KR102262844B1 - Straight device in mobile robot and thereof method - Google Patents

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KR102262844B1
KR102262844B1 KR1020190112873A KR20190112873A KR102262844B1 KR 102262844 B1 KR102262844 B1 KR 102262844B1 KR 1020190112873 A KR1020190112873 A KR 1020190112873A KR 20190112873 A KR20190112873 A KR 20190112873A KR 102262844 B1 KR102262844 B1 KR 102262844B1
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서갑호
오장석
홍형길
우성용
송수환
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한국로봇융합연구원
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Abstract

본 발명은 제1 두둑의 길이방향 연장선상에 광원이 설치되고, 상기 광원이 상기 제1 두둑의 길이방향으로 육안으로 식별 가능한 제1 광을 조사하는 상태에서, 상기 제1 두둑 상을 이동하는 이동로봇의 주행방향측을 촬영하는 촬영부, 상기 촬영부에서 촬영한 영상 내에 상기 제1 광에 의해 형성된 직선의 가이드라인(이하 "현재 가이드라인"이라 함)의 위치를 파악하고 상기 현재 가이드라인의 위치와 기 저장된 기준 가이드라인의 위치 간의 오차값을 파악하는 추적부, 상기 제1 두둑 상을 이동하는 이동로봇의 자세 변화를 감지하고, 감지한 자세변화값을 생성하는 자세 감지부, 상기 자세변화값에 대응하는 자세 유지 동작을 수행하고, 상기 위치 오차값또는, 위치 오차값 및 상기 자세변화값을 이용하여 상기 이동로봇이 초기 진행 방향으로 계속 직진하도록 하는 조향 제어신호를 생성하는 자세 유지부, 그리고 상기 자세 유지부의 조향 제어신호에 따라 조향휠의 조향을 제어하는 조향부를 포함하는 이동로봇의 직진성 유지장치 및 이의 방법에 관한 것이다.In the present invention, a light source is installed on the longitudinal extension of the first ridge, and the light source irradiates a first light that can be identified with the naked eye in the longitudinal direction of the first ridge, moving on the first ridge A photographing unit for photographing the traveling direction side of the robot, and the position of a straight line guideline (hereinafter referred to as "current guideline") formed by the first light in the image photographed by the photographing unit, and A tracking unit that detects an error value between a position and a position of a pre-stored reference guideline, a posture detection unit that detects a change in the posture of the mobile robot moving on the first ridge, and generates a detected posture change value, the change in posture A posture maintaining unit that performs a posture maintaining operation corresponding to the value and generates a steering control signal for continuously moving the mobile robot straight in the initial moving direction using the position error value or the position error value and the posture change value; And it relates to an apparatus for maintaining straightness of a mobile robot including a steering unit for controlling steering of a steering wheel according to a steering control signal of the posture maintaining unit, and a method therefor.

Description

이동로봇의 직진성 유지장치 및 이의 방법{Straight device in mobile robot and thereof method}Device for maintaining straightness of mobile robot and method thereof {Straight device in mobile robot and method thereof}

본 발명은 노지 환경에서 자율주행으로 작업을 수행하는 이동로봇에 관한 것으로, 이동로봇의 직진성 유지장치 및 이의 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mobile robot that performs tasks by autonomous driving in a field environment, and to an apparatus for maintaining straightness of the mobile robot and a method therefor.

노지 환경에서 농사 작업을 수행하는 이동로봇 중 자율주행을 수행하는 이동로봇은 정해진 작업 영역에서 일정한 작업을 수행하기 위해서 직진성이 유지되어야 한다. Among mobile robots that perform agricultural work in an open-field environment, mobile robots that perform autonomous driving must maintain straightness in order to perform certain tasks in a fixed work area.

만약, 직진성이 유지되지 못하면 정해진 작업 영역을 벗어나게 되거나 계획된 작업을 수행하지 못하게 된다.If the straightness is not maintained, the user may deviate from the designated work area or cannot perform the planned work.

따라서, 노지 환경에서 자율주행으로 작업을 수행하는 이동로봇에 대한 직진성을 보장하는 기술이 요구된다.Therefore, there is a need for a technology that guarantees straightness for a mobile robot that performs tasks by autonomous driving in a field environment.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 노지 환경의 작업 영역에서 이동로봇이 직진을 유지하면서 작업을 할 수 있게 하는 이동로봇의 직진성 유지장치 및 이의 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an apparatus for maintaining straightness of a mobile robot and a method thereof, which enable the mobile robot to work while maintaining a straight line in a work area in a field environment.

