KR101052526B1 - Initial position measuring device and method of autonomous mobile device - Google Patents

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Abstract

자율이동장치의 초기위치 계측장치 및 방법이 개시된다. 이동플랫폼과 복수의 와이어를 포함하고, 구조체에 의해 한정되는 작업공간 내에서 이동플랫폼을 이동시키는 자율이동장치의 초기위치 계측장치로서, 이동플랫폼 상에 분산 배치된 적어도 6개의 거리측정수단과, 적어도 6개의 거리측정수단에 의해 파악되는 데이터 및 3각 측량법에 의해 구조체 상의 적어도 3개의 고정점의 위치를 파악하고, 구조체 상의 좌표계와 이동플랫폼 상의 좌표계 사이의 변환행렬을 이용하여 이동플랫폼의 초기위치와 자세를 산출하는 데이터 처리부를 포함하는 자율이동장치의 초기위치 계측장치 및 방법을 제공함으로써, 블록 내부의 작업공간에 별도의 계측장비를 설치 하지 않고도 자율이동장치의 정확한 위치제어를 위한 초기위치의 계측이 가능해진다.Disclosed are an initial position measuring apparatus and method of an autonomous platform. An initial position measuring device of an autonomous mobile device for moving a mobile platform within a workspace defined by a structure, comprising a mobile platform and a plurality of wires, comprising: at least six distance measuring means distributed at least on the mobile platform; The position of at least three fixed points on the structure is determined by the data and triangulation methods identified by the six distance measuring means, and the initial position of the moving platform is determined by using a transformation matrix between the coordinate system on the structure and the coordinate system on the moving platform. By providing an initial position measuring device and method for an autonomous mobile device including a data processing unit for calculating a posture, measurement of the initial position for accurate position control of the autonomous mobile device without installing a separate measuring device in the work space inside the block. This becomes possible.

자율이동장치, 이동플랫폼, 초기위치 Autonomous platform, mobile platform, initial position

Description

자율이동장치의 초기위치 계측장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR MEARSURING INITIAL POSITION OF TENDON CONTROLLED MOBILE PLATFORM }Initial position measuring device and method of autonomous mobile device {DEVICE AND METHOD FOR MEARSURING INITIAL POSITION OF TENDON CONTROLLED MOBILE PLATFORM}

본 발명은 자율이동장치의 초기위치 계측장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an initial position measuring apparatus and method of an autonomous platform.

일반적으로 대형 선박의 선체는, 선체의 일부분을 구성하는 블록(block) 단위로 제작된 후, 블록을 서로 조립하는 방식으로 제작되고 있다. 즉, 원자재 표면의 녹이나 이물질을 블라스팅(blasting) 등의 방법으로 제거한 후 부식 방지를 위한 도장을 한 다음, 원자재를 용접 등의 방법을 이용하여 블록으로 제조하고, 이 블록들을 서로 조립하여 선체를 완성한다.In general, the hull of a large ship is manufactured in a unit of blocks constituting a part of the hull, and then the blocks are assembled to each other. That is, rust or foreign matter on the surface of the raw material is removed by blasting, etc., and then coated to prevent corrosion, and then the raw material is manufactured into blocks by welding or the like. Complete

이러한 블록의 내부에는 용접, 블라스팅, 도장작업 등이 행해지며, 외부에는 다양한 구조물을 설치하는 작업 등이 행해진다. 따라서, 용접작업, 블라스팅에 사용된 그리트(grit)의 수거, 도장 후 도막의 건조작업, 검사작업, 도막측정작업 등 다양한 작업들 또한 블록 내외에서 행해지게 된다. 이러한 블록에 대한 작업효율을 향상시키기 위해 용접, 도장 및 검사 등을 수행하는 각종 자동화 장비가 꾸준히 개발되어 오고 있다.Inside the block, welding, blasting, painting, and the like are performed, and outside the work of installing various structures and the like. Therefore, various operations such as welding work, collection of grit used for blasting, drying work of coating film after painting, inspection work, and coating film measurement work are also performed inside and outside the block. In order to improve the work efficiency for these blocks, various automated equipments for performing welding, painting, and inspection have been steadily developed.

한편, 블록의 내부는 격벽이나 셸 플레이트(shell plate) 등의 구조체에 의 해 둘러싸여 있고, 선체의 구조적인 강성을 보강하기 위하여 다수의 론지(longi)나 스티프너(stiffener) 등과 같은 보강재가 설치된다. 이러한 보강재는 블록의 내면을 향해 돌출되게 설치된다. 따라서, 보강재는 상술한 바와 같은 블록 내부에서의 각종 작업에 방해요소로 작용하게 된다.Meanwhile, the inside of the block is surrounded by a structure such as a partition wall or a shell plate, and a plurality of reinforcements such as longi or stiffener are installed to reinforce the structural rigidity of the hull. This reinforcement is installed to protrude toward the inner surface of the block. Thus, the reinforcement acts as an obstacle to various operations inside the block as described above.

또한, 블록은 선박의 부분품이기는 하나, 다양한 형상 및 규모로 제작되므로 작업자가 블록의 외부의 각 부분에 접근하여 작업하기가 용이하지 않다. In addition, although the block is a part of the ship, it is manufactured in various shapes and scales, so that it is not easy for a worker to access and work with each part of the outside of the block.

