KR101827082B1 - Wireless following robot system controlled by PID and fuzzy - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PID 및 퍼지에 의해 제어되는 무선 추종 로봇 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 사용자를 인식하여 추종하는 마스터 로봇과 마스터 로봇을 추종하는 슬레이브 로봇으로 구성되고, 마스터 로봇과 슬레이브 로봇에는 PID 제어 프로그램과 퍼지 연산 프로그램에 의해 지정된 대상만을 신속하고 정확하게 추종할 수 있도록 하는 추종 기술을 적용함으로써 골프 캐디의 기능, 쇼핑카트, 리어카, 캐리어카트 등 다양한 기술분야에 응용될 수 있도록 하는 PID 및 퍼지에 의해 제어되는 무선 추종 로봇 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a radio tracking robot system controlled by PID and purge. More particularly, the present invention relates to a master robot that recognizes and follows a user and a slave robot that follows the master robot. The master robot and the slave robot are provided with a PID control program and a fuzzy operation program, To a wireless follower robot system controlled by PID and fuzzy that can be applied to various technical fields such as a golf caddy function, a shopping cart, a rear car, and a carrier cart by applying the following technology.

Description

PID 및 퍼지에 의해 제어되는 무선 추종 로봇 시스템{omitted}Wireless Following Robot System Controlled by PID and Purging {omitted}

본 발명은 PID 및 퍼지에 의해 제어되는 무선 추종 로봇 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 사용자를 인식하여 추종하는 마스터 로봇과 마스터 로봇을 추종하는 슬레이브 로봇으로 구성되고, 마스터 로봇과 슬레이브 로봇에는 PID 제어 프로그램과 퍼지 연산 프로그램에 의해 지정된 대상만을 신속하고 정확하게 추종할 수 있도록 하는 추종 기술을 적용함으로써 골프 캐디의 기능, 쇼핑카트, 리어카, 캐리어카트 등 다양한 기술분야에 응용될 수 있도록 하는 PID 및 퍼지에 의해 제어되는 무선 추종 로봇 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a radio tracking robot system controlled by PID and purge. More particularly, the present invention relates to a master robot that recognizes and follows a user and a slave robot that follows the master robot. The master robot and the slave robot are provided with a PID control program and a fuzzy operation program, To a wireless follower robot system controlled by PID and fuzzy that can be applied to various technical fields such as a golf caddy function, a shopping cart, a rear car, and a carrier cart by applying the following technology.

일반적으로 로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일 부분에 이용되어 왔다. 최근에는 로봇 기술이 발달함에 따라 가정용이나, 의료용 등 다양한 분야에 확대되어 활용되고 있다.In general, robots have been developed for industrial use and have been used in a part of factory automation. Recently, with the development of robot technology, it has been widely used in various fields such as home use and medical use.

가정용으로 활용되고 있는 대표적인 예로서, 로봇 청소기를 들 수 있다. 로봇 청소기는 소정 범위의 영역을 자체적으로 주행하면서 바닥면에 분포된 이물질을 흡입하는 청소작업을 수행한다. 이를 위해 로봇 청소기에 센서 등을 장착하여 장애물과의 거리를 판별하고, 판별된 정보를 토대로 장애물과 충돌하지 않도록 청소작업을 수행한다. A robot cleaner is a representative example that is utilized for home use. The robot cleaner carries out a cleaning operation for sucking foreign substances distributed on the floor surface while traveling on its own within a predetermined range. To this end, a sensor or the like is attached to the robot cleaner to determine the distance to the obstacle, and a cleaning operation is performed so as not to collide with the obstacle based on the discriminated information.

하지만, 기존의 로봇 청소기와 같은 이동형 로봇은 로봇을 조작하는 사용자가 로봇이 특정 작업을 수행하도록 조작하면, 소정 범위 내에서 작업을 수행하거나, 인공지능 기능을 통해 프로그래밍된 내용에 따라 한정된 범위내에서만 이동하게 되므로 로봇이 주행할 수 있는 공간적인 제약이 따른다. However, when a user manipulating the robot to perform a specific task performs a task within a predetermined range, or a mobile robot such as a conventional robot cleaner performs a task within a limited range according to contents programmed through the artificial intelligence function So that there is a space restriction that the robot can travel.

따라서, 이동형 로봇이 가지고 있는 장점을 최대한 활용하여 사용자와의 상호 작용에서 요구되는 사용자 추적 기술을 추가적으로 적용하여 이동형 로봇과 사용자와의 정확한 거리 정보를 계측할 수 있도록 하여 다양한 분야에서 편리한 서비스가 제공될 수 있도록 하는 기술이 제안되고 있다. Therefore, it is possible to measure the accurate distance information between the mobile robot and the user by applying the user tracking technology required for the interaction with the user by utilizing the advantages of the mobile robot as much as possible, thereby providing a convenient service in various fields Technology is proposed.

선행기술문헌 : 대한민국 등록특허공보 제1014531호(2011.2.7.등록)Prior Art Document: Korean Patent Registration No. 1014531 (registered on February 7, 2011)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 추종하고자 하는 대상자를 인식하여 추종하는 로봇과, 상기 로봇을 추종하는 또 다른 로봇을 이용하여 지정된 대상만을 신속하고 정확하게 추종할 수 있도록 하는 무선 추종 로봇 시스템을 제공할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a robot control system and a robot control method capable of quickly and accurately following a designated object by using a robot that follows and recognizes a target subject, And to provide a wireless follow-up robot system.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 PID 및 퍼지에 의해 제어되는 무선 추종 로봇 시스템은 추종되어야 할 대상의 형태를 인식하기 위한 키넥트 센서, 키넥트 센서에서 전송된 신호 중 추종되어야 할 대상의 특정 부분만을 인식하기 위해 신호를 필터링하기 위한 칼만 필터와, 칼만 필터에 의해 필터링된 신호를 입력받아 추종 대상자의 영상의 중심을 유지하고자 그 대상의 좌표를 목표치로 지정하고 그 대상을 추종하는 제어값을 출력하는 제1 퍼지 연산 프로그램과, 제1 퍼지 연산 프로그램의 제어값을 전달받아 동작을 제어하기 위한 제1 PID 제어 프로그램이 내장되는 마스터 MCU, 마스터 MCU의 PID 제어 신호를 전달받아 구동하는 마스터 구동부를 포함하는 마스터 로봇을 포함할 수 있다. In order to achieve the above object, a wireless follow-up robot system controlled by PID and fuzzy according to the present invention has a Kinect sensor for recognizing a shape of an object to be followed, A Kalman filter for filtering a signal to recognize only a specific part of the subject, a control unit for receiving a signal filtered by the Kalman filter to specify the target coordinates of the target to maintain the center of the target person's image, And a first PID control program for receiving a control value of the first fuzzy operation program and controlling the operation of the first PID control program, a master for receiving and receiving the PID control signal of the master MCU, And a master robot including a driving unit.

