이용하는 방법, RF(Radio Frequency) 신호의 세기를 측정하는 방법, 초음파 신호를 이용하는 방법 등이 있다.
적외선 신호를 이용하는 방법은 천정에 적외선 센서를 부착하고, 로봇에 적외선 송출기를 부착하고 이동하면, 적외선 송출기는 주기적으로 자신의 고유 인식 번호를 적외선을 이용하여 천정으로 송출하고, 이 수신 신호를 이용하여 로봇의 위치를 파악하는 기술이다. 이 방법은 적외선의 분해능력이 작고, 가구 등의 장애물에 가릴 경우 위치 파악이 어렵기 때문에 정확한 위치인식보다는 수신기 근처의 로봇 유무를 파악하는 방법 정도로 사용되어 진다.
RF 신호의 세기를 측정하여 위치를 파악하는 기술은 무선 데이터를 전송하는 기지국 또는 방송국의 송신소, 무선랜의 AP(Access Point)에서 송출하는 신호의 세기를 각 측정 지점에서 측정하여 통계적으로 분석하고, 그 분석 결과를 이용하여 현재의 위치에서 어느 정도 세기의 신호가 입력되고 있는지를 측정하여 로봇의 위치를 파악하는 기술이다. 이 방식은 신호의 세기가 온도, 습도 등 각종 환경의 변화에 따라 수시로 변화하고, 정밀도가 1-3m정도가 되어 실내에서 로봇의 정확한 위 치 파악에는 적합하지 않다.
초음파 신호를 이용하는 방법은 천정에 초음파 수신기를 설치하고 로봇에 초음파 발생기를 부착하여 초음파가 발생기에서 수신기에 이르는 시간을 측정하여 거리를 계산하고, 이 거리를 기반으로 여러 수신기에서 수신한 신호 지연을 이용하여 로봇의 위치를 파악하는 기술이다. 이 방식은 음파의 전달 속도가 비교적 느리기 때문에 전달 지연을 비교적 정확하게 검출할 수 있으나, 가구나 주위의 물체의 영향을 많이 받는 단점이 있다.
본 발명에서는 이상의 문제점을 해결하기 위하여, 이동 로봇에서 위치를 파악하기 위하여 사용되는 절대적 위치 인식방법으로 트랜스미러에서 특히 UWB 신호를 이용한 위치 인식 장치 및 방법을 제공한다. 또한, 현재 나와있는 UWB 신호를 이용하는 시스템은 천정에 설치되는 센서와 로봇 간의 동기가 필요하고, 직선상이 아닌 곳에 최소 3개의 센서가 설치되어야하기 때문에 설치가 복잡하고, 가격이 비싸지는 문제점이 있는바, 이러한 문제점을 해결하고자 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 위치 파악시스템은 수신한 신호를 기설정된 △T1 시간 동안 지연시킨 후 송신하는 제 1 트랜스미러; 수신한 신호를 상기 △T2 시간 동안 지연시킨 후 송신하는 제 2 트랜스미러;및 상기 제 1 트랜스미러 및 상기 제 2 트랜스미러 각각에 신호를 송신한 후 상기 제 1 트랜스미러 및 상기 제 2 트랜스미러로부터 상기 신호를 각각 수신한 시간을 기초로 자신의 위치를 파 악하는 이동 로봇;을 포함한다.