이러한 각종 방해요소에 구애 받지 않고 작업장치를 블록 내외의 작업공간에서 용이하게 이동시킬 수 있는 장치로, 자율이동장치가 개발되었다. 자율이동장치는, 복수의 와이어 각각의 일단부를 이동플랫폼에 분산 배치하고, 작업공간을 한정하는 구조체에 복수의 와이어의 각각의 타단부를 분산 결합시킨 다음, 복수의 윈치를 이용하여 복수의 와이어 각각의 길이를 조절함으로써 이동플랫폼을 작업공간 내의 원하는 위치로 이동시킬 수 있는 장치를 말한다. 그러므로, 자율이동장치의 이동플랫폼에 작업장치를 탑재하면 블록에 대하여 다양한 작업을 원활히 수행할 수 있다. An autonomous mobile device has been developed as a device capable of easily moving a work device in a work space inside and outside a block regardless of various obstacles. The autonomous platform disperses one end of each of the plurality of wires on the moving platform, disperses and combines the other ends of the plurality of wires with a structure defining a work space, and then uses the plurality of winches to respectively connect the plurality of wires. By adjusting the length of the device refers to a device that can move the moving platform to the desired position in the workspace. Therefore, when the work device is mounted on the mobile platform of the autonomous mobile device, various tasks can be smoothly performed on the block.

여기서, 작업공간을 한정하는 구조체는, 작업공간이 블록 내에 형성되는 경우에는 작업공간의 가장자리에 위치하는 블록 내의 보강재 등이 될 수 있고, 작업공간이 블록 외부에 형성되는 경우에는 자율이동장치를 지지할 목적으로 설치한 지지대 등이 될 수 있다.Here, the structure defining the workspace may be a reinforcement in the block located at the edge of the workspace when the workspace is formed in the block, and supports the autonomous platform when the workspace is formed outside the block. It may be a support installed for the purpose.

자율이동장치는 한 작업공간 내의 작업이 끝난 후 다른 작업공간으로 옮겨서 설치되는데, 각 작업공간 마다 규모가 상이하고 구조체의 위치 또한 변경되므로, 복수의 와이어 각각의 타단부가 이전의 작업공간과 다른 위치에 설치될 수 있다.The autonomous platform is moved and installed in another workspace after the work in one workspace is finished. Since the size of each workspace is different and the position of the structure is changed, the other end of each of the plurality of wires is different from the previous workspace. Can be installed on

복수의 와이어 각각의 타단부의 설치 위치가 변경되면 자율이동장치의 작동 특성이 달라지므로, 이동플랫폼의 위치 제어를 위해서는 이동플랫폼의 초기위치 및 자세와 복수의 와이어 각각의 타단부의 설치 위치를 계측하는 과정이 반드시 필요하다.When the installation position of the other end of each of the plurality of wires is changed, the operation characteristics of the autonomous platform change. Therefore, the initial position and posture of the mobile platform and the installation position of the other end of each of the plurality of wires are measured for the position control of the mobile platform. The process is essential.

그런데, 블록에 대한 작업이 행해지는 작업공간의 특성상 3차원 계측기 등의 계측장비를 설치하기 어려운 경우가 있으므로, 직접적인 위치를 측정하는 계측장비를 사용하지 않고도 자율이동장치의 초기위치를 계측할 수 있는 장치 및 방법이 필요한 실정이다.However, because of the nature of the work space where the work on the block is performed, it may be difficult to install measuring equipment such as a three-dimensional measuring instrument, so that the initial position of the autonomous platform can be measured without using the measuring equipment for measuring the direct position. An apparatus and method are needed.

본 발명은 상기와 같은 필요에 의해 안출된 것으로, 별도의 계측장비를 사용하지 않고 자율이동장치의 초기위치를 계측할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.The present invention has been made in accordance with the above needs, and to provide an apparatus and method capable of measuring the initial position of the autonomous mobile device without using a separate measuring equipment.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 이동플랫폼과 복수의 와이어를 포함하고, 구조체에 의해 한정되는 작업공간 내에서 이동플랫폼을 이동시키는 자율이동장치의 초기위치 계측장치로서, 이동플랫폼 상에 분산 배치된 적어도 6개의 거리측정수단과, 적어도 6개의 거리측정수단에 의해 파악되는 데이터 및 3각 측량법에 의해 구조체 상의 적어도 3개의 고정점의 위치를 파 악하고, 구조체 상의 좌표계와 이동플랫폼 상의 좌표계 사이의 변환행렬을 이용하여 이동플랫폼의 초기위치와 자세를 산출하는 데이터 처리부를 포함하는 자율이동장치의 초기위치 계측장치가 제공된다.In order to achieve the above object, according to an aspect of the present invention, comprising a mobile platform and a plurality of wires, as an initial position measuring device of the autonomous mobile device for moving the mobile platform within the workspace defined by the structure At least six distance measuring means distributed on the moving platform, data obtained by the at least six distance measuring means, and the position of at least three fixed points on the structure by triangulation, And an initial position measuring device of an autonomous mobile device including a data processing unit for calculating an initial position and a posture of a moving platform using a transformation matrix between a coordinate system on a moving platform.