상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시 예가 사용될 수 있다.In addition to the above problems, the embodiment according to the present invention may be used to achieve other problems not specifically mentioned.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 직진성 유지장치는, 제1 두둑의 길이방향 연장선상에 광원이 설치되고, 상기 광원이 상기 제1 두둑의 길이방향으로 육안으로 식별 가능한 제1 광을 조사하는 상태에서, 상기 제1 두둑 상을 이동하는 이동로봇의 주행 방향측을 촬영하는 촬영부; 상기 촬영부에서 촬영한 영상 내에 상기 제1 광에 의해 형성된 직선의 가이드라인(이하 "현재 가이드라인"이라 함)의 위치를 파악하고 상기 현재 가이드라인의 위치와 기 저장된 기준 가이드라인의 위치 간의 오차값을 파악하는 추적부; 상기 제1 두둑 상을 이동하는 이동로봇의 자세 변화를 감지하고, 감지한 자세변화값을 생성하는 자세 감지부; 상기 자세 감지부로부터 자세변화값을 수신하면 상기 자세변화값에 대응하는 동작을 수행하여 이동로봇의 몸체 틀어짐을 보상하고, 상기 추적부로부터 수신된 위치 오차값을 유효하지 않는 정보로 처리하며, 상기 자세 감지부로부터 자세변화값이 수신되지 않은 상태에서 상기 추적부로부터 위치 오차값을 수신하면, 상기 수신된 위치 오차값을 바탕으로 상기 이동로봇이 초기 진행 방향으로 계속 직진하도록 제어하기 위한 조향 제어신호를 생성하는 자세 유지부; 및 상기 자세 유지부의 조향 제어신호에 따라 조향휠의 조향을 제어하는 조향부를 포함한다.In an apparatus for maintaining straightness of a mobile robot according to an embodiment of the present invention for solving the above problems, a light source is installed on the longitudinal extension line of the first ridge, and the light source is visually identifiable in the longitudinal direction of the first ridge. a photographing unit for photographing the traveling direction side of the mobile robot moving on the first ridge in a state of irradiating the first light; The position of the guideline (hereinafter referred to as the "current guideline") of a straight line formed by the first light in the image captured by the photographing unit is identified, and the error between the position of the current guideline and the position of the pre-stored reference guideline a tracking unit to determine the value; a posture sensing unit detecting a change in posture of the mobile robot moving on the first ridge and generating a detected posture change value; When the posture change value is received from the posture detection unit, an operation corresponding to the posture change value is performed to compensate for body distortion of the mobile robot, and the position error value received from the tracking unit is processed as invalid information, and the When the position error value is received from the tracking unit in a state where the attitude change value is not received from the attitude detection unit, a steering control signal for controlling the mobile robot to continue moving straight in the initial moving direction based on the received position error value Posture maintaining unit to generate; and a steering unit controlling the steering of the steering wheel according to the steering control signal of the posture maintaining unit.

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상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 직진성 유지방법은, 육안으로 식별이 가능한 제1 광을 조사하는 광원이 제1 두둑에 대해 적어도 하나가 설치되고, 두둑의 길이방향 연장선상에 위치한 상태에서 이동로봇의 직진성 유지방법에 있어서, 상기 이동로봇이 상기 제1 두둑 상의 초기작업 위치에서 촬영한 상기 제1 광에 의해 형성된 직선의 가이드라인을 기준 가이드라인으로 설정하는 단계; 상기 이동로봇의 이동에 따라 전진방향의 촬영된 영상에서 상기 제1 광에 의해 형성된 직선의 가이드라인(이하 "현재 가이드라인"이라 함)의 위치를 파악하는 단계; 상기 현재 가이드라인의 위치와 상기 기준 가이드라인 간의 위치 오차값을 생성하는 단계; 상기 이동로봇의 이동에 따라 상기 이동로봇의 자세 변화를 감지하고, 감지한 자세변화에 대한 자세변화값을 생성하는 단계; 상기 자세변화값이 수신된 상태에서 상기 위치 오차값이 수신되면, 상기 수신된 위치 오차값을 유효하지 않는 정보로 처리하고, 상기 자세변화값에 대응하는 동작을 수행하여 이동로봇의 몸체 틀어짐을 보상하는 단계; 및 상기 자세변화값이 수신되지 않은 상태에서 상기 위치 오차값이 수신되면, 상기 수신된 위치 오차값을 바탕으로 상기 이동로봇이 초기 진행 방향으로 계속 직진하도록 제어하기 위한 조향 제어신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In a method for maintaining straightness of a mobile robot according to an embodiment of the present invention for solving the above problems, at least one light source for irradiating a first light that can be identified with the naked eye is installed with respect to the first ridge, and the ridge extends in the longitudinal direction A method for maintaining the straightness of a mobile robot in a state located on a line, the method comprising: setting, by the mobile robot, a guideline of a straight line formed by the first light photographed at an initial working position on the first ridge as a reference guideline; recognizing the position of a guideline (hereinafter referred to as a "current guideline") of a straight line formed by the first light in the image taken in the forward direction according to the movement of the mobile robot; generating a position error value between the position of the current guideline and the reference guideline; detecting a change in posture of the mobile robot according to the movement of the mobile robot, and generating an attitude change value for the detected posture change; When the position error value is received while the posture change value is received, the received position error value is treated as invalid information, and an operation corresponding to the posture change value is performed to compensate for body distortion of the mobile robot. to do; and when the position error value is received in a state where the attitude change value is not received, generating a steering control signal for controlling the mobile robot to continue moving straight in the initial moving direction based on the received position error value. may include

본 발명의 실시 예에 따르면, 이동로봇이 육안으로 식별 가능한 레이저광의 가이드라인을 기준으로 직진 이동하게 하여, 자율주행하는 이동로봇이 원하는 작업을 가능하게 한다.According to an embodiment of the present invention, the mobile robot moves in a straight line based on the guideline of the laser light that can be identified with the naked eye, thereby enabling the autonomous driving mobile robot to perform a desired task.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 직진성 유지를 위한 작업 환경을 보인 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 예를 보인 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 직진성 유지장치의 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 촬영부에서 촬영한 영상을 통해 파악되는 가이드라인의 오차 파악을 보인 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 직진성 유지 방법에 대한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 이동로봇의 직진성 유지 방법에 대한 순서도이다.1 is a view showing a working environment for maintaining straightness of a mobile robot according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing an example of a mobile robot according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a straightness maintaining device according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an error of a guideline detected through an image captured by a photographing unit according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of a method for maintaining straightness of a mobile robot according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a method for maintaining straightness of a mobile robot according to a second embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며 명세서 전체에서 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한, 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. The present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are used for the same or similar components throughout the specification. In addition, in the case of a well-known known technology, a detailed description thereof is omitted.

