KR100871114B1 - Moving robot and operating method for same - Google Patents

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신동명
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Abstract

본 발명은 이동로봇 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 이미지센서를 통해 촬영된 데이터로부터 산출되는 이동거리와, 바퀴 회전에 따른 이동거리를 비교하여 오차를 산출하고 보상함으로서, 이동로봇의 위치판단이 용이하고 위치 산출에 따른 정확도가 향상되는 효과가 있다. The present invention relates to a mobile robot and a method of operating the same, and to calculate and compensate an error by comparing a moving distance calculated from data photographed through an image sensor and a moving distance according to wheel rotation, thereby easily determining the position of the mobile robot. And the accuracy is improved according to the position calculation.

이동로봇, 청소로봇, 이미지센서, 오차보정 Mobile Robot, Cleaning Robot, Image Sensor, Error Correction

Description

이동로봇 및 그 동작방법{Moving robot and operating method for same}Mobile robot and operating method for same

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇이 도시된 사시도, 1 is a perspective view of a mobile robot according to an embodiment of the present invention,

도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 구성이 도시된 블록도, 2 is a block diagram showing the configuration of a mobile robot according to an embodiment of the present invention;

도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇에 구비되는 이미지센서가 도시된 도, 3 is a view showing an image sensor provided in the mobile robot according to an embodiment of the present invention,

도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 동작방법이 도시된 순서도이다. 4 is a flowchart illustrating a method of operating a mobile robot according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>

1: 이동로봇 10: 위치인식부1: mobile robot 10: position recognition unit

11: 이미지센서 12: 렌즈 11: image sensor 12: lens

20: 영상제어부 30: 제어부20: image control unit 30: control unit

40: 데이터부 50: 주행부40: data portion 50: running portion

60: 배터리 70: 청소부60: battery 70: cleaner

80: 감지부 80: detector

본 발명은 이동로봇 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 특히 바닥면을 촬영하여 이동거리를 산출하고, 그에 따른 오차를 보정하는 이동로봇 및 그 동작방법에 관한 것이다. The present invention relates to a mobile robot and a method of operating the same, and more particularly, to a mobile robot and a method of operating the same to calculate the moving distance by photographing the bottom surface and to correct the error accordingly.

최근, 일반 가정에서도 로봇의 사용이 가능하게 되었으며, 이러한 가정용 로봇의 분야는 점차 확대되고 있는 추세다. 이러한 가정용 로봇의 대표적인 예는 청소로봇으로서, 일정 영역을 스스로 주행하면서, 주변의 먼지 또는 이물질을 흡입함으로서, 해당 영역을 청소하는 기기이다. Recently, the use of robots in general homes has become possible, and the field of these home robots is gradually expanding. A representative example of such a home robot is a cleaning robot, which is a device that cleans a corresponding area by inhaling dust or foreign matter while driving around a certain area by itself.

이동로봇은 충전 가능한 배터리가 구비되어, 일정영역을 주행하면서 먼지 및 이물질을 흡입하는데, 배터리의 동작전원을 이용한 스스로 이동이 가능하여 이동이 자유롭고, 주행중 장애물 등을 피하기 위한 다수의 센서가 구비되어 장애물을 피해 주행 할 수 있다.The mobile robot is equipped with a rechargeable battery, and inhales dust and foreign substances while traveling in a certain area. The robot can move by itself using the operating power of the battery and is free to move, and a plurality of sensors are provided to avoid obstacles while driving. Can run to avoid.

이동로봇은 주행 중에 미끄러짐등으로 인하여 실제 이동한 거리와, 연산되는 거리에 오차가 발생될 수 있다. 이 경우 이동로봇의 정확한 위치 산출이 어려워진다. The mobile robot may have an error in the distance actually calculated and the distance calculated due to slippage while driving. In this case, accurate positioning of the mobile robot becomes difficult.

본 발명의 목적은 이동로봇 이동중 바닥면 촬영을 통한 이동거리 및 바퀴 회전에 따른 이동거리를 비교하여 오차를 산출하고, 발생된 오차를 보상함으로서 이동로봇의 위치판단이 용이하고 위치판단에 따른 정확도를 향상시키는 이동로봇 및 그 동작방법을 제공하는데 있다. An object of the present invention is to calculate the error by comparing the movement distance and the movement distance according to the wheel rotation by the bottom surface during the movement of the mobile robot, and to easily determine the position of the mobile robot by compensating the generated error and accuracy according to the position determination It is to provide a mobile robot and its operation method to improve.

본 발명에 따른 이동로봇은 진행방향에 대하여 기준축이 소정각도를 이루도록 설치된 이미지센서를 포함하여, 바닥면을 촬영하는 위치인식부, 적어도 하나의 휠모터를 포함하여, 이동로봇이 이동되도록 하는 주행부, 상기 위치인식부로부터 입력되는 영상데이터를 분석하여 이동거리 및 이동속도를 산출하는 영상제어부 및 상기 주행부의 동작에 의한 이동거리 및 이동속도를 산출하고 상기 영상제어부로부터 입력되는 이동거리 간의 오차에 대응하여 상기 이동로봇의 현재 위치를 보상하는 제어부를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 이동로봇은 기준축이 진행방향에 대하여 소정각도를 이루도록 설치된 이미지센서를 포함하여, 영상을 촬영하는 위치인식부, 연결된 바퀴를 회전시키는 적어도 하나의 휠모터를 포함하여, 지정된 영역을 이동하는 주행부, 상기 위치인식부로부터 입력되는 영상데이터를 분석하여 영상에 따른 이동거리 및 이동속도를 산출하는 영상제어부 및 상기 휠모터의 회전에 대응하여 이동거리 및 이동속도를 산출하고, 상기 영상제어부로부터 입력되는, 상기 영상에 따른 이동거리 및 이동속도와의 오차에 대응하여 위치를 판단하고 보상하는 제어부를 포함한다. The mobile robot according to the present invention includes an image sensor installed to form a predetermined angle with respect to the traveling direction, including a position recognition unit for photographing the bottom surface, and at least one wheel motor to move the mobile robot. The image control unit calculates a moving distance and a moving speed by analyzing the image data input from the position recognizing unit, and calculates a moving distance and a moving speed by the operation of the driving unit. Correspondingly, a control unit for compensating for the current position of the mobile robot. In addition, the mobile robot according to the present invention includes an image sensor installed so that the reference axis makes a predetermined angle with respect to the direction of travel, including a position recognition unit for capturing an image, and at least one wheel motor for rotating the connected wheels. A moving part moving an area, an image control part calculating a moving distance and a moving speed according to an image by analyzing image data input from the position recognition part, and calculating a moving distance and a moving speed in response to rotation of the wheel motor, And a controller configured to determine and compensate a position in response to an error between a moving distance and a moving speed according to the image, which is input from the image controller.