거리측정수단으로는 스트링 포텐쇼미터가 사용될 수 있다.A string potentiometer may be used as the distance measuring means.

거리측정수단은 6개이고, 고정점은 3개일 수 있다. 이때, 6개의 거리측정수단 중 3개는 3개의 고정점 중 어느 하나의 거리를 측정하고, 나머지 3개의 거리측정수단 중 2개는 다른 하나의 고정점의 거리를 측정하며, 나머지 1개의 거리측정수단은 또 다른 하나의 고정점의 거리를 측정할 수 있다.There may be six distance measuring means and three fixed points. In this case, three of the six distance measuring means measures the distance of any one of the three fixed points, two of the remaining three distance measuring means measures the distance of the other fixed point, the other one distance measurement The means can measure the distance of another fixed point.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 이동플랫폼과 복수의 와이어를 포함하고, 구조체에 의해 한정되는 작업공간 내에서 이동플랫폼을 이동시키는 자율이동장치의 초기위치 계측방법으로서, 이동플랫폼에 분산 배치된 적어도 6개의 거리측정수단으로, 구조체 상의 적어도 3개의 고정점과의 거리 데이터를 계측하는 단계와, 데이터 및 3각 측량법에 의하여 구조체 상의 좌표계 및 이동플랫폼 상의 좌표계 사이의 상관관계를 파악하여 이동플랫폼의 자세 및 위치를 파악하는 단계와, 복수의 와이어 각각의 일단부가 이동플랫폼에 연결된 위치를 파악하는 단계와, 이동플랫폼의 위치 및 자세를 적어도 3회 변경시키며 복수의 와이어 각각의 일단부의 위치 및 길이를 계측하는 단계와, 계측된 복수의 일단부의 위치 및 길이를 이용하여 복수의 와이어 각각의 타단부의 위치를 산출하는 단계를 포함하는 자율이동장치의 초기위치 계측방법이 제공된다.In order to achieve the above object, according to another aspect of the present invention, as a method for measuring the initial position of the autonomous mobile device including a moving platform and a plurality of wires, and moving the moving platform within a workspace defined by the structure Measuring distance data with at least three fixed points on the structure, the at least six distance measuring means being distributed on the moving platform, and the correlation between the coordinate system on the structure and the coordinate system on the moving platform by data and triangulation Determining the position and position of the moving platform by identifying the relationship; identifying the position where one end of each of the plurality of wires is connected to the moving platform; and changing the position and the position of the moving platform at least three times, respectively. Measuring the position and the length of one end of the Provided is an initial position measuring method of an autonomous platform including the step of calculating the position of the other end of each of the plurality of wires.

본 발명의 실시예에 따르면, 블록 내부의 작업공간에 별도의 계측장비를 설치하지 않고도 자율이동장치의 정확한 위치제어를 위한 초기위치의 계측이 가능해진다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to measure the initial position for accurate position control of the autonomous mobile device without installing a separate measurement equipment in the working space inside the block.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에는 자율이동장치의 일 예가 도시되어 있다.1 shows an example of an autonomous mobile device.

도 1을 참조하면, 자율이동장치(100)에는 이동플랫폼(110) 및 복수의 와이어(130)가 포함된다. 와이어(130)의 수는 경우에 따라 가감될 수 있는데, 본 명세서에서는 자율이동장치(100)에 8개의 와이어를 사용하는 것을 예로 들기로 한다.Referring to FIG. 1, the autonomous mobile device 100 includes a moving platform 110 and a plurality of wires 130. The number of wires 130 may be added or subtracted in some cases. Here, the use of eight wires in the autonomous platform 100 will be exemplified.

자율이동장치(100)는 구조체(1)에 의해 한정되는 작업공간(3) 내에 설치된다. 즉, 8개의 와이어(130) 각각의 타단부는 구조체(1)에 분산 결합되는데, A, B, C, D, E, F, G, H는 8개의 와이어(130) 각각의 타단부가 구조체(1)에 결합된 위치이다. 그리고, P, Q, R, S, T, U, V, W는 8개의 와이어(130) 각각의 일단부가 이동플랫폼(110)에 연결된 위치이다.The autonomous platform 100 is installed in the work space 3 defined by the structure 1. That is, the other end of each of the eight wires 130 is distributedly coupled to the structure 1, and A, B, C, D, E, F, G, and H are the other ends of each of the eight wires 130. It is the position bonded to (1). P, Q, R, S, T, U, V, and W are positions at which one end of each of the eight wires 130 is connected to the moving platform 110.

작업공간(3) 내에서 이동플랫폼(110)을 이동시키기 위해서, 자율이동장치(100)에는 8개의 와이어(130) 각각의 길이(11, l2, l3, l4, l5, l6, l7, l8)를 조절하는 윈치(도시되지 않음)가 포함된다. 8개의 윈치는, 8개의 와이어(130)의 타단부가 구조체(1)에 결합된 위치(A, B, C, D, E, F, G, H) 또는 와이어(130)의 일단부가 이동플랫폼(110)에 연결된 위치(P, Q, R, S, T, U, V, W)에 설치된다. In order to move the moving platform 110 in the workspace 3, the autonomous platform 100 has lengths 11, l2, l3, l4, l5, l6, l7, l8 of each of the eight wires 130. A winch (not shown) for adjusting is included. Eight winches, the position (A, B, C, D, E, F, G, H) in which the other end of the eight wires 130 are coupled to the structure 1, or one end of the wire 130 is moved platform It is installed at the position (P, Q, R, S, T, U, V, W) connected to 110.