본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. In the present specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.

이하에서는 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 직진성 유지장치 및 이의 방법을 설명한다. Hereinafter, an apparatus for maintaining straightness of a mobile robot and a method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 직진성 유지를 위한 작업 환경을 보인 도면이다. 도 1에서는 밭농사를 수행하는 이동로봇을 일 예로 한 것이다.1 is a view showing a working environment for maintaining straightness of a mobile robot according to an embodiment of the present invention. 1 illustrates a mobile robot performing field farming as an example.

도 1을 참고하면, 이동로봇(10)은 밭의 두둑 상에 위치한다. 구체적으로 이동로봇(10)의 일측면에 설치된 두 개의 바퀴는 하나의 골에 위치하고, 이동로봇(10)의 타측면에 설치된 두 개의 바퀴는 이웃하는 다른 하나의 골에 위치한다. 이에 따라, 이동로봇(10)의 본체는 하나의 두둑 상에 위치한다.Referring to FIG. 1 , the mobile robot 10 is located on the ridge of the field. Specifically, two wheels installed on one side of the mobile robot 10 are located in one valley, and two wheels installed on the other side of the mobile robot 10 are located in another adjacent valley. Accordingly, the main body of the mobile robot 10 is located on one ridge.

광원(200)은 육안으로 식별이 가능하고 직진하는 광, 예컨대 레이저광을 조사하는 장치이다. 광원(200)은 하나의 두둑에 대해 적어도 하나가 설치되고, 두둑의 길이방향 연장선상에 위치한다. 즉, 광원(200)은 두둑의 외부에 위치한다. The light source 200 is a device for irradiating light that can be identified with the naked eye and travels straight, for example, a laser light. At least one light source 200 is provided for one ridge, and is located on the longitudinal extension of the ridge. That is, the light source 200 is located outside the ridge.

광원(200)은 두둑의 길이방향으로 가운데 부분에 맞춰서 설치되는 것이 양호하나, 그렇지 않아도 무방하다. 광원(200)은 이동로봇(10)에 설치된 촬영부보다 낮은(높이 기준) 위치에 위치되는 것이 양호하다.The light source 200 is preferably installed in accordance with the central portion in the longitudinal direction of the ridge, but it is not necessary. The light source 200 is preferably located at a lower (height reference) position than the photographing unit installed in the mobile robot 10 .

광원(200)은 고정수단(b)에 의해 고정된다. 고정수단(b)는 사물이나 사람일 수 있다. 사람의 경우에는 작업자(b)가 광원(200)을 잡고 서 있게 되고, 사물인 경우에 고정 설치된 기구물(b)에 광원(200)이 설치된다.The light source 200 is fixed by the fixing means (b). The fixing means (b) may be a thing or a person. In the case of a person, the worker (b) stands while holding the light source 200, and in the case of an object, the light source 200 is installed in a fixedly installed fixture (b).

따라서, 이동로봇(10)은 두둑(a1, a2, a3) 이동시에 촬영부를 이용하여 전방을 촬영하고, 촬영된 영상에서 광원(200)에서 조사한 광의 직선(이하 "가이드라인"이라 함)을 파악하여 가이드라인을 추적하여 직진한다.Therefore, the mobile robot 10 uses the photographing unit to photograph the front when the ridges a1, a2, and a3 move, and grasps the straight line of the light irradiated from the light source 200 in the photographed image (hereinafter referred to as “guideline”). Follow the guideline and go straight.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 예를 보인 도면이다. 도 2를 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇은 4개의 바퀴를 가지고 자율주행하는 농업용 로봇이다. 여기서 이동로봇의 바퀴는 4개가 아닌 양측면에 하나씩 구비된, 즉 2개의 바퀴일 수 있다. 물론 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇은 이외에 다양한 형태를 가진 자율주행 로봇일 수 있다.2 is a view showing an example of a mobile robot according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2 , the mobile robot according to an embodiment of the present invention is an agricultural robot having four wheels and autonomously driving. Here, the wheels of the mobile robot may be provided one on both sides instead of four, that is, two wheels. Of course, the mobile robot according to an embodiment of the present invention may be an autonomous driving robot having various other forms.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 직진성 유지장치의 블록 구성도이다. 도 3을 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 직진성 유지장치(100)는 촬영부(110), 추적부(120), 자세 감지부(130), 자세 유지부(140) 및 조향부(150)를 포함한다.3 is a block diagram of a straightness maintaining device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3 , the straightness maintaining device 100 according to an embodiment of the present invention includes a photographing unit 110 , a tracking unit 120 , a posture sensing unit 130 , a posture maintaining unit 140 , and a steering unit 150 . ) is included.

촬영부(110)는 이동로봇(10)의 몸체(미도시)에 설치되고 이동로봇(10)의 주행방향측을 촬영하여 촬영한 영상을 추적부(120)에 제공한다. 여기서 몸체는 마주보는 이동로봇(10)의 바퀴 사이에 설치되는 부분이다. 촬영부(110)는 광원(200)에서 조사되는 광(이하에서는 '레이저광'이라 한다)을 촬영할 수 있도록 조사되는 광의 상측에 위치하도록 설치된다. 양호하게는, 레이저광이 촬영부(110)의 아래쪽으로 조사되기 때문에, 촬영부(110)는 아래방향으로 기울어져 촬영을 수행한다.The photographing unit 110 is installed on the body (not shown) of the mobile robot 10 , and provides the captured image to the tracking unit 120 by photographing the traveling direction side of the mobile robot 10 . Here, the body is a part installed between the wheels of the mobile robot 10 facing each other. The photographing unit 110 is installed so as to be positioned above the light emitted from the light source 200 (hereinafter referred to as 'laser light') so as to photograph it. Preferably, since the laser light is irradiated downward of the photographing unit 110, the photographing unit 110 is inclined downward to perform photographing.