또한, 상기 제 1 트랜스미러 및 상기 제 2 트랜스미러는 동일한 직선 벽면상에 배치되고, 상기 직선 벽면은 상기 이동 로봇의 최외각 이동 경로 상에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게, 상기 이동 로봇에서 현재의 위치는 다음의 식을 통하여 계산되고,
(x-X1)2 + (y-Y1)2 + Z12 = (c*(T1 - △T1))2
(x-X2)2 + (y-Y2)2 + Z22 = (c*(T2 - △T2))2
이 경우 (x,y,0)은 이동 로봇의 현재 위치, (X1, Y1, Z1)은 상기 제 1 트랜스미러의 위치, (X2, Y2, Z2)는 상기 제 2 트랜스미러의 위치, T1은 상기 이동 로봇에서 상기 제 1 트랜스미러에 신호를 송신한 후 수신까지 소요시간, T2는 상기 이동 로봇에서 상기 제 2 트랜스미러에 신호를 송신한 후 수신까지 소요시간, c 는 상기 신호의 전송 속도인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 있어서, 위치 파악 이동 로봇은 로봇이 이동할 수 있는 최외각 경로의 동일한 직선 벽면에 설치된 제 1 및 제 2 트랜스미러를 구비하는 이동 로봇에서 위치를 파악하는 장치로서, 상기 제 1 및 제 2 트랜스미러 각각에 신호를 송신하는 송신부; 상기 제 1 및 제 2 트랜스미러 각각으로부터 신호를 수신하는 수신부; 및 상기 제 1 및 제 2 트랜스미러 각각에 신호를 송신한 후 수신시까지의 각 소요시간을 기초로 위치를 계산하는 위치파악부;를 포 함한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 있어서, 제 1 트랜스미러 및 제 2 트랜스미러가 구비된 실내환경하에서 이동하는 로봇의 위치를 파악하는 방법은 이동 로봇에서 상기 제 1 및 상기 제 2 트랜스미러로 신호를 송신하는 단계; 상기 제 1 및 상기 제 2 트랜스미러 각각에서 수신한 신호를 각각 △T1 및 △T2 시간 동안 지연시킨 후 상기 이동 로봇으로 신호를 송신하는 단계; 상기 이동 로봇에서 상기 제 1 및 상기 제 2 트랜스미러로 신호를 송신한 후 다시 상기 신호를 수신할 때까지 소요된 각 시간을 기초로 상기 이동 로봇의 위치를 파악하는 단계;를 포함한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 이동 로봇에서 위치 파악을 위한 시스템 구성도로서, 2 개의 트랜스미러를 이용하여 실내 환경을 이동하는 로봇에서 위치를 파악하기 위해 설치된 구성이다.
본 발명에서는 이동 로봇(100)의 구동 환경을 실내로 제한하고, 이동 로봇의 최외각 직선 경로(예, 직선 벽면) 상에(도시 안 됨) 제 1 트랜스미러(110) 및 제 2 트랜스미러(120)를 배치한다.
일반적으로 이동 로봇의 위치 인식을 위해서는 3개의 트랜스미러를 사용하나 본 발명에서는 로봇의 구동 환경을 실내로 제한하여. 2개의 트랜스미러만을 사용함으로써 실내에 이동 로봇의 위치 파악 구현시 요구되는 비용을 절감하였다. 또한 오차를 발생하기 쉬운 트랜스미러의 지연시간인 △T1 및 △T2의 정확한 값을 계산하여, 기 설정된 값에 보정하여 오차를 최소화할 수 있다. 2개의 트랜스미러만으로 이동 로봇의 위치 파악하는 방법에 대해서는 도 2 와 관련하여 보다 상세히 살펴보기로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 위치 파악 시스템은 이동 로봇(100), 제 1 트랜스미러(110), 제 2 트랜스미러(120)를 포함한다.
위치 파악 시스템에서, 이동로봇(100)은 위치인식을 할 타겟이고, 제 1 트랜스미러(110)와 제 2 트랜스미러(120)는 로봇의 위치인식을 위해 신호를 처리하기 위한 비컨 장치이다.
이동 로봇(100)은 제 1 트랜스미러(110), 제 2 트랜스미러(120) 각각으로 위치요청신호를 송신한다. 이동 로봇이 송신한 위치 요청 신호를 수신한 각각의 제 1 트랜스미러(110) 및 제 2 트랜스미러(120)는 미리 설정해 놓은 특정 시간 (△T1 및 △T2 시간) 이후 이동 로봇으로 위치 반송신호를 송신한다.