자율이동장치(100)는 8개의 윈치를 이용하여 8개의 와이어(130) 각각의 길이(l1, l2, l3, l4, l5, l6, l7, l8)를 조절함으로써 작업공간(3) 내에서 이동플랫폼(110)을 이동시킨다.The autonomous platform 100 moves within the workspace 3 by adjusting the lengths l1, l2, l3, l4, l5, l6, l7, l8 of each of the eight wires 130 using eight winches. Move the platform 110.

도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치의 초기위치 계측장치의 일 예가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치의 초기위치 계측방법의 순서가 도시되어 있다. 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치의 초기위치 계측장치 및 방법을 함께 설명하기로 한다.Figure 2 shows an example of the initial position measuring apparatus of the autonomous mobile device according to an embodiment of the present invention, Figure 3 shows the procedure of the initial position measuring method of the autonomous mobile device according to an embodiment of the present invention. have. An initial position measuring apparatus and method of an autonomous platform according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3.

도 2 및 도 3을 참조하면, 자율이동장치(도 1의 100)의 이동플랫폼(110)에는 복수의 거리측정수단(150)이 분산 배치된다. 거리측정수단(150)은 최소 6개가 필요한데, 그 이유에 대해서는 아래에서 설명하기로 하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치의 초기위치 측정장치는 6개의 거리측정수단(151, 152, 153, 154, 155, 156)을 사용한다.2 and 3, a plurality of distance measuring means 150 is distributed on the mobile platform 110 of the autonomous mobile device 100 of FIG. 1. The distance measuring means 150 is required at least six, the reason for this will be described below, the initial position measuring device of the autonomous mobile device according to an embodiment of the present invention is six distance measuring means (151, 152, 153, 154, 155, 156).

거리측정수단(150)으로는 초음파 센서, 적외선 센서, 레이저 등 다양한 거리측정장치를 사용할 수 있는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치의 초기위치 측정장치는 거리측정수단(150)으로 스트링 포텐쇼미터(string potentiometer)를 사용하는 것을 예로 든다.As the distance measuring means 150, various distance measuring devices such as an ultrasonic sensor, an infrared sensor, and a laser may be used. An initial position measuring device of the autonomous mobile device according to an embodiment of the present invention may be a string as the distance measuring means 150. An example is the use of a pot potentiometer.

참고로, 스트링 포텐쇼미터는 풀려나간 스트링(151a, 152a, 153a, 154a, 155a, 156a)의 길이를 측정하여 이를 전기적 신호로 나타내는 장치로, 스트링(151a, 152a, 153a, 154a, 155a, 156a)에는 일정한 장력이 작용되고 자중이 가벼우므로 정밀한 거리측정이 가능하다.For reference, the string potentiometer is a device for measuring the lengths of the unwound strings 151a, 152a, 153a, 154a, 155a, and 156a and representing them as electrical signals. The strings 151a, 152a, 153a, 154a, 155a, and 156a Precise distance measurement is possible because constant tension is applied and light weight is light.

거리측정수단(150)은 이동플랫폼(110) 상의 임의의 위치에 분산 배치된다. 다만, 거리측정수단(150)은 자율이동장치(100)가 작업공간(3) 내에 설치되기 전에 이동플랫폼(110)에 배치되는 것이 바람직하므로, 이동플랫폼(110) 상에 거리측정수단(150)이 배치되는 위치는 미리 알 수 있다. 즉, 거리측정수단(150)이 배치되는 위치는 이동플랫폼(110) 상의 어느 한 점을 원점으로 한 이동플랫폼 상의 좌표계(이하, '[B] 좌표계'라 칭함)에서 좌표로 표시할 수 있다.The distance measuring means 150 is distributedly disposed at any position on the moving platform 110. However, since the distance measuring means 150 is preferably disposed on the moving platform 110 before the autonomous mobile device 100 is installed in the work space 3, the distance measuring means 150 on the moving platform 110. The position of this arrangement can be known in advance. That is, the position at which the distance measuring means 150 is disposed may be displayed as a coordinate in a coordinate system (hereinafter, referred to as a [B] coordinate system) on a moving platform having any point on the moving platform 110 as an origin.

작업공간(3)을 한정하는 구조체(1) 상에는 복수의 고정점이 정해진다. 이때, 복수의 고정점은 최소 3개가 필요한데, 그 이유에 대해서는 아래에서 설명하기로 하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치의 초기위치 측정장치는 3개의 고정점(O1, O2, O3)을 이용한다.A plurality of fixed points are defined on the structure 1 defining the workspace 3. In this case, at least three fixed points are required, and the reason thereof will be described below, and the initial position measuring device of the autonomous mobile device according to an embodiment of the present invention has three fixed points (O1, O2, and O3). ).