추적부(120)는 촬영부(110)에서 촬영한 영상을 분석하여 광원(200)에서 조사된 직선의 레이저광 즉, 레이저광 가이드라인을 식별하고, 영상내 가이드라인의 위치를 파악한다. 추적부(120)는 해당 두둑에서의 작업시작지점(즉, 이동로봇의 초기위치)에서 촬영부(110)가 촬영한 영상으로부터 파악한 레이저광 가이드라인을 기준 가이드라인으로 설정하고 있다. 이에, 추적부(120)는 이동로봇(10)이 이동하면서 촬영된 영상에서 얻은 레이저광 가이드라인 즉 현재 가이드라인을 기준 가이드라인과 비교하여 위치 오차 발생 여부 및 위치오차 발생시 오차값(위치오차 정도)을 파악한다.The tracking unit 120 analyzes the image photographed by the photographing unit 110 to identify a straight laser beam irradiated from the light source 200 , that is, a laser beam guideline, and determine the position of the guideline in the image. The tracking unit 120 sets, as a reference guideline, a laser light guideline grasped from the image captured by the photographing unit 110 at the work start point (ie, the initial position of the mobile robot) in the ridge. Accordingly, the tracking unit 120 compares the laser light guideline, that is, the current guideline obtained from the image taken while the mobile robot 10 is moving, with the reference guideline to determine whether a position error occurs and an error value (position error degree) when the position error occurs. ) to figure out

레이저광 가이드라인에 대한 위치 오차에 대하여 도 4를 참조로 하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시 예에서 촬영한 영상을 통해 파악되는 가이드라인의 오차 파악 설명하기 위한 도면이다.A position error with respect to the laser beam guideline will be described with reference to FIG. 4 . 4 is a diagram for explaining an error detection of a guideline recognized through an image captured according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 전체 화면(A)은 촬영부(110)에 의해 촬영된 영상 화면이다. 영상 화면(A)에는 작업중인 두둑(a1 또는 a2 또는 a3)이 촬영되고, 레이저광 가이드라인이 촬영된다. 이동로봇(10)의 작업시작지점을 레이저광 가이드라인이 화면의 중앙에 오도록 한 경우이면, 도 4와 같이 화면의 중앙에 위치한 직선이 기준 가이드라인(L1)이 된다.Referring to FIG. 4 , the entire screen A is an image screen captured by the photographing unit 110 . On the video screen (A), the working ridge (a1 or a2 or a3) is photographed, and the laser beam guideline is photographed. If the starting point of the mobile robot 10 is set so that the laser light guideline is at the center of the screen, a straight line located in the center of the screen becomes the reference guideline L1 as shown in FIG. 4 .

만약, 촬영된 영상에서 레이저광 가이드라인이 현재 가이드라인 L2와 같이 화면의 중앙에서 좌측에 위치하면, 추적부(120)는 위치 오차가 발생하였다고 판단하고, 레이저광 가이드라인(L2)과 기준 가이드라인(L1)간의 픽셀 간격(화면상의 x축 및 y축 간격)을 파악하고 픽셀 간격을 위치 오차값(e1)으로 자세 유지부(140)로 제공한다.If, in the captured image, the laser light guideline is located on the left side of the screen like the current guideline L2, the tracking unit 120 determines that a position error has occurred, and the laser light guideline L2 and the reference guide The pixel spacing between the lines L1 (x-axis and y-axis spacing on the screen) is determined, and the pixel spacing is provided to the posture maintaining unit 140 as a position error value e1.

이때 위치 오차값(e1)은 현재 가이드라인(L2)이 기준 가이드라인(L1)에 비해 어느 정도 거리(거리차이)로 떨어져 있는지, 또한 기준 가이드라인(L1)에 대해 현재 가이드라인(L2)의 방향과 기준 가이드 라인(L1)에 대한 차이각이 얼마인지를 알 수 있다. 여기서, 거리차이는 이동로봇(10)이 기준 가이드라인(L1)으로 복귀해야할 이동로봇(10)의 이동거리를 나타내고, 현재 가이드라인의 방향은 기준 가이드 라인(L1)으로 복귀해야할 이동로봇(10)의 조향방향(예, 왼쪽 또는 오른쪽)을 파악할 수 있게 하며, 차이각은 기준 가이드라인(L1)으로 복귀해야할 이동로봇(10)의 조향 정도를 나타낸다.At this time, the position error value e1 is determined by how far (distance difference) the current guideline L2 is compared to the reference guideline L1, and also the current guideline L2 with respect to the reference guideline L1. It can be seen how much a difference angle is between the direction and the reference guide line L1. Here, the distance difference represents the moving distance of the mobile robot 10 to which the mobile robot 10 should return to the reference guideline L1, and the direction of the current guideline is the mobile robot 10 to return to the reference guideline L1. ) of the steering direction (eg, left or right), and the difference angle indicates the degree of steering of the mobile robot 10 to return to the reference guideline L1.