또한, 본 발명에 따른 이동로봇의 동작방법은 진행방향에 대하여 기준축이 소정각도를 갖도록 설치된, 이미지 센서에 의해, 주행중 바닥면이 촬영되는 단계, 상기 촬영된 바닥면에 대한 데이터 중, 제1 시간의 데이터와 제 2시간의 데이터를 비교하여 이동거리 및 이동속도를 산출하는 단계, 제1 시간부터 제 2 시간까지의 휠모터의 구동에 따른 이동거리 및 이동속도를 산출하는 단계, 상기 이미지센서의 데이터로부터 산출되는 이동거리와, 상기 휠모터 구동에 따른 이동거리가 상이한 경우, 미끄러짐에 의한 오차를 연산하는 단계 및 상기 연산된 오차를 보상하여 제2시간에서의 위치를 산출하는 단계를 포함한다.In addition, the operation method of the mobile robot according to the present invention is the step of photographing the bottom surface during driving, by the image sensor, the reference axis is installed to have a predetermined angle with respect to the traveling direction, the first of the data on the photographed floor surface, Calculating the moving distance and the moving speed by comparing the data of the time and the data of the second time, calculating the moving distance and the moving speed according to the driving of the wheel motor from the first time to the second time, the image sensor Calculating an error due to slipping, and calculating a position at a second time by compensating for the calculated error, when the moving distance calculated from the data of? And the moving distance according to the wheel motor drive are different. .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇이 도시된 사시도이다.1 is a perspective view showing a mobile robot according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇(1)은 도1에 도시된 바와 같이, 입력되는 데이터에 따라 이동하면서 주변의 먼지 및 이물질을 흡입하여 청소를 수행한다. 이러한 이동로봇(1)은 배터리가 장착되어 배터리로부터 동작전원을 공급받으며, 배터리의 전류가 부족한 경우 충전대로 복귀하여 배터리를 충전하고 충전완료시 설정 된 청소를 재 수행한다. 이때, 이동로봇은 청소로봇인 것을 예로 하여 설명하나 소정의 주행수단에 따라 이동하고, 충전 필요시 충전대로 복귀하는 이동로봇에 대해 적용될 수 있다. As shown in FIG. 1, the mobile robot 1 according to an embodiment of the present invention performs cleaning by suctioning dust and foreign substances from the surroundings while moving according to input data. The mobile robot (1) is equipped with a battery is supplied with operating power from the battery, when the current of the battery is insufficient to return to the charging station to charge the battery and perform the cleaning set up when the charging is completed. In this case, the mobile robot will be described as an example of the cleaning robot, but may be applied to the mobile robot that moves according to a predetermined driving means and returns to the charging station when charging is required.

이때, 이동로봇(1)은 충전대로부터 송출되는 신호를 수신하여, 현재의 위치를 판단하고 주행 방향을 설정하여 충전대로 복귀한다. 충전대는 이동로봇(1)이 복귀 가능하도록 방향 및 거리를 지시하기 위한 안내신호를 송출하고, 이동로봇(1) 도킹시 이동로봇에 충전전류를 공급한다. At this time, the mobile robot 1 receives a signal transmitted from the charging station, determines the current position and sets the driving direction to return to the charging station. The charging station transmits a guide signal for indicating a direction and a distance so that the mobile robot 1 can recover and supplies a charging current to the mobile robot when the mobile robot 1 is docked.

이동로봇(1)은 적어도 하나의 버튼을 포함하는 입력부(K)가 구비될 수 있으며 입력부(K)의 버튼 조작에 대응하여 수행할 청소모드 및 청소할 영역에 대한 설정이 입력된다. 이동로봇(1)은 입력된 데이터에 대응하여 구비되는 바퀴를 제어함으로서 설정된 영역을 이동하고, 먼지를 흡입하여 청소를 수행하며 이러한 동작상태 및 설정된 모드에 대한 정보를 구비되는 표시부(DP)에 출력할 수 있다. 또한, 이동로봇(1)은 다수의 센서를 포함하여 이동 중 장애물의 회피가 가능하도록 구성된다. The mobile robot 1 may include an input unit K including at least one button, and a setting for a cleaning mode to be performed and an area to be cleaned is input in response to a button operation of the input unit K. The mobile robot 1 moves the set area by controlling the wheels provided corresponding to the input data, performs cleaning by sucking dust, and outputs it to the display unit DP provided with information on the operation state and the set mode. can do. In addition, the mobile robot 1 is configured to include a plurality of sensors to avoid the obstacle during the movement.

도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 구성이 도시된 블록도이다.2 is a block diagram showing the configuration of a mobile robot according to an embodiment of the present invention.