3개의 고정점(O1, O2, O3)은 구조체(1) 상의 임의의 위치에 분산 배치된다. 3개의 고정점(O1, O2, O3) 또한 구조체(1) 상의 어느 한 점을 원점으로 한 구조체 상의 좌표계(이하, '[W] 좌표계'라 칭함)에서 좌표로 표시할 수 있다.Three anchor points (O1, O2, O3) are distributedly disposed at any position on the structure (1). The three fixed points O1, O2, and O3 can also be expressed in coordinates in a coordinate system (hereinafter referred to as "[W] coordinate system") on the structure whose origin is any one point on the structure 1.

그러므로, 도시된 바와 같이, 3개의 고정점(O1, O2, O3)이 미리 정해진 지그(212)를 사용하면, 3개의 고정점(O1, O2, O3)의 구조체(1) 상에서의 위치를 용이하게 파악할 수 있고, 3개의 고정점(O1, O2, O3)의 [W] 좌표계에서의 좌표 또한 용이하게 파악할 수 있다.Therefore, as shown, when the three fixing points O1, O2, O3 use the predetermined jig 212, the position of the three fixing points O1, O2, O3 on the structure 1 is easy. The coordinates in the [W] coordinate system of the three fixed points O1, O2, and O3 can also be easily identified.

6개의 거리측정수단(151, 152, 153, 154, 155, 156) 중 3개는 고정점(O1, O2, O3) 중 어느 하나의 거리를 측정한다. 위치정보를 알고 있는 3개의 지점에서부터 특정한 위치까지의 거리 데이터가 주어지면, 특정한 위치의 좌표를 파악할 수 있다. 이는 3각 측량법을 이용한 것이며, GPS(global positioning system)가 그 대표적인 예이다.Three of the six distance measuring means (151, 152, 153, 154, 155, 156) measures the distance of any one of the fixed point (O1, O2, O3). Given the distance data from three points of location information to a specific location, the coordinates of the specific location can be determined. This uses a triangulation method, and GPS (global positioning system) is a representative example.

따라서, 도시된 바와 같이, 3개의 거리측정수단(151, 152, 153)으로 고정점 중 하나(O2)까지 세 스트링(151a, 152a, 153a)의 풀려나간 길이를 이용하여 거리를 구하면, 3개의 거리측정수단(151, 152, 153)의 위치를 이용하여 고정점(O2)의 위치를 알 수 있게 된다. 즉, 고정점(O2)의 [W] 좌표계에서의 좌표를 [B] 좌표계에서의 좌표로 표현할 수 있게 된다. Thus, as shown, three distance measuring means (151, 152, 153) by using the length of the three strings (151a, 152a, 153a) to the one of the fixed point (O2) to determine the distance, three By using the position of the distance measuring means (151, 152, 153) it is possible to know the position of the fixed point (O2). That is, the coordinate in the [W] coordinate system of the fixed point O2 can be expressed by the coordinate in the [B] coordinate system.

그리고, 도시된 바와 같이, 나머지 3개의 거리측정수단(154, 155, 156) 중 2개(154, 155)로 다른 고정점(O1)까지의 두 스트링(154a, 155a)의 풀려나간 길이를 이용하여 거리를 구하고, 위치가 파악된 고정점(O2)으로부터 다른 고정점(O1)까지의 거리를 이용하면, 다른 고정점(O1)의 위치를 알 수 있게 된다. 즉, 다른 고정점(O1)의 [W] 좌표계에서의 좌표를 [B] 좌표계에서의 좌표로 표현할 수 있게 된다.And, as shown, using the released length of the two strings (154a, 155a) to the other fixed point (O1) with two (154, 155) of the remaining three distance measuring means (154, 155, 156) By using the distance from the fixed point O2 to the other fixed point O1 where the position is known, the position of the other fixed point O1 can be known. That is, the coordinates in the [W] coordinate system of another fixed point O1 can be expressed by the coordinates in the [B] coordinate system.

또, 도시된 바와 같이, 나머지 1개의 거리측정수단(156)으로 또 다른 고정점(O3)까지 스트링(156a)이 풀려나간 길이를 이용하여 거리를 구하고, 위치가 파악된 두 고정점(O1, O2)으로부터 또 다른 고정점(O3)까지의 거리를 이용하면, 또 다른 고정점(O3)의 상대적인 위치를 측정할 수 있게 된다(S10). 즉, 또 다른 고정점(O3)의 [W] 좌표계에서의 좌표를 [B] 좌표계에서의 좌표로 표현할 수 있게 된다.In addition, as shown in the drawing, the distance is obtained using the length of the string 156a released to the other fixed point O3 by the other one distance measuring means 156, and the two fixed points O1, By using the distance from O2) to another fixed point O3, the relative position of another fixed point O3 can be measured (S10). That is, the coordinate in the [W] coordinate system of another fixed point O3 can be expressed by the coordinate in the [B] coordinate system.