또한, 추종되어야 대상의 형태를 인식하기 위한 키넥트 센서, 키넥트 센서에서 전송된 신호 중 추종되어야 할 대상의 특정 부분만을 인식하기 위해 신호를 필터링하기 위한 칼만 필터와, 칼만 필터에 의해 필터링된 신호를 입력받아 추종 대상자의 영상의 중심을 유지하고자 그 대상의 좌표를 목표치로 지정하고 그 대상을 추종하는 제어값을 출력하는 제1 퍼지 연산 프로그램과, 제1 퍼지 연산 프로그램의 제어값을 전달받아 동작을 제어하기 위한 제1 PID 제어 프로그램이 내장되는 마스터 MCU, 마스터 MCU의 PID 제어 신호를 전달받아 구동하는 마스터 구동부를 포함하는 마스터 로봇; 마스터 로봇과의 거리 및 위치를 센싱하기 위한 초음파 센서, 초음파 센서의 양측에 구비되어 마스터 로봇의 회전 방향을 센싱하기 위한 적외선 센서, 초음파 센서와 적외선 센서에서 전송된 마스터 로봇과의 거리값과 방향 전환에 대한 회전각 데이터를 입력받아 마스터 로봇의 중심 좌표를 목표치로 지정하여 마스터 로봇을 추종하기 위한 제어값을 출력하는 제2 퍼지 연산 프로그램과, 제2 퍼지 연산 프로그램의 제어값을 전달받아 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 신호에 의해 모터의 회전수를 제어하기 위한 제2 PID 제어 프로그램이 내장되는 슬레이브 MCU를 포함하는 슬레이브 로봇를 포함할 수 있다. A Kalman filter for filtering a signal to recognize only a specific part of the object to be followed out of the signals transmitted from the Kinect sensor, and a Kalman filter for filtering the signal, A first fuzzy calculation program that receives a control value of the first fuzzy calculation program and receives a control value of the first fuzzy calculation program and outputs a control value to follow the target; A master robot including a master PID control program for controlling the PID control program, and a master driving unit for receiving and driving the PID control signal of the master MCU; An ultrasonic sensor for sensing the distance and position with the master robot, an infrared sensor provided on both sides of the ultrasonic sensor for sensing the direction of rotation of the master robot, a distance value and direction between the ultrasonic sensor and the master robot transmitted from the infrared sensor A second purge operation program for receiving the control value of the second purge operation program and outputting a control value to follow the master robot, And a slave MCU in which a second PID control program for controlling the number of revolutions of the motor by a Width Modulation control signal is embedded.

또한, 추종되어야 할 대상의 형태를 인식하기 위한 키넥트 센서, 키넥트 센서에서 전송된 신호 중 추종되어야 할 대상의 특정 부분만을 인식하기 위해 신호를 필터링하기 위한 칼만 필터와, 칼만 필터에 의해 필터링된 신호를 입력받아 추종 대상자의 영상의 중심을 유지하고자 그 대상의 좌표를 목표치로 지정하고 그 대상을 추종하는 제어값을 출력하는 제1 퍼지 연산 프로그램과, 제1 퍼지 연산 프로그램의 제어값을 전달받아 동작을 제어하기 위한 제1 PID 제어 프로그램이 내장되는 마스터 MCU, 마스터 MCU의 PID 제어 신호를 전달받아 구동하는 마스터 구동부를 포함하는 마스터 로봇; 마스터 로봇과의 거리 및 위치를 센싱하기 위한 초음파 센서, 초음파 센서의 양측에 구비되어 마스터 로봇의 회전 방향을 센싱하기 위한 적외선 센서, 초음파 센서와 적외선 센서에서 전송된 마스터 로봇과의 거리값과 방향 전환에 대한 회전각 데이터를 입력받아 마스터 로봇의 중심 좌표를 목표치로 지정하여 마스터 로봇을 추종하기 위한 제어값을 출력하는 제2 퍼지 연산 프로그램과, 제2 퍼지 연산 프로그램의 제어값을 전달받아 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 신호에 의해 모터의 회전수를 제어하기 위한 제2 PID 제어 프로그램이 내장되는 슬레이브 MCU를 포함하는 슬레이브 로봇; 및 마스터 로봇 및 슬레이브 로봇의 원격제어를 위한 어플리케이션이 설치되고, 마스터 로봇과의 무선통신을 위한 페어링을 시도하고, 마스터 로봇과 슬레이브 로봇 간의 무선통신을 위한 페어링을 시도하여 각각의 페어링이 성공될 경우 어플리케이션이 동작될 수 있도록 하는 스마트기기를 포함할 수 있다. In addition, there are a Kinect sensor for recognizing a shape of an object to be followed, a Kalman filter for filtering a signal to recognize only a specific part of an object to be tracked among the signals transmitted from the Kinect sensor, A first fuzzy calculation program for receiving a signal and designating a coordinate of the target as a target value and outputting a control value following the target in order to maintain the center of the image of the follower object; A master MCU including a first PID control program for controlling an operation; a master robot including a master driver for receiving and driving a PID control signal of a master MCU; An ultrasonic sensor for sensing the distance and position with the master robot, an infrared sensor provided on both sides of the ultrasonic sensor for sensing the direction of rotation of the master robot, a distance value and direction between the ultrasonic sensor and the master robot transmitted from the infrared sensor A second purge operation program for receiving the control value of the second purge operation program and outputting a control value to follow the master robot, A slave robot including a slave MCU in which a second PID control program for controlling the number of revolutions of the motor by a Width Modulation control signal is incorporated; And an application for remote control of the master robot and the slave robot are installed and an attempt is made to perform pairing for wireless communication with the master robot and pairing for wireless communication between the master robot and the slave robot, And a smart device that allows the application to be operated.

또한, 추종되어야 할 대상의 형태를 인식하기 위한 키넥트 센서, 키넥트 센서에서 전송된 신호 중 추종되어야 할 대상의 특정 부분만을 인식하기 위해 신호를 필터링하기 위한 칼만 필터와, 칼만 필터에 의해 필터링된 신호를 입력받아 추종 대상자의 영상의 중심을 유지하고자 그 대상의 좌표를 목표치로 지정하고 그 대상을 추종하는 제어값을 출력하는 제1 퍼지 연산 프로그램과, 제1 퍼지 연산 프로그램의 제어값을 전달받아 동작을 제어하기 위한 제1 PID 제어 프로그램이 내장되는 마스터 MCU, 마스터 MCU의 PID 제어 신호를 전달받아 구동하는 마스터 구동부를 포함하는 마스터 로봇; 마스터 로봇과의 거리 및 위치를 센싱하기 위한 초음파 센서, 초음파 센서의 양측에 구비되어 마스터 로봇의 회전 방향을 센싱하기 위한 적외선 센서, 초음파 센서와 적외선 센서에서 전송된 마스터 로봇과의 거리값과 방향 전환에 대한 회전각 데이터를 입력받아 마스터 로봇의 중심 좌표를 목표치로 지정하여 마스터 로봇을 추종하기 위한 제어값을 출력하는 제2 퍼지 연산 프로그램과, 제2 퍼지 연산 프로그램의 제어값을 전달받아 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 신호에 의해 모터의 회전수를 제어하기 위한 제2 PID 제어 프로그램이 내장되는 슬레이브 MCU를 포함하는 슬레이브 로봇; 및 마스터 로봇 및 슬레이브 로봇의 원격제어를 위한 어플리케이션이 설치되고, 마스터 로봇과의 무선통신을 위한 페어링을 시도하고, 마스터 로봇과 슬레이브 로봇 간의 무선통신을 위한 페어링을 시도하여 각각의 페어링이 성공될 경우 어플리케이션이 동작될 수 있도록 하는 스마트기기를 포함하고, 스마트기기에는 마스터 로봇만의 단독 기동을 하기 위한 마스터 로봇 제어모듈, 슬레이브 로봇만의 단독 기동을 하기 위한 슬레이브 로봇 제어 모듈, 추종하고자 하는 대상을 따라서 마스터 로봇과 슬레이브 로봇이 일렬로 추종하는 대상자 추종 모듈, 마스터 로봇이 기동하면, 마스터 로봇 후방에서 소정 거리 유지하며 추종하는 슬레이브 로봇을 제어하기 위한 마스터 추종 모듈, 최초 추종 대상자를 지정하거나, 추종 대상자의 추종을 실패한 경우, 새로운 추종 대상자를 등록할 수 있도록 하는 추종 대상자 리셋 모듈, 및 마스터 로봇 및 슬레이브 로봇의 구동을 정지시키는 정지 모듈을 포함할 수 있다.In addition, there are a Kinect sensor for recognizing a shape of an object to be followed, a Kalman filter for filtering a signal to recognize only a specific part of an object to be tracked among the signals transmitted from the Kinect sensor, A first fuzzy calculation program for receiving a signal and designating a coordinate of the target as a target value and outputting a control value following the target in order to maintain the center of the image of the follower object; A master MCU including a first PID control program for controlling an operation; a master robot including a master driver for receiving and driving a PID control signal of a master MCU; An ultrasonic sensor for sensing the distance and position with the master robot, an infrared sensor provided on both sides of the ultrasonic sensor for sensing the direction of rotation of the master robot, a distance value and direction between the ultrasonic sensor and the master robot transmitted from the infrared sensor A second purge operation program for receiving the control value of the second purge operation program and outputting a control value to follow the master robot, A slave robot including a slave MCU in which a second PID control program for controlling the number of revolutions of the motor by a Width Modulation control signal is incorporated; And an application for remote control of the master robot and the slave robot are installed and an attempt is made to perform pairing for wireless communication with the master robot and pairing for wireless communication between the master robot and the slave robot, The smart device includes a master robot control module for soloing only the master robot, a slave robot control module for solely starting the slave robot alone, A master tracking module for controlling the slave robot that keeps a predetermined distance from the rear of the master robot when the master robot is started, a master tracking module for controlling the slave robot following the master robot, If the follow-up fails, Following subjects that allows to register the Pacific following subjects may include stopping module for stopping the driving of the reset module, and a master robot and the slave robot.