상기와 같은 이동로봇(1)은 도2에 도시된 바와 같이, 위치 인식을 위해 바닥면의 영상을 촬영하는 위치인식부(10), 촬영된 영상신호를 변환 및 분석하여 위치를 산출하는 영상제어부(20), 구비되는 바퀴를 동작시켜 이동로봇(1)이 소정 영역을 이동하도록 하는 주행부(50), 이동 중 먼지를 흡입하는 청소부(70), 적어도 하나의 센서를 포함하여 주행 중 장애물을 감지하는 감지부(80), 동작전원을 공급하 는 배터리(60), 청소 및 주행 설정에 따른 데이터가 저장되는 데이터부(40), 입력되는 데이터에 대응하여 이동로봇의 청소모드를 설정하고 이동방향 및 주행속도를 설정하여 이동로봇이 소정 영역을 이동하면서 청소를 수행하도록 제어하는 제어부(30)를 포함한다. As shown in FIG. 2, the mobile robot 1 includes a position recognition unit 10 for capturing an image of a bottom surface for position recognition, and an image control unit for converting and analyzing the captured image signal to calculate a position. 20, a driving unit 50 for operating the wheels provided so that the mobile robot 1 moves a predetermined region, a cleaning unit 70 for sucking dust during movement, and at least one sensor to prevent obstacles while driving. The sensing unit 80 for sensing, the battery 60 for supplying the operating power, the data unit 40 for storing data according to the cleaning and driving settings, and the cleaning mode of the mobile robot in response to the input data are set and moved. And a control unit 30 which controls the moving robot to perform cleaning while moving a predetermined area by setting a direction and a traveling speed.

위치인식부(10)는 이동 중 입사되는 빛을 전기적 신호로 변환하여 바닥면의 영상을 촬영하는 이미지센서(11), 빛을 집광하여 이미지센서(11)로 입사되도록 하는 렌즈(12)를 포함하며, 이미지센서(11)에 의해 촬영되는 바닥면에 빛을 조사하는 광원을 더 포함한다. The position recognition unit 10 includes an image sensor 11 for converting light incident during movement into an electrical signal to capture an image of the bottom surface, and a lens 12 for condensing light to be incident to the image sensor 11. The light source may further include a light source for irradiating light to the bottom surface photographed by the image sensor 11.

영상제어부(20)는 이미지센서(11)로부터 입력되는 영상신호를 소정 형식의 데이터로 변환하고, 소정시간 간격으로 입력되는 데이터를 분석하여 이동로봇(1)의 이동거리를 산출한다. 이때, 영상제어부(20)는 소정시간 간격으로 입력된 데이터를 각각 픽셀 단위로 비교하여 동일 픽셀을 분류하고, 픽셀에 대한 좌표를 산출하여 동일 픽셀간 거리를 산출하여 이동로봇(1)의 이동거리를 산출한다. 이때 영상제어부(20)는 입력된 데이터 간의 시간차를 바탕으로 이동속도 및 이동방향을 연산함으로서 이동로봇(1)의 위치를 산출하여 제어부(30)로 인가한다. The image controller 20 converts the image signal input from the image sensor 11 into data of a predetermined format and analyzes the data input at predetermined time intervals to calculate the moving distance of the mobile robot 1. At this time, the image controller 20 compares the inputted data at predetermined time intervals by pixel unit, classifies the same pixels, calculates coordinates for the pixels, calculates the distance between the same pixels, and moves the moving distance of the mobile robot 1. To calculate. At this time, the image control unit 20 calculates the position of the mobile robot 1 by calculating the moving speed and the moving direction based on the time difference between the input data and applies it to the control unit 30.

주행부(50)는 바퀴를 포함하며, 바퀴에 연결되어 바퀴를 회전시키는 휠모터를 포함한다. 주행부(50)는 제어부(30)의 제어명령에 따라 휠모터를 구동하여 바퀴가 회전되도록 함으로서 이동로봇(1)이 소정 영역을 이동하도록 한다. 청소부(70)는 공기를 빨아들이기 위한 소정의 흡입 모터 및, 먼지를 응집하는 수단이 구비되어, 먼지 및 이물질을 흡입하여 청소를 수행한다. 청소부(70)는 제어부(30)의 제어 명령에 따라 흡입모터의 출력을 조절하여 먼지 흡입력을 조절한다. The driving unit 50 includes a wheel, and includes a wheel motor connected to the wheel to rotate the wheel. The driving unit 50 causes the mobile robot 1 to move a predetermined area by driving the wheel motor according to a control command of the controller 30 to rotate the wheel. The cleaning unit 70 is provided with a predetermined suction motor for sucking air and means for agglomerating dust, and sucks dust and foreign matter to perform cleaning. The cleaning unit 70 adjusts the dust suction force by adjusting the output of the suction motor according to the control command of the controller 30.

감지부(80)는 다수의 센서를 포함하여 이동 중 장애물을 감지하여 제어부(30)로 인가한다. 데이터부(40)는 이동로봇(1)이 수행하는 기능에 대한 제어데이터를 통한 신호 송수신에 따른 데이터를 포함한다. 배터리(60)는 이동로봇(1)이 이동하고, 청소를 수행하는데 따른 동작전원을 공급하며, 배터리 잔량 부족 시에는 충전대로부터 충전전류를 공급받아 충전한다.The detection unit 80 includes a plurality of sensors to detect an obstacle during movement and apply it to the control unit 30. The data unit 40 includes data according to signal transmission and reception through control data on a function performed by the mobile robot 1. The battery 60 supplies the operating power for the mobile robot 1 to move and perform the cleaning. When the battery 60 is insufficient, the battery 60 receives the charging current from the charging station to charge the battery.