상술한 바와 같은 과정을 거치면, 구조체(1) 상의 세 고정점(O1, O2, O3)은 [W] 좌표계에서의 좌표 및 [B] 좌표계에서의 좌표가 모두 정의된다. 이를 이용하면 [W] 좌표계 기준의 [B] 좌표계의 원점의 위치 및 [B] 좌표계의 각 축방향 회전을 산출할 수 있게 되며, [W] 좌표계 및 [B] 좌표계 사이의 관계를 좌표변환행렬로 표현할 수 있게 된다. 이러한 산출작업은 도시되지 않은 데이터 처리부에 의해 수행된다.Through the above-described process, the three fixed points (O1, O2, O3) on the structure (1) is defined both coordinates in the [W] coordinate system and coordinates in the [B] coordinate system. Using this, the position of the origin of the [B] coordinate system with respect to the [W] coordinate system and the axial rotation of the [B] coordinate system can be calculated, and the relationship between the [W] coordinate system and the [B] coordinate system can be calculated. Can be expressed as This calculation is performed by a data processor not shown.

이상의 과정에서 도출되는 [W] 좌표계 및 [B] 좌표계 사이의 좌표변환행렬을 행렬 T라고 하면, 행렬 T를 이용하여 [W] 좌표계를 기준으로 하는 [B] 좌표계의 임의의 점의 위치를 파악할 수 있게 된다. 즉, 행렬 T를 이용하면 구조체(1)를 기준으로 하는 [W] 좌표계를 기준으로 이동플랫폼(110)의 자세 및 이동플랫폼(110) 상의 특정 지점의 위치를 파악할 수 있다(S20).If the coordinate transformation matrix between the [W] coordinate system and the [B] coordinate system derived from the above process is referred to as the matrix T, the position of an arbitrary point of the [B] coordinate system based on the [W] coordinate system is determined using the matrix T. It becomes possible. That is, when the matrix T is used, the attitude of the moving platform 110 and the position of a specific point on the moving platform 110 may be determined based on the [W] coordinate system based on the structure 1 (S20).

상술한 바와 같이, 구조체(1) 상의 3개의 고정점(O1, O2, O3) 및 이동플랫폼(110) 상의 6개의 거리측정수단(151, 152, 153, 154, 155, 156)만으로 이동플랫폼(110)의 자세 및 이동플랫폼(110) 상의 임의의 지점의 위치를 파악할 수 있음을 알 수 있다. 즉, 이동플랫폼(110)의 위치 및 자세를 파악하는 데 필요한 구조체(1) 상의 임의의 고정점의 수는 3개이며, 이동플랫폼(110) 상의 거리측정수단의 수는 6개이다.As described above, only the three fixed points (O1, O2, O3) on the structure (1) and the six distance measuring means (151, 152, 153, 154, 155, 156) on the moving platform (110) It can be seen that the position of the posture of 110 and the position of an arbitrary point on the moving platform 110 can be understood. That is, the number of arbitrary fixed points on the structure 1 required to grasp the position and attitude of the mobile platform 110 is three, and the number of distance measuring means on the mobile platform 110 is six.

그런데, 자율이동장치(100)의 초기위치를 알기 위해서는 와이어(130)의 양단부의 위치 및 길이 또한 파악되어야 한다. 이 중, 복수의 와이어(130)의 일단부, 즉 와이어(130)가 이동플랫폼(110)에 연결된 위치는 상술한 방법을 통해 파악할 수 있다.However, in order to know the initial position of the autonomous platform 100, the position and the length of both ends of the wire 130 should also be grasped. Among these, one end of the plurality of wires 130, that is, the position where the wires 130 are connected to the moving platform 110 may be determined through the above-described method.

구체적으로 설명하자면, 와이어(130)의 일단부가 이동플랫폼(110)에 연결된 위치는 상술한 바와 같이 구조체(1)를 기준으로 하는 [W] 좌표계 상의 좌표로 표현 이 가능하다. 따라서 8개의 와이어(130) 각각의 일단부의 위치는 [B] 좌표계 상의 좌표를 미리 알고 있으므로, 행렬 T를 이용하여 [W] 좌표계 상의 좌표로 변환하면 8개의 와이어(130)의 각각의 일단부의 위치를 파악할 수 있게 된다(S30).Specifically, a position where one end of the wire 130 is connected to the moving platform 110 may be represented by coordinates on the [W] coordinate system based on the structure 1 as described above. Therefore, since the position of one end of each of the eight wires 130 is known in advance of the coordinates on the [B] coordinate system, the position of each one end of the eight wires 130 is converted to the coordinates on the [W] coordinate system using the matrix T. It becomes possible to grasp (S30).

복수의 와이어(13)의 타단부, 즉 와이어(130)가 구조체(1) 상에 연결된 위치는 3각 측량법을 이용하여 파악할 수 있다.The other end of the plurality of wires 13, that is, the position where the wire 130 is connected on the structure 1 can be grasped using a triangulation method.

즉, 파악하고자 하는 임의의 점의 위치는, 위치가 이미 파악된 세 점의 좌표 및 임의의 점으로부터 위치가 파악된 세 점까지의 각각의 거리를 아래의 수학식에 대입하면 산출할 수 있다.That is, the position of any point to be grasped can be calculated by substituting the coordinates of three points whose positions have already been identified and the distances from the arbitrary points to the three points whose positions have been identified in the following equation.