또한, 추종되어야 할 대상의 형태를 인식하기 위한 키넥트 센서, 키넥트 센서에서 전송된 신호 중 추종되어야 할 대상의 특정 부분만을 인식하기 위해 신호를 필터링하기 위한 칼만 필터와, 칼만 필터에 의해 필터링된 신호를 입력받아 추종 대상자의 영상의 중심을 유지하고자 그 대상의 좌표를 목표치로 지정하고 그 대상을 추종하는 제어값을 출력하는 제1 퍼지 연산 프로그램과, 제1 퍼지 연산 프로그램의 제어값을 전달받아 동작을 제어하기 위한 제1 PID 제어 프로그램이 내장되는 마스터 MCU, 마스터 MCU의 PID 제어 신호를 전달받아 구동하는 마스터 구동부를 포함하는 마스터 로봇; 마스터 로봇과의 거리 및 위치를 센싱하기 위한 초음파 센서, 초음파 센서의 양측에 구비되어 마스터 로봇의 회전 방향을 센싱하기 위한 적외선 센서, 초음파 센서와 적외선 센서에서 전송된 마스터 로봇과의 거리값과 방향 전환에 대한 회전각 데이터를 입력받아 마스터 로봇의 중심 좌표를 목표치로 지정하여 마스터 로봇을 추종하기 위한 제어값을 출력하는 제2 퍼지 연산 프로그램과, 제2 퍼지 연산 프로그램의 제어값을 전달받아 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 신호에 의해 모터의 회전수를 제어하기 위한 제2 PID 제어 프로그램이 내장되는 슬레이브 MCU를 포함하는 슬레이브 로봇; 및 마스터 로봇 및 슬레이브 로봇의 원격제어를 위한 어플리케이션이 설치되고, 마스터 로봇과의 무선통신을 위한 페어링을 시도하고, 마스터 로봇과 슬레이브 로봇 간의 무선통신을 위한 페어링을 시도하여 각각의 페어링이 성공될 경우 어플리케이션이 동작될 수 있도록 하는 스마트기기를 포함하고, 스마트기기의 어플리케이션에서 발신하는 데이터는 마스터 로봇으로 전달되고, 마스터 로봇에서 슬레이브 로봇으로 선택된 모드에 따라 필요한 데이터를 전송하게 할 수 있다. In addition, there are a Kinect sensor for recognizing a shape of an object to be followed, a Kalman filter for filtering a signal to recognize only a specific part of an object to be tracked among the signals transmitted from the Kinect sensor, A first fuzzy calculation program for receiving a signal and designating a coordinate of the target as a target value and outputting a control value following the target in order to maintain the center of the image of the follower object; A master MCU including a first PID control program for controlling an operation; a master robot including a master driver for receiving and driving a PID control signal of a master MCU; An ultrasonic sensor for sensing the distance and position with the master robot, an infrared sensor provided on both sides of the ultrasonic sensor for sensing the direction of rotation of the master robot, a distance value and direction between the ultrasonic sensor and the master robot transmitted from the infrared sensor A second purge operation program for receiving the control value of the second purge operation program and outputting a control value to follow the master robot, A slave robot including a slave MCU in which a second PID control program for controlling the number of revolutions of the motor by a Width Modulation control signal is incorporated; And an application for remote control of the master robot and the slave robot are installed and an attempt is made to perform pairing for wireless communication with the master robot and pairing for wireless communication between the master robot and the slave robot, The data transmitted from the application of the smart device is transmitted to the master robot and can be transmitted according to the mode selected by the master robot and the slave robot.

또한, 추종되어야 할 대상의 형태를 인식하기 위한 키넥트 센서, 키넥트 센서에서 전송된 신호 중 추종되어야 할 대상의 특정 부분만을 인식하기 위해 신호를 필터링하기 위한 칼만 필터와, 칼만 필터에 의해 필터링된 신호를 입력받아 추종 대상자의 영상의 중심을 유지하고자 그 대상의 좌표를 목표치로 지정하고 그 대상을 추종하는 제어값을 출력하는 제1 퍼지 연산 프로그램과, 제1 퍼지 연산 프로그램의 제어값을 전달받아 동작을 제어하기 위한 제1 PID 제어 프로그램이 내장되는 마스터 MCU, 마스터 MCU의 PID 제어 신호를 전달받아 구동하는 마스터 구동부를 포함하는 마스터 로봇; 마스터 로봇과의 거리 및 위치를 센싱하기 위한 초음파 센서, 초음파 센서의 양측에 구비되어 마스터 로봇의 회전 방향을 센싱하기 위한 적외선 센서, 초음파 센서와 적외선 센서에서 전송된 마스터 로봇과의 거리값과 방향 전환에 대한 회전각 데이터를 입력받아 마스터 로봇의 중심 좌표를 목표치로 지정하여 마스터 로봇을 추종하기 위한 제어값을 출력하는 제2 퍼지 연산 프로그램과, 제2 퍼지 연산 프로그램의 제어값을 전달받아 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 신호에 의해 모터의 회전수를 제어하기 위한 제2 PID 제어 프로그램이 내장되는 슬레이브 MCU를 포함하는 슬레이브 로봇; 및 마스터 로봇 및 슬레이브 로봇의 원격제어를 위한 어플리케이션이 설치되고, 마스터 로봇과의 무선통신을 위한 페어링을 시도하고, 마스터 로봇과 슬레이브 로봇 간의 무선통신을 위한 페어링을 시도하여 각각의 페어링이 성공될 경우 어플리케이션이 동작될 수 있도록 하는 스마트기기를 포함하고, 스마트기기의 어플리케이션에서 발신하는 데이터는 마스터 로봇으로 전달되고, 마스터 로봇에서 슬레이브 로봇으로 선택된 모드에 따라 필요한 데이터를 전송하게 되고, 마스터 로봇의 단독 기동 시에는 마스터 로봇으로부터 슬레이브 로봇으로 정지 신호를 지속적으로 전송하도록 하여 슬레이브 로봇을 중지시키고, 슬레이브 로봇의 단독 기동 시에는 마스터 로봇의 키넥트 센서 및 작동이 정지되고, 마스터 로봇으로부터 슬레이브 로봇으로 좌표 값을 전송하여 슬레이브 로봇만을 동작하도록 할 수 있다. In addition, there are a Kinect sensor for recognizing a shape of an object to be followed, a Kalman filter for filtering a signal to recognize only a specific part of an object to be tracked among the signals transmitted from the Kinect sensor, A first fuzzy calculation program for receiving a signal and designating a coordinate of the target as a target value and outputting a control value following the target in order to maintain the center of the image of the follower object; A master MCU including a first PID control program for controlling an operation; a master robot including a master driver for receiving and driving a PID control signal of a master MCU; An ultrasonic sensor for sensing the distance and position with the master robot, an infrared sensor provided on both sides of the ultrasonic sensor for sensing the direction of rotation of the master robot, a distance value and direction between the ultrasonic sensor and the master robot transmitted from the infrared sensor A second purge operation program for receiving the control value of the second purge operation program and outputting a control value to follow the master robot, A slave robot including a slave MCU in which a second PID control program for controlling the number of revolutions of the motor by a Width Modulation control signal is incorporated; And an application for remote control of the master robot and the slave robot are installed and an attempt is made to perform pairing for wireless communication with the master robot and pairing for wireless communication between the master robot and the slave robot, The data transmitted from the application of the smart device is transmitted to the master robot, the necessary data is transmitted according to the mode selected by the master robot from the slave robot, and the master robot performs the exclusive activation , The slave robot is stopped by continuously transmitting a stop signal from the master robot to the slave robot, and when the slave robot is operated alone, the key knot sensor and operation of the master robot are stopped, and the master robot to slave robot The slave robot can only be operated in transmission.