특정 시간 (△T1 및 △T2 시간)은 제 1 트랜스미러(110) 및 제 2 트랜스미러(120)에서 신호를 수신하는데 소요되는 시간 및 상기 신호를 송신하는데 소요되는 시간보다 크게 설정된다.
이동 로봇(100)은 제 1 트랜스미러(110) 및 제 2 트랜스미러(120)에 위치 요 청신호를 송신한 각각의 시각(T1 트, T2 트)부터 제 1 트랜스미러(110) 및 제 2 트랜스미러(120)로부터 위치 반송신호를 수신한 각각의 시각(T1 이, T2 이)까지의 소요시간을 계산한다.
즉, 이동 로봇(100)에서 제 1 트랜스미러(110)로 신호를 송신한 후 수신할 때까지의 소요시간 T1 = T1 이 - T1 트 마찬가지로, 제 2 트랜스미러(120)로 신호를 송신한 후 수신할 때까지의 소요시간 T2 = T2 이 - T2 트이다.
그 후 소요시간에서 제 1 트랜스미러(110) 및 제 2 트랜스미러(120)에서 각각 지연된 △T1 및 △T2 시간을 제외한 시간(T1-△T1 , T2-△T2 )을 이용하여 제 1 트랜스미러(110) 및 제 2 트랜스미러(120)까지의 거리를 구한다. 이에 대해서는 도 2에서 보다 상세히 살펴보기로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 이동 로봇(100)과 트랜스미러들(110,120) 사이의 위치 요청 신호 송신 및 위치 반송 신호 수신시 통신방식으로 UWB(Ultra Wide Band) 신호를 사용한다. 즉, 이동 로봇에서 트랜스미러들로 송신하는 위치 요청 신호 및 트랜스미러에서 이동로봇으로 송신하는 위치 반송 신호로 UWB 신호의 사용이 가능하다.
UWB를 이용하는 방법은 초음파 시스템과 유사하게 구성되나, UWB는 거리 분해력이 매우 우수하여 신호의 이동 시간을 정확히 추정할 수 있기 때문에 위치 인식 시스템으로 적합하고, UWB 신호는 낮은 중심 주파수에서 동작하여 투과력이 우수하므로 non-LOS(Line-of-Sight) 상황인 실내환경이나 shadowed 환경에서도 위치 인식 정확도가 뛰어나다. 그리고, 최소한 폐쇄된 공간에 별도로 구성해야 하는 적외선이나 초음파와 달리 UWB 신호는 벽을 투과할 수 있어 트랜스미터의 설치 개수를 줄일 수 있다.
또한 기존 RF 통신기술과는 달리 반송파를 사용하지 않으므로 IF 모듈이 필요 없는 간단한 무선 구조로 설계할 수 있어, 매우 주목 받고 있는 방법이다.
다만, 초광대역통신 UWB 신호는 본 발명에서 선호적으로 사용되는 신호의 일 예로서, 다른 신호의 사용이 제한되는 것이 아님을 유의하여야 한다.
이상의 설명에서 도출되는 바와 같이, 본 발명에서는 이동 로봇(100)에서 제 1 트랜스미러(110)와 제 2 트랜스미러(120)로 부터 수신한 위치 반송 신호를 일치시키기 위한 별도의 동기화 장치 내지 방법이 필요하지 않으며, 로봇의 설정 값을 구하여 이를 조정함으로써 오차를 최소화 한다.
도 2 는 이동 로봇에의 실내 위치 인식시 거리 계산 방식을 개념적으로 도시한다.
이동 로봇(200)의 이동 경로는 실내 영역(230)으로 제한되고, 이동 로봇의 최외각 직선 경로(예, 직선 벽면)에 두 개의 트랜스미러를 설치한다.