제어부(30)는 입력된 데이터에 따라 청소모드 주행모드를 설정하고, 그에 따른 제어명령을 생성하여 주행부(50) 및 청소부(70)를 제어한다. 또한, 제어부(30)는 감지부(80)에 의해 장애물이 감지되면 주행부(50)를 제어하여 이동로봇(1)이 장애물을 회피하여 이동되도록 한다.The controller 30 sets the cleaning mode driving mode according to the input data, generates a control command accordingly, and controls the driving unit 50 and the cleaning unit 70. In addition, the controller 30 controls the driving unit 50 when the obstacle is detected by the detector 80 so that the mobile robot 1 moves to avoid the obstacle.

또한, 제어부(30)는 주행부(50)의 휠모터가 회전되는 회전수 및 바퀴의 직경에 대응하여 이동로봇(1)이 이동한 거리를 산출한다. 이때, 제어부(30)는 영상제어부(20)로부터 입력되는 이동거리 및 위치정보와 주행부(50)의 휠모터 회전에 따라 산출된 이동거리 및 위치정보를 상호 비교하여 오차를 산출하고, 산출된 오차를 보상하여 현재의 위치를 산출한다. In addition, the controller 30 calculates the distance that the mobile robot 1 has moved in response to the number of rotations of the wheel motor of the driving unit 50 and the diameter of the wheel. In this case, the controller 30 compares the movement distance and position information input from the image controller 20 with the movement distance and position information calculated according to the rotation of the wheel motor of the driving unit 50 to calculate an error, and calculates the error. Compensate for the error to calculate the current position.

제어부(30)는 소정 시간 간격으로 이동거리, 이동속도를 산출하고 그에 따른 위치를 산출하는데, 영상제어부(20)로부터 입력되는 데이터와 휠모터 구동에 따른 데이터를 각각 동일 시간에 대하여 비교함으로서 상호 오차를 연산하고 보상한다. The controller 30 calculates a moving distance and a moving speed at predetermined time intervals and calculates a position according thereto. The mutual error is compared between the data input from the image controller 20 and the data according to the driving of the wheel motors for the same time. Compute and compensate.

도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇에 구비되는 이미지센서가 도시된 도이다.3 is a view showing an image sensor provided in the mobile robot according to an embodiment of the present invention.

이때, 이미지센서(11)는 도 3에 도시된 바와 같이, 이동로봇(1)의 진행방향에 대하여 소정 각을 이루도록 배치된다. 즉 이미지 센서(11)의 가로축(X') 또는 세로축(Y')이 이동로봇(1)의 진행방향(D)에 대하여 일정 각도(θ)를 갖도록 배치된다. 이때 이미지센서(11)의 진행방향(D)에 대한 각도(θ)는 1도 내지 90도 내에서 설정될 수 있으나, 바람직하게는 45도로 설정된다. 이미지센서(11)가 진행방향(D)에 대하여 45도 각도로 배치되는 경우 누적거리 산출시 발생될 수 있는 에러가 분자와 분모에 고르고 분포되어 각도 에러가 감소된다. 또한, 바닥면에 무늬가 있는 경우 바닥면의 무늬 변화 인식이 용이해 진다. 경우에 따라 30도 또는 60도로 배치 될 수 있다. At this time, the image sensor 11 is arranged to form a predetermined angle with respect to the traveling direction of the mobile robot 1, as shown in FIG. That is, the horizontal axis X 'or the vertical axis Y' of the image sensor 11 is disposed to have a predetermined angle θ with respect to the traveling direction D of the mobile robot 1. In this case, the angle θ with respect to the advancing direction D of the image sensor 11 may be set within 1 to 90 degrees, but is preferably set to 45 degrees. When the image sensor 11 is disposed at an angle of 45 degrees with respect to the advancing direction D, an error that may occur in calculating the cumulative distance is evenly distributed to the numerator and the denominator and the angle error is reduced. In addition, when there is a pattern on the bottom surface, it becomes easy to recognize the pattern change of the bottom surface. In some cases, it can be placed at 30 or 60 degrees.

영상제어부(20)는 이미지센서(11)로부터 입력되는 데이터를 분석하여 좌표화 하고, 이전 데이터 및 다음 데이터와 픽셀단위로 비교함으로서 이동로봇의 이동거리, 이동방향, 및 이동속도를 산출한다. 이때, 이미지센서(11)가 이동로봇(1)의 진행방향에 대하여 일정 각도로 배치되므로, 좌표 차에 따라 연산된 이동방향과 이미지 센서(11)의 각도를 비교하여 이동로봇(1) 좌, 우 미끄러짐 여부를 판단할 수 있다. The image controller 20 calculates the moving distance, the moving direction, and the moving speed of the mobile robot by analyzing the data inputted from the image sensor 11, making coordinates, and comparing the previous data with the next data in pixel units. At this time, since the image sensor 11 is disposed at a predetermined angle with respect to the traveling direction of the mobile robot 1, the left and right sides of the mobile robot 1 are compared by comparing the moving direction calculated according to the coordinate difference with the angle of the image sensor 11. It is possible to determine whether it slips.

이때, 영상제어부(20)는 소정 픽셀의 좌표를 이용하여 거리를 연산하는 경우 수학식은 다음과 같다. In this case, when the image controller 20 calculates the distance using the coordinates of a predetermined pixel, the equation is as follows.

Figure 112007025882859-pat00001
Figure 112007025882859-pat00001

영상제어부(20)는 이미지센서의 x축과 y축의 픽셀 데이터에 따라 이동거리를 수학식1에 따라 연산한다. 단

Figure 112007025882859-pat00002
이며,
Figure 112007025882859-pat00003
는 물리적 성질이 방향에 따라 다른 비 등방성의 특징을 갖는다. . The image controller 20 calculates a moving distance according to Equation 1 according to the pixel data of the x and y axes of the image sensor. only
Figure 112007025882859-pat00002
Is,
Figure 112007025882859-pat00003
It is characterized by anisotropy in which the physical properties differ depending on the direction. .