본 발명에 의하면 사용자를 인식하여 추종하는 마스터 로봇과 마스터 로봇을 추종하는 슬레이브 로봇으로 구성되고, 마스터 로봇과 슬레이브 로봇에는 PID 제어 프로그램과 퍼지 연산 프로그램에 의해 지정된 대상만을 신속하고 정확하게 추종할 수 있도록 함으로써 골프 캐디의 기능, 쇼핑카트, 리어카, 캐리어카트 등 다양한 기술분야에 응용될 수 있도록 하는 데 그 효과가 있다. According to the present invention, a master robot following a user and a slave robot following a master robot are provided. In the master robot and the slave robot, only the objects designated by the PID control program and the fuzzy operation program can be followed quickly and accurately It can be applied to a variety of technical fields such as a golf caddy function, a shopping cart, a rear car, and a carrier cart.

또한, 본 발명에 의하면 마스터 로봇에는 키넥트 센서를 장착하여 추종하고자 하는 대상의 형태를 하고 정확하고 신속하게 인식하고, 키넥트 센서에 최초에 인식되는 대상에 대하여 고유식별코드를 부여하여 다른 대상자가 키넥트 센서에 의해 인식되어도 인식되지 못하도록 프로그래밍되어 추종하고자 하는 대상자를 정확하게 추종할 수 있도록 하는 데 그 효과가 있다.In addition, according to the present invention, the master robot is equipped with a Kinect sensor to recognize the shape of an object to be tracked accurately and quickly, to give a Kinetic sensor a unique identification code for an object initially recognized, It is programmed so that it can not be recognized even if it is recognized by the Kinect sensor, so that it is possible to precisely follow the object to be followed.

또한, 본 발명에 의하면 슬레이브 로봇에는 초음파 센서와 적외선 센서를 장착하되, 로봇의 전면 중앙부에 초음파 센서가 장착되어 위치 및 거리를 감지할 수 있도록 하고, 초음파 센서를 기준으로 양측면에 적외선 센서가 구비되어 회전방향을 감지할 수 있도록 함으로써 슬레이브 로봇의 전방에서 구동 중인 마스터 로봇의 움직임을 정확하게 측정하여 일정 거리를 유지하면서 추종할 수 있도록 하는 데 그 효과가 있다.According to the present invention, the slave robot is equipped with an ultrasonic sensor and an infrared sensor, and an ultrasonic sensor is installed at the center of the front face of the robot to detect a position and a distance, and an infrared sensor is provided on both sides of the ultrasonic sensor It is possible to accurately measure the movement of the master robot being driven in front of the slave robot and to follow the robot while maintaining a certain distance.

또한, 스마트기기에는 마스터 로봇만의 단독 기동을 제어하는 기능, 슬레이브 로봇만의 단독 기능을 제어하는 기능, 마스터 로봇이 기동하면, 마스터 로봇의 후방에서 추종하는 슬레이브 로봇을 제어하는 기능, 추종하고자 하는 대상을 따라서 마스터 로봇과 슬레이브 로봇이 일렬로 추종하는 추종 기능 등이 포함되어 무선으로 이동 로봇의 조작을 용이하게 할 수 있도록 하는 데 그 효과가 있다.The smart device includes a function of controlling only the master robot only, a function of controlling only the slave robot alone, a function of controlling the slave robot following the master robot when the master robot is activated, And a follow-up function in which the master robot and the slave robot follow each other along the object, thereby facilitating the operation of the mobile robot wirelessly.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PID 및 퍼지에 의해 제어되는 무선 추종 로봇 시스템의 개념도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PID 및 퍼지에 의해 제어되는 무선 추종 로봇 시스템의 구성도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PID 및 퍼지에 의해 제어되는 무선 추종 로봇 시스템의 마스터 로봇과 슬레이브 로봇을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PID 및 퍼지에 의해 제어되는 무선 추종 로봇 시스템의 키넥트 센서를 이용하여 센싱한 후 일정 신호를 거쳐 입체 영상을 획득한 화면을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PID 및 퍼지에 의해 제어되는 무선 추종 로봇 시스템의 칼만 필터의 흐름도와, 시스템 및 관측 방정식을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PID 및 퍼지에 의해 제어되는 무선 추종 로봇 시스템에서 마스터 로봇의 PID 및 퍼지 프로그램에서의 신호처리 흐름도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PID 및 퍼지에 의해 제어되는 무선 추종 로봇 시스템에서 슬레이브 로봇의 PID 및 퍼지 프로그램에서의 신호처리 흐름도,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PID 및 퍼지에 의해 제어되는 무선 추종 로봇 시스템의 스마트기기 애플리케이션에 구현되는 화면 구성도이다. 1 is a conceptual diagram of a radio tracking robot system controlled by PID and purging according to a preferred embodiment of the present invention;
2 is a configuration diagram of a radio tracking robot system controlled by PID and purging according to a preferred embodiment of the present invention,
3 is a view showing a master robot and a slave robot of a radio tracking robot system controlled by PID and purge according to a preferred embodiment of the present invention,
4 is a view illustrating a stereoscopic image obtained by sensing a kinetic sensor using a Kinetic sensor of a radio tracking robot system controlled by PID and purging according to a preferred embodiment of the present invention,
FIG. 5 is a flow chart of a Kalman filter of a radio tracking robot system controlled by PID and purging according to a preferred embodiment of the present invention, a system and an observation equation,
6 is a flowchart of a signal processing in a PID and fuzzy program of a master robot in a radio tracking robot system controlled by PID and fuzzy in accordance with a preferred embodiment of the present invention,
FIG. 7 is a flowchart of a signal processing in a PID and fuzzy program of a slave robot in a radio tracking robot system controlled by PID and fuzzy in accordance with a preferred embodiment of the present invention,
FIG. 8 is a screen configuration diagram implemented in a smart device application of a wireless follow-up robot system controlled by PID and fuzzy according to a preferred embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, the preferred embodiments of the present invention will be described below, but it is needless to say that the technical idea of the present invention is not limited thereto and can be variously modified by those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PID 및 퍼지에 의해 제어되는 무선 추종 로봇 시스템의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PID 및 퍼지에 의해 제어되는 무선 추종 로봇 시스템의 구성도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PID 및 퍼지에 의해 제어되는 무선 추종 로봇 시스템의 마스터 로봇과 슬레이브 로봇을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PID 및 퍼지에 의해 제어되는 무선 추종 로봇 시스템의 키넥트 센서를 이용하여 센싱한 후 일정 신호를 거쳐 입체 영상을 획득한 화면을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PID 및 퍼지에 의해 제어되는 무선 추종 로봇 시스템의 칼만 필터의 흐름도와, 시스템 및 관측 방정식을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PID 및 퍼지에 의해 제어되는 무선 추종 로봇 시스템에서 마스터 로봇의 PID 및 퍼지 프로그램에서의 신호처리 흐름도이며, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PID 및 퍼지에 의해 제어되는 무선 추종 로봇 시스템에서 슬레이브 로봇의 PID 및 퍼지 프로그램에서의 신호처리 흐름도이고, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PID 및 퍼지에 의해 제어되는 무선 추종 로봇 시스템의 스마트기기 애플리케이션에 구현되는 화면 구성도이다. FIG. 1 is a conceptual diagram of a radio tracking robot system controlled by PID and fuzzy in accordance with a preferred embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a configuration of a radio tracking robot system controlled by PID and purging according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 3 is a view showing a master robot and a slave robot of a radio tracking robot system controlled by PID and purge according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram of a PID and a pseudo robot according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 5 is a view showing a screen obtained by sensing a kinetic sensor of a wireless tracking robot system controlled by fuzzy and then acquiring a stereoscopic image through a predetermined signal, and FIG. 5 is a view showing a PID and a purge according to a preferred embodiment of the present invention. Fig. 6 is a view showing a flow chart of a Kalman filter of a radio tracking robot system controlled by the present invention, FIG. 7 is a flowchart of a signal processing process in the PID and the fuzzy program of the master robot in the radio tracking robot system controlled by the PID and the fuzzy according to the embodiment. FIG. 8 is a screen configuration diagram implemented in a smart device application of a wireless follow-up robot system controlled by PID and fuzzy according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PID 및 퍼지에 의해 제어되는 무선 추종 로봇 시스템은 마스터 로봇(100), 슬레이브 로봇(200), 및 스마트기기(300)을 포함하여 구성된다.1 and 2, the wireless follow-up robot system controlled by PID and purge according to the preferred embodiment of the present invention includes a master robot 100, a slave robot 200, and a smart device 300 .