이동 로봇(200)은 제 1 트랜스미러(210) 및 제 2 트랜스미러(220)로 UWB 신호의 형태로 위치 요청 신호를 전송한 후 제 1 트랜스미러(210) 및 제 2 트랜스미러(220)로터 UWB 신호의 형태로 위치 반송 신호를 수신하고, 제 1 트랜스미러(210) 및 제 2 트랜스미러(220) 각각에서 지연된 시간 △T1 및 △T2 시간을 제외한 소요 시간(T1-△T1 , T2-△T2 )을 이용하여 제 1 트랜스미러(210) 및 제 2 트랜스미 러(220)에서부터 이동 로봇(200)까지의 위치를 계산한다.
이동 로봇에서 제 1 트랜스미러(210)까지의 거리 r1 및 제 2 트랜스미러(220)까지의 거리 r2는 각각 다음과 같이 구해진다. 이동 로봇 및 제 1 트랜스미러(210), 제 2 트랜스미러(220)에서 송수신하는 신호의 전파 속도를 c 라 할 경우,
r1 = c* (T1-△T1)
r2 = c* (T2-△T2) 이다.
이 경우, 1은 이동 로봇(200)에서 제 1 트랜스미러(210)에 신호를 송신한 후 수신까지 소요시간, T2는 이동 로봇(200)에서 제 2 트랜스미러(220)에 신호를 송신한 후 수신까지 소요시간을 의미한다.
이동 로봇(200)에서 현재의 위치를 구하기 위하여, 계산식을 살펴보면 수학식 2와 같다. 이 때, (x,y,0)은 이동 로봇(200)의 현재 위치, (X1, Y1, Z1)은 제 1 트랜스미러(210)의 위치, (X2, Y2, Z2)는 제 2 트랜스미러의 위치(220)이다.
(x-X1)2 + (y-Y1)2 + Z12 = r12
(x-X2)2 + (y-Y2)2 + Z22 = r22
수학식 2에 수학식 1을 대입하면,
(x-X1)2 + (y-Y1)2 + Z12 = (c*(T1 - △T1))2
(x-X2)2 + (y-Y2)2 + Z22 = (c*(T2 - △T2))2
이상의 두 식에서, 제 1 트랜스미러(210)의 위치 (X1, Y1, Z1), 제 2 트랜스미러의 위치(220) (X2, Y2, Z2)는 이미 알고 있는 값으로 상수이고, 로봇의 이동공간이 평지인 실내라고 가정하여, 이동 로봇의 위치는 (x,y,0)으로 설정하였다.
따라서 변수 x와 y의 함수가 되므로 위의 두 방정식으로부터 x와 y를 구할 수 있고, 음수의 y는 실외의 가상로봇 위치이므로 양의 정수를 선택하면, 로봇의 위치가 계산식을 통해 파악된다.
로봇이 트랜스미러(21) 바로 아래 위치에서는
x-X1 = 0
x-X2 = X1-X2 = △D(트랜스미러간 x축 거리)
y-Y1 = y-Y2 = 0이므로, 이 값을 수학식 2에 대입하면,
△R2 + Z12 = (c*(T1 - △T1))2
△D2 + △R2 + Z22 = (c*(T2 - △T2))2 이므로
△T1 = T1 -
Figure 112006051809058-pat00001
△T2 = T2 -
Figure 112006051809058-pat00002
따라서 트랜스미터 설치시 Z1 및 Z2와 트랜스미러 간의 거리 △D는 정해진 값이므로 T1과 T2를 알면 △T1과 △T2의 계산이 가능하며, 이 계산 값을 이용하여 오차 보정을 한다. 제 2 트랜스미러 아래 있는 경우도 비슷한 방법으로 구할 수 있다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 위치 파악 시스템의 내부 구성도를 도시한다.
이동 로봇(300)은 마이콤(301), UWB 송신부(302), UWB 수신부(303), 타이머(304) 및 메모리(305)를 포함한다. 마이콤(301)은 정확한 △T1 및 △T2를 구하고, 신호를 처리하여 위치를 계산한다. UWB 송신부(302)는 이동 로봇(300)이 트랜스미러에게 신호를 전송하는 모듈이고, UWB 수신부(303)는 트랜스미러로부터 처리결과를 받는 모듈이다. 타이머(304)는 UWB 신호를 전송한 후 위치 반송 신호를 받는 시간을 계산하기 위하여 사용되고, 메모리(305)는 처리 결과를 저장한다.