한편, 추적부(120)는 픽셀 간격 이외에 픽셀 간격에 대응하는 별도의 오차값을 생성하여 자세 유지부(140)에 제공할 수 있다.Meanwhile, the tracking unit 120 may generate a separate error value corresponding to the pixel interval in addition to the pixel interval and provide it to the posture maintaining unit 140 .

다른 예로, 촬영된 영상에서 레이저광 가이드라인 L3와 같이 화면의 중앙에서 우측에 위치하면, 추적부(120)는 위치 오차가 발생하였다고 판단하고, 레이저광 가이드라인 L3와 기준 가이드라인 L1 간의 픽셀 간격(화면상의 x축 및 y축 간격)을 파악하고 픽셀 간격을 위치 오차값(e2)으로 자세 유지부(140)로 제공한다.As another example, if it is located on the right side from the center of the screen as in the laser beam guideline L3 in the captured image, the tracking unit 120 determines that a position error has occurred, and the pixel interval between the laser beam guideline L3 and the reference guideline L1 (Intervals on the x-axis and y-axis on the screen) are identified, and the pixel spacing is provided to the posture maintaining unit 140 as a position error value e2.

자세 감지부(130)는 이동로봇(10)의 자세 변화 즉, 이동로봇(10)의 몸체가 상,하,좌,우로 틀어진 정도을 감지하고, 감지한 자세변화에 대응하는 자세변화값을 생성하여 자세 유지부(140)로 제공한다. 자세 감지부(130)는 자이로센서로 구성되거나 IMU(Initial Measurement Unit, 관성측정장치)로 구성되거나, 그 밖에 자세변화를 감지할 수 있는 모든 종류의 센서가 이용될 수 있다. The posture sensing unit 130 detects a change in the posture of the mobile robot 10, that is, the degree to which the body of the mobile robot 10 is turned up, down, left, and right, and generates a posture change value corresponding to the detected posture change. It is provided by the posture maintaining unit 140 . The posture detection unit 130 may be configured as a gyro sensor, an Initial Measurement Unit (IMU), or any other sensor capable of detecting a change in posture.

자세 유지부(140)는 자세 감지부(130)로부터 자세변화값을 수신하면 자세변화값에 대응하는 동작을 수행하여 이동로봇(10)의 몸체 틀어짐을 보상한다. 또한 자세 유지부(140)는 추적부(120)로부터 수신된 위치 오차값을 분석하여 이동로봇(10)이 초기 진행 방향으로 계속 직진하도록 하는 자세 제어를 수행한다.When receiving the posture change value from the posture sensor 130 , the posture maintaining unit 140 compensates for the body distortion of the mobile robot 10 by performing an operation corresponding to the posture change value. Also, the posture maintaining unit 140 analyzes the position error value received from the tracking unit 120 to perform posture control so that the mobile robot 10 continues to move straight in the initial moving direction.

한편, 자세 유지부(140)는 자세 감지부(130)로부터 자세변화값을 수신하면 추적부(120)로부터 수신된 위치 오차값을 유효하지 않는 정보로 판단하고, 자세 감지부(130)로부터 자세변화값이 수신되지 않는 경우에 추적부(120)로부터 수신된 위치 오차값을 유효한 정보로 판단하여 위치 오차값에 대응한 자세 제어를 수행할 수 있다. 이러한 이유는, 자세변화값이 발생되었다는 것은 이동로봇(10)의 몸체가 틀어졌다는 것을 의미하고, 이는 몸체에 설치된 촬영부(110)가 틀어진 상태에서 촬영이 되었다는 것을 의미한다. 즉, 자세변화값이 발생되었을 때에 촬영부(110)에서 촬영한 영상은 이동로봇(10)이 초기 진행방향으로 진행하더라도 위치 오차값이 발생되게 한다.On the other hand, when the posture maintaining unit 140 receives the posture change value from the posture detecting unit 130 , it is determined that the position error value received from the tracking unit 120 is invalid information, and the posture from the posture detecting unit 130 is invalid. When the change value is not received, the position error value received from the tracking unit 120 may be determined as valid information, and posture control corresponding to the position error value may be performed. For this reason, the occurrence of the posture change value means that the body of the mobile robot 10 is distorted, which means that the photographing was taken in a state in which the photographing unit 110 installed on the body was distorted. That is, the image captured by the photographing unit 110 when the attitude change value is generated causes the position error value to be generated even if the mobile robot 10 proceeds in the initial moving direction.

한편, 자세 유지부(140)는 자세 감지부(130)로부터 자세변화값을 수신하면 자세변화값에 대응하는 동작을 완료하기 전까지 추적부(120)의 동작을 중지시킬 수 있다.On the other hand, when the posture maintaining unit 140 receives the posture change value from the posture detecting unit 130 , it may stop the operation of the tracking unit 120 until the operation corresponding to the posture change value is completed.

조향부(150)는 자세 유지부(140)의 제어에 따라 동작하여 이동로봇(10)의 진행 방향을 조절한다.The steering unit 150 operates under the control of the posture maintaining unit 140 to adjust the moving direction of the mobile robot 10 .

도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 이동로봇의 직진성 유지 방법에 대한 순서도이다. 도 5를 참고하면, 이동로봇(10)을 이용하여 두둑(a1)에서의 작업을 하기 위해 우선 이동로봇(10)을 두둑(a1)의 초기작업 위치에 위치시킨다(S501) 초기작업 위치는 해당 두둑(a1)의 광원(200)에 반대편 위치이다.5 is a flowchart of a method for maintaining straightness of the mobile robot according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5 , in order to work on the ridge a1 using the mobile robot 10, first, the mobile robot 10 is positioned at the initial working position of the ridge a1 (S501). The initial working position is the corresponding It is a position opposite to the light source 200 of the ridge a1.