도 2 내지 도 3을 참조하면, 마스터 로봇(100)은 키넥트 센서(10), 마스터 MCU(20), 마스터 구동부(30)를 포함하여 구성된다. 2 to 3, the master robot 100 includes a Kinect sensor 10, a master MCU 20, and a master driving unit 30.

키넥트 센서(10)는 마스터 구동부(100)의 전면부에 배치되어 추종되어야 할 대상의 형태(스켈레톤, skeleton)를 인식한다. 키넥트 센서(10)는 다수 개의 점들을 발.수광하여 시간차이에 의해 대상체의 입체 영상을 획득할 수 있도록 하는 센서이다. 도 4는 키넥트 센서(10)를 이용하여 대상체의 형태를 인식하여 디스플레이한 상태를 도시한 것이다. The Kinect sensor 10 is disposed on the front side of the master driving unit 100 and recognizes the shape (skeleton) of the object to be followed. The Kinect sensor 10 is a sensor that generates and receives a plurality of points and acquires a stereoscopic image of the object by a time difference. Fig. 4 shows a state in which the shape of the object is recognized and displayed using the kinect sensor 10. Fig.

보다 상세하게는 키넥트 센서(10)는 최초에 인식된 대상자에 대하여 임의의 고유식별코드를 부여하고, 최초 인식 대상자의 힙센터 좌표를 추출해 낸다. 여기서, "힙센터 좌표" 란 최초 인식 대상자의 허리의 좌표를 추출한다.More specifically, the Kinect sensor 10 gives an arbitrary unique identification code to the initially recognized subject, and extracts the heap center coordinates of the first-to-be-recognized person. Here, the "heap center coordinate" extracts the coordinates of the waist of the first recognition subject.

마스터 MCU(20)에는 키넥트 센서(10)에서 전송된 신호 중 추종되어야 할 대상의 특정 부분만을 인식하기 위해 신호를 필터링하기 위한 칼만 필터(22)와, 칼만 필터(22)에 의해 필터링된 신호를 입력받아 추종 대상자의 영상의 중심을 유지하고자 그 대상의 좌표를 목표치로 지정하고 그 대상을 추종하는 제어값을 출력하는 제1 퍼지 연산 프로그램(26)과, 제1 퍼지 연산 프로그램(26)의 제어값을 전달받아 동작을 제어하기 위한 제1 PID 제어 프로그램(24)이 내장된다.The master MCU 20 includes a Kalman filter 22 for filtering a signal to recognize only a specific portion of an object to be followed, out of the signals transmitted from the Kinect sensor 10, a signal filtered by the Kalman filter 22, A first fuzzy arithmetic operation program 26 for specifying a coordinate of the object as a target value and outputting a control value following the object, in order to maintain the center of the image of the subject to be tracked, And a first PID control program 24 for receiving the control value and controlling the operation.

칼만 필터(22)는 키넥트 센서(10)로부터 추종하고자 하는 대상자의 형태가 전체 형태로 인식되어 전송되었을 경우에만 전송받고, 일부 형태로 인식될 경우에는 필터링하여 추종 대상자를 정확하게 필터링할 수 있도록 한다. The Kalman filter 22 is transmitted only when the type of the subject to be followed is recognized and transmitted from the Kinect sensor 10 as a whole, and when it is recognized as a certain type, the Kalman filter 22 can filter the subject to be accurately filtered .

도 5를 참조하면, 키넥트 센서(10)에서 추출한 추종 대상자의 힙 센터 관절 포인트의 X,Y,Z 좌표 중 추종 대상자의 길이 및 폭을 나타내는 X와 Z좌표를 입력받아 추정값을 출력한다. 칼만 이득(K)값을 계산하고, 입력된 측정값을 이용하여 추정값을 산출한다. 오차 공분산(정확도의 척도)을 계산하여 신뢰가 높은 값(오차 범위가 높은값)을 판단하고 피드백 시켜 오차 범위를 좁혀나가는 작업을 수행한다. 5, the X and Z coordinates indicating the length and width of the subject to be tracked among the X, Y, and Z coordinates of the hip center point of the follower extracted by the Kinect sensor 10 are input and the estimated value is output. Calculates a Kalman gain (K) value, and calculates an estimated value using the input measured value. The error covariance (a measure of accuracy) is calculated to determine a reliable value (a value with a high error range) and feedback to narrow down the error range.

즉, 시스템 모델을 기초로 하여 다음 시점의 상태와 오차 공분산이 어떤 값이 될 것인지를 예측한 후 측정값과 예측값의 차이를 보상하여 새로운 추정값을 산출할 수 있도록 한다. That is, based on the system model, the state of the next time point and the value of the error covariance are predicted, and a new estimated value can be calculated by compensating for the difference between the measured value and the predicted value.