Figure 112009067804334-pat00001
Figure 112009067804334-pat00001

여기서, (x, y, z)는 구하고자 하는 임의의 지점의 좌표이고, r1, r2 및 r3는 각각 임의의 지점(x, y, z)으로부터 위치가 파악된 세 점 (x1, y1, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3)까지의 거리이다.Here, (x, y, z) are coordinates of arbitrary points to be obtained, and r1, r2, and r3 are three points (x1, y1, z1, respectively) whose positions are determined from arbitrary points (x, y, z). ), (x2, y2, z2), and (x3, y3, z3).

현재 8개의 와이어(130)의 일단부 각각이 이동플랫폼(130)에 결합된 위치(P, Q, R, S, T, U, V, W)는 상술한 방법에 의해 파악할 수 있다. 그리고, 8개의 와이어(130) 각각의 길이는 복수의 윈치 각각에 설치된 엔코더와 같은 길이측정장치를 이용하거나, 앞에서 언급했던 바와 같은 스트링 포텐쇼미터를 8개의 와이어(130) 각각에 나란히 설치하여 측정할 수 있다.The positions P, Q, R, S, T, U, V, and W, one end of each of the eight wires 130 currently coupled to the moving platform 130, can be determined by the above-described method. In addition, the length of each of the eight wires 130 may be measured by using a length measuring device such as an encoder installed in each of the plurality of winches, or by installing a string potentiometer as described above in parallel with each of the eight wires 130. have.

따라서, 위치 및 자세를 변경하면서 이동플랫폼(130)을 3회 이동시키면, 8개의 와이어(130) 각각의 일단부(P, Q, R, S, T, U, V, W)의 [W] 좌표계 상에서의 좌표 및 8개의 와이어(130) 각각의 길이를 구할 수 있게 된다(S40, S50).Therefore, when the moving platform 130 is moved three times while changing the position and posture, the [W] of one end P, Q, R, S, T, U, V, W of each of the eight wires 130 is changed. The coordinates on the coordinate system and the length of each of the eight wires 130 can be obtained (S40 and S50).

이 좌표 및 길이 데이터를 [수학식 1]에 대입하면 8개의 와이어(130) 각각의 타단부가 구조체(1)에 결합된 지점(A, B, C, D, E, F, G, H)의 [W] 좌표계 상에서의 좌표를 산출할 수 있게 된다(S60). 그러므로, 자율이동장치(100)의 초기위치를 파악할 수 있게 된다.Substituting this coordinate and length data into [Equation 1], the points (A, B, C, D, E, F, G, H) where the other end of each of the eight wires 130 are coupled to the structure 1 The coordinates on the [W] coordinate system can be calculated (S60). Therefore, the initial position of the autonomous platform 100 can be grasped.

자율이동장치(100)의 초기위치가 파악되면, 이를 기초로 이동플랫폼(110)을 원하는 위치로 이동시킬 수 있게 되므로, 자율이동장치(100)의 정확한 제어가 가능해진다.Once the initial position of the autonomous platform 100 is determined, the mobile platform 110 can be moved to a desired position based on the initial position, thereby enabling accurate control of the autonomous platform 100.

참고로, 본 명세서에서 지칭하는 자율이동장치(100)의 초기위치는, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치의 초기위치 계측방법을 이용하여 8개의 와이어(130) 각각의 타단부가 구조체(1)에 결합된 지점(A, B, C, D, E, F, G, H)의 [W] 좌표계 상에서의 좌표가 산출된 직후, 이동플랫폼(110)을 이동시키기 전의 상태를 말한다. 이후에는 초기위치를 기초로 윈치를 이용하여 와이어(130)의 길이를 조절함으로써 이동플랫폼(110)을 원하는 위치로 이동시킬 수 있다.For reference, the initial position of the autonomous platform 100 referred to herein, the other end of each of the eight wires 130 using the initial position measurement method of the autonomous platform according to an embodiment of the present invention The state before moving the moving platform 110 is calculated immediately after the coordinates on the [W] coordinate system of the points A, B, C, D, E, F, G, and H coupled to (1) are calculated. Thereafter, the moving platform 110 may be moved to a desired position by adjusting the length of the wire 130 using the winch based on the initial position.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치의 초기위치 계측장치 및 방법에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.In the above description of the initial position measuring apparatus and method of the autonomous mobile device according to an embodiment of the present invention, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented herein, those skilled in the art to understand the spirit of the present invention Within the scope of the same idea, it will be able to easily propose another embodiment by the addition, change, deletion, addition, etc. of the components, but it will also be said to fall within the scope of the invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치의 초기위치 계측방법이 적용되는 자율이동장치의 일 예의 도면.1 is a view of an example of an autonomous mobile device to which the initial position measuring method of the autonomous mobile device according to an embodiment of the present invention is applied.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치의 초기위치 계측장치의 일 예를 나타낸 도면.2 is a view showing an example of the initial position measuring apparatus of the autonomous platform according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치의 초기위치 계측방법의 순서를 나타낸 도면. 3 is a view showing the procedure of the initial position measuring method of the autonomous platform according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