이동로봇(10)이 두둑 상의 초기작업 위치에 서면, 광원(200)은 두둑 상으로 레이저광을 조사하고, 이동로봇(10)의 촬영부(110)는 전방을 촬영한다(S502). 촬영부(110)에 의해 촬영된 영상은 추적부(120)에 의해 분석되는데, 추적부(120)는 촬영 영상에서 직선의 레이저광 가이드라인을 파악하고, 레이저광 가이드라인의 영상 내 위치(직선 위치)를 파악(산출)한다(S503). 그런 다음 추적부(120)는 파악한 레이저광 가이드라인을 기준 가이드라인으로 설정하고 기준 가이드라인의 영상 내 위치를 기준위치로 설정한다(S504).When the mobile robot 10 stands in the initial working position on the ridge, the light source 200 irradiates the laser beam onto the ridge, and the photographing unit 110 of the mobile robot 10 takes a picture of the front (S502). The image photographed by the photographing unit 110 is analyzed by the tracking unit 120 , and the tracking unit 120 identifies a linear laser light guideline in the captured image, and the position (straight line) of the laser light guideline in the image. position) is identified (calculated) (S503). Then, the tracking unit 120 sets the recognized laser light guideline as a reference guideline and sets the position in the image of the reference guideline as a reference location (S504).

이러한 기준위치의 설정을 완료하면, 이동로봇(10)은 광원(200)측으로 직선 이동을 하고, 동시에 촬영부(110)가 전방 촬영을 한다(S505).When the setting of the reference position is completed, the mobile robot 10 moves in a straight line toward the light source 200, and at the same time, the photographing unit 110 takes a forward photograph (S505).

이동로봇(10)이 이동하면, 추적부(120)에서는 촬영부(110)에서 촬영한 영상을 수신하고 촬영 영상에서 레이저광 가이드라인의 위치를 파악한다(S506). 그리고 추적부(120)는 파악한 레이저광 가이드라인의 위치와 기준위치를 비교하여 레이저광 가이드라인의 위치와 기준위치가 일치하는지를 판단한다(S507).When the mobile robot 10 moves, the tracking unit 120 receives the image photographed by the photographing unit 110 and determines the position of the laser light guideline in the photographed image (S506). And the tracking unit 120 compares the position and the reference position of the detected laser light guideline and determines whether the position of the laser light guideline and the reference position match (S507).

상기 S507 판단과정에서, 추적부(120)는 레이저광 가이드라인의 위치와 기준위치가 일치하지 않으면 레이저광 가이드라인의 위치와 기준위치 간의 위치 오차값을 생성하고 위치 오차값을 자세 유지부(140)에 제공한다(S508).In the S507 determination process, the tracking unit 120 generates a position error value between the position of the laser light guideline and the reference position if the position of the laser light guide line and the reference position do not match, and sets the position error value to the posture maintaining unit 140 ) is provided (S508).

또한, 이동로봇(10)이 이동하면 자세 감지부(130)에서는 이동로봇(10)의 자세 변화 즉, 몸체의 틀어짐을 감지하고(S509), 감지한 자세변화에 대한 자세변화값을 생성하여 자세 유지부(140)로 제공한다(S510). 한편 자세 감지부(130)는 이동로봇(10)이 직진 방향으로 진행하여 x축, y축, z축으로의 변화가 없으면 자세변화값을 제공하지 않거나 자세변화가 없음을 알리는 값을 알리도록 할 수 있다.In addition, when the mobile robot 10 moves, the posture detecting unit 130 detects a change in the posture of the mobile robot 10 , that is, a body twist ( S509 ), and generates a posture change value for the detected posture change to create a posture It is provided to the holding unit 140 (S510). On the other hand, the posture sensing unit 130 does not provide a posture change value if the mobile robot 10 proceeds in a straight direction and there is no change in the x-axis, y-axis, or z-axis. can

자세 유지부(140)는 자세 감지부(130)로부터 수신된 자세변화값에 대응하는 자세 유지 제어 동작을 수행하여 몸체의 틀어짐을 보상하고, 추적부(120)로부터 수신된 위치 오차값에 대응하는 조향 제어신호를 조향부(150)에 제공하여, 조향부(150)가 조향 제어신호에 따라 조향휠을 조향하여 이동로봇(10)의 진행 방향이 초기 진향 방향이 되도록 한다(S511).The posture maintaining unit 140 compensates for the distortion of the body by performing a posture maintaining control operation corresponding to the posture change value received from the posture detecting unit 130 , and corresponding to the position error value received from the tracking unit 120 . The steering control signal is provided to the steering unit 150 so that the steering unit 150 steers the steering wheel according to the steering control signal so that the traveling direction of the mobile robot 10 becomes the initial heading direction (S511).

도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 이동로봇의 직진성 유지 방법에 대한 순서도이다. 설명에 앞서, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 이동로봇의 직진성 유지방법은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 이동로봇의 직진성 유지 방법에서 S501 과정 내지 S504 과정이 동일하므로 설명을 생략한다.6 is a flowchart of a method for maintaining straightness of a mobile robot according to a second embodiment of the present invention. Prior to the description, the method for maintaining the straightness of the mobile robot according to the second embodiment of the present invention will be omitted because steps S501 to S504 are the same in the method for maintaining the straightness of the mobile robot according to the first embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 이동로봇(10)은 광원(200)측으로 직선 이동을 하고, 동시에 촬영부(110)가 전방 촬영을 한다(S601). Referring to FIG. 6 , the mobile robot 10 moves in a straight line toward the light source 200 , and at the same time, the photographing unit 110 takes a forward photograph ( S601 ).