도 6을 참조하면, 키넥트 센서(10)로부터 전송되는 센서값은 마스터 MCU(20)로 전달되고, 마스터 MCU(20) 내부에 프로그램된 제1 퍼지 연산 프로그램(26)은 키넥트 센서(10)로부터 전송된 추종 대상자의 영상의 중심을 유지하고자 그 대상의 좌표를 목표치로 지정하고 그 대상을 추종하는 제어값을 출력한다. 이후, 제1 퍼지 제어 프로그램(26)의 출력값은 제1 PID 제어 프로그램(24)에 입력되어 제1 PID 제어 프로그램(24)에서는 마스터 구동부(30)의 모터를 제어하기 위한 PWM 출력 신호를 구동 모터 드라이브로 전송한다. 이를 통해 마스터 로봇(100)은 추종하고자 하는 대상자를 놓치지 않고 영상의 중심에 위치시킬 수 있다.6, the sensor value transmitted from the Kinect sensor 10 is transmitted to the master MCU 20, and the first purge operation program 26 programmed in the master MCU 20 is transmitted to the Kinect sensor 10 The coordinates of the target are designated as the target values and the control values following the target are output. The output value of the first purge control program 26 is inputted to the first PID control program 24 so that the PWM output signal for controlling the motor of the master driving unit 30 is inputted to the first PID control program 24, To the drive. Thus, the master robot 100 can locate the subject to be followed at the center of the image without missing.

여기서, 제1 PID 제어 프로그램(24)은 칼만 필터(22)에 의해 획득한 추정값을 통해 하중이나 경사면에 영향을 받지 않고 모터가 일정한 회전수를 유지할 수 있도록 마스터 구동부(30)를 제어한다. Here, the first PID control program 24 controls the master driving unit 30 so that the motor can maintain a constant number of revolutions without being affected by the load or the inclined surface through the estimated value obtained by the Kalman filter 22. [

마스터 구동부(30)는 마스터 MCU(20)의 PID 제어 신호를 전달받아 구동한다. The master driving unit 30 receives and drives the PID control signal of the master MCU 20.

슬레이브 로봇(200)은 초음파 센서(40), 적외선 센서(50), 슬레이브 MCU(60), 및 슬레이브 구동부(70)를 포함하여 구성된다. The slave robot 200 includes an ultrasonic sensor 40, an infrared sensor 50, a slave MCU 60, and a slave driving unit 70.

초음파 센서(40)는 슬레이브 로봇(200)의 전면 중앙부에 설치되어 마스터 로봇(100)과의 거리 및 위치를 측정한다. The ultrasonic sensor 40 is installed at the center of the front surface of the slave robot 200 and measures a distance and a position with respect to the master robot 100.

초음파 센서(40)는 전방 중심으로부터 좌우 20°가량의 측면에 위치한 대상체를 감지할 수 있으므로, 슬레이브 로봇(200)의 중앙에 위치시켜 마스터 로봇(100)과의 거리를 유지할 수 있도록 한다. The ultrasonic sensor 40 can detect a target object located on the side surface of about 20 degrees from the center of the front side so that it can be positioned at the center of the slave robot 200 to maintain the distance from the master robot 100.

적외선 센서(50)는 초음파 센서(40)의 양측에 하나씩 구비되어 슬레이브(200)의 전방에서 구동 중인 마스터 로봇(100)의 회전 방향을 감지한다. One infrared sensor 50 is provided on both sides of the ultrasonic sensor 40 to sense the rotational direction of the master robot 100 being driven in front of the slave 200. [

적외선 센서(50)의 경우, 대상체와의 소정 거리 차에서도 출력전압이 분명하게 나타나는 장점이 있으나, 측정각이 좁다는 단점 때문에 측정각을 벗어나게 되면 값을 잃어버리게 된다. 따라서, 마스터 로봇(100)과의 거리 측정은 초음파 센서(40)를 이용하고, 마스터 로봇(100)의 전면부 양측 말단에 적외선 센서(50)를 설치하여 마스터 로봇(100)의 회전을 신속하고 정확하게 측정할 수 있도록 한다. In the case of the infrared sensor 50, the output voltage is clearly displayed even at a predetermined distance from the target object. However, if the measurement angle deviates from the target value, the infrared sensor 50 loses its value. Therefore, the distance between the master robot 100 and the master robot 100 can be measured by using the ultrasonic sensor 40 and by providing the infrared sensor 50 at both ends of the front portion of the master robot 100, So that it can be accurately measured.

슬레이브 MCU(60)는 초음파 센서(40)와 적외선 센서(50)에서 전송된 마스터 로봇(100)과의 거리값과 방향 전환에 대한 회전각 데이터를 입력받아 마스터 로봇(100)의 중심 좌표를 목표치로 지정하여 마스터 로봇(100)을 추종하기 위한 제어값을 출력하는 제2 퍼지 연산 프로그램(64)과, 제2 퍼지 연산 프로그램(64)의 제어값을 전달받아 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 신호에 의해 모터의 회전수를 제어하기 위한 제2 PID 제어 프로그램(62)이 내장된다. The slave MCU 60 receives the distance value between the ultrasonic sensor 40 and the master robot 100 transmitted from the infrared sensor 50 and the rotation angle data for the direction change and outputs the center coordinates of the master robot 100 as a target value A second purge operation program 64 for outputting a control value for following the master robot 100 by designating the second purge operation program 64 as a control value for the second purge operation program 64, A second PID control program 62 for controlling the number of revolutions of the motor is incorporated.

즉, 도 7을 참조하면, 초음파 센서(40)와 적외선 센서(50)로부터 전송되는 센서값은 슬레이브 MCU(60)로 전달되고, 슬레이브 MCU(60) 내부에 프로그램된 제2 퍼지 연산 프로그램(64)은 초음파 센서(40)와 적외선 센서(50)로부터 전송된 마스터 로봇(100)과의 간격을 유지하고자 마스터 로봇(100)의 좌표를 목표치로 지정하고 그 대상을 추종하는 제어값을 출력한다. 이후, 제2 퍼지 제어 프로그램(64)의 출력값은 제2 PID 제어 프로그램(62)에 입력되어 제 2 PID 제어 프로그램(62)에서는 슬레이브 구동부(70)의 모터를 제어하기 위한 PWM 출력 신호를 구동 모터 드라이브로 전송한다.  7, the sensor values transmitted from the ultrasonic sensor 40 and the infrared sensor 50 are transmitted to the slave MCU 60, and the second purge operation program 64 Designates the coordinates of the master robot 100 as a target value and outputs control values following the target to maintain the distance between the ultrasonic sensor 40 and the master robot 100 transmitted from the infrared sensor 50. [ The output value of the second purge control program 64 is inputted to the second PID control program 62 and the PWM output signal for controlling the motor of the slave driving unit 70 is inputted to the second PID control program 62, To the drive.

스마트기기(300)는 마스터 로봇(100) 및 슬레이브 로봇(200)의 제어를 위한 어플리케이션이 설치된다. The smart device 300 is provided with an application for controlling the master robot 100 and the slave robot 200.

어플리케이션의 동작은 스마트기기(300)와 마스터 로봇(100)의 블루투스 모듈 사이의 블루투스 통신 연결을 시도하고 마스터 로봇(100)은 슬레이브 로봇(200)과 블루투스 통신 연결 상태를 시도한다. 모든 연결 상태를 확인하여 각각 페어링(통신연결)이 성공하면 어플리케이션이 동작하게 된다. The operation of the application tries to establish a Bluetooth communication connection between the smart device 300 and the Bluetooth module of the master robot 100 and the master robot 100 tries to establish a Bluetooth communication connection with the slave robot 200. After confirming all the connection status, if the pairing (communication connection) is successful, the application is operated.