영상제어부(20)는 소정 시간 간격으로 입력되는 데이터를 픽셀단위로 분석하여 상기 수학식1과 같이 이동속도에 따라 이동거리를 연산하여 제어부(30)로 인가한다. The image controller 20 analyzes data input at predetermined time intervals in pixel units, calculates a movement distance according to the movement speed, and applies it to the controller 30 as shown in Equation 1 above.

제어부(30)는 영상제어부(20)로부터 입력된 이동거리가 바퀴 회전, 즉 휠모터 구동에 따른 이동거리와 상이한 경우, 거리에 대한 오차를 산출하고, 영상제어부(20)에 의해 산출된 이동방향을 고려하여 위치를 보상함으로서 이동로봇의 위치를 산출한다.The controller 30 calculates an error with respect to the distance when the movement distance input from the image controller 20 is different from the movement distance due to wheel rotation, that is, driving the wheel motor, and the movement direction calculated by the image controller 20. The position of the mobile robot is calculated by compensating for the position.

이때, 제어부(30)는 제1시간으로부터 제2시간 동안 바퀴가 회전된 정도에 따라 이동거리를 산출하고, 동일시간에 대하여, 영상제어부(20)로부터 입력되는 상기 이미지센서(11)에 의한 이동거리 및 이동속도를 비교하여 오차를 보상한다.At this time, the controller 30 calculates the movement distance according to the degree of rotation of the wheel for the second time from the first time, and the movement by the image sensor 11 input from the image control unit 20 for the same time. Compensate for errors by comparing distance and moving speed.

이때, 제1 시간에서의 이동로봇의 위치를

Figure 112007025882859-pat00004
, 미끄러짐값(slip factor)을
Figure 112007025882859-pat00005
라 하며, 제2 시간에서의 이동로봇의 위치를
Figure 112007025882859-pat00006
, 제2시간에서의 미끄러짐값을
Figure 112007025882859-pat00007
라 할 때 이동로봇의 위치는 다음과 같이 연산된다. At this time, the position of the mobile robot at the first time
Figure 112007025882859-pat00004
, Slip factor
Figure 112007025882859-pat00005
The position of the mobile robot at the second time
Figure 112007025882859-pat00006
, The slip value at the second time
Figure 112007025882859-pat00007
The position of the mobile robot is calculated as follows.

영상제어부(20)는 이미지센서(11)로부터 입력되는 데이터를 분석하여 좌표값에 따라 제2시간에서의 이동로봇의 이동속도(

Figure 112007025882859-pat00008
)를 연산하고, 제어부(30)는 제2시간에서의 휠모터 구동에 따른 이동로봇의 이동속도(
Figure 112007025882859-pat00009
)를 연산한다. 이때 이동속도를 거리 및 방향에 대한 값을 포함하는 벡터값이다.The image controller 20 analyzes the data input from the image sensor 11 to determine the moving speed of the mobile robot at the second time according to the coordinate value.
Figure 112007025882859-pat00008
), And the controller 30 controls the moving speed of the mobile robot according to the driving of the wheel motor at the second time.
Figure 112007025882859-pat00009
) Is calculated. At this time, the moving speed is a vector value including values for distance and direction.

제어부(30)는 각각 산출된 이동속도에 따라 이동거리를 산출하여 다음식과 같이 비교한다. The control unit 30 calculates the moving distances according to the calculated moving speeds and compares them according to the following equations.

Figure 112007025882859-pat00010
Figure 112007025882859-pat00010

즉 제어부(30)는 이동속도를 이동시간으로 나누어 이동거리의 절대값을 비교하여 이동거리가 동일한지 판단한다. 수학식2를 만족하는 경우, 제어부(30)는 다음 수학식 3에 따라 진행방향의 동일성을 판단한다. That is, the controller 30 determines whether the moving distance is the same by comparing the absolute value of the moving distance by dividing the moving speed by the moving time. If Equation 2 is satisfied, the controller 30 determines the sameness of the moving direction according to Equation 3 below.

Figure 112007025882859-pat00011
Figure 112007025882859-pat00011

즉 이미지센서(11)에 의한 이동속도와 휠모터 구동에 따른 이동속도에 대한 진행방향을 연산하여 동일여부를 판단하며, 수학식3을 만족하는 경우, 제어부(30) 는 다음과 같이 제2시간에서의 이동로봇의 위치를 산출한다. In other words, it is determined whether the moving speed by the image sensor 11 and the moving direction according to the driving speed of the wheel motor is the same, and if the equation 3 is satisfied, the controller 30 performs the second time as follows. Calculate the position of the mobile robot at.

Figure 112007025882859-pat00012
Figure 112007025882859-pat00012

즉 제어부(30)는 제1시간에서의 이동로봇의 위치에, 제2시간에서 영상제어부(20)에 의해 입력되는 이동속도에 대한 데이터를 가산하여 제2 시간에서의 이동로봇의 위치를 산출한다. 여기서 영상제어부(20)로부터 입력되는 이동속도값은 거리 및 방향에 대한 데이터를 포함하는 값이다. 이때 제2 시간에서의 미끄러짐(slip factor) 값은 이미지센서(11)에 의한 이동속도를 휠모터 구동에 따른 이동속도로 나운 몫이다. That is, the controller 30 calculates the position of the mobile robot at the second time by adding data on the movement speed input by the image controller 20 at the second time to the position of the mobile robot at the first time. . Here, the moving speed value input from the image controller 20 is a value including data on distance and direction. In this case, the slip factor value at the second time is the quotient of the moving speed by the image sensor 11 divided by the moving speed according to the driving of the wheel motor.