제 1 트랜스미러(310)는 UWB 수신부(311)와 UWB 송신부(312), 엔코더(313),및 타이머(314)로 구성된다. UWB 수신부(311)는 이동로봇(300)으로부터 신호를 받아 수신하고 결과를 UWB 송신부(312)를 통하여 이동 로봇(300)에 전달한다.
엔코더(113)는 UWB수신부(311)를 통하여 수신된 위치요청신호에 대하여 특정 시간(△T1) 후에 UWB 송신부(312)에서 위치반송신호가 전송되도록 타이머(314)를 이용하여 제어한다. 여기서 특정 시간(△T1) 은 트랜스미러에서UWB 수신 처리 시간과, 수신 신호 분석 시간, UWB 송신처리 시간을 포함한 시간보다 큰 값으로 이 시간을 미리 로봇에 세팅 되어야 한다. 엔코더(313)로 인하여 로봇과 제 1 및 제 2 트랜스미러간에 별도로 동기를 맞추지 않아도 소요시간이 계산되므로 위치인식이 가능해진다. 제 2 트랜스미러(320)는 제 1 트랜스미러(310)와 그 구성 및 작용이 거의 동일 유사하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 4 는 이동 로봇과 트랜스미러 사이의 신호의 흐름을 도시한다.
신호 흐름의 제어는 로봇이 관리한다. 제 1 트랜스미러와 제 2 트랜스미러의 작동 및 기능은 거의 동일, 유사하므로 이하에서 제 1 트랜스미러와 로봇 간의 신호 흐름에 대해서만 기술하겠다.
위치인식 서비스를 위한 초기화를 위하여 Command(req, init, 410) 신호를 트랜스미러 req는 요청(request)을 의미하며, init은 로봇의 초기화를 위한 신호 분류이고, 410은 트랜스미러 식별 번호이다. 위의 신호를 받은 트랜스미러는 성공적으로 시스템을 초기화하면 이를 알리는 Command(resp, init, 410, OK) 신호를 이동 로봇에 보내고 대기 모드로 들어간다. 위의 신호에서 resp는 응답(response)를 의미하고, init및 410은 처리한 트랜스미러의 신호와 식별번호이며, OK/NOK는 시스템 초기화의 성공/실패 여부를 나타낸다.
로봇은 위치인식을 시작할 때, Command(req, start, 410)의 신호를 트랜스미러에 송신한다. 위의 신호를 수신한 트랜스미러는 시스템을 실행모드로 전환하고, Command(resp, start, 410, OK) 신호를 이용하여 준비상태가 완료되었음을 이동로봇에 알린 후, 로봇으로부터 신호를 기다린다.
로봇은 트랜스미러의 실행이 확인되면, 위치요청신호인 query(410)을 트랜스미러에 송신한다. 이 신호를 받으면, 트랜스미러는 특정시간 (△T1) 후에 위치반송신호인Response(410) 를 송신한다. 로봇은 위치반송신호인Response(410) 를 송신한 후 소요시간을 계산하고 이를 기초로 현재의 위치를 파악한다.
로봇에서 위치인식이 완료되면 로봇은 트랜스미러로 Command(req, sleep, 410)을 송신하고, 트랜스미러에서는 처리 상태를 Command(req, sleep, 410, OK)를 통하여 로봇에 알린 면 로봇은 수면 모드로 들어간다. 로봇이 수면모드로의 전환은 예를 들어, 충전소에 들어갔을 때, 전원을 끌 때, 일정시간 이상 움짐임이 없을 때 사용한다.
도 5 는 트랜스미러를 이용하여 이동 로봇에서 위치를 파악하는 흐름도이다.
제 1 트랜스미러 및 제 2 트랜스미러가 구비된 실내환경하에서 이동하는 로봇의 위치를 파악하기 위하여, 이동 로봇에서 제 1 및 상기 제 2 트랜스미러로 위치 요청 신호를 각각 송신한다(S510).