어플리케이션에서 전송 되는 모든 데이터는 마스터 로봇(100)에게만 전달되게 되고, 마스터로봇(100)에서 슬레이브 로봇(200)으로 선택된 모드에 따라 필요한 데이터를 전송하게 된다. All the data transmitted from the application is transmitted only to the master robot 100, and the master robot 100 transmits necessary data according to the mode selected by the slave robot 200.

어플리케이션의 UI(User Interface)는 조이스틱과 이미지 버튼으로 구성된다. 수동조종 시에는 조이스틱 UI의 가운데에서 사용자의 손가락을 움직이기 시작하면 손가락의 위치에 따른 좌표를 블루투스 통신을 통해 로봇의 MCU로 전송하게 됩니다. 전송된 좌표 값을 통해 로봇이 동작하게 됩니다.The user interface (UI) of the application consists of a joystick and an image button. In manual control, when the user's finger is moved in the center of the joystick UI, the coordinates of the finger are transmitted to the robot's MCU via Bluetooth communication. The robot will operate through the transmitted coordinate values.

마스터 로봇(100)의 단독 기동을 위해 마스터 로봇(100)이 슬레이브 로봇(200)에게 정지 신호를 지속적으로 전송하면 마스터 로봇(100)만 동작하게 되고, 슬레이브 로봇(100)의 단독 기동을 위해 마스터 로봇(100)이 정지하고 슬레이브 로봇(200)에게 좌표 값을 전송 해 주면, 슬레이브 로봇(200)만 동작하게 된다. When the master robot 100 continuously transmits a stop signal to the slave robot 200 for the single start of the master robot 100, only the master robot 100 operates, and when the slave robot 100 When the robot 100 stops and transmits coordinate values to the slave robot 200, only the slave robot 200 operates.

스마트기기(300), 마스터 로봇(100), 및 슬레이브 로봇(200) 간에는 무선통신 방식으로 블루투스를 이용할 수 있다. The smart device 300, the master robot 100, and the slave robot 200 can use Bluetooth as a wireless communication method.

불루투스는 키넥트 센서(10)로부터 받은 영상정보에 따른 데이터를 마스터 MCU(20)로 보내고, 스마트기기 애플리케이션과 마스터 로봇(100)의 데이터 송수신에 이용되며, 마스터 로봇(100)과 슬레이브 로봇(200) 간을 페어링하여 양자 간에 상호 상태를 공유할 수 있도록 하는 데 이용된다. Bluetooth transmits data according to image information received from the Kinect sensor 10 to the master MCU 20 and is used for data transmission and reception between the smart device application and the master robot 100. The master robot 100 and the slave robot 200 ) Are used to share the mutual state between them.

여기서, 무선 통신 방식을 특정 방식으로 한정하는 것은 아니다. Here, the wireless communication method is not limited to a specific method.

스마트기기(300)의 어플리케이션에는 마스터 로봇 제어 모듈(310), 슬레이브 로봇 제어 모듈(320), 대상자 추종 모듈(Follow)(330), 마스터 추종(F master)모듈(340), 추종 대상자 리셋 모듈(350), 정지 모듈(360)을 포함하여 구성된다. The application of the smart device 300 includes a master robot control module 310, a slave robot control module 320, a subject tracking module 330, a master tracking module 340, 350, and a stop module 360.

마스터 로봇 제어모듈(310)은 마스터 로봇(100)만의 단독 기동을 하기 위한 것이다. The master robot control module 310 is for performing a single start of the master robot 100 alone.

슬레이브 로봇 제어 모듈(320)은 슬레이브 로봇(200)만을 단독 기동할 수 있도록 한다. The slave robot control module 320 enables only the slave robot 200 to start up solely.

대상자 추종 모듈(Follow)(330)은 추종하고자 하는 대상을 따라서 마스터 로봇(100)과 슬레이브 로봇(200)이 일렬로 추종할 수 있도록 한다. The follower tracking module 330 allows the master robot 100 and the slave robot 200 to follow a track in accordance with an object to be tracked.

마스터 추종(F master)모듈(340)은 마스터 로봇(100)이 기동하면, 마스터 로봇(100) 후방에서 소정 거리 유지하며 추종하는 슬레이브 로봇(200)을 제어할 수 있도록 한다. The master follower module 340 controls the slave robot 200 that follows the master robot 100 and keeps a predetermined distance behind the master robot 100 when the master robot 100 is started.

추종 대상자 리셋 모듈(350)은 최초 추종 대상자를 지정하거나, 추종 대상자의 추종을 실패한 경우, 새로운 추종 대상자를 등록할 수 있도록 한다. The follower reset module 350 allows the first follower to be designated or a new follower to be registered when the follower fails to follow the follower.

정지 모듈(360)은 마스터 로봇 및 슬레이브 로봇의 구동을 정지시킨다. The stop module 360 stops the driving of the master robot and the slave robot.

[실시예] [Example]

본 발명의 바람직한 실시예에 따라 마스터 로봇(100)과 슬레이브 로봇(200)을 이용하여 다양한 운용방식으로 이용될 수 있다. The master robot 100 and the slave robot 200 may be used in various manners of operation according to the preferred embodiment of the present invention.

Ⅰ. 대상자를 추종하는 활용 예Ⅰ. Examples that follow the subject

추종하고자 하는 대상자를 선정하여 추종하며 활용할 수 있다. The target person to follow can be selected and followed.

일례로, 마트에서 사람을 따라다니는 쇼핑카트, 공사장이나 작업장에서 사람을 따라다니는 화물수레, 골프장에서 사람을 따라다니는 캐드 로봇, 사람을 따라다니는 캐리어, 아이들을 따라다니는 장난감, 박물관이나 여행지에서 사람을 따라다니면서 설명을 해주는 가이드 로봇,(사람이 일정한 장소에 도착하면 방문 장소에 해당되는 설명을 제공하는 로봇), 병원에서 링거 또는 수액을 투여 받는 환자가 링거 또는 수액을 맞으며 이동할 수 있도록 링거 또는 수액 거치대, 농업 종사자들을 따라 다니면서 도와주는 로봇 등 이동 공간의 구조가 복잡하거나 동선이 불규칙한 곳 등에서도 추종 대상자만을 정확하게 추종할 수 있도록 요구받은 곳에서 활용할 수 있도록 한다. For example, there are shopping carts that follow people at marts, cargo wagons that follow people on construction sites or workplaces, car robots that follow people on the golf course, followers of people, toys that follow children, A guide robot to follow and explain (a robot that provides a description corresponding to the place of visit when a person arrives at a certain place), a ringer or a liquid holder , Robots that follow and follow farm workers, and so on so that they can follow the target person accurately even if the structure of the moving space is complicated or irregularly.

Ⅱ. 대상자를 추종하지 않고 마스터 로봇과 슬레이브 로봇이 동시에 구동되는 활용 예Ⅱ. Examples in which the master robot and the slave robot are driven simultaneously without following the subject

마스터 로봇을 슬레이브 로봇이 따라다니면서 다양한 기능을 수행할 수 있으며, 이 때, 마스터 로봇은 사용자가 소지하는 스마트기기를 통해 조정된다. The slave robot follows the master robot and performs various functions. At this time, the master robot is adjusted through the smart device possessed by the user.

일례로, 작업환경에서 특정 작업물을 나르거나, 부피나 무게를 확장시킬 경우, 물건을 이동시켜 특정 위치에 보관하는 수단으로서 활용 가능하다.For example, it can be used as a means to move objects and store them in specific locations when carrying a specific work, expanding its volume or weight in a working environment.