한편, 이동거리가 상이한 경우, 및 진행방향이 상이한 경우 중 적어도 어느 하나의 경우 제어부(30)는 다음과 같이 오차를 보상하여 이동로봇의 위치를 산출한다. On the other hand, at least one of the case in which the moving distance is different, and the case in which the traveling direction is different, the controller 30 calculates the position of the mobile robot by compensating for the error as follows.

Figure 112007025882859-pat00013
Figure 112007025882859-pat00013

제어부(30)는 휠모터 구동에 따른 이동속도와 미끄러짐값(Slip factor)을 곱하고 제1시간에서의 위치에 가산함으로서 제2시간에서의 위치를 산출하고 이때 제2시간에서의 미끄러짐 값은 제1시간에서의 미끄러짐값(Slip factor)이 된다.The controller 30 calculates the position at the second time by multiplying the movement speed and the slip factor according to the wheel motor driving and adding the position to the position at the first time, wherein the slip value at the second time is determined by the first time. It is a slip factor in time.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 동작을 살펴보면 다음과 같 다. 도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇의 동작방법이 도시된 순서도이다. Looking at the operation according to an embodiment of the present invention configured as described above are as follows. 4 is a flowchart illustrating a method of operating a mobile robot according to an embodiment of the present invention.

구비되는 버튼이 조작됨으로서 입력되는 데이터에 대응하여 이동로봇의 청소영역 및 청소모드가 설정되면, 이동로봇은 지정된 청소영역을 이동하면서 먼지 및 이물질을 흡입한다. When the cleaning area and the cleaning mode of the mobile robot are set in response to the input data by operating the provided button, the mobile robot moves in the designated cleaning area and sucks in dust and foreign matter.

이동로봇(1)은 이동중에 바닥면을 촬영하여 바닥면의 변화 및 휠모터 회전에 따른 바퀴의 이동거리를 각각 산출하여 이동거리 및 위치를 산출하고, 산출된 데이터를 저장한다(S100). The mobile robot 1 calculates a moving distance and a location by photographing the bottom surface while calculating the moving distance of the wheel according to the change of the bottom surface and the rotation of the wheel motor, and stores the calculated data (S100).

이동로봇(1) 이동 시(S110), 영상제어부(20)는 이미지센서(11)를 통해 바닥면이 촬영되어 입력되면, 일정 시간 간격으로 입력되는 바닥면의 데이터를 비교하여 이동거리 및 이동방향을 산출한다(S120). When the mobile robot 1 moves (S110), when the bottom surface is photographed and input through the image sensor 11, the moving distance and the moving direction are compared by comparing data of the bottom surface input at predetermined time intervals. To calculate (S120).

예를 들어 이동전은 제1 시간이라 하고, 이동 후를 제 2시간이라고 하면, 제1 시간에서 입력된 데이터와 이동 후 제2 시간에서 입력된 데이터를 픽셀단위로 비교하여 동일한 이미지의 픽셀간의 좌표차를 통해 이동거리를 연산한다. 또한, 좌표 차에 따른 이동방향을 연산한다. 여기서 제 1시간과 제2 시간은 이동로봇(1)이 이동 중 정지된 시점이 아니라, 이동로봇(1)이 연속적으로 이동하는 중 어느 임의의 연속된 두 시점이다. For example, if the first time before the movement and the second time after the movement, the data input at the first time and the data input at the second time after the movement are compared in pixel units and coordinates between pixels of the same image are obtained. Calculate the distance traveled by the car. In addition, the movement direction according to the coordinate difference is calculated. Here, the first time and the second time are not the time when the mobile robot 1 is stopped while moving, but are any two consecutive time points of the mobile robot 1 moving continuously.

한편, 제어부(30)는 제1 시간으로부터 제2 시간까지 횔모터가 회전되는 횟수와, 바퀴의 직경에 대한 데이터를 바탕으로 이동로봇(1)의 이동거리를 산출한다(S130). On the other hand, the controller 30 calculates the moving distance of the mobile robot 1 based on the number of times the motor is rotated from the first time to the second time and the data on the diameter of the wheel (S130).

제어부(30)는 영상제어부(20)로부터 입력된 이미지센서(11)의 영상에 따른 이동거리와 휠모터 회전에 따른 이동거리를 비교하여 각각 산출된 이동거리가 동일한지 판단한다(S140). 이미지센서(11)의 영상에 따른 이동거리와, 휠모터 회전에 따른 이동거리가 동일한 경우에는, 진행방향이 동일한지 판단한다(S150).The controller 30 compares the movement distance according to the image of the image sensor 11 input from the image controller 20 and the movement distance according to the rotation of the wheel motor, and determines whether the calculated movement distances are the same (S140). If the moving distance according to the image of the image sensor 11 and the moving distance according to the rotation of the wheel motor are the same, it is determined whether the traveling direction is the same (S150).

이동거리 및 진행방향이 동일한 경우, 이를 바탕으로 이동로봇(1)의 현재 위치를 산출하고, 그에 따른 데이터를 저장한다(S160). If the moving distance and the traveling direction are the same, the current position of the mobile robot 1 is calculated on the basis of this, and the data according to it is stored (S160).

한편, 각각 산출된 이동거리가 상이하거나 또는 이동거리는 동일하나 진행방향이 상이한 경우, 이미지센서(11)의 영상에 따라 산출되는 위치와, 휠모터 회전에 따른 위치를 비교하여 이동거리 또는 진행방향에 대한 오차를 연산한다(S170). 이때, 이미지센서(11)의 영상에 따른 이동거리 산출시 이동로봇의 진행방향과 실제 이동된 진행방향이 상이한 경우 이동로봇이 미끄러진 것으로 판단하고, 진행방향에 대한 오차를 연산한다. On the other hand, when the calculated movement distances are different or the movement distances are the same, but the moving direction is different, the position calculated according to the image of the image sensor 11 and the position according to the rotation of the wheel motor are compared to the moving distance or the moving direction. Compute the error (S170). At this time, when calculating the moving distance according to the image of the image sensor 11, if the moving direction of the moving robot and the actual moving direction is different, it is determined that the mobile robot has slipped, and calculates an error with respect to the moving direction.