제 1 및 제 2 트랜스미러 각각은 이동 로봇으로부터 위치 요청 신호를 수신한 후 수신한 신호를 각각 △T1 및 △T2 시간 동안 지연시킨 후 이동 로봇으로 상기 신호를 송신한다(S520).
이동 로봇은 제 1 및 제 2 트랜스미러로 송신 후 수신시까지 각 소요시간을 계산하고 이를 기초로 로봇의 위치를 파악한다(S530). 이 때, 소요시간을 계산하는 방법 및 이를 기초로 로봇의 위치를 파악하는 방법은 도 1 및 도 2 와 관련하여 이상에서 기술된바 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플라피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에서는 실내에서 사용하는 이동 로봇의 위치를 파악시 2개의 트랜스미러를 이용함으로써 설치가 용이하고, 비용이 감소되는 효과가 발생한다. 또한, 로봇과 트랜스미러 간에 동기를 맞추는 것을 요구하지 않음으로써 시스템이 간략해지는 효과가 발생한다.

Claims (13)

  1. 신호를 수신한 경우 제 1 지연시간(△T1) 동안 상기 신호를 지연시킨 후 송신하는 제 1 트랜스미러;
    신호를 수신한 경우 제 2 지연시간(△T2) 동안 상기 신호를 지연시킨 후 송신하는 제 2 트랜스미러;
    상기 제 1 및 제 2 트랜스미러까지의 거리값, 상기 제 1 트랜스미러로 신호를 송신한 후 상기 제 1 트랜스미러에서 반송한 신호를 수신할 때까지의 제 1 소요시간 및 상기 제 2 트랜스미러로 신호를 송신한 후 상기 제 2 트랜스미러에서 반송한 신호를 수신할 때까지의 제 2 소요시간을 기초로 자신의 위치를 파악하는 이동 로봇;을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 파악시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 트랜스미러 및 상기 제 2 트랜스미러는 동일한 직선 벽면상에 배치되고, 상기 직선 벽면은 상기 이동 로봇의 최외각 이동 경로 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 위치 파악시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 △T1 및 상기 △T2 는 각각
    상기 제 1 트랜스미러 및 상기 제 2 트랜스미러 각각에서 상기 이동로봇에서 송신한 신호를 수신하는데 소요되는 처리시간과 상기 수신된 신호를 다시 상기 이동로봇으로 송신하는데 소요되는 처리시간의 합보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 위치 파악시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 이동 로봇에서 현재의 위치는 다음의 식을 통하여 계산되고,
    (x-X1)2 + (y-Y1)2 + Z12 = (c*(T1 - △T1))2
    (x-X2)2 + (y-Y2)2 + Z22 = (c*(T2 - △T2))2
    이 경우 (x,y,0)은 이동 로봇의 현재 위치, (X1, Y1, Z1)은 상기 제 1 트랜스미러의 위치, (X2, Y2, Z2)는 상기 제 2 트랜스미러의 위치, T1은 상기 이동 로봇에서 상기 제 1 트랜스미러에 신호를 송신한 후 수신까지 제 1 소요시간, T2는 상기 이동 로봇에서 상기 제 2 트랜스미러에 신호를 송신한 후 수신까지 제 2 소요시간, c 는 상기 신호의 전송 속도인 것을 특징으로 하는 위치 파악시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 이동 로봇 및 상기 트랜스미러들은
    초광대역통신 UWB 신호를 송수신하는 것을 특징으로 하는 위치 파악시스템.