Ⅲ. 마스터 로봇과 슬레이브 로봇이 독립적으로 구동되는 활용 예Ⅲ. Examples in which the master robot and the slave robot are driven independently

공사장이나 작업장에서 슬레이브 로봇 또는 마스터 로봇에 수용된 원자재를 필요한 곳에 보내거나, 유아용으로 제작될 경우 아이를 태울 수 있는 기능도 가능다. It is also possible to send raw materials to slaves or master robots at construction sites or workplaces where they are needed, or to carry children when they are made for infants.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, changes, and substitutions are possible, without departing from the essential characteristics and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings . The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

100 - 마스터 로봇 10 - 키넥트 센서
20 - 마스터 MCU 22 - 칼만 필터
24 - 제1 PID 제어 프로그램 26 - 제1 퍼지 연산 프로그램
30 - 마스터 구동부 40 - 초음파 센서
50 - 적외선 센서 200 - 슬레이브 로봇
60 - 슬레이브 MCU 62 - 제2 PID 제어 프로그램
64 - 제2 퍼지 연산 프로그램 70 - 슬레이브 구동부
300 - 스마트기기 310 - 마스터 로봇 제어 모듈
320 - 슬레이브 로봇 제어 모듈 330 - 대상자 추종 모듈
340 - 마스터 추종 모듈 350 - 추종 대상자 리셋 모듈
360 - 정지 모듈100 - Master robot 10 - Kinect sensor
20 - Master MCU 22 - Kalman filter
24 - first PID control program 26 - first purge operation program
30 - Master driving part 40 - Ultrasonic sensor
50 - Infrared sensor 200 - Slave robot
60 - Slave MCU 62 - Second PID control program
64 - second purge operation program 70 - slave driver
300 - Smart device 310 - Master robot control module
320 - Slave robot control module 330 - Subject tracking module
340 - Master follower module 350 - Follower reset module
360-stop module

Claims (6)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 추종되어야 할 대상의 형태를 인식하기 위한 키넥트 센서,
키넥트 센서에서 전송된 신호 중 추종되어야 할 대상의 특정 부분만을 인식하기 위해 신호를 필터링하기 위한 칼만 필터와, 칼만 필터에 의해 필터링된 신호를 입력받아 추종 대상자의 영상의 중심을 유지하고자 그 대상의 좌표를 목표치로지정하고 그 대상을 추종하는 제어값을 출력하는 제1 퍼지 연산 프로그램과, 제1 퍼지 연산 프로그램의 제어값을 전달받아 동작을 제어하기 위한 제1 PID 제어 프로
그램이 내장되는 마스터 MCU,
마스터 MCU의 PID 제어 신호를 전달받아 구동하는 마스터 구동부
를 포함하는 마스터 로봇;
전면 중앙부에 구비되어 마스터 로봇과의 거리 및 위치를 센싱하기 위한 초음파 센서,
초음파 센서의 양측에 각각 하나씩 구비되어 전방에서 구동 중인 마스터 로봇의 회전 방향을 센싱하는 적외선 센서,
초음파 센서와 적외선 센서에서 전송된 마스터 로봇과의 거리값과 방향 전환에 대한 회전각 데이터를 입력받아 마스터 로봇의 중심 좌표를 목표치로 지정하여마스터 로봇을 추종하기 위한 제어값을 출력하는 제2 퍼지 연산 프로그램과, 제2 퍼지 연산 프로그램의 제어값을 전달받아 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 신호에 의해 모터의 회전수를 제어하기 위한 제2 PID 제어 프로그램이 내장되는 슬레이브 MCU
를 포함하는 슬레이브 로봇; 및
마스터 로봇 및 슬레이브 로봇의 원격제어를 위한 어플리케이션이 설치되고,마스터 로봇과의 무선통신을 위한 페어링을 시도하고, 마스터 로봇과 슬레이브 로봇 간의 무선통신을 위한 페어링을 시도하여 각각의 페어링이 성공될 경우 어플리케이션이 동작될 수 있도록 하는 스마트기기
를 포함하고,
스마트기기에는
마스터 로봇만의 단독 기동을 하기 위한 마스터 로봇 제어모듈,
슬레이브 로봇만의 단독 기동을 하기 위한 슬레이브 로봇 제어 모듈,
추종하고자 하는 대상을 따라서 마스터 로봇과 슬레이브 로봇이 일렬로 추종하는 대상자 추종 모듈,
마스터 로봇이 기동하면, 마스터 로봇 후방에서 소정 거리 유지하며 추종하는 슬레이브 로봇을 제어하기 위한 마스터 추종 모듈,
최초 추종 대상자를 지정하거나, 추종 대상자의 추종을 실패한 경우, 새로운추종 대상자를 등록할 수 있도록 하는 추종 대상자 리셋 모듈, 및
마스터 로봇 및 슬레이브 로봇의 구동을 정지시키는 정지 모듈
을 포함하며,
스마트기기의 어플리케이션에서 발신하는 데이터는 마스터 로봇으로 전달되고, 마스터 로봇에서 슬레이브 로봇으로 선택된 모드에 따라 필요한 데이터를 전송하게 되고,
마스터 로봇의 단독 기동 시에는 마스터 로봇으로부터 슬레이브 로봇으로 정지 신호를 지속적으로 전송하도록 하여 슬레이브 로봇을 중지시키고,
슬레이브 로봇의 단독 기동 시에는 마스터 로봇의 키넥트 센서 및 작동이 정지되고, 마스터 로봇으로부터 슬레이브 로봇으로 좌표 값을 전송하여 슬레이브 로본만을 동작하도록 하는 PID 및 퍼지에 의해 제어되는 무선 추종 로봇 시스템.A Kinect sensor for recognizing the shape of the object to be followed,
A Kalman filter for filtering a signal to recognize only a specific part of a target to be followed, and a Kalman filter for receiving the signal filtered by the Kalman filter to maintain the center of the target person's image, A first purge operation program for specifying a coordinate as a target value and outputting a control value following the target; a first purge operation program for receiving a control value of the first purge operation program and controlling the operation;
Master MCU with built-in grams,
The master driving unit receives the PID control signal of the master MCU,
A master robot comprising:
An ultrasonic sensor provided at a front central portion for sensing the distance and position with the master robot,
An infrared sensor which is provided on each side of the ultrasonic sensor to sense the rotational direction of the master robot being driven from the front,
A second fuzzy operation for outputting a control value for following the master robot by designating the center coordinate of the master robot as a target value by receiving the distance value between the ultrasonic sensor and the master robot transmitted from the infrared sensor and the rotation angle data for the direction change, And a slave MCU having a second PID control program for receiving the control value of the second fuzzy calculation program and controlling the number of revolutions of the motor by PWM (Pulse Width Modulation) control signal,
A slave robot; And
An application for remote control of the master robot and the slave robot is installed and attempts pairing for wireless communication with the master robot and attempts pairing for wireless communication between the master robot and the slave robot. When each pairing is successful, Smart devices that can operate
Lt; / RTI >
Smart devices
A master robot control module for soloing only the master robot,
A slave robot control module for solely starting the slave robot,
A subject tracking module in which the master robot and the slave robot follow in line,
A master follower module for controlling a slave robot which keeps a predetermined distance behind the master robot when the master robot is started,
A follower reset module for allowing a first follower to be designated or a new follower to be registered when the follower fails to follow, and
Stop module for stopping the driving of the master robot and the slave robot
/ RTI >
The data transmitted from the application of the smart device is transmitted to the master robot, and the necessary data is transmitted according to the mode selected from the master robot to the slave robot,
When the master robot is solely activated, the master robot continuously transmits a stop signal to the slave robot to stop the slave robot,
A wireless follower robot system controlled by PID and fuzzy which operates only the slave robot by transmitting coordinate values from the master robot to the slave robot when the slave robot is started and the kinect sensor of the master robot is stopped. 삭제delete 삭제delete
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