이동거리 및 진행방향에 대한 비교결과에 따라 오차를 연산하고 이동로봇의 미끄러짐 정도를 산출한다. 산출된 미끄러짐 정도에 따라 이동로봇의 위치를 보상하고 그에 따른 데이터를 저장한다(S180).The error is calculated according to the comparison result of the moving distance and the moving direction, and the sliding degree of the mobile robot is calculated. Compensating for the position of the mobile robot according to the calculated slip degree and stores the data according to (S180).

이동로봇(1)이 지속적으로 이동되는 경우(S190), 전술한 바와 같이 이미지센서(11)의 영상을 통한 이동거리 산출 및 휠모터 회전에 따른 이동거리를 지속적으로 산출하고 비교하여 이동로봇(1)의 위치를 판단하고, 발생되는 오차를 보상한다.When the moving robot 1 is continuously moved (S190), as described above, the moving distance is calculated through the image of the image sensor 11 and the moving distance according to the rotation of the wheel motor is continuously calculated and compared. ) To determine the position and compensate for any errors that occur.

이상과 같이 본 발명에 의한 이동로봇 및 그 동작방법을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다. Although the mobile robot and its operation method according to the present invention have been described with reference to the illustrated drawings as described above, the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed herein, and may be applied within the scope of the technical idea. Can be.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 이동로봇 및 그 동작방법은 바닥면의 영상 및 휠모터 회전에 따른 이동거리를 각각 산출하여 오차를 보상하며, 이미지센서가 진행방향에 대하여 일정각도로 배치됨으로서, 이동방향에 대한 각도 에러가 감소되고 바닥면의 무늬 변화에 대한 인식율이 증가되며, 위치산출이 용이하고 미끄러짐에 대한 오차를 보상하여 위치판단에 대한 정확도가 향상되는 효과가 있다. The mobile robot and its operation method according to the present invention configured as described above compensate for the error by calculating the moving distance according to the image of the bottom surface and the rotation of the wheel motor, and the image sensor is disposed at a predetermined angle with respect to the traveling direction, The angle error in the moving direction is reduced, the recognition rate for the pattern change of the bottom surface is increased, the position calculation is easy, and the accuracy of the position determination is improved by compensating the error for the slip.

Claims (13)