  6. 로봇이 이동할 수 있는 최외각 경로의 동일한 직선 벽면에 설치된 제 1 및 제 2 트랜스미러를 구비하는 이동 로봇에서 위치를 파악하는 장치로서,
    상기 제 1 및 제 2 트랜스미러 각각에 신호를 송신하는 송신부;
    상기 제 1 및 제 2 트랜스미러 각각으로부터 상기 송신한 신호를 다시 수신하는 수신부; 및
    상기 제 1 및 제 2 트랜스미러까지의 거리 및 상기 송신부에서 신호를 송신한 후 상기 수신부에서 다시 수신할 때까지의 소요시간들을 기초로 위치를 계산하는 위치파악부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 파악 이동 로봇.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 트랜스미러는 상기 송신부에서 송신한 신호를 수신한 후 각각 제 1 지연시간(△T1) 및 제 2 지연시간(△T2) 시간 이후에 상기 수신한 신호를 다시 상기 수신부로 전송하는 것을 특징으로 하는 위치 파악 이동 로봇.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 위치파악부는 다음의 식을 통하여 위치를 계산하고
    (x-X1)2 + (y-Y1)2 + Z12 = (c*(T1 - △T1))2
    (x-X2)2 + (y-Y2)2 + Z22 = (c*(T2 - △T2))2
    이 경우 (x,y,0)은 이동 로봇의 현재 위치, (X1, Y1, Z1)은 상기 제 1 트랜스미러의 위치, (X2, Y2, Z2)는 상기 제 2 트랜스미러의 위치, T1은 상기 송신부에서 상기 제 1 트랜스미러에 신호를 송신한 후 상기 수신부에서 수신시까지 소요시간, T2는 상기 송신부에서 상기 제 2 트랜스미러에 신호를 송신한 후 상기 수신부에서 수신시까지 소요시간, c 는 상기 신호의 전송 속도인 것을 특징으로 하는 위치 파악 이동 로봇.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 이동 로봇 및 상기 트랜스미러들은
    초광대역통신 UWB 신호를 송수신하는 것을 특징으로 하는 위치 파악 이동 로봇.
  10. 제 1 트랜스미러 및 제 2 트랜스미러가 구비된 실내환경하에서 이동하는 로봇의 위치를 파악하는 방법으로서,
    이동 로봇에서 상기 제 1 및 상기 제 2 트랜스미러로 신호를 송신하는 단계;
    상기 제 1 및 상기 제 2 트랜스미러 각각에서 상기 이동 로봇에서 송신한 신호를 수신하여 각각 제 1 지연시간(△T1) 및 제 2 지연시간(△T2) 동안 지연시킨 후 상기 수신한 신호를 상기 이동 로봇으로 다시 송신하는 단계; 및
    상기 이동 로봇과 상기 제 1 및 제 2 트랜스미러까지의 각각의 거리값, 상기 이동 로봇에서 상기 제 1 및 상기 제 2 트랜스미러로 신호를 송신한 후 다시 수신할 때까지 소요된 제 1 소요시간 및 제 2 소요시간을 기초로 상기 이동 로봇의 위치를 파악하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 위치 파악 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 트랜스미러 및 상기 제 2 트랜스미러는 동일한 직선 벽면상에 배치되고, 상기 직선 벽면은 상기 이동 로봇의 최외각 이동 경로 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 위치 파악 방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 이동 로봇에서 현재의 위치는 다음의 식을 통하여 계산되고,
    (x-X1)2 + (y-Y1)2 + Z12 = (c*(T1 - △T1))2
    (x-X2)2 + (y-Y2)2 + Z22 = (c*(T2 - △T2))2
    이 경우 (x,y,0)은 이동 로봇의 현재 위치, (X1, Y1, Z1)은 상기 제 1 트랜스미러의 위치, (X2, Y2, Z2)는 상기 제 2 트랜스미러의 위치, T1은 상기 이동 로봇에서 상기 제 1 트랜스미러에 신호를 송신한 후 수신까지 제 1 소요시간, T2는 상기 이동 로봇에서 상기 제 2 트랜스미러에 신호를 송신한 후 수신까지 제 2 소요시간, c 는 상기 신호의 전송 속도인 것을 특징으로 하는 이동 로봇 위치 파악 방법.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 이동 로봇 및 상기 트랜스미러들은
    초광대역통신 UWB 신호를 송수신하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇 위치 파악 방법.
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