A, B, C, D, E, F, G, H: 와이어 타단부 결합 위치A, B, C, D, E, F, G, H: Wire other end joining position

l1, l2, l3, l4, l5, l6, l7, l8: 와이어의 길이l1, l2, l3, l4, l5, l6, l7, l8: length of wire

P, Q, R, S, T, U, V, W: 와이어 일단부 연결 위치P, Q, R, S, T, U, V, W: Wire end connection position

1: 구조체 3: 작업공간1: Structure 3: Workspace

100: 자율이동장치 110: 이동플랫폼100: autonomous mobile device 110: mobile platform

130: 와이어 150: 거리측정수단130: wire 150: distance measuring means

151, 152, 153, 154, 155, 156: 스트링 포텐쇼미터151, 152, 153, 154, 155, 156: string potentiometer

151a, 152b, 153c, 154d, 155e, 156f: 스트링151a, 152b, 153c, 154d, 155e, 156f: string

212: 기준 블록 O1, O2, O3: 고정점212: reference block O1, O2, O3: fixed point

Claims (5)

이동플랫폼과 복수의 와이어를 포함하고, 구조체에 의해 한정되는 작업공간 내에서 상기 이동플랫폼을 이동시키는 자율이동장치의 초기위치 계측장치로서,An initial position measuring device of an autonomous mobile device including a mobile platform and a plurality of wires and moving the mobile platform within a workspace defined by a structure, 상기 이동플랫폼 상에 분산 배치된 적어도 6개의 거리측정수단; 및At least six distance measuring means distributed on the moving platform; And 상기 적어도 6개의 거리측정수단에 의해 파악되는 데이터 및 3각 측량법에 의해 상기 구조체 상의 적어도 3개의 고정점의 위치를 파악하고, 상기 구조체 상의 좌표계와 상기 이동플랫폼 상의 좌표계 사이의 변환행렬을 이용하여 상기 이동플랫폼의 초기위치와 자세를 산출하는 데이터 처리부를 포함하는 자율이동장치의 초기위치 계측장치.The position of at least three fixed points on the structure is determined by data obtained by the at least six distance measuring means and the triangulation method, and the transformation matrix is used between the coordinate system on the structure and the coordinate system on the moving platform. Initial position measuring device of the autonomous platform including a data processing unit for calculating the initial position and attitude of the mobile platform. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 거리측정수단은 스트링 포텐쇼미터인 것을 특징으로 하는 자율이동장치의 초기위치 계측장치.And said distance measuring means is a string potentiometer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 거리측정수단은 6개이고, 상기 고정점은 3개인 것을 특징으로 하는 자율이동장치의 초기위치 계측장치.The distance measuring means is six, and the initial position measuring device of the autonomous platform, characterized in that three fixed points. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 6개의 거리측정수단 중 3개는 상기 3개의 고정점 중 어느 하나의 거리를 측정하고,Three of the six distance measuring means measures the distance of any one of the three fixed points, 나머지 3개의 상기 거리측정수단 중 2개는 다른 하나의 상기 고정점의 거리를 측정하며,Two of the remaining three said distance measuring means measure the distance of said another fixed point, 나머지 1개의 상기 거리측정수단은 또 다른 하나의 상기 고정점의 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 자율이동장치의 초기위치 계측장치.The other one of the distance measuring means is an initial position measuring device of the autonomous platform, characterized in that for measuring the distance of the other fixed point. 이동플랫폼과 복수의 와이어를 포함하고, 구조체에 의해 한정되는 작업공간 내에서 상기 이동플랫폼을 이동시키는 자율이동장치의 초기위치 계측방법으로서,An initial position measuring method of an autonomous mobile device including a moving platform and a plurality of wires and moving the moving platform in a working space defined by a structure, 상기 이동플랫폼에 분산 배치된 적어도 6개의 거리측정수단으로, 상기 구조체 상의 적어도 3개의 고정점과의 거리 데이터를 계측하는 단계;Measuring distance data with at least three fixed points on the structure with at least six distance measuring means distributed over the moving platform; 상기 데이터 및 3각 측량법에 의하여 상기 구조체 상의 좌표계 및 상기 이동플랫폼 상의 좌표계 사이의 상관관계를 파악하여 이동플랫폼의 자세 및 위치를 파악하는 단계;Grasping the correlation between the coordinate system on the structure and the coordinate system on the moving platform by the data and the triangulation method to determine the attitude and position of the moving platform; 상기 복수의 와이어 각각의 일단부가 상기 이동플랫폼에 연결된 위치를 파악하는 단계;Identifying a position where one end of each of the plurality of wires is connected to the moving platform; 상기 이동플랫폼의 위치 및 자세를 적어도 3회 변경시키며 상기 복수의 와이어 각각의 일단부의 위치 및 길이를 계측하는 단계; 및Measuring the position and length of one end of each of the plurality of wires by changing the position and posture of the moving platform at least three times; And 계측된 상기 복수의 일단부의 위치 및 길이를 이용하여 상기 복수의 와이어 각각의 타단부의 위치를 산출하는 단계를 포함하는 자율이동장치의 초기위치 계측방법.And calculating a position of the other end of each of the plurality of wires by using the measured positions and lengths of the one end of the plurality of wires.
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