이동로봇(10)이 이동하면, 자세 감지부(130)에서는 이동로봇(10)의 자세 변화 즉, 몸체의 틀어짐을 감지하고(S602), 자세변화가 감지되면 감지한 자세변화에 대한 자세변화값을 생성하여 자세 유지부(140)에 제공한다(S603). 한편 자세 감지부(130)는 이동로봇(10)이 직진 방향으로 진행하여 x축, y축, z축으로의 변화가 없으면 자세변화값을 제공하지 않거나 자세변화가 없음을 자세 유지부(140)에 알리도록 할 수 있다.When the mobile robot 10 moves, the posture sensing unit 130 detects a change in the posture of the mobile robot 10, that is, a body twist (S602), and when the change in posture is detected, the posture change value for the detected posture change is generated and provided to the posture maintaining unit 140 (S603). On the other hand, the posture detecting unit 130 does not provide a posture change value or there is no posture change when the mobile robot 10 proceeds in a straight direction and there is no change in the x-axis, y-axis, or z-axis. can be notified to

자세 감지부(130)의 동작과 더불어, 추적부(120)에서는 촬영부(110)에서 촬영한 영상을 수신하고 촬영 영상에서 레이저광 가이드라인의 위치를 파악하고, 파악한 레이저광 가이드라인의 위치와 기준위치를 비교하며, 이를 통해 레이저광 가이드라인의 위치와 기준위치가 일치하지 않는 위치 오차가 발생하였는지를 감지한다(S605). In addition to the operation of the posture detection unit 130 , the tracking unit 120 receives the image captured by the photographing unit 110 , and identifies the position of the laser light guideline in the captured image, and the position of the grasped laser light guideline and The reference positions are compared, and through this, it is detected whether a position error that does not match the position of the laser beam guideline and the reference position has occurred (S605).

이러한 감지를 통해 추적부(120)는 레이저광 가이드라인의 위치와 기준위치가 일치하지 않으면 레이저광 가이드라인의 위치와 기준위치 간의 위치 오차값을생성하고 위치 오차값을 자세 유지부(140)로 제공한다(S606).Through this detection, the tracking unit 120 generates a position error value between the position of the laser light guideline and the reference position if the position of the laser light guideline and the reference position do not match, and sets the position error value to the posture maintaining unit 140 . provided (S606).

자세 유지부(140)는 자세 감지부(130)로부터 수신된 자세변화값에 대응하는 자세 유지 제어 동작을 수행하여 몸체의 틀어짐을 보상하는 동작을 수행한다. 그러나 자세 유지부(140)는 몸체에 대한 자세 변화가 발생되었으므로 추적부(120)로부터 수신된 위치 오차값을 유효하지 않는 정보로 판단하여 위치 오차값에 대응하는 동작을 수행하지 않는다(S607).The posture maintaining unit 140 performs an operation of compensating for body distortion by performing a posture maintaining control operation corresponding to the posture change value received from the posture detecting unit 130 . However, the posture maintaining unit 140 determines that the position error value received from the tracking unit 120 is invalid information because the change in the posture with respect to the body occurs, and does not perform an operation corresponding to the position error value (S607).

한편, 몸체의 자세 변화가 없는 상태에서 추적부(120)가 위치 오차값을 발생하여 자세 유지부(140)에 제공하면(S608), 자세 유지부(140)는 위치 오차값에 대응하는 조향 제어신호를 생성하여 조향부(150)에 제공하고(S609), 조향부(150)는 수신된 조향 제어신호에 따라 조향휠을 조향하여 이동로봇(10)의 진행 방향이 초기진향 방향이 되도록 한다(S611).On the other hand, if the tracking unit 120 generates a position error value in a state where there is no change in the posture of the body and provides it to the posture maintaining unit 140 ( S608 ), the posture maintaining unit 140 controls the steering corresponding to the position error value. A signal is generated and provided to the steering unit 150 (S609), and the steering unit 150 steers the steering wheel according to the received steering control signal so that the traveling direction of the mobile robot 10 becomes the initial direction (S609). S611).

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 자세 유지부(140)는 S604 과정을 통해서 자세 감지부(130)로부터 수신된 자세변화값을 수신하면 추적부(120)로 동작 비활성화 신호를 출력하여 추적부(120)가 동작하지 않게 하고, 자세 감지부(130)로부터 수신된 자세변화값을 수신되지 않거나 자세변화값에 대응하는 보상 동작을 완료하면 추적부(120)로 동작 활성화 신호를 출력하도록 할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, when the posture maintaining unit 140 receives the posture change value received from the posture detecting unit 130 through the process S604 , it outputs a motion deactivation signal to the tracking unit 120 and the tracking unit ( 120) does not operate, and when the posture change value received from the posture detection unit 130 is not received or a compensation operation corresponding to the posture change value is completed, the motion activation signal may be output to the tracking unit 120. .