진행방향에 대하여 기준축이 소정각도를 이루도록 설치된 이미지센서를 포함하여, 바닥면을 촬영하는 위치인식부;A position recognition unit for photographing the bottom surface, including an image sensor installed to form a predetermined angle with respect to the traveling direction; 적어도 하나의 휠모터를 포함하여, 이동로봇이 이동되도록 하는 주행부;A driving unit including at least one wheel motor to move the mobile robot; 상기 위치인식부로부터 입력되는 영상데이터를 분석하여 이동거리 및 이동속도를 산출하는 영상제어부; 및An image controller which analyzes the image data input from the position recognition unit and calculates a moving distance and a moving speed; And 상기 주행부의 동작에 의한 이동거리 및 이동속도를 산출하고 상기 영상제어부로부터 입력되는 이동거리 간의 오차에 대응하여 상기 이동로봇의 현재 위치를 보상하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.And a control unit for calculating a moving distance and a moving speed by the operation of the driving unit and compensating for the current position of the moving robot in response to an error between the moving distances input from the image control unit. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 영상제어부는 상기 이미지센서로부터 소정시간 간격으로 입력되는 데이터를 픽셀단위로 비교하여 동일 픽셀에 대한 좌표값의 차이와 이동시간에 따라 이동속도 및 이동거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 이동로봇. The image controller compares the data input from the image sensor at predetermined time intervals in units of pixels and calculates a moving speed and a moving distance according to a difference in coordinate values and a moving time for the same pixel. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제어부는 상기 주행부의 상기 휠모터의 회전속도 및 회전수에 따른 이동속도 및 이동거리를 산출하며, The control unit calculates a moving speed and a moving distance according to the rotational speed and the rotational speed of the wheel motor of the driving unit, 상기 영상제어부로부터 입력되는 이동거리 및 이동속도와 상기 휠모터 구동에 따른 이동거리 및 이동속도를 비교하여 진행방향의 동일성을 판단하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.And a moving distance and a moving speed inputted from the image controller and comparing the moving distance and the moving speed according to the driving of the wheel motor to determine the sameness of the moving direction. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 제어부는 상기 휠모터의 구동에 따른 이동속도에 미끄러짐값(Slip factor)을 곱하여 오차를 보상하고, 이전 위치값을 가산하여 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.The control unit compensates for an error by multiplying a slip speed by a moving speed according to the driving of the wheel motor, and calculates a position by adding a previous position value. 기준축이 진행방향에 대하여 소정각도를 이루도록 설치된 이미지센서를 포함하여, 영상을 촬영하는 위치인식부;A position recognition unit for capturing an image, including an image sensor installed such that a reference axis forms a predetermined angle with respect to a traveling direction; 연결된 바퀴를 회전시키는 적어도 하나의 휠모터를 포함하여, 지정된 영역을 이동하는 주행부;A driving unit for moving a designated area, including at least one wheel motor for rotating the connected wheels; 상기 위치인식부로부터 입력되는 영상데이터를 분석하여 영상에 따른 이동거리 및 이동속도를 산출하는 영상제어부; 및An image controller which analyzes the image data input from the position recognition unit and calculates a moving distance and a moving speed according to the image; And 상기 휠모터의 회전에 대응하여 이동거리 및 이동속도를 산출하고, 상기 영상제어부로부터 입력되는, 상기 영상에 따른 이동거리 및 이동속도와의 오차에 대응하여 위치를 판단하고 보상하는 제어부를 포함하는 이동로봇. A movement control unit configured to calculate a movement distance and a movement speed in response to the rotation of the wheel motor, and determine and compensate a position in response to an error between the movement distance and the movement speed according to the image input from the image control unit. robot. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, The method according to claim 1 or 5, 상기 위치인식부는 상기 이미지 센서의 기준축이 진행방향에 대하여 1도 내지 90도의 각도로 설치되는 것을 특징으로 하는 이동로봇.The position recognition unit is a mobile robot, characterized in that the reference axis of the image sensor is installed at an angle of 1 to 90 degrees with respect to the traveling direction. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 위치인식부는 상기 이미지 센서의 기준축이 진행방향에 대하여, 30도, 45도 및 60도 중 어느 하나의 각도로 설치되는 것을 특징으로 하는 이동로봇.The position recognition unit is a mobile robot, characterized in that the reference axis of the image sensor is installed at any one of 30 degrees, 45 degrees and 60 degrees with respect to the traveling direction. 진행방향에 대하여 기준축이 소정각도를 갖도록 설치된, 이미지 센서에 의해, 주행중 바닥면이 촬영되는 단계;Photographing the bottom surface of the vehicle by the image sensor, wherein the reference axis has a predetermined angle with respect to the traveling direction; 상기 촬영된 바닥면에 대한 데이터 중, 제1 시간의 데이터와 제 2시간의 데이터를 비교하여 이동거리 및 이동속도를 산출하는 단계;Calculating a moving distance and a moving speed by comparing data of a first time and data of a second time among data on the photographed floor; 제1 시간부터 제 2 시간까지의 휠모터의 구동에 따른 이동거리 및 이동속도를 산출하는 단계;Calculating a moving distance and a moving speed according to the driving of the wheel motor from the first time to the second time; 상기 이미지센서의 데이터로부터 산출되는 이동거리와, 상기 휠모터 구동에 따른 이동거리가 상이한 경우, 미끄러짐에 의한 오차를 연산하는 단계; 및Calculating an error due to slipping when the moving distance calculated from the data of the image sensor is different from the moving distance according to the driving of the wheel motor; And 상기 연산된 오차를 보상하여 제2시간에서의 위치를 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 동작방법.Compensating the calculated error to calculate a position at a second time; operation method of a mobile robot comprising a. 제 8 항에 있어서, The method of claim 8, 상기 이미지센서의 데이터로부터 산출되는 이동거리와, 상기 휠모터 구동에 따른 이동거리가 동일한 경우, When the moving distance calculated from the data of the image sensor and the moving distance according to the driving of the wheel motor, 제 1시간에서의 위치에 상기 산출된 이동거리를 가산하여, 제2시간에서 의 위치를 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 동작방법.And calculating the position at the second time by adding the calculated movement distance to the position at the first time. 제 8 항에 있어서, The method of claim 8, 상기 이미지센서의 데이터로부터 산출되는 이동거리와, 상기 휠모터 구동에 따른 이동거리가 동일한 경우, 상기 이미지센서의 데이터로부터 산출되는 이동속도와 상기 휠모터 구동에 따른 이동속도로부터 진행방향을 산출하여 비교하고, When the moving distance calculated from the data of the image sensor is equal to the moving distance according to the driving of the wheel motor, the moving direction calculated from the moving speed calculated from the data of the image sensor and the moving speed according to the driving of the wheel motor is calculated and compared. and, 진행방향이 상이한 경우 미끄러짐에 의한 오차를 연산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 동작방법.Comprising a step of calculating the error due to the slip if the traveling direction is different. 제 10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 이동거리 및 진행방향이 동일한 경우, If the moving distance and the traveling direction is the same, 제 1시간에서의 위치에 상기 이미지센서의 데이터로부터 산출된 이동속도에 대한 데이터를 가산하여, 제2시간에서의 위치를 산출하고, The position at the second time is calculated by adding data on the movement speed calculated from the data of the image sensor to the position at the first time. 제2 시간에서의 상기 이동로봇의 미끄러짐값(Slip factor)은 상기 이미지센서의 데이터로부터 산출되는 이동속도를 상기 휠모터 구동에 따른 이동속도로 나눈 몫으로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 동작방법.The slip factor of the mobile robot at a second time may further include setting a moving speed calculated from data of the image sensor by a quotient divided by the moving speed according to the driving of the wheel motor. Mobile robot operation method. 제 8 항에 있어서, The method of claim 8, 상기 제1시간에서의 상기 이동로봇의 미끄럼짐값에 상기 휠모터 구동에 따른 이동속도를 곱하여 상기 이동로봇의 미끄러짐으로 인하여 발생된 오차를 보상하는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 동작방법. The operation method of the mobile robot, characterized in that for compensating for the error caused by the sliding of the mobile robot by multiplying the sliding value of the mobile robot in the first time by the moving speed according to the wheel motor drive. 제 12 항에 있어서, The method of claim 12, 제1시간에서의 위치에 상기 보상된 오차를 가산하여 상기 이동로봇의 제2 시간에서의 위치를 판단하고, 제2시간에서의 상기 이동로봇의 미끄러짐값(Slip factor)은 제1 시간에서의 미끄러짐값(Slip factor)로 설정되는 것을 특징으로 하는 이동로봇의 동작방법.The compensated error is added to the position at the first time to determine the position at the second time of the mobile robot, and the slip factor of the mobile robot at the second time is slipped at the first time. A method of operating a mobile robot, characterized in that the value is set to (Slip factor).
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