이상에서 본 발명의 실시에에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지로 변형 및 개량한 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.Although the embodiment of the present invention has been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art in the field to which the present invention pertains are also rights of the present invention. belong to the scope

10 : 이동로봇 100 : 이동로봇의 직진성 유지장치
200 : 광원 110 : 촬영부
120 : 추적부 130 : 자세 감지부
140 : 자세 유지부 150 : 조향부10: mobile robot 100: mobile robot straightness maintenance device
200: light source 110: photographing unit
120: tracking unit 130: posture detection unit
140: posture maintenance unit 150: steering unit

Claims (4)

제1 두둑의 길이방향 연장선상에 광원이 설치되고, 상기 광원이 상기 제1 두둑의 길이방향으로 육안으로 식별 가능한 제1 광을 조사하는 상태에서,
상기 제1 두둑 상을 이동하는 이동로봇의 주행 방향측을 촬영하는 촬영부;
상기 촬영부에서 촬영한 영상 내에 상기 제1 광에 의해 형성된 직선의 가이드라인(이하 "현재 가이드라인"이라 함)의 위치를 파악하고 상기 현재 가이드라인의 위치와 기 저장된 기준 가이드라인의 위치 간의 오차값을 파악하는 추적부;
상기 제1 두둑 상을 이동하는 이동로봇의 자세 변화를 감지하고, 감지한 자세변화값을 생성하는 자세 감지부;
상기 자세 감지부로부터 자세변화값을 수신하면 상기 자세변화값에 대응하는 동작을 수행하여 이동로봇의 몸체 틀어짐을 보상하고, 상기 추적부로부터 수신된 위치 오차값을 유효하지 않는 정보로 처리하며, 상기 자세 감지부로부터 자세변화값이 수신되지 않은 상태에서 상기 추적부로부터 위치 오차값을 수신하면, 상기 수신된 위치 오차값을 바탕으로 상기 이동로봇이 초기 진행 방향으로 계속 직진하도록 제어하기 위한 조향 제어신호를 생성하는 자세 유지부; 및
상기 자세 유지부의 조향 제어신호에 따라 조향휠의 조향을 제어하는 조향부
를 포함하는 이동로봇의 직진성 유지장치.
A light source is installed on the longitudinal extension of the first ridge, and the light source irradiates a first light that can be identified with the naked eye in the longitudinal direction of the first ridge,
a photographing unit for photographing the traveling direction side of the mobile robot moving on the first ridge;
The position of a guideline (hereinafter referred to as a "current guideline") of a straight line formed by the first light in the image captured by the photographing unit is identified, and an error between the position of the current guideline and the position of the pre-stored reference guideline is determined. a tracking unit to determine the value;
a posture sensing unit detecting a change in posture of the mobile robot moving on the first ridge and generating a detected posture change value;
When the posture change value is received from the posture detection unit, an operation corresponding to the posture change value is performed to compensate for the body distortion of the mobile robot, and the position error value received from the tracking unit is processed as invalid information, and the When the position error value is received from the tracking unit in a state where the attitude change value is not received from the attitude detection unit, a steering control signal for controlling the mobile robot to continue moving straight in the initial moving direction based on the received position error value Posture maintaining unit to generate; and
A steering unit for controlling the steering of the steering wheel according to the steering control signal of the posture maintaining unit
A device for maintaining the straightness of a mobile robot comprising a.
 삭제delete 삭제delete 육안으로 식별이 가능한 제1 광을 조사하는 광원이 제1 두둑에 대해 적어도 하나가 설치되고, 두둑의 길이방향 연장선상에 위치한 상태에서 이동로봇의 직진성 유지방법에 있어서,
상기 이동로봇이 상기 제1 두둑 상의 초기작업 위치에서 촬영한 상기 제1 광에 의해 형성된 직선의 가이드라인을 기준 가이드라인으로 설정하는 단계;
상기 이동로봇의 이동에 따라 전진방향의 촬영된 영상에서 상기 제1 광에 의해 형성된 직선의 가이드라인(이하 "현재 가이드라인"이라 함)의 위치를 파악하는 단계;
상기 현재 가이드라인의 위치와 상기 기준 가이드라인 간의 위치 오차값을 생성하는 단계;
상기 이동로봇의 이동에 따라 상기 이동로봇의 자세 변화를 감지하고, 감지한 자세변화에 대한 자세변화값을 생성하는 단계;
상기 자세변화값이 수신된 상태에서 상기 위치 오차값이 수신되면, 상기 수신된 위치 오차값을 유효하지 않는 정보로 처리하고, 상기 자세변화값에 대응하는 동작을 수행하여 이동로봇의 몸체 틀어짐을 보상하는 단계; 및
상기 자세변화값이 수신되지 않은 상태에서 상기 위치 오차값이 수신되면, 상기 수신된 위치 오차값을 바탕으로 상기 이동로봇이 초기 진행 방향으로 계속 직진하도록 제어하기 위한 조향 제어신호를 생성하는 단계
를 포함하는 이동로봇의 직진성 유지방법.In the method for maintaining the straightness of the mobile robot in a state in which at least one light source irradiating a first light that can be identified with the naked eye is installed with respect to the first ridge, and located on the longitudinal extension of the ridge,
setting, by the mobile robot, a guideline of a straight line formed by the first light photographed at an initial working position on the first ridge as a reference guideline;
recognizing the position of a straight line guide line (hereinafter referred to as a "current guide line") formed by the first light in the image taken in the forward direction according to the movement of the mobile robot;
generating a position error value between the position of the current guideline and the reference guideline;
detecting a change in posture of the mobile robot according to the movement of the mobile robot, and generating an attitude change value for the detected posture change;
When the position error value is received while the posture change value is received, the received position error value is treated as invalid information, and an operation corresponding to the posture change value is performed to compensate for body distortion of the mobile robot. to do; and
generating a steering control signal for controlling the mobile robot to continue moving straight in an initial moving direction based on the received position error value when the position error value is received in a state in which the attitude change value is not received
A method for maintaining the straightness of a mobile robot, including a.
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